Đồ án liên môn (pbl7) thiết kế kết cấu nâng cao (phần kết cấu)

Trang 1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN LIÊN MÔN PBL7THIẾT KẾ KẾT CẤU NÂNG CAOPHẦN KẾT CẤU Trang 2 CHƯƠNG 1: LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN LIÊN MÔN (PBL7)

THIẾT KẾ KẾT CẤU NÂNG CAO

(PHẦN KẾT CẤU)

Giảng viên hướng dẫn : ThS NGUYỄN TẤN HƯNG Sinh viên thực hiện : NGUYỄN QUANG HÒA

VÕ ĐÌNH TẤN TRƯƠNG QUỐC ĐẠT ĐÀO QUANG VINH

NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG

Nhóm : 3

CHƯƠNG 1: LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ TIẾT DIỆN

1.1 Giới thiệu về công trình:

1.2 Lựa chọn kích thước sơ bộ cột:

1.2.1 Cột tầng 1

I.Lựa chọn sơ bộ kích thước

1.2.Cột tầng 1

a.Cột biên

-Chiều cao cột tầng 1: H1=3,9(m)

- Chọn thép của các nước châu Âu : theo TCVN 5575-2012

- Chọn thép : S355 có fy=355MPa, fu=490Mpa (Tra bảng A.2 trang 91 TCVN 5575-2012)

Với f= f y

1 ,05= 335

1 , 05 =319 , 05 MPa

-Chọn sơ bộ tiết diện cột biên

+Chiều cao tiết diện cột biên: h=( 1

15÷

1

20) H=( 1

15÷

1

20).3 , 9=(0.26 ÷ 0.195) =>chọn

h=0,25(m)

+Bề rộng tiết diện cột: b f=( 1

20÷

1

30) H=( 1

20÷

1

30).3 , 9=(0,195 ÷ 0 ,13)

=>Chọn bf = 0,15 (m)

+Bề dày bản cánh:

Với độ mảnh λ =45 ≤ 50=¿độ mảnhtương đương λ = λ √ f

E=45.√319 ,05

2 , 1.105=1 ,75

2(0 , 36+0 ,1 λ)√E

f

2(0 , 36+0 ,1 1 ,75).√2 , 1.105

319 , 05

=5 , 4 (mm)

=>Chọn tf =10(mm)

+Bề dày bản bụng

2.(1 , 3+0 , 15) λ2.√E

f

2.(1 , 3 +0 , 15) 1 , 752.√2, 1 105

319 ,05

=1 , 3(mm)

=>Chọn tw =8(mm)

- Kiểm tra điều kiện: {t f ≤24 (mm)

t w ≤t f ≤ 3 t w

b f ≤ 30 t f

→ Thỏa mãn điều kiện

+Bề dày lớp bê tông bảo vệ (tiết diện bọc bê tông hoàn toàn)

.Theo bề rông :40(mm)≤c y ≤ 0 , 4 b≤¿40 ≤c y ≤ 0 , 4.150=¿c y =40(mm)

.Theo chiều cao: 40(mm)≤c z ≤ 0 , 4 h≤¿40 ≤ c z ≤ 0 , 4.300=¿c z =40(mm)

b.Cột giữa

-Chiều cao cột tầng 1: H1=3,9 (m)

- Chọn thép của các nước châu Âu : theo TCVN 5575-2012

- Chọn thép : S355 có fy=355MPa, fu=490Mpa (Tra bảng A.2 trang 91 TCVN 5575-2012)

Với f= f y

1 ,05= 335

1 , 05 =319 , 05 MPa

-Chọn sơ bộ tiết diện cột giữa

+Chiều cao tiết diện cột giữa: h=( 1

15÷

1

20) H=( 1

15÷

1

20).3 , 9 =(0.26 ÷ 0.195) =>chọn h=0,3(m)

+Bề rộng tiết diện cột: b f=( 1

20÷

1

30) H=( 1

20÷

1

30).3 , 3=(0,195 ÷ 0 ,13)

=>Chọn bf=0,2(m)

+Bề dày bản cánh:

Với độ mảnh λ =45 ≤ 50=¿độ mảnhtương đương λ = λ √ f

E=45.√319 ,05

2 , 1.105=1 ,75

2(0 , 36+0 ,1 λ)√E

f

2(0 , 36+0 ,1 1 ,75).√2 , 1.105

319 , 05

=5 , 4 (mm)

=>Chọn tf =10(mm)

+Bề dày bản bụng

t w ≥= h

2.(1 , 3+0 , 15) λ2.√E

f

2.(1 , 3 +0 , 15).1 , 752.√2, 1 105

319 ,05

1, 3(mm)

=>Chọn tw =8(mm)

- Kiểm tra điều kiện : {t f ≤24 (mm)

t w ≤t f ≤ 3 t w

b f ≤ 30 t f

→ Thỏa mãn điều kiện

+Bề dày lớp bê tông bảo vệ (tiết diện bọc bê tông hoàn toàn)

.Theo bề rông :40(mm)≤c y ≤ 0 , 4 b≤¿40 ≤c y ≤ 0 , 4.125=¿c y =40(mm)

.Theo chiều cao: 40(mm)≤c z ≤ 0 , 4 h≤¿40 ≤ c z ≤ 0 , 4.250=¿c z =40(mm)

¿24 , 9

-→ b0

t f =0 , 5 (b f −t w)

t f =0 ,5.(500−14)

16 =15 , 18<[b0

t f ]

-→Thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ bản cánh cột

1.3 Lựa chọn kích thước sơ bộ dầm

Dầm chính có kích thước L = 8.4 ( m )

- Chiều cao tiết diện xà: h ≈( 1

15÷

1

20)× L=( 1

15÷

1

20)× 8.4=(0.56 ÷ 0.42)

=> Chọn h = 0,5 m = 500 mm

- Bản bụng: {tw=( 1

100÷

1

150)× h=( 1

100÷

1

150)× 500=(5 ÷3)

 Chọn tw = 8 mm

- Bản cánh: Chọn bf = 200mm => Chọn tf = 10 mm

- Kiểm tra điều kiện: {t f ≤24 (mm)

t w ≤t f ≤ 3 t w

b f ≤ 30 t f

→ Thỏa mãn điều kiện

Dầm phụ có kích thước L = 8.4 ( m )

- Chiều cao tiết diện xà: h ≈( 1

15÷

1

20)× L=( 1

15÷

1

20)× 8.4=(0.56 ÷ 0.42)

=> Chọn h = 0,35 m = 350 mm

- Bản bụng: {tw=( 1

100÷

1

150)× h=( 1

100÷

1

150)× 350=(3.5 ÷ 2.3)

 Chọn tw = 6 mm

- Bản cánh: Chọn bf = 200mm => Chọn tf = 8 mm

- Kiểm tra điều kiện: {t f ≤24 (mm)

t w ≤t f ≤ 3 t w

b f ≤ 30 t f

→ Thỏa mãn điều kiện

1.4 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện sàn

- Chiều dài sàn liên hợp h = 100 mm

- Chọn tôn có chiều dài là 0,75 mm

- Chiều dày lớp bê tông tính từ đỉnh tôn là h c = h S - h P = 100 – 50 = 50 ( mm )

- Cốt thép sàn q = 6

CHƯƠNG 2 : TẢI TRỌNG VÀ TÁC DỤNG

2.1 Tỉnh Tải

Tỉnh tải các lớp vật liệu được liệt kê trong bản sau

2.2.Hoạt Tải

Ta có: Ptt = n.Ptc (kN/m2)

Trong đó: - Ptt là hoạt tải tính toán (kN/m2)

- Ptc là hoạt tải tiêu chuẩn, được lấy theo TCVN 2737-2023 tùy theo công năng sử dụng của từng tầng

- n là hệ số vượt tải ( Ptc < 2(kN/m2): n=1,3

Ptc≥ 2(kN/m2): n=1,2)

Bảng : Giá trị tải trọng tiêu chuẩn và tính toán của các tầng

Hoạt tải tiêu chuẩn (KN/m 2 )

Hệ số vượt tải

Hoạt tải tính toán(KN/m 2 )

5

Các khu nhiều người hoạt động và các khu vực thông

với chúng như sảnh, phòng chờ, hành lang,cầu thang

bộ

7 Mái không sử dụng, chỉ có người đi lại sửa chữa 0.3 1.3 0.39

8 Bãi đỗ xe trong nhà cho phương tiện giao thông có

9

Bãi đỗ xe trong nhà cho phương tiện giao thông có

tổng trọng lượng lớn hơn 30 kN nhưng không lớn hơn

160 kN

Hoạt tải gió:

- Gió ở vùng TPHCM thuộc vùng gió IIA

- Công trình có chiều cao không lớn hơn 200 m nên sử dụng TCVN 2737-2023 để tính tải trọng gió tác dụng lên công trình

- Áp lực gió tác dụng lên công trình theo TCVN 2737-2023 được tính theo công thức:

Wk= W3s,10.k(ze).c.Gf

- Chú thích:

+ W3s,10 là áp lực gió ứng với vận tốc trung bình đo 3s, chu kỳ lặp 10 năm: + k(ze) là hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao, đồng thời phụ thuộc vào dạng địa hình

+ ze là độ cao tương đương dùng để xác định áp lực gió cho công trình

+ c là hệ số khí động của mặt đang xét

+ Gf là hệ số hiệu ứng giật (hệ số Gust)

- Xác định W3s,10 với vùng áp lực gió II:

+ W3s,10 = T.W0 = 0,852.95 = 80,94 daN/m2

- Xác định hệ số hiệu ứng giật Gust: nhà thép có chiều cao không quá 150 m, có thể xác định hệ số hiệu ứng giật Gf theo công thức sau:

+ Gf = 0,85 + h

1010 = 0,85 +

18

1010 = 0,867.

Tải trọng gió ngang nhà:

a) Xác định hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao k(ze) với dạng địa hình A:

- Ta có: h = 24,4 m > b = 19,8m

 ze = h = 24,4 m (thỏa mãn ze ≥ zmin = 2,13)

- Hệ số áp lực gió: k(ze) = 2,01.(z e

z g)2/α

= 2,01.( 24 , 4

213 , 36)2/11, 5

= 1,378 (thỏa mãn ≤ 1,97)

Dạng địa

hình Mô tả dạng địa hình Giá trịzg,m Giá trịzmin,m Giá trịα

A không quá 1,5m (bờ biển thoáng, mặt sông, hồTrống trải, không có hoặc rất ít vật cản cao

B

Tương đối trống trải, có 1 số vật cản thưa thớt

cao không quá 10m (vùng ngoại ô ít nhà, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, vùng

trồng hoa thưa…)

C Bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau từ10m trở lên (trong thành phố, vùng rừng

b) Xác định hệ số khí động áp lực c:

- Mái công trình có độ dốc 0%

 góc dốc α = 0 nằm trong khoảng -5 < α < 5 nên được coi là mái bằng

- Ta có: e = min (b; 2h) = min (19,8; 48,8) = 19,8m < d = 41,4m

h/d = 0,481

Hình 4.3 Phân vùng hệ số khí động cho tường (mm)

Hình 4.4 Phân vùng hệ số khí động cho mái bằng (mm)

Bảng 5 Hệ số c e cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng chữ nhật theo

TCVN 2737-2023

- Nội suy tuyến tính theo bảng F.4 TCVN 2737-2023, ta xác định được hệ số áp lực bên ngoài ce cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng hình chữ nhật

- Tra bảng F.5a tính toán đối với góc hướng gió

- Ta có độ dốc của mái là i = 0 => α = 0 nằm trong khoảng - 5° ≤  ≤ + 45° nên cần xét hai trường hợp một là với tất cả các giá trị dương và hai là với tất cả các giá trị âm

Bảng 6 Hệ số c e cho mái bằng theo TCVN 2737-2023

Trường hợp

c e

Vùng

ce cùng âm -0,4 -0,2 -0,14 -0,6 -0,6 c) Xác định tải trọng gió ngang tác dụng lên công trình:

Bảng 7 Tải trọng gió ngang nhà

Tải trọng gió

tác dụng lên Vùng (daN/mW3s,102) k(ze) c Gf Áp lực gió Wk

(daN/m2)

Tường

Mái (trường

hợp ce cùng

dương )

Mái (trường

hợp ce cùng

âm )

Tải trọng gió dọc nhà:

Hình 4.5 Mặt bằng hình chữ nhật (mm)

a) Xác định hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao k(ze) với dạng địa hình B:

- Ta có: h = 24,4 m ≤ b = 41,4 m

 ze = h = 24,4 m (thỏa mãn ze ≥ zmin = 2,13)

- Hệ số áp lực gió: k(ze) = 2,01.(z e

z g)2/α

= 2,01.( 24 , 4

213 , 36)2/11, 5

= 1,378 (thỏa mãn ≤ 1,97)

b) Xác định hệ số khí động áp lực c:

- Ta có: e = min (b; 2h) = min (19,8; 48,4) = 19,8 m > d = 19,8m

h/d = 1,232

Hình 4.6 Phân vùng hệ số khí động cho tường (m)

Hình 4.7 Phân vùng hệ số khí động cho mái bằng (m)

Bảng 8 Hệ số c e cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng chữ nhật theo TCVN

2737-2023

- Nội suy tuyến tính theo bảng F.4 TCVN 2737-2023, ta xác định được hệ số áp lực bên ngoài ce cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng hình chữ nhật

Bảng 9 Hệ số c e cho mái dốc 2 phía theo TCVN 2737-2023

- Nội suy tuyến tính theo bảng F.5b TCVN 2737-2023,

-1,7 -1,25 -0,7 -0,6

c) Xác định tải trọng gió theo phương dọc nhà tác dụng lên công trình:

Bảng 10 Tải trọng gió theo phương dọc nhà

Tải trọng

gió tác

dụng lên Vùng

W3s,10

(daN/m2)

Tường

Mái