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 o0o 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 Lớp VÕ ĐÌNH TẤN Nhóm TRƯƠNG QUỐC ĐẠT ĐÀO QUANG VINH NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG : 20X1CLC2 : 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= 115 ÷ 120 H= 115 ÷ 120 3 , 9=(0.26 ÷ 0.195) =>chọn ( ) ( ) h=0,25(m) +Bề rộng tiết diện cột: bf= 120 ÷ 130 H = 120 ÷ 130 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 fE =45 2 , 1.105 319 ,05 =1 ,75 tf ≥ bf √ √ 2(0,36+0,1 λ) = 150 2 , 1.105 =5 , 4 (mm) Ef 2 (0 , 36+0 ,1 1 ,75 ) 319 , 05 =>Chọn tf =10(mm) +Bề dày bản bụng tw≥= h √ √ 2 (1 , 3+0 , 15) λ2 = 300 2, 1 105 =1 , 3(mm) Ef 2.(1 , 3+0 , 15) 1 , 752 319 ,05 =>Chọn tw =8(mm) { bf ≤ 30tf t f ≤24 (mm) - Kiểm tra điều kiện: tw ≤tf ≤ 3 tw → 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 ≤ cz ≤ 0 , 4.300=¿ cz=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= 115 ÷ 120 H= 115 ÷ 120 3 , 9=(0.26 ÷ 0.195) =>chọn ( ) ( ) h=0,3(m) +Bề rộng tiết diện cột: bf= 120 ÷ 130 H = 120 ÷ 130 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 fE =45 2 , 1.105 319 ,05 =1 ,75 tf ≥ bf √ √ 2(0,36+0,1 λ) = 150 2 , 1.105 =5 , 4 (mm) Ef 2 (0 , 36+0 ,1 1 ,75 ) 319 , 05 =>Chọn tf =10(mm) +Bề dày bản bụng tw≥= h √ √ 2 (1 , 3+0 , 15) λ2 = 300 2, 1 105 1, 3( mm) Ef 2.(1 , 3+0 , 15) 1 , 752 319 ,05 =>Chọn tw =8(mm) t f ≤24 (mm) - Kiểm tra điều kiện : tw ≤tf ≤ 3 tw → Thỏa mãn điều kiện { bf ≤ 30tf +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 ≤ cz ≤ 0 , 4.250=¿ cz=40(mm) [ ] ¿24,9 -→ b0 =0 , 5 (bf −t w) = 0 ,5.(500−14) =15 , 18< b0 tf tf 16 tf -→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 ≈( 115 ÷ 120 )× L=( 115 ÷ 120 )× 8.4=(0.56 ÷ 0.42) { } => Chọn h = 0,5 m = 500 mm - Bản bụng: tw=( 1 100 ÷ 1 150 )× h=( 1100 ÷ 1 150 )× 500=(5 ÷3) t w ≥5 mm Chọn tw = 8 mm { - Bản cánh: Chọn bf = 200mm => Chọn tf = 10 mm t f ≤24 (mm) - Kiểm tra điều kiện: tw ≤tf ≤ 3 tw → Thỏa mãn điều kiện bf ≤ 30 t f Dầm phụ có kích thước L = 8.4 ( m ) - Chiều cao tiết diện xà: h ≈( 115 ÷ 120 )× L=( 115 ÷ 120 )× 8.4=(0.56 ÷ 0.42) { } => Chọn h = 0,35 m = 350 mm - Bản bụng: tw=( 1 100 ÷ 1 150 )× h=( 1100 ÷ 1 150 )× 350=(3.5 ÷ 2.3) t w ≥5 mm Chọn tw = 6 mm { - Bản cánh: Chọn bf = 200mm => Chọn tf = 8 mm t f ≤24 (mm) - Kiểm tra điều kiện: tw ≤tf ≤ 3 tw → Thỏa mãn điều kiện bf ≤ 30 t f 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 hc = hS - hP = 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 STT VẬT LIỆU d ( m ) γ gtc (kN/m3) (kN/m2) n gtt (kN/m2) 1 Lớp Vữa Lót 0.03 22 0.48 1.35 0.65 2 Lớp Gạch Chống Trơn 0.01 16 0.22 1.35 0.29 3 Lớp Vữa Chống Thấm 0.01 4.71 0.05 1.35 0.07 4 Bản Bê Tông Cốt Thép 0.12 25 2.53 1.35 3.42 5 Tấm Thép Sóng 0.09 1.35 0.12 6 Đương Ống Thiết Bị 0.5 1.35 0.68 Tổng Trọng Lượng Gk 3.93 5.32 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 Hệ số Hoạt tải tính vượt tải toán(KN/m2) - n là hệ số vượt tải ( Ptc < 2(kN/m2): n=1,3 1.2 3.6 Ptc ≥ 2(kN/m2): n=1,2) Bảng : Giá trị tải trọng tiêu chuẩn và tính toán của các tầng Hoạt tải STT Loại sàn nhà tiêu chuẩn (KN/m2) 1 Sảnh, phòng chờ, hành lang, cầu thang bộ 3 2 Căn hộ nhà ở 1.5 1.3 1.95 3 Phòng làm việc của cơ quan 2 1.2 2.4 4 Các khu bảo dưỡng 1.5 1.3 1.95 Các khu nhiều người hoạt động và các khu vực thông 5 với chúng như sảnh, phòng chờ, hành lang,cầu thang 4 1.2 4.8 bộ 6 Khu vực cửa hàng kinh doanh bán lẻ 4 1.2 4.8 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 tổng trọng lượng không lớn hơn 30 kN 3.5 1.2 4.2 Bãi đỗ xe trong nhà cho phương tiện giao thông có 9 tổng trọng lượng lớn hơn 30 kN nhưng không lớn hơn 5 1.2 6 160 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 - Hệ ( ) ( ze = h = 24,4 m (thỏa mãn ze ≥ zmin = 2,13) 1,97) số áp lực gió: k(z ze 2/α e) = 2,01 = 2,01 24 , 4 )2/11, 5 mãn ≤ zg 213 , 36 = 1,378 (thỏa Giá trị Dạng địa α hình Mô tả dạng địa hình Giá trị Giá trị 11,5 A zg,m zmin,m 9,5 B Trống trải, không có hoặc rất ít vật cản cao 213,36 2,13 không quá 1,5m (bờ biển thoáng, mặt sông, hồ 7,0 C 274,32 4,57 lớn, đồng muối, cánh đồng không cao…) 365,76 9,14 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…) Bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau từ 10m trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm…) 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 ce cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng chữ nhật theo TCVN 2737-2023 h/d Vùng A B C D E 5 -1,2 -0,8 -0,5 +0,8 -0,7 1 -1,2 -0,8 -0,5 +0,8 -0,5 ≤ 0,25 -1,2 -0,8 -0,5 +0,7 -0,3 - 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 h/d Vùng A B C D E 0,481 -1.2 -0.8 -0.5 0.731 -0.449 - 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 ce cho mái bằng theo TCVN 2737-2023 Trường hợp Vùng ce F G H I J ce cùng dương -1,8 -1,2 -0,63 -0,53 0,2 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: Áp lực gió Wk (daN/m2) Bảng 7 Tải trọng gió ngang nhà -116,07 -77,38 Tải trọng gió tác dụng lên Vùng W (daN/m2 3s,10 ) k(ze) c Gf -48,36 70,71 A 80,94 1,378 -1,2 0,867 -43,43 -174,11 B 80,94 1,378 -0,8 0,867 -116,07 -60,94 Tường C 80,94 1,378 -0,5 0,867 -51,26 19,35 D 80,94 1,378 0,731 0,867 -38,69 -19,35 E 80,94 1,378 -0,449 0,867 -13,54 -58,04 F 80,94 1,378 -1,8 0,867 -58,04 G 80,94 1,378 -1,2 0,867 Mái (trường 80,94 1,378 -0,63 0,867 80,94 1,378 -0,53 0,867 hợp ce cùng H dương ) I J 80,94 1,378 0,2 0,867 F 80,94 1,378 -0,4 0,867 G 80,94 1,378 -0,2 0,867 Mái (trường 80,94 1,378 -0,14 0,867 80,94 1,378 -0,6 0,867 hợp ce cùng H âm ) I J 80,94 1,378 -0,6 0,867 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(z ze 2/α e) = 2,01 = 2,01 24 , 4 2/11, 5 = 1,378 (thỏa mãn ≤ zg 213 , 36 1,97) Xác định hệ số khí động áp lực c: b) - 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 ce cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng chữ nhật theo TCVN 2737- 2023 h/d Vùng A B C D E 5 -1,2 -0,8 -0,5 +0,8 -0,7 1 -1,2 -0,8 -0,5 +0,8 -0,5 ≤ 0,25 -1,2 -0,8 -0,5 +0,7 -0,3 - 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 h/d Vùng A B C D E 1,232 -1,2 -0,8 -0,5 0,8 -0,512 Bảng 9 Hệ số ce cho mái dốc 2 phía theo TCVN 2737-2023 α Vùng F G H I -5 -1,8 -1,2 -0,7 -0,6 5 -1,6 -1,3 -0,7 -0,6 - Nội suy tuyến tính theo bảng F.5b TCVN 2737-2023, α Vùng 0 F G H I -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 Vùng W3s,10 2 k(ze) c Gf Áp lực gió Wk dụng lên (daN/m ) (daN/m2) A 80,94 1,378 -1,2 0,867 -116,0413 -77,3609 B 80,94 1,378 -0,8 0,867 -48,3506 77,3609 Tường C 80,94 1,378 -0,5 0,867 -49,5110 -158,1063 D 80,94 1,378 0,8 0,867 -124,0675 -67,6908 E 80,94 1,378 -0,512 0,867 -58,0207 F 80,94 1,378 -1.7 0,867 Mái G 80,94 1,378 -1.25 0,867 H 80,94 1,378 -0,7 0,867 I 80,94 1,378 -0.6 0,867