đồ án kết cấu công trình cho các hệ kết cấu công trình như hình vẽ

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS.. - Sơ đồ 1 là mặt bằng hệ kết cấu công trình bê tông cốt thép BTCT.. Nội dung yêu cầu: Yêu cầu 1: Thiết kế kết cấu các cấu kiện bằng BTCT trong Sơ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

Trang 2

MỤC LỤC

ĐỀ BÀI 1

1.1 Nội dung yêu cầu: 1

1.2 Chú ý: Khi tính toán thiết kế 1

PHẦN A: TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ 1 4

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP: 4

1.1 Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện: 5

1.2 Quan điểm tính toán: 5

3.1 Tính toán theo sơ đồ cột nén đúng tâm: 22

3.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột : 23

Trang 3

1.3.3 Tính các đặc trưng hình học của tiết diện: 36

1.3.4 Kiểm tra tiết diện dầm: 38

1.4 Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm 43

CHƯƠNG 2: CỘT THÉP 44

2.1 Chon tiết diện cột: 44

2.2 Tính các đặc trưng hình học của tiết diện cột chọn: 45

2.3 Kiểm tra các điều kiện: 46

2.3.1 Kiểm tra ổn định tổng thể: 46

2.3.2 Kiểm tra độ ổn định cục bộ: 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Trang 4

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG

ĐỀ BÀI

Cho các hệ kết cấu công trình như hình vẽ Thông số về kích thước, tải trọng, vật liệu sử dụng trong công trình theo số liệu được phân công cho mỗi sinh viên (SV) SV xem các file đính kèm theo đề bài

- Sơ đồ 1 là mặt bằng hệ kết cấu công trình bê tông cốt thép (BTCT) - Sơ đồ 2 là mặt bằng hệ kết cấu công trình kết cấu thép (KCT).

1.1 Nội dung yêu cầu: Yêu cầu 1:

Thiết kế kết cấu các cấu kiện bằng BTCT trong Sơ đồ 1: sàn, các dầm chính, cột giữa công trình (tính toán, chọn, bố trí và cấu tạo cốt thép)

Thiết kế kết cấu các cấu kiện bằng KCT trong Sơ đồ 2: sàn thép tấm, dầm phụ thép định hình, dầm chính thép tổ hợp hàn, cột giữa công trình dạng tổ hợp hàn.

1.2 Chú ý: Khi tính toán thiết kế

- Chọn dầm chịu lực lớn (dầm trục 2, dầm trục B) trên 1 tầng điển hình, cột chịu lực lớn (tầng dưới cùng).

- Cột giữa công trình xem là cấu kiện chịu nén đúng tâm (cột trục 2B) - Khi tính toán trên tiết diện nghiên dầm BTCT, sử dụng phương án chỉ dùng cốt đai (không tính toán, cấu tạo cốt xiên).

Thể hiện bản vẽ với các kết quả tính toán trên khổ giấy A1 (bằng tiếng Anh) Trong đó, mặt bằng kết cấu thể hiện tỉ lệ 1/100, các mặt cắt thể hiện tỉ lệ 1/25, 1/20; chi tiết thể hiện tỉ lệ 1/20, 1/10, 1/5.

SVTH: TRẦN ĐÌNH HUY MSSV:21135010 Trang 1

Trang 5

Trang 6

Chiều cao: h = 3.3 (m) = 3300 (mm) Hoạt tải tiêu chuẩn: p =9 (kN/m )tc 2

Bê tông: B20: R = 11,5 (MPa) Thép: CCT 38b

Lô trống = L1 5 = 5,5

Trang 7

Trang 8

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG Ta xét trên dải rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán Chia ô bản thành 4 ô đơn và làm việc trên từng ô ( Do 4 ô có kích thước như nhau nên chúng ta chỉ tính trên một ô ) Sàn làm việc hai phương => Chọn loại bản kê 4 cạnh.

1.1 Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện:

hs = Dm.L2 Trong đó: D = (0,8 ÷ 1,4): Hệ số phụ thuộc tải trọng.

1.2 Quan điểm tính toán:

- Xem các ô bản loài dầm như các ô bản đơn, không xét ảnh hưởng của các ô bản kế cận.

- Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi.

Trang 9

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG - Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm.

- Xét tỷ số L1 L2

=1,05< 2 ⇒ Bản sàn làm việc theo 2 phương.

(dầm phụ) hoặc dầm khung đóng vai trò dầm sàn.

n : Hệ số tin cậy (Theo TCVN 2737-1995) * Cấu tạo gồm 4 lớp (như hình vẽ):

Trang 10

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG Hoạt tải tính toán: ps=ptc×δp.

Trong đó: +ptts: hoạt tải tính toán.

+ ptc: hoạt tải tiêu chuẩn.

+ δp: hệ số tin cậy của hoạt tải:

1.4 Sơ đồ v* nhịp tính toán của bản s*n :

* Sơ đồ tính toán của bản sàn: h = 600 > 3 x h = 3 x 110 = 330, do đó bản liênds kết với các dầm bao quanh xem là liên kết ngàm Vậy bản thuộc loại ô số 9 và

Trang 11

- Thông số đề bài tính toán cốt thép cho sàn:

Trang 12

Trang 18

∗∗∗∗∗ Biếu đồ bao moment v* biểu đồ bao lực cắt:

- Dùng số liệu của phụ lục để xác định tung độ hình bao moment dầm

Trang 19

Trang 20

2.4 Tính toán cốt thép:

- Chọn loại bê tông có cấp độ bền B20 có:

- Cốt thép dọc của dầm sử dụng loại CB400-V có:

- Cốt thép đai của dầm sử dụng loại CB300-T có:

Trang 21

+¿=166.6¿ (kNm) < Mf=1288.4(kNm)⇒ Trục trung hoà đi qua cánh.

- Vì trục trung hoà đi qua cánh và có cánh nằm trong vùng chịu nén nên ta tính theo tiết diện chữ T.

Trang 22

Tại tiết diện ở nhịp (ứng với giá trị moment dương), bản cánh nằm trong vùng chịu nén ⇒ Tiết diện tính toán là tiết diện chữ T.

Trang 23

theo công thức:

a0=20+22+302=57(mm)<60 (mm)⇒ Thoả mãn

t=b−2 xC−3 x ∅

300−2 ×20−3×22

2 =97(mm) ⇒ Thoả mãn Nên chọn t = 90 mm để giảm chi phí thi công.

 Tại nhịp: Do bố trí hai hàng thép nên có thể tính lại a0 theo công thức:

a0=20+16+302=51 mm<60 (mm) ⇒ Thoả mãn

Trang 24

2.4.2 Cốt thép đai:

 Dữ liệu tính toán:

- Ta chọn lực cắt lớn nhất để tính cốt đai Qmax=225.03 kN

- Chiều dày lớp bảo vệ: a0=60 mm ⇒ h0= h − =a0 600 60 540 mm− =

- Chọn sơ bộ đai cấu tạo: Là cốt thép ∅ 6, hai nhánh:

Asw=2×As=2× 28.3 56.6= (mm2)

-Các hệ số phụ thuộc bê tông nặng: φb 2=2; φb 3=0.6; φb 4=1.5; β=0.01

Tiết diện chữ T nằm trong vùng chịu kéo nên φf=0 Và không có lực nên φn=0

⇒ Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông: Qb=φb 3(1+φf+φn)γbRbtbh0 Qb=0.6 ×1 ×1× 0.9 ×300 540 87.48× = (kN)<Qmax=225.03(kN)

⇒ Bê tông không đủ khả khả năng chịu cắt nên phải tính cốt đai chịu lực cắt.

Trang 25

 Bước đai lớn nhất Smax=φb 4(1+φf)Rbtbh0 Qmax

=1.5 ×1 ×0.9 ×300 ×540 2

225.03 ×103 =525 (mm)

⇒ Đối với đoạn dầm cách gối ( L/4 dầm chịu tải phân bố ) Chọn Sct=450 mm bố trí cho đoạn còn lại giữa dầm.

Trang 26

 Với kết quả tính toán ta chọn bước đai:

⇒ S = min(S , S , S ) = min (538, 200, 110) maxcttt ⇒ Chọn bằng 110 mm Vậy chọn ∅ 6 a 110 bố trí cho đoạn gần gối L/4 dầm.

 Kiểm tra lại giả thiết: Giả thiết ở trên φw=1.05 để xác định Qbt Tính lại φw.

- Bố trí cốt đai ∅ 6 a 450 ở đoạn còn lại giữa dầm.

Trang 27

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CỘT3.1

Tính toán theo sơ đồ cột nén đúng tâm:

Sau đó tải trọng được truyền xuống cột.

Trang 28

+ Tổng hoạt tải lên dầm 2:

⇒ chọn A = 3025 (cm2) coi như cột có tiết diện hình vuông (b ×h¿ = (550 ×550¿

- Chiều dài tính toán l0=3300 mm,tiết diện hình chữ nhật có cạnh 550 ×550 mm Trọng lượng bản thân cột được quy thành lực tập trung ở chân cột là: gc=bc×hc×h ×nt i×γ=0,3 ×0,3 × 3,2×1,1 ×25= 7,92 (kN ¿

Trang 29

Ký hiệu:

: Hệ số xét đến độ ảnh hưởng độ mảnh của cấu kiện, thường gọi là hệ số dọc c: cạnh bé của tiết diện chữ nhật (TH đặc biệt là hình vuông)

Trang 30

Trang 31

PHẦN B: TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ 2CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN DẦM

1.1 Sơ đồ v* số liệu đề b*i yêu cầu:

Trang 32

L1=5.5(m) = 5500 (mm) L2=5.2(m)

Thép CCT38 Hoạt tải tiêu chuẩn: ptc=9.0 kN/m2

htầng = 3.3 (m) = 3300 (mm) Bê tông: B20 = Rb = 11.5 (MPa)

Trang 33

b) Nội lực và biến dạng trong bản sàn thép.

Độ võng của bản do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H:

Trang 34

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG Từ (1) và (2), ta có:

∆= ∆0× 1+a1 = 3,1× 1 3,67+1 = 0,66 < 120

150 = 0,8 ⇒ Thoả mãn điều kiện.

Trang 35

- Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu: γ=1.

≤ 20000(daN/m2) (tra bảng 3.1_BTTKKCT_Trần Thị Thôn).

- Dầm phụ thường được chọn là sơ đồ đơn giản, hai đầu có gối tựa khớp và nhận dầm chính (tường hoặc cột) làm gối tựa.

Trang 36

Tra bảng quy cách thép hình I (phụ lục 4 sách Trần Thị Thôn), chọn dầm có tiết diện I20 có các đặc trưng hình học như sau:

Trang 37

- Chiều cao tiết diện: h=20(cm), b =10 (cm).

Trang 38

Trang 39

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG - Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm:

1.2.4 Kiểm tra tiết diện dầm hình về độ bền:

- Kiểm tra độ bền chịu uốn tại tiết diện có Mmax (giữa dầm):

Vì bước nhảy của dậm phụ là 1.1m và số lượng dầm phụ lớn hơn 5, suy ra dầm chịu tải trọng phân bố đều.

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Trang 43

- Diện tích tiết diện:

Trang 44

Trang 45

1.3.4 Kiểm tra tiết diện dầm:

* Điều kiện võng:hdc=90(cm h)> min=84 (cm ) Không cần kiểm tra độ võng.

* Điều kiện ổn định tổng thể:

Dầm chính được bản sàn thép liên kết vào cánh trên chịu nén của dầm nên không cần kiểm tra ổn định tổng thể.

* Kiểm tra bụng dầm chịu ứng suất cục bộ:

Do dầm phụ liên kết vào dầm chính và truyền phản lực lên dầm chính, ta phải kiểm tra bụng dầm chịu

Trang 46

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG ứng suất cục bộ Ta chọn kiểu liên kết hàn gối (1) vào bụng dầm chính và bắt bulong bản (1) với bụng dầm phụ (cách này giúp giảm chiều cao xây dựng của hệ dầm):

δ1 - chiều dày bản gối (1) Sơ bộ chọn hh=0.9 và δ1=0.9

* Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ:

+ Đối với bụng dầm gần gối tựa, chủ yếu chịu ứng suất pháp

Trang 47

* Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ cho bản bụng sau khi đặt sườn đứng:

* Kiểm tra bản bụng ô (1) vùng có ứng suất tiếp lớn: bụng bảo đảm ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp.

* Kiểm tra bản bụng ô (3) v* (4) vùng có ứng suất pháp lớn:

λw=3.21 ≤[λw]=5.5

Trang 48

* Kiểm tra bản bụng vùng đồng thời bị ảnh hưởng của ứng suất tiếp v* ứngsuất pháp:

Trang 49

2 ×(11 2.75− )=751(kNm.

x = 2.75:Q=66.2×((11

Vì có tải trọng tập trung cục bộ tác dụng ở cánh nén của dầm và 2.5≤λb≤6 thì ta có công thức kiểm tra bản bụng dầm ổn định như sau:

Trang 50

+ Với: Ckp=35.5 lấy phụ thuộc vào hệ số t (xem bên dưới -tra bảng 3.6)

λw=3.21 độn mảnh quy ước của bụng (tính trên) - Ứng suất tiếp tới hạn của bảng bụng dầm:

Trang 51

CHƯƠNG 2: CỘT THÉP

Tính toán theo sơ đồ chịu nén đúng tâm Chọn tải từ sàn truyền xuống dầm phụ và tải tiếp theo từ dầm phụ truyền xuống dầm chính Sau đó tải trọng được truyền

2.1 Chon tiết diện cột:

Chiều dài tính toán cột, có:

Trang 52

2.2 Tính các đặc trưng hình học của tiết diện cột chọn:

Diện tích tiết diện:

Trang 53

2.3 Kiểm tra các điều kiện:

Trang 54

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS LÊ ANH THẮNG 1.Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5574-2018) - Tiêu chuẩn Việt Nam về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế - Nhà xuất bản xây dựng.:

Đại học quốc gia TP.HCM.

7 Bài tập thiết kế kết cấu thép Trần Thị Thôn: