Đồ án kết cấu công trình

Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ∗∗∗∗∗ ∗∗∗∗∗ PHẦN II KẾT CẤU (60%) ĐỀ TÀI: TRƯỜNG THPT THANH KHÊ HẠNG MỤC : NHÀ LỚP HỌC GVHD CHÍNH : Ths. HUỲNH MINH SƠN GVHD KẾT CẤU : Ths. HUỲNH MINH SƠN SV THỰC HIỆN : LÊ NGỌC CẢNH LỚP : 06XD1 SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ ĐÀ NẴNG 06/2009 Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu A. TÍNH TOÁN SÀN TẦNG III I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Bêtông B15 : R bn = 90.10 3 (kN/m 2 ); R bt = 0,75.10 3 (kN/m 2 ) - Thép nhóm AI :R sw = 175.10 3 (kN/m 2 ); R sc = 225.10 3 (kN/m 2 ) - Thép nhóm AII :R s = R sc =280.10 3 (kN/m 2 ); R sw = 225.10 3 (kN/m 2 ) II. SƠ ĐỒ MẶT BẰNG SÀN TẦNG II Căn cứ vào loại phòng, kích thước ô sàn, điều kiện liên kết mà ta chia mặt bằng sàn tầng 2 thành các ô sàn như sơ đồ sau: III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN + Sơ bộ chọn chiều dày bản sàn theo công thức: l m D h b .= với D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc tải trọng, ta chọn D = 1.2 m = 40 ÷ 45, ta chọn m = 42 đối với loại bản kê 4 cạnh m = 30 ÷ 35, ta chọn m = 30 đối với loại bản dầm ta chọn chiều dày cho bản sàn như sau : Ô sàn L1 L2 chiều dày (m) (m) (mm) Phòng học 3.6 4.2 100 Vệ sinh(S11) 2.1 5.55 80 Vệ sinh (S4) 1.65 4.2 100 Hành lang 2.4 4.2 80 Cầu thang 1.9 4.2 80 + Tính toán tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên sàn: Để tính tĩnh tải tác dụng lên sàn ta căn cứ vào cấu tạo kiến trúc mặt cắt sàn, sử dụng công thức: ∑ = δγ ng với n: hệ số độ tin cậy về tải trọng, tra bảng 1 sách TCVN 2737-1995 γ: trọng lượng riêng của vật liệu lấy theo thực tế hoặc sổ tay kết cấu δ: chiều dày của lớp vật liệu Để tính hoạt tải cần căn cứ tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 và chức năng các loại ô sàn. Kết quả tính toán thể hiện trên bảng tính sau: SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ S2S2 S11 S11 S11 S11 S9 S9 S9 S9 S9 S9S9 S8 S10 S10 S9 S9 S8 5550 S3 S5 S2 S2 S2 S5 S5 S2 S2 S2 S2 S4 S7 S1 S1 S6 S6 S1 S1 S2 S2 S2 S2 S5 S3 S4 S7S1S1S1S1 S1 100 100 71620 9600 2400 7200 4200 4200 4200 4200 4200 4200 220 4200 4200 4200 4200 4200 4200 4200 4200 4200 4200 4200 Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu tải trọng tác dụng len sàn S1, S6, S7, S8, S9, S10, tỉnh tãi (q) lát gạch ceramic 300x300x10 0.01 2200 22 1.1 24.2 vữa lót ximăng 50 dày 20 0.02 1800 36 1.3 46.8 sàn BTCT dày 100mm 0.1 2500 250 1.1 275 Trát vữa xm 75 daỳ 15 0.015 1800 27 1.3 35.1 tổng cộng q = 381.1 hoạt tải(p) p = 200 1.2 240 tải trọng tác dụng len sàn S2, S3, S5 Tĩnh tải (q) Lát gạch ceramic 300x300x10 0.01 2200 22 1.1 24.2 vữa lót xm mác 50d 20 0.02 1800 36 1.3 46.8 sànBTCT dày 80mm 0.08 2500 200 1.1 220 Trần trát vữa xm mác 75 dày 15 0.015 1800 27 1.3 35.1 tổng cộng q = 326.1 hoạt tải p = 300 1.2 360 tải trọng tác dụng len sàn S11 Lát gạch cremic 0.01 2200 22 1.1 24.2 vữa lót xm mác 75 dy 20 0.02 1800 36 1.3 46.8 Tĩnh tải Lớp chống thấm 0.02 1600 32 1.3 41.6 sàn BTCT dày 80mm 0.1 2500 250 1.1 275 Trát vữa xm mác 75 dày 15 0.015 1800 27 1.3 35.1 tổng cộng q = 367.7 hoạt tải p = 200 1.2 240 tải trọng tác dụng lên sàn S4 Lát gạch cremic 0.01 2200 22 1.1 24.2 vữa lot xm mác 75 dy 20 0.02 1800 36 1.3 46.8 - Lớp bê tông đá 4x6 VXM 50 dày 100 mm 0.1 2000 200 1.1 220 - Lớp BT chống thấm mác 200 dày 30 mm 0.02 2200 66 1.1 72.6 SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu - Tường ngăn khu WC xây gạch ống, dày 100, cao 2,5m 252 1.2 327.6 thiết bò vệ sinh: xem như tải trọng phân bố đều trên sàn và lấy bằng 252 kg/m 2 sàn BTCT dày 100mm 0.1 2500 250 1.1 275 Trát vữa xm mác 75 dày 15 0.015 1800 27 1.3 35.1 tổng cộng g = 979.7 hoạt tải) p = 200 1.2 240 tải trọng tác dung lên sàn S12 Tĩnh tải (q) Lát gạch cremic 0.01 2200 22 1.1 24.2 vữa lot xm mác 75 dy 20 0.02 1800 36 1.3 46.8 - Lớp BT chống thấm mác 200 dày 30 mm 0.03 2200 66 1.1 72.6 - Tường ngăn khu WC xây gạch ống, dày 100, cao 2,5m 252 1.2 327.6 thiết bò vệ sinh: xem như tải trọng phân bố đều trên sàn và lấy bằng 252 kg/m 2 sàn BTCT dày 100mm 0.1 2500 250 1.1 275 Trát vữa xm mác 75 dy 15 0.015 1800 27 1.3 35.1 tổng cộng g = 422.7 hoạt tải p = 200 1.2 240 CÊU T¹O hµnh langCÊU T¹O PHßNG häc - Líp g¹ch ceramic 300x300x10 - Líp v÷a lãt nỊn m¸c 50 dµy 20 - Sµn BTCT m¸c 200 dµy 100 - Líp v÷a tr¸t trÇn m¸c 75 dµy 15 - Líp g¹ch ceramic 300x300x10 - Líp v÷a lãt nỊn m¸c 50 dµy 20 - Sµn BTCT m¸c 200 dµy 80 - Líp v÷a tr¸t trÇn m¸c 75 dµy 15 Chú thích: Tường ngăn trong phòng vệ sinh cao 2.5m Tải trọng tiêu chuẩn của tường 10 gạch ống: 1.8 kN/m 2 Hai lớp vữa trát dày 4 cm có : gv = 0.04x18 = 0.72 kN/m 2 Tổng tải trọng tiêu chuẩn của tường là : 1.8+0.72 = 2.52 kN/m 2 IV. TÍNH TỐN NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP SÀN SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ l 1 l 2 Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu Gọi L 1 , L 2 lần lượt là chiều dài tính toán của ô bản theo phương cạnh ngắn và cạnh dài * Nếu 2 1 2 ≤ L L : Tính toán theo bản kê 4 cạnh. * Nếu 2 1 2 > L L : Tính toán theo bản loại dầm. Căn cứ vào kích thước , cấu tạo, liên kết, tải trọng tác dụng ta chia làm các loại ô bả n sau: Ô sàn L1 L2 (m) (m) S1 3.60 4.20 1.17 Bản kê 4 cạnh S2 2.40 4.20 1.75 Bản kê 4 cạnh S3 1.90 4.20 2.21 Bản loại dầm S4 1.65 4.20 2.55 Bản loại dầm S5 2.40 4.20 1.75 Bản kê 4 cạnh S6 3.60 4.20 1.17 Bản kê 4 cạnh S7 3.60 4.20 1.17 Bản kê 4 cạnh S8 3.60 4.20 1.17 Bản kê 4 cạnh S9 3.60 4.20 1.17 Bản kê 4 cạnh S10 3.60 4.20 1.17 Bản kê 4 cạnh S11 2.10 5.55 2.64 Bản loại dầm 1. Bản loại dầm: Cắt 1 dãi bản có chiều rộng b = 1 m theo phương cạnh ngắn, xem như một dầm, chỉ làm việc theo 1 phương. Tính mômen giữa nhịp M n và trên gối M g ; căn cứ trị số mômen này để tính toán bố trí cốt thép cho bản sàn. a. Bản 2 đầu ngàm: 2 1 24 1 qLM n = ; 2 1 12 1 qLM g −= b. Bản 1 đầu ngàm, 1 đầu khớp: 2 1 128 9 qLM n = ; 2 1 8 1 qLM g −= c.Bản 2 đàu khớp: 8 . 2 1 lq M n = 0= g M SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ q M nh l 2 l 1 M g q M nh l 2 l 1 q M nh l 2 l 1 M g Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu 2. Bản kê 4 cạnh: a. Moment dương lớn nhất ở giữa nhịp: M 1 = α 1 .q.l 1 .l 2 M 2 = α 2 .q.l 1 .l 2 b. Moment âm lớn nhất ở gối: M I = β 1 .q.l 1 .l 2 M II = β 2 .q.l 1 .l 2 Với q = g tt + p tt : tổng tải trọng tác dụng lên sàn. Các hệ số α 1 , α 2 , β 1 , β 2 cho trong bảng phụ lục Tính như cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật với bề rộng b = 1m, chiều cao h = h b , chiều dày bản sàn là h = 100 mm. Chiều cao làm việc h 0 phụ thuộc vào phương cạnh dài hay cạnh ngắn của ô bản. + Theo phương cạnh ngắn, cốt thép đặt dưới. Chọn a = 1,5 cm ⇒ h 0 = 10 – 1,5 = 8,5 cm; + Theo phương cạnh dài, cốt thép đặt trên nên khoảng cách giảm đi một đoạn: ' 0 h = h 0 -         + 2 d 2 d 21 Với: d 1 là đường kính thép lớp trên, d 2 là đường kính thép lớp dưới. - Xác định: α m = 2 0 hbR M b Trong đó: h 0 = h - a - Kiểm tra: Nếu α m > α R ⇒ Tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bêtông. Nếu α m ≤ α R ⇒ Tính 2 211 m α ζ −+ = hoặc từ α m tra bảng có ζ Diện tích cốt thép được tính theo công thức: 0 hR M A s s ζ = Tính: %100. . 0 hb A s = µ và phải đảm bảo ≥ µ min =0,05%. Nên chọn µ min =0,1% Bố trí thép với khoảng cách a = s a A fb. = s a A f.100 Trong đó: f a - là diện tích một thanh thép. 3. Tính cốt thép cho ô sàn điển hình (Ô S2): - Sơ đồ tính, xác định các hệ số: SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ M 2 M 2 M 1 M 1 M I M I M II M II M II M II M I M I L2 L1 Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu 75,1 4.2 2.4 1 2 == l l tính theo bản loại bản kê, tra bảng sổ tay kết cấu trang 34 sơ đồ 8 và nội suy ta có được các hệ số như sau:α 1 =0,0290;α 2 =0,0109 β 1 =0,0589; β 2 =0,0256 - Moment nhịp: M 1 = α 1 .q.L 1 .L 2 = 0,0290.686,1.2,4.4,2 = 200,56 (kG.m/m) M 2 = α 2 .q.L 1 .L 2 = 0,0109.686,1.2,4.4,2 = 75.38 (kG.m/m) - Moment gối: M I = β 1 .q.L 1 .L 2 = 0,0589.686,1.2,4.4,2 = -407,35 (kG.m/m) M II = β 2 .q.L 1 .L 2 = 0,0256.686,1.2,4.4,2 = -177,05 (kG.m/m) Tính cốt thép bản như cấu kiện chịu uốn, dãi bản có chiều rộng: b = 1m = 100cm và chiều dày h = 8 cm; khoảng cách từ mép bêtông đến đáy cốt thép: a bv = 1 cm * Tính cốt thép bản theo phương cạnh ngắn: Cốt thép có R sc = 2000kg/cm, bêtông mác B15 tra phụ lục có 7,0= R ξ ; R α = 0,455 + Chọn thép φ 6 bố trí cho nhịp để chịu mômen dương. Khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép: )(3,16,0. 2 1 1 2 1 1 cmdaa bv =+=+= chọn 1,5 cm - Chiều cao làm việc: h 0 = h – a = 8 – 1,5 = 6,5 (cm) - Tính: R b m hbR M αα <=== 053,0 5,6.100.90 20056 22 0 - Tính: 973,0)053,0.211.(5,0)211.(5,0 =−+=−+= m αξ - Tính lượng cốt thép cần thiết cho 1m chiều dài sàn: )/(59.1 5,6.973,0.2000 20056 2 0 mcm hRs M A TT s === ξ - Kiểm tra tỉ lệ cốt thép : %1,0%24,0 5,6.100 36,1.100 . .100 % min 0 =>=== ϕϕ hb A TT s TT 1 thanh thép φ 6 có: 2 283,0 cmf a = . → Khoảng cách cốt thép: cm A f a z TT a 8,17 59,1 283,0.100 .100 === Ta chọn a = 15 cm - Lượng cốt thép hiệu chỉnh: )/(89,1 15 283,0.100 .100 2 mcm a f A a HC s === - Hàm lượng cốt thép hiệu chỉnh: %1,0%29,0 5,6.100 89,1.100 . .100 % min 0 =>=== ϕϕ hb A HC s TT + Chọn thép φ 8 bố trí cho gối để chịu mômen âm, khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép: )(4,18,0. 2 1 1 2 1 1 cmdaa bv =+=+= chọn 1,5 cm - Chiều cao làm việc: h 0 = h - a = 8 - 1,5 = 6,5 (cm) - Tính: R b m hbR M αα <=== 107,0 5,6.100.90 40735 22 0 - Tính: 943,0)107,0.211.(5,0)211.(5,0 =−+=−+= m αξ - Tính lượng cốt thép cần thiết cho 1m chiều dài sàn: )/(32,3 5,6.943,0.2000 40735 2 0 mcm hR M A sc TT s === ξ SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu - Kiểm tra tỉ lệ cốt thép : %1,0%51,0 5,6.100 32,3.100 . .100 % min =>=== ϕϕ hb A TT s TT 1 thanh thép φ 8 có: 2 503,0 cmf a = . Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: cm F f a a a TT 15,15 32,3 503,0.100 .100 === . Ta chọn s CH =15cm * Tính cốt thép bản theo phương cạnh dài: + Chọn thép φ 6 bố trí cho nhịp (đặt trên) để chịu mômen dương ở nhịp, khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép: )(9,16,0. 2 1 6,01 2 1 21 cmddaa bv =++=++= chọn 2cm - Chiều cao làm việc: h 0 = h - a = 8 - 2 = 6 (cm) - Tính: R b m hbR M αα <=== 023,0 6.100.90 7538 22 0 - Tính: 988,0)023,0.211.(5,0)211.(5,0 =−+=−+= m αξ - Tính lượng cốt thép cần thiết cho 1m chiều dài sàn: )/(64,0 6.988,0.2000 7538 2 0 mcm hRs M A TT s === ξ - Kiểm tra tỉ lệ cốt thép : %1,0%11,0 6.100 64,0.100 . .100 % min =>=== ϕϕ hb A TT s TT 1 thanh thép φ 6 có: 2 283,0 cmf a = . → Khoảng cách cốt thép: cm A f a z TT a 2,44 64,0 283,0.100 .100 === Ta chọn a=20 cm - Lượng cốt thép hiệu chỉnh: )/(42,1 20 283,0.100 .100 2 mcm a f A a HC s === - Hàm lượng cốt thép hiệu chỉnh: %1,0%24,0 6.100 42,1.100 . .100 % min 0 =>=== ϕϕ hb A TT s TT + Chọn thép φ 6 bố trí cho gối để chịu mômen âm ở gối, khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép: )(3,16,0. 2 1 1 2 1 2 cmdaa bv =+=+= chọn 1,5cm - Chiều cao làm việc: h 0 = h - a = 8 - 1,5 = 6,5 (cm) - Tính: R b m hbR M αα <=== 047,0 5,6.100.90 17705 22 0 - Tính: 976,0)047,0.211.(5,0)211.(5,0 =−+=−+= m αξ - Tính lượng cốt thép cần thiết cho 1m chiều dài sàn: )/(4,1 5,6.976,0.2000 17705 2 0 mcm hR M A sc TT s === ξ - Kiểm tra tỉ lệ cốt thép : %1,0%21,0 5,6.100 4,1.100 . .100 % min =>=== ϕϕ hb A TT s TT 1 thanh thép φ 6 có: 2 283,0 cmf a = . Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu cm F f a a a TT 2,20 4,1 283,0.100 .100 === . Ta chọn s CH =20cm 4. Tính cốt thép cho ô sàn điển hình (Ô S11): 64,2 1,2 55,5 1 2 == l l tính theo bản loại dầm Cắt 1 dãi bản có chiều rộng b = 1 m theo phương cạnh ngắn, xem như một dầm, chỉ làm việc theo 1 phương. Tính mômen giữa nhịp M n và trên gối M g căn cứ trị số mômen này để tính toán bố trí cốt thép cho bản sàn. Bản chỉ làm việc theo phương cạnh ngắn(một đầu ngàm và một đầu khớp): 43,1881,2.7,607. 128 9 128 9 22 1 === qLM n (kG.m/m) 99,3341,2.7,607. 8 1 8 1 22 1 −=−=−= qLM g (kG.m/m) Tính cốt thép bản như cấu kiện chịu uốn, dãi bản có chiều rộng: b = 1m = 100cm và chiều dày h = 8cm; khoảng cách từ mép bêtông đến đáy cốt thép: a bv = 1cm * Tính cốt thép bản theo phương cạnh ngắn: Cốt thép có R sc = 2000kg/cm, bêtông mác B15 tra phụ lục có 7,0= R ξ ; R α = 0,455 + Chọn thép φ 6 bố trí cho nhịp (đặt dưới) để chịu mômen dương, khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép: )(3,16,0. 2 1 1 2 1 1 cmdaa bv =+=+= chọn 1,5cm - Chiều cao làm việc: h 0 = h - a = 8 - 1,5 = 6,5 (cm) - Tính: R b m hbR M αα <=== 05,0 5,6.100.90 18843 22 0 - Tính: 975,0)05,0.211.(5,0)211.(5,0 =−+=−+= m αξ - Tính lượng cốt thép cần thiết cho 1m chiều dài sàn: )/(49,1 5,6.975,0.2000 18843 2 0 mcm hRs M A TT s === ξ - Kiểm tra tỉ lệ cốt thép : %1,0%23,0 5,6.100 49,1.100 . .100 % min =>=== ϕϕ hb A TT s TT 1 thanh thép φ 6 có: 2 283,0 cmf a = . → Khoảng cách cốt thép: cm A f a z a 99,18 49,1 283,0.100 .100 === Ta chọn a=15cm + Chọn thép φ 8 bố trí cho gối để chịu mômen âm, khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép: )(4,18,0. 2 1 1 2 1 1 cmdaa bv =+=+= chọn 1,5cm - Chiều cao làm việc: h 0 = h - a = 8 - 1,5 = 6,5 (cm) - Tính: R b m hbR M αα <−= − == 088,0 5,6.100.90 33499 22 0 - Tính: 042,1)088,0.211.(5,0)211.(5,0 =++=−+= m αξ - Tính lượng cốt thép cần thiết cho 1m chiều dài sàn: )/(47,2 5,6.042,1.2000 33499 2 0 mcm hR M A sc TT s === ξ SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu - Kiểm tra tỉ lệ cốt thép : %1,0%38,0 5,6.100 47,2.100 . .100 % min =>=== ϕϕ hb A TT s TT 1 thanh thép φ 8 có: 2 503,0 cmf a = . Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: cm F f a a a TT 36,20 47,2 503,0.100 .100 === . Ta chọn s CH =20 cm SVTH: Lê Ngọc Cảnh - Lớp 06XD1 GVHD: Ths. Huỳnh Minh Sơn ̣ . Trường THPT THANH KHÊ Phần Kết cấu ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ∗∗∗∗∗ ∗∗∗∗∗ PHẦN II KẾT CẤU (60%) ĐỀ TÀI: TRƯỜNG THPT. như sơ đồ sau: III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN + Sơ bộ chọn chiều dày bản sàn theo công thức: l m D h b .= với D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc tải trọng, ta chọn D = 1.2 m = 40 ÷ 45, ta. lên sàn: Để tính tĩnh tải tác dụng lên sàn ta căn cứ vào cấu tạo kiến trúc mặt cắt sàn, sử dụng công thức: ∑ = δγ ng với n: hệ số độ tin cậy về tải trọng, tra bảng 1 sách TCVN 2737-1995 γ: