thiết kế khung ngang của một trường học

Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 Đồ án Bê tông cốt thép 2 Kết cấu nhà cửa Svth :NGUYN VN HNG gvhd: TH.S HONG HIU NGHA Nội dung thiết kế: Thiết kế khung ngang của một trờng học. Số liệu thiết kế: 2-F-1 Phần I: Tính toán khung I- Mô tả công trình Công trình cn thiết kế là trờng học 5 tầng, đợc xây dựng tại TP. H Ni. Công trình đợc xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh bởi các tòa nhà cao tầng. Hệ thống kết cấu của công trình gồm: 1. Hệ thống khung: là hệ thống chịu lực chính của công trình, tiếp nhận tất cả các tải trọng theo phơng ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng. 2. Hệ thống kết cấu bao che: gồm tờng và cửa, chỉ làm chức năng che chắn cho phần nội thất bên trong và bên ngoài, không tham gia chịu lực. 3. Hệ thống sàn: phân bố đều ở các tầng, ngoài việc chịu tải trọng bản thân và hoạt tải sử dụng tác dụng trực tiếp lên nó thì sàn còn đóng vai trò liên kết, truyền tải trọng ngang và đứng lên hệ khung đảm bảo cho toàn bộ công trình đợc ổn định và đảm bảo các cấu kiện cùng tham gia chịu lực. 4. Các bộ phận giao thông: cầu thang theo phơng đứng, hành lang theo phơng ngang. GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Số tầng L 1 (m) L 2 (m) B (m) H 1 (m) H 2 (m) Khung Đặc điểm xây dựng 5 2,5 7,2 3,0 3,9 3,9 K3 TP. H Ni Trêng ®¹i Häc H¶i Phßng §å ¸n bª t«ng cèt thÐp 2 GVHD: TH.S HOÀNG HIẾU NGHĨA SVTH:NGUYỄN VĂN HƯNG Trang 1 Trêng ®¹i Häc H¶i Phßng §å ¸n bª t«ng cèt thÐp 2 GVHD: TH.S HOÀNG HIẾU NGHĨA SVTH:NGUYỄN VĂN HƯNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 II- Lựa chọn giải pháp kết cấu 1. Chọn vật liệu sử dụng: Sử dụng bê tông cấp độ bền B15 có : R b = 8.5MPa; R bt = 0,75MPa Sử dụng thép: + Nếu 12< thì dùng thép AI có R S = R SC = 225MPa + Nếu 12 thì dùng thép AII có R S = R SC = 280MPa 2. Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn: Chọn sàn sờn toàn khối, có dầm phụ và các dầm qua cột. 3. Chọn kích thớc sơ bộ chiều dày sàn: a. Với sàn trong phòng: 1,1 .3600 99 40 b Dl h mm m = = = Trong đó: l - nhịp sàn. D - hệ số phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên sàn, D = 0,8 - 1,4 m - hệ số phụ thuộc liên kết bản: với bản kê bốn cạnh m = 35 ữ 45. Chọn h b = 100 mm. - Hoạt tải tính toán: p s = p tc .n = 200.1,2 = 240 (daN/m 2 ) - Tĩnh tải tính toán : Bảng 1 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn: Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn (daN/m 2 ) n Tính toán (daN/m 2 ) Gạch ceramic dày 8 mm, 0 = 2000 daN/m 3 0,008 . 200 = 16 daN/m 2 16 1,1 17,6 Vữa lát dày 15 mm, 0 = 2000 daN/m 3 0,015 . 2000 = 30 daN/m 2 30 1,3 39 Bản sàn BTCT dày 100mm, =2500 daN/m 3 0,1.2500 = 250 daN/m 2 250 1,1 275 Vữa trát dày 10 mm, 0 = 2000 daN/m 3 0,02 . 2000 = 20 daN/m 2 20 1,3 26 Tổng cộng: 316 357,6 Do tờng không xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán phân bố trên sàn là: 2 357,6 / s g daN m= - Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng: 2. 357,6 240 597,6( / ) = + = + = s s s q g p daN m b. Với sàn hành lang: 1,1 .2500 68,75 40 b Dl h mm m = = = Trong đó: l - nhịp sàn. D - hệ số phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên sàn, D = 0,8 - 1,4 m - hệ số phụ thuộc liên kết bản: với bản kê bốn cạnh m = 35 ữ 45. GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 Chọn h b = 100 mm. - Hoạt tải tính toán: 2 . 300.1,2 360 / tc hl p p n daN m= = = - Tĩnh tải tính toán: Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn (daN/m 2 ) n Tính toán (daN/m 2 ) Gạch ceramic dày 8 mm, 0 = 2000 daN/m 3 0,008 . 200 = 16 daN/m 2 16 1,1 17,6 Vữa lát dày 15 mm, 0 = 2000 daN/m 3 0,015 . 2000 = 30 daN/m 2 30 1,3 39 Bản sàn BTCT dày 100mm, =2500 daN/m 3 0,1.2500 = 250 daN/m 2 250 1,1 275 Vữa trát dày 10 mm, 0 = 2000 daN/m 3 0,02 . 2000 = 20 daN/m 2 20 1,3 26 Tổng cộng: 316 357,6 2 357,6 / hl g daN m = - Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang: 2. 357,6 360 717,6( / ) hl hl hl q g p daN m = + = + = c. Với sàn mái: Do tải trọng trên mái nhỏ nên chọn chiều dày của ô sàn lớn và ô sàn bé trên mái là: 8( ) sm h cm= Bảng 2 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái: Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn (daN/m 2 ) n Tính toán (daN/m 2 ) Mái tôn và xà gồ Lấy bằng 20 daN/m 2 20 1,05 21 Vữa láng ch&ng th*m dày 3 0 20 , 2000 / =mm daN m 0,02.2000 = 40 daN/m 2 40 1,3 52 Bản sàn BTCT dày 80mm 0,08.2500 = 200 200 1,1 220 Vữa trát dày 3 0 10 , 200 / =mm daN m 0,01.2000 = 20 daN/m 2 20 1,3 26 Cộng 280 319 2 319 / m g daN m = - Hoạt tải tính toán: 2 . 75.1,3 97,5 / tc m p p n daN m= = = - Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái: GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 2. 319 97,5 416,5( / ) = + = + = m m m q g p daN m 4. Lựa chọn kết cấu mái: Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tờng thu hồi. 5. Lựa chọn kích thớc tiết diện các bộ phận a. Kích thớc tiết diện dầm: * Dầm BC (dầm trong phòng ) Nhịp dầm 2 7,2= =L L m 7,2 0,655 11 = = = d d d l h m m Chọn chiều cao dầm: 0,7= d h m , bề rộng: 0,25 d b m= Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao bé hơn 0,7 0,25 d h m= ì * Dầm AB (dầm ngoài hành lang ) Nhịp dầm: 1 2,5L L m= = , ta chọn chiều cao dầm 0,3= d h m , bề rộng 0,22= d b m * Dầm dọc nhà, dầm phụ: Nhịp dầm 3,0L B m= = Chiều cao dầm: 3,0 0,231 13 d d d l h m m = = = Ta chọn chiều cao dầm 0,25 d h m= , bề rộng: m22,0b d = b. Kích thớc ct: Diện tích kích thớc cột đợc xác định theo công thức: b R N.k A = * Cột trục B: - Diện truyền tải của côt trục B: 2 7,2 2,5 ( ).3 14,55 2 2 B S m= + = - Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn: 1 . 597,6.14,55 8695,08( ) s B N q S daN= = = - Lực dọc do tải trọng tờng ngăn dày 220 mm 2 7,2 . . 514.( 3).3,9 13230,36( ). 2 t t t N g l h daN= = + = (ở đây lấy sơ bộ chiều cao tờng bằng chiều cao tầng nhà h t = H t = 3,9 m). - Lực dọc do tải trọng tờng thu hồi: 3 7,2 2,5 . . 296.( ).0,8 1148,48( ). 2 2 t t t N g l h daN= = + = - Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái: 4 . 416,5.14,55 6060,075( ) m B N q S daN= = = - Với nhà 5 tầng có 4 sàn học và 1 sàn mái thì: . 4.(8695,08 13230,36) 1.(1148,48 6060,075) 94910,315( ) i i N n N daN= = + + + = Để kể đến ảnh hởng của mômen ta chọn 1,1=k 2 . 1,1.94910,315 1228,25 ( ) 85 b k N A cm R = = = GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 Vậy ta chọn kích thớc cột 25 50 c c b xh x cm= có 2 1250 1228,25A cm= > * Cột trục C: Cột trục C có diện chịu tải S c nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B, để thiên về an toàn và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kích thớc tiết diện cột trục C 25 50 c c b xh x cm= (bằng với cột trục B). * Cột trục A: Diện truyền tải của côt trục A: 2 2,5 .3 3,75 2 A S m= = - Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn: 1 . 717,6.3,75 2691( ) hl A N q S daN= = = - Lực dọc do tải trọng lan can hành lang dày 110 mm 2 . . 296.3.0,9 799,2( ). t t LC N g l h daN= = = (ở đây lấy sơ bộ chiều cao lan can bằng 0,9 m). - Lực dọc do tải trọng tờng thu hồi: 3 2,5 . . 296. .0,8 296( ). 2 t t t N g l h daN= = = - Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái: 4 . 416,5.3 1249,5( ) m A N q S daN= = = Với nhà 5 tầng có 4 hành lang và 1 sàn mái thì: . 4.(2691 799,2) 1.(296 1249,5) 15506,3( ) i i N n N daN= = + + + = Do lực dọc bé nên khi kể đến ảnh hởng của mômen ta chọn 3,1k = 2 . 1,3.15506,3 237,155( ) 85 b k N A cm R = = = Do A nhỏ nên ta chọn: cm22x22hxb cc = có 2 484=A cm Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thớc tiết diện cột nh sau: Cột trục B, C có kích thớc: 25 50 c c b xh x cm= cho tầng 1,2. 25 45 c c b xh x cm= cho tầng 3, 4,. 25 40 c c b h cmì = ì cho tng 5. Cột trục A có kích thớc: cm22x22hxb cc = cho cả 4 tầng. GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 3 4 Sc S B S A diện chị u tải của cột B C 2 3000 3000 72002500 A GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 D 22-30 300 3600 3600 2500 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 D 25-70 11 12 13 14 3000300030003000300030003000300030003000300030003000 39000 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 39000 7200 9700 A B C 7200 9700 A B C 7 110 110 Mặt Bằng Kết Cấu 2500 2500 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 D 25-70 C 25-50 C 25-50 C 22-22 D 25-70 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-30 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 D 22-25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 8 9 10 GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 III- Sơ đồ tính toán khung phẳng 1. Sơ đồ hình học (khung trục 5): 7200 2500 110 110 + 0,00 + 0,60 + 0,6 600 3900 3900 3900 3900 3900 + 3,90 + 7,80 + 11,7 + 15,6 + 19,5 C-25x40 C-25x40 D-25x70 D-22x30 C-22x22 C-22x22 C-22x22 C-22x22 C-22x22 C-25x50 C-25x45 C-25x45 C-25x50 C-25x50 C-25x45 C-25x45 C-25x50 D-25x70 D-25x70 D-25x70 D-25x70 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x30 D-22x30 D-22x30 D-22x30 B AC sơ đồ hình học khung ngang 2. Sơ đồ kết cấu Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột), và các thanh ngang (dầm) với trục của hệ kết cấu đợc tính đến trọng tâm của tiết diện các thanh. a. Nhịp tính toán của dầm: Nhịp tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột - Xác định nhịp tính toán dầm BC: 2 0,4 0,4 7,2 0,11 0,11 7,02 2 2 2 2 2 2 c c BC t t h h l L m= + + = + + = ( Với trục cột là trục cột tầng 3, 4,5 ) - Xác định nhịp tính toán của dầm AB: ( 0,4 c h m= ) 1 0,4 2,5 0,11 2,59 2 2 2 c AB t h l L m= + = + = ( Với trục cột là trục cột tầng 3,4,5). b, Chiều cao của cột: Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm, do dầm khung thay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục hành lang (dầm có tiết diện nhỏ hơn) - Xác định chiều cao của cột tầng 1: GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 [...]... 2590 SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 VIII- Xác định nội lực Sử dụng chơng trình tính toán kết cấu Sap 2000 để tính toán nội lực cho khung với sơ đồ phần tử dầm và cột nh hình 21 Khi khai báo tải trọng trong chơng trình tính toán kết cấu, với trờng hợp tĩnh tải, phải kể đến trọng lợng bản thân của kết cấu (cột, dầm khung) với hệ số vợt tải n = 1,1 25 3900 5... sàn hành lang, kích thớc 2,5 x 3 (m) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác Để quy đổi sang 5 dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số k = = 0,625 8 V- Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm cột sẽ do chơng trình tính toán kết cấu tự tính Việc tính toán tải trọng vào khung đợc thể hiện theo cách quy đổi tải trọng thành phân bố đều 1... 2590 B A sơ đồ kết cấu khung ngang trục 3 IV- Xác định tải trọng đơn vị 1 Tĩnh tải đơn vị - Tĩnh tải sàn phòng học: gs = 357,6 (daN/m2) - Tĩnh tải sàn hành lang: ghl = 275,1 (daN/m2) - Tĩnh tải sàn mái: gm = 319 (daN/m2) (phần sênô có gsn = gm = 319 (daN/m2)) - Tờng xây 220: gt2 = 514 (daN/m2) - Tờng xây 110: gt1 = 296 (daN/m2) GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng... -1.42 Trờng đại Học Hải Phòng -4.02 Z -47.87 X -51.26 Từ số liệu đầu ra của Sap 2000 ta có đợc các giá trị nội lực của các phần tử Từ đây ta tiến hành tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và cột IX- tổ hợp nội lực Các bảng tổ hợp nội lực cho dầm và cột đựơc trình bày nh trong bảng 12 và bảng 13 + Với một phần tử dầm ta tiến hành tổ hợp nội lực cho ba tiết diện (hai tiết diện đầu dầm và một tiết diện giữa... 1926,34 1441,48 5789,82 3900 Trờng đại Học Hải Phòng 5121,26 1926,34 1441,48 5789,82 2045,1 765,375 2012,26 509,58 2012,26 509,58 2012,26 509,58 2012,26 4950 509,58 3510 7020 C 3510 B' 2590 B A sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung trục 3 VI- Xác định hoạt tải tác dụng vào khung 1 Trờng hợp hoạt tải chịu tác dụng CB GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép... tải 2 tác dụng vào khung trục 3 GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 VII- Xác định tải trọng gió Công trình xây dựng tại TP.H Ni, thuộc vùng gió II-B, có áp lực gió đơn vị: W 0 = 95 daN/m2 Công trình đợc xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có địa hình dạng C Công trình cao dới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió... SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 1109,2 232,69 299,86 285,36 3900 3900 310,36 3900 3900 837,69 224,89 214,02 210,3 4950 268,4 180,16 240,22 7010 Hình 19 Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung 2590 3900 3900 837,69 310,36 224,89 214,02 3900 232,69 210,3 4950 3900 1109,2 180,16 299,86 285,36 268,4 240,22 Hình 20 Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung GVHD: TH.S HONG HIU NGHA... gtd = g m l = 319.(2,5 0,22) = 454,575 8 8 Tổng g2m: tĩnh tải tập trung trên mái - dan TT Loại tải trọng và cách tính GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Kết quả 512,08 1285,88 1797,96 310,8 454,575 765,375 Kết quả Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng 1 2 3 4 1 2 1 2 1 2 3 Đồ án bê tông cốt thép 2 GCm Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x0,3: 2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3 Do trọng lợng sàn S1 tam giỏc... dầm khung) với hệ số vợt tải n = 1,1 25 3900 5 3900 4 3900 3 3900 2 4950 20 1 10 19 18 17 16 15 24 9 8 7 14 23 13 22 21 11 6 7020 12 2590 Hình 21.Sơ đồ phần tử dầm, cột của khung Ta có các số liệu đầu vào (Input) và đầu ra (Output) của chơng trình tính 1 Số liệu đầu vào (Input) 2 Số liệu đầu ra (Output) GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 0 4 5 -1.75 2.14 0 9 9 -1.44 1.69 0 2 3 7 4 0... PCmII,S = 97,5 0,6 3 = 175,5 GVHD: TH.S HONG HIU NGHA Kết quả 152,34 213,28 175,5 SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1 Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 219,4 424,125 219,4 438,8 175,5 3900 787,5 787,5 562,5 3900 540 1080 540 1044 3900 787,5 787,5 562,5 3900 540 540 1080 4950 1044 3510 3510 7020 C 2590 B' B A sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung trục 3 175,5 213,38 3900 540 1044 213,38 152,34 1080 . Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2 Đồ án Bê tông cốt thép 2 Kết cấu nhà cửa Svth :NGUYN VN HNG gvhd: TH.S HONG HIU NGHA Nội dung thiết kế: Thiết kế khung ngang của một trờng học. Số. C-25x40 D-25x70 D-22x30 C-22x22 C-22x22 C-22x22 C-22x22 C-22x22 C-25x50 C-25x45 C-25x45 C-25x50 C-25x50 C-25x45 C-25x45 C-25x50 D-25x70 D-25x70 D-25x70 D-25x70 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x25 D-22x30 D-22x30 D-22x30 D-22x30 B AC sơ đồ hình học khung ngang 2. Sơ đồ kết cấu Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột), và các thanh ngang (dầm) với trục của hệ kết cấu đợc tính đến trọng tâm của tiết diện các. thống kết cấu của công trình gồm: 1. Hệ thống khung: là hệ thống chịu lực chính của công trình, tiếp nhận tất cả các tải trọng theo phơng ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng. 2. Hệ thống kết