ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP 2 THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG NHÀ BTCT TOÀN KHỐI 3 TẦNG 5 NHỊP

- Chọn kích thước tiết diện các bộ phận kết cấu sàn – dầm dọc của các tầng và của khung ngang trục 3.. - Lập sơ đồ tính khung ngang trục 3 - Xác định các tải trọng tác dụng lên khung trụ

Trang 1

M c L c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH

KHOA XÂY DỰNG

GVHD : T.SVŨ TÂN VĂN SVTH : ĐỖ DUY KHƯƠNG MSSV : 10610300073

Lớp : XB10

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP 2 THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG NHÀ BTCT

TOÀN KHỐI 3 TẦNG 5 NHỊP

Trang 2

M c L c

Mục Lục

1 Lựa Chọn Giải Pháp Kết Cấu 9

1.1 Chọn vật liệu sử dụng 9

1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn 9

1.3 Chọn kích thước chiều dày sàn 9

1.3.1 Với sàn tại nhịp 9

1.3.4 Với sàn mái 11

1.4 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận 12

1.4.1 Kích thước tiết diện dầm 12

1.4.2 Kích thước tiết diện cột 12

2 Sơ Đồ Tính Toán Khung Phẳng 15

2.1 Sơ đồ hình học 15

2.2 Sơ đồ kết cấu 15

2.2.1 Nhịp tính toán của dầm 15

2.2.2 Chiều cao của cột 16

3 Xác Định Tải Trọng Đơn Vị 18

3.1 Tĩnh tải đơn vị 18

3.2 Hoạt tải đơn vị 18

3.3 Hệ số quy đổi tải trọng 18

3.3.1 Với ô sàn nhịp 18

4 Xác Định Tĩnh Tải Tác Dụng Vào Khung 21

4.1 Tĩnh tải tầng 2,3 21

4.2 Tĩnh tải tầng mái 22

5 Xác Định Hoạt Tải Tác Dụng Vào Khung 25

5.1 Trường hợp hoạt tải 1 25

Trang 3

M c L c

6 Xác Định Tải Trọng Gió 37

7 Xác Định Nội Lực Và Tổ Hợp Nội Lực 40

8 Tính Toán Cốt Thép Dầm 48

8.1 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm 48

8.1.1 Tính toán cốt thép dọc cho dầm 19 48

8.1.2 Tính toán một cách tương tự cho các phần tử dầm khác theo bảng 50

8.1.3 Chọn cốt thép dọc cho dầm 50

8.2 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho các dầm 51

8.2.1 Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 19 (tầng 2, nhịp AB) 51

8.2.2 Tính toán cốt đai cho các phần tử dầm còn lại 53

8.2.3 Bố trí cố thép đai cho dầm 53

9 Tính Toán Cốt Thép Cột 55

9.1 Vật liệu sử dụng 55

9.2 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 2 (200x450) 55

9.2.1 Số liệu tính toán 55

9.2.2 Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 55

9.5 Tính toán cốt thép đai cho cột 59

9.6 Tính toán cấu tạo nút góc trên cùng 60

9.7 Tính toán cấu tạo nút nối cột biên và dầm 60

Trang 4

S Li u Thi t K

SỐ LIỆU THIẾT KẾ

- Nhà khung BTCT toàn khối 3 tầng, 5 nhịp đối xứng Bước cột đều nhau.Sinh viên sẽ tính toán thiết

kế khung phẳng trục 3

- Mái đổ BTCT toàn khối cùng với dầm mái; có độ dốc mái i = 1/10 và điểm thấp nhất có cao độ SM

Cấu tạo các lớp mái M như sau : + Hai lớp gạch lá nem, vữa XM#50; dầy 50mm + Lớp gạch hộp chống nóng, vữa XM#50; dầy 250mm + Lớp BT chống thấm dầy 50mm, có lưới thép D6a150x150 BT#250

+ Lớp BTCT sàn mái ( bề dầy lấy theo thiết kế kết cấu sàn mái )

+ Vữa XM#50 trát trần, dầy 15mm

- Sàn BTCT toàn khối cùng với dầm khung; có các cao độ S1, S2 Cấu tạo các lớp sàn S như sau:

+ Lớp gạch Ceramic lát nền, đệm vữa XM#50; dầy 30mm + Lớp BTCT sàn ( bề dầy lấy theo thiết kế kết cấu sàn )

+ Vữa XM#50 trát trần, dầy 15mm

- Tường bao che tự chịu lực, xây gạch đặc vữa XM#50, dầy 200mm

- Tường chắn mái là tường gạch dầy 200mm, có chiều cao là hm ( m ) = 1,2m Cốt S0 là cốt mặt sân

cách cốt nền tầng 1 là h0 ( m ) = 0,5m

- Khu vực xây dựng công trình thuộc địa hình B ( tương đối trống trải )

- Hoạt tải tiêu chuẩn ở mái là hoạt tải sửa chữa pm = 75 kg/m2

- Vật liệu: bêtông mác #200; #250 ; #300 Cốt thép nhóm AI, AII hoặc AIII, nối thép bằng dây buộc

mềm thép D1mm

- Độ cao các tầng H1, H2 và H3 ( m ) Nhịp khung L1, L2, L3 ( m ) Bước cột B ( m )

- Hoạt tải sử dụng tiêu chuẩn trên sàn tầng 1,2,3 là pc ( kg/m2 )

- Áp lực gió tiêu chuẩn tại độ cao 10m so với mặt đất q0 ( kG/m2 ) xác định theo vùng gió

Nhịp L3 (m)

Chiều cao H1

Chiều cao H2

Chiều cao H3

Bước khung

B (m)

Hoạt tải

pc (kg/m2) Vùng

gió

Ghi chú

Trang 5

S Li u Thi t K

MẶT BẰNG TẦNG 1

Trang 6

S Li u Thi t K

MẶT BẰNG TẦNG 2,3

Trang 7

S Li u Thi t K

MẶT CẮT A - A

Yêu cầu tính toán :

- Lập sơ đồ kết cấu của hệ sàn tầng 2, 3 và sàn mái

- Chọn kích thước tiết diện các bộ phận kết cấu sàn – dầm dọc của các tầng và của khung ngang trục

3

- Lập sơ đồ tính khung ngang trục 3

- Xác định các tải trọng tác dụng lên khung trục 3

- Tính nội lực khung ngang, xác định nội lực tính toán

- Thiết kế cột khung : + Tính toán cốt thép dọc cho cột + Cấu tạo và tính toán cốt ngang của cột

Trang 8

S Li u Thi t K

+ Cấu tạo cắt - nối cốt dọc của cột

- Thiết kế dầm khung : + Tính toán cốt thép dọc cho dầm + Cấu tạo và tính toán cốt ngang của dầm + Cấu tạo cắt - nối cốt dọc của dầm

- Cấu tạo các nút khung ( khối lượng ít nhất là cho các nút điển hình = 5 nút )

Yêu cầu thể hiện :

Thể hiện 1 bản vẽ khổ A1 ( hoặc tương đương ) với nội dung :

- Bố trí cốt thép cho khung; các mặt cắt tiết diện bố trí cốt thép của cột, dầm

- Chi tiết nút khung ( ít nhất 3 nút )

- Ghi chú chung của khung, bảng thống kê cốt thép khung ngang

Trang 9

1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn

Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột

1.3 Chọn kích thước chiều dày sàn

Ta chọn chiều dày sàn theo công thức:

- Hoạt tải tính toán : = = 200 × 1,2 = 240 ( / )

- Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)

Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn N Tính toán

Do không có tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính toán : = 134,6

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

= + = 240 + 134,6 = 374,6 ( / )

Ta có < 400 => = 1

Trang 10

37 + 8 =

1 × 4,2

37 + 8 × 0,933= 0,094 ( ) = 9,4 ( ) Chọn ℎ = 10 ( )

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì

- Tĩnh tải tính toán của ô sàn nhịp :

37 + 8 =

1 × 4,2

37 + 8 × 1= 0,093 ( ) = 9,3 ( ) Chọn ℎ = 10 ( )

- Tổng tải trọng phân bố tính toán của ô sàn nhịp :

37 + 8 =

1 × 3

37 + 8 × 0,714= 0,07 ( ) = 7 ( )

Để thuận tiện thi công ta chọnℎ = ℎ = 10 ( )

- Tổng tải trọng phân bố tính toán của ô sàn nhịp :

Trang 11

L a Ch n Gi i Pháp K t C u

= = = 649,6 ( )

1.3.4 Với sàn mái

- Hoạt tải tính toán : = = 75 × 1,3 = 97,5 ( / )

- Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)

Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn N Tính toán

Do không có tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính toán : = 884

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

37 + 8 =

1,35 × 4,2

37 + 8 × 0,933= 0,128 ( ) = 12,8 ( ) Chọn ℎ = 12 ( )

- Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái:

= + ℎ = 884 + 2500 × 0,12 × 1,1 = 1214 ( )

Trang 12

L a Ch n Gi i Pháp K t C u

- Tổng tải trọng phân bố tính toán của ô sàn mái:

= + = 97,5 + 1214 = 1311,5 ( )

1.4 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận

1.4.1 Kích thước tiết diện dầm

Bề rộng dầm :

= 0,4 × ℎ = 0,4 × 500 = 200 ( ) Chọn bề rộng dầm : = 200 ( )

1.4.2 Kích thước tiết diện cột

Diện tích tiết diện cột xác định theo công thức:

= = 649,6 × 9,45 = 6138,72 ( ) Lực dọc do tải trọng tường gạch đặc dày 200mm (ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao

tầng trệt, do có cửa đi và cửa sổ nên ta lấy 70% thể tích gạch):

=

2 + × 0,2 × 4,5 × 0,7 = 1800 × 6,45 × 0,2 × 4,5 × 0,7 = 7314,3 ( )

Trang 13

= = 649,6 × 18,27 = 11868,19 ( ) Lực dọc do tải trọng tường gạch đặc dày 200mm (ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao

tầng trệt):

=

2 + 2 × 0,2 × 4,5 = 1800 × 4,35 × 0,2 × 4,5 = 7047 ( ) Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:

= = 649,6 × 15,12 = 9821,95 ( )

Trang 14

Để thiên về an toàn và định hình hóa ván khuôn ta chọn kích thước tiết diện cột trục B: × ℎ =

20 × 45 ( ) cho toàn bộ công trình

Trang 15

Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) với trục của hệ kết

cấu được tính đến trọng tâm tiết diện của các thanh

= = 4200 ( ) Xác định nhịp tính toán của dầm nhịp :

D-20x50 D-20x50 D-20x50

4500 4200

1500

10200

Trang 16

S Đ Tính Toán Khung Ph ng

2.2.2 Chiều cao của cột

Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm

Xác định chiều cao của cột tầng 1:

ℎ = 500 + 500 + 4500 −500

2 = 5250 ( ) Xác định chiều cao của cột tầng 2:

Trang 17

S Đ Tính Toán Khung Ph ng

Sơ Đồ Kết Cấu Khung Ngang

Trang 18

= 1214 ( ) Tĩnh tải tường xây gạch đặc 200:

= 1800 × 0,2 = 360 ( )

3.2 Hoạt tải đơn vị

Hoạt tải sàn:

= 240 ( ) Hoạt tải sàn mái:

= 97,5 ( )

3.3 Hệ số quy đổi tải trọng

3.3.1 Với ô sàn nhịp

Kích thước ô sàn × = 4,5 × 4,2 ( ) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình thang Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố

hình chữ nhật ta cần xác định hệ số chuyển đổi k

Trang 20

Xác Đ nh T i Tr ng Đ n V

3.3.3 Với ô sàn nhịp

Kích thước ô sàn × = 3 × 4,2 ( ) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố

Trang 21

Xác Đ nh Tĩnh T i Tác D ng Vào Khung

4 Xác Định Tĩnh Tải Tác Dụng Vào Khung

4.1 Tĩnh tải tầng 2,3

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

Trang 22

1024

TĨNH TẢI TẬP TRUNG - daN

Trang 23

Xác Đ nh Tĩnh T i Tác D ng Vào Khung

TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI - daN/m

Nhịp ( )

1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất:

= 1214 × (4,2 − 0,2) = 4856 Đổi ra phân bố đều với = 0,644

4856 × 0,625 = 3035

3035

TĨNH TẢI TẬP TRUNG TRÊN MÁI - daN

Trang 24

4696,72 2882,32

Trang 25

Xác Đ nh Ho t T i Tác D ng Vào Khung

5 Xác Định Hoạt Tải Tác Dụng Vào Khung

5.1 Trường hợp hoạt tải 1

Trang 26

2 3 4

Trang 27

HOẠT TẢI 1 – TẦNG MÁI

Phân Bố (daN/m)

1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất:

= 97,5 × 4,2 = 409,5 Đổi ra phân bố đều với = 0,644 409,5 × 0,644 = 263,72

Trang 28

2 3 4

Trang 29

HOẠT TẢI 2 – TẦNG MÁI

Phân Bố (daN/m)

1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất:

= 97,5 × 4,2 = 409,5 Đổi ra phân bố đều với = 0,625 409,5 × 0,625 = 255,94

Ta có sơ đồ hoạt tải tác dụng vào khung:

Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung

10050

A

4350 4200

Trang 31

Trang 32

Trang 33

429,98

Trang 34

Trang 35

1058,4

429,98 429,98

263,72 429,98

C B

4350 4200

1058,4 1058,4

429,98 429,98

630

Trang 36

1058,4

429,98 429,98

1058,4

E D

C B

4350 4200

1058,4 630

429,98

1058,4

Trang 37

Xác Đ nh T i Tr ng Gió

6 Xác Định Tải Trọng Gió

Công trình xây dựng thuộc vùng gió III, thuộc địa hình B (tương đối trống trải), có áp lực gió đơn vị

= 125 ( ) Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió Tải trọng gió truyền lên

khung sẽ được tính theo công thức:

Gió đẩy : đ= đGió hút : =

=8,5520,1= 0,425

= 6 Tra bảng và nội suy ta được:

= −0,468

= −0,4

= = 125 × 1,2 × 0,886 × (−0,468) × 4,2 = −261,23 ( / )

= = 125 × 1,2 × 0,886 × (−0,4) × 4,2 = −223,27 ( / )

Trang 38

Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung

Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung

4350 4200

1500

10050

G 20100

C

261,23 223,27

334,91

401,89

Trang 39

Trang 40

Xác Đ nh N i L c Và T H p N i L c

7 Xác Định Nội Lực Và Tổ Hợp Nội Lực

Sơ đồ phần tử dầm, cột của khung

Trang 41

Biểu đồ bao momen

Trang 42

Biểu đồ bao lực dọc

Trang 43

Biểu đồ bao lực cắt

 Với 1 phần tử dầm ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 3 tiết diện (2 tiết diện đầu dầm và 1

tiết diện giữa dầm)

 Với cột ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 2 tiết diện (tiết diện chân cột và 1 tiết diện

đỉnh cột)

Trang 48

Ta lấy giá trị mômen lớn hơn để tính cốt thép chung cho cả 2 gối

Tính cốt thép cho gối A và B (mômen âm):

Tính theo tiết diện chữ nhật × ℎ = 20 × 50

Trang 49

Tính Toán C t Thép D m

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với ℎ = 10 ( )

Giả thiết = 4 ( )

ℎ = 50 − 4 = 46 ( ) Giá trị độ vươn của cánh lấy bé hơn trị số sau:

- Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc

Trang 50

2 12 + 1 25 (7,17 )

2 12 (2,26 )

Trang 51

Dầm tầng mái:

8.2 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho các dầm

8.2.1 Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 19 (tầng 2, nhịp AB)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm:

= 81,67 ( ) Bêtông cấp độ bền B15 có:

= 8,5 ( ) = 85 ; = 0,75 ( ) = 7,5 ( )

= 2,3 × 10 ( ) Thép đai nhóm AI có:

= 175 ( ) = 1750 ; = 2,1 × 10 ( ) Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với:

= + = 2063,13 + 0,2 × 0,5 × 2500 × 1,1 = 2338,13 daN

m = 23,38

daNcm(với : trọng lượng bản thân dầm)

= 649,15 daN

m = 6,49

daNcmGiá trị :

2 12 + 1 22

(6,06 )

3 12 (3,39 )

2 12 + 1 22 (6,06 )

2 12 (2,26 )

2 12 + 1 20

(5,4 )

3 12 (3,39 )

2 12 + 1 20 (5,4 )

2 12 (2,26 )

Trang 52

= + 0,5 = 26,63 ( ) Chọn = 4 ( ) => ℎ = 50 − 4 = 46 ( ) Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:

Do chưa có bố trí cốt đai nên ta giả thuyết = 1

Ta có : 0,3 ℎ = 0,3 × 85 × 20 × 46 = 23460 ( ) > = 8167 ( )

 Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai:

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên = 0

≥2ℎ ;

−2ℎNên ta lấy giá trị = 45 để tính cốt đai

Trang 53

Ta bố trí cho dầm

Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã có bố trí cốt đai

Với = 1 + 5 ≤ 1,3 Dầm bố trí 6 150 có:

 Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

8.2.2 Tính toán cốt đai cho các phần tử dầm còn lại

Ta thấy trong các dầm còn lại đều có lực cắt tương đương hoặc nhỏ hơn dầm 19

 Chọn cốt đai cho toàn bộ các dầm còn lại

8.2.3 Bố trí cố thép đai cho dầm

Ở 2 đầu dầm trong đoạn L/4 (L là nhịp thông thủy của dầm) ta bố trí cốt đai đặt dày 6 150

Trang 55

= ℎ − = 41 − 4 = 37 ( )

Độ mảnh = = , = 8,2 > 8 không quá 5%

 Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc

Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc = 1

Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Trang 56

 Xảy ra trường hợp > ℎ , nén lệch tâm bé

 Xác định lại x bằng cách giải phương trình bậc 3:

 Xảy ra trường hợp > ℎ , nén lệch tâm bé

 Xác định lại x bằng cách giải phương trình bậc 3:

Với = −(2 + )ℎ = −(2 + 0,65) × 41 = −108,7

Trang 57

= ℎ − = 41 − 4 = 37 ( )

Độ mảnh = = = 5,13 < 8

Trang 59

Tính Toán C t Thép D m Giả thiết = = 4 ( ) => ℎ = ℎ − = 45 − 4 = 41 ( )

= ℎ − = 41 − 4 = 37 ( )

Độ mảnh = = = 5,8 < 8

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	2,07 MB