Đồ án mẫu bê tông cốt thép 2

Lọc giá trị nội lực từ phần mềm Sap2000: Xác định tổ hợp tải trọng nguy hiểm nhất để đi tính toán thép cho hệ dầm.. Trong cùng một tiết diện khôngnên dùng các cốt thép có đường kính chên

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH

Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Thắng Đề số: 71 Lớp: XD10

Thiết kế khung bê tông cốt thép toàn khối cho văn phòng 6 tầng với bản vẽ và số liệu thiết

kế sau:

LX1 (m) LX2 (m) LY1 (m) LY2 (m) ht (m) Số tầng W0

(daN/m2)

Khungtrục

B A

I LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU:

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn:

Từ mặt bằng kiến trúc bố trí các hệ dầm dọc, dầm ngang qua lưới cột chịu lực chính của côngtrình Với các ô sàn kích thước lớn và tại vị trí có tường xây ngăn phòng mà không đặt trên hệdầm chính thì có bố trí các dầm phụ

MẶT BẰNG BỐ TRÍ DẦM, CỘT CHỊU LỰC CỦA CÔNG TRÌNH

3 Sơ bộ kích thước tiết diện:

3.4 Tiết diện cột:

 Diện tích tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức:

c b

kN A R

 N = q.S.n : Lực dọc tính toán sơ bộ tác dụng lên cột

o q = g + p (kN/m2), giá trị tải trọng đứng sơ bộ trên 1m2 sàn Với cao ốc văn phòng, tường là vách nhẹ lấy q = 8 ÷ 10 (kN/m2) Trong đồ án này chọn q = 8 kN

o S (m2) diện tích truyền tải lên cột khung

tr tai

 Cột góc lấy k = 1.25

Bảng sơ bộ chọn Tiết Diên Cột C1 :

TẦNG S tr.tải

( m 2 )

q ( daN/m 2 )

N ( daN ) k

F tt

(cm 2 )

b (cm) x

h (cm)

Fc chọn (cm 2 )

Bảng sơ bộ chọn Tiết Diên Cột C2 :

TẦNG S tr.tải q N k F tt b x h Fc chọn

Bảng sơ bộ chọn Tiết Diên Cột C3 :

TẦNG S tr.tải q N k F tt b x h Fc chọn

Bảng sơ bộ chọn Tiết Diên Cột C4 :

TẦNG S tr.tải q N k F tt b x h Fc chọn

TẦNG S tr.tải q N k F tt b x h Fc chọn

Bảng sơ bộ chọn Tiết Diên Cột C8 :

TẦNG S tr.tải q N k F tt b x h Fc chọn

D C

B A

Trọng lượng riêng γ (daN/m 3 )

Giá trị tiêu chuẩn (daN/m 2 )

Hệ số tin cậy n

Giá trị tính toán (daN/m 2 ) Lớp gạch chống

T i tr ng tiêu chu n ải trọng tiêu chuẩn ọng tiêu chuẩn ẩn T i tr ng tính toán ải trọng tiêu chuẩn ọng tiêu chuẩn

Toànphần(daN/m2 )

Phầnngắn hạn(daN/

m2 )

Phần dàihạn(daN/

m2 )

Phầnngắn hạn(daN/

m2 )

Phần dàihạn(daN/m2 )

2 Sàn văn phòng:

2.1 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:

Các lớp cấu tạo

Chiều dày (cm)

Trọng lượng riêng γ (daN/m 3 )

Giá trị tiêu chuẩn (daN/m 2 )

Hệ số tin cậy n

Giá trị tính toán (daN/m 2 ) Lớp gạch

T i tr ng tiêu chu n ải trọng tiêu chuẩn ọng tiêu chuẩn ẩn T i tr ng tính toán ải trọng tiêu chuẩn ọng tiêu chuẩn

Toànphần(daN/m2 )

Phầnngắn hạn(daN/

m2 )

Phần dàihạn(daN/

m2 )

Phầnngắn hạn(daN/

m2 )

Phần dàihạn(daN/m2 )

3 Tải trọng tường xây: (Tĩnh tải)

 Tường bao che bên ngoài (tường 200): gt = 330 daN/m2 Chiều cao tường 1.2 m

1.1 330 1.2 435.6

t

4 Trọng lượng bản thân dầm dọc: (Tĩnh tải)

Trọng lượng bản thân dầm g0 được tính theo diện tích phần gạch

chéo trên hình Trong đó không kể phần bản dày 100 mm Trọng

lượng riêng bêtông 2500 daN/m3, hệ số tin cậy 1.1

2 Hoạt tải 1 (Hoạt tải chất đầy):

2.1 Sàn mái: Hoạt tải sàn mái: psm= 97.5 (daN/m2)

Tỉ số

97.5

0.1905511.8

A B C

3.1 Sàn mái: Hoạt tải sàn mái: psm = 97.5 (daN/m2)

4 .1 Sàn mái: Hoạt tải sàn mái: psm = 97.5 (daN/m2)

5 Tải trọng gió tác dụng lên khung: Tính với số liệu đề bài cho.

Theo TCVN 2737-1995 , công trình có H < 40 m tính gió tĩnh và được xác định như sau :

c

W W n c k BVới :

- Wc = 65 daN/m2: Tính với số liệu đề bài cho

- B – Bề rộng đón gió

7.2 7.2

7.22

- c – Hệ số khí động: Cd = 0.8; Ch = 0.6

- n = 1,1 : hệ số tin cậy tùy thuộc vào tuổi thọ công trình (30 năm)

- k : hệ số độ cao, tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao z, ứng với dạng địa hình t xác định theo công thức

 

21.844

Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:

Gió đẩy : Wđẩy = W0.n.k1.Cđ.B

Tải gió vào cột (daN/m)

2 Khai báo vật liệu:

- Sử dụng bêtông B20 có: R b 11.5MPa R; bt 0.90MPa E; b 27 10 3MPa; 0.2

- Sử dụng thép:

Cốt thép loại AI có: R s 225MPa R; sw 175MPa E; s 21 10 4MPa

Cốt thép loại AII có:

4 w

3 Khai báo đặc trưng tiết diện và gán vật liệu:

 Cột: C400X500, C400X400, C300X400, C300X300

 Dầm: D300X400, D300X600.

4 Định nghĩa các trường hợp tải trọng:

- TĨNH TẢI ( DEAD) : Trọng lượng bản thân của kết cấu + Giá trị tải trọng dài hạn của hoạt tải

- HOẠT TẢI 1 (LIVE): Chất đầy giá trị tải trọng ngắn hạn của hoạt tải

- HOẠT TẢI 2 (LIVE) : Chất cách nhịp phần giá trị tải trọng ngắn hạn của hoạt tải

- HOẠT TẢI 3 (LIVE): Chất cách nhịp phần giá trị tải trọng ngắn hạn của hoạt tải (chất ngược với HT2)

- GIÓ TX (WIND): Gió theo phương X từ trái, gán tải vào phần tử cột

- GIÓ PX ( WIND ): Gió theo phương X từ phải, gán tải vào phần tử cột

5 Khai báo các tổ hợp tải trọng:

6 Gán điều kiện biên và chọn bậc tự do:

- Khai báo liên kết ngàm cho các chân cột

- Chọn bậc tự do cho kết cấu khung phẳng

7 Điều chỉnh các thông số để tăng độ chính xác cho mô hình và chạy kết quả:

ĐÁNH SỐ PHẦN TỬ

TIẾT DIỆN CÁC PHẦN TỬ

TĨNH TẢI

HOẠT TẢI 1

HOẠT TẢI 3

GIÓ TRÁI

BIỂU ĐỒ BAO MOMEN M3-3

BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT V2-2

BIỂU ĐỒ BAO LỰC DỌC

V TÍNH CỐT THÉP DẦM:

1 Lọc giá trị nội lực từ phần mềm Sap2000:

Xác định tổ hợp tải trọng nguy hiểm nhất để đi tính toán thép cho hệ dầm Cụ thể như sau:

diện dầm ta lọc các cặp nội lực:

 Mmax  tính thép dọc cho miền dưới

 Mmin  tính thép dọc cho miền trên

 Qmax  tính thép đai cho dầm

 Từ kết quả tính nội lực từ phần mềm SAP2000 ta xuất nội lực tại 3 mặt căt ở phần tửdầm:

 Mặt cắt giữa dầm: Tính thép nhịp của dầm

 Hai mặt cắt ở 2 đầu dầm: Tính thép gối cho dầm

NỘI LỰC DẦM: Ta lọc bảng nội lực do Sap2000 xuất ra theo trường hợp BAO, lựa chọn các

giá trị momen lớn nhất tại 2 gối và nhịp giữa dầm, lực cắt lớn nhất trong dầm ta có bảng sau:

TABLE: Element Forces - Frames Frame Station OutputCase StepType V2 M3

toán cốt thép theo tiết diện chữ nhật bxh.

vùng chịu nén, tiết diện tính cốt thép là tiết diện chữ T Tuy nhiên để đơn giản cho quátrình tính toán ta xem tiết diện chịu mômen dương được tính toán như tiết diện chữ nhật

bxh.

 Bê tông: B20 có , Rb=11.5 Mpa, Rbt= 0.9 Mpa

 Thép AII: Rs =280 Mpa , Rsc =280 Mpa

- Dự kiến bố trí 2 lớp thép nên chọn a = 5.5 cm

- Tính chiều cao làm việc: h0=h−a

Tính hệ số 02

m b

M

R bh

- Kiểm tra điều kiện:mR

s

R bh A

 Cốt dọc dùng trong dầm: 12  28 Để tiện thi công, trong một kết cấu khôngdùng quá 3 loại đường kính cốt thép để chịu lực Trong cùng một tiết diện khôngnên dùng các cốt thép có đường kính chênh nhau quá 8mm để chịu lực   8.Chú ý chọn thép đảm bảo khoảng hở cốt thép, với cốt thép đặt dưới to = 25 mm,với cốt thép đặt trên to = 30 mm Khi cốt thép được đặt nhiều hơn 2 lớp thì với lớpphía trên to = 50 mm

 Cắt cốt thép dầm dựa vào biểu đồ bao monmen Thép trên gối cắt cách mép cột

một đoạn 1/4 ÷ 1/3 nhịp dầm Thép dưới nhịp cắt cách mép cột một đoạn 1/6 ÷ 1/5

nhịp dầm

KẾT QUẢ TÍNH THÉP TRONG BẢNG SAU:

b(cm)

h(cm)

a(cm)

h0(cm) m

h(cm)

a(cm)

h0(cm) m

h(cm)

a(cm)

h0(cm) m

h(cm)

a(cm)

h0(cm) m

h(cm)

a(cm)

h0(cm) m

NHỊP CD 30 40 2.15 2Ф18 5.09 0.738 Thỏa

GỐI C TRÁI 30 60 16.09 2Ф18 + 3Ф22 16.49 1.009 Thỏa

50

3 Tính cốt thép ngang:

- Điều kiện tính toán cốt ngang:

 Khả năng chịu lực cắt của tiết diện bêtông khi không có cốt ngang: Q b0 0.6Rbt bh0

 Khả năng chịu ứng suất nén chính trên tiết diện nghiêng: Q b10.33Rb bh0

Xét: Q b0 Q max Q b1  Phải tính cốt đai

 Nếu Qmax > Qb1: Bắt buộc phải tăng tiết diện

 Nếu Qmax < Qb0: Không cần tính cốt đai, bố trí cốt đai theo cấu tạo

- Dữ kiện: Cốt thép đai dùng nhóm AI có Rsw = 175 MPa Dự kiến dùng cốt thép đai Ф6,hai nhánh Bêtông nặng có các hệ số b2 2;b3 0.6;b4 1.5 Không xét lực dọc0

1.5R

m

bh Q

Sg = 1/4 ld Đoạn còn lại đặt cốt đai cấu tạo

 Dầm nhịp BC – phần tử 41, 42, 43, 44, 45, 46 có lực tập trung ở giữa dầm, do đó ta bố tríđai dày cho toàn dầm với giá trị bước đai tính toán ở bảng dưới

Kết quả tính toán thép đai như sau:

TÍNH TOÁN CỐT ĐAI TẦNG 2

Phần

tử Tên dầm

b(cm)

h(cm)

a(cm)

ho(cm) Q (KN)

Qbo(BT)(KN)

Qb1(USNC)(KN)

s tk

(cm)

Bố tríGần gối Nhịp

-TÍNH TOÁN CỐT ĐAI TẦNG 3

Phần

tử Tên dầm

b(cm)

h(cm)

a(cm)

ho(cm) Q (KN)

Qbo(BT)(KN)

Qb1(USNC)(KN)

s tk

(cm)

Bố tríGần gối Nhịp

-TÍNH TOÁN CỐT ĐAI TẦNG 4

Phần

tử Tên dầm

b(cm)

h(cm)

a(cm)

ho(cm) Q (KN)

Qbo(BT)(KN)

Qb1(USNC)(KN)

s tk

(cm)

Bố tríGần gối Nhịp

-TÍNH TOÁN CỐT ĐAI TẦNG 5

Phần

tử Tên dầm

b(cm)

h(cm)

a(cm)

ho(cm) Q (KN)

Qbo(BT)(KN)

Qb1(USNC)(KN)

s tk

(cm)

Bố tríGần gối Nhịp

-TÍNH TOÁN CỐT ĐAI TẦNG 6

tử Tên dầm

b(cm)

h(cm)

a(cm)

ho(cm) Q (KN)

Qbo(BT)(KN)

Qb1(USNC)(KN)

s tk

(cm)

Bố tríGần gối Nhịp

-TÍNH TOÁN CỐT ĐAI MÁI

Phần

tử Tên dầm

b(cm)

h(cm)

a(cm)

ho(cm) Q (KN)

Qbo(BT)(KN)

Qb1(USNC)(KN)

-4 Tính cốt treo:

- Tính cốt treo cho dầm nhịp BC có lực tập trung ở giữa dầm và đầu dầm côngson

- Tại vị trí dầm phụ liên kết với dầm chính cần phải gia cường cho dầm chính bằng các cốttreo dưới dạng các cốt thép đai đặt dày, sát với dầm phụ hoặc cốt thép vai bò Các cốttreo này dùng để chịu tải trọng tập trung từ dầm phụ truyền vào cho dầm chính

 Chọn Pcb max = 213.52 kN để tính cốt treo và bố trí cho tất cả các tầng

- Độ dài đoạn cần gia cường đai (1 bên):

- Dự kiến dùng cốt đai Ф6, hai nhánh có Asw = 0.566 cm2, bố trí với bước đai 50 mm

 Số cái đai cần thiết (1 bên):

sw 400

850

l n s

cái

Số cái đai cần cho 2 bên là 16 cái

- Kiểm tra: Lực tập trung mà 16 cái đai chịu được:

- So sánh: P cb P cb'  Cần thiết phải bố trí thép vai bò

- Diện tích cốt thép vai bò: (Sử dụng thép AII)

4.2 Tính cốt treo cho côngson:

- Lực tập trung (cục bộ) do dầm phụ truyền vào dầm chính đầu dầm côngson, kết quả tínhthể hiện trong bảng sau:

Tầng Gs (daN) Ps (daN) Pcb (daN)

5 6533 1037 7570

 Chọn Pcb max = 75.7 kN để tính cốt treo và bố trí cho tất cả các tầng

- Độ dài đoạn cần gia cường đai (1 bên): (hdc = hdp = 400 mm)

- Dự kiến dùng cốt đai Ф6, ba nhánh có Asw = 0.849 cm2, bố trí với bước đai 50 mm

 Số cái đai cần thiết (1 bên):

sw 200

450

l n s

cáiKiểm tra: Lực tập trung mà 4 cái đai chịu được:

1 Lọc giá trị nội lực từ phần mềm Sap2000:

 Đối với cột: Một đoạn cột trong một tầng tổ hợp cho hai tiết diện: chân cột và đầu cột.

Không dùng trường hợp BAO để tính cột mà sử dụng tất cả các tổ hợp (COMBO) khaibáo Vì tại vị trí lực dọc N lớn nhất thì chưa chắc có mômen M lớn nhất Như vậy tại mỗi

vị trí tiết diện ngang của cột sẽ có 7 cặp nội lực khi tính Do tính chất đối xứng khi tính và

bố trí cốt thép cột, không cần phân biệt mômen âm hay dương, chỉ cần lấy các cặp nội lựcbất lợi nhất cho cột như sau:

tu max

tu max





NỘI LỰC CỘT: Ta lọc bảng nội lực do Sap2000 xuất ra theo các trường hợp từ COMBO1 đến

COMBO7 có được bảng sau:

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e

Statio n

 Bê tông: B20 có, Rb=11.5 Mpa, Rbt= 0.9 Mpa.

 Thép AII: Rs =280 Mpa, Rsc =280 Mpa

 Tra bảng ta có: R 0.623;R 0.429

Xét ảnh hưởng của uốn dọc:

 Khung nhiều tầng có liên kết cứng giữa dầm và cột có từ 3 nhịp (4 cột) trở lên, khi thi công toàn khối lấy  = 0.7

 Chiều dài tính toán của cột: l o l

 Xác định hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc 

o l

o u

l

r  có thể bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, lấy1

o l

o u

c

N N

 

Trong đó: Ncr – lực dọc tới hạn

Theo tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 356 – 2005:

l





Tính diện tích thép cột (Tính thép đối xứng)

 Dự kiến bố trí 1 lớp thép đặt tập trung theo canh b nên chọn a = a’ = 4 cm

 Tính chiều cao làm việc: h0=h−a

 Xác định độ lệch tâm:

 Độ lệch tâm tĩnh học: 1

M e N

 Nếu xR o h , trường hợp nén lệch tâm bé

Tính lại chiều cao vùng nén x:

21

 Cần kiểm tra lại các điều kiện hàm lượng cốt thép:

0 t max

  Trong đó: {

 Nếu t maxchứng tỏ kích thước tiết diện quá nhỏ, cần tăng kích thước tiết diện, tăngcấp độ bền của bêtông hoặc tăng nhóm cốt thép để tính lại

 Nếu t minchứng tỏ kích thước tiết diện lớn, xử lý như khi với kết quả thép âm

Lưu ý: Đối với tiết diện cột 400X500 đặt thêm 2 cây cốt giá Ф12 ở giữa cạnh h.

KẾT QUẢ TÍNH THÉP TRONG BẢNG SAU:

Nhận xét: Nội lực trong khung đối xứng nên ta chỉ cần tính cột trục A và B, sau đó bố trí thép

tương tự cho cột trục C và D

Ta xem phần tử 1 và 2 là 1 phần tử 1-2 có chiều dài 4.3m, tương ứng với cột tầng 1 Tương tựđối với phần tử 8-9, 15-16, 22-23 Các phần tử còn lại chiều dài chính là chiều cao tầng Ht

TÍNH THÉP CỘT TRỤC A Phần

tử cột N (kN)

M (kN.m)

b (cm)

h (cm)

a = a' (cm)

L (cm)

 e (cm) Xét A s = A' s

(cm 2 )

As = A's chọn (cm2)

TÍNH THÉP CỘT TRỤC B Phần

tử cột N (kN)

M (kN.m)

b (cm)

h (cm)

a = a' (cm)

L (cm)

 e (cm) Xét A s = A' s

(cm 2 )

As = A's chọn (cm2)

3 Tính cốt đai cho cột:

- Điều kiện tính toán cốt ngang:

 Khả năng chịu lực cắt của tiết diện bêtông khi không có cốt ngang: Q b0 0.6Rbt bh0

 Khả năng chịu ứng suất nén chính trên tiết diện nghiêng: Q b10.33Rb bh0

Xét: Q b0 Q max Q b1  Phải tính cốt đai

 Nếu Qmax > Qb1: Bắt buộc phải tăng tiết diện

 Nếu Qmax < Qb0: Không cần tính cốt đai, bố trí cốt đai theo cấu tạo

a (cm)

h o

(cm)

Q (KN)

(KN)

(KN) Xét Qbo(BT) < Q < Qb1(USNC)

a (cm)

h o

(cm)

Q (KN)

(KN)

(KN) Xét Qbo(BT) < Q < Qb1(USNC)

Tính cốt đai cấu tạo:

Đường kính cốt đai:Ф đai ≥{¿5 mm

 Chọn đai Ф6

Khoảng cách đai a:{a ≤15 Ф d ọ c min=15× 16=240 mm

a ≤ a<b c=300 mm

 Cốt thép loại AI có: R s 225MPa R; sw 175MPa E; s 21 10 4MPa.

 Tra bảng: ξR = 0.645, α R = 0.437

Xét mặt bằng sàn tầng điển hình là sàn của tầng 2 nằm ở cao trình 3.3m

Tải trọng tác dụng lên sàn:

 Tĩnh tải: gs = 549.8 (daN/m2)

 Hoạt tải: ps = 240 (daN/m2)

 Vậy tổng tải tính toán: q = gs + ps = 549.8 + 240 = 789.8 (daN/m2)

Tính với dải bản rộng 1m nên q = 789.8 (daN/m)

Giả sử a = 20 mm  Chiều cao hữu ích: h0=h−a=100−20=80 mm

1 Tính toán ô bản 4200 × 7200:

Xét tỉ lệ:

2 1

7.21.714 24.2

d b

h

h     Tính toán theo trường hợp ô bản đơn có 4 cạnh ngàm (Sơ đồ 9)

Với L2/L1 = 1.714 tra bảng ta được:

91 = 0.02; α92 = 0.0068; β91 = 0.0436; β92= 0.0149

Môment dương lớn nhất:

M91 = α91.q.L1.L2

M92 = α92.q.L1.L2Môment âm lớn nhất:

s

R bh A

min max

 Trong đó: {

Kết quả tính toán thép sàn thể hiện trong bảng sau:

Nhịp

M(KN.m)

(cm 2 )

Chọnthép As chọn

d

b

h

h     Tính toán theo trường hợp ô bản đơn có 4 cạnh ngàm (Sơ đồ 9)

Với L2/L1 = 1.0952 tra bảng ta được:

(cm 2 )

Chọnthép As chọn

L

Vậy bản làm việc theo kiểu bản dầm (Bản 1 phương) Đối với loại này khi tính toán sẽ

cắt một dãy rộng 1 mét theo phương cạnh ngắn (phương L1) Sơ đồ tính với 2 nhịp

(cm2) µ (%)

Kiểmtra

Nhịp biên

Lưu ý: Bố trí cốt thép trong sàn ở gối cần phối hợp giữa các ô sàn, lấy diện tích cốt mũ lớn hơn của 2 cánh để bố trí chung

Cánh cốt mũ vươn ra 1/4 nhịp theo phương chịu lực

VIII THỂ HIỆN BẢN VẼ: (Có bản vẽ kèm theo)