Thuyết Minh Đồ Án BTCT 2

b.Quy trình tính toán : - Tính toán theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên và bố trí cốt thép đối xứng.. Phương pháp gần đúng này dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên

đồ án kết cấu nhà bê tông cốt thép

các số liệu chung :

+ công trình : nhà ký túc xá sinh viên

+ địa điểm xây dung : thành phố nam ĐỊNH

+ sơ đồ kiến trúc : kt-01

+ điều kiện địa chất : giả thiết

+ tiêu chuẩn thiết kế :

- tcvn 5574:2012 : kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế

- tcvn 2737:1995 : tải trọng và tác động – tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 9362:2012 : Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

- TCVN 205:1998 : móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế

Nhiệm vụ thiết kế:

+ xác định sơ đồ tính cho khung

+ xác định tải trọng tác dụng

+ sơ đồ chất tải lên khung

+ tính toán nội lực và tổ hợp nội lực

+ biểu đồ nội lực ( m, n, q )

+ tính toán tiết diện và bố trí cốt thép cho khung trục 4 + tính toán và bố trí cốt thép cho ô sàn điển hình

+ tính toán và bố trí cốt thép cho thang bộ

+ tính toán và bố trí cốt thép cho móng khung trục 4

Bản vẽ kèm theo:

+ bản vẽ kết cấu khung trục 3

+ bản vẽ bố trí cốt thép cho sàn tầng điển hình

+ bản vẽ bố trí cốt thép cho cầu thang bộ

+ bản vẽ bố trí cốt thép cho móng khung trục4

A TÍNH TOÁN CỘT KHUNG TRỤC 4

a Cơ sở tính toán:

- Hồ sơ thiết kế kiến trúc công trình

- Các tiêu chuẩn xây dựng TCVN

- Bảng tổ hợp nội lực theo TCVN 2737:1995

b.Quy trình tính toán :

- Tính toán theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên và bố trí cốt thép đối xứng Dùng phương pháp gần đúng để tính cốt thép cho trường hợp chịu nén lệch tâm xiên Phương pháp gần đúng này dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện áp dụng phương pháp gần đúng là 0,5 2

C x C y

, cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh ngắn có thể lớn hơn

Quy ước cạnh của cột

- Tiết diện chịu lực nén N, mô men uốn Mx, My Độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay Sau khi xét uốn dọc theo 2 phương tính được hệ số ηx, ηy Mô men đã gia tăng :

Mx1 = ηx  Mx ; My1 = ηy  My Tùy theo các giá trị mà xem xét đưa về lệch tâm phẳng theo phương x hay theo phương y

M M

M M

+ Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng : x1 =

 Trường hợp 1 : Lệch tâm rất bé khi 0

0

0,3

e h

   thì tính toán như nén đúng tâm

- Hệ số ảnh hưởng của độ lệch tâm : 1

+ Diện tích toàn bộ cốt thép dọc : Ast

e

b e

 

- Diện tích toàn bộ cốt thép : Ast = ( 0 / 2)

b sc

c Tính toán cụ thể : Tính toán với 3 cặp nội lực bất lợi nhất chọn từ bảng THNL

- Do các bước tính toán tương tự nên trong thuyết minh ta chỉ tính toán cho một cặp nội lực của một cột Các cột còn lại lập bảng tính bằng Excel, kết quả tính toán được trình bày trong

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra 3 cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán và bố trí cốt thép :

Bảng cặp nội lực tính toán cột trục giữa (C17) tầng 1

Cột có tiết diện hình chữ nhật với các cạnh Cx = 25cm; Cy = 50cm

Chiều dài tính toán lox = 0,7 x 4,65 = 3,26m

Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên : eai 1 cot 1

l l

trong đó :

- ix: Bán kính quán tính của mặt cắt tiết diện cột theo phương x , ix = 0,288.Cx

- iy: Bán kính quán tính của mặt cắt tiết diện cột theo phương y , iy = 0,288.Cy

- Tính toán hệ số ảnh hưởng của uốn dọc :

Công thức xác định hệ số ảnh hưởng của uốn dọc

th

E J N

E J N

l



+ Eb- Mô đun đàn hồi của vật liệu bê tông Eb = 27000 MPa

+ Jx- Mô men quán tính của tiết diện cột theo phương x :

x th

N N

- Tính toán mô men lệch tâm phẳng tương đương

+ Tính toán hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng : Công thức tính toán:

 Tính toán như nén đúng tâm

- Hệ số ảnh hưởng của độ lệch tâm :

1,396 (0,5 ).(2 ) (0,5 0,17).(2 0,17)

+ Xác định hệ số ảnh hưởng của uốn dọc

N N

M

0, 5

y y

- Tính toán mô men lệch tâm phẳng tương đương

+ Tính toán hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng : Công thức tính toán:

- e1- Độ lệc tâm hình học : 1  

1302,

18, 285

0, 014 775

 Tính toán như nén đúng tâm

1,145 (0,5 ).(2 ) (0,5 0, 08).(2 0, 08)

N N

So sánh hai giá trị của tỷ số: 1 1

; y

x

x y

M M

- Tính toán mô men lệch tâm phẳng tương đương :

+ Tính toán hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng :

 Tính toán như nén đúng tâm

Tính toán thép đai theo yêu cầu cấu tạo :

+ §-êng kÝnh cèt ®ai : max

Chiều dài tính toán lox = 0,7 x 4,65 = 3,26m

Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên : eai 1 cot 1

l l

trong đó :

- ix: Bán kính quán tính của mặt cắt tiết diện cột theo phương x , ix = 0,288.Cx

- iy: Bán kính quán tính của mặt cắt tiết diện cột theo phương y , iy = 0,288.Cy

- Tính toán hệ số ảnh hưởng của uốn dọc :

Công thức xác định hệ số ảnh hưởng của uốn dọc

th

E J N

E J N

l

+ Eb- Mô đun đàn hồi của vật liệu bê tông Eb = 27000 MPa

+ Jx- Mô men quán tính của tiết diện cột theo phương x :

y th

N N

N N

M

0, 3

y y

- Tính toán mô men lệch tâm phẳng tương đương

+ Tính toán hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng :

- e1- Độ lệc tâm hình học : 1  

952, 95

2 8

 Tính toán như nén đúng tâm

- Hệ số ảnh hưởng của độ lệch tâm :

1, 08 (0,5 ).(2 ) (0,5 0, 043).(2 0, 043)

y th

N N

N N

- Tính toán mô men lệch tâm phẳng tương đương

+ Tính toán hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng :

 Tính toán như nén đúng tâm

- 14<=45,27 < 104 => tính  theo công thức sau :

y th

N N

N N

ea = eay + 0,2.eax = 1+0,2.0,83 = 1,17cm = 0,0117m

- Tính toán mô men lệch tâm phẳng tương đương :

+ Tính toán hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng :

 Tính toán như nén đúng tâm

1, 40 (0,5 ).(2 ) (0,5 0,172).(2 0,172)

Tính toán thép đai theo yêu cầu cấu tạo :

+ §-êng kÝnh cèt ®ai : max

- Các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

- Bảng tổ hợp nội lực các phần tử dầm trong khung

- Các tài liệu hướng dẫn tính toán thực hành

b.Nguyên tắc tính toán :

b.1 Tính toán cốt thép dọc :

* Với tiết diện chịu mô men âm :

- Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua, chiều cao làm việc h0 = h-a, với a là lớp bảo vệ cốt thép

- Tính hệ số 2

0

.

m b

 

* Với tiết diện chịu mô men dương :

- Sàn nằm trong vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sườn, tính toán theo tiết diện chữ T, chiều rộng cánh đưa vào tính toán là bf = b+2.Sc, trong đó Sc xác định như sau :

Sc  min

0

1 6

- Dầm khung liên kết cứng với cột khung Việc tính toán nội lực theo sơ đồ đàn hồi với 3 giá trị mô men lớn nhất tại các tiết diện giữa dầm và sát gối

+ Với tiết diện chịu mô men dương M+ thì tính như với tiết diện chữ T

+ Với tiết diện chịu mô men âm M- thì tính như với tiết diện chữ nhật

+ Nội lực tính toán xác định từ bảng tổ hợp nội lực

+ Chỉ tính toán cho 1 số dầm có nội lực lớn nhất để tính toán cốt thép cho các dầm còn lại, cụ thể là:

1.1 Tính toán cốt thép dọc cho dầm AB - tầng 2, phần tử B73, kích thước : (b×h=25×35)

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

- Mô men âm tại gối A : MA = -39,862 kN.m QA = -37,043 kN

- Mô men dương lớn nhất : MB = 27,818 kN.m

- Mô men âm tại gối B : MB = -45,241 kN.m QB = 43,565 kN

B73

m=27,818 kn.m

b h  = 572 100%

250 310 

 = 0,74% > 

min

+ Tính cốt thép chịu mô men dương tại gối B : M = 27,818 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ nhật, kích thước b×h = 250×350 (mm)

b h  = 338 100%

250 310 

 = 0,44% > 

min

1.2 Tính toán cốt thép dọc cho dầm BC - tầng 2, phần tử B104, kích thước : (b×h=25×60)

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

- Mô men âm tại gối B : MB = -159,459 kN.m QB = -117,268 kN

- Mô men dương tại nhịp : Mn = 63,691 kN.m

- Mô men âm tại gối C : MC = -180,846 kN.m QC = 119,262 kN

B104

m=63,691 kn.m

b h  = 1298 100%

250 560 

 = 0,93% > 

min

+ Tính thép chịu mô men dương ở nhịp : Mn = 63,691kN.m

- Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén với hf = 10 cm

b h  = 408 100%

250 560 

 = 0,29% > min

1.3 Tính toán cốt thép dọc cho dầm CD - tầng 2, phần tử B135, kích thước : (b×h=25×35)

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

- Mô men âm tại gối A : MC = -63,224 kN.m QC = -67,750 kN

- Mô men dương lớn nhất : MB = 11,06kN.m

- Mô men âm tại gối D : MD = -47,594 kN.m QD = 58,014 kN

Sơ đồ tính dầm CD, phần tử B135 – Tầng 2

Do 2 gối có giá trị mô men gần bằng nhau nên ta lấy giá trị mô men lớn hơn để tính cốt thép chung cho cả 2

+ Tính thép cho gối C và D ( mô men âm) : M = -63,224 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ nhật, kích thước b×h = 250×350 (mm)

b h  = 838 100%

250 310 

 = 1,08 % > 

min

+ Tính cốt thép chịu mô men dương tại gối D : M = 11,606 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ nhật, kích thước b×h = 250×350 (mm)

b h  = 140 100%

250 310 

 = 0,18% > 

min

2 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm tầng 5,6 và tầng mái :

Xác định nhịp tính toán : là khoảng cách giữa các trục của cột

- Nhịp AB

-45,241 27,818

25 35

25 35

0,164 0,10

0,910 0,947

5,72 3,38

0,74 0,44

B104- Tầng 2 - Gối B, C

- Nhịp BC

-180,846 63,691

2560

21560

0,20 0,008

0,887 0,996

12,98 4,09

0,93 0,29 B135 - Tầng 2 - Gối C, D

- Nhịp CD

-63,224 11,606

2535

2535

0,228 0,043

0,869 0,978

8,28 1,40

1,07 0,18

B73- Tầng 5 - Gối A, B

- Nhịp AB

-34,192 16,319

25 35

10835

0,124 0,014

0,934 0,993

4,21 1,89

0,54 0,24

B104 - Tầng 5 - Gối B, C

- Nhịp BC

-137,531 71,259

2560

21960

0,153 0,009

0,917 0,995

9,62 4,61

0,69 0,33 B135 - Tầng 5 - Gối C, D

- Nhịp CD

-46,372 9,787

2535

12835

0,172 0,007

0,905 0,996

6,07 1,13

0,78 0,15

3 TÝnh to¸n cèt ®ai cho c¸c dÇm :

a TÝnh to¸n cèt ®ai cho phÇn tö dÇm B104 - TÇng 2, nhÞp BC,

KT : 250x600 (mm)

+ Tõ b¶ng tæ hîp néi lùc ta chän ra lùc c¾t nguy hiÓm nhÊt cho

dÇm : Q = - 124,212 kN

+ Kiểm tra điều kiện tính chống cắt :

- Điều kiện để bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính theo dải nén nghiêng :

b : Bề rộng của tiết diện chữ nhật

s : Khoảng cách giữa các cốt đai theo phương trục cấu kiện

Qmax = 124,212 kN < Qbt = 429 kN  thỏa mãn điều kiện tính chống cắt

- Kiểm tra điều kiện cần thiết phải đặt cốt đai :

Qbmin = 0,6 Rbt.b.h0 = 0,69000,250,56 = 75,6 kN

- Kiểm tra điều kiện tính chống cắt : Qbmin = 75,6 kN < Qmax = 124,212 kN < Qbt = 429 kN

 Phải tính toán cốt đai cho dầm

b Tính khoảng cách giữa các cốt đai :

Đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo :

R b h Q

- Khoảng cách giữa các cốt đai trong vùng tới hạn của dầm :

+ Trong phạm vi nút khung cách mép dầm trên và dưới 1 đoạn l1

doc

d

mm mm

C chọn và bố trí cốt thép cho cột và dầm

- Căn cứ vào diện tích cốt thép tính toán , chọn thép sao cho

đảm bảo yêu cầu thiết kế và yêu cầu cấu tạo theo tiêu

chuẩn,đồng thời phải thuận lợi cho quá trình thi công, tránh phải cắt, nối thép tại nhiều vị trí

STT Tên

cột Tầng

Kích th-ớc tiết diện (mm)

Astt(mm)

Chọn thép

Aschọn(mm)

Hàm l-ợng

STT Dầm Tầng Tiết

diện

Kích th-ớc tiết diện (cm)

Astt(mm)

Chọn thép

Aschọn(mm)

Hàm l-ợng

2 B104 2,3,4

- Gối

B, C

- Nhịp B,C

3 B135 2,3,4

- Gối

C, D

- Nhịp C,D

- NhÞp A,B

5 B104 5,6,7

- Gèi

B, C

- NhÞp B,C

6 B135 5,6,7

- Gèi

C, D

- NhÞp C,D

B¶ng chän vµ bè trÝ cèt thÐp cho dÇm khung trôc 4

bố lại nội lực cho kết quả gần giống với thực tế nhất,và cũng tiết kiệm từ 20%-30% thép so với cách tính theo sơ đồ đàn hồi.Tuy vậy khi đã hình thành khớp dẻo rồi thì mất khả năng chống thấm Trong phạm vi đồ án, ta chọn phương pháp tính theo sơ đồ khớp dẻo cho tất cả các ô sàn

4.3.Ph©n lo¹i c¸c « sµn

- Quan niệm sàn là bản kê liên tục trên các gối tựa là dầm với chiều dài tính toán:

- Cạnh nhỏ Lt1 , cạnh lớn : Lt2

- Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng kết cấu ta phân các ô sàn ra làm 2 loại:

+ Các ô sàn có tỷ số các cạnh lt2/lt1 2 ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê 4

Xác định nội lực: Sàn phòng ở được xác định theo sơ đồ khớp dẻo

- Sàn liên kết ngàm với các dầm theo cả 2 phương

- Lấy M1 là mô men chuẩn của ô bản

M A M

Nhịp tính toán: vì các cạnh đều liên kết cứng với dầm nên lt được tính từ mép dầm ( lt=lo)

- Tính toán các giá trị mô men theo bảng sau :

0

1, 277 10

0, 015 11,5 1000 85

m b

0,575 10

0, 007 11,5 1000 85

m b

AI m

0

2, 73 10

0, 033 11,5 1000 85

m b

M

R b h

1,356 10

0, 016 11,5 1000 85

m b

AII m

b h



c)TÝnh thÐp cho « sµn S 3 - l 1 l 2 = (3,6x3,0) m

- Căn cứ theo tải trọng tác dụng và kết quả tính toán của các

ô sàn bên trên, chọn thép 6a200 có A s = 141 mm 2 để bố trí thép cho cốt thép chịu mô men d-ơng và mô men âm của sàn khu vệ sinh

phÇn 5 – ThiÕt KÕ cÇu thang bé

5.1 MÆt b»ng kÕt cÊu thang bé tÇng ®iÓn h×nh

-Thép có   10 thì dung thép AII có: Rs=Rsc= 280 MPa= 280.103 kN/m2

b.Chọn giải pháp kết cấu cho cầu thang

Ta chọn giải pháp tính toán theo cầu thang có cốn thang, bản thang kê lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới

5.3.Tính toán cầu thang

- CÇu thang cã 2 vÕ, mçi vÕ 11 bËc thang, bËc x©y g¹ch bh = (3015) cm, cã gãc nghiªng cña b¶n, ta có : 1800 0, 545 28, 61

3300

o

tg    

a.Tính toán bản thang S1:

+ Chiều dài bản thang: l d= 3, 3

+ Xét tỷ số: 3760 2, 35 2

1600

d n

l

 Bản thang làm việc theo 1 phương

+ Chiều dày bản thang: h b  100mm

-Sơ đồ tính :

+ Coi bản như dầm đơn giản 2 đầu liên lết khớp

+ Tính theo sơ đồ bản loại dầm Cắt 1m dải bản theo phương cạnh ngắn để tính

Sơ đồ tính toán bản thang -Tải trọng tác dụng

+Tĩnh tải

Các lớp cấu tạo

Tải trọng tiêu chuẩn

gtc(kN/m2)

n

Tải trọng tính toán

gtt(kN/m2)

- Lát ( hoặc granitô) dày 20mm

Hoạt tải tính toán: ptt = ptc 1,2 = 3.1,2 = 3,60 (kN/m2)

=>Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang rộng 1m theo phương đứng là:

l    => bản làm việc theo hai phương

-Sơ đồ tính : Tính như ô bản đơn kê tự do trên 4 cạnh

3, 62 10

0, 044 11,5 1000 85

m b

M

R b h

1, 61 10

0, 019 11,5 1000 85

m b

+ Tính toán cốn nh- dầm đơn giản 2 đầu liên kết khớp

+ Chiều dài tính toán của cốn : lc = 3,52/cos 

=3,52/0,878=4m

+ Kích th-ớc cốn (100 300) mm

- Xác định tải trọng tính toán tác dụng lên cốn :

Tải trọng truyền vào cốn thang

A

b h

R b h Q

(3,6/2-5 T¶i träng do v÷a tr¸t

t-êng dµy 15mm

0,01520,3)181,3 1,053

R b h Q

- Kớch thước tiết diện dầm : bd x hd = (22x30)cm ( Chọn trong phần sơ bộ tiết diện )

- Sơ đồ tớnh : Tớnh theo sơ đồ dầm đơn giản, 2 đầu liờn kết gối ( kờ lờn tường )

- Xỏc định tải trọng tỏc dụng :

(kN/m) Tải phân bố đều

R b h Q

I Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn công trình

1 Điều kiện địa chất công trình :

STT Đại lượng TN Đơn vị Lớp

12 áp lực tính toán quy ước kG/cm2 1,43 1,88 1,92 2,94 3,88

13 Mô dul biến dạng E kG/cm2 85 95 98 220 350

Bảng chỉ tiêu cơ lý các lớp đất tại hố khoan khảo sát HK-7

Theo kết quả báo cáo khảo sát địa chất HK-7, trong phạm vi khảo sát đến chiều sâu 16,2m nền đất được cấu tạo bao gồm 6 lớp đất, cụ thể là :

+ Lớp 1 : Lớp đất trồng trọt Chiều dày 0,65m

+ Lớp 2 : Lớp đất dính Chiều dày 1,5m

+ Lớp 3 : Lớp đất dính Chiều dày 2,7m

+ Lớp 4 : Lớp đất dính Chiều dày 3,8m

+ Lớp 5 : Lớp cát hạt nhỏ , chặt vừa Chiều dày 5,2m

+ Lớp 6 : Lớp đất dính, dày 2,35m Chiều dầy lớp chưa kết thúc trong phạm vi khảo sát

2 Điều kiện địa chất thủy văn công trình :

Công trình xây dựng ở khu vực có nước ngầm khá sâu Cao trình mực nước ngầm ở Cos 8,65m Nước ngầm có sự thay đổi theo mùa

-II Đánh giá điều kiện địa chất công trình và lực chọn phương án thiết kế móng

Căn cứ Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình ( HK-07) cho thấy : Khu vực xây dựng có cấu tạo địa chất khá phức tạp trong phạm vi chiều sâu khảo sát, bao gồm 06 lớp đất

có trạng thái và tính chất cơ lý khác nhau.Vì vậy cần xem xét tính toán kỹ để lựa chọn phương án thiết kế móng phù hợp, đảm bảo khả năng làm việc của móng cũng như tiết kiệm vật liệu và chi phí thi công

2.1.Đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất và tính chất xây dựng của đất :

( Theo TCVN 9362:2012)