MỤC LỤCCHƯƠNG 1: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU11.1. Vật liệu sử dụng11.2. Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn11.3. Lựa chọn kích thước, chiều dày sàn21.3.1. Kích thước sàn mái21.3.2. Kích thước sàn tầng21.4. Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực41.5. Lựa chọn kích thước các tiết diện51.5.1. Kích thước tiết diện dầm51.5.2. Kích thước tiết diện cột61.6. Mặt bằng bố trí kết cấu8CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG92.1. Sơ đồ hình học92.2. Sơ đồ kết cấu92.2.1. Nhịp tính toán của dầm92.2.2. Chiều dài tính toán của cột10CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN ĐƠN VỊ113.1. Tĩnh tải đơn vị113.2. Hoạt tải đơn vị123.3. Hệ số quy đổi tải trọng12CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG134.1. Tĩnh tải tầng 2,3,4134.2. Tĩnh tải tầng mái154.3. Tĩnh tải tác dụng vào khung18CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG195.1. Trường hợp hoạt tải 1195.1.1. Hoạt tải 1 tầng 2 hoặc tầng 4195.1.2. Hoạt tải 1 tầng 3205.1.3. Hoạt tải 1 tầng mái215.2. Trường hợp hoạt tải 2225.2.1. Hoạt tải 2 tầng 2 hoặc tầng 4225.2.2. Hoạt tải 2 tầng 3235.2.3. Hoạt tải 2 tầng mái245.3. Các trường hợp hoạt tải tác dụng vào khung25CHƯƠNG 6: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ26CHƯƠNG 7: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC287.1. Sơ đồ các phần tử khung287.2. Biểu đồ nội lực trường hợp tĩnh tải287.3. Biểu đồ nội lực trường hợp hoạt tải 1307.4. Biểu đồ nội lực trường hợp hoạt tải 2317.6. Biểu đồ nội lực trường hợp gió trái337.7. Biểu đồ nội lực trường hợp gió phải347.8. Bảng giá trị nội lực các trường hợp tải trọng36CHƯƠNG 8: TỔ HỢP NỘI LỰC46CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM479.1. Tính toán cốt thép cho dầm B1 TH02.479.2. Tính toán cốt thép cho dầm B2 TH02.499.3. Bố trí cốt thép dầm52CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT5310.1. Tính toán cốt thép cho cột C2 TH02.5310.2. Tính toán cốt thép cho cột C4 TH02.5610.3. Tính toán cốt thép cho cột C6 TH02.5910.4. Bố trí cốt thép cột6110.6. Tính toán cấu tạo nút góc trên cùng61CHƯƠNG 11: BỐ TRÍ CỐT THÉP KHUNG62
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Mã số: 4100232 Số tín chỉ: Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền Lớp : XD DD&CN B – K58 Mã sinh viên: 1321070154 Hệ: Đại học SỐ LIỆU ĐỒ ÁN STT L1 (m) L2 (m) a (m) H (m) 45 6,8 2,5 3,9 3,6 Hoạt tải tiêu chuẩn (daN/m2) Hoạt tải Hoạt tải Hoạt tải mái sàn hành lang 75 250 400 Vùng gió Bê tơng Thép IIIB B25 CI, CII PHẦN THÔNG QUA ĐỒ ÁN STT Ngày tháng Nội dung (Ghi chú: sinh viên phải tham gia tối thiểu lần thông qua đồ án phép bảo vệ) mơc lơc Ký tên ch¬ng 1: lựa chọn giải pháp kết cấu 1.1 Vật liệu sử dụng - Bê tông móng thân công trình cấp ®é bÒn B25 cã Rb = 14,5MPa ; Rbt = 1,05MPa - Cèt thÐp: + ThÐp φ < 12mm nhãm CI: RS = RSC = 225MPa ; RSW = 175MPa + ThÐp φ ≥ 12mm nhãm CII: RS = RSC = 280 MPa ; RSW = 225MPa 1.2 Lùa chän giải pháp kết cấu sàn Thông thờng có giải pháp kết cấu sàn: Sàn nấm, sàn sờn, sàn ô cờ - Với sàn nấm: Khối lợng bê tông lớn nên giá thành cao, khối lợng công trình lớn kết cấu móng phải có cấu tạo tốt, khối lợng mà tăng lên Ngoài dới tác dụng gió động động đất khối lợng lợng tham gia dao động lớn Lực quán tính lớn Nội lực lớn làm cho cấu tạo cấu kiện nặng nề hiệu mặt giá thành nh kiến trúc Ưu điểm sàn nấm chiều cao tầng giảm nên chiều cao nhà có số tầng lớn Tuy nhiên để cấp nớc, cấp điện điều hoà ta phải làm trần giả nên u điểm giá trị cao - Với sàn sờn: Do độ cứng ngang công trình lớn nên khối lợng bê tông nhỏ Khối lợng dao động giảm Nội lực giảm Tiết kiệm đợc bê tông thép độ cứng công trình lớn nên chuyển vị ngang giảm tạo tâm lí thoải mái cho ngời sử dụng Nhợc điểm sàn sờn chiều cao tầng lớn thi công phức tạp phong án sàn nấm nhiên phơng án phổ biến phù hợp với điều kiện kỹ thuật thi công công ty xây dựng - Với sàn ô cờ: Tuy khối lợng lợng công trình nhỏ nhng thi công phức tạp công việc thi công nh lắp ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông v.v nên phong án không khả thi Qua phân tích, so sánh phơng án ta chọn phơng án dùng sàn sờn toàn khối Dựa vào hồ sơ kiến trúc công trình, giải pháp kết cấu đà lựa chọn tải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt kết cấu cho sàn Mặt kết cấu đợc thể vẽ kết cÊu 1.3 Lùa chän kÝch thíc, chiỊu dµy sµn ChiỊu dày xác định sơ theo công thức: hb = D l1 ≥ hmin m (1.1) Trong ®ã: hb - chiều dày sàn; D - hệ số phụ thuộc loại tải trọng, D = 0,8 ữ 1, ; - kích thớc cạnh ngắn bản; l1 m - hệ số phụ thuộc loại sàn, m = 30 ữ 45 với sàn loại dầm, m = 40 ữ 45 với sàn loại kê bốn cạnh, m bé với đơn kê tự do, m lớn với liên tục; hmin - chiều dày bé nhất, cm với sàn mái, cm với sàn nhà dân dụng, cm với sàn nhà công nghiệp 1.3.1 Kích thớc sàn mái Với kê cạnh, liên tục lấy m = 45, tải trọng nhỏ lấy D = 0,8 Với ô sàn lớn l1 = 3,9m → hb = 0,8 3,9 = 0,07 m = 7cm 45 Với sàn mái nhà dân dụng hmin = 4cm chọn chiều dày mái hmai = 7cm cho toàn ô sàn mái lớn ô sàn mái nhỏ Kết cấu mái gồm hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tờng thu hồi 1.3.2 Kích thớc sàn tầng a Kích thớc sàn phòng học Với kê cạnh, liên tục lấy m = 45, t¶i träng nhá lÊy D = Với ô sàn lớn l1 = B = 3,9m → hb = 3,9 = 0,1m = 10cm 45 Với sàn nhà dân dụng hmin = 5cm chọn chiều dày mái hS = 10cm cho sàn phòng häc kÝch thíc 6,8 × 3,9m b KÝch thíc sàn hành lang Với kê cạnh, liên tơc lÊy m = 42, t¶i träng nhá lÊy D = 1,2 Với ô sàn lớn l1 = L2 = 2,5m hb = Với sàn nhà dân dụng hmin = 5cm 1, 2,5 = 0,071m = 7,1cm 42 chọn chiều dày mái hS = 8cm cho sàn hành lang kích thớc 3,9 ì 2,5m * Để đơn giản tính toán đồ án, chọn chiều dày tất sàn (sàn mái, sàn phòng học, sàn hành lang) hS = 10cm Theo cấu tạo sàn ta có trọng lợng cho m2 sàn: Bảng 1.1: Tính tĩnh tải sàn phòng học sàn hành lang Các lớp hoàn thiện sàn - Lớp gạch lát Ceramic - Lớp vữa lót - Lớp vữa trát trần - Tổng trọng lợng lớp hoàn thiện: - Sàn BTCT chịu lực (m) TT tiªu chuÈn γ ( daN 0.008 0.03 0.02 m 2000 2000 2000 ) ( daN m2 ) 16 60 40 Hệ số vợt tải 1.1 1.3 1.3 116 0.10 2500 250 - Tæng céng g s : TT tÝnh to¸n ( daN m2 ) 18 78 52 148 1.1 366 275 423 Bảng 1.2: Tính tĩnh tải sàn mái Các lớp hoàn thiện sàn - Lớp mái tôn - Lớp vữa lót - Lớp vữa trát trần - Tổng trọng lợng lớp hoàn thiện: - Sàn BTCT chịu lùc δ (m) TT tiªu chuÈn γ ( daN m 20 2000 2000 0.03 0.02 ) ( daN m2 ) 20 60 40 Hệ số vợt tải 1.1 1.3 1.3 120 0.10 2500 - Tæng céng g m : 250 370 TT tÝnh to¸n ( daN m2 ) 21 78 52 151 330 275 426 Bảng 1.3: Hoạt tải phòng lấy theo tiêu chuẩn TCVN2737-1995 Các phòng chức TTTC toàn phần ( daN m TTTC dài hạn ) ( daN m2 ) TTTC Hệ ngắn hạn số vợt ( daN m2 ) tải - Phòng học 250 70 - Sảnh, phòng giải 400 140 lao, cầu thang - Mái bê tông ngời sử 75 75 dụng 1.4 Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực TT tính toán ( daN m2 ) 180 1.2 300 260 1.2 480 1.3 98 Theo c¸c liệu kiến trúc nh hình dáng, chiều cao nhà, không gian bên yêu cầu giải pháp kết cấu là: - Hệ tờng chịu lực Trong hệ cấu kiện thẳng đứng chịu lực nhà tờng phẳng Tải trọng ngang truyền đến tờng qua sàn Các tờng cứng làm việc nh công xôn có chiều cao tiết diện lớn Giải pháp thích hợp cho nhà có chiều cao lớn yêu cầu không gian bên không cao (không yêu cầu có không gian lớn bên trong) - Hệ khung chịu lực Hệ đợc tạo thành từ đứng ngang dầm liên kết cứng chỗ giao gọi nút Các khung phẳng liên kết với qua dầm dọc tạo thành khung không gian Hệ kết cấu khắc phục đợc nhợc điểm hệ tờng chịu lực Qua phân tích cách sơ nh ta nhận thấy hệ kết cấu nhà có u, nhợc điểm riêng Đối với công trình này, công trình có công nhà làm việc nên yêu cầu có không gian linh hoạt Nên dùng hệ khung chịu lực 1.5 Lựa chọn kích thớc tiết diƯn 1.5.1 KÝch thíc tiÕt diƯn dÇm KÝch thíc tiÕt diện dầm đợc xác định sơ theo công thức: 1 hd = k ( ÷ ) L; bd = ( 0,3 ÷ 0,5 ) hd 15 Trong ®ã: (1.2) - chiỊu cao vµ bỊ réng cđa tiết diện dầm; hd , bd L - chiều dài nhịp dầm; K: hệ số tải trọng , k =1 ữ 1,3 a Kích thớc tiết diện dầm dọc nhà Để đơn giản tính toán, ta coi dầm dọc nhà có chiều dài nhịp tính 1 ).3,9 = (0,33 ữ 0, 49) m 15 toán L = B = 3,9m , → hd = ( ÷ → chän hd = 0,3m , bd = ( 0,3 ÷ 0,5 ) hd = 0, 22m dầm dọc nhà kÝch thíc 0,3 × 0, 22m b KÝch thíc tiÕt diện dầm ngang nhà BC Để đơn giản tính toán, ta coi dầm dọc nhà có chiều dài nhịp tÝnh 1 ).6,8 = (0, 45 ÷ 0,85) m 15 to¸n L = L1 = 6,8m , → hd = ( ÷ → chän hd = 0,65m , bd = ( 0,3 ÷ 0,5 ) hd = 0,3m dầm ngang nhà BC kích thớc 0,65 ì 0,3m c Kích thớc tiết diện dầm ngang nhà AB Để đơn giản tính toán, ta coi dầm dọc nhà có chiều dài nhịp tính toán L = L1 = 2,5m , m = 12, k = → hd = 2,5 = 0, 21m 12 → chän hd = 0,3m , bd = ( 0,3 ÷ 0,5 ) hd = 0, 22m dầm ngang nhà AB kích thớc 0,3 × 0, 22m 1.5.2 KÝch thíc tiÕt diƯn cét - Kích thớc tiết diện cột đợc xác định sơ theo công thức: A=k N Rb (1.3) Trong đó: N Rb - lùc däc cét t¶i träng đứng gây ra; - cờng độ chịu nén tính toán bê tông; - hệ số kể đến ảnh hởng mô men, k = 1,0 ữ 1,5 - Lực dọc cột tải trọng đứng gây đợc xác định nh sau: k N = S ( nqs + qm ) (1.4) Trong ®ã: S n qs qm - diện tích truyền tải cột chịu tải trọng; - số tầng điển hình, n=3; - tải trọng tác dụng lên 1m sàn tầng điển hình; - tải trọng tác dụng lên 1m sàn tầng mái, với mái bê tông nặng Ta có qs = g stt + p tt = 423 + 300 = 723 daN m qm = g mtt + p tt = 426 + 98 = 524 daN m a Kích thớc tiết diện cột biên phòng (trục C) Diện tích truyền tải: S=B l1 3,9 ì 6,8 = = 13, 26m 2 Lùc däc cét: N = 13, 26 ( × 723 + 524 ) = 35709, 2daN DiÖn tÝch tiÕt diÖn cét A = 1,1 Chän 35709, = 270,90cm 14,5 × 10 bc × hc = 22 × 30cm ; ( Ac = 660cm ) cho cét tÇng 1,2; bc ì hc = 22 ì 22cm cho cột tầng 3,4 b KÝch thíc tiÕt diƯn cét phßng (trơc B) DiƯn tÝch trun t¶i: S=B l1 + l2 3,9 ( 6,8 + 2,5 ) = = 18,14m 2 Lùc däc cét: N = 18,14 ( × 723 + 524 ) = 48851,02daN DiÖn tÝch tiÕt diÖn cét A = 1,1 48851,02 = 370,59cm 14,5 × 10 Chän bc × hc = 22 × 30cm ; ( Ac = 660cm ) cho cét tầng 1,2; bc ì hc = 22 ì 22cm cho cột tầng 3,4 c Kích thớc tiết diện biên phòng (trục A) Diện tích truyền tải: S=B l2 3,9 × 2,5 = = 4,88m 2 Lùc däc cét: N = 4,88 ( × 723 + 524 ) = 13141,84daN DiÖn tÝch tiÕt diÖn cét A = 1,1 Chän 13141,84 = 99,7cm 14,5 × 10 bc × hc = 22 × 22cm ; ( Ac = 484cm ) cho tất tầng; * Kiểm tra tiết diện cột theo độ mảnh b = l0 b Víi khung toµn khèi l0 = 0,7l = 0,7 × 480 = 336cm λb = l0 336 = = 15, 27 < [ l0 ] = 31 Vậy tiết diện cột đạt yêu cầu b 22 1.6 MỈt b»ng bè trÝ kÕt cÊu B C 3900 C22x22 D30x65 C22x30 D22x30 D22x30 D22x30 C22x22 C22x30 C22x30 3900 D22x30 D30x65 D22x30 D22x30 D22x30 C22x22 C22x30 C22x30 D22x30 D30x65 2500 A C22x30 3900 D22x30 6800 B C Hình 1.1: Mặt kết cấu 3900 A chơng 2: Sơ đồ tính toán khung phẳng 2.1 Sơ đồ hình học +14,40 D22x30 D22x22 3600 D22x30 D30x65 C22x22 C22x22 C22x22 +10,80 D22x30 D22x22 D22x30 36000 D22x30 +7,20 D30x65 C22x22 C22x22 C22x22 D22x30 D22x22 D22x30 3600 D22x30 +3,60 D30x65 C22x22 C22x30 C22x30 D22x30 D22x30 D22x30 3600 D22x30 500450 D22x30 C22x22 D30x65 C22x30 C22x30 ±0,00 -0,45 2500 A 6800 B C Hình 2.1: Sơ đồ hình học 2.2 Sơ đồ kết cấu 2.2.1 Nhịp tính toán dầm Để đơn giản tính toán với sai số chấp nhận đợc, ta coi nhịp tính toán khoảng cách trục cột tầng 1,2 - Nhịp tính toán dầm phòng BC: lBC = 6,8m - Nhịp tính toán dầm hành lang AB: l AB = 2,5m 2.2.2 Chiều dài tính toán cột Nhịp tính toán cột đợc xác định khoảng cách trục dầm chơng 9: tính toán cốt thép dầm - Bê tông móng thân công trình cấp độ bền B25 cã Rb = 14,5MPa ; Rbt = 1,05MPa - Cèt thÐp: + ThÐp φ < 12mm nhãm AI: RS = RSC = 225MPa ; RSW = 175MPa + ThÐp φ ≥ 12mm nhãm AII: RS = RSC = 280MPa ; RSW = 225MPa - Tra b¶ng ta cã ξ R = 0,595 ; α R = 0, 418 9.1 Tính toán cốt thép cho dầm B1 - TH02 (b × h = 22 × 30cm; L2 = 2,6m) M max = 29,15kN m (t¹i gèi A) M = −41, 43kN m (t¹i gèi B) Qmax = 44,06kN (tại gối B) a Tính toán cốt thép dọc a1 Tính toán cốt thép chịu mô men âm (tại gối B) M = −41, 43kN m TÝnh theo tiÕt diện hình chữ nhật b ì h = 22 ì 30cm Gi¶ thiÕt a=4cm → h0 = 30-4=26cm 45 → αm = M = 0,192< α R = 0, 418 bố trí cốt thép đơn cho tiết diện Rb b.h02 ( ) → ξ = − − 2.α m = 0,215 → As = ξ Rb b.h0 = 6,4 cm Rs Kiểm tra hàm lợng cèt thÐp µ= AS 100 = 1,12%> µmin = 0,1 ữ 0,3% b.h0 a2 Tính toán cốt thép chịu mô men dơng (tại gối A) M max = 29,15kN m Tính theo tiết diện hình chữ T có cánh nằm vïng nÐn víi h'f = 12cm Gi¶ thiÕt a=4cm h0 = 30-4=26cm Giá trị độ vơn cánh Sc lấy bé trị số sau: - Một nửa khoảng cách thông thủy dầm dọc =( 450-22)/2=214cm - 1/6 nhÞp cÊu kiƯn = 260/6=130/3cm → Sc = 130/3=87cm TÝnh b'f = b + 2Sc = 326/3=110cm Xác định M C = Rb b 'f h 'f h0 − h 'f ÷ = 957kN.m> M max = 29,15kN m → trục trung hòa qua cánh, tính toán tiết diện nh hình chữ nhật b ì h = 110 ì 30cm → αm = ( M = 0,027< α R = 0, 429 bố trí cốt thép đơn cho tiÕt diÖn Rb b.h02 ) → ξ = − − 2.α m = 0,027 → As = ξ Rb b.h0 = 4,06 cm Rs KiĨm tra hµm lợng cốt thép à= AS 100 = 0,5%> àmin = 0,1 ữ 0,3% b.h0 b Tính toán cốt thép chịu cắt 46 Qmax = 44,06kN Kiểm tra khả chịu ứng suất nén bê tông: Q 0,3Rbbh0 = 248,,87kN Qmax = 44,06kN < Q bê tông đủ khả chịu ứng suất nén Tính: q sw Q2 = = 276N/cm 4,5 Rbt bh02 → lÊy qsw = 276N/cm qsw,min = 0, 25Rbt b = 577N/cm Lùa chän cèt ®ai ®êng kÝnh φ = 8mm víi nh¸nh, diƯn tÝch nh¸nh asw = 0,502cm2 X¸c định khoảng cách cốt đai: s= n.asw Rsw = 63,7cm q sw Khoảng cách cốt đai cần thỏa mÃn điều kiện không lớn 0,5h0 = 13cm nhỏ smax = Rbt bh02 = 35cm Do ta lựa chọn khoảng cách cốt đai Q s=10cm Kiểm tra điều kiện tiết diện nghiêng nguy hiÓm nhÊt c0 ≤ 2h0 : q sw = n.asw Rsw = 1758,4N/cm s Rbt bh02 c0 = = 42,1cm qs w 2h0 = 52cm → tháa m·n ®iỊu kiƯn vỊ tiÕt diƯn nghiªng nguy hiĨm nhÊt Lùa chän cốt đai = 8mm với nhánh, khoảng cách cốt đai 10cm 9.2 Tính toán cốt thép cho dầm B2 - TH02 (b ì h = 30 × 65cm; L2 = 6,8m) M max = 187,83kN m (t¹i gèi C) M = −149,52kN m (t¹i gèi B) Qmax = −176, 23kN (t¹i gèi B) 47 a TÝnh to¸n cèt thÐp däc a1 TÝnh to¸n cèt thép chịu mô men âm (tại gối B) M = 149,52kN m Tính theo tiết diện hình chữ nhật b ì h = 30 ì 65cm Giả thiết a=4cm → h0 = 65-4=61cm → αm = M = 0,09< α R = 0, 429 → bè trÝ cèt thép đơn cho tiết diện Rb b.h02 ( ) ξ = − − 2.α m = 0,094 → As = ξ Rb b.h0 = 8,9 cm Rs Kiểm tra hàm lợng cốt thép à= AS 100 = 0,49%> àmin = 0,1 ữ 0,3% b.h0 a2 Tính toán cốt thép chịu mô men dơng (tại gối C) M max = 187,83kN m TÝnh theo tiÕt diƯn h×nh chữ T có cánh nằm vùng nén với h'f = 12cm Giả thiết a=4cm h0 = 65-4=61cm Giá trị độ vơn cánh Sc lấy bé trị số sau: - Một nửa khoảng cách thông thủy dầm dọc =( 450-30)/2=210cm - 1/6 nhịp cấu kiÖn = 680/6=113cm → Sc = 113cm TÝnh b'f = b + 2Sc = 256cm Xác định M C = Rb b'f h 'f h0 − h 'f ÷ = 2450kN.m> M max = 187.83kN m trục trung hòa qua cánh, tính toán tiết diện nh hình chữ nhật b ì h = 256 × 65cm → αm = ( M = 0,014< α R = 0, 429 → bè trÝ cốt thép đơn cho tiết diện Rb b.h02 ) ξ = − − 2.α m = 0,014 48 → As = ξ Rb b.h0 = 11,07 cm Rs Kiểm tra hàm lợng cốt thép AS 100 = 0,07%> àmin = 0,1 ữ 0,3% b.h0 à= b Tính toán cốt thép chịu cắt Qmax = 176, 23kN Kiểm tra khả chịu ứng suất nén bê tông: Q 0,3Rbbh0 = 796kN Qmax = 156,37 kN < Q bê tông đủ khả chịu øng suÊt nÐn chÝnh TÝnh: q sw = Q2 = 589N/cm 4,5 Rbt bh02 → lÊy qsw = 589N/cm qsw,min = 0, 25Rbt b = 787,5N/cm Lùa chän cèt ®ai ®êng kÝnh φ = 8mm víi nh¸nh, diƯn tÝch nhánh asw = 0,502cm2 Xác định khoảng cách cốt đai: s= n.asw Rsw = 38,4cm q sw Khoảng cách cốt đai cần thỏa mÃn điều kiện khong lớn 0,5h0 = 30,5cm nhỏ smax = Rbt bh02 = 75cm Do ta lựa chọn khoảng cách Q cốt đai s=10cm Kiểm tra điều kiƯn trªn tiÕt diƯn nghiªng nguy hiĨm nhÊt c0 ≤ 2h0 : q sw = n.asw Rsw = 2263,5N/cm s c0 = Rbt bh02 = 102 cm qsw 2h0 = 122cm 49 → tháa m·n ®iỊu kiƯn vỊ tiÕt diện nghiêng nguy hiểm Lựa chọn cốt đai = 8mm với nhánh, khoảng cách cốt đai 10cm 9.3 Bố trí cốt thép dầm Bảng 9.1: Bố trí cốt thép dầm B2-TH02 B1-TH02 Tên dầ m Nội lực Giá trị Rb Rs (MPa ) (MPa ) Cèt thÐp däc As (cm ) chän As chä n (cm2 ) M max (kN m) 29,15 14,5 280 4,06 φ 20 6,3 M (kN m) -41,43 14,5 280 6,4 φ 20 6,3 Qmax (kN ) 44,06 14,5 225 M max (kN m) 187,83 14,5 280 11,07 φ 22 11,4 M (kN m) -149,52 14,5 280 8,9 φ 20 9,42 Qmax (kN ) 176,23 14,5 225 φ 8a100, φ 8a150 ch¬ng 10: tính toán cốt thép cột 50 Cốt thép đai 8a100, 8a150 - Bê tông móng thân công trình cấp độ bền B25 có Rb = 14,5MPa ; Rbt = 1,05MPa - Cèt thÐp: + ThÐp φ < 12mm nhãm AI: RS = RSC = 225MPa ; RSW = 175MPa + ThÐp φ ≥ 12mm nhãm AII: RS = RSC = 280MPa ; RSW = 225MPa - Tra b¶ng ta cã ξ R = 0,595 ; α R = 0, 418 10.1 TÝnh to¸n cèt thÐp cho cét C2 - TH02 (b × h = 22 × 22cm; H = 4,1m) a Sè liƯu tính toán Chiều dài tính toán l0 = 0,7 H = 0,7.4,1=2,87m l0 = 13>8 phải xét đến ảnh hởng uốn dọc hc Độ mảnh h = Giả thiÕt a = a ' = 4cm → h0 = hc a = 18cm Nội lực đợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực dùng để tính toán cốt thép cho cột C2-TH02 là: Bảng 10.1: Các cặp nội lực tính toán cột C2-TH02 Ký hiệu cặp nội lực Ký hiƯu b»ng tỉ hỵp néi lùc 4,8 4,5,6,8 4,5,6,8 Đặc điểm cặp nội lực M N e1 = M / N ea e0 = max(ea , e1 ) (kN m) (kN ) (cm) (cm) (cm) -29,23 -270,57 10,8 0,73 10,8 N max -26,56 -319,92 8,3 0,73 8,3 M , N lín -26,56 -319,92 8,3 0,73 8,3 M max = emax Víi M dh = −0, 652kN m ; N dh = −215, 45kN Trong ®ã độ lệch tâm ngẫu nhiên e0 = max(ea , e1 ) ea - độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = max( e0 - độ lệch tâm ban đầu e0 = max(ea , e1 ) 1 H , hc ) ; 600 30 b Tính toán cốt thép đối xøng cho cỈp néi lùc sè M = 29, 23kN m N = 270,57 kN 51 Xác định hệ sè uèn däc η l δ = 0,5 − 0, 01 + Rb ÷ = 0,22 h e0 = 0,49 h e δ e = max ; δ ÷ = 0,49 h Với bê tông cốt thép thờng p = Hệ số kể đến ảnh hởng độ lệch tâm đợc tính theo công thức S= 0,11 + 0,1 = δe 0,29 0,1 + ϕp y = 0,5h = 11cm =1 Hệ số kể đến ảnh hởng tải trọng dài hạn đợc tính theo công thức l = + β M dh + N dh y = 0,59 M + Ny bh I= = 19521cm4 12 Giả thiết àt = 1,5% h I s = àt bh0 a ữ = 291,06 cm4 Lực dọc tới hạn đợc xác định theo c«ng thøc N cr = 6, S Eb I + E s I s ÷ = 2692kN l0 ϕl HÖ sè uèn dọc đợc xác định theo công thức = = N 1,11 N cr Từ đó, ta xác định đợc độ lệch tâm: e = e0 + h − a = 19cm 52 h e ' = η e0 − + a ' = 5cm Rs = Rsc ⇒ x1 = N = 8,5cm Rbb ξ R h0 = 10,71cm 2a ' = 8cm → 2a ' ≤ x ≤ ξ R h0 cét chÞu nÐn lƯch t©m lín x N e + − h0 ÷ = 3,62cm2 ⇒ As = As' = Rsc ( h0 − a ') KiÓm tra hàm lợng cốt thép à= As 100 = 0,9%> µ = 0, 2% bh0 µt = 2µ = 1,8%< àmax = 6% c Tính toán tơng tự cho cặp nội lực số M = 26,56kN m N = 319,92kN Ta cã hÖ sè uèn däc = 1,12 Từ đó, ta xác định đợc độ lƯch t©m: e = η e0 + h − a = 16,3cm h e ' = η e0 − + a ' = 2,3cm Rs = Rsc ⇒ x1 = N = 10cm Rbb ξ R h0 = 10,71cm 2a ' = 8cm → 2a ' ≤ x R h0 cột chịu nén lệch tâm lớn x N e + − h0 ÷ = 2,71cm2 ⇒ As = As' = Rsc ( h0 − a ') 53 KiĨm tra hµm lợng cốt thép à= As 100 = 0,7%> = 0, 2% bh0 µt = 2µ = 1,4%< µmax = 6% * Sau tính toán cho cặp nội lực, thiên an toàn, ta lấy diện tích cốt thép lớn để thiết kế cốt thép cho cét As = As' = 3,62cm2 10.2 TÝnh to¸n cèt thÐp cho cét C4 - TH02 (b × h = 22 × 30cm; H = 4,1m) a Sè liƯu tính toán Chiều dài tính toán l0 = 0,7 H = 0,7.4,1=2,87m Độ mảnh h = l0 = 9,6>8 phải xét đến ảnh hởng uốn dọc hc Giả thiÕt a = a ' = 4cm → h0 = hc a = 26cm Nội lực đợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực dùng để tính toán cốt thép cho cột C4-TH02 là: Bảng 10.2: Các cặp nội lực tính toán cột C4-TH02 Ký hiệu cặp nội lực Ký hiƯu b»ng tỉ hỵp néi lùc 4,8 4,5,6,8 4,5,6,8 Đặc điểm cặp nội lực M (kN m) N e1 = M / N ea e0 = max(ea , e1 ) (kN ) (cm) (cm) (cm) = emax -90,85 -889,09 10,2 1,0 10,2 N max -85,37 -1080.1 7,9 1,0 7,9 M , N lín -85,37 -1080.1 7,9 1,0 7,9 M max Víi M dh = −12, 48kN m ; N dh = −1014,89kN Trong ®ã ®é lệch tâm ngẫu nhiên e0 = max(ea , e1 ) ea - độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = max( e0 - độ lệch tâm ban đầu e0 = max(ea , e1 ) Xác định hệ số uốn dọc η l δ = 0,5 − 0, 01 + Rb ÷ = 0,26 h 54 1 H , hc ) ; 600 30 e0 = 0,34 h e δ e = max ; ữ = 0,34 h Với bê t«ng cèt thÐp thêng ϕ p = HƯ sè kể đến ảnh hởng độ lệch tâm đợc tính theo c«ng thøc S= 0,11 + 0,1 = δ 0,35 0,1 + e ϕp y = 0,5h = 15cm β =1 Hệ số kể đến ảnh hởng tải trọng dài hạn đợc tính theo công thức l = + β I= M dh + N dh y = 0,27 M + Ny bh = 49500cm4 12 Gi¶ thiÕt µt = 4% h I s = µt bh0 − a ÷ = 2768,5 cm4 2 Lực dọc tới hạn đợc xác định theo công thøc N cr = 6, S Eb I + E s I s ÷ = 19720kN l0 l Hệ số uốn dọc đợc xác định theo công thức = = N 1,05 N cr Từ đó, ta xác định đợc độ lƯch t©m: e = η e0 + h − a = 21,7cm h e ' = η e0 − + a ' = -0,3cm 55 Rs = Rsc ⇒ x1 = N = 27,9cm Rbb ξ R h0 = 15,47cm 2a ' = 8cm → x > ξ R h0 cột chịu nén lệch tâm bé Cần phải tính lại x theo công thức gần đúng: n= N = 1,072 Rb bh0 ε= e = 0,835 h0 γa = h0 − a ' = 0,846 h0 ( − ξ R ) γ a n + 2ξ R ( nε − 0, 48 ) h0 x= = 19,1cm ( − ξ R ) γ a + ( nε − 0, 48 ) x Ne − Rbbx h0 − ÷ = 15,05cm2 ⇒ As = As' = Rsc ( h0 a ') Kiểm tra hàm lợng cốt thép à= As 100 = 2,6%> µ = 0, 2% bh0 µt = µ = 5,3%< µmax = 6% c Tính toán tơng tự cho cặp nội lực số vµ M = 85,37kN m N = 1080, 06kN Tính toán tơng tự ta có As = As' = 17,37cm2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép à= As 100 = 3%> µ = 0, 2% bh0 µt = 2µ = 5.9%< µmax = 6% 56 * Sau tính toán cho cặp nội lực, thiên an toàn, ta lấy diện tích cốt thép lớn để thiÕt kÕ cèt thÐp cho cét As = As' = 17,37cm2 10.3 TÝnh to¸n cèt thÐp cho cét C6 - TH02 (b × h = 22 × 30cm; H = 4,1m) a Số liệu tính toán Chiều dài tính toán l0 = 0,7 H = 0,7.4,1=2,87m Độ mảnh h = l0 = 9,6>8 phải xét đến ảnh hởng cđa n däc hc Gi¶ thiÕt a = a ' = 4cm → h0 = hc − a = 26cm Nội lực đợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực dùng để tính toán cốt thép cho cột C6-TH02 là: Bảng 10.3: Các cặp nội lực tính toán cột C6-TH02 Ký hiệu cặp nội lực Ký hiệu tổ hợp nội lực 4,8 4,5,6,8 4,5,6,8 Đặc điểm cđa cỈp néi lùc M (kN m) N e1 = M / N ea e0 = max(ea , e1 ) (kN ) (cm) (cm) (cm) = emax 89,28 -820,04 10,9 1,0 10,9 N max 83,97 -947,74 8,9 1,0 8,9 M , N lín 83,97 -947,74 8,9 1,0 8,9 M max Víi M dh = 12, 41kN m ; N dh = 865, 02kN Trong độ lệch tâm ngẫu nhiên e0 = max(ea , e1 ) ea - ®é lƯch tâm ngẫu nhiên ea = max( e0 - độ lệch tâm ban đầu e0 = max(ea , e1 ) 1 H , hc ) ; 600 30 TÝnh toán tơng tự với cặp nội lực 2,3 ta có As = As' = 13,99cm2 Tính toán tơng tự với cỈp néi lùc 2,3 ta cã As = As' = 15,14cm2 * Sau tính toán cho cặp nội lực, thiên an toàn, ta lấy diện tích cốt thép lớn để thiết kế cốt thép cho cột As = As' = 15,14cm2 10.4 Bè trÝ cèt thÐp cét 57 B¶ng 10.4: Bè trÝ cèt thÐp cét Cèt thÐp däc Tªn cét Rb KÝch th(MPa íc (cm) ) C2-TH02 22 × 22 14,5 C4-TH02 22 × 30 14,5 C6-TH02 22 × 30 14,5 Rs (MPa ) 280 225 280 225 280 225 As (cm ) As ch chän än Cèt thÐp ®ai (cm2 ) 3,62 φ 18 5,1 17,37 φ 22 19,0 15,14 φ 25 14,7 φ 6a150, φ 6a200 φ 6a150, φ 6a200 φ 6a150, φ 6a200 * Tính toán cốt thép đai cho cột + Đờng kÝnh cèt ®ai φsw ≥ max( φmax 22 ;5mm) = max( ;5) = 5,5mm Ta chän cèt ®ai φ thuộc nhóm 4 AI + Khoảng cách cốt đai: - Trong đoạn nối chòng cốt thép dọc s ≤ (10φmin ;500mm) = (10 ×18;500) = 180mm Chän s=150mm - Các đoạn lại s (15min ;500mm) = (15 ì18;500) = 270mm Chọn s=200mm 10.6 Tính toán cấu tạo nút góc chơng 11: bố trí cèt thÐp khung 58