CHUONG VI tinh toan cot thep HUNG

đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts VI Tổng hợp tải trọng tác dụng lên khung trục Các tải trọng tác dụng lên khung bao gồm: a Phơng án tải trọng (tĩnh tải) b Phơng án tải trọng (hoạt tải 1) c Phơng án tải trọng (hoạt tải 2) d Phơng án tải trọng (gió trái) e Phơng án tải trọng (gió phải) Trong đồ án sử dụng chơng trình KCW 2010 V5.7 để tính nội lực cho khung Tổ hợp nội lực: Tính toán cốt thép khung: Tính toán cốt thép cho khung đợc dựa vào kết việc tổ hợp nội lực Căn vào bảng tổ hợp nội lực bất lợi tiết diện phần tử, ta chọn ta cặp nội lực nguy hiểm để tính thép cho phần tử 3.1 Tính toán cốt thép cột - Tính điển hình phần tử cột trục - Để đơn giản tính toán ta chọn giải pháp đặt cốt thép đối xứng cho cột ( AS = AS) a Tính cho tiết diện dới Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất: M = 171,35 (kN.m) N = -1406,88 (kN) Vật liệu sử dụng: Bê tông B20 (M250) có: R b =1,15kN/cm R bt =0,09kN/cm E b =2,7.103kN/cm - Thép nhóm CII có: R S =R SC =28kN/cm - Thép nhóm CI có: R S =R SC =22,5kN/cm ES =21.104 MPa + Tra bảng hệ số : R = 0, 623; mR = 0, 429 - Chiều dài tính toán : l0 = H ; với nhà khung bê tông cốt thép đổ toàn khối = 0, l0 = H = 0, ì 4, 05 = 2,835( m) = 284(cm) - Kích thớc tiết diện: bxh=(30x50)cm - Giả thiết a=a=4(cm) => h0 = 50-4 = 46(cm); Z a = 46 = 42(cm) - Độ lệch tâm ban đầu e0: Cột thuộc kết cấu siêu tĩnh: e0 = max(e1 , ea ) SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT e1 = gvhd : ts M 171,35 = =0,1217m=12,2cm N 1406,88 e1 : độ lệch tâm nội lực H 405 600 = 600 =0,675cm ea =max =1,67cm h 50 = =1,67cm 30 30 e a : độ lệch tâm ngẫu nhiên; e0 = max(e1 ,ea )= 12,2(cm) - Xét ảnh hởng uốn dọc: l0 284 = = 5, 68 < h 50 Hệ số uốn dọc : = - Tính độ lệch tâm tính toán: e=.e0 +0,5.h-a=1ì12,2+0,5.50-4=33,2(cm) - Xác định trờng hợp lệch tâm: chiều cao vùng chịu nén N 1406,88 = = 40, 78cm Rb ì b 1,15 x30 Hệ số điều kiện làm việc bê tông có cấp độ bền B20 cốt thép sử dụng nhóm x1 = CII: R = 0, 623; mR = 0, 429; b2=1,0 x1 = 40, 78(cm) > R h0 = 0, 623.46 = 28, 658(cm) Xảy trờng hợp lệch tâm bé Xác định x theo phơng pháp gần Với x=x1 tính A*S theo công thức sau: x 40, 78 N ì e + h0 ữ 1406,88 ì 33, + 46 ữ 2 = = 9, 08cm AS* = Rsc ì Z a 28 ì 42 SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts * N + ì R ì A ì ữ ì h0 S S R x= * ì RS ì AS Rb ì b ì h0 + R 1406,88 + ì 28 ì 9, 08 ì 0, 623 1ữ ì 46 x= = 35, 21cm ì 28 ì 9, 08 1,15 ì 30 ì 46 + 0, 623 Thỏa mãn điều kiện : 28, 66cm = R ì h0 < x = 35, 21 < h0 = 46cm x N ì e Rb ì b ì x ì h0 ữ AS = AS' = RSC ì Z a 35, 21 1406,88 ì 33, 1,15 ì 30 ì 35, 21ì 46 ữ ' AS = AS = = 10,38cm 28 ì 42 Chọn 25 với As = 14, 73cm Kiểm tra àmin = 0,5% max = 6% AS + AS' ì14, 73 àt = ì100 = ì100 = 2,13% b ì h0 30 ì 46 b.Tính tiết diện trên: Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất: M= -165,72(kN.m)=-165,72.102(kN.cm) N= -1387,94(Kn) Vật liệu sử dụng : Vật liệu sử dụng: Bê tông B20 (M250) có: R b =1,15kN/cm R bt =0,09kN/cm E b =2,7.103kN/cm SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts - Thép nhóm CII có: R S =R SC =28kN/cm - Thép nhóm CI có: R S =R SC =22,5kN/cm ES =21.104 MPa + Tra bảng hệ số : R = 0, 623; mR = 0, 429 - Chiều dài tính toán : l0 = H ; với nhà khung bê tông cốt thép đổ toàn khối = 0, l0 = H = 0, ì 4, 05 = 2,835( m) = 284(cm) - Kích thớc tiết diện: bxh=(30x50)cm - Giả thiết a=a=4(cm) => h0 = 50-4 = 46(cm); Z a = 46 = 42(cm) - Độ lệch tâm ban đầu e0: Cột thuộc kết cấu siêu tĩnh: e0 = max(e1 , ea ) e1 = M 165, 72 = =0,1194m=11,94cm N 1387,94 e1 : độ lệch tâm nội lực H 405 500 = 500 =0,81cm ea =max =1,67cm h 50 = =1,67cm 30 30 e a : độ lệch tâm ngẫu nhiên; e0 = max(e1 ,ea )= 11,94(cm) - Xét ảnh hởng uốn dọc: l0 284 = = 5, 68 < h 50 - Hệ số uốn dọc : = - Tính độ lệch tâm tính toán: e=.e0 +0,5.h-a=1ì11,94+0,5.50-4=32,94(cm) - Xác định trờng hợp lệch tâm: chiều cao vùng chịu nén N 1387,94 = = 40, 23cm Rb ì b 1,15 x30 Hệ số điều kiện làm việc bê tông có cấp độ bền B20 cốt thép sử dụng nhóm x1 = CII: R = 0, 623; mR = 0, 429; b2=1,0 SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts x1 = 40, 23(cm) > R h0 = 0, 623.46 = 28, 658(cm) Xảy trờng hợp lệch tâm bé Xác định x theo phơng pháp gần Với x=x1 tính A*S theo công thức sau: x 40, 23 N ì e + h0 ữ 1387,94 ì 32,94 + 46 ữ 2 = = 8,33cm AS* = Rsc ì Z a 28 ì 42 * 1ữ ì h0 N + ì RS ì AS ì R x= ì RS ì AS* Rb ì b ì h0 + R 1387,94 + ì 28 ì 8,33 ì 0, 623 ữ ì 46 x= = 34,87cm ì 28 ì 8, 33 1,15 ì 30 ì 46 + 0, 623 Thỏa mãn điều kiện : 28, 66cm = R ì h0 < x = 34,87 < h0 = 46cm x N ì e Rb ì b ì x ì h0 ữ AS = AS' = RSC ì Z a 34,87 1387,94 ì 32,94 1,15 ì 30 ì 34,87 ì 46 ữ ' AS = AS = = 8,55cm 28 ì 42 Chọn 25 với As = 14, 73cm Kiểm tra àmin = 0,5% àmax = 6% AS + AS' ì14, 73 àt = ì100 = ì100 = 2,13% b ì h0 30 ì 46 c.Tính bố trí cốt đai SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts 1 - Đờng kính cốt đai > ( d max = ì 25 = 6, 25mm; 4,5mm) Chọn cốt đai 4 - Khoảng cách cốt đai: Chân cột khoảng cách cốt đai S < (10d = 10 ì16 = 160mm) Chọn S=150mm Đoạn cột lại khoảng cách cốt đai S < (15d = 15 ì16 = 240mm;500) Chọn S=200mm 3.2 Tính toán cốt thép dầm - Tính điển hình cho phần tử 23 - Vật liệu sử dụng nh - Từ kết nội lực ta chọn cặp nội lực phần tử có giá trị nguy hiểm Tại mặt cắt I-I (đầu dầm); mặt cắt II-II( dầm); mặt cắt III-III(cuối dầm) - Dầm đợc đổ liền khối với sàn, xem phần tham gia chịu lực với dầm nh cánh tiết diện chữ T Tùy theo monen dơng hay âm mà tính toán ta kể đến không kể đến a Tính cốt thép dọc : Tính toán cụ thể cho phần tử 23 a1 Tính cho mặt cắt I-I (đầu dầm) Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất: M= -241,21Kn.m =-241,21.102(Kn.cm) Q= -193,12kN Với tiết diện đâu dầm chịu momen âm, cánh thuộc vùng chịu kéo tính toán theo tiết diện chữ nhật bxh=(30x70)cm +) Gia thiết a=5cm; h0 = h a = 70 = 65cm m = M1 291,41.106 = =0,199 < R = 0, 429 R b ìbìh 11,5ì300ì6502 =0,5(1+ 1-2 m )=0,5(1+ 1-2.0,199)=0,887 M1 291,41.106 As = = =1805,13(mm )=18,05(cm ) R s ììh 280ì0,887ì650 Kiểm tra: = AS 18, 05 ì 100% = ì100% = 0,92% b ì h0 30 ì 65 SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT àmin = 0, 05% < = 0,92% < àmax = gvhd : ts R ì Rb 0, 623 ì115 = ì100% = 2,56% Rs 2800 Chọn thép 22 với As= 18,997cm2 a2 tính toán cho mặt cắt II-II(giữa dầm) Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất: M= 209,72 Kn.m Q= -33,41kN Với tiết diện đâu dầm chịu momen dơng, cánh thuộc vùng chịu nén tính toán theo tiết diện chữ T +) Gia thiết a=5cm; h0 = h a = 70 = 65cm Xác định trục trung hòa: M f = Rb ì b f ' ì h f ' ì (h0 0, ì h f ' ) Trong đó: h f ' = hbs = 10cm Với: b f ' = b + ì Sc = 30 + ì 60 = 150cm L 750 = = 125cm Sc = ì B0 = ( 7500 780 ) = 6720cm Sc = 60cm ì h f ' = ì10 = 60cm L-chiều dài nhịp tính toán tính B0-Khoảng cách thông thủy hai dầm (B0=B-b) M f = 1,15 ì 150 ì 10 ì (65 0,5 ì 10) = 103500kN cm = 1035kN m SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts M=209,72(Kn.m) trục trung hòa qua cánh, tính tiết diện chữ nhật b f ' ì h = (150 ì 70)cm M1 209,72.106 m = = =0,029 < R = 0, 429 R b ìbìh 11,5ì1500ì650 =0,5(1+ 1-2 m )=0,5(1+ 1-2.0,029)=0,985 M1 209,72.106 As = = =1169,86(mm )=11,7(cm ) R s ììh 280ì0,985ì650 AS 11, ì100% = ì 100% = 0,12% b ì h0 150 ì 65 ì R 0, 623 ì115 àmin = 0, 05% < = 0,12% < àmax = R b = ì100% = 2,56% Rs 2800 Chọn thép 25 với As=14,73cm2 Kiểm tra: = a3 tính toán cho mặt cắt III-III(cuối dầm) Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất: M= -263,07Kn.m=-263,07.102 (Kn.m) Q= -199,37kN Với tiết diện đâu dầm chịu momen âm, cánh thuộc vùng chịu kéo tính toán theo tiết diện chữ nhật bxh=(30x70)cm +) Gia thiết a=5cm; h0 = h a = 70 = 65cm M1 263,07.106 m = = =0,18 < R = 0, 429 R b ìbìh 11,5ì300ì650 =0,5(1+ 1-2 m )=0,5(1+ 1-2.0,18)=0,9 As = M1 263,07.106 = =1606,04(mm )=16,06(cm ) R s ììh 280ì0,9ì650 AS 16, 06 ì 100% = ì100% = 0,82% b ì h0 30 ì 65 ì R 0, 623 ì115 àmin = 0, 05% < = 0,82% < àmax = R b = ì100% = 2,56% Rs 2800 Chọn thép 22 với As=18,997cm2 Kiểm tra: = b.tính toán cốt đai SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts Để thuận lợi cho trình thi công dễ dàng tính toán cho mặt cắt có lực cắt lớn bố trí cho toàn dầm Mặt cắt III-III Có giá trị lực cắt lớn Q = Qmax = 199,37 kN Kích thớc tiết diện b=30cm =>nd=2 h=70cm=> chọn đai có: a sw =0,502cm ,R sw =175MPA h 70 S1 = Sct = = = 23, 2cm ữ = 20cm 3 1,5 ì Rbt ì b ì h0 1,5 ì 0, 09 ì 30 ì 652 S1 = 20cm > S max = = = 85,83cm Q 199,37 Kiểm tra điều kiện hạn chế: Có: = 7, 78 A ì 0, 502 w = sw = = 0, 00167 b ì Sct 30 ì 20 w1 = + w = + ì 7, 78 ì 0, 00167 = 1, 06 < 1,3 b1 = Rb = 0, 01ì 1,15 = 0,885 Với bê tông nặng = 0, 01 Qmax = 144, 46kN < 0,3 ì w1 ì b1 ì b ì h0 = 0,3 ì1, 05 ì 0,885 ì 1,15 ì 30 ì 65 = 626,15kN Kiểm tra điều kiện tính toán: 1,5 ì Rbt ì b ì h0 = 0, ì Rbt ì b ì h0 = 0,5 ì 0, 009 ì 30 ì 65 = 87, 75kN ì h0 Qmax = 199, 37 kN > 1,5 ì Rbt ì b ì h0 = 87, 75kN ì h0 Thỏa mãn yêu cầu tính toán Chọn cốt đai 8a150 cho đoạn gần gối tựa 8a 200 cho đoạn nhịp c.Tính toán cốt treo Để đảm bảo điều kiện không bị giật nứt nơi dầm phụ gác lên dầm chính, phải gia cờng cho dầm cốt đai cốt xiên gọi cốt treo Hoạt tải dầm chính: P=22,64Kn Tĩnh tải: G1=46,27Kn Lực tập trung dầm phụ truyền vào dầm là: P+G1=22,64+46,27= 68,91Kn Chọn thép đai theo công thức: SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g 7 đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts h ( P + G1 ) ì s ữ h0 m n ì f w ì Rsw Trong đó: hs = hdc hdp = 70 40 = 30cm 300 68,91ì ữ 650 = 0, 003 => Chọn đai , bên bố trí đai m ì 28,3 ì 225 Phần tử 17 Bảng 16 Kết tính toán cho phần tử dầm Cốt thép đai Cốt thép dọc Gần gối tựa Giữa nhịp Vị trí (m) Astt (cm2 ) (mm) (mm) 9,42 8a150 8a 200 Đầu 18,05 8a150 8a 200 Giữa 11,7 8a150 8a 200 Cuối 16,06 8a150 8a 200 4.Tính toán cốt đai dầm - Dựa vào kết chạy phần mền tính toán kết cấu KCWV5.7 ta có khoảng cách côt đai cột dầm khung Khoảng cách phù hợp với việc tính toán lại bên Do ta lấy khoảng cách để bố trí cho cột dầm khung - Với cột dầm khung đoạn gần chân cột gần gối dầm ta bố trí cốt thép dày hơn, cụ thể là: chân cột bố trí cốt đai 8a150 , lại ta bố trí cốt đai 8a 200 gần gối tựa dầm bố trí cốt đai 8a150 , lại bố trí 8a 200 Tính toán cốt thép dầm dọc trục B Kết nội lực dầm đợc xác định chơng trình chạy khung BTCT KCW V5.7 Tính dầm D(22X40) Tên cấu kiện Tiết diện Nội lực MMax(Kn.m) QMax(kN) Gối trái -27,04 Nhịp 18,90 65,36 Gối phải -45,79 a.Tính thép dọc Thép gối phải, tiết diện gối, moomen âm, cánh chịu kéo nên tính toán theo tiết diện chữ nhật bxh= 22x40 cm Chọn a=4mm => h0 = h a = 40 = 36(cm) Mô men gối có giá trị M= 45,79 (kN.m) SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT m = gvhd : ts M1 45,79.106 = =0,14 < R = 0, 429 R b ìbìh 11,5ì220ì360 =0,5(1+ 1-2 m )=0,5(1+ 1-2.0,14)=0,92 M1 45,79.106 As = = =493,76(mm )=4,94(cm ) R s ììh 280ì0,92ì360 Chọn thép 218 với As=5,087cm2 AS 5, 087 ì100% = ì 100% = 0, 64% b ì h0 22 ì 36 ì Rb 0, 623 ì115 = 0, 05% < = 0, 64% < max = R = ì100% = 2,56% Rs 2800 Kiểm tra: = àmin Với tiết diện nhịp Tại tiết diện nhịp, moomen dơng, cánh nằm vùng nén tham gia chịu lực, tính toán toán tiết diện T có bề rộng cánh bf h f = hs = 10(cm) b f = b + 2S f = 22 + ì 60 = 142(cm) Trong đó: L 390 = = 65cm Sc = ì B0 = ( 390 22 ) = 368cm S c = 60cm ì h f ' = ì10 = 60cm Chọn a=4cm suy ra: h0=h-a=40-4=36cm Mô men lớn nhịp: M=18,90 (Kn.M) M f = Rb ì b f ' ì h f ' ì (h0 0,5 ì h f ' ) M f = 1,15 ì142 ì 10 ì (36 0,5 ì10) = 50623kN cm = 506, 23kN m M=18,90(Kn.m) trục trung hòa qua cánh, tính tiết diện chữ nhật b f ' ì h = (142 ì 40)cm m = M1 18,90.106 = =0,00893 < R = 0, 429 R b ìbìh 11,5ì1420ì360 =0,5(1+ 1-2 m )=0,5(1+ 1-2.0,00893)=0,995 SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts M1 18,90.106 As = = =188,44(mm )=1,88(cm ) R s ììh 280ì0,995ì360 Chọn thép 218 với As=5,087cm2 AS 5, 087 ì100% = ì 100% = 0, 099% b ì h0 142 ì 36 ì Rb 0, 623 ì115 = 0, 05% < = 0, 099% < àmax = R = ì100% = 2,56% Rs 2800 Kiểm tra: = àmin b.Tính cốt đai Chọn lực cắt lớn để tính cốt đai cho dầm Qmax=65,36(Kn) b = 2; b = 0, 6; b = 1,5; = 0, 01 CI : RSW = 175Mpa, Es = 21.104 Kiểm tra khả chịu cắt bê tông Qmax < Qmin = b (1 + f + n ).Rbt b.h0 Trong đó: f : hệ số xét đến ảnh hởng tiết diện chữ T vùng nén f = 0, 75.u f h f bh0 đồng thời f 0,5 u f = 3h f ; (b f b) Tiết diện tính toán ứng với tiết diện đầu dầm tiết diện chứa nhật nên f = n : hệ số kể đến ảnh hơng lực dọc, n = Qmin = b3 (1 + f + n ).Rbt b.h0 = 0, ì1ì 0,9 ì103 ì 220 ì 360 ì10 = 42, 77( kN ) Qmax = 65,36( kN ) > Qmin = 42, 77(kN ) Bê tông không đủ khả chịu cắt Vậy phải tính cốt đai Chọn cốt đai , số nhánh n=2, ASW=100mm2 Xác định khoảng cách cốt đai: Bố trí cho đoạn 3900 Sg = l = = 975mm 1000(mm) từ gối 4 Bớc đai cấu tạo: h Sct = min( ;175) = 175(mm) Bớc đai max S max = b (1 + n ) Rbt bh0 1,5 ì 0,9 ì 220 ì 360 = = 163,586(mm) Qmax 65,36 Chọn S=150mm Kiểm tra điều kiện bê tông chịu ứng suất nến chính: SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2014 - 2016 PHạM VĂN ĐạT gvhd : ts Qmax < Qbt = 0,3 ì w1 ì b1 ì Rb ì b ì h0 Trong đó: = ES A 50, = 7; àW = SW = = 0, 00057; b1 = Rb = 0,855 EB b.s 220 ì 400 w1 = + 5. w = + 5.7.0, 00057 = 1, 01 < 1,3 Qbt = 0,3. w1.b1.Rb b.h0 = 0,3 ì1, 01ì 0,885 ì11,5 ì 220 ì 360 = 244235 > Qmax = 65,36kN Kiểm tra độ bền tiết diện nghiêng: Điều kiện kiểm tra: Q Qbsw = Qb + QSW Với M M Qb = b = b ; QSW = qsw C = qsw 2h0 C 2h0 R A 175 ì 50, ì qsw = sw sw = = 117,13kN / m S 150 Qsw = b (1 + n + f ) Rbt bh02 qsw = 2.(1 + 0) ì 0,9 ì 220 ì 360 ì117,13 = 1550, 65( kN ) Qbsw = 1550, 65(kN ) > Qmax = 60, 4(kN ) Vậy không cần tính cốt xiên Bố trí cốt đai cho đoạn dầm: 500(mm) Sct = 3 h = ì 400 = 300 mm 4 Chọn S=200(mm) bố trí cho đoạn dầm Kiểm tra: = ES A = 7; àW = SW = 0, 001; b1 = Rb = 0,855 EB b.s w1 = + 5. w = + 5.7.0, 001 = 1, 035 < 1,3 Qbt = 0,3. w1.b1.Rb b.h0 = 0,3 ì1, 035 ì 0,885 ì11,5 ì 220 ì 310 = 208, 21 > Qmax = 60, 4kN Thỏa mãn điều kiện ứng suất nén R A 175 ì 50, ì qsw = sw sw = = 70, 28(kN / m) S 250 Qsw = b (1 + n + f ) Rbt bh02 qsw = 2.(1 + 0) ì 0, ì 220 ì 360 ì 70, 28 = 1201,14(kN ) Qbsw = 1201,14(kN ) > Qmax = 60, 4(kN ) Vậy chọn 8a150 bố trí cho đoạn đầu dầm 8a 200 cho đoạn dầm Bố trí thép dầm dọc trục B (đợc thể phần vẽ) SVTH : trơng văn hng lớp lt14x.HN Tr a n g