ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP - SỐ LIỆU CHO TRƯỚC, ĐỊA ĐIỂM HẢI PHÒNG, ĐẠI HOC GTVT

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC STT 62 L2(m) 2.8 L1(m) 7.1 B(m) 4.0 Ptc(daN/m2) 340 Ht(m) 4.2 Địa điểm Hải phòng Sơ đồ 63 I) LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1) Chọn vật liệu sử dụng Sử dụng bê tông cấp độ bền B25 có: b R = 14,5 MPa ; R bt =1,05 MPa Sử dụng thép : φ ≤ φ s sc 10 nhóm thép A-I có R = R = 225 MPa s sc > 10 nhóm thép A-III có R = R = 365 MPa 2) Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn Lựa chọn giải pháp sàn sườn toàn khối ,không bố trí dầm phụ ,chỉ có dầm qua cột 3) Chọn kích thước chiều dày sàn Ta chọn chiều dày sàn theo công thức s h = Trong : α kL1 37 + 8α = L1 /L2 L1: kích thước cạnh ngắn tính toán L2: kích thước cạnh ngắn tính toán k: hệ số tăng chiều dày tải trọng lớn • Với sàn phòng s c - Hoạt tải tính toán: p = p n = 340.1,2 = 408 (daN/m ) - Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn -Gạch ceramic dày mm, γ0 n Tính toán =2200 daN/m 17,6 1,1 19,36 60 1,3 78 30 1,3 39 0,008.2200 = 20 daN/m -Vữa lát dày 30 mm, γ = 2000 daN/m 0,03.2000 = 60 daN/m -Vữa trát dày 15 mm, γ = 2000 daN/m 0,015.2000 = 30 daN/m Cộng: Do tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính toán: g = 136,36 (daN/m ) tải trọng phân bố tính toán sàn q0 = g0 + ps = 136,36+408 = 544,6(daN/m2) - Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,108 α =B/L1 = 4/7,1 = 0,56 + Chiều dày sàn phòng : s h = kB 1,108.4 = = 0,106 37 + 8α 37 + 8.0,56 (m) 136,36 → Chọn hs1 = 11 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính toán ô sàn phòng g s = g + γ bt hs1 n = 136,36 + 2500.0,11.1,1 = 438,86 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính toán sàn phòng qs = ps + g s = • 408 + 438,86 = 846,86 (daN/m ) Với sàn hành lang p hl = p c n = + Hoạt tải tính toán: 440.1,2 = 528 (daN/m ) + Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) g = 136,36 (daN/m ) tải trọng phân bố tính toán sàn q0 = g0 + ps = 136,36+528 = 644,36(daN/m2) - Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,17 α = L2/B = 2,8/4 = 0,7 + Chiều dày hành lang: s h = kL2 1,17.2,8 = = 0,08 37 + 8α 37 + 8.0,7 (m) Để dễ thi công đơn giản hóa công tác ván khuôn → Chọn hs = 11 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính toán ô sàn hành lang g hl = g + γ bt hs n = 136,6 + 2500.0, 11.1,1 = 438,86 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính toán sàn hành lang qhl = p tt + g hl = 528 + 438,86 = 966,86 • (daN/m ) Với sàn mái + Hoạt tải tính toán: p m = p c n = 75.1,3 =97,5 (daN/m ) + Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Các lớp vật liệu -Vữa trát trần dày 15mm, Tiêu chuẩn γ0 = n Tính toán 2000 daN/m 30 1,3 39 60 1,3 78 72 1,1 79,2 180 1,3 234 0,015.2000 = 30 daN/m -Vữa lót dày 30mm, γ = 2000 daN/m 0,03.2000 = 60 daN/m -gạch nem dày 40mm, γ = 1800 daN/m 0,04.1800 = 72 daN/m -Bê tông tạo dốc dày trung bình 150mm, γ = 1200 daN/m 0,15.1200 = 180 daN/m Cộng: 430,2 ⇒ Tĩnh tải sàn mái là: g0 = 430,2 (daN/m ) Vì tải trọng phân bố tính toán sàn q = g + pm = - 97,5 + 430,2 = 527,7 (daN/m ) Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,1 α =B/L1 = 4/7,1 = 0,56 + Chiều dày sàn phòng (tính theo ô sàn lớn) s h = kB 1,1.4 = = 0,106 37 + 8α 37 + 8.0,56 (m) Ta chọn chiều dày ô sàn lớn ô sàn bé mái hs = 11 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính toán ô sàn mái gm = g + γ bt hs n = 430,2 + 2500.0, 11.1,1 = 732,7 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính toán sàn mái q m = p tt + g m = 732,7 + 97,5 = 830 ,2 (daN/m ) 4)Lựa chọn kích thước tiết diện phận *) Kích thước tiết diện dầm a) Dầm phòng ( Dầm AB) Nhịp dầm hd = L = L1 = 7,1 (m) Ld 7,1 = = 0,65 md 11 (m) Chọn chiều cao dầm : b) hd =0,7 (m) ,bề rộng dầm bd = 0,22 (m) Dầm hành lang Nhịp dầm L = L2 = 2,8(m) nhỏ hd = Ld 2,8 = = 0,26m md 11 Chọn hd = 0,3 m bề rộng dầm bd = 0,22 m c)Dầm dọc nhà Nhịp L = B = m hd = Ld = = md 13 0,307 m Chọn chiều cao dầm : hd =0,30 (m) ,bề rộng dầm bd = 0,22 (m) *) Kích thước tiết diện cột Diện tích tiết diện cột tính theo công thức A= kN Rb a)Cột trục B + Diện truyền tải cột trục B (hình 1) S B = S P + S hl = 7,1 2,8 + = 14,2 + 5,6 = 19,8m 2 + Lực dọc tải phân bố sàn N = q hl S hl + q s S p = 996,86.5,6+846,86.14,2 = 17608 (daN) + Lực dọc tải trọng tường ngăn dày 220 mm N = g t l t ht = 514 (7,1/2 + 4).4,2 = 16299 (daN) (ở lấy sơ chiều cao tường chiều cao tầng nhà ht = H t ) + Lực dọc tải phân bố sàn mái N = qm S B = 830,2.19,8 = 16438 (daN) Với nhà tầng có sàn sàn mái N = ∑ ni N i = 3(17608 +16229) + 16438 = 117949 (daN) Để kể đến ảnh hưởng moment ta chọn k = 1,1 → A= kN 1,1.117949 = = Rb 85 Vậy ta chọn kích thước cột 1526 (cm ) bc × hc = × 22 40cm = 880 (cm ) b)Cột trục A Cột trục A có diện tích chịu tải SA khích thước tiết diện cột trục A ( = 1249cm2 nhỏ diện chịu tải cột trục B ta chọn bc × hc = × 22 35 cm) c)Cột hành lang + Diện truyền tải cột trục hành lang S hl = 2,8 = 5,6m 2 + Lực dọc tải phân bố sàn hành lang N1 = qhl S hl = 996,86.5,6= 5582 (daN) + Lực dọc tải trọng lan can N = g t lt ht = 296.4.0,9 = 1065,6 (daN) Chiều cao lan can ht = 0,9m + Lực dọc tải phân bố sàn mái N = qm S B = 830,2.5,6 = 4649 (daN) Với nhà tầng có sàn sàn mái N = ∑ ni N i = 3(5582 +1065,6) + 4649 = 24592 (daN) Để kể đến ảnh hưởng moment ta chọn k = 1,1 → A= kN 1,1.24592 = = Rb 85 318 (cm ) Diện tích A nhỏ nên chọn kích thước cột bc × hc = × 22 22cm = 484 (cm ) => Càng lên cao lực dọc giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột sau: + Cột trục B cột trục A có kích thước − bc × hc = − bc × hc = × 22 40 (cm) cho cột tầng cột tầng × 22 30 (cm) cho cột tầng cột tầng + Cột hành lang có kích thước bc × hc = × 22 22cm từ tầng lên tầng Hình Diện chịu tải cột II) SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG 1) Sơ đồ hình học Hình 2)Sơ đồ kết cấu Mô hình hóa kết cấu khung thành đứng (cột) ngang (dầm) với trục hệ kết cấu tính đến trọng tâm tiết diện a, Nhịp tính toán dầm Nhịp tính toán dầm lấy khoảng cách trục cột + Xác định nhịp tính toán dầm AB l AB = l1 + t / + t / − hc / − hc / = 7,1 + 0,11 + 0,11 – 0,3/2 – 0,4/2 =6,97 (m); (ở lấy trục cột trục tầng tầng 4) +Xác định nhịp tính toán dầm BC l BC = l − t / + hc / = 2,8 - 0,11 + 0,3/2 = 2,84 (m); (ở lấy trục cột trục tầng tầng 4) b Chiều cao cột Chiều cao cột lấy khoảng cách trục dầm Do trục dầm khung thay đổi tiết diện nên ta xác định chiều cao cột theo trục dầm hành lang (dầm có tiết diện nhỏ hơn) + Xác định chiều cao cột tầng Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt-0,45) trở xuống; hm = 500(mm) = 0,5(m) → ht1 = H t + Z + hm − hd / = 4,2 + 0,45 + 0,5 – 0,3/2 = (m); (với Z = 0,45 m khoảng cách từ cốt ± 0.00 đến mặt đất tự nhiên ) + Xác định chiều cao cột tầng 2,3,4 ht = ht = ht = H t = 4,2 (m) Ta có sơ đồ kết cấu thể hình vẽ Sơ đồ kết cấu khung ngang (hình 3) III) XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ 1.Tĩnh tải đơn vị + Tĩnh tải sàn nhà gs = 438,86 (daN/m ) + Tĩnh tải sàn hành lang g hl = 438,86 (daN/m ) + Tĩnh tải sàn mái gm = 732,7 (daN/m ) + Tường xây 220 Tính toán cốt đai cho dầm a Tính toán cốt đai cho phần tử dầm13 (tầng nhịp AB):bxh=22x70 cm + Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn lực cắt nguy hiểm cho dầm Q = 209,55kN =20955 daN + Bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 14,5 MPa = 145 daN/cm2; Rbt = 1,05 MPa = 10,5 daN/cm2; Eb =3,0.104 MPa + Thép đai nhóm AI có Rsw = 175 MPa = 1750daN/cm2; Es = 2,1.105 MPa; + Chọn a = 2,5cm → ho = 70-2,5 = 67,5 cm + Kiểm tra điều kiện hạn chế Qbmin nén lệch tâm bé + xác định lại x ( tương tự cặp 1)  x= 26,95 As ' = N e − Rbbx(h0 − 0,5 x ) 100179.32, 22 − 145.22.26,95.(37,5 − 0,5.26,95) = = Rsc Z a 3650.35 As = As ' 9,39 (cm2) = 9,39 (cm2) Nhận xét: +Cặp nội lực đòi hỏi lượng thép bố trí lớn ta bố trí phần tử cột theo φ = 9,78 (cm ).Chọn 22 theo điều kiện cấu tạo có As = 11,40(cm2)> 9,78 (cm2) 3.Tính toán cốt thép cho phần tử cột : b x h = 22 x 45 cm a.Số liệu tính toán Chiều dài tính toán l0 = 0,7H = 3,5 m → Giả thiết a = a’ = 2,5 cm h0 = h – a = 45 – 2,5 = 42,5 cm Za = h0 – a =42,5 – 2,5 =40 cm As = As ' Độ mảnh λ = l0 / h = → 350/45 = 7,78 < bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng Ký hiệu cặp nội lực Đặc điểm cặp nội lực M (kN.m) N (kN) |M|max Nmax M,Nlớn 185.417 173.375 164.572 951.663 1215.3 1201.69 M N e1 = (cm) 19.4835 14.2661 13.6951 ea 1,5 1,5 1,5 eo 19.4835 14.2661 13.6951 b.Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp M = 185,42 kN.m = 1854200 daN.cm N = 951,66 kN = 95166 daN + e =η.eo + h/2 –a =1 19,48+ 45/2 -2,5 = 39,48 cm N 95166 = = 29,83cm Rb b 145.22 x= +ξRho = 0,563.42,5=23,93 cm + Xảy trường hợp: x> ξRho => nén lệch tâm bé + xác định lại x ( giải phương trình bậc ba) X3+a2x2+a1x+a0=0  x=26,95 cm As ' = N e − Rbbx (h0 − 0,5 x) 95166.39, 48 − 145.22.26,95(42,5 − 0,5.26,95) = = Rsc Z a 3650.40 8,65 (cm2) As ' =As’ = 8,65 cm2 c.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2,3 tính toán tương tự cặp nội lực 1, ta có kết tính thép + cặp nội lực 2: As=10,33 cm2 + cặp nội lực 3: As=9,51 cm2 Bố trí thép: Nhận xét: +Cặp nội lực đòi hỏi lượng thép bố trí lớn ta bố trí phần tử cột theo φ = 10,33 (cm2).Chọn 22 theo điều kiện cấu tạo có As = 11,40(cm2) > 10,33 (cm2) As = As ' 4.Tính toán cốt thép cho phần tử cột : b x h = 22 x 22 cm a.Số liệu tính toán Chiều dài tính toán l0 = 0,7H = 3,50 m → Giả thiết a = a’ = 2,5 cm h0 = h – a = 22 – 2,5 = 19,5 cm Za = h0 – a =19,5 – 2,5 = 17 cm Độ mảnh → λ = l0 / h = 350/22 = 15,91 > phải kể đến ảnh hưởng uốn dọc ea = max( 1 1 H , hc ) = max( 500, 22) = 600 30 600 30 Độ lệch ngẫu nhiên 0,83 (cm) Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng Ký hiệu cặp nội lực Đặc điểm cặp nội lực M (kN.m) 20.6551 |M|max 18.8853 Nmax 18.2779 M,Nlớn Với Mdh=0,57 ; Ndh=186,87 N (kN) 251.433 321.398 287.63 M N e1 = (cm) 8.21497 5.87597 6.35466 b.Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp M = 20,66 kN.m = 206600 daN.cm N = 251,43 kN = 25143 daN Lực dọc tới hạn xác định: ) Với: l0=350 cm Eb=30.103 (Mpa)= 300.103 (daN/cm2) Mô men quán tính tiết diện I= bh3/12 = 22.223/12= 19521,3 cm4 Giả thiết Is= =0.02.22.19,5.(0,5.19,5-2,5)2=619,9 (cm4) =6,67 =0,5-0,01.350/22-0,01.14,5=0,196 e0/h= 8,21/22=0,373  Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm Với bê tông cốt thép thường =1 Xét đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn ea 0,83 0,83 0,83 eo 8.21497 5.87597 6.35466 =1,437 0,5 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp có e0 h >0,5 Nút nối cột biên xà ngang Cấu tạo nút nối cột biên xà ngang tầng thể vẽ với đoạn neo tính theo công thức   R l an = ω an s + ∆λan .d Rb   ω an ∆λan Với hệ số , tra từ bảng Cốt thép chịu kéo vùng chịu kéo dầm : 365   lan =  0,5 + 8 d = 14,5   21d Cốt thếp đặt vùng chịu nén bêtông: 365   lan =  0,5 + 11 d = 14,5   24d Đoạn nối chồng cốt thép : 365   lan =  0,9 + 11 d = 14,5   33d [...]... định nội lực Sử dụng phần mềm Etabs để tính toán nội lực cho khung với sơ đồ phần tử dầm cột như ( hình 17) IX TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM 1 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm Sử dụng bê tông cấp độ bền B25 Rb = 14,5 Mpa ; Rbt = 1,05 Mpa Sử dụng thép nhóm AIII có Rs = Rsc = 365Mpa Tra bảng phụ lục 9 và 10 ta có αR = ξR = 0,563 ; 0,405 a Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 2 , nhịp AB , phần tử 13 × × (b... tra hàm lượng cốt thép : AS 100 0 0 b.h0 µ= µ min =0,83 % > • Tính cốt thép cho nhịp BC (momen dương) Tương tự ta có As = 71 mm2, lượng thép này rất nhỏ nên ta sẽ bố trí theo yêu cầu về cấu tạo c Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 3 , nhịp AB , phần tử 15 × × (b h=22 70 cm) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm : + Gối A : MA = -2 25,91(KN.m) + Gối B : MB = -2 60,69 (KN.m)... tra hàm lượng cốt thép : AS 100 0 0 b.h0 µ= µ min =0,52 % > • Tính cốt thép cho nhịp BC (momen dương) Tương tự ta có As = 76 mm2, lượng thép này rất nhỏ nên ta sẽ bố trí theo yêu cầu về cấu tạo e Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 4 , nhịp AB , phần tử 17 × × (b h=22 70 cm) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm : + Gối A : MA = -1 43,30(KN.m) + Gối B : MB = -2 17,12 (KN.m)... tra hàm lượng cốt thép : AS 100 0 0 b.h0 µ= µ min =0,36 % > • Tính cốt thép cho nhịp BC (momen dương) Tương tự ta có As = 58 mm2, lượng thép này rất nhỏ nên ta sẽ bố trí theo yêu cầu về cấu tạo g Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng mái , nhịp AB , phần tử 19 × × (b h=22 70 cm) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm : + Gối A : MA = -5 3,04(KN.m) + Gối B : MB = -7 3,66 (KN.m)... hiểm nhất cho dầm : + Gối A : MA = -2 79,16(KN.m) + Gối B : MB = -3 16,76 (KN.m) + Nhịp BC : MAB = 189,10 (KN.m) • Tính cốt thép cho nhịp AB (Momen dương) Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với Giả thiết a = 2,5 cm h0 = 7 0- 2,5 =67,5 cm Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau - Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc 0,5 (4 – 0,22) = 1,89 (m) - 1/6 nhịp cấu kiện :... khung + tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tính toán kết cấu tự tính +Việc tính toán tải trọng vào khung được thể hiện theo 2 cách: -Cách 1: chưa quy đổi tải trọng -Cách 2: quy đổi tải trọng thành phân bố đều 1 Tĩnh tải tầng 2,3,4 (hình 4) TT Tĩnh tải phân bố - daN/m Loại tải trọng và cách tính g1 1 Do trọng lượng tường xây trên dầm cao:4, 2-0 ,7 =3,5m 2 gt2=514.3,5=1799... Gối B : MB = -2 17,12 (KN.m) + Nhịp BC : MAB = 189,10 (KN.m) • Tính cốt thép cho nhịp AB (Momen dương) Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với Giả thiết a = 2,5 cm h0 = 7 0- 2,5 =67,5 cm Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau - Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc 0,5 (4 – 0,22) = 1,89 (m) - 1/6 nhịp cấu kiện : 7,02/6 = 1,17 (m) → h' f = 11 cm Sc = 1,17 cm Tính b... Gối B : MB = -2 60,69 (KN.m) + Nhịp BC : MAB = 194,37 (KN.m) • Tính cốt thép cho nhịp AB (Momen dương) Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với Giả thiết a = 2,5 cm h0 = 7 0- 2,5 =67,5 cm Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau - Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc 0,5 (4 – 0,22) = 1,89 (m) - 1/6 nhịp cấu kiện : 7,02/6 = 1,17 (m) → h' f = 11 cm Sc = 1,17 cm Tính b... Gối B : MB = -7 3,66 (KN.m) + Nhịp BC : MAB = 130,21 (KN.m) • Tính cốt thép cho nhịp AB (Momen dương) Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với Giả thiết a = 2,5 cm h0 = 7 0- 2,5 =67,5 cm Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau - Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc 0,5 (4 – 0,22) = 1,89 (m) - 1/6 nhịp cấu kiện : 7,02/6 = 1,17 (m) → h' f = 11 cm Sc = 1,17 cm Tính b... − 2.0,0507) = = 0,974 6 73,66 10 M AS = = = RS ζh0 365.0,974.675 307 mm2 h.Tính toán cốt thép dọc cho tầng mái , nhịp BC,phần tử 20 × × (b h = 22 30 cm) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm : + Gối B : MB = -2 4,21(KN.m) + Gối C : MC = -7 ,79 (KN.m) + Nhịp BC : MBC = 6,57(KN.m) • Tính cốt thép cho gối B (Momen âm) × × Tính theo tiết diện chữ nhật b h=22 30 cm Giả thiết a =