CHƯƠNG 1: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1.1. Vật liệu sử dụng Bê tông móng và thân công trình cấp độ bền B25 có ; Cốt thép: + Thép nhóm CI: ; + Thép nhóm CII: ; 1.2. Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn Thông thường có 3 giải pháp kết cấu sàn: Sàn nấm, sàn sườn, sàn ô cờ Với sàn nấm: Khối lượng bê tông lớn nên giá thành sẽ cao, khối lượng công trình lớn do đó kết cấu móng phải có cấu tạo tốt, khối lượng cũng vì thế mà tăng lên. Ngoài ra dưới tác dụng của gió động và động đất thì khối lượng lượng tham gia dao động lớn Lực quán tính lớn Nội lực lớn làm cho cấu tạo các cấu kiện nặng nề kém hiệu quả về mặt giá thành cũng như kiến trúc. Ưu điểm của sàn nấm là chiều cao tầng giảm nên cùng chiều cao nhà sẽ có số tầng lớn hơn. Tuy nhiên để cấp nước, cấp điện và điều hoà ta phải làm trần giả nên ưu điểm này không có giá trị cao. Với sàn sườn: Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối lượng bê tông khá nhỏ Khối lượng dao động giảm Nội lực giảm Tiết kiệm được bê tông và thép cũng do độ cứng công trình khá lớn nên chuyển vị ngang sẽ giảm tạo tâm lí thoải mái cho người sử dụng. Nhược điểm của sàn sườn là chiều cao tầng lớn và thi công phức tạp hơn phưong án sàn nấm tuy nhiên đây cũng là phương án khá phổ biến do phù hợp với điều kiện kỹ thuật thi công hiện nay của các công ty xây dựng. Với sàn ô cờ: Tuy khối lượng lượng công trình là nhỏ nhất nhưng do thi công rất phức tạp trong các công việc thi công chính như lắp ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông v.v... nên phưong án này không khả thi. Qua phân tích, so sánh các phương án trên ta chọn phương án dùng sàn sườn toàn khối. Dựa vào hồ sơ kiến trúc công trình, giải pháp kết cấu đã lựa chọn và tải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt bằng kết cấu cho các sàn. Mặt bằng kết cấu được thể hiện trên các bản vẽ kết cấu. 1.3. Lựa chọn kích thước, chiều dày sàn Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: (1.1) Trong đó: chiều dày bản sàn; hệ số phụ thuộc loại tải trọng, ; kích thước cạnh ngắn của bản; hệ số phụ thuộc loại sàn, với sàn bản loại dầm, với sàn loại bản kê bốn cạnh, m bé với bản đơn kê tự do, m lớn với bản liên tục; chiều dày bản bé nhất, 4 cm với sàn mái, 5 cm với sàn nhà dân dụng, 6 cm với sàn nhà công nghiệp. 1.3.1. Kích thước sàn mái Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy m = 45, tải trọng nhỏ lấy D = 0,8. Với ô sàn lớn nhất Với sàn mái nhà dân dụng chọn chiều dày mái cho toàn bộ ô sàn mái lớn và ô sàn mái nhỏ. Kết cấu mái gồm hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi. 1.3.2. Kích thước sàn tầng a. Kích thước sàn phòng học Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy m = 45, tải trọng nhỏ lấy D = 1. Với ô sàn lớn nhất Với sàn nhà dân dụng chọn chiều dày mái cho sàn phòng học kích thước . b. Kích thước sàn hành lang Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy m = 42, tải trọng nhỏ lấy D = 1,2. Với ô sàn lớn nhất Với sàn nhà dân dụng chọn chiều dày mái cho sàn hành lang kích thước . Để đơn giản trong tính toán đồ án, chọn chiều dày của tất cả các sàn (sàn mái, sàn phòng học, sàn hành lang) . Theo cấu tạo sàn ta cã
TRNG I HC M-A CHT KHOA XY DNG B MễN K THUT XY DNG N KT CU Bấ TễNG CT THẫP Mó s: 4100232 S tớn ch: Sinh viờn: Nguyn Vn Quyn Lp : XD DD&CN B K58 Mó sinh viờn: 1321070154 H: i hc S LIU N STT L1 (m) L2 (m) a (m) H (m) 45 6,8 2,5 3,9 3,6 Hot ti tiờu chun (daN/m2) Hot ti Hot ti Hot ti mỏi sn hnh lang 75 250 400 Vựng giú Bờ tụng IIIB B25 Thộp CI, CII PHN THễNG QUA N STT Ngy thỏng Ni dung (Ghi chỳ: sinh viờn phi tham gia ti thiu ln thụng qua ỏn mi c phộp bo v) Ký tờn mục lục chơng 1: lựa chọn giải pháp kết cấu 1.1 Vật liệu sử dụng - Bê tông móng thân công trình cấp độ bền B25 có Rb = 14,5MPa ; Rbt = 1,05MPa - Cốt thép: + Thép < 12mm nhóm CI: RS = RSC = 225MPa ; RSW = 175MPa + Thép 12mm nhóm CII: RS = RSC = 280 MPa ; RSW = 225MPa 1.2 Lựa chọn 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 lựa chọn tải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt kết cấu cho sàn Mặt kết cấu đợc thể vẽ kết cấu 1.3 Lựa chọn kích thớc, chiều dày sàn Chiều dày xác định sơ theo công thức: hb = D l1 hmin m (1.1) Trong đó: hb - chiều dày sàn; D - hệ số phụ thuộc loại tải trọng, D = 0,8 ữ 1, ; l1 - kích thớc cạnh ngắn bản; 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, tải trọng nhỏ lấy D = Với ô sàn lớn l1 = B = 3,9m hb = Với sàn nhà dân dụng hmin = 5cm 3,9 = 0,1m = 10cm 45 chọn chiều dày mái hS = 10cm cho sàn phòng học kích thớc 6,8 ì 3,9m b Kích thớc sàn hành lang Với kê cạnh, liên tục lấy m = 42, tải trọng nhỏ lấy D = 1,2 Với ô sàn lớn l1 = L2 = 2,5m hb = 1, 2,5 = 0,071m = 7,1cm 42 Với sàn nhà dân dụng hmin = 5cm 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 (m) ( daN m3 ) TT tiêu chuẩn ( daN m2 ) Hệ số vợt tải TT tính toán ( daN m2 ) - Lớp gạch lát Ceramic 0.008 2000 16 1.1 18 - Lớp vữa lót 0.03 2000 60 1.3 78 - Lớp vữa trát trần 0.02 2000 40 1.3 52 - Tổng trọng lợng 116 lớp hoàn thiện: - Sàn BTCT chịu lực 0.10 2500 - Tổng cộng g s : 250 366 Bảng 1.2: Tính tĩnh tải sàn mái 148 1.1 275 423 (m) Các lớp hoàn thiện sàn ( daN - Lớp mái tôn m3 ) TT tiêu chuẩn ( daN m ) Hệ số vợt tải TT tính toán ( daN m2 ) 20 20 1.1 21 - Lớp vữa lót 0.03 2000 60 1.3 78 - Lớp vữa trát trần 0.02 2000 40 1.3 52 - Tổng trọng lợng 120 lớp hoàn thiện: - Sàn BTCT chịu lực 0.10 2500 - Tổng cộng g m : 250 151 330 275 370 426 Bảng 1.3: Hoạt tải phòng lấy theo tiêu chuẩn TCVN2737-1995 TTTC TTTC Các phòng chức toàn dài hạn phần - Phòng học ( daN m2 ) ( daN m2 ) TTTC Hệ ngắn hạn số v- ( daN m2 ) ợt tải TT tính toán ( daN m2 ) 250 70 180 1.2 300 - Sảnh, phòng giải lao, cầu thang 400 140 260 1.2 480 - Mái bê tông ngời sử dụng 75 75 1.3 98 1.4 Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực Theo 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 diện 1.5.1 Kích thớc tiết diện dầm Kích thớc tiết diện dầm đợc xác định sơ theo công thức: 1 hd = k ( ữ ) L; bd = ( 0,3 ữ 0,5 ) hd 15 (1.2) Trong đó: hd , bd - chiều cao bề rộng tiết diện dầm; 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 = ( ữ chọn hd = 0,3m , bd = ( 0,3 ữ 0,5 ) hd = 0, 22m dầm dọc nhà kích thớc 0,3 ì 0, 22m b Kích thớc tiết diện dầm ngang nhà BC Để đơn giản tính toán, ta coi dầm dọc nhà có chiều dài nhịp tính 1 ).6,8 = (0, 45 ữ 0,85) m 15 toán L = L1 = 6,8m , hd = ( ữ chọn hd = 0,65m , bd = ( 0,3 ữ 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 chọn hd = 0,3m , bd = ( 0,3 ữ 0,5 ) hd = 0, 22m dầm ngang nhà AB kích thớc 0,3 ì 0, 22m 1.5.2 Kích thớc tiết diện cột - Kích thớc tiết diện cột đợc xác định sơ theo công thức: A=k N Rb (1.3) Trong đó: N - lực dọc cột tải trọng đứng gây ra; Rb - cờng độ chịu nén tính toán bê tông; k - 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: N = S ( nqs + qm ) (1.4) Trong đó: S - diện tích truyền tải cột chịu tải trọng; n - số tầng điển hình, n=3; qs - tải trọng tác dụng lên 1m sàn tầng điển hình; qm - tải trọng tác dụng lên 1m sàn tầng mái, với mái bê tông nặng Ta có tt qs = g s + p tt = 423 + 300 = 723 daN m tt qm = g m + 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 Lực dọc cột: N = 13, 26 ( ì 723 + 524 ) = 35709, 2daN Diện tích tiết diện cột A = 1,1 Chọn 35709, = 270,90cm 14,5 ì 10 bc ì hc = 22 ì 30cm ; ( Ac = 660cm ) cho cột tầng 1,2; bc ì hc = 22 ì 22cm cho cột tầng 3,4 b Kích thớc tiết diện cột phòng (trục B) Diện tích truyền tải: S=B l1 + l2 3,9 ( 6,8 + 2,5 ) = = 18,14m 2 Lực dọc cột: N = 18,14 ( ì 723 + 524 ) = 48851,02daN Diện tích tiết diện cột A = 1,1 Chọn 48851,02 = 370,59cm 14,5 ì 10 bc ì hc = 22 ì 30cm ; ( Ac = 660cm ) cho cột 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 ì 2,5 = = 4,88m 2 Lực dọc cột: N = 4,88 ( ì 723 + 524 ) = 13141,84daN Diện tích tiết diện cột A = 1,1 Chọn 13141,84 = 99,7cm 14,5 ì 10 bc ì hc = 22 ì 22cm ; ( Ac = 484cm ) cho tất tầng; * Kiểm tra tiết diện cột theo độ mảnh b = l0 b Với khung toàn khối l0 = 0,7l = 0,7 ì 480 = 336cm b = l0 336 = = 15, 27 < [ l0 ] = 31 Vậy tiết diện cột đạt yêu cầu b 22 1.6 Mặt bố trí kết cấu B C D22x30 3900 C22x22 D30x65 C22x30 C22x30 D22x30 D22x30 C22x22 D22x30 C22x30 C22x30 3900 D22x30 D30x65 D22x30 D22x30 C22x22 D22x30 C22x30 C22x30 D22x30 D30x65 2500 A 3900 3900 A 6800 B C Hình 1.1: Mặt kết cấu chơng 2: Sơ đồ tính toán khung phẳng 2.1 Sơ đồ hình học Tính theo tiết diện hình chữ nhật b ì h = 22 ì 30cm Giả thiết a=4cm h0 = 30-4=26cm m = M = 0,192< R = 0, 418 bố trí cốt thép đơn cho tiết diện Rb b.h02 ( ) = 2. m = 0,215 As = Rb b.h0 = 6,4 cm Rs Kiểm tra hàm lợng cốt thép à= AS 100 = 1,12%> àmin = 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 vùng nén với h'f = 12cm Giả thiết 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 nhịp cấu kiện = 260/6=130/3cm Sc = 130/3=87cm Tính b'f = b + 2Sc = 326/3=110cm h 'f Xác định M C = Rb b h h0 ữ = 957kN.m> M max = 29,15kN m ' f ' f trục trung hòa qua cánh, tính toán tiết diện nh hình chữ nhật b ì h = 110 ì 30cm m = ( M = 0,027< R = 0, 429 bố trí cốt thép đơn cho tiết diện Rb b.h02 ) = 2. m = 0,027 As = Rb b.h0 = 4,06 cm Rs 51 Kiểm tra hàm lợng cốt thép AS 100 = 0,5%> àmin = 0,1 ữ 0,3% b.h0 à= b Tính toán cốt thép chịu cắt 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 lấy qsw = 276N/cm qsw,min = 0, 25Rbt b = 577N/cm Lựa chọn cốt đai đờng kính = 8mm với nhánh, diện tích nhánh asw = 0,502cm2 Xác 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 hiểm c0 2h0 : q sw = n.asw Rsw = 1758,4N/cm s c0 = Rbt bh02 = 42,1cm qsw 2h0 = 52cm 52 thỏa mãn điều kiện tiết diện nghiêng nguy hiểm Lựa chọn cốt đai = 8mm với nhánh, khoảng cách cốt đai 10cm 9.2 Tính toán cốt thép cho dầm B2 - TH02 (b ì h = 30 ì 65cm; L2 = 6,8m) M max = 187,83kN m (tại gối C) M = 149,52kN m (tại gối B) Qmax = 176, 23kN (tại gối B) a Tính toán cốt thép dọc a1 Tính toán cốt 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 m = ( M = 0,09< R = 0, 429 bố trí cốt thép đơn cho tiết diện Rb b.h02 ) = 2. m = 0,094 As = 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 Tính theo tiết diện hình 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 kiện = 680/6=113cm 53 Sc = 113cm Tính b'f = b + 2Sc = 256cm h 'f Xác định M C = Rb b h h0 ữ = 2450kN.m> M max = 187.83kN m ' f ' f trục trung hòa qua cánh, tính toán tiết diện nh hình chữ nhật b ì h = 256 ì 65cm m = M = 0,014< R = 0, 429 bố trí cốt thép đơn cho tiết diện Rb b.h02 ( ) = 2. m = 0,014 As = 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 ứng suất nén Tính: q sw = Q2 = 589N/cm 4,5 Rbt bh02 lấy qsw = 589N/cm qsw,min = 0, 25Rbt b = 787,5N/cm Lựa chọn cốt đai đờng kính = 8mm với nhánh, diện tích nhánh asw = 0,502cm2 Xác định khoảng cách cốt đai: s= n.asw Rsw = 38,4cm q sw 54 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 kiện tiết diện nghiêng nguy hiểm c0 2h0 : q sw = n.asw Rsw = 2263,5N/cm s c0 = Rbt bh02 = 102 cm qsw 2h0 = 122cm thỏa mãn điều kiện tiết 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 Tên dầ Nội lực Giá trị Rb Rs Cốt thép dọc As B2-TH02 B1-TH02 (cm ) chọn As chọ Cốt thép đai n (cm2 ) M max (kN m) 29,15 14,5 280 4,06 20 6,3 M (kN m) -41,43 14,5 280 6,4 20 6,3 Qmax (kN ) 44,06 14,5 225 M max (kN m) 187,83 14,5 280 11,07 22 11,4 M (kN m) -149,52 14,5 280 8,9 20 9,42 Qmax (kN ) 176,23 14,5 225 55 8a100, 8a150 8a100, 8a150 chơng 10: tính toán cốt thép cột - Bê tông móng thân công trình cấp độ bền B25 có Rb = 14,5MPa ; Rbt = 1,05MPa - Cốt thép: + Thép < 12mm nhóm AI: RS = RSC = 225MPa ; RSW = 175MPa + Thép 12mm nhóm AII: RS = RSC = 280 MPa ; RSW = 225MPa - Tra bảng ta có R = 0,595 ; R = 0, 418 10.1 Tính toán cốt thép cho cột C2 - TH02 (b ì h = 22 ì 22cm; H = 4,1m) a Số liệu tính toán Chiều dài tính toán l0 = 0,7 H = 0,7.4,1=2,87m l Độ mảnh h = h = 13>8 phải xét đến ảnh hởng uốn dọc c Giả thiết 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 56 Ký hiệu cặp nội lực Ký hiệu tổ hợp nội lực 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 lớn -26,56 -319,92 8,3 0,73 8,3 M max = emax Với M dh = 0, 652kN m ; N dh = 215, 45kN Trong 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 xứng cho cặp nội lực số M = 29, 23kN m N = 270,57 kN Xác định hệ số uốn dọc l = 0,5 0, 01 + Rb ữ = 0,22 h e0 = 0,49 h e e = max ; ữ = 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 = 0,29 0,1 + e p y = 0,5h = 11cm =1 57 Hệ số kể đến ảnh hởng tải trọng dài hạn đợc tính theo công thức l = + I= M dh + N dh y = 0,59 M + Ny bh3 = 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 công thức N cr = 6, S Eb I + E s I s ữ = 2692kN l0 l Hệ số uốn 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 h e ' = e0 + a ' = 5cm Rs = Rsc x1 = N = 8,5cm Rbb R h0 = 10,71cm 2a ' = 8cm 2a ' x R h0 cột chịu nén lệch tâm lớn x N e + h0 ữ = 3,62cm2 As = As' = Rsc ( h0 a ') Kiểm tra hàm lợng cốt thép 58 à= As 100 = 0,9%> = 0, 2% bh0 àt = 2à = 1,8%< àmax = 6% c Tính toán tơng tự cho cặp nội lực số M = 26,56kN m N = 319,92kN Ta có hệ số uốn dọc = 1,12 Từ đó, ta xác định đợc độ lệch tâm: e = e0 + h a = 16,3cm h e ' = e0 + a ' = 2,3cm Rs = Rsc x1 = N = 10cm Rbb R h0 = 10,71cm 2a ' = 8cm 2a ' x R h0 cột chịu nén lệch tâm lớn x N e + h0 ữ = 2,71cm2 As = As' = Rsc ( h0 a ') Kiểm tra hàm lợng cốt thép à= As 100 = 0,7%> = 0, 2% bh0 àt = = 1,4%< àmax = 6% * 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' = 3,62cm2 10.2 Tính toán cốt thép cho cột C4 - TH02 (b ì h = 22 ì 30cm; H = 4,1m) a Số liệu tính toán 59 Chiều dài tính toán l0 = 0,7 H = 0,7.4,1=2,87m l Độ mảnh h = h = 9,6>8 phải xét đến ảnh hởng uốn dọc c Giả thiết 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 hiệu tổ hợp nội lực 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) -90,85 -889,09 10,2 1,0 10,2 N max -85,37 -1080.1 7,9 1,0 7,9 M , N lớn -85,37 -1080.1 7,9 1,0 7,9 M max = emax Với M dh = 12, 48kN m ; N dh = 1014,89kN Trong 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 Xác định hệ số uốn dọc l = 0,5 0, 01 + Rb ữ = 0,26 h e0 = 0,34 h e e = max ; ữ = 0,34 h Với bê tông cốt thép thờng p = Hệ số kể đến ảnh hởng độ lệch tâm đợc tính theo công thức 60 S= 0,11 + 0,1 = e 0,35 0,1 + p y = 0,5h = 15cm =1 Hệ số kể đến ảnh hởng tải trọng dài hạn đợc tính theo công thức l = + M dh + N dh y = 0,27 M + Ny bh I= = 49500cm4 12 Giả thiết àt = 4% h I s = àt bh0 a ữ = 2768,5 cm4 Lực dọc tới hạn đợc xác định theo công thức N cr = 6, S Eb I + E s I s ữ = 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 lệch tâm: e = e0 + h a = 21,7cm h e ' = e0 + a ' = -0,3cm Rs = Rsc x1 = N = 27,9cm Rbb R h0 = 15,47cm 2a ' = 8cm 61 x > R h0 cột chịu nén lệch tâm bé Cần phải tính lại x theo công thức gần đúng: n= N = 1,072 Rbbh0 = e = 0,835 h0 a = h0 a ' = 0,846 h0 ( R ) a n + R ( n 0, 48 ) h0 = x= 19,1cm ( R ) a + ( n 0, 48 ) x Ne Rbbx h0 ữ = 15,05cm2 As = As' = Rsc ( h0 a ') Kiểm tra hàm lợng cốt thép à= As 100 = 2,6%> = 0, 2% bh0 àt = = 5,3%< àmax = 6% c Tính toán tơng tự cho cặp nội lực số 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%> = 0, 2% bh0 àt = = 5.9%< àmax = 6% * 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' = 17,37cm2 10.3 Tính toán cốt thép cho cột C6 - TH02 (b ì h = 22 ì 30cm; H = 4,1m) a Số liệu tính toán 62 Chiều dài tính toán l0 = 0,7 H = 0,7.4,1=2,87m l Độ mảnh h = h = 9,6>8 phải xét đến ảnh hởng uốn dọc c Giả thiết 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 cặp nội lực M N e1 = M / N ea e0 = max(ea , e1 ) (kN m) (kN ) (cm) (cm) (cm) 89,28 -820,04 10,9 1,0 10,9 N max 83,97 -947,74 8,9 1,0 8,9 M , N lớn 83,97 -947,74 8,9 1,0 8,9 M max = emax Với M dh = 12, 41kN m ; N dh = 865, 02kN Trong 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 Tính toán tơng tự với cặp nội lực 2,3 ta có As = As' = 13,99cm2 Tính toán tơng tự với cặp nội lực 2,3 ta có 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 Bố trí cốt thép cột Bảng 10.4: Bố trí cốt thép cột Tên cột Kích thớc (cm) Rb Cốt thép dọc Rs 63 Cốt thép đai As (cm2 ) C2-TH02 22 ì 22 14,5 C4-TH02 22 ì 30 14,5 C6-TH02 22 ì 30 14,5 280 225 280 225 280 225 As ch chọn ọn (cm2 ) 3,62 18 5,1 17,37 22 19,0 15,14 25 14,7 6a150, 6a200 6a150, 6a200 6a150, 6a200 * Tính toán cốt thép đai cho cột + Đờng kính cốt đai sw max( max 22 ;5mm) = max( ;5) = 5,5mm Ta chọn cốt đai thuộc nhóm 4 AI + Khoảng cách cốt đai: - Trong đoạn nối chòng cốt thép dọc s (10min ;500mm) = (10 ì18;500) = 180mm Chọn 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 cốt thép khung 64 65