thiep

1 Ch¬ng 1: NhiƯm vơ thiÕt kÕ SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế khung ngang nhà Bê tơng cốt thép có lõi cứng Các số liệu thiết kế: STT 68 Nhịp Nhịp Nhịp Chiều cao Tính Địa L1(m) L2(m) L3(m) H0 ( m) khung điểm XD 0,9 6,9 2,1 4,5 trục Hà Giang Ch¬ng : Lựa chọn giải pháp kết cấu 2.1 Sơ phơng ¸n kÕt cÊu Hệ khung chịu lực: - Hệ tạo thành từ đứng ngang dầm liên kết cứng chỗ giao gọi nút Các khung phẳng liên kết với qua ngang tạo thành khung không gian Hệ kết cấu khắc phục nhược điểm hệ tường chịu lực - Hệ kết cấu khung có khả tạo khơng gian lớn, thích hợp với cơng trình cơng cộng hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng lại có nhược điểm hiệu chiều cao cơng trình lớn Trong thực tế, hệ kết cấu khung sử dụng cho nhà 20 tầng với cấp phòng ≤ chống động đất 7; 15 tầng nhà vùng có chấn động động đất cấp 8; 10 tầng cấp Phương pháp tính tốn hệ kết cấu: Sơ đồ tính: Sơ đồ tính hình ảnh đơn giản hố cơng trình, lập chủ yếu nhằm thực hoá khả tính tốn kết cấu phức tạp Như với cách tính thủ cơng, người thiết kế buộc phải dùng sơ đồ tính tốn đơn giản, chấp nhận việc chia cắt kết cấu thành phần nhỏ cách bỏ qua liên kết không gian Đồng thời làm việc vật liệu đơn giản hố, cho làm việc giai đoạn đàn hồi, tuân theo định luật Hooke Trong giai đoạn nay, nhờ phát triển mạnh mẽ máy tính điện tử, có thay đổi quan trọng cách nhìn nhận phương pháp tính tốn cơng trình Khuynh hướng đặc thù hoá đơn giản hoá trường hợp riêng lẻ thay khuynh hướng tổng qt hố Đồng thời khối lượng tính tốn số học khơng cịn trở ngại Các phương pháp dùng sơ đồ tính sát với thực tế hơn, xét tới làm việc phức tạp kết cấu với mối quan hệ phụ thuộc khác không gian +) Tải trọng: - Tải trọng đứng: Gồm trọng lượng thân kết cấu hoạt tải tác dụng lên sàn, mái Tải trọng tác dụng lên sàn, thiết bị qui tải phân bố diện tích sàn - Tải trọng ngang: Tải trọng gió tính tốn qui tác dụng mức sàn +) Nội lực chuyển vị: Để xác định nội lực chuyển vị, sử dụng chương trình tính kết cấu ETAB Đây chương trình tính tốn kết cấu mạnh Chương trình tính toán dựa sở phương pháp phần tử hu hn 2.1.1 Phơng án lựa chọn 2.1.1.1 Chọn giải pháp kết cấu sàn gii phỏp kt cu sn ú là: sàn sườn toàn khối sàn sườn: Do độ cứng ngang cơng trình lớn nên khối lượng bê tơng nhỏ Khối lượng dao động giảm Nội lực giảm Tiết kiệm bê tông thép độ cứng cơng trình lớn nên chuyển vị ngang giảm tạo tâm lí thoải mái cho người sử dụng Qua phân tích, so sánh phương án em chọn phương án dùng sàn sườn Dựa vào hồ sơ kiến trúc cơng trình, Giải pháp kết cấu lựa chọn tải trọng tác dụng lên cơng trình để thiết kế mặt kết cấu cho sàn Các kiện vật liệu: ( TCVN 5574-2012) - Chọn Bê tông M250 (B20) có: Rb = 115 KG/ cm2Rbt = KG/ cm2 - Chän thÐp chọn hd = 350 mm hd=>chọn bd = 220 mm - Dầm trục AB có nhịp L= 4,2m ( dầm D2) hd = b1 = 1   − ÷  12  L =>chọn hd = 350 mm 1 1  − ÷ 2 4 hd=>chọn bd = 220 mm - Nhịp dầm trục B-C có nhịp L2=2,1 m ( dầm D3) hd = bd = 1   − ÷  12  1 1  − ÷ 2 4 L =>chọn hd = 300 mm hd=>chọn bd = 220 mm - Nhịp dầm trục C-D có nhịp L1= 6,9 m ( dầm D4) hd = bd = 1   − ÷  12  1 1  − ÷ 2 4 L =>chọn hd = 600 mm hd=>chọn bd = 220 mm - Nhịp dầm trục D-E có nhịp L= 2,1 m ( dầm D3) hd = bd = 1   − ÷  12  1 1  − ÷ 2 4 D3 (300 x 220) D3 (300 x 220) C? T (500 x 250) D3 (300 x 220) C? T (500 x 250) D3 (300 x 220) D3 (300 x 220) D3 (300 x 220) C? T (500 x 250) C? T (500 x 250) C? T (500 x 250) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D4 (00 x 250) D4 (600 x 250) D4 (600 x 250) C? T (500 x 250) D5 (600 x 220) C? T (500 x 250) D4 (600 x 250) D4 (600 x 250) C? T (500 x250) D4 (600 x 250) D4 (600 x 250) D4 (600 x 250) C? T (500 x 250) D4 (600 x 250) D4 (600 x 250) D4 (600 x 250) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D3 (300 x 220) C? T (500 x250) D3 (300 x 220) D3 (300 x 220) D3 (300 x 220) C? T (500 x 250) hd=>chọn bd = 220 mm D3 (300 x 220) D3 (300 x 220) D1 (350 x 220) L =>chọn hd = 300 mm C? T (500 x 250) C? T (500 x 250) C? T (500 x 250) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D3 (300 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) D1 (350 x 220) C? T (500 x 250) 2.1.2.2 KÝch thíc tiÕt diƯn cét - Sơ chọn tiết diện (chọn cho cột khung trục 5) tính theo cơng thức sau: Fc = k N Rb Trong đó: k : Hệ số kể đến ảnh hưởng M,lấy k = 1,1 ÷ 1,5 Rb : Cường độ chịu nén bê tông Rb = 115 KG/ cm2 N : Lực dọc tác dụng vào cột tầng Xác định N theo công thức gần sau: N = S qs n ( n: số tầng ) - q tải trọng phân bố sàn, sơ chọn q = 1,1T/m2 Tính S: SB = 4,5 4,5 = 20,25 m2 N = 20,25 1,1 6= 133,65 T Fb = k N 1, 2.13650 = = 1394cm Rb 115 Chọn b = 300, Chọn h = 500 => b x h = 30 50 = 1500 cm2> 1394 cm2 - Sơ chọn tiết diện cột: + Tầng 1,2;3 hc = 500mm ;bc = 250mm + Tầng 4,5;6 hc = 400mm ;bc = 250mm - Kiểm tra kích thước cột chọn: Lo = ltt + µ µ : hệ số phụ thuộc kích thước 2đầu µ = 0,7 Lo = 3,5 + 0,7 = 4,2m - Bề rộng cột b = 0,25m lo 4, = b 0, 25 Độ mảnh b = = 16< 30 =>Đảm bảo điều kiện ổn định 2.1.2.3 Chọn kích thớc ô sàn - Ta ly ụ sàn có kích thước lớn để chọn sàn: 4,5 x6,9 m = 31,5m - Xét tỷ số cạnh ô = l2 6,9 = = 1,53 < l1 4,5 =>Ta coi làm việc theo phương => kê cạnh - Nhịp tính tốn sàn: Lb = l1 = 6,9m - Theo công thức:ht = D m lb D = 0,8 ÷ 1,4 (phụ thuộc tải trọng) M = 30 ÷ 40 (bản loại dầm) m = 40 ÷ 55 (bản kê cạnh) h= 40 4,5 = 0,11m = 12 cm Chọn chiều dày sàn: ht = 12 cm 2.2.Tính toán tải trọng 2.2.1 Tĩnh tải a.Tĩnh tải sàn điển hình Bảng 2.2a: Tĩnh tải sàn điển hình Cấu tạo lớp Gạch lát, = 0.8 cm Tải trọng tiêu Hệ số vợt Tải trọng tính toán chuẩn (KG/m2) tải n (KG/m2) 16 1,1 17,6 36 1,2 43,2 300 1,1 330 27 1,2 32,4 γ = 2000 KG/m3 0,08 x 2000 =16 Líp v÷a lãt, δ = cm γ = 1800 KG/m3 0,02 x 1800 = 36 Sàn bê tông cèt thÐp, δ = 12 cmγ = 2500 KG/m3 0,12 x 2500 = 300 Lớp vữa trát trần, = 15 cm γ = 1800 KG/m3 0,015 x 1800 = 27 Tỉng céng 423,2 b.Tĩnh tải mái: B¶ng 2.3a: Tĩnh tải mái Cấu tạo lớp Trị số tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vợt tải(n) Trị số tính to¸n (KG/m2) 1,1 8,8 25,99 1,1 28,59 3.Hai líp gạch nem dày =4cm có =1800 kG/m3 72 1,1 79,2 5.Lớp bê tông chống thấm = cm =2500 kG/m3 100 1,1 110 6.Trần BTCT dày 120 mm 300 1,1 330 27 1,2 32,4 Tôn loại VM35 dày 0,47mm có tải trọng = kG/m2 2.Xà gồ thép dp C120 =(0,24.4,6.0,003.7850) =2500 kG/m3 7.Vữa trát dày 10mm 1800 x 0.015 =27 Tổng làm tròn 588,99 c.Ti trng tng: +Tường 110: B¶ng 2.5 TÜnh t¶i têng 110 STT Lớp Gạch xây Vữa trát (2mặt) qt/c HSVT qtt (m) (KG/m3) (KG/m2) n (KG/m2 0.11 1800 198 1.1 217.8 0.015x2 1800 54 1.2 64.8 Tæng 282.6 +Têng 220 B¶ng 2.6 TÜnh t¶i têng 220 STT δ γ qt/c HSVT qtt (m) (KG/m3) (KG/m2) n (KG/m2 0.22 1800 396 1.1 435,6 0.015x2 1800 54 1.2 64,8 Líp Gạch xây Vữa trát (2mặt) Tổng 500,4 2.2.2 Hoạt tải Bảng 2.7 Hoạt tải phân bố STT Hoạt t¶i sư dơng qtc HSVT (KG/m2) qtt HS qtt (KG/m2) giảm (KG/m2) tải Phòng làm việc 200 1,2 240 240 Phßng WC 200 1,2 240 240 CÇu thang bé 300 1,2 360 360 Hành lang thông với 300 1,2 360 360 75 1,3 97.5 97,5 Phòng Hoạt tải mái 10 2.3.3T¶i träng giã Địa điểm xây dựng Hà Giang tra đồ phân vùng áp lực gió thuộc khu vực I-A => áp lực gió W0 = 55 KG/cm2 Tải trọng gió tác dụng nên 1m2 bề mặt thẳng đứng: W = W0.n.k.C - n = 1,2 hệ số vượt tải - k hệ số phụ thuộc vào độ cao địa hình cơng trình Tra bảng TCVN 2737-2006 Với địa hình B - c Hệ số khí động Tra bảng TCVN 2737-2006: - Tải trọng tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy phân bố + Mặt đón gió C®Èy = +0,8 + Mặt hút gió Chót = -0,6 - Tải trọng gió phân lên khung: + Tải trọng gió tính theo cơng thức : q = n.WO.k.C.B hệ số lấy TCVN 2737-2006 sau : n = 1,2 (hệ số tin cậy) B = 4,2 m C = 0,8 ( phía gió đẩy) C =- 0,6 ( phía gió hút) WO = 55 kg/m2 K:hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao (Bảng TCVN-2737) + Phía đón giú: Bảng 2.8: Phân phối tải trọng gió Tên tải Cao trình k n W0 c B Giá trị (kg/m) q1 5,4 1,076 1,2 55 0,8 4,5 255,65 q2 8,9 1,155 1,2 55 0,8 4,5 274,42 24 STORY1 B19 THBAO MIN STORY1 B19 STORY1 1.8 3.89 -9.1 -0.411 THBAO MIN 2.288 3.89 -7.52 3.543 B19 THBAO MIN 2.775 3.89 -5.95 6.759 STORY1 B19 THBAO MIN 3.263 3.89 -4.51 9.168 STORY1 B19 THBAO MIN 3.75 3.89 -3.07 10.854 STORY1 B19 THBAO MIN 4.238 3.89 -1.64 9.329 STORY1 B19 THBAO MIN 4.725 3.89 -0.2 7.05 STORY1 B19 THBAO MIN 5.213 3.89 1.24 3.957 STORY1 B19 THBAO MIN 5.7 3.89 2.68 0.129 STORY1 B19 THBAO MIN 5.7 3.89 7.08 0.129 STORY1 B19 THBAO MIN 6.081 3.89 8.06 -5.004 STORY1 B19 THBAO MIN 6.463 3.89 9.05 -10.511 STORY1 B19 THBAO MIN 6.844 3.89 10.03 -17.789 STORY1 B19 THBAO MIN 7.225 3.89 11.01 -25.555 Ta chọn đợc Momen lớn điểm dầm: -25.401 15.546 -25.555 M1= -25,401 T.m M2= 15,546 T.m M3= -25,555 T.m a TÝnh thÐp chịu mômen dơng : + Mômen nhịp : M2 = 15,546T.m = 15546 KG.m Bề rộng cánh đa vào tÝnh to¸n : b’f = b + 2.Sc 25 Trong Sc không vợt trị số bé giá trị sau: Một nửa khoảng cách hai mÐp cđa dÇm:  0,5.(7,5- 0,22) = 3,64 (m) ì7,5 = 1,27 m Một phần sáu nhịp tính toán dầm: 6hf : (với hf chiều cao cánh lấy chiều dày b¶n 6x hf = x 0,12 = 0,72 (m) VËy lÊy Sc = 60 (cm) ⇒ b’f = 25 + x 60 = 145 (cm) Gi¶ thiÕt a = cm ⇒ h0 = 65 - = 61 (cm) Xác định vị trí trục trung hoà: Mf = Rb.b’f h’f.(h0 - 0,5.h’f) = 115x145x12x(61 - 0,5x12) = 11005500 (kG.cm) Ta cã M = 15546 KG.m< Mf = 110055(KG.m) nên trục trung hoà qua cánh, tính toán theo tiÕt diƯn ch÷ nhËt 145 x61 cm αm = M 15546.100 = Rb b.h0 115 ×145 × 612 = 0,025 < ( αR = 0,441 ) ζ = 0,5.(1 + − 2α m ) = 0,5 × + − 2.0, 025 = 0, 987 As = M 15546.100 = = 9, 22cm Rn ζ h0 2800.0,987.61 φ Chän thÐp: 20 cã As = 9,42 (cm2) Kiểm tra hàm lợng cốt thép :