thuyêt minh đồ án bê tông 2

XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG: + Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tính toán kết cấu tự tính.. + Tính cốt thép cho gối D và C momen âm:Tại vị tr

Trang 1

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN VÀ THUYẾT KẾ KHUNGPHẲNG

Nội dung: Thiết kế khung ngang (khung trục 3), của một trường học với mặt bằng và mặt

Trang 2

+ Nếu thì dùng thép AII có: Rs=Rsc=280MPa.

2. Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn:

Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ,chỉ có dầm qua cột, kết cấu bao che tường dày 200mm

3. Chọn kích thước chiều dày sàn:

Ta chọn chiều dày sàn theo công thức của tác giả Lê Bá Huế

Trang 3

vớiTrong đó:

+ Lngan: Cạnh ngắn tính toán ô bản

+ Ldai: Cạnh dài tính toán ô bản

 Với sàn trong phòng học:

- Hoạt tải tính toán: ps=pc.n=200.1,2=240(daN/m2)

- Tĩnh tải tính toán(chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT), tính như bảng sau:

Bảng 1.1 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn

- Gạch ceramic dày 8mm, γ0=2000daN/m3

Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g0=147,6(daN/m2)

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:

gs=g0+ =147,6+2500.0,12.1,1=477,6(daN/m2)

Trang 4

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng:

qs = ps+gs=240+477,6=717,6(daN/m2)

 Với sàn hành lang:

+ Hoạt tải tính toán: phl = pc.n=300.1,2 =360(daN/m2)

+ Tĩnh tải tính toán(chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT):

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang:

ghl = g0 + =147,6+2500.0,08.1,1=367,6(daN/m2)

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang:

qhl = ghl + phl=367,6+360=727,6(daN/m2)

 Với sàn mái:

+ Hoạt tải tính toán : pm = pc n =75.1,3 = 97,5 (daN/m2)

+ Tĩnh tải tính toán(chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT), tính như bảng sau:

Trang 5

Bảng 1.2 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán

qm = pm + gm = 97,5 + 428 = 525,5(daN/m2)

 Với sàn sê nô:

+ Hoạt tải tính toán: psn = pc n =75.1,3 = 97,5(daN/m2)

+ Tĩnh tải tính toán(chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT), tính như bảng sau

Bảng 1.3 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn sê nô Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán

- Vữa chống thấm dày 30mm,

- Vữa trát dày 20mm,

Trang 6

Do tải trọng trên sê nô nhỏ nên chiều dày ô sàn bé.

Ta chọn chiều dày sàn sê nô là: hs4=8 (cm)

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn sê nô:

gsn = g0 + + Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn sê nô:

qsn = psn + gsn= 97,5 + 350 = 447,5 (daN/m2)

4. Lựa chọn kết cấu mái:

Kết cấu mái dùng hệ mái ngói gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi

5. Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận:

 Kích thước tiết diện dầm:

a. Dầm DC(dầm trong phòng học):

Nhịp dầm L=L2= 6,5 (m)

hd=Chọn chiều cao dầm: hd =600 (mm) = 0,6 (m)

Bề rộng dầm là:

Ta chọn bề rộng dầm là: bd = 250(mm) = 250 (m)

Với dầm trên mái, do chịu tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao nhỏ hơn

Ta chọn chiều cao dầm mái hdm= 0,5 (m)

Bề rộng dầm mái: bdm = (0,3÷0,5).hdm= (150÷250)mm

Ta chọn bdm= 250(mm) = 0,25(m)

b. Dầm BC (dầm ngoài hành lang):

Nhịp dầm L=L1=2 (m) khá nhỏ

Trang 7

hd=Chọn chiều cao dầm: hd =300 (mm) = 0,3(m).

Bề rộng dầm dọc nhà: bd =250(mm) = 0,25 (m)

 Kích thước tiết diện cột:

Diện tích tiết diện cột xác định theo công thức:

Trang 8

+ Lực dọc do tường thu hồi:

Trang 10

6500 2000 110 110

C-30x45 C-30x45 C-30x45 C-30x45 C-30x45 C-30x45 C-30x45 C-30x45 C-30x45

hs=12cm

hs=12cm hs=12cm

hs=12cm hs=12cm hs=12cm hs=12cm

C?u thangC?u thang

Hình 1.2 Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

II. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG:

1. Sơ đồ hình học:

Trang 11

D-25x60 D-25x60 D-25x60 D-25x50

D-25x25 C-25x25 D-25x30 C-25x25 D-25x30 C-25x25 D-25x30

D-25x30 D-25x30 D-25x30

C-30x45 C-30x35 C-30x35

D-25x30 D-25x30

C-30x45 C-30x35 C-30x35

D-25x30 D-25x30

Mô hình hóa kết cấu khung là các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) với trục của

hệ kết cấu được tính đến trọng tâm tiết diện của các thanh

( ở đây đã lấy trục cột là trục của cột tầng 3 và 4)

b Chiều cao của cột:

Trang 12

Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm Do dầm khung thay đổi tiết diệnnên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục dầm hành lang (dầm có tiết diện nhỏ hơn).+ Xác định chiều cao của cột tầng:

Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt – 0,6 m) trở xuống:

D-25x60 D-25x60 D-25x60 D-25x50

C-30x45 C-30x35 C-30x35

D-25x30 D-25x30 D-25x30 D-25x30

Hình 2.2:Sơ đồ kết cấu khung ngang

III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ

Trang 14

Do tỉ lệ kích thước giữa hai cạnh ô sàn nên đây là bản loại dầm, làm việc theo 1 phương.

Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình chữ nhật.

IV. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO 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 hai cách:

- Cách 1: Chưa quy đổi tải trọng

- Cách 2: Quy đổi tải trọng thành phân bố đều

110

Hình 4.1.Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng 2, 3, 4

Trang 15

Bảng 4.1.Tĩnh tải tập trung và phân bố đều tầng 2, 3, 4

TĨNH TẢI TẬP TRUNG -daN

5936,7

2333,8

1031,259301,75

Trang 16

866,485

1031,25

3377,74

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

1986,22.0,76=1509,53Cộng và làm tròn:

1542

1509,53

3051,53

2. Tĩnh tải tầng mái:

Trang 17

Hình 4.2.Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng mái

Để tính toán tải trọng tĩnh tải phân bố đều trên mái, trước hết ta phải xác định kích thước của tường thu hồi xây trên mái

Dựa vào mặt cắt kiến trúc, ta có diện tích tường thu hồi xây trên nhịp CD là:

St1= 9,423 (m2)Nếu như nếu coi tải trọng tường phân bố đều trên nhịp CD thì tường có độ cao trung bình là:

Trang 18

Bảng 4.2 Tĩnh tải tập trung và phân bố đều tầng mái

TĨNH TẢI TẬP TRUNG -daN

Do trọng lượng ô sàn lớn truyền vào:

2500.1,1.0,08.0,4.5 = 440Tổng cộng lại:

2363,63

1031,25

1575

4405409,88

1

2

G m C

Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào:

Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào(đã tính ở trên)

Trang 19

4.

350.0,9.5= 1575Tường sê nô cao 0,4 m dày 8 cm bằng bê tông cốt thép:

2500.1,1.0,08.0,4.5 = 440Tổng cộng lại:

1575

4404806,4

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

1 Do trọng lượng tường thu hồi xây trên dầm nhịp BC cao trung bình

414,4

1561,3441975,744

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung:

Trang 20

Hình 4.3.Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung

V. XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

1. Trường hợp hoạt tải 1:

Trang 22

Hình 5.2.Sơ đồ phân hoạt tải 1 – Tầng 3 Bảng 5.2 Hoạt tải 1 – tầng 3

Trang 23

HOẠT TẢI 1- TẦNG MÁI

Do tải trọng sàn sê nô truyền vào:

Trang 25

3 2

HOẠT TẢI 2- TẦNG MÁI

Trang 26

P C mII =P D mII (daN)

Do tải trọng sàn mái truyền vào:

370,5

609,38

438,75 609,38

Hình 5.7 Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng Hình 5.8 Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng

VI. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

Công trình được xây dựng tại thành phố Quy Nhơn, thuộc vùng gió III-B, có áp lực gió đơn

vị : Wo = 125 (daN/m2) Công Trình được xây dựng trong thành phố có địa hình dạng B

Trang 27

Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tỉnh của gió Tải trọng gió truyền vào khung sẽ được tính theo công thức:

Với qđ – áp lực gió đẩy tác dụng lên khung (daN/m)

qh – áp lực gió hút tác dụng lên khung (daN/m)

Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung tại dầu cột Sđ, Sh với k=0,74

Trang 28

Hình dáng mái và các hệ số khí động trên mái tham khảo phụ lục 22.

Tỷ số h1/L= (3,6x4)/(6,5+2)=1,69 Nội suy có Ce1= -0,769 và Ce2= -0,707

Trị số S tính theo công thức

S = nkWoB∑Cihi = 1,2.0,74.125.5.∑Cihi = 555∑Cihi

+ phía gió đẩy: Sđ = 555(0,8.0,4 – 0,769.2,4) = -846,71 (daN)

+ phía gió hút: Sh = 555(0,6.0,4 + 0,707.2,4) = 1074,92 (daN)

Hình 6.1 Sơ đồ gió trái tác dụng Hình 6.2 Sơ đồ gió phải tác dụng

VII. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Trang 29

Sử dụng chương trình tính toán kết cấu để tính toán nội lực cho khung với sơ đồ phần tử dầm,cột như hình 7.1.

Hình 7.1.Sơ đồ phần tử dầm, cột của khung

Trang 31

E:

Elemen

t Forces

- Frames Frame

Statio n

OutputCa se

141.3

223.33

42.979

10.69

26.15 78.01

-15 6.45 BAO Min 20.46- 57.715 185.99

Trang 32

4.8297

136.39

-19 6.45 BAO Max 15.12- 73.471 47.754

Trang 33

30.76 1.892

19 6.45 BAO Min 30.76- 58.554 74.782

4.538

8.0108

-20 1.0125 BAO Max 8.495 0.779- 4.1558

1.795

12.42

17.294

-20 1.0125 BAO Min 1.795- 8.663- 7.7821

1.795

4.904 -6.474

-Nội lực tính dầm.

Trang 35

+ Tính cốt thép cho gối D và C (momen âm):

Tại vị trí gối có cánh tiết diện chữ T nằm trong vùng bê tông chịu kéo, tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 25x60cm

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

+ Tính cốt thép cho giữa nhịp CD (mômen dương):

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’ = 10 (cm)

Giả thiết a = 4 (cm) → h0 = 60 – 4 = 56 (cm)

Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau:

- Một nữa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:

Trang 36

+ Tính thép cho gối C (momen âm):

Tại vị trí gối có cánh tiết diện chữ T nằm trong vùng bê tông chịu kéo,tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 25x30 cm

+ Tính thép cho gối B (momen âm):

Trang 37

Tại vị trí gối có cánh tiết diện chữ T nằm trong vùng bê tông chịu kéo,tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 25x30 cm.

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’ = 8 (cm)

Giả thiết a = 3,5 (cm) → h0 = 30 – 3,5 = 26,5 (cm)

Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau:

+ Một nữa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:

Trang 38

As =

c Tính toán cốt thép dọc cho phần tử 16, 18, 20:

Do nội lực trong dầm hành lang của các tầng trên nhỏ nên ta bố trí thép giống như phần tử 14 cho các phần tử dầm

16, dầm 18, dầm 20 (tiết diện các dầm như nhau).

d Tính toán một cách tương tự cho các phần tử dầm khác theo bảng:

h ọ

185,99 109,92

25x60 25x60

0,28 0,17

0,34 0,19

14,45 7,91

1,03 0,6

Dầm 17

Gối C, gối D Nhịp CD

136,71 121,19

25x60 25x60

0,21 0,19

0,24 0,21

10,2 8,75

0,73 0,625

Dầm 19

Gối C Gối D Nhịp CD

74,782 66,084 80,51

25x50 25x50 25x50

0,11 0,1 0,18

0,12 0,1 0,2

5,1 4,25 6,84

0,36 0,3 0,59

Trang 39

2. Tính toán và bố trí cốt thép đai cho dầm:

a. Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 13 (tầng 2, nhịp CD), bxh = 25x60 cm:

+ Từ bảng tổ hợp tải trọng ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm:

Qmax = 140,12(kN)

+ Bê tông cấp độ bền B15, tra bảng có:

Rb=8,5MPa = 85(daN/cm2), Rbt= 0,75MPa = 75(daN/cm2),Eb=23.103(MPa )

+ Thép đai nhóm AI có:

Rsw=175MPa = 1750 (daN/cm2), Es=21.104MPa

Trang 40

Dầm chịu tải trọng phân bố đều với:

- Kiểm tra điều kiện:

Qbo=4820daN < Qb3=6300daN → lấy Qbo= Qb3 = 6300daN, tính lại c:

- Tính: Q = Qmax - q1.c=13980-3512,22.1,4=9062,89daN

- Kiểm tra: Q=9062,89daN > Qbo=6300daN nên phải tính toán cốt đai

- Kiểm tra khả năng chịu nén theo ứng suất nén chính:

(Do chưa bố trí cốt đai nên ta giả thiết φw1.φb1=1)

→ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

- Tính giá trị Qb1:

Trang 41

s=min(stt,sct,smax)=min(96; 20; 97,3)=20cm=200mm.

Ta bố trí Ø6a200 trong đoạn 1/4 chiều dài dầm, trong đoạn còn lại bố trí Ø6a300

- Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã bố trí cốt đai:

Trang 42

b. Tính toán cốt thép đai cho phần tử dầm 15, 17, bxh = 25x60 cm:

- Ta thấy trong các dầm có kích thước bxh = 25x60cm thì dầm 13 có lực cắt lớn nhất Qmax=140,12(kN) ở vị trị gối

- Ta có thể bố trí cốt đai cho phần tử dầm 15, 17, theo phần tử dầm 13

→ Chọn cốt đai φ6a200 trong đoạn 1/4 chiều dài dầm, trong đoạn còn lại bố trí φ6a300

c. Tính toán cốt thép đai cho phần tử dầm 19, bxh = 25x50 cm:

+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm:

Qmax = 73,47 (kN)

+ Bê tông cấp độ bền B15, tra bảng có:

Rb=8,5MPa = 85 (daN/cm2), Rbt= 0,75MPa = 75 (daN/cm2), Eb=23.103 (MPa )

+ Thép đai nhóm AI có:

Rsw=175MPa = 1750 (daN/cm2), Es=21.104MPa

Dầm chịu tải trọng phân bố đều với:

- Kiểm tra điều kiện:

Qbo=3286,1daN < Qb3=4554daN → lấy Qbo=Qb3=4554daN, tính lại c:

- Tính: Q=Qmax - q1.c=7347-2129,124.1,306=4566daN

Trang 43

- Kiểm tra: Q=4566 daN > Qbo=4554daN nên phải tính toán cốt đai.

s=min(stt,sct,smax)=min(43,31; 16,7; 130,3)=16,7cm=167mm Chọn s=150mm

Ta bố trí Ø6a150 trong đoạn 1/4 chiều dài dầm, trong đoạn còn lại bố trí Ø6a300

Trang 44

→ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.

c. Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 14 (tầng 2, nhịp BC), bxh = 25x30 cm:

- Từ bảng tổ hợp tải trọng ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm:

Trang 45

Qbo < Qb3→ lấy Qbo=Qb3=2925daN, tính lại c:

- Tính: Q = Qmax-q1.c=3745-810,1.0,65=3218daN

- Kiểm tra: Q > Qbo nên phải tính toán cốt đai

s=min(stt,sct,smax)=min(58,61; 15; 59)=15cm=150mm Chọn s=150mm

Ta bố trí Ø6a150 cho toàn bộ chiều dài dầm

Trang 46

d. Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 16, 18, 20, bxh = 25x30cm:

Tương tự như tính toán dầm 14, ta bố trí thép đai φ6a150 cho các dầm phần tử 16,18,20

Trang 47

ea = max (

Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và được ghi chi tiết ở bảng

TABLE:

Element Forces - Frames Frame Station OutputCase CaseType P V2 M3

Trang 48

e 0 =max(e 1 ,e a ) (cm)

749,22947,68936,31

20,11,915,1

1,51,51,5

20,11,915,1

Trang 49

: hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép ứng lực trước,

= 1 (đối với bê tông bình thường)

Trang 50

Cốt thép Rs = Rsc , tính:

→ Xảy ra trường hợp x > , nén lệch tâm bé

+ Xác định lại x bằng công thức gần đúng:

Tính các thông số:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Trang 52

+

=1 (đối với bê tông bình thường)

Cốt thép Rs = Rsc, tính

Trang 53

Cặp nội lực này cột dư khả năng chịu lực.

Trang 54

+

= 1 (đối với bê tông bình thường)

Cốt thép Rs = Rsc, tính

Trang 55

Trang 56

Element Forces - Frames Frame Station OutputCase CaseType P V2 M3

Trang 57

Nội lực và độ lệch tâm của cột 9

Ký hiệu

cặp nội

lực

Đặc điểm cặp nội lực

M

e 0 =max(e 1 ,e a ) (cm)

250,96311,03302,34

867

0,830,830,83

867

Trang 58

Cốt thép Rs = Rsc, tính:

→ Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm lớn thông thường

Trang 59

Trang 60

Trang 61

Xảy ra trường hợp x > , nén lệch tâm bé

Nên ta bố trí cốt thép theo hàm lượng tối thiểu

d.Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp 3:

M = 19,98 (kN.m) = 199800 (daN.cm)

N = 302,34 (kN) = 30234 (daN)

+ Xét hệ số uốn dọc

:

Trang 62

Trang 63

→ Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm lớn thông thường

Trang 65

e 0 =max(e 1 ,e a ) (cm)

133,54143,94143,16

494445

1,171,171,17

494445

Trang 66

Trang 67

Cốt thép Rs = Rsc , tính

→ Xảy ra trường hợp x < , nén lệch tâm lớn

Trang 68

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	1,23 MB