Đang tải... (xem toàn văn)
Nhiệm vụ:Thiết kế khung ngang trục 7 sơ đồ 1 Khung trục L1 (m) L2(m) L3(m) L4(m) a (m) Htầng (m) 7 2.6 9 1.8 X 3.3 3.8 Địa điểm xây dựng : Thành phố Tân An Tỉnh Long An BÀI THUYẾT MINH KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP. Cơ sở tính toán: Quy chuẩn xây dựng Việt Nam. TCVN 27371995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế. TCVN 55742012: Kết cấu bêtông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế. Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành có liên quan. Quy trình tính toán thiết kế được thực hiện theo 7 bước sau: 1. Mô tả giới thiệu kết cấu: Công trình khung bê tông cốt thép toàn khối 3 tầng, 3 nhịp. Để đơn giản tính toán, tách khung phẳng trục 7, bỏ qua sự tham gia chịu lực của hệ giằng móng và kết cấu tường bao che. Kết cấu chịu lực là hệ khung BTCT đổ toàn khối có liên kết cứng tại các nút, liên kết giữa cột với móng được xem là ngàm tại mặt móng.Hệ khung chịu lực của công trình là một hệ không gian, có thể xem được tạo nên từ những khung phẳng làm việc theo hai phương vuông góc hoặc đan chéo nhau. Tính toán hệ khung được thực hiện theo sơ đồ khung phẳng theo phương cạnh ngắn của công trình + hệ dầm dọc. • Tầng 1: phòng học. • Tầng 2,3: phòng học. • Tầng mái: gồm mái phẳng bê tông cốt thép, 2 sê nô. • Cao trình công trình :11.4m. Mặt bằng kết cấu dầm sàn được bố trí như trên hình vẽ sau: Hình 1: SƠ ĐỒ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 7 2. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện và vật liệu sử dụng: 2.1Chọn vật liệu sử dụng: a) Bê tông: dùng bê tông có cấp độ bền B20 có: + Cường độ chịu nén tính toán: Rb= 11,5(MPa)= 11,5×103(KNm2). + Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt= 0,9(MPa)= 0,9×103(KNm2). + Khối lượng riêng: bt= 2500 (daNm3)= 25 (KNm3). + Môđun đàn hồi: Eb= 27×106 (KNm2) b) Cốt thép: Cốt thép nhóm CII có ≥ 10(mm) + Cường độ chịu nén, kéo tính toán: Rs = Rsc= 280 (MPa) = 280×103 (KNm2). +Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang: Rsw= 225 (MPa) = 225×103(KNm2). +Môđun đàn hồi: E = 21×107 (KNm2) Cốt thép nhóm CI có 10(mm) + Cường độ chịu nén, kéo tính toán: Rs = Rsc = 225 (MPa) =225×103 (KNm2). +Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang: Rsw =175 (MPa) = 175×103 (KNm2). +Môđun đàn hồi: E =21×107 (KNm2) 2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện: a) Chọn chiều dày của sàn: Chiều dày của sàn được chọn theo công thức: Trong đó: + D= 0,8 1,4 phụ thuộc vào tải trọng, tải trọng lớn thì lấy D lớn và ngược lại. + Bản loại dầm lấy m = 30 35 + Bản kê 4 cạnh lấy m = 40 45 + l1 : Cạnh ngắn của ô bản Bảng 1: Chọn kich thước, chiều dày sàn BẢNG CHỌN KÍCH THƯỚC Ô BẢN Ô sàn Công năng kích thước (mm) L2L1 Loại ô sàn Hệ số Hs Hs L1(m) L2(m) D m ( chọn) S1 hành lang 2.6 3.3 1.3 BK 1 40 0.07 0.1 S2 Phòng học 3.3 4.5 1.4 BK 1 40 0.08 0.1 S3 hành lang 1.8 3.3 1.8 BK 1 40 0.05 0.1 S4 Sê nô 1.8 3.3 1.8 BK 1 40 0.05 0.08 S5 Sê nô 2.6 3.3 1.3 BK 1 40 0.07 0.08 S6 Sàn mái 3.3 4.5 1.4 BK 1 40 0.08 0.1 S7 Sê nô 1.8 3.3 1.8 BK 1 40 0.05 0.08 b) Chọn kích thước tiết diện của dầm: Tiết diện của các dầm, phụ thuộc chủ yếu vào nhịp dầm và độ lớn của tải trọng. Theo kinh nghiệm tiết diện dầm được chọn theo công thức: (với dầm phụ m= 12÷20, dầm khung m=8÷15) +bd= (0,3÷0,5) h b.1) Dầm khung trục 7: Nhịp AB: +Tầng 2, 3, mái. , chọn hd= 40 cm bd =(0.3÷0.5)400=(120÷200) mm, chọn bd=25 cm Nhịp BC : +Tầng 2, 3, mái. , chọn hd= 70cm bd =(0.3÷0.5)700=(210÷350) mm, chọn bd=25 cm Nhịp CD : +Tầng 2, 3, mái. , chọn hd= 30cmbd =25cm. + Dầm CS1 tầng 2. , chọn hd= 30cmbd =25 cm b.2) Dầm dọc: Trục A, B,B’,C ,D +Tầng 2, 3, mái. , chọn hd=30cmbd= 20cm. Dầm DB tầng 2 chọn hd=30cmbd= 20cm c) Chọn sơ bộ tiết diện cột: +Về độ bền: Diện tích tiết diện cột A0 được xác định theo công thức: Trong đó: k: 1,1÷1,5 ; Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn, độ mảnh của cột, hàm lượng cốt thép, lấy tùy thuộc vào vị trí của cột. Rb= 11,5.103 (KNm2): Cường độ chịu nén tính toán của bêtông. N: Lực dọc trong cột, được tính toán theo công thức gần đúng như sau: N = qSxq(KNm2) q: Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn trong đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn. Sxq: Tổng diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét. Tầng 2 Tầng 3, mái Hinh 2: Diện tích truyền tải cột khung Kiểm tra về ổn định, đó là việc hạn chế độ mảnh . (với l0=H, b: bề rộng tiết diện, H: chiều cao tầng) Thực hiện chọn tiết diện cho cột trục B tầng 1 của khung trục 7 +Về độ bền: Sxp= ST2+ ST3+ STM = ( m2) Lấy q = 10 (KNm2) N = 10×60.39 = 603.9(KN) Chọn k = 1,2 Chọn sơ bộ tiết diện cột là: (25× 40)cm2 +Kiểm tra về độ ổn định: Thỏa mãn điều kiện về ổn định. Đối với khung nhà nhiều tầng liên kết cứng giữa dầm và cột có từ 2 nhịp trở lên, đổ bê tông cốt thép toàn khối hệ số = 0,7 Với các cột còn lại việc chọn kích thước sơ bộ của tiết diện được thực hiện tương tự và thể hiện ở bảng sau: Bảng 2: Bảng chọn tiết diện cột BẢNG CHỌN TIẾT DIỆN CỘT KHUNG TRỤC 7 Cột Tầng H(m) Sxq q k A0 b(cm) h(cm) Ac λb Kiểm tra trục (m2) (kNm2) (cm2) (cm2) A 3 3.8 4.29 10 1.35 50 25 30 750 10.64 Đạt 2 3.8 8.58 10 1.35 101 25 30 750 10.64 Đạt 1 5.3 14.35 10 1.35 168 25 30 750 14.84 Đạt B 3 3.8 19.14 10 1.2 200 25 40 1000 10.64 Đạt 2 3.8 38.28 10 1.2 399 25 40 1000 10.64 Đạt 1 5.3 60.39 10 1.2 630 25 40 1000 14.84 Đạt C 3 3.8 17.82 10 1.2 186 25 40 1000 10.64 Đạt 2 3.8 35.64 10 1.2 372 25 40 1000 10.64 Đạt 1 5.3 53.46 10 1.2 558 25 40 1000 14.84 Đạt D 3 3.8 2.97 10 1.35 35 25 30 750 10.64 Đạt 2 3.8 5.94 10 1.35 70 25 30 750 10.64 Đạt 1 5.3 8.91 10 1.35 105 25 30 750 14.84 Đạt
THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Nhiệm vụ:Thiết kế khung ngang trục sơ đồ Khung trục L1 (m) L2(m) L3(m) L4(m) a (m) Htầng (m) 2.6 1.8 X 3.3 3.8 Địa điểm xây dựng : Thành phố Tân An Tỉnh Long An BÀI THUYẾT MINH KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Cơ sở tính toán: Quy chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574-2012: Kết cấu bêtông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành có liên quan Quy trình tính toán thiết kế được thực hiện theo bước sau: Mô tả giới thiệu kết cấu: Công trình khung bê tông cốt thép toàn khối tầng, nhịp Để đơn giản tính toán, tách khung phẳng trục 7, bỏ qua tham gia chịu lực hệ giằng móng kết cấu tường bao che Kết cấu chịu lực là hệ khung BTCT đổ toàn khối có liên kết cứng tại các nút, liên kết giữa cột với móng được xem là ngàm tại mặt móng.Hệ khung chịu lực của công trình là một hệ không gian, xem tạo nên từ khung phẳng làm việc theo hai phương vuông góc đan chéo Tính toán hệ khung được thực theo sơ đồ khung phẳng theo phương cạnh ngắn của công trình + hệ dầm dọc • • • • Tầng 1: phòng học Tầng 2,3: phòng học Tầng mái: gồm mái phẳng bê tông cốt thép, sê nô Cao trình công trình :11.4m Mặt bằng kết cấu dầm sàn được bố trí hình vẽ sau: SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh a) Hình 1: SƠ ĐỒ KẾT CẤU KHUNG TRỤC Chọn sơ bộ kích thước tiết diện và vật liệu sử dụng: 2.1Chọn vật liệu sử dụng: Bê tông: dùng bê tông có cấp độ bền B20 có: + Cường độ chịu nén tính toán: Rb= 11,5(MPa)= 11,5×103(KN/m2) + Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt= 0,9(MPa)= 0,9×103(KN/m2) + Khối lượng riêng: γbt= 2500 (daN/m3)= 25 (KN/m3) + Môđun đàn hồi: Eb= 27×106 (KN/m2) b) Cốt thép: - Cốt thép nhóm CII có φ ≥ 10(mm) SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh + Cường độ chịu nén, kéo tính toán: Rs = Rsc= 280 (MPa) = 280×103 (KN/m2) +Cường độ chịu cắt tính toán cốt ngang: Rsw= 225 (MPa) = 225×103(KN/m2) +Môđun đàn hồi: E = 21×107 (KN/m2) - Cốt thép nhóm CI có φ< 10(mm) + Cường độ chịu nén, kéo tính toán: Rs = Rsc = 225 (MPa) =225×103 (KN/m2) +Cường độ chịu cắt tính toán cốt ngang: Rsw =175 (MPa) = 175×103 (KN/m2) +Môđun đàn hồi: E =21×107 (KN/m2) 2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện: a) Chọn chiều dày của sàn: D hb = l1 m Chiều dày của sàn được chọn theo công thức: Trong đó: + D= 0,8÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng, tải trọng lớn thì lấy D lớn và ngược lại + Bản loại dầm lấy m = 30 ÷ 35 + Bản kê cạnh lấy m = 40 ÷45 + l1 : Cạnh ngắn của ô bản Bảng 1: Chọn kich thước, chiều dày sàn BẢNG CHỌN KÍCH THƯỚC Ô BẢN kích thước (mm) Hệ số Hs Ô Công sàn L1(m) L2(m) L2/L1 Loại ô sàn D m Hs ( chọn) 0.0 S1 hành lang 2.6 3.3 1.3 BK 0.1 0.0 S2 Phòng học 3.3 4.5 1.4 BK 0.1 0.0 S3 hành lang 1.8 3.3 1.8 BK 0.1 0.0 S4 Sê nô 1.8 3.3 1.8 BK 0.08 0.0 S5 Sê nô 2.6 3.3 1.3 BK 0.08 0.0 S6 Sàn mái 3.3 4.5 1.4 BK 0.1 0.0 S7 Sê nô 1.8 3.3 1.8 BK 0.08 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Chọn kích thước tiết diện dầm: Tiết diện dầm, phụ thuộc chủ yếu vào nhịp dầm độ lớn tải trọng Theo kinh nghiệm tiết diện dầm chọn theo công thức: l + hd = m b) (với dầm phụ m= 12÷20, dầm khung m=8÷15) +bd= (0,3÷0,5) h b.1) Dầm khung trục 7: - Nhịp AB: +Tầng 2, 3, mái 1 + hd = ÷ ÷2600 = ( 173 ÷ 325 ) mm 15 , chọn hd= 40 cm bd =(0.3÷0.5)400=(120÷200) mm, chọn bd=25 cm -Nhịp BC : +Tầng 2, 3, mái 1 +hd = ÷ ÷9000 = ( 500 ÷1125 ) mm 15 , chọn hd= 70cm bd =(0.3÷0.5)700=(210÷350) mm, chọn bd=25 cm -Nhịp CD : +Tầng 2, 3, mái 1 +hd = ÷ ÷1800 = ( 120 ÷ 225 ) mm 15 , chọn hd= 30cmbd =25cm + Dầm CS1 tầng 1 +hd = ÷ ÷2 ×1800 = ( 240 ÷ 450 ) mm 15 b.2) Dầm dọc: Trục A, B,B’,C ,D +Tầng 2, 3, mái 1 + hd = ÷ ÷3300 = ( 165 ÷ 275 ) mm 20 12 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang , , chọn hd= 30cmbd =25 cm THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh chọn hd=30cmbd= 20cm Dầm DB tầng 1 + hd = ÷ ÷3300 = ( 165 ÷ 275 ) mm 20 12 c) chọn hd=30cmbd= 20cm Chọn sơ bộ tiết diện cột: +Về độ bền: A0 = k Diện tích tiết diện cột A0 được xác định theo công thức: N Rb Trong đó: k: 1,1÷1,5 ; Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn, độ mảnh của cột, hàm lượng cốt thép, lấy tùy thuộc vào vị trí của cột Rb= 11,5.103 (KN/m2): Cường độ chịu nén tính toán của bêtông N: Lực dọc cột, được tính toán theo công thức gần đúng sau: N = qSxq(KN/m2) q: Tải trọng tương đương tính mỗi mét vuông mặt sàn đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính phân bố đều sàn Sxq: Tổng diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột xét SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Tầng Tầng 3, mái Hinh 2: Diện tích truyền tải cột khung Kiểm tra về ổn định, đó là việc hạn chế độ mảnh l λb = ≤ λ0b = 31 b - λ (với l0=ψH, b: bề rộng tiết diện, H: chiều cao tầng) Thực hiện chọn tiết diện cho cột trục B tầng của khung trục +Về độ bền: 9.0 2.6 3.3 3.3 3.3 + ÷× + ÷ + 1.8 × ÷ = 60.39 2 2 Sxp= ST2+ ST3+ STM = Lấy q = 10 (KN/m2) N = 10×60.39 = 603.9(KN) A0 = k ( m2) N 603.9 = 1.2 × = 0.0630(m2 ) = 630(c m ) Rb 11500 Chọn k = 1,2 Chọn sơ bộ tiết diện cột là: (25× 40)cm2 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh +Kiểm tra về độ ổn định: λb = l0 ψ H 0.7 × 5.3 = = = 14.84 ≤ λ0b = 31 b b 0.25 Thỏa mãn điều kiện về ổn định Đối với khung nhà nhiều tầng liên kết cứng giữa dầm và cột có từ nhịp trở lên, đổ bê tông cốt thép toàn khối hệ số ψ = 0,7 Với các cột còn lại việc chọn kích thước sơ bộ của tiết diện được thực hiện tương tự và thể hiện ở bảng sau: Bảng 2: Bảng chọn tiết diện cột Cột Tầng H(m) trục A B C D 3.8 3.8 5.3 3 3.8 3.8 5.3 3.8 3.8 5.3 3.8 3.8 5.3 BẢNG CHỌN TIẾT DIỆN CỘT KHUNG TRỤC Sxq q A0 Ac k b(cm) h(cm) 2 (m ) (kN/m ) (cm ) (cm2) 1.3 4.29 10 50 25 30 750 1.3 8.58 10 101 25 30 750 1.3 14.35 10 168 25 30 750 19.14 10 1.2 200 25 40 1000 38.28 10 1.2 399 25 40 1000 60.39 10 1.2 630 25 40 1000 17.82 10 1.2 186 25 40 1000 35.64 10 1.2 372 25 40 1000 53.46 10 1.2 558 25 40 1000 1.3 2.97 10 35 25 30 750 1.3 5.94 10 70 25 30 750 1.3 8.91 10 105 25 30 750 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang λb Kiểm tra 10.64 Đạt 10.64 Đạt 14.84 Đạt 10.64 10.64 14.84 10.64 10.64 14.84 Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt 10.64 Đạt 10.64 Đạt 14.84 Đạt THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Hình 3: Sơ đồ chọn tiết diện dầm , cột khung trục 3.Lập sơ đồ tính khung ngang: - Sơ đồ tính là trục của dầm và cột - Liên kết giữa cột – dầm vẫn xem là ngàm ( nút cứng ) - Liên kết giữa cột và móng là liên kết ngàm - Vị trí cột ngàm với móng tại mặt của móng - Dầm kiềng thường được xem không phải là bộ phận của khung ngang - Diện tích tiết diện, mômen kháng uốn của tiết diện gần đúng có thể lấy theo kích thước tiết diện bê tông không cốt thép - Môđun biến dạng của vật liệu bêtông cốt thép lấy gần đúng theo môđun đàn hồi của bê tông - Khung tính theo sơ đồ đàn hồi, để đơn giản lấy nhịp tính toán nhịp kiến trúc Ta có sơ đồ tính khung trục sau: SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Hình 4: Sơ đồ tính khung trục Xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung: 3.1 Tĩnh tải: a Tải trọng 1m2 sàn Bảng 3: Tải trọng m2 sàn Tên ô Các lớp tạo thành S1, S2, S3 - Gạch lát: 0.01 × 22 (Tầng 2,3) - Vữa lót: 0.03×16 - Bản BTCT: 0.1×25 - Vữa trát: 0.015 ×16 Tổng SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang n g(KN/ m2 ) 1.1 0.24 1.3 1.1 1.3 0.62 2.75 0.31 3.92 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh S6 Tầng Mái -Tấm đan chống nhiệt: 0.05×22 -Hai lớp gạch thông tâm lỗ dày: 0.22×0.105×15/0.6 -Lớp gạch nem:0.02×20 1.1 1.21 1.1 1.1 0.64 0.44 Bê tông chống thấm: 0.04×22 -Vữa lót: 0.025×16 -Bản bê tông cốt thép: 0.1×25 - Vữa trát: 0.015 × 16 Tổng - Vữa lót: 0.03 × 16 1.1 1.3 1.1 1.3 0.97 0.52 2.75 0.31 6.84 0.62 1.3 S4 ,S5, S7 - Bản BTCT: 0.08 × 25 SÊ NÔ - Vữa trát: 0.015 × 16 1.1 1.3 Tổng 2.2 0.31 3.13 b Tải trọng 1m2 tường Bảng 4: Tải trọng 1m2 tường Loại tường Dày 100 Dày 200 Các lớp cấu tạo - Tường xây gạch đặc: 0.1×18 - Vữa trát: 0.015×16×2 Tổng - Tường xây gạch đặc: 0.2×18 - Vữa trát: 0.015×16×2 Tổng n 1.1 1.3 1.1 1.3 g(kN/m2) 1.98 0.62 2.6 3.96 0.62 4.58 c Xác định tải tác dung vào khung Chú ý: - Tải trọng thân kết cấu dầm khung, cột khung nên chương trình tính toán kết cấu SAP2000 V14 tự tính - Việc tính toán tải trọng vào khung thể theo hai cách: + Cách 1: Chưa quy đổi tải trọng (giữ nguyên dạng truyền tải) SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 10 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Qmax = 183.63KN < 501.11KN => :bụng dầm đủ khả chịu ứng suất nén - Tính cốt đai không đặt cốt xiên φ Chọn đai 6, n=2, Tính qsw Stt Tính qsw Q2 = 4.ϕ b ( + ϕ f + ϕ n ) Rbt b.h0 = 183.632 × 106 × × 0.9 × 250 × 6502 ϕ b × ( + ϕ f + ϕ n ) × Rbt × b Tính qswmin = ⇒ = =44.33 N/mm 0.6 × ( + + ) × 0.9 × 250 = 67.5 (N/mm) qsw = max(qswmin , qsw ) =max(44.33 , 67.5) = 67.5 N/mm = ϕ b × ( + ϕ f + ϕ n ) × Rbt b.h0 qsw Tính C0 × ( + + ) × 0.9 × 250 × 650 = 67.5 =1678 mm So sánh C0 2h0 : > C0=1678 mm 2h0=1300 mm - Tính lại qsw: → Tiết diện phá hoại 2h0 ϕ b × ( + ϕ f + ϕ n ) × Rbt × b × h0 × 0.9 × 250 × 650 Q− ÷= qsw = 183.63 × 103 − ÷ ÷ 1300 × h0 2 =28.75 N/mm < qswmin=67.5 N/mm ⇒ = Rsw × n × asw × 4ϕb × ( + ϕ f + ϕ n ) × Rbt × b × h02 Q2 Stt SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 66 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh = 175 × × 28 × × × 0.9 × 250 × 6502 = 221.02 mm 183.632 × 106 -Tính Smax Smax ϕ b × ( + ϕ f ) × Rbt × b × h0 1.5 × ( + ) × 0.9 × 250 × 6502 = Q 183.63 × 103 = = 776.52 mm -Tính Sct Đoạn dầm gần gối tựa Sct Sct ≤ ≤ ≤ (h/2: 150mm) h 450mm (h/3: 300mm) h >450mm =(233:300mm) ≤ Đoạn dầm Sct (3h/4:500mm) h >300mm = (525:500mm) SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 67 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Chọn thép: Φ - Đoạn đầu dầm: chọn - Đoạn dầm: chọn a150 Φ a200 - Tương tự với loại tiết diện khác dâm khung, kết thể bảng sau D1 Loại t.d (gốinhịp) G D1 1.3 N 2,818 25 40 4.0 D1 2.6 G 25 40 D2 G 25 D2 4.5 N D2 G D3 G 4,605 18,36 2,708 17,86 4,065 D3 0.9 N D3 1.8 D4 Phầ n tử Tiết diệ n |Q|max b h a ho 2,016 (cm ) 25 (cm ) 40 (cm ) 4.0 (cm ) 36 K.tra Số nhán h Φ stt smax C.T (mm ) 36 C.T 288.0 C.T 4.0 36 C.T 107.8 70 5.0 65 T.T 25 70 5.0 65 C.T 25 70 5.0 65 T.T 25 30 4.0 26 3,301 25 30 4.0 G 2,718 25 30 G 2,064 25 D4 1.3 N 1,598 D4 2.6 G D5 G D5 4.5 N 3,270 18,08 2,412 (daN) SVTH: Nguyễn Văn Lâm sct (cm) (cm) 562.3 C.T (cm ) 15.0 stk Chọn thép (mm) 150 Φ6 a 150 30.0 300 Φ6 a 150 C.T 15.0 150 Φ6 a 150 22.1 77.7 23.3 220 Φ6 a 150 1016.3 C.T 50.0 500 Φ6 a 200 23.3 79.8 23.3 230 Φ6 a 150 T.T 72.2 56.1 15.0 150 Φ6 a 150 26 C.T 109.5 C.T 15.0 150 Φ6 a 150 4.0 26 C.T 161.4 C.T 15.0 150 Φ6 a 150 40 4.0 36 C.T 536.7 C.T 15.0 150 Φ6 a 150 25 40 4.0 36 C.T 894.8 C.T 30.0 300 a 150 25 40 4.0 36 C.T 213.8 C.T 15.0 150 Φ6 a 150 25 70 5.0 65 T.T 22.8 78.9 23.3 220 Φ6 a 150 25 70 5.0 65 C.T 1281.2 C.T 50.0 500 Φ6 a 200 Trang 68 Φ6 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh D5 G D6 G D6 D6 D7 D7 D7 0.9 1.8 1.3 2.6 N G G N G D8 G D8 4.5 N D8 G D9 D9 D9 CS1 CS1 CS1 0.9 1.8 0.9 1.8 G N G G N G 17,60 1,572 961 1,799 740 1,758 2,800 14,01 2,764 13,48 1,619 1,117 615 643 1,086 1,529 SVTH: Nguyễn Văn Lâm 25 70 5.0 65 T.T 24.0 81.0 23.3 230 Φ6 a 150 25 30 4.0 26 C.T 482.7 C.T 15.0 150 Φ6 a 150 25 25 25 25 25 30 30 40 40 40 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 26 26 36 36 36 C.T C.T C.T C.T C.T 2 2 6 6 1292.3 368.6 4175.5 739.9 291.6 15.0 15.0 15.0 30.0 15.0 150 150 150 300 150 Φ6 Φ6 Φ6 Φ6 Φ6 a a a a a 150 150 150 150 150 25 70 5.0 65 T.T 38.0 23.3 230 Φ6 a 150 25 70 5.0 65 C.T 975.9 50.0 500 Φ6 a 200 25 70 5.0 65 T.T 41.0 23.3 230 Φ6 a 150 25 25 25 25 25 25 30 30 30 30 30 30 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 26 26 26 26 26 26 C.T C.T C.T C.T C.T C.T 2 2 2 6 6 6 454.7 955.8 3157.3 2884.2 1011.1 510.0 C.T C.T C.T C.T C.T 101 C.T 105 C.T C.T C.T C.T C.T C.T 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 150 150 150 150 150 150 Φ6 Φ6 Φ6 Φ6 Φ6 Φ6 a a a a a a 150 150 150 150 150 150 Trang 69 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh 6.3.Tính cốt treo -Tại vị trí dầm phụ trục B’ kê lên dầm khung tầng , 3: Lực tập trung dầm phụ tác dụng lên dầm chính: F = PB2' + GB ' = 13.06 + 24.97 = 38.03 kN Lực tập trung F lớn, để tránh phá hoại cục cho dầm chính, phải đặt thêm cốt treo gia cường: dạng cốt đai dạng vai bò lật ngược φ + Chọn đường kính: ≥ + khoảng cách cốt treo: S 50mm + số lượng: m h F 1 − s ÷ 38.03 ×103 × 1 − 350 ÷ h0 650 = 1.8 ≥ = nasw Rsw × 28 ×175 => chọn m = đai, bố trí bên đai , khoảng cách 50mm + khoảng cho phép bố trí cốt treo dạng đai Str = bdp+2hs = 200 + 2x350 = 900mm 4Ø6a50 350 200 350 => Kiểm tra cốt treo bố trí diện truyền tải -Tại vị trí dầm phụ trục B’ kê lên dầm khung tầng mái: SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 70 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Lực tập trung dầm phụ tác dụng lên dầm chính: F = PB2' + GB ' = 8.08 + 40.87 = 48.95 kN Lực tập trung F lớn, để tránh phá hoại cục cho dầm chính, phải đặt thêm cốt treo gia cường: dạng cốt đai dạng vai bò lật ngược φ + Chọn đường kính: ≥ + khoảng cách cốt treo: S 50mm + số lượng: m h F 1 − s ÷ 48.95 ×103 × 1 − 350 ÷ h0 650 = 2.34 ≥ = nasw Rsw × 28 ×175 => chọn m = đai, bố trí bên đai, khoảng cách 80mm + khoảng cho phép bố trí cốt treo dạng đai Str = bdp+2hs = 200 + 2x350 = 900mm 4Ø6a50 350 200 350 => Kiểm tra cốt treo bố trí diện truyền tải 6.4.Tính cốt thép cho cột a Tính cốt thép dọc cho cột: -Cột tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt cốt thép đối xứng - Từ tổ hợp nội lực cặp nội lực sau để tính toán: SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 71 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Mmax+ Ntư; Mmin- Ntư;Nmax Mtư -Thực tính thép cột C4 tầng 1: + Sử dụng cặp nội lực Mmax+=15.67 KN/m Ntư=-710.53 kN gây vị trí chân cột: +Độ lệch tâm tĩnh học: e1 = M N = 15.67 710.53 = 0.0221 (m) = 22.1 (mm) +Độ lêch tâm ngẫu nhiên: ea l = × 5300 = 8.83( mm) 600 600 × h = × 400 = 13.3( mm) 30 30 ⇒ ≥ =>Kết cấu siêu tĩnh: e0 = max( e1, ea ) = 22.1 (mm) -Chiều dài tính toán × × L0=0.7 H = 0.7 5300 =3710(mm) l0 3710 = h 400 = 9.28 > - Giả thiết giá trị: a = a’=4 cm => h0=h-a=400-40=360mm, Za=ho-a=360-40=320mm -Xét ảnh hưởng uốn dọc, tính Tính Nth= Với I = η 6.4 × Eb SI + α × I ÷ S l0 ϕ1 b × h3 250 × 4003 = = 13.3 × 108 ( mm ) = 1.33 × 10 −3 (m ) 12 12 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 72 ea= 13.3 (mm) THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh -S: Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S= 0.11 δ 0.1 + e ϕp + 0.1 l 3710 δ = 0.5 − 0.01× − 0.01× Rb = 0.5 − 0.01× − 0.01× 11.5 = 0.292 h 400 e δ e = max ; δ ÷ = max(0.069 ; 0.292)=0.292 h -hệ số kể đến cốt thép căng ứng lực trước, với bê tông cốt thép thường ϕp = => S= ϕ1 0.11 + 0.1 = 0.38 0.292 0.1 + : hệ số kể đến tính chất dài hạn tải trọng: ϕl = + M dh + N dh × h −22.02 + 701.5 × 0.4 = 1+ = 1.75 M + N ×h 15.67 + 710.53 × 0.4 - giả thiết µt = 0.40% I S = µ t × b × h0 ( 0.5 × h − a ) = 0.004 × 250 × 360 × ( 0.5 × 400 − 40 ) = 9.22 × 106 => =9.22×10-6 (m4) SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 73 mm4 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh - α= ES 21×107 = = 7.78 Eb 27 ×106 6.4 × 27 × 106 0.38 × 1.33 × 10−3 N th = + 7.78 × 9.22 × 10−6 ÷ = 4540 (3.71) 1.75 => η= => (KN) = 1.19 710.53 1− 4540 -Độ lệch tâm: e= η e0 + 0.5h − a = 1.19 × 22.1 + 0.5 × 400 − 40 = 186.2 mm = 18.62 cm x= - Tính : N Rb × b Có thể xảy trường hợp sau: TH1: Nếu 2a’ ≤ x≤ ξ R h0 lệch tâm lớn TH2: Nếu x < 2a’ lệch tâm lớn TH3: Nếu x > x= →x ξ R h0 lệch tâm bé N 710.53 ×10 = = 24.71 Rb × b 11.5 × 25 cm >ξR ×h0 = 0.623 ×36 = 22.4cm => - Trường hợp lệch tâm bé: SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 74 Th3: lệch tâm bé THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh ( − ξ R ) × γ a × n + × ξ R × ( n × ε − 0.48 ) × h0 x= ( − ξ R ) × γ a + × ( n × ε − 0.48 ) + Tính lại x: Z 320 N 710.53 × 1000 e 186.2 n= = = 0.69 ε = = = 0.52 γ a = a = = 0.89 h0 360 h0 360 Rb × b × ho 11.5 × 250 × 360 ; ; => ( − 0.623) × 0.89 × 0.69 + × 0.623 × ( 0.69 × 0.52 − 0.48 ) × 36 x= = 31.45 cm ( − 0.623) × 0.89 + × ( 0.69 × 0.52 − 0.48 ) =>A’S = AS = N × e − Rb × b × x × (h0 − 0.5 × x) Rsc × Z a 710.53 × 103 × 186.2 − 11.5 × 250 × 314.5 × ( 360 − 0.5 × 314.5 ) = = − 569 mm 280 × 320 => cốt thép cột tính theo: AS = AS' = µmin × b × h0 = 0.002 × 25 × 36 = 1.8 cm As + AS' × 180 µt = × 100% = × 100% = 0.4% b × h0 250 × 360 => Kiểm tra hàm lượng cốt thép : Thấy hàm lượng cốt thép không chanh lêch nhiều so với giả thiết nên không cần giả thiết lại - Tương tự cặp nội lực lại.kết tính thể bảng sau: SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 75 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 76 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 77 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh b.Tính toán cốt đai cho cột: Chon đường kính đai: φ≥( φ max ;6mm) φ = (5 ; 6mm) chọn đai Số nhánh đai n = -Khoảng cách cốt đai S +Trong đoạn nối chồng cốt thép: ≤ s 10 φmin = 10x18 = 180 mm chọn s=100mm + Trong đoạn đầu cột cần cấu tạo kháng chấn đẻ đảm bảo độ dẻo kết cấu cục bộ, chiều dài vùng cấu tạo kháng chấn lcr(chiều dài tới hạn) tính toán từ biểu thức sau đây: lcr = max(hc ; lcl/6 ; 450mm) hc: kích thước lớn tiết diện ngang cột lcl: chiều dài thông thủy cột Và đoạn lcr cốt đai bố trí dày Khoảng cách đai bố trí rong vùng s=100 mm SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 78 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh lcr =max(400;(3800-700)/6;450mm) = 520 mm , chọn lcr= 600 mm Đoạn cột: ≤ φmin s ( k ; 500mm) = (270;500mm) chọn s = 200mm 6.5 Tính toán cấu tạo nút khung -Nút góc nút giau giữa: + Phần tử dầm D7 phần tử cột C3 + Phần tử dầm D9 phần tử cột C12 - Chiều dài neo cốt thép góc phụ thuốc vào tỷ số e0/hc - Bảng tổ hợp nội lực phần tử cột C3 , C12 Phần tử C3 C3 C12 C12 Phần tử Tổ hợp tính toán Ntư Mmin Ntư Mtư -24.97 -10.45 -19.11 -8.37 -17.04 4.43 -11.24 9.85 -18.56 5.33 -23.44 6.90 -10.66 -9.47 -15.57 -8.93 Mmax -5.19 10.45 8.57 -5.08 Tiết diện Chiều dài C C3 3.8 Đ C12 3.8 C Đ SVTH: Nguyễn Văn Lâm M (kN.m) -5.19 -10.45 -8.37 10.45 4.43 9.85 8.57 5.33 6.90 -5.08 -9.47 N (kN) -24.97 -19.11 -27.22 -17.04 -11.24 -19.38 -18.56 -23.44 -25.26 -10.66 -15.57 Trang 79 h (cm) 30 30 Nmax -27.22 -19.38 -25.26 -17.43 eo (cm) 20.76 54.70 30.76 61.34 39.38 50.84 46.16 22.75 27.31 47.69 60.83 e0/h 0.69 1.82 1.03 2.04 1.31 1.69 1.54 0.76 0.91 1.59 2.03 THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh -8.93 -17.43 51.23 1.71 - Từ bảng tổ hợp chon cặp nội lực M , N phần tử cột C3 có tỷ số e0/hc lớn e0/hc= 2.04 >0.5 nên cấu tạo nút góc khung theo trường hợp e0/hc> 0.5 - Từ bảng tổ hợp chon cặp nội lực M , N phần tử cột C12 có tỷ số e0/hc lớn e0/hc= 2.03 >0.5 nên cấu tạo nút góc khung theo trường hợp e0/hc> 0.5 - Cốt thép dầm neo sâu vào cột 3Ø20 3Ø20 2Ø18 lcr=600 lcr=600 lan=600 2Ø18 lan=600 ls=270 ls=270 4Ø18 4Ø18 A D Hình: cấu tạo nút khung SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang 80 ... Xác định tải tác dung vào khung Chú ý: - Tải trọng thân kết cấu dầm khung, cột khung nên chương trình tính toán kết cấu SAP2000 V14 tự tính - Việc tính toán tải trọng vào khung thể theo hai cách:... đàn hồi của bê tông - Khung tính theo sơ đồ đàn hồi, để đơn giản lấy nhịp tính toán nhịp kiến trúc Ta có sơ đồ tính khung trục sau: SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trang THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT... 10.64 Đạt 14.84 Đạt THIẾT KẾ KHUNG NGANG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI GVHD: PGS.TS Vũ Ngọc Anh Hình 3: Sơ đồ chọn tiết diện dầm , cột khung trục 3.Lập sơ đồ tính khung ngang: - Sơ đồ tính là