đồ án bê tông cốt thép 2 công trình dân dụng có mặt bằng công trình các tầng, có số tầng là 5

Tính toán và bố trí cốt thép sàn: - Chọn a = 15mm.Trong đó: a là khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo... Nhịp Tiết diện MkNm 0 h mm  Cốt thép đa

THUYẾT MINH

PHẦN 1: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BẢN SÀN

(THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH: TẦNG 1)

 Đề bài:

Một cơng trình dân dụng cĩ mặt bằng cơng trình các tầng, cĩ số tầng là 5, cho biết:

- Hoạt tải sàn: pcs 2(kN / m )2 Hệ số vượt tải của hoạt tải np 1.2

- m : là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm làm việc của sàn

m=30 ÷35 đối với bản làm việc 1 phương

m=40 ÷ 45 đối với bản làm việc 2 phương

D=0.8 ÷1.4 phụ thuộc vào tải trọng

- L1 chiều dài cạnh ngắn của ô sàn 1:

 Tĩnh tải:

- Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn: tt  tc 

g    .n.g I : khối lượng riêng của các lớp vật liệu( kN/m3)

I : chiều dày từng lớp(m)

n : hệ số vượt tải

ST

i(KN/

m3)

i(m)

Hệ sốvượt tải n gtcsan

( KN/m2)

tt san

g

(KN/

m2)

 Hoạt tải:

- Hoạt tải tiêu chuẩn : pcs 2(kN / m )2

- Hoạt tải tính tốn : pstt  2 1.2 2.4(kN / m ) 2

2

(kN / m )

4 Tính toán và bố trí cốt thép sàn:

- Chọn a = 15(mm).Trong đó: a là khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến

trọng tâm của cốt thép chịu kéo

- Chiều cao làm việc của tiết diện dầm: h0= h - a = 100- 15 = 85 (mm)

tt s

p

2 (kN/m )

Trang 5

- Tải trọng do sàn truyền vào:

Nhịp 1-2: tải từ sàn truyền vào dầm có hai dạng

Phía bên trái có dạng tam giác, trị số lớn nhất là:

 Hoạt tải:

Nhịp 1-2: hoạt tải từ sàn truyền vào dầm có hai dạng

Phía bên trái có dạng tam giác, trị số lớn nhất là

s5.5p

6.60(kN / m)

Phía bên phải có dạng hình thang, trị số lớn nhất là

s3.5p

5.5p s /2=6.6(kN/m)3.5p s/2=4.2(kN/m)

Hoạt tải 5:liền nhịp

5.5 p s /2=6.6(kN/m)

3.5 p s/2=4.2(kN/m)( Các nhịp khác giống nhịp 1-2)

 Tại tiết diện giữa nhịp:

-Xác định vị trí trục trung hòa: Mmax 91.22 kNm 

 

6 f

 

 ;   1 1 2  mDiện tích cốt thép cần thiết:

b b f 0 s

s

R b hA

 Tại tiết diện gối:

 Tương ứng với giá trị moment âm, cánh chịu kéo ,cốt thép được tính như tiết diện hình chữ nhật b h 200 500mm  

Công thức tính toán:

b b 0

M.R b.h

 

 ;   1 1 2  mDiện tích cốt thép cần thiết

b b f 0 s

s

R b hA

Nhịp Tiết diện M

(kNm)

0

h (mm)

 Cốt thép đai

Để tính tốn cốt đai và cốt xiên chịu lực cắt ta dùng nhĩm thép AI cĩ:Rsw= 175 MPa Và bêtơng cĩ cấp độ bền B15 cĩ: Rb = 8.5MPa; Rbt = 0.75 MPa,  b 0.9

Eb = 23 ¿ 103 MPa; Es = 21 ¿ 104MPa

- Tiết diện chịu lực cắt lớn nhất: Q 107.64(kN) :

o Kiểm tra điều kiện hạn chế :

 Điều kiện bê tơng đủ khả năng chịu cắt: Q≥Qbmin=

(Cấu kiện chịu uốn)

Qmax > Qb3  Phải tính toán cốt ngang (cốt đai và cốt xiên)chịu lực cắt

3 b

→ Thỏa mãn điều kiện hạn chế

sw w w

PHẦN 3: THIẾT KẾ KHUNG NGANG TRỤC 2

1) Kích thước sơ bộ các cấu kiện khung ngang trục 2:

Dầm

db(mm)

dh(mm)

db(mm)

dh(mm)

db(mm)

dh(mm)

 Rb 8.5(MPa): cường độ chịu nén tính toán của bê tông.

 N S(g s p ) TLBTs  dầm(ngang,dọc trong S)+TLBT tường(trong S)+TLBTcột truyền xuống

 S : diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xéti

 Trong thực tế tính toán vì xác định kích thước sơ bộ nên có thể bỏ qua TLBT dầm(ngang,dọc trong S) và TLBT cột truyền xuống

 Mái không sử dụng , không có người đi lại,chỉ có người đi lại sửa chửa Hoạt tải sàn: pcs 0.75(kN / m )2 Hệ số vượt tải của hoạt tải np 1.3

Hình 3.1 Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột.

Tính toán sơ bộ tiết diện cột cho :

Tầng 3:

Tĩnh tải: gồm có trọng lượng sàn, tường:

Tầng 1:

Tĩnh tải: gồm có trọng lượng sàn, dầm, tường,cột:

h mm

c(tt) 2

A mm

3.Xác Định Tải Trọng:

Trang 23

Tải trọng có hình tam giác, giá trị lớn nhất là 3gs  3 4.02 12.06(kN / m)

- Bảng tổng hợp tĩnh tải phân bố lên dầm khung trục 2 ( tầng 1 đến tầng 4)

tg

tg

sg

(kN / m) (tầng 1-4) (hình tam giác)22.11 (hình tam giác)14.07 (hình tam giác)12.06

2.Tĩnh tải tập trung( khung trục 2) tại nút:

1 Hoạt tải phân bố:

- Hoạt tải phân bố do sàn truyền vào dầm ngang:

Tải trọng có hình tam giác, giá trị lớn nhất là 3ps  3 2.4 7.2(kN / m)

- Bảng tổng hợp hoạt tải phân bố lên dầm khung ( tầng 1 đến tầng 4):

sp(kN / m)

13.2(hình tam giác) (hình tam giác)8.4 (hình tam giác)7.2

2.Hoạt tải tập trung(do sàn truyền vào):

Tải trọng có hình tam giác, giá trị lớn nhất là 3gs  3 4.02 12.06(kN / m)

- Bảng tổng hợp tĩnh tải phân bố lên dầm khung ( tầng 5):

sg(kN / m)

22.11(hình tam giác) (hình tam giác)14.07 (hình tam giác)12.06

2.Tĩnh tải tập trung(tầng 5) tại nút:

1 Hoạt tải phân bố:

- Hoạt tải phân bố do sàn truyền vào dầm ngang:

Tải trọng có hình tam giác, giá trị lớn nhất là 3ps  3 0.975 2.93(kN / m)

- Bảng tổng hợp hoạt tải phân bố lên dầm khung ( tầng 5)

sp(kN / m)

5.36(hình tam giác)

3.41(hình tam giác)

2.93(hình tam giác)

2.Hoạt tải tập trung(do sàn truyền vào):

- Nút tại trục A: PA S p1 s 7.5625 0.975 7.37(kN) 

-Tải trọng gió gồm hai thành phần tĩnh và động:

- Công trình xây dựng tại địa hình có áp lực gió W0 95(kg / m )2

- Công trình được xây dựng tại địa hình C, vùng II-A địa hình bị che chắn mạnh,có nhiều vật cản sát nhau cao từ 10m trở lên.(trong thành phố)

- Do công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió, tải trọng gió truyền vào khung sẽ được tính theo công thức

- c0.8đối với mặt đón gió

- c0.6đối với mặt khuất gió

- n 1.2 hệ số tin cậy của tải trọng gió

- B: bề rộng đón gió của khung đang xét

5.1 Tính toán tải gió

W W n.k.c.B 0

 Tại Z 3.6(m)

W0 95 12 83(daN / m ) 0.83(kN / m )  2  2

Với Z 3.6m , tra bảng 5 TCVN 2737- 1995 ta được k 0.491

c0.8đối với mặt đón gió

c0.6đối với mặt khuất gió

W

dW(kN / m)

hW(kN / m)

6.Nội lực khung ngang

6.1 sơ đồ kết cấu khung ngang trục 2.

D250X450 D250X450 D200X450 D200X450 D200X400

D250X450 D250X450 D200X450 D200X450 D200X400

6.2 Các trường hợp chất tải:

Trang 33

Hoạt tải 3

Hoạt tải 4

Trang 39

Hoạt tải 5

Trang 41

Hoạt tải 6

Gió trái

Trang 43

Gió phải

6.4 Kết quả phân tích nội lực:

X Z

-51.47 45.27

-52.12 9.11 -9.76

41.77 -40.87 26.36 -26.61

17.04 -17.37

4.78 -4.93

25.48

-22.58 14.96

-11.28 12.90

-8.83

9.52 -5.65

63.04 -62.48

49.88 -49.93

29.52 -27.31 14.88

Biểu đồ bao moment

Trang 47

2.69 -2.61

16.55 -11.45

11.01 -8.92

9.88 -6.64

8.32 -7.18

12.79 -11.69

12.79 -11.69X

37.47 -28.12

23.53 -23.41

26.98 -9.92 27.05

5.23 -0.30

21.81 -22.15

14.72 -13.59 9.34 -8.94

Biểu đồ lực cắt

Trang 49

-852.29 -593.99 -347.14 -105.95

-562.28 -386.00 -221.29 -60.34

o Tính cốt thép dọc theo tiết diện nhịp AB, tầng 1.

- Tiết diện hình chữ T chịu moment dương, bản cánh nằm trong vùng chịu nén:

Bê tông B15 → Rb 8.5(MPa); Rbt 0.75(MPa)

→ Điều kiện thỏa, chọn thép như hình vẽ

Tính thép dọc tại tiết diện gối tại nhịp AB, tầng 1:

- Tiết diện tính toán hình chữ T, bản cánh nằm trong vùng chịu kéo, tính toán cốt thép dầm theo tiết diện hình chữ nhậtb h 250 500(mm)   

- Moment tại gối trái :Mtr 110.05(kNm)

→ Điều kiện thỏa, chọn thép như hình vẽ.

-Moment tại gối phải Mph 141.31(kNm)

→ Điều kiện thỏa, chọn thép như hình vẽ

→ Điều kiện thỏa, chọn thép như hình vẽ

Bố trí thép nhịp AB, tầng 1

Trang 53

o Tính cốt thép dọc theo tiết diện nhịp BC, tầng 1.

- Tiết diện hình chữ T chịu moment dương, bản cánh nằm trong vùng chịu nén:

Bê tông B15 → Rb 8.5(MPa); Rbt 0.75(MPa)

Độ vươn của bản cánh được lấy theo mục 6.2.2.7 TCXD 356-2005:

' f

→ Điều kiện thỏa, chọn thép như hình vẽ

Tính thép dọc tại tiết diện gối tại nhịp BC, tầng 1:

- Tiết diện tính toán hình chữ T, bản cánh nằm trong vùng chịu kéo, tính toán cốt thép dầm theo tiết diện hình chữ nhậtb h 250 450(mm)   

Trang 55

- Moment tại gối trái :Mtr 89.19(kNm)

→ Điều kiện thỏa, chọn thép như hình vẽ

-Moment tại gối phải Mph 67.77(kNm)

a mm

b mm

Trang 58

a mm

b mm

Trang 59

 Tính cốt đai dầm:

Tầng 1

AB(250 x500)

BC(250x450)

CD(250x450)

Tầng 2

AB(250x500)

BC(250x450)

CD(250x450)

Tầng 3

AB(200x500)

BC(200x450)

CD(200x450) Gối phảiGối trái -50.8643.43

Tầng 4

AB(200x500)

BC(200x450)

CD(200x450) Gối phảiGối trái -46.3940.00

Tầng 5

AB(200x500)

BC(200x400)

CD(200x400) Gối phảiGối trái -15.974.89

- Tính cốt đai cho tiết diện đầu dầm L/4 chịu lực cắt lớn nhất: Q 111.52(kN) :

o Kiểm tra điều kiện hạn chế :

 Điều kiện bê tơng đủ khả năng chịu cắt: Q≥Qbmin=

(Cấu kiện chịu uốn)

Qmax > Qb3  Phải tính toán cốt ngang (cốt đai và cốt xiên)chịu lực cắt

3 b

Để tính toán cốt đai và cốt xiên chịu lực cắt ta dùng nhóm thép AI có:Rsw= 175

MPa Và bêtông có cấp độ bền B15 có: Rb = 8.5MPa; Rbt = 0.75 MPa,  b 0.9

Eb = 23 ¿ 103 MPa; Es = 21 ¿ 104MPa

 Gối trái:

- Tính cốt đai cho tiết diện đầu dầm L/4 chịu lực cắt lớn nhất: Q76.87(kN):

o Kiểm tra điều kiện hạn chế :

 Điều kiện bê tơng đủ khả năng chịu cắt: Q≥Qbmin=

(Cấu kiện chịu uốn)

Qmax > Qb3  Phải tính toán cốt ngang (cốt đai và cốt xiên)chịu lực cắt

 Tính toán cốt thép cột khung

- Cột khung phẳng được tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm phẳng, chọn cách bố trí thép theo phương vuông góc với phương chịu lực chính và đối xứng để dễ bố trí và thi công

- Tuy nhiên lực cắt trong cột khá bé, riêng bê tông đã đủ khả năng chịu cắt nên có thể bỏ qua trong tính toán cốt thép chịu lực trong cột đồng thời cũng không cần tính cốt thép ngang mà chỉ cần bố trí theo cấu tạo Sau đó lấy lượng thép lớn nhất trong từng cặp nội lực để chọn và bố trí thép

Bảng phân tích kết quả nội lực

tuNkN

minMkNm

tuNkN

tuMkNm

maxNkN

g 2

Châ

n -14.27 -604.40 -61.97 -770.65 61.97 -770.65Đỉnh 60.61 -758.77 18.13 -592.52 60.61 -758.77Tần

g 2

Châ

n 69.07 -1134.26 -6.34 -968.03 37.69 -1167.67Đỉnh 14.96 -950.71 -80.20 -1025.65 -38.47 -1150.34Tần

g 3

Châ

Đỉnh 17.44 -675.77 -51.47 -735.11 -20.71 -821.25Tần

g 4

Châ

Đỉnh -1.87 -404.6 -52.12 -480.41 -32.12 -491.86Tần

g 5

Chân

g 2

Châ

Đỉnh 41.77 -694.35 -40.87 -703.94 -0.18 -838.92Tần

g 3

Châ

Đỉnh 25.07 -485.63 -26.61 -492.90 -1.46 -587.06Tần

g 4

Châ

Đỉnh 17.04 -282.63 -17.37 -284.99 -0.87 -340.21Tần

g 2

Châ

Đỉnh 10.76 -417.91 -22.58 -496.91 -22.37 -553.62Tần

g 3

Châ

Đỉnh 4.00 -301.15 -11.28 -381.05 -11.28 -381.05Tần

g 4

Châ

Đỉnh -1.38 -176.26 -8.83 -216.34 -8.83 -216.34Tần

Tính toán chi tiết cột B2, tầng 1: (trường hợp lệch tâm bé)

- Giả thiết a=a’=45mm

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên



Chọn 3s=1140 mm2 )

Kiểm tra: Tính min theo bảng 37 TCXDVN 356-2005:

i=

3144.3412





s s

max o

Tính toán chi tiết cột C2, tầng 5: (trường hợp đặc biệt x<2a’)

- Giả thiết a=a’=45mm

- Xét ảnh hưởng của uốn dọc

24mm280(155 45)

I bh

A  bh 

Bỏ qua hệ số uốn dọc ta có độ lệch tâm:

328.57mm280(305 45)

bmm

hmm

'

a amm

2

Amm

s,chon 2

Amm

-22.37 -553.62 93.87

3

C14.96 -344.97

 Khoảng cách giữa các cốt đai:

- Trong đoạn không nối cốt dọc:

min15

 Neo cốt thép vào bê tông:

- Chiều dài đoạn neo: tính theo ( Bảng 36 TCXDVN 356 : 2005 )

l an ≥ ¿ { ( 0,65× 280

8,5 +8 ) d≈30d ¿ { l an

¿ =15.d ¿¿¿¿

chọn lan 30d