Đồ án bê tông cốt thép 2

MỤC LỤC1. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU21.1. Chọn vật liệu, các số liệu sử dụng21.2. Lựa chọn giải pháp kết cấu cho khung, sàn, mái22. CHỌN SƠ ĐỒ TÍNH33. SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN33.1. Chiều dày bản sàn33.2. Tiết diện dầm khung43.2.1. Dầm chính (Dầm ngang)43.2.2. Dầm dọc53.2.3. Dầm mái53.2.4. Đà kiềng53.3. Sơ bộ tiết diện cột53.3.1. Cột trục A63.3.2. Cột trục B63.3.3. Cột trục C74. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG94.1. Tĩnh tải tầng 2,394.2. Hoạt tải tầng 2,3114.3. Tĩnh tải dầm mái124.4. Hoạt tải mái134.5. Hoạt tải gió145. CÁC TRƯỜNG HỢP CHẤT TẢI VÀ CẤU TRÚC TỔ HỢP155.1. Các trường hợp tải trọng155.2. Cấu trúc tổ hợp206. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC217. TÍNH TOÁN THÉP CỘT CỦA KHUNG227.1. Tính toán và chọn cốt dọc227.2. Tính toán cốt thép đai cho cột:248. TÍNH TOÁN THÉP DẦM268.1. Tính cốt dọc268.2. Tính cốt đai308.3 Nút nối cột biên và dầm329. BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 333

BỘ XÂY DỰNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HỒ CHÍ MINH

p L3(m)

Chiềucao H1(m)

Chiềucao H2(m)

ChiềucaoH3(m)

Bướckhung B(m)

Hoạt tải

pc

(Kg/m2)

Vùnggió

Tính toán thiết kế khung phẳng nhà BTCT toàn khối 3 tầng 5 nhịp

Hình 01: Mặt cắt A-A

Hình 02: Mặt bằng tầng 1

Hình 03: Mặt bằng tầng 2,3

1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1.1 Chọn vật liệu, các số liệu sử dụng

- Bê tông: Cấp độ bền chịu nén B20 có:

Rb=11.5(MPa), Rbt = 0.9(MPa), Eb = 27000(MPa)

- Hệ số vượt tải lấy theo bảng 1, trang 10 – TCVN 2737 – 1995

- Trọng lượng riêng của vật liệu, các chỉ định loại vật liệu, kích thướccấu kiện của thiết kế kiến trúc, các thành phần cấu tạo lấy theo “Sổtay thực hành kết cấu công tình” – TS Vũ Mạnh Hùng

1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho khung, sàn, mái

- Dùng hệ kết cấu thuần khung toàn khối, sàn sườn toàn khối, không

bố trí dầm phụ, chỉ bố trí các dầm qua cột

- Chiều sâu chôn móng 1,5m, có đà kiềng

- Mái đổ BTCT toàn khối cùng với dầm mái, có độ dốc mái i = 1/10

2 CHỌN SƠ ĐỒ TÍNH

Do công trình khá dài, các khung ngang giống nhau, bố trí trên mặt bằngvới khoảng cách bước khung đều đặn nên ta có thể tách các khung ngang thànhcác khung phẳng để tính toán độc lập Theo đề ta sẽ tính toán và thiết kế khungphẳng trục 3.

Trọng lượng riêng �

(KN/m 3 )

Giá trị tiêu chuẩn (KN/m 2 )

Hệ số tin cậy

Giá trị tính toán (KN/m 2 )

Các lớp cấu tạo

Chiều dày (m)

Trọng lượng riêng

� (KN/m3 )

Giá trị tiêu chuẩn (KN/m 2 )

Hệ số tin cậy

Giá trị tính toán (KN/m 2 )

Bảng 03: Hoạt tải đơn vị trên sàn

Hoạt tải đơn vị Hoạt tải tiêu chuẩn

P c (KN/m 2 )

Hệ số tin cậy Hoạt tải tính toán

 Để thuận tiện cho thi công, chọn kích thước dầm: bxh = 250x350 (mm).

3.2.4 Đà kiềng (Đà kiềng chỉ chịu tải trọng tường)

Chọn tiết diện đà kiềng: 250x350 (mm)

3.3 Sơ bộ tiết diện cột

Diện tích tiết diện cột được sơ bộ

theo công thức:

Trọng lượng riêng �

(KN/m 3 )

Giá trị tiêu chuẩn (KN/m 2 )

Hệ số tin cậy

Giá trị tính toán (KN/m 2 )

Hình 05: Sơ đồ truyền tải của sàn vào cột

 Với nhà 3 tầng có 2 sàn làm việc và 1 sàn mái:

Do đây là công trình công cộng chỉ có 3 tầng,ở vùng gió II nên đồ án này

sẽ thay đổi tiết diện cột ở 2 tầng trên cùng Mặc dù việc thay đổi này không tiếtkiệm được bê tông nhiều mà còn ảnh hưởng đến quá trình thi công nhưng để cóthể có kinh nghiệm trong việc thay đổi tiết diện trong đồ án tốt nghiệp nhà caotầng sau này thì đồ án môn học này sẽ thay đổi tiết diện cột Bảng dưới đây thểhiện kích thước các cột phần bên trái của công trình, bên phải lấy đối xứng

Bảng 05: Kích thước các cột phần bên trái công trình

C13 250 X 300TANG2

- Kết quả sơ bộ tiết diện các cấu kiện như hình:

Hình 06: Sơ bộ tiết diện khung trục 3

4 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

4.1 Tĩnh tải tầng 2,3

Để đơn giản, thuận tiện trong tính toán thường lấy các trị số kích thước cạnh đến trục dầm

Hình 07: Diện truyền tải trên sàn

3 Do hoạt tải sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất:4,8 2,7 12,96�  12,96

BẢNG 09: HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 2,3 (KN)

BẢNG 10: TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN DẦM MÁI (KN/m)

BẢNG 11: TĨNH TẢI TẬP TRUNG TRÊN DẦM MÁI (KN)

Cột trục A (G ) m A

1 Do trọng lượng bản thân dầm dọc: 250x350(mm)0, 25 �0,35 0,1 1,1 25 3,9 6, 7  � � �  6,7

2 Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao: 1,2 m4,608 1, 2 3,9 21,57� �  21,57

3 Do trọng lượng sàn truyền vào dầm dọc8, 268 1,95 1,95 31, 44� �  31,44

4.4 Hoạt tải mái

BẢNG 12: HOẠT TẢI PHẦN BỐ TRÊN DẦM MÁI (KN/m)

Nhịp L1 ( 1

m

P )

1 Do hoạt tải sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ lớn nhất0,9 3,9 3,51�  3,51

3 Do hoạt tải sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất:0,9 2,7 2, 43�  2,43

BẢNG 13: HOẠT TẢI TẬP TRUNG TRÊN DẦM MÁI (KN)

3 0,9Do trọng lượng sàn truyền vào dầm dọc� ��1,95 1,95 � 0,6 1,95 1,35  � �� 6,52 6,52

4.5 Hoạt tải gió

Hoạt tải gió tính toán căn cứ theo TCXD 2737-1995

Công trình xây dựng tại Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc vùng gió II, có áp

Mặt phẳng thẳng đứng khuất gió: c = -0,6.

Mặt mái ngiêng α = 5 o, h/l = 0,56 đón gió: ce1= -0,6

Mặt mái ngiêng α = 5o, h/l = 0,56 khuất gió: ce2= -0,4

Bảng 14: tính toán tải trọng gió

Hình 09: Trường hợp hoạt tải 1

Hình 10: Trường hợp hoạt tải 2

Hình 11: Trường hợp hoạt tải 3

Hình 12: Trường hợp hoạt tải 4

Hình 13: Trường hợp hoạt tải 5

Hình 17: Gió trái

Hình 18: Gió phải

6 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Hình 19: Biểu đồ momen

Hình 20: Biểu đồ lực cắt

 Phương pháp tính:

Về mặt tính toán thì cột thì việc tính toán phụ thuộc vào lực dọc và

moment của cột Do đó ta phải dùng tất cả các combo để tính ra thép rồi chọn diện tích thép lớn nhất để bố trí thép trong cột…nhưng vì số lượng combo lớn nên để đơn giản trong quá trình trình bày thuyết minh và tính toán ta chọn một cách tương đối các trường hợp nguy hiểm trong cột đối với quy mô nhà phố của

đồ án

Lựa chọn các nội lực momen và lực nén tương ứng cho các trường hợp nguy hiểm:

 

 Chọn

 Xác định độ lệch tâm tĩnh học:

 Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên:

 Độ lệch tâm ban đầu: do đây là kết cấu siêu tĩnh

 Tính hệ số uốn dọc:

1 1

th

N N

S

e h





Khi e0 > 5h lấy S=0,122 + Kdh là hệ số kể tới tính chất dài hạn của tải trọng:

.0,5 1

+ Modun đàn hồi của thép: Ea=20.104MPa

+ Momen quán tính của thép:  2

R b



Nếu : lệch tâm lớn, còn ngược lại là lệch tâm bé

 Tính thép đối xứng:

Lệch tâm lớn:

- Khi

- Khi thì Lệch tâm bé: tính lại chiều cao vùng nén x

Thép:

 Kiểm tra lại hàm lượng thép

Và (là hàm lượng tổng cộng)

Nếu khác nhiều so với giả thuyết thì dùng tính lại Nth và ( nên lấy 0.25%)

7.2 Tính toán cốt thép đai cho cột:

Tính toán cốt đai cho cột C2 tầng trệt:

Với thép có Rsc=365 MPa<400 MPa, ta có k = 15 và a0=500mm.

=> Chọn s=150mmTương tự với các cột còn lại: thép đai 6

nhóm AI với khoảng cách đoạnnối chồng là 100mm, các đoạn ở giữa là 150mm

Bảng 15 : cốt thép dọc trong cột

8 TÍNH TOÁN THÉP DẦM

8.1 Tính cốt dọc

- Tính với tổ hợp nội lực BAO

- Để đơn giản trong tính toán trường hợp momen âm ở gối, momentdương ở nhịp, ta đều tính với tiết diện hình chữ nhật bxh

- Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có: Rb=11.5 MPa; Rbt= 0.9 MPa

- Sử dụng thép AIII có: Rs = Rsc = 365 MPa

- Ta có: R 0, 550; R  0, 399

0 max

R s

R bh

100 2

,

5 4

5 6

cm R

177 2

,

5 4

7 6

2 0

cm R

có As = 7,10 cm2

Tính toán tương tự cho các dầm còn lại

Chọn và bố trí cốt thép dọc cho dầm phải lưu ý việc phối hợp cho cácnhịp liền kề nhau

Bảng 16: Cốt thép dọc trong dầm

8.2 Tính cốt đai

Tính toán cốt đai cho dầm AB, tầng 2: (bxh=250x500)

- Từ biều đồ bao lực cắt, ta chọn ra lực cắt nguy hiểm cho dầm:

- Ta có Khoảng cách thép đai thiết kế : Stk = Min(Sct; Stt; Smax)

- Khả năng chịu cắt của đai phân bố trên đơn vị chìêu dài:

sw

R A S

8.3 Nút nối cột biên và dầm

Cấu tạo nút nối cột biên và xà ngang của các tầng giữa được thể hiện trong bản vẽ với đoạn neo tính theo công thức

Với các hệ số , được tra từ bảng

Cốt thép chịu kéo trong vùng chịu kéo của dầm :

Cốt thếp đặt trong vùng chịu nén của bêtông:

Đoạn nối chồng cốt thép :

9 BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Sách “ kết cấu bê tông cốt thép-phần kết cấu nhà cửa” của Ngô ThếPhong (chủ biên).

2 Sách “Kết cấu bê tông cốt thép –phần cấu kiện cơ bản” Phan QuangMinh (chủ biên)

3 “Khung bê tông cốt thép toàn khối ” của Lê Bá Huế ( chủ biên)

1.1 Chọn vật liệu, các số liệu sử dụng 2

1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho khung, sàn, mái 2

2 CHỌN SƠ ĐỒ TÍNH 3

3 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN 3

3.1 Chiều dày bản sàn 3

3.2 Tiết diện dầm khung 4

3.2.1 Dầm chính (Dầm ngang) 4

3.2.2 Dầm dọc 5

3.2.3 Dầm mái 5

3.2.4 Đà kiềng 5

3.3 Sơ bộ tiết diện cột 5

3.3.1 Cột trục A 6

3.3.2 Cột trục B 6

3.3.3 Cột trục C 7

4 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 9

4.1 Tĩnh tải tầng 2,3 9

4.2 Hoạt tải tầng 2,3 11

4.3 Tĩnh tải dầm mái 12

4.4 Hoạt tải mái 13

4.5 Hoạt tải gió 14

5 CÁC TRƯỜNG HỢP CHẤT TẢI VÀ CẤU TRÚC TỔ HỢP 15

5.1 Các trường hợp tải trọng 15

5.2 Cấu trúc tổ hợp 20

6 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 21

7 TÍNH TOÁN THÉP CỘT CỦA KHUNG 22

7.1 Tính toán và chọn cốt dọc 22

7.2 Tính toán cốt thép đai cho cột: 24

8 TÍNH TOÁN THÉP DẦM 26

8.1 Tính cốt dọc 26

8.2 Tính cốt đai 30

8.3 Nút nối cột biên và dầm 32

9 BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 3 33