Đồ án BTCT2 đại học xây dựng

I) LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1) Chọn vật liệu sử dụng Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có: R = 11,5 MPa ; R =0,9 MPa. Sử dụng thép : 10 nhóm thép AI có R = R = 225 MPa. > 10 nhóm thép AII có R = R = 280 MPa.

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC STT 46 L2(m) 3.0 L1(m) 7.1 B(m) 3.5 Ptc(daN/m2) Ht(m) 270 3.5 Địa điểm Cao Sơ đồ 47 I) LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1) Chọn vật liệu sử dụng Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có: b bt R = 11,5 MPa ; R =0,9 MPa Sử dụng thép : φ ≤ φ s sc s sc 10 nhóm thép A-I có R = R = 225 MPa > 10 nhóm thép A-II có R = R = 280 MPa 2) Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn Lựa chọn giải pháp sàn sườn tồn khối ,khơng bố trí dầm phụ ,chỉ có dầm qua cột 3) Chọn kích thước chiều dày sàn Ta chọn chiều dày sàn theo cơng thức s h = Trong : α kL1 37 + 8α = L1 /L2 L1: kích thước cạnh ngắn tính tốn L2: kích thước cạnh ngắn tính tốn k: hệ số tăng chiều dày tải trọng lớn • Với sàn phòng c s - Hoạt tải tính tốn: p = p n = 270.1,2 = 324 (daN/m ) - Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn γ0 n Tính tốn -Gạch ceramic dày mm, =2200 daN/m 17,6 1,1 19,36 60 1,3 78 30 1,3 39 0,008.2200 = 20 daN/m -Vữa lát dày 30 mm, γ = 2000 daN/m 0,03.2000 = 60 daN/m -Vữa trát dày 15 mm, γ = 2000 daN/m 0,015.2000 = 30 daN/m Cộng: Do khơng có tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính tốn: g = 136,36 (daN/m ) tải trọng phân bố tính tốn sàn q0 = g0 + ps = 136,36+324 = 460,36(daN/m2) - Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,05 α =B/L1 = 3,5/7,1 = 0,49 + Chiều dày sàn phòng : 136,36 s h = → Chọn hs1 = kB 1,05.3,5 = = 0,089 37 + 8α 37 + 8.0,49 (m) 10 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính tốn sàn phòng g s = g + γ bt hs1 n = 136,36 + 2500.0,1.1,1 = 411,36 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn phòng qs = ps + g s = 324 + 411,36 = 735,36 (daN/m ) Với sàn hành lang • + Hoạt tải tính tốn: p hl = p c n = 370.1,2 = 444 (daN/m ) + Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) g = 136,36 (daN/m ) tải trọng phân bố tính tốn sàn q0 = g0 + ps = 136,36+444 = 580,36(daN/m2) - Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,13 α = L2/B = 3/3,5 = 0,86 + Chiều dày hành lang: s h = kL2 1,13.3 = = 0,08 37 + 8α 37 + 8.0,86 (m) Để dễ thi cơng đơn giản hóa cơng tác ván khuôn → Chọn hs = 10 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính tốn sàn hành lang g hl = g + γ bt hs n = 136,6 + 2500.0, 1.1,1 = 411,36 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn hành lang q hl = p tt + g hl = 444 + 411,36 = 855,36 • (daN/m ) Với sàn mái + Hoạt tải tính tốn: p m = p c n = 75.1,3 =97,5 (daN/m ) + Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Các lớp vật liệu -Vữa trát trần dày 15mm, Tiêu chuẩn γ0 = n Tính tốn 2000 daN/m 30 1,3 39 60 1,3 78 72 1,1 79,2 180 1,3 234 0,015.2000 = 30 daN/m -Vữa lót dày 30mm, γ = 2000 daN/m 0,03.2000 = 60 daN/m -gạch nem dày 40mm, γ = 1800 daN/m 0,04.1800 = 72 daN/m -Bê tơng tạo dốc dày trung bình 150mm, γ = 1200 daN/m 0,15.1200 = 180 daN/m Cộng: ⇒ Tĩnh tải sàn mái là: g0 = 430,2 430,2 (daN/m ) Vì tải trọng phân bố tính tốn sàn q = g + pm = - 97,5 + 430,2 = 527,7 (daN/m ) Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,1 α =B/L1 = 3,5/7,1 = 0,49 + Chiều dày sàn phòng (tính theo sàn lớn) s h = kB 1,1.3,5 = = 0,094 37 + 8α 37 + 8.0,49 (m) Ta chọn chiều dày ô sàn lớn ô sàn bé mái hs = 10 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính tốn sàn mái gm = g + γ bt hs n = 430,2 + 2500.0, 1.1,1 = 705,2 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn mái q m = p tt + g m = 705,2 + 97,5 = 802,7 (daN/m ) 4)Lựa chọn kích thước tiết diện phận *) Kích thước tiết diện dầm a) Dầm phòng ( Dầm AB) Nhịp dầm hd = L = L1 = 7,1 (m) Ld 7,1 = = 0,51 md 14 Chọn chiều cao dầm : b) (m) hd =0,55 (m) ,bề rộng dầm bd = 0,22 (m) Dầm hành lang Nhịp dầm L = L2 = 3(m) nhỏ hd = Ld = = 0,27m md 11 Chọn hd = 0,3 m bề rộng dầm bd = 0,22 m c)Dầm dọc nhà Nhịp L = B = 3,5 m hd = Ld 3,5 = = md 13 0,27 m Chọn chiều cao dầm : hd =0,3(m) ,bề rộng dầm bd = 0,22 (m) *) Kích thước tiết diện cột Diện tích tiết diện cột tính theo cơng thức A= kN Rb a)Cột trục B + Diện truyền tải cột trục B S B = S P + S hl = 7,1 3,5 + 3,5 = 12,425 + 5,25 = 17,675m 2 + Lực dọc tải phân bố sàn N = q hl S hl + q s S p = 855,36.5,25+735,36.12,425 = 13627,5 (daN) + Lực dọc tải trọng tường ngăn dày 220 mm N = g t l t ht = 514 (7,1/2 + 3,5).3,5 = 12683 (daN) (ở lấy sơ chiều cao tường chiều cao tầng nhà ht = H t ) + Lực dọc tải phân bố sàn mái N = qm S B = 802,7.17,675 = 14188 (daN) Với nhà tầng có sàn sàn mái N = ∑ ni N i = 3(13627,5 +12683) + 14188 = 93914,5 (daN) Để kể đến ảnh hưởng moment ta chọn k = 1,1 → A= kN 1,1.93119,5 = = Rb 85 Vậy ta chọn kích thước cột 1211 (cm ) bc × hc = × 22 40 cm = 880 (cm ) b)Cột trục A Cột trục A có diện tích chịu tải SA khích thước tiết diện cột trục A ( = 937 nhỏ diện chịu tải cột trục B ta chọn bc × hc = × 22 35 cm) với cột trục B c)Cột hành lang + Diện truyền tải cột trục hành lang S hl = 3,5 = 5,25m 2 + Lực dọc tải phân bố sàn hành lang N1 = qhl S hl = 855,36.5,25= 4496,6 (daN) + Lực dọc tải trọng lan can N = g t lt ht = 296.3,5.0,9 Chiều cao aln can = 932,4 (daN) ht = 0,9m + Lực dọc tải phân bố sàn mái N = qm S B = 802,7.5,25 = 4214 (daN) Với nhà tầng có sàn sàn mái N = ∑ ni N i = 3(4496,6 +932,4) + 4214 = 20501 (daN) Để kể đến ảnh hưởng moment ta chọn k = 1,1 → A= kN 1,1.20501 = = Rb 85 265,3 (cm ) Diện tích A nhỏ nên chọn kích thước cột bc × hc = × 22 22cm = 484 (cm ) => Càng lên cao lực dọc giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột sau: + cột trục A có kích thước − bc × hc = − bc × hc = × 22 35 (cm) cho cột tầng cột tầng × 22 30 (cm) cho cột tầng cột tầng + cột trục B có kích thước − bc × hc = − bc × hc = × 22 40 (cm) cho cột tầng cột tầng × 22 30 (cm) cho cột tầng cột tầng + Cột hành lang có kích thước bc × hc = × 22 22cm từ tầng lên tầng Hình Diện chịu tải cột II) SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG 1) Sơ đồ hình học + Kiểm tra điều kiện hạn chế Qbmin nén lệch tâm bé + xác định lại x ( giải phương trình bậc ba) X3+a2x2+a1x+a0=0 Với: a2=-(2+ξR)h0=-(2+0,623)32,5 = -85,25 a1=2Ne/Rbb+2 ξRho2+(1- ξR)h0Za =2.73612.23,05/115.22+2.0,623.32,52+(1-0,623)32,5.30=3025 a0== =-37853  x=24,82 As ' = N e − Rbbx(h0 − 0,5 x) 73612.23, 05 − 115.22.24,82(32,5 − 0,5.24,82) = = Rsc Z a 2800.30 As = As ' = 5,11 (cm2) d.Tính cốt thép đối xứng cho cặp M = 62,30 kN.m = 623000 daN.cm 5,11 (cm2) N = 727,01 kN = 72701 daN Lực dọc tới hạn xác định: ) Với: l0=301 cm Eb=27.103 (Mpa)= 270.103 (daN/cm2) Mơ men qn tính tiết tdiện I= bh3/12 = 22.353/12= 78604 cm4 Giả thiết Is= =0,02.22.32,5.(0,5.35-2,5)2=3217,5(cm4) =7,78 =0,5-0,01.301/35-0,01.11,5=0,299 e0/h= 8,57/35=0,245  Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm Với bê tông cốt thép thường =1 Xét đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn =1,64 ξRho => nén lệch tâm bé + xác định lại x ( giải phương trình bậc ba) X3+a2x2+a1x+a0=0 Với: a2=-(2+ξR)h0=-(2+0,623)32,5 = -85,25 a1=2Ne/Rbb+2 ξRho2+(1- ξR)h0Za =2.72701.24,43/115.22+2.0,623.32,52+(1-0,623)32,5.30=3088 a0== =-38990  x=24,22 As ' = N e − Rbbx (h0 − 0,5 x ) 72701.24, 43 − 115.22.24, 22(32,5 − 0,5.24, 22) = = Rsc Z a 2800.30 6,19 (cm2) As = As ' = 6,19 (cm2) Nhận xét: +Cặp nội lực đòi hỏi lượng thép bố trí lớn ta bố trí phần tử cột theo As = As ' φ = 6,19 (cm2).Chọn 18 theo điều kiện cấu tạo có As = 7,63(cm2) > 6,19 (cm2) + Các phần tử cột bố trí thép giống phần cột 2.Tính tốn cốt thép cho phần tử cột : b x h = 22 x 40 cm a.Số liệu tính tốn Chiều dài tính tốn l0 = 0,7H = 3,01 m → Giả thiết a = a’ = 2,5 cm h0 = h – a = 40 – 2,5 = 37,5 cm Za = h0 – a =37,5 – 2,5 = 35 cm Độ mảnh → λ = l0 / h = 301/40 = 7,525 < Bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc Lấy hệ số ảnh hưởng uốn dọc ea = max( η =1 1 1 H , hc ) = max( 430, 40) = 600 30 600 30 Độ lệch ngẫu nhiên 1,33(cm) Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng Đặc Ký hiệu M điểm cặp nội (kN.m cặp nội lực ) lực | M |max 77.3673 16.5672 Nmax M,N lớn 73.8404 N (kN) M N e1 = (cm) 832.966 9.28817 948.389 1.74688 925.893 7.97504 ea 1,33 1,33 1,33 eo 9.28817 1.74688 7.97504 b.Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp M = 77,37 kN.m = 773700 daN.cm N = 832,97 kN =83297 daN + e =η.eo + h/2 –a = 9,29+ 40/2 -2,5 = 26,79cm N 83297 = = 32,92cm Rb b 115.22 x= +ξRho = 0,623.37,5=23,36 cm + Xảy trường hợp: x> ξRho => nén lệch tâm bé + xác định lại x X3+a2x2+a1x+a0=0 Với: a2=-(2+ξR)h0=-(2+0,623)37,5 = -98,36 a1=2Ne/Rbb+2 ξRho2+(1- ξR)h0Za =2.83297.26,79/115.22+2.0,623.37,52+(1-0,623)37,5.35=4011 a0== =-57504  x=28,78 As ' = N e − Rbbx(h0 − 0,5 x ) 83297.26, 79 − 115.22.28, 78(37,5 − 0,5.28, 78) = = Rsc Z a 2800.35 As = As ' = 5,60 (cm2) c.Tính cốt thép đối xứng cho cặp M = 16,57 kN.m= 165700daN.cm N = 948,39 kN= 94839 daN + e =η.eo + h/2 –a = 1,75+ 40/2 -2,5 = 19,25cm Sử dụng bêtông cấp độ bền B20,thép AII → x= N 94839 = = Rb b 115.22 37,49 cm ξ = 0, 623 5,60 (cm2) ξRho =0,623.37,5 = 23,36 cm + Xảy trường hợp: x> ξRho => nén lệch tâm bé + xác định lại x X3+a2x2+a1x+a0=0 Với: a2=-(2+ξR)h0=-(2+0,623)37,5 = -98,36 a1=2Ne/Rbb+2 ξRho2+(1- ξR)h0Za =2.94839.19,25/115.22+2.0,623.37,52+(1-0,623)37,5.35=3690 a0== =-52265  x=30,53 As ' = N e − Rbbx(h0 − 0,5 x) 94839.19, 25 − 115.22.30,53(37,5 − 0,5.30,53) = = Rsc Z a 2800.35 As = As ' 5,88 (cm2) = 10,57 (cm2) c.Tính cốt thép đối xứng cho cặp M = 73,84 kN.m= 738400 daN.cm N = 925,89 kN= 92589 daN + e =η.eo + h/2 –a = 7,98+ 40/2 -2,5 = 25,48cm Sử dụng bêtông cấp độ bền B20,thép AII → x= ξ = 0, 623 N 92589 = = Rb b 115.22 36,60 cm ξRho =0,623.37,5 = 23,36 cm + Xảy trường hợp: x> ξRho => nén lệch tâm bé + xác định lại x ( tương tự cặp 1)  x= 30,23 As ' = N e − Rbbx(h0 − 0,5 x) 92589.25, 48 − 115.22.30, 23.(37,5 − 0,5.30, 23) = = Rsc Z a 2800.35 As = As ' = 6,60 (cm2) Nhận xét: 6,60 (cm2) +Cặp nội lực đòi hỏi lượng thép bố trí lớn ta bố trí phần tử cột theo As = As ' φ = 6,63 (cm ).Chọn 18 theo điều kiện cấu tạo có As = 7,63(cm2) > 6,63 (cm2) 3.Tính tốn cốt thép cho phần tử cột : b x h = 22 x 22 cm a.Số liệu tính tốn Chiều dài tính tốn l0 = 0,7H = 3,01 m → Giả thiết a = a’ = 2,5cm h0 = h – a = 22 – 2,5 = 19,5 cm Za = h0 – a =19,5 – 2,5 = 17 cm Độ mảnh → λ = l0 / h = 301/22 = 13,68 > phải xét đến ảnh hưởng uốn dọc Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng Đặc M Ký hiệu M điểm N N cặp nội (kN.m e1 = cặp nội (kN) lực ) (cm) lực | M |max 9.62231 182.654 5.26805 9.01473 240.883 Nmax 3.74237 M,N lớn 9.4541 213.198 4.43443 b.Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp M = 9,62 kN.m = 96200 daN.cm N = 182,65 kN = 18265 daN Lực dọc tới hạn xác định: ) Với: l0=301 cm Eb=27.103 (Mpa)= 270.103 (daN/cm2) Mô men quán tính tiết diện I= bh3/12 = 22.223/12= 19521,3 cm4 Giả thiết Is= =0,02.22.19,5.(0,5.22-2,5)2=619,9 (cm4) =7,78 =0,5-0,01.301/22-0,01.11,5=0,248 e0/h= 5,27/22=0,240  Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm Với bê tông cốt thép thường =1 ea eo 0.73333 5.26805 0.73333 3.74237 0.73333 4.43443 Xét đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn =1,59 4,48 cm2 cho phần tử cột + Các phần tử cột 7,10,11 bố trí thép giống phần cột Tính tốn cốt đai cột + Đường kính cốt đai ϕw ≥ ( ϕmax 18 ;5mm) = ( ;5mm) = 4 4,5 mm Ta chọn φ nhóm AI + Khoảng cách cốt đai ”s” -Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc đoạn cường thép (Giao dầm với cột) s ≤ (10φ ;500mm) = (10.16;500mm) = 160mm Chọn s = 100mm - Đoạn giao dầm cột ta đặt cốt đai gia cường s = 100 mm - Các đoạn lại s ≤ (15φ ;500mm) = (15.16;500mm) = 240mm Chọn s = 200 mm Tính tốn cấu tạo nút góc + Nút góc nút giao phần tử dầm 19 phần tử cột 10, phần tử dầm 20 phần tử cột 12 Chiều dài neo cốt thép nút góc phụ thuộc vào tỷ số e0 hcôt Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột ,ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số 10 có độ lệch tâm lớn nhất.Đó cặp 4,5,6,8 có M = 51,82(kN.m); N = 121,17(kN) có e0 = 42,76 cm e0 42, 76 = = → h 30 1,42 > 0,5 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp có e0 h >0,5 Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột ,ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số 12 có độ lệch tâm lớn nhất.Đó cặp 4,5,6,7 có M = 7,70(kN.m); N = 47,78(kN) có e0 = 16,12 cm e0 16,12 = = → h 22 0,73 > 0,5 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp có e0 h >0,5 Nút nối cột biên xà ngang Cấu tạo nút nối cột biên xà ngang tầng thể vẽ với đoạn neo tính theo cơng thức   R l an = ω an s + ∆λan .d Rb   ω an ∆λan Với hệ số , tra từ bảng Cốt thép chịu kéo vùng chịu kéo dầm : 280   lan = 0,5 + d = 11,5   20d Cốt thếp đặt vùng chịu nén bêtông: 280   lan =  0,5 + 11 d = 11,5   23d Đoạn nối chồng cốt thép : 280   lan =  0,9 + 11 d = 11,5   32d ... thước bc × hc = × 22 22cm từ tầng lên tầng Hình Diện chịu tải cột II) SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG 1) Sơ đồ hình học 2)Sơ đồ kết cấu Mơ hình hóa kết cấu khung thành đứng (cột) ngang (dầm) với trục... truyền vào 97,5.3,5.3,5/4=298,6 Làm tròn 299 Ta có sơ đồ hoạt tác dụng vào khung (Hình13) HT1 (Hình14) HT2 III Xác định tải trọng gió Cơng trình xây dựng tải tỉnh Cao Bằng, thuộc vùng gió I.A, có áp... ván khuôn → Chọn hs = 10 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính tốn sàn hành lang g hl = g + γ bt hs n = 136,6 + 2500.0, 1.1,1 = 411,36 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính toán