ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI TRƯỜNG ĐHGTVT KHOA XÂY DỰNG KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ DÂN DỤNG Số liệu thiết kế: Số tầng L1(m) L2(m) B(m) H(m) Địa điểm xây dựng 7,0 3,3 4,5 3,6 TP Hồ Chí Minh Yêu cầu : thiết kế kết cấu khung trường học TP.Hồ Chí Minh GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Hình Mặt tầng điển hình GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Phần I: Tính tốn khung I- Mơ tả cơng trình Cơng trình cần thiết kế trường học tầng, xây dựng thành phố Hồ Chí Minh.Cơng trình xây dựng thành phố bị che chắn mạnh tòa nhà cao tầng Hệ thống kết cấu cơng trình gồm: Hệ thống khung: hệ thống chịu lực cơng trình, tiếp nhận tất tải trọng theo phương ngang đứng, sau truyền xuống móng Hệ thống kết cấu bao che: gồm tường cửa, làm chức che chắn cho phần nội thất bên bên ngồi, khơng tham gia chịu lực Hệ thống sàn: phân bố tầng, việc chịu tải trọng thân hoạt tải sử dụng tác dụng trực tiếp lên sàn cịn đóng vai trị liên kết, truyền tải trọng ngang đứng lên hệ khung đảm bảo cho tồn cơng trình ổn định đảm bảo cấu kiện tham gia chịu lực II- Lựa chọn giải pháp kết cấu Chọn vật liệu sử dụng: Sử dụng bê tông cấp độ bền B20có : Rb = 11.5MPa; Rbt = 0,9MPa Sử dụng thép: + Cốt thép chịu lực nhóm CII : Rs = Rsc = 280 MPa + Cốt thép cấu tạo nhóm CI : RS = RSC = 225MPa Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn: Chọn sàn sườn tịan khối, khơng bố trí dầm phụ, có dầm qua cột Chọn kích thước chiều dày sàn: a, Với sàn phòng: - Hoạt tải tính tốn: ps = ptc.n = 200.1,2 = 240 (daN/m2) - Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng thân sàn BTCT) Bảng : Cấu tạo tải trọng lớp vật liệu sàn: Các lớp vật liệu γ0 Gạch ceramic dày mm, = 2000 daN/m3 0,008 200 = 16 daN/m2 γ0 Vữa lát dày 15 mm, = 2000 daN/m3 0,015 2000 = 30 daN/m2 γ0 Vữa trát dày 10 mm, = 2000 daN/m3 0,02 2000 = 20 daN/m2 Tiêu chuẩn (daN/m2) n Tính tốn (daN/m2) 16 1,1 17,6 30 1,3 39 20 1,3 26 Cộng 82,6 Do tường không xây trực tiếp sàn nên tĩnh tải tính tốn: Ơ sàn phịng có: Ldài = 7m ; Lngắn = B = 4,5m g = 82, 6daN / m GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI → KHOA XÂY DỰNG Chiều dày sàn phịng: + hs1 = 1/40 ÷ 1/50 Lngắn = 0,1125 ÷ 0,09 (m) hs1 = 10(cm) → Chọn Kể trọng lượng thân sàn BTCT thì: - Tĩnh tải tính tốn sàn phòng: g s = g + γ bt hs1.n = 82, + 2500.0,1.1,1 = 358( daN / m ) - Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn phòng: qs = g s + ps = 358 + 240 = 598(daN / m ) b, Với sàn hành lang: Phl = ptc n = 300.1, = 360daN / m - Hoạt tải tính tốn: - Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng thân sàn BTCT ) g = 82, 6daN / m hs = 10(cm) Chiều dày sàn hành lang: Nếu kể tải trọng thân sàn BTCT thì: - Tĩnh tải tính tốn sàn hành lang: g hl = g + γ bt hs n = 82, + 2500.0,1.1,1 = 358 (daN / m ) - Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn hành lang: qhl = g hl + phl = 358 + 360 = 718 (daN / m ) Lựa chọn kích thước tiết diện phận a, Kích thước tiết diện dầm: * Dầm BC (dầm phòng ) Nhịp dầm : L = L1 = 7,0m hd = ld/md = = 0,636 Chọn chiều cao dầm : hd = 0,65m, bề rộng: bd = 0, 25m hdm = 0,5m Với dầm mái, tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao bé * Dầm AB (dầm hành lang ) hd = 0,3m bd = 0, 25m Nhịp dầm : L = L2 = 3,3m, ta chọn chiều cao dầm , bề rộng * Dầm dọc nhà: Nhịp dầm : L = B = 4,5m Chiều cao dầm : Ld/md = 4,5/16 = 0,28m hd = 0, 3m bd = 0, 22m Ta chọn chiều cao dầm , bề rộng: b, Kích thước cột: Diện tích kích thước cột xác định theo công thức: GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI A= KHOA XÂY DỰNG k.N Rb *Cột trục B: - Diện truyền tải côt trục B: SB - Lực dọc lực phân bố sàn: N1 = qs.SB = 598.20,08 =12007(daN) - Lực dọc tải trọng tường ngăn dày 220 mm - Lực dọc tải trọng tường thu hồi: - Với nhà tầng có sàn học sàn mái : - Để kể đến ảnh hưởng mơmen ta chọn k = 1,1 Vậy ta chọn kích thước cột : chọn : bc x hc = 250x400 có As = 1000cm2 960cm2 * Cột trục C: Cột trục C có diện chịu tải Sc nhỏ diện chịu tải cột trục B, để thiên an tồn định hình hóa ván khn, ta chọn kích thước tiết diện cột trục C với cột trục B Là (250 x 400) * Cột trục A: Diện truyền tải côt trục A: - Lực dọc lực phân bố sàn: - Lực dọc tải trọng lan can hành lang dày 110 mm cao 0,9m : - Lực dọc tải trọng tường thu hồi: Với nhà tầng có hành lang tầng mái: k = 1,3 Do lực dọc bé nên kể đến ảnh hưởng mômen ta chọn bc × hc = 25 × 25 cm As = 625 cm2 Do A nhỏ nên ta chọn: có Càng lên cao lực dọc giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột sau: Cột trục B, C có kích thước: bc x hc = 250x400 cho tầng 1,2,3,4 bc × hc = 25 × 25 cm Cột trục A có kích thước: cho tầng GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Hình Diện chịu tải cột GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG III- Sơ đồ tính tốn GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG khung phẳng Sơ đồ hình học Hình 5.Sơ đồ hình học khung trục4 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Sơ đồ kết cấu Mơ hình hóa kết cấu khung thành đứng (cột), ngang (dầm) với trục hệ kết cấu tính đến trọng tâm tiết diện a, nhịp tính tốn dầm: Nhịp tính tốn dầm lấy khoảng cách trục cột - Xác định nhịp tính tốn dầm BC: lBC = L2 + t / + t / − hc / − hc / = 7200 + 220 / + 220 / − 450 / − 450 / = 6970 mm ( Với trục cột trục cột tầng 4,5 ) - Xác định nhịp tính tốn dầm AB AA’: l AB = L1 − t/ + h c / = 2000 − 220 / + 450 / = 2115mm - ( Với trục cột trục cột tầng 4,5) b, Chiều cao cột: Chiều cao cột lấy khoảng cách trục dầm, dầm khung thay đổi tiết diện nên ta xác định chiều cao cột theo trục hành lang (dầm có tiết diện nhỏ hơn) Xác định chiều cao cột tầng 1: Lựa chọn chiều sâu chơn móng từ mặt đất tự nhiên trở xuống (cốt -0,5 m) với hm = 600mm = 0, m → ht1 = H t + Z + hm − hd 0,3 = 3,6 + 0,5 + 0,6 − = 4,550 ( m) 2 Z = 0,5 m - ( Với ) Xác định chiều cao cột tầng 2,3,4,5: → ht = ht = ht = ht = 3,3 m Ta có sơ đồ kết cấu thể hình GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Hình 6.Sơ đồ kết cấu khung trục 10 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI Asw= KHOA XÂY DỰNG  h  P1 1 − ÷ 44,7.103 1 − 300 ÷  ho 1 =  560  = 118,6mm Rsw 175 ∅ Dùng đai có asw=28,3 số nhánh số lượng đai cần thiết : Asw 118,6 = = 2,08 ns as 2.28,3 n= Như cần đặt cốt treo dạng cốt đai chọn ∅6a50 XI- Tính tốn cốt thép cho cột + Bê tông cấp độ bền B15 có: Rb = 8,5 Mpa = 85 daN/cm2 Rbt = 0,75 Mpa = 7,5 daN/cm2 Eb = 2,3.104 Mpa + Thép dọc nhóm AII có: Rs=Rsc=280MPa tra bảng ta có: ξ R = 0, 65; α R = 0, 439 Tính tốn cốt thép cho phần tử cột C6: b x h = 25x50 a, Số liệu tính tốn: - Chiều dài tính tốn : l0 = 0,7H = 0,7 x 4,55 = 3,185 m =318,5 cm → - Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a = a’= cm h0 = h - a = 50 - = 46 cm - Khoảng cách hai trục cốt thép: Za = h0 - a’= 46 - = 42 cm - Độ mảnh: λ h = l0 = 318,5 / 50 = 6,37 < h η → bỏ qua hệ số uốn dọc Lấy hệ số ảnh hưởng uốn dọc - Độ lệch tâm ngẫu nhiên : =1  1  ea = max  H , hc ÷ = max( 455; 50) = 1, 67 cm 30  600 30  600 Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng14 Bảng 14 Các cặp nội lực bất lợi cho cột C6 Ký M Ký e1 = hiệu hiệu Đặc điểm M N N ea cặp bảng cặp Nội lực (kN.m) (kN) (cm) nội tổ hợp lực 2-14 M max = emax -98,75 -973,6 10,2 e0 = max( e1, ea ) 1,5 10,2 56 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG 2-16 Nmax -91,35 -1077,2 8,5 1,5 8,5 2-16 M,N lớn -96,24 -1061,6 9,1 1,5 9,1 b, Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp 1: M= 98,75 (kN.m) = 987500(daN.cm) N= 973,6 (kN) = 97360daN) - Độ lệch tâm : h 50 e = η e0 + − a = 1.10, + − = 31, 2cm 2 - Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII - Giả thiết toán lệch tâm lớn : →x= → ξ R = 0, 65; α R = 0, 439 N 97360 = = 45,8cm Rb b 85.25 Ta tính ξ R h0 = 0, 65.46 = 29,9cm Xảy trường hợp x > ξ R h0 = 29,9cm ( Nén lệch tâm bé) x + a2.x2 + a1.x + a0 = Tính x theo phương trình bậc 3: a2 = −(2 + ξ R ).h0 = −(2 + 0, 65).46 = −121, a1 = 2.N e + 2ξ R h02 + (1 − ξ R ).h0 (h0 − a ') Rb b 2.97360.31, + 2.0, 65.46 + (1 − 0, 65).46.(46 − 4) 85.25 = 6285,94 = a0 = − N  2.e.ξ R + (1 − ξ R ).(h0 − a , )  h0 Rb b −97360[2.0, 65.31, + (1 − 0, 65).(46 − 4)].46 85.25 = −116463, → x = 37,1cm = Với x thõa mãn -Tính : ξ R h0 < x ≤ h0 = 46cm x 37,1 N e − Rb b.x.(h0 − ) 97360.31, − 85.25.37,1.(46 − ) = = 7, 43cm2 As = As, = Rsc (h0 − a , ) 2800.42 57 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG c, Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp 2: M= 91,35 (kN.m) = 913500(daN.cm) N= 1077,2 (kN) = 107720 (daN) - Độ lệch tâm : h 50 e = η e0 + − a = 1.8,5 + − = 29,5cm 2 - Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII - Giả thiết toán lệch tâm lớn : →x= → ξ R = 0, 65; α R = 0, 439 N 107720 = = 50, 7cm Rb b 85.25 Ta tính ξ R h0 = 0, 65.46 = 29,9cm Xảy trường hợp x > ξ R h0 = 29,9cm ( Nén lệch tâm bé) x + a2.x2 + a1.x + a0 = Tính x theo phương trình bậc 3: a2 = −(2 + ξ R ).h0 = −(2 + 0, 65).46 = −121,9 a1 = 2.N e + 2ξ R h02 + (1 − ξ R ).h0 (h0 − a ') Rb b 2.107720.29,5 + 2.0, 65.46 + (1 − 0, 65).46.(46 − 4) 85.25 = 6417,8 = a0 = − N  2.e.ξ R + (1 − ξ R ).(h0 − a , )  h0 Rb b −107720.[2.0, 65.29,5 + (1 − 0, 65).(46 − 4)].46 85.25 = −123703,1 → x = 38, 7cm = Với x thõa mãn -Tính : ξ R h0 < x ≤ h0 = 46cm x 38, N e − Rb b.x.(h0 − ) 127720.29, − 85.25.38, 7.(46 − ) = = 13, 4cm As = As, = Rsc (h0 − a , ) 2800.42 d,Tính cốt thép cho cặp 3: M= 96,24 (kN.m) = 962400 (daN.cm) N= 1061,6 (kN)= 106160(daN) 58 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI - Độ lệch tâm : KHOA XÂY DỰNG h 50 e = η e0 + − a = 1.9,1 + − = 30,1cm 2 - Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII - Giả thiết toán lệch tâm lớn : →x= → ξ R = 0, 65; α R = 0, 439 N 106160 = = 50cm Rb b 85.25 Ta tính ξ R h0 = 0, 65.46 = 29,9cm Xảy trường hợp x = 50cm > ξ R h0 = 29,9cm ( Nén lệch tâm bé) x + a2.x + a1.x + a0 = Tính x theo phương trình bậc 3: a2 = −(2 + ξ R ).h0 = −(2 + 0, 65).46 = −121,9 a1 = 2.N e + 2ξ R h02 + (1 − ξ R ).h0 (h0 − a ') Rb b 2.106160.30,1 + 2.0, 65.462 + (1 − 0, 65).46.42 = 6434,5 85.25 − N .2.e.ξ R + (1 − ξ R ).(h0 − a , )  h0 a0 = Rb b = = −106160.[ 2.30,1.0, 65 + (1 − 0, 65).42 ] 46 85.25 = −135356, → x = 46cm ξ R h0 < x ≤ h0 = 46cm thõa mãn -Tính : x 46 N e − Rb b.x.(h0 − ) 106160.30,1 − 85.25.46.(46 − ) = = 8, 05cm As = As, = Rsc (h0 − a , ) 2800.42 λ Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh λ= : l0 318,5 318,5 = = = 44, 24cm r 0,288.b 0,288.25 λ ∈ (35;83) → µ = 0, 2% Hàm lượng cốt thép : µ= As 13, 100% = 100% = 1,165% > µ = 0, 2% b.ho 25.46 *Nhận xét: 59 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Cặp nội lực đòi hỏi lượng cốt thép bố trí lớn Vậy ta bố trí cốt thép cột As = As, = 13, 4cm C6theo As = 13, 76cm > 13, 4cm 2∅ 22 + 1∅ 28 Chọn có (hình vẽ) Các phần tử cột C7, C8, C1, C2, C3được bố trí thép giống phần tử cột C6 60 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Tính toán cốt thép cho phần tử cột C11: b x h = 25 x 25 cm a Số liệu tính tốn: - Chiều dài tính tốn: l0 = 0,7H = 0.7 x 4,55 = 3,185 m =318,5cm - Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: → a= a’= cm h0 = h - a = 25 - = 21 cm - Khoảng cách hai trục cốt thép: Za = h0 - a’ = 21 - = 17 cm λ l0 318,5 = = 13,94 > h 25 Độ mảnh: h = Phải xét đến hệ số uốn dọc - Độ lệch tâm ngẫu nhiên: -  1  ea =  H , hc ÷ = max( 455, 25) = 0,83cm 30  600 30  600 Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng 15 Bảng 15 Các cặp nội lực bất lợi cho phần tử cột C11 Ký Ký hiệu hiệu bảng tổ cặp nội hợp lực Đặc điểm cặp Nội lực M (kN.m) N (kN) M N (cm) ea e0 = max( e1,ea ) e1 = 11-12 emax - 12,61 -157,78 0,73 11-11 Mmax 12,89 -259,54 4,97 0,73 4,97 11-16 Nmax 11,79 -308,5 3,82 0,73 3,82 Với Mdh = 0,43 kN.m, Ndh=208,54kN b, Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp 1: M = -12,61 (kN.m) = -126100(daN.cm), N = -157,78 (kN) = -15778(daN) Lực dọc tới hạn tính theo cơng thức : N cr = 6, 4.Eb S I ( + α I s ) lo2 ϕl Với l0 = 318,5 cm, Eb = 23.103 MPa = 230.103 (daN.cm2) Mô men quán tính tiết diện : I= b.h3 25.253 = = 32552,1(cm ) 12 12 µt = 0,125% = 0, 00125 Giả thiết I s = µt b.h0 (0,5h − a) = 0, 00125.25.21.(0,5.25 − 4) = 47, 41cm4 61 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI α= KHOA XÂY DỰNG Es 21.104 = = 9,13 Eb 23.103 l 318,5 δ = 0,5 − 0, 01 − 0, 01Rb = 0,5 − 0, 01 − 0, 01.8,5 = 0, 288 h 25 e0 = = 0,32 h 25 e → δ e = max( , δ ) = 0,32 h Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm: S= 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0,362 δe 0,32 0,1 + 0,1 + φp ϕp =1 Với bê tông cốt thép thường lấy Hệ số xét đến ảnh huởng tải trọng dài hạn: φl = + β M dh + N dh y 0, 43 + 208,54.0,125 = + = 1,82 < + β = M + N.y 12, 61 + 157, 78.0,125 y = 0,5 h = 0,5.25 = 12,5cm Với: β =1 với bê tông nặng Lực dọc tới hạn đuợc xác định theo công thức ; N cr = 6, 4.Eb S I 6, 4.230.103 0,362.32552,1 ( + α I ) = ( + 9,13.47, 41) = 100257, 6daN s lo2 ϕl 318,52 1,82 Hệ số uốn dọc: η= 1 = = 1,19 N 15778 1− 1− N cr 100257, e = η e0 + h 25 − a = 1,19.8 + − = 18cm 2 Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII ( →x= ξ R = 0, 65) N 15778 = = 7, 42cm < 2.a , = 2.4 = cm Rb b 85.25 x = 2.a, = 2.4 = 8cm ( Nén lệch tâm lớn đặc biệt Lấy để tính thép N e = RS AS (h0 − a , ) , Viết phương trình trục cốt thép chịu nén: 62 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI → As = As, = KHOA XÂY DỰNG N e, N (e − Za ) 15778.(18 − 17) = = = 0,329cm Rs Z a Rs.Za 2800.17 Lượng thép yêu cầu: λ Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh : l 318,5 318,5 λ= = = = 44, 24cm r 0,288.b 0,288.25 λ ∈ (35;83) → µ = 0, 2% Hàm lượng cốt thép : µ= As 0,329 100% = 100% = 0, 0628% b.ho 25.21 Hàm lượng cốt thép tổng: µt = 2.0, 0628% = 0,1256% ≈ µ gt = 0,125% =>hàm lượng cốt thép giả thiết hợp lý µt < µmin = 0, 2% nên ta bố trí cốt thép theo hàm lượng cốt thép tối thiểu Tuy nhiên As = A 's = µmin b.h0 / 100% = 0, 2.0, 25.0, 21/ 100 = 105mm c, Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp 2: M = -12,89 (kN.m) = -128900(daN.cm), N = -259,54 (kN) = -25954(daN) Lực dọc tới hạn tính theo cơng thức : N cr = 6, 4.Eb S I ( + α I s ) lo2 ϕl Với l0 = 318,5 cm, Eb = 23.10 MPa = 230.103 (daN.cm2) Mơ men qn tính tiết diện : I= b.h3 25.253 = = 32552,1(cm ) 12 12 µt = 0, 057% = 0, 00057 Giả thiết I s = µt b.h0 (0,5h − a) = 0, 00057.25.21.(0,5.25 − 4) = 21, 62cm α= Es 21.104 = = 9,13 Eb 23.103 l 318,5 δ = 0,5 − 0, 01 − 0, 01Rb = 0,5 − 0, 01 − 0, 01.8,5 = 0, 288 h 25 e0 4,97 = = 0, h 25 e → δ e = max( , δ ) = 0, 288 h 63 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm: S= 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0,386 δe 0,32 0,1 + 0,1 + φp ϕp =1 Với bê tông cốt thép thường lấy Hệ số xét đến ảnh huởng tải trọng dài hạn: M dh + N dh y 0, 43 + 208,54.0,125 = + = 1,58 < + β = M + N.y 12,89 + 259,54.0,125 φl = + β y = 0,5 h = 0,5.25 = 12,5cm Với: β =1 với bê tông nặng Lực dọc tới hạn đuợc xác định theo công thức ; N cr = 6, 4.Eb S I 6, 4.230.103 0,386.32552,1 ( + α I ) = ( + 9,13.21, 62) = 117933, daN s lo2 ϕl 318,52 1,58 Hệ số uốn dọc: η= 1 = = 1, 28 N 259,54 1− 1− N cr 117933, e = η e0 + h 25 − a = 1, 28.8 + − = 14,87cm 2 Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII ( →x= ξ R = 0, 65) N 25954 = = 12, 21cm > 2.a , = 2.4 = cm Rb b 85.25 2a ' = 8cm < x = 12, 21cm < ξ R h0 = 13, 65cm Viết phương trình trục cốt thép chịu nén: Lượng thép yêu cầu: x 12, 21 N e − Rb b.x.(h0 − ) 25954.14,87 − 85.25.12, 21.(21 − ) = As = As, = = −8.03cm Rsc (h0 − a , ) 2800.17 d, Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp 3: M = -12,89 (kN.m) = -128900(daN.cm), N = -259,54 (kN) = -25954(daN) Lực dọc tới hạn tính theo cơng thức : N cr = 6, 4.Eb S I ( + α I s ) lo2 ϕl Với l0 = 318,5 cm, 64 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Eb = 23.10 MPa = 230.10 (daN.cm ) Mơ men qn tính tiết diện : I= b.h3 25.253 = = 32552,1(cm ) 12 12 µt = 0, 057% = 0, 00057 Giả thiết I s = µt b.h0 (0,5h − a) = 0, 00057.25.21.(0,5.25 − 4) = 21, 62cm α= Es 21.104 = = 9,13 Eb 23.103 l 318,5 δ = 0,5 − 0, 01 − 0, 01Rb = 0,5 − 0, 01 − 0, 01.8,5 = 0, 288 h 25 e0 4,97 = = 0, h 25 e → δ e = max( , δ ) = 0, 288 h Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm: S= 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0,386 δe 0,32 0,1 + 0,1 + φp ϕp =1 Với bê tông cốt thép thường lấy Hệ số xét đến ảnh huởng tải trọng dài hạn: φl = + β M dh + N dh y 0, 43 + 208,54.0,125 = + = 1,58 < + β = M + N.y 12,89 + 259,54.0,125 y = 0,5 h = 0,5.25 = 12,5cm Với: β =1 với bê tông nặng Lực dọc tới hạn đuợc xác định theo công thức ; N cr = 6, 4.Eb S I 6, 4.230.103 0,386.32552,1 ( + α I ) = ( + 9,13.21, 62) = 117933, 6daN s lo2 ϕl 318,52 1,58 Hệ số uốn dọc: η= 1 = = 1, 28 N 259,54 1− 1− N cr 117933, e = η e0 + h 25 − a = 1, 28.8 + − = 14,87cm 2 65 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII ( →x= ξ R = 0, 65) N 25954 = = 12, 21cm > 2.a , = 2.4 = cm Rb b 85.25 2a ' = 8cm < x = 12, 21cm < ξ R h0 = 13, 65cm Viết phương trình trục cốt thép chịu nén: Lượng thép yêu cầu: x 12, 21 N e − Rb b.x.(h0 − ) 25954.14,87 − 85.25.12, 21.(21 − ) = As = As, = = −8.03cm , Rsc (h0 − a ) 2800.17 < As = 105mm2 Ta thấy lượng cốt thép nhỏ ( As = A 's = 105mm ),chọn cốt thép theo hàm lượng tối thiểu Bố trí cốt thép: +Cột có bề rộng b>20 cm nên cần bố trí theo điều kiện cấu tạo As = 4, 02cm > 1, 05cm 2∅16 có cho phần tử cột C11 +Các phần tử cột C12,C13,C14,C15 bố trí thép giống phần tử cột C11 Tính tốn cốt thép cho phần tử cột C9: b x h = 25x45 a, Số liệu tính tốn: - Chiều dài tính tốn : l0 = 0,7H = 0,7 x 3,3 = 2,31 m =231 cm → - Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a = a’= cm h0 = h - a = 45 - = 41cm - Khoảng cách hai trục cốt thép: Za = h0 - a’= 41 - = 37 cm - Độ mảnh: → - λ h = l0 = 231/ 45 = 5,13 < h η bỏ qua hệ số uốn dọc Lấy hệ số ảnh hưởng uốn dọc Độ lệch tâm ngẫu nhiên : =1 66 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG  1  ea = max  H , hc ÷ = max( 330; 45) = 1,5 cm 30  600 30  600 Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng14 Bảng 14 Các cặp nội lực bất lợi cho cột C9 Ký M Ký e1 = hiệu hiệu Đặc điểm M N ea N cặp bảng cặp Nội lực (kN.m) (kN) (cm ) nội tổ hợp lực 9-12 9-13 9-16 M = emax e0 = max( e1, ea ) -72,32 -293,2 24,7 1,5 24,7 Nmax 60,3 -364,2 16,6 1,5 16,6 M,N lớn -82,4 -349,87 23,5 1,5 23,5 max 67 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG b, Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp 1: M= 72,32 (kN.m) = 723200(daN.cm) N= 293,2 (kN) = 29320daN) - Độ lệch tâm : h 45 e = η e0 + − a = 1.24, + − = 43, 2cm 2 - Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII - Giả thiết toán lệch tâm lớn : →x= → ξ R = 0, 65; α R = 0, 439 N 29320 = = 13,8cm Rb b 85.25 Ta tính ξ R h0 = 0, 65.41 = 26, 65cm Xảy trường hợp 2a ' = cm < x = 13,8 < ξ R h0 = 26, 65cm ( Nén lệch tâm lớn) x + a2.x + a1.x + a0 = Tính x theo phương trình bậc 3: a2 = −(2 + ξ R ).h0 = −(2 + 0, 65).41 = −108, a1 = 2.N e + 2ξ R h02 + (1 − ξ R ).h0 (h0 − a ') Rb b 2.29320.43, + 2.0, 65.412 + (1 − 0, 65).41.(41 − 4) 85.25 = 3908, = a0 = − N  2.e.ξ R + (1 − ξ R ).(h0 − a, )  h0 Rb b −29320[2.0, 65.43, + (1 − 0, 65).(41 − 4)].41 85.25 = −39095,8 → x = 16, 25cm = Với x thõa mãn -Tính : 2a ' < x < ξ R h0 x 37,1 N e − Rb b.x.(h0 − ) 97360.31, − 85.25.37,1.(46 − ) 2 As = A = = = 7, 43cm2 , Rsc (h0 − a ) 2800.42 , s c, Tính tốn cốt thép đối xứng cho cặp 2: M= 60,3 (kN.m) = 603000(daN.cm) N= 364,2 (kN) = 36420(daN) - Độ lệch tâm : h 45 e = η e0 + − a = 1.16, + − = 35,1cm 2 68 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG - Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII - Giả thiết toán lệch tâm lớn : →x= → ξ R = 0, 65; α R = 0, 439 N 36420 = = 17,14cm Rb b 85.25 Ta tính ξ R h0 = 0, 65.41 = 26, 65cm Xảy trường hợp 2a ' = cm < x = 13,8 < ξ R h0 = 26, 65cm ( Nén lệch tâm lớn) x + a2.x + a1.x + a0 = Tính x theo phương trình bậc 3: a2 = −(2 + ξ R ).h0 = −(2 + 0, 65).41 = −108, a1 = 2.N e + 2ξ R h02 + (1 − ξ R ).h0 (h0 − a ') Rb b 2.36420.35,1 + 2.0, 65.412 + (1 − 0, 65).41.(41 − 4) 85.25 = 3919, = a0 = − N  2.e.ξ R + (1 − ξ R ).(h0 − a , )  h0 Rb b −36420[2.0, 65.35,1 + (1 − 0, 65).(41 − 4)].41 85.25 = −41163, → x = 18cm = Với x thõa mãn -Tính : 2a ' < x < ξ R h0 x 18 N e − Rb b.x.( h0 − ) 36420.35,1 − 85.25.18.(41 − ) = = 0,525cm As = A = , Rsc ( h0 − a ) 2800.37 , s d,Tính cốt thép cho cặp 3: M= 32,4 (kN.m) = 324000 (daN.cm) N= 349,87(kN)= 34987(daN) - Độ lệch tâm : h 45 e = η e0 + − a = 1.23,5 + − = 42cm 2 - Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII - Giả thiết toán lệch tâm lớn : → ξ R = 0, 65; α R = 0, 439 69 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI →x= KHOA XÂY DỰNG N 106160 = = 50cm Rb b 85.25 Ta tính ξ R h0 = 0, 65.41 = 26, 65cm Xảy trường hợp x = 50cm > ξ R h0 = 26, 65cm ( Nén lệch tâm bé) x + a2.x + a1.x + a0 = Tính x theo phương trình bậc 3: a2 = −(2 + ξ R ).h0 = −(2 + 0, 65).41 = −108,7 a1 = 2.N e + 2ξ R h02 + (1 − ξ R ).h0 (h0 − a ') Rb b 2.34987.42 + 2.0, 65.412 + (1 − 0, 65).41.(41 − 4) 85.25 = 4099,3 = a0 = − N  2.e.ξ R + (1 − ξ R ).( h0 − a , )  h0 Rb b −34987[2.0, 65.42 + (1 − 0,65).(41 − 4)].41 85.25 = −45599, → x = 19,1cm = Với x thõa mãn -Tính : 2a ' < x < ξ R h0 x 19,1 N e − Rb b.x.(h0 − ) 34987.42 − 85.25.19,1.(41 − ) = = 13, 7cm As = As, = Rsc (h0 − a , ) 2800.37 λ Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh : l 318,5 318,5 λ= = = = 44, 24cm r 0,288.b 0,288.25 λ ∈ (35;83) → µ = 0, 2% Hàm lượng cốt thép : µ= As 13, 100% = 100% = 1,336% > µ = 0, 2% b.ho 25.41 *Nhận xét: 70 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A ... lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Sơ đồ kết cấu Mơ hình hóa kết cấu khung thành đứng (cột), ngang (dầm) với trục hệ kết cấu tính đến trọng tâm tiết diện a, nhịp tính tốn dầm:... tốn kết cấu Sap 2000 để tính tốn nội lực cho khung với sơ đồ phần tử dầm cột hình 21 Khi khai báo tải trọng chương trình tính tốn kết cấu, với trường hợp tĩnh tải, phải kể đến trọng lượng thân kết. .. = ht = ht = 3,3 m Ta có sơ đồ kết cấu thể hình GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Hình 6.Sơ đồ kết cấu khung trục 10 GVHD:Th.S-Vũ