Đồ án kết cấu bê tông (khung phẳng)

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG PHẦN 1: TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ I TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Thiết kế theo: ▪ Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 2737 – 1995 ▪ Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép: TCNV 5574 - 2012 ▪ Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình_ PGS TS Vũ Mạnh Hùng II SỐ LIỆU TÍNH TỐN: • Theo sơ đồ mặt 2, khung trục B, tầng số liệu đề BDD, ta có: L = B = 3.5 (m) L = B = 6.2 (m) L = B = 5.0 (m) • Chiều cao tầng m (từ cos 0.00 đến sàn lầu 1) • Chiều cao tầng lại: H = 3,5 (m) • Mái che cầu thang cao 3m • Chọn cấp độ bền bê tơng B20 có cường độ chịu nén Rb = 115 daN/cm2, Cường độ chịu kéo Rbt = 90 kG/cm2 • Thép nhóm CI có cường độ chịu kéo RS = 2250 kG/cm2 • Thép nhóm CII có cường độ chịu kéo RS = 2800 kG/cm2 1.Tĩnh tải - Tĩnh tải tải trọng tác dụng khơng thay đổi suốt q trình vận hành kết cấu cơng trình : trọng lượng thân kết cấu, vách ngăn … - Tĩnh tải tính sau : gtt = n  γ  δ ( kg/m2 ) : n : hệ số vượt tải γ : trọng lượng đơn vị vật liệu ( kg/m3 ) δ : độ dày lớp vật liệu ( m ) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG Bảng 1.1: tĩnh tải sàn tầng TẢI TRỌNG TÍNH STT TÊN VẬT LIỆU TRỌNG HỆ SỐ TOÁN LƯỢNG VƯỢT TẢI gtt γ (kg/m3) n ( kg/m2 ) 0.01 3000 1.1 33 0.02 1600 1.3 42 0,1 2500 1.1 275 0.015 1600 1.3 31 ĐỘ DÀY (m) Gạch Ceramic 20x20x1cm Vữa lót # 50 dày 2cm Sàn BTCT dày 10cm Vữa trát trần # 75 dày 1,5 cm Tổng 381 Bảng 1.2: tĩnh tải sàn tầng mái TRỌNG STT TÊN VẬT LIỆU ĐỘ DÀY (m) TẢI TRỌNG TÍNH γ HỆ SỐ VƯỢT TẢI ( kg/m3 ) n ( kg/m2 ) LƯỢNG TOÁN gtt Lớp vữa #50 tạo độ dốc dày trung bình 10 cm 0.1 1600 1.3 208 Sàn bêtông dày cm 0.08 2500 1.1 220 0.015 1600 1.3 31 Vữa trát trần #75 dày 1,5 cm Tổng 459 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG Hoạt tải Hoạt tải tải trọng thay đổi giá trị, chiều tác dụng, điểm đặt,… : tải trọng người, tải trọng gió … Hoạt tải tính tốn sau : ptt = ptc  n Trong : Ptt : hoạt tải tính tốn ( kg/m2 ) ptc : hoạt tải tiêu chuẩn ( kg/m2 ) n : hệ số vượt tải Tùy theo chức kết cấu mà giá trị hoạt tải tiêu chuẩn quy định tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 2737 – 1995 Bảng 1.3: giá trị số hoạt tải STT LOẠI SÀN HOẠT TẢI TIÊU CHUẨN tc p HỆ SỐ VƯỢT TẢI (kg/m ) (n ) HOẠT TẢI TÍNH TỐN Ptt (kg/m2) Phòng ngủ 150 1.3 195 Phòng khách 150 1.3 195 Cầu thang, hành lang 300 1.2 360 Ban công 400 1.2 480 WC 150 1.3 195 Bếp 150 1.3 195 Ghi : theo TCVN 2737-1995: Nếu hoạt tải  200 n = 1.2 Nếu hoạt tải < 200 n = 1.3 * Hoạt tải mái có sử dụng: Ptt = Ptc  n = 150  1,3 = 195 kG/m2 * Lớp nước chứa sênô: dày 30 cm  Hoạt tải sê nô: Ptt = 360 + 90 = 450 daN/m2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG Bảng 1.4: tải trọng nước chứa sê nô Sênô Cao (m)  (kg/m3) Rộng (m) 1.0 0.3 1000 Tải trọng n (kg/m2) 1.2 360 3.Chỉ tiêu lí Các tiêu lí sử dụng theo tiêu chuẩn TCVN: 5574 – 2012 a/ Cường độ tính tốn bêtơng Bảng 1.5: cường độ tính tốn modul đàn hồi bê tông CẤP ĐỘ BỀN CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN MODUL ĐÀN HỒI Rbt ( kg/cm2 ) Rb ( kg/cm2 ) E ( kg/cm2 ) B20 90 115 2.7 ×105 b/ Cường độ tính tốn thép Bảng 1.6: cường độ tính toán thép CỐT NGANG, XIÊN Rsw Rs ( kg/cm2 ) CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN Rsc ( kg/cm2 ) CI 2250 2250 1750 CII 2800 2800 2250 NHÓM THÉP CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO ( kg/cm2 ) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG PHẦN 2: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP I MÔ TẢ MẶT BẰNG SÀN Do cơng trình có kết cấu khung chịu lực nên dùng phương án đổ sàn bêtơng cốt thép tồn khối phương án tương đối tốt sàn BTCT có khả chịu tải lớn Quan niệm cạnh sàn ngàm cứng vào hệ dầm xung quanh (tính tốn theo sơ đồ 9) Phân loại ô sàn: ô sàn khác kích thước tải trọng (tĩnh tải hoạt tải) đánh số phân loại khác Ngược lại ô sàn giống kích thước tải trọng đánh số giống S2 1400 S8 S16 S18 S19 S22 S21 1800 1400 1400 S20 S23 S27 1400 S26 S25 S28 S30 1900 3500 S11 1000 C B S12 S7 2200 18200 6200 S15 S17 S10 1600 D S14 S4 S9 S6 S5 S13 S3 S29 1400 S1 5000 E 1000 1000 1800 S24 1400 S32 S31 S2 S29 S26 S26 S33 A S2 5000 S34 3500 5000 19700 S32 1000 3500 1000 S35 2200 S25 1000 6200 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG Sàn cơng trình sàn BTCT tồn khối Quan niệm cạnh ngàm cứng vào hệ dầm xung quanh, tất sàn tính tốn theo dạng sơ đồ (4 cạnh ngàm) Do sàn có cạnh ngàm nên ta dựa vào tỷ số  = L2 để chia ô sàn làm loại L1 sàn phương sàn hai phương theo bảng bên Bảng 2.1: phân loại sàn tầng Ơ sàn tầng L1(m) L2(m) S1 1.0 5.0 S2 1.0 S3 = L2 L1 Loại sàn Chức 5.0 Sàn phương Ban cơng 3.5 3.5 Sàn phương Phòng khách 1.0 1.9 1.9 Sàn hai phương Phòng bếp S4 1.0 3.1 3.1 Sàn phương Phòng ngủ S5 5.0 5.0 Sàn hai phương Phòng ngủ S6 3.5 3.6 1.03 Sàn hai phương Phòng khách S7 1.4 1.6 1.14 Sàn hai phương WC S8 1.4 1.9 1.36 Sàn hai phương Phòng khách S9 1.9 5.0 2.63 Sàn phương Phòng bếp S10 3.1 4.0 1.29 Sàn hai phương Phòng ngủ S11 3.1 3.1 Sàn phương Hành lang S12 5.0 6.2 1.24 Sàn hai phương Phòng ngủ S13 1.0 4.0 Sàn phương Phòng ngủ S14 1.0 2.2 2.2 Sàn phương Phòng khách S15 4.0 4.0 Sàn hai phương Phòng ngủ S16 1.0 4.0 Sàn phương Hành lang S17 2.2 5.0 2.27 Sàn phương Phòng khách S18 1.4 2.86 Sàn phương WC S19 2.1 4.0 1.9 Sàn hai phương Phòng bếp S20 2.2 3.5 1.59 Sàn hai phương Phòng khách + bếp ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG S21 1.4 6.2 4.43 Sàn phương Hành lang S22 4.9 6.2 1.27 Sàn hai phương Phòng ngủ S23 1.3 1.8 1.39 Sàn hai phương WC S24 1.3 4.4 3.38 Sàn phương Phòng khách S25 1.0 3.5 3.5 Sàn phương Ban cơng S26 3.5 5.0 1.43 Sàn hai phương Phòng ngủ S27 1.6 3.5 2.19 Sàn phương Phòng khách + bếp S28 1.9 2.1 1.11 Sàn hai phương Phòng khách + bếp S29 1.4 1.9 1.36 Sàn hai phương WC S30 1.6 5.0 3.13 Sàn phương Hành lang S31 1.9 3.6 1.89 Sàn hai phương Phòng khách S32 3.5 6.2 1.77 Sàn hai phương Phòng khách + bếp S33 3.5 3.5 Sàn hai phương Phòng khách + bếp S34 2.8 2.8 Sàn phương Phòng khách S35 2.2 2.2 Sàn phương Ban công NHẬN XÉT: Dựa vào bảng phân loại ô sàn tầng ta thấy: + Các sàn phương S1, S35 có hoạt tải sàn (đều thuộc loại Ban cơng), ta tính đại diện sàn sau tương tự bố trí cho sàn lại Vì sàn phương chịu lực theo phương cạnh ngắn L1 = m + Tương tự, ô sàn phương S2, S4, S13, S14, S34 tính đại diện sàn để bố trí cho cá sàn lại + Các ô sàn phương S11, S16 ô sàn phương chịu lực theo phương cạnh ngắn (L1 = m) Tính tốn thuyết minh cụ thể cho sàn S sàn đại diện cho loại sàn phương sàn S5 sàn đại diện cho loại sàn phương Tương tự, dựa vào cách tính sàn đại diện ta lập bảng tính phần mềm Excel để tính cho sàn lại Vật liệu xây dựng: + Sử dụng bêtơng cốt thép đổ tồn khối ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG + Bêtơng B20 : Rb = 115 (daN/cm2) + Thép sàn nhóm CI: Rs =2250(daN/cm2) (Theo TCVN 356_2005) + Chiều dày sàn chọn : hS = 10 cm = 100 mm GAÏCH CERAMIC 20x20x1 cm VỮA LÓT #50 DÀY cm SÀN BTCT DÀY 10 cm VỮA TRÁT TRẦN #75 DÀY 1.5 cm CẤU TẠO CHUNG SÀN CÁC TẦNG Theo “Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình”_PGS TS Vũ Mạnh Hùng làm việc sơ đồ có liên kết xung quanh cạnh ngàm II CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN SÀN Sự làm việc sàn Bản phận sàn Bản kê lên dầm, dầm chia thành ô, tuỳ theo cạnh liên kết mà bị uốn theo hay phương Gọi L1, L2 chiều dài theo phương ngắn phương dài ô sàn + = L2  sàn làm việc phương theo cạnh ngắn L1 + = L2  sàn làm việc phương L1 Tính tốn nội lực sàn phương (  = L2  ) L1 Cắt dãi rộng mét theo phương cạnh ngắn Xem dầm liên tục có gối tựa dầm tường Ở xét tính tốn đơn nên xem dầm đơn ngàm hai đầu dầm Ta có: - Mơmen nhịp : ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG M1= ql 24 - Mômen gối : MI= − ql ( dấu “ – “ thể mômen âm ) 12 q: tải trọng phân bố bản.( kg/m) Cốt thép tính tốn bố trí theo cơng thức ( trình bày phần sau), tính cốt thép chịu mơmen dương âm theo phương cạnh ngắn, phương dài bố trí thép cấu tạo ( 6a200 ) (1/4As tính tốn) Tính tốn nội lực sàn hai phương (  = L2  ): L1 Cắt rộng mét theo hai phương để tính tốn M1 = m91  P M2 = m92  P MI = k91  P MII = k92  P P= ( g+p)  L1  L2 × B= q  L1  L2 × B (kG.m).` Trong : M1 : Mômen dương lớn ô bản, tác dụng theo phương cạnh ngắn M2 : Mômen dương lớn ô bản, tác dụng theo phương cạnh dài MI : Mômen âm lớn gối tựa, tác dụng theo phương cạnh ngắn MII : Mômen âm lớn gối tựa, tác dụng theo phương cạnh dài L1 : Chiều dài cạnh ngắn L2 : Chiều dài cạnh dài m91, m92, k91 ,k92:các hệ số thành lập bảng phụ thuộc tỉ số  tra theo sơ đồ bảng 1-19_sổ tay Thực Hành kết cấu cơng trình Vũ Mạnh Hùng p: hoạt tải sàn (kg/m2) – g: tĩnh tải sàn (kg/m2) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG III TÍNH TỐN SÀN ĐẠI DIỆN Tính đại diện sàn phương S1 L1 = 1m ; L2 = m L2 = > → Sàn làm việc phương theo phương cạnh ngắn L1 Bản tính cấu kiện đầu ngàm Cắt theo phương cạnh ngắn với chiều rộng b = 1m, ta tính tải phân bố ứng với rộng 1m 1000 MI q 1000 = 5000 1.1 Tải trọng: + Tĩnh tải: gtt = 381 kG/m2 + Hoạt tải: ptt = 480 kG/m2 + Tải trọng toàn phần : q = (gtt + ptt)  b = (381+ 480)  = 861 daN/m 1.2 Xác định nội lực + Mômen nhip: M1 = ql12 86112 = = 35.875 (kG.m) 24 24 + Mômen gối: MI = ql12 86112 = = 71.750 (kG.m) 12 12 1.3 Tính tốn chọn thép Vật liệu : Sử dụng bêtơng B20 có Rb = 115 kg/cm2 Sử dụng thép CII có Rs= 2250 kg/cm2 M1 MI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG VI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG - Tính tốn nội lực khung dựa vào phần mềm SAP2000 - Tồ hợp tải trọng từ trường hợp tĩnh tải, hoạt tải đứng, hoạt tải ngang nhằm tìm nội lực nguy hiểm cho kết cấu Nguyên tắc tổ hợp sau: + Trước hết tách riêng trường hợp tĩnh tải, giải nội lực riêng ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG + Chia hoạt tải thành nhiều trường hợp xảy thực tế, chất tải trường hợp thực so nguy hiểm, bỏ qua trường hợp không nguy hiểm để giảm số trường hợp tải phải giải, theo phân tích (xem cấu kiện đàn hồi) ta có trường hợp sau nguy hiểm: • (HT1) Hoạt tải chất đầy: cho ta giá trị lực dọc cột lớn • (HT2) Hoạt tải đặt cách nhịp (cách tầng): cho ta giá trị momen nhịp (M+max) lớn nhịp đặt tải • (HT3) Đặt so le với trường hợp HT2 • (HT4) Đặt nhịp liên tục, so le tầng: cho ta giá trị momen gối lớn (Mmin) kề nhịp đặt tải • (HT5) Đặt so le với trường hợp • (HT6) Đặt so le với trường hợp 4, • (GT) Gió tác dụng từ phía trái cơng trình • (GP) Gió tác dụng từ phía phải cơng trình ( Các trường hợp chất tải xem hình bên dưới) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG TĨNH TẢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG HOẠT TẢI (HOẠT TẢI CHẤT ĐẦY) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG HOẠT TẢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG HOẠT TẢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG HOẠT TẢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG HOẠT TẢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG HOẠT TẢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG GIĨ TRÁI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG GIĨ PHẢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG + Bước ta cộng trường hợp hoạt tải cho tĩnh tải theo nguyên tắc sau: Tổ hợp chính: • TH1 = TT + HT1 • TH2 = TT + HT2 • TH3 = TT + HT3 • TH4 = TT + HT4 • TH5 = TT + HT5 • TH6 = TT + HT6 • TH7 = TT + GT • TH8 = TT + GP Tổ hợp phụ: • TH9 = TT + 0.9HT1+0.9GT • TH10 = TT + 0.9HT2+0.9GT • TH11 = TT + 0.9HT3+0.9GT • TH12 = TT + 0.9HT4+0.9GT • TH13 = TT + 0.9HT5+0.9GT • TH14 = TT + 0.9HT6+0.9GT • TH15 = TT + 0.9HT1+0.9GP • TH16 = TT + 0.9HT2+0.9GP • TH17 = TT + 0.9HT3+0.9GP • TH18 = TT + 0.9HT4+0.9GP • TH19 = TT + 0.9HT5+0.9GP • TH20 = TT + 0.9HT6+0.9GP  Trường hợp BAO nội lực thành lập cách vẽ chồng tất trường hợp tổ hợp tổ hợp vào biểu đồ, đường viền bên biểu đồ BAO nội lực Về mặt tính tốn, ta tính sau: Trường hợp BAO = Max/Min (TH1, TH2, …, TH20) VII KẾT QUẢ NỘI LỰC (Kết trường hợp BAO) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG BIỂU ĐỒ BAO MÔ MEN (kG.m) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG BIỂU ĐỒ BAO LỰC DỌC (kG) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (kG) ... KÉO ( kg/cm2 ) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG PHẦN 2: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP I MƠ TẢ MẶT BẰNG SÀN Do cơng trình có kết cấu khung chịu lực nên dùng phương án đổ sàn b tông cốt thép tồn... 121.03 40.56 81.12 35.88 71.75 61.44 122.88 79.04 158.08 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG Bảng 2.3 : Bảng tính bố trí thép sàn phương ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG Tính đại diện sàn phương S5 Ta có : L1 =5 m ; L2... (kG/cm2) + Modul đàn hồi: Es = 21104 (MPa) = Es = 21105 (kG/cm2) ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG II CẤU TẠO VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG CƠNG TRÌNH Cấu tạo phân tích mặt Tải trọng tác dụng lên khung gồm có tĩnh