Đồ án kết cấu nhà bê tông cốt thép bao gồm cả phần thuyết minh tính toán, bản vẽ, các tiêu chuẩn liên quan đến tính toán kết cấu, các file tính, bảng tính, file etabs... giúp các bạn sinh viên có thêm một tài liệu hữu ích để tham khảo trong quá trình làm đồ án
Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT đồ án kết cấu nhà bê tông cốt thép số liệu chung : + công trình : nhà ký túc xá sinh viên + địa điểm xây dung : thành phố vinh, tỉnh nghệ an + sơ đồ kiến trúc : kt-02 + điều kiện địa chất : giả thiết + tiêu chuẩn thiết kế : - tcvn 5574:2012 : kết cấu bê tông bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - tcvn 2737:1995 : tải trọng tác động tiêu chuÈn thiÕt kÕ - TCVN 9362:2012 : Tiªu chuÈn thiÕt kế nhà công trình - TCVN 205:1998 : mãng cäc - tiªu chn thiÕt kÕ NhiƯm vơ thiÕt kế: + xác định sơ đồ tính cho khung +xác định tải trọng tác dụng + sơ đồ chất tải lên khung + tính toán nội lực tổ hợp néi lùc + biĨu ®å néi lùc ( m, n, q ) + tính toán tiết diện bố trí cốt thép cho khung trục +tính toán bố trí cốt thép cho ô sàn điển hình +tính toán bố trí cốt thép cho thang +tính toán vµ bè trÝ cèt thÐp cho mãng khung trơc B¶n vÏ kÌm theo: + b¶n vÏ kÕt cÊu khung trơc + b¶n vÏ bè trÝ cèt thÐp cho sàn tầng điển hình + vẽ bố trí cốt thép cho cầu thang + vẽ bố trí cèt thÐp cho mãng khung trơc Thùc hiƯn: Nhãm 04 Lớp : B2XDDD18A14 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT phần -lựa chọn giải pháp kết cấu 1.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn: Trong công trình hệ sàn có ảnh hởng lớn đến làm việc không gian kết cấu Việc lựa chọn phơng án sàn hợp lý quan trọng Do vậy, cần phải có phân tích để lựa chọn phơng án phù hợp với kết cấu công trình Căn vào đặc điểm kiến trúc tải trọng công trình, lựa chọn phơng án sàn sờn toàn khối - Cấu tạo bao gồm hệ dầm sàn +Ưu điểm: tính toán đơn giản,chiều dày sàn nhỏ nên tiết kiệm vật liệu bê tông thép,do giảm tải đáng kể tĩnh tải sàn Hiện đợc sử dụng phổ biến nớc ta với công nghệ thi công phong phú, công nhân lành nghề,chuyên nghiệp nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ,tổ chức thi công +Nhợc điểm: chiều cao dầm độ võng sàn lớn vợt độ lớn dẫn đến chiều cao tầng công trình lớn gây bất lợi cho công trình chịu tải trọng ngang không tiết kiệm chi phí vật liệu nhng dầm tờng phân cách tách biệt không gian nên tiết kiệm không gian sư dơng - Bè trÝ hƯ thèng kÕt cÊu: Do kích thớc mặt công trình có chiều dài lớn chiều rộng nên ta bố trí hệ thống chịu lực khung bố trí theo phơng ngang nhà, khung ngang đợc nối với hệ dầm dọc quy tụ nút khung 1.2 Hệ kết cấu chịu lực : Công trình thi công gồm tầng Nh có phơng ¸n hƯ kÕt cÊu chÞu lùc hiƯn hay dïng áp dụng cho công trình: 1.2.1 Hệ kết cấu vách cứng lõi cứng : - Hệ kết cấu vách cứng đợc bố trí thành hệ thống phơng,hai phơng liên kết lại thành hệ không gian gọi lõi cứng - Loại kết cấu có khả chịu lực xô ngang tốt nên thờng đợc sử dụng cho công trình có chiều cao 20 tầng Tuy nhiên, hệ thống vách cứng công trình cản trở để tạo không gian rộng 1.2.2 Hệ kết cấu khung vách cứng - Hệ kết cấu khung - giằng đợc tạo kết hợp hệ thống khung hệ thống vách cứng Hệ thống vách cứng thờng đợc tạo khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinhchung tờng biên khu vực có tờng liên tục nhiều tầng Hệ thống khung đợc bố trí khu vực lại nhà.Hai hệ thống khung vách đợc liên kÕt víi qua hƯ kÕt cÊu sµn - HƯ kÕt cÊu khung - gi»ng tá lµ kÕt cÊu tối u cho nhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu sử dụng hiệu cho nhà cao đến 40 tầng đợc thiết kế cho vùng cã ®éng ®Êt ≤ cÊp 1.2.3 HƯ kÕt cÊu khung chịu lực : - Hệ khung chịu lực đợc tạo thành từ đứng (cột) ngang (dầm), liên kết cứng chỗ giao chúng nút Hệ kết cấu khung có khả tạo Thực hiện: Nhóm 04 Lớp : B2XDDD18A14 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT không gian lớn,linh hoạt,thích hợp với công trình công cộng Hệ thống khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhng lại có nhợc điểm hiệu chiều cao công trình lớn Trong thực tế kết cấu khung BTCT đợc sử dụng cho công trình có chiều cao số tầng nhỏ 20m cấp phòng chống động đất Qua xem xét đặc điểm hệ kết cấu chịu lực trên, áp dụng đặc điểm công trình yêu cầu kiến trúc nên lựa chọn phơng pháp tính kết cấu cho công trình làHệ kết cấu khung chịu lực Chän vËt liƯu sư dơng ( Theo TCVN 5574:2012) : - Bê tông : Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 ( M250) có cường độ tính tốn bê tông theo trạng thái giới hạn thứ : R b = 11,5.103 kN/m2.; Rbt = 0,9 103 kN/m2 Môdul đàn hồi ban đầu bê tông nén kéo Eb =27×106 kN/m2 - Cốt thép : + Thép có đường kính < 10 mm : Sử dụng thép nhóm CI có cường độ tính tốn cốt thép tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ là: Rs = Rsc = 225.103 kN/m2 Rsw = 175.103 kN/m2 Es = 21×104 MPa + Thép có đường kính ≥ 10 mm : Sử dụng thép nhóm CII có cường độ tính tốn cốt thép tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ : Rs = Rsc = 280.103 kN/m2 ξ R = 0,623 , α R = 0,429 3.Chọn sơ kích thước tiết diện cấu kiện : 3.1.Chọn sơ chiều dầy sàn : hs = D × ln ≥ hmin ; : m + hs- chiều dầy sàn + D - hệ số phụ thuộc tải trọng D = (0,8÷1,4) Chọn D = 1,2 tải trọng cơng trình khơng q lớn + m - hệ số phụ thuộc loại bản, với kê cạnh m = (40÷45) Chọn m = 45 + ln- chiều dài sàn theo phương cạnh ngắn + hmin - chiều dày nhỏ sàn, lấy theo TCVN 5574:2012 Đối với sàn nhà cơng trình cơng cộng hmin = 50mm a.Xác định chiều dầy sàn phòng ở: Sàn phòng có ln = 3900 mm; ld = 6000 mm hs1= D 1, × ln = × 3900 = 104 mm m 45 b.Xác định chiều dày sàn khu vệ sinh: Sàn khu vệ sinh có ln = 3000 mm; ld = 3900 mm hs2= D 1, × ln = × 3000 = 80 mm m 45 c.Xác định chiều dầy sàn khu hành lang : Sàn khu hành lang có ln = 2400 mm; ld = 3900 mm Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự hs3= Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT D 1, ì ln = ì 2400 = 64 mm m 45 Do sàn có chiều dầy khác nhau, để tiện cho tính tốn thi công ta chọn chung chiều dầy sàn 100 mm để tính tốn cho tất sàn 3.2.Chọn kích thước dầm khung : -Chọn kích thước tiết diện dầm : mặt cắt ngang có kích thước( bd×hd ) xác định sau: 1 hd = ÷ L; 12 1 1 bd = ÷ hd ; với L chiều dài nhịp dầm 4 2 Dầm BC Dầm AB L ( mm) 6000 2400 Chiều cao dầm tính tốn :hdtt (mm) (750 ÷ 500 ) (300 ÷ 200 ) Chiều cao dầm chọn :hdch (mm) 600 350 Bề rộng dầm chọn bdch (mm) 250 250 Dầm CD 3000 (375 ÷ 250 ) 350 250 Dầm dọc nhà Dầm cầu thang Dầm phụ 3900 3900 (488 ÷ 325 ) (488 ÷ 325 ) 350 300 300 250 220 220 Tên dầm Bảng chọn sơ kích thước tiết diện dầm 3.3.Xác định kích thước cột: Diện tích tiết diện ngang cột xác định theo công thc: Fb = (1, ữ 1, ) ì N Rb + 1,2 - 1,5- hệ số dự trữ kể đến ảnh hưởng mômen, lấy hệ số 1,2 để tính tốn tiết diện cột sơ cơng trình + Fb- diện tích tiết diện ngang cột + Rn- cường độ chịu nén tính tốn bê tơng Bê tơng B20 Có Rb = 11,5.103 kN/m2 + N- lực nén lớn xuất cột , tính theo cơng thức gần sau: N= ms.q.Fs - ms - số sàn phía tiết diện cột xét - q - tải trọng tính mét vng mặt sàn (kN/m2) Với nhà có bề dày sàn từ 10 ÷ 14cm chọn sơ q = 10 ÷ 14 kN/m2.Chọn q = 10kN/m2 để tính tốn tiết diện cột sơ cơng trình - Fs- diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột xét Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự d Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT s4 c s3 s2 B s1 a Sơ đồ diện tích truyền tải trọng sàn lên cột Kích thước sơ cột tính tốn trình bày Cột Tầng Trục A Trục B Trục C Trục D Trục A Trục B Trục C Trục D 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 4,5,6 4,5,6 4,5,6 4,5,6 Hệ số 1,2 q (kN/m2) ms Fs(m2) 10 6 6 3 3 7,6 16,4 17,6 9,0 7,6 16,4 17,6 9,0 N Fb(cm2) (kN) 456 476 984 1027 1056 1102 540 563 228 238 492 513 528 551 270 282 KT chọn (b × h) cm 25 × 30 25 × 50 25 × 50 25 × 35 25 × 30 25 × 40 25 × 40 25 × 35 Fchọn (cm2) 750 1250 1250 875 750 1000 1000 875 Bảng chọn sơ kích thước tiết diện cột Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT phần - TảI TRọNG Và TáC Động 2.1 Cơ sở thiết kế : - Hồ sơ vẽ thiết kế - TCVN 2737 : 1995 Tải trọng tác động Tiêu chuẩn thiết kế 2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên công trình: - Tĩnh tải: trọng lợng phận công trình - Hoạt tải sử dụng, sửa chữa, thi công - Tải trọng gió: gió tĩnh + Trị số tải trọng đợc xác định theo số liệu thiết kế tiết diện cấu kiện tiêu chuẩn thiÕt kÕ hiƯn hµnh TCVN 2737 – 1995 2.2.1 TÜnh tải 2.2.1.1 Tĩnh tải phân bố sàn Bảng 1: Ô sàn điển hình phòng ở, phòng tự học,ban công, hành lang STT TL riêng Chiều dày (kN/m3) (m) Lớp gạch lát 20 0,010 Vữa lót 18 0,020 Vữa XM trát trần 18 0,010 Tổng tĩnh tải lớp hoàn thiện : Sàn BTCT 25 0,100 Tổng tĩnh tải : Cấu tạo lớp sµn n 1,1 1,3 1,3 1,1 gtc (kN/m2) 0,20 0,36 0,18 0,74 2,50 3,24 gtt (kN/m2) 0,220 0,468 0,234 0,922 2,750 3,672 gtc (kN/m2) gtt (kN/m2) 0,20 0,36 0,75 0,40 1,71 2,50 4,21 0,220 0,460 0,788 0,520 1,988 2,750 4,738 Bảng 2: Sàn khu vệ sinh STT Cấu tạo lớp sàn TL riêng (kN/m3) Chiều dày (m) Gạch lát 10mm 20 0,010 Vữa lót dày 20mm 18 0,020 Thiết bị vệ sinh Trần thạch cao Tổng tĩnh tải lớp hoàn thiện : Sµn BTCT dµy 10 cm 25 0,100 Tỉng tÜnh t¶i : Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 n 1,10 1,30 1,05 1,30 1,10 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự STT Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT Bảng 3: Sàn mái BTCT T.L riêng Chiều dày (kN/m3) (m) Cấu tạo lớp vËt liƯu n gtc (kN/m2) gtt (kN/m2) líp gạch nem 18 0,04 1,1 0,72 0,792 Vữa XM lãt dµy 2cm 18 0,02 1,3 0,36 0,468 Lớp gạch cách nhiệt 15 0,07 1,1 1,05 1,155 Vữa XM lót dày 2cm 18 0,02 1,3 0,36 0,468 Líp BT chèng thÊm 25 0,03 Líp v÷a XM trát trần 18 0,01 Tổng tĩnh tải lớp hoµn thiƯn : 1,1 1,3 0,75 0,18 3,42 0,825 0,234 3,942 Trần mái BTCT 1,1 2,5 2,750 5,92 6,692 n gtc (kN/m2) gtt (kN/m2) 25 0,1 Tỉng tÜnh t¶i : Bảng 4: Sê nô mái T.L riêng Chiều dày (KN/m3) (m) STT Cấu tạo lớp vật liệu Vữa XM láng dày 3cm 0,03 1,3 0,54 0,702 Trát trần dày 10 18 0,01 Tổng tĩnh tải lớp hoàn thiện : Bản sê nô BTCT 25 0,1 1,3 0,18 0,72 2,5 0,234 0,936 3,686 3,22 4,628 n gtc (kN/m2) gtt (kN/m2) 18 1,1 Tỉng tÜnh t¶i : Bảng 5: Tải trọng tờng xây 220 STT Các Lớp Tờng T.L Riêng Chiều dày (KN/m3) (m) Hai líp tr¸t 18 0,03 1,3 0,54 0,702 T−êng 220 18 0,22 1,1 3,96 4,356 4,50 5,058 n gtc (kN/m2) gtt (kN/m2) Tỉng tÜnh t¶i : B¶ng 6: T¶i träng tờng xây 110 STT Các Lớp Tờng T.L Riêng Chiều dày (KN/m3) (m) Hai lớp trát 18 0,03 1,3 0,54 0,702 T−êng 110 18 0,11 1,1 1,98 2,178 2,52 2,88 Tỉng tÜnh t¶i : Thùc hiƯn: Nhãm 04 Lớp : B2XDDD18A14 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT Bảng tổng hợp kết tĩnh tải tác dụng lên sàn hệ khung: ( Tải trọng thân cấu kiện chơng trình tự tính toán ) Tải trọng ( không kể tới TL thân KC ) Tªn cÊu kiƯn STT gtc (kN/m2) gtt (kN/m2) -Sàn phòng ở, phòng tự học, ban công, hành lang 0,74 0,922 -Ô sàn vệ sinh 1,71 1,988 -Sàn mái 3,42 3,942 -Sê nô mái 0,72 0,936 -T−êng x©y 220 4,50 5,058 -T−êng x©y 110 2,52 2,88 2.2.1.2: Tải trọng bể nớc mái : - Công trình có bể nớc mái, kích thớc bể : V = (4,15 ì 6,25 ì 1,5)m, kê lên cột qua hệ dầm đỡ d d bĨ n−íc m¸i bĨ n−íc m¸i C25x40 C25x40 c c s3 s4 s1 s2 D25x40 D25x40 D25x40 C25x40 C25x40 D25x40 B B a a mặt k? t cấu bể nớc mái Thực hiện: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 diƯn t?ch truy?n t¶i lên cột khung GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT b b - xi măng chống thấm tạo dốc - đúc btct nắp bể b15 dày 100 - btct đổ chỗ b15 dày 100 - xi măng chống thấm tạo dốc - btct đổ chỗ b15 dày 100 B C Mặt cắt 1-1 lớp cấu tạo bể - Tải trọng bể nớc mái đợc xác định theo bảng dới : Bảng : Tải trọng bể nớc mái Tên lớp g kN/m3 TT Chiều Chiều Chiều Hệ số Số tiêu rộng dài cao vợt lợng chuẩn m m m tải kN TT tính toán kN - Vữa XM chống thấm 18 01 4,15 6,25 0,03 14 1,3 18,2 - Bản nắp bể BTCT 25 01 4,15 6,25 0,1 64,8 1,1 71,3 - Lớp vữa láng 18 01 3,65 5,75 0,03 11,3 1,3 14,7 - Bản đáy bể BTCT 25 01 3,65 5,75 0,1 52,5 1,1 57,7 - Dầm đáy bể trục 3-4 25 02 4,15 0,25 0,4 20,8 1,1 22,8 - DÇm ®¸y bĨ trơc B-C 25 02 5,75 0,25 0,4 28,8 1,1 31,6 -Thµnh bĨ trơc 3-4 18 02 4,15 0,22 1,0 32,9 1,1 36,2 - Trát thành bể trục 3-4 18 02 4,15 0,03 1,5 6,7 1,3 8,7 - Thµnh bĨ trơc B-C 18 02 5,75 0,22 1,0 45,5 1,1 50,1 - Trát thành bể trục B-C 18 02 5,75 0,03 1,5 9,3 1,3 12,1 - Cét BTCT 3B,3C,4B,4C 25 04 0,25 0,4 0,5 5,0 1,1 5,5 - N−íc bÓ 10 01 3,65 5,75 1,3 272,8 1,1 300,1 + Tỉng t¶i träng Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 629,0 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT Bảng : Tải trọng bể nớc tác dụng lên cét khung Cét B3 ; B4 C3 ; C4 DiÖn tích chịu tải mì m 2,075 3,125 2,075 3,125 Diện tích bể mìm 6,25 4,15 6,25 4,15 Tải trọng bể kN 629,0 629,0 Tải trọng tác dụng (kN) 157,25 157,25 2.2.2 Hoạt tải: STT Tên ô - Phòng - Phòng tự học - Sảnh, hành lang, cầu thang - Ban công, logia - Phòng vệ sinh - Mái BTCT, sê nô mái Ptc (kN/m2) n Ptt (kN/m2) 1,50 2,00 3,00 2,00 2,00 0,75 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,800 2,400 3,600 2,400 2,400 0,975 2.2.3 Tải trọng gió a Thành phần tải trọng gió - Công trình có độ cao H = 22,20 m < 40m Theo TCVN 2737-1995, kh«ng phải tính đến thành phần động gió - Công trình có địa điểm xây dựng thành phố Vinh, thuộc vùng gió III-B, có giá trị áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 1,25 kN/m2 (lấy theo đồ phân vùng gió phụ lục D điều 6.4 TCVN2737-1995), dạng địa hình C - Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu khung đợc gán vào tâm hình học sàn - Giá trị tính toán phần gió tĩnh quy lực tập trung tâm hình học sàn đợc xác định theo công thức : Wtt = n × W0× kj× c × Bj× hj (kN) Trong ®ã: n- hƯ sè ®é tin cËy, n = 1,2 kj- hƯ sè kĨ ®Õn sù thay đổi áp lực gió theo độ cao (bảng 5-TCVN:2737-95) c- hệ số khí động, bao gồm gió đẩy gió hút Công trình có mặt đón gió dạng hình chữ nhật c = 1,4 Trong : cđ = 0,8 phía đón gió ch = 0,6 phÝa hót giã B: bỊ réng ®ãn giã, hj : ChiỊu cao cđa tÇng thø j Thùc hiƯn: Nhãm 04 Lớp : B2XDDD18A14 10 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhµ BTCT Tổng lực chọc thủng P = 1465,83 kN < [P] = 2575,5 kN => Đảm bảo yêu cầu khả chống chọc thủng cột đài • Kiểm tra chọc thủng cọc góc : y B x - Lực chọc thủng P = P3 = 187,09kN C1 = 0,75-0,25/2-0,25/2 = 0,5 ; 0,5h0 = 0,325 < C1 =0,5 < h0 = 0,65 0, 65 α1 = 1,5 + = 2,46 0, - b = 0,25/2+0,25 = 0,375 C2 = 0,75-0,5/2-0,25/2 = 0,375 ;0,5h0 = 0,325 < C2 = 0,375 < h0 = 0,65 0, 65 α = 1, + = 3,00 0,375 - b =0,25/2+0,25 = 0,375 + Điều kiện chống chọc thủng : P ≤ [P] - [P] = 0,5[α1.(b2+0,5c2)+α2.(b1+0,5c1)].ho.Rbt = 0,5.[2,46.(0,375+0,5.0,375)+3,0.(0,375+0,5.0,5)].0,65.0,9.103 = 953,2 kN Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 79 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT Tổng lực chọc thủng P = 187,09 kN < [P] = 953,2 kN => Đảm bảo yêu cầu khả chống chọc thủng cọc góc - • Kiểm tra điều kiện cường độ tiết diện nghiêng: Kiểm tra mặt cắt I-I : y i i B x + Lực cắt : Q = P1 + P2+ P3= 179,71+183,40+187,09 = 550,19 kN 0, 65 + c1 = 0,75-0,5/2-0,25/2= 0,375 > 0,5.h0 = 0,325 => β = 0, + = 1, 40 0,375 + Khả chống cắt : [Q] = β b.h0.Rbt = 1,40.2.0,65.0,9.103 = 1638 kN Lực cắt Q = 550,19 kN < [Q] = 1638 kN Tiết diện đảm bảo khả chống cắt • Tính tốn bố trí cốt thép đài : Quan niệm đài dầm công xon ngàm tiết diện mép chân cột, bị uốn phản lực cọc Xét mặt cắt I-I II-II hình vẽ : Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 80 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT ii y i i B x ii + Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I : M1 = (P1+P2+P3).r1 Trong : r1 = 0,75-0,5/2= 0,5 m M1 = (179,71+183,40+187,09).0,5 = 275,10 kN.m + Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II : M2 = (P3+P6+P9).r2 Trong : r2 = 0,75-0,25/2 = 0,625 m - M2 = ( 187,09+186,92+186,75 ).0,625 = 350,48 kN.m Diện tích thép yêu cầu đặt song song theo phương OY : As1 = M1 /(0,9.Rs.h01) = 275,10/(0,9.280.103.0,65) = 0,00168 m2 = 1680 mm2 n Chọn thép 15 φ 14 có Ascho = 2309 mm2 Khoảng cách trục cốt thép cạnh : a1 = 2000 − 2.30 = 140mm 15 − Đặt thép theo phương song song với trục OY :15 φ 14 a140mm - Diện tích thép yêu cầu đặt song song theo phương OX : As2 = M2 /(0,9.Rs.h01) = 350,48/(0,9.280.103.0,65) = 0,00214 m2 = 2140 mm2 n Chọn thép 15 φ 14 có Ascho = 2309 mm2 - Khoảng cách trục cốt thép cạnh : a2 = Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 81 2000 − 2.30 = 140mm 15 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT phần - tính toán khung trôc 3.1.Xác định nội lực khung : + Xây dựng mơ hình khơng gian phần mềm Etabs , sau nhập số liệu tải trọng chạy chương trình để tìm nội lực phân bố phần tử khung + Sơ đồ tính tốn theoPhụ lục I : Sơ đồ tính tốn + Các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung bao gồm : - Tĩnh tải = Tải trọng thân + Tải trọng tường xây + Tải trọng lớp hoàn thiện sàn - Tải trọng thân kết cấu : Do chương trình tự tính Hệ số vượt tải n = 1,1 - Tải trọng tường xây : Tác dụng vào khung dạng phân bố dầm - Tải trọng lớp hoàn thiện sàn : Tác dụng vào sàn dạng phân bố mặt sàn - Hoạt tải: Chất toàn tầng cho sơ đồ khung không gian.Hoạt tải tác dụng lên sàn dạng phân bố mặt sàn - Tải trọng gió theo phương OX (OX + OX -) tác dụng dạng tập trung tâm hình học sàn, tính tới tác dụng thành phần gió tĩnh - Tải trọng gió theo phương OY (OY + OY -) tác dụng dạng tập trung tâm hình học sàn, tính tới tác dụng thành phần gió tĩnh + Sơ đồ tải trọng tác dụng theo Phụ lục II : Tải trọng tác động + Sau chạy chương trình, xuất kết nội lực phần tử cột dầm khung trục để tính tốn theo nhiệm vụ thiết kế Kết nội lực sau xuất từ Etabs lập thành bảng trình bày phầnPhụ lục III :Nội lực khung trục + Biểu đồ nội lực : Mô men, Lực cắt Lực dọc khung trục trình bày phầnPhụ lục IV : Biểu đồ nội lực khung trục 3.2 Tổ hợp nội lực - Nội lực khung sau xuất tính tốn tổ hợp lại nhằm tìm trường hợp nội lực nguy hiểm tác động lên kết cấu để tính tốn thiết kế kết cấu - Tiến hành tổ hợp nội lực với tổ hợp sau: Tổ hợp I Tổ hợp II + Đối với tổ hợp I : - Lấy nội lực tĩnh tải cộng với nội lực hoạt tải gây ra, hệ số tổ hợp lấy 1; bao gồm trường hợp : TT+HT; TT+ GX; TT+GY + Đối với tổ hợp II :(phải xét trường hợp hoạt tải) : - Lấy nội lực tĩnh tải cộng với nội lực hoạt tải gây ; hoạt tải nhân với hệ số 0,9 Bao gồm trường hợp: TT+0,9x(HT+GX); TT+0,9x(HT+GY) 3.2.1.Đối với cột : - Sử dụng phương pháp tính cột lệch tâm xiên bố trí cốt thép đối xứng nên ta xét cặp nội lực sau để tính tốn cốt thép X + M max ; N tu ; M ; Y + M max ; N tu ; M tuX ; Thùc hiÖn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 (M (M X max −X = M m+axX , M Y max Y −Y = M m+ax , M ) ) 12 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT y c x Sơ đồ bố trí cọc móng cột trục 3-C * Kiểm tra lại chiều sâu chôn đài : + Công thức kiểm tra : hm ≥ hmin h1min= 0,7.tg (450 - ) h2min= 0,7.tg (450 - ) .$ = 0,7.tg(450 – 15/2) = 0,7.tg(450 – 15/2) 64, !," ∗ 6, ! !," ∗ = 1,95m = 0,58m => Chọn hm = 2,0m thỏa mãn - Chọn chiều cao đài hd = 0,8m 3.Kiểm tra móng cọc : a.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : - Xác định tổng tải trọng tác dụng đáy đài : + Ntt = N0tt + n tb.hm.Ad = 1436,64+ 1,1.20.2.2.2 = 1612,64 kN + Mytt = My + Qx.hd = 106,72+46,92.0,8 = 144,26 kN.m + Mxtt = Mx + Qy.hd = 5,88+4,21.0,8 = 9,25 kN.m + Gcọc = n.lc.b2 bt = 1,1.9,65.0,252.25 = 16,59 kN • Điều kiện kiểm tra : + Cọc chịu nén : Pmax + Gcọc ≤ Pnc + Cọc chịu kéo : Pmin - Gcọc ≤ Pkc Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 83 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT : - Pmax ; Pmin tải trọng tác dung lên cọc chịu nén nhiều tải trọng tác dụng lên cọc chịu kéo nhiều - Gcọc : Trọng lượng thân cọc - Pnc ; Pkc : Sức chịu tải cọc chịu nén chịu kéo • Lực truyền xuống cọc số i xác định theo công thức : Pi = Cọc số xi (m) -0,75 0,75 -0,75 0,75 -0,75 0,75 & + yi (m) 0,75 0,75 0,75 0 -0,75 -0,75 -0,75 ) *+ ∑-+./ *+, + ) 0+ ∑-+./ 0+, xi2 (m) 0,5625 0,5625 0,5625 0,5625 0,5625 0,5625 Ʃ = 3,375 yi2 (m) 0,5625 0,5625 0,5625 0 0,5625 0,5625 0,5625 Ʃ = 3,375 Pi (T) 149,18 181,24 213,30 147,12 179,18 211,24 145,07 177,13 209,18 Pmax = P3 = 213,03 kN Pmin = P7 = 145,07 kN Pmax + Gcọc = 213,03+16,59 = 229,89 kN < Pnc = 304 kN => Thỏa mãn điều kiện cho cọc chịu nén lớn Pmin = 145,07 kN > nên tất cọc đài chịu nén, kiểm tra kéo b.Kiểm tra móng theo điều kiện biến dạng : Độ lún móng cọc tính theo độ lún móng quy ước có mặt cắt abcd với n α= ϕtb = lϕ i =1 Trong : i 4l i = 0,15.150 + 2,7.17 + 3,8.180 + 3.280 = 5,100 4.9, 65 + ϕi ,li : Góc ma sát chiều dầy lớp thứ i mà cọc qua + l: Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc - Chiều rộng móng khối qui ước: BM = B1+2 lc tgα = 1,75 + 2.9,65.tg( 5,100 ) = 3,5 (m) - Chiều dài móng khối qui ước: LM = L1+2 lc tgα = 1,75 + 2.9,65.tg(5,10o) = 3,5 (m) Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 84 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT Trong ú: B1 , L1 khoảng cách từ mép hàng cọc ngồi đối diện theo phía - Diện tích đáy móng khối qui ước : Fqd = LM.BM = 3,5.3,5= 12,25 (m2) - Chiều cao móng khối qui ước: H M = hm + lc = + 9,65 = 11,65(m) * Kiểm tra điều kiện ứng suất tải trọng gây phải nhỏ áp lực tiêu chuẩn lớp đất đế móng khối qui ước: - Tính tốn trị số áp lực tiêu chuẩn lực dọc mô men đáy móng khối qui ước: Ntc = Ta có : N tt 1612, 64 + Fdq ( H M − hm ).γ tb = + 12, 25.(11, 65 − 2).20 = 3708,1(kN) 1, 1, M xtt Qy ( H M − hm ) 9, 25 4, 21.(11, 65 − 2) M = + = + = 41, 56(kN/ m) 1, 1, 1, 1, tc x M = tc y M ytt 1, + Qx ( H M − hm ) 144, 26 46,92.(11, 65 − 2) = + = 497, 5(kN/ m) 1, 1, 1, - Độ lệch tâm : eL = eb = M xtc 41,56 = = 0, 011(m) N tc 3708,1 M ytc N tc = 497,5 = 0,134(m) 3738,5 - Ứng suất đáy móng : tc - σ max = N tc 6.e 6.e 3708,1 6.0, 011 6.0,134 (1 + L + b ) = (1 + + ) = 377, 95(kN/ m ) Fqd LM BM 12, 25 3, 3, tc - σ = - σ tbtc = N tc 6.e 6.e 3708,1 6.0, 011 6.0,134 (1 − L − b ) = (1 − − ) = 227, 46(kN/ m ) Fqd LM BM 12, 25 3,5 3, 377,95 + 227, 46 = 302, 71(kN/ m ) - Áp lực tiêu chuẩn đáy móng khối quy ước : R tc = m1.m2 (1,1 A.bqu λd + 1,1.B.hqu γ t + 3.D.cd ) ktc - Ta có : + bqư = BM ; hqư = HM + ktc = tiêu lý đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đất + m1 – hệ số làm việc đất nền, lấy m1 =1,3( tra bảng ) + m2 =1 cơng trình khơng thuộc loại tuyệt đối cứng + Từ ϕ = 28o tra bảng ta có : Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 85 GVHD: Ph¹m Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT A = 0,9834 ; B = 4,9338 ;D = 7,3983 + γt : Trọng lượng riêng tự nhiên lớp đất đế móng : γt = γ h h i i = i 1, 78.2,15 + 1,88.2, + 1,90.3,8 + 1,80.3 = 1,85(T / m3 ) = 18,5 kN/ m3 11, 65 + Trọng lượng riêng tự nhiên lớp đất đế móng : γ d = 18(kN/ m3 ) + cd = 0,02 (T/m2) = 0,2kN/m2 Thay vào công thức có: Rtc = 1,3.1 (1,1× 0, 9834 × 3, × 18 + 1,1× 4, 9338 ×11, 65 × 18,5 + × 7, 3983 × 0, 2) = 1617(kN/ m ) Ta thấy : σtcmax = 377,95 ( kN/ m ) < 1, 2.Rtc = 1, 2.1617 = 1940, 4(kN/ m2 ) σtctb = 302,71 ( kN/ m ) < Rtc = 1617(kN/ m2 ) Như vậy, thoả mãn điều kiện tính tốn độ lún theo quan niệm tuyến tính * Tính độ lún : (dùng phương pháp cộng lún lớp phân tố) - Ứng suất thân đáy móng khối qui ước là: σ bt = H M γ t = 11, 65 × 18,5 = 215,5(kN/ m ) - Ứng suất gây lún đáy móng khối qui ước là: σgl=σtbtc - σbt = 302,71 – 215,5 = 87,21 (kN/m2) Chia lớp đất đế móng thành lớp phân tố có : hi ≤ bqu = 3,5 = 0,88(m) Chọn hi = 0,5m LM BM 2.z BM k0 σ zbt+11,65 m σ zgl = k0 σ gl 0,2 σ zbt+11,15m 0,00 1,000 215,50 87,21 43,10 0,5 0,29 0,971 224,50 84,68 44,90 1,0 0,57 0,892 233,50 77,79 46,70 1,5 0,86 0,771 242,50 67,24 48,50 2,0 1,14 0,635 251,50 55,38 50,30 2,5 1,43 0,544 260,25 47,44 52,05 Điểm z 1,00 Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 86 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT + N max ; M tuY ; M tuX - Riêng chân cột tầng lấy thêm giá trị Qtư cần tính tốn móng 3.2.2.Đối với dầm : Cần tổ hợp : +) ; Qtư) + Cặp mômen dương lớn lực cắt tương ứng ( M (max −) + Cặp mômen âm nhỏ lực cắt tương ứng ( M (min ; Qtư) + Cặp lực cắt lớn mômen tương ứng (Qmax ; Mtư) - Kết tổ hợp nội lực phần tử cột dầm khung trục trình bày Phụ lục V : Tổ hợp nội lực khung trục 3.3.Tính tốn cốt thép khung trục 3: - Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn số phần tử cột dầm có nội lực lớn để tính tốn bố trí cho phần tử lại, cụ thể sau : + Tính tốn phần tử dầm B72, B103, B134 - tầng để bố trí cho tầng 2,3 tầng + Tính toán phần tử dầm B72, B103, B134 - tầng để bố trí cho tầng 5,6 tầng + Tính tốn phần tử cột C3, C16, C29, C42 - tầng để bố trí cho cột tầng 1,2 + Tính tốn phần tử cột C3, C16, C29, C42 - tầng để bố trí cho cột tầng 4,5 A TÍNH TỐN CỘT KHUNG TRỤC 1.Tính tốn cốt thép dọc : a Cơ sở tính tốn: - Hồ sơ thiết kế kiến trúc cơng trình - Các tiêu chuẩn xây dựng TCVN - Bảng tổ hợp nội lực theo TCVN 2737:1995 b.Quy trình tính tốn : - Tính tốn theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên bố trí cốt thép đối xứng Dùng phương pháp gần để tính cốt thép cho trường hợp chịu nén lệch tâm xiên Phương pháp gần dựa việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện áp dụng phương pháp gần 0,5 ≤ C x ≤ , cốt thép đặt theo chu vi, phân bố mật độ cốt thép C y cạnh ngắn lớn Quy ước cạnh cột Thùc hiÖn: Nhóm 04 Lớp : B2XDDD18A14 13 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : KÕt cÊu nhµ BTCT 4.Tính tốn độ bền cấu tạo đài cọc : Chiều cao làm việc hữu ích bê tơng đài móng : h0 = hđ -0,15 = 0,8-0,15 = 0,65 m • Kiểm tra chọc thủng cột đài : y c x 9 - Lực chọc thủng : P = P i =1 i = 149,18+181,24+213,30+147,12+211,24+145,07+177,13+209,18 = 1433,46 kN - C1 = 0,75-0,25/2-0,25/2 = 0,5 ; 0,5h0 = 0,325 < C1 =0,5 < h0 = 0,65 0, 65 α1 = 1,5 + = 2,46 0, - C2 = 0,75-0,5/2-0,25/2 = 0,375 ;0,5h0 = 0,325 < C2 = 0,375 < h0 = 0,65 0, 65 α = 1, + = 3,00 0,375 + Điều kiện chống chọc thủng : P ≤ [P] - [P] = [α1.(hc+C2)+α2.(bc+C1)].ho.Rbt = [2,46.(0,5 + 0,375) + 3,00.(0,25 + 0,5)].0,65.0,9.103 = 2575,5 (kN) Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 88 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT Tổng lực chọc thủng P = 1433,46 kN < [P] = 2575,5 kN => Đảm bảo yêu cầu khả chống chọc thủng cột đài • Kiểm tra chọc thủng cọc góc : y c x - Lực chọc thủng P = P3 = 213,30kN C1 = 0,75-0,25/2-0,25/2 = 0,5 ; 0,5h0 = 0,325 < C1 =0,5 < h0 = 0,65 0, 65 α1 = 1,5 + = 2,46 0, - b = 0,25/2+0,25 = 0,375 C2 = 0,75-0,5/2-0,25/2 = 0,375 ;0,5h0 = 0,325 < C2 = 0,375 < h0 = 0,65 0, 65 α = 1, + = 3,00 0,375 - b =0,25/2+0,25 = 0,375 + Điều kiện chống chọc thủng : P ≤ [P] - [P] = 0,5[α1.(b2+0,5c2)+α2.(b1+0,5c1)].ho.Rbt = 0,5.[2,46.(0,375+0,5.0,375)+3,0.(0,375+0,5.0,5)].0,65.0,9.103 = 953,2 kN Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 89 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT Tng lực chọc thủng P = 213,30 kN < [P] = 953,2 kN => Đảm bảo yêu cầu khả chống chọc thủng cọc góc - • Kiểm tra điều kiện cường độ tiết diện nghiêng: Kiểm tra mặt cắt I-I : y i i c x + Lực cắt : Q = P1 + P2 + P3= 149,18+181,24+213,30 = 543,71 kN 0, 65 + c1 = 0,75-0,5/2-0,25/2= 0,375 > 0,5.h0 = 0,325 => β = 0, + = 1, 40 0,375 + Khả chống cắt : [Q] = β b.h0.Rbt = 1,40.2.0,65.0,9.103 = 1638 kN Lực cắt Q = 543,71 kN < [Q] = 1638 kN Tiết diện đảm bảo khả chống cắt • Tính tốn bố trí cốt thép đài : Quan niệm đài dầm công xon ngàm tiết diện mép chân cột, bị uốn phản lực cọc Xét mặt cắt I-I II-II hình vẽ : Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 90 GVHD: Ph¹m Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : KÕt cÊu nhµ BTCT ii y i i c x ii + Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I : M1 = (P1+P2+P3).r1 Trong : r1 = 0,75-0,5/2= 0,5 m M1 = (149,18+181,24+213,30).0,5 = 271,86 kN.m + Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II : M2 = (P3+P6+P9).r2 Trong : r2 = 0,75-0,25/2 = 0,625 m - M2 = ( 213,30+211,24+209,18 ).0,625 = 396,08 kN.m Diện tích thép yêu cầu đặt song song theo phương OY : As1 = M1 /(0,9.Rs.h01) = 271,86/(0,9.280.103.0,65) = 0,00166 m2 = 1660 mm2 n Chọn thép 15 φ 14 có Ascho = 2309 mm2 Khoảng cách trục cốt thép cạnh : a1 = 2000 − 2.30 = 140mm 15 − Đặt thép theo phương song song với trục OY :15 φ 14 a140mm - Diện tích thép yêu cầu đặt song song theo phương OX : As2 = M2 /(0,9.Rs.h01) = 396,08/(0,9.280.103.0,65) = 0,00242 m2 = 2420 mm2 n Chọn thép 15 φ 16 có Ascho = 3015 mm2 - Khoảng cách trục cốt thép cạnh : a2 = Thùc hiÖn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 91 2000 − 2.30 = 140mm 15 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhµ BTCT Đặt thép theo phương song song với phương OX :15 φ 16 a140mm Thép đài đặt theo yêu cầu cấu tạo V Tính tốn cọc vận chuyển treo lên giá búa : Khi treo cọc lên giá búa vị trí cẩu lắp cách đầu cọc khoảng 0,294L với L chiều dài đoạn cọc - Mô men uốn lớn : M = 0,086qL2 , Trong : q = n γ bt F = 1,1.25.0,25.0,25=1,72 kN/m., L = 5,5m - M = 0,086.1,72.5,52 = 4,47 kN.m Tính diện tích cố thép yêu cầu : αm = M 4, 47 = = 0, 039 Rb b.h0 11, 5.103.0, 25.0, 2 ξ m = 0,5.(1 + − 2α m ) = 0,5.(1 + − 2.0, 039) = 0, 980 As = M 4, 47 = = 8,145.10−5 (m ) = 81, 45(mm ) ξ m Rs h0 0, 980.280.103.0, Bố trí thép φ16 có As = 401,92 mm đảm bảo yêu cầu vận chuyển treo cọc lên giá búa Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 92 GVHD: Phạm Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT phần TàI LIệU THAM KHảO 1.SàN SƯờn bê tông toàn khối - gs-ts : nguyễn đình cống 2.tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo tiêu chuÈn x©y dùng tcxdvn 356-2005” - GS - ts : nguyễn đình cống tính toán thực hành móng công trình dân dụng công nghiệp - pgsts : vơng văn thành ( chủ biên ) phần – PHơ LơC THUỸT MINH 1.PHơ LơC i : SƠ Đồ TíNH TOáN PHụ LụC ii : TảI TRọNG Và TáC ĐộNG PHụ LụC iii : nộI LùC KHUNG TRơC PHơ LơC iv : BIĨU §å néI LùC KHUNG TRôC PHô LôC v : tỉ HỵP NéI LùC KHUNG TRơC PHơ LơC vi : B¶NG TÝNH THÐP CéT KHUNG TRơC Thùc hiƯn: Nhãm 04 Líp : B2XDDD18A14 93 GVHD: Ph¹m Thanh B×nh ... 5574:2012) : - Bê tông : Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 ( M250) có cường độ tính tốn bê tông theo trạng thái giới hạn thứ : R b = 11,5.103 kN/m2.; Rbt = 0,9 103 kN/m2 Môdul đàn hồi ban đầu bê tông nén... Thanh Bình Trờng: Học viện kỹ thuật Quân Sự Đồ ánmôn : Kết cấu nhà BTCT phần Thiết Kế sàn tầng điển hình 4.1.Vật liệu sử dụng - Bê tông : Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 cã: R b = 11,5MPa = 11,5.103... 5574:2012) : - Bê tông : Sử dụng bê tơng cấp độ bền B20 ( M250) có cường độ tính tốn bê tơng theo trạng thái giới hạn thứ : R b = 11,5.103 kN/m2.; Rbt = 0,9 103 kN/m2 Môdul đàn hồi ban đầu bê tơng nén