Đồ án BTCT2 trường ĐHXD Khoa XDDD và CN Có file THNL Excel, Sap2000 mô hình và bản vẽ A1 đi kèm. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Đề bài: Thiết kế khung ngang nhà BTCT tồn khối(tính khung ngang trục 4) Số liệu thiết kế: Sơ đồ Số tầng L1 (m) L2 (m) B (m) H (m) A 5,7 2,0 4,0 3,4 Hoạt tải p (daN/m ) Sàn phòng: p=200 Vùng gió Hà Nội I LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU: Chọn vật liệu sử dụng: Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có:Rb = 11,5 MPa; Rbt = 0,9 MPa Sử dụng thép có: + Nếu φ < 10 mm dùng thép AI có : Rs = Rsc = 225 Mpa + Nếu φ > 10 mm dùng thép AII có: Rs = Rsc = 280 Mpa Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn: Chọn giải pháp sàn sườn tồn khối, khơng bố trí dầm phụ, có dầm qua cột Chọn kích thước chiều dày sàn: Ta chọn chiều dày sàn theo công thức tác giả Lê Bá Huế: hs = kLngan Lngan Với α = 37 + 8α Ldai * Với sàn phòng: + Hoạt tải tính tốn: ps = ptc n = 200.1,2 = 240 (daN/m2 ) + Tĩnh tải tính tốn: (Chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Bảng 1:Cấu tạo tải trọng lớp vật liệu sàn Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán - Gạch lát dày 10 mm, γ = 2000 daN/m3 0,01 2000 =20 daN/m2 -Vữa lát dày 20mm, γ = 2000 daN/m3 0,02 2000 = 40 daN/m2 - Vữa trát trần dày 10 mm, γ = 2000 daN/m3 0,01 2000 = 20 daN/m2 20 1,1 22 40 1,3 52 20 1,3 26 Cộng: 100 Do khơng có tường xây trực tiếp sàn nên tĩnh tải tính tốn: go = 100 (daN/m2 ) SVTH: NGUYỄN CƠNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Vì tải trọng phân bố tính toán sàn: qo = ps + go = 240 + 100= 340 (daN/m2 ) Ta có qo < 400 (daN/m2 ) → k = Ơ sàn phòng có: + Ldài = L1 = 5,7 m + Lngắn = B = 4,0 m Lngan 4, = =0,7 Ldai 5, → α= Chiều dày sàn phòng: hs1 = k Lngan = 37 + 8.α 1, 0.4, = 0,094 (m) = 9,4(cm) 37 + 8.0, → Chọn hs1 = 10 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT thì: + Tĩnh tải tính tốn sàn phòng: gs = go + γbt.hs1.n = 100 + 2500.0,1.1,1 = 375 (daN/m2 ) + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn phòng: qs = ps + gs = 240 + 375= 615 (daN/m2 ) * Với sàn hành lang: + Hoạt tải tính tốn: phl = ptc.n = 300.1,2 = 360 (daN/m2 ) + Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT): go = 100 (daN/m2 ) Vì tải trọng phân bố tính tốn sàn hành lang: qhl = phl + go = 360 + 100 = 460 (daN/m2 ) > 400(daN/m ) → k= q hl = 400 460 = 1,05 400 Ơ hành lang có: + Ldài = B = 4,0 m + Lngắn = L2 = m →α = L2 = =0,5 B Chiều dày sàn hành lang: hs = k Lngan 1, 05.2, = = 0,052m = 5,2 cm 37 + 8.0,5 37 + 8.α → chọn hs = 10cm Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT thì: + Tĩnh tải tính tốn sàn hành lang: ghl = go + γbt.hs2.n = 100 + 2500.0,1.1,1 = 375 (daN/m2 ) + Tổng tải trọng phân bố tính toán sàn hành lang: qhl = phl + ghl = 360 + 375 = 735 (daN/m2 ) SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II * Với sàn mái: + Hoạt tải tính tốn: pm = ptc.n = 75.1,3 = 97,5 (daN/m2 ) + Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Bảng 2:cấu tạo tải trọng lớp vật liệu sàn mái Các lớp vật liệu Tiêu n Tính tốn chuẩn - Vữa trát trần dày 10 mm, γ = 2000 20 1,3 26 daN/m 0,01.2000=20 daN/m Cộng: 26 Do khơng có tường xây dựng trực tiếp sàn nên tĩnh tải tính tốn: go = 26 (daN/m2 ) Vì tải trọng phân bố tính tốn sàn: q = pm + go = 97,5 + 26= 123,5 (daN/m2 ) Do tải trọng mái nhỏ nên ta chọn chiều dày ô sàn lớn ô sàn bé mái hs3=10 (cm) Nếu kể tải trọng thân sàn BTCT coi tải trọng mái tôn, xà gồ phân bố sàn : +Tĩnh tải tính tốn sàn mái : gm=g0 + gmái tơn + γ bths3 n = 26 + 20.1,05 + 2500.0,1.1,1 =322 (daN/m2) +Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn mái: qm = pm + gm = 97,5 + 322= 419,5 (daN/m2) Lựa chọn kết cấu mái: Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi Lựa chọn kích thước tiết diện phận: * Kích thước tiết diện dầm: a Dầm AB (dầm phòng): Nhịp dầm L=L1= 5,7 (m) hd= Ld 5,7 = = 0,52 md 11 chọn h = 0,6 (m) → Chọn chiều cao dầm: hd= 0,6 m; bề rộng dầm bd= 0,22 m b Dầm BC (dầm hành lang) Nhịp dầm L=L2= 2,0 (m) hd= Ld 2,0 = = 0,18 md 11 chọn h = 0,3 (m) → Chọn chiều cao dầm: hd= 0,3 m; bề rộng dầm bd= 0,22 m c Dầm dọc nhà: Nhịp dầm L = B = 4,0 m hd= Ld 4,0 = = 0,31 m 13 SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Chọn chiều cao dầm: hd= 0,3 m, bề rộng dầm bd= 0,22 m Hình : Tiết diện chịu tải cột * Kích thước tiết diện cột: Diện tích tiết diện cột xác định theo công thức sau: A= k N Rb a Cột trục B + Diện tích truyền tải cột trục B SB = ( 5,7 + ).4,0 = 15,4 ( m ) 2 + Lực dọc tải phân bố sàn: N = q s S B = 615 15,4 =9471 (daN) + Lực dọc tải trọng tường ngăn dày 220 mm: N = g t l t ht = 514.(5,7/2 + 4) 3,4= 11971 (daN) (Ở lấy sơ chiều cao tường chiều cao tầng) + Lực dọc tường thu hồi : (tường thu hồi dày 110 mm) N3 = g t lt ht = 296.(5,7/2 + 2/2).0,5 = 570 (daN) + Lực dọc tải phân bố sàn mái : N4 = qm SB = 419,5 15,4= 6460 (daN) + Với nhà tầng có sàn mái sàn sinh hoạt: N = ∑ ni N i = 3.(9471 + 11971) + 1.(570 + 6460)=71356 (daN) Để kể đến ảnh hưởng mô men ta chọn k = 1,1 → A= k N 1,1.71356 = = 682,5 (cm2) Rb 115 SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Vậy ta chọn kích thước cột bc × hc = 22x40 cm có A = 880 cm2 b Cột trục A Cột trục A có diện tích chịu tải SA nhỏ diện tích chịu tải SB để thiên an tồn định hình hố ván khn ,ta chọn kích thước tiết diện cột trục A (bcxhc = 22x40 cm) với cột trục B c Cột trục C + Diện tích truyền tải cột trục C SC = ( ).4= ( m ) + Lực dọc tải phân bố sàn: N = q s S B = 735.4 = 2940 (daN) + Lực dọc tải trọng lan can: N = g t l t h = 296.1.3,4= 1006,4 (daN) (Ở lấy sơ chiều cao tường chiều cao tầng) + Lực dọc tường thu hồi : (tường thu hồi dày 110 mm) N3 = g t lt ht = 296.(2,0/2).0,5 = 148 (daN) + Lực dọc tải phân bố sàn mái : N4 = qm SB = 419,5 4= 1678 (daN) + Với nhà tầng có sàn mái sàn sinh hoạt: N = ∑ ni N i = 3.(2940 + 1006,4) + 1.(148 + 1678)=13665,2 (daN) Để kể đến ảnh hưởng mô men ta chọn k = 1,2 → A= k N 1,2.13665,2 = = 142,6 (cm2) Rb 115 Vậy ta chọn kích thước cột bc × hc = 22x22cm có A = 484 cm2 Càng lên cao lực dọc giảm nên ta chọn tiết diện cột trục A B sau: bBxhB = bcxhc = 22x40 cm cho tầng , tầng bBxhB = bcxhc = 22x35 cm cho tầng , tầng Mặt bố trí kết cấu theo hình vẽ: SVTH: NGUYỄN CƠNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Hình 4: Mặt tầng kết cấu tầng SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II II SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG: 1.Sơ đồ hình học: D-22x60 D-22x30 C-22x35 C-22x22 C-22X35 D-22x30 D-22x60 D-22x30 C-22x35 C-22X35 D-22x30 D-22x60 D-22x30 C-22X40 D-22x30 D-22x30 D-22x30 C-22x40 D-22x60 D-22x30 C-22X40 D-22x30 C-22x40 D-22x30 C-22x22 D-22x30 C-22x22 D-22x30 C-22x22 Hình Sơ đồ hình học khung ngang SVTH: NGUYỄN CƠNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II 2.Sơ đồ kết cấu: Mơ hình hố 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 AB l AB = L1 + t t hc hc + - 2 2 LAB = 5,7 + 0,11 + 0,11 – 0,35/2 – 0,35/2 = 5,57(m) (Ở lấy trục cột trục cột tầng tầng 4) + Xác định nhịp tính tốn dầm BC: l BC = L2 - t/2 + hc/2 lBC = 2,0 – 0,11 + 0,35/2 = 2,065 (m) b.Chiều cao cột: Chiều cao cột lấy khoảng cách trục dầm Ta xác định chiều cao cột theo trục dầm 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 (cốt – 0,50 m) trở xuống : hm = 500(mm) = 0,5(m) ht1 = Ht + Z + hm – hd/2 ht1 = 3,4 +0,5 + 0,5 – 0,4/2 = 4,2 (m) (với Z khoảng cách từ cốt 0.00 đến mặt đất tự nhiên) +Xác định chiều cao cột tầng 2,3,4 ht2 = h t = ht4 =Ht = 3,4(m) Ta có sơ đồ kết cấu thể hình SVTH: NGUYỄN CƠNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Hình Sơ đồ kết cấu khung ngang SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II III XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ: 1.Tĩnh tải đơn vị: + Tĩnh tải sàn: g s = 375 (daN/ m ) + Tĩnh tải sàn hành lang: g hl = 375 (daN/ m ) + Tĩnh tải sàn mái sê nô: g m = 322 (daN/m ) + Tường xây 220 g t = 514 (daN/m ) + Tường xây 110 g t1 = 296 (daN/m2) 2.Hoạt tải đơn vị: + Hoạt tải sàn phòng p s = 240 (daN/ m ) + Hoạt tải sàn hành lang: p hl = 360 (daN/ m ) + Hoạt tải sàn mái p m = 97,5(daN/m ) SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II VIII, TÍNH TỐN CỐT THÉP DẦM 1, Tính tốn cốt dọc cho dầm - Bê tông cấp độ bền B20: + Rb = 11,5 MPa + Rbt = 0,9 MPa - Sử dụng thép dọc nhóm AII có: Rs = Rsc = 280 Mpa - Tra bảng phụ lục 9, 10 sách “Khung BTCT toàn khối – Lê Bá Huế”, ta có: + R 0, 623 + R 0, 429 a, Tính tốn cốt thép dọc cho dầm tầng 2, nhịp AB, phần tử (bxh=22x60 cm) * Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn nội lực nguy hiểm cho dầm: - Gối A: MA = -154,62 kN.m - Gối B: MB = -152,75 kN.m - Giữa nhịp: M = 84,44 kN.m M=-154,62 M=-152,75 D4 M=+84.44 A B - Do gối có momen gần nên ta lấy giá trị momen lớn để tính cốt thép chung cho hai * Cốt thép gối A B (Mômen âm): M = -154,62 kN.m - Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh = 22x60 cm - Chọn a = cm: ho 60 56 (cm) m M 154, 62 104 0,195 Rb b ho2 115 22 562 - Có m 0,195 R 0, 429 -> 0,5 (1 m ) 0,5 (1 0,195) 0,891 As M 154, 62 104 11, 07 (cm2 ) Rs ho 2800 0,891 56 - Hàm lượng cốt thép: As 11, 07 100% 100% 0, 90% 0, 05% b.ho 22 56 * Cốt thép nhịp (Mômen dương): M = 84,44 kN.m - Tính theo tiết diện chữ T có vùng cánh nằm vùng nén với h 'f 10 cm - Giả thiết a = cm -> ho = 56 cm L - Giá trị độ vươn cánh: Sc min( Stt ; ) + Nửa khoảng cách thông thủy dầm dọc: 1 Stt (4 0, 22) 1,89 (m) ; 2 L 5,57 0,93 (m) + 1/6 nhịp cấu kiện: 6 SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 28 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Sc 0, 93 (m) ' f - Tính b b 2.S c 0, 22 2.0,93 2, 08 (m ) - Ta có: M f Rb b 'f h 'f ( ho 0, h 'f ) 115 208 10 (56 0,5 10) 12179650 ( daN cm ) 1217,97 ( kN m) - Do: M max 84, 44 (kN m) M f 1217,97 (kN m) Trục trung hòa qua cánh - Tính m M 84, 44 104 0, 011 Rb b 'f ho2 115 208 562 - Có m 0, 011 R 0, 429 -> 0,5 (1 m ) 0,5 (1 0, 011) 0,994 M 84, 44 104 As 5, 42 (cm2 ) Rs ho 2800 0,994 56 A 5, 42 - Hàm lượng cốt thép: s 100% 100% 0, 44% 0, 05% b.ho 22 56 b, Tính tốn cốt thép dọc cho dầm tầng 2, nhịp BC, phần tử (bxh=22x30 cm) * Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn nội lực nguy hiểm cho dầm: - Gối B: MB = -31,55 kN.m - Gối C: MC = -23,82 kN.m - Giữa nhịp: M = 21,17 kN.m M=-31,55 M=-23,82 D5 M=+21,17 B C * Cốt thép gối B (Mômen âm): M = -31,55 kN.m - Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh = 22x30 cm - Chọn a = cm: ho 30 26 (cm) m M 31,55 104 0,184 Rb b ho2 115 22 262 - Có m 0,184 R 0, 429 -> 0,5 (1 m ) 0,5 (1 0,184) 0,897 As M 31,55 104 4,83 (cm2 ) Rs ho 2800 0,897 26 - Hàm lượng cốt thép: As 4,83 100% 100% 0,84% 0, 05% b.ho 22 26 * Cốt thép nhịp (Mômen dương): M = 21,17 kN.m - Tính theo tiết diện chữ T có vùng cánh nằm vùng nén với h 'f 10 cm - Giả thiết a = cm -> ho = 26 cm L - Giá trị độ vươn cánh: Sc min( Stt ; ) + Nửa khoảng cách thông thủy dầm dọc: SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 29 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II 1 Stt (4 0, 22) 1,89 (m) ; 2 L 2, 065 0,34 (m) + 1/6 nhịp cấu kiện: 6 Sc 0,34 (m) - Tính b 'f b 2.S c 0, 22 2.0,34 0, 91 ( m) - Ta có: M f Rb b 'f h 'f ( ho 0,5 h 'f ) - Do: M max 115 91 10 (26 0,5 10) 2193625 (daN cm) 219,36 ( kN m) 21,17 ( kN m) M f 219,36 ( kN m) Trục trung hòa qua cánh - Tính m M 21,17 104 0, 030 Rb b 'f ho2 115 91 262 - Có m 0,030 R 0, 429 -> 0,5 (1 m ) 0,5 (1 0, 030) 0,985 M 21,17 104 2,95 (cm2 ) Rs ho 2800 0,985 26 A 2,95 - Hàm lượng cốt thép: s 100% 100% 0,52% 0, 05% b.ho 22 26 As * Cốt thép gối C (Mômen âm): M = -23,82 kN.m - Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh = 22x30 cm - Chọn a = cm: ho 30 26 (cm) m M 23,82 104 0,139 Rb b ho2 115 22 262 - Có m 0,139 R 0, 429 -> 0,5 (1 m ) 0,5 (1 0,139) 0,925 As M 23,82 104 3,54 (cm2 ) Rs ho 2800 0,925 26 - Hàm lượng cốt thép: As 3, 54 100% 100% 0, 62% 0, 05% b.ho 22 26 c, Tính tốn tương tự cho dầm 9,10,14,15,19,20 - Kết tính tốn cho bảng đây: Phần tử dầm Dầm Dầm 14 Tiết diện M (kN.m) bxh (cm) αm As (cm2) (%) Gối A Gối B Giữa dầm Gối A Gối B Giữa dầm Gối A 129,69 125,97 81,74 95,96 92,90 88,16 35,56 22x60 22x60 208x60 22x60 22x60 208x60 22x60 0,163 0,159 0,011 0,121 0,117 0,012 0,045 0,910 0,913 0,994 0,935 0,938 0,994 0,977 9,09 8,80 5,24 6,54 6,32 5,66 2,32 0,74 0,71 0,43 0,53 0,51 0,46 0,19 SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 30 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Dầm 19 Gối B Giữa dầm 32,19 49,16 22x60 208x60 0,041 0,007 0,979 0,996 2,10 3,15 0,17 0,26 Phần tử dầm Tiết diện M (kN.m) bxh (cm) αm As (cm2) (%) Gối B 21,53 22x30 0,126 0,932 3,17 0,55 Dầm 10 Gối C 20,07 22x30 0,117 0,938 2,94 0,51 Giữa dầm 14,65 91x30 0,021 0,989 2,03 0,36 Gối B 15,21 22x30 0,089 0,953 2,19 0,38 Dầm 15 Gối C 14,25 22x30 0,083 0,957 2,05 0,36 Giữa dầm 6,8 91x30 0,010 0,995 0,94 0,16 Gối B 3,53 22x30 0,021 0,989 0,49 0,09 Dầm 20 Gối C 5,98 22x30 0,035 0,982 0,84 0,15 Giữa dầm 3,41 91x30 0,005 0,997 0,47 0,08 e, Chọn cốt thép dọc cho dầm - Chọn cốt thép dọc cho dầm cần ý đến việc phối hợp thép dầm cho nhịp liền kề - Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng tầng 3: 11,07 cm2 11,07 D4 D5 2,95 cm2 5,42 cm As (cm2) 2Ø22+1Ø22 (11,40) A 2Ø22+1Ø22 (11,40) 2Ø20 (6,28) 9,09 cm2 B 8,80 D10 A 2,03 cm2 2Ø20+1Ø18 (8,83) 2Ø20 (6,28) C 2,94 cm2 3,17 5,24 cm2 2Ø20+1Ø20 (9,43) 2Ø22 (7,60) 2Ø16 (4,02) D9 As (cm2) 3,54 cm2 4,83 B 2Ø16 (4,02) 2Ø20 (6,28) C - Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng 4: SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 31 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II 6,54 cm2 6,32 D15 5,66 cm2 As (cm2) 2Ø18+1Ø18 (7,63) 2,05 cm2 2,19 D14 0,94 cm2 2Ø18+1Ø16 (7,10) 2Ø20 (6,28) A 2Ø18 (5,09) 2Ø16 (4,02) B C - Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng mái: 2,32 cm2 2,10 D20 3,15 cm2 As (cm2) 2Ø16 (4,02) A 0,84 cm2 0,49 D19 0,47 cm2 2Ø16 (4,02) 2Ø16 (4,02) B 2Ø16 (4,02) 2Ø16 (4,02) C 2, Tính tốn bố trí cốt đai cho dầm a, Tính tồn cốt đai cho phần tử dầm 4, tầng 2, nhịp AB: bxh=22x60 cm - Từ bảng tổ hợp ta chọn lực cắt nguy hiểm cho dầm: Q = 125,12 kN - Bê tơng cấp độ bền B20 có: + Rb = 11,5 MPa + Rbt = 0,9 MPa + Eb = 2,7 104 MPa - Thép AI có: + Rsw= 175 MPa + Es = 2,1 105 MPa - Dầm chịu tải trọng phân bố với: g g1 g01 2568, 0, 22 0, 2500 1,1 2931, (daN / m) 29,32 (daN / cm) (Với g o1 trọng lượng thân dầm 4) p = 803,4 (daN/m) = 8,03 (daN/cm) - Giá trị q1: q1 g 0, p 29,32 0,5 8, 03 33,3 (daN / cm) - Chọn a = cm h0 h a 60 56 (cm) - Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén bụng dầm: 0, 3.R b b.ho 0,3 115 22 56 42504 (daN ) Q 12512 (daN ) Thỏa mãn - Kiểm tra cần thiết đặt cốt đai: Q 12512 (daN ) 2,5 Rbt b ho 2, 22 56 27720 (daN ) TM Q 12512 (daN ) 1,5 Rbt b ho2 1, 22 562 8316 (daN ) Không TM c 56 (Với: c=2.ho) Cần phải đặt cốt đai chịu cắt SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 32 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II - Xác định giá trị qsw : Q2 q sw 4,5 R b h 0,75 (q 0,5 p) bt o q 0, 25 R b bt sw 1 2 - qsw lấy giá trị lớn giá trị (1), (2) bên Ta có: 125122 (33,3 0, 8, 03) 16,94 (daN/ cm) 4,5 22 56 0, 75 (2) 0, 25 22 49, (daN / cm) (1) tt qsw 49,5 (daN / cm) giá trị cần lấy để tính cốt đai - Khoảng cách bố trí cốt đai: 3,14 0,82 - Chọn cốt đai 8, nhánh Asw 0,503 (cm ) n Asw Rsw 0,503 1750 35,5 (cm) - Khoảng cách cốt đai: stt qsw 49,5 h - Dầm có h 60 cm 45 cm sct min( ;50 cm) 20 cm 1,5 Rbt b ho 1,5 22 562 - Khoảng cách: smax 74, (cm) Q 12512 Chọn khoảng cách cốt đai: s min( stt , sct , smax ) 20 (cm) Vậy chọn cốt đai nhánh 8a200 - Kiểm tra lại điều kiện chịu ứng suất nén bụng dầm bố trí cốt đai: Q 0,3 w1 b1 Rb b ho - Với dầm bố trí 8a 200 ta có: w1 5 w 1,3 n asw 0,503 0, 00228 b s 22 20 E 2,1105 s 7, 78 Eb 2, 104 w w1 5 w 7, 78 0, 00228 1, 089 1,3 b1 Rb 0, 0111, 0,885 - Vậy ta có: Q 12512 (daN ) 0, 1, 089 0,885 11,5 22 56 40958 (daN ) Dầm đủ chịu ứng suất nén b, Tính tốn cốt đai cho dầm 9,14,19: bxh=22x60 cm - Ta thấy dầm có kích thước bxh = 22x60 (cm) dầm có lực cắt lớn nhất: Qmax = 125,12 (kN) Dầm đặt cốt đai theo cấu tạo 8a200 Chọn cốt đai theo 8a200 cho tồn dầm có kích thước bxh = 22x60 c, Tính cốt đai cho phần tử dầm 5, tầng 2, nhịp BC: bxh = 22x30 cm - Từ bảng tổ hợp ta chọn lực cắt nguy hiểm cho dầm: Q = 27,39 kN - Dầm chịu tải trọng phân bố với: g g g02 0, 22 0,3 2500 1,1 182 (daN / m) 1,82 (daN / cm) SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 33 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II (Với g o trọng lượng thân dầm 5) p = (daN/m) = (daN/cm) - Giá trị q2: q2 g 0, p 1,82 0,5 1,82 (daN / cm) - Chọn a = cm h0 h a 30 26 (cm) - Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén bụng dầm: 0, 3.R b b.ho 0,3 115 22 26 19734 (daN ) Q 2739 (daN ) Thỏa mãn - Kiểm tra cần thiết đặt cốt đai: Q 2739 (daN ) 2, Rbt b ho 2,5 22 26 12870 (daN ) TM Q 2739 (daN ) 1,5 Rbt b ho2 1,5 22 262 3861 (daN ) TM c 26 (Với: c=2.ho) Đặt cốt đai theo điều kiện cấu tạo 3,14 0,82 0,503 (cm ) h - Dầm có h 30 cm 45 cm sct min( ;15 cm) 15 cm 2 1,5 Rbt b ho 1,5 22 262 73 (cm) - Khoảng cách: smax Q 2739 Chọn khoảng cách cốt đai: s min( sct , smax ) 15 (cm) Vậy chọn cốt đai nhánh 8a150 - Chọn cốt đai 8, nhánh Asw - Kiểm tra lại điều kiện chịu ứng suất nén bụng dầm bố trí cốt đai: Q 0,3 w1 b1 Rb b ho - Với dầm bố trí 8a 200 ta có: w1 5 w 1,3 n asw 0,503 0, 00305 b s 22 15 E 2,1105 s 7, 78 Eb 2, 104 w w1 5 w 7, 78 0, 00305 1,118 1,3 b1 Rb 0, 0111,5 0,885 - Vậy ta có: Q 2739 (daN ) 0,3 1,118 0,885 115 22 26 19534 (daN ) Dầm đủ chịu ứng suất nén d, Tính tốn cốt đai cho dầm 10,15,20: bxh = 22x30 cm - Ta thấy dầm có kích thước bxh=22x30 dầm có lực cắt lớn nhất: Qmax 27,39 (kN ) Dầm đặt cốt thép theo cấu tạo 8a150 Chọn cốt đai theo 8a150 cho toàn dầm có kích thước bxh=22x30 e, Bố trí cốt đai cho dầm - Với dầm có kích thước 22 60 cm : + Ở đầu dầm đoạn L/4 ta bố trí cốt đai đặt dày 8a 200 với L nhịp thông thủy dầm + Phần lại cốt đai đặt thưa theo điều kiện cấu tạo: SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 34 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II 3h sct ;50 cm 45 cm + Ta chọn: 8a300 - Với dầm có kích thước 22 30 cm : + Nhịp dầm ngắn nên ta bố trí cốt đai 8a150 đặt suốt dầm IX, TÍNH TỐN CỐT THÉP CỘT 1, Vật liệu sử dụng - Bê tông cấp độ bền B20: + Rb = 11,5 Mpa + Rbt = 0,9 MPa - Cốt dọc AII: Rs = Rsc = 280 MPa - Tra bảng phụ lục 9, 10 sách “Khung BTCT toàn khối – Lê Bá Huế”, ta có: + R 0, 623 + R 0, 429 2, Tính tốn cốt thép cho phần tử cột 2: bxh=22x40 cm a Số liệu tính tốn - Chiều dài tính tốn: lo = 0,7.H = 0,7x4,2 = 2,94 (m) = 294 (cm) - Giả thiết a = a’ = cm -> ho = h-a = 40 - = 36 (cm) Za = ho-a’= 36 - = 32 (cm) - Độ mảnh: h lo 294 7,35 h 40 Bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc - Lấy hệ số ảnh hưởng uốn dọc: - Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea max( H hc 420 40 ; ) max( ; ) 1,33 (cm) 600 30 600 30 * Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng dưới: Ký hiệu cặp nội lực Ký hiệu bảng tổ hợp 2-9 2-9 2-14 Đặc điểm cặp nội lực M (kN.m) N (kN) emax |Mmax| Nmax 96,29 96,29 89,87 595,04 595,04 726,35 e1 = M/N ea eo = max (e1,ea) (cm) (cm) (cm) 16,18 16,18 12,37 1,33 1,33 1,33 16,18 16,18 12,37 b Tính cốt thép đối xứng cho cặp - M = 96,29 (kNm) = 962900 (daN.cm) - N = 595,04 (kN) = 59504 (daN) h 40 a 116,18 32,18(cm) 2 - Sử dụng bê tơng có cấp độ bền B20, thép AII R 0, 623 N 59504 x1 23, 52 (cm) Rb b 115 22 R ho 0, 623 36 22, 41 (cm) x1 23,52 (cm) Nén lệch tâm bé e eo - Tính lại x theo cơng thức gần đúng: SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 35 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG x ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II (1 R ) a n 2 R (n 0, 48) ho (1 R ) a 2(n 0, 48) - Với: n N 59504 0,653 Rb b ho 115 22 36 e 32,18 0,894 ho 36 a Z a 32 0,889 ho 36 - Vậy ta được: (1 0,623) 0,889 0,653 0,623 (0,653 0,894 0, 48) 36 23,10 (cm) x (1 0,623) 0,889 (0,653 0,894 0, 48) - Diện tích cốt thép: A s As ' N e Rb b x (ho 0,5 x) Rsc Z a 59504 32,18 115 22 23,10 (36 0,5 23,10) 5, 43 (cm2 ) 2800 32 c Tính cốt thép đối xứng cho cặp - M = 96,29 (kNm) = 962900 (daN.cm) - N = 595,04 (kN) = 59504 (daN) h 40 a 116,18 32,18(cm) 2 - Sử dụng bê tông có cấp độ bền B20, thép AII R 0, 623 N 59504 x1 23, 52 (cm) Rb b 115 22 R ho 0, 623 36 22, 41 (cm) x1 23,52 (cm) Nén lệch tâm bé e eo - Tính lại x theo công thức gần đúng: (1 R ) a n 2 R (n 0, 48) ho x (1 R ) a 2(n 0, 48) - Với: N 59504 n 0,653 Rb b ho 115 22 36 e 32,18 0,894 ho 36 a Z a 32 0,889 ho 36 - Vậy ta được: (1 0,623) 0,889 0,653 0,623 (0,653 0,894 0, 48) 36 23,10 (cm) x (1 0,623) 0,889 (0,653 0,894 0, 48) - Diện tích cốt thép: SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 36 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG A s As ' ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II N e Rb b x (ho 0,5 x) Rsc Z a 59504 32,18 115 22 23,10 (36 0,5 23,10) 5, 43 (cm2 ) 2800 32 d Tính cốt thép đối xứng cho cặp - M = 89,87 (kNm) = 898700 (daN.cm) - N = 726,35 (kN) = 72635 (daN) h 40 e eo a 112,37 28,37 (cm) 2 - Sử dụng bê tơng có cấp độ bền B20, thép AII R 0, 623 N 72635 x1 28, 71(cm) Rb b 115 22 R ho 0, 623 36 22, 41 (cm) x1 28, 71(cm) Nén lệch tâm bé - Tính lại x theo cơng thức gần đúng: (1 R ) a n 2 R (n 0, 48) ho x (1 R ) a 2(n 0, 48) - Với: N 72635 n 0,797 Rb b ho 115 22 36 e 28,37 0,788 ho 36 a Z a 32 0,889 ho 36 - Vậy ta được: (1 0,623) 0,889 0,797 0,623 (0,797 0,788 0, 48) 36 25,75 (cm) x (1 0,623) 0,889 (0,797 0,788 0, 48) - Diện tích cốt thép: A s As ' N e Rb b x (ho 0,5 x) Rsc Z a 72635 28,37 115 22 25, 75 (36 0,5 25, 75) 6,19 (cm ) 2800 32 - Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh : l0 l0 294 46, 35 83 0, 2% r 0, 288 b 0, 288 22 6,19 100% 0, 78% min 0, 2% - Hàm lượng cốt thép: 22 36 - Nhận xét: Cặp nội lực đòi hỏi lượng bố trí thép lớn Vậy ta bố trí thép cột theo: As As' 6,19 (cm2 ) + Chọn 318 có As 7,63 (cm ) 6,19 (cm ) (Xem hình bên dưới) + Các phần tử cột 1,6,7 bố trí thép giống phần tử cột SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 37 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II D1 2, Tính tốn cốt thép cho phần tử cột 12: bxh=22x35 cm a Số liệu tính tốn - Chiều dài tính tốn: lo = 0,7.H = 0,7x3,4= 2,38 (m) = 238 (cm) - Giả thiết a = a’ = cm -> ho = h-a = 35 - = 31 (cm) Za = ho-a’= 31 - = 27 (cm) - Độ mảnh: h lo 238 6,8 h 35 Bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc - Lấy hệ số ảnh hưởng uốn dọc: H hc 340 35 ; ) max( ; ) 1,17 (cm) - Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea max( 600 30 600 30 * Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng dưới: Ký hiệu cặp nội lực Ký hiệu bảng tổ hợp 12-10 12-13 12-11 Đặc điểm cặp nội lực M (kN.m) N (kN) emax |Mmax| Nmax 53,10 55,93 27,29 235,24 288,16 297,02 e1 = M/N ea eo = max (e1,ea) (cm) (cm) (cm) 22,57 19,41 9,19 1,17 1,17 1,17 22,57 19,41 9,19 b Tính cốt thép đối xứng cho cặp - M = 53,10 (kNm) = 531000 (daN.cm) - N = 235,24 (kN) = 23524 (daN) h 35 a 1 22,57 36, 07 (cm) 2 - Sử dụng bê tơng có cấp độ bền B20, thép AII R 0, 623 N 23524 x1 9, 30 (cm) Rb b 115 22 R ho 0, 623 31 19, 30 (cm) x1 9,30 (cm) Nén lệch tâm lớn e eo - Diện tích cốt thép: A s As ' N (e 0,5 x ho ) 23524 (36,07 0,5 9,30 31) 3,03 (cm ) Rsc Z a 2800 27 c Tính cốt thép đối xứng cho cặp - M = 55,93 (kNm) = 559300 (daN.cm) - N = 288,16 (kN) = 28816 (daN) SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 38 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II h 35 a 119, 41 32,91(cm) 2 - Sử dụng bê tơng có cấp độ bền B20, thép AII R 0, 623 N 28816 x1 11,39 (cm) Rb b 115 22 R ho 0, 623 31 19, 30 (cm) x1 11,39 (cm) Nén lệch tâm lớn e eo - Diện tích cốt thép: A s As ' N (e 0,5 x ho ) 28816 (32,91 0,5 11,39 31) 2,90 (cm ) Rsc Z a 2800 27 d Tính cốt thép đối xứng cho cặp - M = 27,29 (kNm) = 272900 (daN.cm) - N = 297,02 (kN) = 29702 (daN) h 35 a 1 9,19 22, 69(cm) 2 - Sử dụng bê tơng có cấp độ bền B20, thép AII R 0, 623 N 29702 x1 11, 74 (cm) Rb b 115 22 R ho 0, 623 31 19, 30 (cm) x1 11, 74 (cm) Nén lệch tâm lớn e eo - Diện tích cốt thép: A s As ' N (e 0,5 x ho ) 29702 (22,69 0,5 11, 74 31) 0,959 (cm ) Rsc Z a 2800 27 - Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh : l0 l0 238 37,6 35 83 min 0, 2% r 0, 288 b 0, 288 22 0,959 100% 0,14% min 0, 2% Bố trí theo hàm lượng - Hàm lượng cốt thép: 22 31 tối thiểu - Nhận xét: Cặp nội lực đòi hỏi lượng bố trí thép lớn Vậy ta bố trí thép cột 12 theo: As As' 3,03 (cm2 ) + Chọn 216 có As 4, 02(cm2 ) 3,03 (cm ) (Xem hình bên dưới) + Các phần tử cột 11,16,17 bố trí thép giống phần tử cột 12 D1 3, Tính tốn cốt thép cho phần tử cột 3: bxh=22x22 cm a Số liệu tính tốn - Chiều dài tính toán: lo = 0,7.H = 0,7x4,2 = 2,94 (m) = 294 (cm) SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 39 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II - Giả thiết a = a’ = cm -> ho = h-a = 22 - = 18 (cm) Za = ho-a’= 18 - = 14 (cm) - Độ mảnh: h lo 294 13, h 22 Xét đến ảnh hưởng uốn dọc - Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea max( H hc 420 22 ; ) max( ; ) 0, 73 (cm) 600 30 600 30 * Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng dưới: Ký hiệu cặp nội lực Ký hiệu bảng tổ hợp 3-10 3-9 3-14 Đặc điểm cặp nội lực M (kN.m) N (kN) emax |Mmax| Nmax 14,43 14,91 13,49 109,28 213,48 255,26 e1 = M/N ea eo = max (e1,ea) (cm) (cm) (cm) 13,20 6,98 5,28 0,73 0,73 0,73 13,20 6,98 5,28 - Với: M dh 0, 24 ( kNm); N dh 161,34 ( kN ) b Tính cốt thép đối xứng cho cặp - M = 14,43 (kNm) = 144300 (daN.cm) - N = 109,28 (kN) = 10928 (daN) - Lực dọc tới hạn xác định theo công thức: 6, E SI N cr b I s lo l lo 294 (cm) - Với: E 27 103 ( MPa) 270 103 (daN / cm2 ) b - Momen quán tính tiết diện: b h3 22 223 I 19521,3 (cm4 ) 12 12 - Giả thiết: t 0,047% 0,00047 2 I s t b ho 0,5h a 0,00047 22 18 0,5 22 9,12 (cm4 ) Es 21 104 7,78 Eb 27 103 l h 0,5 0,01 o 0,01Rb 0,5 0,01 294 0,01 11,5 0, 251 22 eo 13, 20 0,6 h 22 e e max ; o 0,6 h - Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm: SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 40 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG S ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II 0,11 0,1 e p 0,1 0,11 0,1 0, 257 0,6 0,1 - Với bê tông cốt thép thường lấy: p - Hệ số kể đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn: M N dh y 0, 24 161,34 0,11 l dh 1 1,662 M Ny 14, 43 109, 28 0,11 - Với: y 0,5h 0,5 0, 22 0,11 với bê tông nặng - Lực dọc tới hạn xác định theo công thức: 6, 270 103 0, 257 19521,3 N cr 7,78 9,12 61794 (daN ) 294 1,662 - Hệ số uốn dọc: 1 1, 215 N 10928 1 1 N cr 61794 h 22 a 1, 215 13, 20 23,04 2 - Sử dụng bê tơng có cấp độ bền B20 R 0, 623 e eo x1 N 10928 4, 32 (cm) R h o 0, 623 18 11, 21 Rb b 115 22 - Xảy trường hợp nén lệch tâm thông thường - Lượng cốt thép yêu cầu: Ne ' N e Z a 10928 23,04 14 As As' 2,52 (cm2 ) Rs Z a Rs Z a 2800 14 - Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh : l0 l0 294 46, 35 83 min 0, 2% r 0, 288 b 0, 288 22 - Hàm lượng cốt thép: As 2,52 100% 0, 64% min 0, 2% b ho 22 18 - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tổng: t 1, 28 max 3% t 1, 28 o 6% - Vậy ta bố trí thép theo As tính c Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2, - Tính tốn tương tự cặp 1, ta có kết tính tốn thép sau: + Cặp nội lực 2: As As' 1,16 (cm ) + Cặp nội lực 3: As As' 0,55 (cm ) Bố trí thép: SVTH: NGUYỄN CƠNG ANH 41 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II - Cặp nội lực cho lượng cốt thép lớn Vậy ta lấy As 2,52(cm2 ) cặp nội lực để bố trí cốt thép cho phần tử cột - Bố trí 216 có As 4,02(cm ) 2,52(cm2 ) cho phần tử cột (xem hình vẽ) - Các phần tử cột 8,13,18 bố trí thép giống phần tử cột D1 4, Tính tốn cốt thép đai cho cột - Đường kính cốt đai: sw min( max 18 ;5 mm) min( ;5) 4,5(mm) 4 Chọn cốt đai nhóm AI - Khoảng cách cốt đai đoạn nối chồng cốt thép dọc: S (10min ;500) (10 16;500) 160 (mm) Chọn S = 100 (mm) - Các đoạn lại: S (15min ;500) (15 16;500) 240 (mm) Chọn S = 200 (mm) 5, Cấu tạo nút khung - Nút góc nút giao giữa: phần tử dầm 19 phần tử cột 16, phần tử dầm 20 phần tử cột 18 e - Chiều dài neo cốt thép nút góc phụ thuộc vào tỉ số o h - Dựa vào bảng THNL cột, chọn cặp nội lực M, N phần tử cột 16 có độ lệch tâm eo lớn Đó cặp 16-10: M 36,99 (kN.m); N 88,55 (kN) có: eo 41,78 1,19 0,5 h 35 e - Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp: o 0,5 h - Dựa vào bảng THNL cột, chọn cặp nội lực M, N phần tử cột 18 có độ lệch tâm eo lớn Đó cặp 18-10: M 5,73 (kN.m); N 46,82(kN) có: e 12, 23 eo 12, 23 (cm) o 0,56 0,5 h 22 e - Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp: o 0,5 h eo 41,78 (cm) SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH 42 ... NGUYỄN CÔNG ANH 27 GÁN TẢI TRỌNG SAP2000 SAP2000 5/21/19 16:12:26 SAP2000 v14 .2.2 - File:Sapmoiok - Frame Span Loads (TT) (As Defined) - Kgf, m, C Units SAP2000 5/21/19 16:13:21 SAP2000 v14 .2.2 - File:Sapmoiok... trí kết cấu theo hình vẽ: SVTH: NGUYỄN CƠNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Hình 4: Mặt tầng kết cấu tầng SVTH: NGUYỄN CÔNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT... C-22x22 D-22x30 C-22x22 Hình Sơ đồ hình học khung ngang SVTH: NGUYỄN CƠNG ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II 2.Sơ đồ kết cấu: Mơ hình hố kết cấu khung thành đứng (cột) ngang (dầm)