Đồ án thiết kế kết cấu khung

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 đóng vai trò 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 tòan 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 phòng 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 phòng: + 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 KHOA XÂY DỰNG Tính tốn cốt thép cho phần tử cột C11: b x h = 25 x 25 cm a Số liệu tính tốn: - Chiều dài tính toán: 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) Mơ men qn 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) Mô men quán 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 ) Mô men quán 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 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, = 13,7cm C9theo As = 13, 76cm > 13, 7cm 2∅ 22 + 1∅ 28 Chọn có (hình vẽ) +Các phần tử cột C4,C5,C10 bố trí cốt thép cọt C9 Tính tốn cốt thép đai cho cột: - Đường kính cốt thép đai : 28 ϕ ≥ (ϕmax );5mm) = ( ;5mm) = mm sw ϕ8 Ta chọn cốt đai - Khoảng cách cốt đai “s”: - Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc: s ≤ (10ϕ ; 500mm) = (10.16;500mm) = 160 (mm) nhóm AI Chọn s = 100 (mm) - Các đoạn lại s ≤ (15ϕmin ; 500mm) = (15.16;500mm) = 240(mm) Chọn s = 200 (mm) Tính tốn cấu tạo nút góc Nút góc nút giao giữa: + Phần tử dầm D5-1 cột C5 + Phần tử dầm D5-2 cột C15 e0 hcé t Chiều dài neo cốt thép nút góc phụ thuộc vào tỷ số Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột, ta chọn cặp nội lực M, N phần tử cột C5 có độ lệch tâm e0 lớn Đó cặp – 16 có M = 87,42 (kN.m); N = 117,1 (kN) có 71 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI e0 = 74,7 (cm) KHOA XÂY DỰNG e0 74, = = 1, 66 > 0, → h 45 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc e0 > 0, h theo trường hợp có Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực M, N phần tử C15 có độ lệch tâm e0 lớn Đó cặp 15 – 11 có M = 8,31 kN.m; N = 42,6 kN có e = 19,5 cm e0 19,5 = = 0, 78 > 0,5 → h 25 trường hợp có e0 > 0,5 h Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo XII- Bố trí cốt thép cho khung 72 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG 73 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG 74 GVHD:Th.S-Vũ Văn Hiệp SVTH:Bùi Việt Trung – lớp XDDD A TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT HÀ NỘI 25 26 18 20 20 10 10 8 A-II A-II A-II A-II A-II A-I A-I A-I 6 A-I A-I A-I 27 28 29 30 31 32 33 34 35 842 3270 2250 2699 60 842 2250 4060 3760 3290 2590 7160 9315 2580 3240 2195 2560 3190 1000 560 440 510 250 420 1 1 1 1 20 4 10 1 35520 105.85 82800 246.74 16576 49.40 9000 26.82 8160 24.32 17760 85.78 41400 199.96 4144 20.02 6540 31.59 3060 14.78 2 6540 19.49 4144 20.02 2250 10.87 4060 6.41 3760 5.94 12 3760 5.94 1 1 1 12 4144 2250 16240 45120 7520 1 1 1 8 4 10 5180 8.18 50120 192.96 86520 333.10 13320 64.34 12960 62.60 19760 23.91 14280 35.27 22.97 7.16 6.38 0.62 0.35 0.6 70 0.57 70 0.4 112 1 1 1 1 1 2 70 70 112 0.3 0.23 0.27 1 72 60 30 2590 6265 10815 3330 3240 1976 13.23 12.34 20 12.35 6.71 12.16 21.45 20.00 10 20.02 15.79 14.78 9.74 4.09 24.12 41.64 16.08 15.65 2.39 10 7140 17.64 7140 9385 4440 4140 4144 2250 4080 4440 4140 4144 3270 3060 3270 3270 750 A-II 60 1050 20 810 23 2699 810 A-II A-II A-II A-II A-II A-II 16 17 18 19 20 4140 470 21 22 16 25 25 28 28 14 14 15 3270 4440 750 750 A-II A-II A-II A-II A-II 1862 60 2250 1050 28 28 16 16 16 1679 1020 A-II 11 12 13 4140 210 190 190 22 10 4440 190 A-II A-II A-II A-II A-II A-II A-II A-II A-II A-II 200 22 22 22 22 22 28 28 28 28 28 190 KHOA XÂY DỰNG 60 390 60 210 60 11485 3580 3190 1000 560 1380 1280 960 1520 60 1020 60 1340 60 72 60 32 11485 3580 3190 2000 1120 99120 89600 107520 20.02 10.87 25.66 71.29 11.88 22.97 7.16 6.38 1.23 0.69 38.5 35.5 44.8 95040 21.6 61200 16.1 42880 8.64 1953,84 75 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