Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN BTCT 2 TRƯỜNG ĐHXDMT( MUCE)Tính toán thiết kế khung ngang trục 7 của một trường học 4 tầng với kích thướcmặt bằng như Hình 1. Chiều cao mỗi tầng h=3,9m, thành sênô xây gạch dày 100 cao400. Địa điểm xây dựng TP.Tuy Hòa, Phú Yên.Cơ sở tính toán:Quy chuẩn xây dựng Việt Nam.TCVN 27371995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.TCVN 55742012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.Các tiểu chuẩn quy phạm hiện hành có liên quan.Quy trình tính toán và thiết kế được thực hiện theo 8 bước (bước 8 tính theoTTGH II) sau:6.1 Mô tả, giới thiệu kết cấuKết cấu chịu lực là hệ khung bê tông cốt thép đổ toàn khối có liên kết cứng tạinút, liên kết giữa cột với móng được xem là ngàm tại mặt móng. Hệ khung chịu lựccủa công trình là một hệ không gian, có thể xem được tạo nên từ những khung phẳnglàm việc theo hai phương vuông góc với nhau hoặc đan chéo nhau.Tính toán hệ khung được thực hiện theo sơ đồ khung phẳng theo phương cạnhngắn của công trình + hệ dầm dọc (Khi tỷ số LB > 1,5 nội lực chủ yếu gây ra trongkhung ngang vì độ cứng khung ngang nhỏ hơn nhiều lần độ cứng khung dọc. Vì thếtách riêng từng khung phẳng để tính nội lực: khung phẳng).Công trình khung bêtông cốt thép toàn khối 4 tầng, 3 nhịp. Để đơn giản tínhtoán, tách khung phẳng trục 7, bỏ qua sự tham gia chịu lực của của hệ giằng móng vàkết cấu tường bao che.Mặt bằng kết cấu dầm sàn được
BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG -o0o - BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC: 2014 - 2015 TÊN NHIỆM VỤ TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP II Mã số nhiệm vụ:……………………………… Họ tên chủ nhiệm: HUỲNH QUỐC HÙNG Phú Yên, ngày 20 tháng năm 2015 -i- BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG -o0o - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC: 2014 - 2015 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP II TÊN ĐỀ TÀI: Mã số đề tài:……………… Xác nhận quan (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm nhiệm vụ KH&CN (ký, họ tên) Phú Yên, ngày 20 tháng năm 2015 -ii- LỜI NĨI ĐẦU Kết cấu bêtơng cốt thép loại kết cấu chủ yếu xây dựng đại Kiến thức kết cấu bêtông cốt thép cần thiết cho cán kỹ thuật xây dựng Khung bêtông cốt thép loại kết cấu chịu lực cơng trình dân dụng cơng nghiệp sử dụng rộng rãi thực tiễn Tài liệu trình bày vấn đề lý thuyết tính tốn cấu tạo kết cấu khung bê tơng cốt thép tồn khối, nhằm giúp sinh viên: Nắm vững lý thuyết; - Lựa chọn giải pháp kết cấu; - Chọn sơ đồ tính; - Xác định tải trọng; - Xác định nội lực, tổ hợp nội lực; - Tính tốn bố trí cốt thép cách thể vẽ kết cấu khung Đây tài liệu bản, giúp ích cho sinh viên trình học tập, làm đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2, làm đồ án tốt nghiệp sinh viên ngành Kỹ thuật cơng trình xây dựng Tài liệu hướng dẫn đồ án kết cấu bê tông cốt thép biên soạn theo TCVN 5574-2012: Tiêu chuẩn thiết kế Tài liệu chắn thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp quý báu, chân thành bạn đọc Chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Bộ môn Kết cấu công trình đồng nghiệp cộng tác, góp ý giúp đỡ để hoàn thành tài liệu Tác giả Huỳnh Quốc Hùng -iii- MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU III MỤC LỤC HÌNH ẢNH VIII MỤC LỤC BẢNG X PHẦN TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO KHUNG BÊTƠNG CỐT THÉP TỒN KHỐI CHƯƠNG HỆ CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU KHUNG TOÀN KHỐI 1.1 Khái niệm chung 1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn 1.2.1 Chọn giải pháp kết cấu sàn 1.2.2 Chọn sơ chiều dày sàn 1.3 Bố trí hệ chịu lực nhà khung 1.4 Chọn sơ kích thước tiết diện cấu kiện 1.4.1 Tiết diện dầm khung 1.4.2 Kích thước cột 10 1.5 Mặt bố trí hệ kết cấu chịu lực 12 CHƯƠNG 14 LẬP SƠ ĐỒ TÍNH CỦA KHUNG 14 2.1 Sơ đồ hình học sơ đồ tính kết cấu khung 14 2.1.1 Sơ đồ hình học hệ kết cấu khung 14 2.1.2 Sơ đồ tính kết cấu khung 14 2.2 Xác định tải trọng đơn vị 18 2.2.1 Tĩnh tải 18 2.2.2 Hoạt tải đứng 20 2.2.3 Tải trọng ngang gió 20 2.3 Xác đinh tải trọng tĩnh tác dụng vào khung 20 2.3.1 Tải trọng phân bố 21 -iv- 2.3.2 Tải trọng tập trung 27 2.3.3 Lập sơ đồ tác dụng tĩnh tải 30 2.4 Xác định hoạt tải đứng tác dụng vào khung 32 2.5 Xác định tải trọng gió tác dụng vào khung 38 2.5.1 Phần gió phân bố dọc theo chiều cao khung 38 2.5.2 Phần tải trọng gió tác dụng mái 38 CHƯƠNG 44 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 44 3.1 Cách xác định nội lực loại tải trọng 44 3.2 Tổ hợp nội lực 45 CHƯƠNG 54 TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO THÉP KHUNG 54 4.1 Tính tốn bố trí cốt thép dầm 54 4.1.1 Tính cốt thép dầm 54 4.1.2 Chọn bố trí cốt thép dầm 61 4.2 Tính tốn bố trí cốt thép cột 62 4.2.1 Tính cốt thép cột 62 4.2.2 Kiểm tra yêu cầu cấu tạo cốt thép 65 4.3 Cấu tạo nút khung 66 4.3.1 Nút khung biên 66 4.3.2 Nút nối cột biên dầm ngang 68 4.3.3 Nút nối cột dầm ngang 71 4.3.4 Đặt cốt thép cho dầm công xôn 71 4.4 Tính tốn cấu tạo cốt bó (cốt đai) dầm gãy khúc 72 4.5 Tính tốn giật đứt 74 4.6 Khe biến dạng 75 PHẦN 77 LÝ THUYẾT 77 CHƯƠNG 78 -v- TÍNH TỐN CẤU KIỆN BÊTƠNG CỐT THÉP THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II 78 5.1 Đặc trưng hình học tiết diện 78 5.1.1 Đặc trưng tiết diện làm việc đàn hồi 79 5.1.2 Tiết diện có biến dạng dẻo 80 5.2 Tính tốn cấu kiện bê tơng cốt thép theo hình thành vết nứt 82 5.2.1 Nguyên tắc chung 82 5.2.2 Đại cương tính tốn khe nứt 82 5.2.3 Cấp chống nứt 83 5.2.4 Tính tốn theo hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, kéo lệch tâm 85 5.2.5 Tính tốn theo hình thành vết nứt xiên với trục dọc cấu kiện chịu uốn 88 5.3 Tính tốn cấu kiện bê tông cốt thép theo mở rộng vết nứt theo Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574-2012 89 5.3.1 Tính tốn theo mở rộng vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện 89 5.3.2 Tính tốn theo mở rộng vết nứt xiên với trục dọc cấu kiện theo tiêu chuẩn thiết kế 93 5.4 Tính tốn cấu kiện kết cấu bê tông cốt thép theo biến dạng 94 5.4.1 Nguyên tắc chung 94 5.4.2 Xác định độ cong cấu kiện bê tông cốt thép đoạn khơng có vết nứt vùng chịu kéo 95 5.4.3 Xác định độ cong cấu kiện bê tơng cốt thép đoạn có vết nứt vùng chịu kéo 97 5.4.4 Độ cong tồn phần cấu kiện bêtơng cốt thép đoạn có vết nứt vùng kéo 99 5.4.5 Tính tốn độ võng 100 5.5 Độ võng sàn sườn 104 PHẦN 106 VÍ DỤ 106 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG 106 CHƯƠNG 115 6.1 Mô tả, giới thiệu kết cấu 117 -vi- 6.2 Chọn vật liệu sơ chọn kích thước tiết diện cấu kiện 118 6.3 Lập sơ đồ tính khung ngang 123 6.4 Xác định loại tải trọng tác dụng lên khung 124 6.6 Tính tốn cốt thép 176 6.7 Bố trí cốt thép khung 207 6.8 Tính tốn kết cấu bê tông cốt thép theo trạng thái giới hạn 208 PHỤ LỤC 233 TÀI LIỆU THAM KHẢO 265 -vii- MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ví dụ cách bố trí hệ kết cấu sàn Hình 1.2 Thể kích thước bốn cạnh Hình 1.3 Phạm vi truyền tải cột để tính sơ kích thước tiết diện 11 Hình 1.4 Thể mặt kết cấu chịu lực 13 Hình 2.1 Một số sơ đồ tính khung 14 Hình 2.2 a) Mặt sàn tầng thứ i; b) Khung ngang ; c) Khung dọc; d) Vị trí cột ngàm với móng 15 Hình 2.3 Sơ đồ truyền tải sàn vào dầm khung 22 Hình 2.4 Qui đổi tải trọng tam giác (a) tải trọng hình thang (b) tải phân bố điều 23 Hình 2.5 Một mặt sơ đồ phân tải sàn 27 Hình 2.6 Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung (daN, daN/m) 31 Hình 2.7 a) Khung có cột lệch trục; b) sơ đồ tính khung có cột lệch trục 32 Hình 2.8 Sơ đồ phân hoạt tải 1- tầng 2,4 33 Hình 2.9 Sơ đồ phân hoạt tải 1- tầng 34 Hình 2.10 Sơ đồ phân hoạt tải 1- tầng mái 35 Hình 2.11 Sơ đồ chất hoạt tải tác dụng vào khung 36 Hình 2.12 Sơ đồ chất hoạt tải tác dụng vào khung 37 Hình 2.13 Sơ đồ tác dụng gió từ trái sang 40 Hình 2.14 Sơ đồ tác dụng gió từ phải sang 41 Hình 2.15 Sơ đồ tác dụng gió từ phải sang trường hợp tải gió tác dụng lên mái (hệ số khí động ce có dấu âm) 42 Hình 2.16 Sơ đồ tác dụng gió từ trái sang trường hợp tải gió tác dụng lên mái (hệ số khí động ce có dấu âm) 43 Hình 4.1 Sơ đồ nội lực dùng để tính cốt thép dầm; a) mơ men; b) lực cắt 55 Hình 4.2 Tiết diện chữ T vị trí trục trung hòa qua cánh 57 Hình 4.3 Tiết diện chữ T vị trí trục trung hòa qua sườn 57 Hình 4.4 Tiết diện có cánh phía 58 Hình 4.5 Bố trí cốt thép dầm 61 Hình 4.6 Bố trí cốt thép cột (cốt dọc, cốt đai) 66 Hình 4.7 Cấu tạo nút khung biên 67 Hình 4.8 Cấu tạo nút nối cột biên dầm ngang 69 Hình 4.9 Số vị trí nối thép dọc cột 70 Hình 4.10 Cấu tạo nút nối cột dầm ngang 71 Hình 4.11 Dầm cơng xơn liên kết với cột 72 Hình 4.12 Tính tốn cấu tạo cốt bó dầm gãy khúc 73 -viii- Hình 4.13 Bố trí cốt treo 74 Hình 4.14 Đặt cốt đai dạng treo cho dầm chịu lực tập trung 75 Hình 4.15 Cấu tạo khe biến dạng (a) khe nhiệt; (b) khe lún 75 Hình 5.1 Tiết diện tính quy đổi 79 Hình 5.2 Sơ đồ nội lực biểu đồ ứng suất tiết diện ngang cấu kiện tính tốn theo hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện vùng chịu kéo ngoại lực, chịu nén lực nén trước 87 Hình 5.3 Biểu đồ mô men uốn độ cong cấu kiện bê tơng cốt thép có tiết diện khơng đổi 101 Hình 5.4 Sơ đồ nội lực biểu đồ ứng suất tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện, có lớp cốt thép tính tốn theo biến dạng 102 Hình 5.5 Sơ đồ nội lực biểu đồ ứng suất tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện có đặt nhiều lớp cốt thép tính toán theo biến dạng 103 -ix- MỤC LỤC BẢNG Bảng 1-1 Chiều dày tối thiểu h s sàn dầm, cm Bảng 2.1 Trọng lượng riêng hệ số độ tin cậy n số vật liệu 18 Bảng 2.2 Bảng tính tải trọng đơn vị số kết cấu 19 Bảng 2.3 Tính tải trọng phân bố tác dụng lên khung (daN/m) 25 Bảng 2.4 Tính tải trọng tập trung (daN) 28 Bảng 3.1 Bảng tổ hợp mô men dầm khung 49 Bảng 3.2 Bảng tổ hợp lực cắt dầm khung 50 Bảng 3.3 Bảng tổ hợp nội lực cột khung 51 Bảng 4.1 Các hệ số để xác định đoạn neo cốt thép không căng 70 Bảng 4.2 Giá trị an lan / d ứng với cấp bê tông 72 Bảng 5.1 Cấp chống nứt giá trị bề rộng vết nứt giới hạn để đảm bảo hạn chế thấm cho kết cấu 83 Bảng 5.2 Cấp chống nứt kết cấu bê tông cốt thép giá trị bề rộng vết nứt giới hạn acrc1 acrc2 , nhằm bảo vệ an toàn cho cốt thép 84 Bảng 5.3 Tải trọng hệ số độ tin cậy tải trọng f 85 Bảng 5.4 Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo bê tông vùng chịu nén 91 Bảng 5.5 Hệ số b , xét ảnh hưởng từ biến dài hạn bê tơng đến biến dạng cấu kiện khơng có vết nứt 96 Bảng 5.6 Hệ số ls 98 Bảng 5.7 Hệ số để tính độ võng dầm BTCT đơn giản 105 -x- 23 Kiên Giang 24 Kon Tum I.A I.A 50 Tuyên Quang 51 Vĩnh Long I.A II.A 25 Lai Châu 26 Lâm Đồng 27 Lạng Sơn I.A I.A I.A 52 Vĩnh Phú 53 Yên Bái II.A I.A Phụ lục 20 Bảng hệ số k kể đến thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình Dạng địa hình Độ cao Z, A B C m 1,00 0,80 0,47 1,07 0,88 0,54 10 1,18 1,00 0,66 15 1,24 1,08 0,74 20 1,29 1,13 0,80 30 1,37 1,22 0,89 40 1,43 1,28 0,97 50 1,47 1,34 1,03 60 1,51 1,38 1,08 80 1,57 1,45 1,18 100 1,62 1,51 1,25 150 1,72 1,63 1,40 200 1,79 1,71 1,52 250 1,84 1,78 1,62 300 1,84 1,84 1,70 350 1,84 1,84 1,78 1,84 1,84 1,84 400 Chú thích: 1) Đối với độ cao trung gian cho phép xác định giá trị k cách nội suy tuyến tính giá trị bảng 2) Khi xác định tải trọng gió cho cơng trình, hướng gió khác có dạng địa hình khác -251- Phụ Lục 21 Phương pháp xác định mốc chuẩn tính độ cao nhà cơng trình Khi xác định hệ số k phụ lục 19, mặt đất xung quanh nhà cơng trình khơng phẳng mốc chuẩn để tính độ cao z xác định sau: - Trường hợp mặt đất có độ dốc nhỏ so với phương nằm ngang i