tính toán và thiết kế khung bêtông cốt thép (khung trục 3)

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy MỤC LỤC: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP  CHƯƠNG I TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ I TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ: Dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam: - TCVN 2737 : 1995, Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 5574 : 2012, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 356 : 2005, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế II TẢI TRỌNG TÍNH TỐN: Tĩnh tải : Tĩnh tải tải trọng tác dụng không thay đổi suốt trình sử dụng trọng lượng thân kết cấu, vách ngăn cố định Bảng 1.1- Hệ số vượt tải tải trọng khối lượng kết cấu xây dựng Kết cấu Thép Bê tơng cốt thép Các lớp trát hồn thiện Hệ số vượt tải 1.05 1.1 1.3 Bảng 1.2 - Trọng lượng đơn vị số loại vật liệu ST T Tên vật lệu Trọng lượng Đơn vị đo Bêtông cốt thép Vữa xi măng, cát Gạch ceramic 600x600x10mm 2500 1600 2800 daN/m3 daN /m3 daN /m3 SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy Tường 10 gạch ống daN /m2 180 Hoạt tải : Hoạt tải tải trọng thay đổi điểm đặt, trị số, chiều tác dụng tải trọng sàn Bảng 1.3- Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố sàn STT Loại phòng Phòng ngủ, phòng khách Vệ sinh Mái có sử dụng Sênơ Bếp Hành lang Tải trọng TC 150 150 150 75 150 300 Đơn vị daN /m2 daN /m2 daN /m2 daN /m2 daN /m2 daN /m2 III QUY TẮC TÍNH TỐN: Tính tốn theo trạng thái giới hạn I (TTGH I) : Tính tốn độ bền (khả chịu lực) theo điều kiện: S ≤ Sgh Trong đó: • • S: Nội lực bất lợi tải trọng gây Sgh: Khả chịu lực kết cấu làm việc trạng thái giới hạn I IV CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU: Bê tông:  Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 (#250) cho sàn, dầm cột, với thơng số sau: • Cường độ chịu nén: Rb = 11.5 Mpa = 115 daN /cm2 • Cường độ chịu kéo: Rbt = 0.9 Mpa = daN /cm2 • Modul đàn hồi: E = 27x103 Mpa = 2.7x105 daN /cm2 Thép:  Sử dụng thép CI (AI) cho sàn cốt đai dầm, cột với thông số sau: • Rs = Rsc = 225 Mpa = 2250 daN /cm2 • Rsw = 175 Mpa = 1750 daN /cm2  Sử dụng thép CII (AII) cho cốt dọc dầm, cột với thơng số sau: • Rs = Rsc = 280 Mpa = 2800 daN /cm2 SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP • CBHD: Nguyễn Anh Duy Rsw = 225 Mpa = 2250 daN /cm2 Mặt kiến trúc SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP TỒN KHỐI I SỐ LIỆU TÍNH TỐN Số liệu ban đầu Bảng 2.1: Số liệu sơ đồ Sơ đồ Khung Số tầng Số liệu AAA Bảng 2.2: Số liệu kích thước Số liệu Chiều dài nhịp L1=B2=H (chiều cao tầng (m)) Chiều dài nhịp L2=B3 (m) Chiều dài nhịp L3=B1 (m) • • • • • A 3.3 5.6 4.4 Chiều cao tầng trệt: +4.000m (từ cos 0.000 đến sàn lầu 1) Đà kiềng vị trí -0.600m Đỉnh móng vị trí -1.200m Chiều cao tầng lầu 3.3m Chiều cao sàn mái cầu thang 3.0m Chọn sơ kích thước Sàn tầng: Ta có sàn có diện tích lớn 4.4x5.6m Chọn nhịp L=4.4m để tính tốn chiều dày sàn, chiều cao dầm Bảng 2.3: Tính kích thước sơ dầm, sàn sàn tầng Chọn sơ Công Chọn Kết thức Kích thước Tính quả(cm lại(cm ) ) Chiều dày sàn hs (cm) L/50 440/50 8.8 10 Chiều cao dầm hdc(cm) L/10 440/10 44 45 SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Chiều rộng dầm bdc(cm) CBHD: Nguyễn Anh Duy hdc/2 45/2 22.5 20 Chiều cao dầm phụ hdp (cm) 30 Chiều rộng dầm phụ bdp (cm) 20 II CẤU TẠO - PHÂN CHIA – TẢI TRỌNG Cấu tạo sàn a cấu tạo sàn tầng - Gạch Ceramic 60x60x1cm Vữa lót #50 dày 2cm - Lớp bê tơng sàn dày 10cm Trần thạch cao b cấu tạo sàn mái - Gạch Ceramic 40x40x1cm - Lớp vữa #50 tạo độ dốc dày trung - Lớp màng khị nóng chống thấm - Lớp bê tông sàn dày 10cm - Trần bình cm thạch cao c cấu tạo sàn vệ sinh - Gạch Ceramic nhám 25x25x1cm - Vữa lót #50 dày 2cm, tạo độ dốc - lớp màng khị nóng chống thấm Lớp bê tông sàn dày 10cm Trần thạch cao d cấu tạo sàn Sê nô - Lớp vữa #75 tạo độ dốc dày 2cm - lớp màng khò nóng chống thấm Lớp bê tơng sàn dày 10cm Lớp vữa trát trần #75 dày 1.5cm Phân chia ô sàn  Phân tích kết cấu sàn tầng (sàn tầng điển hình) - Sàn tầng cơng trình sàn BTCT toàn khối Quan niệm cạnh ngàm cứng vào hệ dầm xung quanh Khi đó, tải trọng tác dụng lên truyền đến liên kết theo hai phương SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy - Sàn tầng gồm sàn hệ dầm đúc liền khối Tùy theo kích thước sàn mà sàn lầu chia làm hai loại: ô sàn hai phương sàn phương - Ta tính tốn thuyết minh cụ thể cho hai ô sàn S3 S2 sàn đại diện điển hình cho loại sàn phương phương - Tương tự dựa vào cách tính hai sàn ta lập bảng tính phần mềm tính tốn thơng dụng Excel để tính tốn cụ thể cho sàn khác - Gọi L1, L2 kích thước theo phương cạnh ngắn cạnh dài ô sàn + Nếu : ô sàn làm việc theo phương (cạnh ngắn ô sàn) + Nếu : ô sàn làm việc theo hai phương - Dựa vào kích thước, tải trọng tác dụng dạng liên kết ô sàn ta đánh số hiệu ô sàn hình sau: Sơ đồ dầm – sàn S3 S10 S11 S1 S2 S4 S3 S5 S12 S5 S13 S10 S11 S12 S6 S7 S3 S4 S1 SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 S13 S6 S3 S8 S9 S5 S2 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy Mặt phân chia ô sàn tầng SSN1 SSN2 SSN4 SSN3 SSN2 SSN3 SM1 SSN2 SM2 SM3 SM1 SM5 SM6 SSN4 SSN1 SM3 SSN2 SSN4 SM7 SSN3 SM2 SM4 SM2 SM5 SSN2 SM1 SM2 SM1 SM3 SSN2 SSN1 SSN2 SSN3 SSN2 SSN4 SSN1 Mặt phân chia ô sàn tầng mái  Phân loại sàn Bảng 2.3: Sàn hai phương Ơ SÀN CHỨC NĂNG S3 P NGỦ P KHÁCH P BẾP P NGỦ WC WC S4 S5 S6 S7 L2 L1 L2/L1 LOẠI SÀN HTTC (kg/m2) 4.4 4.4 Sàn hai phương 150 4.4 3.3 1.33 Sàn hai phương 150 5.6 4.4 3.3 4.4 3.3 3.3 1.27 1.33 Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương 150 150 150 SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP S8 S11 S12 SM1 SM2 SM3 SM4 SM5 SM7 SSN1 P KHÁCH P BẾP P NGỦ WC MÁI MÁI MÁI MÁI MÁI MÁI SÊ NÔ CBHD: Nguyễn Anh Duy 5.6 4.4 3.3 4.4 4.4 5.6 3.3 5.6 5.6 3.3 2.9 2.9 4.4 3.3 4.4 3.3 3.3 5.6 1.7 Sàn hai phương 150 1.52 1.14 1.33 1.27 1.7 1 Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương Sàn hai phương 150 150 150 150 150 150 150 150 75 Bảng 2.4: Sàn phương Ô SÀN CHỨC NĂNG S1 S2 S9 S10 S13 SM6 SSN SSN SSN L2 L1 L2/L1 LOẠI SÀN HTTC (kg/m2) P KHÁCH P KHÁCH P BẾP P KHÁCH P NGỦ HÀNH LANG MÁI 3.3 3.3 Sàn phương 150 4.4 4.4 Sàn phương 150 3.3 2.9 5.6 5.6 1 1.5 1.5 3.3 2.9 3.7 3.73 Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương 150 150 300 150 SÊ NÔ 4.4 4.4 Sàn phương 75 SÊ NÔ 3.3 3.3 Sàn phương 75 SÊ NÔ 5.6 5.6 Sàn phương 75 Tải trọng Xác định trọng lượng thân sàn tầng (kg/m2) Trong đó: gtt: trọng lượng thân sàn hi : chiều dày lớp cấu tạo thứ i γ i : trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i ni : hệ số vượt tải lớp cấu tạo thứ i SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy a Tĩnh tải Bảng 2.5: Tĩnh tải sàn tầng Loại sàn Sàn tầng, hành lang Vệ sinh Mái Sê nô Cấu tạo Gạch Ceramic 600x600x1 Vữa lót #50 dày 20 Sàn BTCT dày 100 Trần thạch cao Tổng tĩnh tải sàn lầu gtt1 Gạch Ceramic 250x250x10 Vữa lót #50 dày 20 Sàn BTCT dày 100 Trần thạch cao Tổng tĩnh tải sàn lầu gtt1 Gạch Ceramic 400x400x10 Vữa lót tạo dốc #75 dày 20 Sàn BTCT dày 100 Trần thạch cao Tổng tĩnh tải sàn mái gtt4 Vữa lót tạo dốc #75 dày 20 Sàn BTCT dày 100 Vữa trát trần #75 dày 15 Tổng tĩnh tải sàn sê nô gtt3 γ daN/ m3 2800 1600 2500 2800 1600 2500 362.4 daN/m2 0.01 28 1.1 0.02 32 1.3 0.1 250 1.1 2800 1600 2500 362.4 daN/m2 0.01 28 1.1 0.02 32 1.3 0.1 250 1.1 1600 2500 1600 δ gtc m daN/m2 0.01 0.02 0.1 28 32 250 n gtt daN/m2 1.1 1.3 1.1 362.4 daN/m2 0.02 32 1.3 0.1 250 1.1 0.015 24 1.3 347.8 daN/m 30.8 41.6 275 15 30.8 41.6 275 15 30.8 41.6 275 15 41.6 275 31.2 b Hoạt tải Xác định hoạt tải tác dụng lên sàn theo cơng thức: (daN/m2) Trong đó: SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy + ptt : hoạt tải tính tốn + n : hệ số vượt tải (tra TCVN 2737-1995) + ptc : hoạt tải tiêu chuẩn (tra TCVN 2737-1995) Bảng 2.6: Hoạt tải phân bố lên sàn tầng mái STT Phòng chức Phòng ngủ Phòng khách WC Hành lang Bếp Sàn mái BTCT có sử dụng ptc (daN/m2) 150 150 150 300 150 1.3 1.3 1.3 1.2 1.3 ptt (daN/m2) 195 195 195 360 195 150 1.3 195 n c Phần hoạt tải lớp nước chứa Sê nô (do ứ đọng): dày 30cm Xác định hoạt tải lớp nước chứa Sê nô theo công thức: Ptc = 1000*0.3*1.2 = 360 (daN/m2) Trong đó: + Khối lượng riêng nước: ɣ = 1000 (daN/m3) + Chiều cao lớp nước chứa Sê nô: h = 0.3m + Hệ số vượt tải: n = 1.2 với tải trọng lớn 200 (daN/m2) d Tổng hợp tĩnh tải hoạt tải Bảng 2.7 : Tổng hợp tĩnh tải hoạt tải lên ô sàn tầng  Sàn từ tầng đến tầng 4: Ô SÀN S1 S2 S3 CHỨC NĂNG P KHÁCH P KHÁCH P.BẾP P NGỦ HTTC (kg/m2) HỆ SỐ n HOẠT TẢI (Kg/m2) TỈNH TẢI (Kg/m2) L2 L1 L2/L1 LOẠI SÀN 3.3 3.3 Sàn phương 150 1.3 195 362.4 4.4 4.4 Sàn phương 150 1.3 195 362.4 4.4 4.4 Sàn hai phương 150 1.3 195 362.4 SVTH:Nguyễn Nhựt Duy MSSV: B1503634 CBHD: Ths Nguyễn Anh Duy 10    10      0.5   85         7,      0.5   51     3,      0.5   26         3,      0.5   26      7,      5,     0.5   0.5    51  51               Tầ                9,      0.5   85         6,      0.5   51     3,      0.5   26          3,      6,     0.5   0.5    26  51    Tầ                      5,      0.5   51         9,      0.5   85     6,      0.5   51      Tầ   3,      3,     0.5   0.5    26  26                           6,      0.5   51         4,      0.5   51  8,      0.5   85         6,      0.5   85      Tầ   3,      3,     0.5   0.5    85  85                               3,      0.5   85         3,      0.5   85     3,      0.5   85       3,      3,     0.5   0.5    85  85                          Má                      4,      0.5   85        Tính tốn bố trí đà kiềng khung: - Ta khơng tính đà kiềng vào khung giải nội lực (tính tốn thiên an tồn), xem đà kiềng có nhiệm vụ tạo thành giằng có nhiệm vụ ngăn phần lún nghiêng hai móng - Vị trí đà kiềng cao trình -0.6m - Chọn tiết diện đà kiềng bxh = 200x400 (mm) - Đà kiềng nhận khối lượng gạch thẻ xây bó với chiều cao 0.6m dày 20 cm (γ = 400kg/m2) khối lượng tường ngăn xây gạch ống chiều cao 4.3m dày 10cm (γ = 180kg/m2) qtd= 400*0.6 + 180*4.3 = 1014 kg/m - Đà kiềng dùng bêtông B20, tiết diện 20x40cm, khối lượng riêng 2500kg/m3 gbt=1.1*0.2*0.4*2500 = 220 kg/m tải trọng tác dụng vào đà kiềng: q = 1014+220 = 1234 kg/m q=1234 kg/m 4400 3300 5600 Sơ đồ tính đà kiềng - Dùng phần mềm SAP 2000 giải nội lực đà kiềng: - Tính tốn thép đà kiềng đoạn A-B: + Tính tốn thép chịu moment âm gối: Mnhịp = 194031 kgcm Tính : 4400  (thỏa) Tính ξ:  Chọn 2ϕ16 có As = 4.02 (cm2) Kiểm tra hàm lượng thép:  (thỏa) + Tính tốn thép chịu moment dương nhịp: Mgối = 210612 kgcm Tính :  Tính ξ:  Chọn 2ϕ16 có As = 4.02 (cm2) Kiểm tra hàm lượng thép: (thỏa)  (thỏa) + Tính toán thép đai: Lực cắt lớn nhất: Qmax = 3156 kg - Kiểm tra cốt đai cấu tạo : Giả thiết hàm lượng cốt thép tối thiểu: ϕ6, hai nhánh (n= 2), Asw = 0.566 (cm2) φb4 = 1.5, φb3 = 0.6, φb2 = (bêtông nặng) φn = (cơng trình thấp tầng) φf = (khơng xét ảnh hưởng cánh dầm) φω1 = φb1 = – β*Rb (bê tông nặng: β = 0.01) - Kiểm tra điều kiện tính tốn: Với → Qmax = 3156 kg < Qb0 = 4725 kg → Tính bước đai: Sct ≤ h/2=20 Sct≤15 (cm) : Chiều cao dầm h ≤ 45cm → Sct =15(cm) Khoảng cách bước đai xa cho phép: → Chọn khoảng cách bố trí cốt đai: S = Stt1 = 224.14cm Stt2 = 18.34cm Sct = 15cm Smax = 104.8cm → Khoảng cách bố trí cốt đai S = 15 cm, với đoạn từ mép cột đến 1/4 dầm bố trí khoảng cách 15cm đoạn 1/2 dầm bố trí khoảng cách 20cm φ φ Mặt cắt dọc cắt ngang đà kiềng 3B-3C Các dầm lại cốt dọc tính tốn theo bảng sau: BẢNG TÍNH CỐT DỌC ĐÀ KIỀNG Tầng Đoạ n Vị trí B-C ĐÁ KIỀN G C-D D-E a h (daN.cm) (cm ) (cm ) Gối - 40 Nhịp 201,612 40 Gối 194,031 40 Gối 194,031 40 Nhịp 41,228 40 Gối 224,381 40 Gối 224,381 40 Nhịp 202,369 40 Gối 338,337 40 Gối 338,337 40 Nhịp 129,460 40 Gối - 40 dầm A-B Giá trị M ho (cm ) 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 b Rb Rs (cm ) (MPa ) (MPa ) 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 20 11.5 280 Các dầm lại cốt đai tính tốn theo bảng sau: αm ζ (cm ) 0.00 0.07 0.06 0.06 0.01 0.08 0.08 0.07 0.12 0.12 0.04 0.00 1.00 0.96 0.96 0.96 0.99 0.95 0.95 0.96 0.93 0.93 0.97 1.00 µtt As % 0.00 2.14 2.05 2.05 0.42 2.39 2.39 2.15 3.69 3.69 1.35 0.00 0.0 0.3 0.2 0.2 0.0 0.3 0.3 0.3 0.5 0.5 0.1 0.0 Chọ n thép As n φ 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 n φ chọ n 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 µch % 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 BẢNG TÍNH CỐT ĐAI ĐÀ KIỀNG Đoạ n G.trị Qmax a h ho b dầm (daN) (cm ) (cm ) (cm ) (cm ) n φsω A-B 3,156 40 20 1.005 B-C 2,128 40 20 0.565 C-D 3,658 40 20 0.848 D-E 3,483 40 20 0.565 35 35 35 35 Chọn thép đai Αsω sct Mb smax stt1 stt2 sbt (cm ) (daN.c m) (cm) (cm) (cm ) (cm) 514500 70.0 514500 70.0 514500 70.0 514500 70.0 363 449 228 167 27 15 23 15 15 15 15 15 µω ϕω1 K.tra nén 15 0.0034 1.1173 OK 15 0.0019 1.0660 OK 15 0.0028 1.0990 OK 15 0.0019 1.0660 OK TÀI LIỆU THAM KHẢO -  - Võ Bá Tầm, Kết cấu bê tông cốt thép tập - phần cấu kiện nhà cửa, NXB ĐHQG TPHCM, 2007 Vũ Mạnh Hùng, sổ tay thực hành kết cấu cơng trình TCXDVN 5574-2012: Kết cấu bê tơng kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737-1995: Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SVTH: ĐỖ NGỌC DUY MSSV: B1409006 CBHD: TH.S NGUYỄN ANH DUY 122 ... Duy 30 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy CHƯƠNG III TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ KHUNG BÊTƠNG CỐT THÉP (KHUNG TRỤC 3) I SỐ LIỆU TÍNH TỐN Sơ đồ Bảng 2.1: Số liệu sơ đồ Khung Số tầng Số liệu... hành tính tốn thiết kế dầm, cột cho khung trục Trong cơng trình có nhiều khung trục, khn khổ ĐỒ ÁN BÊTƠNG CỐT THÉP ta tính đại diện khung trục Cấu tạo phân tích mặt đứng:  Khung cơng trình khung. .. Duy 37 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CBHD: Nguyễn Anh Duy V XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG  Cột tầng sơ đồ tính bằng: 4.0+1.2=5.2 (m) Sơ đồ kí hiệu cột-dầm khung trục VI TÍNH TỐN KHUNG TRỤC A Tải Trọng Đứng: