ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP

Đồ án kết cấu công trình bê tông cốt thép (công trình chung cư 5 tầng): Tính toán thiết kết sàn bằng phương pháp bảng tra. Tính toán thiết kế sàn bằng phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm SAFE). Tính toán độ võng sàn theo TCVN 5574:2018 Tính toán tải trọng tác dụng lên khung nguy hiểm. Mô hình, tổ hợp nội lực trong phần mềm Etabs. Tính toán thiết kế dầm theo 5574:2018 Tính toán thiết kế cột theo TCVN 5574:2018

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SÀN LẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢNG TRA 5

A.TÍNH TOÁN SÀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN I 5

1.Lựa chọn giải pháp kết cấu 5

2.Chọn sơ bộ kích thước chiều dày sàn 5

3.Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm 7

4.Tính tải trọng tác dụng lên sàn 8

4.1.Xác định tĩnh tải 8

4.2.Xác định hoạt tải 10

4.3.Xác định tổng tải trọng tác dụng lên sàn 11

5.Tính toán sàn theo trạng thái giới hạn I 11

5.1.Xác định sơ đồ tính cho ô sàn 11

5.2.Xác định nội lực trong ô bản kê 4 cạnh 13

5.3.Xác định nội lực trong ô bản dầm 15

6.Tính toán cốt thép bố trí trong sàn 16

6.1.Lý thuyết tính toán cốt thép 16

B.TÍNH TOÁN SÀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II 20

1.Lý thuyết tính toán 20

2.Kiểm tra nứt cho sàn và tính chuyển vị 20

2.1.Kiểm tra khả năng chống nứt của sàn 20

2.2.Tính độ cong của sàn BTCT 22

2.3.Tính độ võng của sàn BTCT 24

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE 2016 25

1.Các bước mô hình trong phần mềm SAFE 25

2.Tải trọng gán lên sàn khi mô hình trong SAFE 25

2.1.Tĩnh tải 25

2.2.Hoạt tải 26

2.3.Tổng tải trọng tác dụng lên sàn 26

3.Mô hình phần mềm trong SAFE 26

4.Kết quả nội lực trong phần mềm SAFE 29

4.1.Hình ảnh nội lực Strip Force trong sàn 29

4.2.Bảng kết quả nội lực các ô sàn từ nội lực Strip Force 30

5.Tính toán cốt thép cho các ô sàn 31

6.Đánh giá và so sánh kết quả giữa hai phương án sàn 34

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG CÔNG TRÌNH 36

1.Xác định khung nguy hiểm 36

1.1.Lựa chọn loại khung tính toán 36

1.2 Xác định khung nguy hiểm 36

2.Chọn sơ bộ tiết diện khung 37

2.1.Chọn sơ bộ tiết diện dầm 37

2.2.Chọn sơ bộ tiết diện cột 38

2.2.1 Lý thuyết tính toán 38

2.2.2 Tính toán tải trọng cầu thang 38

2.2.3 Tính toán tải trọng tường xây 43

2.2.4 Xác định tải trọng truyền vào cột và chọn sơ bộ tiết diện 44

2.3 Xác định tải trọng tác dụng lên khung trục 4 56

2.3.1.Xác định sơ đồ truyền tải của sàn vào khung trục 4 56

2.3.2.Tải trọng tác dụng lên khung do tầng điển hình truyền vào 56

2.3.3.Tải trọng tác dụng lên khung do tầng thượng (sân thượng) truyền vào 64

2.3.4.Tải trọng tác dụng lên khung do tầng trệt truyền vào 71

2.3.5.Tải trọng tác dụng lên khung do tầng mái truyền vào 76

2.3.6.Tải trọng gió tác dụng lên khung 77

3.Tổ hợp tải trọng cho khung phẳng 78

3.1.Các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung 78

3.2.Tổ hợp tải trọng tác dụng lên khung 78

4.Mô hình khung phẳng trong Etabs và xác định nội lực khung 79

4.1.Sơ đồ tính khung trục 4 79

4.2 Mô hình tiết diện cột, dầm và ký hiệu tên cột, dầm trong Etabs 82

4.3 Gán các trường hợp tải trong phần mềm Etabs 84

4.3.1.Trường hợp tĩnh tải chất đầy (TT) 84

4.3.2.Trường hợp hoạt tải chất đầy (HT) 85

4.3.3.Trường hợp hoạt tải đặt ở tầng chẵn (HT1) 86

4.3.4.Trường hợp hoạt tải đặt ở tầng lẻ (HT2) 87

4.3.5.Trường hợp hoạt tải đặt cách tầng, cách nhịp 1 (HT3) 88

4.3.6.Trường hợp hoạt tải đặt cách tầng, cách nhịp 2 (HT4) 89

4.3.7.Trường hợp gió trái (GT) 90

4.3.8.Trường hợp gió phải (GP) 91

4.4.Biểu đồ nội lực trong Etabs 92

4.4.1.Biểu đồ bao momen của khung 92

4.4.2.Biểu đồ bao momen của dầm 93

4.4.3.Biểu đồ bao momen của cột 94

4.4.4.Biểu đồ lực dọc trong cột 95

4.4.5.Biểu đồ lực cắt trong dầm 96

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CỐT THÉP DẦM KHUNG TRỤC 4 97

A.THIẾT KẾ CỐT THÉP DỌC VÀ CỐT ĐAI CHO DẦM 97

1.Lý thuyết tính toán cốt dọc thép 97

2.Lý thuyết tính toán cốt đai trong dầm 99

3.Tính toán cốt thép dọc cho dầm B1 tầng trệt (B1-TT) 101

3.1.Nội lực tính toán cho dầm B1-TT 101

3.2 Tính cốt thép tiết diện tại gối trái của dầm B1-TT (M g = 61.14k N.m) 101

3.3 Tính cốt thép tiết diện tại nhịp dầm B1-TT (M n = 30.95 kN.m) 102

4.Tính toán cốt thép đai cho dầm B1 tầng trệt (B1-TT) 104

4.1.Nội lực tính toán cho dầm B1-TT 104

4.2.Tính toán cốt đai cho dầm B1-TT 104

5.Tính chiều dài neo cốt thép của dầm 106

6.Hình vẽ bố trí cốt thép dầm B1-TT 107

B.THIẾT KẾ CỐT THÉP DỌC VÀ CỐT ĐAI CHO CỘT 115

1.Lý thuyết tính toán cốt thép dọc cho cột 115

2.Tính toán cốt thép dọc cho cột C1 tầng trệt (ký hiệu C1-TT) 117

2.1.Xác định nội lực tính toán cho cột C1-TT 117

2.2.Tính toán cốt thép dọc cho cột C1-TT 118

3.Tính toán cốt đai cho cột C1-TT 122

3.1.Quy định về đặt cốt thép đai trong cột chịu nén lệch tâm 122

3.2.Xác định đường kính và bước cốt đai 122

3.3 Tính chiều dài đoạn nối cốt thép trong cột giữa các tầng 122

3.4.Hình vẽ bố trí cốt thép cột C1-TT 123

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SÀN LẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢNG TRA

A.TÍNH TOÁN SÀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN I 1.Lựa chọn giải pháp kết cấu

1.1.Chọn vật liệu sử dụng

Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có:

- Cường độ chịu nén của bê tông: R b 11.5MPa

- Cường độ chịu kéo của bê tông: R bt 0.9MPa

- Mođun đàn hồi của bê tông: E b 27500MPa

1.2.Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn

Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối , không bố trí dầm phụ (dầm sàn) , chỉ có có các dầm qua cột (dầm khung)

2.Chọn sơ bộ kích thước chiều dày sàn

Chiều dày sàn chọn phải thỏa điều kiện về độ bền,độ cứng và kinh tế.Để chọn chiều dày sơ bộ sàn của một ô bản chữ nhật có thể tham khảo công thức theo kinh nghiệm:

min

s s

Trị số D 0.8 1.4  phụ thuộc vào tải trọng

Trị số m chọn trong khoảng 30  35 đối với bản dầm

Trị số m chọn trong khoảng 40  45 đối với bản kê bốn cạnh

Trị số m chọn trong khoảng 10 15  đối với bản colsone

1

L là chiều dài cạnh ngắn của ô bản

A.TÍNH TOÁN SÀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN I

1 Lựa chọn giải pháp kết

2.Chọn sơ bộ kích thước chiều dày sàn

Đối với công trình đang tính toán là sàn dân dụng nên giá trị hmin 60mm

Hình 1.1: Mặt bằng bố trí bố trí dầm và phân loại ô sàn trong công trình

- Ký hiệu S6: Sàn ban công

- Ký hiệu S7: Sàn ban công có cấu tạo sàn giống sàn vệ sinh

* Phân loại ô sàn tính toán:

- Nếu L2/L1 ≤ 2: Ô bản hai phương (bản kê bốn cạnh)

- Nếu L2/L1 > 2: Ô bản một phương (bản dầm)

3.Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Trong công trình chỉ sử dụng hệ dầm chính (dầm khung).Hệ dầm chính là kết cấu siêu tĩnh nên

có thể chọn kích thước tiết diện dầm hình chữ nhật b dh dtheo công thức kinh nghiệm:

b : Chiều rộng tiết diện dầm

Trị số m chọn trong khoảng 8÷12 đối với dầm khung

3.Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Trị số m chọn trong khoảng 5÷7 đối với dầm dạng colsone

L: Chiều dài nhịp dầm (khoảng cách giữa các cột)

- Tiết diện dầm qua các trục số:

* Chọn kích thước dầm môi (dầm ban công):

Chọn kích thước dầm môi có tiết diện b dh d 200 350 mm

4.Tính tải trọng tác dụng lên sàn

4.1.Xác định tĩnh tải

* Xác định tĩnh tải do TLBT cấu tạo các lớp sàn:

Trong công trình có loại sàn: Sàn thường và sàn vệ sinh

- Tĩnh tải tiêu chuẩn do TLBT cấu tạo các lớp sàn tính theo công thức:

1

n tc

Hình 1.2: Hình vẽ cấu tạo các lớp sàn tầng tầng lầu và vệ sinh

Bảng 1.2: Tính toán tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng lầu

STT Các lớp cấu tạo sàn

Chiều dày

i kN m



Tĩnh tải tiêu chuẩn

2 ( / )

tc s

Hệ số vượt tải

i

n

Tĩnh tải tính toán

2 ( / )

tt s

Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn (làm tròn) 3.78 4.28

Bảng 1.3: Tính toán tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng vệ sinh

STT Các lớp cấu tạo sàn

Chiều dày

i kN m



Tĩnh tải tiêu chuẩn

2 ( / )

tc s

Hệ số vượt tải

i

n

Tĩnh tải tính toán

2 ( / )

tt s

Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn (làm tròn) 4.36 4.99

* Xác định tĩnh tải do tường xây lên sàn vệ sinh

Sàn phòng vệ sinh có tường xây làm vách ngăn sẽ chịu tải tập trung do tường xây truyền

vào.Quy tải tập trung thành tải phân bố đều lên sàn theo công thức sau:

n : Hệ số tin cậy đối với tải trọng phân bố đều được lấy như sau:

+ Khi tải trọng tiêu chuẩn: p s tc200(daN m/ 2)thì lấy n  p 1.3

+ Khi tải trọng tiêu chuẩn: p s tc200(daN m/ 2)thì lấy n  p 1.2

Bảng 1.4: Xác định hoạt tải phân bố đều lên từng ô sàn

STT Tên ô sàn Hoạt tải tiêu chuẩn 2

tc s

Tổng tải trọng tác dụng lên từng ô sàn bao gồm tĩnh tải (TLBT các lớp cấu tạo sàn,tải quy phân

bố đều của tường xây làm vách ngăn) và hoạt tải phân bố đều lên từng ô sàn

- Đối với ô sàn không có tường xây làm vách ngăn:q s g s ttp tt s

- Đối với ô sàn có tường xây làm vách ngăn: q s g tt s g t ttp s tt

Bảng 1.5: Tổng tải trọng phân bố đều lên từng ô sàn

STT Tên ô sàn Tĩnh tải lớp cấu tạo 2

tt s

* Xác định liên kết giữa dầm và sàn: Quy ước điều kiện liên kết như sau:

- Liên kết được xem là khớp khi:

+ Khi sàn kê lên tường

+ Khi sàn tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà:h d 3h s

+ Khi sàn lắp ghép

- Liên kết được xem là ngàm khi: Sàn tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà: h d 3h s

- Liên kết được xem là tự do khi: Sàn kê hoàn toàn tự do

- Đối với các ô sàn bản dầm (làm việc một phương): Cắt một dãy bản rộng 1m theo cạnh

ngắn,xem dãy bản như dầm một nhịp,gối tựa của bản dầm lấy tùy thuộc vào liên kết giữa dầm

và bản sàn như đã được xác định bảng 1.6

- Đối với các ô sàn bản kê bốn cạnh (làm việc hai phương): Cắt hai dãy bản,mỗi dãy rộng 1m theo cạnh ngắn và cạnh dài.Có 11 loại sơ đồ tính cho bản làm việc hai phương

Bảng 1.7: Xác định sơ đồ tính cho từng ô sàn

STT Tên ô sàn Loại ô sàn Loại bản tính toán Sơ đồ tính

Dạng colsone Hai đầu ngàm Một ngàm một khớp

* Hình vẽ sơ đồ tính:

Hình 1.3: Sơ đồ tính các ô sàn hai phương (S1, S2, S3, S4, S5, S7)

Hình 1.4: Sơ đồ tính ô sàn một phương (S6)

5.2.Xác định nội lực trong ô bản kê 4 cạnh

* Quan niệm tính toán:

Trong đồ án để đơn giản ta tính sàn theo ô bản đơn và tính theo sơ đồ đàn hồi.Quan niệm này

có nghĩa là xem từng ô sàn chịu lực độc lập nhau,tải trọng ở ô này không ảnh hưởng đến ô liền

kề

* Nội lực trong ô sàn:

Trong trường hợp tổng quát,công thức tính cho tất cả các loại bản có dạng:

- Momen dương lớn nhất ở giữa bản: 1 1

i i

Ký tự 1,2: Chỉ phương đang xét là theo nhịp L hay 1 L 2

Các hệ số m m k k phụ thuộc vào tỷ số i1, i2, i1, i2 L2/L - Tra bảng phụ 15 sách Kết cấu Bê tông cốt 1

thép,Tập 2 (Cấu kiện nhà cửa) của Võ Bá Tầm

Bảng 1.8: Giá trị nội lực trong từng ô sàn

2( )

L mm

Cạnh ngắn

Tiết diện Hệ số momen

Giá trị nội lực

2( )

L mm

Cạnh ngắn

Tiết diện Hệ số momen

Giá trị nội lực

* Quan niệm tính toán:

Trong đồ án để đơn giản ta tính sàn theo ô bản đơn và tính theo sơ đồ đàn hồi.Quan niệm này

có nghĩa là xem từng ô sàn chịu lực độc lập nhau,tải trọng ở ô này không ảnh hưởng đến ô liền

kề

* Nội lực trong ô sàn:

Đối với ô sàn S6 trong công trình ta tính theo các dạng sơ đồ tính sau:

a.Sơ đồ tính dạng consol

b.Sơ đồ tính hai đầu liên kết ngàm

- Ô bản dầm chủ yếu làm việc theo phương cạnh ngắn L1.Cắt dãy bản rộng 1m theo cạnh ngắn để tính

- Đối với ô sàn S6 ta có:

- Giá trị momen:

Bước 1: Giả thiết khoảng cách a từ mép ngoài vùng bê tông

chịu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo A s

Lấy

2

a c .Với c là lớp bê rông bảo vệ, lấyc 20mm

Bước 2: Xác định chiều cao làm việc của tiết diện: h0 h s a

- Giá trị momen âm tại gối:

- Giá trị momen dương tại nhịp:

- Đối với ô sàn S6 ta có:

- Giá trị momen âm tại gối:

- Giá trị momen dương tại nhịp:

R

s el b

R E

2

 : Biến dạng tương đối của bê tông chịu nén khi ứng suất bằng R : b b2 0.0035đối với bê tông có cấp độ bền bé hơn B60

Bước 4: Tính chiều cao tương đối của vùng chịu nén của bê tông:  1 1 2 m

R : Cường độ chịu kéo của cốt thép

Bước 6: Chọn đường kính cốt thép bố trí cho bản sàn và tính khoảng cách bố trí các thanh thép

- Diện tích của 1 thanh thép:a  s 0.785  2

- Khoảng cách giữa các thanh thép: @ s

s

b a A

Hàm lượng cốt thép hợp lý trong sàn nên nằm trong khoảng hoply 0.3% 0.9% 

6.2.Tính toán cốt thép

Vì quá trình tính toán thép sàn cho từng ô lặp đi lặp lại,nên chỉ tính toán chi tiết một ô sàn điển hình.Còn kết quả tính toán thép của các ô còn lại sẽ được trình bày vào bảng

Ví dụ: Chọn ô sàn S1 để tính toán chi tiết

Giả thiết khoảng cách a  24mm

Chiều cao làm việc của tiết diện h0 h s a 110 24 86  mm

Đối với cốt thép có đường kính  8mm thì R s R sc 210MPa.(Thép CB-240T)

Đối với cốt thép có đường kính  8mm thì R s R sc 260MPa.(Thép CB-300V)

Hệ số

, 2

0.6150.00105

11

0.0035

R

s el b

R E

Hệ số

, 2

0.5830.0013

11

0.0035

R

s el b

R E

Diện tích của thanh thép: a s 0.785 2 0.785 0.8 2 0.5024(cm2)

Khoảng cách giữa các thanh thép: @ 1000 0.5024 302.15

1.663

s s

b a

mm A

A

b h

K tra

K tra

- Chọn ô sàn có kích thước và tải trọng tiêu chuẩn lớn nhất để kiểm tra độ võng cho sàn

- Độ võng của sàn được tính theo hướng dẫn tính toán của TCVN 5574:2018

- Trước khi tính toán chuyển vị (độ võng) của sàn cần phải xem vị trí tính toán kết cấu sàn có bị nứt hay không.Tính toán chuyển vị cho sàn khi khả năng chống nứt của sàn M crclớn hơn

momen uốn nhất ở giữa nhịp sànM1hoặc M2

2.Kiểm tra nứt cho sàn và tính chuyển vị

2.1.Kiểm tra khả năng chống nứt của sàn

W : Momen kháng uốn đàn dẻo của tiết diện

* Giá trị W được tính theo công thức: pl W pl W red

Trong đó:

 : Là hệ số,lấy  1.3

red

W : Momen kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi

* Giá trị W red được tính theo công thức sau: W red I red / y t

Trong đó:

B.TÍNH TOÁN SÀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II

I : Momen quán tính của tiết diện quy đổi

t

y : Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi

* Giá trị I red được tính theo công thức sau: I red  I I s I s'

 

* Giá trị y được xác định theo công thức sau: t t red,

t red

S y A

A : Diện tích tiết diện ngang quy đổi

* Giá trị A được xác định theo công thức sau: red A red  AA sA s'

'

, s, s

A A A : Lần lượt là diện tích tiết diện bê tông,tiết diện cốt thép chịu kéo và tiết diện cốt thép

chịu nén

2.1.2.Tính toán khả năng chịu nứt của ô sàn S5

* Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 ta có các thông số sau:

- Cường độ chịu kéo của bê tông theo TTGH II: R bt ser, 1.35MPa

- Modul đàn hồi của bê tông: E b 27500MPa

* Modul đàn hồi của cốt thép:E s 200000MPa

* Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông: 200000 7.27

27500

s b

E E

* Tính toán cho ô sàn S5 có các thông số sau:

- Chiều dày của sàn BTCT:h s 110mm

- Bề rộng tính toán cho sàn:b s 1000mm

- Diện tích tiết diện ngang của bê tông:  2

- Momen dương lớn nhất trong ô sàn:M 4.291kN m 

- Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo:  2

  : Là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng tạm thời ngắn hạn

+ M : Momen do tải tác dụng ngắn hạn của tải trọng tạm thời ngắn hạn (0.65L) sh

+ E : Modul đàn hồi của bê tông b

+ I red: Momen quán tính quy đổi I red  I I sI s' với

b b

b cr

E E





+ b cr, : Hệ số từ biến của bê tông

+ I red: Momen quán tính quy đổi I red  I I sI s' với  



2.2.2.Tính toán độ cong toàn phần cho ô sàn S5

* Tính độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng tạm thời ngắn hạn

- Momen do tải tác dụng ngắn hạn của tải trọng tạm thời ngắn hạn (0.65L):

7 1

* Tính độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

- Momen do tải tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn (D+0.35L):

b cr s s

E E



- Momen quán tính của tiết diện ngang quy đổi:

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE 2016

1.Các bước mô hình trong phần mềm SAFE

Bước 1: Thiết lập hệ đơn vị tính toán trong phần mềm (sử dụng hệ đơn vị Metric) và tạo hệ lưới

để mô hình

Bước 2: Định nghĩa vật liệu bê tông cấp độ bền B20.Định nghĩa tiết diện sàn (S110),tiết diện

dầm khung (D200x450),dầm môi (D200x400),tiết diện cột (C200x450)

Bước 3: Định nghĩa các trường hợp tải trọng tác dụng lên sàn bao gồm: Tĩnh tải (chỉ tính TLBT

của các lớp hoàn thiện,TLBT của sàn bê tông phần mềm tự tính),hoạt tải.Định nghĩa tổ hợp tải trọng (TT+HT)

Bước 4: Vẽ mô hình cột,dầm,sàn của tầng lầu điển hình

Bước 5: Gán các trường hợp tải trọng tác dụng lên sàn

Bước 6: Chia các dãy strip cho mô hình sàn để lấy nội lực tính toán

Bước 7: Kiểm tra mô hình và phân tích nội lực trong sàn.Xuất kết quả nội lực để tính cốt thép

2.Tải trọng gán lên sàn khi mô hình trong SAFE

2.1.Tĩnh tải

Bảng 2.1: Tĩnh tải các lớp hoàn thiện của sàn tầng lầu

STT Các lớp cấu tạo sàn

Chiều dày

i kN m



Tĩnh tải tiêu chuẩn

2 ( / )

tc s

Hệ số vượt tải

i

n

Tĩnh tải tính toán

2 ( / )

tt s

Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn (làm tròn) 1.03 1.25

Bảng 2.2: Tĩnh tải các lớp hoàn thiện của sàn vệ sinh

STT Các lớp cấu tạo sàn

Chiều dày

i kN m



Tĩnh tải tiêu chuẩn

2 ( / )

tc s

Hệ số vượt tải

i

n

Tĩnh tải tính toán

2 ( / )

tt s

Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn (làm tròn) 1.61 1.96

1.Các bước mô hình trong phần mềm SAFE.

2.Tải trọng gán lên sàn khi mô hình trong SAFE

2.2.Hoạt tải

Bảng 2.3: Tĩnh tải phân bố đều trong mỗi ô sàn

STT Tên ô sàn Hoạt tải tiêu chuẩn 2

tc s

Bảng 2.4: Tổng tải trọng tác dụng lên mỗi ô sàn

STT Tên ô sàn Tĩnh tải lớp hoàn thiện 2

tt s

Hình 2.1: Mô hình sàn trong phần mềm SAFE

3.Mô hình phần mềm trong SAFE

Hình 2.2: Mặt bằng sàn mô hình trong phần mềm SAFE

Hình 2.3: Mặt bằng phân loại ô sàn

Hình 2.4: Giá trị tĩnh tải tác dụng lên từng ô sàn

Hình 2.5: Giá trị hoạt tải tác dụng lên từng ô sàn

4.Kết quả nội lực trong phần mềm SAFE

4.1.Hình ảnh nội lực Strip Force trong sàn

Hình 2.6: Nội lực trong các dãy bản theo phương X

Hình 2.7: Nội lực trong các dãy bản theo phương Y

4.Kết quả nội lực trong phần mềm SAFE

4.2.Bảng kết quả nội lực các ô sàn từ nội lực Strip Force

Bảng 2.5: Kết quả nội lực các ô sàn tính bằng SAFE

Tên ô sàn Phương tính toán Bề rộng dãy

Tên ô sàn Phương tính toán Bề rộng dãy

Vì quá trình tính toán thép sàn cho từng ô lặp đi lặp lại,nên chỉ tính toán chi tiết một ô sàn điển

hình.Còn kết quả tính toán thép của các ô còn lại sẽ được trình bày vào bảng

Ví dụ: Chọn ô sàn S1 để tính toán chi tiết

Giả thiết khoảng cách a  24mm

Chiều cao làm việc của tiết diện h0 h s a 110 24 86mm

Đối với cốt thép có đường kính  8mm thì R s R sc 210MPa.(Thép CB-240T)

Đối với cốt thép có đường kính  8mm thì R s R sc 260MPa.(Thép CB-300V)

Hệ số

, 2

0.6150.00105

11

0.0035

R

s el b

R E

Hệ số

, 2

0.5830.0013

11

0.0035

R

s el b

R E

Diện tích của thanh thép: a s 0.785  2 0.785 0.8 2 0.5024(cm2)

Khoảng cách giữa các thanh thép: @ 2600 0.5024 195.86

6.669

s s

b a

mm A

K tra

Ô

sàn

Chiều dày

Tiết diện Momen

K tra

6.Đánh giá và so sánh kết quả giữa hai phương án sàn

Giả sử chọn ô sàn S1 để so sánh giữa hai phương tính toán

Bảng 2.7: Bảng so sánh nội lực của ô sàn S1 theo hai phương pháp

Nội dung so sánh Tính tay

* Tính Delta M cho hai phương án sàn:

Bảng 2.8: Bảng tính giá trị Delta M của các ô sàn

Ký hiệu Tính tay Tính SAFE Ký hiệu Giá trị

Tên ô sàn Nội lực (kN.m) Delta M

Ký hiệu Tính tay Tính SAFE Ký hiệu Giá trị

+ Phần mềm SAFE là áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn, trong quá trình mô hình sàn ta

có vẽ thêm dầm và cột, dầm và sàn cùng làm việc với nhau dẫn tới khi chịu tải trọng thì cả hai cùng bị võng chung và xu hướng là momen dương ở nhịp tăng lên Hiển nhiên khi momen nhịp tăng thì giá trị momen âm ở gối sẽ giảm lại

+ Phương pháp tính bằng các bản tra có sẵn.Lúc đầu ta chọn sơ bộ kích thước dầm và sàn sau

đó tính tỷ lệ chiều cao dầm trên chiều cao sàn để giả thiết liên kết giữa dầm và sàn.Khi tính toán các ô sàn ta xem liên kết giữa dầm và sàn là ngàm, do đó giá trị momen âm ở gối bằng phương pháp tính tay sẽ lớn hơn phần mềm SAFE Hiển nhiên khi momen âm ở gối tăng thì momen dương ở nhịp sẽ giảm

- Kết quả nội lực của hai phương pháp khác nhau cũng là do: Khi tính toán bằng tay ta xem sàn

là các ô bản đơn và làm việc độc lập với nhau, còn tính bằng phần mềm SAFE thì các ô sàn cùng làm việc đồng thời với nhau

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG CÔNG TRÌNH

1.Xác định khung nguy hiểm

1.1.Lựa chọn loại khung tính toán

Hình 3.1: Mặt bằng phân loại chức năng ô sàn trong công trình

Công trình thuộc đang tính toán thuộc dạng khung chịu lực:

- Theo phương ngang: Hệ cột và các dầm sàn ngang tạo thành các khung ngang

- Theo phương dọc: Hệ cột và các dầm dọc tạo thành các khung dọc

Để đơn giản hóa trong tính toán người ta giả thiết như sau:

- Khi tỷ số L B / 1.5(công trình có mặt bằng chạy dài) nội lực chủ yếu gây ra trong khung ngang vì độ cứng của không ngang nhỏ hơn nhiều lần so với độ cứng khung dọc.Nên cho phép tách riêng từng khung phẳng để tính toán  Bài toán thiết kế khung phẳng

- Công trình trong đồ án có tỷ số L B / 64.4 / 16.43.91.5.Nên công trình thuộc dạng có mặt bằng chạy dài, được phép tách riêng từng khung phẳng để tính toán theo bài toán thiết kế khung phẳng

1.2 Xác định khung nguy hiểm

- Khung có độ cứng nhỏ nguy hiểm hơn khung có độ cứng lớn hơn  Khung ngang nguy hiểm hơn khung dọc

- Xác định khung ngang nguy hiểm nhất trong công trình: Dựa vào mặt bằng công trình, sơ đồ phân loại các ô sàn, tải trọng tác dụng ta xác định được khung trục 4 nguy hiểm nhất

1.Xác định khung nguy hiểm

+ Khung trục 4 chịu tải trọng của ô sàn S5 (ô sàn chịu tải trọng nhiều nhất so với các ô sàn còn lại trong công trình)

+ Khung trục 4 chịu tải trọng của cầu thang

 Chọn khung trục 4 để tính toán nội lực và thiết kế cốt thép cho khung

2.Chọn sơ bộ tiết diện khung

2.1.Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Trong công trình chỉ sử dụng hệ dầm chính (dầm khung).Hệ dầm chính là kết cấu siêu tĩnh nên

có thể chọn kích thước tiết diện dầm hình chữ nhật b dh dtheo công thức kinh nghiệm:

b : Chiều rộng tiết diện dầm

Trị số m chọn trong khoảng 8÷12 đối với dầm khung

Trị số m chọn trong khoảng 5÷7 đối với dầm dạng colsone

L : Chiều dài nhịp dầm (khoảng cách giữa các cột)

- Tiết diện dầm qua các trục số:

Do kích thước nhịp BC và CD (3m) nhỏ hơn các nhịp còn lại trong khung nên chọn kích thước các dầm dọc trục BC và CD có tiết diện b dh d 200 350 mm

* Chọn kích thước dầm môi (dầm ban công):

Chọn kích thước dầm môi có tiết diện b dh d 200 350 mm

2.2.Chọn sơ bộ tiết diện cột

C : Kích thước tiết diện cột theo phương y

Hệ số 1.2 1.5  phụ thuộc vào cột chịu momen do gió

N: Lực nén lớn nhất trong cột , được xác định theo diện truyền tải

b

R : Cường độ chịu nén của bê tông theo TTGH I (phụ thuộc vào cấp độ bền bê tông)

- Vì công trình có mặt bằng hình chữ nhật dạng chạy dài, độ cứng kết cấu hai phương khác nhau nhiều nên chọn cột tiết diện hình chữ nhật.Cạnh ngắn tiết diện cột đặt song song với cạnh dài của công trình, cạnh dài tiết diện cột đặt song song với cạnh ngắn của công trình

- Trong việc chọn sơ bộ bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm và cột.Chỉ quan tâm đến tải trọng sàn, tường xây và cầu thang

- Xem tải trọng tác dụng lên tầng mái (sân thượng) như các tầng điển hình.Thực tế tầng mái chịu tải tác dụng nhỏ hơn các tầng điển hình

- Kích thước cột được thay đổi từ hai đến ba tầng một lần

2.2.2 Tính toán tải trọng cầu thang

Dựa vào mặt đứng của công trình xác định được trong công trình sử dụng loại cầu thang dạng bản 2 vế (tầng trệt) và dạng bản 3 vế (tầng điển hình).Nên trong tính toán tải trọng cầu thang sẽ tính hai loại cầu thang

2.2.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên cầu thang

Tải trọng tác dụng lên cầu thang bao gồm: Tĩnh tải (TLBT các lớp cấu tạo) và hoạt tải

a.Tĩnh tải tác dụng lên cầu thang

Hình 3.2: Hình vẽ cấu tạo các lớp cầu thang

* Bản chiếu nghĩ:

Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản chiếu nghĩ được tính theo công thức:

- Tĩnh tải tiêu chuẩn do TLBT các lớp cấu tạo: 1

1

n tc

i kN m



Tĩnh tải tiêu chuẩn

2

1tc i( / )

Hệ số vượt tải

i

n

Tĩnh tải tính toán

Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo chiếu nghĩ (làm tròn) 3.86 4.37

* Bản thang (bản nghiêng):

Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thang theo phương nghiêng được tính theo công thức:

- Tĩnh tải tiêu chuẩn do TLBT các lớp cấu tạo: 2

1

n tc

Do tĩnh tải của các lớp cấu tạo bản thang hướng thẳng góc với trục bản nghiêng nên sẽ phân lực

làm hai hướng: Theo phương dọc trục bản nghiêng (bỏ qua khi tính toán) và phương thẳng

đứng (kể đến trong tính toán)

- Tĩnh tải theo phương đứng: 2

2cos

tc

di

g g



2cos

tt

di

g g

b itd

- Chọn kích thước bậc thang như sau:

+ Chiều cao bậc thang thường dùng 150 180 mm  Chọn chiều cao bậc h b 160mm

+ Chiều rộng bậc thang thường dùng 210 300 mm  Chọn chiều rộng bậc l b 280mm

280

b b

27.29280

27.29280