THUYẾT MINH BTCT 2 - THIỆN

Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long Lời nói đầu Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép đồ án kết cấu quan trọng mà sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng phải thực Đó tổng hợp kiến thức áp dụng vào thực tế sinh viên sau học xong tất môn sở ngành chuyên ngành như: Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, đặc biệt môn Kết cấu Bê tông cốt thép Đây đồ án nhằm kiểm tra kiến thức khả tính toán sinh viên, khả nắm bắt nguyên lý cấu tạo cấu kiện, khả tư khả thể vẽ AutoCAD, yêu cầu cấp thiết kỹ sư xây dựng sau trường Đồ án thực theo nhóm sinh viên, nhóm gồm 4÷5 sinh viên Tất thành viên nhóm tích cực tham gia cơng việc nhóm hồn thành cơng việc giao thời hạn xác Qua thời gian làm việc, hướng dẫn thầy giáo TS Trần Ngọc Long, thành viên nhóm hồn thành nhiệm vụ giao Xin chân thành cảm ơn! Bình Định, tháng 12 năm 2020 PHẦN A - GIỚI THIỆU CHUNG 1/ Giới thiệu nhóm: STT Họ tên Nguyễn Ngọc Thiện Lớp KTXD 60E – Bình Định Mã số sinh viên 2/ Mục tiêu làm việc nhóm: Các thành viên nhóm cần nắm kiến thức, yêu cầu nhiệm vụ giao để hoàn thành đồ án Qua đồ án thành viên cần phải cố gắng cọ xát với thực tế, tập làm quen với cơng việc, qua củng cố thêm kiến thức cho Làm quen với phương pháp, kỹ làm việc theo nhóm, từ rút cách làm việc tập thể có hiệu Xây dựng nhóm trở thành nhóm học tập tốt, phát huy tính tự giác học tập công việc thành viên SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long 3/ Những nguyên tắc chung nhóm: Các thành viên nhóm phải đồn kết sở người người để hồn thành tốt cơng việc giao Ln tạo khơng khí vui tươi, thân thiện trình làm việc để kích thích tinh thần làm việc hăng say nhóm Làm việc cách có kế hoạch, khoa học, xác để tiết kiệm thời gian Các thành viên bình đẳng với nhau, biết cách làm việc độc lập làm việc theo nhóm, phải biết tiếp thu ưu điểm thành viên nhóm Phải hồn thành cơng việc giao thời hạn, phải có mặt buổi họp nhóm tích cực hoạt động nhóm Khi thành viên làm xong cơng việc giao nhóm phải kiểm tra chéo để đảm bảo tính xác công việc Thành viên thực không với nội quy nhóm bị phê bình 4/ Nội dung chi tiết: Phần 1: Quy trình nhiệm vụ thực đồ án: * Chương Lựa chọn giải pháp kết cấu khung bê tông cốt thép - Mô tả, giới thiệu chọn kết cấu khung bê tông cốt thép - Lựa chọn vật liệu: cấp độ bền bê tông, thép - Lập mặt kết cấu sàn bê tơng cốt thép - Chọn kích thước sơ cột, dầm, sàn * Chương Lựa chọn sơ đồ tính tốn - Phân tích lựa chọn sơ đồ - Tính tốn kích thước khung ngang - Thể sơ đồ kết cấu khung bê tông cốt thép * Chương Xác định tải trọng - Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung - Xác định hoạt tải tác dụng vào khung - Xác định tải trọng gió tĩnh - Vẽ sơ đồ trường hợp chất tải * Chương Xác định nội lực tổ hợp nội lực - Định đơn vị, mơ hình hóa phần mềm - Khai báo vật liệu, tiết diện, loại tải trọng - Gán liên kết, tiết diện, tải trọng - Phân tích nội lực xuất kết - Tổ hợp nội lực cho dầm, cột * Chương Tính tốn cốt thép khung - Tính tốn cốt thép dầm - Tính tốn cốt thép cột (cấu tạo nút biên) - Bố trí cốt thép nút khung SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long Phần 2: Thể vẽ - Thể vẽ khổ giấy A1 gồm có: + Mặt kết cấu tầng điển hình + Thể bố trí thép khung bê tông cốt thép + Thể chi tiết thép mặt cắt dầm, cột + Thể bảng thống kê thép 5/ Tài liệu tham khảo: - [1] Lê Bá Huế, Phan Minh Tuấn Khung bê tông cốt thép (nhà dân dụng), NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2009 - [2] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống Kết cấu bê tơng cốt thép (Phần cấu kiện bản), Hà Nội, năm 2009 - [3] Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa), NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2002 - [4] Nguyễn Thanh Hưng, Nguyễn Hữu Cường Kết cấu nhà bê tông cốt thép; Trường Đại học Vinh, năm 2014 - [6] TCVN 2737 - 1995 Tiêu chuẩn thiết kế “Tải trọng tác động” - [7] TCVN 5574 - 2012 Tiêu chuẩn thiết kế “Kết cấu bê tơng cốt thép” 6/ Số liệu kích thước: TT a(m) L2 (m) L1(m) Ht (m) Số tầng 3,9 6,2 2,4 3,6 Ghi 7/ Số liệu tải trọng, nhóm cốt thép, cấp độ bền bê tơng: TT n (kg/m2) Wo (kg/m2) Nhóm cốt thép Cấp độ bền bê tông 430 125 AI, AII B20 Ptc SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Ghi Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long PHẦN B – NỘI DUNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ PHẦN I: TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ I/ Mơ tả cơng trình: Cơng trình thiết kế trường học 03 tầng, xây dựng thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định (Vùng áp lực gió III.B) Hệ thống kết cấu cơng trình gồm: 1/ Hệ thống khung: Là hệ thống chịu lực cơng trình, tiếp nhận tất tải trọng theo phương ngang đứng, sau truyền xuống móng 2/ 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 3/ Hệ thống sàn: Phân bố tầng, việc chịu tải trọng thân hoạt tải sử dụng tác dụng trực tiếp lên sàn cịn 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 4/ Các phận giao thông: Cầu thang theo phương đứng, hành lang theo phương ngang 2400 8600 6200 II/ Lựa chọn giải pháp kết cấu: 3900 3900 3900 3900 3900 3900 3500 3500 Hình Mặt kết cấu sơ 1/ Chọn vật liệu sử dụng: Số a L2 L1 Ht đề (m) (m) (m) (m) 6,2 2,4 3,6 4n 3,9 Ptc Wo (Kg/m2) (Kg/m2) 430 125 Nhóm cốt thép Cấp độ bền BT AI, AII B20 a/ Bê tông: - Bê tông cấp độ bền chịu nén B20: + Khối lượng riêng: γbt= 2500 daN/m3 + Cường độ chịu nén tính tốn bê tông: Rb = 11,5 Mpa = 115 daN/cm2 + Cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng: Rbt = 0,9 Mpa = daN/cm2 + Mô đun đàn hồi: Eb= 2,7105 daN/cm2 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long b/ Cốt thép: - Thép AI: Φ Chọn hs = 10 (cm) = 100 (mm) + Hoạt tải tính toán: ps = p tc n = 430 1,2 = 516 (daN/m2) Bảng : Cấu tạo tải trọng lớp vật liệu sàn phòng Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn (daN/m2) - Gạch ceramic dày mm, 0 = 2000 daN/m3; 0,008  200 = 16 daN/m2 - Vữa lót dày 30 mm, 0 = 2000 daN/m3; 0,03  2000 = 60 daN/m2 - Vữa trát dày 20 mm,  = 2000 daN/m3; 0,02 x 2000 = 40 daN/m2 - Bản bê tông cốt thép dày 100mm; γbt= 2500 daN/m3 x 0,1 = 250 daN/m2 n Tính toán (daN/m2) 16 1,1 17,6 60 1,3 78 40 1,3 52 250 1,1 275 Cộng 422,6 + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn phịng: qs  g0s  ps  422,6  516  938,6 (daN/m2) SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long b/ Với sàn hành lang: Chọn D = 1,1 m = 40  45 + Chiều dày sàn hành lang:  hshl  D 1,1  l1   2400  (66  58, 66)mm m 40  45 => Để thuận lợi cho q trình thi cơng ô sàn hành lang chọn chiều dày hshl = 10 (cm) = 100 (mm) + Hoạt tải tính tốn: phl = p tc n = 300 1,2 = 360 (daN/m2) Bảng : Cấu tạo tải trọng lớp vật liệu sàn hành lang Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn (daN/m2) - Gạch ceramic dày mm, 0 = 2000 daN/m3; 0,008  200 = 16 daN/m2 - Vữa lót dày 30 mm, 0 = 2000 daN/m3; 0,03  2000 = 60 daN/m2 - Vữa trát dày 20 mm,  = 2000 daN/m3; 0,02 x 2000 = 40 daN/m2 - Bản bê tông cốt thép dày 100mm; γbt= 2500 daN/m3 x 0,1 = 250 daN/m2 n Tính tốn (daN/m2) 16 1,1 17,6 60 1,3 78 40 1,3 52 250 1,1 275 Cộng 422,6 + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn hành lang: qshl  gshl  phl  422,6  360  782,6 (daN/m2) c/ Với sàn mái: + Do tải trọng mái nhỏ nên chọn chiều dày ô sàn lớn ô sàn bé mái hsm = (cm) = 80 (mm) + Hoạt tải tiêu chuẩn: Theo TCVN 2737-1995 pc = 75 (daN/m2) + Hoạt tải tính toán: pm= pc.n= 75.1,3 = 97,5 (daN/m2) + Tĩnh tải tính tốn (chưa kể đến trọng lượng thân sàn BTCT) Bảng : Cấu tạo tải trọng lớp vật liệu sàn mái Các lớp vật liệu - Vữa lót dày 30 mm, 0 = 2000 daN/m3; 0,03  2000 = 60 daN/m2 - Vữa trát dày 20 mm,  = 2000 daN/m3; 0,02 x 2000 = 40 daN/m2 Tiêu chuẩn (daN/m2) n Tính tốn (daN/m2) 60 1,3 78 40 1,3 52 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép - Bản bê tông cốt thép dày 80mm; γbt= 2500 daN/m3 x 0,08 = 200 daN/m2 GVHD: TS Trần Ngọc Long 200 1,1 Cộng 220 350 Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT coi tải trọng mái ngói, xà gồ, cầu phong, li tơ phân bố sàn thì: + Tĩnh tải tính tốn ô sàn mái: gm = g + gmaiton = 350 + 20 x 1,05 = 371 (daN/m2) + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn mái: qm = gm + pm = 371 + 97,5 = 468,5 (daN/m2) 4/ Lựa chọn kết cấu mái: Kết cấu mái dùng hệ mái ngói gác lên li tơ, cầu phong, xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi 5/ Lựa chọn tiết diện phận: a/ Kích thước tiết diện dầm: * Dầm D1: - Nhịp 1-2 (dầm phòng) Nhịp dầm L = L1-2 = 6,2 m 1  1  h1     L1     6,  (0, 775  0,517)m  12   12  Ta chọn chiều cao dầm h1-2 = 0,65 m b1  (0,3  0,5)h1  (0,3  0,5).0, 65  (0,195  0,325) m Ta chọn bề rộng dầm b1-2 = 0,22 m Với dầm mái ta chọn hdm = 0,65 m - Nhịp 2-3 (dầm hành lang) Nhịp dầm L = L2-3 = 2,4 m 1  1  h23     L 23     2,  (0,3  0, 2)m  12   12  Ta chọn chiều cao dầm h2-3 = 0,3 m b23  (0,3  0,5)h23  (0,3  0,5).0,3  (0, 09  0,15) m Ta chọn bề rộng dầm b2-3 = 0,22 m * Dầm D2 (dầm dọc nhà): Nhịp dầm L = a = 3,9 m 1 1 1 1 hd     ld     3,9  (0,325  0, 244)m  12 16   12 16  Ta chọn chiều cao dầm hd = 0,3 m bd  (0,3  0,5)hd  (0,3  0,5).0,3  (0, 09  0,15) m Ta chọn bề rộng dầm bd = 0,22 m b/ Kích thước cột: Diện tích kích thước cột xác định theo công thức: A  k N Rb Bảng 4: Cấu tạo tải trọng lớp vật liệu tường xây 220 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long TT tiêu chuẩn (daN/m2) Các lớp vật liệu Hệ số độ tin cậy TT n tính tốn (daN/m2) - Hai lớp vữa trát,  = 2000 daN/m3, dày 30mm 60 1.3 78 - Khối xây gạch, 0 = 1800 daN/m3, dày 220mm 396 1.1 435,6 Cộng 513,6 Bảng 5: Cấu tạo tải trọng lớp vật liệu tường xây 110 TT tiêu chuẩn (daN/m2) Các lớp vật liệu Hệ số độ tin cậy TT n tính tốn (daN/m2) - Hai lớp vữa trát,  = 2000 daN/m3, dày 30mm 60 1.3 78 - Khối xây gạch, 0 = 1800 daN/m3, dày 110mm 198 1.1 217,8 Cộng 295,8 * Cột trục 2: - Diện truyền tải cột trục 2:  6, 2,  S2     3,9  16, 77 m   - Lực dọc lực phân bố sàn: N1 = qs x S2 = 938,6 x 16,77 = 15740 (daN) - Lực dọc tải trọng tường ngăn dày 220: N2 = gt x lt x ht = 513,6 x (6,2/2+3,9) x 3,6 = 12943 (daN) (ở lấy sơ chiều cao tường chiều cao tầng nhà ht = H) - Lực dọc tải trọng tường thu hồi: N3 = gt x lt x ht = 295,8 x (6,2/2+2,4/2) x 0,8 = 1018 (daN) - Lực dọc tải phân bố sàn mái: N4 = qm x S2 = 468,5 x 16,77 = 7857 (daN) - Với nhà tầng có sàn học sàn mái thì: N = Σni x Ni = x (15740 + 12943) + (1018 + 7857) = 66241 (daN) Để kể đến ảnh hưởng mô men ta chọn k = 1,3→ A  k N 66241  1,3  594cm Rb 145 Vậy ta chọn sơ kích thước cột bc x hc = 22 x 40cm có As = 880 cm2 * Cột trục 1: Cột trục có diện chịu tải S3 nhỏ diện chịu tải cột trục 2, để thiên an tồn định hình hóa ván khn, ta chọn kích thước tiết diện cột trục (bc x hc = 22 x 40cm) với cột trục * Cột trục 1: SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép GVHD: TS Trần Ngọc Long - Diện truyền tải cột trục 3:  2,  S3    3,9  4, 68m   - Lực dọc lực phân bố sàn hành lang: N1 = qsh x S3 = 938,6 x 4,68 = 4393 (daN) - Lực dọc tải trọng lan can hành lang dày 110: N2 = gt x lt x hlc = 295,8 x 3,9 x 0,9 = 1038 (daN) (ở lấy sơ chiều cao lan can hlc = 0,9m) - Lực dọc tải trọng tường thu hồi: N3 = gt x lt x ht = 295,8 x (2,4/2) x 0,8 = 284 (daN) - Lực dọc tải phân bố sàn mái: N4 = qm x S3 = 468,5 x 4,68 = 2193 (daN) - Với nhà tầng có sàn học sàn mái thì: N = Σni x Ni = x (4393 + 1038) + (284 + 2193) = 13339 (daN) Để kể đến ảnh hưởng mô men ta chọn k = 1,3→ A  k N 13339  1,3  120cm Rb 145 2400 8600 6200 Do A nhỏ nên ta chọn kích thước cột trục bc x hc = 22 x 22cm có As = 484 cm2 Càng lên cao lực dọc giảm, thiên an toàn nên ta chọn kích thước tiết diện cột sau: Cột trục 1,2 có kích thước: bc x hc = 22 x 40cm cho tầng Cột trục có kích thước: bc x hc = 22 x 22cm cho tầng 3900 3900 Hình Diện chịu tải cột SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang GVHD: TS Trần Ngọc Long 2400 8600 6200 Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép 3900 3900 3900 3900 3900 3900 3500 3500 Hình Mặt kết cấu tầng điển hình PHẦN II: SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG 3600 3600 10800 3600 1/ SƠ ĐỒ HÌNH HỌC: 6200 2400 8600 Hình Sơ đồ hình học 2/ 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 1-2: SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện - Nhóm – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang 10 ... 0 ,22 x 0,4 x 3,6 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào 422 ,6 x [(3, 9-0 ,22 ) + (3, 9-0 ,22 -2 , 4)] x (2, 4-0 ,22 )/4 Cộng làm tròn G3 Do trọng lượng thân dầm dọc D2: 0 ,22 x0,3: 4 627 , 02 2500 x 1,1 x 0 ,22 ... (3, 9-0 ,22 ) x (3, 9-0 ,22 )/4 Do trọng lượng sàn hình thang truyền vào 371 x [(3, 9-0 ,22 ) + (3, 9-0 ,22 -2 , 4)] x (2, 4-0 ,22 )/4 Cộng làm tròn G3m Do trọng lượng thân dầm dọc: 0 ,22 x0,3: 25 00 x 1,1 x 0 ,22 ... 0 ,22 x 0,3 x 3,9 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào 422 ,6 x [(3, 9-0 ,22 ) + (3, 9-0 ,22 -2 , 4)] x (2, 4-0 ,22 )/4 Do lan can xây tường 110 cao 0,9m truyền vào: 29 5,8 x 0,9 x 3,9 Do trọng lượng cột 25 00