Thuyết minh tính toán đồ án bê tông cốt thép 2 xây dựng biểu đồ tương tác cho cột, dầm

Do không có tường xây dựng trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán ( chưa kể trọng lượng bản thân bản BTCT) là :g0 = 1,229 kNm2Vì vậy tải trọng tính toán trên sàn là : q0 = go + ps1 = 1,229 + 4,8 = 6,029 kNm2Ta có q0 ≥ 4 kNm2→ k = ∛(q_0400) = ∛(6,0294) = 1,147Ô sàn phòng họp cóLdài = B = 4,8 mLngắn = L12 = 4 m→ α = L_12B = 8(2×4,8) = 0,833Chiều dày sàn phòng họphs1 = (k L _ngắn )(37+8α ) = (1,147×4,8)(37 + 8×0,833) = 0,126 m = 12,6 cm → Chọn hs1 = 12 cmVậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì Tĩnh tải tính toán của ô sàn gs1 = g0 + γ_bt h_s1 n = 1,229 + 25×0,12×1,1 = 4,529 kNm2Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng họpqs1 = ps1 + gs1 = 4,8 + 4,529 = 9,33 kNm2

Trang 1

Thiết kế một khung ngang (theo đề bài được giao) cho một công trình nhà làm việc 5

tầng với mặt bằng kiến trúc tầng điển hình như hình vẽ

Địa hình

Khung trục

Trang 2

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn

Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, có thiết kế dầm phụ gối lên dầm chính và dầm chính qua các cột

3 Lựa chọn giả pháp mái

Chọn giải pháp mái bằng với lớp bê tông tạo dốc dày 150mm

4 Chọn kích thước chiều dày sàn

Sử dụng công thức của tác giả Lê Bá Huế : hs = kLngắn

α với

Trang 3

α = Lngắn

L dài

Trong đó : α = L1 /L2

L1: kích thước cạnh ngắn tính toán của bản

L2: kích thước cạnh ngắn tính toán của bản k: hệ số tăng chiều dày khi tải trọng lớn

 Với sàn phòng họp

- Hoạt tải tính toán: ps1 = pc.n = 4×1,2 = 4,8 kN/m2

- Tĩnh tãi tính toán (chưa kể trọng lượng bản thân sàn)

STT Các lớp cấu tạo sàn Dày

Trang 4

hs1 = kLngắn

→ Chọn hs1 = 12 cm

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì

- Tĩnh tải tính toán của ô sàn

gs1 = g0 + 𝛾 ℎ 𝑛 = 1,229 + 25×0,12×1,1 = 4,529 kN/m2

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng họp

qs1 = ps1 + gs1 = 4,8 + 4,529 = 9,33 kN/m2

 Với sàn phòng làm việc

- Hoạt tải tính toán: ps2 = pc.n = 2×1,2 = 2,4 kN/m2

hs2 =kLngắn

→ Chọn hs2 = 11 cm

gs2 = g0 + 𝛾 ℎ 𝑛 = 1,229 + 25×0,11×1,1 = 4,254 kN/m2

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng làm việc

qs2 = ps2 + gs2 = 2,40 + 4,254 = 6,654 kN/m2

 Với sàn hành lang

- Hoạt tải tính toán: phl = pc.n = 3×1,2 = 3,60 kN/m2

go = 1,229 kN/m2

Trang 5

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

hhl =kLngắn

→ Chọn hs2 = 8 cm Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì

- Hoạt tải tính toán: pm = pc.n = 0,75×1,3 = 0,975 kN/m2

STT Các lớp cấu tạo sàn Dày

Trang 6

Do không có tường xây dựng trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán ( chưa kể trọng lượng bản thân bản BTCT) là :

hs3 =kLngắn

→ Chọn hm = 12 cm

gm = g0 + 𝛾 ℎ 𝑛 = 3,951 + 25×0,12×1,1 = 7,251 kN/m2

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng họp

qm = pm + gm = 0,975 + 7,251 = 8,226 kN/m2

5 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận

 Kích thước tiết diện dầm

a Dầm trong phòng họp ( dầm AB )

Nhịp dầm L = L1 = 8 m

hd = ( ÷ )L1 = 0,667÷0,5 Chọn chiều cao dầm hd = 0,6 m và bề rộng dầm bd = 0,22 m

Trang 7

c Dầm trong phòng làm việc (dầm CD )

Nhịp dầm L = L3 = 5,8 m

hd = ( ÷ )L2 = 0,48÷0,36 Chọn chiều cao dầm hd = 0,45 m và bề rộng dầm bd = 0,22 m

d Dầm dọc nhà

Nhịp dầm L = B = 4,8 m

hd = ( ÷ )4,8= 0,4÷0,3 Chọn chiều cao dầm hd = 0,4 m và bề rộng dầm bd = 0,2 m

 Kích thước tiết diện cột

Diện tích tiết diện cột tính theo công thức

A =

b

R kN

Cột trục D có diện chịu tải SD nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục A, để thiên về an toàn

và định hình ván khuôn, ta chọn kích thước tiết diện cột trục D bằng với cột trục A

c Cột trục B

- Diện truyền tải của cột trục B

SB = Ss1 + Shl = ×8×4,8+ ×3,2×4,8 =26,88 m2

Trang 9

Hình 3 Diện chịu tải của cột

6 Mặt bằng bố trí kết cấu

Trang 10

Hình 4 Mặt bằng bố trí kết cấu tầng điển hình

II Sơ đồ tính toán khung phẳng

1 Sơ đồ hình học

Trang 11

Hình 5 Sơ đồ hình học khung ngang

Trang 12

(ở đây đã lấy trục cột là trục cột của tầng 3,4 và 5)

b Chiều cao của cột

Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm Do dầm khung thay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục dầm hành lang

- Xác định chiều cao của cột tầng 1

Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt -0,5) trở xuống :

hm = 500 mm = 0,5 m

→ ht1 = H1 + Z + hm - hd/2 = 4,5 + 0,5 + 0,5 – 0,4/2 = 5,3 m

(với Z = 0,5 m là khoảng cách từ cốt ± 0,00 đến mặt đất tự nhiên)

- Xác định chiều cao của cột tầng 2,3,4 và 5

ht2 = ht3 = ht4 = ht5 = Ht = 3,4 m

Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình

Trang 14

IV Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

Ở đây tính với khung trục 5 có tải tường ngăn phòng

1 Tĩnh tải tầng 2,3,4 và 5

gAB

1 Do trọng lượng truyền từ sàn vào dưới dạng

hình tam giác có tung độ lớn nhất

Trang 15

2 Do trọng lượng tường 200 xây trên dầm cao :

3,4-0,4 = 3m với hệ sô giảm lỗ cửa k=0,8

1 Giống mục 1,2,3 của GA đã tính ở trên 75,528

2 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào

1 Giống mục 1,2 của GA đã tính ở trên 52,38

2 Giống mục 2 của GB đã tính ở trên 15,9

3 Do trọng lượng sàn phòng làm việc truyền vào

Gs = , × (4,8 − 0,22)

23,75

GD

Trang 16

Hình 7 Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng 2,3,4 và 5

2 Tĩnh tãi sàn mái

gAB

1 Do trọng lượng truyền từ sàn vào dưới dạng hình

tam giác có tung độ lớn nhất

Trang 17

TT Tĩnh tải tập trung (kN/m) Kết quả

2 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào

1 Giống mục 1 của GA đã tính ở trên 10,56

1 Giống mục 1,2 của GC đã tính ở trên 48,59

2 Do trọng lượng tường xây 100 cao 1,5m

Trang 18

Hình 8 Sơ đồ phân tĩnh tải sàn mái

V Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

1 Trường hợp hoạt tải 1

a Hoạt tải 1 – sàn tầng 2 hoặc sàn tầng 4

pAB

1 Do hoạt tải truyền từ sàn phòng họp vào dưới dạng

Trang 19

Hình 9 Sơ đồ hoạt tải 1 – sàn tầng 2 hoặc sàn tầng 4

Trang 20

c Hoạt tải 1 – sàn tầng 3 hoặc sàn tầng 5

Hình 10 Hoạt tải 1 – sàn tầng 3 hoặc sàn tầng 5

pBC

1 Do hoạt tải truyền từ sàn hành lang vào dưới dạng

Trang 21

d Hoạt tải 1 – sàn tầng mái

pAB

Trang 22

Hình 11 Hoạt tải 1 – sàn tầng mái

2 Trường hợp hoạt tải 2

a Hoạt tải 2 – sàn tầng 2 hoặc sàn tầng 4

pBC

Trang 23

b Hoạt tải 2 – sàn tầng 3 hoặc sàn tầng 5

Ghl = , × [(4,8 − 0,22) + (4,8 − 3,2)] × (3,2 −

0,2)

pAB

Trang 24

Trang 25

c Hoạt tải 2 – sàn tầng mái

Hình 14 Hoạt tải 2 – sàn tầng mái

pBC

Trang 26

VI Xác định tải trọng gió

Công trình xây dựng thuộc vùng gió I.A có áp lực gió đơn vị :

W0 = 0,65-0,1= 0,55 kN/m2

Công trình xây dựng thuộc dạng địa hình dạng C

Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải gió Tải trọng gió

truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:

qc là áp gió lực hút tác dụng lên khung (kN/m)

Tải trọng gió tác dụng trên mái quy về lực tập trung đặt ở đầu cột Sd, Sh với k=0,785

Nhà có kiểu mái dốc 2 phía và có mặt biên chắn gió bao quanh→do phần mái dóc rất thấp→ảnh hưởng là nhỏ→có thể coi như mái bằng

Gần đúng chỉ xét ảnh hưởng của gió gây ra cho 2 bức tường 100 xây trên mái cao 1,5 m

- Trị số S tính theo công thức

S = nkW0B∑ 𝑐 ℎ

- Phía gió đẩy

Sd = 1,2×0,785×0,55×4,8×0,8×1,5 = 2,984 kN

Trang 27

- Phái gió hút

Sh = 1,2×0,785×0,55×4,8×0,6×1,5 = 2,238 KN

Hình 15 Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung

Trang 28

Hình 16 Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung

VII Xác đinh nội lực

Trang 29

 Tính cốt thép dầm tầng 2

a Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 2 nhịp AB, phần tử 21 ( bxh = 22x60 cm)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm :

- Tín cốt thép cho gối A và B (mômen âm)

Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 22x60 cm

Giả thuyết a=5,5 cm

ho = h – a = 60 – 5,5 = 54,5 cm Tại gối A và B, với mômen M = -194,612 kN.m

- Tín cốt thép cho nhịp AB (mômen dương)

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’f = 12 cm

Giả thuyết a = 5,5 cm → h0 = h-a = 60-5,5 = 54,5 cm

Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn các trị số sau:

 Một nữa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc

Trang 30

- Tín cốt thép cho gối B và C (mômen âm)

Giả thuyết a=4 cm

ho = h – a = 40 – 4 = 36 cm Tại gối B và C, với mômen M = -48,32 kN.m

Trang 31

μmin = 0,05% ; μmax = ξR 100% = 0,583× , ×100% = 2,578%

μmin < μ< μmax

- Tính cốt thép cho nhịp BC (mômen dương)

Giả thuyết a = 4 cm → h0 = h-a = 40-4 = 36 cm

Trang 32

Do 2 gối có mômen gần bằng nhau nên ta lấy giá trị mômen lớn hơn để tính cốt thép chung cho cả hai

- Tín cốt thép cho gối C và D (mômen âm)

Giả thuyết a=5 cm

ho = h – a = 45 – 5 = 40 cm Tại gối C và D, với mômen M = -90,115 kN.m

- Tín cốt thép cho nhịp CD (mômen dương)

Giả thuyết a = 5 cm → h0 = h-a = 45-5 = 40 cm

Trang 34

Tầng Dầm diện Tiết M thước Kích αm ζ As Chọn thép Astk μ Kiểm tra

2

AB

Gối A,B 194,612 22x60 0,259 0,847 1621 320+222 1702,8 1,35 Thỏa mãn Nhịp

AB 183,73 22x60 0,0226 0,989 1311 318+220 1392 1,093 Thỏa mãn

BC

Gối B,C 48,32 22x40 0,147 0,921 560 220 628 0,702 Thỏa mãn Nhịp

BC 13,32 22x40 0,0054 0,997 142 212 226 0,173 Thỏa mãn

CD

Gối C,D 90,115 22x45 0,223 0,872 993 322 1140 1,128 Thỏa mãn Nhịp

CD 59,06 22x45 0,0146 0,993 572 220 628 0,65 Thỏa mãn

3

AB

Gối A,B 185,128 22x60 0,246 0,856 1526 520 1570 1,273 Thỏa mãn Nhịp

AB 189,104 22x60 0,023 0,988 1350 318+220 1392 1,126 Thỏa mãn

BC

BC 7,003 22x40 0.003 0,998 75 212 226 0,09 Thỏa mãn

CD

Gối C,D 86,138 22x45 0,213 0,879 942 320 942 1,07 Thỏa mãn Nhịp

CD 60,125 22x45 0,015 0,992 583 220 628 0,66 Thỏa mãn

4

AB

Gối A,B 170,072 22x60 0,266 0,842 1425 320+218 1451 1,188 Thỏa mãn Nhịp

AB 221,21 22x60 0,027 0,986 1583 520 1570 1,32 Thỏa mãn

BC

CD

Gối C,D 84,534 22x45 0.209 0,881 922 320 942 1,048 Thỏa mãn Nhịp

CD 71,57 22x45 0,018 0,991 694 222 760 0,788 Thỏa mãn

5

AB

Gối A,B 166,13 22x60 0,221 0,873 1342 320+218 1451 1,12 Thỏa mãn Nhịp

AB 213,37 22x60 0,026 0,987 1526 520 1570 1,273 Thỏa mãn

BC B,C Gối 49,11 22x40 0,15 0,918 572 220 628 0,722 Thỏa mãn

Trang 35

CD 68,334 22x45 0,017 0,991 660 222 760 0,75 Thỏa mãn

Mái

AB

Gối A,B 131,52 22x60 0,175 0,903 1027 322 1140 0,856 Thỏa mãn Nhịp

AB 221,6 22x60 0,027 0,986 1586 520 1570 1,32 Thỏa mãn

BC

CD

Gối C,D 62,52 22x45 0.154 0,916 656 222 760 0,745 Thỏa mãn Nhịp

CD 71,58 22x45 0,018 0,991 694 222 760 0,788 Thỏa mãn

Trang 36

Chiều dài sơ bộ của vết nứt nghiêng

Q = 141,433 kN < Qu → thỏa mãn điều kiện

b Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 22,23,24,25

Do các phần tử của dầm này có lực cắt nhỏ hơn hoặc xấp xỉ dầm 21 nên ta bố trí cốt đai giống dầm 21

c Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 26 : (tầng 2, nhịp BC) : bxh = 22x40 cm

Từ bảng tổ hợp nôi lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

d Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 27,28,29,30

Trang 37

Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 31 : : (tầng 2, nhịp CD) : bxh = 22x45 cm

Từ bảng tổ hợp nôi lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

Trang 38

e Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 32,33,34,35

Vậy ta chọn 8a300 cho đoạn còn lại

Tại những chổ dầm phụ kê lên dầm chính cần có cốt treo để gia cố tránh sự tập trung ứng suất gây ra sự phá hoại dầm

- Lực tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính:

Trang 39

Sử dụng cốt thép CB300_V có Rs = Rsc = 260 MPa

Rsw = 210 MPa

ξR = = , , = ,

/ ,

Chiều dài tính toán l0 = 0,7H = 0,7×5,3 = 3,71 m = 371 cm

Giả thuyết a = a’ = 4 cm → ho = h-a = 40-4 = 36 cm

Za = ho-a = 36-4 = 32 cm

Độ mãnh λ = l0/h = 371/40 = 9,275 > 8

→ cần kể đến ảnh hưởng của uốn dọc

Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và ghi chi tiết ở bảng dưới

Ký hiệu

cặp nội

lực

Đặc điểm của cặp nội lực

M (kN.m)

N (kN)

e1 =N M(cm)

Trang 40

x =

, × × × ×, , × 360 = 259,68 mm Diện tích cốt thép vùng chịu nén

Trang 41

D = kbEbI+ksEsIs = 0,196×27500×103×160×10-5+0,7×200000×103×2764,8×10-8 = 12494,72 kN.m2

Ta thấy hàm lượng cốt thép tổng tính được xấp xỉ hàm lượng cốt thép tổng giả thuyết

→ hàm lượng cốt thép đã giã thuyết là hợp lí

c Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp 3

Trang 44

D = kbEbI+ksEsIs = 0,214×27500×103×160×10-5+0,7×200000×103×138,24×10-8 = 9609,54 kN.m2

Trang 45

Ta thấy hàm lượng cốt thép tổng tính được xấp xỉ hàm lượng cốt thép tổng giả thuyết

→ hàm lượng cốt thép đã giã thuyết là hợp lí

Trang 46

b Với điểm x = 400 mm có tọa độ (0,Nu)

Lực dọc giới hạn được xác định theo công thức :

Trang 48

120 260 414 189,34 0,457 0,295 122,13 239,03 260 724,086 264,28 0,32 0,158 132,5

325 -132,54 1420,92 343,388 0,241 0,079 55,41

3 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 6 : bxh = 30x50 mm

a Số liệu tính toán

Trang 49

Za = ho-a = 46-4 = 42 cm

Độ mãnh λ = l0/h = 371/50 = 7,42 < 8

→ bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc

Lấy hệ số ảnh hưởng uốn dọc η=1

Ký hiệu

cặp nội

lực

M (kN.m)

N (kN)

e1 =N M(cm)

x =

, × × × ×, , × 460 = 350,92 mm

Trang 50

,

Trang 51

Ta có A’s = As = -180 mm2 < 0 → Ta bố trí cốt thép theo hàm lượng cốt thép tối thiểu : A’s = As = μminbh0 = . ×300×460 = 276 mm2

Trang 52

b Với điểm x = 400 mm có tọa độ (0,Nu)

N = Rbbx+RscA’s – σsAs = (11,5×300×400+260×402 +92,653×402)×10-3 = 1521,77 kN

Trang 53

400 -92,653 1521,77 405,88 0,267 0,055 78,15

Trang 54

4 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 3 : bxh = 25x30 mm

a Số liệu tính toán

Za = ho-a = 26-4 = 22 cm

Độ mãnh λ = l0/h = 238/30 = 7,93 < 8

→ bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc

Lấy hệ số ảnh hưởng uốn dọc η=1

Ký hiệu

cặp nội

lực

M (kN.m)

N (kN)

e1 =N M(cm)

ea

(cm)

eo

(cm)

Trang 58

g Với điểm x = 400 mm có tọa độ (0,Nu)

Trang 59

[𝑁𝑒] = Rbbx(ho - )+RscA’sZa = 11,5×250×75×(260- )×10-6 + 260×942×220×10-6 = 101,86 kNm

250 -212 1063,406 150,91 0,142 0,032 34,03

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	2,27 MB