Đồ án bê tông cốt thép 2 Đại học giao thông vận tải TPHCM+file bản vẽ

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP Đề bài: Thiết kế cơng trình dân dụng Cho biết: -Hoạt tải tác dụng lên sàn theo TCVN 2737-1995 -Tải trọng gió theo TCVN 2337-1995 -Bản vẽ kiến trúc -Thông số vật liệu Cường độ cốt thép   10 CI  �10 CII Yêu cầu: -Thiết kế khung ngang trục A sàn lầu STT Chiều cao H1(mm) Chiều cao H2(mm) Bê tông Khu vực gió Địa hình 19 4500 4200 B15 IIA A SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Chương 1: TÍNH TỐN SÀN TẦNG 2.1 Mặt kết cấu dầm sàn, số liệu tính tốn Hình 2.1 Mặt dầm sàn tầng 2.1.1 Chiều dày sàn: - Chiều dày sàn chọn phụ thuôc vào nhịp tải trọng tác dụng, sơ xác định chiều dày sàn theo công thức sơ sau: D hs = �ln ms Trong đó: D=0,8�1,4 - hệ số phụ thuộc vào tải trọng, chọn D=1; ms = 30 ÷ 35 - loại dầm; ms = 40 ÷ 45 - kê bốn cạnh ms = 10 ÷ 18 - console - cạnh nhịp ngắn ô ln - Đối với nhà dân dụng chiều dày tối thiểu sàn hmin = cm - Dùng ô sàn điển hình S3 có kích thước (4,5m × 4,0m) để tính - Với sàn S6 có ln = 400cm thay vào ta được: => hs= ( 1 � ) ×400 = (8,89 � 10,0)cm 40 45 => Chọn hs = 10 cm 2.1.2 Hình thức liên kết sàn dầm : - Liên kết sàn với dầm, tường xem xét theo quy ước sau: + Liên kết xem tựa đơn:  Khi kê lên tường  Khi tựa lên dầm bê tơng cốt thép (đổ tồn khối) mà có hd/hb<  Khi lắp ghép SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP + Liên kết xem ngàm tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ tồn khối) mà có hd/hb  + Liên kết tự hoàn toàn tự + Tùy theo tỷ lệ độ dài cạnh bản, ta phân thành loại:  Bản loại dầm (L2/L1 > 2)  Bản kê bốn cạnh (L2/L1  2) - Tương tự cho sàn cịn lại ta bảng sau: Bảng 1: Chọn sơ kích thước tiết diện sàn Số hiệu sàn S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 Cạnh ngắn ln (m) 1,2 4,0 4,0 1,2 1,9 4,0 0,6 Cạnh dài ld (m) 4,5 4,5 2,4 4,5 Tỉ số ld / ln 3,33 1,125 1,125 4,17 1,26 1,125 6,667 Loại ô sàn Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương Diện tích (m2) 4,8 18 18 4,56 18 2,4 Chiều dày sàn (cm) 10 10 10 10 10 10 10 2.2 Chọn sơ tiết diện dầm - Sơ chọn chiều cao dầm theo công thức sau: hd = �ld md Trong đó: md : hệ số phụ thuộc vào tính chất khung tải trọng md = ÷ 12 – hệ dầm md = 12 ÷ 20 – hệ dầm phụ ld : nhịp dầm (khoảng cách hai trục dầm) - Bề rộng dầm chọn theo công thức sau: �1 1� bd  � � �hd �2 3� Kí hiệu dầm Nhịp dầm ld (m) D1 D2 D3 D4 D5 4,0 4,5 5,0 5,1 1,2 Bảng 2: Chọn sơ kích thước tiết diện dầm Hệ số Chiều cao Chiều cao Bề rộng md dầm hd chọn Hd dầm bd (m) (m) (m) ÷ 12 ÷ 12 ÷ 12 ÷ 12 ÷ 12 SVTH: NGUYỄN VĂN HAI 0,33 ÷ 0,50 0,38 ÷ 0,56 0,41 ÷ 0,63 0,43 ÷ 0,64 0,10 ÷ 0,15 - 0,5 0,5 0,5 0,5 0,3 MSSV: 1451160269 Bề rộng chọn bd (m) 0,16 ÷ 0,25 0,16 ÷ 0,25 0,16 ÷ 0,25 0,16 ÷ 0,25 0,10 ÷ 0,15 - LỚP XC14A 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 Chọn tiết diện bd×hd (cm) 30 × 50 30 × 50 30 × 50 30 × 50 20 × 30 Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.3 Chọn sơ tiết diện cột - Xem cột cấu kiện chịu nén lệch tâm, ta xác định sơ tiết diện cột theo công thức sau: k �n �q �S Ac  (cm ) Rb Trong đó: + Rb: bêtơng B15 có Rb=8,5 (MPA) = 8500(kN/m2) + n : số tầng phía tác dụng lên cột + S : diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột xét + q : tải trọng sơ lấy 1113 (kN/m2) + k: hệ số xét đến ảnh hưởng vị trí làm việc cột  k = 1,1 cột  k = 1,3 cột biên  k = 1,4 cột góc + Ac: diện tích tiết diện ngang cột - Do nhà có tầng nên cột có tiết diện khơng đổi Cột Trục A,B n Bảng 3: Chọn sơ kích thước tiết diện cột qs S Rb Ac b k lx ly (m) (m) (kN/m2) (m2) 4.5 12 h Acc (kN/m2) (cm2) (cm) (cm) (cm2) 8500 495.52 30 40 1200 1,3 - Đối với cột cấy (bổ trụ) ta lấy tiết diện 20×20 (cm2) 2.4 Xác định tải trọng tác dụng lên sàn tính cốt thép 2.4.1 Tĩnh tải - Theo yêu cầu sử dụng, khu vực có chức khác có cấu tạo sàn khác nhau, tĩnh tải sàn tương ứng có giá trị khác nhau.Các kiểu cấu tạo sàn tiêu biểu sàn khu (P.khách, P.ăn + bếp, P.ngủ), sàn ban công , sàn hành lang sàn vệ sinh Các loại sàn có cấu tạo sau: - Bao gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo sàn: gtts =� i � i �ni Trong đó: : trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i + i : chiều dày lớp cấu tạo thứ i + i + ni : hệ số độ tin cậy lớp thứ i - Kết tính tốn trình bày theo bảng sau: SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM STT Các lớp cấu tạo Gạch bơng Lớp vữa lót Bản sàn Bê tông gạch vỡ Hệ thống kĩ thuật ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Bảng 4.1: Tĩnh tải tác dụng lên sàn lầu Trọng Chiều Tải trọng tiêu Hệ số lượng dày chuẩn vượt tải n tc  (m) riêng  gs (kN/m ) (kN/m ) 20 0,01 0,2 1,1 18 0,015 0,27 1,3 25 0,1 2,5 1,1 16 0.1 1,6 1,1 0,3 1,2 Tổng tĩnh tải tính tốn Tổng tĩnh tải hồn thiện Tải trọng tính tốn tt gs (kN/m2) 0,22 0,351 2,75 1.76 0,36 5,441 2,691 Bảng 4.1: Tĩnh tải tác dụng lên sàn lầu 1,2 STT Các lớp cấu Trọng lượng tạo riêng  (kN/m3) Gạch 20 Lớp vữa lót 18 Bản sàn 25 Lớp vữa trát 18 Hệ thống kĩ thuật Chiều dày  (m) 0,01 0,015 0,1 0,015 Tải trọng tiêu chuẩn gstc (kN/m2) 0,2 0,27 2,5 0,27 0,3 Hệ số vượt tải n 1,1 1,3 1,1 1,3 1,2 Tổng tĩnh tải tính tốn Tổng tĩnh tải hồn thiện Tải trọng tính tốn gstt(kN/m2) 0,22 0,351 2,75 0,351 0,36 4,032 1,282 Bảng 4.2: Tĩnh tải tác dụng lên sàn WC lầu STT Các lớp cấu tạo Gạch ceramic Lớp vữa lót Lớp bê tơng gạch vỡ Bản sàn Lớp vữa trát Hệ thống kĩ thuật Trọng lượng riêng  (kN/m3) 20 18 16 25 18 Chiều dày  (m) 0,01 0,03 0,15 0,1 0,015 Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số tc gs (kN/m ) vượt tải n 0,2 0,54 2,4 2,5 0,27 0,3 1,1 1,3 1,1 1,1 1,3 1,2 Tổng tĩnh tải tính tốn Tổng tĩnh tải hồn thiện Tải trọng tính tốn gstt(kN/m2) 0,22 0,702 2,64 2,75 0,351 0,36 7,023 4,273 Bảng 4.1: Tĩnh tải tác dụng lên sàn ban công-sân thượng STT Các lớp cấu tạo Gạch ceramic Lớp vữa lót Trọng lượng riêng  (kN/m3) 20 18 SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - Chiều dày  (m) Tải trọng tiêu chuẩn gstc (kN/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính tốn gstt(kN/m2) 0,01 0,03 0,2 0,54 1,1 1,3 0,22 0,702 - LỚP XC14A MSSV: 1451160269 Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM Xấp gạch vụn Bản sàn Lớp vữa trát Hệ thống kĩ thuật 13,5 25 18 0,15 0,1 0,015 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2,025 2,5 0,27 0,3 1,1 1,1 1,3 1,2 2,23 2,75 0,351 0,36 6,613 3,863 Tổng tĩnh tải tính tốn Tổng tĩnh tải hoàn thiện STT Các lớp cấu tạo Gạch ceramic Lớp vữa lót Lớp bê tông gạch vỡ Bản sàn Hệ thống kĩ thuật Bảng 4.2: Tĩnh tải tác dụng lên sàn WC Trọng Chiều Tải trọng tiêu Hệ số lượng dày chuẩn vượt tải tc   (m) riêng gs (kN/m ) n (kN/m ) 20 0,01 0,2 1,1 18 0,03 0,54 1,3 16 0,1 1,6 1,1 25 0,1 2,5 0,3 Tải trọng tính tốn tt gs (kN/m2) 0,22 0,702 1,76 1,1 1,2 2,75 0,36 5,792 3.042 Tổng tĩnh tải tính tốn Tổng tĩnh tải hồn thiện 2.4.2 Hoạt tải - Hoạt tải tính tốn: pstt  pstc �np (kN/m2) Trong đó: tc : hoạt tải tiêu chuẩn (dựa vào công ô sàn tra + ps (Bảng TCVN 2737:1995) + nP: hệ số tin cậy tải trọng theo Mục 4.3.3 TCVN 2737:1995 sau:  Khi pstc  (kN/m2)  np = 1,3  Khi pstc �2 (kN/m2)  np = 1,2 Bảng 5: Bảng tổng hợp hoạt tải tác dụng lên sàn Chức sử dụng Tải trọng tiêu chuẩn ptc (kN/m2) 1,50 3,00 2,40 Phòng ngủ + vệ sinh + khách Hành lang Kho SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 Hệ số vượt tải n Tải trọng tính tốn ptt (kN/m2) 1,3 1,2 1,2 1,95 3,60 2,88 - LỚP XC14A Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM Ban cơng Mái có sử dụng (sân thượng) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2,00 1,50 1,2 1,3 2,40 1,95 2.4.3 Tổng tải trọng tính tốn tác dụng lên ô sàn qstt  g tt  p tt (kN / m) Bảng 7: Tổng tải trọng tính tốn tác dụng lên ô sàn phương Số hiệu sàn S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 Tĩnh tải tải trọng thân g stt (kN/m2) 6,613 4,032 4,032 4,032 7,023 4,032 4,032 Hoạt tải tính tốn tt P (kN/m2) qstt (kN/m2) 2,40 1,95 1,95 3,60 1,95 1,95 1,95 9,013 5,982 5,982 7,632 8,973 5,982 5,982 Tổng tải 2.4.4 Xác định nội lực - Liên kết sàn với dầm, tường xem xét theo quy ước sau: + Liên kết xem tựa đơn: + Khi kê lên tường + Khi tựa lên dầm bê tơng cốt thép (đổ tồn khối) mà có hd/hb 2 : Bản chịu lực phương ln - Kết có bảng 2.1.Bảng phân lại sàn Số hiệu ô sàn S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 Cạnh ngắn ln (m) 1,2 4,0 4,0 1,2 1,9 4,0 0.6 SVTH: NGUYỄN VĂN HAI Cạnh dài ld (m) 4,5 4,5 2,4 5,1 - Tỉ số ld / ln 3,33 1,125 1,125 4,17 1,26 1,275 6.67 Loại ô sàn Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương Sàn phương MSSV: 1451160269 - Diện tích (m2) 4,8 18 18 4,56 20,4 2.4 LỚP XC14A Chiều dày sàn (cm) 10 10 10 10 10 10 10 Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP 2.4.5 Tính tốn sàn phương 2.4.5.1 Các giả thiết tính tốn - Các dầm đươc tính tốn ô đơn, không xét đến ảnh hưởng ô kế cận - Các ô tính theo sơ đồ đàn hồi - Cắt m theo phương cạnh ngắn để tính 2.4.5.2 Xác định sơ đồ tính b=1m Mg (kN.m) Mn (kN.m) Mg (kN.m) Ld 2.4.5.3 Xác định nội lực - Các giá trị momen tính theo công thức sau: �ql 24 + Momen nhịp: M n = 12 + Momen gối: M g = �ql Trong đó: q - tải trọng tồn phần: q=gstt +ptt - Tính đại diện cho sàn S1: + Sơ đồ tính: b=1m 1200 Mg = 1,08(kN.m) Mn = 0,54 (kN.m) Mg = 1,08 (kN.m) + Với g s tt =6, 613(kN/m ); p tt =2,4(kN/m ) SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP + Thay vào công thức , ta được: q = 6,613 + 2,4 = 9,013 (kN/m2) ×9,013 ×1,22 = 0,54 (kN.m) 24 + Momen gối: Mg = × 9,013 ×1,22 = 1,08 (kN.m) 12 + Momen nhịp: Mn = Bảng 9:Tính tốn nội lực sàn phương Nhịp Tải trọng tồn phần Giá trị Moment Ơ sàn ln ( m) ptt (kN/m2) Mn (kN.m) Mg (kN.m) S1 S4 1,2 1,2 9,013 8,973 0,54 0,54 1,08 1,08 2.4.5.4 Tính toán cốt thép - Vật liệu sử dụng: + Bê tơng B15 có: Khả chịu nén: Rb = 0,85 (kN/cm2) Khả chịu kéo: Rbt = 0,075 (kN/cm2) + Thép C-I (  m >  R đặt cốt kép (có thể tăng kích thước tiết diện (h) tăng cấp độ bền  m <  R tính cốt đơn),  m > 0,5 tăng kích thước tiết diện - Đặt cốt đơn: + Tính:     � m + Diện tích cốt thép yêu cầu: As   � b �Rb �b �h Rs - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP  �R min    max ; max   R � b b ; min  0, 05% Rs Tính tốn sàn S1 - Nội lựa tính tốn: M n  0, 54(kN.m); M g  1, 08(kN m) - Ứng với bê tơng B15, cốt thép nhóm C-I ( Nên không cần đặt cốt thép chịu nén ( đặt cốt đơn) + Thay  m  0, 088 vào công thức (2.15), ta được:     � m    �0, 009  0,009 + Thay vào cơng thức ta có tiết diện cốt thép:  � b �Rb �b �h0 0, 009 �� 0,85 �100 �8,5 t As  Rs  22, 50  0, 29(cm2 ) � Chọn bố trí 6a200 có : Ach s  1, 42(cm ) + Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép công thức:  R � b �Rb 0, 673 �� 0,85   2,54%; min  0, 05% Rs 22,50 A 1, 42 t  s �100%  �100%  0.17% Ta có: b �h0 100 �8,5 min  0, 05%  t  0.17%  max  2,54% � thỏa mãn Kết luận: - Tính gối: M g  1, 08(kN m) max  + Tương tự ta có chiều cao làm việc tiết diện: h0  8,5(cm) + Tính:  m  M 1, 08 �102   0, 018   R  0, 446  b �Rb �b �h02 1�0.85 �100 �8, 52 => Nên không cần đặt cốt thép chịu nén ( đặt cốt đơn) + Tính     � m    �0, 018  0, 018 + Ta có tiết diện cốt thép: Ast   � b �Rb �b �h0 0, 018 �� 0,85 �100 �8,5   0, 58(cm ) Rs 22, � Chọn bố trí cấu tạo 8a200 có : Ach s  2,52(cm ) + Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép với:  � �R 0, 673 �� 0,85 max  R b b   2,54%;   0,05% Rs SVTH: NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 22,5 - LỚP XC14A Trang 10 + Dao động cơng trình - Gió tác động lên cơng trình gồm thành phần: + Thành phần tĩnh ln kể đến với cơng trình + Thành phần động vào tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 - Tải trọng gió tác dung lên khung không gian phải kể đến hướng: trái , phải, trước, sau Mỗi hướng bao gồm gió đẩy gió hút Thành phần gió tĩnh: Đặc điểm cơng trình: - Địa điểm xây dựng Tỉnh, thành: Quận, huyện: - Vùng gió - Địa hình II-A A Bảng -1 Bảng thể đặc điểm cơng trình - Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió W có độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo cơng thức: W = Wo kzj.c (kN/m2) - Trong đó:   k: hệ số tính đến thay đổi áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng TCVN 2737-1995 c: hệ số khí động, lấy theo bảng TCVN 2737-1995 Phía đón gió: cđ = 0,8 Phía hút gió: ch = - 0,6  W0: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Cơng trình xây dựng thuộc vùng II A, địa hình loại C - Tra Bảng TCVN 2737-1995 có W0 = 83 (daN/m2) Gió tĩnh quy lực phân bố gán vào dầm biên đón gió thuộc cao trình sàn tầng + Gió đẩy: W  W0 �k �cd �n �h t (kN/m) + Gió hút: W  W0 �k �c h �n �h t (kN/m) - Trong đó:  W0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 83 (daN/m2)=0.83KN/m2  n : hệ số tin cậy tải trọng gió, n = 1.2  cđ, ch : hệ số khí động  hi : chiều đón gió tầng thứ i tác dụng vào dầm Tầng ht m z m k n H m cđ ch Wđ KN/m Wh KN/m 4.5 4.5 1.053 1.2 4.35 0.8 0.6 3.65 2.74 4.2 8.7 1.151 1.2 4.2 0.8 0.6 3.85 2.89 ST 4.2 12.9 1.215 1.2 3.6 0.8 0.6 3.49 2.61 Mái 15.9 1.249 1.2 1.5 0.8 0.6 1.49 1.12 Bảng -2 Bảng giá trị gió tĩnh Tường xây dầm: - Trọng lượng tường xây dầm quy tải phân bố gt  H t � t � �n - Trong đó: + Ht : Chiều cao tường ( chiều cao tầng trừ chiều cao dầm) +  t : Khối lượng riêng tường +  : Bề dày tường + n: Hệ số vượt tải ,lấy n=1.1 Loại tường Trọng lượng riêng Chiều cao tường Tổng TL kN/m3 18.00 18.00 18.00 18.00 m 4 3.7 3.7 kN/m 15.84 7.92 14.65 7.33 Tường gạch 200 Tường gạch 100 Tường gạch 200 Tường gạch 100 3.3 Xác định trường hợp tải tổ hợp tải trọng 3.4.1 Các trường hợp tải trọng STT Tên tải trọng Dạng Ý nghĩa TLBT DEAD Trọng lượng thân kết cấu TUONG HTHIEN HTCĐ GIOX GIOY GIOXX GIOYY SUPER DEAD SUPER DEAD LIVE WIND WIND WIND WIND Tải trọng tường xây, vách ngăn Tải trọng lớp hoàn thiện Hoạt tải chất đầy Tải trọng gió theo phương X Tải trọng gió theo phương Y Tải trọng gió theo phương XX Tải trọng gió theo phương YY - Giá trị trường hợp tải tính tốn phân tích cụ thể Chương mục 3.2, 3.3 - Để đơn giản trình tính tốn dễ quản lý nhập tĩnh tải vào phần mềm ETABS tiến hành chia thành 03 trường hợp tải nhỏ (TLBT, TUONG, HTHIEN) Vì tổ hợp TINHTAI ta cộng 03 trường hợp với tổ hợp dạng ADD, tổ hợp phần mềm ETABS hỗ trợ 3.4.2 Tổ hợp tải trọng Tổ hợp TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH7 TH8 TH9 BAO Cấu trúc 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + 1.TINHTAI + TH1+….+TH9 1.HTCĐ 1.GIOX 1.GIOXX 1.GIOY 1.GIOYY 0,9.(HTCĐ +GIOX) 0,9.(HTCĐ +GIOXX) 0,9.(HTCĐ +GIOY) 0,9.(HTCĐ +GIOYY) Dạng tổ hợp ADD ADD ADD ADD ADD ADD ADD ADD ADD ENVE Ghi Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp [1] Tổ hợp bao 3.4.3 Kết xác định nội lực khung trục - Sử dụng chương trình ETABS ver9.7.4 để mơ hình khung khơng gian giải tốn đàn hồi theo phương pháp phần tử hữu hạn - Kết xác định nội lực: 3.4.4 Nội lực tính tốn Hình 3.6: Biểu đồ bao momen khung trục A Hình 3.7: Biểu đồ bao lực cắt khung trục A Hình 3.8: Biểu đồ bao lực dọc cột khung trục A 3.4.5 Tính tốn cốt thép dọc - Do dầm cấu kiện chịu uốn nên lấy biểu đồ Bao để tính cốt thép Dầm tính tốn theo cấu kiện chịu uốn đặt cốt thép đơn Giả thiết a  30mm - Các thông số vật liệu:  Thép AII : Rs = 280000 (kN/m2); Rsc = 280000 (kN/m2)  Bê tông B15 : Rb =8500 (kN/m2) ; Rbt = 750(kN/m2)  Hệ số làm việc dầm bê tông nặng đông rắn tự nhiên  b   Hệ số làm việc thép  s  - - Tính tốn cốt thép tiến hành theo trình tự:  Giả thiết agt, tính h0 = h – a M  b R b b.h o2  m       2. m  A st    R b  b bh  s R s Kiểm tra hàm lượng cốt thép :  As b.h0   0.05% R 8.5  max   R b  0, 673  2, 04% Rs 280      max Ta có bảng thống kê cốt thép dầm bảng sau: Bảng 14: Bảng tính cốt thép dọc dầm khung trục A Tên dầm B20-L1 B21-L1 B22-L1 B23-L1 B25-L1 B20-L2 B21-L2 B22-L2 B23-L2 B25-L2 Vị trí mặt cắt Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Mmax (kNm) -3.82 -38.79 -21.33 -65.25 -43.35 21.18 -44.57 -54.15 20.75 -62.40 -49.44 50.74 -61.57 -52.40 28.66 -3.46 -38.33 -20.97 -55.85 -46.05 25.51 -49.88 -48.22 25.21 -60.62 -48.21 47.38 -56.27 SVTH:NGUYỄN VĂN HAI b (mm) 200 200 200 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 200 200 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 - h (mm) 300 300 300 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 300 300 300 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 a = a' (mm) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 h0 (mm) 270.0 270.0 270.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 270.0 270.0 270.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 MSSV: 1451160269 - m  0.031 0.313 0.172 0.139 0.092 0.045 0.095 0.115 0.044 0.133 0.105 0.108 0.131 0.112 0.061 0.028 0.309 0.169 0.119 0.098 0.054 0.106 0.103 0.054 0.129 0.103 0.101 0.120 0.031 0.388 0.190 0.150 0.097 0.046 0.100 0.123 0.045 0.143 0.112 0.115 0.141 0.119 0.063 0.028 0.382 0.187 0.127 0.103 0.056 0.113 0.109 0.055 0.139 0.109 0.107 0.128 C.thép tính As (cm2) 0.513 6.37 3.118 5.361 3.46 1.648 3.565 4.38 1.613 5.107 3.98 4.090 5.033 4.23 2.249 0.465 6.27 3.059 4.532 3.69 1.994 4.016 3.87 1.970 4.950 3.87 3.803 4.569 LỚP XC14A 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Trang 24 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 Chọn thép + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 2 2 2 2 2 0 2 2 2 2 Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 C.thép chọn As (cm2) 4.02 8.04 4.02 8.04 8.04 4.02 8.04 8.04 4.02 8.04 8.04 8.04 8.04 8.04 4.02 4.02 8.04 4.02 8.04 8.04 4.02 8.04 8.04 4.02 8.04 8.04 8.04 8.04  tt  ch (%) 0.10 1.18 0.52 0.46 0.29 0.13 0.30 0.37 0.13 0.43 0.34 0.33 0.43 0.36 0.18 0.09 1.16 0.51 0.39 0.31 0.16 0.34 0.33 0.16 0.42 0.33 0.30 0.39 (%) 0.74 1.49 0.74 0.68 0.68 0.34 0.68 0.68 0.34 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.34 0.74 1.49 0.74 0.68 0.68 0.34 0.68 0.68 0.34 0.68 0.68 0.68 0.68 Hệ số an toàn 7.83 1.26 1.29 1.50 2.32 2.44 2.26 1.83 2.49 1.57 2.02 1.97 1.60 1.90 1.79 8.66 1.28 1.31 1.77 2.18 2.02 2.00 2.08 2.04 1.62 2.08 2.11 1.76 B20-ST B21-ST B22-ST B23-ST B25-ST B21-TRET B22-TRET B23-TRET B24-TRET Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB Gối A Gối B Nhịp AB 33.81 -43.38 -3.20 -16.16 -8.58 -23.16 -20.17 13.89 -22.18 -33.26 7.32 -39.63 -31.56 50.55 -35.24 -14.86 15.14 -25.36 -41.81 -19.90 -37.81 -36.55 15.87 -40.95 -41.90 21.01 -43.51 -25.95 23.34 SVTH:NGUYỄN VĂN HAI 250 250 200 200 200 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 - 500 500 300 300 300 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 MSSV: 1451160269 470.0 470.0 270.0 270.0 270.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 470.0 - 0.072 0.092 0.026 0.130 0.069 0.049 0.043 0.030 0.047 0.071 0.016 0.084 0.067 0.108 0.075 0.032 0.032 0.054 0.089 0.042 0.081 0.078 0.034 0.087 0.089 0.045 0.093 0.055 0.050 0.075 0.097 0.026 0.140 0.072 0.051 0.044 0.030 0.048 0.074 0.016 0.088 0.070 0.114 0.078 0.032 0.033 0.056 0.093 0.043 0.084 0.081 0.034 0.091 0.094 0.046 0.097 0.057 0.051 LỚP XC14A 2.67 3.465 0.429 2.30 1.178 1.806 1.57 1.072 1.727 2.62 0.561 3.150 2.48 4.074 2.786 1.15 1.169 1.982 3.33 1.546 2.999 2.89 1.227 3.261 3.34 1.634 3.476 2.03 1.820 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Trang 25 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 6.03 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 4.02 0.23 0.28 0.08 0.43 0.20 0.15 0.13 0.09 0.15 0.22 0.04 0.27 0.21 0.33 0.24 0.10 0.09 0.17 0.28 0.12 0.26 0.25 0.10 0.28 0.28 0.13 0.30 0.17 0.15 0.34 0.34 0.74 0.74 0.74 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.51 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 1.51 1.16 9.38 1.75 3.41 2.23 2.57 3.75 2.33 1.53 7.17 1.28 1.62 1.48 1.44 3.50 3.44 2.03 1.21 2.60 1.34 1.39 3.28 1.23 1.20 2.46 1.16 1.98 2.21 3.4.6 Tính tốn cốt thép đai Để đơn giản cho việc tính tốn thi cơng cốt thép cho dầm chọn lực cắt lớn dầm khung trục A để tính tốn cốt ngang cho nhịp dầm, sau bố trí thép cho nhịp dầm cịn lại theo kết tính tốn Lực cắt lớn dầm trục A Qmax= 74,2 (kN) Kiểm tra điều kiện tính tốn: b3 (1  f  n )  b R bt bh o  0,6 �(1   0) �� 0,85.103 �0, 25 �0, 48  61, kN  Q  b3 (1  f  n ) b R bt bh o  bêtơng khơng đủ chịu cắt, cần phải tính cốt đai chịu cắt Chọn cốt đai ϕ6 (asw = 28 mm2), số nhánh cốt đai n = Xác định bước cốt đai: 4b2 (1  f  n )  b R bt bh o2 s tt  R sw na sw Q2  �2 �    �� 0,85 �250 �480  74, 2.103  �175 �2 �28  697 mm s max   b4   n   b R bt bh o2 Q 1,5 �   �� 0,85 �250 �480  990 mm 74, 2.103 �h 500  250 mm �  s ct ��2 � 300 mm � Chọn s = 250 mm bố trí đoạn L/4 đoạn đầu dầm Kiểm tra: w1   E s na sw 21.104 �28 1 5� �  1,04 �1,3 E b bs 23.10 250 �250 b1    b R b   0,01 �� 8,5  0,915 SVTH:NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang 26 0,3w1b1 b R b bh o  0,3 �1,04 �0,915 �� 8,5.103 �0, 25 �0, 48  291,19 kN  Q  0,3w1b1 b R b bh o Kết luận: dầm khơng bị phá hoại ứng suất nén �3h dp �400   300 mm � Đoạn dầm nhịp: s ct �� 4 � 500 mm � Chọn s = 300 mm bố trí đoạn L/2 dầm Chọn  6a 200 đoạn l/4 gần gối tựa;  6a300 đoạn lại dầm 3.4.7 Tính tốn cốt thép gia cường Lực tập trung vị trí dầm phụ gác lên dầm bước nhảy lực cắt Và để đơn giản tính tốn thi cơng với nhịp dầm ta lấy lực cắt lớn để tính sau bố trí cho tất tầng ho theù p treo 45 hs h P b St = b + 2hs Hình 3.9: Chi tiết bố trí cốt treo Lực tập trung lớn từ dầm phụ truyền xuống dầm là: P=95.19kN Chọn thép đai AI có Rsw = 175 Sử dụng cốt treo dạng đai, chọn Ø6 (asw= 28.5 mm2), n = nhánh  hs = hdc – 30 – hdp = 500 – 30 – 400 = 170(mm) - Số lượng cốt đai cần gia cường: SVTH:NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang 27 hs ) 95.19 �(1  17 ) h0 47  6.09 N  n �a sw �R sw �0.285 �17.5 P �(1  Chọn 8Ø6, bố trí bên đai khoảng b = 50 mm 3.4 Tính tốn cốt thép cột khung trục Tính tốn thép dọc chịu lực cho cột nén lệch tâm xiên 3.5.1Các cặp nội lực tính tốn Để tính tốn cốt thép cột cần lấy 09 tổ hợp từ combo1, combo 2……… combo9 3.5.2Cơ sở lý thuyết - Chiều dài tính tốn lOX   X �l lOY   Y �l Đối với khung nhiều tầng có từ nhịp trở lên hệ số ψ=0,7 - Kiểm tra điều kịên gần cột nén lệch tâm xiên C 0.5 � X �2 với Cx Cy cạnh tiết diện cột theo phương X Y CY - Tính tốn ảnh hưởng uốn dọc theo hai phương C � �l Cx � �l ; eay  max � oy ; y � � �600 30 � �600 30 � Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax  max � ox ; Độ lệch tâm tĩnh học: e1x  M Mx ; e1 y  y N N Độ lệch tâm tính toán: eox  max(eax , e1x ); eoy  max(eay , e1 y ) Độ mảnh theo phương: x  l loy lox lox  ;  y  oy  ix 0, 288C x i y 0, 288C y - Tính tốn hệ số ảnh hưởng uốn dọc: Theo phương X: Nếu x �28 �  x  (bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc) SVTH:NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang 28 Nếu x  28 �  x  N crx  N  x (kể đến ảnh hưởng uốn dọc); đó: N cr Cx3 �C y 2.5 � x �Eb �J x 0.2 �eox  1.05 �Cx ;   ; J  x lox2 1.5 �eox  Cx 12 Momen tăng lên uốn dọc: M x*  N � x �eox Theo phương Y: tương tự theo phương X - Quy đổi toán lệch tâm xiên toán lệch tâm phẳng tương đương Đưa toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoăc phương Y * M x* M y * *  Trường hợp 1: Nếu thì: h  Cx ; b  C y ; M  M x ; M  M y ; ea  eax  0.2 �eay Cx Cy * M x* M y * *  Trường hợp 2: Nếu h  C y ; b  Cx ; M  M y ; M  M x ; ea  eay  0.2 �eax Cx Cy - Tính tốn diện tích cốt thép N Tính x1   �R �b (  b hệ số điều kiện làm việc bê tông đổ theo phương đứng) b b Khi x1  ho � mo   0.6 �x1 ho Khi x1  ho � mo  0.4 h � M  M  mo �M � b h Độ lệch tâm tính tốn: e  eo   a; eo  max(ea , e1 ); e1  M N Trường hợp 1:  eo �0.3  Nén lệch tâm bé, tính tốn gần nén tâm ho Hệ số lệch tâm  e  (0.5   ) �(2   ) Hệ số uốn dọc phụ xét thêm nén tâm: e    SVTH:NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - (1   ) � 0.3 LỚP XC14A Trang 29 Khi  �14 �   Khi 14    104 �   1.028  0.000028  0.0016 Với   max(x ,  y )  e �N   b �Rb �b �h Diện tích tồn cốt thép tính sau: A  e st Rsc   b �Rb Trường hợp 2:  eo  0.3 x1   R �ho  Nén lệch tâm bé, xác định chiều cao vùng chịu nén x ho � R  theo công thức sau: x  � � e  R � �h ;  o  o � o  50 � o � h Diện tích tồn cốt thép tính sau: � x� N �e   b �Rb �b �x �� ho  � 2� � Ast  ; Z a  ho  a 0.4 �Rsc �Z a Trường hợp 3:  eo  0.3 x1 � R �ho  nén lệch tâm lớn ho Diện tích tồn cốt thép tính sau: Ast  N �(e  0.5 �x1  ho ) 0.4 �Rs �Z a Kiểm tra hàm lượng thép Thỏa yêu cầu min � � max với max  6% khơng có thiết kế chống động đất  phụ thuộc độ mảnh λ Ta chọn COMB có Pmax,Mxmax,Mymax để tính ,để tốt ta chọn COM1->COMB9 bỏ vào bảng tính,sau tính ta chọn COMB có As lớn Sau tính ta có bảng tổng hợp phía dưới: SVTH:NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang 30 ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM Tầng ST ST ST ST ST LAU2 LAU2 LAU2 LAU2 LAU2 LAU1 LAU1 LAU1 LAU1 LAU1 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Tên Tổ hợp Ví trí P My = M22 Mx = M33 ltt Cy = t2 Cx = t3 a Cột Tải trọng (m) (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) C6 C7 C8 C9 C10 C6 C7 C8 C9 C10 C6 C7 C8 C9 C10 COMB4 COMB4 COMB4 COMB4 COMB8 COMB4 COMB4 COMB4 COMB4 COMB4 COMB4 COMB4 COMB4 COMB8 COMB4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4.0 0.0 -99.14 -95.75 -151.47 -137.72 -86.28 -321.45 -313.79 -375.67 -388.22 -256.35 -565.01 -533.80 -618.59 -677.46 -447.99 0.59 -1.73 -6.90 5.15 7.86 3.07 -2.25 -6.25 4.99 4.14 -3.02 0.28 -2.36 -3.65 5.70 40.04 37.89 39.70 40.27 35.20 71.02 66.01 66.44 69.12 63.03 100.46 95.82 94.41 -69.05 91.03 2590 2590 2590 2590 2590 2590 2590 1050 2590 1750 2800 2800 2800 2800 2800 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 SVTH:NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trường hơp tính tốn LTL LTL LTL LTL LTL LTL LTL LTL LTL LTL LTB LTL LTB LTRB LTL Trang 31 Ast  (cm2) (%) 6.23 6.04 6.05 6.14 7.78 8.92 7.69 7.84 8.20 8.24 17.14 15.61 17.79 21.11 13.96 0.52 0.50 0.50 0.51 0.65 0.74 0.64 0.65 0.68 0.69 1.43 1.30 1.48 1.76 1.16 chọn thép Ach 4Ø16 4Ø16 4Ø16 4Ø16 4Ø16 6Ø16 6Ø16 6Ø16 6Ø16 6Ø16 8Ø20 8Ø20 8Ø20 8Ø20 8Ø20 8.04 8.04 8.04 8.04 8.04 12.06 12.06 12.06 12.06 12.06 25.13 25.13 25.13 25.13 25.13 ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP 3.5.3 Tính thép đai cột - Cốt thép ngang cột có nhiệm vụ liên kết với thép dọc thành hệ khung chắn, giữ vị trí cốt thép thi cơng, giữ ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Khi chịu nén cốt thép dọc bị cong, phá vỡ lớp bê tông lớp bảo vệ bật khỏi bê tông Cốt đai giữ cho cốt dọc không bị cong bật ngoài, lúc cốt thép đai chịu kéo khơng neo chắn bị bung cốt đai bé bị kéo đứt - Thép đai cột tính tốn tương tự dầm chịu lực cắt, nhiên có kể đến lực nén dọc N tăng khả chịu cắt bê tông Lực cắt lấy từ biểu đồ bao lực cắt cột - Trong thực hành tính tốn thường thép đai cột tính tốn theo lực cắt cột bé so với yêu cầu bố trí đai theo cấu tạo Nên thường khơng tính tốn cốt đai mà cần bố trí cốt đai theo cấu tạo thỏa: tương quan đường kính thép dọc, hàm lượng thép, kích thướt cột  Một số yêu cầu cấu tạo bố trí cốt đai - Chọn cốt đai cột :   max(0,25 doc max , cm) - Số nhánh đai tùy thuộc vào kích thướt cột bố trí thép dọc - Cạnh tiết diện < 400(mm) cạnh có khơng q thép cho phép đặt cốt đai bao quanh toàn cốt thép dọc - Trường hợp lại cách thép dọc phải có cốt đai hay hiểu cách thép dọc phải có thép dọc nằm góc uốn cốt đai - Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: + Khi Rsc �400 MPa, s = min(15  dọc;500) + Khi Rsc  400 MPa, s = min(12  dọc;400) + Nếu hàm lượng cốt thép  t > 3% s = min(10  dọc;300) (khơng phụ thuộc Rsc) - Bố trí cốt đai theo chiều dài cột: + Trong khoảng : sctạo = ( b cạnh ngắn ; 15  dọc) + Trong đoạn nối thép cần bố trí đai dày bước đai s = 100 (mm)  Vậy bố trí thép đai cột 8a100 cho đoạn nối thép, 8a200 cho đoạn L2 đoạn nhịp SVTH:NGUYỄN VĂN HAI - MSSV: 1451160269 - LỚP XC14A Trang 32 ... 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 6.03 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 4. 02 0 .23 0 .28 0.08 0.43 0 .20 0.15 0.13 0.09 0.15 0 .22 ... 1 .26 1 .29 1.50 2. 32 2.44 2. 26 1.83 2. 49 1.57 2. 02 1.97 1.60 1.90 1.79 8.66 1 .28 1.31 1.77 2. 18 2. 02 2.00 2. 08 2. 04 1. 62 2.08 2. 11 1.76 B20-ST B21-ST B 22- ST B23-ST B25-ST B21-TRET B 22- TRET B23-TRET... -43.51 -25 .95 23 .34 SVTH:NGUYỄN VĂN HAI 25 0 25 0 20 0 20 0 20 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 - 500 500 300 300 300 500 500 500 500