ĐỒ án môn học kết cấu NHÀ BÊTÔNG cốt THÉP thiết kế khung toàn khối ( thiết kế khung trục 3)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ mơn Cơng trình bêtơng cốt thép Họ tên sinh viên: Nguyễn Thành Trung Lớp: LT16XD MSSV: 026116 Nhiệm vụ: Thiết kế khung toàn khối ( thiết kế khung trục 3): Đề số L1 (m) 28 6.2 L2 (m) 3.0 3.8 B (m) 4.5 Ptc(kN/m2) H tầng (m) Địa điểm XD 3.9 Hồ chí minh GV hướng dẫn Lần Ngày Sơ đồ 1) Chọn vật liệu sử dụng Sử dụng bê tơng cấp độ bền B25 có: Rb = 14,5 MPa ; R bt = 1,05 MPa Sử dụng thép : 12 nhóm thép CB-240T có R s = R sc = 210 MPa > 12 nhóm thép CB-300V có R s = R sc = 260 MPa 2) Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn Lựa chọn giải pháp sàn sườn tồn khối ,khơng bố trí dầm phụ ,chỉ có dầm qua cột 3) Chọn kích thước chiều dày sàn hs = Trong : = L1 /L2 L1: kích thước cạnh ngắn tính tốn L2: kích thước cạnh ngắn tính tốn k: hệ số tăng chiều dày tải trọng lớn Với sàn phịng - Hoạt tải tính tốn: p s = ptc n = 450.1,2 = 540 (daN/m ) - Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Các lớp vật liệu -Gạch ceramic dày mm, =2200 daN/m 0,008.2200 = 17.6 daN/m -Vữa lót dày 30 mm, 2000 daN/m 0,03.2000 = 60 daN/m -Vữa trát 75# dày 15 mm, 2000 daN/m 0,015.2000 = 30 daN/m Do khơng có tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính tốn: g = 136.36 (daN/m ) tải trọng phân bố tính tốn sàn q0 = g0 + ps = 136.36 + 540 = 676.36 (daN/m2) - Ta có k= max(1, - =B/L1 = 3.8/6.2 = 0.613 + Chiều dày sàn phòng : hs = Chọn hs1 10 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính tốn sàn phịng g sg0 bt hs1.n 136.36 + 2500.0,1.1,1 = 411.36 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn phòng q sps gs 540 + 411.36 = 951.36 (daN/m ) Với sàn hành lang tc tc + Hoạt tải tiêu chuẩn hành lang: phl = p +100 = 450+100=550 (daN/m ) + Hoạt tải tính tốn: phl tt p tc n 550.1,2 = 660 (daN/m ) + Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) g0 = 136.36 (daN/m ) tải trọng phân bố tính tốn sàn q0 = g0 + ps = 136.36+660 = 796.36 (daN/m2) - Ta có k= max(1, - = L2/B = 3/3.8 = 0.789 + Chiều dày hành lang: hs = kL2 Để dễ thi cơng đơn giản hóa cơng tác ván khn Chọn hs 10 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT + Tĩnh tải tính tốn sàn hành lang g hlg0 bt hs2 n 136.36+ 2500x0,1x1,1 = 411.36 (daN/m ) + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn hành lang qhl phl tt g hl 660 411 36 1071 36 (daN/m ) Với sàn mái + Hoạt tải tính toán: pm tt p tc n = 75.1,3 =97,5 (daN/m ) + Tĩnh tải tính tốn (chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Các lớp vật liệu -Gạch nem 40 mm, 1800 daN/m 0,04.1800 = 72 daN/m -Vữa lót dày 30mm, 2000 daN/m3 0,03.2000 = 60 daN/m - Bê tông tạo dốc dày 150mm, 0,15.1200 = 180 daN/m -Vữa trát trần M75 dày 15mm, 0,015.2000 = 30 daN/m Không có tường xây trực tiếp lên sàn nên Tĩnh tải tính tốn là: g0 430.2 (daN/m ) Vì tải trọng phân bố tính tốn sàn q g0 pm 97,5 + 430.2 = 527.7 (daN/m ) - Ta có k= max(1, - =B/L1 = 3.8/6.2 = 0.612 + Chiều dày sàn phịng (tính theo sàn lớn) h s= Ta chọn chiều dày ô sàn lớn ô sàn bé mái h s3 Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT 10 (cm) + Tĩnh tải tính tốn sàn mái gm g + Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn mái qm p tt 4)Tính tải trọng tường xây: TT TT 5)Lựa chọn kích thước tiết diện phận *) Kích thước tiết diện dầm a) Dầm phòng ( Dầm AB) g m Nhịp dầm L L1 6.2 (m) hd L 6.2 0.56 d md (m) 11 Chọn chiều cao dầm : hd =0,6 (m) ,bề rộng dầm bd 0,22 (m) b) Dầm hành lang Nhịp dầm L = L2 = (m) nhỏ L h d 0,27m d md 11 Chọn hd = 0,3 m bề rộng dầm bd = 0,22 m c)Dầm dọc nhà Nhịp L = B = 3,8 m L 3,8 hd d 0,31 m md 12 Chọn chiều cao dầm : hd =0,3(m) ,bề rộng dầm bd 0,22 (m) *) Kích thước tiết diện cột Diện tích tiết diện cột tính theo cơng thức kN A= Rb Trong đó: k = 1.2 - 1.5 hệ số kể đến ảnh hưởng lệch tâm (chọn k=1.5) N: lực dọc sơ ( với : N= (nxq)xS) với n : số tầng, với q : tải trọng tác dụng lên sàn lấy 12 (KN/m ) Rn: cường độ tính tốn bê tơng cột, bê tơng cột có cấp độ bền B25 ( Rn = 14.5 (MPa) = 14500 (KN/m ).) Hình Sơ đồ diện chịu tải cột khung trục a)Cột trục B + Diện tích phạm vi truyền tải cột trục B 2)x3.8 17.48m SB( Với nhà tầng có lực dọc sơ là: N= n.q.S= 4x12x17.48 = 839 (KN) Diện tích tiết diện cột sơ bộ: A kN 1.5 839 14500 0.0867(m ) 867(cm ) Rb Vậy ta chọn kích thước cột bc hc 22 40 cm = 880 (cm ) b)Cột trục A Cột trục A có diện tích chịu tải S A = 11.78 m nhỏ diện chịu tải cột trục B ta chọn kích thước tiết diện cột trục A ( bc hc 22 40 cm) với cột trục B c)Cột hành lang ( cột trục C) + Diện tích phạm vi truyền tải cột hành lang S hl 3.8 5.7m2 Với nhà tầng có lực dọc sơ là: N= n.q.S= 4x12x5.7 = 274 (KN) Diện tích tiết diện cột sơ bộ: kN 1.5x274 A 0.028(m ) 280(cm ) Rb 14500 Diện tích A nhỏ nên chọn kích thước cột trục C : bc hc 22 22cm = 484 (cm ) => Càng lên cao lực dọc 0giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột sau: + cột trục A B có kích thước bc hc 22 40 (cm) cho cột tầng tầng bc hc 22 35 (cm) cho cột tầng tầng + Cột hành lang (trục C) có kích thước bc hc 22 22cm từ tầng lên tầng As = A's = Kiểm tra hàm lượng cốt thép: = 7.11 cm c Tính cốt thép đối xứng cho cặp nội lực M N = = Độ lệch tâm tĩnh học e1 = M/N = 96.28/492.67 = 0.1954 m = 19.5 4cm Độ lệch tâm ban đầu e0 = max(ea; e1) = e= e0 + h/2 - a = Sử dụng bê tơng cấp độ bền B25, thép CB-300V có: = 0.583 Xảy trường hợp: x Tính cốt thép theo trường hợp x 2a’ = (cm) Lấy x= 18.17 cm Tính diện tích cốt thép: As = A's = As = A's = Kiểm tra hàm lượng cốt thép: = Nhận xét: +Cặp nội lực địi hỏi lượng thép bố trí lớn ta bố trí phần tử cột theo As As ' = 7.11 (cm2) Chọn 22 có As = 7.6 (cm2) > 7.11 (cm2) + Các phần tử cột 3,6,7 bố trí thép giống phần cột Mặt cắt phần tử cột 2,3,6,7 3.Tính tốn cốt thép cho phần tử cột (tầng 1): b x h = 22 x 22 cm a.Số liệu tính tốn: a Số liệu tính tốn Chiều dài tính tốn l0 = 0,7.H = Giả thiết Độ mảnh a = a' = h = l0/h = Xét đến ảnh hưởng uốn dọc Phải tiến hành tính tốn hệ số ảnh hưởng uốn dọc Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = max( H/600; hc/30 ) = max( 470/600; 22/30 ) = 0.78 cm Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi chi tiết bảng dưới: Ký hiệu Ký hiệu cặp nội bảng tổ lực hợp 1-9 1-14 1-10 Ta có : Mdh = 70.62 (daN.m) = 0.706 (kN.m) Ndh = 17490.37 (daN.m) = 174.90 (kN.m) b Tính cốt thép cho cặp nội lực 1: M= 19.73 (KN.m) = 197300 (daN.cm) N = 218.15 (kN) = 21815 (daN) Độ lệch tâm tĩnh học e1 = M/N = 19.73/218.15 = Độ lệch tâm ban đầu e0 = max(ea; e1) = cm Ta có: Lại có: Lực dọc tới hạn xác định theo công thức : Ncr = Với lo = 329 Độ cứng cấu kiện trạng thái giới hạn độ bền: D=Kb.Eb.I+0,7.Es.Is Bê tông B25: Eb=30000 MPa = 300000 daN/cm2 Thép CB-300V: Es = 200000 MPa = 2000000 daN/cm2 Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn ℎ+ + =1+ Ta có: = Tiết diện có momen qn tính: Giả thiết = 1% Ta có : Is= ℎ0 (0.5ℎ − ) = 1%x22x18x(0.5x22-4) =194.04 (cm ) D=Kb.Eb.I+0,7.Es.Is = 0.145x300000x19521.3+0.7x200x104x194.04= 11.2 x108 (daN/m2) Ta có: Ncr = = Hệ số uốn dọc: *Tính tốn cốt thép: = = =>Cột chịu nén lệch tâm lớn Tính cốt thép theo công thức: As=As’ = ) ( = Tính cốt thép theo: As = ℎ0= 0.2% x220x180 = 79.2 (mm ) As=As’=79.2 (mm2) c Tính cốt thép cho cặp nội lực 2: M= 18.59 (KN.m) = 185900 (daN.cm) N = 313.92 (kN) = 31392 (daN) Ta có: Lại có: Lực dọc tới hạn xác định theo công thức : Độ lệch tâm tĩnh học e1 = M/N = 18.59/313.91 = Độ lệch tâm ban đầu e0 = max(ea; e1) = 5.92 cm Ncr = Với lo = Độ cứng cấu kiện trạng thái giới hạn độ bền: 329 cm D=Kb.Eb.I+0,7.Es.Is Bê tông B25: Eb=30000 MPa = 300000 daN/cm2 Thép CB-300V: Es = 200000 MPa = 2000000 daN/cm2 Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn =1+ Ta có: Tiết diện có momen qn tính: Giả thiết: = 1% Ta có : Is= ℎ0 (0.5ℎ − ) = 1%x22x18x(0.5x22-4)2=194.04 (cm4) D=Kb.Eb.I+0,7.Es.Is = 0.192x300000x19521.3+0.7x200x104x194.04= 13.9 x108 (daN/m2) = Ta có: Ncr = Hệ số uốn dọc: *Tính tốn cốt thép: = = =>Cột chịu nén lệch tâm bé = = ( ℎ 1.(1 − 0,5 1) = = Lượng cốt thép yêu cầu: As=As’= × Kiểm tra hàm lượng: 100% = 1.7 % >( ℎỏ ã ) = M= 18.32 (KN.m) N = 131.79 (kN) Ta có: Lại có: Lực dọc tới hạn xác định theo công thức : Với lo = Độ cứng cấu kiện trạng thái giới hạn độ bền: D=Kb.Eb.I+0,7.Es.Is Bê tông B25: Eb=30000 MPa = 300000 daN/cm2 Thép CB-300V: Es = 200000 MPa = 2000000 daN/cm2 Độ lệch tâm tĩnh học e1 = M/N = 18.32/131.79 = Độ lệch tâm ban đầu e0 = max(ea; e1) = 13.9 cm Ncr = 329 Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn =1+ Ta có: = Tiết diện có momen qn tính: Giả thiết = 1% Ta có : Is= ℎ0 (0.5ℎ − ) = 1%x22x18x(0.5x22-4)2=194.04 (cm4) D=Kb.Eb.I+0,7.Es.Is = 0.111x300000x19521.3+0.7x200x104x194.04= 9.2 x108 (daN/m2) Ta có: Ncr = Hệ số uốn dọc: =83802 (daN) = 1.18 *Tính tốn cốt thép: = 0.27 < = =>Cột chịu nén lệch tâm lớn Tính cốt thép theo công thức: ( As=As’ = R 0,583 ) = -194 (mm2) < As Tính cốt thép theo: As = ℎ0= 0.2% x220x180 = 79.2 (mm2) As=As’=79.2 (mm2) = 0.79 (cm2) Nhận xét: +Cặp nội lực đòi hỏi lượng thép bố trí lớn ta bố trí phần tử cột theo As As ' = 6.75 (cm2) Chọn 22 theo điều kiện cấu tạo có As = 7.6 (cm2) > 6.75 (cm2) + Các phần tử 10,11,12 bố trí thép giống phần cột Mặt cắt phần tử cột 9,10,11,12 3.Tính tốn tương tự cốt thép cho phần tử cột lại: Cặp nội lực Tên cột Đặc điểm |M|max Nmax emax Ký hiệu bảng M (daN.m) tổ hợp 1-10 -132.28 1-14 -117.11 |M|max 1-9 Nmax 1-13 102.06 -60.93 emax 1-14 -60.61 1-13 -60.93 Nhận xét: + phần tử cột bố trí thép giống phần cột ( 3Ф25) + phần tử cột bố trí thép giống phần cột ( 2Ф22) Mặt cắt cột Mặt cắt cột Tính tốn cốt thép đai cột + Đường kính cốt đai -Đường kính cốt đai: ∅ (5mm; 0,25∅max) = (5; 0,25 25) =6.25 Vậy ta chọn thép + Khoảng cách cốt đai ”s” -Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc đoạn cường thép (Giao dầm với cột) s ≤ (10∅min ;500mm) = (10x22;500mm) = (220;500) Vậy chọn s = 150 mm -Trong vùng khác cốt đai chọn: s ≤ ( 15∅min ; 500mm) = (15x22;500mm) = (330;500) Vậy chọn s = 300 mm Như vậy, giá trị s = 150; s = 300 mm đảm bảo nhỏ hơn: (15∅ ;500) = (15x22;500) = (330, 500) mm - Một số đoạn nối thép cột ta bố trí đai cột ∅8a150 khoảng giao cột dầm đặt đai cột ∅8a300 để tăng khả kháng chấn,và làm dẻo hóa liên kết Tính tốn cấu tạo nút góc + Nút góc nút giao phần tử dầm 16 phần tử cột 4, phần tử dầm 20 phần tử e cột 12 Chiều dài neo cốt thép nút góc phụ thuộc vào tỷ số h côt Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột ,ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số có độ lệch tâm lớn nhất.Ta có M = 60.93 (kN.m); N = 113.82 (kN) có e h0 >0,5 Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột ,ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số 12 có độ lệch tâm lớn Ta có M =11.24 (kN.m); N = 58.66 (kN) có Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp có Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp có e h0 >0,5 Sơ đồ bố trí thép khung trục ... điển hình II) SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG 1) Sơ đồ hình học Hình 3: Mặt cắt kết cấu khung trục 2)Sơ đồ kết cấu Mơ hình hóa kết cấu khung thành đứng (cột) ngang (dầm) với trục hệ kết cấu tính đến trọng... 2,3,4 ht ht ht H t 3,9 (m) Ta có sơ đồ kết cấu thể hình vẽ Hình 4: Sơ đồ kết cấu khung ngang trục BI) XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ 1.Tĩnh tải đơn vị + Tĩnh tải sàn nhà 411.36 (daN/m ) gs + Tĩnh tải... sàn hành lang phl 660 (daN/m ) + Hoạt tải sàn mái pm 97,5 (daN/m ) IV Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung + tải trọng thân kết cấu dầm, cột khung chương trình tính tốn kết cấu tự tính Tĩnh tải