Thiết kế khung bê tông cốt thép toàn khối

Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
THIẾT KẾ KHUNG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI
Tên sinh viên:
Mã số sinh viên:
Số đề: 40
PHẦN THÔNG QUA KHI LÀM BÀI
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)


I. Lựa chọn giải pháp kết cấu :
1. Chọn vật liệu sử dụng
Sử dụng bêtông cấp độ bền B25 có:
Page 1
a l C H
01
H
02
P
tc
W
o
Cấp độ
bền của
bê tông
Loại cốt
thép
(m) (m) (m) (m) (m)
(daN/m
2
)

4.1 7.3 1.55 5 4.6 420 100 B25 AI, AII
Lầ
n
Ngày Nội dung và nhận xét Chữ ký của
GVHD
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
R
b
= 14,5MPa; R
bt
= 1,05 MPa.
Sử dụng thép có:
+ Cốt thép φ ≤ 10 mm dùng thép AI có R
s
= R
sc
= 225MPa.
+ Cốt thép φ > 10mm dùng thép AII có R
s
= R
sc
= 280 MPa.
2. Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn
Lựa chọn giải pháp kết kấu sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các
dầm qua cột.
3. Lựa chọn chiều dày sàn
Ta chọn chiều dày sàn theo công thức:

37 8
ng

s
kL
h
α
=
+
với
ng
d
L
L
α
=
ng
L
Chiều dài cạnh ngắn của sàn
d
L
Chiều dài cạnh dài của sàn
 Với sàn trong phòng
+ Hoạt tải tiêu chuẩn là
2
420( / )
c
p daN m=
suy ra hoạt tải tính toán là
2
. 1,2.420 504( / )
c
s

p p n daN m= = =
+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng bản thân bản sàn BTCT)
Bảng 1.1 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn
Các lớp vật liệu
TT tiêu chuẩn
(daN/m
2
)
Hệ số độ
tin cậy
n
TT tính toán
(daN/m
2
)
Gạch ceramic 400x400mm dày 8mm,
γ
o
= 2000 daN/m
3
16 1.1 17.6
Vữa ximăng #75 dày 30mm
γ
o
= 2000 daN/m
3
60 1.3 78
Vữa ximăng trát trần #75 dày 20mm
γ
o

= 2000 daN/m
3
40 1.3 52
Cộng 147.6
Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g
o
= 146,7 (daN/m
2
).
Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:
2
504 147,6 651,6( / )
o o s
q g p daN m= + = + =
Ta có q
o
> 400 (daN/m
2
) →
3
3
/ 400 651,6 / 400 1,1766
o
K q= = =
Page 2
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
Ô sàn trong phòng có:
+ L
dài
= L

= 7,3m
+ L
ngắn
= a= 4,1m
→
4,1
0,5616
7,3
a
L
α
= = =
Chiều dày sàn phòng
1,1766.4,1
0,116( )
37 8 37 8.0,5616
ng
s
kL
h m
α
= = =
+ +
→ Chọn h
s
= 11 (cm)
Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:
2

. . 147,6 2500.0,11.1,1 450,1( / )
s o bt s
g g h n daN m
γ
= + = + =
+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng:
2
504 450,1 954,1( / )
s s s
q g p daN m= + = + =
 Với sàn hành lang
+ Hoạt tải tiêu chuẩn p
c
= 420 (daN/m
2
)
+ Hoạt tải tính toán:
2
. 420.1,2 504( / )
c
hl
p p n daN m
= = =
+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT):
2
147,6( / )
o
g daN m
=
Vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

2
147,6 504 651,6( / )
hl o hl
q g p daN m
= + = + =
→
3
3
651,6
1,1766
400 400
hl
q
k = = =
Ô sàn hành lang có:
+ L
dài
= a

= 4,1m
+ L
ngắn
= c= 1,55m
→
1,55
0,378
4,1
c
a
α

= = =
Chiều dày sàn hành lang
Page 3
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
2
1,1766.1,55
0,046( )
37 8 37 8.0,378
ng
s
kL
h m
α
= = =
+ +
→ Chọn
2
8( )
s
h cm=
Vậy nếu kể cả trọng lượng bản thân sàn BTCT thì:
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang
2
2
. . 147,6 2500.0,08.1,1 367,6( / )
hl o bt s
g g h n daN m
γ
= + = + =

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang:

2
504 367,6 871,6( / )
tt
hl hl
q p g daN m= + = + =

 Với sàn mái:
+ Hoạt tải tiêu chuẩn: Theo TCVN 2737-1995 là
2
75( / )
c
p daN m=
+ Hoạt tải tính toán:
2
. 75.1,3 97,5( / )
c
m
p p n daN m= = =
+ Tĩnh tải tính toán: (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)
Bảng 1.2 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái
Các lớp vật liệu
TT
tiêu chuẩn
(daN/m
2
)
Hệ số
độ tin

cậy
n
TT
tính toán
(daN/m
2
)
Hai lớp gạch lá nem dày 40mm,γ
o
= 1800
daN/m
3
16 1.1 17.6
Hai lớp gạch chỉ rỗng chống nóng ,γ
o
= 895
daN/m
3
dày 100 mm
89.5 1.1 98.5
Lớp Bêtông chống thấm, dày 40mm,γ
o
=
2500daN/m
3

100 1.1 110
Lớp vữa tạo dốc dày 60mm, γ
o
=

2000daN/m
3
120 1.3 156
Vữa ximăng trát trần #75 dày 20mm
γ
o
= 2000 daN/m
3
40 1.3 52
Cộng 434.1
Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán
2
434,1( / )
o
g daN m=
Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái:
2
434,1 97,5 531,6( / )
o o s
q g p daN m= + = + =
Chọn chiều dày toàn bộ sàn mái là
3
10( )
s
h cm=
.
Page 4
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
Vậy nếu kể cả trọng lượng bản thân sàn BTCT thì tải trọng phân bố đều trên sàn mái:
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái:

2
3
. . 434,1 2500.0,1.1,1 709,1( / )
m o bt s
g g h n daN m
γ
= + = + =
+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn:
2
97,5 709,1 806,6( / )
m m m
q p g daN m
= + = + =
4. Lựa chọn kết cấu mái
Chọn kết cấu mái sàn sườn toàn khối, không có dầm phụ, chỉ có dầm qua cột.
5. Lựa chọn kích thước tiết diện dầm, cột
 Kích thước tiết diện dầm
a) Với dầm BC (dầm trong phòng)
Nhịp dầm L = 7,3 (m)
7,0
0,66( )
11
d
d
d
L
h m
m
= = =
Chọn chiều cao dầm

0,65( )
d
h m=
, bề rộng dầm
0,22( )
d
b m=
Với dầm trên mái ta chọn chiều cao
0,65( )
dm
h m=
b) Với dầm AB (dầm ngoài hành lang)
Nhịp dầm L = c = 1,55 (m)
Ta chọn chiều cao dầm
0,3( )
d
h m=
, bề rộng dầm
0,22( )
d
b m=
c) Dầm dọc nhà
Nhịp dầm L = B = 4,1 (m) =>
4,1
0,315( )
13
d
d
d
L

h m
m
= = =
Vậy ta chọn chiều cao dầm:
0,3( )
d
h m=
, bề rộng
0,22( )
d
b m=
 Kích thước tiết diện cột
Diện tích tiết diện cột được xác định theo công thức:
b
kN
A
R
=
Bảng 1.3 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu tường xây 220
Các lớp vật liệu
TT
tiêu chuẩn
(daN/m
2
)
Hệ số
độ tin cậy
n
TT
tính toán

(daN/m
2
)
Page 5
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
Hai lớp vữa trát, γ
o
= 2000 daN/m
3
, dày 30mm 60 1.3 78
Khối xây gạch, γ
o
= 1800 daN/m
3
, dày 220mm 396 1.1 435.6
Cộng 513.6
Bảng 1.4 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu tường xây 110
Các lớp vật liệu
TT tiêu
chuẩn
(daN/m
2
)
Hệ số
độ tin cậy
n
TT tính
toán
(daN/m
2

)
Hai lớp vữa trát, γ
o
= 2000 daN/m
3
, dày 30mm
60 1.3 78
Khối xây gạch, γ
o
= 1800 daN/m
3
, dày 110mm 198 1.1 217.8
Cộng 295.8
a) Cột trục B,C:
Hình 1.5 Diện chịu tải của cột trục B,C
+ Diện truyền tải của cột trục B, C
Page 6
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
2
7,3
S ( 1,55 0,11).4,1 21,771( )
2
b
m= + + =
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn:
1
. 954,1.21,771 20771,8( )
s b
N q S daN= = =
+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 220 mm

2
. . 513,6.(4,1 7,3 / 2).4,6 18309,8( )
t t t
N g l h daN= = + =
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:
3
806,6.21,771 17559,4( )
m B
N q S daN= = =
+ Với nhà 2 tầng có 1 sàn sinh hoạt và 1 sàn mái:
2
1
20771,8 18309,8 17559,4 56641,0( )
i i
i
N n N daN
=
= = + + =
∑
Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k = 1,3
→
2
1,3.56641,0
507,8( )
145
b
kN
A cm
R
= = =

Vậy ta chọn kích thước tiết diện cột b
c
xh
c
= 22x30 cm có A =660 (cm
2
) cho các cột
trục B và cột trục C.
6. Mặt bằng bố trí kết cấu
II. Sơ đồ tính toán khung phẳng
1. Sơ đồ hình học
Page 7
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
Hình 1.7. Sơ đồ hình học khung ngang
2. Sơ đồ kết cấu
Mô hình hóa kết cấu khung (frame) với Các thanh đứng là cột (column) và các
thanh ngang là dầm (beam) với trục của hệ kết cấu được tính đến trọng tâm tiết
diện của các thanh.
a) Nhịp tính toán của dầm:
Nhịp tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột
+ Xác định nhịp tính toán của dầm BC
2 2 2 2
0,22 0,22 0,3 0,3
7,3 7,22( )
2 2 2 2
c c
BC
BC
h h
t t

l L
l m
= + + − −
= + + − − =
+ Xác định nhịp tính toán của dầm AB
Page 8
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
, D
2 2
0,22 0,3
1,55 0,11 1,7( )
2 2
c
AB C
BC
h
t
l c
l m
= − +
= − + + =
b) Chiều cao 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
(dầm có tiết diện nhỏ hơn).
+ Xác định chiều cao của cột tầng 1:
Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt -0,450) trở xuống:
h
m
= 550 (mm) = 0,55 (m)

( )
2
1 01 1
0,3
+ - 5 0,45 0,55 +0,65 6,5
2 2
d
t m d
h
h H Z h h m→ = + + = + + − =
( với Z = 0,45 m là khoảng cách từ cốt ±0.000 đến mặt đất tự nhiên)
+ Xác định chiều cao của cột tầng 2
2
4,6 0,65 5,25( )
t
h m= + =
Ta có sơ đồ kết cấu như sau:

Hình 1.8 Sơ đồ kết cấu khung ngang
III. Xác định tải trọng đơn vị
1. Tĩnh tải đơn vị
+ Tĩnh tải sàn phòng :
2
450,1( / )
s
g daN m=
Page 9
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
+ Tĩnh tải sàn hành lang:
2

367,6( / )
shl
g daN m=
+ Tĩnh tải sàn mái:
2
709,1( / )
m
g daN m=
+ Tường xây 220:
2
220
513,6( / )
t
g daN m=
+ Tường xây 110:
2
110
295,8( / )
t
g daN m=
2. Hoạt tải đơn vị
+ Hoạt tải sàn phòng:
2
504( / )
s
p daN m
=
+ Hoạt tải sàn hành lang:
2
504( / )

hl
p daN m
=
+ Hoạt tải sàn mái:
2
97,5( / )
hl
p daN m
=
IV. Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung
+ Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột trên khung sẽ do chương trình tính
toán kết cấu tự tính.
1. Tĩnh tải tầng 2

BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG PHÂN BỐ - daN/m
2
Page 10
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
T
T
Loại tải trọng và cách tính
Kết
quả
1
g
1
Do trọng lượng tường ngăn 110 xây trên dầm cao 4,6m
g
t
= 295,8.4,6=1360,7

1360,7
2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều
g
s
= 450,1.(4,1-0,22) =1746,4 (daN/m)
1746,4
Cộng 3107,1
1
g
2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dầm công xôn dưới dạng phân bố đều:
g = 367,6.(4,1-0,22) = 1426,3(daN/m)
1426,3
Cộng 1426,3
BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TẬP TRUNG - daN
T
T
Loại tải trọng và cách tính
Kết
quả
1
G
B
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:
G
dd
= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)
744,2
2

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 4,6+0,65-0,3 = 4,95 (m)
với hệ số giảm lỗ cửa 0,7 => G
t
= 513,6.4,95.(4,1-0,22).0,7 = 7649,1
(daN)
7649,1
3 Do trọng lượng sàn truyền vào 0
Cộng 7649,1
1
G
c
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:
G
dd
= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)
744,2
2
Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 4,6+0,65-0,3 = 4,95 (m)
với hệ số giảm lỗ cửa 0,7 => G
t
= 513,6.4,95.(4,1-0,22).0,7 = 4998,9
(daN)
6904,9
Cộng 7649,1
1
G
A,D
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:
G
dd

= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)
744,2
2
Do trọng lượng tường lan can 110 xây trên dầm dọc cao 0,9 (m)=> G
t
= 295,8.0,9.(4,1-0,22) = 1032,9 (daN)
1032,9
Cộng 1777,1
Page 11
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
2. Tĩnh tải mái
BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG PHÂN BỐ - daN/m
2
T
T
Loại tải trọng và cách tính
Kết
quả
1
g
m1
Do trọng lượng tường xây trên dầm: Do dầm mái không có tường xây
trực tiếp trên dầm nên g
1
= 0
0
2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều
g = 709,1.(4,1-0,22) =2751,3 (daN/m)
2751,3

Cộng 2751,3
1
g
m2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dầm công xôn dưới dạng phân bố đều:
g = 709,1.(4,1-0,22) =2751,3 (daN/m)
2751,3
Cộng 2751,3
BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TẬP TRUNG - daN
T
T
Loại tải trọng và cách tính
Kết
quả
1
G
B
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:
G
dd
= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)
744,2
Cộng 744,2
1
G
c
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:
G
dd
= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)

744,2
Cộng 744,2
1
G
A,D
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:
G
dd
= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)
744,2
2
Do trọng lượng tường lan can 110 xây trên dầm dọc cao 0,9 (m)=> G
t
= 295,8.0,9.(4,1-0,22) = 1032,9 (daN)
1032,9
Cộng 1777,1
Page 12
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
Hình 1.9 Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung
V. Xác định hoạt tải tác dụng vào khung
1. Trường hợp hoạt tải 1
BẢNG TÍNH TOÁN HOẠT TẢI 1 - daN/m
2
Sàn Hoạt tải 1
Kết
quả
Tầng 2
p
1
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều

g= 504.4,1= 2066,4 (daN/m)
2066,4
Cộng 2066,4
Tầng
mái
p
m
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều
g = 97,5.4,1= 399,75(daN/m)
399,75
Cộng 399,8
Page 13
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
Page 14
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
2. Trường hợp hoạt tải 2
Page 15
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar

Hình 1.15 Sơ đồ hoạt tải 2
Page 16
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
BẢNG TÍNH TOÁN HOẠT TẢI 2 - daN/m
2
Sàn Hoạt tải 2
Kết
quả
Tầng 2
p
1

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều
g= 504.4,1= 2066,4 (da
2066,4
Cộng 2066,4
Tầng
mái
p
m
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều
g = 97,5.4,1= 399,7(daN/m)
399,75
Cộng 399,8
Hình 1.14 Sơ đồ hoạt tải 1
Page 17
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
Hình 1.15 Sơ đồ hoạt tải 2
VI. Xác định tải trọng gió
W
o
=100(daN/m
2
). Dạng địa hình B. Công trình cao dưới 40m ta chỉ tính tải trọng tĩnh
của gió.Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:
Gió đẩy: q
đ
= W
o
×n×ki×C
d
×B

Gió hút: q
h
= W
o
×n×k
i
×C
h
×B
Bảng 3:Tính toán hệ số k
Tầng H tầng(m) Z(m) K
1 6,5 6,5 0,916
2 5,25 11,75 1,028
Để đơn giản cho tính và thiên về an toàn ta cũng có thể chọn chung 1 hệ số “k” cho 2
tầng.
Bảng tính toán tải trọng gió
Tần
g
H(m) Z(m) k n B(m) C
d
C
h
q
d
(daN/m) q
h
(daN/m)
1 5,7 5,7 0,916 1,2 4,1 0,8 0,6 360,5 270,4
2 4,75 10,45 1,028 1,2 4,1 0,8 0,6 404,6 303,5
Với q

d
–áp lực gió đẩy tác dụng lên khung(daN/m)
Page 18
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
q
h
-áp lực gió hút tác dụng lên khung(daN/m)
Sơ đồ gió tác dụng vào khung
Hình 1.16 Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung
Hình 1.17 Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung
Page 19
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu ngôi sao Vega - VegaStar
VII. Xác định nội lực
Sử dụng chương trình tính toán kết cấu để tính nội lực cho khung với sơ đồ dầm cột như
hình 18 sau:
Page 20