ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP - SỐ LIỆU CHO TRƯỚC, ĐỊA ĐIỂM H.C.MINH, ĐẠI HOC GTVT

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC
STT
73

L2(m)
2.6

L1(m)
6.5

B(m)
3.5

Ptc(daN/m2) Ht(m) Địa điểm
220
3.2 H.C.Minh

Sơ đồ
74

I) LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
1) Chọn vật liệu sử dụng
Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có:
b

bt

R = 11,5 MPa ; R =0,9 MPa.
Sử dụng thép :
φ ≤
φ

s

sc

s

sc

10 nhóm thép A-I có R = R = 225 MPa.

> 10 nhóm thép A-II có R = R = 280 MPa.

2) Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn
Lựa chọn giải pháp sàn sườn toàn khối ,không bố trí dầm phụ ,chỉ có các dầm qua
cột.
3) Chọn kích thước chiều dày sàn.
Ta chọn chiều dày sàn theo công thức
s

h =
Trong đó :

α

kL1
37 + 8α

= 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 trong phòng


c

s

2

-

Hoạt tải tính toán: p = p .n = 220.1,2 = 264 (daN/m )

-

Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)

Các lớp vật liệu
-Gạch ceramic dày 8 mm,

Tiêu chuẩn
γ0

n

Tính toán

3

=2200 daN/m

17,6

1,1

19,36

60

1,3

78

30

1,3

39

2

0,008.2200 = 20 daN/m
-Vữa lát dày 30 mm,

γ 0 = 2000

3

daN/m
2

0,03.2000 = 60 daN/m
-Vữa trát dày 15 mm,

γ 0 = 2000

3

daN/m
2

0,015.2000 = 30 daN/m
Cộng:

Do không có tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính toán:
2

0

g = 136,36 (daN/m )
vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn
q0 = g0 + ps = 136,36+264 = 400,36(daN/m2)
-

Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1

α

=B/L1 = 3,5/6,5 = 0,54

+ Chiều dày sàn trong phòng :

136,36


s

h =
→

Chọn

hs1 =

kB
1.3,5
=
= 0,085
37 + 8α 37 + 8.0,54

(m)

9 (cm)

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì.
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng

g s = g 0 + γ bt hs1 .n =

2

136,36 + 2500.0,09.1,1 = 383,86 (daN/m )

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng
qs = ps + g s =

2

264 + 383,86 = 647,86 (daN/m )

Với sàn hành lang

•

+ Hoạt tải tính toán:

p hl = p c .n =

2

320.1,2 = 384 (daN/m )

+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng bản sàn BTCT)
2

0

g = 136,36 (daN/m )
vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn
q0 = g0 + ps = 136,36+384 = 520,36(daN/m2)
-

Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,09
α

= L2/B = 2,6/3,5 = 0,74

+ Chiều dày hành lang:
s

h =

kL2
1,09.2,6
=
= 0,07
37 + 8α 37 + 8.0,74

(m)

Để dễ thi công và đơn giản hóa công tác ván khuôn
→

Chọn

hs 2 =

9(cm)


Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang
g hl = g 0 + γ bt hs 2 .n =

2

136,36 + 2500.0,09.1,1 = 383,86 (daN/m ).

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang
qhl = p tt + g hl = 384 + 383 ,86 = 767,86

•

2

(daN/m ).

Với sàn mái
+ Hoạt tải tính toán:

p m = p c .n

2

= 75.1,3 =97,5 (daN/m ).

+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng bản sàn BTCT)

Các lớp vật liệu
-Vữa trát trần dày 15mm,

Tiêu chuẩn

γ0 =

n

Tính toán

3

2000 daN/m

30

1,3

39

60

1,3

78

72

1,1

79,2

180

1,3

234

2

0,015.2000 = 30 daN/m
-Vữa lót dày 30mm,

γ 0 = 2000

3

daN/m

2

0,03.2000 = 60 daN/m
-gạch lá nem dày 40mm,

γ 0 = 1800

3

daN/m

2

0,04.1800 = 72 daN/m
-Bê tông tạo dốc dày trung bình 150mm,
γ 0 = 1200

3

daN/m


2

0,15.1200 = 180 daN/m
Cộng:

⇒

Tĩnh tải trên sàn mái là:

g0 =

430,2

2

430,2 (daN/m )

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn
q = g 0 + pm =
-

2

97,5 + 430,2 = 527,7 (daN/m )

Ta có q0>400(daN/m2) => k = = 1,1
α

=B/L1 = 3,5/6,5 = 0,54

+ Chiều dày sàn trong phòng (tính theo ô sàn lớn)
s

h =

kB
1,1.3,5
=
= 0,93
37 + 8α 37 + 8.0,54

(m)

Ta chọn chiều dày ô sàn lớn và ô sàn bé trên mái
hs 3 = 10

(cm).

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái
gm = g 0 + γ bt hs 3 .n =

2

430,2 + 2500.0, 1.1,1 = 705,2 (daN/m ).

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái
q m = p tt + g m = 705,2 + 97,5 = 802 ,7

2

(daN/m ).

4)Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận
*) Kích thước tiết diện dầm
a)

Dầm trong phòng ( Dầm AB)


Nhịp dầm
hd =

L = L1 =

6,5 (m)

Ld 6,5
=
= 0,59
md 11

Chọn chiều cao dầm :
b)

(m)
hd

=0,6 (m) ,bề rộng dầm

bd =

0,22 (m)

Dầm ngoài hành lang
Nhịp dầm L = L2 = 2,6(m) khá nhỏ.
hd =

Ld 2,6
=
= 0,24m
md
11

Chọn hd = 0,3 m và bề rộng dầm bd = 0,22 m
c)Dầm dọc nhà
Nhịp L = B = 3,5 m

hd =

Ld 3,5
=
=
md 13

0,27 m

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 công thức

A=

kN
Rb

a)Cột trục B,C
+ Diện truyền tải của cột trục B
S B = S P + S hl =

6,5
2,6
.3,5 +
.3,5 = 11,375 + 4,55 = 15,925m 2
2
2

+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn.


N 1 = q hl .S hl + q s .S p =

767,86.4,55+647,86.11,375 = 10863 (daN).
+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 220 mm
N 2 = g t l t ht = 514

(6,5/2 + 3,5).3,2 = 11103 (daN).

(ở đây chỉ lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng nhà

ht = H t

)

+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái
N 5 = qm S B =

802,7.15,925 = 12783 (daN).

Với nhà 4 tầng có 3 sàn giữa và 1 sàn mái
N = ∑ ni N i =

3(10863+11103) + 12783 = 78681 (daN).

Để kể đến ảnh hưởng của moment ta chọn k = 1,1
→ A=

kN 1,1.78681
=
=
Rb
85

2

1018 (cm )

Vậy ta chọn kích thước cột trục B và trục C

bc × hc =

×

2

22 50cm = 1100 (cm )

b)Cột trục A,D
Cột trục A và D có diện tích chịu tải

trục A và D
(

bc × hc =

SA

= 835cm2 .ta chọn khích thước tiết diện cột

×

22 40cm) bằng với cột trục B.

=> Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột như sau:
+ Cột trục A,D có kích thước
− bc × hc =

×

22 40 (cm) cho cột tầng 1 và cột tầng 2.


− bc × hc =

×

22 30 (cm) cho cột tầng 3 và cột tầng 4.

+ Cột trục A,D có kích thước
− bc × hc =

− bc × hc =

×

22 50 (cm) cho cột tầng 1 và cột tầng 2.
×

22 40 (cm) cho cột tầng 3 và cột tầng 4.

Hình 1. Diện chịu tải của cột

Hình 1

4

4

3

3

2

2

1

1
A

B

II) SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG

C

D


1) Sơ đồ hình học

Hình 2

2)Sơ đồ kết cấu
Mô hình hóa kết cấu khung thành thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) 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 AB và dầm CD
l = l1 + t / 2 + t / 2 − hc / 2 − hc / 2

= 6,5 + 0,11 + 0,11 – 0,3/2 – 0,4/2
= 6,37 (m);
(ở đây lấy trục cột là trục tầng 3 và tầng 4).
+Xác định nhịp tính toán của dầm BC
l BC = l2 − t / 2 − t / 2 + hc / 2 + hc / 2

= 2,6 – 0,11-0,11 + 0,4/2+0,4/2 = 2,78 (m);
(ở đây lấy trục cột là trục tầng 3 và tầng 4).
b. Chiều cao của cột

Chiều cao cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm. Do trục 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 vhon móng từ mặt đất tự nhiên (cốt-0,45) trở xuống;


hm = 500(mm) = 0,5(m)

.

→ ht1 = H t + Z + hm − hd / 2 =

3,2 + 0,45 + 0,5 – 0,3/2 = 4 (m);

(với Z = 0,45 m là khoảng cách từ cốt

±

0.00 đến mặt đất tự nhiên ).

+ Xác định chiều cao của cột tầng 2,3,4
ht 2 = ht 3 = ht 4 = H t = 3,2

(m)

Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình vẽ.

Sơ đồ kết cấu khung ngang

Hình 3

III) XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ
1.Tĩnh tải đơn vị
+ Tĩnh tải sàn trong nhà
gs =

2

383,86 (daN/m ).

+ Tĩnh tải sàn hành lang
g hl =

2

383,86 (daN/m ).

+ Tĩnh tải sàn mái


gm =

2

705,2 (daN/m ).

+ Tường xây 220
gt2 =

2

514 (daN/m ).

+ Tường xây 10
g t1 =

2

296 (daN/m ).

2.Hoạt tải đơn vị
+ Hoạt tải sàn trong nhà
ps =

2

264 (daN/m ).

+ Hoạt tải sàn hành lang
p hl =

2

384 (daN/m ).

+ Hoạt tải sàn mái
pm =

2

97,5 (daN/m ).

I. Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

+ tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương
trình tính toán kết cấu tự tính.
+Việc tính toán tải trọng vào khung được thể hiện theo 2 cách:
-Cách 1: chưa quy đổi tải trọng
-Cách 2: quy đổi tải trọng thành phân bố đều
1. Tĩnh tải tầng 2,3,4
(hình 4)

TT

Tĩnh tải phân bố - daN/m
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả


g1
1.

Do trọng lượng tường xây trên dầm cao:3,2-0,6 =2,6m

2.

gt2=514.2,6=1336,4
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với

tung độ lớn nhất:

1337

383,86.(3,5-0,22)=1259,1
1.

1259

g2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác
với tung độ lớn nhất:
383,86.(2,6-0,22)=913,6
Cộng và làm tròn
914
Tĩnh tải tập trung - daN

1.
2.
3.

GA=GD
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,30
2500.1,1.0,22.0,3.3,5=635,25
Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao
3,2 – 0,3 = 2,9(m) với hệ số giảm lỗ cửa 0,7
514.2,9.3,5.0,7
Do trọng lượng sàn truyền vào
Ght=383,86.(3,5-0,22).(3,5-0,22)/4

635,25
3652
1032,4
5320

Cộng và làm tròn
GB=GC
1.
2.

Giống như mục 1,2,3 của GA tính ở trên
Do trọng lượng của sàn hành lang truyền vào
383,86.[(3,5-0,22)+(3,5-2,6)].(2,6-0,22)/4
Cộng và làm tròn

5320
954,7
6275


Ghi chú: Hệ số giảm lỗ cửa bằng 0,7 được tính toán theo cấu tạo kiến trúc. Nếu
tính chính xác thì hệ số giảm lỗ cửa ở trục B và trục C là khác nhau.
2. Tĩnh tải tầng mái
(Hình 5)

TT

Tĩnh tải phân bố trên mái theo nhịp AB - daN/m
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả

m
1

g
1.

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với
tung độ lớn nhất:
Ght=705,2.(3,5-0,22)=2313
Cộng và làm tròn
2313

TT

Tĩnh tải phân bố trên mái theo nhịp BC - daN/m
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả

g2m
1.

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với
tung độ lớn nhất:
Ght=705,2.(2,6-0,22)=1678,4
Cộng và làm tròn
1679

TT
1.
2.

Tĩnh tải tập trung trên mái - daN
Loại tải trọng và cách tính
GAm=GDm
Do trọng lượng tường bản thân dầm dọc 0,22x0,30
2500.1,1.0,22.0,3.3,5=635,25
Do trọng lượng ô sàn lớn truyền vào
705,2.(3,5-0,22).(3,5-0,22)/4 = 1896,7
Do trọng lượng tường xây 110 cao 0,8m
296.0,8.3,5 = 828,8

Kết quả


Cộng và làm tròn
1.
2.

3361

GBm=GCm
Do trọng lượng tường bản thân dầm dọc 0,22x0,30
2500.1,1.0,22.0,3.3,5=635,25
Do trọng lượng ô sàn lớn truyền vào
705,2.(3,5-0,22).(3,5-0,22)/4 = 1896,7
Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào
705.[(3,5-0,22)+(3,5-2,6)].(2,6-0,22)/4 = 1754

Cộng tổng và làm tròn
4286

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung( biểu diễn theo cách 2)
(Hình 6)
II. Xác định hoạt tải tác dụng vào khung
1. Trường hợp hoạt tải 1


(Hình 7)

Sàn

Hoạt tải 1 -Tầng 2, 4
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả

I
1

p (daN / m )
Sàn
tầng
2
hoặc
sàn
tầng
4

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thangvới tung
độ lớn nhất:
264.3,5 = 924
Làm tròn
I
A

I

I

924

I

P = PB = PC = PD (daN/m)
Do tải trọng sàn truyền vào
264.3,5.3,5/4=808,5
Làm tròn

809


(Hình8)

Sàn

Sàn
tầng
3

Hoạt tải 1 -Tầng 3
Loại tải trọng và cách tính
PI2 (daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với
tung độ lớn nhất:
PI2=384.2,6 = 998,4
Làm tròn

Kết quả

999

pCI = pBI (daN )
Do tải trọng sàn truyền vào
384.[3,5+(3,5-2,6)].2,6/4 = 1098

1098


(Hình9)

Sàn

Sàn
tầng
mái

Hoạt tải 1 - Tầng mái
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả

P2mI (daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với
tung độ lớn nhất:
97,5.2,6=253,5
Làm tròn

PBI=PCI (daN/m)
Do tải trọng sàn truyền vào
97,5.[3,5+(3,5-2,6)].2,6/4=279
Làm tròn
2. Trường hợp hoạt tải 2

254

279


(Hình10)

Sàn

Sàn
tầng
2
hoặc
4

Hoạt tải 2 -Tầng 2, 4
Loại tải trọng và cách tính
PII2 (daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với
tung độ lớn nhất:
384.2,6 = 998,4
Làm tròn

Kết quả

999

pCII = pBII (daN )
Do tải trọng sàn truyền vào
384.[3,5+(3,5-2,6)].2,6/4 = 1098

1098


(Hình11)

Sàn

Sàn
tầng
3

Hoạt tải 2 -Tầng 3
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả

P1II (daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thangvới tung
độ lớn nhất:
264.3,5 = 924
Làm tròn
924
II
A

II

II

II

P = PB = PC = PD (daN/m)
Do tải trọng sàn truyền vào
264.3,5.3,5/4=808,5
Làm tròn

809


(Hình12)

Sàn

Sàn

tầng
mái

Hoạt tải 2 - Tầng mái
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả

PmII (daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với
tung độ lớn nhất:
97,5.3,5=341,25
Làm tròn
341
PmII (daN/m)
Do tải trọng sàn truyền vào
97,5.3,5.3,5/4=299
Làm tròn

Ta có sơ đồ hoạt tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2)

299


(Hình13)
HT1
(Hình14)
HT2

III. Xác định tải trọng gió

Công trình xây dựng tại thành phố HCM, thuộc vùng gió II.A có áp lực gió đơn
vị:
W0 = 95-12=83 (daN/m2)
Công trình được xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có dạng địa
hình C.
Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh tải của tải trọng gió.
Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:
Gió đẩy:
Gió hút:

qd = W0 nki Cd B

qh = W0 nki Ch B
Bảng 3. Tính toán hệ số k

Tầng
1
2
3
4
Tầng

H
tầng(m)

H tầng(m)
Z(m)
4
4

3,2
7,2
3,2
10,4
3,2
13,6
Bảng 4. Bảng tính toán tải trọng gió
Z(m)

k

n

B(m)

1
4
4
0,51 1,2
3,5
2
3,2
7,2
0,59 1,2
3,5
3
3,2
10,4
0,66 1,2
3,5

4
3,2
13,6
0,72 1,2
3,5
Với qd là áp lực gió tác dụng lên khung (daN/m)
qh là áp lực gió tác dụng lên khung (daN/m)

Cd

Ch

0,8
0,8
0,8
0,8

0,6
0,6
0,6
0,6

k
0,51
0,59
0,66
0,72
qd
qh
(daN/m (daN/m)

)
142
107
165
123
184
138
201
151


Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung đặt ở đầu cột Sd, Sh với k = 0,72

⇒

Nhà có kiểu mái dốc 2 phía và có mặt biên chắn gió bao quanh
các hệ số
khí động trên mái như sau, do phần mái dốc rất thấp => ảnh hương là nhỏ => có
thể coi như mái bằng
+Trị số S tính theo công thức

+Phía gió đẩy
Sd=1,2.0,72.83.3,5.0,8.0,8 = 161 (daN)
+Phía gió hút
Sh=1,2.0,72.83.3,5 .0,6.0,8 = 120 (daN)


(Hình 15) GT

120

161

201

151

184

138

165

123

142

107

A

B

C

D

(Hình 16) GP
120

161

151

201

138

184

165

123

142

107

A

B

C

D


IV. Xác định nội lực

Sử dụng phần mềm Etabs để tính toán nội lực cho khung với sơ đồ phần tử dầm cột

như ( hình 17)

Số liệu đầu vào
-

Sơ đồ tính toán đối xứng :
+ dầm B3 và B1 tính toán giống nhau
+ cột C1 giống C4, cột C2 giống C3.


IX. TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM
1. Tính toán cốt thép dọc cho các dầm
Sử dụng bê tông cấp độ bền B15
Rb = 11,5 Mpa ; Rbt = 0,9 Mpa.
Sử dụng thép nhóm AII có
Rs = Rsc = 280Mpa
Tra bảng phụ lục 9 và 10 ta có

αR =

ξR =

0,650 ;
0,439.
a. Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 2 , nhịp AB , phần tử 17
×

×

(b h=22 60 cm)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm :
+ Gối A
: MA = -96,41(KN.m)
+ Gối B
: MB = -128,86 (KN.m)
+ Nhịp BC : MAB = 90,97 (KN.m)
Do 2 gối có momen gần bằng nhau nên ta lấy giá trị mô men lớn hơn để tính cốt
thép chung cho cả 2.
• Tính cốt thép cho nhịp AB (Momen dương)
Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với
Giả thiết a = 2,5 cm
h0 = 60- 2,5 =57,5 cm
Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau
- Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc
0,5 (3,5 – 0,22) = 1,64 (m)
- 1/6 nhịp cấu kiện : 6,37/6 = 1,062 (m)
→

h' f =

10 cm

Sc = 1,062 cm

Tính

b ' f = b + 2.S c =

0,22+2.1,062 = 2,344 m = 234,4 cm

M f = Rb .b f .h ' f (h0 − 0,5.h ' f ) =
'

Xác định

85.234,4.10.(56 – 0,5.10)
= 10161240 daN.cm = 1016,12 (kN.m)

Ta có Mmax = 90,97 (kN.m) < 1016,12 (kN.m)
Giá trị

αm

:

→

trục trung hòa đi qua cánh.