Đồ án kết cấu bê tông (khung phẳng)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.26 MB, 57 trang )
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
PHẦN 1: TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
I . TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ.
Thiết kế theo:
▪ Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 2737 – 1995.
▪ Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép: TCNV 5574 - 2012.
▪ Sổ tay thực hành kết cấu công trình_ PGS. TS Vũ Mạnh Hùng.
II. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
• Theo sơ đồ mặt bằng 2, khung trục B, 7 tầng và số liệu đề BDD, ta có:
L 1 = B 2 = 3.5 (m)
L 2 = B 3 = 6.2 (m)
L 3 = B 1 = 5.0 (m)
• Chiều cao tầng trệt là 4 m (từ cos 0.00 đến sàn lầu 1)
• Chiều cao các tầng còn lại: H = 3,5 (m).
• Mái che cầu thang cao 3m.
• Chọn cấp độ bền bê tông B20 có cường độ chịu nén Rb = 115 daN/cm2, Cường
độ chịu kéo Rbt = 90 kG/cm2.
• Thép nhóm CI có cường độ chịu kéo RS = 2250 kG/cm2.
• Thép nhóm CII có cường độ chịu kéo RS = 2800 kG/cm2.
1.Tĩnh tải.
- Tĩnh tải là tải trọng tác dụng không thay đổi trong suốt quá trình vận hành của kết
cấu công trình như : trọng lượng bản thân kết cấu, các vách ngăn …
- Tĩnh tải được tính như sau :
gtt = n γ δ ( kg/m2 )
trong đó :
n : hệ số vượt tải
γ : trọng lượng đơn vị vật liệu ( kg/m3 )
δ : độ dày lớp vật liệu ( m )
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Bảng 1.1: tĩnh tải sàn các tầng
TẢI TRỌNG TÍNH
STT
1
2
3
4
TÊN VẬT LIỆU
TRỌNG
HỆ SỐ
TOÁN
LƯỢNG
VƯỢT TẢI
gtt
γ (kg/m3)
n
( kg/m2 )
0.01
3000
1.1
33
0.02
1600
1.3
42
0,1
2500
1.1
275
0.015
1600
1.3
31
ĐỘ DÀY
(m)
Gạch Ceramic
20x20x1cm
Vữa lót # 50 dày
2cm
Sàn BTCT dày
10cm
Vữa trát trần # 75
dày 1,5 cm
Tổng
381
Bảng 1.2: tĩnh tải sàn tầng mái.
TRỌNG
STT
TÊN VẬT LIỆU
ĐỘ DÀY
(m)
TẢI TRỌNG TÍNH
γ
HỆ SỐ
VƯỢT
TẢI
( kg/m3 )
n
( kg/m2 )
LƯỢNG
TOÁN
gtt
1
Lớp vữa #50 tạo độ
dốc dày trung bình 10
cm
0.1
1600
1.3
208
2
Sàn bêtông dày 8 cm
0.08
2500
1.1
220
0.015
1600
1.3
31
3
Vữa trát trần #75 dày
1,5 cm
Tổng
459
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
2. Hoạt tải.
Hoạt tải là tải trọng có thể thay đổi giá trị, chiều tác dụng, điểm đặt,… như : tải
trọng người, tải trọng gió …
Hoạt tải được tính toán như sau :
ptt = ptc n
Trong đó :
Ptt : hoạt tải tính toán ( kg/m2 )
ptc : hoạt tải tiêu chuẩn ( kg/m2 )
n : hệ số vượt tải
Tùy theo chức năng của kết cấu mà giá trị hoạt tải tiêu chuẩn được quy định
trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737 – 1995.
Bảng 1.3: giá trị một số hoạt tải.
STT
LOẠI SÀN
HOẠT TẢI
TIÊU CHUẨN
tc
p
HỆ SỐ
VƯỢT TẢI
2
(kg/m )
(n )
HOẠT TẢI
TÍNH TOÁN
Ptt
(kg/m2)
1
Phòng ngủ
150
1.3
195
2
Phòng khách
150
1.3
195
4
Cầu thang,
hành lang
300
1.2
360
5
Ban công
400
1.2
480
6
WC
150
1.3
195
7
Bếp
150
1.3
195
Ghi chú : theo TCVN 2737-1995:
Nếu hoạt tải 200 thì n = 1.2.
Nếu hoạt tải < 200 thì n = 1.3.
* Hoạt tải mái bằng có sử dụng:
Ptt = Ptc n = 150 1,3 = 195 kG/m2 .
* Lớp nước chứa trong sênô: dày 30 cm.
Hoạt tải sê nô: Ptt = 360 + 90 = 450 daN/m2.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Bảng 1.4: tải trọng nước chứa trong sê nô
Sênô
Cao (m) (kg/m3)
Rộng (m)
1.0
0.3
1000
Tải trọng
n
(kg/m2)
1.2
360
3.Chỉ tiêu cơ lí.
Các chỉ tiêu cơ lí được sử dụng theo tiêu chuẩn TCVN: 5574 – 2012.
a/ Cường độ tính toán bêtông.
Bảng 1.5: cường độ tính toán và modul đàn hồi của bê tông.
CẤP
ĐỘ
BỀN
CƯỜNG ĐỘ
CHỊU KÉO
CƯỜNG ĐỘ
CHỊU NÉN
MODUL ĐÀN
HỒI
Rbt ( kg/cm2 )
Rb ( kg/cm2 )
E ( kg/cm2 )
B20
90
115
2.7 ×105
b/ Cường độ tính toán của thép.
Bảng 1.6: cường độ tính toán của thép.
CỐT NGANG,
XIÊN Rsw
Rs ( kg/cm2 )
CƯỜNG ĐỘ
CHỊU NÉN Rsc
( kg/cm2 )
CI
2250
2250
1750
CII
2800
2800
2250
NHÓM THÉP
CƯỜNG ĐỘ
CHỊU KÉO
( kg/cm2 )
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
PHẦN 2: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG
CỐT THÉP
I. MÔ TẢ MẶT BẰNG SÀN.
Do công trình có kết cấu khung chịu lực nên dùng phương án đổ sàn bêtông cốt
thép toàn khối là phương án tương đối tốt vì sàn BTCT có khả năng chịu tải lớn. Quan
niệm các cạnh của sàn ngàm cứng vào hệ dầm xung quanh (tính toán theo sơ đồ 9).
Phân loại các ô sàn: những ô sàn khác nhau về kích thước và tải trọng (tĩnh tải
hoặc hoạt tải) được đánh số phân loại khác nhau. Ngược lại những ô sàn giống nhau về
kích thước và tải trọng thì được đánh số giống nhau.
S2
1400
S8
S16 S18
S19
S22
S21
1800
1400
1400
S20
S23
S27 1400
S26
S25
S28
S30
1900
3500
S11
1000
C
B
S12
S7
2200
18200
6200
S15
S17
S10
1600
D
S14
S4
S9
S6
S5
S13
S3
S29
1400
S1
5000
E
1000
1000
1800
S24
1400
S32
S31
S2
S29
S26
S26
S33
A
S2
5000
1
S34
3500
2
5000
19700
3
S32
1000
3500
1000
S35
2200
S25
1000
6200
4
5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Sàn của công trình là sàn BTCT toàn khối. Quan niệm các cạnh là ngàm cứng
vào hệ dầm xung quanh, do đó tất cả các sàn được tính toán theo dạng sơ đồ 9 (4 cạnh
ngàm).
Do sàn có 4 cạnh ngàm nên ta dựa vào tỷ số =
L2
để chia ô sàn ra làm 2 loại
L1
sàn một phương và sàn hai phương theo bảng bên dưới.
Bảng 2.1: phân loại ô sàn các tầng.
Ô sàn các
tầng
L1(m)
L2(m)
S1
1.0
5.0
S2
1.0
S3
=
L2
L1
Loại sàn
Chức năng
5.0
Sàn một phương
Ban công
3.5
3.5
Sàn một phương
Phòng khách
1.0
1.9
1.9
Sàn hai phương
Phòng bếp
S4
1.0
3.1
3.1
Sàn một phương
Phòng ngủ
S5
5.0
5.0
1
Sàn hai phương
Phòng ngủ
S6
3.5
3.6
1.03
Sàn hai phương
Phòng khách
S7
1.4
1.6
1.14
Sàn hai phương
WC
S8
1.4
1.9
1.36
Sàn hai phương
Phòng khách
S9
1.9
5.0
2.63
Sàn một phương
Phòng bếp
S10
3.1
4.0
1.29
Sàn hai phương
Phòng ngủ
S11
1
3.1
3.1
Sàn một phương
Hành lang
S12
5.0
6.2
1.24
Sàn hai phương
Phòng ngủ
S13
1.0
4.0
4
Sàn một phương
Phòng ngủ
S14
1.0
2.2
2.2
Sàn một phương
Phòng khách
S15
4.0
4.0
1
Sàn hai phương
Phòng ngủ
S16
1.0
4.0
4
Sàn một phương
Hành lang
S17
2.2
5.0
2.27
Sàn một phương
Phòng khách
S18
1.4
4
2.86
Sàn một phương
WC
S19
2.1
4.0
1.9
Sàn hai phương
Phòng bếp
S20
2.2
3.5
1.59
Sàn hai phương
Phòng khách +
bếp
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
S21
1.4
6.2
4.43
Sàn một phương
Hành lang
S22
4.9
6.2
1.27
Sàn hai phương
Phòng ngủ
S23
1.3
1.8
1.39
Sàn hai phương
WC
S24
1.3
4.4
3.38
Sàn một phương
Phòng khách
S25
1.0
3.5
3.5
Sàn một phương
Ban công
S26
3.5
5.0
1.43
Sàn hai phương
Phòng ngủ
S27
1.6
3.5
2.19
Sàn một phương
Phòng khách +
bếp
S28
1.9
2.1
1.11
Sàn hai phương
Phòng khách +
bếp
S29
1.4
1.9
1.36
Sàn hai phương
WC
S30
1.6
5.0
3.13
Sàn một phương
Hành lang
S31
1.9
3.6
1.89
Sàn hai phương
Phòng khách
S32
3.5
6.2
1.77
Sàn hai phương
Phòng khách +
bếp
S33
3.5
3.5
1
Sàn hai phương
Phòng khách +
bếp
S34
1
2.8
2.8
Sàn một phương
Phòng khách
S35
1
2.2
2.2
Sàn một phương
Ban công
NHẬN XÉT: Dựa vào bảng phân loại ô sàn các tầng ở trên thì ta thấy:
+ Các ô sàn một phương S1, S35 có cùng hoạt tải sàn (đều thuộc loại Ban
công), do đó ta chỉ tính đại diện 1 ô sàn sau đó tương tự bố trí cho ô sàn còn lại. Vì ở
đây sàn một phương chỉ chịu lực theo phương cạnh ngắn L1 = 1 m.
+ Tương tự, các ô sàn một phương S2, S4, S13, S14, S34 sẽ được tính đại diện
một ô sàn để bố trí cho cá sàn còn lại.
+ Các ô sàn một phương S11, S16 là những ô sàn một phương chịu lực theo
phương cạnh ngắn bằng nhau (L1 = 1 m).
Tính toán thuyết minh cụ thể cho sàn S 1 là sàn đại diện cho loại sàn 1 phương
và sàn S5 là sàn đại diện cho loại sàn 2 phương. Tương tự, dựa vào cách tính của 2 sàn
đại diện trên ta lập bảng tính bằng phần mềm Excel để tính cho các sàn còn lại.
Vật liệu xây dựng:
+ Sử dụng bêtông cốt thép đổ toàn khối.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG
+ Bêtơng B20 : Rb = 115 (daN/cm2)
+ Thép sàn nhóm CI: Rs =2250(daN/cm2) (Theo TCVN 356_2005).
+ Chiều dày các sàn được chọn là : hS = 10 cm = 100 mm.
GẠCH CERAMIC 20x20x1 cm.
VỮA LÓT #50 DÀY 2 cm.
SÀN BTCT DÀY 10 cm.
VỮA TRÁT TRẦN #75 DÀY 1.5 cm.
CẤU TẠO CHUNG SÀN CÁC TẦNG
Theo “Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình”_PGS. TS Vũ Mạnh Hùng thì bản
làm việc như sơ đồ 9 vì có liên kết xung quanh các cạnh là ngàm.
II. CÁC BƯỚC TÍNH TỐN SÀN
1. Sự làm việc của bản sàn
Bản là một trong những bộ phận chính của sàn. Bản được kê lên dầm, dầm chia
bản thành từng ơ, tuỳ theo các cạnh được liên kết mà bản bị uốn theo 1 hay 2 phương.
Gọi L1, L2 là chiều dài theo phương ngắn và phương dài của ơ sàn.
+ =
L2
2 bản sàn làm việc 1 phương theo cạnh ngắn.
L1
+ =
L2
2 bản sàn làm việc 2 phương .
L1
2. Tính tốn nội lực sàn một phương ( khi =
L2
2 ).
L1
Cắt một dãi bản rộng 1 mét theo phương cạnh ngắn. Xem như dầm liên tục có
các gối tựa là các dầm và tường. Ở đây chỉ xét tính tốn trên 1 ơ bản đơn nên xem bản
như 1 dầm đơn ngàm hai đầu dầm. Ta có:
- Mơmen tại giữa nhịp :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
M1=
ql 2
24
- Mômen tại gối :
MI= −
ql 2
( dấu “ – “ thể hiện mômen âm )
12
q: là tải trọng phân bố trên bản.( kg/m).
Cốt thép được tính toán và bố trí theo các công thức ( được trình bày phần sau),
nhưng ở đây chỉ tính cốt thép chịu mômen dương và âm theo phương cạnh ngắn,
phương dài chỉ bố trí thép cấu tạo ( 6a200 ) hoặc (1/4As tính toán).
3. Tính toán nội lực sàn hai phương ( khi =
L2
2 ):
L1
Cắt bản rộng 1 mét theo cả hai phương để tính toán
M1 = m91 P
M2 = m92 P
MI = k91 P
MII = k92 P
P= ( g+p) L1 L2 × B= q L1 L2 × B (kG.m).`
Trong đó :
M1 : Mômen dương lớn nhất ở giữa ô bản, tác dụng theo phương cạnh ngắn
M2 : Mômen dương lớn nhất ở giữa ô bản, tác dụng theo phương cạnh dài
MI : Mômen âm lớn nhất ở gối tựa, tác dụng theo phương cạnh ngắn
MII : Mômen âm lớn nhất ở gối tựa, tác dụng theo phương cạnh dài.
L1 : Chiều dài cạnh ngắn của bản.
L2 : Chiều dài cạnh dài của bản.
m91, m92, k91 ,k92:các hệ số được thành lập bảng phụ thuộc tỉ số tra theo sơ đồ
9 bảng 1-19_sổ tay Thực Hành kết cấu công trình của Vũ Mạnh Hùng .
p: hoạt tải của sàn (kg/m2) – g: tĩnh tải của sàn (kg/m2).
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
III. TÍNH TOÁN SÀN ĐẠI DIỆN.
1. Tính đại diện sàn một phương S1.
L1 = 1m ; L2 = 5 m.
L2
= 5 > 2 → Sàn làm việc một phương theo phương cạnh ngắn.
L1
Bản được tính như cấu kiện 2 đầu ngàm. Cắt bản theo phương cạnh ngắn với
chiều rộng b = 1m, ta tính tải phân bố đều ứng với bản rộng 1m.
1000
MI
q
1000
=
5000
1.1. Tải trọng:
+ Tĩnh tải: gtt = 381 kG/m2
+ Hoạt tải: ptt = 480 kG/m2
+ Tải trọng toàn phần : q = (gtt + ptt) b = (381+ 480) 1 = 861 daN/m
1.2. Xác định nội lực.
+ Mômen tại giữa nhip:
M1 =
ql12 86112
=
= 35.875 (kG.m)
24
24
+ Mômen tại gối:
MI =
ql12 86112
=
= 71.750 (kG.m)
12
12
1.3. Tính toán và chọn thép.
Vật liệu :
Sử dụng bêtông B20 có Rb = 115 kg/cm2
Sử dụng thép CII có Rs= 2250 kg/cm2.
M1
MI
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Từ đây, suy ra: R =0.645, R =0.437.
Ta chọn chiều dày sàn hS = 10 cm; lớp bảo vệ a = 1.5 cm
ho = hS – a = 10 – 1.5 = 8.5cm
a. Tính thép chịu moment dương M1 = 35.875 (kG.m) theo phương cạnh ngắn L1
Ta có: m =
M1
3587.5
=
= 0,0043 < R =0.437 (thỏa)
2
Rb b ho 115 100 8,52
= 0,5 (1 + 1 − 2 m ) = 0,5(1 + 1 − 2 0.0043 ) = 0,998
As =
M
3587.5
=
= 0.188 (cm2 )
Rs h0 0.998 2250 8,5
Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta
chọn thép 6a200mm với As = 1,42 cm2. (Bố trí thớ dưới).
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
=
As
1.42
100% =
100% = 0,17%
b h0
100 8,5
max =
R Rb
Rs
100% =
0,645 115
100% = 3.3%
2250
Vậy min =0,1%< < max = 3.3% (Thỏa điều kiện về hàm lượng).
Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:
n=
L2
5000
+1 =
+ 1 = 26 thanh.
a
200
b. Tính thép chịu moment âm MI = 71.750 (kG.m) theo phương cạnh ngắn L1
Ta có: m =
MI
7175
=
= 0,0086 < R =0.437 (thỏa)
2
Rb b ho 115 100 8,52
= 0,5 (1 + 1 − 2 m ) = 0,5(1 + 1 − 2 0.0086 ) = 0,996
As =
M
7175
=
= 0.377 (cm2 )
Rs h0 0.996 2250 8,5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta
1
chọn thép 6a200mm với As = 1,42 cm2. (Bố trí thớ trên ở gối ra chiều dài nhịp).
4
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
=
As
1.42
100% =
100% = 0,17%
b h0
100 8,5
max =
R Rb
Rs
100% =
0,645 115
100% = 3.3%
2250
Vậy min =0,1%< < max = 3.3% (Thỏa điều kiện về hàm lượng).
Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:
L
5000
n = 2 2 + 1 = 2
+ 1 = 2 26 = 52 thanh.
200
a
Sử dụng phần mềm Excel để tính và bố trí thép cho các ô sàn còn lại
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Bảng 2.2 : Bảng tính nội lực sàn một phương
Ký
hiệu
Cạnh Cạnh
dài ngắn
=L2/L1
Hoạt
tải
Tĩnh
tải
Ptt
(daN/m2)
Gtt
(daN/m2)
Tải
toàn
phần
M1
MI
q
(daNm)
ô
sàn
L2
(m)
L1
(m)
1
2
3
4
5
6
7
S1
5
1
5.00
480
381
861
S2
3.5
1
3.50
195
381
576
S9
5
1.9
2.63
195
381
576
S11
3.1
1
3.10
360
381
741
S17
5
2.2
2.27
195
381
576
S18
4
1.4
2.86
195
381
576
S21
6.2
1.4
4.43
360
381
741
S24
4.4
1.3
3.38
195
381
576
S25
3.5
1
3.50
480
381
861
S27
3.5
1.6
2.19
195
381
576
S30
5
1.6
3.13
360
381
741
(daN/m2)
8
35.88
71.75
24.00
48.00
86.64
173.28
30.88
61.75
116.16
232.32
47.04
94.08
60.52
121.03
40.56
81.12
35.88
71.75
61.44
122.88
79.04
158.08
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Bảng 2.3 : Bảng tính và bố trí thép sàn một phương
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
2. Tính đại diện sàn 2 phương S5.
Ta có : L1 =5 m ; L2 = 5 m.
Do α =
L2
= 1.0 < 2 Sàn làm việc theo 2 phương
L1
Lớp bảo vệ a = 1,5cm.
Bản thuộc loại bản kê bốn cạnh . Theo “Sổ tay thực hành kết cấu công trình” TS. Vũ Mạnh Hùng thì bản làm việc như sơ đồ 9 vì có liên kết xung quanh các cạnh là
ngàm.
Cắt bản theo hai phương vuông góc cạnh ngắn và cạnh dài với chiều rộng là B
= 1 m = 100 cm.
MI
5000
1000
q
M1
MI
1000
5000
q
MII
MII
M2
2.1. Tải trọng.
Tĩnh tải: gtt = 381 kG/m2
Hoạt tải: ptt = 195 kG/m2
Tải trọng toàn phần :
P = (gtt + ptt) L1 L2 = (381+195) 5 5 = 14400 (kG)
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
2.2. Tính moment.
Tra bảng 1-19 Sơ đồ 9/34 - Sổ tay thực hành kết cấu công trình của PGS.PTS
Vũ Mạnh Hùng với : α = 1,0
Nội suy, ta có:
m91= 0,0179
m92= 0,0179
k91 = 0,0417
k92 = 0,0417
Vậy:
M1 =m91 P ×B = 0,0179 14400 × 1 = 257.76 kG.m
M2 = m92 P × B = 0,0179 14400 × 1 = 257.76 kG.m
MI = k91 P × B = 0,0417 14400 × 1 = 600.48 kG.m
MII = k92 P × B = 0,0417 14400 × 1 = 600.48 kG.m
2.3. Tính và bố trí thép
Vật liệu :
Sử dụng bêtông B20 có Rb = 115 kg/cm2
Sử dụng thép CII có Rs= 2250 kg/cm2.
Từ đây, suy ra: R =0.645, R =0.437.
Ta chọn chiều dày sàn hS = 10 cm; lớp bảo vệ a = 1.5 cm
ho = hS – a = 10 – 1.5 = 8.5cm
a. Tính thép chịu moment dương M1 = 257.76 (kG.m) theo phương cạnh ngắn L1
Ta có: m =
M1
25776
=
= 0,031
2
Rb b ho 115 100 8,52
< R =0.437 (thỏa)
= 0,5 (1 + 1 − 2 m ) = 0,5(1 + 1 − 2 0.031 ) = 0,984
As =
M1
25776
=
= 1.37 (cm2 )
Rs h0 0.984 2250 8,5
Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta
chọn thép 6a200mm với As = 1,42 cm2. (Bố trí thớ dưới).
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
=
As
1.42
100% =
100% = 0,17%
b h0
100 8,5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
max =
R Rb
Rs
100% =
0,645 115
100% = 3.3%
2250
Vậy min =0,1%< < max = 3.3% (Thỏa điều kiện về hàm lượng).
Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:
n=
L2
5000
+1 =
+ 1 = 26 thanh.
a
200
b. Tính thép chịu moment dương M2 =257.76 (kG.m) theo phương cạnh dài L2
Bố trí nằm trên thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn.
ho = hs - a - =10 - 1,5 - 0,6 = 7,9 (cm). (với là đường kính thép sàn chịu
momnet dương M1 theo phương cạnh ngắn L1)
Ta có: m =
M2
25776
=
= 0,036 < R =0.437 (thỏa)
2
Rb b ho 115 100 7,92
= 0,5 (1 + 1 − 2 m ) = 0,5(1 + 1 − 2 0.036 ) = 0,982
As =
M2
25776
=
= 1.48 (cm2 )
Rs h0 0.982 2250 7,9
Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta
chọn thép 6a150mm với As = 1,89 cm2 để thi công thuận tiện hơn.
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
=
As
1.89
100% =
100% = 0, 24%
b h0
100 7,9
max =
R Rb
Rs
100% =
0,645 115
100% = 3.3%
2250
Vậy min =0,1%< < max = 3.3% (Thỏa điều kiện về hàm lượng).
Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:
n=
L2
5000
+1 =
+ 1 = 34 thanh.
a
150
c. Tính thép chịu moment âm MI = 600.48 (kG.m) theo phương cạnh ngắn L1
Ta có: m =
MI
60048
=
= 0,072
2
Rb b ho 115 100 8,52
< R =0.437 (thỏa)
= 0,5 (1 + 1 − 2 m ) = 0,5(1 + 1 − 2 0.072 ) = 0,963
As =
MI
60048
=
= 3.26 (cm2 )
Rs h0 0.963 2250 8,5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta
1
chọn thép 8a150mm với As = 3.35 cm2. (Bố trí thớ trên ở gối ra chiều dài nhịp).
4
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
=
As
3.35
100% =
100% = 0,39%
b h0
100 8,5
max =
R Rb
Rs
100% =
0,645 115
100% = 3.3%
2250
Vậy min =0,1%< < max = 3.3% (Thỏa điều kiện về hàm lượng).
Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:
L
5000
n = 2 2 + 1 = 2
+ 1 = 2 34 = 68 thanh.
150
a
d. Tính thép chịu moment âm MII =600.48 (kG.m) theo phương cạnh dài L2
Ta có: m =
M II
60048
=
= 0,072
2
Rb b ho 115 100 8,52
< R =0.437 (thỏa)
= 0,5 (1 + 1 − 2 m ) = 0,5(1 + 1 − 2 0.072 ) = 0,963
As =
M II
60048
=
= 3.26 (cm2 )
Rs h0 0.963 2250 8,5
Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta
1
chọn thép 8a150mm với As = 3.35 cm2. (Bố trí thớ trên ở gối ra chiều dài nhịp).
4
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
=
As
3.35
100% =
100% = 0,39%
b h0
100 8,5
max =
R Rb
Rs
100% =
0,645 115
100% = 3.3%
2250
Vậy min =0,1%< < max = 3.3% (Thỏa điều kiện về hàm lượng).
Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:
L
5000
n = 2 2 + 1 = 2
+ 1 = 2 34 = 68 thanh.
150
a
Tương tự lập bảng tính bằng Excel để tính và bố trí thép cho các ô sàn 2
phương còn lại.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
Bảng 2.4: Bảng tính nội lực sàn 2 phương
Ký Cạnh Cạnh
hiệu ngắn dài
ô
sàn
L2
(m)
L1
(m)
1
2
3
=L2/L1
4
m91
m92
k91
k92
5
Tĩnh
tải
tt
Hoạt
tải
P=(Gtt+Ptt).L1.L2
(daN)
tt
G
P
2
(daN/m ) (daN/m2 )
6
7
MII
(daN.m)
8
0.0190
S3
S5
S6
S7
S8
S10
1.9
5.0
3.6
1.6
1.9
4.0
1.0
5.0
3.5
1.4
1.4
3.1
1.90
1.00
1.03
1.14
1.36
1.29
0.0052
0.0408
M1
M2
MI
9
20.79
381
195
1094
5.69
44.65
0.0113
12.37
0.0179
257.76
0.0179
0.0417
381
195
14400
257.76
600.48
0.0417
600.48
0.0184
133.39
0.0174
0.0429
381
195
7258
126.43
311.35
0.0403
292.63
0.0199
25.65
0.0152
0.0459
381
195
1290
19.64
59.20
0.0354
45.62
0.0210
32.18
0.0113
0.0454
381
195
1532
17.37
69.53
0.0258
39.47
0.0208
148.42
0.0125
0.0475
0.0285
381
195
7142
89.28
338.98
203.84
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
0.0206
S12
S15
S19
S20
S22
S23
S26
S28
6.2
4.0
4.0
3.5
6.2
1.8
5.0
2.1
5.0
4.0
2.1
2.2
4.9
1.3
3.5
1.9
1.24
1.00
1.90
1.59
1.27
1.38
1.43
1.11
0.0135
0.0472
368.55
381
195
17856
240.70
842.80
0.0307
548.89
0.0179
164.97
0.0179
0.0417
381
195
9216
164.97
384.31
0.0417
384.31
0.0190
91.93
0.0052
0.0408
381
195
4838
25.16
197.41
0.0113
54.67
0.0205
91.01
0.0081
0.0453
381
195
4435
36.01
201.09
0.0180
79.74
0.0207
362.93
0.0129
0.0474
381
195
17499
225.74
829.10
0.0294
514.82
0.0210
28.30
0.0110
0.0413
381
195
1348
14.85
55.72
0.0249
33.53
0.0209
211.08
0.0103
0.0431
381
195
10080
103.62
434.04
0.0230
231.64
0.0195
44.86
0.0159
0.0452
381
195
2298
36.50
103.93
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
S29
S31
S32
S33
1.9
3.6
6.2
3.5
1.4
1.36
1.9
1.89
3.5
1.77
3.5
1.00
0.0367
84.44
0.0210
32.18
0.0113
0.0454
381
195
17.37
1532
69.53
0.0258
39.47
0.0190
75.01
0.0053
0.0409
381
195
20.80
3940
161.30
0.0115
45.23
0.0196
245.23
0.0062
0.0428
381
195
78.00
12499
534.72
0.0137
171.24
0.0179
126.30
0.0179
0.0417
381
195
126.30
7056
294.24
0.0417
294.24
Bảng 2.5: Tính và bố trí thép sàn 2 phương
Ký
Momen Giá trị M ho
hiệu
Ô sàn
1
S3
S5
b
Rb
Rs
m
(cm2)
(daN.cm) (cm) (cm) (MPa)(MPa)
2
3
4
5
6
M1
2079
8.5 100 11.5
M2
569
MI
7
As
8
9
10
As
chọn
Chọn
thép
a (m.m) (cm2)
11
12
13
14
225 0.003 0.999 0.11
6
200
1.42 0.17
7.9 100 11.5
225 0.001 1.000 0.03
6
200
1.42 0.18
4465
8.5 100 11.5
225 0.005 0.997 0.23
6
200
1.42 0.17
MII
1237
8.5 100 11.5
225 0.001 0.999 0.06
6
200
1.42 0.17
M1
25776
8.5 100 11.5
225 0.031 0.984 1.37
6
150
1.89 0.17
M2
25776
7.9 100 11.5
225 0.036 0.982 1.48
6
150
1.89 0.24
MI
60048
8.5 100 11.5
225 0.072 0.962 3.26
8
150
3.35 0.39
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
S6
S7
S8
S10
S12
S15
S19
S20
MII
60048
8.5 100 11.5
225 0.072 0.962 3.26
8
150
3.35 0.39
M1
13339
8.5 100 11.5
225 0.016 0.992 0.70
6
200
1.42 0.17
M2
12643
7.9 100 11.5
225 0.018 0.991 0.72
6
200
1.42 0.18
MI
31135
8.5 100 11.5
225 0.037 0.981 1.66
6
150
1.89 0.22
MII
29263
8.5 100 11.5
225 0.035 0.982 1.56
6
150
1.89 0.22
M1
2565
8.5 100 11.5
225 0.003 0.998 0.13
6
200
1.42 0.17
M2
1964
7.9 100 11.5
225 0.003 0.999 0.11
6
200
1.42 0.18
MI
5920
8.5 100 11.5
225 0.007 0.996 0.31
6
200
1.42 0.17
MII
4562
8.5 100 11.5
225 0.005 0.997 0.24
6
200
1.42 0.17
M1
3218
8.5 100 11.5
225 0.004 0.998 0.17
6
200
1.42 0.17
M2
1737
7.9 100 11.5
225 0.002 0.999 0.10
6
200
1.42 0.18
MI
6953
8.5 100 11.5
225 0.008 0.996 0.37
6
200
1.42 0.17
MII
3947
8.5 100 11.5
225 0.005 0.998 0.21
6
200
1.42 0.17
M1
14842
8.5 100 11.5
225 0.018 0.991 0.78
6
200
1.42 0.17
M2
8928
7.9 100 11.5
225 0.012 0.994 0.51
6
200
1.42 0.18
MI
33898
8.5 100 11.5
225 0.041 0.979 1.81
6
150
1.89 0.22
MII
20384
8.5 100 11.5
225 0.025 0.988 1.08
6
200
1.42 0.17
M1
36855
8.5 100 11.5
225 0.044 0.977 1.97
6
120
2.36 0.30
M2
24070
7.7 100 11.5
225 0.035 0.982 1.41
6
150
1.89 0.18
MI
84280
8.5 100 11.5
225 0.101 0.946 4.66
8
100
5.03 0.59
MII
54889
8.5 100 11.5
225 0.066 0.966 2.97
8
150
3.35 0.39
M1
16497
8.5 100 11.5
225 0.020 0.990 0.87
6
200
1.42 0.17
M2
16497
7.9 100 11.5
225 0.023 0.988 0.94
6
200
1.42 0.18
MI
38431
8.5 100 11.5
225 0.046 0.976 2.06
8
200
2.52 0.30
MII
38431
8.5 100 11.5
225 0.046 0.976 2.06
8
200
2.52 0.30
M1
9193
8.5 100 11.5
225 0.011 0.994 0.48
6
200
1.42 0.17
M2
2516
7.9 100 11.5
225 0.004 0.998 0.14
6
200
1.42 0.18
MI
19741
8.5 100 11.5
225 0.024 0.988 1.04
6
200
1.42 0.17
MII
5467
8.5 100 11.5
225 0.007 0.997 0.29
6
200
1.42 0.17
M1
9101
8.5 100 11.5
225 0.011 0.994 0.48
6
200
1.42 0.17
M2
3601
7.9 100 11.5
225 0.005 0.997 0.20
6
200
1.42 0.18
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
S22
S23
S26
S28
S29
S31
S32
S33
MI
20109
8.5 100 11.5
225 0.024 0.988 1.06
6
200
1.42 0.17
MII
7974
8.5 100 11.5
225 0.010 0.995 0.42
6
200
1.42 0.17
M1
36293
8.5 100 11.5
225 0.044 0.978 1.94
6
120
2.36 0.30
M2
22574
7.7 100 11.5
225 0.033 0.983 1.33
6
200
1.42 0.18
MI
82910
8.5 100 11.5
225 0.100 0.947 4.58
8
100
5.03 0.59
MII
51482
8.5 100 11.5
225 0.062 0.968 2.78
8
150
3.35 0.39
M1
2830
8.5 100 11.5
225 0.003 0.998 0.15
6
200
1.42 0.17
M2
1485
7.9 100 11.5
225 0.002 0.999 0.08
6
200
1.42 0.18
MI
5572
8.5 100 11.5
225 0.007 0.997 0.29
6
200
1.42 0.17
MII
3353
8.5 100 11.5
225 0.004 0.998 0.18
6
200
1.42 0.17
M1
21108
8.5 100 11.5
225 0.025 0.987 1.12
6
200
1.42 0.17
M2
10362
7.9 100 11.5
225 0.014 0.993 0.59
6
200
1.42 0.18
MI
43404
8.5 100 11.5
225 0.052 0.973 2.33
8
200
2.52 0.30
MII
23164
8.5 100 11.5
225 0.028 0.986 1.23
6
200
1.42 0.17
M1
4486
8.5 100 11.5
225 0.005 0.997 0.24
6
200
1.42 0.17
M2
3650
7.9 100 11.5
225 0.005 0.997 0.21
6
200
1.42 0.18
MI
10393
8.5 100 11.5
225 0.013 0.994 0.55
6
200
1.42 0.17
MII
8444
8.5 100 11.5
225 0.010 0.995 0.44
6
200
1.42 0.17
M1
3218
8.5 100 11.5
225 0.004 0.998 0.17
6
200
1.42 0.17
M2
1737
7.9 100 11.5
225 0.002 0.999 0.10
6
200
1.42 0.18
MI
6953
8.5 100 11.5
225 0.008 0.996 0.37
6
200
1.42 0.17
MII
3947
8.5 100 11.5
225 0.005 0.998 0.21
6
200
1.42 0.17
M1
7501
8.5 100 11.5
225 0.009 0.995 0.39
6
200
1.42 0.17
M2
2080
7.9 100 11.5
225 0.003 0.999 0.12
6
200
1.42 0.18
MI
16130
8.5 100 11.5
225 0.019 0.990 0.85
6
200
1.42 0.17
MII
4523
8.5 100 11.5
225 0.005 0.997 0.24
6
200
1.42 0.17
M1
24523
8.5 100 11.5
225 0.030 0.985 1.30
6
200
1.42 0.17
M2
7800
7.9 100 11.5
225 0.011 0.995 0.44
6
200
1.42 0.18
MI
53472
8.5 100 11.5
225 0.064 0.967 2.89
8
150
3.35 0.39
MII
17124
8.5 100 11.5
225 0.021 0.990 0.90
6
200
1.42 0.17
M1
12630
8.5 100 11.5
225 0.015 0.992 0.67
6
200
1.42 0.17
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
M2
12630
7.9 100 11.5
225 0.018 0.991 0.72
6
200
1.42 0.18
MI
29424
8.5 100 11.5
225 0.035 0.982 1.57
6
150
1.89 0.22
MII
29424
8.5 100 11.5
225 0.035 0.982 1.57
6
150
1.89 0.22
PHẦN III: TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC B
I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
1. Kích thước khung trục :
• Khung trục tính toán : B
• Chiều cao tầng trệt là : 4m (từ cos 0.00 đến sàn lầu 1)
• Chiều cao các tầng lầu: H = 3.5m
• Số tầng: 7
2. Vật liệu
- Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 cho cả dầm và cột, với các thông số sau:
+ Cường độ chịu nén: Rb = 11.5 (MPa) = 115 (kG/cm2).
+ Cường độ chịu kéo: Rbt = 0.9 (MPa) = 9 (kG/cm2).
+ Modul đàn hồi: Eb = 27 103 (MPa) = 27 104 (kG/cm2).
- Sử dụng thép CI (AI) cho sàn và cốt đai dầm, với các thông số sau:
+ Cường độ chịu kéo: Rs = 225 (MPa) = 2250 (kG/cm2).
Rsw = 175 (Mpa) = 1750 (kG/cm2).
+ Cường độ chịu nén: Rsc = 225 (Mpa) = 2250 (kG/cm2).
+ Modul đàn hồi: Es = 21104 (Mpa) = Es = 21105 (kG/cm2).
- Sử dụng thép CII (AII) cho cốt dọc dầm, cốt xiên dầm và cột với các thông số
sau:
+ Cường độ chịu kéo: Rs = 280 (MPa) = 2800 (kG/cm2).
Rsw = 225 (MPa) = 2250 (kG/cm2).
+ Cường độ chịu nén: Rsc = 280 (MPa) = 2800 (kG/cm2).
+ Modul đàn hồi: Es = 21104 (MPa) = Es = 21105 (kG/cm2).
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG
II. CẤU TẠO VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG CÔNG TRÌNH.
1. Cấu tạo và phân tích trên mặt bằng.
Tải trọng tác dụng lên khung gồm có tĩnh tải, hoạt tải sử dụng và hoạt tải gió.
Khung được phân tích bằng phần mềm Sap2000. Tìm nội lực cho tất cả các phần tử
sau đó tiến hành tính toán và thiết kế dầm, cột cho khung trục.
Trong công trình có rất nhiều khung trục, trong khuôn khổ ĐỒ ÁN KẾT CẤU
BÊTÔNG CỐT THÉP ta chỉ tính đại diện khung trục B.
2. Cấu tạo và phân tích trên mặt đứng
• Khung của công trình là khung bêtông cốt thép đổ toàn khối.
• Khung có 2 bộ phận chính là cột và dầm khung chịu lực. Liên kết giữa cột và
móng là liên kết ngàm, các nút khung là các nút cứng.
• Khung chịu tải trọng thẳng đứng ( tải trọng công trình, hoạt tải sử dụng ) và tải
trọng ngang (tải trọng gió).
• Kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình, là kết cấu quan trọng trong công trình
vì nó chống đỡ, tiếp nhận tải trọng từ sàn và các bộ phận khác rồi truyền xuống móng.
• Tính nội lực cho khung bằng SAP2000, sơ đồ tính của khung là khung phẳng.
