KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP 2 THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG NHÀ BTCT TOÀN KHỐI 3 TẦNG 5 NHỊP

  • Số trang: 60 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 616 |
  • Lượt tải: 14
hoang

Đã đăng 4069 tài liệu

Mô tả:

M cL c TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP 2 THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG NHÀ BTCT TOÀN KHỐI 3 TẦNG 5 NHỊP GVHD : T.SVŨ TÂN VĂN SVTH : ĐỖ DUY KHƯƠNG MSSV : 10610300073 Lớp : XB10 Trang 1 M cL c Mục Lục 1 Lựa Chọn Giải Pháp Kết Cấu ........................................................................................ 9 1.1 Chọn vật liệu sử dụng ............................................................................................. 9 1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn ......................................................................... 9 1.3 Chọn kích thước chiều dày sàn ................................................................................ 9 1.3.1 Với sàn tại nhịp .......................................................................................... 9 1.3.2 Với sàn tại nhịp ........................................................................................ 10 1.3.3 Với sàn tại nhịp ........................................................................................ 10 1.3.4 Với sàn mái.................................................................................................... 11 1.4 2 3 4 5 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận ............................................................. 12 1.4.1 Kích thước tiết diện dầm ................................................................................ 12 1.4.2 Kích thước tiết diện cột .................................................................................. 12 Sơ Đồ Tính Toán Khung Phẳng ................................................................................... 15 2.1 Sơ đồ hình học ...................................................................................................... 15 2.2 Sơ đồ kết cấu ........................................................................................................ 15 2.2.1 Nhịp tính toán của dầm .................................................................................. 15 2.2.2 Chiều cao của cột ........................................................................................... 16 Xác Định Tải Trọng Đơn Vị ........................................................................................ 18 3.1 Tĩnh tải đơn vị....................................................................................................... 18 3.2 Hoạt tải đơn vị ...................................................................................................... 18 3.3 Hệ số quy đổi tải trọng .......................................................................................... 18 3.3.1 Với ô sàn nhịp .......................................................................................... 18 3.3.2 Với ô sàn nhịp .......................................................................................... 19 3.3.3 Với ô sàn nhịp .......................................................................................... 20 Xác Định Tĩnh Tải Tác Dụng Vào Khung.................................................................... 21 4.1 Tĩnh tải tầng 2,3 .................................................................................................... 21 4.2 Tĩnh tải tầng mái ................................................................................................... 22 Xác Định Hoạt Tải Tác Dụng Vào Khung ................................................................... 25 5.1 Trường hợp hoạt tải 1 ............................................................................................ 25 5.2 Trường hợp hoạt tải 2 ............................................................................................ 27 5.3 Trường hợp hoạt tải 3 ............................................................................................ 31 Trang 2 M cL c 5.4 Trường hợp hoạt tải 4 ............................................................................................ 32 5.5 Trường hợp hoạt tải 5 ............................................................................................ 33 5.6 Trường hợp hoạt tải 6 ............................................................................................ 34 5.7 Trường hợp hoạt tải 7 ............................................................................................ 35 5.8 Trường hợp hoạt tải 8 ............................................................................................ 36 6 Xác Định Tải Trọng Gió .............................................................................................. 37 7 Xác Định Nội Lực Và Tổ Hợp Nội Lực ....................................................................... 40 8 Tính Toán Cốt Thép Dầm ............................................................................................ 48 8.1 8.1.1 Tính toán cốt thép dọc cho dầm 19 ................................................................. 48 8.1.2 Tính toán một cách tương tự cho các phần tử dầm khác theo bảng ................. 50 8.1.3 Chọn cốt thép dọc cho dầm ............................................................................ 50 8.2 9 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm....................................................................... 48 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho các dầm.......................................................... 51 8.2.1 Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 19 (tầng 2, nhịp AB)................................. 51 8.2.2 Tính toán cốt đai cho các phần tử dầm còn lại ................................................ 53 8.2.3 Bố trí cố thép đai cho dầm.............................................................................. 53 Tính Toán Cốt Thép Cột .............................................................................................. 55 9.1 Vật liệu sử dụng .................................................................................................... 55 9.2 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 2 (200x450)..................................................... 55 9.2.1 Số liệu tính toán ............................................................................................. 55 9.2.2 Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 ................................................................... 55 9.2.3 Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2 ................................................................... 56 9.3 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 8 (200x450)..................................................... 57 9.3.1 Số liệu tính toán ............................................................................................. 57 9.3.2 Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 ................................................................... 58 9.3.3 Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2 ................................................................... 58 9.4 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 14 (200x450) ................................................... 58 9.4.1 Số liệu tính toán ............................................................................................. 58 9.4.2 Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 ................................................................... 59 9.5 Tính toán cốt thép đai cho cột ............................................................................... 59 9.6 Tính toán cấu tạo nút góc trên cùng ....................................................................... 60 9.7 Tính toán cấu tạo nút nối cột biên và dầm ............................................................. 60 Trang 3 S Li u Thi t K SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Nhà khung BTCT toàn khối 3 tầng, 5 nhịp đối xứng. Bước cột đều nhau.Sinh viên sẽ tính toán thiết kế khung phẳng trục 3. - Mái đổ BTCT toàn khối cùng với dầm mái; có độ dốc mái i = 1/10 và điểm thấp nhất có cao độ SM. Cấu tạo các lớp mái M như sau : + Hai lớp gạch lá nem, vữa XM#50; dầy 50mm + Lớp gạch hộp chống nóng, vữa XM#50; dầy 250mm + Lớp BT chống thấm dầy 50mm, có lưới thép D6a150x150. BT#250. + Lớp BTCT sàn mái ( bề dầy lấy theo thiết kế kết cấu sàn mái ) + Vữa XM#50 trát trần, dầy 15mm - Sàn BTCT toàn khối cùng với dầm khung; có các cao độ S1, S2. Cấu tạo các lớp sàn S như sau: + Lớp gạch Ceramic lát nền, đệm vữa XM#50; dầy 30mm + Lớp BTCT sàn ( bề dầy lấy theo thiết kế kết cấu sàn ) + Vữa XM#50 trát trần, dầy 15mm - Tường bao che tự chịu lực, xây gạch đặc vữa XM#50, dầy 200mm. - Tường chắn mái là tường gạch dầy 200mm, có chiều cao là hm ( m ) = 1,2m. Cốt S0 là cốt mặt sân cách cốt nền tầng 1 là h0 ( m ) = 0,5m - Khu vực xây dựng công trình thuộc địa hình B ( tương đối trống trải ). - Hoạt tải tiêu chuẩn ở mái là hoạt tải sửa chữa pm = 75 kg/m2. - Vật liệu: bêtông mác #200; #250 ; #300. Cốt thép nhóm AI, AII hoặc AIII, nối thép bằng dây buộc mềm thép D1mm - Độ cao các tầng H1, H2 và H3 ( m ). Nhịp khung L1, L2, L3 ( m ). Bước cột B ( m ). - Hoạt tải sử dụng tiêu chuẩn trên sàn tầng 1,2,3 là pc ( kg/m2 ). - Áp lực gió tiêu chuẩn tại độ cao 10m so với mặt đất q0 ( kG/m2 ) xác định theo vùng gió. Mã số đề Nhịp L1 (m) Nhịp L2 (m) Nhịp L3 (m) Chiều cao H1 Chiều cao H2 Chiều cao H3 Bước khung B (m) Hoạt tải pc (kg/m2) Vùng gió Ghi chú Trang 4 S Li u Thi t K 36 4,5 4,2 3,0 (m) (m) (m) 4,5 3,3 3,3 4,2 200 III MẶT BẰNG TẦNG 1 Trang 5 S Li u Thi t K MẶT BẰNG TẦNG 2,3 Trang 6 S Li u Thi t K MẶT CẮT A - A Yêu cầu tính toán : - Lập sơ đồ kết cấu của hệ sàn tầng 2, 3 và sàn mái. - Chọn kích thước tiết diện các bộ phận kết cấu sàn – dầm dọc của các tầng và của khung ngang trục 3. - Lập sơ đồ tính khung ngang trục 3 - Xác định các tải trọng tác dụng lên khung trục 3 - Tính nội lực khung ngang, xác định nội lực tính toán. - Thiết kế cột khung : + Tính toán cốt thép dọc cho cột + Cấu tạo và tính toán cốt ngang của cột Trang 7 S Li u Thi t K + Cấu tạo cắt - nối cốt dọc của cột - Thiết kế dầm khung : + Tính toán cốt thép dọc cho dầm + Cấu tạo và tính toán cốt ngang của dầm + Cấu tạo cắt - nối cốt dọc của dầm - Cấu tạo các nút khung ( khối lượng ít nhất là cho các nút điển hình = 5 nút ) Yêu cầu thể hiện : Thể hiện 1 bản vẽ khổ A1 ( hoặc tương đương ) với nội dung : - Bố trí cốt thép cho khung; các mặt cắt tiết diện bố trí cốt thép của cột, dầm. - Chi tiết nút khung ( ít nhất 3 nút ) - Ghi chú chung của khung, bảng thống kê cốt thép khung ngang. Trang 8 L a Ch n Gi i Pháp K t C u 1 Lựa Chọn Giải Pháp Kết Cấu 1.1 Chọn vật liệu sử dụng Sử dụng bêtông cấp độ bền B15 có: = 8,5 ; = 0,75 Sử dụng thép:   Nếu ∅ < 12 Nếu ∅ > 12 thì dùng thép AI có : thì dùng thép AII có : = = = 225 = 280 1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột. 1.3 Chọn kích thước chiều dày sàn Ta chọn chiều dày sàn theo công thức: ℎ = Với ắ 37 + 8 = ắ à 1.3.1 Với sàn tại nhịp - Hoạt tải tính toán : = . = 200 × 1,2 = 240 ( / Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT) ) Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn N 16 1,1 Gạch ceramic dày 8mm, = 2000 0,008 × 2000 = 16 / Vữa lát dày 30mm, = 2000 0,03 × 2000 = 60 / Vữa trát dày 15mm, = 2000 0,015 × 2000 = 30 / 1,3 78 30 1,3 39 134,6 Do không có tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính toán : = 134,6 Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn: = + = 240 + 134,6 = 374,6 ( / < 400 => 17,6 60 Cộng: Ta có Tính toán ) =1 Trang 9 L a Ch n Gi i Pháp K t C u Ô sàn có: à ắ => Chiều dày sàn ứng với nhịp ℎ = = = = = 4,5 ( ) = 4,2 ( ) 4,2 = = 0,933 4,5 : ắ = 37 + 8 1 × 4,2 = 0,094 ( ) = 9,4 ( 37 + 8 × 0,933 ) Chọn ℎ = 10 ( ) Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì - Tĩnh tải tính toán của ô sàn nhịp : = - + ℎ = 134,6 + 2500 × 0,1 × 1,1 = 409,6 ( Tổng tải trọng phân bố tính toán của ô sàn nhịp = + ) : = 240 + 409,6 = 649,6 ( ) 1.3.2 Với sàn tại nhịp Ô sàn có: à ắ => Chiều dày sàn ứng với nhịp ℎ = = = = = 4,2 ( ) = 4,2 ( ) 4,2 = =1 4,2 : ắ 37 + 8 = 1 × 4,2 = 0,093 ( ) = 9,3 ( 37 + 8 × 1 Chọn ℎ = 10 ( ) Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì - Tổng tải trọng phân bố tính toán của ô sàn nhịp = ) : = 649,6 ( ) 1.3.3 Với sàn tại nhịp Ô sàn có: = = 4,2 ( ) =3( ) ắ = 3 = = = 0,714 4,2 à => Chiều dày sàn ứng với nhịp : 1×3 = 0,07 ( ) = 7 ( 37 + 8 37 + 8 × 0,714 Để thuận tiện thi công ta chọnℎ = ℎ = 10 ( ) Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì - Tổng tải trọng phân bố tính toán của ô sàn nhịp : ℎ = ắ = ) Trang 10 L a Ch n Gi i Pháp K t C u = = = 649,6 ( ) 1.3.4 Với sàn mái - Hoạt tải tính toán : = . = 75 × 1,3 = 97,5 ( / ) Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT) Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn N 2 lớp gạch lá nem+XM lót dày 50mm, 200 1,1 = 2000 2 × 0,05 × 2000 = 200 / Lớp gạch hộp chống nóng+ XM lót dày 375 1,3 250mm, = 1500 0,25 × 1500 = 375 / Lớp bêtông chống thấm dày50mm, 125 1,1 = 2000 0,05 × 2500 = 125 / 30 1,3 Lớp vữa trát trần dày 15mm, = 2000 0,015 × 2000 = 30 Tính toán 220 487,5 137,5 39 / Cộng: 884 Do không có tường xây trực tiếp lên sàn nên tĩnh tải tính toán : = 884 Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn: = + = 884 + 97,5 = 981,5 ( Ta có / > 400 => = 400 = ) 981,5 = 1,35 400 Ô sàn có: à ắ => = = = = 4,5 ( ) = 4,2 ( ) 4,2 = = 0,933 4,5 Chiều dày sàn mái: ℎ = ắ 37 + 8 = 1,35 × 4,2 = 0,128 ( ) = 12,8 ( 37 + 8 × 0,933 ) Chọn ℎ = 12 ( ) Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì - Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái: = + ℎ = 884 + 2500 × 0,12 × 1,1 = 1214 ( ) Trang 11 L a Ch n Gi i Pháp K t C u - Tổng tải trọng phân bố tính toán của ô sàn mái: = + = 97,5 + 1214 = 1311,5 ( ) 1.4 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận 1.4.1 Kích thước tiết diện dầm , 1.4.1.1 Dầm ngang (nhịp , Để thiên về an toàn chọn nhịp ): có chiều dài lớn nhất để tính và áp dụng cho các nhịp còn lại. Nhịp dầm ℎ = = = = 4,5 ( ) 1,1 × 4,5 = 0,42 ( ) = 420 ( 12 Chọn chiều cao dầm : ℎ = 500 ( ) Bề rộng dầm : = 0,4 × ℎ = 0,4 × 500 = 200 ( Chọn bề rộng dầm : ) = 200 ( ) ) 1.4.1.2 Dầm dọc (B) Chiều dài nhịp B = 4,2 m, không khác biệt nhiều so với dầm ngang nên để tiện thi công ta lấy kích thước dầm dọc bằng dầm ngang. Chiều cao dầm : ℎ = 500 ( Bề rộng dầm : = 200 ( ) ) 1.4.2 Kích thước tiết diện cột Diện tích tiết diện cột xác định theo công thức: = 1.4.2.1 Cột trục A Diện truyền tải của cột trục A: = × 2 = 4,2 × 4,5 = 9,45 ( 2 ) Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn: = = 649,6 × 9,45 = 6138,72 ( ) Lực dọc do tải trọng tường gạch đặc dày 200mm (ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng trệt, do có cửa đi và cửa sổ nên ta lấy 70% thể tích gạch): = 2 + × 0,2 × 4,5 × 0,7 = 1800 × 6,45 × 0,2 × 4,5 × 0,7 = 7314,3 ( ) Trang 12 L a Ch n Gi i Pháp K t C u Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái: = = 1311,5 × 9,45 = 12393,68 ( ) Với 2 tầng lầu và 1 sàn mái: =2 +2 + = 39299,72 ( Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn => = = 1,1 ) = 1,1 39299,72 = 508,58 ( 85 Vậy ta chọn kích thước cột ) × ℎ = 20 × 30 = 600 ( ) 1.4.2.2 Cột trục B Diện truyền tải của cột trục B: = ×( + 2 2 ) = 4,2 × ( 4,5 4,2 + ) = 18,27 ( 2 2 ) Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn: = = 649,6 × 18,27 = 11868,19 ( ) Lực dọc do tải trọng tường gạch đặc dày 200mm (ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng trệt): = 2 + × 0,2 × 4,5 = 1800 × 4,35 × 0,2 × 4,5 = 7047 ( 2 ) Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái: = = 1311,5 × 18,27 = 23961,11 ( ) Với 2 tầng lầu và 1 sàn mái: =2 +2 + = 61791,49 ( Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn => = = 1,1 ) = 1,1 61791,49 = 799,66 ( 85 Vậy ta chọn kích thước cột ) × ℎ = 20 × 45 = 900 ( ) 1.4.2.3 Cột trục C Diện truyền tải của cột trục C: = ×( 2 + 2 ) = 4,2 × ( 4,2 3 + ) = 15,12 ( 2 2 ) Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn: = = 649,6 × 15,12 = 9821,95 ( ) Trang 13 L a Ch n Gi i Pháp K t C u Lực dọc do tải trọng tường gạch đặc dày 200mm (ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng trệt): = 2 + 2 × 0,2 × 4,5 = 1800 × 4,2 × 0,2 × 4,5 = 6804 ( ) Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái: = = 1311,5 × 15,12 = 19829,88 ( ) Với 2 tầng lầu và 1 sàn mái: =2 +2 + = 53081,78 ( Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn => = = 1,1 53081,78 = 686,94 ( 85 Vậy ta chọn kích thước cột ) = 1,1 ) × ℎ = 20 × 35 = 750 ( ) Để thiên về an toàn và định hình hóa ván khuôn ta chọn kích thước tiết diện cột trục B: 20 × 45 ( ) cho toàn bộ công trình. ×ℎ = Trang 14 S Đ Tính Toán Khung Ph ng 2 Sơ Đồ Tính Toán Khung Phẳng 2.1 Sơ đồ hình học +12.120 1020 D-20x50 D-20x50 3300 +11.100 D-20x50 D-20x50 D-20x50 D-20x50 3300 +7.800 4500 +4.500 C-30x30 C-30x30 C-30x30 C-30x30 C-30x30 C-30x30 -1.000 500 500 0.000 -0.500 4500 4200 1500 1500 4200 10200 4500 10200 20400 A B C D E G Sơ Đồ Hình Học Khung Ngang 2.2 Sơ đồ kết cấu Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) với trục của hệ kết cấu được tính đến trọng tâm tiết diện của các thanh. 2.2.1 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 nhịp = − : ℎ 300 = 4500 − = 4350 ( 2 2 Xác định nhịp tính toán của dầm nhịp = = 4200 ( = 3000 ( : ) Xác định nhịp tính toán của dầm nhịp = ) : ) Trang 15 S Đ Tính Toán Khung Ph ng 2.2.2 Chiều cao của cột Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm. Xác định chiều cao của cột tầng 1: ℎ = 500 + 500 + 4500 − 500 = 5250 ( 2 ) Xác định chiều cao của cột tầng 2: ℎ = 3300 ( = ) Xác định chiều cao của cột tầng 3: Trục A: ℎ = 3300 ( = ) Trục B: = 3300 + 400 = 3700 ( ℎ ) Trục C: = 3300 + 800 = 4100 ( ℎ ) Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình sau: 3300 3700 4100 1020 D-20x50 3300 D-20x50 D-20x50 C-30x30 C-30x30 C-30x30 C-30x30 C-30x30 5250 C-30x30 4350 4200 1500 1500 4200 10050 4350 10050 20100 A B C D E G Trang 16 S Đ Tính Toán Khung Ph ng Sơ Đồ Kết Cấu Khung Ngang Trang 17 Xác Đ nh T i Tr ng Đ n V 3 Xác Định Tải Trọng Đơn Vị 3.1 Tĩnh tải đơn vị Tĩnh tải sàn: = 409,6 ( ) Tĩnh tải sàn mái: = 1214 ( ) Tĩnh tải tường xây gạch đặc 200: = 1800 × 0,2 = 360 ( ) 3.2 Hoạt tải đơn vị Hoạt tải sàn: = 240 ( ) Hoạt tải sàn mái: = 97,5 ( ) 3.3 Hệ số quy đổi tải trọng 3.3.1 Với ô sàn nhịp Kích thước ô sàn × = 4,5 × 4,2 ( ) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình thang. Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật ta cần xác định hệ số chuyển đổi k. Trang 18 Xác Đ nh T i Tr ng Đ n V 4200 2108,54 4350 = = 1−2 + 0,5 = 2108,54 = 0,485 4350 = 1 − 2 × 0,485 + 0,485 = 0,644 3.3.2 Với ô sàn nhịp Kích thước ô sàn × = 4,2 × 4,2 ( ) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác. Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật ta có hệ số k. 5 = 0,625 8 4200 = 4200 Trang 19 Xác Đ nh T i Tr ng Đ n V 3.3.3 Với ô sàn nhịp Kích thước ô sàn × = 3 × 4,2 ( ) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác. Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật ta có hệ số k. 5 = 0,625 8 4200 = 3000 Trang 20
- Xem thêm -