Thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng

48 362 0
Thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Trờng đại học HI PHềNG Khoa công nghệ Bộ môn kết cấu xây dựng đồ án Thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng S liu thit k: S tng L1 (m) 2,2 L2 (m) B (m) 7,8 3,3 H1 (m) H2 (m) a im xõy dng 3,9 3,6 TP.HCM S liu s : S liu d , khung K4 Yờu cu : thit k khung ngang mt trng hc ti TP.HCM Phần I: Tính toán khung I- Mô tả công trình Công trình mà thiết kế trờng học tầng, đợc xây dựng thnh HCM Công trình đợc xây dựng thành phố bị che chắn mạnh tòa nhà cao tầng Hệ thống kết cấu công trình gồm: Hệ thống khung: hệ thống chịu lực công trình, tiếp nhận tất tải trọng theo phơng ngang đứng, sau truyền xuống móng Hệ thống kết cấu bao che: gồm tờng cửa, làm chức che chắn cho phần nội thất bên bên ngoài, không tham gia chịu lực Hệ thống sàn: phân bố tầng, việc chịu tải trọng thân hoạt tải sử dụng tác dụng trực tiếp lên sàn đóng vai trò liên kết, truyền tải trọng ngang đứng lên hệ khung đảm bảo cho toàn công trình đợc ổn định đảm bảo cấu kiện tham gia chịu lực Các phận giao thông: cầu thang theo phơng đứng, hành lang theo phơng ngang II- Lựa chọn giải pháp kết cấu Chọn vật liệu sử dụng: Sử dụng bê tông cấp độ bền B15có : Rb = 8,5MPa; Rbt = 0,75MPa Sử dụng thép: + Nếu =0,82 à= Chọn 216 có As= 4,02 cm2 > 3,18 cm2 d,Tính cốt thép cho cặp 3: M=41,48 kN.m = 414800 daN N= 373,69 kN= 37369 daN h 35 a = 1.11,1 + = 24, 6cm 2 N 37369 x= = = 16, 2cm Rb b 115.22 Xảy trờng hợp 2a ' = 8cm < x < R h0 = 19,3cm (Nén lệch tâm lớn) x 16, N e Rb b.x.(h0 ) 37369.24, 115.25.16, 2(31 ) = < 1,95 As = As, = Rsc ( h0 a , ) 2800.27 e = e0 + - Hàm lợng cốt thép : As 1,95 100% = 100% = 0, 25% b.ho 25.31 As=As => =0,5 à= Chọn 216 có As= 4,02 cm2 > 1,95 cm2 *Nhận xét: Cặp nội lực đòi hỏi lợng cốt thép bố trí lớn Vậy ta bố trí cốt thép cột theo As = As, = 3,18cm Chọn 216 có As = 4, 02 cm > 3,18cm Các phần tử cột 3, 4, đợc bố trí thép giống phần tử cột Tính toán cốt thép cho phần tử cột 9: b x h = 22x22 a, Số liệu tính toán: - Chiều dài tính toán : l0 = 0,7H = 0,7 x 4,85 = 3,395 m =339,5cm - Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a = a= cm h0 = h - a = 22 - = 18 cm - Khoảng cách hai trục cốt thép: Za = h0 - a= 18 - = 14 cm l h = = 339.5 / 22 = 15, 43 > phải xét hệ số uốn dọc h Nội lực đợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực đợc ghi chi tiết bảng 15 Bảng 15 Các cặp nội lực bất lợi cho phần tử cột Ký M hiệu Đặc điểm M e1 = hiệu ởKý N e = max(e1, e a ) bảng tổ cặp (kN.m N ea cặp (kN) hợp Nội lực ) nội lực ( cm ) - Độ mảnh: 9-9 emax -8,22 -108,4 7,5 5,4 7,5 44 9-10 Mmax -9,74 -174,39 5,6 5,4 5,6 9-12 Nmax -9,54 -204 Với Mdh = -0,76 kN.m, Ndh= -141,36 kN b, Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp 1: M = -8,22 (kN.m) = -82200 (daN.cm), N = -108,4 (kN) = -10840 (daN.) Lực dọc dói hạn tính theo công thức : 6,4.E b S.I N cr = ( + .I s ) Với l0 = 339,5 cm, l 2o l Eb = 27.10 MPa = 270.103 (daN.cm2) Mô men quán tính tiết diện : 4,7 5,4 5,4 b.h3 22.223 = = 19521 (cm ) 12 12 Giả thiết àt = 0,3% = 0, 003 I= I s = àt b.h0 (0,5h a ) = 0, 003.22.18.(0,5.22 4) = 97, 2cm = Es 21.104 = = 7, 78 Eb 27.103 l 339,5 = 0,5 0, 01 0, 01Rb = 0,5 0, 01 0, 01.11,5 = 0, 23 h 22 e0 7,5 = = 0,34 h 22 e e = max( , ) = 0,34 h Hệ số kể đến ảnh hởng độ lệch tâm: S= 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0,35 e 0,34 0,1 + 0,1 + p Với bê tông cốt thép thờng lấy p = Hệ số xét đến ảnh huởng tải trọng dài hạn: M dh + N dh y 0, 76 + 141,36.0,11 = + = 1,8 < + = M + N.y 8, 22 + 108, 4.0,11 Với: y = 0,5 h = 0,5.22 = 11cm l = + = với bê tông nặng Lực dọc tới hạn đuợc xác định theo công thức ; N cr = 6, 4.Eb S I 6, 4.270.103 0,35.19521 ( + I ) = ( + 7, 78.97, 2) = 71962daN s lo2 l 339,52 1,8 Hệ số uốn dọc: = 1 = = 1,18 N 10840 1 N cr 71962 e = e0 + h 22 a = 1,18.7,5 + = 15,8 cm 2 45 Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, thép AII ( R = 0,623) N 10840 = = 4, 28cm Rb b 115.22 x < 2a ' = 8cm N (e Z a ) = 10840.(15,8 14) N e ' , = = 0,51cm Tớnh As = As = Rsc Z a Rsc Z a 2800.14 x= Xác định gia trị hàm lợng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh = l0 339,5 339,5 = = = 53,58 cm r 0, 288.b 0, 288.22 (35;83) = 0,2% - Hàm lợng cốt thép : à= As 0,51 100% = 100% = 0,13% < = 0, 2% b.ho 22.18 - Hàm lợng cốt thép tổng : = 0,13%.2 = 0, 26% ~ gt = 0,3% Tuy nhiên, < àmin = 0, 2% nên ta bố trí cốt thép theo hàm lợng cốt thép tối thiểu As = As ' = àmin b.h0 /100% = 0, 2.22.18 /100 = 0, 792cm2 Chọn 216 có As= 4,02 cm2 > 0,792 cm2 c, Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp 2: M = -9,74 (kN.m) = -97400 (daN.cm), N = -174,39 (kN) = -17439 (daN.) Lực dọc dói hạn tính theo công thức : 6,4.E b S.I N cr = ( + .I s ) Với l0 = 339,5 cm, l 2o l Eb = 27.10 MPa = 270.103 (daN.cm2) Mô men quán tính tiết diện : b.h3 22.223 I= = = 19521 (cm ) 12 12 Giả thiết àt = 0,1% = 0, 001 I s = àt b.h0 (0,5h a ) = 0, 001.22.18.(0,5.22 4) = 19, 4cm = Es 21.104 = = 7, 78 Eb 27.103 l 339,5 = 0,5 0, 01 0, 01Rb = 0,5 0, 01 0, 01.11,5 = 0, 23 h 22 e0 5, = = 0, 254 h 22 e e = max( , ) = 0, 254 h Hệ số kể đến ảnh hởng độ lệch tâm: S= 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0, 41 e 0, 254 0,1 + 0,1 + p Với bê tông cốt thép thờng lấy p = 46 Hệ số xét đến ảnh huởng tải trọng dài hạn: M dh + N dh y 0, 76 + 141,36.0,11 = + = 1,56 < + = M + N.y 9, 74 + 174,39.0,11 Với: y = 0,5 h = 0,5.22 = 11cm l = + = với bê tông nặng Lực dọc tới hạn đuợc xác định theo công thức ; N cr = 6, 4.Eb S I 6, 4.270.103 0, 41.19521 ( + I ) = ( + 7, 78.19, 4) = 72439daN s lo2 l 339,52 1,56 Hệ số uốn dọc: = 1 = = 1,31 N 17439 1 N cr 72439 e = e0 + h 22 a = 1,31.5, + = 14,3 cm 2 Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, thép AII ( R = 0,623) N 17439 = = 6,89cm Rb b 115.22 x < 2a ' = 8cm N (e Z a ) = 10840.(14,3 14) N e ' , = = 0,167cm Tớnh As = As = Rsc Z a Rsc Z a 2800.14 x= Xác định gia trị hàm lợng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh = l0 339,5 339,5 = = = 53,58 cm r 0, 288.b 0, 288.22 (35;83) = 0,2% - Hàm lợng cốt thép : à= As 0,167 100% = 100% = 0, 048% < àmin = 0, 2% b.ho 22.18 - Hàm lợng cốt thép tổng : = 0, 048%.2 = 0, 096% ~ gt = 0,1% Tuy nhiên, < àmin = 0, 2% nên ta bố trí cốt thép theo hàm lợng cốt thép tối thiểu As = As ' = àmin b.h0 /100% = 0, 2.22.18 /100 = 0, 792cm2 Chọn 216 có As= 4,02 cm2 > 0,792 cm2 d, Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp3: M = 9,54 (kN.m) = -95400 (daN.cm), N = -204 (kN) = -20400 (daN.) Lực dọc dói hạn tính theo công thức : 6,4.E b S.I N cr = ( + .I s ) Với l0 = 339,5 cm, l 2o l Eb = 27.10 MPa = 270.103 (daN.cm2) Mô men quán tính tiết diện : b.h3 22.223 = = 19521 (cm ) 12 12 Giả thiết àt = 0,1% = 0, 001 I= 47 I s = àt b.h0 (0,5h a ) = 0, 001.22.18.(0,5.22 4) = 19, 4cm = Es 21.104 = = 7, 78 Eb 27.103 l 339,5 = 0,5 0, 01 0, 01Rb = 0,5 0, 01 0, 01.11,5 = 0, 23 h 22 e0 5, = = 0, 245 h 22 e e = max( , ) = 0, 245 h Hệ số kể đến ảnh hởng độ lệch tâm: S= 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0, 42 e 0, 245 0,1 + 0,1 + p Với bê tông cốt thép thờng lấy p = Hệ số xét đến ảnh huởng tải trọng dài hạn: M dh + N dh y 0, 76 + 141,36.0,11 = + = 1,51 < + = M + N.y 9,54 + 204.0,11 Với: y = 0,5 h = 0,5.22 = 11cm l = + = với bê tông nặng Lực dọc tới hạn đuợc xác định theo công thức ; N cr = 6, 4.Eb S I 6, 4.270.103 0, 42.19521 ( + I ) = ( + 7, 78.19, 4) = 74944daN s lo2 l 339,52 1,51 Hệ số uốn dọc: = 1 = = 1,37 N 20400 1 N cr 74944 e = e0 + h 22 a = 1,37.5, + = 14, cm 2 Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, thép AII ( R = 0,623) N 20400 = = 7, 26cm Rb b 115.22 x < 2a ' = 8cm N (e Z a ) = 10840.(14, 14) N e ' , = = 0, 22cm Tớnh As = As = Rsc Z a Rsc Z a 2800.14 x= Xác định gia trị hàm lợng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh = l0 339,5 339,5 = = = 53,58 cm r 0, 288.b 0, 288.22 (35;83) = 0,2% - Hàm lợng cốt thép : à= As 0, 22 100% = 100% = 0, 055% < àmin = 0, 2% b.ho 22.18 - Hàm lợng cốt thép tổng : = 0, 055%.2 = 0,11% ~ gt = 0,1% 48 Tuy nhiên, < àmin = 0, 2% nên ta bố trí cốt thép theo hàm lợng cốt thép tối thiểu As = As ' = àmin b.h0 /100% = 0, 2.22.18 /100 = 0, 792cm2 Chọn 216 có As= 4,02 cm2 > 0,792 cm2 * NHận xét: Ta they lợng cố thép tính toán nhỏ , chọn cốt thép theo hàm lợng cốt thép tối thiểu As = As ' = 0, 792cm Bố trí thép : - Cột có bề rộng b > 20 cm nên cần bố trí 216 theo điều kiện cấu tạo có As = 4, 02cm2 > 0, 792cm2 cho phần tử cột - Các phần tử cột 10, 11, 12 đợc bố trí giống nh phần tử cột Tính toán cốt thép đai cho cột: - Đờng kính cốt thép đai : 18 sw (max );5mm) = ( ;5mm) = 5mm Ta chọn cốt đai nhóm AI - Khoảng cách cốt đai s: - Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc: s (10 ; 500mm) = (10.16;500 mm) = 160 ( mm) Chọn s = 100 (mm) - Các đoạn lại s (15 ; 500 mm) = (15.16;500mm) = 240(mm) Chọn s = 200 (mm) Tính toán cấu tạo nút góc Nút góc nút giao giữa: + Phần tử dầm 16 cột + Phần tử dầm 20 cột 12 e Chiều dài neo cốt thép nút góc phụ thuộc vào tỷ số h cột Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột, ta chọn cặp nội lực M, N phần tử cột có độ lệch tâm e0 lớn Đó cặp 4-9 có M = 55,17 (kN.m); N = -106,74 (kN) có e0 = 51,7 (cm) e0 51, = = 1, 47 > 0,5 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút h 40 e0 > 0,5 h Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực M, N phần tử 12 có độ lệch tâm e0 lớn Đó cặp 12-10 có M = 6,17 kN.m; N = 32,77 kN có e = góc theo trờng hợp có 18,8 cm e0 18,8 = = 0,85 > 0,5 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc h 22 theo trờng hợp có e0 > 0,5 h 49 50 [...]... lực cho hai tiết diện (một tiết diện chân cột và một tiết diện đỉnh cột) 25 X- Tính toán cốt thép dầm 1 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm: Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, có: R b = 11,5 Mpa; R bt = 0,90 Mpa Sử dụng thép dọc nhóm AII có: R s = R sc = 280 Mpa tra bảng ta có: R = 0,623; R = 0,429 a Tính toán cốt thép dọc cho tầng 2, nhịp BC, phần tử 13 (b x h = 25x 70 Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn... tính thép chung cho cả 2: Tính cốt thép cho gối B và C (mômen âm): Tính theo tiết diện chữ nhật b x h = 25 x 70 cm: M=180,38 kN.m Giả thiết: a = 4(cm) h0 = 70 4 = 66 (cm) m = M 180,38 = = 0,144 2 Rb b.h0 115.25.66 2 - Có m < R = 0,429 = As = 1 + 1 2. m 2 = 0,922 M 180,38.10 4 = = 10,59(cm 2 ) R s h0 2800.0,922.66 Kiểm tra hàm lợng cốt thép: à= As 10,59 = = 0,64% > à min b.h0 25 x66 Tính cốt thép. .. nghiêng đợc đảm bảo * Bố trí cốt thép đai - Xác định vùng cốt đai tính toán: + Lực cắt mà dầm bê tông không có cốt đai chịu đợc là: 0,5 Rbt b.h0 = 0,5.0,9.250.660 = 74250 N = 74,25KN + Bằng các tam giác đồng dạng ta xác định đợc các tiết diện có lực cắt bằng 74,25 KN là: Nhịp biên:Cách mép gối C là 1450mm Nhịp giữa: Cách mép gối B là 1450 mm - Vùng cốt đai giữa dầm dùng cốt đai 8 ,2 nhánh, s = 200... tra hàm lợng cốt thép: à= As 5, 02 = = 0,878% > àmin b.h0 22 x 26 Tính cốt thép cho gối A (mômen âm): Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh=22x30 (cm) Giả thiết: a = 4 ( cm) h 0 = 30 4 = 26 ( cm) Tai gôi A: M=17,22 (kN.m) m = M 17, 22 = = 0,101 2 Rb b.h0 115.22.26 2 Có m < R = 0,429 1 + 1 2. m = 0,947 2 M 17, 22.104 As = = = 2, 498(cm2 ) Rs h0 2800.0,947.26 = Kiểm tra hàm lợng cốt thép: à= As 2,... Sử dụng chơng trình tính toán kết cấu Sap 2000 để tính toán nội lực cho khung với sơ đồ phần tử dầm và cột nh hình 21 Khi khai báo tải trọng trong chơng trình tính toán kết cấu, với trờng hợp tĩnh tải, phải kể đến trọng lợng bản thân của kết cấu (cột, dầm khung) với hệ số vợt tải n = 1,1 Ta có các số liệu đầu vào (Input) và đầu ra (Output) của chơng trình tính Hình 21.Sơ đồ phần tử dầm, cột của khung. .. Xác định vùng cốt đai tính toán: + Lực cắt mà dầm bê tông không có cốt đai chịu đợc là: 0,5Rbt b.h0 = 0,5.0,9.220.260 = 25740 N = 25,74KN + Bằng các tam giác đồng dạng ta xác định đợc các tiết diện có lực cắt bằng 25,74 KN là: Nhịp biên:Cách mép gối B là 304mm Nhịp giữa: Cách mép gối A là 304 mm - Vùng cốt đai giữa dầm dùng cốt đai 8 ,2 nhánh, s = 130 mm < 0,5h0 = 0,5.300 = 150 mm Vậy cốt đai đợc bố... ngn, ta b trớ ct ai 6 a130 t u sut dm 32 33 34 35 36 XI- Tính toán cốt thép cho cột 1 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 5: b x h = 25x40 37 a, Số liệu tính toán: - Chiều dài tính toán : l0 = 0,7H = 0,7 x 4,85 = 3,395 m =339,5cm - Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a = a= 4 cm h0 = h - a = 40 - 4 = 36 cm - Khoảng cách giữa hai trục cốt thép: Za = h0 - a= 36 - 4 = 32 cm l h = 0 = 339.5 / 40 = 8, 48 >... dầm: Ta có: Qmax = 36, 26 KN < 0,3R b bh0 = 0,3.11,5.220.260 = 197340 N = 197,34KN Vậy dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính * Tính toán cốt đai - Vì lực cắt của dầm phụ bé nên không cần phải tính toán cốt xiên Qs.inc = 0 Sử dụng bài toán tính cốt đai khi không có cốt xiên đối với dầm chịu tải trọng phân bố đều - Từ điều kiện đảm bảo cờng độ trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất là: Q max Qb Trong... dầm: Ta có: Qmax = 140, 4 KN < 0,3R b bh0 = 0,3.11,5.250.660 = 569250 N = 569,25KN Vậy dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính * Tính toán cốt đai - Vì lực cắt của dầm phụ bé nên không cần phải tính toán cốt xiên Qs.inc = 0 Sử dụng bài toán tính cốt đai khi không có cốt xiên đối với dầm chịu tải trọng phân bố đều - Từ điều kiện đảm bảo cờng độ trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất là: Q max Qb Trong... 4,02 9,42 4,02 4,02 0.24 0.57 0,61 0.61 2 Tính toán và bố trí cốt đai cho các dầm: a, Tính toán cốt đai cho dầm 13 (tầng 2, nhịp BC), có b x h = 25 x 70 cm + Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm Q max =140,4 KN + Bê tông cấp độ bền B20 có: Rb = 11,5 Mpa = 115 daN/cm2 Rbt = 0,9 Mpa = 9 daN/cm2 Eb = 2,7.104 Mpa + Thép đai nhóm A1 có: Rsw = 175 Mpa 1750 daN/cm2, Es = 2,1.105 ... chọn giải pháp kết cấu Chọn vật liệu sử dụng: Sử dụng bê tông cấp độ bền B15có : Rb = 8,5MPa; Rbt = 0,75MPa Sử dụng thép: + Nếu

Ngày đăng: 28/03/2016, 13:34

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan