Đồ án thiết kế khung ngang trục 3 của một trường học

49 14 0
  • Loading ...
1/49 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 27/11/2018, 14:05

Tính toán thiết kế kết cấu khung ngang bao gồm những nội dung về mô tả kết cấu; chọn vật liệu và sơ bộ chọn kích thước tiết diện các cấu kiện; lập sơ đồ tính khung ngang; xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung; xác định nội lực và tổ hợp nội lực; tính toán cốt thép; bố trí cốt thép. GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II NỘI DUNG: thiết kế khung ngang trục 3 của một trường học : SỐ LIỆU THIẾT KẾ Số  L1 (m) L2 (m) B (m) Ht (m) Pc (daN/m2) Địa điểm xây dựng tầng 2,4 4,1 3,7 200 TP. Hồ Chí Minh I. Lựa chọn giải pháp kết cấu 1. Lựa chọn vật liệu sử dụng Bêtơng Dùng bê tơng có cấp độ bền B15 Khối lượng riêng:  γbt= 2500(daN/m3) Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng:  Rb = 8,5(MPa) Cường độ chịu kéo tính tốn của bê tơng: Rbt = 0,75(MPa) Mơ dun đàn hồi E= 23x103 (MPa) Cốtthép Thép AI: Ø 254,9 (cm2) Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột như sau: +Cột trục B và trục C có kích thước  GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II ­ bc x hc=22x50 (cm) cho cột tầng 1 và tầng 2 ­bc x hc=22x40 (cm) cho cột tầng 1 và tầng 2 Cột trục A có kích thước bc x hc=22x 22 (cm) từ tầng 1 lên tầng 4 6. Mặt bằng bố trí kế cấu theo hình  II. SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG  Sơ đồ hình học.   Sơ đồ kết cấu.  a.Nhịp tính tốn của dầm Nhịp tính tốn của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột Xác định nhịp tính tốn của dầm BC =7+0,11+0,11­0,2­0,2= 6,82 (m) GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II ( ở đây đã lấy trục cột là trục của cột tầng 3 và tầng 4) Xác định nhịp tính tốn của dầm AB =2,4 ­ 0,11+0,2= 2,49 (m) (ở đây đã lấy trục cột là trục của cột tầng 3 và tầng 4) b.Chiều cao của 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 chon móng từ mặt đất tự nhiên( cốt ­0.45) trở xuống: hm= 500 (mm)= 0,5 m ht1 = 4,4 (m) (với Z=0.45m là khoảng cách từ cốt  0.00 đến mặt đất tự nhiên) Xác định chiều cao của cột tầng 2,3,4 Ht2 = ht3 = ht4 = 3,7 (m) Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình sau: GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Hinh 1. S ̀ ơ đơ kêt câu khung ngang ̀ ́ ́ III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ  Tĩnh tãi đơn vị.  Tĩnh tải sàn phòng học gs = 422,6 (daN/m2) Tĩnh tải sàn hành lang GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II ghl =367,6 (daN/m2) Tĩnh tải sàn mái 383 (daN/m2) Tường xây 220 514 (daN/m2) Tường xây 110 gt1= 296 (daN/m2)  Hoạt tải đơn vị  Hoạt tải sàn phòng học  = 240(daN/m2) Hoạt tải sàn hành lang 360(daN/m2) Hoạt tải sàn mái và sêno 97,5(daN/m2)  Hệ số quy đổi tải trọng.  a.Với ơ sàn lớn kích thước 7x4,1(m) 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 với  0,856 b.Với ơ sàn hành lang kích thước 2,4x4,1 (m) 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=  IV. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG + Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tính  tốn kết cấu tự tính + Việc tính tốn 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 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Hinh 2. S ̀ ơ đơ phân tinh tai san tâng 2,3,4 ̀ ̃ ̉ ̀ ̀ 10 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Giá trị  : Có  =0,992  = 6,96 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép b.Tính tốn cốt thép dọc cho dầm tầng 2, nhịp AB, phần tử 5  (bxh=22x35) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm: +Gối B: MB= ­33,4 +Gối A: MA= ­15,03 +Mơ mên dương lớn nhất M=9,22 +Tính thép cho gối B( mơ men âm ) Tính theo tiết diện bxh=22x35 Giả thiết a=4cm ho=35­4=31 (cm) tại gối B, với M = 33,4 Kiểm tra hàm lượng cốt thép +Tính thép cho gối A( mơ men âm) 35 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Tính theo tiết diện chữ nhật bxh= 22x35 (cm) Tại gối A, với M= 15,03(kN.m) Có  kiểm tra hàm lượng cốt thép  S Tính cốt thép chịu mơ men dương: tương tự ta có: A =1,06(cm ) lượng thép này  q nhỏ nên ta bố trí theo u cầu về cấu tạo c.Tính tốn cốt thép dọc cho các phần tử 10, 15, 20 Do nội lực trong dầm hành lang của các tầng nhỏ nên ta bố trí thép giống như  dầm 5 cho các dầm 10, 15, 20 d.Tính tốn một cách tương tự cho các phần tử dầm khác theo bảng Kí hiệu  phần tử  dầm Dầm 9 Dầm 14 Dầm 19 Tiết diện M( kNm) bxh (cm) gối B, gối C nhịp BC gối B, gối C nhịp BC gối B, gối C nhịp BC 169,3 120,09 139,1 132,4 90,5 87,2 22X65 250X65 22X65 250X65 22X50 250X50 0,243 0,015 0,199 0,016 0,228 0,019 0,858 0,992 0,887 0,991 0,868 0,99 (cm2) (%) 11,5 7,09 9,18 7,82 8,09 6,84 0,86 0,53 0,68 0,58 0,8 0,68 e.Chọn cốt thép dọc cho dầm Chọn cốt thép dầm phải lưu ý đến việc phối hợp thép dầm cho các nhịp liền kề  36 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng 2 và dầm tầng 3 Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng 4 và dầm tầng maí 37 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II  Tính tốn và bố trí cốt thép đai cho các dầm  a.Tính tốn cốt đai cho phần tử dầm 4( tầng 2, nhịp BC): bxh=22X65 +Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm Q =144,07 (kN) +Bê tơng cấp độ bền B15 có Rb=8,5 (Mpa)= 85(daN/cm2) Rbt = 7,5(daN/cm2) Eb= 2,3.104(Mpa) +Thép đai nhóm AI có  Rsw= 175(Mpa) =1750(daN/cm2); Es= 2,1.105(Mpa) +Dầm chịu tải trọng tính tốn phân bố đều với 2971,3 + 0,22.0,65.2500.1.1 = 3364,6(daN/m)=33,65(daN/cm) (Với go trọng lượng bản thân dầm 4) p= 842,3(daN/m)=8,42(daN/cm) Giá trị q1: (daN/cm) 38 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II +Chọn a= 4cm  65 ­ 4 = 61 +Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: Do chưa có bố trí cốt đai nên ta giả thiết   Ta có 0,3.85.22.61= 34221(daN) > Q= 14407(daN) Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính +Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên  0,6.(1+0).7,5.61.22 = 6039(daN) Q = 14407>Qbmincần phải đặt cốt đai chịu cắt Xác định giá trị 2.(1+0+0).7,5.22.612= 1227930(daN.cm) Do dầm có phần cánh nằm trong vùng chịu kéo  +Xác định giá trị Qb1 = 2 (cm) +Ta có (cm) < +Giá trị qs tính tốn +Giá trị +Giá trị +u cầu nên ta lấy giá trị = 49,5(daN/cm) để tính cốt đai  +Sử dụng đai , số nhánh n=2 Khoảng cách s tính tốn: +Dầm có h=65>45cm  +Giá trị smax: +Khoảng cách thiết kế của cốt đai S=min(stt , sct , smax)= 20 (cm) = 200 (mm) Ta bố trí  6a 200 cho dầm  39 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II +Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén  chính khi đã có bố trí cốt đai:  ­ với  Dầm bố trí 6a 200  Có  =1­0,01.8,5= 0,915 Ta thấy : =1,059.0,915=0,969 Ta co: Q=14407 < ́ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính b.Tính tốn cốt đai cho phần tử dầm 9, 14, 19 : bxh=22x60 cm Ta thấy trong các dầm có kích thước bxh=22X65 thì dầm 4 có lực cắt lớn nhất  Q= 14407(daN), dầm 4 được dặt cốt đai theo cấu tạo 6a 200 chọn cốt đai theo  6a 200 cho tồn bộ các dầm có kích thước bxh= 22X65cm khác c.Tính tốn cốt đai cho phần tử dầm 5( tầng 2, nhịp AB): bxh=22x35 +Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm Qmax= 28,4 (kN) +Dầm chịu tải trọng tính tốn phân bố đều với g = go+go2=500,8 +0,22.0,35.2500.1,1=712,6(daN/m)= 7,126(daN/cm) (Với go2 trọng lượng bản thân dầm 5) p= 540( daN/cm) = 5,4(daN/cm) Giá trị q1: q1= g+0,5p=7,126+0,5.5,4=9,826( daN/cm) +Giá trị lực cắt lớn nhất Q= 28,4(kN)= 2840 (daN) +Chọn a=4 cmho=h­a=35­4=31(cm) +Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính : Ta có = 0,3.85.22.31=17391(daN)>2840(daN) dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính +Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai bỏ qua ảnh hưởng lực dọc trục nên 0,6.(1+0).7,5.22.31=3069(daN) Q = 2840 (daN) đặt cốt đai chịu cắt theo điều kiện cấu tạo 40 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II +Sử dụng cốt đai   , số nhánh n=2 +Dầm có h= 35cm ξRh0 ,nén lệch tâm bé +Tính lại “x” theo phương pháp đúng dần →x=44,7(cm) += = ==2,04(cm2) d.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 3 M=82,4(kN.m)=824000(daN.cm) N=941,8(kN)=94180(daN) +e= ηe0+h/2­a=1.8,75+25­4=29,75 +x== 50,3> ξRh0 →,nén lệch tâm bé Tính lại “x” theo cơng thức  gần đúng →x=38,2 += = ==7,48(cm2) +Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh λ λ == → λ(3583) →μmin=0.2% 43 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II +Hàm lượng cốt thép  μ=100%=> μmin =0.2% Nhận xét: +Cặp nội lực 3 đòi hỏi lượng thép bố trí  là lớn nhất.Vậy ta bố trí cốt thép cột 2  theo ==7,48 (cm2) Chọn 3∅18 có As=7,5(cm2) +các phần tử cột 1,6,7 được bố trí thép giống như cột phần cột 2 3.Tính tốn cốt thép cho phần tử cột 3:b x h=22x22 Chiều dài tính tốn l0=0,7.H=0,7.4,4(m)=308(cm) Giả thiết a=a’=4cm → h0=h­a=22­4=18(cm) Za=h0­a=18­4=14(cm) Độ mảnh λa=l0/h=14>8 → phải xét đến ảnh hưởng của uốn dọc Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và được ghi lại chi tiết ở bảng 7 Bảng 7.Nội lực và ộ chênh lêch tâm ở cột 3 Ký hiệu cặp nội lực Ký hiệu bảng tộ hợp Đặc diểm cặp nội lực M (kN.m) N (kN) e1=M/N (cm) ea (cm) E0max(e1,ea) (cm) 3-9 emax 5,3 80,31 6,6 2,7 6,6 3-10 max 7,17 139,4 5,14 2,7 5,14 3-14 Nmax 6,7 195,5 3,4 2,7 3,4 Với Mdh=­0,9(kNm) Ndh=109,8(kN) b. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 M=5,3(kNm)=53000(daN.cm) N=80,31(kN)=8031(daN) Lực dọc tới hạn được xác định theo cơng thức Ncr=( Với l0=308(cm) Eb=23.103(Mpa)=230.103(daN/cm2) 44 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Mơ men qn tính của tiết diện I==(cm4) Giả thiết μt=0.047%=0.00047 Is= μtbh0(0.5h­a)2=0,00047.22.18.(0,5.22­4)2=9,12(cm4) ==9.13 =0.5­0.01­0.01Rb=0,5­0,01 = →e=max()=0,3 Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm: S= với bê tông cốt thép thường:  hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn: với y=0,5h = 0,5.22 = 0,11 (m)  với bê tông nặng lực dọc tới hạn được xác định theo công thức hệ số uốn dọc: e= Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII ­> Xảy ra trường hợp x hàm lượng cốt thép đã giả thiết là hợp lí 45 GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN                         ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Tuy nhiên  nên ta bố trí cốt thép theo hàm lượng cốt thép tối thiểu: AS=AS’=(cm2) c. tính cốt thép đối xứng cho cặp 2 và 3, ta có kết quả tính thép cho: + cặp nội lực 2: AS=AS’=0,2(cm2) ++ cặp nội lực 3: AS=AS’=0,31(cm2) Ta thấy lượng cốt thép này là q nhỏ(20(cm) nên cần bố trí 2 theo điều kiện cấu tạo có AS=  4,02(cm2)>0,792(cm2) cho phần tử cột 3  4. Tính cốt thép cho phần tử cột 12: bxh=22x40  cm     a. số liệu tính tốn Chiều dài tính tốn l0=0,7H=0,7.3,7 = 2,59(m)=259(cm) Giả thiết a=a’=4cm → h0=h­a=40­4 =36(cm) Za=h0­a=36­4=32(cm) Độ mảnh λh=l0/h=259/36=6,475
- Xem thêm -

Xem thêm: Đồ án thiết kế khung ngang trục 3 của một trường học, Đồ án thiết kế khung ngang trục 3 của một trường học, Chọn kích thước chiều dày sàn., Tĩnh tải tầng 2,3,4, Tĩnh tải tầng mái:

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay