Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép 2 - Nguyễn Đình Điều

ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 1 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG MỤC LỤC MỤC LỤC.......................................................................................................................................................................... 1 THUYẾT MINH ............................................................................................................................................................... 2 I. CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU .............................................................................................................................. 2 I.1. Danh mục Tiêu chuẩn kỹ thuật, Quy chuẩn xây dựng và Tài liệu sử dụng .................................................. 2 I.2. Giải pháp thiết kế kết cấu ............................................................................................................................. 2 I.3. Vật liệu sử dụng ............................................................................................................................................ 2 I.4. Danh mục các phần mềm sử dụng ................................................................................................................ 2 II. THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2) ............................................................................. 3 II.1. Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện ............................................................................................................. 3 II.2. Xác định tải trọng và tác động ...................................................................................................................... 4 II.2.1. Tĩnh tải ........................................................................................................................................... 4 II.2.2. Hoạt tải ........................................................................................................................................... 5 II.3. Xác định nội lực trong ô sàn ......................................................................................................................... 6 II.3.1. Quan điểm tính toán ....................................................................................................................... 6 II.3.2. Nội lực của từng dạng ô bản ........................................................................................................... 7 II.4. Tính toán và bố trí thép sàn .......................................................................................................................... 9 III. THIẾT KẾ DẦM DỌC TRỤC B (TẦNG 2)...................................................................................................... 12 III.1. Kích thước sơ bộ......................................................................................................................................... 12 III.2. Xác định tải trọng và tác động .................................................................................................................... 12 III.2.1. Tải phân bố đều ............................................................................................................................ 12 III.2.2. Tải tập trung ................................................................................................................................. 14 III.3. Xác định nội lực dầm dọc trục B ................................................................................................................ 16 III.3.1. Sơ đồ kết cấu ................................................................................................................................ 16 III.3.2. Các trường hợp tải trọng ............................................................................................................... 16 III.3.3. Cấu trúc các Tổ hợp...................................................................................................................... 17 III.3.4. Kết quả phân tích nội lực .............................................................................................................. 17 III.4. Tính toán và bố trí cốt thép ......................................................................................................................... 18 III.4.1. Tính toán cốt thép ......................................................................................................................... 18 III.4.2. Bố trí thép ..................................................................................................................................... 23 III.5. Kiểm tra khả năng chịu lực ......................................................................................................................... 24 IV. THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 6 .......................................................................................................... 27 IV.1. Giải pháp kết cấu và cơ sở tính toán ........................................................................................................... 27 IV.2. Kích thước sơ bộ các cấu kiện khung trục 6 ............................................................................................... 27 IV.3. Xác định tải trọng và tác động vào khung trục 6 ........................................................................................ 29 IV.3.4. Sơ đồ kết cấu khung trục 6 ........................................................................................................... 29 IV.3.5. Tải phân bố đều ............................................................................................................................ 29 IV.3.6. Tải tập trung ................................................................................................................................. 32  Tầng TRỆT........................................................................................................................ 32  LẦU 1 ............................................................................................................................... 35  MÁI ................................................................................................................................... 37 IV.3.7. Tải trọng gió ................................................................................................................................. 39 IV.4. Xác định nội lực Khung trục 6.................................................................................................................... 40 IV.4.4. Các trường hợp tải trọng ............................................................................................................... 40 IV.4.5. Cấu trúc các Tổ hợp...................................................................................................................... 41 IV.4.6. Kết quả phân tích nội lực .............................................................................................................. 42 IV.5. Tính toán và bố trí cốt thép ......................................................................................................................... 42 IV.5.4. Tính toán cốt thép ......................................................................................................................... 42 IV.5.4.1. Tính toán cốt thép cho Dầm khung ................................................................................... 42 IV.5.4.2. Tính toán cốt thép cho Cột khung ..................................................................................... 47 IV.5.5. Bố trí thép ..................................................................................................................................... 53 V. THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG ĐƠN ................................................................................................................. 55 V.1. Xác định tải trọng tác dụng ......................................................................................................................... 55 V.2. Chọn chiều sâu chôn móng và giả thiết tính toán ....................................................................................... 55 V.3. Xác định kích thước sơ bộ của đế móng ..................................................................................................... 56 V.4. Kiểm tra kích thước đế móng theo điều kiện biến dạng của nền ................................................................ 57 V.5. Kiểm tra kích thước đế móng theo trạng thái giới hạn thứ nhất ................................................................. 57 V.6. Tính toán độ bền và cấu tạo móng .............................................................................................................. 59 V.6.1. Tính toán cốt thép ......................................................................................................................... 59 V.6.2. Cấu tạo móng................................................................................................................................ 60 ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 2 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 I. CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU: I.1. Danh mục Tiêu chuẩn kỹ thuật, Quy chuẩn xây dựng và Tài liệu sử dụng: [1] TCVN 356-2005 Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế. [2] TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế. [3] TCVN 4453-1995 Kết cấu Bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm thi công và nghiệm thu. [4] Bài giảng Kết cấu Bê tông cốt thép 1, 2 – Th.S Bùi Nam Phương. [5] Tính toán tiết diện cột bêtông cốt thép – GS.TS Nguyễn Đình Cống. [6] Cấu tạo bêtông cốt thép – Bộ xây dựng – Công ty tư vấn xây dựng dân dụng Việt Nam. I.2. Giải pháp thiết kế kết cấu: - Kết cấu móng: sử dụng phương án Móng đơn bêtông cốt thép. - Kết cấu thân: căn cứ vào yêu cầu kiến trúc sử dụng phương án Khung – sàn bêtông cốt thép toàn khối. I.3. Vật liệu sử dụng: - Bê tông: - Cốt thép: I.4. Danh mục các phần mềm sử dụng: [1] Phần mềm tính toán kết cấu ETABS. [2] Phần mềm EXCEL. Bê tông B15 Rb (MPa) Rbt (MPa) Eb (MPa) b 8,5 0,75 23000 0,9 Cốt thép Rs (MPa) Rsw (MPa) Es (MPa) s   225 175 210000 1   280 225 210000 1 ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 3 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG II. THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH:(TẦNG 2) II.1. Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện:  Dầm: Chiều cao 1 . d n d h L m Chiều rộng 1 2 . 3 3        d d b h trong đó:  dm là hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng.  12 16dm   đối với dầm chính, khung nhiều nhịp.  16 18 dm đối với dầm phụ.  nL là nhịp dầm. - Dầm chính: chọn dầm có nhịp lớn nhất để xác định sơ bộ tiết diện (Dầm trục B nhịp 34 4100 ( )nL mm )  1 .4100 342 256 ( ) 12 16     dh mm  chọn 300 ( )dh mm  1 2 .300 150 75 ( ) 3 3          d b mm  chọn 200 ( )db mm - Dầm phụ: chọn dầm phụ có kích thước 2 100 300 ( )  d db h mm  Sàn: 1.s D h L m trong đó:  m là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm làm việc của sàn. 4 2 0 0 3 9 0 0 4100 4000 4200 3000 5 0 0 5 0 0 S 1 S 2 S 7S 8 S 6 + 3370 1 4 0 0 S 9 1800 2300 + 3370 MAËT BAÈNG BOÁ TRÍ DAÀM SAØN TAÀNG ÑIEÅN HÌNH 200x300 200x300 200x300 200x300 200x300 200x300 200x300 200x300 200x300200x300 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 + 3370 100x300 200x300 S 3 S 4 S 5 S 9 + 3420 2 0 0 x 3 0 0 2 A 3 4 5 6 B C ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 4 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG  30 35 m sàn làm việc một phương.  40 45 m sàn làm việc hai phương.  0,8 1, 4 D phụ thuộc tải trọng.  1L chiều dài cạnh ngắn của ô sàn. - Chọn ô sàn có cạnh ngắn lớn nhất (Ô sàn S3, 1 4100 ( )L mm ) 0,9 .4100 92 82 ( ) 40 45     sh mm  chọn 80 ( )sh mm II.2. Xác định tải trọng và tác động: II.2.1. Tĩnh tải:  Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:     saøn , . .tt f i i ig trong đó:  ,f i  hệ số tin cậy tải trọng.  t  trọng lượng riêng các lớp vật liệu.( kN/m3)  t  - chiều dày từng lớp (m). Bảng tính toán trọng lượng bản thân sàn Lớp cấu tạo Chiều dày i (mm) Trọng lượng riêng i (kN/m 3 ) Trị tiêu chuẩn gc (kN/m 2 ) Hệ số tin cậy tải trọng f,i Trị tính toán saøn tt g (kN/m 2 ) Gạch lát 10 20 0,2 1,1 0,22 Vữa lót + tạo dốc 30 18 0,54 1,3 0,7 Bản BTCT 80 25 2 1,1 2,2 Vữa trát 15 18 0,27 1,3 0,35 Trần thạch cao 0,4 Tổng 3,47  Trọng lượng tường quy đổi thành trọng lượng phân bố đều trên sàn: CAÙC LÔÙP CAÁU TAÏO SAØN - Gaïch Ceramic:  g = 10 mm  g = 22 kN/m 3 = 1,1 - Vöõa loùt: v = 30 mm v = 18 kN/m 3 = 1,3 - Beâ toâng coát theùp:  bt = h  bt = 25 kN/m 3 = 1,1 - Vöõa traùt: v = 15 mm v = 18 kN/m 3 = 1,3 ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 5 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG    s 2 töôøng 1 2 . . . . ( / ) . t t H L g kN m L L trong đó:  H= 4170 (mm) – Chiều cao tường.  t  = 18 (kN/m 3 ) trọng lượng riêng của tường xây.  100 ( ) t mm bề dày tường (m).  L – Chiều dài tường (m).  1 2 , L L chiều dài cạnh ngắn và cạnh dài của ô bản.  1,1  hệ số tin cậy tải trọng. Bảng tính toán tải tường Ô sàn L1 (mm) L2 (mm) L (mm) gt (kN/m 2 ) S1 2900 4100 6500 4,51 S2 2900 3800 2700 2,02 S3 4100 4200 3900 1,87 S5 1400 4000 2100 3,1 S6 3800 4000 3400 1,85 II.2.2. Hoạt tải:  2. ( / )c s p p kN m trong đó:  c p hoạt tải tiêu chuẩn (dựa vào công năng của từng ô sàn, tra Bảng 3 TCVN 2737-1995)  2 2 1,1 2 ( / ) 1,3 2 ( / ) c c p kN m p kN m      hệ số tin cậy tải trọng. (theo Mục 4.3.3 TCVN 2737-1995) Bảng kết quả xác định hoạt tải trên sàn Ô sàn Chức năng pc (kN/m2)  ps (kN/m2) S1, S2, S5 WC 1,5 1,3 1,95 S3, S4, S6, S7, S9 Phòng ngủ 1,5 1,3 1,95 S8 Ban công 2 1,1 2,2  Bảng tổng hợp tĩnh tải và hoạt tải sàn: - Tải trọng tính toán trên sàn    2 saøn ( / ) tt s t s q g g p kN m ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 6 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG Ô sàn L1 (mm) L2 (mm) L2/L1 Tĩnh tải (kN/m2) Hoạt tải ps (kN/m 2 ) Tổng tải qs (kN/m 2 ) TLBT g tt sàn Tải tường g t Tổng S1 2900 4100 1,414 3,87 4,51 8,38 1,95 10,33 S2 2900 3800 1,31 2,02 5,89 1,95 7,84 S3 4100 4200 1,024 1,87 5,74 1,95 7,69 S4 3800 4200 1,105 0 3,87 1,95 5,82 S5 1400 4000 2,857 3,1 6,97 1,95 8,92 S6 3800 4000 1,053 1,85 5,72 1,95 7,67 S7 2300 3800 1,652 0 3,87 1,95 5,82 S8 1800 3800 2,111 0 3,87 2,2 6,07 S9 600 4200 7 0 3,87 1,95 5,82 II.3. Xác định nội lực trong ô sàn: II.3.1. Quan điểm tính toán: - Xem các ô bản loại dầm như các ô bản đơn, không xét ảnh hưởng của các ô bản kế cận. - Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi. - Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm. - Xét tỷ số 2 1 L L  Nếu tỷ số 2 1 2 L L bản làm việc một phương theo phương cạnh ngắn.  Nếu tỷ số 2 1 2 L L bản làm việc theo 2 phương. - Xét tỷ số d s h h để xác định liên kết giữa dầm và bản sàn. Do ta chọn  300dh mm cho tất cả các dầm và  80sh mm nên 3d s h h  . Vậy tất cả bản sàn liên kết ngàm với dầm. Bảng phân loại sự làm việc của ô sàn Ô sàn L1 (mm) L2 (mm) L2/L1 Đặc điểm làm việc S1 2900 4100 1,414 Hai phương S2 2900 3800 1,31 Hai phương S3 4100 4200 1,024 Hai phương S4 3800 4200 1,105 Hai phương S5 1400 4000 2,857 Một phương S6 3800 4000 1,053 Hai phương S7 2300 3800 1,652 Hai phương S8 1800 3800 2,111 Một phương S9 600 4200 7 Một phương ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 7 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG II.3.2. Nội lực của từng dạng ô bản:  Sàn làm việc một phương: - Đối với các ô bản làm việc 1 phương thì cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn để tính toán. - Sơ đồ tính: - Dạng liên kết hai đầu ngàm:  Momen dương lớn nhất ở giữa nhịp: 2 1 1 . ( . ) 24  s q L M kN m  Momen âm lớn nhất ở gối: 2 1. ( . ) 12  sI q L M kN m - Dạng console:  Momen âm lớn nhất ở gối giữa nhịp: 2 1. ( . ) 2 s I q L M kN m Bảng tổng hợp nội lực ô sàn một phương Stt Ô sàn L1 (mm) L2 (mm) q s (kN/m) M (kN.m) 1. S5 1400 4000 8,92 Gối 1,46 Nhịp 0,73 2. S8 1800 3800 6,07 Gối 1,64 Nhịp 0,82 3. S9 600 4200 5,82 Gối 1,05 Nhịp 1,46  Sàn làm việc hai phương: - Đối với các ô bản làm việc 2 phương thì cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán. - Sơ đồ tính: L2 L1 b= 1 (m) q.L 1 2 /24 q.L 1 2 /12 q.L 1 2 /12 SÔ ÑOÀ TÍNH SAØN LAØM VIEÄC MOÄT PHÖÔNG q.L 1 2 /2 L1 Daïng hai ñaàu ngaøm Daïng console L2 L1 b = 1 ( m ) Mn M d Mn g Mn g M d g M d g SÔ ÑOÀ TÍNH SAØN LAØM VIEÄC HAI PHÖÔNG ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 8 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG - Momen dương lớn nhất ở giữa nhịp: . ( . ) . n n d d M P kN m M P      - Momen âm lớn nhất ở gối: . ( . ) . g n n g d d M P kN m M P       Bảng tổng hợp nội lực ô sàn hai phương Stt Ô sàn L1 (mm) L2 (mm) L2/L1 q s (kN/m) Hệ số momen M (kN.m) 1. S1 2900 4100 1,414 10,33 n= 0,021 Mn= 2,58 d= 0,011 Md= 1,35 βn = 0,040 M g n= 4,91 βd = 0,024 M g d= 2,95 2. S2 2900 3800 1,31 7,84 n= 0,021 Mn= 1,81 d= 0,012 Md= 1,04 βn = 0,047 M g n= 4,06 βd = 0,028 M g d= 2,42 3. S3 4100 4200 1,024 7,69 n= 0,018 Mn= 2,38 d= 0,018 Md= 2,38 βn = 0,043 M g n= 5,69 βd = 0,041 M g d= 5,43 4. S4 3800 4200 1,105 5,82 n= 0,019 Mn= 1,76 d= 0,016 Md= 1,49 βn = 0,045 M g n= 4,18 βd = 0,037 M g d= 3,44 5. S6 3800 4000 1,053 7,67 n= 0,019 Mn= 2,22 d= 0,017 Md= 1,98 βn = 0,044 M g n= 5,13 βd = 0,039 M g d= 4,55 6. S7 2300 3800 1,652 5,82 n= 0,020 Mn= 1,02 d= 0,007 Md= 0,36 βn = 0,045 M g n= 2,29 βd = 0,016 M g d= 0,81 ÑOÀÀ AÙÙN KEÁÁT CAÁÁU BEÂÂ TOÂÂNG COÁÁT THEÙÙP 2 SVTH: NGUYEÃN ÑÌNH ÑIEÀU LÔÙP: 06XD1D_MSSV: 061133C 9 GVHD: Th.S BUØØI NAM PHÖÔNG II.4. Tính toán và bố trí thép sàn:  Giản đồ tính thép: Giả thiết  15 a mm     (saøn hai phöông) o h h a       2 . . . m R b b o M R b h  m .211   s obb s R hbR A ....   Kiểm tra hàm lượng cốt thép:           min max . 0,9.8,5 0,05% . 0,37. 1,3% . 225 s b b pl o s A R b h R trong đó:     (1 0,5. ) R R R  , 1 (1 ) 1,1 R s sc u R          đặc trưng biến dạng bê tông vùng nén. 0,008. 0,85 0,008.8,5 0,782bR     (Bê tông nặng 0,85  )  , 400( )sc u MPa  ứng suất giới hạn của cốt thép trong vùng bê tông chịu nén. 0,782 0,6726 225 0,782 1 (1 ) 400 1,1 R        0,6726.(1 2.0,6726) 0,446 R Bảng kết tính thép cho ô sàn một phương Stt Ô sàn M (kN.m) m  Ast (mm 2 ) t  Chọn thép Asc (mm 2 ) 1. S5