Đồ án BTCT 2: Tính toán và thiết kế kết cấu khung phẳng

GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG PHẲNG Nội dung: Tính toán thiết kế khung ngang trục 9 sơ đồ nhà 1của một trường học 3 tầng với kích thước mặt bằng. Chiều cao mỗi tầng h=4000mm, thành sênô xây gạch dày 100mm cao 500m. Lan can được xây bằng gạch đặc, chiều cao 900mm, dày 100(mm). Địa điểm xây dựng: Quảng Bình. Cơ sở tính toán: Quy chuẩn xây dựng Việt Nam. TCVN 2737­1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế. TCVN 5574­2012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế. Các tiểu chuẩn quy phạm hiện hành có liên quan. Quy trình tính toán thiết kế được thực hiện như sau: Mô tả, giới thiệu kết cấu: Kết cấu chịu lực là hệ khung bê tông cốt thép đổ toàn khối có liên kết cứng tại nút, liên kết giữa cột với móng được xem là ngàm tại mặt móng. Hệ khung chịu lực của công trình là một hệ không gian, có thể xem được tạo nên từ những khung phẳng làm việc theo hai phương vuông góc với nhau hoặc đan chéo nhau. Tính toán hệ khung được thực hiện theo sơ đồ khung phẳng theo phương cạnh ngắn của công trình + hệ dầm dọc (Khi tỷ số L/B =34.2/12.1 =2.8> 1.5 nội lực chủ yếu gây ra trong khung ngang vì độ cứng khung ngang nhỏ hơn nhiều lần độ cứng khung dọc. Vì thế tách riêng từng khung phẳng để tính nội lực: khung phẳng). Công trình khung bêtông cốt thép toàn khối 3 tầng, 3 nhịp. Để đơn giản tính toán, tách khung phẳng trục 9, bỏ qua sự tham gia chịu lực của của hệ giằng móng và kết cấu tường bao che. Mặt bằng kết cấu dầm sàn được bố trí như trên Hình1. SVTH : Ngô Quang Lập Trang 1 GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 D1 D S2 S2 D2 C S1 S1 D3 K8 K9 K10 S1 S1 D4 B S3 S3 A D5 8 9 10 Sơ đồ kết cấu khung trục 9 tầng 2,3. Sơ đồ kết cấu khung trục 9 tầng mái. Mặt bằng bố trí kết cấu dầm sàn khung trục 9( K9). Chọn vật liệu và sơ bộ chọn kích thước tiết diện các cấu kiện 1. Chọn vật liệu sử dụng a. Bêtông Dùng bê tông cấp độ bền B20 có ­Dùng bê tông có cấp độ bền B20. ­Khối lượng riêng: bt= 2500(daN/m3). ­Cường độ chịu nén tính toán của bê tông: Rb = 115(daN/cm2). ­Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông: Rbt = 9 (daN/cm2). ­Mô dun đàn hồi E= 2.7x105 (daN/cm2). b. Cốt thép ­Thép CI: Ø<10(mm). +Cường độ chịu kéo, chịu nén tính toán của cốt thép : Rs=Rsc=2250 (daN/cm2). +Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang : Rsw= 1750 (daN/cm2). +Môdun đàn hồi : E=2.1x106 (daN/cm2). ­Thép CII : Ø≥10(mm). +Cường độ chịu kéo, chịu nén tính toán của cốt thép : Rs=Rsc=2800 (daN/cm2). +Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang : Rsw= 2250 (daN/cm2). +Môdun đàn hồi : E=2.1x106 (daN/cm2) SVTH : Ngô Quang Lập Trang 2 GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 2. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện a. Chọn chiều dày của sàn. Chiều dày sàn được chọn theo công thức: h = Dl Chọn chiều dày bản cho ô sàn lớn nhất có kích thước: l l2 =3.8 7.6(m) Chọn D=1, m= 40÷45. h = D l1 = 40145 3800= (84.4 95)mm chọn hb = 100(mm). Các ô sàn phòng học đều chọn chiều dày hb = 100(mm) để thuận lợi cho quá trình thi công và tiết kiệm, chọn chiều dày sàn hành lang, mái và sênô hb=80(mm). b. Chọn kích thước tiết diện của dầm Tiết diện các dầm chủ yếu phụ thuộc vào nhịp dầm và độ lớn tải trọng. Theo kinh nghiệm chọn tiết diện dầm theo công thức: Chiều cao dầm: hd = 1 l (với dầm phụ m= 12÷20, dầm khung m=8÷15). Chiều rộng dầm: bd = (0,3÷0,5)hd. b.1 Dầm khung trục 9 (K9) Nhịp AB: tầng 2,3 và mái hd = 15 1 2400 = (160 300)mm, chọn hd = 30cm, bd =25cm; chọn kích thước dầm nhịp AB cho tầng 2,3, mái là: 25x30 cm2. Nhịp BC: tầng 2,3 và mái hd = 15 1 7600 = (506.67 950)mm, chọn hd = 65cm, bd =25cm; chọn kích thước dầm nhịp BC cho tầng 2,3, mái là: 25x65cm2. Nhịp CD: tầng 2,3 và mái hd = 15 1 2100 =(140 262.5)mm, chọn hd =30cm, bd = 25cm; chọn kích thước dầm nhịp CD cho tầng 2,3, mái là: 25x30cm2. b.2 Dầm dọc Trục A, B, C, D. Dầm D1 D10 tầng 2,3 mái: SVTH : Ngô Quang Lập Trang 3 GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 hd = 20 12 3800 = (190 316.67)mm chọn hd =30cm, bd =20cm. Vậy chọn kích thước dầm dọc tầng 2,3, mái là: 20x30cm2. c. Chọn sơ bộ tiết diện cột c.1 Về độ bền D C K8 K9 K10 B A 8 9 10 Diện tích truyền tải của cột thuộc khung trục 9 (K9). Diện tích cột Ac được xác định theo công thức: A = k N b Trong đó: k =1.1 1.5 là hệ số kể đến ảnh hưởng của moomen uốn, độ mảnh của cột, hàm lượng cốt thép, lấy tùy thuộc vào vị trí của cột. Rb = 115 (daN/cm2): là cường độ chịu nén tính toán của bê tông. N là lực dọc trong cột, được xác định theo công thức gần đúng như sau: N=qSxq (kN/m2). Với chiều dày sàn 90 mm, ít tường, kích thước dầm cột bé: q = (10 14)kN /m2 . Sxq là diện tích truyền tải từ sàn lên cột đang xét (xem hình 2). c.2 Kiểm tra về ổn định đó là việc hạn chế độ mảnh lb = lo lob = 31 , (với lo =y H , b: chiều rộng tiết diện, H: chiều cao tầng) SVTH : Ngô Quang Lập Trang 4 GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 c.3 Thực hiện chọn tiết diện cột cho cột trục B tầng 1 của khung trục 9. Độ bền: Sxq = ST2 + ST3 + STM = 3 ST2 = 3�3.8+ 3.8�7.6 + 2.4�= 57(m2) . Lấy q= 10(kN/m2). N =10x 57= 570 (kN). Chọn k=1.2 A = k N =1.2 b 11500 = 0.059(m2) =590(cm2). chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột là: 25x30cm2. Kiểm tra độ ổn định tiết diện b = b =y bH = 0.7.25.5 =15,4 lob =31. thỏa mãn điều kiện về ổn định. Tính toán và chọn sơ bộ tiết diện cột của khung trục 9 (K9) BẢNG CHỌN TIẾT DIỆN CỘT KHUNG TRỤC 10 Cột trục A B C D Tầng 3 2 1 3 2 1 3 2 1 3 2 1 l (m) 4 4 5.9 5 4 4 5.9 5 4 4 5.9 5 4 4 5.9 5 Sxq (m2) 4.56 4.56 4.56 19 19 19 18.4 3 18.4 3 18.4 3 3.99 3.99 3.99 q (kN/m2) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 k 1.3 5 1.3 5 1.3 5 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.3 5 1.3 5 1.3 5 Ao b h Ac (cm2) (cm) (cm) (cm2) 53.53 25 30 750 53.53 25 30 750 53.53 25 30 750 198.26 25 40 1000 198.26 25 40 1000 198.26 25 40 1000 192.31 25 40 1000 192.31 25 40 1000 192.31 25 40 1000 46.84 25 30 750 46.84 25 30 750 46.84 25 30 750 b ... - tailieumienphi.vn