MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………….…..................................................…1
MỤC LỤC………………………………………………………………….…........................................….3
I- Giới thiệu về công trình:............................................................................................................. 4
II- Số liệu đồ án:.............................................................................................................................. 4
III- Vật liệu sử dụng cho thiết kế :................................................................................................. 5
1. Bê tông : ……………………………………………………………………………………………..……5
2. Cốt thép : …………………………………………………………………………………………………5
IV- Chọn sơ bộ kích thước sàn, dầm, cột :.................................................................................. 5
1. Chọn kích thước chiều dày sàn : ……………………………………….…………………….........….5
a. Sàn phòng học : ……………………………………………………………………………………...…5
b. Sàn hành lang : …………………………………………………………………………………….……6
c. Sàn mái : …………………………………………………………………………………………………7
2. Chọn kích thước tiết diện dầm : ……………………..………………………………….……....…….8
a. Dầm AB (dầm trong phòng ): …………………………………………………………..........……..….8
b. Dầm BC (dầm ngoài hành lang ): ……………………………………………………............…...…..8
c. Dầm dọc nhà: ……………………………………………………………………………………………8
3. Chọn kích thước cột: ……………………………………………………………………......………….9
a. Cột trục C: ……………………………………………………………………………….……….………9
b. Cột trục B: ………………………………………………………………………………………...…….10
c. Cột trục A: ……………………………………………………………………………………………….11
4. Mặt bằng bố trí dầm, cột, sàn: …………………………………………………………..........……..11
V- Lập sơ đồ tính toán khung:...................................................................................................11
1. Sơ đồ hình học: ……………………………………………………………………………………....11
a. Xác định nhịp tính toán của dầm: ……………………………………………………...........…….11
b. Chiều cao của cột: …………………………………………………………………..………….…..12
2. Dữ liệu đầu vào nhập Sap 2000 V14: ……………………………………………..........….…….12
a. Thông số để nhập mô hình: ……………………………………………………….....……………12
b. Thông số vật liệu: ……………………………………………………………………….…………..12
d. Thông số tiết diện: …………………………………………………………………………………..12
e. Thông số tải trọng: ……………………………………………………………………….…….…..13
3. Các trường hợp chất tải lên mô hình: ………………………………………………........………22
4. Tổ hợp tải trọng: ……………………………………………………………………………….....….23
VI - CHẠY SAP2000:................................................................................................................. 23
VII - TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM: ...........................................................................................34
1. Tính toán cốt thép cho dầm dọc: …………………………………………………......…………..34
2. Tính toán và bố trí cốt thép đai cho dầm: ……………………………………………......………41
VIII. Thiết kế bản sàn: (Tính cho bản sàn điển hình)............................................................ 43
1. Tính cho bản sàn phòng học: ………………………………………………...….………………..44
a. Kích thước sàn phòng học: ………………………………………………………………………..44
b. Tổng tải trọng tác dụng lên sàn: ……………………………………………....…………………..44
c. Tính cốt thép: …………………………………………………………………….………………….45
2. Tính bản sàn hành lang: ………………………………………………………………………..…..45
a. Kích thước sàn hành lang : ………………………………………………………………………..45
b. Tổng tải trọng tác dụng lên sàn: …………………………………………………………....……..45
c. Tính cốt thép: ……………………………………………………………………………….……….46
3. Tính bản sàn mái: ……………………………………………………………………………..…….47
a. Với ô sàn lớn: ………………………………………………………………………………….…….47
b. Với ô sàn nhỏ: ………………………………………………………………………………..….….48
IX. TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT:.............................................................................................. 49
1. Vật liệu sử dụng: ……………………………………………………………………………..….….50
2. Tính toán cốt thép cho phần tử cột trục B (khung 1_5): . ………………..……..............……..50
3. Tính cốt thép cho phần tử cột trục C: .………………………………………………....…………59
4. Tính toán cốt đai cho cột: …………………………………………………………..………..…….59
X. Bố trí thép:............................................................................................................................60
XI. Bảng xuất nội lực từ sap:.................................................................................................. 60
KẾT LUẬN:............................................................................................................................... 60
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời gian thực hiện đồ án em đã cố gắng nỗ lực để đạt kết quả tốt nhất, tìm hiểu những điều mình chưa được học trên giảng đường. Nhưng vẫn gặp một số khó khăn nhất định.Do là kiến thức bản thân còn hạn chế nên ảnh hưởng phần nào đến “chất lượng” tính toán của đồ án.
Tuy nhiên em cũng đã hoàn thành đồ án đúng tiến độ. Chắc chắn đồ án này còn nhiều sai sót. Rất mong nhận được sự quan tâm và những đóng góp ý kiến từ thầy cô và bạn bè để em kịp thời khắc phục, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh, thầy : TS………………. đã tận tình hướng dẫn - truyền đạt những kiến thức chuyên môn - những kinh nghiệm thực tế cho em trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như thời gian làm đồ án.
Trong thời gian làm đồ án môn học em đã nhận được sự giúp từ nhiều thầy cô, với tất cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn Thầy : TS………………. hướng dẫn em đồ án này.
Sau cùng tôi xin gởi lời cảm ơn tới người thân, cảm ơn tất cả bạn bè đã gắn bó và cùng học tập, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án môn học này.
Tp. HCM ngày … tháng … năm 20…
Người thực hiện
…………………
THIẾT KẾ TRƯỜNG HỌC 10 TẦNG
I- Giới thiệu về công trình:
Một trường học 10 tầng được xây dựng ở An Giang gồm 2 block A,B. Block A có 2 nhịp và 4 bước cột, kích thước được cho trong bản vẽ.
II- Số liệu đồ án:
- Kích thước các nhịp:
L1 = 6,5 m, L2 = 2,4 m.
- Kích thước bước cột:
B1 = 4,2 m, B2 = 4,1 m.
- Chiều cao tầng : H = 3,9 m.
- DDịa điểm xây dựng ở An Giang.
III- Vật liệu sử dụng cho thiết kế :
1. Bê tông :
Bê tông có cấp độ bền B15 có :
+ Khối lượng riêng γ = 2500 Kg/m2.
+ Cường độ chịu nén tính toán Rn = 8.5 Mpa.
+ Cường độ chịu kéo tính toán Rk = 0.75 Mpa.
2. Cốt thép :
Cốt thép sử dụng là Φ6, Φ8 có :
+ Cường độ chịu kéo tính toán Rs = 225 MPa, Rsw = 175 MPa.
+ Cường độ chịu nén tính toán Rsc = 225 MPa.
Cốt thép sử dụng có Φ>= 10 có :
+ Cường độ chịu kéo tính toán Rs =280 MPa, Rsw = 225 MPa
IV- Chọn sơ bộ kích thước sàn, dầm, cột :
1. Chọn kích thước chiều dày sàn :
Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn : Chọn giải pháp sàn toàn khối, không bố trí dầm phụ chỉ có các dầm qua các cột.
a. Sàn phòng học : kích thước Lngắn = 4.2 m; Ldài = 6.5 m
b. Sàn hành lang : kích thước Lngắn = 2.4m; Ldài = 4.2m
2. Chọn kích thước tiết diện dầm :
a. Dầm AB (dầm trong phòng ):
Nhịp dầm L1= 6,5 m.
Chọn hd = 600 mm; bề rộng dầm bd =300 mm.
Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao nhỏ hơn: hdm = 0,5 m.
b. Dầm BC (dầm ngoài hành lang ):
Nhịp dầm L2 = 2.4m.
Vì nhịp dầm khá nhỏ nên ta chọn chiều cao dầm hd = 300mm;
bề rộng dầm bd = 250mm.
4. Mặt bằng bố trí dầm, cột, sàn:
V- Lập sơ đồ tính toán khung:
Chọn sơ đồ tính toán khung không gian.
1. Sơ đồ hình học:( có bản vẽ cad kem theo)
a. Xác định nhịp tính toán của dầm:
Nhịp tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột:
Chú ý: Trục cột lấy theo trục cột tầng 9.
b. Chiều cao của cột:
Lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm. Do dầm có thay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục dầm hành lang (dầm có kích thước nhỏ hơn).
+ Chiều cao tầng 1: ta lấy từ trục đà kiềng (25x30 cm) đến trục dầm tầng 1 (25x30 cm): ht1= Ht= 3,9 m.
+ Chiều cao các tầng còn lại ( tầng 2®9) : ht= 3,9 m.
+ Chiều cao từ trục đà kiềng (25x30 cm) xuống vị trí ngàm tại cổ móng được tính như sau: (Lấy gần đúng ta bỏ qua lớp lót sàn):
h = Z + hm – hđk/2 = 0,5 + 0,5 - 0,3/2 = 0.85 m.
2. Dữ liệu đầu vào nhập Sap 2000 V14:
a. Thông số để nhập mô hình:
Số liệu theo phương X: 2; Chiều dài nhịp 6,3 m.
Số nhịp theo phương Y: 4; Chiều dài nhịp 4,1 m.
Số tầng 10, chiều cao tầng 3,9 m.
Khi nhập Sap 2000 V14 chúng ta có những điều chỉnh về kích thước cho hợp lí.
b. Thông số vật liệu:
W =2,5 T/m3, E =2,3.106 T/m2 , bê tông cấp độ bền B15, μ = 0,2.
c. Thông số tiết diện:
Tiết diện dầm: D-25´60 (Với dầm mái D-25´50), D-25´40 ,D-25´30.
Tiết diện cột: C-35´60 ,C-35´50, C-35´40.
Bản sàn gồm có: sàn phòng học có chiều dày 100 mm, bản hành lang có chiều dày 80mm, bản mái có chiều dày 80mm.
3. Các trường hợp chất tải lên mô hình:
1. Tĩnh tải chất đầy các tầng:
+ Trọng lượng bản thân (TLBT).
+ Tĩnh tải bề mặt (TT BEMAT).
+ Tĩnh tải tường (TT TUONG).
+ Tĩnh tải lan can (TT LANCAN).
2. Hoạt tải chất đầy tầng lẻ (HTCTL).
3. Hoạt tải chất đầy tầng chẵn (HTCTC).
4. Gió trái X (GTX).
5. Gió phải X (GPX).
6. Gió trái Y (GTY).
7. Gió phải Y(GPY).
VI - CHẠY SAP2000:
Nhập sáp được thể hiện qua các bản vẽ sau:
Nhập định nghĩa hệ lưới khun
Sau khi nhập đầy đủ các tải trọng lên khung và xuất ra được các giá trị nội lực để tính toán thép.
Bảng giá trị nội lực ta in ở cuối bài thuyết minh.
VII - TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM:
A. Tính toán cốt thép dầm:
1. Tính toán cốt thép cho dầm dọc:
Sử dụng bê tông cấp độ bền B15 có:
Rb = 8.5MPa; Rbt = 0,75 Mpa.
Sử dụng thép dọc AII có
Rs = Rsc = 280 Mpa.
Tra bảng phụ lục ta có
xR = 0,65 ; aR = 0,439 .
a. Tính toán cốt thép dọc cho dầm nhịp AB: ( b´h =30x60 cm ).
Từ file Sap ta xuất ra nội lực trong bảng sau.(Khung trục 1-5).
Ta chọn cặp nội lực của tầng 3 và 4 để tính đặc trưng.( Các tầng khác tính toán tương tự).
Từ bảng xuất nội lực ta chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính dầm :
+ Gối A : MA = 194,5 (kNm).
+ Gối B : MB = 194,5 (kNm).
+ Nhịp AB: MAB = 78 (kNm).
Do hai gối có mômen gần bằng nhau nên ta lấy giá trị mômen lớn hơn dể tính cốt thép chung cho cả hai.
+ Cốt thép cho gối A và B ( Mômen âm) :
Tính theo tiết diện chữ nhật b´h = 30´60 cm.
Giả thiết a = 5 cm.
h0 = 60 - 5 = 55 (cm).
Tại gối A và B, với M = 194,5 (kNm).
+ Tính cốt thép cho nhịp AB ( Momen dương).
Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’f = 10 (cm).
Giả thiết a = 5 ( cm); h0 = 60 - 5 = 55 (cm).
* Với các tầng còn lại ta tính toán và bố trí thép tương tự, ta được kết quả như trong bảng sau:
Với dầm khung trục 2 và 4 ta có nội lục tương tự như khung truc 1 và 5 nên ta bố trí thép cũng tương tự khung trục 1 và 5.
Với khung trục 3 ta cũng tính toán tương tự và được nội lực cho trong bảng dưới
b. Tính toán cốt thép cho dầm nhịp BC: ( bxh =25x30 cm ).
Để đơn giản ta thiết kế cho hai tầng giống nhau.
Chọn tính thép cho dầm tầng 3 và tầng 4 ở khung trục 3:
Từ bảng xuất nội lực trong excel ta chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính dầm :
+ Gối B : MB = - 39,3 (kNm).
+ Gối C : MC = - 25,7 (kNm).
+ Mômen dương lớn nhất M = 26,9 (kNm).
+ Tính thép cho gối B ( Mômen âm) :
Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 25´30 cm.
Giả thiết a = 4 (cm).
h0 = 30 - 4 = 26 (cm).
Tại gối B, với M = 39,3 (kNm).
* Tính cốt thép chịu mômen dương: Ta tính tương tự, lượng thép này nhỏ nên ta bố trí theo cấu tạo.
* Các dầm nhịp BC còn lại ta cũng tính toán tương tự .
* Cách bố trí thép cho dầm L2:
Để đáp ứng yêu cầu phối hợp thép dầm cho các nhịp liền nhau ta chọn cách bố trí thép dầm L2 như sau:
+ Tại gối liền kề với nhịp L1 ta kéo dài thép dầm L1 qua L2(Vì thép tại dầm L1 sẽ lớn hơn thép gối tại đó của dầm L2 nên an toàn hơn).
+ Sau khi cắt bớt thanh thép ở giữa (giữ lại thép ở hai góc của dầm) thì ta được thép tại gối đầu bên kia của dầm L2.
+ Tại nhịp thì ta chọn thép theo cấu tạo chon 4f14.
c. Tính toán cốt thép cho các nhịp B1, B2 : (b´h = 25´30cm)
Vì dầm B1 và B2 không phải là dầm chịu lực chính của nhà nên để đơn giản ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán cho dầm B1 và B2.
Từ bảng xuất nội lực ta chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính dầm :
+ Gối : Mg = 57,64 (kNm).
+ Nhịp : Mnhịp = 21,37 (kNm).
Với cặp nội lực như trên thì ta tính toán thép cho dầm trong bảng.
2. Tính toán và bố trí cốt thép đai cho dầm:
a . Tính toán cốt thép đai cho dầm nhịp AB : (bxh =30x60 cm)
+ Từ bảng nội lực xuất ra từ sap ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất để thiết kế cho dầm. Q =159 (kN).
+ Bê tông cấp độ bền B15 có:
Rb = 8,5 (Mpa) = 85 (daN/cm2); Rbt = 0,75 (Mpa) = 7,5 ( daN/m2);
Eb = 2,3.104 (Mpa).
+ Thép nhóm AI có:
Rsw = 175 (Mpa) = 1750 (daN/cm2 ); Es = 2,1.105 (Mpa).
Chọn cốt thép làm cốt đai là Ф6, số nhánh n = 2, khoảng cách cốt đai s = 200 mm.
b. Tính toán cốt thép đai cho dầm nhịp BC : (bxh =25´30 cm).
+ Từ bảng nội lực xuất ra từ sap ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất để thiết kế cho dầm. Q = 50,61 (kN).
+ Chọn cốt thép làm cốt đai là Ф6, số nhánh n = 2, khoảng cách cốt đai s = 150 mm.
c. Bố trí cốt thép đai cho dầm:
+ Với dầm có kích thước 30x60 cm;
- Ở 2 đầu dầm trong đoạn L/4, ta bố trí cốt đai đặt dày f6a200 với L là nhịp thông thủy của dầm.
- Phần còn lại của cốt đai đặt thưa hơn theo điều kiện cấu tạo
sct = (3h/4, 50 cm) = 45 (cm).
Ta chọn f6a300.
+ Với dầm có kích thước 25x30 cm ở nhịp L2
Do nhịp dầm ngắn, ta bố trí cốt đai f6a150 đặt đều suốt dầm.
+ Đối với dầm có kích thước 25x30 cm ở nhịp B1, B2 cũng tương tự
Ta chọn f6a150 ở gối và f6a250 ở nhịp .
VIII. Thiết kế bản sàn: (Tính cho bản sàn điển hình).
Do coâng trình söû duïng keát caáu khung chòu löïc laø chính neân duøng phöông aùn saøn BTCT ñoå toaøn khoái laø giaûi phaùp töông ñoái toát nhaát vì saøn coù khaû naêng chòu taûi lôùn vaø laøm taêng ñoä cöùng , ñoä oån ñònh cho toaøn coâng trình .
- Vật liệu sử dụng:
Cốt thép sử dụng là Φ6,Φ8 có :
+ cường độ chịu kéo tính toán:
Rs =225 MPa, Rsw = 175 MPa
+ cường độ chịu nén tính toán :
Rsc = 225 MPa
Bê tông có cấp độ bền B15 có :
+ Khối lượng riêng γ = 2500 kG/m2.
+ Cường độ chịu nén tính toán Rb = 8.5 MPa
+ Cường độ chịu kéo tính toán Rbt = 0.75 MPa
+ Moodun đàn hồi E = 23000 MPa
2. Tính bản sàn hành lang: ( hình vẽ kèm theo trong bản vẽ A1)
3. Tính bản sàn mái: ( hình vẽ kèm theo trong bản vẽ A1)
IX. TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT:
Tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên, xét sự làm việc của cột đồng thời chiệu uốn theo cả hai phương. Tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên có các cạnh là Cx; Cy. Cốt thép được đặt theo chu vi và đối xứng qua 2 trục. Có thể bố trí thép cạnh b có mật độ lớn hơn.
Nội lực đế tính toán nén lệch tâm xiên được lấy từ các tổ hợp tải trọng; cần chú ý các bộ ba cặp nội lực sau mà không xét đến lực cắt vì nhận thấy lực cắt trong cột là khá bé, riêng Bê tông đủ khả năng chịu mà không cần tính toán cốt thép ngang:
N lớn nhất; Mx và My tương ứng.
Mx lớn nhất; N và My tương ứng.
My lớn nhất; N và Mx tương ứng.
Mx và My đếu lớn.
Có độ lệch tâm e1x = Mx/N hoặc e1y = My/N lớn.
Tuy nhiên việc lựa chọn các bộ ba để tính toán không có quy định cụ thế; dựa vào phân tích của người thiết kế ta chỉ cần chọn ra một số bộ ba bất lợi nhất để tính toán [cần nhiều cốt thép hơn] gồm các bộ ba sau:
N lớn nhất; Mx và My tương ứng.
Mx lớn nhất; N và My tương ứng.
My lớn nhất; N và Mx tương ứng.
1. Vật liệu sử dụng:
Bê tông cấp độ bền B15 có: Rb = 8,5 Mpa; Rbt = 0,75 Mpa.
Cốt thép dọc nhóm AII có: Rs = Rsc = 280 Mpa.
Tra bảng phụ lục 9 và 10 ta có:
aR = 0,439; xR = 0,65.
2. Tính toán cốt thép cho phần tử cột trục B (khung 1_5): b´h = 35´60.
Dùng cặp nội lực tầng trệt_2 trong khung 2_4 để tính mẫu:
Bảng nội lực thu gọn từ sap.
* Tính với bộ ba I:
Với N = 206,08 T; Mx = 13,19 Tm; My = 0,039 Tm.
Cx = 600 mm; Cy = 350 mm; l0x = l0y = 3,9´0,7 = 2,73 m = 2730 mm.
Rb = 8,5 Mpa ; Eb = 23000 Mpa; Rs = Rsc = 280 Mpa; ξR = 0,65.
λx = l0x/ix = 273/(0,288´60) = 15,8.
λy = l0y/iy = 273/(0,288´35) = 27,08.
Xét uốn dọc: λx và λy < 28 nên lấy η2 = η3 = 1.
Mxη = ηMx = 13,19 T.m; Myη = ηMy = 0,039 T.m.
* Tính với bộ ba II:
Với N = 147,14 T; Mx = 13,36 Tm; My = 0,019 Tm.
Cx = 600 mm; Cy = 350 mm; l0x = l0y = 3,9´0,7 = 2,73 m = 2730 mm.
Rb = 8,5 Mpa ; Eb = 23000 Mpa; Rs = Rsc = 280 Mpa; ξR = 0,65.
λx = l0x/ix = 273/(0,288´60) = 15,8.
λy = l0y/iy = 273/(0,288´35) = 27,08.
Xét uốn dọc: λx và λy < 28 nên lấy η2 = η3 = 1.
Mxη = ηMx = 13,36 T.m; Myη = ηMy = 0,019 T.m.
* Tính toán với bộ ba III:
Tính toán tương tự như trên ta có diện tích cốt thép: Ast = 378 mm2.
Kết luận: với bộ ba nội lực I của COMBO16 cho giá trị Ast lớn nhất; Ast = 2991 mm2.
3. Tính cốt thép cho phần tử cột trục C: (b´h = 25´30 cm).
Kích thước cột nhỏ và nội lực trong cột không lớn lắm nên để đơn giản ta chọn thép cho cột trục C theo cấu tạo.
Ta chọn 4f16 có As = 803,84 cm2.
Có ms = 1.07 % < 6% (thõa điều kiện).
X. Bố trí thép:
Thép được vẽ và thể hiện trên những bản vẽ A1 kèm theo.
XI. Bảng xuất nội lực từ sap:
Vì số lượng tổ hợp tải trọng lớn nên để đơn giản ta chỉ kềm bản xuất nội lực của một số cấu kieenj dầm sàn cột đặt trưng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kết cấu bê tông cốt thép,Tập 3 (VÕ BÁ TẦM); Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
2. Khung bê tông cốt thép toàn khối (LÊ BÁ HUẾ chủ biên); Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.
3. Kết cấu bê tông cốt thép phần kết cấu nhà cửa (Gs.Ts. NGÔ THẾ PHONG chủ biên); Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.
4. Sàn sườn bê tông toàn khối (Gs.Ts.NGUYỄN ĐÌNH CỐNG); Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội.
5. Cấu tạo bê tông cốt thép; Nhà xuất bản xây dựng.
6. Phân tích nội lực thiết kế cốt thép bằng sap2000, Tập 2; Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"