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

Chia sẻ: Phương Phương | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

858
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án BTCT 2 đề tài Tính toán và thiết kế kết cấu khung phẳng được nghiên cứu với 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). Để hiểu hơn về nội dung đồ án mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 s ơ đ ồ nhà 1 của 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 D5 A 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. Ch ọn 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: γbt= 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
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 2. Ch ọn s ơ bộ kích t h ư ớc tiết di ệ n a. Chọn chiều dày của sàn. Chiều dày sàn được chọn theo công thức: D hb = l1 m Chọn chiều dày bản cho ô sàn lớn nhất có kích thước: l1 l2 = 3.8 7.6(m) Chọn D=1, m= 40÷45. D 1 → hb = l1 = 3800 = (84.4 95)mm chọn hb = 100(mm). m 40 45 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: 1 hd = l (với dầm phụ m= 12÷20, dầm khung m=8÷15). m Chiều rộng dầm: bd = (0,3÷0,5)hd. b.1 Dầm khung trục 9 (K9) Nhịp AB: tầng 2,3 và mái �1 1 � hd = � 2400 = (160 300) mm , chọn hd = 30cm,→ bd =25cm; chọn kích thước � �15 8 � dầm nhịp AB cho tầng 2,3, mái là: 25x30 cm2. Nhịp BC: tầng 2,3 và mái �1 1 � hd = � 7600 = (506.67 950)mm , chọn hd = 65cm, → bd =25cm; chọn kích � �15 8 � thước dầm nhịp BC cho tầng 2,3, mái là: 25x65cm2. Nhịp CD: tầng 2,3 và mái �1 1 � hd = � 2100 = (140 262.5)mm , chọn hd =30cm, → bd = 25cm; chọn kích thước � �15 8 � 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 �1 1� hd = � 3800 = (190 316.67)mm chọn hd =30cm, bd =20cm. � �20 12 � 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). N Diện tích cột Ac được xác định theo công thức: Ac = k R 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 / m 2 . 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 lo λb = λob = 31 , (với lo = ψ H , b: chiều rộng tiết diện, H: chiều cao tầng) b 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: � �3.8 3.8 � � �7.6 2.4 � S xq = ST 2 + ST 3 + STM = 3 ST 2 = 3 � � + � + � � � = 57(m 2 ) . �2 � 2 ��2 2 �� Lấy q= 10(kN/m2). → N = 10 x 57= 570 (kN). N 570 Chọn k=1.2 → Ao = k R = 1.2 11500 = 0.059(m ) = 590(cm ). 2 2 b →chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột là: 25x30cm2. Kiểm tra độ ổn định tiết diện lo ψ H 0.7 5.5 λb = = = = 15, 4 λob = 31. →thỏa mãn điều kiện về ổn định. b b 0.25 Tính toán và chọn sơ bộ tiết diện cột của khung trục 9 (K9) BẢNG CHỌN TIẾT DIỆN CỘT KHUNG TRỤC 10 Cột l Sxq q Ao b h Ac Kiểm Tầng k λb trục (m) (m2) (kN/m2) (cm2) (cm) (cm) (cm2) tra 1.3 3 4 4.56 10 53.53 25 30 750 11.20 Thỏa 5 1.3 A 2 4 4.56 10 53.53 25 30 750 11.20 Thỏa 5 5.9 1.3 1 4.56 10 53.53 25 30 750 16.66 Thỏa 5 5 3 4 19 10 1.2 198.26 25 40 1000 11.20 Thỏa 2 4 19 10 1.2 198.26 25 40 1000 11.20 Thỏa B 5.9 1 19 10 1.2 198.26 25 40 1000 16.66 Thỏa 5 18.4 3 4 10 1.2 192.31 25 40 1000 11.20 Thỏa 3 18.4 C 2 4 10 1.2 192.31 25 40 1000 11.20 Thỏa 3 5.9 18.4 1 10 1.2 192.31 25 40 1000 16.66 Thỏa 5 3 1.3 3 4 3.99 10 46.84 25 30 750 11.20 Thỏa 5 1.3 D 2 4 3.99 10 46.84 25 30 750 11.20 Thỏa 5 5.9 1.3 1 3.99 10 46.84 25 30 750 16.66 Thỏa 5 5 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 5
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 +12.00 +8.00 +4.00 +0.00 1.95 A B C D Sơ đồ tiết diện khung trục 9 (K9). Lập sơ đồ tính khung ngang Tính toán khung ngang được thực hiện theo sơ đồ khung phẳng theo phương cạnh ngắn của công trình. Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột), thanh ngang (dầm), liên kết cứng với nhau tại các nút và liên kết giữa cột với móng là ngàm tại mặt móng. Khung được tính theo sơ đồ đàn hồi, để đơn giản hóa quá trình tính toán ta lấy nhịp tính toán bằng nhịp kiến trúc. Ta có sơ đồ tính như sau: SVTH : Ngô Quang Lập Trang 6
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 +12.00 +8.00 +4.00 +0.00 1.95 A B C D Sơ đồ tính khung trục 9 (K9). SVTH : Ngô Quang Lập Trang 7
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 Xác định các loại tải tr ọng tác d ụng lên khung 3. Xác đ ịnh tĩnh tải tác dụng vào khung a. Xác định tải trọng đơn vị trên 1m2 sàn Xác định tải trọng đơn vị trên 1m2 sàn Tên ô gtc gtt Các lớp tạo thành n bản (m) (daN/m3) (daN/m2) (daN/m2) Gạch lát nền 0.01 2200 1.1 22 24.2 Ceramic Sàn Lớp vữa xi măng 0.03 1600 1.3 48 62.4 phòng Sàn bê tông cốt thép 0.1 2500 1.1 250 275 học Lớp vữa ximăng S1 0.015 1600 1.3 24 31.2 trát trần TỔNG 344 392.8 Gạch lát nền 0.01 2200 1.1 22 24.2 Ceramic Sàn Lớp vữa xi măng 0.03 1600 1.3 48 62.4 hành Sàn bê tông cốt thép 0.08 2500 1.1 200 220 lang Lớp vữa ximăng S2,S3. 0.015 1600 1.3 24 31.2 trát trần TỔNG 294 337.8 Vữa xi măng 0.03 1600 1.3 48 62.4 Sàn bê tông cốt thép 0.08 2500 1.1 200 220 Sê nô Lớp vữa ximăng S5,S6 0.015 1600 1.3 24 31.2 trát trần TỔNG 272 313.6 Sàn Tấm đan chống 0.05 2500 1.1 125 137.5 mái nhiệt S4 Lớp gạch thông tâm 0.05 1600 1.1 80 88 4 lỗ tròn Lớp gạch lá nem 0.02 1800 1.1 36 39.6 Lớp vữa xi măng 0.025 1600 1.3 40 52 Bê tông chống thấm 0.04 2500 1.1 100 110 Sàn bê tông cốt thép 0.1 2500 1.1 250 275 Lớp vữa xi măng 0.015 1600 1.3 24 31.2 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 8
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 trát trần TỔNG 655 733.3 b.Xác định tải trọng tác dụng trên 1m2 tường Xác định tải trọng tác dụng trên 1m2 tường Loại Các lớp cấu gtc gtt n tường tạo (m) (daN/m3) (daN/m2) (daN/m2) Tường xây gạch 0.1 1800 1.1 180 198 Dày đặc 100 Vữa trát 0.015x2 1600 1.3 48 62.4 Tổng 228 260.4 Tường xây gạch 0.2 1800 1.1 360 396 Dày đặc 200 Vữa trát 0.015x2 1600 1.3 48 62.4 Tổng 408 458.4 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 9
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 b. Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung trục 9 A B C D Sơ đồ phân bố tĩnh tải sàn tầng 2,3. Tải trọng bản thân của kết cấu dầm khung, cột khung để chương trình tính kết cấu tính. Tĩnh tải tầng 2,3. (xem hình 5). SVTH : Ngô Quang Lập Trang 10
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 Xác định tĩnh tải phân bố và tập trung sàn tầng 2,3 lên dầm khung K9. TĨNH TẢI PHÂN BỐ (daN/m) Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính Tải trọng từ sàn S1,S1’ truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất: gtg1 gtc =2 x 344 x 3.8/2 = 1267.2 gtt =2 x 392.8x 3.8/2 = 1388.14 Tải trọng từ sàn S2 truyền vào dưới dạng tam giác với tung độ lớn nhất: gtc = 2 x 2.4/2 x 294 = 705.6 gtg2 gtt = 2 x 2.4/2 x 337.8 = 810.72 Tải trọng từ sàn S3 truyền vào dưới dạng tam giác với tung độ lớn nhất: gtc = 2 x 2.1/2 x 294 = 617.4 gtg3 gtt = 2 x 2.1/2 x 337.8 = 709.38 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 11
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 TĨNH TẢI TẬP TRUNG (daN) Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính gtt 1.Do trọng lượng bản thân dầm dọc 20 30 cm : 2 459.8 gtt = 2x1.1 2500 0.2 (0.30.08) 3.8/2 2.Do trọng lượng sàn S2 truyền vào: 1053.94 gtt = 0.5 337.8 (3.8+1.4) 1.2 GA 3.Trọng lượng lan can hành lang bằng tường gạch dày 100mm xây trên dầm cao 0.9m 890.57 gtt=260.4 0.9 3.8 TỔNG 2404.31 1.Do trọng lượng bản thân dầm dọc 20 30 cm2: 459.8 gtt=2x1.1 2500 0.2 (0.30.08) 3.8/2 2.Do trọng lượng sàn S2 truyền vào: 1053.94 gtt = 0.5 337.8 (3.8+1.4) 1.2 GB 3.Do trọng lượng sàn S1 truyền vào: 1318.73 gtt = 0.5 392.8 3.8 1.9 4.Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc dày 200mm 6445.10 cao (40.3)=3.7(m): gtt= 458.4 3.7 3.8 TỔNG 9277.57 1.Trọng lượng bản thân dầm dọc 20 30cm2: 418 gtt=2x1.1 2500 0.2 (0.30.1) 3.8/2 GB' 2.Do trọng lượng sàn S1 truyền vào 2637.47 gtt = 392.8 3.8 1.9 0.5 2 TỔNG 3055.47 1.Trọng lượng bản thân dầm dọc 20 30cm2: 459.8 gtt=2x1.1 2500 0.2 (0.30.08) 2 2.Do trọng lượng sàn S1 truyền vào 1318.73 gtt = 392.8 3.8 1.9 0.5 GC 3.Do trọng lượng sàn S3 truyền vào 975.4 gtt = 0.5 337.8 (3.8+1.7) 1.05 4.Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc dày 200mm 6445.10 cao (40.3)=3.7(m): gtt= 458.4 3.7 3.8 TỔNG 9199.03 1.Trọng lượng bản thân dầm dọc 20 30cm2: 459.8 gtt=2x1.1 2500 0.2 (0.30.08) 2 2.Do trọng lượng sàn S3 truyền vào SVTH : Ngô Quang L GD ập 975.4 gtt = 0.5 337.8 (3.8+1.7) 1.05 Trang 12 3.Do trọng lượng lan can hành lang dày 100mm cao 0.9m 890.57 gtt= 260.4 0.9 3.8 TỔNG 2325.77
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 Tĩnh tải tầng mái (hình 6) SVTH : Ngô Quang Lập Trang 13
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 10 9 8 A B C D Sơ đồ phân tĩnh tải sàn trên mái SVTH : Ngô Quang Lập Trang 14
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 Xác định tĩnh tải phân bố và tập trung sàn tầng mái lên dầm khung trục 9. TĨNH TẢI PHÂN BỐ (daN/m) Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính Trọng lượng thành sênô dày 100mm cao 0.5m: gt gtt=260.4x0.5x 2 =260.4 Tải trọng từ sàn S4 truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất: gtg1 gtt =733.3x3.8/2x2=2786.54 Tải trọng từ sàn S5 truyền vào dưới dạng tam giác với tung độ lớn nhất: gtg2 gtt =313.6x2.4/2x2=752.64 Tải trọng từ sàn S6 truyền vào dưới dạng tam giác với tung độ lớn nhất : gtg3 gtt= 313.6x2.1/2x2=658.56 TĨNH TẢI TẬP TRUNG (daN) Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính gtt 1. Trọng lượng bản thân dầm dọc 20x30 cm2 459.8 gtt = 2x1.1 x 2500 x 0.2 x (0.30.08) x 3.8/2 2.Do trọng lượng sàn S5 truyền vào 978.43 gtt = 0.5x 313.6 x (3.8+1.4) x 1.2 GA 3.Trọng lượng xê nô xây bằng tường gạch dày 100mm cao 0.5m 494.76 gtt= 260.4x3.8x0.5 TỔNG 1932.99 1.Do trọng lượng bản thân dầm dọc 20x30 cm2 459.8 gtt=2x 1.1 x 2500 x 0.2 x (0.30.08) x 3.8/2 2.Do trọng lượng sàn S5 truyền vào 978.43 GB gtt = 0.5x 313.6 x (3.8+1.4) x 1.2 3.Do trọng lượng sàn S4 truyền vào 2647.21 gtt = 0.5 x 733.3 x 1.9 x 3.8 TỔNG 4085.44 GB' 1.Trọng lượng bản thân dầm dọc 20x30cm2: 418 gtt=2x 1.1 x 2500 x 0.2 x (0.30.1) x 3.8/2 2.Do trọng lượng sàn S4 truyền vào 5294.43 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 15
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 gtt = 2x 0.5 x 733.3 x 1.9 x 3.8 TỔNG 5712.43 1.Trọng lượng bản thân dầm dọc 20x30cm2: 459.8 gtt=2x1.1 x 2500 x 0.2 x (0.30.08) x 2 2.Do trọng lượng sàn S4 truyền vào 2647.21 GC gtt = 0.5 x 733.3 x 1.9 x 3.8 3.Do trọng lượng sàn S6 truyền vào 905.52 gtt =0.5 x 313.6 x(3.8+1.7) x 1.05 TỔNG 4012.53 1.Trọng lượng bản thân dầm dọc 20x30cm2: 459.8 gtt=2x1.1 x 2500 x 0.2 x (0.30.08) x 2 2.Do trọng lượng sàn S6 truyền vào 905.52 GD gtt = 0.5 x 313.6 x(3.8+1.7) x 1.05 3.Trọng lượng xê nô xây bằng tường gạch dày 100mm cao 0.5m 494.76 gtt= 260.4x3.8x0.5 TỔNG 1860.08 Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung SVTH : Ngô Quang Lập Trang 16
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 +12.00 +8.00 +4.00 +0.00 1.95 A B C D Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung trục 9(daN, daN/m)TT SVTH : Ngô Quang Lập Trang 17
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 4. Xác đ ịnh hoạt tải đứng tác dụng vào khung Hoạt tải được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 27371995: Tải trọng và tác động a. Hoạt tải đơn vị Hoạt tải đơn vị trên 1m2 sàn Tải trọng tiêu Kí hiệu ô chuẩn ptt Công năng ô sàn n sàn Toàn Phần dài (daN/m2) phần hạn S1, S1’ Phòng học 200 70 1.2 240 S2, S3 Hành lang 300 100 1.2 360 Sê nô và mái bằng S4,S5,S6 75 1.3 97.5 BTCT(không sử dụng) b. Tính trường hợp hoạt tải 1 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 18
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 10 9 8 Sơ đồ hoạt tải 1 tầng 2 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 19
GVHD: Huỳnh Quốc Hùng ĐỒ ÁN BTCT 2 Xác định hoạt tải 1 phân bố và tập trung của sàn tầng 2 lên khung K9 Trường hợp hoạt tải 1 tầng 2(daN/m,daN) Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính ptt pdh Hoạt tải S1 truyền vào dưới dạng tam giác với tung độ lớn nhất: ptg ptt = 240 2 3.8/2 912 pdh=70 2 3.8/2 266 Tổng 912 266 Hoạt tải từ S1 truyền vào PB,PC ptt = 0.5 240 866.4 pdh=0.5 70 252.7 Tổng 866.4 252.7 Hoạt tải từ S1 truyền vào PB’ ptt = 2x0.5 240 1732.8 pdh=2x0.5 70 505.4 Tổng 1732.8 505.4 SVTH : Ngô Quang Lập Trang 20