1 Tính cột khung K-F.

trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



đồ

khoá 2005-2010



Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc, khoảng cách cốt đai không vợt quá 10d2. Để giữ ổn định, tốt nhất

là cốt dọc đợc nằm ở góc của cốt đai. Tiêu chuẩn thiết kế yêu cầu cứ cách một cốt dọc phải có một cốt

dọc nằm ở góc cốt đai. Chỉ khi cạnh của tiết diện không quá 40cm và trên mỗi cạnh có không quá bốn

cốt dọc mới cho phép dùng một cốt đai bao quanh tất cả các cốt dọc.

1.2



Nguyên tắc tính toán:

Với bài toán không gian, khi tính thép nhất thiết phải tính theo giá trị nội lực của tải trọng hai ph ơng

tác dụng lên công trình, các giá trị nội lực đó là mômen, lực dọc, lực cắt; do vậy thép cột đợc tính theo giá

trị nội lực nguy hiểm đợc tổ hợp từ hai phơng (xem chi tiết các bảng tổ hợp nội lực cho cột khung).

Nội lực để tính thép dọc gồm mômen và lực dọc, còn lực cắt để tính cốt ngang .Khi bê tông cột đủ

khả năng chịu cắt, cốt đai chỉ đặt theo yêu cầu cấu tạo .

1.3



Tính toán cốt thép dọc:



1.3.1 Chọn vật liệu:

Chọn bêtông có cấp độ bên B25: có

R b = 14,5 MPa = 1,45kN / cm2 ; R bt = 1,05 MPa = 0,105kN / cm2 ; Eb = 30.103 MPa = 3.103 kN / cm2

Chọn thép CII: có

R s = 280MPa = 28kN / cm2 ;R sw = 225MPa = 22,5kN / cm2 ; E s = 21.10 4 MPa = 2,1kN / cm2 .

Với bêtông cấp độ bền B25 làm việc ở điều kiện bình thờng, thép CII có:

xR = 0,595; a R = 0,418

Cốt thép đai CI có: Rs = Rsw = 225. 103 (kN/m2).

Chiều dài tính toán lo = 0,7 . Htầng = 0,7.400 = 280(cm) trong công thức trên ta đã tính toán l 0 cho cột

có chiều dài lớn nhất (tầng 1) (sơ đồ tính cột đầu ngàm đầu khớp), ta có lo/b min = 280/70 = 4 < 8 nên bỏ

qua ảnh hởng của uốn dọc ( = 1). ở đây ta tính thép cho tất cả các cặp nội lực nguy hiểm, sau đó chọn

giá trị lớn nhất để bố trí cốt thép cho cột.

Bảng tổ hợp nội lực cho cột c27-tầng hầm

Story

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM



Column

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27



Load

TT

TT

HT

HT

GTX

GTX

GPX

GPX

GTY

GTY

GPY

GPY

COMB1

COMB1

COMB2

COMB2

COMB3

COMB3

COMB4

COMB4

COMB5

COMB5



Loc

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5



P

-6737.91

-6710.96

-1038.91

-1038.91

-12.04

-12.04

12.07

12.07

-71.79

-71.79

71.4

71.4

-7776.82

-7749.87

-6749.95

-6723

-6725.84

-6698.89

-6809.7

-6782.75

-6666.51

-6639.56



V2

20.72

20.72

-1.2

-1.2

62.66

62.66

-62.14

-62.14

0.77

0.77

-0.04

-0.04

19.52

19.52

83.37

83.37

-41.42

-41.42

21.49

21.49

20.68

20.68



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



V3

49.75

49.75

11.35

11.35

-8.96

-8.96

8.93

8.93

-37.35

-37.35

37.17

37.17

61.11

61.11

40.8

40.8

58.69

58.69

12.41

12.41

86.92

86.92



T

-0.217

-0.217

-0.061

-0.061

-3.426

-3.426

3.428

3.428

0.154

0.154

-0.233

-0.233

-0.279

-0.279

-3.643

-3.643

3.21

3.21

-0.063

-0.063

-0.451

-0.451



M2

36.547

-62.963

8.915

-13.794

-21.823

-3.909

21.764

3.897

-88.408

-13.717

87.862

13.53

45.462

-76.757

14.724

-66.872

58.311

-59.066

-51.861

-76.679

124.409

-49.433



28



M3

16.863

-24.571

0.204

2.595

158.547

33.233

-157.284

-33.001

2.6

1.056

-0.74

-0.67

17.067

-21.977

175.41

8.661

-140.421

-57.573

19.463

-23.515

16.123

-25.242



trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM

TANG HAM



C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27

C27



COMB6

COMB6

COMB7

COMB7

COMB8

COMB8

COMB9

COMB9



0

2.5

0

2.5

0

2.5

0

2.5



đồ

khoá 2005-2010

-7683.76

-7656.81

-7662.07

-7635.12

-7737.54

-7710.59

-7608.67

-7581.72



76.03

76.03

-36.29

-36.29

20.34

20.34

19.61

19.61



51.91

51.91

68.01

68.01

26.36

26.36

93.42

93.42



-3.356

-3.356

2.812

2.812

-0.134

-0.134

-0.483

-0.483



24.929

-78.896

64.158

-71.87

-34.997

-87.723

123.646

-63.201



1.3.2 Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra các cặp nội lực:

Tính với trờng hợp Mymax , Mxt , Nt

Nt = 6749,95 kN ; Mymax= 175,41 kNm ; Mxt= 14,72 kNm

Kích thớc cột: l = 3m ; tiết diện Cx x Cy = 700x700mm.

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo 2 phơng:

3000

lx

600 = 600



e ax = max

= 23,33 mm.

C x = 700

30 30



ly

3000

=



600 600

e ay = max

= 23,3 mm.

C y = 700

30 30





- Chiều dài tính toán của cột theo 2 phơng:

l0x= l0y =.l= 3.0,7= 2,1 (m).

- Hệ số uốn dọc theo 2 phơng là:

x =

y =



l0 x 2100

=

= 3 < 8.

C x 700

l0y

Cy



=



2100

= 3 < 8.

700



=> x = y = 1 .

- Mômen đã gia tăng Mx1, My1.

Mx1= Mx.x =14,72.1= 14,72 (KN.m).

My1=My . y= 175,41.1= 175,41 (KN.m).



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



29



159.739

7.674

-124.509

-51.937

19.387

-21.286

16.381

-22.839



trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



My1



Ta thấy :



Cx



=



M

14,72.10

175,41.103

x1 =

Cy

700

700



đồ

khoá 2005-2010

3



=> Tính theo phơng Y.

Ta có: b= 700 mm; h= 700 mm, giả thiết a= 50mm; h0= 700-50= 650 mm, Z= 500 mm.

M1=175,41(KN.m); M2= 14,72 (KN.m).

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea = eax + 0,2eay = 23,3 + 0,2.23,3 = 27,96 mm.

N

6749,95.10 3

x1 =

=

= 665,02 mm.

R b .b

14,5.700

Ta có: x1>h0 thì m0=0,4.

- Tính mômen tơng đơng( đổi lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng).

M = M1 + m0



h

700

M2 =175,41+0,4.14,72.

=181,3 (KN.m) ;

b

700



- Độ lệch tâm e1=M/N=181,3/6749,95=26,8 mm.

Với kết cấu siêu tĩnh e0=max(ea, e1)=27,96 mm.



h

2



e= e0+ - a=27,96+

Ta có: =



700

- 50= 327,96 mm.

2



e0 27,96

=

= 0,043 < 0,3 .

h0

650



=> Trờng hợp nén lệch tâm rất bé , tính toán gần nh nén đúng tâm.

+ Hệ số ảnh hởng độ lệch tâm:

e =



1

1

=

= 1,071 .

(0,5 )(2 + ) (0,5 0,043)(2 + 0,043)



700.7003

= 202,07 mm.

12.700.700

- Tính toán độ mảnh theo 2 phơng:



Ta có: ix = iy =



x =

y =



l0 x

3000

=

= 14,84. .

ix 202,07

l0y

iy



=



3000

= 14,84.

202,07



= max( x , y ) = 14,84 > 14

=1,028-2,88.10 5 . 2 0,0016. = 0,998

+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi nén đúng tâm:

(1 + )

(1 + 0,998).0,043

= 0,998 +

= 1,284 .

0,3

0,3

+ Diện tích toàn bộ cốt thép dọc As

e = +



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



30



trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



đồ

khoá 2005-2010



e. eN R b .b.h 1,284.1,071.6749,95.10 14,5.700.700

=

= 8200,7 mm2 .

R sc R b

280 14,5

3



A st =



- Hàm lợng cốt thép:

às =



A st

8200,7

.100 =

.100 = 1,6%.

b.h

700.700



Tính với trờng hợp Mymax , Mxt , Nt

Nmax = -7776,82 kN ; Mytu= 17,07 kNm ; Mxt= 45,46 kNm

Kích thớc cột: l = 3m ; tiết diện Cx x Cy = 700x700mm.

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo 2 phơng:

3000

lx

600 = 600



eax = max

= 23,33 mm.

C x 700

=

30 30



ly

3000

600 = 600



eay = max

= 23,3 mm.

C y 700

=

30 30



- Chiều dài tính toán của cột theo 2 phơng:

l0x= l0y =.l= 3.0,7= 2,1 (m).

- Hệ số uốn dọc theo 2 phơng là:

x =

y =



l0 x 2100

=

= 3 < 8.

C x 700

l0y

Cy



=



2100

= 3 < 8.

700



=> x = y = 1 .

- Mômen đã gia tăng Mx1, My1.

Mx1= Mx.x =45,46.1= 45,46 (KN.m).

My1=My . y= 17,07.1= 17,07 (KN.m).

3

17,07.10 3 Mx1 45,46.10

=

Ta thấy :

=



Cy

700

Cx

700



My1



=> Tính theo phơng X.

Ta có: b= 700 mm; h= 700 mm, giả thiết a= 50mm; h0= 700-50= 650 mm, Z= 500 mm.

M1=17,07(KN.m); M2= 45,46 (KN.m).

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea = eax + 0,2eay = 23,3 + 0,2.23,3 = 27,96 mm.

đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



31



trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



đồ

khoá 2005-2010



3



N

7776,82.10

=

= 766,2 mm.

R b .b

14,5.700



y1 =



Ta có: y1>h0 thì m0=0,4.

- Tính mômen tơng đơng( đổi lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng).

M = M2 + m0



h

700

M1 =45,46+0,4.17,07.

=52,3 (KN.m) ;

b

700



- Độ lệch tâm e1=M/N=52,3/7776,82=6,72 mm.

Với kết cấu siêu tĩnh e0=max(ea, e1)=27,96 mm.



h

2



e= e0+ - a=27,96+

Ta có: =



700

- 50= 327,96 mm.

2



e0 27,96

=

= 0,043 < 0,3 .

h0

650



=> Trờng hợp nén lệch tâm rất bé , tính toán gần nh nén đúng tâm.

+ Hệ số ảnh hởng độ lệch tâm:

e =



1

1

=

= 1,071 .

(0,5 )(2 + ) (0,5 0,043)(2 + 0,043)



700.7003

= 202,07 mm.

12.700.700

- Tính toán độ mảnh theo 2 phơng:



Ta có: ix = iy =



x =



y =



l0 x

3000

=

= 14,84. .

ix 202,07



l0y

iy



=



3000

= 14,84.

202,07



= max( x , y ) = 14,84 > 14

=1,028-2,88.10 5 . 2 0,0016. = 0,998

+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi nén đúng tâm:

(1 + )

(1 + 0,998).0,043

= 0,998 +

= 1,284 .

0,3

0,3

+ Diện tích toàn bộ cốt thép dọc As

e = +



e. eN R b .b.h 1,284.1,071.7776,82.10 3 14,5.700.700

A st =

=

= 11019,4 mm2 .

R sc R b

280 14,5

- Hàm lợng cốt thép:

às =



A st

11019,4

.100 =

.100 = 2,24%.

b.h

700.700



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



32



trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



đồ

khoá 2005-2010



Tính tơng tự cho cặp nội lực : Ntu = -6666,51 kN ; Mytu= 16,123 kNm ; Mxmax= 124,409 kNm

A st = 7768,53 mm2 .

Từ kết quả tính toán 3 cặp nội lực ta chọn : A st = 11019,4 mm2 . bố trí cho cột

So sánh với kết quả của phần mềm RDW với A st = 10188 mm2 .

1.4



Tính cốt đai.

Kiểm tra điều kiện tính toán:

Qbmax = 0,75.Rbt .b.h0 = 0,75.1,05.10 3.0,6.0,55 = 259,87 ( kN) > Qmax = 83,37kN Riêng bêtông

đã đủ khả năng chịu cắt, chỉ cần đặt cốt đai cấu tạo.

Đờng kính cốt đai: d (8, 0,25d1) = (8, 0,25.36). Chọn thép 8.

Trong đoạn nối buộc cốt thép khoảng cách cốt đai < = 10d2 = 10.16= 160mm

Lấy u = 100 mm.

Trong các vùng khác cốt đai chọn: u <= (20d2) =320mm , u<500mm, u
Chọn u = 200mm

Trong các tầng tuỳ theo tiết diện cột, đờng kính cốt thép dọc cụ thể mà ta bố trí cốt thép đai cho phù hợp.

Để đơn giản và tránh nhầm lẫn trong thi công trong đoạn giữa cột chọn đai 8 a200 thép AI cho toàn bộ

khung.

Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính:

Q max < 0,3. w1. b1.R b .b.h 0

Trong đó:

w1 = 1 + 5..à w



A s w 2.0,503

E s 21.10 4

Với =

=

= 7; à w =

=

= 0,001

E b 30.10 3

b.S 100.100

w1 = 1 + 5.7.0,001 = 1 < 1,3

b1 = 1 .R b = 1 0,01.14,5 = 0,86

0,3.1.0,86.14,5.10 3.0,6.0,55 = 1234,53kN > Q max = 83,37kN

Vậy điều kiện về ứng suất nén chính đợc thoả mãn đợc thoả mãn

1.5



Bố trí cốt thép dọc :

Sau khi tính toán cốt thép xong thì tiến hành chọn thép và bố trí trên bản vẽ. Cốt thép đợc bố trí tuân

theo các yêu cầu cấu tạo bêtông cốt thép, sách KCBT1, kĩ thuật thiết kế và thi công nhà cao tầng.

Những cột có hàm lợng thép bé hoặc âm thì đặt theo cấu tạo thoả mãn điều kiện

Fa 0.2%bh0. Ta nhận thấy hàm lợng thép cột của công trình ở tầng trên là khá nhỏ chỉ có các tầng

dới là có hàm lợng lớn do đó ở các tầng trên thép đặt theo cấu tạo. Cột đợc thay đổi tiết diện 1 lần từ

tầng 5.

1.6



Xác định vùng tới hạn :

Vùng tới hạn H1 là vùng có khả năng xuất hiện khớp dẻo để tạo ra khả năng phân tán năng lợng

lớn. Vùng này phải đợc đặt cốt đai mau:

đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



33



trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



đồ

khoá 2005-2010





450mm



H1 = 600mm

H1 hc = 600mm

H 2500

t =

= 416,67mm

6

6

Cốt đai trong vùng tới hạn đợc bố trí với khoảng cách đảm bảo:

6dmin dọc = 6.16 = 96mm



chọn u = 100mm

u cot

100mm



1.7



Cấu tạo của nút ở góc trên cùng:

Đặc điểm của nút này là giá trị mômen ở đầu dầm (cột) lớn, việc neo cốt thép chịu kéo của dầm

(cột) phải thận trọng vì ở cột không có lực nén truyền từ tầng trên xuống. Chiều dài neo cốt thép phụ

e

thuộc vào tỉ số 0 .

h

Từ kết quả nội lực trong Etasb ta có

phần tử cột C7

- Nội lực tính toán : M = 19,916 kNm, N = -54,67 KN

M 19,916

- Xét độ lệch tâm e0 = =

= 0,364m

N 54,67

- Xét tỉ số



2



2.1



e0 0,364

= 0,6 => cần cấu tạo nách khung.

=

h

0,6



Tính toán dầm khung K-f



Cơ sở tính toán:

Bảng tổ hợp nội lực cho dầm : (đơn vị Q: KN, M: kN.cm)

TCVN 356-2005: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép.

Hồ sơ kiến trúc công trình.



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



34



trờng đại học kiến trúc hà nội

án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



đồ

khoá 2005-2010



2.2 Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế dầm B789-tầng 2

2.3



Vật liệu:

Cấp độ bền bê tông B25 có: R b = 14,5 Mpa, R bt = 1,05 Mpa, E b = 30 MPa

Thép dọc chịu lực nhóm AIII có: R S = R SC = 280 MPa, E s = 21ì 10 4 MPa

Thép bản và thép đai nhóm AI có:



2.4



R S = R SC = 225 Mpa, R SW = 175 Mpa, E a = 21ì 10 4 MPa



Công thức tính toán:



2.4.1 Với tiết diện chịu mômen dơng:

Cánh nằm trong vùng nén nên bể rộng tính theo công thức

b f = b df + 2.s f

Trong đó sf thoả mãn điều kiện sau:

1

1

6 .l tt = 6 ( 8,1 [ 0,4 0,11] ) = 1,3m



1

1

s f l tt = ( 8,1 [ 0,4 0,11] ) = 3,9m

2

2

6.h f = 6.0,1 = 0,6m





Xác định vị trí trục trung hoà Mf = R b .b f .h f .( h0 0,5.h f )

Khi M < M f trục trung hoà đi qua cánh lúc này ta tính theo tiết diện hình chữ nhầt có bể rộng b f đợc

xác định nh công thức trên

M

Khi đó ta có m =

ta thay b = b f

R b .b.h2

0

Tính theo công thức = 1 1 2. m và đợc kiểm tra theo điều kiện:

R khi mômen xác định theo sơ đồ đàn hồi

D khi mômen xác định theo sơ đồ khớp dẻo



(



đựơc tính theo công thức = 0,5. 1 + 1 2. m

As đợc tính theo công thức A s =



)



M

R s ..h 0



Khi M > M f : trục trung hoà qua sờn, tính theo tiết diện chữ T.

m đựoc tính theo công thức m =



M R b .( b f b ).h f .( h 0 0,5.h f )

R b .b.h 2

0



Tính theo công thức = 1 1 2. m và đợc kiểm tra theo điều kiện:

R khi mômen xác định theo sơ đồ đàn hồi

D khi mômen xác định theo sơ đồ khớp dẻo



As tính theo công thức A s =



R b .b.x + R b .( b f b ).h f

Rs



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



35