Đồ án BTCT 2: Thiết kế khung bê tông cốt thép toàn khối nhà 5 tầng (SV: Lê Văn Điệp)

Tham khảo đồ án Bê tông cốt thép 2 thiết kế khung phẳng toàn khối nhà 5 tầng. Trình bày đầy đủ các bước tính toán tải trọng, nội lực và bố trí thép.

• Tác giả: Lê Văn Điệp
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Hữu Anh Tuấn
• Trường học: Không có thông tin
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Thiết Kế Khung Phẳng Bêtông Cốt Thép Toàn Khối Trục 3 Cho Nhà Ở Tập Thể 5 Tầng
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: Không có thông tin
• Địa điểm: Không có thông tin

Tóm tắt

I. Khái niệm về Đồ án Bê tông Cốt Thép 2 Khung Toàn Khối

Đồ án bê tông cốt thép 2 khung toàn khối là một công trình thiết kế kết cấu chịu lực chủ yếu của các tòa nhà cao tầng. Kết cấu này được tạo thành từ hệ thống khung phẳng bê tông cốt thép nối với nhau bằng các nút cứng, tạo độ cứng lớn và khả năng chịu tải trọng động tốt. Phương pháp thiết kế này áp dụng các tiêu chuẩn TCVN hiện hành để đảm bảo an toàn và độ bền cho công trình. Sàn được đổ toàn khối với hệ khung, nhằm tăng cường độ cứng ngang của toàn bộ kết cấu. Phương án này được ưa chuộng trong các công trình nhà ở tập thể, tòa nhà văn phòng và các công trình dân dụng có yêu cầu cao về độ ổn định.

1.1. Định nghĩa và Đặc điểm của Khung Toàn Khối

Khung toàn khối là hệ thống thanh bê tông cốt thép được đổ liên tục, tạo thành một khối thống nhất. Ưu điểm chính bao gồm: độ cứng ngang lớn, chịu tải trọng động tốt, nút cứng tương đối đơn giản. Tuy nhiên, nhược điểm là thi công phức tạp, khó cơ giới hóa, chịu ảnh hưởng thời tiết và thi công chậm so với phương pháp lắp ghép.

1.2. So sánh Khung Toàn Khối và Khung Lắp Ghép

Khung lắp ghép có ưu điểm về thi công nhanh và kiểm tra chất lượng dễ dàng, nhưng độ cứng kết cấu không lớn và mối nối phức tạp. Khung toàn khối thích hợp cho các công trình yêu cầu độ cứng cao, trong khi khung lắp ghép phù hợp với các dự án cần thi công nhanh và có điều kiện cơ giới hóa tốt.

II. Quy Trình Thiết Kế và Tính Toán Khung

Quy trình thiết kế đồ án bê tông cốt thép 2 khung bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp với điều kiện công trình. Tiếp theo, xác định sơ bộ tiết diện cho các cấu kiện chính như dầm, cột và sàn. Bước tiếp theo là lập sơ đồ tính khung ngang để phân tích nội lực. Sau đó, tính toán tải trọng bao gồm tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió. Cuối cùng, xác định nội lực, tổ hợp nội lực và tiến hành tính toán bố trí thép cho các thanh khung theo tiêu chuẩn TCVN.

2.1. Lựa Chọn Vật Liệu Xây Dựng

Công trình thường sử dụng bê tông cấp độ B20 (M250) với cường độ chịu nén tính toán Rb = 11,5 MPa. Phần cốt thép sử dụng các nhóm khác nhau: nhóm AI cho đường kính ≤ 10mm với RS = 225 MPa, nhóm AII cho ≥ 12mm với RS = 280 MPa, và nhóm AIII cho 10-40mm với RS = 365 MPa. Việc lựa chọn vật liệu phải tuân theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

2.2. Xác Định Sơ Bộ Tiết Diện Cấu Kiện

Chiều dày sàn được chọn dựa trên ô sàn có kích thước lớn nhất. Tiết diện dầm phụ thuộc vào nhịp dầm và tải trọng, ví dụ dầm nhịp 2,9m có chiều cao 300mm, dầm nhịp 5m có chiều cao 600mm. Tiết diện cột được tính dựa trên diện tích truyền tải và hệ số ảnh hưởng mômen, đảm bảo đủ khả năng chịu lực.

III. Tính Toán Tải Trọng và Nội Lực

Tính toán tải trọng là bước quan trọng trong thiết kế khung bê tông cốt thép. Tải trọng được chia thành tĩnh tải (trọng lượng chính của cấu kiện, vật liệu lớp phủ) và hoạt tải (tải trọng sử dụng, người, đồ vật). Để xác định nội lực khung, cần lập sơ đồ tính toán khung ngang với các liên kết cụ thể. Tải trọng gió được tính toán theo hướng ngang, đặc biệt quan trọng đối với công trình cao tầng. Các tải trọng này được tổ hợp theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 để xác định các tổ hợp tải trọng tới hạn nhất, từ đó tính toán mô men uốn, lực cắt và lực dọc trong từng cấu kiện.

3.1. Cơ Sở Xác Định Tải Trọng

Tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 quy định chi tiết về tải trọng và tác động. Tĩnh tải được tính dựa trên khối lượng vật liệu, trong khi hoạt tải được quy định theo loại công trình (nhà ở tập thể: 2,0 kN/m²). Tải trọng gió phụ thuộc vào địa phương, được xác định theo bản đồ khí hậu. Tất cả các tải trọng này được tính toán trên một sàn rồi truyền vào khung chính.

3.2. Tổ Hợp Nội Lực theo Tiêu Chuẩn

Tổ hợp tải trọng được xác định theo TCVN 5574-2012 để tìm ra trường hợp tối bất lợi. Mô men uốn, lực cắt được tính từ sơ đồ tính khung bằng các phương pháp cân bằng. Cần xét nhiều tổ hợp nội lực khác nhau để đảm bảo thiết kế an toàn và kinh tế cho toàn bộ kết cấu khung phẳng.

IV. Tính Toán và Bố Trí Cốt Thép

Tính toán cốt thép là giai đoạn cuối cùng nhưng vô cùng quan trọng trong thiết kế đồ án khung bê tông cốt thép. Dựa trên nội lực đã xác định (mô men uốn, lực cắt, lực dọc), cần tính toán diện tích thép dầm theo công thức thiết kế. Bố trí thép cột phải đảm bảo khả năng chịu nén lệch tâm với độ bền cao. Cần kiểm tra điều kiện sử dụng như độ võng dầm, độ mở rộng nứt. Cấu tạo nút khung phải được thiết kế cẩn thận để đảm bảo vùng bê tông chịu nén không bị ép vỡ và cốt thép neo vào nút không bị tuột. Bảng vẽ chi tiết phải thể hiện rõ ràng vị trí, đường kính và số lượng cốt thép.

4.1. Tính Toán Thép Dầm

Thép dầm được tính dựa trên mô men uốn cực đại tại các vị trí nguy hiểm. Công thức thiết kế xác định diện tích thép kéo As cần thiết. Phải tính toán thép nén A's nếu cần, đảm bảo chiều dày lớp bảo vệ và khoảng cách giữa các thanh thép. Thép cắt ngang (cốt ngang) được tính dựa trên lực cắt và cường độ cốt ngang RSW.

4.2. Tính Toán Thép Cột và Cấu Tạo Nút

Thép cột được tính để chịu lực nén lệch tâm kết hợp giữa lực dọc và mô men uốn. Cốt ngang cột phải đủ dù để giữ cốt dọc, cách không quá 15-20cm. Cấu tạo nút cứng (liên kết cột-dầm) là vùng chịu lực cao nhất, cần bố trí thép neo đủ để neo cốt thép từ dầm vào cột, đảm bảo độ cứng và an toàn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN MỤC LỤC A-NỘI DUNG:. 2 B-SỐ LIỆU THIẾT KẾ:.2 I-LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU:.HỆ CHỊU LỰC KHUNG TOÀN KHỐI.CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG:.SƠ BỘ TIẾT DIỆN:. LẬP SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG:.

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG.CƠ SỞ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG:.TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI PHÂN BỐ TRÊN 1 SÀN. TẢI TRỌNG TRUYỀN VÀO KHUNG:.TẢI TRỌNG GIÓ:. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC.TỔ HỢP TẢI TRỌNG THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG.

TỔ HỢP NỘI LỰC KHUNG PHẲNG THEO TCVN. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 3.TÍNH TOÁN THÉP DẦM.TÍNH TOÁN THÉP CỘT. CẤU TẠO NÚT KHUNG: thể hiện trong bảng vẽ.65 SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 1 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN A-NỘI DUNG: Tính toán thiết kế khung phẳng BTCT toàn khối trục 3.

Công trình là nhà ở tập thể 5 tầng B-SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Bước Số Khu vực Khung NHỊP NHỊP NHỊP Chiều cao Chiều cao Chiều cao khung tầng xây trục L1(m) L2(m) L3(m) h1(m) ht(m) ∆h(m) B(m) n dựng 3 2.9 4 5 II 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN: - Quy chuẩn xây dựng Việt Nam. - TCVN 2737 - 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế. - TCVN 5574 - 2012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế. - Các tiểu chuẩn quy phạm hiện hành có liên quan.

I-LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU: I-1.HỆ CHỊU LỰC KHUNG TOÀN KHỐI 1/Khái niệm chung  Kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình nối với nhau bằng các nút cứng hoặc khớp. Khung bê tông cốt thép được dùng rộng rãi và là kết cấu chịu lực chủ yếu của nhiều loại công trình.  Có nhiều cách phân loại khung, theo phương pháp thi công người ta chia ra thành 2 loại: + Khung Toàn khối:  Ưu điểm: Độ cứng ngang lớn, chịu tải trọng động tốt. Việc chế tạo các nút cứng tương đối đơn giản.

 Nhược điểm: Thi công phức tạp, khó cơ giới hóa. Chịu ảnh hưởng thời tiết, thi công chậm. + Khung lắp ghép: SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 2 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN  Ưu điểm: Các cấu kiện được chế tạo tại phân xưởng nên dễ kiểm tra chất lượng.

Thi công nhanh, dễ cơ giới hóa.  Nhược điểm: Độ cứng của kết cấu không lớn. Thực hiện các mối nối phức tạp, nhất là các nút cứng.  Hệ khung trong nhà là một hệ không gian.

Tuỳ trường hợp cụ thể mà có thể tính khung phẳng hoặc khung không gian. + Với nhà khá dài, khung đặt theo phương ngang nhà sẽ được xem như các khung phẳng.Các khung phẳng được giằng với nhau bởi các dầm dọc. + Khi mặt bằng của nhà vuông hoặc gần vuông, gió và các tải trọng ngang khác tác dụng theo phương bất kỳ , khi đó khung được tính như một hệ không gian. Phương án lựa chọn: KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI (tính theo khung phẳng) 2/Phương pháp thiết kế kết cấu sàn và mái Sàn được đổ toàn khối với hệ khung, nhằm tạo độ cứng lớn cho công trình.

Có bố trí dầm phụ cho ô sàn có diện tích lớn. Mái được lợp tôn, kết cấu chịu lực của mái là xà gồ và dầm xiên với độ dốc , mái consol vươn ra trên mặt bằng một đoạn 1. 3/Bố trí hệ chịu lực của nhà khung Khung gồm từ các thanh và các nút.  Thanh là các cấu kiện chịu uốn (dầm) và cấu kiện chịu nén hoặc kéo lệch tâm (cột, xà ngang gãy khúc, xà ngang cong).

 Nút cứng (nối cột với dầm) phải có kích thước hình học và bố trí cốt thép sao cho phù hợp với sơ đồ tính toán. Phải đảm bảo sao cho vùng bêtông chịu nén không bị ép vỡ và cốt thép neo vào nút không bị tuột. Liên kết giữa cột với móng được xem là ngàm tại mặt móng. SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 3 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS.

NGUYỄN HỮU ANH TUẤN I-2.CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG: Sử dụng bêtông cấp độ bền B20 (tương đương M250) - Cường độ chịu nén tính toán: Rb=11,5MPa - Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt=0.9MPa - Khối lượng riêng: - Môđun đàn hồi: Sử dụng thép: - Thép nhóm AI cho loại đường kính Ø ≤ 10(mm) Cường độ chịu nén, kéo tính toán: RS=225MPa; RSC=225MPa Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang: RSW=175MPa Môđun đàn hồi: - Thép nhóm AII cho loại đường kính Ø ≥ 12(mm) Cường độ chịu nén, kéo tính toán: RS=280MPa; RSC=280MPa; Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang: RSW=225MPa - Thép nhóm AIII cho loại đường kính 10 ≤ Ø ≥ 40(mm) Cường độ chịu nén, kéo tính toán: RS=365MPa; RSC=365MPa I-3.SƠ BỘ TIẾT DIỆN: a. Chiều dày sàn: Chọn sơ bộ chiều dày sàn theo ô sàn có kích thước lớn nhất Sàn tầng: - Kích thước ô sàn lớn nhất: Ta có: sàn thuộc loại bản kê 4 cạnh, bản làm việc theo hai phương. - Chiều dày bản sàn: chọn SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 4 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN b.

Tiết diện dầm: + Dầm dọc chọn: chọn: + Dầm khung trục 3 Dầm AB: Chọn hd=300mm Chọn bd=250 mm Dầm BC: Chọn hd=600 mm Chọn bd=250 mm Dầm CD: Chọn hd=300 mm Chọn bd=250 mm ♦ Dầm mái: SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 5 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN : ; chọn c. Tiết diện cột: + Diện tích tiết diện cột sơ bộ theo công thức: Trong đó: : Hệ số kể đến ảnh hưởng mômen trong cột. ; Với: n là số tầng.

là diện tích truyền tải lên cột khung. đối với chung cư, tườ ng là vách gạch. + Phạm vi truyền tải của cột để tính kích thước tiết diện: Để xác định tiết diện cột ta chọn cột có phạm vi truyền tải lớn nhất ( tức là cột mà ở vị trí đó có những ô sàn bao quanh có diện tích sàn lớn nhất )được thể hiện trong mặt bằng. SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 6 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS.

NGUYỄN HỮU ANH TUẤN HÌNH: DIỆN TÍCH CHỊU TẢI CỦA CỘT BẢNG SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT KHUNG TRỤC 2 Ta có: N=qSn Chọn q=g+p (kN) A b (mm2) Ac Cột S(m ) 2 bxh (kN/m2) (mm2) n=5 (mm) Cột góc 3.1 SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 7 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN + Kiểm tra về độ ổn định, đó là việc hạn chế độ mãnh. (với , b: bề rộng tiết diện, H: chiều cao tầng) • Đối với khung nhà nhiều tầng liên kết cứng giữa dầm và cột có từ 2 nhịp trở lên, đổ bêtông cốt thép toàn khối hệ số - Kiểm tra độ ổn định của cột biên (250x400) tầng 1: Thõa mãn điều kiện về ổn định. • Với các cột còn lại việc kiểm tra ổn định được thực thiện tương tự và thể hiện ở bảng sau: BẢNG KIỂM TRA ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CỘT hệ số Cột Tiết diện Cột Tiết diện Tầng H(m) λb Kiểm tra Tầng H(m) λb Kiểm tra 0.7 trục cột trục cột 1 4.25 Thỏa Như vậy ta chọn kích thước cột: - Cột góc ở 5 tầng có tiết diện 250×250 mm - Cột biên ở 5 tầng có tiết diện 250×300 mm - Cột giữa ở 5 tầng có tiết diện 250×500 mm SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 8 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS.

NGUYỄN HỮU ANH TUẤN HÌNH: MẶT BẰNG SƠ BỘ TIẾT DIỆN DẦM, CỘT SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 9 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN ` HÌNH: SƠ ĐỒ CHỌN TIẾT DIỆN KHUNG TRỤC 3 I-4. LẬP SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG: Tính khung ngang được thực hiện theo sơ đồ khung phẳng theo phương cạnh ngắn của công trình ( phương có độ cứng và độ ổn định kém hơn ). Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột) và các 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 lấy nhịp tính toán bằng nhịp kiến trúc, ta có sơ đồ tính: SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 10 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN HÌNH: SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG TRỤC 3 II. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG II.CƠ SỞ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG: - Các số liệu về tải trọng lấy theo TCVN 2737-1995 : Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế. - Hệ số tin cậy lấy theo bảng 1, trang 10 TCVN 2737 – 1995.

- Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn theo “ Sổ tay thực hành kết cấu công trình ” – PGS. SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 11 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN II.TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI PHÂN BỐ TRÊN 1 SÀN 10 20 100 15 GAÏCH CERAMIC VÖÕ A LOÙ T M50 BAÛ N SAØ N BTCT VÖÕ A TRAÙ T M50 HÌNH: MINH HỌA CÁC LỚP CẤU TẠO SÀN + Đối với sàn thường xuyên tiếp xúc với nước ( sàn vệ sinh,…) thì cấu tạo sàn còn có thêm lớp chống thấm. ♦ Tĩnh tải: Trong đó: : là chiều dày lớp thứ I (m); : trọng lượng riêng của lớp thứ i ; : hệ số vượt tải; : tải trọng tính toán ; : tải trọng tính tiêu chuẩn ; ♦ Hoạt tải: Trong đó: : hoạt tải tính toán ; SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 12 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS.

NGUYỄN HỮU ANH TUẤN : hoạt tải tiêu chuẩn ; : hệ số vượt tải; TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN PHÒNG Ở Loại Cấu tạo tải STT (m) trọng Gạch 0.1 20 22 ceramic 1 Lớp vữa 0.2 lót 2 Tĩnh tải BTCT sàn 0.4 trát 4 Đường 40 40 ống, thiết 5 bị Tổng tĩnh 373 412.6 tải Hoạt tải 1 Hoạt tải 1.6 Tổng SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 13 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BAN CÔNG, LÔGIA Loại tải STT Cấu tạo trọng (m) 1 Gạch 0.1 20 22 ceramic 2 Lớp vữa lót 0.2 60 72 thấm Tĩnh tải 4 Lớp BTCT 0.1 250 275 sàn 5 Lớp vữa 0.4 trát 6 Đường 40 40 ống, thiết bị Tổng tĩnh 433 484.6 tải Hoạt tải 1 Hoạt tải 1.6 SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 14 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN VỆ SINH Loại tải STT Cấu tạo trọng (m) 1 Gạch 0.1 20 22 ceramic 2 Lớp vữa lót 0.2 60 72 thấm Tĩnh tải 4 Lớp BTCT 0.1 250 275 sàn 5 Lớp vữa 0.4 trát 6 Đường 40 40 ống, thiết bị 7 Tường trên 1.2 130 156 sàn Tổng tĩnh 563 640.6 tải Hoạt tải 1 Hoạt tải 1.6 SV: LÊ VĂN ĐIỆP MSSV:12520807001 15 ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD: TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN TẢI TRỌNG MÁI Loại tải STT Cấu tạo trọng (m) Tĩnh tải Mái tôn, xà gồ 17 17 bằng gỗ Hoạt tải 1 Hoạt tải 1.1 30 33 Tổng 47 50 BẢNG TỔNG HỢP TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN CÁC SÀN STT LOẠI SÀN CÔNG TRÌNH 1 Sàn phòng ở 373 412.