Tính toán về cốt thép cột

I. Tính toán cốt thép cột 1, Tính toán cột tầng hầm: a.Tính toán cột DH: _ Cột có tiết diện 70x50 cm _ Dùng bê tông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2 , Rk = 10 kG/cm2 _ Thép AII có Ra = Ra' = 3600 kG/cm2 _ Chiều dài cột 3,45 m đchiều dài tính toán l0 = 0,7 l = 0,7.3,45 = 2,415 m Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm: Cặp 1 M= 29414 kGm N = - 478251 kG Cặp 2 M= 26424 kGm N = - 652204 kG *Giả thiết a= 7 cm h0 = h - a = 70 - 7 = 63 cm h0 - a' = 63 - 7 = 56 cm * Chọn cặp nội lực số 2 để tính toán: _ Độ lệch tâm e0 = e'01 + e01 e'01 : độ lệch tâm ngẫu nhiên = = 2,8 cm e01 = = 0,041 m = 4,1 cm đe0 = 2,8 + 4,1 = 6,9 cm Ta thấy tỷ số l0 /h = 4,93 <8 nên bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc h= 1 _ Xác định e: e = h.e0 + 0,5.h - a = 6,9 + 0,5.70 - 7 = 34,9 cm x = = 100,34 cm > a0h0 = 0,58.63 = 36,54 cm _ Tính lại x theo lệch tâm bé: Ta thấy h.e0 <0,2h0 = 12,6cm e0gh = 0,4 (1,25h - a0h0) = 0,4 (1,25.70 - 36,54 ) = 20,39 cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 =59,35 cm _ Tính Fa = Fa' = Fa = Fa' = = 49,14 cm2 đ m = 2 .. 100 = 3,12 % * Kiểm tra với cặp 1: x = x > a0h0 = 0,58.63 = 36,54 cm đtính lại x theo trường hợp lệch tâm bé h.e0 = 9cm < 0,2.h0 = 12,6cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 = 56,11 cm VT = N . e = 478251.37 =17695287 kGcm VP = Rnbx(h0-0,5.x) + R'aF'a(h0 - a') = 130.50.56,11(63 -0,5.56,11) +3600.49,14(63 -7) = 22651590 kGcm VT < VP đ cốt thép Fa, F'a của cặp 3 thoả mãn được cặp 1 Từ Fa = F'a = 49,14cm2 chọn Fa = F'a = 7F30 có Fa = 49,48 cm2 b. Tính toán cột EH: _ Cột có tiết diện 70´50 cm _ Dùng bê tông mác 300 có Rn = 130 KG/cm2 , Rk = 10 KG/cm2 _ Chiều dài cột 3,45 m đchiều dài tính toán l0 = 0,7 l = 0,7.3,45 = 2,415 m Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm: Cặp 1 M= 27365 kGm N = - 442783 kG Cặp 2 M= -23017 kGm N = - 324436 kG Cặp 3 M= 26273 kGm N = - 542279 kG *Giả thiết a= 7 cm h0 = h - a = 70 - 7 = 63 cm h0 - a' = 63 - 7 = 56 cm * Chọn cặp nội lực số 3 để tính toán: _ Độ lệch tâm e0 = e'01 + e01 e01 = đe0 = 2,8 + 4,9 = 7,7 cm _ Xác định e: e = h.e0 + - a = 7,7 + - 7 = 35,7 cm x = = 83,43 cm > a0h0 = 36,54 cm _ Tính lại x theo lệch tâm bé: Ta thấy h.e0 <0,2h0 = 12,6cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 =58,11 cm _ Tính Fa = Fa' = Fa = Fa' = = 32,43 cm2 đ m = .100 = 2,06 % * Kiểm tra với cặp 1: x = x > a0h0 =36,54 cm đtính lại x theo trường hợp lệch tâm bé h.e0 = 9cm < 0,2.h0 = 12,6cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 = 56,11 cm VT = N.e = 442783.37 = 16382971 kGcm VP = Rnbx(h0-0,5.x) + R'aF'a(h0 - a') = 130.50.56,11(63 -0,5.56,11) +3600.32,43(63 -7) = 19282854 kGcm VT < VP đ cốt thép Fa, F'a của cặp 3 thoả mãn được cặp 1 * Kiểm tra với cặp 2: x = x > a0h0 =36,54 cm đtính lại x theo trường hợp lệch tâm bé h.e0 = 9,9cm < 0,2.h0 = 12,6cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 = 54,72 cm Tính: VT = N . e = 324436.54,72 = 12296124 kGcm VP = Rnbx(h0-0,5.x) + R'aF'a(h0 - a') = 130.50.54,72(63 -0,5.54,72) +3600.32,43(63 -7) = 19214323 kGcm VT < VP đ cốt thép Fa, F'a của cặp 3 thoả mãn được cặp 2 Chọn từ Fa = F'a = 32,43 cm2 ta có Fa = F'a =7F25 có Fa =34,36 cm2 c. Tính toán cột D3: _ Cột có tiết diện 60x40 cm _ Dùng bê tông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2,Rk = 10 kG/cm2 _ Chiều dài cột 3,05 m đchiều dài tính toán l0 = 0,7 l = 0,7.3,05 = 2,135 m Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm: Cặp 1 M= -21895 kGm N = - 362009 kG Cặp 2 M= 19388 kGm N = - 488514 kG *Giả thiết a= 5,5 cm h0 = h - a = 60 - 5,5 = 54,5 cm h0 - a' = 54,5 - 5,5 = 49 cm * Chọn cặp nội lực số 2 để tính toán: _ Độ lệch tâm e0 = e'01 + e01 e01 = e'01 : độ lệch tâm ngẫu nhiên = = 2,4 cm đe0 = 2,4 + 4 = 6,4 cm _ Xác định e: e = h . e0 + - a = 6,4 + - 5,5 = 30,9 cm x = = 93,95 cm > a0h0 = 31,61 cm _ Tính lại x theo lệch tâm bé: Ta thấy h.e0 <0,2h0 = 10,9cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 =50,15 cm _ Tính Fa = Fa' = = 42,07 cm2 đ mt = 2. 100 = 3,86 % * Kiểm tra với cặp 1: x = > a0h0 =36,54 cm đtính lại x theo trường hợp lệch tâm bé h.e0 = 8.5cm < 0,2.h0 = 10.9cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 = 46,92 cm VT = N.e = 11946297 kGcm VP = Rnbx(h0-0,5.x) + R'aF'a(h0 - a') = 14994411 kGcm VT < VP đ cốt thép Fa, F'a của cặp 3 thoả mãn được cặp 1 Chọn từ Fa = F'a = 42,07 cm2 ta có Fa = F'a =6F30 có Fa =42,41 cm2 d. Tính toán cột D8: _ Cột có tiết diện 50x30 cm _ Dùng bê tông mác 300 có Rn = 130 KG/cm2 , Rk = 10 KG/cm2 _ Chiều dài cột 3,05 m đchiều dài tính toán l0 = 0,7 l = 0,7.3,05 = 2,135 m Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm: Cặp 1 M= -14784 kGm N = - 176844 kG Cặp 2 M= -16177 kGm N = - 204033 kG Cặp 3 M= 15005 kGm N = - 235857 kG *Giả thiết a= 4 cm h0 = h - a = 50 - 4 = 46 cm h0 - a' = 46 - 4 = 42 cm * Chọn cặp nội lực số 3 để tính toán: _ Độ lệch tâm e0 = e'01 + e01 e01 = e'01 : độ lệch tâm ngẫu nhiên = = 2cm đe0 = 2 + 6,4 = 8,4 cm _ Xác định e: e = h . e0 + - a = 8,4 + - 4 = 29,4 cm x = = 60,48 cm > a0h0 = 26,68 cm _ Tính lại x theo lệch tâm bé: Ta thấy h.e0 <0,2h0 = 9,2cm đx = h-(1,8+-1,4a0)h.e0 =37,14 cm _ Tính Fa = Fa' = = 19,58 cm2 đ mt = 2. 100 = 2,84 % * Kiểm tra với cặp 1: x = > a0h0 =26,68 cm đtính lại x theo trường hợp lệch tâm bé h.e0 = 10,4cm > 0,2.h0 = 9,2cm đx = 1,8(e0gh-he0) +a0h0 = 33,75 cm VT = N.e = 5552902 kGcm VP = Rnbx(h0-0,5.x) + R'aF'a(h0 - a') = 6794074 kGcm VT < VP đ cốt thép Fa, F'a của cặp 3 thoả mãn được cặp 1 * Kiểm tra với cặp 2: x = > a0h0 =26,68 cm đtính lại x theo trường hợp lệch tâm bé h.e0 = 10cm > 0,2.h0 =9,2cm đx = 1,8(e0gh-he0) +a0h0 = 34,47 cm Tính: VT = N . e = 6325023 kGcm VP = Rnbx(h0-0,5.x) + R'aF'a(h0 - a') = 6827461 kGcm VT < VP đ cốt thép Fa, F'a của cặp 3 thoả mãn được cặp 2 Chọn từ Fa = F'a = 19,58 cm2 ta có Fa = F'a =4F25 có Fa =19,64 cm2 + Bảng chọn thép dầm II.Tính toán cốt thép dầm Tính toán cốt thép dầm CDH Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm ở3 tiết diện Tiết diện M kGm Q kG I-I -37041 -20786 II-II 15298 -6758 III-III -37485 -20997 * Tiết diện II-II chịu mômen dương Tiết diện tính toán là chữ T với các kích thước như sau Chiều rộng cách đưa vào tính toán: bc = b + 2.C1. Trong đó C1 lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: 0,5.(720 -25) = 347,5 cm ld /6= 60cm à bc = 145cm. hc > 0,1.h à C1 = 9.hc = 72cm Giả thiết a = 5cm, à h0 =50cm. Xác định trục trung hoà: Mc = Rn. bc .hc (h0 – 0,5. hc) = 130.145.8.(50-4)=69368 kGm. Mc >M à trục trung hoà đi qua cánh, tiết diện tính toán là chữ nhật bxh = 145x55. A = = = 0,033 > A0 = 0.412 g = 0.984 Fa = = = 8,64 cm2 m = 0,69% Chọn cốt dọc 3¯22 Fa = 11,4 cm2 . + Tại tiết diện I-I Tiết diện tính toán là chữ nhật bxh. Giả thiết a = 5cm, à h0 = 50cm. A = = = 0,456 > A0 = 0.412 Dự kiến dùng thép ở tiết diện II-II kéo vào nên có Fa' = 8,64 cm2 A = = A= 0,284 < A0 = 0.412 a = 0,343 ta thấy ah0 = 17,15cm > 2a' = 10cm Fa = = Fa= 24,12 cm2 m= 1,93% + Tại tiết diện III-III Giả thiết a = 5cm, à h0 = 50cm. A = = = 0,462 > A0 = 0.412 Dự kiến dùng thép ở tiết diện II-II kéo vào nên có Fa' = 8,64 cm2 A = = A= 0,289 < A0 = 0.412 àa = 0,35 Ta thấy ah0 = 17,5cm > 2a' = 10cm Fa = = Fa= 24,44 cm2 m= 1,96% + Tính toán cốt đai: Kiểm tra điều kiện K0.Rn.b.h0 = 0,35.130.25.50 = 56875kg. K1.Rk.b.h0 = 0,6.10.25.50 = 7500kg. Tại tiết diện II-II vì Qmax < K1.Rk.b.h0 nên cốt đai không cần tính toán mà chỉ đặt theo cấu tạo. Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai: Umax = = = 45cm Ta chọn đai ¯8 2 nhánh Khoảng cách tính toán giữa các cốt đai: Utt = Rđ.n.fđ .8. Rk.b.h02 /Q2 = 1600.2.0,503.8.7,5.22.442 /182.106 = 18cm Ucấu tạo = h/3 = 18cm ta chọn cốt đai F8 a150 ở đầu dầm, F8 a200 ở giữa dầm. + Bảng chọn thép dầm III. Thiết kế cầu thang 1. Tính toán chiếu nghỉ Chiếu nghỉ kích thước 1,5x4m Tính toán coi như bản loại dầm. Tính cho băng rộng 1m. Chiều dày ô bản dự kiến là 8cm ; a0 =1,5cm ị h0 =6,5cm Từ phần tính toán tải trọng ta có : - Tổng tĩnh tải g = 415 kG/m2 - Hoạt tải p = 360 kG/m2 Phần tĩnh tải của chiếu nghỉ phải trừ đi phần bậc gạch g = 415 - 159 = 256 kG/m2 q = g + p = 256 + 360 = 616 kG/m2 M = = 174 kG.m A = = 0,032 , g = 0,5[1 + ] = 0,984 cm2 Fa = = = 0,76cm2 Chọn thép F8 a200 đặt theo cả 2 phương. Tỷ lệ cốt thép m =0,39% >mmin = 0,1% Khi tính toán ta coi liên kết giữa bản chiếu nghỉ và dầm thang là kliên kết khớp nhưng thực tế ở đây có mômen âm nên ta bố trí cốt thép âm để chịu mômen này chọn F6 a200. 2. Tính toán bản thang Chiều dài quy đổi của bản thang l= 3,52 +2,42 = 4,25m Bề rộng bản thang = 1,775m. Ta tính theo sơ đồ bản loại dầm. Bản thang 2 vế giống nhau do đó chỉ cần tính thép cho 1 vế rồi bố trí thép cho cả 2 vế Chọn a = 1,5cm ị h0 =6,5cm. Tính cho dải bản rộng 1m. Tải trọng phân bố q= g +p= 360+ 415= 775 kG/m2 M = =305 kGm. A = = 0,056 , g= 0,5[1 + ] = 0,972cm2 Fa = = = 1,35cm2 Chọn thép F8 a200 có Fa = 2,515cm2 đặt theo cả 2 phương. Tỷ lệ cốt thép m = 0,39% Cốt thép âm chọn F6 a200. 3. Thiết kế cốn thang Cốn thang là dầm đơn giản nhịp 4m chịu tải trọng do bản thang truyền vào. Sơ bộ lấy tiết diện 15x30 cm. Ta coi cốn thang là dầm đơn giản kê lên 2 gối tựa là dầm thang và cốn thang. Tải trọng tác dụng: - Tải trọng từ bản thang truyền vào g1= 0,5.q.l1 = 0,5.775.1,775 = 687,8 kG/m - Tải trọng bản thân g2 = 0,3.0,15.2500.1,1 = 123,75 kG/m - Tải trọng do lan can tay vịn g2 = 20.1,1 = 22 kG/m Tổng tải trọng: q = 687,8 +123,75 +22 =834kG/m M = =1883 kGm. Chọn a = 3cm ị h0 = 30 -3 = 27 cm A = = 0,133 g = 0,5[1 + ] = 0,929 Fa = = = 2,09 cm2 Chọn 2F14 có Fa = 3,08 cm2 = 0,32% Tính toán cốt đai Lực cắt Q = = 1773 kG Kiểm tra điều kiện k0 Rkbh0 = 0,35.130.15.27 = 18428 kG k1 Rnbh0 = 0,6.10.15.27 = 2430 kG > Q nên không cần tính cốt đai mà đặt theo cấu tạo. Uct = 15 cm đối với dầm cao 40cm < 45cm Chọn cốt đai F6 a150. 3. Thiết kế dầm thang Dầm thang là dầm đơn giản nhịp 4m chịu tải trọng do cốn thang và bản chiếu nghỉ truyền vào. Sơ bộ lấy tiết diện 22x30 cm. Tải trọng tác dụng: - Tải trọng từ bản chiếu nghỉ truyền vào g1= 0,5.q.l1 = 0,5.616.1,5 = 462 kG/m - Tải trọng bản thân g2 = 0,3.0,22.2500.1,1 = 181,5 kG/m Tổng tải trọng: q = 462 +181,5 = 643,5 kG/m - Tải trọng tập trung do cốn thang P = 0,5.834.4,25 = 1772,25 kG. Mmax = =4433 kGm. Chọn a = 3cm ị h0 = 30 -3 = 27 cm A = = 0,213 g = 0,5[1 + ] = 0,879 Fa = = = 5,19 cm2 Chọn 3F16 có Fa = 6,03 cm2 = 1,02% Tính toán cốt đai Lực cắt Q = = 1773 kG Kiểm tra điều kiện k0 Rkbh0 = 0,35.130.22.27 = 27027 kG k1 Rnbh0 = 0,6.10.22.27 = 3564 kG > Q nên không cần tính cốt đai mà đặt theo cấu tạo. Uct = 15 cm đối với dầm cao 40cm < 45cm Chọn cốt đai F6 a150. IV. Thiết kế ô sàn điển hình 1 Thiết kế ô sàn WC Sàn nhà vệ sinh làm việc trong môi trường xâm thực nên được thiết kế theo sơ đồ đàn hồi để kiểm soát được sự xuất hiện và khống chế bề rộng của khe nứt. Bê tông mác 300 ; Rn = 130 kg/cm2 Thép AI ; Ra = 2100 kg/cm2 Tĩnh tải tính toán : 325 kG/ m2 Hoạt tải tính toán : 240 kG/ m2 qb = 325 + 240 = 565 kG/m2 Nhịp tính toán của ô bản lt1 = 360 - 25 = 335 cm lt2 = 400 - 25 = 375 cm = = 1,12 < 2 à bản kê 4 cạnh M1 = m1P ; MI = k1P. M2 = m2P ; MII = k2P. Tra bảng phụ lục 6 với ta có: m1 = 0,0197 k1 = 0,0456 m2 = 0,0156 k2 = 0,0361 Tính cho một dải bản rộng 1 m P = lt1 x lt2 x q P = 3,75 x 3,35 x 565 = 7098 kg M1 = 0,0197 x 7098 = 140 kgm MI = -0,0456 x 7098 = -324 kgm M2 = 0,0156 x 7098 = 111 kgm MII = 0,0361 x 7098 = -257 kgm Tính thép theo phương l1 Chọn ao = 1,5 (cm) Thép dương: A = = = 0,026. g = 0,5 [1 + ] = 0,987 Fa = = = 1,04 cm2 Chọn 8 a200 Fa = 2,515 cm2 Thép âm: A = = = 0,059 g = 0,5 [1 - ] = 0,97 Fa = = = 2,45 cm2 Chọn 8 a200 Fa = 2,515 cm2 Tính thép cho phương l2 Tính thép dương A = = = 0,02 g = 0,5 [1 + ] = 0,99 Fa = = = 0,83 cm2 Chọn 8 a200 Fa = 2,515 cm2 Thép âm A = = = 0,0468 g = 0,5 [1 - ] = 0,976 Fa = = = 1,93 cm2 Chọn 8 a200 Fa = 2,515 cm2 2. Thiết kế ô sàn 3 x 3,6m Thiết kế theo sơ đồ bản kê bốn cạnh.Ta sử dụng sơ đồ khớp dẻo để tính toán Tĩnh tải tính toán : 325 kG/ m2 Hoạt tải tính toán : 240 kG/ m2 qb = 325 + 370 = 695 kG/m2 Xác định nhịp tính toán Lt1 = 300 - 25= 275 (cm) Lt2 = 360 - 25 = 335 (cm) r = = = 1,22 Dùng phương trình 63a tính toán cốt thép bố trí đều nhau trong mỗi phương: = (2M1 + MA1 + MB1)lt2 + (2M2 + MA2 + MB2)lt1 A1 = ; B1 = ; A2 = ; B2 = ; q = q = 0,78 ; A1 = B1 = 1,112 ; A2 = B2 = 0,912 Thay vào phương trình ta có: = (2 +1,112 +1,112) .3,35. M1 +(2 +0,912 +0,912). 2,75 . M1 M1 = M1 = 129,7 kGm =12970 kGcm à M2 = 10111 KGcm MA1 = MB1 = 14423 KGcm MA2 = MB2 = 11829 KGcm Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn Chọn a = 1,5(cm) à h0 = 6,5 cm Cốt thép dương: A = = = 0,0237 g = 0,5 [1 + ] = 0,988 Fa = = = 0,97 cm2 Chọn thép 8 a 200 có Fa = 2,515 cm2 Cốt thép âm: A = = = 0,037 g = 0,5 [1 + ] = 0,987 Fa = = = 1,08 cm2 Chọn thép 8 a 200 có Fa = 2,515 cm2 Tính cốt thép theo phương cạnh dài Theo phương cạnh dài ta có Cốt thép dương M2 = 10111 kGm < M1 Cốt thép âm MA2 = 11829 kGm < MA1 Thép theo phương cạnh dài đặt theo cấu tạo 8 a 200. VI. Tính toán tầng hầm Xác định tải trọng tính toán: ( tính cho dải rộng1 mét ) + Lực đẩy Q của đất.( đặt tại 1/3 tường như hình vẽ) Q = tg2 ( 450- ) g . = tg2 ( 450- ) x 1900 x = 1979 (kg) + Lực đẩy Q1 do hoạt tải ( Q1 đặt tại giữa tường. ) Q1 = tg2 (450 - ) x p x h = tg2 ( 450- ) x 360 x 2,1 = 357 (kg) + Chọn tường BT dày 25 (cm),trên xây tường gạch ,trọng lượng của tường : P = 0,25 x 2,1 x 2500 + 0,22 x 0,7 x 1800 = 1590 (kg) Mômen uốn với điểm A. MAQ = 1979 x 0,7 = 1385 (kg.m) MAQ1 = 357 x 1,05 = 375 (kg.m) MAP = 1590 x (0,25 /2) = 199 (kg.m) MA = 1385 + 375 + 199 = 1959 (kg.m) Chọn a = 2(cm) ị ho = 25 - 2 = 23 (cm) A = = = 0,0285 , g = 0,5 [1 + ] = 0,9855 Fa = = = 3,2 (cm2) Chọn 5 12 có Fa = 5,65 (cm2) Cốt thép bố trí 2 lớp dùng 12 a 200 theo cả 2 phương dọc và ngang thành khung, giữa 2 lớp có bố trí cốt đai để liên kết. * Tính toán áp lực đất lên tường chắn Do công trình nằm độc lập tách rời với các khu nhà xung quanh nên coi tải trọng mặt nền đường chỉ do tĩnh tải đường và hoạt tải xe gây ra Tĩnh tải phân phối qtc = 0,15 . 2200 + 0,1 . 1200 = 450 (kg/m2) đqtt = 450 . 1,1 = 495 ( kg/m2) Hoạt tải qtc = 500 (kg/m2) đqtt = 500 . 1,2 = 600 ( kg/m2) Đất sét dẻo j = 15,1 g = 1,82 J/m2 c =0,389 KG/m2 = 3,89 J/m2 Theo lý thuyết áp lực đất tác dụng lên tường chắn của Coulomb ta có áp lực chủ động Pamax = tg2 (450 - ) [gH +q] - C .c đ pamax = tg2(450 - ) [ 1,82 . 1,7 + 1,095] - 1,53 . 3,89 = < 0 a góc nghiêng của tường với phương thẳng đứng d góc nghiêng của mặt đất với phương ngang đLực dính của đất đủ để giữ không để đất đè lên tường