Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
Đồ án Bê tông cốt thép 2
Kết cấu nhà cửa
Svth :NGUYN VN HNG
gvhd: TH.S HONG HIU NGHA
Nội dung thiết kế:
Thiết kế khung ngang của một trờng học.
Số liệu thiết kế: 2-F-1
Phần I: Tính toán khung
I- Mô tả công trình
Công trình cn thiết kế là trờng học 5 tầng, đợc xây dựng tại TP. H Ni. Công trình
đợc xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh bởi các tòa nhà cao tầng. Hệ thống kết
cấu của công trình gồm:
1. Hệ thống khung: là hệ thống chịu lực chính của công trình, tiếp nhận tất cả các
tải trọng theo phơng ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng.
2. Hệ thống kết cấu bao che: gồm tờng và cửa, chỉ làm chức năng che chắn cho
phần nội thất bên trong và bên ngoài, không tham gia chịu lực.
3. Hệ thống sàn: phân bố đều ở các tầng, ngoài việc chịu tải trọng bản thân và hoạt
tải sử dụng tác dụng trực tiếp lên nó thì sàn còn đóng vai trò liên kết, truyền tải trọng
ngang và đứng lên hệ khung đảm bảo cho toàn bộ công trình đợc ổn định và đảm bảo
các cấu kiện cùng tham gia chịu lực.
4. Các bộ phận giao thông: cầu thang theo phơng đứng, hành lang theo phơng
ngang.

GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Số
tầng
L
1
(m)
L

12<
thì dùng thép AI có R
S
= R
SC
= 225MPa
+ Nếu
12
thì dùng thép AII có R
S
= R
SC
= 280MPa
2. Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn:
Chọn sàn sờn toàn khối, có dầm phụ và các dầm qua cột.
3. Chọn kích thớc sơ bộ chiều dày sàn:
a. Với sàn trong phòng:
1,1
.3600 99
40
b
Dl
h mm
m
= = =

Trong đó: l - nhịp sàn.
D - hệ số phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên sàn, D = 0,8 - 1,4
m - hệ số phụ thuộc liên kết bản: với bản kê bốn cạnh m = 35
ữ

2
16 1,1 17,6
Vữa lát dày 15 mm,
0

= 2000 daN/m
3
0,015 . 2000 = 30 daN/m
2
30 1,3 39
Bản sàn BTCT dày 100mm,

=2500 daN/m
3
0,1.2500 = 250 daN/m
2
250 1,1 275
Vữa trát dày 10 mm,
0

= 2000 daN/m
3
0,02 . 2000 = 20 daN/m
2
20 1,3 26
Tổng cộng: 316
357,6
Do tờng không xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán phân bố trên sàn là:
2
357,6 /

2
. 300.1,2 360 /
tc
hl
p p n daN m= = =
- Tĩnh tải tính toán:
Các lớp vật liệu
Tiêu chuẩn
(daN/m
2
)
n
Tính toán
(daN/m
2
)
Gạch ceramic dày 8 mm,
0

= 2000 daN/m
3
0,008 . 200 = 16 daN/m
2
16 1,1 17,6
Vữa lát dày 15 mm,
0

= 2000 daN/m
3
0,015 . 2000 = 30 daN/m

= + = + =
c. Với sàn mái:
Do tải trọng trên mái nhỏ nên chọn chiều dày của ô sàn lớn và ô sàn bé trên mái là:
8( )
sm
h cm=
Bảng 2 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái:
Các lớp vật liệu
Tiêu chuẩn
(daN/m
2
)
n
Tính toán
(daN/m
2
)
Mái tôn và xà gồ
Lấy bằng 20 daN/m
2
20 1,05 21
Vữa láng ch&ng th*m dày
3
0
20 , 2000 /

=mm daN m
0,02.2000 = 40 daN/m
2
40 1,3 52

m m m
q g p daN m
4. Lựa chọn kết cấu mái:
Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tờng thu hồi.
5. Lựa chọn kích thớc tiết diện các bộ phận
a. Kích thớc tiết diện dầm:
* Dầm BC (dầm trong phòng )
Nhịp dầm
2
7,2= =L L m
7,2
0,655
11
= = =
d
d
d
l
h m
m
Chọn chiều cao dầm:
0,7=
d
h m
, bề rộng:
0,25
d
b m=
Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao bé hơn
0,7 0,25

Ta chọn chiều cao dầm
0,25
d
h m=
, bề rộng:
m22,0b
d
=
b. Kích thớc ct:
Diện tích kích thớc cột đợc xác định theo công thức:
b
R
N.k
A =
* Cột trục B:
- Diện truyền tải của côt trục B:
2
7,2 2,5
( ).3 14,55
2 2
B
S m= + =
- Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn:
1
. 597,6.14,55 8695,08( )
s B
N q S daN= = =
- Lực dọc do tải trọng tờng ngăn dày 220 mm
2
7,2

1228,25 ( )
85
b
k N
A cm
R
= = =
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
Vậy ta chọn kích thớc cột
25 50
c c
b xh x cm=
có
2
1250 1228,25A cm= >
* Cột trục C:
Cột trục C có diện chịu tải S
c
nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B, để thiên về an toàn
và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kích thớc tiết diện cột trục C
25 50
c c
b xh x cm=
(bằng với cột trục B).
* Cột trục A:
Diện truyền tải của côt trục A:
2
2,5
.3 3,75


Do lực dọc bé nên khi kể đến ảnh hởng của mômen ta chọn
3,1k =
2
. 1,3.15506,3
237,155( )
85
b
k N
A cm
R
= = =
Do A nhỏ nên ta chọn:
cm22x22hxb
cc
=
có
2
484=A cm
Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thớc tiết diện cột nh sau:
Cột trục B, C có kích thớc:
25 50
c c
b xh x cm=
cho tầng 1,2.
25 45
c c
b xh x cm=
cho tầng 3, 4,.


D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
D 25-70
11 12 13 14
3000300030003000300030003000300030003000300030003000
39000
C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22 C 22-22
3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000
39000
7200
9700
A
B
C
7200
9700
A
B
C

D 25-70
C 25-50 C 25-50
D 25-70
C 25-50
C 25-50
D 25-70
C 25-50 C 25-50
D 25-70
C 25-50 C 25-50
C 22-22
D 25-70
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-30
D 22-25
D 22-25
D 22-25
D 22-25
D 22-25
D 22-25
D 22-25

D-22x30
C-22x22
C-22x22
C-22x22
C-22x22
C-22x22
C-25x50
C-25x45
C-25x45
C-25x50
C-25x50
C-25x45
C-25x45
C-25x50
D-25x70
D-25x70
D-25x70
D-25x70
D-22x25
D-22x25
D-22x25
D-22x25
D-22x25
D-22x25
D-22x25
D-22x25
D-22x30
D-22x30
D-22x30
D-22x30

( Với trục cột là trục cột tầng 3,4,5).
b, Chiều cao của cột:
Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm, do dầm khung thay đổi
tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục hành lang (dầm có tiết diện nhỏ
hơn)
- Xác định chiều cao của cột tầng 1:
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
Lựa chọn chiều cao chôn móng từ mặt đất tự nhiên trở xuống (cốt -0,6 m) với
600 0,6
m
h mm m= =
1 1
0,3
3,9 0,6 0,6 4,95( )
2 2
d
t m
h
h H Z h m = + + = + + =
( Với
0,6Z m=
khoảng cách từ cốt

0,00 đến mặt đất tự nhiên).
- Xác định chiều cao cột tầng 2,3,4:
2 3 4
3,9
t t t t
h h h H m = = = =

2590
AB
IV- Xác định tải trọng đơn vị
1. Tĩnh tải đơn vị
- Tĩnh tải sàn phòng học: g
s
= 357,6 (daN/m
2
)
- Tĩnh tải sàn hành lang: g
hl

= 275,1 (daN/m
2
)
- Tĩnh tải sàn mái: g
m
= 319 (daN/m
2
) (phần sênô có g
sn
= g
m
= 319 (daN/m
2
))
- Tờng xây 220: g
t2
= 514 (daN/m
2

3600
7200
2500
2500
B A
a, Với ô sàn lớn trong phòng (3x3,6 m).
- Do có dầm phụ kê lên dầm chính, nên tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng
hình tam giác nh hình vẽ.
- Quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật ta cần hệ số k:
Tải phân bố dạng thang nên có
2 3
1 2k

= +
vi
3 5
2 2 3,6 12
B
L

= = =
ì

0,725k =

b, Với ô sàn hành lang, kích thớc 2,5 x 3 (m)
Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác. Để quy đổi sang
dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số
625,0
8

S1
S1
S1
S2 S2
S2 S2
B AB'
C B AB'
G
C
g
1
G
B
'
G
B
g
2
G
A
Tĩnh tải trên các tầng 2, 3, 4, 5đợc tính trong bảng 3
Bảng 3. Tính tĩnh tải tầng 2, 3, 4, 5
tĩnh tãi phân bố - dan/m
TT Loại tải trọng và cách tính
Kết
quả
g
1
1
Do tải trọng từ sàn S

Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x0,3:
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3
544,5
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
2
Do trng lng tng xõy trờn dm dc cao 3,9 0,3 = 3,6 m vi
h s& gim l ca 0,7 l :
514.3,6.3.0,7

3885,84
2
Do trọng lợng sàn S
1
truyền vào, để đơn giản trong tính toán ta
phân theo diện tích truyền tải:
1 1 1
3 0,22
(3 0,22) 357,6 690,92
4
G S g

= = =
690,92
Tổng cộng G
C
:
5121,26
G
B

1
= 2.690,92 = 1381,84
1381,84
Tổng cộng G
B
': 1926,34
G
A
1
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3:
2500 x1,1 x 0,22 x 0,3 x 3
544,5
2 Do trọng lợng sàn hành lang truyền vào (đã tính ở trên) 668,56
3
Do lan can xây tờng 110 cao 900 mm truyền vào:
296 x 0,9 x 3 = 799,2
799,2
Tổng cộng G
A
:
2012,26
2. Tĩnh tải tầng mái
Để tính toán tải trọng tĩnh tải phân bố đều trên mái, trớc hết ta phải xác định kích
thớc của tờng thu hồi xây trên mái.
Dựa vào mặt cắt kiến trúc, ta có diện tích thu hồi xây trên nhịp BC là:
2
1
12,89( )
t
S m=

m
m
m
m
m
m
Sê nô
Sê nô
B AB'
C B AB'
G
C
g
1
G
B
'
G
B
g
2
G
A
3600 3600
7200
2500
2500
C
2 3 4
3000

. . 0,725.319.(3 0,22).2 1285,88
td m
g k g l= = =
1285,88
Tổng g
1
m
:
1797,96
g
2
m
1
Do trọng lợng tờng thu hồi 110 cao trung bình 1,05 m
g
t1
= 296.1,05=310,8
310,8
2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với tung độ
lớn nhất:
5 5
. .319.(2,5 0,22) 454,575
8 8
td m
g g l= = =
454,575
Tổng g
2
m

574,2
4
Do tờng sê nô cao 0,5 m, dày 8cm, bằng bê tông cốt thép:
2500. 1,1. 0,08. 0,5. 3 = 330
330
Tổng cộng G
C
m
:
2063,04
G
B
m
1 Giống nh mục 1, 2 của G
C
đã tính ở trên: 544,5 + 616,34 1160,84
2
Do trọng lợng sàn hành lang S
2
truyền vào:
[ ]
2 2
(2,5 0,22)
. (3 0,22) (3 2,5) . .319 596,4
4
m
G S g

= = + =
596,4

Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3:
2500 x1,1 x 0,22 x 0,3 x 3
544,5
2 Do trọng lợng sàn hành lang S
2
truyền vào (đã tính ở trên) 596,4
3 Giống nh mục 3, 4 của G
C
m
đã tính ở trên: 574,2+330 904,2
Tổng cộng G
A
m
: 2045,1
Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2)
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
1441,48
5789,82
509,58
2012,26
5121,26 1926,34
1441,48
5789,82
509,58
2012,26
5121,26 1926,34
1441,48
5789,82
509,58

sơ đồ phân bố hoạt tải sàn tầng 2 hoặc tầng 4
p
1
P
C
P
B
'
P
B
I
I
I
I
B AB'
4
3000
3600
3000
3600
7200
2500
2500
S1
S1
S1
S1
S1
S1 S1
S1

1
truyền vào dạng tam giỏc:
1
3
. 3. 240
4
540
s
I I
C B
S pP P = = ==
540
P
B'
I
Do tải trọng 2 sàn S
1
truyền vào dạng tam giỏc:
P
B'
I
=2.540
1080
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
C B AB'
3600 3600
7200
2500
2500

2
5 5
. . .360.2,5 562,5
8 8
hl
I
lp p= = =
562,5
P
A
I
= P
B
I
(daN)
Do tải trọng sàn truyền vào
[ ]
2
2,5
. 3 (3 2,5) . .360 7
4
87,5
I I
BA s
S pP P = = + ==
787,5
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
3600 3600
7200

S1
S1 S1 S1
sơ đồ phân bố hoạt tải sàn 1- tầng mái
Bảng 10. Tính hoạt tải 1 - Tầng mái
Hoạt tải 1 - tầng mái
Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả
Tầng
mái
p
1
mI
(daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng 2 hình thang với
hệ số phân bố đều k= 0,725:
1
. . 0,725.97,5.3.2 424,125
m
m
I
k p lp = = =
424,125
P
C
mI
= P
B
mI
(daN)
Do tải trọng sàn S
1

B'
sơ đồ phân bố hoạt tải 2 tầng 2 hoặc tầng 4
3600 3600
7200
2500
2500
C B A
3000
3600
3000
3600
7200
2500
2500
S2 S2
S2 S2
2 3 4
B'
P
B
P
2
P
A
II
II
II
C B A
Bảng 8. Tính hoạt tải 2 - Tầng 2,4
Hoạt tải 2 - tầng 2,4

Do tải trọng sàn truyền vào:
[ ]
2
2,5
. 3 (3 2,5) . .360 78
4
7,5
II II
BA s
P S pP = = + = =
787,5
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
sơ đồ phân bố hoạt tải 2 tầng 3,5
3000
3600
3000
3600
7200
2500
2500
3600 3600
7200
2500
2500
C B AB'
P
C
P
1

(daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng 2 hỡnh thang với
hệ số phân bố đều k = 0,725.
1
. . 0,725.240.3.2 1044
II
s
k p lp = = =
1044
P
C
II
= P
B
II
(daN)
Do tải trọng sàn S
1
truyền vào dạng tam giỏc:
1
3
. 3. .240
4
540
s
I I
C B
S pP P = = ==
540
P

3600
3000
3600
7200
2500
2500
3600 3600
7200
2500
2500
sơ đồ phân bố hoạt tải sàn 2 tầng mái
2 3
S2
S2
S2 S2
C
Bảng 7. Tính hoạt tải 2 - Tầng mái
Hoạt tải 2- tầng mái
Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả
Tầng
mái
p
2
mII
(daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng tam giác có tung độ
lớn nhất với hệ số phân bố đều k = 5/8:
2
5 5
. . .97,5.2,5 152,34

Do tải trọng sênô truyền vào:
P
C
mII
,S
= 97,5 . 0,6 . 3 = 175,5
175,5
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1
Trờng đại Học Hải Phòng Đồ án bê tông cốt thép 2
4950 3900 3900 3900 3900
438,8
175,5
219,4 219,4
424,125
787,5 787,5
562,5
540
1080
540
B'
1044
3510
7020
3510
2590
787,5 787,5
562,5
sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung trục 3
540 1080 540
1044

dạng C.
Công trình cao dới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió. Tải trọng
truyền lên khung sẽ đợc tính theo công thức:
Gió đẩy: q
đ
= W
0
.n.k
i
.C
đ
.B
Gió hút: q
h
= W
0
.n.k
i
.C
h
.B
Bảng11. Tính toán tải trọng gió
Tầng
H
tầng
(m)
Z
(m)
K n B(m) C
đ

= -
0,8
Trị số S đợc tính theo công thức:
S = nkW
0
B
ii
hC

= 1,2.1,134.95.3.
ii
hC

= 387,82
ii
hC

+ Phía gió đẩy:
S
đ
= 387,82.(0,8.0,5 - 0,8.3,2) = -837,69 (daN)
+ Phía gió hút:
S
h
= 351,2.(0,6.0,5 + 0,8.3,2) = 1109,2 (daN)
GVHD: TH.S HONG HIU NGHA SVTH:NGUYN VN HNG Trang 1