thuyết minh đồ án bê tông cốt thép 1. TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC TP.HCM Khoa Xây Dựng BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN BTCT1 Giáo viên hướng dẫn: Trương Văn Chính Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Giang Lớp: XD18CT MSSV: 18520100090 I. DỮ LIỆU 1. Sơ đồ mặt bằng: a. Mặt bằng kết cấu sàn có kích thước: chiều dài L=4l1, chiều rộng L= 9l1. b. Hệ gồm 5 dầm chính, 10 dầm phụ, và 20 cột BTCT tiết diện( 300x300 đỡ đà chính. 2. Kích thước ô sàn l1xl2 và trị số hoạt tải sử dụng Ptc lấy theo số thứ tự của sinh viên ở bảng đính kèm. A. BẢN SÀN I. SƠ ĐỒ SÀN
TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC TP.HCM Khoa Xây Dựng BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN BTCT1 Giáo viên hướng dẫn: Trương Văn Chính Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Giang Lớp: XD18-CT MSSV: 18520100090 I DỮ LIỆU Sơ đồ mặt bằng: a Mặt kết cấu sàn có kích thước: chiều dài L=4l1, chiều rộng L= 9l1 b Hệ gồm dầm chính, 10 dầm phụ, 20 cột BTCT tiết diện( 300x300 đỡ đà Kích thước sàn l1xl2 trị số hoạt tải sử dụng Ptc lấy theo số thứ tự sinh viên bảng đính kèm A.BẢN SÀN I SƠ ĐỒ SÀN D? M CHÍNH 2100 2100 6300 2100 C? T 2100 D? M PH? 2100 6300 18900 2100 2100 A B B C C 2100 6300 2100 A 4900 4900 4900 4900 19600 A B C D E I.1 Kích thước L1= 2.1 m , L2= 4.9m I.2 Hoạt tải Giá trị tiêu chuẩn Hệ số tin cậy Ptc = n = 1.4 KN/m2 I.3 Vật liệu Sử dụng bê tơng B15, cốt thép sàn nhóm CI, cốt thép dọc dầm nhóm CII , cốt thép đai dầm loại CI I.5 Số liệu tính tốn Bê tơng B15 có: Rb =8.5 MPa ; Rbt =0.75MPa ; II CÁC LỚP CẤU TẠO SÀN VÀ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN II.1 Các lớp cấu tạo sàn: -Lớp gạch dày 20mm; γg = 20 KN/m ; n = 1.2 -Lớp vữa lót dày 15mm; γv = 18 KN/m ; n = 1.2 -Bản BTCT dày = hb ; γ = 25 KN/m ; n = 1.1 -Lớp vữa trát dày 15mm; γv = 18 KN/m ; n = 1.2 II.2 Chọn chiều dày sàn Xét tỉ số cạnh dài cạnh ngắn sàn ta có: = 2.48 > => Bản sàn thuộc loại làm việc phương -Lấy m = ( 30 – 35) sàn loại dầm, làm việc phương - Lấy D = 1.3 1.3 - Do hb = L1 = 35 2400 = 78 mm => Chọn hb = 80 mm II.3 Chọn kích thước dầm phụ Căn vào nhịp lớn sàn L2 = 4900mm Chiều cao dầm phụ xác định sau: hdp = (1/16-1/12)L2 = 306 – 408 => Chọn chiều cao dầm phụ hdp= 400 mm Bề rộng dầm phụ xác định sau: bdp = (1/2-1/4) hdp = (1/2- 1/20) x 400= 120 – 200 mm => Chọn bề rộng dầm phụ bdp= 200 mm II.4 Chọn kích thước dầm -Căn vào nhịp dầm Ldc = 3L1 = x 2100 = 6300 mm - Chiều cao dầm xác định sau: hdc = (1/8÷1/12) Ldc = (1/8÷1/12) x 6300 = (525 – 787) mm = > Chọn chiều cao dầm hdc= 700mm - Bề rộng dầm xác định sau: bdc = (1/2÷1/4) hdc = (1/2÷1/4) x 700 = (210 – 350) mm = > Chọn bề rộng dầm bdc = 300 mm III TÍNH BẢN THEO SƠ ĐỒ DẺO III.1 Sơ đồ tính nhịp tính tốn -Xét tỷ số: L2/L1 = 5400/2400 = 2,48 > 2: Vậy phương thuộc loại dầm -Sơ đồ truyền tải trọng tác dụng hệ kết cấu sàn sườn tồn khối loại dầm theo trình tự: Sàn tiếp nhận tải trọng thẳng đứng sau truyền phản lực lên dầm phụ; tiếp theo, dầm phụ truyền phản lực lên dầm dạng lực tập trung, sau tả trọng truyền xuống cột, móng -Để tính bản, ta cắt dải rộng (b = 1000mm) vng góc với dầm phụ xem dầm liên tục có gối tựa dầm phụ Nhịp tính tốn: - Đoạn sàn kê lên tường Ssàn = mm - Nhịp Lg=L1 - bdp = 2100 – 200 = 1900 mm - Nhịp biên Lb=L1 - bdp = 2100 – 200 = 1900 mm Lb Lg - Lg Chênh lệch nhịp: �100% 1900 1900 x100% 0% 1900 400 80 100 100 100 1900 100 100 1900 2100 100 2100 MẶT CẮT A-A qb SƠ ĐỒ TÍNH BẢN III.2 Tải trọng tác dụng lên -Tĩnh tải: trọng lượng thân lớp cấu tạo sàn, tính thành tải trọng phân bố diện tích Kết tính tốn ghi bảng Chiều dày Lớp cấu tạo Trọng lượng riêng δi ( mm) γi ( kN / m3 ) Gạch Vữa lát Bêtông cốt thép Vữa trát Trị tiêu chuẩn g sc ( kN / m2 ) Hệ số độ tin cậy tải trọng γ f ,i Trị tính tốn g s ( kN / m2 ) 20 15 20 18 0.4 0.27 1.2 1.2 0.48 0.324 80 25 1.1 2.2 0.27 1.2 0.324 3.328 15 18 Tổng cộng Bảng Các giá trị tĩnh tải tác dụng lên sàn: - Tĩnh tải toàn phần tác dụng: gs = 3.328 kN/m2 - Hoạt tải tính tốn: Pb = n x Ptc = x 1.4 = 11.2 kN/m2 Tổng tải : qb = gs + Pb = 3.328 + 11.2 = 14.582 kN/m2 III.3 Xác định nội lực -Kết cấu sàn dầm liên tục, siêu tĩnh ta chọn sơ đồ có tính đến dẻo để tính nội lực, dựa vào cơng thức ta có: Mơ men uốn lớn nhịp biên, gối thứ dải bản: q �l 14.582 X 2.12 Mb � b b 11 11 ± = ±5.846 kN/m Mô men uốn lớn nhịp giữa, gối dải bản: qb �L2g 12.428 �2.22 Mg � � 16 = 16 = ±4.019 kN/m - Trong sàn khơng cần tính vẽ biểu đồ lực cắt, lực cắt thường nhỏ khả chịu cắt sàn, nên khơng cần bố trí cốt đai 14.582 14.582 2100 2100 5.846 4.019 4.019 4.019 5.846 2100 2100 4.019 4.019 4.019 III.4 Tính tốn bố trí cốt thép - Bê tơng có cấp độ chịu nén Rb 8.5 Mpa - Cốt thép sản có Rs 225MPa - Hệ số hạn chế vùng nén: - D 0.37 , PL 0.3 Giả thuyết khoảng cách từ trọng tâm AS đến mép chịu kéo : 15 (mm) h0 hs a 80 15 65(mm) III.4.1 Tính toán cốt thép dọc gối biên nhịp biên - 4.019 Tại nhịp biên gối biên có m M b 5.846 kNm M 0.113 Rbbh02 Khơng cần tính kiểm tra hệ số ξ < ξd 2 m �0.113 0.94 =0.1786 - Diện tích cốt thép là: - �Rb �b �h0 295 Rs (mm2) Kiểm tra hàm lượng: As % As 0.45% bh0 ( thỏa) tt Chọn cốt thép gối biên nhịp biên : 8a170 có As 296 (mm2) - Kiểm tra lượng cốt thép chênh lệch : As Astt As �100% 0.3% As Thỏa ( nằm khoảng từ -5 đến 5%) - Tại gối nhịp có Mg= 4.019(kNm) m M 0.077 Rbbh02 Không cần tính kiểm tra hệ số ξ < ξd 2 m 0.96 - Diện tích cốt thép là: - �Rb �b �h0 198 Rs (mm2) Kiểm tra hàm lượng : As % As 0.31% bh0 ( thỏa) tt Chọn cốt thép nhịp gối 6a140 , có As 202 (mm2) - Kiểm tra lượng cốt thép chênh lệch: Astt As As �100% 1.98% As Thỏa ( nằm khoảng từ -5 đến 5%) Kiểm tra lại chiều cao làm việc h0, lấy lớp bảo vệ = 10mm, lấy tiết diện thép lớn Φ8 h0tt 66 As Tiết diện Nhịp biên, gối B Nhịp giữa, gối >65 Chọn cốt thép ΔAs tt s a A (mm2) (%) 170 296 0.3% 140 202 1.98% (mm /m) Ø 295 198 Chênh lệch giá trị thực tế với giá trị tính tốn khơng đáng kể => đảm bảo an tồn III.5 Bố trí cốt thép a Cốt thép chịu mơmen âm dựa vào tỷ số: 3< = = 3.363 < - Vậy chọn thông số V = 1/3 Để tiết kiệm, cốt thép chịu mơmen âm đặt loại dài ngắn xen kẽ đặt loại so le nhau, ngắn đoạn vươn khõi mép gối tựa đoạn Lo/6 Lo/4 = 2100/4 = 525mm Lo/6 = 2100/6 =350mm Vlo = 1/3*2100 = 700mm b Cốt thép phân bố dựa vào tỷ số: = 2.3< => Diện tích cốt thép phân bố As cần lớn 20% diện tích cốt thép chịu lực nhịp biên Diện tích cốt thép phân bố cần thiết: - Xác định momen mép gối B: M=291.48 M=12.14 M=229.37 M=57.39 M=167.62 mép gối( vị trí giao với cột) để sử dụng giá trị momen để tính cốt thép M=49.69 M=315.14 M=74.15 M=74.15 C M=167.62 B M=57.39 M=12.14 M=229.37 M=291.48 A M=49.69 M=315.14 Vì vị trí xảy phá hoại dầm khơng xảy tiết diện có momen max trục gối mà xảy mép bên ( vị trí kê lên cột) Do ta xác định trị số momen D 150 2100 - 103.26 315.4 143.7 150 2100 Bằng tam giác đồng dạng, ta tính sau : + Trị số momen bên mép gối trái B: tr M mg 2100 150 � 315.14 143.7 143.7 285.36 2100 (KNm) + Trị số momen bên mép phải gối B: ph M mg 2100 150 � 315.14 103.26 103.26 285.25 2100 (KNm) Chọn momen có giá trị lớn hơn, cụ thể chọn Mmg= 285.25 (KNm) b.2 Biểu đồ bao lực cắt : - Giá trị lực cắt biểu đồ lực cắt: A-1 QG 38.88 1-2 2-B B-3 -14.02 -67.4 53.22 QP1 99.92 -15.56 -130.35 QP2 -15.21 -15.56 -15.21 115.13 QP3 79.4 -35.83 -151.1 146.02 QP4 5.07 5.07 5.07 -20.38 53.22 38.88 14.02 67.4 99.92 15.56 115.13 130.35 15.21 15.56 15.21 79.4 5.07 5.07 5.07 35.83 - 20.38 146.02 151.1 Giá trị tung độ biểu đồ lực cắt thành phần tung độ biểu đồ bao lực cắt : Đoạn A-1 1-2 2-B B-3 Biểu đồ Q1=QG+QP1 138.8 -26.58 -197.75 53.22 Q2=QG+QP2 27.67 -26.58 -82.61 168.35 Q3=QG+QP3 -40.50 -49.85 -218.5 199.24 Q4=QG+QP4 43.95 -8.95 -62.33 32.84 QMAX 138.8 -8.95 -62.33 199.24 QMIN -40.5 -49.85 -218.5 32.84 BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT DẦM CHÍNH 199.24 138.8 32.84 8.95 40.5 49.85 62.33 218.5 III Tính Tốn Cốt Thép : a Lựa chọn vật liệu - Bê tơng có cấp độ bền chịu nén : B15 - Tra bảng ta có Rb=8.5Mpa, Rbt= 0.75Mpa - Cốt dọc sử dụng loại CII : Rs = 280Mpa - Cốt đại sử dụng loại CI : Rsw= 175Mpa - Với sơ đồ đàn hổi ta có: R 0.439 , R 0.65 b Tính toán cốt thép dọc b.1 Tiết diện nhịp: - Xác định Sf �1 �6 3L1 � �2100 1050 mm � �1 S f �� L2 bdc 4900 300 2300 mm �2 ' 6h f �80 480 mm � � � Sf = 480 (mm) - Chiều rộng cánh : b'f bdc S f 300 �480 1260 Ta có kích thước tiết diện chữ T ( - (mm) b 'f 1260, h'f 80, b 300, h 900 Xác định vị trí trục trung hịa Giả thiết a=50 mm => h0=h-a= 700-50=650 mm ) � h 'f M f b Rbb 'f h'f � h �0 � Do M MAX Mf chữ nhật b ' f � 80 �650 0.08 � 1�8.5 �103 �1.26 � �� � � 523 � 1000 1000 � � � KNm nên trục trung hòa qua cánh => tính tốn cốt thép theo tiết diện hình �hdc 1260 �700 mm TÍNH TỐN: - Tại nhịp biên có M=291.48 KNm m M 291.48 0.069 Rb bh0 8.5 �10 �1.26 �0.652 Khơng cần tính kiểm tra hệ số ξ < ξd 2 m 0.072 - Diện tích cốt thép cần thiết : As �Rb �b �h0 0.072 �8.5 �1260 �650 1735 Rs 280 (mm2) - Kiểm tra hàm lượng thép: max R �Rb 0.65 �8.5 �100 �100 1.97% Rs 280 % As �100 0.9% 1.97% bh0 ( Thỏa) - Tại nhịp có M= 167.62 KNm m M 167.62 0.039 Rb bh0 8.5 �10 �1.26 �0.652 Khơng cần tính kiểm tra hệ số ξ < ξd 2 m �0.039 0.04 - Diện tích cốt thép cần thiết: �Rb �b �h0 0.04 �8.5 �1260 �650 As Rs 280 964 (mm2) - Kiểm tra hàm lượng thép: - max R �Rb 0.65 �8.5 �100 �100 1.97% Rs 280 % As �100 0.5% 1.97% bh0 ( Thỏa ) Tại gối B có M= 285.25 KNm m M 285.25 0.28 Rbbh0 8.5 �103 �0.3 �0.652 Không cần tính kiểm tra hệ số ξ < ξd 2 m �0.28 0.34 - Diện tích cốt thép cần thiết: As �Rb �b �h0 0.34 �8.5 �300 �650 1951 Rs 280 (mm2) - Kiểm tra hàm lượng thép: max R �Rb 0.65 �8.5 �100 �100 1.97% Rs 280 % Tiết diện As �100 1% 1.97% bh0 (Thỏa) Kết tính tốn thể bảng phía : M (KNm) m (%) AS (mm ) AS Chọn AS (%) Nhịp Biên (1260x900) 291.48 0.069 0.072 1735 0.9 4Ø18+2 Ø22 1778 2.42 Nhịp Giữa (1260X900) 167.62 0.039 0.04 964 0.5 4Ø18 1018 5.3 Gối (300x900) 285.25 0.28 0.34 1951 4Ø20+2 Ø22 2017 3.27 Bố trí thép dầm chính: 2ø20 2ø20 2ø22 80 80 - 2ø20 2ø12 2ø22 700 700 2ø18 2ø12 2ø18 2ø18 300 300 GỐI B 80 NHỊP BIÊN 2ø12 700 2ø20 2ø18 2ø18 300 NHỊP GIỮA C.Tính cốt ngang - Cấp độ bền bê tông : B15 , Rb=8.5Mpa, Rbt= 0.75Mpa - Nhóm cốt thép CI : RSW = 175Mpa - Chọn h0 = 843.54 mm ph tr ph - Lực cắt: QA 138.8 kN , QB 218.5 KN , QB 199.24 KN - Kiểm tra điều kiện tính toán : Qb b f n Rbt bh0 0.6 � �0.75 �103 �0.3 �0.645 87.08 (kn) Ta thấy khơng cần tính cốt đai cho nhịp biên nhịp giữa( lực cắt hai tiết diện bé Qbmin) nên ta bố trí cốt đai cấu tạo cho hai tiết diện Vậy ta bố trí thép đai cấu tạo Ø8a300 cho nhịp biên nhịp - Tính cốt đai cho tiết diện gối A gối B + Chọn cốt đai Ø8 ( asw = 50mm2), số nhánh đai ( hdc > 450mm) + Xác định bước cốt đai : �h 700 233 � Sct ��3 � 500 � => Chọn Sct = 200 mm Ta chọn bước cốt đai S = 200 mm Vậy ta chọn cốt đai Ø8a200 bốt trí cho đoạn gần gối B gần gối A - Kiểm tra : w1 Es nasw 21�104 �50 � 1 5� � 1.076 Eb bs 23 �10 300 �200 Q Dầm không bị phá hoại bới ứng suất nén - Khả chịu cắt cốt đai qsw - Rsw nasw 175 �2 �50 87.5 s 200 (KN/m) Khả chịu cắt cốt đai bê tông Qswb 4b (1 0) b Rbt bh02 qsw 255.97 (kn) Nhận thấy tiết diện có Q < Qswb nên khơng cần tính cốt xiên cốt đai đủ chịu lực cắt c Tính cốt treo tt - Ta có : F Pdc G1 115.25 53.11 11 158.15 (Kn) - Chọn cốt đai Ø8 ( asw= 50mm2) với số nhánh đai n= làm cốt treo hs ) h0 m 5.3 na R sw S W Số lượng đai cần thiết : ( đai) F (1 - Vậy ta chọn đai, đặt bên mép dầm phụ đai, đoạn hs=275 với bước cốt đai s=100mm ( khoảng cách từ mép dầm phụ đến cốt treo 50mm) 45° 700 400 d8a VỊ TRÍ DẦM PHỤ KÊ LÊN DẦM CHÍNH d Cắt uốn cốt thép: BẢNG TỔNG KẾT CẮT UỐN THÉP M Tiết diện (mm x mm) Số lượng cốt thép AS (mm2) att (mm) htt (mm) Nhịp biên bên trái (1260 x700) Nhịp biên bên phải (1260 x 700) 4Ø18+2Ø22 Cắt 2Ø22 4Ø18 1778 1018 52.38 34 647.62 666 0.072 0.04 0.069 0.04 310 190 4Ø18+2Ø22 Uốn 2Ø22 4Ø18 1778 1018 52.38 34 647.62 666 0.072 0.04 0.069 0.04 310 190 Cắt 2Ø18 2Ø18 509 34 666 0.02 0.02 95 Gối B bên trái (300 x 700) 4Ø20+2Ø22 Cắt 2Ø20 2Ø20+2Ø22 2017 1388 51.96 60.19 648.08 639.8 0.342 0.22 0.284 0.196 304 205 Uốn 2Ø22 2Ø20 628 35 665 0.104 0.099 112 4Ø20+2Ø22 Cắt 2Ø20 2Ø20+2Ø22 2017 1388 51.96 60.19 648.08 639.8 0.342 0.22 0.284 0.196 304 205 Cắt 2Ø22 2Ø20 628 35 665 0.104 0.099 112 4Ø18 Cắt 2Ø18 2Ø18 1018 509 55.5 34 644.5 666 0.041 0.02 0.04 0.02 178 95 Gối B bên phải (300x700) Nhịp (1260 x 700) m kNm Tính đoạn kéo dài W Wtính (mm) 20 Wchon mm 87.5 903 440 910 136.53 87.5 870 360 870 Cắt 2Ø20 144.15 87.5 957 400 960 Cắt 2Ø22 114.76 87.5 765.8 440 770 Cắt 2Ø20 114.76 87.5 755.8 400 760 Cắt 2Ø18 107.17 87.5 702.4 360 710 Tiết diện Thanh thép Q( Kn) Nhịp biên ( trái ) Nhịp biên ( phải ) Gối B(trái) Gối B ( phải ) Cắt 2Ø22 138.8 Cắt 2Ø18 Nhịp qsw ( kn ) m M=304 (4ø20+2ø22) W= 960 M=190 (4ø18) W= 760 M=112 (2ø20) M=167.62 M=291.48 M=229.37 M=112 (2ø22) W= 770 M=209 (4ø20) M=315.14 M=293.5 M=205 (2ø22+2ø20) M=509 (2ø18) W= 710 W= 870 M=178 (4ø18) W= 910 M=310 (4ø18+2ø22) 4ø20 8a200 3ø8a100 2ø20 ø8a350 2ø22 2100 337 95 352 2100 2ø18 562 2ø20 2ø12 1050 2ø22 2ø18 2100 2ø18 2100 2ø20 411 4ø18 500 2ø22 2ø18 2ø18 2ø20 2ø20 2ø22 80 80 2ø20 2ø12 2ø22 700 700 2ø18 2ø18 2ø18 300 300 MẶT CẮT 1-1 MẶT CẮT 2-2 2ø20 2ø12 700 2ø12 80 2ø18 MẶT CẮT DẦM CHÍNH 2ø18 300 MẶT CẮT 3-3 ... 368 11 ø6a250 2? ?12 10 ø6a100 1? ?16 750 10 ø6a100 2? ?12 1? ?16 +2? ?12 4600 690 750 3 2? ?12 13 00 750 4 2? ?16 +1? ?12 ø6a100 ø6a250 2? ?12 750 2? ?12 4900 300 300 2? ?12 2? ?12 300 1? ?12 1? ?12 2? ?12 2? ?12 2? ?16 1? ?16 2? ?12 ... 400 2? ?12 2? ?12 200 MC 1- 1 2? ?12 2? ?12 1? ?16 2? ?12 400 80 200 MC 2-2 2? ?12 11 ø6a250 80 2? ?12 2? ?12 2? ?12 2? ?12 2? ?12 400 200 200 MC 3-3 MC 4-4 80 2? ?16 1? ?12 2? ?12 10 ø6a100 400 1? ?12 400 80 200 MC 5-5 3? ?12 700... A -1 QG 38.88 1- 2 2-B B-3 -14 .02 -67.4 53.22 QP1 99.92 -15 .56 -13 0.35 QP2 -15 . 21 -15 .56 -15 . 21 115 .13 QP3 79.4 -35.83 -15 1 .1 146.02 QP4 5.07 5.07 5.07 -20.38 53.22 38.88 14 .02 67.4 99.92 15 .56 11 5 .13