ĐỒ án kết cấu CÔNG TRÌNH bê TÔNG cốt THÉP TÍNH TOÁN bản sàn BẰNG PHẦN mềm SAFE

ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG SVTH: HOÀNG THẾ PHONG MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN BẢN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH .... ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC D

Trang 2

ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN BẢN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 1

1.1:ĐỀ BÀI 1

1.2:TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN 1

1.3:CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC BỘ PHẬN SÀN 1

1.3.1: Bản sàn 1

1.3.2: Dầm 2

1.4:TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN 2

1.4.1: Hoạt tải 2

1.4.2: Tĩnh tải 2

1.5:XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH TOÁN CỐT THÉP TRONG BẢN SÀN 5

1.6:TÍNH TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 2 12

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BẢN SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE 15

2.1:KHAI BÁO 15

2.2:MÔ HÌNH 15

2.3:KẾT QUẢ 19

2.3.1: Kết quả độ võng 19

2.4:NGUYÊN NHÂN XẢY RA SỰ KHÁC BIỆT CỦA KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA HAI PHƯƠNG PHÁP 26

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG 28

3.1:CÁC GIẢ THUYẾT 28

3.2:SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỘT 28

3.2.1: Kích thước tiết diện dầm 28

3.2.2: Kích thước tiết diện cột 29

3.3:CHỌN SƠ ĐỒ TÍNH 41

3.3.1: Tĩnh tải 43

3.3.2: Tải trọng phân bố 43

3.3.3: Tải trọng tập trung tại các nút khung 44

3.3.4: Hoạt tải đứng 52

Trang 3

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

3.3.5: Hoạt tải ngang (tải trọng gió) 56

3.4:TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC 59

3.4.1: Các trường hợp tải 59

3.4.2: Kết quả nội lực khung 68

3.5:TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO DẦM, CỘT 71

3.5.1: Vật liệu sử dụng 71

3.5.2: Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm 72

3.5.3: Tính toán và bố trí cốt thép cho cột 75

3.6:CHIỀU DÀI NEO CỐT THÉP 94

3.6.1: Chiều dài neo cốt thép cơ sở 94

3.6.2: Chiều dài neo cốt thép tính toán 94

3.7:NGUYÊN TẮC CẤU TẠO KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 95

3.7.1: Nguyên tắc cấu tạo cốt dọc cho nút khung biên và nút khung giữa các tầng 95

3.7.2: Nguyên tắc cấu tạo cốt dọc nút khung trên cùng 97

Trang 4

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN BẢN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Trang 5

Từ đó ta có: 1 0.8

4200 7445

b D

1.4.1: Hoạt tải

Tùy theo công năng sử dụng của các phòng mà các ô sàn chịu các hoạt tải sử dụng

khác nhau Theo TCVN 2737:1995 ta có hoạt tải tác dụng lên các ô sàn như sau:

Bảng 1 - 2 Hoạt tải tác dụng lên các ô sàn

1.4.2: Tĩnh tải

Công trình thường bao gồm các tải trọng như sau

STT Công dụng Hệ số vượt tải chuẩn (kN/m²) Hoạt tải tiêu toán (KN/m²) Hoạt tải tính

Trang 6

Trang 7

Hình 1 - 3 Cấu tạo sàn vệ sinh

4200 0.01

21 0.0212

Do trọng lượng tường gây ra:

Ô sàn S5 có nhà vệ sinh nên còn chịu tác dụng của tải tập trung do tường xây truyền vào, ta quy tải tập trung này thành tải phân bố đều trên diện tích ô sàn

Tải trọng tường xây:

Trang 8

Tổng tải trọng q tt  g tt  p tt

Bảng 1 - 4 Tổng tải trọng tác dụng lên các ô bản

STT

Hoạt tải tính toán (kN/m2)

Tĩnh tải tính toán

Tổng tải trọng (kN/m2) Tải sàn

(kN/m2)

Tải tường (kN/m2)

Tổng tĩnh tải (kN/m2)

1.5: Xác định nội lực và tính toán cốt thép trong bản sàn

Quan điểm tính toán:

 Xem các ô bản như các ô bản đơn, không xét ảnh hưởng của các ô bản kế

cận

 Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

Sơ đồ 9

Trang 9

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

 Xét tỉ số L2/L1

 L2/L1 ≥ 2 : bản làm việc một phương theo phương cạnh ngắn

 L2/L1 < 2 : bản làm việc theo hai phương

Sơ đồ tính toán cho các ô bản: xét tỉ số giữa chiều cao của dầm và của sàn:

400580

   

d s

h

h  xem liên kết giữa bản sàn và dầm là các liên kết ngàm, tính toán theo sơ đồ 9

Xét ô bản S1 đến S6 Xem các ô bản làm việc độc lập, tính toán theo ô bản đơn

I II

Trang 10

Bảng 1 - 5 Giá trị momen lớn nhất ở nhịp và gối

Sàn L1

(m)

L2 (m) L2/L1 Mi1 Mi2 Ki1 Ki2 P(kN)

Trang 11

Trang 12

Xác định mômen âm lớn nhất tại vị trí giao nhau của các ô bản liền kề:

Bảng 1 - 7 Momen lớn nhất tại vị trí giao nhau của các ô bản liền kề

 Vật liệu sử dụng: Bê tông B25 có

 R b14.5MPa R; bt 1.05MPa E, b 30 10 4MPa

 Cốt thép Ø ≤ 10: sử dụng thép CB240T có Rs = 210 MPa, Rsw = 170 MPa

 Cốt thép Ø > 10: sử dụng thép CB300V có Rs = 260 MPa, Rsw = 210MPa

 Cốt thép cho bản sàn được tính quy về cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật có

kích thước b×h = 1000×80 (mm)

 Giả thiết lớp bảo vệ a = 15 mm đối với các thanh thép nằm dưới ở nhịp (chịu

mômen M1) và các thanh thép ở gối (chịu các moomen MI và MII), a = 25

mm đối với các thanh chịu mômen dương nằm trên (các thanh thép chịu M2)

R





Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min    max

Với min 0.1%, max 0.618 1 14.5 4.27%

 

Trang 13

Bảng 1 - 8 Bảng tính thép sàn tầng điển hình

Ô bản Kí hiệu M

(kN.m)

b (mm)

h (mm)

a (mm)

ho

(mm²) Chọn thép

Asc (mm2)

µ (%)

Trang 14

Trang 15

1.6: Tính toán theo trạng thái giới hạn 2

Chọn ô sàn lớn nhất để kiểm tra độ võng

Để đảm bảo khả năng sử dụng, tránh biến dạng hay chuyển vị quá lớn của cấu kiện

ta cần tính toán đảm bảo sao cho độ bền biến dạng của sàn nằm ở giới hạn cho phép

Xét ô bản S2 (phòng thể thao), có kích thước L1×L2 = 4.2×4.4 (m), chịu tải trọng phân bố đều:

2

8.308

7.224 ( / )1.15 1.15

tc q

Xét 2 dải giữa của bản theo phương L1 và L2, có bề rộng b = 1 đơn vị

Gọi q q1tc, 2tc là tải trọng phân bố lên dải theo phương L1 và L2

1tc 2tc tc

Xem mỗi dải như một dầm 2 đầu khớp, độ võng tại điểm chính giữa của các dải bản bằng nhau:

Kiểm tra nứt cho sàn (TCVN 5574:2018):

Giá trị momen kiểm tra:

A R x bR

Trang 16

4 3

 Thỏa điều kiện tính toán bề rộng vết nứt

Độ cong của cấu kiện được xác định:

800.85 30000 1000 1088000( )

Trang 17

0 2.100

Trang 18

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BẢN SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Tải cấu tạo (kN/m2)

Tải tường (kN/m2)

Tổng tĩnh tải (kN/m2)

Khai báo tải trọng cho từng ô sàn

 Tính moment:Tổ hợp tải trọng theo TTGH I (tải trọng tính toán)

 Tính độ võng: Tổ hợp tải trọng theo TTGH II (tải trọng tiêu chuẩn)

2.2: Mô hình

Chọn tiêu chuẩn thiết kế, đơn vị

Trang 19

Tạo lưới

Khai báo đặc trưng vật liệu

Trang 20

Khai báo tiết diện sàn, dầm cột

Khai báo trường hợp tải trọng

Hình 2 - 1 Các trường hợp tải

Trang 21

Khai báo các tổ hợp tải trọng

Hình 2 - 2 Khai báo theo TTGH 2

(Chuyển vị) Hình 2 - 3 Khai báo theo TTGH 1 (Tính thép)

Trang 22

Xây dựng mô hình

Hình 2 - 4 Mặt bằng mô hình SAFE

Hình 2 - 5 Tĩnh tải cấu tạo

Trang 23

Hình 2 - 6 Hoạt tải 1

Hình 2 - 7 Hoạt tải 2

Trang 24

Hình 2 - 8 Tĩnh tải tường xây

2.3: Kết quả

2.3.1: Kết quả độ võng

Hình 2 - 9 Độ võng của sàn

Độ võng sàn f = 5.389 (mm) < [1/f] = L1/200 = 4200/200 = 21 (mm)

Trang 25

Kết quả phương án sàn bằng mô hình Safe

Hình 2 - 10 Biểu đồ moment theo phương x

Hình 2 - 11 Biểu đồ moment theo phương y

Trang 26

Bảng 2 - 2 So sánh moment 2 phương pháp tính sàn

PHƯƠNG

Ô sàn M1 M2 M_I M_II M1 M2 M_I M_II S1 3.12 3.05 4.37 6.60 1.88 1.73 4.40 3.99 S2 4.62 4.30 5.49 5.56 2.87 2.63 6.70 6.07 S3 2.65 1.75 5.22 3.16 1.96 0.92 4.39 2.04 S4 1.43 1.91 3.52 4.31 1.50 0.70 3.37 1.57 S5 3.60 4.13 5.05 6.58 3.41 1.60 7.64 3.55 S6 0.00 1.75 2.16 0.75 0.29 0.16 0.65 0.37 S7 0.00 0.00 5.75 0.00 0.00 0.00 5.118 0.00

Hình 2 - 12 Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình

Trang 27

Hình 2 - 13 So sánh moment qua mặt cắt 1-1

Hình 2 - 14 So sánh moment qua mặt cắt 2-2

Nhận xét:

 Có sự khác nhau ở giá trị momen gối và nhịp do có sự phân bố momen,

momen ở nhịp theo phương pháp tính tay lớn hơn phương pháp phần tử hữu hạn tính SAFE một số vị trí và ở gối thì ngược lại

 Phần mềm safe là phương pháp tính hữu hạn, dầm sàn làm việc với nhau Khi

chịu tải tác động dầm sàn đều bị võng nên moment nhịp có xu hướng tăng lên

 Phương pháp tra bảng xem liên kết giữa dầm và sàn là liên kết cứng lên

moment gối phương pháp này thường lớn hơn phương pháp tính bằng safe

Trang 28

 Tổng moment ở một số ô bản giữa 2 phương pháp có khác nhau là do phương

pháp tra bảng không kể đến sự làm việc đồng thời các ô bản; mỗi ô bản làm việc như bản đơn Nên moment có thể khác phương pháp bằng safe

 Giá trị moment giữa 2 phương án ở bụng gần bằng nhau và xấp xỉ (q*L^2)/8

Trang 29

Bảng 2 - 3 chon thép theo momen của safe

Ô bản Kí hiệu M

(kN.m)

b (mm)

h (mm)

a (mm)

Trang 30

Trang 31

2.4: Nguyên nhân xảy ra sự khác biệt của kết quả tính toán của hai phương pháp

Sử dụng phương pháp tra bảng và phương pháp phần mềm SAFE cho ra kết quả không giống nhau, có sự sai lệch giữa các giá trị nội lực Bên cạnh đó, cũng có sự tương đối về giá trị nội lực của 1 số ô sàn, cho ra chệnh lệch rất nhỏ

Nguyên nhân:

Khi tính toán bằng phương pháp tra bảng, chúng ta tính toán theo ô bản đơn, việc tra bảng dựa trên những kiến thức đã thông qua thực nghiệp chứng minh và kết quả cho ra tương đối chấp nhận được, gần đúng so với thực tế Có thể thấy, khi sử dụng phương pháp tra bảng, ta mặc định ô bản 4 cạnh ngàm theo ô bản số 9 làm việc độc lâp, dẫn tới giá trị momen gối luôn lớn hơn momen ở nhịp Tuy nhiên thực tế, không tồn tại điều kiện ngàm hay khớp lý tưởng củng như các ô bản độc lập như giả thiết của phương pháp

Mặt khác, khi tính toán bằng phần mềm, ngoài việc ổ bản làm việc độc lập, chúng còn kể tới điều kiện biên giữa các ô bản, điều kiên liên kết giửa các ô bản nằm kề nhau, độ võng của sàn cũng được quan tâm khi ta thể hiện trên phân mềm Điều này cho phép mô phỏng gần đúng điều kiện làm việc của kết cấu Bên cạnh đó, khi chúng

ta mô hình sàn, đã dùng phương pháp phần tử hữu hạn chia nhỏ ô sàn để tính toán được chính xác hơn Do đó, momen nhịp và gối co thề thay đổi khác nhau tuỳ thuộc vao điều kiện liên kết giữa các ổ bản sàn

Do tính toán bằng phần mềm, ta mặc định mô hình tính cho sàn là các ô bản liên tục

và có xét đến sự ảnh hưởng của nhau cùng với đó, các ô bản được mặc định là tựa lên các gối (dầm) Còn khi tính tay, ta tính các ô bản một cách độc lập Sự khác biệt trong lựa chọn giữa tính toán theo ô bản đơn và ô bản liên tục gây ra sự chênh nhau về giá trị moment, nhưng chung quy, cả 2 phương pháp đếu cho ra kết quả tương đối chính xác

và độ chệnh lệch có thể chấp nhận

Kết luận:

Không thể kết luận phương pháp nào cho ra kết quả chính xác Bởi việc tính toán dựa trên những giả thuyết khác nhau, trong tính toán kỹ thuật, các sai số là không thể tránh khỏi cho tất cả các phương pháp Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm khác

Trang 32

nhau Dù phương pháp giải bằng phần mềm có thể thoả mãn điều kiện cường độ và ứng dụng được trong nhiều trường hợp thực tế, mô phỏng gần với điều kiện làm việc của cấu kiện Nhưng song song đó, hiện nay phương pháp giải tay theo ô bản đơn vẫn được tin tưởng sử dụng, vì có thể tính toán với điều kiện kinh tế tối ưu hơn, việc tính toán là hoàn toàn có thể kiểm soát đồng thời giả thuyết các ô bản tựa lên gối (dầm) trong tính toán bằng phần mềm ngoài thực tế là không phù hợp vì dầm không thể được xem là 1 điểm nhỏ như định nghĩa gối tựa Ngoài ra, trong điều kiện làm việc thực tế, còn phải xét đến độ võng của các dầm mà ô bản tựa lên, điều này ảnh hưởng đến liên kết giữa ô bản và dầm Chính vì thế việc lựa chọn phương pháp còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố, nếu đảm bảo sự chính xác và kiểm soát tốt dữ liệu củng như khai báo thì

có thể ưu tiên lựa chọn giải bằng phần mềm, đặc biệt đối với nhà cao tầng nên ưu tiên dùng phương pháp này Ngược lại nếu muốn kiểm soát tốt và chủ động được quá trình tính toán thì có thể lựa chọn giải bằng phương pháp tra bảng

Trang 33

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG

3.1: Các giả thuyết

 Tùy theo mặt bằng công trình mà lựa chọn phương án tính khung phù hợp

 Ta chấp nhận các giả thuyết

 Khi L > 2B (độ cứng theo phương B và theo phương L có sự khác biệt khá

nhiều) nên ta có thể tách công trình thành nhiều khung phẳng để tính toán

Trong đó:

L : chiều dài công trình

B : kích thước theo chiều rộng công trình

Theo để bài đã cho: L = 61.6 (m), B = 14.4 (m)

61.6

4.28 214.4

L B

Vậy ta tách công trình thành nhiều khung phẳng để tính toán nội lực

3.2: Sơ bộ kích thước tiết diện cột

Chiều cao tầng:

Base: 1500 mm Tầng 1: 4400 mm Tầng 2: 3600 mm Tầng 3: 3600 mm Tầng 4: 3600 mm Tầng 5: 3600 mm Tầng 6: 3100 mm

3.2.1: Kích thước tiết diện dầm

Xác định sơ bộ kích thước dầm:

Trang 34

Vậy dầm có tiết diện b h 200 400 ( mm)

3.2.2: Kích thước tiết diện cột

Diện tích tiết diện ngang của cột được xác định sơ bộ theo công thức:

(1.2 1.5)

b

n

N F

R

 

Trong đó:

Fb là diện tích tiết diện ngang của cột

Rb là cường độ chịu nén tính toán của bê tông

N là lực nén lớn nhất xuất hiện trong cột

Dựa vào kích thước hình học cũng như cấu tạo công trình, ta thấy cột theo phương trục 4 chịu tải trọng lớn nhất

Chiều dày tường phương trục A: 0.2 m Chiều dày tường phương trục B: 0.1 m Chiều dày tường phương trục C: 0.2 m Chiều dày tường phương trục D: 0.1 m Chiều dày tường phương trục E: 0.2 m Chiều dày tường phương trục 4: 0.2 m Chiều dày tường mái trục A, E: 0.2 m Chiều cao tường mái trục A, E: 1.0 m

Trang 35

Khối lượng riêng của tường:  t 1800(daN m/ 2)

Hình 3 - 1 Sơ đồ truyền tải

Vì chỉ chọn sơ bộ tiết diện nên ta bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm và cột

Chọn tiết diện thay đổi ở mỗi tầng:

Tiết diện cột 4 – A ở tầng 1:

Trang 36

2 3

N F

(1.2 1.5) (1.2 1.5)

(1.2 1.5) 45.15 63.60 17.42 83 4 (0.017 0.021)

.24.5 0

N F

Trang 37

Tiết diện cột 4 – B ở tầng 1:

2 3

(1.2 1.5) (1.2 1.5)

(1.2 1.5) 77.40 4 105 (0.07 0.08)

104.5 10 7 4 74.65

N F

(1.2 1.5) (1.2 1.5)

(1.2 1.5) 77.40 3 105 (0.05 0.06)

104.5 10 7 3 74.65

N F

(1.2 1.5) (1.2 1.5)

(1.2 1.5) 77.40 105.07 74.6 (0.02 0.03)

14.5

510

N F

Trang 38

Tiết diện cột 4 – C ở tầng 1:

2 3

N F

Trang 39

Hình 3-3 Cấu tạo bản thang Bảng 3-1 Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ

STT Tên lớp dày(m) Chiều tc(kN m/ 3 ) g tc(kN m/ 2 ) n g kN m tt( / 2 )

Trang 40

Bảng 3-2 Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu tới:

Bảng 3-3 Kích thước cầu thang tầng trệt

Kích thước bậc thang Kích thước cầu thang Rộng (mm) Cao (mm) Dài (m) Cao (m)

Góc nghiêng bản thang: Cosα = 0.840

Bản thang: phần bản nghiêng Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương

của bản nghiêng: δ tdi

Tiêu đề	Đồ Án Kết Cấu Công Trình Bê Tông Cốt Thép Tính Toán Bản Sàn Bằng Phần Mềm SAFE
Tác giả	Hoàng Thế Phong
Người hướng dẫn	TS Nguyễn Ngọc Dương
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Công Trình
Thể loại	đồ án
Năm xuất bản	2021 - 2022
Thành phố	Thành Phố

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	8,66 MB