đồ án bê tông cốt thép

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD TS MAI LỰU Lời cảm ơn Để hoàn thành đồ án Bê Tông Cốt Thép này, thật sự có rất nhiều người em cảm thấy biết ơn Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy Mai Lựu , giảng v.

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU Lời cảm ơn Để hồn thành đồ án Bê Tơng Cốt Thép này, thật có nhiều người em cảm thấy biết ơn Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy Mai Lựu , giảng viên khoa Cơng Trình Giao Thơng Người hướng dẫn mơn Kết cấu bê tông cốt thép cho lớp em trực tiếp bảo em thực đồ án đầu tay Cảm ơn thầy nhiệt tình giảng dạy trình hướng dẫn duyệt đồ án, giúp cho chúng em có chịu khó, khắc khe trình bày để có sản phẩm hoàn thiện Những kiến thức thầy truyền thụ chắn theo em sau Trong trình thực đồ án, em gặp nhiều điều khó khăn cịn số kiến thức em chưa biết chưa nắm vững Nhưng nhờ bạn em, người cố gắng giúp đỡ em thực tiến độ Em chân thành xin cảm ơn! SVTH:: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU Tóm tắt Đồ án bê tơng cốt thép thiết kế sàn sườn tồn khối loại dầm bao gồm chương sau: Chương 1: PHÂN TÍCH VÀ TỔ HỢP SỐ LIỆU Chương 2: THIẾT KẾ BẢN SÀN Chương 3: THIẾT KẾ DẦM PHỤ Chương 4: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH Từng chương trình bày rõ ràng phương pháp tính tốn, cách tiến hành, kết bố trí thép cho cấu kiện (có hình ảnh kèm theo) Đồ án có vẽ chi tiết cỡ A1 kèm theo SVTH:: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp số liệu tính tốn Hình 2.1 Sơ đồ xác định nhịp tính tốn bản sàn Hình 2.2 Các lớp cấu tạo bản sàn 10 Bảng 2.1 Tải trọng bản thân sàn 10 Hình 2.3 Biểu đồ moment bản sàn 12 Hình 2.4 Biểu đồ lực cắt bản sàn 12 Hình 2.5 Biểu đồ lực cắt bản sàn 14 Bảng 2.2 Tải trọng bản thân sàn 14 Bảng 2.3 Tải trọng bản thân sàn 16 Hình 2.6 Mặt cắt 1-1 17 Hình 2.7 Mặt cắt 2-2 3-3 17 Hình 2.8 Mặt cắt bố trí thép sàn Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Sơ đồ xác định nhịp tính tốn dầm phụ .18 Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn dầm phụ 18 Hình 3.3 Biểu đồ bao moment dầm phụ 21 Hình 3.4 Biểu đồ bao lực cắt dầm phụ 21 Bảng 3.1 Momen dầm 21 Bảng 3.2 Lực cắt dầm 21 Bảng 3.3 Kết quả tính cốt đai dầm phụ .23 Bảng 3.4 Kết quả tính thép dầm phụ Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Chọn bố trí thép dầm phụ .25 Bảng 3.6 Kết quả tính khả chịu lực thép 26 Bảng 3.7 Kết quả chọn chiều dài neo thép 27 Hình 3.5a Bố trí cốt thép dầm phụ .Error! Bookmark not defined Hình 3.5b Bố trí cốt thép dầm phụ 28 Hình 3.6 Bố trí cốt thép dầm phụ 28 Hình 4.1 Sơ đồ tính tốn dầm 29 Hình 4.2 Các trường hợp đặt tải dầm .30 Hình 4.3 Biểu đồ moment cho trường hợp đặt tải .31 Hình 4.4 Biểu đồ bao moment dầm 31 Bảng 4.1 Giá trị momen cắt tiết diện 32 Hình 4.5 Biểu đồ bao moment dầm 32 Hình 4.6 Biểu đồ lực cắt cho trường hợp đặt tải 33 SVTH:: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU Hình 4.7 Biểu đồ bao lực cắt dầm 33 Bảng 4.2 Giá trị lực cắt cắt tiết diện 34 Bảng 4.3 Kết quả tính thép dầm 36 Bảng 4.4 Bố trí thép dầm 37 Bảng 4.5 Kết quả tính bố trí thép đai 38 Bảng 4.6 Kết quả kiểm tra chịu cắt thép đai 38 Bảng 4.7 Kết quả tính tốn cắt uốn cốt thép dầm .39 Hình 4.8 Biểu đồ bao moment vật liệu dầm 41 Hình 4.9 Mặt cắt dọc dầm .41 Hình 4.10 Các mặt cắt ngang dầm 41 SVTH:: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU MỤC LỤC Lời cảm ơn Tóm tắt CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP SỐ LIỆU .7 1.1 Sơ đồ tính tốn 1.2 Dữ kiện đề 1.3 Vật liệu sử dụng 1.4 Tổng hợp số liệu .8 CHƯƠNG THIẾT KẾ BẢN SÀN 2.1 Phân loại sàn 2.2 Chọn sơ kích thước tiết diện 2.2.1 Chiều dày sơ sàn 2.2.2 Chọn tiết diện sơ dầm phụ 2.2.3 Chọn tiết diện sơ dầm 2.3 Sơ đồ tính tốn 2.3.1 Xác định tải trọng .10 2.3.2 Tĩnh tải .10 2.3.3 Hoạt tải .11 2.3.4 Tổng Tải 11 2.4 Nội lực 11 2.5 Kiểm tra khả chịu cắt sàn 12 2.6 Tính bố trí thép chịu moment uốn 13 2.7 Bố trí thép cấu tạo ,thép chống co ngót cốt thép chịu nhiệt 16 2.8 Cắt uốn thép sàn 16 CHƯƠNG THIẾT KẾ DẦM PHỤ 18 3.1 Sơ đồ tính tốn 18 3.2 Xác định tải trọng 18 3.2.1 Tĩnh tải .18 3.2.2 Hoạt tải .19 3.2.3 Tổng tải 19 3.3 Xác định nội lực 19 3.3.1 Xếp tải 19 3.3.2 Biểu đồ bao moment 21 3.3.3 Biểu đồ bao lực cắt 21 SVTH:: ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU 3.4 Tính cốt thép 22 3.5 Kiểm tra điều kiện chịu cắt cho dầm phụ 22 3.6 Tính tốn cốt thép chịu lực 23 3.7 Vẽ đường bao vật liệu .26 CHƯƠNG THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 29 4.1 Sơ đồ tính tốn 29 4.2 Xác định tải trọng 29 4.2.1 Tĩnh tải .29 4.2.2 Hoạt tải: 29 4.3 Xác định nội lực 29 4.3.1 Các trường hợp đặt tải 30 4.3.2 Biểu đồ bao moment 31 4.3.3 Biểu đồ bao lực cắt 32 4.4 Tính cốt thép 34 4.4.1 Tính tốn cốt thép dọc 34 4.5 Tính cốt đai: 37 4.6 Tính tốn cắt uốn cốt thép vẽ hình bao vật liệu: 39 4.6.1 Bài toán ngược: 39 4.7 Bố trí cốt thép 41 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 SVTH:: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP SỐ LIỆU 1.1 Sơ đồ tính toán Hình 1.1 Sơ đồ tính tốn 1.2 Dữ kiện đề Sơ đồ sàn I L1 (m) 2,7 L2 (m) 6,2 pc (MPa) 300.105 Kích thước cột: 250X250mm 1.3 Vật liệu sử dụng Vật liệu: - Bê tông C18: f’c =18 MPa -Cốt thép: Loại thép Rs (MPa) AI 225 CII 280 Sàn thiết kế gồm lớp cấu tạo sau: - Gạch lát: SVTH:: Rsw (MPa) 175 225 g tc  52kg / m , ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP - Vữa lót: GVHD:TS MAI LỰU tc δv = 20 mm, ,   2000kg / m , - Bản bê tông cốt thép:  b  hb ,  tc  2500kg / m3 , tc δvt = 10 mm,   2000kg / m - Vữa trát: 1.4 Tổng hợp số liệu Sau phân tích số liệu đề bài, tiến hành lập bảng sau để dễ dàng sử dụng số liệu: Bảng 1.1 Tổng hợp số liệu tính tốn L1 (m) L2 (m) p (MPa) np 2,7 6,2 300 105 1,2 SVTH:: tc Bê tông C18 (Mpa) f’c=18 Cốt thép Sàn R s (Mpa) Cốt đai R sw (Mpa) Cốt dọc R s (Mpa) 280 175 280 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU CHƯƠNG THIẾT KẾ BẢN SÀN 2.1 Phân loại sàn L 6,2 Xét tỉ số L1 = 2,7 = 2,25 > 2, nên thuộc loại dầm, làm việc theo phương cạnh ngắn 2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện 2.2.1 Chiều dày sơ bộ của sàn Xác định sơ chiều dày sàn: L 2700 hs    112,5  hmin  60 24 24  Vậy chọn chiều dày h s = 110mm 2.2.2 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm phụ 1 1 1 1 hdp    Ldp     6200  393, 75  525 h  12 16   12 16   Vậy chọn dp = 450mm 1 1 1 1 bdp    hdp     450  112.5  225 b 2 4 2 4  Vậy chọn dp = 250mm 2.2.3 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm chính 1  1  hdc    Ldc     8100  675 1012,5  12   12   Vậy chọn h dc = 900mm 1 1 1 1 bdc    hdc     900  225  450 2 4 2 4  Vậy chọn b dc = 400mm 2.3 Sơ đồ tính toán Tiến hành cắt theo phương cạnh ngắn dãy có b = 1m, xem dầm liên tục nhiều gối tựa dầm phụ Hình 2.2 Sơ đồ xác định nhịp tính tốn bản sàn Nhịp tính tốn bản:  Nhịp biên: SVTH:: Lob  L1  bc 250 250  2700    2450mm 2 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP  Nhịp giữa: GVHD:TS MAI LỰU Lb  L1  bdp  2700  250  2450mm 2.3.1 Xác định tải trọng 2.3.2 Tĩnh tải Cấu tạo sản chia làm lớp sau: Hình 2.3 Các lớp cấu tạo bản sàn Căn theo cấu tạo mặt sàn, lập bảng giá trị sau: Bảng 2.2 Tải trọng bản thân sàn Lớp cấu tạo Chiều Trọng lượng dày riêng i (mm)  i (kg/m3) Trị tiêu chuẩn g tc Hệ số tin cậy tải trọng Trị tính tốn gs (N/mm2) (N/mm2)  f ,i 5, 4.104 1,2 6, 48.104 Gạch 10 Vữa 20 2000 4.10 4 1,2 4,8.104 Vữa trát 10 2000 2.10 4 1,2 2, 4.104 Bản bê tông 110 2500 2, 75.103 1,2 3,3.103 Tổng cộng SVTH:: 0,004668 10 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU 4.2 Xác định tải trọng Tải truyền từ sàn chuyền lên dầm phụ từ dầm phụ truyền xuống dầm dạng lực tập trung 4.2.1 Tĩnh tải Trọng tải thân dầm chính: Go  n   bt  So  n   bt bdc   (hdc  hs )  L1  (hdp  hs )  bdp   1,  25  0,   (0,9  0,11  2,5   0, 45  0,11  0, 25)  22,68kN  22,68  103 N Tải dầm phụ truyền lên dầm chính: G1  g gp  L2  14,125  6,  87,6kN  87,6  103 Tổng tĩnh tải tính tốn tập trung: G  Go  G1  22,68  103  82,6  103  105,3 103 N 4.2.2 Hoạt tải: Từ dầm phụ truyền lên dầm chính: P  pdp  L2  7,5  8.1  60,1 103 N 4.3 Xác định nội lực 4.3.1 Các trường hợp đặt tải Sơ đồ tính dầm đối xứng  Nội lực dầm đối xứng Ta có tở hợp tải trọng sau: TH1 = TT + HT1; TH2 = TT + HT2; TH4 = TT + HT4; G G G G P P TH3 = TT + HT3; G G G G P P G MG MP2 SVTH:: 30 G ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU P P P P P P MP3 P P P P P P P P P P P P MP5 P P MP1 P P MP4 Hình 4.10 Các trường hợp đặt tải dầm Biểu đờ bao moment Biểu đồ moment cho tĩnh tải Biểu đồ moment cho TH1 SVTH:: 31 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU Biểu đồ moment cho TH2 Biểu đồ moment cho TH3 Biểu đồ moment cho TH4 Biểu đồ moment cho TH5 Hình 4.11 Biểu đồ moment cho trường hợp đặt tải Hình 4.12 Biểu đồ bao moment dầm Do tính chất đối xứng, nên ta cần tính cho hai nhịp rưỡi, Kết biểu đồ moomen cho trường hợp tải trình bảng sau Ta có bảng giá trị sau: SVTH:: 32 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU Bảng 4.1 Giá trị momen cắt tiết diện Tiết diện Gối Nhịp biên Nhịp Mu (Nmm) 415430000 387370000 268400000  Xác định momen mép gối: +Ta có kích thước cột 250x250 mm +Gối 2: Hình 4.5 Biểu đồ bao moment dầm M  415430000 Nmm M  389990000 Nmm  Chọn mơ-men có trị số lớn làm giá trị tính tốn cốt thép  M  M  389990000Nmm 4.3.2 Biểu đồ bao lực cắt Biểu đồ lực cắt cho tĩnh tải Biểu đồ lực cắt cho TH1 Biểu đồ lực cắt cho TH2 SVTH:: 33 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU Biểu đồ lực cắt cho TH3 Biểu đồ lực cắt cho TH4 Biểu đồ lực cắt cho TH5 Hình 4.6 Biểu đồ lực cắt cho trường hợp đặt tải Hình 4.7 Biểu đồ bao lực cắt dầm Ta có bảng giá trị lực cắt sau: Bảng 4.2 Giá trị lực cắt cắt tiết diện Lực cắt 1-I I-II II-2 2-III III-IV Qmax (N) 143500 51000 216000 202000 37000 Qmin (N) 22516 7700 36000 37000 Bên phải tiết diện III – IV đối xứng với bên trái tiết diện III – IV nên giá trị đổi dấu SVTH:: 34 ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU 4.4 Tính cớt thép Cốt thép dọc dầm phụ sử dụng loại thép CII có: R s = R sc = 280MPa Cốt đai dầm sử dụng loại cốt thép CI có: R s = R sc = 225Mpa, R sw = 175MPa 4.4.1 Tính toán cốt thép dọc Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép vùng bê tơng chịu kéo a = 50mm Tính chiều cao làm việc theo giả thuyết: dt  h  a  900  50  850mm Giả thuyết tiết diện phá hoại dẻo tương ứng với hệ số giảm độ bền  =0,9 Vì biểu đồ momen đối xứng, giá trị momen hai gối nhau, tính cho bên, xét momen gối gối biên: M b  415430000  Nmm  Xác định hệ số quy đổi 1 theo tiêu chuẩn ACI 318-14 mục 22.2.2.4 sau:   0,85  1   0, 65  0, 05 0,85  ( f c  28)   Ta có: f c'  25MPa  28MPa nên suy f c  28MPa f   56 MPa 28  f   56 MPa 1  0,85  Tính chiều cao vùng nén a dựa vào phương trình cân momen, ta được:  a     0,85 f c' a.b  d t    M u     a  dt  d t  2M u 2.415430000  850  850   83, 02mm 0,85 f cb 0,85.0,9.18.400 c  Tính tỷ số dt theo biểu thức sau: c a a 83, 02  c   97,67 mm dt 1d t  1 0,85 Trong đó: + c khoảng cách từ trục trung hịa tới thớ chịu nén (mm); + a chiều cao vùng nén bê tông (mm); + dt khoảng cách từ lớp thép kéo tới thớ nén tiết diện (mm) SVTH:: 35 ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU  Tính lại : 0, 75    0,65  0,15(   0, 65  0,15( Suy ra: dt  1)  0,9 c dt  850   1)  0, 65  0,15   1  1,8  0,9 c  97, 67   Chọn  =0,9 Nếu  khác nhiều so với giá trị ban đầu tính lại a với  vừa tìm Kiểm tra điều kiện c dt 0,85 f c' ab c A   0, s fy + dt : ta suy tiết diện cốt thép Sau chọn bố trí thép Tính lại d t Nếu dt khác nhiều so với giá trị ban đầu thiết kế lại từ đầu với dt vừa tìm c 97, 67   0,103  0,375  0, d 50  Tiết diện cốt thép t Ta có: 0,85 f c' ab 0,85.18.97, 67.400 As    1814, 6mm fy 280 c c c  0,6  0,6 d d d Kiểm tra điều kiện t : t kết thúc tốn thiết kế, t quay trở bước chọn tiết diện c 99,57   0,117  0,6 d 850 t Suy ra: (thỏa) c  0, d + t : quay trở bước chọn tiết diện (tăng tiết diện bxh) Momen để tính thép thể hình Trình tự tính tốn thực theo bước dẫn Kết thể bảng sau: Bảng 4.3 Kết quả tính thép dầm SVTH:: Tiết diện Mu (Nmm) Gối 415430000 Nhịp biên 387370000 Nhịp 268400000 a (mm) Điều kiện As (mm2) thỏa 1814,6  thỏa 1686,6  thỏa 1153,2 c/dt  97,67 77,17 52,76 36 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD:TS MAI LỰU c c  0,  0,375 Tại tất tiết diện, tỉ số dt hay dt , với giả thuyết tiết diện trạng thái phá hoại dẻo (  = 0,9) Sử dụng thép AII, ta có tiết diện cốt thép mặt cắt bảng Quy định hàm lượng thép tối thiểu Asmin: theo mục 7.6.1.1, ACI 318-14, quy định hàm lượng lượng thép tối thiểu cho sàn phương + Nếu fy ≥420 MPa:  0, 0018.420  As ,min  max  Ag , 0, 0014 Ag  fy   (1) + Nếu fy