đồ án kết cấu bê tông cốt thép

Tính diện tích cốt đai cần thiết: thỏaChọn đường kính cốt đai d6 a = 28.3 mm , với số nhánh đai n = 2sw 2 Bước cốt đai theo tính toán:Bước cốt đai lớn nhất:Bước cốt đai theo yêu cầu cấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA XÂY DỰNG

MÔN HỌC: ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: PGS T.S Châu Đình Thành

SVTH: Nguyễn Xuân Phương MSSV: 20149358

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022

MỤC LỤC

Đề bài 1

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SÀN 2

1.1 Phân loại sàn thiết kế 2

1.2 Chọn sơ bộ các kích thước dầm sàn sẽ thiết kế 2

1.3 Sơ bộ tính và nhịp tính toán của bản sàn 3

2.3.3 Tính khả năng chịu lực của tiết diện 19

2.3.4 Xác định tiết diện cắt lý thuyết 22

2.3.5 Kiểm tra về neo cốt thép ở gối tựa 26

3.1.3 Hoạt tải 30

3.2 Xác định nội lực 30

3.2.1 Xét các trường hợp tải 30

3.2.2 Biểu đồ bao moment 30

3.2.3 Xác định giá trị lực cắt tại các gối 34

3.3 Tính cốt thép 36

3.3.1 Cốt thép dọc 36

3.3.2 Tại tiết diện ở nhịp 36

3.3.3 Tại tiết diện ở gối 37

3.3.4 Cốt thép ngang 39

3.3.5 Cốt thép treo 42

3.4 Biểu đồ bao vật liệu 43

3.5 Khả năng chịu lực của tiết diện 43

3.6 Xác định tiết diện cắt lý thuyết 46

3.7 Chiều dài neo cốt thép 47

3.8 L Tính toán dầm theo trạng thái giới hạn 2 48

CHƯƠNG 4: THỐNG KÊ TOÀN BỘ CỐT THÉP 57

SVTH: Nguyễn Xuân Phương MSSV: 20149358

Đề bài

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 1 MSSV: 20149358

Cho công trình có mặt bằng dầm sàn điển hình như hình vẽ, chịu tác động của hoạt tải ptc Có L1 = 2300 mm, L2 = 6300 mm và chịu tác động của hoạt tải ptc = 8.5

Rs = 210 MPa R =170MPa E = 20x104 MPasws Rs = 260 MPa R =210 MPa E = 20x104 Mpasws

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SÀN1.1 Phân loại sàn thiết kế

Xét tỷ số chiều dài 2 cạnh của ô bản sàn = = 2.625 > 2

 Vậy bản thuộc loại là bản dầm, bản làm việc 1 phương theo phương cạnh ngắn.

1.2 Chọn sơ bộ các kích thước dầm sàn sẽ thiết kế

Xác định sơ bộ kích thước sàn thiết kế

Sơ bộ tính và nhịp tính toán của bản sàn

Sàn thuộc loại bản dầm, cắt theo phương cạnh ngắn L1 một dải có chiều rộng b=1m sơ đồ tính là bản sàn như một dầm liên tục nhiều nhịp gối tựa là các dầm

Đối với nhịp giữa:

Ta có: Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15 có: R = 8.5 MPab

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 5 MSSV: 20149358

Kiểm tra hàm lượng cốt thép có điều kiện hàm lượng cốt thép:

Kiểm tra hàm lượng chốt thép thiết kế:

1.6 Bố trí cốt thép

- Xét tỷ số: = = 2.55

=> 2 < 3.092 < 3 => α = 0.25

Vậy đoạn thẳng cốt thép trên gối lấy bằng nhịp tính toán: Đối với gối 2: L = 2000(mm): α L = 2000 = 500 (mm)0b0b

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 8 MSSV: 20149358

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 9 MSSV: 20149358

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN DẦM PHỤ

2.1 Sơ đồ tính toán và mục đích tính toán

Dầm phụ là dầm liên tục 4 nhịp truyền lực trực tiếp tải trọng lên các dầm chính nên gối tựa là dầm chính trực giao với nó.

Tính toán dầm phụ cũng theo sơ đồ có xét đến biến dạng dẻo, nên nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách giữa hai mép dầm chính.

Kích thước dầm phụ thiết kế = 500 mm = 200 mm Kích thước dầm chính thiết kế = 750 mm = 300 mm Nhịp tính toán của dầm phụ lấy theo mép gối tựa:

Đối với nhịp biên: = 6300 – = 5850 (mm)

Đối với các nhịp giữa: = 6300 – 300 = 6000 (mm)

Hình 2.1: Sơ đồ tính toán dầm phụ.

2.2 Xác định tải trọng2.2.1 Tĩnh tải

Trọng lượng bản thân dầm phụ:

Trong đó: – hệ số độ tin cậy về tải trọng, n = 1.1 – trọng lượng riêng của bê tông, = 25 (kN/m ) bt 3

Đối với nhịp biên: Đối với nhịp giữa:

Khoảng cách từ điểm moment âm bằng 0 ở nhịp biên đến gối tựa thứ 2: Xác định moment tại các vị trí đặt biệt của dầm: + Moment dương M tại vị trí nhịp biên (0.425L ): maxob

+ Moment âm M tại vị trí gối 2: Với min

Ta tính tương tự với các vị trí còn lại

Bảng 2.1: Xác định trung độ biểu đồ moment của dầm phụ:

Hình 2.2: Biểu đồ bao moment (kNm) Hình 2.3: Biểu đồ bao lực cắt (kN)

2.3 Tính cốt thép.

Ta có: Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15: R = 8.5 (MPa)b

Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại CB300V: R = 260 (MPa)s

Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại CB240T: R = 210 (MPa)s

2.3.1 Cốt thép dọc

Tại tiết diện ở nhịp.

Ở nhịp, moment tính toán là moment dương ( quy ước sức bền vật liệu), nên tiết diện tính toán là hình chữ T, sẽ có cánh nằm trong vùng bê tông chịu nén Xác định S :f

 Chọn S = 600 (mm)f

Chiều rộng bản cánh: b’ = b + 2S = 200 + 2600 = 1400 (mm)fdpf

Bảng 2.2: Kích thước tiết diện chữ T.

Xác định vị trí trục trung hòa:

Giả thuyết a = 50 (mm) => h = h – 50 = 500 – 50 = 450 (mm)o

* Nhận xét: Ta có M = 108.462 (kNm) < M = 476(kNm) nên trục trung hòa quaf cánh, tính cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật b’ h = 1400500 (mm).fdp

2.1.1 Tiết diện ở gối.

Tương ứng với giá trị momen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện

2.3.2 Cốt thép ngang

Kiểm tra điều kiện tính toán: 

Vậy bê tông dầm đảm bảo điều kiện ứng suất chính và không đủ chịu cắt Tính diện tích cốt đai cần thiết:

 (thỏa)

Chọn đường kính cốt đai d6 (a = 28.3 mm ), với số nhánh đai n = 2sw 2 Bước cốt đai theo tính toán:

Bước cốt đai lớn nhất:

Bước cốt đai theo yêu cầu cấu tạo:

Chon bước cốt đai thiết kế trong đoạn cho vị trí gần gối tựa, trong đoạn giữa nhịp còn lại lấy

Kiểm tra lại khả năng chịu lực của Q của dầm sau khi bố trí cốt đai:DB Tại vị trí bước cốt đai thiết kế

Tại vị trí cốt đai thiết kế

Lực cắt Q tại vị trí gần gối tựa thứ 2 của dầm phụ: ( thỏa)

2.3.3 Tính khả năng chịu lực của tiết diện.

Trình tự tính như sau:

Tính khả năng chịu lực tại từng tiết diện Tại tiết diện đang xét có, tính Chọn

Với: : chiều dày lớp bê tông bảo vệ; : khoảng thông thủy giữa 2 lớp thép bố trí mép dưới;

: khoảng thông thủy giữa 2 lớp thép bố trí mép trên.

Kiểm tra khả năng chịu lực của các tiết diện thông qua các công thức sau

Kiểm tra lại

2.3.4 Xác định tiết diện cắt lý thuyết.

Vị trí tiết diện cắt lý thuyết x được xác định theo tam giác đồng dạng Lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết Q lấy bằng độ dốc của biểu đồ momen Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

Trong đó: Q – lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao momen.

Qs.inc – khả năng chịu cắt của cốt xiên nằm trong vùng cắt bớt cốt dọc, mọi cốt xiên đều nằm ngoài vùng cắt bớt cốt dọc nên Q = 0.s.inc

qsw – khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết ( ) Bảng 2.5: Xác định vị trí và lực cắt tiết diện cắt lý thuyết

2.3.5 Kiểm tra về neo cốt thép ở gối tựa.

Cốt thép dọc tại gối biên và tại những chỗ không đủ chiều dài ( mép trên và mép dưới) trong dầm phụ cần phải được neo và nối để đảm bảo yêu cầu truyền lực Chiều dài đoạn neo cơ sở: Với cho cả hai trường hợp côt thép chịu kéo và nén Chiều dài neo thực tế không lấy nhỏ hơn 15d và 200mm

- Đối với các thanh cốt thép d16 chịu kéo neo vào gối biên( mép trên):

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 26 MSSV: 20149358

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 27 MSSV: 20149358

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 28 MSSV: 20149358

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

3.1 Sơ đồ tính

Dầm chính là dầm liên tục 3 nhịp được tính theo sơ đồ đàn hồi Kích thước tiết diện dầm:

Giả thiết tiết diện cột: Nhịp tính toán: - Đối với nhịp giữa:

- Đối với nhịp biên:

Hình 3.1: Sơ đồ xac dinh nhip tính toán của dầm chính.

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán của dầm chính.

3.1.1 Xác định tải trọng

Tải trọng tác dụng lên dầm chính là tải trọng tập trung gồm có tĩnh tải G và hoạt tải P Đ do dầm phụ truyền xuống.

3.1.2 Tĩnh tải

+ Trọng lượng bản thân dầm phụ và bản truyền xuống:

 Để tìm giá trị nội lực nguy hiểm nhất tại mỗi tiết diện dầm, cần phải xét các

trường hợp tải sau:

Hình 3.1: Các trường hợp đặt tải của dầm bốn nhịp.

– Tổ hợp (a) + (b): cho giá trị dương cực đại ở nhịp 1,3 – Tổ hợp (a) + (c): cho giá trị dương cực đại ở nhịp 2 – Tổ hợp (a) + (d): cho giá trị âm cực tiểu ở gối thứ 2.

3.2.2 Biểu đồ bao moment

Tung độ của biểu đồ moment tại tiết diện bất kì của từng trường hợp đặt tải được xác định theo công thức:

+ Tại vị trí 1 sơ đồ MG (a):

+ Tại vị trí 2 sơ đồ MG (a):

+ Tại vị trí Gối 2 sơ đồ MG (a):

Tương tự với các vị trí còn lại cũng nhưng các trường hợp chất tải tương ứng: Bảng 3.4: Thể hiện kết quả tính toán biểu đồ bao mô men của các trường hợp tổ hợp tải trọng và biểu đồ mô men trong dầm chính

Trong sơ đồ e, bảng tra không cho giá trị cụ thể cho một số tiết diện, nên ta phải tính giá trị moment cụ thể tại từng tiết diện theo phương pháp nội suy cơ

Hình 3.3: Tung độ biểu đồ moment thành phần (kN.m) Hình 3 : Biểu đồ bao moment dầm chính.4

Vì ta chỉ tính 1.5 nhịp nên ta lấy những trường hợp nguy hiểm nhất nên ta có biểu đồ bao moment là :

3.2.3 Xác định giá trị lực cắt tại các gối

 Gối 2:

Chọn

 Gối 3:

Lực cắt giữa 2 tiết diện là: với

+ Tính cho sơ đồ a tính Q do tĩnh tải G gây ra:

=> Từ đó ta tính được các giá trị lực cắt cho từng trường hợp tải trọng trong

3.3 Tính cốt thép3.3.1 Cốt thép dọc

Bê tông cấp độ bền B15 có:,

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CB 300-V có: Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CB 240-T có:

3.3.2 Tại tiết diện ở nhịp

Tương ứng với giá trị moment dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là

3.3.3 Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị moment âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Hình 3.6: Tiết diện tính toán của dầm chính.

 Tại nhịp biên: (b x h =1500 x 750)

Chọn cốt đai d8 , số nhánh đai n=2, bước cốt đai thỏa mãn yêu cầu cấu tạo bố trí sw= 100 trong đoạn 1/3 nhịp gần gối tựa.

Các bước tính toán khả năng chịu lực cắt của dầm chính (giả sử chọn trường hợp

Bảng dưới thể hiện kết quả tính toán khả năng chịu cắt của tiết diện ứng với các bước cốt đai khác nhau và so sánh với lực cắt có trong dầm chính Trong bảng

cho thấy các bước cốt đai sẽ đảm bảo yêu cầu chịu lực cắt của dầm chính, ngược lại khi bước cốt thì cần phải tính toán thêm cốt xiên để chịu lực cắt Kết hợp với tính khả thi cho việc uốn cốt thép từ bụng dầm lên gối dầm nhằm đảm bảo các yêu cầu kinh tế và cấu tạo, bước cốt đai nên tính toán trong trong trường

- Tại những vị trí bên trái gối B, bên phải gối B, bên trái gối C là những tiết diện nguy hiểm do tại đây lực cắt lớn hơn cốt đai bố trí Cần phải uốn 1 lớp thép  xiên để chịu lực cắt.

- Tận dụng cốt thép dọc tại bụng dầm uốn lên gối dầm làm cốt thép xiên là 2d25 và 2d22 có As982mm2 174mm2,As760mm2 182mm2 nên đảm bảo cường độ yêu cầu tiết diện nghiêng của dầm chính.

Bước cốt đai đoạn 1/3 giữa nhịp còn lại () chọn

3.3.5 Cốt thép treo

Tại vị trí dầm phụ giao với dầm chính cần phải bố trí cốt thép gia cường Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính:

Lực do bê tông chịu:

Diện tích cốt treo cần thiết:

Sử dụng cốt treo dạng đai, chọn 8 số nhánh đai ,, số cốt đai cần thiết:∅

Vậy bố trí mỗi bên 5 đai, bước cốt đai được tính:

Chọn bước cốt đai thiết kế và bố trí như hình dưới:

3.4 Biểu đồ bao vật liệu

3.5 Khả năng chịu lực của tiết diện

Đối với mép dưới dầm chính, chọn lớp bê tông bảo vệ của cốt thép dọc , khoảng cách thông thuỷ giữa các lớp cốt thép ; đối với mép trên, chọn lớp bê tông bảo vệ của cốt thép dọc , khoảng cách thông thuỷ giữa các lớp cốt thép Các kết quả trong bảng được thực hiện theo từng bước:

Bảng 3.4: Khả năng chịu lực của dầm chính tại từng tiết diện.

3.6 Xác định tiết diện cắt lý thuyết

Do tận dụng cốt thép từ bụng uốn lên gối dầm để chịu lực nên không có trường hợp cắt cốt thép tại nhịp dầm Tiến hành xác định các điểm cắt lí thuyết tại bên phải và bên trái gối B Thể hiện biểu đồ bao vật liệu của dầm chinh.

2d22 763 263.475 341.2 440

Bảng 3.5: Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lí thuyết.

3.7 Chiều dài neo cốt thép

- Cốt thép chủ dùng cho dầm chính là cốt thép d25, sử dụng cốt thép CB300-T, loại thép có gân.

* Chiều dài neo cơ sở càn để truyền lực cho cốt thép d25

Với là chu vi tiết diện thép

+ Tại gối, mép trên của dầm chính là vùng bê tông chịu kéo nên đoạn chiều dài neo cốt thép được tính toán như sau:

=> Chọn

+ Tại gối, mép dưới của dầm chính là vùng bê tông chịu nén nên đoạn chiều dài neo cốt thép được tính toán như sau:

=> Chọn

* Chiều dài nối cốt thép

- Chiều dài thép nối d25 được tính như sau: + Trong vùng bê tông chịu kéo:

=> Chọn

+ Trong vùng bê tông chịu nén:

=> Chọn

3.8 L Tính toán dầm theo trạng thái giới hạn 2

Kiểm tra khả năng xảy ra vết nứt:

Tính toán giá trị moment của toàn bộ tải trọng tiêu chuẩn (toàn phần)

Trong đó:

Là độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

Là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trong tạm thời dài hạn

Là độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn

(moment do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn) Xác định chiều cao vùng nén khi có xuất hiện vết nứt:

Trong đó:

(do tác dụng của tải ngắn hạn)

(do tác dụng của tải dài hạn)

(do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng)

(do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn)

(do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng)

(do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn) (do tác dụng ngắn hạn của tải trọng)

(do tác dụng dài hạn của tải trọng)

(do tác dụng ngắn hạn của tải trọng)

(do tác dụng dài hạn của tải trọng)

(do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng)

(do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trong tạm thời dài hạn) Moment quán tính quy đổi của tiết diện đối với trục trung hòa:

Do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

Do tác dụng dài hạn của tải trọng hường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn:

Độ cứng của tiết diện dầm chính do tác dụng ngắn hạn của tải trọng:

Độ cứng của tiết diện dầm chính do tác dụng dài hạn của tải trọng:

Các độ cong tính toán của dầm chính:

Độ võng của dầm chính tại tiết diện tính toán do thành phần do moment gây ra:

Do tỉ số nhịp trên chiều cao dầm nên cần xét độ võng do lực cắt.

Tính toán bề rộng khe nứt:

Trong đó:

khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng khi có tác dụng dài hạn của tải trọng đối với cốt thép có gân

đối với cấu kiện chịu uốn

Ứng suất trong cốt thép chịu kéo tại tiết diện tính toán:

Trường hợp tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

Trường hợp tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn:

Trường hợp tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn:

Khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt thẳng góc được tính theo công thức:

Trường hợp tác dụng ngắn hạn của tải trọng:

Rõ ràng có sự chênh lệch rất đáng kể giữa độ võng (bề rộng khe nứt) cho phép so với độ võng tính toán được () có nghĩa là kết cấu bê tông cốt thép khi đã thỏa

mãn theo tính toán trạng thía giới hạn thứ nhất thì thường sẽ đảm bảo tính toán theo trạng thái giới hạn thứ 2 và có 1 khoảng an toàn rất đáng kể

Chi tiết bố trí cốt thép cho dầm chính được thể hiện như hình

Bảng thống kê, bảng tổng hợp cốt thép và bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công trình được trình bày trong bảng.

Mặt cắt ngang dầm chính tại một số tiết diện

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 55 MSSV: 20149358

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 56 MSSV: 20149358

CHƯƠNG 4: THỐNG KÊ TOÀN BỘ CỐT THÉP

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 57 MSSV: 20149358

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 58 MSSV: 20149358

SVTH: Nguyễn Xuân Phương 59 MSSV: 20149358