Đồ Án bê tông cốt thép 1 Đề tài văn phòng

Sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối được dùng rất rộng rãi trong ngành xây dựng dân dụng - công nghiệp.. Nó có những ưu điểm quan trọng như: bền vững, có độ cứng lớn, có khả năng chống chá

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Chọn vật liệu đầu vào sử dụng:

- Bê tông chọn để thiết kế sàn có cấp độ bền chịu nén B20 có:

+ Cường độ chịu nén tính toán của bê tông: Rb = 1,15 kN/cm2

+ Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông: Rbt = 0,09 kN/cm2

+ Môđun đàn hồi của bê tông: Eb = 27,5x103 Mpa

+ Khi tính toán cho bê tông bi =0,9

- Thép sàn dùng nhóm thép CB240-T có :

 R = 0,615 (CB240-T)

 R = 0,426 (CB240-T) + Cường độ chịu kéo tính toán và cường độ chịu nén tính toán của cốt thép: Rs = Rsc = 21 kN/cm2

+ Môđun đàn hồi của cốt thép: Es = 2x105 MPa

1.1 BỐ TRÍ HỆ DẦM SÀN

Sàn là một kết cấu chịu lực trực tiếp của tải trọng sử dụng tác dụng lên công trình, sau đó tải này sẽ truyền lên dầm, rồi từ dầm truyền lên cột và cột truyền xuống móng

Sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối được dùng rất rộng rãi trong ngành xây dựng dân dụng - công nghiệp Nó có những ưu điểm quan trọng như: bền vững, có độ cứng lớn, có khả năng chống cháy tốt, chống thấm tương đối tốt, thỏa mãn các yêu cầu thẩm

mỹ, vệ sinh và điều kiện kinh tế Tuy nhiên, khả năng cách âm còn hạn chế

MẶT BẰNG KIẾN TRÚC TL 1/100

Dựa vào mặt bằng kiến trúc bố trí hệ kết cấu sàn có mặt bằng như hình 1

Hình 1: Mặt bằng bố trí hệ dầm sàn tầng điển hình

Bảng 1.1: Phân loại các ô sàn cho tầng điển hình.

Tên ô bản Số lượng

Kích thước

1.2 QUAN NI M TÍNH ỆM TÍNH

1.2.1 Xét sự làm việc của các ô bản:

- Dựa vào mặt bằng bố trí hệ dầm sàn, nhận thấy các ô bản đều có liên kết ở

4 cạnh nên thuộc loại bản kê 4 cạnh

- Xét các ô bản đều có l l2

1

≤2, nên quan niệm tính toán theo bản chịu lực hai phương

Bảng 1.2: Sự làm việc của các ô bản

1.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

1.2.2.1 Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn:

Tên ô bản Số ô

bản

Kích thước

Tỷ số

l 2 /l 1 Loại ô bản

l 1

(mm)

l 2

(mm)

- Các ô bản chịu lực 2 phương nên: h b=(501 ÷

1

40)l1

Trong đó: l1 là nhịp theo phương cạnh ngắn

Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:

Vị

trí

Tên ô

bản

Kích thước

Tỷ số

l 2 /l 1 Loại ô bản Kết quả tính

toán h b (mm)

Chọn

h b (mm)

l 1

(mm)

l 2

(mm)

Lầu

100

Bảng 1.3: Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn

Chọn hb = 100mm nhằm tiện thi công

1.2.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm:

- Đối với dầm chính (dầm khung): h=(161 ÷

1

12)L

- Đối với dầm phụ (dầm dọc) nhiều nhịp: h=(181 ÷

1

14)L

- Đối với dầm conson: h=(18÷

1

5)L

Trong đó L là nhịp của dầm

- Chọn chiều rộng tiết diện dầm: b=(13÷

2

3)h

Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:

Bảng 1.4: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Vị

trí

sàn

Loại

dầm

Kí hiệu

Nhịp dầm (mm)

Kết quả tính h Chọn h

(mm)

Kết quả tính b (mm)

Chọn bxh(mm )

khun

g

Nhịp

Nhịp B-C 3500

218.75291.6

Nhịp 6800 425566.7 450 150 300300 200x450

C-D

Dầm

dọc

1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6

4800 266.67342.8

1 16,7233,3 200x350

1.2.3 Xác định liên kết chung quanh ô bản:

Bản sàn tầng điển hình được thiết kế đổ bê tông toàn khối, dựa vào độ cứng của sàn và dầm sàn để xét chọn liên kết

 Khi

3



b

d

h

h

: Xem bản liên kết ngàm vào dầm

 Khi

3



b

d

h

h

: Xem bản liên kết tựa vào dầm

Nhận thấy các ô bản đều có tỉ số

3



b

d

h

h

nên quan niệm liên kết ngàm vào dầm bốn cạnh

Theo mỗi phương cắt ra dãy rộng b=1m để tính như dầm chịu uốn có tiết diện chữ nhật ( b=100cm và h= hb =10cm)

Bảng 1.5: Sơ đồ tính ô bản liên tục sàn làm việc 2 phương

Sàn H b

h d

(cm) h d /h b

Liên k ế t

Sơ đồ tính

Dầm khung ngang nhịp A-B, C-D 45 4.5

Ngà m Dầm dọc nhịp 1-2,

Ngà m Dầm dọc nhịp 1-2,

Ngà m Dầm khung ngang

nhịp A-B, C-D 45 4.5

Ngà m S2 10 Dầm khung ngang

Ngà m Dầm dọc nhịp 3-4 35 3,5 Ngà

Dầm dọc nhịp 3-4 35 3,5 Ngà

m Dầm khung ngang

Dầm khung ngang

Ngà m Dầm dọc nhịp 4-5,

Ngà m Dầm dọc nhịp 4-5,

Ngà m Dầm khung ngang

Ngà m

Dầm khung ngang

Ngà m Dầm dọc nhịp 1-2,

2-3, 3-4, 4-5, 5-6 35 3,5

Ngà m Dầm dọc nhịp 1-2,

2-3, 3-4, 4-5, 5-6 35 3,5

Ngà m Dầm khung ngang

Ngà m

Dầm khung ngang

Ngà m Dầm dọc nhịp 5-6

m Dầm dọc nhịp 5-6

m Dầm khung ngang

1.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN

Dựa theo “TCVN 2737 - 2023: Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế” để xác định tải trọng tác dụng lên 1m2 sàn gồm có: tĩnh tải và hoạt tải

1.3.1 Tĩnh tải:

Tĩnh tải tác dụng lên bản sàn gồm có: trọng lượng bản thân sàn, trọng lượng bản thân của kết cấu bao che

Trọng lượng bản thân sàn là tải trọng phân bố đều của các lớp cấu tạo bản sàn, được tính theo công thức: g s tt

1

n

γ i × h i × γ fi(kN m2) Trong đó:

 i : Trọng lượng riêng lớp thứ i.

 h i : Chiều dày lớp thứ i

 γ f : Hệ số độ tin cậy tra bảng 1 “TCVN 2737 - 2023”

- Đối với các ô bản S1, S2, S3, S4.

* Trọng lượng bản thân sàn:

Hình 2: Cấu tạo ô bản S1, S3, S4, S5, S6, S7 Hình 2: Cấu tạo ô bản S1, S2, S3, S4 Bảng 1.6: Trọng lượng bản thân ô bản S1, S2, S3, S4

STT Các lớp cấu tạo γ (kN/m 3 ) h (m) γ f g s tc (kN/m 2 ) g s tt (kN/m 2 )

- Đối với ô bản S5:

* Trọng lượng bản thân sàn:

Hình 3: Cấu tạo ô bản S5

- LỚP GẠCH CERAMIC DÀY 10MM

- LỚP VỮA LÓT B5 DÀY 30MM

- LỚP BTCT B20 DÀY 100MM

- LỚP VỮA TRÁT B5 DÀY 15MM

- LỚP GẠCH CERAMIC DÀY 10MM

- LỚP VỮA LÓT B5 DÀY 30MM

- LỚP CHỐNG THẤM DÀY 20MM

- LỚP BTCT B20 DÀY 100MM

- LỚP VỮA TRÁT B5 DÀY 15MM

Bảng 1.7: Trọng lượng bản thân ô bản S5

ST

T Các lớp cấu tạo γ (kN/m

3 ) h (m) γ f g s tc (kN/m 2 ) g s tt (kN/m 2 )

1

3

3

1

3

* Trọng lượng tường xây trên sàn:

Tường xây gạch rỗng 100

STT Các lớp vật

liệu

Chi ề u

d à y δ ( m m )

Trọng lượng riêng γ (kN/m 3 )

Tải tiê u ch uẩ n

q k.

t (k N/

m

2 )

Hệ số vư ợt tải

γ f

Tải tính toán

q k.t (kN/

m 2 )

2 Vữa trát (2

bên)

3 Tổng tải trọng trên 1 m 2.04 2.35

B ng 1.8: ảng 1.8: Tr ng l ọng lượng tường xây quy đổi trên ô bản ượng tường xây quy đổi trên ô bản ng t ường xây quy đổi trên ô bản ng xây quy đ i trên ô b n ổi trên ô bản ản

Các vách ngăn trong phòng không có hệ dầm đỡ được quy về phân bố đều trên bản sàn theo công thức:

g t tt=q k t × S t

S s=2,35 ×

34,05 16,32=4,9(kN m2) Trong đó:

St : Diện tích tường xây trên sàn (m2), S

t=l t ×h t=11,35× 3=34,05

lt : Chiều dài tường trên ô sàn đang xét

ht : Chiều cao tường, ht =3 m

Ss : Diện tích ô sàn (m2) S s=3,4 × 4,8=16,32 Lấy từ trục dầm đến trục dầm, riêng các ô sàn biên tính từ trục đến mép ngoài dầm

1.3.2 Hoạt tải:

Dựa vào chức năng sử dụng của từng ô bản theo “TCVN 2737 - 2023 : Tải trọng

và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế” Ta có:

p s tt

=q k , t × γ f(kN m2) Trong đó:

 q k,t : Hoạt tải tiêu chuẩn, tra bảng 4 “TCVN 2737 - 2023”

 γ f: Hệ số độ tin cậy đối với tải trọng phân bố đều xác định theo mục 8.3.1

“TCVN 2737 - 2023”:

Bảng 1.9: Hoạt tải tác dụng lên các ô bản

q k,t (kN/m 2 ) γ f

Hoạt tải

p s tt (kN/m 2 )

Bảng 1.10 Kết quả tính toán tải trọng tác dụng phân bố đều trên 1m2 ô bản (kN/m2)

Tên

ô

bản

Chức năng

Tải trọng (kN/m 2 )

Tổng tải

m 2 )

Tĩnh tải

g stt (kN/m2)

Tải tường

g ttt (kN/m2)

Hoạt tải

p stt (kN/m2)

S1 Phòng làm

Kết luận:

Tải trọng thường xuyên do các lớp cấu tạo sàn: g stt (kN/m2)

Tải trọng thường xuyên do tường: g ttt (kN/m2)

Tải trọng tạm thời (hoạt tải): p stt (kN/m2)

Tổng tải trọng tính toán: q s tt

=g tt s

+g t tt

+p s tt (kN/m2)

Tải trọng này sẽ được dùng cho việc tính toán tất cả các ô sàn trên mặt bằng tầng điển hình của công trình

1.4 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC

- Các giả thiết tính toán:

+ Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi

+ Các ô bản 2 phương được tính toán như các ô bản liên tục

+ Theo mỗi phương cắt 1 dải có bề rộng b = 1m để tính

+ Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

- Bản chịu lực hai phương

- Sơ đồ tính:

Hình 4 Sơ đồ tính thép sàn

- Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi

- Các ô bản tính theo ô bản liên tục chịu lực hai phương (bản thuộc loại ô số 9) Theo mỗi phương cắt 1 dải có bề rộng b = 1m và h= hb để tính

Momen dương lớn nhất ở nhịp: M1 = α01P i '+α1P i ' ' M2 =α02P i '+α2P i ' '

Momen âm lớn nhất ở gối : MI =β1.Pi

MII = β2.Pi

Trong đó:

Tổng tải tác dụng

'

''

2

2

i

s

i

s

i

p

p

Dựa vào tỉ số l2 ta tra bảng 11, theo ô bảng loại 9 có được các hệ số

α1, α2, β1, β2

Dựa vào tỉ số l l2

1 ta tra bảng 11, theo ô bảng loại 1 có được các hệ số

α01, α02 chính là hệ số α1, α2 của ô bản

Bảng 1.11: Kết quả tính toán momen các ô sàn chịu lực 2 phương

Tên

ô

b

ả

n

Loạ

i

ô

sàn

Kích thư ớc (m)

Tải trọng (kN/m 2 ) Tỷ số L2

Hệ số mome n

q s tt (kN/m 2 )

Momen (kN.m)

S1,

S

3

9 3,4 4,8 4.023 2,6 1,41

01=0.047

02=0,0237

1=0,021

2=0,0106

1=0,0472

2=0,0 237

Pi=

108,0 87

Pi’=21,22

Pi’’=86,8 7

M1=2,82 M2=1,42 MI=5,1 MII=2,56

S2

9 3,4 4,8 4.023 3,9 1,41

01=0.047

02=0,023 7

1=0,021

2=0,0106

1=0,0472

2=0,0237

Pi=129,3

Pi’=31,82

Pi’’=97,4 8

M1=3.54 M2=1,78 MI=6,11 MII=3,06

01=0,046 4

02=0,024 8

1=0,021

2=0,0112

1=0,0474

2=0,0253

Pi=133,1 1

Pi’=32,76

Pi’’=100, 35

M1=3,63 M2=1,93 MI=6,3 MII=3,37

4,9=

9,39 1

2,6 1,41 01=0.047

02=0,023 7

Pi=195,7

Pi’=21,22

Pi’’=174,

M1=4,66 M2=2,35 MI=9,24

2=0,0106

1=0,0472

2=0,0237

48 MII=4,63

1.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

Tính thép chịu mômen cho bản theo từng dãy cắt dựa vào bài toán cấu kiện chịu uốn đặt cốt đơn, có tiết diện chữ nhật b = 1m và h = hb

Tính thép sàn

 Tính thép cho ô bản S1:

* Nội lực:

- Mômen tại nhịp theo phương cạnh ngắn: M1=2,82 kN m

- Mômen tại nhịp theo phương cạnh dài: M2=1 , 42 kN m

- Mômen tại gối theo phương cạnh ngắn: M I=5,1 kN m

- Mômen tại gối theo phương cạnh dài: M II=2 ,56 kN m

* Tính thép cho nhịp theo phương cạnh ngắn l 1 :

- Chọn a = 2,3 cm

- Tính: h0 = h – a = 10 – 2,3 = 7,7 cm

282

0,9× 1,15 ×100 × 7 ,72=0,046 ≤ αR=0,426

 √1−2 α m√1−2 ×0, 028471R = 0,615 )

- Diện tích cốt thép:

0,0471 ×1, 15 ×100 ×7 , 7

2

- Tra bảng chọn Ø 8a200 có A ch s =2,51 c m2

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

2,51

100 × 7 ,7 ×100 %=0,33 %

μ max(% )=ξ R × R b

0,615 ×1,15

⇒ μ min (%)=0,1 %< μ (% )=0, 33 %< μ max(% )=3,37 % (Thỏa hàm lượng cốt thép)

* Tính thép cho nhịp theo phương cạnh dài l 2 :

- Chọn a = 2,9 cm

- Tính: h0 = h – a = 10 – 2,9 = 7,1 cm

142

0,9× 1,15× 100 ×7 , 12=0,0272 ≤ α R=0,426

-  √1−2 α m√1−2 ×0, 0272276R = 0,615 )

- Diện tích cốt thép:

0,0276 × 0,9 ×1,15 × 100× 7 , 1

2

- Tra bảng chọn Ø 6a200 có A ch s =1 , 41 c m2

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:μ (%)= A s

1,41

100 × 7,1 ×100 %=0,2 %

⇒ μ min (%)=0,1 %< μ (% )=0, 2 %< μ max(% )=3,37 % (Thỏa hàm lượng cốt thép)

* Tính thép cho gối theo phương cạnh ngắn l 1 :

- Chọn a = 2,4 cm

- Tính: h0 = h – a =10 – 2,4 = 7,6 cm

510

0,9× 1,15 ×100 × 7 ,62=0, 0853≤ αR=0,426

-  √1−2 α m√1−2 ×0, 08530893R = 0,615 )

- Diện tích cốt thép:

0,0893× 0,9 ×1, 15× 100× 7 , 6

2

- Tra bảng chọnØ 8a100 có A ch s =5,03 c m2

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

ch

5,03

100 × 7,6 ×100 %=0,66 %

⇒ μ min=0,1 %<μ (%)=0,66 %<μmax(% )=3,37 % (Th a hàm lỏa hàm lượng cốt thép) ượng tường xây quy đổi trên ô bảnng c t thép).ốt thép)

* Tính thép cho gối theo phương cạnh dài l 2 :

- Chọn a =3,2 cm

- Tính: h0 = h – a =10 –3,2 = 6,8 cm

0,9× 1,15 ×100 × 6,82=0, 0535≤ αR=0,426

-  √1−2 α m√1−2 ×0, 05350055R = 0,615 )

- Diện tích cốt thép:

0,055 × 0,9× 1,15 ×100 × 6,8

2

- Tra bảng chọn Ø 8a200 có A s =2 ,51 c m

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

ch

2,51

100 × 6,8 ×100 %=0,37 %

⇒ μ min=0,1 % < μ (%)=0,37 % <μmax(% )=3,37 % (Thỏa hàm lượng cốt thép)

Tương tự, kết quả tính toán các ô sàn được lập thành bảng sau:

Tên

ô

sàn

Chiều dày

Moment

M (kN.m/m)

hb

(cm)

a (cm)

h0

As tt (cm 2 ) tt (%) Ø a As ch

(cm 2 ) ch (%)

S1

3,2 6,8 MII = 2,56 0,0535 0,055 1,84 0,27 Ø 8 a200 2,51 0,37

S2

10

3,2 6,8 MII = 3,06 0,0639 0,0661 2,22 0,33 Ø 8 a200 2,51 0,37

3,2 6,8 MII = 3,37 0,0704 0,0731 2,45 0,36 Ø8 a200 2,51 0,37

3,2 6,8 MII = 3,88 0,0811 0,0847 2,84 0,42 Ø 8 a150 3,35 0,49