Bài tập lớn kết cấu bê tông cốt thép 1 đại học Mở TP. Hồ Chí Minh thực hiện dưới sự hướng dẫn của Ths. Nguyễn Quốc Thông, đạt kết quả cao. Số liệu: STT: 27, n1=2, n2=7. Chúc các bạn đạt kết quả cao.
BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD : Ths. Nguyễn Quốc Thông HỌ TÊN SV : MSSV : LỚP : ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa xây dựng và điện TP.HCM , Tháng 9 năm 2012 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3L/3 P P P P P P P P GVHD: Ths. Nguyễn Quốc Thông Họ và tên sinh viên: MSSV: Lớp: XD07 STT: 27 Khoa: Xây Dựng và Điện Số liệu: Lớp STT n 1 n 2 XD07 27 2 7 1. Bài tập 1: Cho dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật bxh như hình vẽ: - Kích thước: L= L 2 = ( 5,5 + 0,1.n 1 )= 5,7 m - Tải trọng: P = P 2 = ( 350 + 7.n 2 ) = 391 KN - Vật liệu: cốt thép dọc CII, cốt đai CI, dầm toàn khối có B20 ( với 1 b s γ γ = = ); cốt đai CI; chiều dầy lớp bê tông bảo vệ cốt đai 25 mm. - Sử dụng sap2000 ta có giá trị nội lực của hệ kết cấu: 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 P= 391KN P P P P P P P M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q - Các giá trị nội lực cho trong bảng sau: Moment uốn (kNm) M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 Giá trị 546,27 348,45 593,45 150,63 150,63 593,45 348,45 546,27 Lực cắt (kN) Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Giá trị 287,8 103,8 495,4 391,9 0,31 0,31 391,9 495,4 103,8 287,8 1.1. Chuẩn bị số liệu cho bài toán: - Chọn sơ bộ kích thước tiết diện: 350x700 - Số liệu bài toán: - Bê tông cấp độ bền: B20 R b = 11,5 MPa= 115 daN/cm 2 R bt = 0,9 MPa= 9 daN/cm 2 3 5 2 27.10 2,7.10 / b E MPa daN cm= = - Thép dọc loại II R s = ' s R = 280 MPa= 2800 daN/cm 2 - Thép đai loại CI, 6 φ R sw = 175MPa=1750 daN/cm 2 E s = 21.10 4 MPa= 21.10 5 daN/cm 2 2 w 0,283 s a cm= - Xác định R ξ : Tra bảng E2 của TCXDVN 356-2005 có: 0.656 R ξ = ; 0.441 R α = 1.2. Tính toán cốt thép dọc cho dầm: 1.2.1. Xét mặt cắt có moment M3=593,45KN ( moment âm): - Giả sử chọn a= 4,5cm ( sẽ kiểm tra lại) để tính A s : 0 h h – a 65,5 cm⇒ = = - Tính toán cốt thép theo bài toán cốt đơn: 4 2 2 0 593,45.10 0,344 0.429 . . 115.35.65.5 m R b M R b h α α = = = < = - Ta thấy m R α α < ( thỏa mãn điều kiện ràng buộc) 1 1 2. 0.441 m ξ α ⇒ = − − = 2 0 . . . 0,441 115 35 65,5 41,52( ) 2800 b S s R b h A cm R ξ × × × ⇒ = = = 2 í oán 41,52 S t nht A cm − ⇒ = - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0 41,52 1,81% 0.05% . 35 65,5 S A b h µ µ = = = > = × ( Nằm trong khoảng (1,5 ÷ 2)% -> thỏa mãn yêu cầu đề bài) - Chọn và bố trí cốt thép: 2 4 32 2 32(48,23 )cm φ φ + - Bố trí cốt thép như hình vẽ: Chọn d 25 2,5 bvc ai a mm cm= = ,thỏa mãn điều kiện d 0 1,5 bvc ai a C cm> = ax doc dai 0 2,5 2,5 0,6 3,1 , 2 m bvc bvc dai cm a a cm C cm φ φ = = + = + = ≥ = 700 350 - Kiểm tra khoảng hở thông thủy: ax 1 2,5 35 (2 3,1 4 3,2) 16 , 3 m cm t cm t t cm φ = = − × + × = ≥ = - Xác định a là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép S A đến mép ngoài cùng của vùng bê tông chịu kéo: o Gọi 1 2 ,a a lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép 1 và 2 đến mép ngoài cùng của vùng bê tông chịu kéo, ta có: 1 3,2 3,1 4,7 2 a cm= + = 2 1 1 3,2 3,2 10,4 2 2 a a t cm= + + + = Gọi F 1 ,F 2 lần lượt là diện tích của cốt thép 1 và 2: Diện tích 4 thanh số 1 ( 4 32 φ ): 2 1 32,15F cm= Diện tích 2 thanh số 2 ( 2 32 φ ): 2 2 16,1F cm= 32,15 4,7 16,1 10,4 6,6 32,15 16,1 a cm × + × ⇒ = = + Suy ra : 0 70 6,6 63,4h cm cm cm= − = - Kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm: 0 . 2800 48,23 0,529 0,656 . . 115 35 63,4 s S R b R A R b h ξ ξ × = = = < = × × ( thỏa mãn điều kiện ràng buộc) (1 0.5 ) 0.389 m α ξ ξ = − = [ ] 2 2 0 . . . 0,389 115 35 63,4 6293525,6 m b M R b h daNcm α = = × × × = 4 629.10 ( )daNcm= Ta thấy: [ ] 4 4 593,45.10 ( ) 629.10 ( )M daNcm M daNcm= < = Đảm bảo khả năng chịu lực. 1.2.2. Xét mặt cắt có moment M1=546,27KN ( moment dương): - Giả sử chọn a= 4,5cm ( sẽ kiểm tra lại) để tính A s : 0 h h a 65,5 cm⇒ = − = - Tính toán cốt thép theo bài toán cốt đơn: 4 2 2 0 546,27.10 0,316 0.429 . . 115.35.65.5 m R b M R b h α α = = = < = - Ta thấy m R α α < ( thỏa mãn điều kiện ràng buộc) 1 1 2. 0.393 m ξ α ⇒ = − − = 2 0 . . . 0,393 115 35 65,5 37( ) 2800 b S s R b h A cm R ξ × × × ⇒ = = = 2 í oán 37 S t nht A cm − ⇒ = - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0 37 1,61% 0.05% . 35 65,5 S A b h µ µ = = = > = × - Chọn và bố trí cốt thép: 2 4 32 2 25(41,96 )cm φ φ + - Bố trí cốt thép như hình vẽ: Chọn d 25 2,5 bvc ai a mm cm= = ,thỏa mãn điều kiện d 0 1,5 bvc ai a C cm> = ax doc dai 0 2,5 2,5 0,6 3,1 , 2 m bvc bvc dai cm a a cm C cm φ φ = = + = + = ≥ = 700 350 - Kiểm tra khoảng hở thông thủy: ax 1 2,5 35 (2 3,1 4 3,2) 16 , 2,5 m cm t cm t t cm φ = = − × + × = ≥ = - Xác định a là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép S A đến mép ngoài cùng của vùng bê tông chịu kéo: o Gọi 1 2 ,a a lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép 1 và 2 đến mép ngoài cùng của vùng bê tông chịu kéo, ta có: 1 3,2 3,1 4,7 2 a cm= + = 2 1 1 3,2 2,5 10 2 2 a a t cm= + + + = Gọi F 1 ,F 2 lần lượt là diện tích của cốt thép 1 và 2: Diện tích 4 thanh số 1 ( 4 32 φ ): 2 1 32,15F cm= Diện tích 2 thanh số 2 ( 2 25 φ ): 2 2 9,81F cm= 32,15 4,7 9,81 10 5,9 6 32,15 9,81 a cm cm × + × ⇒ = = ≈ + Suy ra : 0 70 6 64h cm cm cm= − = - Kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm: 0 . 2800 41,96 0,456 0,656 . . 115 35 64 s S R b R A R b h ξ ξ × = = = < = × × ( thỏa mãn điều kiện ràng buộc) (1 0.5 ) 0.352 m α ξ ξ = − = [ ] 2 2 0 . . . 0,352 115 35 64 5803212,8 m b M R b h daNcm α = = × × × = 4 580.10 ( )daNcm= Ta thấy: [ ] 4 4 546,27.10 ( ) 580.10 ( )M daNcm M daNcm= < = Đảm bảo khả năng chịu lực. 1.2.3. Xét mặt cắt có moment M4=150,62KN ( moment dương): - Giả sử chọn a= 4,5cm ( sẽ kiểm tra lại) để tính A s : 0 h h a 65,5 cm⇒ = − = - Tính toán cốt thép theo bài toán cốt đơn: 4 2 2 0 150,63.10 0,087 0.429 . . 115.35.65.5 m R b M R b h α α = = = < = - Ta thấy m R α α < ( thỏa mãn điều kiện ràng buộc) 1 1 2. 0.091 m ξ α ⇒ = − − = 2 0 . . . 0,091 115 35 65,5 8,57( ) 2800 b S s R b h A cm R ξ × × × ⇒ = = = 2 í oán 8,57 S t nht A cm − ⇒ = - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0 8,57 0,37% 0.05% . 35 65,5 S A b h µ µ = = = > = × - Chọn và bố trí cốt thép: 2 2 32(16,08 )cm φ - Bố trí cốt thép như hình vẽ: Chọn d 25 2,5 bvc ai a mm cm= = ,thỏa mãn điều kiện d 0 1,5 bvc ai a C cm> = ax doc dai 0 2,5 2,5 0,6 3,1 , 2 m bvc bvc dai cm a a cm C cm φ φ = = + = + = ≥ = 700 350 - Kiểm tra khoảng hở thông thủy: ax 1 2,5 35 (2 3,1 2 3,2) 22,4 , 2,5 m cm t cm t t cm φ = = − × + × = ≥ = - Xác định a là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép S A đến mép ngoài cùng của vùng bê tông chịu kéo: 3,2 3,1 4,7 2 a cm⇒ = + = - Suy ra : 0 70 4,7 65,3h cm cm cm= − = - Kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm: 0 . 2800 16,08 0,171 0,656 . . 115 35 65,3 s S R b R A R b h ξ ξ × = = = < = × × ( thỏa mãn điều kiện ràng buộc) (1 0.5 ) 0.156 m α ξ ξ = − = [ ] 2 2 0 . . . 0,156 115 35 65,3 2677422,1 m b M R b h daNcm α = = × × × = 4 268.10 ( )daNcm= Ta thấy: [ ] 4 4 150,63.10 ( ) 268.10 ( )M daNcm M daNcm= < = [...]... 043 .10 −3 35 × 4 ⇒ ϕ w1 = 1 + 5 × 7, 778 × 4, 043 .10 −3 = 1, 16 ≤ 1, 3 → OK o ϕb1 = 1 − β Rb với : β = 0, 01 (bê tông nặng) Rb = 11 ,5MPa ⇒ ϕb1 = 1 − 0, 01 11 ,5 = 0,885 ⇒ Qbt = 0,3 1, 16 × 0,885 11 5 × 35 × 63, 4 = 785 91, 87 daN Có Q3 = Qmax = 49540daN < Qbt = 785 91, 87daN Vậy thỏa mãn điều kiện ứng suất nén chính 1. 3 .1. 3 Xác định bước cốt đai cho đoạn giữa nhịp 1 có độ dài 1. 9 mét: P P= 391KN 1. 9 1. 9 P 1. 9... 2, 31. 10−3 35 × 7 ϕ w1 = 1 + 5 × 7, 778 × 2, 31. 10 −3 = 1, 09 ≤ 1, 3 → OK ϕb1 = 1 − β Rb Với: β = 0, 01 (bê tông nặng) Rb = 11 ,5MPa ⇒ ϕb1 = 1 − 0, 01 11 ,5 = 0,885 ⇒ Qbt = 0,3 1, 09 × 0,885 11 5 × 35 × 65,3 = 76062, 41daN Có Q3 = Qmax = 3 919 0daN < Qbt = 76062, 41daN Vậy thỏa mãn điều kiện ứng suất nén chính 1. 3.2.3 Xác định bước cốt đai cho đoạn giữa nhịp 2 có độ dài 1. 9 mét: P P= 391KN 1. 9 1. 9 P 1. 9... ⇒S= 0 ,11 0 ,11 + 0 ,1 = + 0 ,1 = 0, 414 δe 0, 25 0 ,1 + 0 ,1 + 1 ϕp ϕl = 1 + β - Với: M l + Nl × y ≤ 1+ β M +N×y M l = M dh = 12 21kN ; M = 19 6, 4kN N l = N dh = 39, 27 kN ; N = 2035kN ⇒ ϕl = 1 + β M l + Nl × y 12 21 + 39, 27 × 40 = 1+ = 1, 28 ≤ 1 + β = 2 → OK M +N×y 2035 + 19 6, 4 × 40 ⇒ N cr = N cr = - Tính η= 6, 4 Eb SI 6, 4 S ( + α I s ) = 2 ( Eb I + Es I s ) l02 ϕl l0 ϕl 6, 4 0, 414 ×( × 3 .10 3 17 06666,... 21. 103 × 39398, 4) = 15 735, 79 kN 2 10 05 1, 28 1 1 = = 1, 15 N 2035 1 1 N cr 15 735, 79 - Giả thuyết CK NLT lớn và thỏa điều kiện ràng buộc x ≥ 2a ' - Tính x1 = N 2035 = = 41, 3 < ξ R h0 = 0,595 × 76 = 45, 22 Rb b 1, 2325 × 40 ⇒ CK NLT lớn - Tính cốt thép: - Tính e = η e0 + 0,5.h − a = 1, 15 × 2, 67 + 0,5 × 80 − 4 = 334, 07cm - Tính: As' = As = Ne − Rbbx (h0 − 0,5 x) 2035 × 334, 07 − 1, 2325 × 40 × 41, 3... 2 I s = 0, 018 507 × 40 × 76 × (0,5 × 80 − 4) 2 = 72 914 , 62cm 4 N cr = N cr = Tính 6, 4 Eb SI 6, 4 S ( + α I s ) = 2 ( Eb I + Es I s ) l02 ϕl l0 ϕl 6, 4 0, 414 ×( × 3 .10 3 17 06666, 67 + 21. 103 × 72 914 , 62) = 2 019 5, 66kN 2 10 05 1, 28 η= 1 1 = = 1, 11 N 2035 1 1 N cr 2 019 5, 66 - Tính e = η e0 + 0,5.h − a = 1, 11 2, 67 + 0,5 × 80 − 4 = 38.96cm ' - Tính As = As = Ne − Rbbx(h0 − 0,5 x ) == 28 ,12 cm 2 Rsc... 391KN 1. 9 1. 9 P 1. 9 P P 1. 9 1. 9 P 1. 9 P 1. 9 P 1. 9 1. 9 Q9 Q1 Q4 Q8 Q5 a b Q Q6 Q2 Q3 Q10 Q7 - Trọng đoạn dầm này chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo: - Khi hd > 450mm : scau −tao h 70 = 23,3cm = = min 3 3 50cm - Chọn sbtri = 20cm - Xác định bước cốt đai theo tính toán để tính toán để kiểm tra lại: Q9 Q1 Q4 Q8 Q5 a b Q6 Q2 Q3 1. 9 Q 1. 9 Q10 Q7 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 - Cần tính các giá trị... chính: Es 2 ,1. 106 αs = = = 7, 778 Eb 2, 7 .10 5 µw = As 0,566 = = 2, 69 .10 −3 b × sbtri 35 × 6 ϕ w1 = 1 + 5 × 7, 778 × 2, 69 .10 −3 = 1, 1 < 1, 3 → OK ϕb1 = 1 − β Rb = 0,885 ⇒ Qbt = 0,3 1, 1× 0,885 × 11 5 × 35 × 65,3 = 76760, 23daN Vậy: Q1 = Qmax = 3 919 0daN < Qbt = 76760, 23daN Đạt yêu cầu về ứng suất nén chính 1. 3.3 Tính và bố trí cốt đai cho nhịp 3: Tương tự như nhịp 1 vì nội lực tương tự nhau 1. 4.Vẽ biểu... 4) 2 × 82,54 = 28 914 ,9daN Vậy Qmax = 28780daN < Qbsw _ min = 28 914 ,9daN Đạt yêu cầu - Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính: Es 2 ,1. 106 αs = = = 7, 778 Eb 2, 7 .10 5 µw = As 0,566 = = 1, 35 .10 −3 b × sbtri 35 12 ϕ w1 = 1 + 5 × 7, 778 × 1, 35 .10 −3 = 1, 0525 < 1, 3 → OK ϕb1 = 1 − β Rb = 0,885 ⇒ Qbt = 0,3 1, 0525 × 0,885 × 11 5 × 35 × 63, 4 = 713 08,58daN Vậy: Q1 = Qmax = 28780daN < Qbt = 713 08,58daN 350 Đạt... αs = = = 7, 778 Eb 2, 7 .10 5 µw = As 0,566 = = 4, 04 .10 −3 b × sbtri 35 × 4 ϕ w1 = 1 + 5 × 7, 778 × 4, 04 .10 −3 = 1, 16 < 1, 3 → OK ϕb1 = 1 − β Rb = 0,885 ⇒ Qbt = 0,3 1, 16 × 0,885 11 5 × 35 × 63, 4 = 785 91, 88daN Vậy: Q1 = Qmax = 49540daN < Qbt = 785 91, 88daN Đạt yêu cầu về ứng suất nén chính 1. 3.2 Tính và bố trí cốt đai cho nhịp 2: 1. 3.2 .1 Kiểm tra điều kiện tính toán( có cần bố trí cốt đai chịu lực hay không):... 391KN 1. 9 1. 9 P 1. 9 P P 1. 9 1. 9 P 1. 9 P 1. 9 P 1. 9 1. 9 Q9 Q1 Q4 a Q8 Q5 b Q Q6 Q2 Q3 Q10 Q7 - Trọng đoạn dầm này chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo: - Khi hd > 450mm : scau −tao h 70 = 23,3cm = = min 3 3 50cm - Chọn sbtri = 20cm - Xác định bước cốt đai theo tính toán để tính toán để kiểm tra lại: Q9 Q1 Q4 a Q8 Q5 b Q Q6 Q2 Q3 1. 9 1. 9 Q10 Q7 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 1. 9 - Cần tính các giá trị