đồ án bê tông cốt thép

Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN KĨ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP Bài 1: Thiết kế dầm bê tông cốt thép chịu uốn: Bảng I-1: Số liệu tính toán dầm bê tông cốt thép: STT Nhịp tính Lực phân bố Đặc trưng của vật liệu toán của dầm q(t/m) Mác BT Ra(KG/cm2) Ra’(KG/cm2) (m) 22 6,25 14 200 2800 2800 Bài làm:  Bước 1:Lập sơ đồ tính toán:  Cốt đơn: Theo giả thiết II trạng thái ứng suất biến dạng, dễ xảy ra phá hoại dẻo khi đạt trạng thái cần bằng giới hạn thì ứng suất trong cốt thép chịu kéo Fa đạt tới cường độ chịu kéo tính toán Ra, ứng suất trong vùng bê tông chịu nén đạt đến cường độ chịu nén tính toán Rn, Sơ đồ phân bố ứng suất pháp trong miền bê tông chịu nén có dạng hình chữ nhật, vùng bê tông chịu kéo không được tính cho chịu lực vì bị nứt Ta có sơ đồ tính toán: -1Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển  Bước 2: Tải trọng tính toán: Nhịp tính toán của dầm(m) L=6,25m Lực phân bố q(t/m) q=14 t/m Mác bê tông M200 Rn=90 kG/cm2 Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Ra=2800 kG/cm2 Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Ra’=2800 kG/cm2 Hình 1-1. Biểu diễn sơ đồ chịu lực của dầm và biểu đồ lực cắt, mô men q=14T/m 6,25m Qy 437,5kN 437,5kN Mx 683,5kNm Lực cắt: Qmax q.l 2 14.10.6, 25 = = = 437,5kN 2 2 Môn men uốn: M max ql 2 = = 68,35T .m =683,5 (KNm) 8 Mác BT=200 => α0=0,62 ; A0= α0(1-0,5 α0) = 0,428  Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt b=50 +) Giả thiết α=0,35 trong đó α€(0,3-0,4) đối với dầm Tra bảng quan hệ giữa các hệ số α,γ và A ta có: γ =0,825 ; A=0,289 A= +) Mặt khác ta có: M 1 M ⇒ h0 = . 2 Rn bh0 A Rn b 1 68,35.105 ⇒ h0 = . = 73cm 90.50 0, 289  Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h: +) Giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ a=5cm ⇒ h = h0 + a = 73 + 5 = 78 ⇒ h 78 = = 1,56 ∈ (1,5 ÷ 3) b 50  Thỏa mãn điều kiện  Bước 5: Tính cốt thép: -2Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển M 68,35.105 = = 40,53(cm 2 )  Cốt thép: Fa = Ra .γ .h 0 2800.0,825.73 F 40,53 µ= a = .100% = 1,11% b.h0 50.73  Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ min = 0, 05% < 1,11% < 3%.  Thỏa mãn hàm lượng cốt thép  Tra bảng phụ lục 9 ta chon được:  5 φ 32( Fa=40,21cm2) chênh lệch không đáng kể  Bước 6: Bố trí cốt thép: a0=2cm; b=50cm;h=78cm tmax ≤ 1,5d max = 1,5.32 = 48mm (khoảng cách cốt thép theo phương ngang) t0=dmax=32mm (khoảng cách cốt thép theo phương đứng)  Bố trí cốt thép như hình vẽ: ?30 t0 a0 a0 t  Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:  Cốt kép:  Bước 1:Lập sơ đồ tính toán: -3Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển Fa' Rn Fa'Ra' a' x Rn M h0 h h Fa FaRa a a b  Bước 2: Tải trọng tính toán: Nhịp tính toán của dầm(m) Lực phân bố q(t/m) Mác bê tông M200 Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép L=6,25m q=14 t/m Rn=90 kG/cm2 Ra=2800 kG/cm2 Ra’=2800 kG/cm2  Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt: Giả thiết a=5(cm) ; b=50(cm) Để thỏa mãn điều kiện đặt cốt đơn thì: A>A0 ⇔ M > 0, 428 Rn .b.h0 2 M M 68,35.105 ⇒ h0 < ⇒ h0 < = = 60(cm) 0, 428.Rn .b 0, 428.R n .b 0, 428.90.50 2  Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h: Chọn h0=55 => chiều cao tiết diện h=h0+a=55+5=60(cm)  Cần phải tính toán cốt kép  Bước 5: Tính cốt thép:  Chọn a’=4cm  Diện tích cốt thép vùng chịu nén Fa’: Fa ' = M − A0 Rnbh0 2 68,35.105 − 0, 428.90.50.55 = = 7, 07(cm 2 ) Ra '(h0 − a ') 2800(55 − 4)  Diện tích cốt thép vùng chịu kéo: Fa Fa = α 0 .R n .b.h0 Ra 'Fa ' 0, 62.90.50.55 + = + 7, 07 = 61,86(cm 2 ) Ra Ra 2800 -4Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển  Hàm lượng cốt thép: Fa 61,86 .100% = .100% = 2, 24% b.h0 50.55 F ' 7, 06 µ ' = a .100% = .100% = 0, 25% b.h0 50.55  µ ; µ ' thỏa mãn hàm lượng cốt thép µ=  Tra bảng phụ lục 9 ta chọn được: +) Fa’: 2φ22 +) Fa: 6φ36  Bước 6: Bố trí cốt thép: a0=2cm; b=50cm;h=60cm tmax ≤ 1,5d max = 1,5.36 = 54mm (khoảng cách cốt thép theo phương ngang) t0=dmax=36mm (khoảng cách cốt thép theo phương đứng) =>Bố trí cốt thép như hình vẽ: O22 O36 t0 a0 a0 t  Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:  Cốt đai  Bước 1:Lập sơ đồ tính toán: Khi dầm chịu tác dụng của lực cắt lớn, ứng suất pháp do mô men và ứng suất tiếp tục do lực cắt gây ra sẽ gây ra những ứng suất kéo chính nghiêng với trục dầm một gọc α nào đó dẫn đến xuất hiện những khe nứt nghiêng sẽ đảm bảo bền cho cấu kiện tại mặt cắt -5Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển  Bước 2: Tải trọng tính toán: Nhịp tính toán của dầm(m) Lực phân bố q(t/m) Mác bê tông M200 Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép L=6,25m q=14 t/m Rn=90 kG/cm2 Rk=7,5 Rad=2200 kG/cm2 Ra=2800 kG/cm2 Ra’=2800 kG/cm2  Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt b=50  Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h: +) ⇒ h = (1,5 ÷ 3)b = (1,5 ÷ 3)50  Chọn h=85 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: a0=5cm; ⇒ h0 = h − a = 85 − 5 = 80(cm)  Bước 5: Tính cốt thép: Q= q.l 14.6, 25 = = 43, 75(T) 2 2 +) kiểm tra các điều kiện: Q ≤ k0 .R n .b.h0 điều kiện bê tông bị phá hoại bên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính. Q ≤ k1.R k .b.h0 điều kiện thỏa mãn bê tông không xảy ra vết nứt. Trong đó: k1=0,6 đối với dầm k0=0,35 với bê tông Mác dưới 400 k0 .R n .b.h0 = 0,35.90.50.80 = 126000( kG ) = 126(T) k1.R k .b.h0 = 0,6.7,5.50.80 = 18000(kG ) = 18(T ) Q>18(T) Bê tông không chỉ chịu cắt phải tính cốt đai Q450mm; Uct khoảng 3 cách cấu tạo của cốt đai U max 1,5.Rk .b.h0 2 1, 5.7,5.50.802 = = = 82,3cm Q 437502   U  tt U ≤ +)  U ct U  max  ÷ ÷ ⇒ U = 28,33cm ÷ ÷  ( cách đều đoạn dầm có chiều dài chiều dài l 6, 25 = = 1,56m ; đoạn còn lại của dầm có 4 4 l 6, 25 = = 3,125m ; khoảng cách cốt đai là 28,33(cm) 2 2  Bước 6: Bố trí cốt thép:  Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép: ài 2: Thiết kế cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm bố trí cốt thép đối xứng với số liệu như sau: Bảng II-1: Số liệu tính toán cột bê tông cốt thép ST Chiều dài R28(Kg/cm2) Cường độ cốt Lực dọc (KN) 2 T tính toán thép (kg/cm ) Mô men tác dụng M(KNm) -7Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép 22 l0(m) 4,6 200 GV: Nguyễn Văn Quyển Ra 2300 Ra’ 2300 Ndh 265 Nnh 102 Mdh 165 Mnh 105 1) Lập sơ đồ tính toán Khi cấu kiện bị phá hoại cường độ bê tông đạt đên Rn và cường độ chịu nén đạt đến cường độ chịu nen của thép. Do vậy nhờ lực dính liên kết của bê tông và cốt thép mà ta tận dụng được hết khả năng làm việc của cốt thép 2) Xác định tải trọng tính toán L0 4,6m Ra 2300(kG/cm2) Ra’ 2300(kG/cm2) R28 200(kG/cm2) Ndh 265KN Nnh 102KN Mdh 165KNm Mnh 105KNm Eb 240000(kG/cm2) Ea 21000000(kG/cm2) Rn 90(kG/cm2) Mác BT=200 => α0=0,62 ; A0= α0(1-0,5 α0) = 0,428 3) Giả thiết chiều rộng mặt cắt b b=40cm 4) Tính chiều cao mặt cắt h Ta có h:b=(2:4) => h=60cm 5) Tính cốt thép -8Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển  Tính cốt thép đối xứng M 105 = = 1.02m = 102cm N 102 h 60 +) Độ lệch tâm ngẫu nhiên lấy bằng: eng = = = 2, 4cm 25 25  Độ lệch tâm tổng cộng: e0 = e01 + eng = 102 + 2, 4 = 104, 4cm +) Độ lệch tâm lớn: e01 = +) Giả thiết a=a’=5cm ; h0=60-5=55cm  ⇒ eo 104, 4 = = 1, 74 h 60 0,11 0,11 = = 0, 059 e0 0,1 + 1, 74 0,1 + h +) xác định S: M + N dh . y 165 + 265.0,3 kdh = 1 + dh = 1+ = 2,8 M + N.y 105 + 102.0,3 S= y: là khoảng cách từ tâm thiết diện đến mép ngoài miền chịu kéo b.h3 40.603 = = 720000cm 4 12 12 +) giả thiết: µt % = 1% ⇒ J a = µt .b.h0 .(0,5h − a) 2 = 0, 01.40.55(0,5.60 − 5) 2 = 137500cm 2 Jb = +) tính lực dọc giới hạn 6, 4 S 6, 4 0, 059 ( .Eb J b + Ea .J a ) = ( .240.720 + 2,1.13750).106 = 983475kG 2 2 l0 kdh 460 2,8 1 1 η= = =1 N 102 +) Tính η: 1− 1− N th 983475 +) Tính e: e = η.e0 + 0,5h − a = 1.104, 4 + 0,5.60 − 5 = 129, 4cm N th = +) xác định chiều cao vùng nén: x= N 10200 = = 2,83(cm) Rn .b 90.40 x < α 0 .h0 = 0, 62.55 = 34,1(cm); x < 2.α ' = 2.5 = 10(cm) N .e 10200.129, 4 = = 11, 4(cm 2 ) Ra (h0 − a ') 2300(55 − 5) Fa 11, 4 +) kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ = b.h = 40.55 .100% = 0,51% 0 Fa = Fa ' =  Thỏa mãn hàm lượng cốt thép  Ta chọn: 3φ 22 ( Fa=11,4cm2)  Ta chọn: 3φ 22 ( Fa’=11,4cm2) 6) Bố trí cốt thép thân cột -9Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển 7) Cấu tạo đầu cột và chân cột 8) Thông kê cốt thép: I. Bảng thống kê thép sử dụng cho thiết kế: BẢNG THỐNG KÊ THÉP Thông số Kích thước Hình dạng(mm) Đường Chiều Số kính ϕ dài lượng (mm) (mm) thanh Tổng chiều dài (mm) Tổng khối lượng (kg) STT 1 Φ22 6 - 10 Sinh viên: Nguyễn Văn Luân Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57  ... Sở K57 Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển  Bước 2: Tải trọng tính toán: Nhịp tính toán dầm(m) Lực phân bố q(t/m) Mác bê tông M200 Ra cường độ chịu kéo tính toán cốt thép Ra’... 3,125m ; khoảng cách cốt đai 28,33(cm) 2  Bước 6: Bố trí cốt thép:  Bước 7: Cấu tạo thông kê cốt thép: ài 2: Thiết kế cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm bố trí cốt thép đối xứng với số.. .Đồ án kết cấu bê tông cốt thép GV: Nguyễn Văn Quyển  Bước 2: Tải trọng tính toán: Nhịp tính toán dầm(m) L=6,25m Lực phân bố q(t/m) q=14 t/m Mác bê tông M200 Rn=90 kG/cm2