Đồ án bê tông cốt thép 1 đại học Bách Khoa TPHCM

1.Phân loại bản sàn: Xét tỷ số: L_2L_1 = 5.62.3 = 2.43 > 2 nên bản thuộc loại bản dầm – bản làm việc theo một phương cạnh ngắn. 2.Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện: Chọn chiều dày của bản:h_b=Dm L_1 = 130×2300 = 76.67 chọn h_b = 80 (mm) Chọn tiêt diện dầm phụ:h_dp=(112÷116) L_dp= (112÷116)×5600 = 466.7÷350 (mm) ⇒ chọn h_dp=400 (mm)b_dp=(12÷14) h_dp= (12÷14)×400 = 200÷100 (mm) ⇒ chọn b_dp=200 (mm) Chọn tiết diện dầm chính:h_dc=(112÷116) L_dc= (18÷112)×6900=862.5÷575 (mm) ⇒ chọn h_dc=700 (mm)b_dc=(12÷14) h_dc= (12÷14)×700 = 350÷175 (mm) ⇒ chọn b_dc=300 (mm)3.Sơ đồ tính Cắt theo phương cạnh ngắn 1 dải bản có

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Trần Thái Minh Chánh

SINH VIÊN THỰC HIỆN: Trần Đức Thắng

Lời nói đầu…

Kết cấu bêtông - cốt thép 1 là môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức tổng quan khi thực hiện các bài toán tính cốt thép cho từng loại cấu kiện bằng sơ đồ khối Môn học giúp sinh viên cũng cố cố, nắm vững phần lý thuyết đã học để giải quyết được những bài toán đặt ra, một số bài tập tiêu biểu mà hay gặp trong thực tế

Đồ án bêtông - cốt thép 1 là bài tập giúp sinh viên cũng cố và ứng dụng thực tế từ những kiến thức đã học trên lớp, giúp các sinh viên hoàn thiện khả năng tính toán, rèn luyện các kỹ năng thiết yếu cho việc học tập nghiên cứu các dự án sau này

Đồ án bêtông - cốt thép 1 bao gồm 3 phần chủ yếu: Tính toán bản sàn, dầm chính và dầm phụ Việc tính toán bố trí dựa trên các kiến thức đã học trên lớp và các yêu cầu

kỹ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5574: 2012)

Đồ án được sự hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn : Trần Thái Minh Chánh - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, trường đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh

Trong quá trình tính toán, chắc chắn còn nhiều hạn chế và thiếu sót rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ giáo viên hướng dẫn

Em xin chân thành cám ơn!

V Lịch hướng dẫn duyệt bài:

- Nhận thông báo từ GVHD - Trình tự duyệt bài: Bản sàn  Dầm phụ  Dầm chính

phương cạnh ngắn

2.Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện:

− Chọn chiều dày của bản:

hb = D

mL1 = 1

30×2300 = 76.67 chọn hb = 80 (mm)

Bảng 1: Tĩnh tải thành phần

chuẩn (kN/m 2 )

Hệ số vượt tải

Giá trị tính toán

𝐠𝐬 (kN/m 2 )

Lớp vữa lót dày 30mm, γ = 20kN/m3 0.03×20 = 0.6 1.3 0.78 Bản bê tông cốt thép dày 80mm, γ = 25kN/m3 0.08×25 = 2.0 1.1 2.2 Lớp vữa trát dày 15mm, γ = 20kN/m3 0.015×20 = 0.3 1.3 0.39

Hình 3: Biểu đồ bao mômen của bản sàn

6 Tính cốt thép

Tính cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b×h=1000× hb

(mm)

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb = 8.5 MPa, γb = 1

Cốt thép sàn sử dụng loại AI : Rs = 225MPa Rsw = 175 MPa

− Chênh lệch tiết diện cốt thép: ∆AS = 1250 − 1211.2

ps

gs < 3 ⇒ Chọn α = 0.25 ⇒ αLob = 0.25 × 2100 = 525 (mm)

− Đối với ô bản có dầm liên kết ở bốn biên, có thể giảm được khoảng 20% lượng thép tính được các gối giữa và các nhịp giữa:

As= 80%× 243.1 = 194.48 (mm2) ⇒ Chọn ∅6 a140 (Asc = 202mm2)

Hình 4: Vùng giảm cốt thép sàn

− Cốt thép cấu tạo chịu momen âm dọc theo các gối biên và phía trên dầm chính được xác định như sau:

As.ct ≥ { ∅6 a200

50% As gối giữa = 121.55 (mm2) ⇒ Chọn ∅6 a200 (Asc = 141mm2)

− Cốt thép phân bố chọn theo điều kiện sau:

2 < L2

L1 =

5.62.3= 2.43 < 3 ⇒ Chọn As.pb ≥ 20% ⇒ As = 0.2 × 362.5 = 72.5 (mm2)

2.Xác định tải trọng

2.1 Tĩnh tải

Trọng lượng bản thân dầm phụ:

g0 = bdp(hdp − hs)ngγb = 0.2 × (0.4 − 0.08) × 1.1 × 25 = 1.76 (kN/m)

Với {ng: hệ số tin cậy về tải trọng ng = 1.1

γb: trọng lượng riêng của bê tông γb = 25 (kN/m3)

Tĩnh tải từ bản sàn truyền vào:

M = βqdpL02 (đối với nhịp biên L0=Lob) (β- tra bảng phụ lục 12)

− Moment dương lớn nhất cách gối tựa biên một đoạn:

x1 = 0.425Lob = 0.425 × 5.3 = 2.2525 (m)

− Moment dương triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn:

+ Đối với nhịp biên: x2 = 0.15Lob = 0.15 × 5.3 = 0.795 (m)

+ Đối với nhịp giữa: x3 = 0.15Lo = 0.15 × 5.3 = 0.795 (m)

− Moment âm triệt tiêu cách mép gối tựa thứ 2 một đoạn:

Hình 7: Biểu đồ nội lực M của dầm phụ

Hình 8: Biểu đồ nội lực Q của dầm phụ 4.Tính cốt thép

4.1 Cốt dọc

* Tại tiết diện ở nhịp:

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

*Tại tiết diện ở gối:

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật (bdp× hdp) = 200 × 400 (mm)

Hình 10: Tiết diện ở gối

− Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb= 8.5 (MPa)

cấp độ bền chịu kéo Rbt= 0.75 (MPa)

− Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại AII: Rs = 280 (Mpa)

− Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại AI: Rsw = 175 (MPa)

Xét tiết diện tại nhịp biên:

⇒ αm = M

γbRbbh02 = 76.53×10

6

1×8.5×1160×3502 = 0.063 < αpl = 0.3 ⇒ ξ = 1 − √1 − 2αm = 0.066

− Chênh lệch tiết diện cốt thép: ∆AS =2801 − 2729.2

2729.2 = 2.63% < 5% (thỏa)

4.2 Cốt ngang

− Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối 2 có lực cắt lớn nhất Q = 95.19 (kN)

− Khả năng chịu lực cắt của bê tông

Qb = φb3γbRbtbho = 0.6 × 1 × 0.75 × 103× 0.2 × 0.350 = 31.5 (kN)

Vì Q > Qb ⇒ bê tông không đủ chịu cắt, cần phải tính cốt đai chịu cắt

− Tính cốt đai:

+ Chọn cốt đai ∅6 (Asw = 28.3 mm2), số nhánh cốt đai n = 2

q1 = g +p

2= 8.855 +

19.32

2 = 18.515 (kN/m) + Đặt M0 = φb2γbRbtbh02 = 2 × 1 × 0.75 × 200 × 3502 = 36.75 (kNm) + Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán là:

⇒ Lấy qsw = 61.46

stt = nAswRsw

qsw = 2 × 28.3 ×

17561.46 = 161.16 (mm) + Khoảng cách lớn nhất của cốt đai:

2 =

400

2 = 200150

Kết luận: chọn s = 150 mm bố trí trên đoạn L/4 ở đầu dầm

Trong đoạn L/2 còn lại giữa dầm có Q nhỏ nên cốt đai đặt theo cấu tạo:

∅6 s = 250 mm

5.Biểu đồ bao vật liệu

5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí có diện tích As

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc ao = 25 mm, khoảng cách giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 25 mm

h oth

(kNm)

ΔM (%)

Nhịp biên

(1160×400)

3ϕ16+2ϕ12 829 43.6 356 4 0.066 0.064 80.02 4.56 Cắt 1ϕ16

còn 2ϕ16+2ϕ12 628 47.0 353.0 0.051 0.049 60.53 Uốn 2ϕ12 còn 2ϕ16 402 33.0 367.0 0.031 0.031 40.68 Gối 2 bên trái

(200×400)

2ϕ14+4ϕ12 760 48.8 351.2 0.356 0.293 61.42 2.14 Cắt 2ϕ12

còn 2ϕ14+2ϕ12 534 48.1 351.9 0.250 0.219 46.05

Uốn 2ϕ12 còn 2ϕ14 308 32.0 368.0 0.138 0.128 29.54 Gối 2 bên phải

(200×400)

Cắt 2ϕ12 còn 2ϕ14+2ϕ12 534 48.1 351.9 0.250 0.219 46.05 Cắt 2ϕ12 còn 2ϕ14 308 32.0 368.0 0.138 0.128 29.54 Nhịp 2

(1160×400)

5ϕ12 565 45.8 354.2 0.045 0.044 54.811 4.28 Cắt 1ϕ12 còn 4ϕ12 452 49.5 350.5 0.037 0.036 43.58

Cắt 2ϕ12 còn 2ϕ12 226 31.0 369.0 0.017 0.017 23.17

Gối 3 bên trái

(200×400)

2ϕ14+3ϕ12 647 45.1 354.9 0.300 0.255 54.65 3.98 Cắt 1ϕ12 còn

2ϕ14+2ϕ12 534 48.1 351.9 0.250 0.220 46.05 Cắt 2ϕ12 còn 2ϕ14 308 32.0 368.0 0.138 0.128 29.54

5.2 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 bao mômen

Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Bảng 6 Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

x (mm)

Q (kN)

Nhịp biên

Nhịp biên

bên trái (bên

phải lấy đối

xứng)

Gối 3

bên trái

5.3 Xác định đoạn kéo dài W

− Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

W = 0.8Q − Qs.inc

2qsw + 5d ≥ 20d Trong đó: Q - lưc cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Qs,inc - khả năng chịu cắt của cốt xiên nằm trong vùng cắt bớt cốt thép dọc mọi cốt xiên đều nằm ngoài vùng cắt bớt cốt dọc nên Qs,inc= 0

Qsw - khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết

Qsw - khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết: qsw = Rsw nAsw

s

− Trong đoạn dầm có cốt đai d6 a150 thì:

qsw = 175 × 2 × 28.3

150 = 66.03 (kN/m) − Trong đoạn dầm có cốt đai d6 a250 thì:

qsw = 175 × 2 × 28.3

250 = 39.62 (kN/m) − Xét tiết diện tại nhịp biên bên trái:

Thanh thép cắt: 1d16, Q = 19.83 kN/m, qsw = 66.03 kN/m

W = 0.8 × 19.83 − 0

2 × 66.03 + 5 × 0.016 = 200 (mm) 20d = 20 × 16 = 320 (mm) ⇒ Chọn W = 320 (mm)

Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 7 Xác định đoạn kéo dài W của dầm phụ

(kN)

q sw (kN/m)

W tính (mm)

20d (mm)

W chọn (mm)

Nhịp biên bên trái 1ϕ16 19.83 66.03 200 320 320 Nhịp biên bên phải 1ϕ16 43.64 39.62 521 320 530 Gối 2 bên trái 2ϕ12 46.87 66.03 344 240 350 Gối 2 bên phải 2ϕ12 34.04 66.03 266 240 270

2ϕ12 34.04 66.03 266 240 270 Nhịp 2 bên trái 1ϕ12 31.74 39.62 380 280 380

2ϕ12 31.74 39.62 380 280 380 Nhịp 2 bên phải 1ϕ14 31.74 39.62 380 280 380

2ϕ12 31.74 39.62 380 280 380 Gối 3 bên trái 1ϕ12 31.65 66.03 252 240 260

2ϕ12 31.65 66.03 252 240 260

5.4 Kiểm tra về uốn cốt thép

*Nhịp biên bên trái: Uốn thanh thép số 3 từ nhịp biên lên gối

+ Tiết diện trước có M = 40.68 kNm (2d16)

+ Tiết diện sau có M = 60.53 kNm (2d16+2d12)

+ Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện sau một đoạn 815 mm

815mm > h0

2 =350

2 = 175mm

+ Điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn 1115 mm

*Gối 2 bên trái: Uốn thanh thép số 3

− Uốn từ gối 2 xuống nhịp biên (xét phía mômen âm)

+ Tiết diện trước có M = 29.54 kNm (2d14)

+ Tiết diện sau có M = 46.05 kNm (2d14+2d12)

+ Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện sau một đoạn 350 mm

350mm > h0

2 =

350

2 = 175 mm + Điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn 750 mm

− Uốn từ nhịp biên lên gối 2 (xét phía mômen dương)

+ Tiết diện trước có M = 40.68 kNm (2d16)

+ Tiết diện sau có M = 60.53 kNm (2d16+2d12)

+ Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện sau một đoạn 1110 mm

1110mm >h0

2 =

350

2 = 175 mm + Điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn 1430 mm

5.5 Kiểm tra neo, nối cốt thép

− Nhịp biên bố trí 3d16 + 2d12 có As = 829 mm2, neo vào gối 2d16 có

As = 402 mm2 >1

3× 829 = 276 mm

2

Chọn chiều dài đoạn neo vào gối biên là 270 mm > 10d = 160 mm

− Tại gối 2 nối 2 thanh số 1 (2d16) và 6 (2d12)

Chọn chiều dài đoạn nối là 320 mm ≥ 20d = 320 mm

− Tại nhịp 2 nối 2 thanh số 4 (2d14) và 9 (2d14)

Chọn chiều dài đoạn nối là 280 mm ≥ 20d = 280 mm

PHẦN 4: TÍNH DẦM CHÍNH

1.Sơ đồ tính

Dầm chính tính theo sơ đồ đàn hồi

Dầm chính là dầm liên tục 3 nhịp tựa lên cột

Trọng lượng bản thân dầm phụ truyền lên dầm chính:

f)

MP5

g)

MP6

* Xác định biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải

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

0.156 76.08

-0.267 -130.21

0.067 32.68

0.067 32.68

-0.267 -130.21 76.08 119.00

MP1

0.289 215.75

0.244 182.15

-0.133 -99.29

-0.133 -99.29

-0.133 -99.29 -99.29 182.15 215.75

MP2

-0.044 -32.85

-0.089 -66.44

-0.133 -99.29

0.2 149.30

0.2 149.30 -99.29 -66.44 -32.85

MP3 171.45 94.06

-0.311 -232.17 71.92 127.16

-0.089-66.44 -44.29 -22.15

MP4 10.95 21.90

0.044 32.85 -22.40 -77.64

-0.178 -132.88 160.25 204.55

− Trong sơ đồ d, e bảng tra không cho các trị số α tại một số tiết diện, phải tính nội suy theo phương pháp cơ học

+ Sơ đồ d: Nhịp dầm AB

M1 = 248.84 – 232.17/3 = 171.45 (kNm)

M2 = 248.84 – 2×232.17/3 = 94.06 (kNm)

f)

MP5

g)

MP6

* Xác định biểu đồ bao mômen

Bảng 9 Bảng xác định tung độ biểu đồ mômen thành phần và biểu đồ bao

Kết quả giải SAP2000

Hình 15 Biểu đồ bao lực cắt (kN)

Kết quả SAP2000

4.Tính cốt thép

4.1 Cốt dọc

* Tại tiết diện ở nhịp:

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

*Tại tiết diện ở gối:

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật ( bdp × hdp) = 300 × 700 (mm)

Giả thiết: agối = 70 mm  ho = h – agối = 700 – 70 = 630 mm

Hình 17: Tiết diện ở gối

− Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb= 8.5 MPa

cấp độ bền chịu kéo Rbt= 0.75 MPa

− Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại AII: Rs = 280 MPa

− Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại AI: Rsw = 175 MPa

− Do tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế αm ≤ αR = 0.439

Xét tiết diện tại nhịp biên:

⇒ αm = M

γbRbbh02 = 334.7×10

6

1×8.5×1260×6502 = 0.074 < αm = 0.439 ⇒ ξ = 1 − √1 − 2αm = 0.077

μmin = 0.05% ≤ μ = As

bh0 = 0.23% ≤ μmax = ξRγb Rb

Rs = 0.65 ×1×8.5

280 = 1.97%

− Chênh lệch tiết diện cốt thép: ∆AS =5372 − 5305.685

− Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán:

− Chọn tiết diện nghiêng bất kỳ: ho ≤ ci ≤ 2h0

945

= 391 (mm)

sct =h

3 =

700

3 = 233 (mm) − Khoảng cách bố trí là: Min( Smax; Stt; Sct) = 233 (mm)

⇒ Chọn s = 250 mm bố trí trong đoạn 2.3m đầu dầm

− Kiểm tra điều kiện:

− Trong đoạn giữa dầm có: Q = 0 nên cốt đai đặt theo cấu tạo: s = 500 (mm)

4.3 Cốt treo

− Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính:

F = P + G − G0 = 108.192 + 70.6805 − 11.2365 = 167.636 (kN) − Sử dụng cốt treo dạng đai, chọn ϕ8 (Aws = 50.27 mm2) n = 2 nhánh Số lượng cốt treo cần thiết:

Str = bdp+ 2hs = 200 + 2 × 250 = 700 (mm)

⇒ Chọn m = 6 bố trí mỗi bên dầm phụ 3 đai, trong đoạn h = 250 (mm), khoảng cách cốt treo là 100 (mm)

Hình 18: Bố trí cốt treo 5.Biểu đồ bao vật liệu

5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Tại tiết diện đang xét cốt thép bố trí có diện tích As

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc anhịp = 25 mm agối =35 mm khoảng cách giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 25 mm

Xác định ath ⇒ hoth = hdp ath

Tính khả năng chịu lực theo các công thức sau:

ξ = RsAs

γbRbbhoth ⇒ αm = ξ(1 − 0.5ξ) ⇒ [M] = αmγbRbbh 0th2

Xét tiết diện tại nhịp biên:

ΔM = [M] − M

338.971 − 334.7334.7 = 1.265% < 5% (thỏa)

Hình 19: Mặt cắt thép tại nhịp biên

Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 13: Kết quả tính toán cốt thép dầm chính

(mm 2 )

a th (mm)

h oth

(kNm)

ΔM (%)

Nhịp biên

(1260×700)

4ϕ22+2ϕ16 1923 45.203 654.797 0.077 0.074 338.976 1.265 Cắt 2ϕ16 còn 4ϕ22 1521 36.000 664.000 0.060 0.058 274.235 Uốn 2ϕ22 còn 2ϕ22 760 36.000 664.000 0.030 0.029 139.233

Gối 2 bên trái

(300×700)

4ϕ20+2ϕ22+2ϕ16 2419 65.003 634.997 0.418 0.331 340.146 2.475 Cắt 2ϕ16

còn 4ϕ20+2ϕ22 2017 60.019 639.981 0.346 0.286 298.884 Cắt 2ϕ20

còn 2ϕ20+2ϕ22 1389 45.548 654.452 0.233 0.206 224.813 Uốn 2ϕ22 còn 2ϕ20 628 45.000 655.000 0.105 0.100 109.165

Gối 2 bên

phải

(300×700)

Cắt 2ϕ16 còn 4ϕ20+2ϕ22 2017 60.019 639.981 0.346 0.286 298.884 Uốn 2ϕ20

còn 2ϕ20+2ϕ22 1389 45.548 654.452 0.233 0.206 224.813 Cắt 2ϕ22 còn 2ϕ20 628 45.000 655.000 0.105 0.100 109.165 Nhịp 2

(1260×700)

2ϕ20+2ϕ16 1030 34.220 665.780 0.040 0.040 188.207 3.411 Uốn 2ϕ20 còn 2ϕ16 402 33.000 667.000 0.016 0.016 74.509

5.2 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 bao mômen

Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Bảng 21 Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

x (mm)

Q (kN)

Nhịp biên bên phải 2ϕ16 482 33.26

Gối 2 bên trái

Gối 2

bên phải

5.3 Xác định đoạn kéo dài W

− Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

W = 0.8Q − Qs.inc

2qsw + 5d ≥ 20d Trong đó: Q - lưc cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

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

Qsw - khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết

Qsw - khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết: qsw = Rsw nAsw

s