ĐỒ ÁN bê tông cốt thép 1.

Hình 7: bố trí cốt thép tại các tiếp diện chính trong dầm phụ... + xác định vị trí mặt cắt lý thuyết tại vị trí có khả năng chịu lực đã cắt ở bảngtrên, được xác định bàng quan hệ hình họ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển, đặt biệt đối với nước

ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa-hiện đại hóa, hệ thống cơ sở hạ tầng cũng phải phát triển theo chính vì lý do này mà nghành xây dựng nói chung

và xây dựng dân dụng nói riêng là một nghành đi đầu trong các lĩnh vực, để phát triển các nghành khác.

Trong nghành xây dựng dân dụng, có môn đồ án môn học kết cấu BTCT

“sàn sườn toàn khối bản dầm” là một trong những đồ án quan trọng của chương trình đào tạo kỹ sư xây dựng, đồ án giúp cho sinh viên nâng cao và nắm bắt tổng hợp kiến thức đã học để tính toán kết cấu BTCT thường gặp, làm quen với công việc thiết kế về sau Đây là đồ án tập trung vào 3 nội dung cơ bản là: bản sàn, dầm phụ và dầm chính của sàn toàn khối loại bản dầm.

Với đồ án kết cấu BTCT này được tính toán cho sàn là mặt bằng tổng thể của nhà dân dụng và đồ án được xem như những sơ đồ tính cơ bản trong nghành xây dựng nói chung và nghành xây dựng dân dụng nói riêng Đồ án được xây dựng trên tiêu chuẩn của Việt Nam: TCVN_2737:2012 và TCVN_5574:2012.

Môn học kết cấu BTCT và đồ án môn học kết cấu BTCT giúp sinh viên nắm bắt kỹ hơn về nội dung và phương thức mới trong xây dựng và đặc biệt hơn giúp cho sinh viên biết được quy cách trong thiết kế.

Trong quá trình làm đồ án thiết kế sàn sườn BTCT của em không thể tránh khỏi những sai sót Kính mong sự chỉ dẫn của thầy cô giáo bộ môn để em hoàn thiện bài thuyết minh này hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN.

HÌNH 1: sơ đồ kết cấu.

1 Sơ đồ kết cấu sàn theo hình 1

2 Kích thước tính từ giữa trục tường và trục dầm l1=2,1m; l2=6,1m tường chịu lực

có bề dày bt=0,340m

3 Hoạt tải tiêu chuẩn ptc=7,5(kN/m2) Ta chọn hệ sốvượt tải n=1,2

4 Vật liệu: ta chọn bê tông cấp độ bền B15, cốt thép bản và cốt thép đai ta chọnloại AI, cốt thép chịu lực ta chọn loại AII

bê tông cấp độ bền B15 có Rb=8,5Mpa, Rbt=0,75Mpa, Eb=23x103Mpa

Cốt thép AI có Rs=225Mpa, Rsc=225Mpa, Rsw=175Mpa Es=21x104MPa

Cốt thép AII có Rs=280Mpa, Rsc=280Mpa, Rsw=225Mpa Es=21x104MPa

II TÍNH BẢN.

a Chọn kích thước các cấu kiện.

i Chọn chiều dày của bản.

Ta xem bản làm việc theo một phương, cắt một dải bản rộng b1=1m vuông gócvới dầm phụ và xem bản làm việc như một dầm liên tục ( như hình 1)

iv Nhịp tính toán của bản.

b Tải trọng tính toán.

Cấu tạo các lớp của bản:

HÌNH 2: cấu tạo bản.

Tĩnh tải được tính như trong bảng :

chuẩn(KN/m2)

Hệ sốtin cậy

Giá trị tínhtoán (KN/m2)Gạch cremic dày 10mm, γ=20kN/m3

. 0,01x20=0,200 1,1 0,220Vữa lót dày 25mm, γ=18kN/m3

Tải trọng toàn phần: qb=gb+pb=3,239+9=12,239 kN/m2

Tính toán với bản có bề rộng b1=1m, có qb=12,239 kN/m2.1,0m=12,239kN/m

Hình 3: sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản.

a) Sơ đồ tính toán; b) biểu đồ momen; c) biểu đồ lực cắt.

d Tính cốt thép.

1) Tính cốt thép chịu momen uốn.

Chọn a= 15mm cho mọi tiếp diện, chiều cao có ích của tiết diện:

 Kiểm tra chịu lực cắt của bản

Điều kiện: Qmax≤0,8Rbtb1ho  0,6.qb.l ≤0,8Rbtb1hob

 0,6.12,239.1,89 ≤ 0,8.0,75.1000.65

 13,879kN ≤ 39000N=39kN ThỏaNên lực cắt hoàn toàn do bê tông chịu và bản không cần bố trí cốt đai

Chọn thép có đường kính φ=8mm as=50,3mm

Khoảng cách giữa các cốt thép: 1 1000.50,3 174

290

s s

 Tại các gối và nhịp giữa với M= 2,761kNm

R bh 0,080.8,5.1000.65

197mm

hình 4: vùng ô được phép giảm 20 % diện tích cốt thép mặt cắt 1-1 qua dầm chính

 Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép

ii Cốt thép cấu tạo.

Cốt thép chịu momen âm đặt vuông góc với dầm chính:

50%AS gối giữa = 0,5.197=99mm2.As,ct ≥

5φ6, s =200 => As=141mm2.Chọn As,ct=141mm2 Chọn 5φ6, s=200mm

Khoảng cách từ đầu mút của cốt thép đến mép dầm chính là:

Dầm phụ là dầm liên tục có năm nhịp đối xứng

Xét một nửa bên trái của dầm

Dầm gối lên tường một đoạn không nhỏ hơn 220mm trong tính toán lấySdp=220mm, trên thực tế nên kê dầm phụ lên toàn bộ chiều dày của tường để

giảm ứng suất cục bộ từ đầu dầm truyền lên tường, bề rộng của dầm chínhbdc=300mm.

hoạt tải truyền từ bản: pdp=pbl1=9.2,1=18,9 kN/m

tải trọng tính toán toàn phần: qdp= gdp+ pdp=9,112+18,9=28,012 kN/m

k≈0,253 và các hệ số β1, β2, kết quả tính toán được trình trong bảng sau:

-Nhịp biên

Nhịp, tiếp diện Gí trị β Tung độ M (kN.m)

Bảng 2: tính toán hình bao của momen dầm phụ.

Momen dương bị triệt tiêu ( bằng 0) cách mép gối tựa một đoạn 0,15l0

Momen dương lớn nhất ở nhịp biênM+ ≈0,091q ld p dp2 =88, 433kNm

Momen dương lớn nhất ở nhịp biênM+ ≈0,0625q ld p p2 =58,895kNm

Tiếp diện có momen âm bằng 0 cách bên trái gối thứ hai một đoạn:

klob=0,253.5,890≈1,490m

tiếp diện có momen dương bằng 0 cách mép gối tựa một đoạn:

+tại nhịp biên: 0,15ldp=0,15.5,890≈0,884m

1) Với momen âm.

Tính theo tiếp diện hình chữ nhật có b=200mm, h=500mm

Giả thiết a=30mm, ho=(500-30)=470mm

 Tại gối 2, với M=67,376kNm

6

pl

b o m

bh 200.470

Tại gối 3, với M=58,895kNm.

6

pl

b o m

bh 200.470

ii Với momen dương.

Tính theo tiếp diện hình chữ T, có cánh nằm trong vùng nén, bề dày của cánhhf=80mm

Giả thiết a=30mm, ho=470mm

min 0

Bảng 3: bố trí cốt thép dọc cho các tiếp diện chính trong dầm phụ.

Hình 7: bố trí cốt thép tại các tiếp diện chính trong dầm phụ.

Ta có Qbmin=φb3Rbtbho=0,6.0,75.200.470=42300N=42,30kN.

Vì QA=65,995kN > Qbmin=42,30kN Nên không cần phải tính toán cốt đai

Qt B =98,994kN > Qbmin=42,30kN Nên phải tính cốt thép chịu lực cắt.

ii Điều kiện tính toán cốt thép chịu cắt.

φb3Rbbho < Q < 0,3 φω 1φb1Rbbho

 42,30kN < 98,994kN < 0,3.8,5.200.470=245,34kN.( φw1, φb1≈1) => Thỏa.Tính: q1 gdp pdp 9,112 0,5.18,9 18,562kN / m

ax

1 1

m

2 M q 7Q

chọn φ6, s=150mm bố trí cho L/4, tính từ gối và tường

đối với phần còn lại trên nhịp thì chọn φ6, s 3h / 4o

Vậy khả năng chịu lực cắt được đảm bảo.

f Tính và vẽ biểu đồ bao vật liệu.

có As=603mm2

.

s s m

Tiết diện Cốt thép As

(mm2)

att(mm)

Ho

(kN.m)Giữa nhịp biên 2φ16+1φ18 656 28,5 471 0,022 0,022 87,117nhịp biên trái

Bảng 4: khả năng chịu lực của cốt thép tại tiếp diện.

Hình 8:biểu đồ bao vật liệu.

ii Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh.

+ xác định vị trí mặt cắt lý thuyết tại vị trí có khả năng chịu lực đã cắt ở bảngtrên, được xác định bàng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, sẽ xácđịnh được vị trí cần cắt H

Tại vị trí cạnh phải trên gối 2 khi cắt 1φ16 còn 2φ16 ở phía trên, và khả năngchịu lực ở phía dưới còn 51,697kNm ( như hình dưới) khoảng cách điểm cắtthép tính từ mép cắt thép đến gối tính như sau:

Dựa vào biểu đồ bao momen và tam giác đồng dạng tính được:

x =532mm vậy khoảng cách cắt thép tính từ mép nhịp biên là

H=X = 401mm

lực cắt tại tiếp diện lý thuyết được tính bằng độ dốc của biểu đồ momen Q Tương tự ta có bảng xác định vị trí lực cắt thép lý thuyết sau:

Tiếp diện Thanhthép Mtd

Tiếp diện Thanhthép Mtd

iii Xác định đoạn kéo dài W.

Để đảm bảo cường độ trên tiếp diện nghiêng bất kỳ, thì các cốt thép được kéo dài

Trong đó: Q: lực cắt tại TD cắt lý thuyết, tính bằng biểu đồ momen

qsw: lực cắt mà cốt đai phải chịu tại tiếp diện cắt lý thuyết

φ: đường kính cốt thép được cắt

Sau khi tính toán ta có bảng xác định đoạn kéo dài W sau:

Tiếp diện Thanh thépđược cắt Q(kN) qsw

(kN/m)

Wttoán(mm)

20d(mm)

Wchọn(mm)

Cốt thép

Khoảngcách(mm)

Đoạn kéodài(mm)

Khoảng cáchthực tế(mm)

Xét một nửa bên trái của dầm (như hình bên)

Dầm gối lên tường một đoạn không nhỏ hơn 220mm trong tính toán lấySd=220mm, trên thực tế nên kê dầm phụ lên toàn bộ chiều dày của tường để giảmứng suất cục bộ từ đầu dầm truyền lên tường bề rộng của dầm phụ bdp=200mm

tĩnh tải truyền từ bản và dầm phụ truyền lên dầm chính:

gdc = gdp l2=9,112.6,1=55,583 kN

tĩnh tải tác dụng tập trung: Gdc= G0dp+ gdc=55,583+12,128=67,711 kN/m.hoạt tải truyền lên dầm: Pdc=pbl1.l2=9.2,1.6,1=115,29 kN

c nội lực tính toán.

1) momen uốn.

Tìm các trường hợp do tải trọng tác dụng gây bất lợi nhất cho dầm:

Có các trường hợp đặt hoạt tải nguy hiểm nhất như sau:

Hình 9: tải trọng tác dụng bất lợi nhất cho dầm chính.

Xác định biểu đồ momen uốn do tĩnh tải gây ra:

Tra bảng (phụ lục 16.1trang 382, quyển Kết Cấu Cốt Thép Cơ Bản của tác giả

PHAN QUANG MINH) về hệ số α ta có kết quả tính toán được tính trong bảng

207,730 172,866 -103,865 -92,244 -80,622 -69,001p2

-34,864 -69,001 -103,865 149,623 161,245 -69,001p3

164,392 86,675 -233,151 75,054 141,149 -34,864p4

8,716 17,432 26,148 -17,190 -60,527 -103,865p5

-23,000 -46,001 -69,001 126,865 80,622 -207,730p6

196,108 150,108 -138,002 -69,001 0 69,001Mmax 309,256 233,867 -95,964 183,323 208,595 -12,049

Bảng6: tính toán hình bao của momen dầm chính.

Trong bảng tính momen các sơ đồ Mp3, còn thiếu các giá trị α tại các tiếp diện 1,

2, 3, 4 Đề tính các giá trị α ta tiến hành cắt rời các nhịp AB, BC Nhịp 1 và 2 cótải trọng, tính Mo của dầm dơn giản kê lên hai gối tự doMo=pdc.l1=115,29.2,1=242,109kN Dùng phương pháp treo biểu đồ, kết hợp các

mối quan hệ tam giác đồng dạng, xác định được các giá trị momen được cho bởibảng sau:

Hình 11: biểu đồ bao momen.

Trong đó: (1) MG+MP1 (2) MG+MP2 (3) MG+MP3

Mmax, Mmin được tính bởi công thức Mmax=MG+maxMpi, Mmin=MG+minMpi (i=1÷6).Kết quả được ghi trong bảng 6

ii Mommen ở mép gối tựa.

Để xác định giá trị của momen ở mép gối tựa, bằng quan hệ hình học giữa cáctam giác đông dạng ta có:

Từ biểu đồ bao momen ta có giá trị momen tại gối lớn nhất như hình bên, xácđịnh momen ở mép gối Mmg, ta thấy momen trái

có độ dốc hơn momen phải nên giá trị tuyệt đối

của Mmg phải có giá trị lớn hơn và lấy giá trị này

iii Lực cắt.

Cũng tương tự như monen, Xác định các biểu đồ có thể gây bất lợi nhất cho dầm,giá trị của lực cắt được xác định qua công thức cơ bản như sau:

- do tác dụng của tĩnh tải: QG= β.G= β.59,433kN

- do tác dụng của hoạt tải: QPi = β.Pi= β.115,29 kN

Trong đó: β tra theo phụ lục 12, sách KẾT CẤU BTCT phần cấu kiện cơ bản của tác giả phan quang minh (chủ biên), các giá trị lực cắt có lực tác dụng được

tính từ biểu đồ momen, kết quả được ghi trong bảng 8

Lực

cắt

(kN)

Bên phảigốiA

Giữanhịpbiên

Bên tráigốiB

Bên phảigốiB

Giữanhịp2

Bên tráigốiC

Bảng 8: giá trị lực cắt.

Lực cắt giữa nhịp được tính bởi công thức: Q=Qmg-G hoặc Q=Qmg-P

1) Với momen âm.

Tính theo tiếp diện hình chữ nhật có b=300mm, h=700mm

Giả thiết a=60mm, ho=(700-60)=640mm

 Tại gối B, với M=334,069kNm

6

R

b o m

min 0

bh 300.640

ii Với momen dương.

Tính theo tiếp diện hình chữ T, có cánh nằm trong vùng nén, bề dày của cánhhf=80mm

Giả thiết a=40mm, ho=660mm

b o

s s

Chọn lớp bảo vệ cốt thép C=40mm với thép gối và C=25mm với thép nhịp.

As tính toán 1731mm2 2332mm2 1154mm2 1784 mm2

Bảng 9: bố trí cốt thép dọc cho các tiếp diện chính trong dầm chính.

Hình 13: bố trí cốt thép tại các tiếp diện chính trong dầm chính.

b bi

i

199,0011,950

=

Theo cấu tạo: Sct≤ h/3=233

500 chọn Sct= 200

Bố trí cốt đai φ8, 2 nhánh, a= 200mm, tại khu vực gần gối A

Tại bên phải gối B, với lực cắt Qp B=220,908kN, tính toán tương tự ta cóStt=196mm Bố trí cốt đai φ8, 2 nhánh, khoảng cách S= 150mm, tại khu vực gầngối phải B

Tại bên trái gối B, với lực cắt Qp B=228,729kN, giả sử bố trí cốt đai φ8, 2 nhánh,khoảng cách S= 150mm, tại khu vực gần gối trái B

iii Kiểm tra Khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng.

o i

Như vậy phần dầm bên trái gối B, trong đoạn l1 không cần bố trí cốt xiên

Tại vị trí giữa nhịp chí bố trí cốt đai theo cấu tạo với a=250mm

iv Tính cốt treo.

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính cần bố trí cốt treo để gia cố thêm cho dầmchính, lực từ dầm phụ truyền lên dầm chính là:

P1 = P + G1 = G +P – G0 = 115,29+67,711-12,128=170,873kN.

Diện tích cốt treo:

s 1

w

w

0 s

s

h

P 1

hA

A

a = 0,6≈ .Đặt mỗi bên bốn đai trong đoạn hs =200mm, như hình 13

Hình 14: vùng đặt cốt treo.

f Tính và vẽ biểu đồ bao vật liệu.

1) Tính khả năng chịu lực.

Chọn lớp bảo vệ cốt thép C=40mm với thép gối và C=25mm với thép nhịp.

Tại nhịp biên, momen dương, tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén, với bềrộng của cánh b = bf = 2400mm, bố trí cốt thép 2φ25+1φ22, có As=1742mm2

s s m

có As=2463mm2

.

s s m

Ho

(kN.m)Giữa nhịp

nhịp biên trái Cắt 2φ25 còn2φ22 760 36 664 0,016 0,016 143,908Nhịp biên

phải Cắt 2φ25 còn2φ22 760 36 664 0,016 0,016 143,908

Cạnh trái gối

B Cắt 2φ28 còn2φ28 1232 53 647 0,209 0,187 199,164cạnh phải gối

Bảng 10: khả năng chịu lực của cốt thép tại tiếp diện.

ii Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh.

xác định vị trí mặt cắt lý thuyết tại vị trí có khả năng chịu lực đã cắt ở bảng trên,được xác định bàng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, sẽ xác địnhđược vị trí cần cắt H

Tại vị trí cạnh phải gối B khi cắt 2φ28 còn 2φ28 ở phía trên, và khả năng chịu lực

ở phía dưới còn 199,164kNm ( như hình bên) khoảng cách điểm cắt thép tính từmép cắt thép đến trục gối tính như sau:

Dựa vào biểu đồ bao momen và tam giác đồng dạng tính được:

x =1105mm vậy khoảng cách cắt thép tính từ trục gối B là H=X = 1105mm.lực cắt tại tiếp diện lý thuyết được tính bằng độ dốc của biểu đồ momen Q Tương tự ta có bảng xác định vị trí lực cắt thép lý thuyết sau:

Tiếp diện

Thanhthépcắt

Mtd(kN.m) Vị trí điểm cắt lý thuyết X(mm) Q(kN)

Tiếp diện

Thanhthépcắt

Mtd(kN.m) Vị trí điểm cắt lý thuyết X(mm) Q(kN)

Hình 15: biểu đồ bao vật liệu dầm chính

iii Xác định đoạn kéo dài W.

Để đảm bảo cường độ trên tiếp diện nghiêng bất kỳ, thì các cốt thép được kéo dài

Trong đó: Q: lực cắt tại TD cắt lý thuyết, tính bằng biểu đồ momen

qsw: lực cắt mà cốt đai phải chịu tại tiếp diện cắt lý thuyết

φ: đường kính cốt thép được cắt.

Sau khi tính toán ta có bảng xác định đoạn kéo dài W sau:

Tiếp diện

Thanh thép được cắt

Q(kN) qsw

(kN/m)

Wttoán (mm)

20d (mm)

Wchọn (mm)

Cạnh trái nhịp biên 2φ25 147,265 88,025 962 500 962 Cạnh phải nhịp biên 2φ25 157,062 117,367 794 500 794

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 2

II TÍNH BẢN 3

a Chọn kích thước các cấu kiện 3

i Chọn chiều dày của bản 3

ii chọn tiếp diện dầm phụ 3

iii chọn tiếp diện dầm chính 3

iv Nhịp tính toán của bản 3

b Tải trọng tính toán 4

c Nội lực tính toán 5

1) momen 5

ii lực cắt 5

d Tính cốt thép 6

1) Tính cốt thép chịu momen uốn 6

ii Cốt thép cấu tạo 8

III TÍNH DẦM PHỤ 8

A Sơ đồ tính 8

b Tải trọng tính toán 9

c nội lực tính toán 9

1) momen uốn 9

ii Lực cắt 11

d Tính cốt thép dọc 11

1) Với momen âm 11

ii Với momen dương 12

iii Chọn và bố trí cốt thép dọc 13

e Tính cốt thép ngang chịu lực cắt 13

1) Kiểm tra điều kiện hạn chế về chịu lực cắt 13

ii Điều kiện tính toán cốt thép chịu cắt 14

iii kiểm tra khả năng chịu lực 14

f Tính và vẽ biểu đồ bao vật liệu 15

1) Tính khả năng chịu lực 15

ii Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh 16

iii Xác định đoạn kéo dài W 18

IV TÍNH DẦM CHÍNH 19

A Sơ đồ tính 19

b Tải trọng tính toán 19

c nội lực tính toán 20

1) momen uốn 20

ii Mommen ở mép gối tựa 24

iii Lực cắt 25

d Tính cốt thép dọc 26

1) Với momen âm 26

ii Với momen dương 27

iii Chọn và bố trí cốt thép dọc 28

e Tính cốt thép ngang chịu lực cắt 28

1) Kiểm tra khả năng chịu nén theo ứng suất nén chính 28

ii Điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt 28

iii Kiểm tra Khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng 29

iv Tính cốt treo 30

f Tính và vẽ biểu đồ bao vật liệu 31

1) Tính khả năng chịu lực 31

ii Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh 32

iii Xác định đoạn kéo dài W 34