Đồ án Bê tông cốt thép được làm dựa theo tiêu chuẩn ACI318 2014. thuyết minh được lam rõ ràng, giải thích công thức và trích dẫn tiêu chuẩn, nhiều hình ảnh minh họa dễ hiểu. kèm theo bản vẽ A1 và file tính Excel được viết đa số tính tự động, bố trí đẹp.
ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU LỜI CẢM ƠN! Để hồn thành Đồ án mơn học BTCT này, thật có nhiều ngƣời em cảm thấy biết ơn Trƣớc hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới Ts Mai Lựu Ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, bảo em thực đồ án đầu tay Cảm ơn Thầy nhiệt tình giảng dạy trình hƣớng dẫn duyệt đồ án, giúp cho chúng em có chịu khó, khắt khe trình bày để có đƣợc sản phẩm hồn thiện Trong q trình thực đồ án, dù Thầy bận rộn nhƣng Thầy nhiệt tình giải đáp khó khăn số kiến thức em chƣa biết chƣa nắm vững Những kiến thức Thầy truyền thụ chắn theo em sau Và nhờ bạn em, ngƣời cố gắng giúp đỡ em thực đƣợc tiến độ! Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN! MỤC LỤC CHƢƠNG : SỐ LIỆU TÍNH TỐN 1.1 Kích thƣớc L1 , L2 hoạt tải p vật liệu: 1.2 Cấu tạo sàn: CHƢƠNG : THIẾT KẾ BẢN SÀN: 2.1 Phân loại sàn: 2.2 Tính tốn sơ kích thƣớc cấu kiện: 2.2.1 Xác định sơ chiều dày sàn: 2.3 Xác định sơ kích thƣớc dầm chính: 2.4 Xác định sơ kích thƣớc dầm phụ: 2.5 Sơ đồ tính: 10 2.5.1 Nhịp tính tốn bản: 10 2.6 Xác định tải trọng: 10 2.6.1 Tĩnh tải: 10 2.6.2 Hoạt tải: 11 2.6.3 Tải trọng toàn phần: 11 2.7 Xác định nội lực: 11 2.8 Kiểm tra khả chịu cắt sàn: 14 2.9 Tính tốn bố trí thép chịu moment uốn: 15 2.10 Bố trí thép cấu tạo, thép chống co ngót ứng suất nhiệt (đặt theo phƣơng cạnh dài): 21 2.11 Bố trí cốt thép sàn: 22 CHƢƠNG : THIẾT KẾ DẦM PHỤ 24 3.1 Sơ đồ tính tốn: 24 3.2 Xác định tải trọng: 24 3.2.1 Tĩnh tải (chƣa kể đến hệ số tải trọng): 24 3.2.2 Hoạt tải (chƣa kể đến hệ số tải trọng): 25 3.2.3 Tải trọng toàn phần: 25 3.3 Xác định nội lực: 25 3.4 Tính tốn cốt thép: 27 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU 3.4.1 Kiểm tra điều kiện chịu cắt tính tốn cốt đai cho dầm phụ: 27 3.4.2 Tính tốn cốt thép chịu lực: 31 3.4.2.1 Tính tốn cốt thép chịu momen dƣơng: 31 Tiết diện nhịp biên: 32 Tiết diện nhịp thứ 2: 35 3.4.2.2 Tính tốn cốt thép chịu momen âm: 37 Tiết diện gối thứ 2: 37 3.5 Vẽ đƣờng bao vật liệu: 38 3.5.1 Nối thép: 40 3.5.2 Neo thép: 40 CHƢƠNG : THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 43 4.1 Sơ đồ tính tốn: 43 4.2 Xác định tải trọng: 43 4.2.1 Tĩnh tải (đã kể đến hệ số tải trọng): 43 4.2.2 Hoạt tải (đã kể đến hệ số tải trọng): 43 4.3 Xác định nội lực: 44 4.3.1 Các trƣờng hợp đặt tải: 44 4.3.2 Biểu đồ bao momen: 45 4.3.3 Biểu đồ bao lực cắt 46 4.4 Tính tốn cốt thép: 46 4.4.1 Tính tốn cốt thép dọc: 46 4.4.1.1 Tính tốn cốt thép chịu momen âm: 46 4.4.1.2 Tính tốn cốt thép chịu momen dƣơng: 48 Tiết diện nhịp biên: 48 4.5 Tính tốn cắt uốn cốt thép vẽ hình bao vật liệu: 51 4.5.1 Bài toán ngƣợc: 51 4.5.2 Tính tốn đoạn neo nối thép: 53 4.6 Tính cốt đai: 55 4.6.1 Tính tốn cốt thép gia cƣờng: 59 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tổng hợp số liệu tính toán Bảng 2.1: Bảng tĩnh tải tác dụng lên sàn 10 Bảng 2.2: Bảng thống kê nội lực sàn 14 Bảng 2.3: Bảng xác định hệ số quy đổi 1 16 Bảng 2.4: Kết tính tốn diện tích cốt thép khoảng cách thiết kế cốt thép chịu lực sàn 20 Bảng 3.1: Bảng thống kê nội lực dầm phụ 27 Bảng 3.2: Kết tính toán cốt đai dầm phụ 30 Bảng 3.3: Bảng xác định hệ số quy đổi 1 33 Bảng 3.4: Bảng tính tốn chọn cốt thép dầm phụ 38 Bảng 3.5: Kết tính khả chịu lực thép 40 Bảng 4.1: giá trị momen dầm 45 Bảng 4.2: Tổng hợp lực cắt dầm 46 Bảng 4.2: Bảng tính tốn chọn cốt thép dầm phụ 50 Bảng 4.3: Kết tính tốn cắt uốn cốt thép dầm 52 Bảng 4.4: Kết tính tốn cốt đai dầm 58 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ mặt sàn Hình 1.2: Cấu tạo sàn Hình 2.1: Mặt cắt 1-1 (từ sơ đồ mặt sàn Hình 1.1) 10 Hình 2.2: Sơ đồ tính tốn sàn (sơ đồ đàn hồi) 10 Hình 2.3: Bố trí tĩnh tải hoạt tải sàn 13 Hình 2.4: Biểu đồ bao lực cắt momen sàn 13 Hình 2.5: Sơ đồ tính tốn cốt thép 17 Hình 2.6: Các móc tiêu chuẩn đầu cốt thép 21 Hình 2.7: Mặt bố trí cốt thép sàn 23 Hình 2.8: Bố trí cốt thép mặt cắt 1-1 23 Hình 2.9: Bố trí cốt thép mặt cắt 2-2 3-3 23 Hình 3.1: Sơ đồ tính tốn dầm phụ (sơ đồ đàn hồi) 24 Hình 3.2: Bố trí tĩnh tải hoạt tải dầm phụ 26 Hình 3.3: Biểu đồ bao lực cắt momen dầm phụ 27 Hình 3.4: Kích thƣớc tiết diện chữ T 31 Hình 3.5: Sơ đồ ứng suất dùng để tính tốn tiết diện chữ T có cánh 33 Hình 3.6: Biểu đồ bao vật liệu dầm phụ 41 Hình 3.7: Bố trí cốt thép dầm phụ 42 Hình 3.8: Các mặt cắt bố trí thép dầm phụ 42 Hình 4.1: Sơ đồ tính tốn dầm 43 Hình 4.2: Các trƣờng hợp đặt tải dầm 45 Hình 4.3: Biểu đồ bao momen dầm (kN.m) 45 Hình 4.4: Biểu đồ bao lực cắt dầm phụ (kN) 46 Hình 4.5: Biểu đồ bao vật liệu dầm 54 Hình 4.6: Bố trí cốt thép dầm 54 Hình 4.7: Các mặt cắt bố trí cốt thép dầm 55 Hình 4.8: Bố trí cốt thép gia cƣờng 59 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU SÀN SƢỜN TOÀN KHỐI BẢN LOẠI DẦM LỚP: CD17CLCA – CD17CLCB – HKII – NĂM HỌC: 2019-2020 CHƢƠNG : SỐ LIỆU TÍNH TỐN Một trình nhà cơng nghiệp có sơ đồ mặt sàn nhƣ cho, có số liệu nhƣ sau: Dầm phụ Dầm Coät BTCT 1000 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 5600 A 5600 B 5600 C 5600 D 5600 E F Hình 1.1: Sơ đồ mặt sàn SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU 1.1 Kích thƣớc L1 , L2 hoạt tải p vật liệu: Bảng 1.1: Tổng hợp số liệu tính tốn Kích thƣớc Hoạt tải Bê tông Cốt thép Sàn Cốt đai p tc L1 L2 C20 CI CI (mm) (mm) (Mpa) (Mpa) (Mpa) (Mpa) ' fc 20 f y 225 f yt 175 2500 5600 0,01 Cốt dọc CII (Mpa) f y 280 1.2 Cấu tạo sàn: Sàn đƣợc thiết kế gồm lớp cấu tạo nhƣ sau: Lớp gạch lát: g tc 40 105 ( Mpa ); Lớp vữa lót dày: δv 20(mm), γtc 105 (N/ mm3 ); Bản Bê tông cốt thép dày: δb hb , γtc 2,5 105 (N/ mm3 ); Lớp vữa trát dày: δvt 15(mm), γtc 105 (N/ mm3 ) Vật liệu: Bê tông C20: fc' 20(MPa), khối lƣợng thể tích BTCT γtc 2500 kG / m3 1440 2560 kG / m3 Tham khảo Mục 19.2.2.1 a)&b) ACI 318 - 2014 Phụ lục B( đổi đơn vị cho công thức) - Mục 19.2.2.1 a) &b) ACI 318 -2014 Modulus đàn hồi bê tông: Ec w c1,5 0,043 f 'c γtc 0,043 f 'c ( Mpa) 24037,731( Mpa); 1,5 Cốt thép C I : f y 225 MPa , f yt 175 MPa ; Cốt thép CII : f y 280 MPa , f yt 225 MPa Gạch lát (tiles) ht hm Vữa lót (motar) hs Bản BTCT (RC slab) hc Vữa trát (motar-ceiling finishing) Hình 1.2: Cấu tạo sàn SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU CHƢƠNG : THIẾT KẾ BẢN SÀN: 2.1 Phân loại sàn: Dựa đặc điểm làm việc, sàn đƣợc chia làm hai loại, phƣơng hai phƣơng Sàn phƣơng tải trọng sàn truyền chủ yếu theo phƣơng Sàn hai phƣơng tải trọng sàn truyền theo hai phƣơng Với loại sàn có dầm, tính tốn cần xem xét thuộc loại dầm hay kê l cạnh, cách xét tỉ số ( l1 : cạnh ngắn, l2 : cạnh dài ) Ở đây, dựa vào sơ đồ mặt sàn l1 (Hình 1.1) ta có tỉ số l2 5600 2, 24 l1 2500 Vậy, ta xem làm việc phƣơng – phƣơng cạnh ngắn (phƣơng l1 ) Khi tính tốn cần phải cắt dải có bề rộng b = 1000(mm) theo phƣơng vng góc với dầm phụ (phƣơng cạnh dài l2 ) Vì hồn tồn giống nhau, nhau, nên sẻ làm việc nhƣ dầm liên tục 2.2 Tính tốn sơ kích thƣớc cấu kiện: Dựa vào (Hình 1.1), ta xác định đƣợc: Chiều dài nhịp dầm ldc l1 7500 mm ; Chiều dài nhịp dầm phụ ldp l2 5600 mm 2.2.1 Xác định sơ chiều dày sàn: Để phù hợp với cơng trình Việt Nam ta tham khảo Mục 8.2.2 TCXDVN 356 – 2005 tài liệu Sàn sƣờn bê tơng tồn khối Gs Ts Nguyễn Đình Cống Thơng thƣờng ta chọn hs theo nhịp tính tốn lt (vì với tải trọng phân bố M tỷ lệ thuận với lt hs tỷ lệ thuận với lt ) Trong cơng thức lt nhịp tính tốn , củng lấy lt nhịp nguyên l nhịp thông thủy l0 (xem Mục 2.4 - T13 sách Sàn sƣờn bê tơng tồn khối Gs Ts Nguyễn Đình Cống) Giá trị hs tính đƣợc để tham khảo, cần chọn hs tròn số, theo bội số 10 mm 20 mm để thuận tiện cho thi công (có thể tăng lên giảm xuống) Với chịu uốn phƣơng có liên kết hai cạnh song song lấy m 35 1 hs lt l1 2500 71, 429(mm) m m 35 Chọn chiều dày sàn sơ hs 100 mm cho tất ô sàn thiết kế SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU 2.3 Xác định sơ kích thƣớc dầm chính: Cơng thức tham khảo đồ án mẫu trƣớc tham khảo Sách hƣớng dẫn đồ án môn học BTCT1 SÀN SƢỜN TỒN KHỐI CĨ BẢN DẦM - Nguyễn Văn Hiệp - T9 (các công thức tham khảo khác nhau, chọn sơ nên khơng quan trọng cơng thức) Chiều dày tối thiểu đƣợc chọn giống nhƣ sàn nhƣ sau: 1 1 hdc ldc 7500 937,500 625 (mm) 12 12 Chọn sơ hdc 800 mm Bề rộng dầm chính: 1 1 1 1 bdc hdc 800 400 200 mm 2 4 2 4 Chọn sơ bdc 400 mm Vậy kích thƣớc dầm phụ là: bdc ; hdc 400;800 mm 2.4 Xác định sơ kích thƣớc dầm phụ: Công thức tham khảo đồ án mẫu trƣớc tham khảo Sách hƣớng dẫn đồ án mơn học BTCT1 SÀN SƢỜN TỒN KHỐI CĨ BẢN DẦM - Nguyễn Văn Hiệp - T9 (các công thức tham khảo khác nhau, chọn sơ nên không quan trọng công thức) Chiều dày tối thiểu đƣợc chọn giống nhƣ sàn nhƣ sau: 1 1 1 1 hdp ldp 5600 466, 667 350 ( mm) 12 16 12 16 Chọn sơ hdp 500 mm Bề rộng dầm phụ: 1 1 1 1 bdp hdp 500 250 125 ( mm) 2 4 2 4 Chọn sơ bdp 250(mm) Vậy kích thƣớc dầm phụ là: bdp ; hdp 250;500 mm SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU MẶT CẮT 1-1 bdp bdp Cột BTCT l =l hs bdp bdp l =l l =l hdp hdc bdp l =l Hình 2.1: Mặt cắt 1-1 (từ sơ đồ mặt sàn Hình 1.1) 2.5 Sơ đồ tính: Cắt theo phƣơng cạnh ngắn dải có bề rộng b = 1000(mm), xem nhƣ dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa tƣờng biên dầm phụ 2.5.1 Nhịp tính tốn bản: Vì sử dụng phần mềm Sap2000 nên sàn đƣợc tính theo sơ đồ đàn hồi, nhịp tính tốn lấy theo tim gối tựa (mà khơng phải tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính tốn lấy theo mép gối tựa) Nhịp giữa: lg l1 2500 mm ; Nhịp biên: lb l1 2500 mm U=xD+yL lb lg lg Hình 2.2: Sơ đồ tính tốn sàn (sơ đồ đàn hồi) 2.6 Xác định tải trọng: 2.6.1 Tĩnh tải: Dựa vào cấu tạo sàn, ta lập đƣợc bảng tính tĩnh tải sau: Lớp cấu tạo Bảng 2.1: Bảng tĩnh tải tác dụng lên sàn Chiều Trọng lƣợng Tĩnh tải (chƣa kể hệ số tải trọng) dày tc D Dead _ Load Mpa γi N / mm δi mm 104 Gạch lát SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 10 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU II III 261,75 -419,94 -390,00 I 390,00 -354,22 -261,75 354,22 419,94 4.3.3 Biểu đồ bao lực cắt IV Hình 4.4: Biểu đồ bao lực cắt dầm phụ (kN) Do tính chất đối xứng, nên ta liệt kê đến gối thứ Kết biểu đồ lực cắt cho trƣờng hợp tải đƣợc trình bảng sau: Bảng 4.2: Tổng hợp lực cắt dầm Vị trí mặt cắt 1–I II – 2 – III IV – Giá trị lực cắt Vu N 261754,940 419935,460 389999,440 354224,910 4.4 Tính tốn cốt thép: Cốt thép dọc dầm phụ sử dụng loại thép CII có: f y 280 MPa , f yt 225 MPa ; Cốt đai dầm sử dụng loại cốt thép C I có: f y 225 MPa , f yt 175 MPa 4.4.1 Tính tốn cốt thép dọc: 4.4.1.1 Tính tốn cốt thép chịu momen âm: Ở đoạn gối, cánh dầm (cánh chữ T) bị kéo, tính khả chịu lực bỏ qua khả chịu kéo bê tông Momen âm cánh chữ T chịu kéo nên bắt buộc tiết diện ta phải tính tốn theo tiết diện hình chữ nhật tiết diện bdc hdc Lớp bê tông bảo vệ chiều cao làm việc giả thuyết đƣợc tính tốn: tc 50 mm dt hdc tc 800 50 750 mm Giả thiết tiết diện phá hoại dẻo Hệ số triết giảm cƣờng độ đƣợc lấy theo Mục 21.2 ACI 318 - 2014 Hình 2.19 T36 Sách Cầu BTCT (thiết kế theo AASHTO LRFD - 2012) Ts Mai Lựu (chủ biên) Ths Lê Hồng Lam Chọn 0,9 ( 0,9 cho trƣờng hợp phá hoại dẻo) Tính với momen uốn lớn gối 2: M u 741415929,000 N mm SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 46 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Xác định hệ số quy đổi 1 theo Bảng 22.2.2.4.3 ACI 318 – 2014: Ta có 17 f 'c 20 Mpa 28 1 0,85 Tính chiều cao vùng nén (a) dựa vào phƣơng trình cân momen: a 0,85 f c' a b d t 2 M a u ,max 0,85 f c' a bdc d t 2 Mn Mu 741415929, 000 a 0,85 20 a 400 750 0,9 2 0,5 a 750 a 121146,394 a 1315,869 dt loai a 184,131 nhan Vậy, chiều cao vùng nén a 184,131 mm Tính tỷ số c theo biểu thức sau: dt c a c 184,131 0, 289 dt 1dt dt 0,85 750 Tính lại hệ số triết giảm cƣờng độ : Trƣớc ta tính dựa vào Bảng 21.2.2 theo Mục 21.2.2 CI 31 - 14, nhƣng sau để xây dựng toán, ta dùng tỷ số c : dt d 0, 75 0, 65 0,15 t 1 0,9 c 0, 75 0, 65 0,15 1 1, 019 0,9 0, 289 Nếu kết lớn 0,9 lấy 0,9 cịn nhỏ 0,75 lấy 0,75 Nếu kết khác nhiều so với giá trị ban đầu tính lại a với vừa tìm Kiểm tra điều kiện c dt Kết lớn 0,9 nên ta chọn 0,9 Ta tính đƣợc trên: c 0, 289 0, cốt liệu nằm vùng chuyển tiếp vùng dt khống chế kéo SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 47 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Diện tích cốt thép: As 0,85 f c' a b 0,85 20 184,131 400 4471, 764 mm2 fy 280 Kiểm tra điều cốt thép tối thiểu: As ,min 0, 25 f c' bdc dt fy 0, 25 20 400 750 1197,894 mm2 As 4471, 764 mm2 280 Thỏa điều kiện Các mặt cắt gối khác tính tốn tƣơng tự 4.4.1.2 Tính tốn cốt thép chịu momen dƣơng: Chỉ tiến hành bố trí cốt thép tiết diện có trị tuyệt đối M u lớn nhịp gối tựa Các giá trị M u quanh tiết diện đƣợc dùng để kiểm tra (khi cần vẽ biểu đồ bao vật liệu) sau Vì đoạn dầm chịu momen dƣơng nên thớ chịu kéo nằm phía dƣới dầm, bỏ qua khả chịu kéo bê tông, ta xét tiết diện chữ T Tiết diện xét tiết diện chữ T, cần phải xác định độ vƣơn sải cánh S f tính từ mép sƣờn, nhƣ sau: 1 l2 bdc (5600 400) 866, 667 mm ; 1 Chọn S f 600 mm S f (l1 bdp ) (2500 250) 1125 mm ; 2 6 h f 100 600 mm Xác định chiều rộng cánh: b f S f bdc 600 400 1600 mm Kích thƣớc tiết diện chữ T: b f 1600 mm ; h f hs 100 mm ; bdc 400 mm ; hdc 800 mm Tiết diện nhịp biên: Tính với momen uốn lớn nhịp biên M u 654387360,000 N mm Lớp bê tông bảo vệ chiều cao làm việc giả thuyết đƣợc tính tốn: tc 50 mm dt hdc tc 800 50 750 mm SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 48 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Hệ số triết giảm cƣờng độ đƣợc lấy theo Mục 21.2 ACI 318 - 2014 Hình 2.19 T36 Sách Cầu BTCT (thiết kế theo AASHTO LRFD - 2012) Ts Mai Lựu (chủ biên) Ths Lê Hồng Lam Chọn 0,9 (cho trƣờng hợp phá hoại dẻo) Giả sử trục trung hòa qua điểm tiếp giáp sƣờn cánh tiết diện, lấy cân moment tâm cốt thép chịu kéo As , ta có momen ứng với trƣờng hợp trục trung hòa qua mép dƣới cánh M f : hf 100 M f 0,85 f c' b f h f dt 0,85 20 1600 100 750 1904000000 N mm Kiểm tra vị trí trục trung hịa: M u 654387360 727097066, 700 N mm M f 1904000000, 000 N mm 0, Trục trung hòa qua cánh, lúc tiết diện dầm làm việc nhƣ tiết diện hình chữ nhật lớn b f hdc tính tốn cốt thép Xác định hệ số quy đổi 1 theo Bảng 22.2.2.4.3 ACI 318 – 2014: Ta có 17 f 'c 20 Mpa 28 1 0,85 Tính chiều cao vùng nén (a) dựa vào phƣơng trình cân momen tâm cốt thép chịu kéo As : a dt dt 2 Mu 654387360, 000 750 7502 36,532 mm 0,85 f c b f 0,85 0, 20 1600 Vậy, chiều cao vùng nén a 36,532 mm Tính tỷ số c c a c 36,532 theo biểu thức sau: 0, 057 dt 1dt dt 0,85 750 dt Tính lại hệ số triết giảm cƣờng độ : Trƣớc ta tính dựa vào Bảng 21.2.2 theo Mục 21.2.2 CI 31 - 14, nhƣng sau để xây dựng toán, ta dùng tỷ số c : dt d 0, 75 0, 65 0,15 t 1 0,9 c 0, 75 0, 65 0,15 1 3,118 0,9 0, 057 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 49 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Nếu kết lớn 0,9 lấy 0,9 cịn nhỏ 0,75 lấy 0,75 Nếu kết khác nhiều so với giá trị ban đầu tính lại a với vừa tìm Kiểm tra điều kiện c dt Kết lớn 0,9 nên ta chọn 0,9 Ta tính đƣợc trên: c 0, 037 0, cốt liệu nằm vùng chuyển tiếp vùng dt khống chế kéo Diện tích cốt thép: As ' 0,85 f c' a b 0,85 f c a b f 0,85 20 36,532 1600 3548, 796 mm fy fy 280 Kiểm tra điều cốt thép tối thiểu: As ,min 0, 25 f c' bdc dt fy 0, 25 20 400 750 1197,894 mm2 As 3548, 796 mm2 280 Thỏa điều kiện Tƣơng tự ta tính tốn diện tích tiết diện cốt thép nhịp dầm (bằng cho tất nhịp) Lƣu ý chọn thép: Trong dầm sàn đƣờng kính cốt thép chịu lực thƣờng đƣợc chọn khoảng 12÷25(mm) Trong dầm chọn đến 32(mm) Không nên chọn lớn 1/10 bề rộng dầm Để tiện cho thi công dầm khơng nên dùng q loại đƣờng kính cốt thép chịu lực, đƣờng kính chênh tối thiểu 2(mm) (để tránh nhầm lẫn) Cốt thép chọn cốt thép thiết kế không chên 5% Tổng hợp cốt thép tính tốn chịu momen âm momen dƣơng ta có bảng sau: Vị trí (của dải bản) Bảng 4.2: Bảng tính tốn chọn cốt thép dầm phụ Tiết diện Chiều Giá trị momen As ,min thép cao vùng dải Chọn thép nén As mm mm M u Mpa a mm nhịp biên 654387360,000 36,532 3548,796 1197,894 5d25+3d22 nhịp thứ gối thứ gối thứ 453449462,000 741415929,000 616637988,000 25,118 184,131 149,180 2440,064 1197,894 4471,764 1197,894 3622,950 1197,894 5d25 6d25+4d22 5d25+3d22 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Chênh lệch % As ,design mm 3594,767 2454,369 4465,774 3594,767 1,279 0,583 -0,134 -0,784 Page 50 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Tại tất tiết diện, tỉ số GVHD: TS MAI LỰU c c 0, hay 0,375 với giả thiết tiết diện trạng dt ds thái phá hoại dẻo 0,9 Bố trí cốt thép: Ta chọn 3d25 đặt phía (ứng với momen âm) chạy dọc theo chiều dài tiết diện, chọn 3d25 đặt phía dƣới (ứng với momen dƣơng) chạy dọc hết chiều dài tiết diện dầm Khoảng cách cốt thép 400 mm đặt cốt giá 2d12 để đảm bảo ổn định cho khung thép, chịu ứng suất co ngót, từ biến nhiệt độ củng nhƣ giữ ổn định cốt đai 4.5 Tính tốn cắt uốn cốt thép vẽ hình bao vật liệu: Dựa vào mục tính tốn cốt thép thực số cốt thép bố trí cho gối nhịp dầm chính, ta tiến hành cắt uốn cốt thép để vẽ hình bao vật liệu Biểu đồ bao vật liệu biểu đồ thể khả chịu lực toàn tiết diện dầm Để vẽ đƣợc biểu đồ bao vật liệu ta phải có biểu đồ bao momen dầm chính, sau thực tốn ngƣợc để tìm Momen ứng với tiết diện cốt thép bố trí Từ cắt uốn thép để tiết kiệm kinh phí mà dầm thỏa khả chịu lực 4.5.1 Bài tốn ngƣợc: Thơng qua bảng kết bố trí thép dọc trên, ta thực tốn ngƣợc với As tìm đƣợc Đối với tiết diện hình chữ T: Ở nhịp biên, ta bố trí 5d25+3d22 có: As 3594, 767 mm ' 0,85 f c' a b 0,85 f c a b f As fy fy 3594, 767 0,85 20 a 1600 a 37, 005 mm 280 Khả chịu lực cốt thép: a M r M n 0,85 f c' a b d t 2 a 0,85 f c' a b f dt 2 37, 005 0,9 0,85 20 37, 005 1600 750 662649985,960 Nmm Các mặt cắt nhịp khác tính tốn tƣơng tự Đối với tiết diện hình chữ nhật: SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 51 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Ở gối thứ 2, ta bố trí 6d25+4d22 có: As 4465, 774 mm As 0,85 f c' a b 0,85 f c' a bdc fy fy 4465, 774 0,85 20 a 400 a 183,885 mm 280 Khả chịu lực cốt thép: a M r M n 0,85 f c' a b d t 2 a 0,85 f c' a bdc d t 2 183,885 0,9 0,85 20 183,885 400 750 740561590, 444 Nmm Các mặt cắt gối cịn lại tính tốn tƣơng tự Bảng 4.3: Kết tính tốn cắt uốn cốt thép dầm As ,design Mặt cắt Lần cắt As lại mm a (mm) Mr (Nmm) 5d25+3d22 Cắt 2d25 3d25+3d22 Cắt 1d22 3d25+2d22 Uốn 2d22 3d25 5d25 Cắt 2d25 3d25 6d25+4d22 Cắt 3d25 3d25+4d22 Cắt 2d22 3d25+2d22 Uốn 2d22 3d25 5d25+3d22 Cắt 2d25 3d25+3d22 Cắt 1d22 3d25+2d22 Uốn 2d22 3d25 3594,767 2613,020 2232,887 1472,622 2454,369 1472,622 4465,774 2993,152 2232,887 1472,622 3594,767 2613,020 2232,887 1472,622 37,005 26,899 22,986 15,159 25,266 15,159 183,885 123,247 91,942 60,637 148,020 107,595 91,942 60,637 662649985,960 485004569,847 415548783,479 275512653,908 456062400,686 275512653,908 740561590,444 519224604,550 396148217,083 267074193,2 612366831,516 458436115,372 396148217,083 267074193,172 mm Giữa nhịp 3594,767 biên Giữa nhịp 2454,369 thứ Gối thứ 4465,774 Gối thứ 3594,767 Đoạn bắt đầu uốn thép tính từ biểu đồ bao momen khoảng hdc / để đảm bảo an toàn Dầm có chiều cao hdc 800 mm 800 mm , ta uốn cốt thép 450 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 52 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU 4.5.2 Tính tốn đoạn neo nối thép: Vì biểu đồ bao vật liệu vẽ tỷ nên tìm đƣợc đoạn thép cần cắt uốn dựa vào biểu đồ bao vật liệu (bản vẽ trình bày) an tồn nên ta neo thêm đoạn thép ldb Chiều dài neo cốt thép theo Mục 12.2 ACI318 đƣợc xác định theo công thức sau: ldb 0, 019 Ab f y f c' mm Trong : ldb : chiều dài neo (mm); Ab : diện tích tiết diện thép (mm); f y , f c' : giới hạn cốt thép độ bền bê tông (MPa); Neo thép d25 có : Ab 490,874 mm2 ldb 0, 019 Ab f y f ' c 0, 019 490,874 280 583,938 mm 20 Ta chọn chiều dài neo thép 580 (mm), chênh -0,679% Neo thép d22 có : Ab 380,133 mm ldb 0, 019 Ab f y f ' c 0, 019 380,133 280 452, 201 mm 20 Ta chọn chiều dài neo thép 450 (mm), chênh -0,489% Ghi chú: neo thép cần chọn chiều dài neo thép lớn ldb đƣợc chênh lệch 5% Cốt thép chịu nén đoạn nối 15 lần đƣờng kính cốt thép; Cốt thép chịu kéo đoạn nối 30 lần đƣợng kính cốt thép SVTH: TƠ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 53 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU DẦM CHÍNH 740,562 (6Þ25+4Þ22) Lbd=580 Lbd=580 612,367 (5Þ25+3Þ22) Lbd=580 519,225 (3Þ25+4Þ22) Lbd=450 458,436 (3Þ25+3Þ22) Lbd=450 396,148 (3Þ25+2Þ22) Lbd=450 434,687 275,513 (3Þ25) 275,513 (3Þ25) Lbd=580 415,549 (3Þ25+2Þ22) Lbd=450 Lbd=580 456,062 (5Þ25) Lbd=450 485,005 (3Þ25+3Þ22) Lbd=580 269,359 191,160 147,001 106,551 453,450 125,313 115,932 444,068 135,632 145,013 414,987 424,368 154,394 329,715 207,248 275,513 (3Þ25) 506,075 654,387 535,156 133,167 405,606 267,074 (3Þ25) 348,459 267,074 (3Þ25) 741,416 741,420 396,148 (3Þ25+2Þ22) Lbd=580 662,650 (5Þ25+3Þ22) Hình 4.5: Biểu đồ bao vật liệu dầm BỐ TRÍ CỐT THÉP DẦM CHÍNH 14418 50 235 293 285 240 7x250=1750 800 50 700 50 10 2Þ22 28 10 50 3Þ25 24 1Þ22 26 240 270 240 5818 7x250=1750 3Þ25 23 11 2Þ25 27 11 164 357 19x90=1710 240 270 240 Þ10 2Þ22 36 2Þ12 1921 240 350 240 12 29 3Þ25 25 179 813 1231 17x100=1700 240 290 240 30 6x250=1500 13 2Þ12 12 2Þ25 25 31 3026 240 240 270 240 Þ10 2Þ22 13 44 285 14x120=1680 70 240 1Þ22 36 2Þ25 32 2Þ22 33 35 34 1175 187 4375 7500 11 61 1803 1532 421 3876 7500 369 15000 3Þ25 11200 500 293 90 2Þ25 4375 2Þ22 4573 1Þ22 4634 27 3385 2Þ25 4666 2050 2Þ22 2622 26 3Þ25 7800 3Þ25 4275 90 28 23 3Þ25 2279 24 29 90 2Þ22 90 32 33 1011 2Þ22 732 2Þ25 1017 3Þ25 2Þ12 1061 30 7675 11700 1Þ22 31 3876 23a 35 34 24a 25 2Þ12 3775 25 Hình 4.6: Bố trí cốt thép dầm SVTH: TƠ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 54 ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP 24 2Þ25 3Þ25 65 135 135 65 400 28 27 100 219 38 79 65 26 2Þ22 2Þ22 2Þ12 24 23 30 28 32 29 25 Þ10 36 3Þ25 24 65 135 135 65 400 3Þ25 23 100 65 36 3Þ25 2Þ22 25 2Þ22 MẶT CẮT 13-13 Þ10 36 2Þ12 25 2Þ22 32 2Þ25 31 3Þ25 24 65 65 Þ10 1Þ22 36 3Þ25 335 25 335 2Þ12 2Þ12 800 700 269 28 23 3Þ25 335 65 135 135 65 400 2Þ22 Þ10 65 66 65 335 800 700 335 100 65 23 MẶT CẮT 12-12 65 3Þ25 800 700 269 MẶT CẮT 11-11 100 65 3Þ25 800 700 MẶT CẮT 10-10 GVHD: TS MAI LỰU 65 135 135 65 400 Hình 4.7: Các mặt cắt bố trí cốt thép dầm 4.6 Tính cốt đai: Vì lực cắt mặt cắt bên trái gối thứ (MC II – 2) dầm có giá trị lớn so với mặt cắt lại, nên ta chọn giá trị lực cắt lớn bên trái gối thứ để tính tốn cho mặt cắt lại: Vu 419935, 460 N Chiều cao dầm sơ hdc 800 mm 250 mm Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ tc 40 mm Dự định dùng cốt thép có đƣờng kính danh nghĩa db 10 mm Chiều cao làm việc giả thiết: d 10 dt hdc b tc 800 40 755 mm 2 Khi kiểm tra ta sử dụng phƣơng trình 11-3 ACI Vc N bw dt f 'c (thiết kế dầm cốt thép thân dầm) Khả chịu cắt bê tơng tính theo biểu thức (theo Mục 11.5.4.3 & Bảng 11.5.4.6 Phụ lục B (đƣợc quy đổi sang nhiều đơn vị) Mục 11.5.4.5 and 11.5.4.6 (a) ACI 318 2014): Vn Vc bdc dt f 'c 400 755 20 225097,510 N 6 Trong đó: : Hệ số giảm khả chịu cắt bê tông Lấy =1 bê tông thƣờng, lấy =0,75 bê tông nhẹ; Theo điều kiện khả chịu cắt bê tông (tham khảo Mục 11.5.1.1 (c) ACI 318 – 2014): SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 55 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Vn Vu * Vn Vc 0, 75 225097, 510 168823,133 N Vu 419935, 460 N (Không thỏa điều kiện) Không đủ khả chịu lực nên cần đặt thêm cốt đai Ta chuyển qua tốn (thiết kế dầm có cốt thép thân dầm), sử dụng phƣơng trình 11-2 ACI Vn Vc Vs (Mục 11.5.4.4 ACI 318 – 2014) Theo biểu thức (*), ta có: V 419935, 460 Vn u 559913,947 N 0, 75 Vs Vn Vc 559913,947 225097,510 334816, 437 N Trong đó: Vn : độ bền cắt danh định; Vc : lực cắt chịu bê tông; Vs : lực cắt chịu thép Chọn cốt đai có đƣờng kính danh nghĩa db 10 mm , dùng đai nhánh n Tiết diện cốt đai Av d2 n db n 102 235, 619 mm Tính khoảng cách cốt đai theo Mục 11.5.4.8 ACI 318 – 2014 (phƣơng trình 1115 ACI): Vs Av f yt d s s Av f yt d Vs Av f yt d t Vs 235, 619 175 755 92,980 mm 334816, 437 Chọn khoảng cách cốt đai: Vu 419935, 460 225097,510 334816, 437 N Vs Vc 0, 75 Vì thuộc trƣờng hợp 1-TH1 b d f 'c 400 755 20 450195, 019 Mpa dc t Vs 334816, 437 N 450195, 019 Mpa Nên khoảng cách cốt đai lớn nhất: d 755 smax t 377,500 & 610 mm smax 377,500 mm 2 SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 56 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Vậy, ta chọn khoảng cách cốt đai s 90 mm smax 377,500 mm Vì phá hỏng cắt dầm khơng có cốt thép thân dầm gãy đột ngột nên ACI địi hỏi có lƣợng cốt thép thân dầm tối thiểu: b s 400 90 b s Av ,min dc 68,571 mm2 f yt f yt 175 Thỏa điều kiện Av Av,min Vậy ta lựa chọn phƣơng án đặt cốt đai 10 khoảng cách cốt đai s 90 mm Chênh lệch hàm lƣợng cốt thép đai 1(m) chiều dài dầm phụ: Av 1000 Av 1000 235, 619 1000 235, 619 1000 sdesign s 90 92,980 100 100 3, 205% Av 1000 235, 619 1000 90 sdesign SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 57 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Kiểm tra lại khả chịu lực cốt đai Vn Vu : Vs Av f yt d s Av f yt d t s Vn Vu Vc Vs Vu 235, 619 175 755 345902, 441 N 90 0, 75 225097,510 345902, 441 428249,963 N >419935, 460 N Thỏa điều kiện Vậy ta chọn phƣơng án đặt cốt đai 10 khoảng cách cốt đai s 90 mm hợp lý Tƣơng tự ta tính tốn cốt đai tiết diện cịn lại dầm đƣợc bảng sau: Bảng 4.4: Kết tính tốn cốt đai dầm Mặt cắt Gối biên (1 – I) Gối thứ bên trái (II – 2) Gối thứ bên phải (2 – III) Gối thứ bên trái (IV – 3) Av mm Chênh % Độ bền cắt danh định Vn N 250 190,476 0,495 262216,791 377,500 90 68,571 3,205 428249,963 105,565 377,500 100 76,190 5,271 402307,280 125,934 377,500 120 91,429 4,712 363393,255 smax mm sdesign (mm) 251,242 377,500 235,619 92,980 235,619 235,619 Vu N dt (mm) db (mm) n (nhánh) 261754,940 775 10 419935,460 775 389999,440 354224,910 mm s (mm) 235,619 10 775 10 775 10 Av ,min Nhận xét: Tất kết thỏa điều kiện hàm lƣợng cốt thép tối thiểu Av Av,min điều kiện chịu cắt bê tông Vn Vu Vậy ta bố trí thép đai từ gối vào dầm khoảng L/3 ứng với đƣờng kính thép với bƣớc thép ghi bảng SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 58 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS MAI LỰU Để tiết kiệm thép đoạn dầm nhịp ta dựa vào biểu đồ bao lực cắt điều kiện khoảng cách tối đa cốt đai, ta chọn cốt đai có đƣờng kính danh nghĩa db 10 mm , khoảng cách cốt thép s 250 mm , gối biên lực cắt nhỏ ta củng bố trí khoảng cách 250 (mm) 4.6.1 Tính tốn cốt thép gia cƣờng: Ở vị trí dầm sàn liên kết với dầm cần phải gia cố cho dầm cốt thép gia cƣờng dƣới dạng cốt thép đai đặt dày, sát với dầm dàn hoặ cốt thép vai bò Các cốt thép gia cƣờng dùng để chịu tải trọng tập trung từ dầm sàn truyền vào cho dầm đặt vào khoảng chiều cao dầm Từ hai góc phía dƣới dầm sàn kẻ đƣờng xiên 45o gặp cốt thép dọc dầm xác định đƣợc phạm vị cần đặt cốt thép gia cƣờng S s Hình 4.8: Bố trí cốt thép gia cƣờng Vì tan 45o S s hdc hdp tc 800 500 50 500 mm Tĩnh tải dầm phụ truyền lên dầm chính: D1 Dead _ Load Ddp l2 13,8 5600 77280 N Hoạt tải từ dầm phụ truyền lên dầm chính: L Live _ Load Ldp l2 40 5600 224000 N Tải trọng tập trung từ dầm sàn truyền xuống dầm chính: D D1 L 77280 224000 301280 N Tổng diện tích cốt thép gia cƣờng hai bên: D 301280 As 1912,889 mm2 f y 0, 225 Chọn cốt thép gia cƣờng (đai nhánh) Số lƣợng cốt thép gia cƣờng hai bên: SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 59 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP nGC As Av GVHD: TS MAI LỰU As 1912,889 8,119 (cây) Ta chọn thép để bố trí hai bên d 102 n 3 4 Khoảng cách cốt thép gia cƣờng hai bên: Ss 500 s 83,333 mm , chọn 80(mm) nGC Trƣờng hợp số lƣợng thép tính nhiều, dày so với phạm vị cần đặt cốt thép gia cƣờng S s , ta nên chọn phƣơng án đặt cốt thép vai bò Chên lệch % thép: 102 1912,889 100 0,148% nằm phạm vi cho phép 5% 102 8 3 Vậy chọn thép gia cƣờng bố trí hai bên SVTH: TÔ DUY TÚ MSSV: 1651090141 Page 60 ... TÍNH TỐN Một trình nhà cơng nghiệp có sơ đồ mặt sàn nhƣ cho, có số liệu nhƣ sau: Dầm phụ Dầm Cột BTCT 1000 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 5600 A 5600 B 5600 C 5600... dày: δvt 15(mm), γtc 105 (N/ mm3 ) Vật liệu: Bê tơng C20: fc' 20(MPa), khối lƣợng thể tích BTCT γtc 2500 kG / m3 1440 2560 kG / m3 Tham khảo Mục 19.2.2.1 a)&b) ACI 318 -... thép CII : f y 280 MPa , f yt 225 MPa Gạch lát (tiles) ht hm Vữa lót (motar) hs Bản BTCT (RC slab) hc Vữa trát (motar-ceiling finishing) Hình 1.2: Cấu tạo sàn SVTH: TƠ DUY TÚ MSSV: