Đồ án Bê tông cốt thép 1: Kết cấu bê tông cốt thép 1

Đồ án Bê tông cốt thép 1: Kết cấu bê tông cốt thép 1 được biên soạn với mục tiêu tìm hiểu sự cần thiết của hệ thống kết cấu bê tông cốt thép đối với công trình; nắm được các tính chất cơ lý của vật liệu bê tông cốt thép; phương pháp tính toán theo trường hợp giới hạn các cấu kiện chịu uốn, kéo, nén, cắt; cũng như là bố trí cấu tạo thép trong các cấu kiện cơ bản.

Lời cảm ơn

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Nhà trường đã tạo điều kiện cho emhọc tập và nghiên cứu đồ án “Kết cấu bê tông cốt thép 1”; đồng thời, tỏ lòng cảm ơnđến giảng viên hướng dẫn đã nhiệt tình chỉ dẫn và hỗ trợ hoàn thành đồ án này!

Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay, đất nước ta đang trên đàphát triển, từ một nền văn minh nông nghiệp lúa nước bước qua kỷ nguyên của sự hiệnđại trong công nghiệp và dịch vụ Để đạt được mục tiêu trọng đại này, hơn ai hết, đấtnước ta phải tiến hành trên phát triển nhiều lĩnh vực, trong số đó, một trong nhữngnhiệm vụ cấp thiết đi đôi với cách mạng kiến thiết nước nhà là xây dựng cơ sở vậtchất, cơ sở hạ tầng như mở rộng đường bộ, hệ thống cấp thoát nước, cầu cống, côngsở,… chúng là nền tảng cũng như tiền đề thúc đẩy nền kinh tế, còn là minh chứng rõràng nhất cho sự thịnh vượng và chất lượng cuộc sống Bên cạnh đó, nhu cầu xây dựng

về nhà ở cũng như các công trình công cộng, các hệ thống phức hợp công trình cũngngày một gia tăng ở hiện tại và trong tương lai Vì lẽ đó, lĩnh vực xây dựng công trìnhgiao thông, nhà ở cũng ngày một đi lên mạnh mẽ trong những năm gần đây song song

đó là yêu cầu về chất lượng công trình cũng gia tăng trên thị trường Để có đượcnhững công trình thẩm mỹ và bền bĩ theo thời gian, một trong những yếu tố quyết địnhchính là: Kết cấu của bê tông cốt thép Là một sinh viên ngành xây dựng cần phảinhận thức được sự cần thiết của hệ thống kết cấu bê tông cốt thép đối với công trình;nắm được các tính chất cơ lý của vật liệu bê tông cốt thép; phương pháp tính toán theotrường hợp giới hạn các cấu kiện chịu uốn, kéo, nén, cắt; cũng như là bố trí cấu tạothép trong các cấu kiện cơ bản Nhận thức được điều đó, với sự hướng dẫn của Thầy

em đã thực hiện đồ án “Kết cấu bê tông cốt thép 1” để nghiên cứu, học tập, trau dồikiến thức chuyên môn ngày một tốt hơn

Mục lục

CHƯƠNG 1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 2

CHƯƠNG 2 BẢN SÀN 3

2.1 Phân loại bản sàn 3

2.2 Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện 3

2.2.1 Xác định sơ bộ chiều bản sàn 3

2.2.2 Xác định sơ bộ kích thước của dầm phụ 3

2.2.3 Xác định sơ bộ kích thước của dầm chính 4

2.3 Sơ đồ tính 4

2.4 Xác định tải trọng 4

2.4.1 Tĩnh tải 4

2.4.2 Hoạt tải 5

2.4.3 Tổng tải 5

2.5 Xác định nội lực 6

2.6 Tính cốt thép 6

CHƯƠNG 3 DẦM PHỤ 8

CHƯƠNG 4 DẦM CHÍNH 15

4.1 Sơ đồ tính 15

4.2 Xác định tải trọng 15

4.2.1 Tĩnh tải 15

4.2.2 Hoạt tải 15

4.3 Xác định nội lực dựa vào phần mềm SAP2000 15

4.3.1 Xác định các trường hợp đặt tải 15

4.3.2 Xác định biểu đồ bao momen 17

4.3.3 Xác định biểu đồ bao lực cắt 19

4.4 Tính cốt thép 19

4.4.1 Tính cốt thép dọc 19

4.4.2 Tính cốt thép đai 20

4.4.3 Tính cốt treo 20

4.4.4 Tính đoạn neo cốt thép 21

4.5 Biểu đồ bao vật liệu 21

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

CHƯƠNG 1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Cho mặt bằng dầm sàn đề I5b :

+ Kí hiệu đầu tiên: I – cho biết mặt bằng sàn dạng thứ I

+ Kí hiệu thứ hai: 2 – cho biết nhịp l1 = 2.9m

+ Kí hiệu thứ 3: b – cho biết nhịp l2 = 6.1m

+ Hoạt tải tác dụng lên sàn ptc = 200 daN/m2

HÌNH 1 1-1Mặt bằng sàn

Bảng 1-1 Tổng hợp số liệu đề bài

(MPa) Cốt đai(MPa)2.9 6.1 γ bt=¿

1

Rb=11.5 R

CHƯƠNG 2 BẢN SÀN

2.1 Phân loại bản sàn

- Xét tỉ số hai cạnh ô bản l l2

1

2900=2,1>2

Như vậy bản thuộc loại bản dầm, bản làm việc một phương theo cạnh ngắn

Khi tính toán cần cắt ra một dãy có bề rộng b=1m theo phương vuông góc dầmphụ Sơ đồ tính xem như dầm liên tục, gối tựa là các dầm phụ

2.2 Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện

2.2.1 Xác định sơ bộ chiều bản sàn

Bảng 2-2 Sơ bộ kích thước sàn

2.2.2 Xác định sơ bộ kích thước của dầm phụ

Bảng 2-3 Sơ bộ kích thước dầm phụ

2.2.3 Xác định sơ bộ kích thước của dầm chính

Bảng 2-4 Sơ bộ kích thước dầm chính

2.3 Sơ đồ tính

- Cắt theo phương cạnh ngắn 1 dải bản có chiều rộng b = 1 m ( hình 1), xem bảnnhư 1 dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là các dầm phụ

- Bản sàn được tính theo sơ đồ biến dạng dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gốitựa

- Các lớp cấu tạo sàn như sau:

Hình 2-1 Các lớp cấu tạo sàn

Bảng 2-5 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn

Lớp cấu tạo Chiều

dày δi

(m)

Trọng lượngriêng γi (kN/

m3)

Tải tiêuchuẩn gsc

(kN/m2)

Hệ số độ tin cậy

về tải trọng γf,i

Tải tínhtoán gs

np : hệ số vượt tải n = 1.2 (Theo mục 4.3.3 – TCVN 2737:1995)

2.4.3 Tổng tải

- Tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn ứng với dải bản có chiều rộng b = 1 m:

2.5 Xác định nội lực

Bảng 2-6 Gía trị momen bản sàn

Nhịp tínhtoán l0

(m)

Tải trọng tínhtoán

q(kN / m)

Công thức

Gía trịmomen (kNm)

Hình 2-2 Sơ đồ tính bản Hình 2-3.

Biểu đồ momen của bản sàn

Hình 2-4 Biểu đồ lực cắt bản sàn

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

(mm2)

Chọn cốt thép

d mm

a mm

- Khả năng chống cắt của sàn nhịp biên, gối thứ hai

+ Chọn a=30 mm (Khoảng cách từ mép bê tông tới tâm cốt thép chịu lực) + Chiều cao làm việc của bản : h0=h – a=90 – 30=60 mm

+ Lực cắt lớn nhất của sàn

Q ≤Q b 1=0,6 × Rbt × b× h o=0,6 ×0,9 × 0.001×1000 × 60=32.4 (kN)

+ Giá trị lực cắt lớn nhất

Q max=max(0,4 × q ×l o ;0,6 × q ×l o ;0,5 ×q × l o)

CHƯƠNG 3 DẦM PHỤ

3.1 Sơ đồ tính

Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo

Sơ đồ tính là dầm liên tục 4 nhịp có các gối tựa là dầm chính

Hình 3-6 Mặt cắt dầm phụ

- Nhịp tính toán dầm phụ lấy theo mép gối tựa

+ Đối với nhịp biên:

Hình 3-7 Sơ đồ tính dầm phụ

3.2 Xác định tải trọng

3.3 Xác định nội lực

3.3.1 Biểu đồ bao momen

Tỷ số: p d

6.9612.435≈ 0.56 tra bảng và nội suy được k = 0.171

- Tung độ tại các tiết diện của biểu đồ bao mô men tính theo công thức sau:

Hình 3-8 Biểu đồ bao momen dầm phụ

3.3.2 Biểu đồ bao lực cắt

- Tung độ của biểu đồ bao lực cắt được xác định như sau:

+ Gối 3,4 lấy đối xứng qua

Hình 3-9 Biểu đồ lực cắt dầm phụ

3.4 Tính cốt thép

- Bêtông có cấp độ bền chịu nén B20: Rb = 11,5 MPa; Rbt = 0,9 MPa

- Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại CB300V: Rs = 260 MPa

- Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại CB240T: Rsw = 170 MPa

Kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn:

h0=2×√R b M × b=2×√59.39 ×1000 11,5× 20 =¿ 16.07 (cm)

Vậy h0 < hdp  thỏa

1.1.1 Cốt thép dọc

Tại tiết diện ở nhịp và Tại tiết diện ở gối

- Tính cốt thép theo tiết diện chữ T: b ' f=2 Sf+b dp; S f=6 × hf '

+ Mf=γb b ' f Rb h ' f(ho−0.5 h' f)=1*11.5*103*1.28*0.09*(0.36-0.5*0.09)= 417.312kNm

+ Giả thiết a = a’ = 40 mm  ho = h – a = 400 – 40 = 360 mm

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

(200x400) 59.39 0.2 0.23 732.46 1.06

3.61

3∅16+2∅10 760Gối 2

(200x400) 46.66 0.16 0.18 573.23 0.84

4.92

3∅16 603Nhịp giữa

(200x400) 40.79 0.14 0.15 477.69 0.67

0.57

2∅16+1∅10 480Gối giữa

3.5 Biểu đồ bao vật liệu

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

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép a0=25mm , khoảng cách giữa haithanh thép theo phương chiều cao lớp dưới dầm t = 25 mm Xác định

a tt=A s 1 × t1+A s 2 × t2

biên

3∅16+2∅10 760 35 365

0.235 0.208 63.63Cắt 2 Ø10

Gối giữa 2∅16+2∅10 534 33 367

0.172 0.157 48.74Cắt 2Ø10

Hình 3-10 Tham khảo cắt thép theo kinh nghiệm

Hình 3-11 Mặt cắt ngang dầm phụ

CHƯƠNG 4 DẦM CHÍNH

3.6 Sơ đồ tính

- Dầm chính là dầm liên tục 5 nhịp được tính theo sơ đồ đàn hồi

+ Đối với nhịp giữa: l og=3 l1=3 ×2900=8700 (mm)

Do nhịp biên và nhịp giữa chênh lệch < 10%, nên xem là dầm đều nhịp.Suy ra chọn l o=8700(mm) để tính toán

3.7 Xác định tải trọng

P dc=p dp ×l2=6.96 ×6.1=42,456 (KN)

3.8 Xác định nội lực dựa vào phần mềm SAP2000

3.8.1 Xác định các trường hợp đặt tải

Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải được trình bày như hình 4.2

Hình 4-13 Các trường hợp đặt tải của dầm 5 nhịp

3.8.2 Xác định biểu đồ bao momen

Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải được trình bày ở mục 4.3.1

Sử dụng phần mềm SAP2000 đối với dầm chính 5 nhịp, ta có:

- Thống kê giá trị nội lực sau khi xét đến sự làm việc chung của dầm - cột

Bảng 4-11 Thống kê giá trị momen và lực cắt từ SAP2000

Gối 1 Nhịp biên Gối 2 Nhịp giữa Gối giữa

- Biểu đồ bao momen của dầm chính sau khi sử dụng Sap2000

Bảng 4-12 Xác định biểu đồ bao momen dầm chính

Hình 4-15 Biểu đồ bao momen dầm chính

3.8.3 Xác định biểu đồ bao lực cắt

- Biểu đồ bao lực cắt của dầm chính sau khi sử dụng Sap2000

Hình 4-16 Biểu đồ bao lực cắt dầm chính

3.9 Tính cốt thép

- Bêtông có cấp độ bền chịu nén B20: Rb = 11,5 MPa; Rbt = 0,9 MPa

- Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CB300V: Rs = 260 MPa

- Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CB240T : Rsw = 170 MPa

3.9.1 Tính cốt thép dọc

Tại tiết diện ở nhịp và Tại tiết diện ở gối

- Tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật b dc ×h dc=300 × 800 mm

+ Giả thiết a = 50 mm  ho = h – a = 800 – 50 = 750 mm

+ Công thức tính toán:

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Chọn cốt thépChọn Asc

(cm2)Nhịp biên

(200 x 700) 298.80 0.154 0.168 16.72 0.76 3Ø25+2Ø12 16.99Gối 2

(200 x 700) 341.14 0.176 0.195 19.41 0.87 4Ø25 19.63Nhịp giữa

(200 x 700) 176.13 0.091 0.096 9.55 0.44 3Ø25 14.73Gối giữa

(200 x 700) 277.97 0.143 0.155 15.43 0.71 3Ø25+1Ø12 15.86

3.9.2 Tính cốt thép đai

- Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối hai có lực cắt lớn nhất

+ Q b , 1=0,5 × R bt × b ×h o=0,5 ×0,9 ×103× 0,3× 0,75=101.25 KN+ Q sw=q sw × h o=R sw × A sw

3.9.3 Tính cốt treo

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

 Vậy mỗi bên dầm phụ bố trí 4 vòng đai , bước đai là 50mm

3.9.4 Tính đoạn neo cốt thép

- Tính đoạn neo cốt thép (mục 10.3.5.5)

∅=12  cắt ở nhịp nên không tính đoạn neo

+ Lớp dưới: Đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu nén

3.10 Biểu đồ bao vật liệu

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

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép a0=40mm

3Ø25

0.237 0.209 274.20Cắt 1Ø25

0.147 0.136 178.47

Hình 4-17 Mặt cắt ngang dầm chính

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Gs.Ts.Nguyễn Đình Cống “Sàn sườn bê tông toàn khối”, NXB Xây Dựng,