ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI LOẠI BÀN DẦM

v õ BÁ TẦM - HỒ ĐỨC DUY Đố ÁN MfiN HỌC KẾT CẤU BÊTƠNG SÀN SVỜN TỒN KHĨI LOẠI BÀN DẦM THEO TCXDVN 356 : 2005 (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ô I-2 1 MỤC LỤC T rang L(rì nói đẩu Các ký hiệu Phần SÀN SƯỜN TỒN KHƠI LOẠI BẢN DẦM Giới thiệu đồ án 11 1.1 Mục đích 11 1.2 Nội dung 11 1.3 Yêu cầu 12 Bản sàn 14 Phân loại sàn 14 2.2 Chọn sơ kích thước phận sàn 14 2.3 Sơ đổ tính 17 2.4 Xác định tải trọng 17 2.5 Xác định nội lực 18 2.6 Tính cốt thép 19 2.7 Bố trí cốt thép 20 Dầm phụ 24 3.1 Sơ đồ tính 24 3.2 Xác định tải trọng 24 3.3 Xác định nội lực 25 3.4 Tính cốt thép 26 3.5 Biểu đồ vật liệu 28 Dầm 28 4.1 Sơ đồ tính 28 4.2 Xác định tải trọng 29 4.3 Xác định nội lực 30 4.4 Tính cốt thép 31 4.5 Biểu đổ vật liệu 35 Cấu tạo cốt thép dầm 35 5.1 Nguyên tắc bố trí cồ't thép 35 5.2 Cắt, uốn neo cốt thép 37 Biểu đồ vật liệu 40 6.1 Khái niệm 40 6.2'>Ỹặc điểm 6.3 Cách thành lập biểu đồ vật liệu 6.4 Ví dụ 40 40 42 Thống kê vật liệu 44 7.1 Cách thống kê cốt thép 7.2 Các bảng thống kê vật liệu 44 44 Lưu đồ tính cốt thép 45 Hướng dẫn sử dụng Sap2000: Dầm liên tục - Tổ hợp nội lực 48 9.1 Đề 48 9.2 Thực 49 Phần THÍ DỤ TÍNH TỐN Số liệu tính tốn 56 Bản sàn 57 2.1 Phân loại sàn 57 2.2 Chọn sơ kích thước phận sàn 57 sơ đ tm i] 58 2.4 Xác định tải trọng 59 2.5 Xác định nội lực 60 2.6 Tính cốt thép 60 2.7 Bổ trí cốt thép 61 Dầm phụ 64 3.1 Sơ đồ tính 64 3.2 Xác định tải trọng 64 3.3 Xác định nội lực 65 3.4 Tính cốt thép 67 3.5 Biểu đồ vật liệu 70 Dầm 79 4.1 Sơ đồ tính 79 4.2 Xác định tải trọng 80 4.3 Xác định nội lực 80 4.4 Tính cốt thép 90 4.5 Biểu đồ vật liệu 95 Thông kê vật liệu 108 Bhụ lục ỊU Tài liêu tham khảo 119 LỜI NĨI ĐẦU Đồ án mơn học kết cấu bêtơng "Sàn sườn to n k h ố i lo i b ả n d ầ m " đồ án quan trọng chương trinh đào tạo kỹ sư xây dư n g Đồ n g iú p s in h viên vậ n d ụ n g tổn g hỢp v s n g tạ o k iến th ứ c học đ ể tính tốn kết cấu bêtơng cốt thép thường gặp, làm quen với cóng tác thiết k ế thực tế Nội dung đồ án thiết k ế kết cấu san, dầm p h ụ dầm sàn sườn tồn khơi loại dầm Tài liệu biên soạn theo tiêu chuẩn thiết k ế kết cấu bêtông bêtông cốt thép hành Việt Nam, TCXDVN 356 : 2005 Tiêu chuẩn Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định sơ' 34 /2005 / QĐ-BXD có hiệu lực từ tháng 11 năm 2005, dùng đ ể thay thê cho tiêu chuẩn TCVN 5574 : 1991 Tài liệu trinh bày vấn đề tính tốn thiết k ế sàn sườn tồn khơi loại dầm, tóm tắt bước thực đồ án thí dụ tính tốn cụ thể Do vậy, sinh viên cần tham khảo thêm giáo trinh "Kết cấu bêtông cốt thép" Trong biên soạn, trọng nhiều đến phần kỹ thực hành với giải thích ngắn gọn m inh họa cấu tạo bêtông cốt thép Tài liệu dùng làm tài liệu học tập uà hướng dẫn đồ án cho sinh viên ngành Xây dựng trường đại học, đồng thời có th ể làm tài liệu tham khảo cho kỹ sư thiết k ế cơng trình H y vọng tài liệu hỗ trợ có hiệu cho hạn đọc Chúng xin chân thành cảm ớn cán hộ giảng dạy Bộ môn Công trình, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường đại học Bách khoa TP.HCM đ ỏ n g g ó p ý k iến tro n g q u trin h biên soạn Chắc rằng, tài liệu không tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong n h ậ n đưỢc n h ữ n g ý k iế n đ ó n g g ó p q u í báu, ch â n tin h củ a b n đ ọ c đ ể tà i liệu ngày hồn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi Bộ mơn Cơng trình - Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP.HỌM Địa chỉ: 268, Lý Thường Kiệt, quận 10, TP.HCM Điện thoại: (08) 645 143 Các tá c giả CÁC KÝ HIỆli KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC L| - chiều dài cạnh ngắn ô rĩi,mm Li - chiều dài cạnh dài ô m ,m m L„ - nhịp tính tốn nhịp m ,m m L^b - nhịp tính tốn nhịp biên m ,m m t - chiều dày tường chịu lực mm c - chiều dài đoạn cấu kiện kê lên tường mm b - chiều rộng tiết diện m ,m m h - chiều cao tiết diện m,rĩim hb - chiều dày sàn m ,m m b'- - chiều rông ban cánh tiết diện chữ T mm h'f - chiêu dày cánh tiết diện chữ T mm Sf - độ vuofn cánh tiết diện chữ T a - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo mm mm đến mép bêtông chịu kéo ho - chiều cao có ích tiết diện im,mm d - đường kính cốt thép mm @ - khoảng cách cốt thép mm s - khoảng cách cốt đai mm a„ - chiểu dày lớp bêtông bảo vê cốt thép chịu lực mm t - khoảng cách thông thủy hai thép mm a - góc uốn cốt thép A, - diện tích cốt thép chịu kéo ^s.inc ' diện tích cốt đai độ ■nm^ ĩim^ tích cốt xiên TẢI TRỌNG, NGOẠI L ự c VÀ NỘI L ự c - hệ số độ tin cậy tải trọng g - tĩnh tải tính tốn phân bố kN/m, kĩí/m- - hoạt tải tiêu chuẩn p - hoạt tải tính tốn phân bố q - tổng tải tính tốn G - tĩnh tải tính tốn tập trung p - hoạt tải tính tốn tập trung M - mơmen uốn M] - khả chịu lực tiết diện Q - lực cắt - khả chịu cắt cốt đai kN/m^ kN/m, kN/m' kN/m, kN/m‘ kN kN kNm kNm kN kN/m Qj^(, - khả chịu cắt cốt đai bêtông kN Qs kN - khả chịu cắt cốt xiên ĐẶC TRUNG VẬT LIỆU V - hệ số Poisson Ybt - trọng lượng riêng bêtông Eị, - môđun đàn hồi bêtông MPa Es - môđun đàn hồi cốt thép MPa Rị, - cường độ chịu nén tính tốn bêtơng MPa Rbi - cường độ chịu kéo tính tốn bêtơng MPa Rs - cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép MPa - cường độ tính tốn cốt đai MPa - cường độ tính tốn cốt xiên MPa CÁC HỆ SÔ KHÁC a - hệ số xác định biểu đồ bao lực cắt - hệ sô' xác định biểu đồ bao mômen a ^ , ị - hệ số tính tốn cốt thép ttpi, ^p| - hệ số điều kiện hạn chế tính theo sơ đồkhớp dẻo ttR, kN/m^ - hệ số điều kiện hạn chế tính theo sơ đồ đàn hồi - hệ số điều kiện làm việc bêtông ^ - hàm lượng cốt thép - hàm lượng cốt thép tối đa - hàm lượng cốt thép tối thiểu n - số nhánh cốt đai Phần SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI LOẠI BẢN DẦM GIỚI THIỆU ĐỔ ÁN 1.1 Mục đích Đồ án mơn học kết cấu bêtơng “Sán sườn tồn khơi loại d ầm ” (ĐABTl) tạo điều kiện cho sinh viên chuyên ngành Xây dựng vận dụng tổng h()p sáng tạo kiến thức học để giải tốn thiết kế kết cấu bétơng cốt thép cụ thể Sinh viên yêu cầu thiết kế hệ thống kết cấu sàn dầm cơng trình nhà công nghiệp Để làm tốt đồ án này, sinh viên phải nắm vững kiến thức môn học: sức bền vật liệu, học kết cấu, vẽ kỹ thuật xây dựng đặc biệt giáo trình kết cấu bêtông cốt thép Đồ án giúp sinh viên nắm trình tự thiết kế kết cấu bêtông cốt thép từ bước chọn sơ kích thước tiết diện, chọn sơ đồ tính, xác định tải trọng tác dụng, xác định nội lực, tổ hợp nội lực, tính cốt thép, chọn bố trí cốt thép chịu lực cốt thép cấu tạo, kiểm tra khả nâng chịu lực đến việc thể kết tính tốn thành vẽ chi tiết thi cơng Qua q trình thực đồ án, sinh viên cịn có dịp để rèn luyện kỹ thiết kế rèn luyện kỹ thể vẽ kết cấu Đây kỹ quan trọng người kỹ sư xây dựns, đồng thời dịp để rèn luyện tác phong người thiết kế: xác, cẩn thận, trung thực Đây đức tính cần thiết người cán thiết kế cơng trình 1.2 Nội dung Nội dung chủ yếu đồ án tính tốn thiết kế ba kết cấu chịu lực công trình: sàn, dầm phụ dầm Kết cấu cột móng, sinh viên tính tốn thiết kế đồ án môn học kết cấu bêtông Tiình tự thiết kế kết cấu bêtơng cốt thép bao gồm: Xác định sơ đồ tính (sơ đồ khóp dẻo sơ đồ đàn hồi) nhịp tính tốn II ♦ Tính đoạn kéo dài w Từ đó, tìm tiết diện cắt thực tế cốt thép; - Xác định vỊ trí điểm uốn cốt thép: ♦ Tính khả chịu lực thực tế đoạn dầm trước, [M,], sau, [Mị ], uốn cốt thép đó; ♦ Thể tỉ lệ [M,] [M2 ] lên biểu đồ Ịĩiômen hai đường nằm ngang; ♦ Trên đường ngang thể [M|], xác định tiết diện trước uốn cốt thép, từ lấy đoạn > hy , xác định điểm bắt đầu uốn cốt thép Từ điểm bắt đầu uốn này, vẽ đường xiên so với trục dầm góc a (a góc uốn cốt thép) Đường xiên cắt đường ngang thể [M;] điểm Đó điểm kết thúc uốn cốt thép; ♦ Đưòfng xiên nối điểm bắt đầu điểm kết thúc uốn thể khả chịu lực thực tế dầm đoạn uốn cốt thép Lưu ý: thành lập biểu đố vật liệu, cần phải nắm vững nguyên tắc trên, đ ể vận dụng sáng tạo vào làm cụ thể Trong trình làm, có th ể chọn nhiều ph ơn g án khác nhau, tự đ iều chỉnh, cu ố i chọn phương án hợp lý ♦ Tính khả chịu lực tiết diện: - Tại tiết diện xét, cốt thép bố trí có diện tích A,; - Chọn chiều dày lớp bêtơng bảo vệ cốt thép dọc a„ khoảng cách thông thủy hai thép theo phương chiều cao dầm t - Xác định a,|, h„,h; a,h = (6 1) hoth = h - a,h (6 2) Trong đó: A 31 - diện tích nhóm cốt thép thứ i; X| - khoảng cách từ trọng tâm nhóm cốt thép thứ i đến mép bètơng chịu kéo Hình 6.1 Xác định a„ 41 - Tính khả chịu lực theo công thức sau: R A (6.3) VbRbbhotb a „ = ( l- ,5 < ) (6.4) 'M) = a„Ỵ jRj,bhỉ„ (6.5) Kết tính tốn nên lập theo bảng Bảng 6.1 Tính khả chịu lực tiết diện Tiết diện Cốt thép (1) (2 ) A a,h h o ih (mm-) (mm) (mm) (3) (4) (5) (6 ) [M] ctm (kNm) AM (%) (7) (9) (8 ) 6.4 Ví dụ Xét đoạn dầm có biểu đồ bao mơmen hình 6.2, giá trị mômen lớn nhịp M„ = 20 kNm giá trị mômen lớn gối Mg = 30 kNm Từ giá trị Mn Mg tính đuợc diện tích cốt thép cẩn thiết tương ứng Aj„ = 420 mm^ Asg = 820 mm^ Sau kiểm tra hàm lượng cốt thép, chọn bố trí cốt thép cho tiết diện: A.,n = 2dl2 + l d ỉ (427mm^) = 3dl6 + 2dl2 (829 mmSXác định khả chịu lực tiết diện sau bố trí cốt thép: nhịp [M,] = 22 kNm (2dl2 + ld l ) gối [Mj] = 31 kNm (3dl6 + 2dl2) Biểu đồ bao mơmen có khuynh hướng giảm dần từ nhịp từ gối Do đó, cần thực cắt uốn cốt thép cho phù hợp - Xét nhịp: uốn số ( l d l ) từ nhịp lên gối, khả chịu lực lại sau uốn [M ] = 15 kNm (2dl2) - Xét gối: cắt hai số (2dl2), khả chịu lực lại sau cắt [M4 ] = 25 kNm (3dl6); sau đó, uốn số ( l d l ) từ gối xuống nhịp, khả chịu lực lại sau uốn [M 5] = 18 kNm (2dl6); để tiết kiệm cốt thép cắt hai số (2dl6) nối vào hai số (2dl2) có đưịfng kính nhỏ 42 d l6 dl , dl 0/^1'í — '*■" /ím/z Ố.2 Biểu đồ vật liệu 43 THỐNG KÊ VẬT LIỆU 7.1 Cách thông kè cốt thép - Các CỐI thép có đưcmg kính, hình dạng kích thước ký hiệu chữ số - Thống kê cốt thép sàn cách lấy nhịp ô trừ chiểu rộng dầm (cốt thép sàn bố trí từ mép dầm trở ra) chia cho khoảng cách bố trí cộng thêm Nên thống kê ô bản, sau nhân với số lượng sàn có đặt thép thống kê - Cốt thép dầm thống kê cách đếm số dầm, nhân với sô' lượng dầm 7.2 Các bảng thống kê vật liệu Bảng 7.1 Thống kê cốt thép Tên cấu kiện Số ký hiệu Hình dạng kích thước (mm) Đường kính (mm) Chiều dài (mm) Số lượng Tổng chiều dài (m) Trọng lượng (kG) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Báng 7.2 Tổng hợp cốt thép Ị Nhóm thép Đường kính (mm) Trọng ỉượng (kG) - Bảng 7.3 Chỉ tiêu kinh té kỹ thuật Tên cấu kiện Thể tích bêtông (m^) Trọng lượng cốt thép (kG) Hàm lượng C Ố I thép bêtông (kG/m') Bản sàn Dầm phụ V, = ; V , = Dầm V, = ; V , = Toàn sàn Trọng lượng cốt thép diện tích mặt sàn: kG/m^ Chú thích: V, - thê’ tích phần sườn dầm, tính với chiều cao (ÌI - hi,): Vị - thể tích tồn dầm, linh với chiều cao h Dùng V, đê’ tính thể tích tồn sàn Vị đ ể tinh hàm lượng cốt thép dầm 44 LƯU ĐỔ TÍNH CỐT THÉP ^ B ắ t dầu ^ M " YbR.bh^ >t k.thỏa Tãng b, h R b B ài tốn cơ"t kép Bàiíoăncơtđơn; M= a„y,R,bhỉ RsA.=4Y,R,bh„ Y _ ± _ Thay đối b, h, R b, Rg Chọn bơ" trí cơt thép ^r (^Kết thúc^ Lưu đồ I Cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật - Bài tốn tính cốt thép 45 Bắt đẩu ^ >f Bài toán cốt đơn ; M =a^ỵ,R,hhl R 3A , =^YbRbbh„ > RA Y ,R b h „ k.thỏa 'th ỏ a >f «m= «R «„=^(1-0,54) f [M ] = a „ y , R , b h ỉ > Kết luận Lưu đồ Cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật Bài tốn kiểm tra khả nâng chịu lực 46 Í