THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG - ĐỖ VĂN LÊN MSSV: 18091281 ĐỒ ÁN MƠN HỌC THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BÊ TƠNG CỐT THÉP Tp Hồ Chí Minh - 01.2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BÊ TƠNG CỐT THÉP Ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 7580201 Mã Lớp HP: 420300232405 GVHD : TS Đoàn Nhật Phi SVTH : ĐỖ VĂN LÊN Lớp : ĐHKTXD14B MSSV : 18091281 KHÓA : 2018 - 2022 STT :6 Tp Hồ Chí Minh - 01.2021 ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc - Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 NHIỆM VỤ MÔN HỌC THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BÊ TƠNG CỐT THÉP I- Thơng tin sinh viên/nhóm thực Họ tên sinh viên 1) Đỗ Văn Lên Mã số SV Lớp 18091281 DHKTXD14B II- Nhiệm vụ thực hiện : - Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình ; - Thiết kế kết cấu dầm trục B ; - Thiết kế khung trục  Sản phẩm: + Bản vẽ A3 + thuyết minh A4 III- Ngày giao  : 21/8/2021 IV- Ngày hoàn thành : V- Giảng viên hướng dẫn : TS Đoàn Nhật Phi GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Đoàn Nhật Phi ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT LỜI CẢM ƠN Em xin cảm ơn tồn thể thầy cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại học Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh, thầy Đồn Nhật Phi tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tế cho chúng em suốt q trình học tập mơn học Thực hành thiết kế kết cấu cơng trình bê tông cốt thép thời gian hướng dẫn vào tập báo cáo môn học Trong thời gian làm báo cáo em lớp nhận quan tâm sâu sắc, giúp đỡ tận tình thầy.Với lịng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn SVTH: ĐỖ VĂN LÊN i ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI GVHD: TS ĐOÀN NHẬT MỤC LỤC SVTH: ĐỖ VĂN LÊN ii ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT DANH MỤC HÌNH VẼ SVTH: ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT DANH MỤC BẢNG BIỂU SVTH: ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, từ Giải thích ý nghĩa viết tắt As.tt Diện tích cốt thép tính tốn As.ch Diện tích cốt thép chọn bố trí As.inc Diện tích cốt xiên Lan Chiều dài đoạn cốt thép neo yêu cầu Lo,an Chiều dài đoạn cốt thép neo sở Eb Mô đun đàn hồi ban đầu bê tông nén kéo (MPa) Es Mô đun đàn hồi cốt thép (MPa) Rb Cường độ chịu nén dọc trục tính tốn bê tơng trạng thái giới hạn thứ (MPa) Rbt Cường độ chịu kéo dọc trục tính tốn bê tông trạng thái giới hạn thứ (MPa) Rs Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép trạng thái giới hạn thứ (MPa) b Chiều rộng tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn tiết diện chữ T chữ I (mm) bf (mm) Chiều rộng cánh tiết diện chữ T chữ I vùng chịu kéo bf (mm) Chiều rộng cánh tiết diện chữ T chữ I vùng chịu nén SVTH: ds Đường kính danh nghĩa cốt thép dọc (mm) dsw Đường kính danh nghĩa cốt thép ngang (mm) ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG GVHD: TS ĐOÀN NHẬT PHI h Chiều cao tiết diện chữ nhật, chữ T chữ I (mm) C Chiều dài đoạn cấu kiện kê lên tường hf (mm) Chiều cao cánh tiết diện chữ T chữ I vùng chịu kéo hf (mm) Chiều cao cánh tiết diện chữ T chữ I vùng chịu nén h0 Chiều cao làm việc tiết diện, h - a (mm) L1 Chiều dài cạnh ngắn ô L2 Chiều dài cạnh dài Lo Nhịp tính tốn nhịp Lob Nhịp tính tốn nhịp biên hs Chiều dày sàn qsw Là lực cốt thép ngang đơn vị chiều dài cấu kiện Qb Là lực cắt chịu bê tông tiết diện nghiêng Qsw Là lực cắt chịu cốt thép ngang tiết diện nghiêng Qs.inc Khả chịu cắt cốt xiên b1 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng đặc điểm trạng thái ứng suất bê tông dải nghiêng, lấy 0,3 b2 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng cốt thép dọc, lực bám dính đặc điểm trạng thái ứng suất bê tơng nằm phía vết nứt xiên, lấy 1,5 s Hàm lượng cốt thép thanh, xác định tỉ số diện tích tiết diện cốt thép S diện tích tiết diện ngang cấu kiện (b - h0), không kể đến phần cánh chịu nén chịu kéo nhô SVTH: max Hàm lượng cốt thép tối đa min Hàm lượng cốt thép tối thiểu n Số nhánh cốt đai γb Hệ số diều kiện làm việc cảu bê tông  Chiều cao tương đối vùng chịu nén bê tông, x/h0 xR Chiều cao giới hạn vùng bê tông chịu nén ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG GVHD: TS ĐOÀN NHẬT PHI sw Là hệ số, kể đến suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng C, lấy 0,75 SVTH: asw Diện tích cốt đai s Khoảng cách cốt đai @ Khoảng cách cốt thép t Khoảng thông thủy thép nf Hệ số vượt tải g Tĩnh tải tính tốn phân bố pc Hoạt tải tiêu chuẩn p Hoạt tải tính tốn phân bố q Tổng tải trọng G Tĩnh tải tính tốn tập trung P Hoạt tải tính tốn tập trung M Momen uốn [M] Khả chịu lực vật liệu Q Lực cắt ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI Chọn n = 2; dsw = 8mm GVHD: TS ĐOÀN NHẬT Cốt đai bố trí: sct ≤(0,75 ho ; 500)mm=(270 ; 500)mm + Tại vị trí đầu dầm chọn s = 200 mm + Tại vị trí dầm chọn s = 250mm 2.4.3 Tính tốn đoạn neo nối cốt thép:  Đoạn neo cốt thép: Chiều dài đoạn neo thép sở sau: (TCVN 5574-2018) Lo ,an  Rs As Rbond U s đó: As Us diên tích tiết diện ngang cốt thép neo chu vi tiết diện nó, xác định theo đường kính danh nghĩa cốt thép; Rbond cường độ bám dính tính tốn cốt thép với bê tơng, với giả thiết độ bám dính phân bố theo chiều dài neo, xác định theo công thức: Rbond  1.2 Rbt Sử dụng cốt thép cán nóng  1  2,5  2  sử dụng thép có đường kính d s  32mm Lo ,an  Rs As 260.r   26,67 d Rbond U s 4.0,975.2,5 Chiều dài đoạn neo cần thiết là:  Lo,an As ,cal As ,ef nhỏ (15ds; 200)mm Để an toàn lấy As ,cal 1 As ,ef Lo,an  Mà chiều dài đoạn neo không α = – chịu kéo; α = 0,75 – chịu nén Đối với ϕ18 đoạn neo chọn là: 1000mm; Đối với ϕ22 đoạn neo chọn là: 700mm  Đoạn nối cốt thép: SVTH: 29 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG GVHD: TS ĐOÀN NHẬT PHI Chiều dài nối thép nhịp sau: (TCVN 5574-2018) Lo ,an  Rs As Rbond U s Trong đó: As Us diên tích tiết diện ngang cốt thép neo chu vi tiết diện nó, xác định theo đường kính danh nghĩa cốt thép; Rbond cường độ bám dính tính tốn cốt thép với bê tơng, với giả thiết độ bám dính phân bố theo chiều dài neo, xác định theo công thức: Rbond  1. Rbt Sử dụng cốt thép cán nóng  1  2,5  2  sử dụng thép có đường kính d s  32mm Lo ,an  - Rs As 260.r   26,67d Rbond U s 4.0,975.2,5 Đoạn nối nhịp: (d18) Llap   Lo.an As ,cal As ,ef  0,9.Lo.an  24.d Chọn Llap  30.d Chiều dài đoạn nối không nhỏ ( Llap  1700mm - 0, 4. Lo ,an để an toàn) ; 20d; 250 mm) Vậy chọn Đoạn nối gối: (d22) Llap   Lo.an As ,cal As ,ef  1, 2.Lo.an  32.d Chọn Llap  32.d Chiều dài đoạn nối không nhỏ ( Llap  1300mm 2.5 ( As ,cal 1 As ,ef ( As ,cal 1 As ,ef 0, 4. Lo ,an để an toàn) ; 20d; 250 mm) Vậy chọn THỐNG KÊ VẬT LIỆU: SVTH: 30 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI GVHD: TS ĐOÀN NHẬT Chương 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG PHẲNG TRỤC 3.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM VÀ VẬT LIỆU: 3.1.1 Chọn vật liệu thiết kế khung: - Bê tơng B22,5 có Rb = 130 (daN/cm2); Rbt = 9,75 (daN/cm2); Eb = 28,75.103 (MPa);  b  0,9 ; - Thép CB300-T với thép sàn có Rs = Rsc = 2600 (daN/cm2); Rsw = 2100 (daN/cm2); Es = 2.105 (MPa); - Thép CB300-V với thép dầm, cột chịu lực có R s = Rsc = 2600 (daN/cm2); Rsw = 2100 (daN/cm2); Es = 2.105 (MPa) 3.1.2 Chọn sơ kích thước khung:  Dầm khung ngang: Ở chương 1, ta chọn sơ tiết diện dầm ngang sau: 1 1 hng  (  ).Lng  (  ).7200  (600  900) (mm) 12 12 Chọn chiều cao dầm dọc 500mm SVTH: 31 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT 1 1 bng  (  ).hng  (  ).500  (125  250) ( mm) 4 Chọn bê rộng dầm dọc 300mm  Cột khung ngang: Bảng 3.1 Chọn kích thước cột sơ n q S N k Rb F tính F chọn số tầng (kG/m2) (m2) (kG) hệ số (kG/cm2) (cm2) (cm2) cm cm C1 1200 15,12 90720 1,1 130 767,631 800 40 20 C2 1200 19,32 115920 1,1 130 980,862 800 40 20 C3 1200 4,2 25200 1,1 130 213,231 800 40 20 Cột 3.1.3 h b chọn chọn Sơ đồ tính dầm: Là khung phẳng có sơ đồ tính hình Hình 3.1 Sơ đồ tính khung trục 3.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG, TỔ HỢP TẢI TRỌNG: 3.2.1 Sơ đồ truyền tải từ sàn lên dầm ngang: SVTH: 32 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT 4200 4200 4200 C S'1 S'1 S'1 S'2 S'2 S'2 S'2 0 0 S'1 0 B A 29200 Hình 3.2 Diện truyền tải từ sàn vào dầm ngang 3.2.2 Tĩnh tải tác dụng: TLBT dầm phần mềm tự tính  Tại nhịp AB: 4,02 (kNm) 1000 qs L1 /  4,02.2 /  4,02 (kN / m) (của bên sàn) 1000 2000 Hình 3.3 Sơ đồ truyền tĩnh tải từ ô sàn số lên nhịp AB - Tải trọng tường xây, tường dày 20cm (bỏ qua giảm yếu cửa): gt  ht 1,1. t  (3,  0,6).1,1.330  1089 (kG / m)  10,89 ( kN / m)  Tại nhịp BC: 8,442 (kNm) qs L1 /  4,02.4, /  8, 442 ( kN / m) (của bên sàn) 2100 3000 2100 7200 Hình 3.4 Sơ đồ truyền tĩnh tải từ ô sàn số lên nhịp BC - Tải trọng tường xây, tường dày 20cm (bỏ qua giảm yếu cửa): gt  ht 1,1. t  (3,  0,6).1,1.330  1089 (kG / m)  10,89 ( kN / m) SVTH: 33 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI  Tại nút A: GVHD: TS ĐOÀN NHẬT Trọng lượng thân dầm dọc trục A: Gd =b.( h  hs).n. b L  0,3 (0,4-0,1).1,1.25.4,  10,395 ( kN ) Trọng lượng tường xây dầm dọc trục A: Gt  ht 1,1. t L  (3,  0, 6).1,1.330.4,  4573,8 ( kG )  45, 74 (kN ) Trọng lượng sàn truyền vào: Gs  2.S '2 g s  2.1,61.4,02  12,95 (kN ) Vậy tổng lực tập trung tác dụng vào nút A: GA = Gd +Gt +Gs = 10,395 + 45,74 +12,95 = 69,1 (kN)  Tại nút B: Trọng lượng thân dầm dọc trục B: Gd =b.( h  hs).n. b L  0,3 (0,4-0,1).1,1.25.4,  10,395 ( kN ) Trọng lượng tường xây dầm dọc trục B: Gt  ht 1,1. t L  (3,  0, 6).1,1.330.4,  4573,8 ( kG )  45, 74 (kN ) Trọng lượng sàn truyền vào: Gs  2.( S '2  S '1 ).g s  2.(1,61  2, 205).4,02  30,67 ( kN ) Vậy tổng lực tập trung tác dụng vào nút B: GB = Gd +Gt +Gs = 10,395 + 45,74 +30,67 = 86,81 (kN)  Tại nút C: Trọng lượng thân dầm dọc trục C: Gd =b.( h  hs).n. b L  0,3 (0,4-0,1).1,1.25.4,  10,395 ( kN ) Trọng lượng tường xây dầm dọc trục C: Gt  ht 1,1. t L  (3,  0, 6).1,1.330.4,  4573,8 ( kG )  45, 74 (kN ) Trọng lượng sàn truyền vào: Gs  2.S '1 g s  2.2, 205.4,02  17,73 ( kN ) Vậy tổng lực tập trung tác dụng vào nút C: SVTH: 34 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG GVHD: TS ĐOÀN NHẬT PHI GC = Gd +Gt +Gs = 10,395 + 45,74 + 17,73 = 73,87 (kN) 3.2.3 Hoạt tải sàn tác dụng:  Tại nhịp AB: 2,4 (kNm) qs L1 /  2, 4.2 /  2, ( kN / m) (của bên sàn) 1000 1000 2000 Hình 3.5 Sơ đồ truyền hoạt tải từ ô sàn số lên nhịp AB  Tại nhịp BC: 5,04 (kNm) qs L1 /  2, 4.4, /  5,04 ( kN / m) (của bên sàn) 2100 3000 2100 7200 Hình 3.6 Sơ đồ truyền hoạt tải từ ô sàn số lên nhịp BC  Tại nút A: Hoạt tải sàn truyền vào: PA  2.S '2 ps  2.1,61.2,  7,3 ( kN )  Tại nút B: Hoạt tải sàn truyền vào: PB  2.( S '1  S '2 ) ps  2.(1,61  2, 205).2,  18,31 ( kN )  Tại nút C: Hoạt tải sàn truyền vào: PC  2.S '1 ps  2(1,61  2, 205.2,  10,6 ( kN ) 3.2.4 Hoạt tải gió tác dụng: Cơng trình xây dựng nội thành TP HCM → thuộc vùng II-C Tra theo áp lực gió theo vùng áp dụng theo TCVN 2737:1995 ta Wo = 95 (daN/m2) SVTH: ĐỖ VĂN LÊN 35 ĐỒ ÁN BÊ TƠNG GVHD: TS ĐỒN NHẬT PHI Cơng trình có chiều cao tính từ cốt +0.000 là: 18m theo tiêu chuẩn ta khơng cần tính đến thành phần gió động - Hệ số khí động là: + Đối với mặt đứng đón gió là: c = +0,8; + Đối với mặt đứng khuất gió là: c = -0,6 - Hệ số tính đến thay đổi áp lực gió theo cao độ tính dựa vào Bảng TCVN 2737:1995 Cơng trình thuộc dạng địa hình C (do xây dựng nội thành có yếu tố bị che chắn mạnh) + Tại Z = 3,6m k = 0,491 (nội suy); + Tại Z = 7,2m k = 0,5928 (nội suy); + Tại Z = 10,8m k = 0,6728 (nội suy); + Tại Z = 14,4m k = 0,7304 (nội suy); + Tại Z = 18m k = 0,776 (nội suy)  Tải trọng gió tĩnh tác dụng lên cột biên: Ta có: W = n.k.c.B.Wo (daN/m2) ; n = 1,2; B = 4,2m Bảng 3.2 Tải trọng gió tác dụng lên tầng Trục Wđón (kN/m) Whút (kN/m) Cột tầng 1,881 -1,411 Cột lầu 2,271 -1,703 Cột lầu 2,578 -1,9328 Cột lầu 2,798 -2,0983 Cột lầu 2,9724 -2,229 3.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC (BẰNG PHẦN MỀM ETABS V9.7.4): 3.3.1 Hoạt tải gió tác dụng: SVTH: 36 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT Hình 3.7 Sơ đồ lưới trục 3.3.2 Khai báo đặc trưng vật liệu ETABS: Hình 3.8 Khai báo đặc trưng vật liệu B22,5 3.3.3 SVTH: 37 Khai báo đặc tiết diện ETABS: ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT Hình 3.10 Khai báo tiết diện dầm D30x50 C30x30 3.3.4 Gán tải trọng tác dụng:  Tĩnh tải: - Tải tường tĩnh tải sàn tác dụng vào: Hình 3.11 Tĩnh tải tác dụng  Hoạt tải: - HT1: SVTH: 38 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT Hình 3.12 HT1 tác dụng - HT2: Hình 3.13 HT2 tác dụng - HT3: Hình 3.14 HT3 tác dụng - HT4: SVTH: 39 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT Hình 3.15 HT4 tác dụng - HT5: Hình 3.16 HT5 tác dụng - HT6: Hình 3.17 HT6 tác dụng - HT7: SVTH: 40 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT Hình 3.18 HT7 tác dụng - HT GIOX: Hình 3.19 HT GIOX tác dụng - HT GIOXX: SVTH: 41 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT Hình 3.20 HT GIOXX tác dụng 3.3.5 Khai báo tải trọng tổ hợp tải trọng:  Tải trọng: Hình 3.21 Khai báo tải trọng  Tổ hợp tải trọng: COMBO1: TT (TLBT + TT) + HT1 Tương tự với HT cịn lại Hình 3.22 Khai báo tổ hợp tải trọng Đối với COMBO BAO sau: Sau tiến hành kiểm tra chạy phần mềm ta biểu đồ bao M biểu đồ Q sau: SVTH: 42 ĐỖ VĂN LÊN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG PHI GVHD: TS ĐỒN NHẬT Hình 3.23 Biểu đồ bao momen SVTH: 43 ĐỖ VĂN LÊN