Thực hành thiết kế kết cấu công trình bê tông cốt thép

THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP I- Thông tin sinh viên/nhóm thực hiện Họ và tên của sinh viên Mã số SV Lớp 1) 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 2. • Sản phẩm: + Bản vẽ A3 + 1 bản 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 LỜI CẢM ƠN Em xin cảm ơn toàn thể thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh, thầy Đoàn Nhật Phi đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên môn và những kinh nghiệm thực tế cho chúng em trong suốt quá trình học tập môn học Thực hành thiết kế kết cấu công trình bê tông cốt thép cũng như là thời gian hướng dẫn vào các bài tập và bài báo cáo môn học. Trong thời gian làm báo cáo em cũng như cả lớp đã nhận được sự quan tâm sâu sắc, giúp đỡ tận tình của thầy.Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn. MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, từ viết tắt Giải thích ý nghĩa As.tt Diện tích cốt thép tính toán 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 cơ sở Eb Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo (MPa) Es Mô đun đàn hồi của cốt thép (MPa) Rb Cường độ chịu nén dọc trục tính toán của bê tông đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa) Rbt Cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa) Rs Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa) b Chiều rộng của tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn của tiết diện chữ T và chữ I (mm) bf Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo (mm) bf Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu nén (mm) ds Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép dọc (mm) dsw Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép ngang (mm) h Chiều cao tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I (mm) C Chiều dài đoạn cấu kiện kê lên tường hf Chiều cao cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo (mm) hf Chiều cao cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu nén (mm) h0 Chiều cao làm việc của tiết diện, bằng h - a (mm) L1 Chiều dài cạnh ngắn của ô bản L2 Chiều dài cạnh dài của ô bản Lo Nhịp tính toán của nhịp giữa Lob Nhịp tính toán của nhịp biên hs Chiều dày sàn qsw Là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện Qb Là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng Qsw Là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng Qs.inc Khả năng chịu cắt của cốt xiên b1 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3 b2 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông nằm phía trên vết nứt xiên, lấy bằng 1,5 s Hàm lượng cốt thép thanh, được xác định bằng tỉ số giữa diện tích tiết diện của cốt thép S và diện tích tiết diện ngang của cấu kiện (b - h0), không kể đến phần cánh chịu nén và chịu kéo nhô ra 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 của vùng chịu nén của bê tông, bằng x/h0 xR Chiều cao giới hạn của vùng bê tông chịu nén

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM CỘNG HÒA 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 CÔNG TRÌNH BÊ

TÔNG CỐT THÉP

I- Thông tin sinh viên/nhóm thực hiện

Họ và tên của sinh viên Mã số SV Lớp

1) DHKTXD14B

II- Nhiệm vụ thực hiện :

- Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình ;

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

Em xin cảm ơn toàn thể thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại

học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh, thầy Đoàn Nhật Phi đã tận tình hướng dẫn,

truyền đạt những kiến thức chuyên môn và những kinh nghiệm thực tế cho chúng em

trong suốt quá trình học tập môn học Thực hành thiết kế kết cấu công trình bê tông

cốt thép cũng như là thời gian hướng dẫn vào các bài tập và bài báo cáo môn học.

Trong thời gian làm báo cáo em cũng như cả lớp đã nhận được sự quan tâm sâu sắc,giúp đỡ tận tình của thầy.Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

As.inc Diện tích cốt xiên

Lan Chiều dài đoạn cốt thép neo yêu

cầu Lo,an Chiều dài đoạn cốt thép neo cơ sở

Eb Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo

(MPa) Es Mô đun đàn hồi của cốt thép (MPa)

Rb Cường độ chịu nén dọc trục tính toán của bê tông đối với cáctrạng thái giới hạn thứ nhất (MPa)

Rbt Cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông đối với cáctrạng thái giới hạn thứ nhất (MPa)

Rs Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đối với các trạng tháigiới hạn thứ nhất (MPa)

b Chiều rộng của tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn của tiết diệnchữ T và chữ I (mm)

bf Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo (mm)

bf Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu nén (mm)

ds Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép dọc (mm)

dsw Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép ngang

(mm)

h Chiều cao tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I (mm) C Chiều dàiđoạn cấu kiện kê lên tường

hf Chiều cao cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo(mm)

hf Chiều cao cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu nén(mm)

h0 Chiều cao làm việc của tiết diện, bằng h - a

(mm) L1 Chiều dài cạnh ngắn của ô bản

L2 Chiều dài cạnh dài của ô bản

Lo Nhịp tính toán của nhịp giữa

Lob Nhịp tính toán của nhịp biên

hs Chiều dày sàn

qsw Là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu

kiện Qb Là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng

Qsw Là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện

nghiêng Qs.inc Khả năng chịu cắt của cốt xiên

b1 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của

bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3

b2 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính vàđặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông nằm phía trên vết nứt xiên, lấy bằng 1,5

s Hàm lượng cốt thép thanh, được xác định bằng tỉ số giữa diệntích tiết diện của cốt thép S và diện tích tiết diện ngang của cấu kiện (b - h0),không kể đến phần cánh chịu nén và chịu kéo nhô ra

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 của vùng chịu nén của bê tông, bằng x/h0

xR Chiều cao giới hạn của vùng bê tông chịu nén

sw Là hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hìnhchiếu của tiết diện nghiêng C, lấy bằng 0,75

g Tĩnh tải tính toán phân bố

pc Hoạt tải tiêu chuẩn

p Hoạt tải tính toán phân bố

q Tổng tải trọng

G Tĩnh tải tính toán tập trung

P Hoạt tải tính toán tập trung

M Momen uốn

[M] Khả năng chịu lực của vật liệu

Q Lực cắt

S 2 S 2 S 2 S 3 S 2 S 2 S 2

AA 29200

L 3 (m)

p sc (kN/

m 2 )

Vùng áp lực gió Bê tông

H (m)

4,2 7,2 2,0 2,0 II-C B22,5 3,6Như vậy:

+ Chiều dài của công trình là: 29,2m;

+ Bề rộng công trình là: 9,2m;

+ Công trình dân dụng 5 tầng bằng bê tông cốt thép có chiều cao là: 3,6.5 = 18m

Có L/B > 1,5 → Tính toán cho khung phẳng Chiều cao công trình là 18m nên không cần xét đến thành phần gió động

hmin = 60mm – đối với sàn nhà dân dụng.

q = (0,8 ÷ 1) (T/m2) – đối với cao ốc văn phòng, tường là vách nhẹ;

q = (1,1 ÷ 1,3) (T/m2) – đối với chung cư, tường là vách gạch;

S (m2) – là diện truyền tải của sàn lên cột;

b chọn

 3thì chọn liên kết khớp.

 Do có

h d

 3

1

L2L

1

2thì sàn làm việc 1 phương;

 2thì sàn làm việc 2 phương

S1 7,2 4,2 30,24 1,714 0,1 làm việc 2

phươngS2

gi: là trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo

ni: là hệ số vượt tải

Hình 1.3 Cấu tạo các lớp trên sàn.

Bảng 1.4 Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn.

Lớp cấu tạo Chiều dày δ i

(mm)

Trọng lượng riêng γi

(kN/m 3 )

Hệ số độ tin cậy n i

Trị tính toán g i (kN/m 2 )

Hoạt tải được xác định theo TCVN

2737-1995 Theo đề bài ta được: ptc = 2 (kN/m2)

Các hệ số vượt tải được xác định như sau:

- ptc < 200 (daN/m2) thì lấy n = 1,3;

- ptc ≥ 200 (daN/m2) thì lấy n = 1,2

→ Vậy n = 1,2 → ptt = 1,2.2 = 2,40 (kN/m2)

b b o

Đối với sàn 1 phương chọn theo sơ đồ như bên để tính với bề rộng là 1m theophương cạnh L3 = 2m để tính

Bảng 1.5 Tổng tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên các ô sàn.

L2 (m)

a (mm)

h s

và đổ toàn khối nên chọn liên kết biên là ngàm

Và S1, S3 là sàn 2 phương nên được tính theo sơ đồ 9

Tính P = q.L1.L2 Tra bảng (trong sổ tay thực hành tính toán kết cấu công trình )suy ra các hệ số m1, m2, k1, k2 (phụ thuộc vào tỷ số l2/l1 và sơ đồ liên kết của bản theo 2phương)

Xác định mômen dương giữa bản

:

M g

M n  m P

 k PXác định mômen âm trên gối : i i

L 01 /4 1100 3001100

Ø6A200Ø10A150

L 01

Ø8A200 Ø8A200

(m) (m)

S1 4,2 7,2 6,42

194,1408 m1 = 0,0199 Mn1 = 3,86194,1408 m2 = 0,0068 Mn2 = 1,32194,1408 k1 = 0,0437 Mg1 = 8,48194,1408 k2 = 0,015 Mg2 = 2,91

S3 2 4 6,42

51,36 m1 = 0,0183 Mn1 = 0,9451,36 m2 = 0,0046 Mn2 = 0,2451,36 k1 = 0,0392 Mg1 = 2,0151,36 k2 = 0,0098 Mg2 = 0,5

Ô sàn

Kích thước

M (kNm/m)

A s,t (cm 2 )

1.6 BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN:

- Đối với cốt thép ở nhịp (chống momen dương), cốt thép theo phương cạnh ngắn

L1 dặt ở dưới Cốt thép theo phương cạnh dài đặt ở trên

- Đối với cốt thép ở gối (chống momen âm), chiều dài thanh thép vươn ra tính từmép gối tựa đi ra tối thiểu là Lo1/4

b d 300

L1

D

Hình 1.4 Chiều dài thép mũ.

t

Hình 1.5 Chi tiết bẻ móc.

- Chiều dài đoạn neo lấy bằng 200 mm;

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ sàn là 2,5 cm

1.7 KIỂM TRA VẾT NỨT CỦA Ô SÀN:

 Xét ô sàn S1:

Ta có Momen toàn phần tại nhịp của ô sàn S1 là: 3,48 (kNm)

- Kiểm tra sự hình thành vết nứt tại nhịp:

y  S A t ,red

red = 5051, 01  4, 96 (cm)

1017, 59+ Khoảng cách từ thớ bê tông chịu nén đến trọng tâm quy đổi cảu cấu kiện:

yc  h  y t  10  4, 96  5, 04 (cm)+ Momen quan tính của tiết diện bê tông:

I b  bh3 / 12  8333, 33 (cm4 )

+ Mô men quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo:

s s c o

I red  I 

.I  .I '  8408, 25 (cm4 )+ Momen kháng uốn của tiết diện quy đổi:

Mcrc = Rbt,ser Wpl = 2202,13.14,5 = 31930,9 (daNcm) = 3,19 (kNm)

Chương 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM TRỤC B

2.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM VÀ VẬT LIỆU:

1

).4200  (350  525) (mm)

doc

8 12 do c 8 12

- Tĩnh tải và hoạt tải truyền vào sàn như sơ đồ sau:

Hình 2.2 Sơ đồ truyền tải lên dầm trục B.

Hình 2.4 Sơ đồ truyền tĩnh tải từ ô sàn số 2 lên dầm trục B.

- Tại ô sàn số 3:

+ Tĩnh tải truyền lên dầm có dạng hình thang:

4,02 (kNm)

q s L1 / 2  4, 02.2 / 2  4, 02 (kN / m)

100020001000 4000

+ Hoạt tải truyền lên dầm có dạng hình thang:

2,4 (kNm)

q s L1 / 2  2, 4.2 / 2  2, 4 (kN / m)

Hình 2.8 Sơ đồ truyền hoạt tải từ ô sàn số 3 lên dầm trục B.

2.2.4 Khai báo tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng gồm:

+ Tĩnh tải chất đầy cộng tĩnh tải sàn truyền vào (TT)

+ Hoạt tải do sàn truyền vào dưới dạng tam giác và hình thang, lực phân bố đều

Hình 2.10 Khai báo đặc trưng vật liệu B22,5 2.3.3 Khai báo đặc tiết diện trong ETABS:

Hình 2.11 Khai báo tiết diện dầm D30x60 2.3.4 Khai báo các gối liên kết:

Hình 2.12 Khai báo các gối liên kết 2.3.5 Gán tải trọng tác dụng:

 Tĩnh tải:

- Tải tường:

Hình 2.13 Gán tải tường xây.

- Tải do ô sàn S1, S2, S3 cộng tải tường truyền vào:

Hình 2.24 Khai báo tải trọng.

COMBO1: TT (TLBT + TT) + HT1 Tương tự với các HT còn lại

Hình 2.25 Khai báo tổ hợp tải trọng.

Đối với COMBO BAO thì như sau:

Sau đó tiến hành kiểm tra và chạy phần mềm ta được biểu đồ bao M và biểu đồ Qnhư sau:

Momen gối 8 0 kNm

Bảng2.2 Bảng tổng hợp momen dương (kNm).

Momen dương Đơn vị

Momen nhịp 12 41,9 kNmMomen nhịp 23 21,74 kNmMomen nhịp 34 29,67 kNmMomen nhịp 45 11,33 kNmMomen nhịp 56 29,67 kNmMomen nhịp 67 21,74 kNmMomen nhịp 78 41,9 kNm

 Tại tiết diện ở gối:

Được tính toán với tiết diện hình chữ nhật nhỏ có kích thước như sau:

b  h  0,3 0, 4 m2

Bảng2.4 Bảng thống kê cốt thép ở gối.

C o 72 72 ;

Q b

min  0,5.Rbt b.h o  0,5.9, 75.30.36  5265 (daN ) ;

Q b max  2,5.Rbt b.h o  2,5.9, 75.30.36  26325 (daN ) ;

Q b min  Qb  7897, 5 (daN )  Qb max

Ta có Q = 6690 (daN) < Qb = 7897,5 (daN) → Cốt ngang được bố trí theo cấu tạo

As và Us lần lượt là diên tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo và chu

vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép;

Rbond là cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông, với giả thiết là độ bám dính này phân bố đều theo chiều dài neo, và được xác định theo công thức:

Mà chiều dài đoạn neo không

nhỏ hơn (15ds; 200)mm Để an toàn lấy

α = 1 – đối với các thanh chịu kéo;

α = 0,75 – đối với các thanh chịu nén

A s,cal

 1

A s,ef .

Đối với 2 thanh ϕ18 thì đoạn neo chọn là: 1000mm;Đối với 2 thanh ϕ22 thì đoạn neo chọn là: 700mm.

 Đoạn nối cốt thép:

As và Us lần lượt là diên tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo và chu

vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép;

Rbond là cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông, với giả thiết là độ bám dính này phân bố đều theo chiều dài neo, và được xác định theo công thức:

Chiều dài đoạn nối không được nhỏ hơn ( 0, 4..L o,an ; 20d; 250 mm) Vậy chọn

Lla

2.5 THỐNG KÊ VẬT LIỆU:

Chương 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG PHẲNG TRỤC 2

3.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM VÀ VẬT LIỆU:

3.1.1 Chọn vật liệu thiết kế khung:

- Bê tông B22,5 có Rb = 130 (daN/cm2); Rbt = 9,75 (daN/cm2); Eb = 28,75.103

Chọn chiều cao dầm dọc là 500mm.

4200 4200 4200 C

S'1S' 1

B

A

S' 1 S'1 S' 2 S' 2 S' 2 S' 2

29200

2100 3000 7200

Hình 3.2 Diện truyền tải từ sàn vào dầm ngang.

Hình 3.3 Sơ đồ truyền tĩnh tải từ ô sàn số 2 lên nhịp AB.

- Tải trọng tường xây, tường dày 20cm (bỏ qua giảm yếu của cửa):

- Tải trọng tường xây, tường dày 20cm (bỏ qua giảm yếu của cửa):

Công trình được xây dựng ở nội thành TP HCM → thuộc vùng II-C Tra theo áplực gió theo vùng áp dụng theo TCVN 2737:1995 ta được Wo = 95 (daN/m2).

Công trình có chiều cao tính từ cốt +0.000 là: 18m như vậy theo tiêu chuẩn takhông cần tính đến thành phần gió động.

- Hệ số khí động lần lượt là:

+ Đối với các mặt đứng đón gió là: c = +0,8;

+ Đối với các mặt đứng khuất gió là: c = -0,6

- Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo cao độ được tính dựa vào Bảng 5trong TCVN 2737:1995 Công trình thuộc dạng địa hình C (do xây dựng trongnội thành có yếu tố bị che chắn mạnh)

+ Tại Z = 3,6m thì k = 0,491 (nội suy);

+ Tại Z = 7,2m thì k = 0,5928 (nội suy);

+ Tại Z = 10,8m thì k = 0,6728 (nội suy);

+ Tại Z = 14,4m thì k = 0,7304 (nội suy);

+ Tại Z = 18m thì k = 0,776 (nội suy)

 Tải trọng gió tĩnh tác dụng lên cột biên:

Ta có: W = n.k.c.B.Wo (daN/m2) ; và n = 1,2; B = 4,2m

Bảng 3.2 Tải trọng gió tác dụng lên các tầng.

Trục 2 W đón (kN/m) W hút (kN/m)

Cột tầng trệt 1,881 -1,411Cột lầu 1 2,271 -1,703Cột lầu 2 2,578 -1,9328Cột lầu 3 2,798 -2,0983Cột lầu 4 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:

Hình 3.7 Sơ đồ lưới trục.

3.3.2 Khai báo đặc trưng vật liệu trong ETABS:

Hình 3.8 Khai báo đặc trưng vật liệu B22,5.

3.3.3 Khai báo đặc tiết diện trong ETABS:

Hình 3.10 Khai báo tiết diện dầm D30x50 và C30x30 3.3.4 Gán tải trọng tác dụng:

- HT GIOX:

- HT GIOXX:

Hình 3.18 HT7 tác dụng.

Hình 3.19 HT GIOX tác dụng.

Hình 3.21 Khai báo tải trọng.

COMBO1: TT (TLBT + TT) + HT1 Tương tự với các HT còn lại

Hình 3.22 Khai báo tổ hợp tải trọng.

Đối với COMBO BAO thì như sau:

Sau đó tiến hành kiểm tra và chạy phần mềm ta được biểu đồ bao M và biểu đồ Qnhư sau:

Hình 3.23 Biểu đồ bao momen.