Đồ án bê tông cốt thép 1 kết cấu bê tông cốt thép 1

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Lời cảm ơn Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Nhà trường tạo điều kiện cho em học tập nghiên cứu đồ án “Kết cấu bê tông cốt thép 1”; đồng thời, tỏ lòng cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn nhiệt tình dẫn hỗ trợ hồn thành đồ án này! Trong cơng cơng nghiệp hóa đại hóa nay, đất nước ta đà phát triển, từ văn minh nông nghiệp lúa nước bước qua kỷ nguyên đại công nghiệp dịch vụ Để đạt mục tiêu trọng đại này, hết, đất nước ta phải tiến hành phát triển nhiều lĩnh vực, số đó, nhiệm vụ cấp thiết đôi với cách mạng kiến thiết nước nhà xây dựng sở vật chất, sở hạ tầng mở rộng đường bộ, hệ thống cấp nước, cầu cống, cơng sở,… chúng tảng tiền đề thúc đẩy kinh tế, minh chứng rõ ràng cho thịnh vượng chất lượng sống Bên cạnh đó, nhu cầu xây dựng nhà cơng trình cơng cộng, hệ thống phức hợp cơng trình ngày gia tăng tương lai Vì lẽ đó, lĩnh vực xây dựng cơng trình giao thông, nhà ngày lên mạnh mẽ năm gần song song u cầu chất lượng cơng trình gia tăng thị trường Để có cơng trình thẩm mỹ bền bĩ theo thời gian, yếu tố định là: Kết cấu bê tông cốt thép Là sinh viên ngành xây dựng cần phải nhận thức cần thiết hệ thống kết cấu bê tông cốt thép cơng trình; nắm tính chất lý vật liệu bê tơng cốt thép; phương pháp tính tốn theo trường hợp giới hạn cấu kiện chịu uốn, kéo, nén, cắt; bố trí cấu tạo thép cấu kiện Nhận thức điều đó, với hướng dẫn Thầy em thực đồ án “Kết cấu bê tông cốt thép 1” để nghiên cứu, học tập, trau dồi kiến thức chuyên môn ngày tốt ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Mục lục CHƯƠNG SỐ LIỆU TÍNH TOÁN CHƯƠNG BẢN SÀN 2.1 Phân loại sàn 2.2 Chọn sơ tiết diện cấu kiện 2.2.1 Xác định sơ chiều sàn .3 2.2.2 Xác định sơ kích thước dầm phụ 2.2.3 Xác định sơ kích thước dầm 2.3 Sơ đồ tính 2.4 Xác định tải trọng .4 2.4.1 Tĩnh tải .4 2.4.2 Hoạt tải .5 2.4.3 Tổng tải 2.5 Xác định nội lực 2.6 Tính cốt thép .6 CHƯƠNG DẦM PHỤ .8 CHƯƠNG 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 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 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHƯƠNG SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Cho mặt dầm sàn đề I5b : + Kí hiệu đầu tiên: I – cho biết mặt sàn dạng thứ I + Kí hiệu thứ hai: – 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 1-1Mặt bằng sàn Bảng 1-1 Tổng hợp số liệu đề bài l1 l2 (m) (m) 2.9 6.1 Bêtông B20 (MPa) γ bt =¿ Rb= 11.5 Rbt= 0.90 Ptc Cốt thép (daN/m2) Cốt dọc (MPa) 200 Cốt đai (MPa) CB240T Rs=Rsc =210 Rsw=170 CB300V Rs=Rsc =260 Rsw=210 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHƯƠNG BẢN SÀN 2.1 Phân loại sàn - Xét tỉ số hai cạnh ô l2 6100 =2,1>2 = l 2900 Như thuộc loại dầm, làm việc phương theo cạnh ngắn Khi tính tốn cần cắt dãy có bề rộng b=1m theo phương vng góc dầm phụ Sơ đồ tính xem dầm liên tục, gối tựa dầm phụ 2.2 Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện 2.2.1 Xác định sơ bộ chiều sàn Bảng 2-2 Sơ bộ kích thước sàn SÀN Chiều cao sàn hs CễNG THC TINH ( 301 ữ 351 ) ìl 1 ( ữ ) ì2900 30 35 hs = KẾT QUẢ CHỌN (96.67 ÷ 82.86) h s=90 h s ≥ 80 mm h s ⋮ 10 mm 2.2.2 Xác định sơ bộ kích thước của dầm phụ Bảng 2-3 Sơ bộ kích thước dầm phụ DẦM PHỤ Chiều cao dầm phụ h dp CÔNG THỨC TÍNH ( 121 ữ 201 )ì l 1 ( ữ ) ×6100 12 20 h dp = KẾT QUẢ CHỌN (508.33 ÷ 305) h dp =400 (200 ÷ 100) b dp =200 h dp ≥ 300 mm h dp ⋮ 50 mm Bề rộng dầm phụ b dp ( b dp= ) 1 ữ ì hdp ( 12 ữ 14 ) ì400 b dp 200 b dp ⋮ 50 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.2.3 Xác định sơ bộ kích thước của dầm chính Bảng 2-4 Sơ bộ kích thước dầm chính DẦM CHÍNH CƠNG THỨC TÍNH Chiều cao dầm h dc ( 18 ữ 121 )ì l 1 ( ữ ) ì8700 12 h dc = KẾT QUẢ CHỌN (1087.5 ÷725) h dc=800 (400÷ 200) b dc=300 h dc ≥300 mm h dc ⋮ 50 mm Bề rộng dầm b dc ( 12 ÷ 41 ) × h 1 ¿ ( ÷ ) ×650 b dc= dc b dc ≥200 mm b dc ⋮ 50 mm 2.3 Sơ đồ tính - Cắt theo phương cạnh ngắn dải có chiều rộng b = m ( hình 1), xem dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa dầm phụ - Bản sàn tính theo sơ đồ biến dạng dẻo, nhịp tính tốn lấy theo mép gối tựa + Nhịp biên: l ob=l 1− b c bdp 300 200 − =2900− − =2650 mm 2 2 + Nhịp giữa: l og=l 1−bdp=2900−200=2700 mm  Xét chênh lệch chiều dài tính tốn nhịp: ∆= l og −l pb 2700−2650 X 100= X 100=1.9 % l og 2700 2.4 Xác định tải trọng 2.4.1 Tĩnh tải - Xác định trọng lượng thân lớp cấu tạo sàn: Do dãy rộng 1m nên : gb = ∑ ni γ i δ i (KN/m) Trong đó: + n - hệ số vượt tải ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP - + γ i – KN/m3 + δ i – bề dày lớp (mm) Các lớp cấu tạo sàn sau: Hình 2-1 Các lớp cấu tạo sàn Bảng 2-5 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn Lớp cấu tạo Chiều Trọng lượng dày δi riêng γi (m) (kN/m3) Tải tiêu chuẩn gsc (kN/m2) Hệ số độ tin cậy tải trọng γf,i Tải tính tốn gs (kN/m2) Gạch ceramic 0,015 20 0,3 1,1 0,33 Hồ dầu 0,005 18 0,09 1,3 0,117 Vữa lót 0,03 18 0,54 1,3 0,702 Bê tông cốt thép 0,08 25 1,1 2,2 Vữa trát 0,015 18 0,27 1,3 0,351 Tổng cộng 3,03 3,7 2.4.2 Hoạt tải - Hoạt tải tính tốn: ps = p × n p =2× 1,2=2.4 (kN/m2) tt tc Trong : ptc : hoạt tải tiêu chuẩn , ptc = 200 daN/m2 =2 KN/m2 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 sàn ứng với dải có chiều rộng b = m: ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP q=(g +p)×b=( 3,7+ 2.4 ) ×1=6.1 (kN/m2) 2.5 Xác định nợi lực Bảng 2-6 Gía trị momen sàn Nhịp tính tốn l0 Tải trọng tính tốn Cơng thức Gía trị momen (kNm) (m) Nhịp biên Gối thứ 2.75 2,7 6.1 6.1 q ×l t M= 11 M= 4.19 −q × l 2t 11 - 4.04 Nhịp gối M =± 2.7 6.1 Hình 2-2 Sơ đồ tính Hình 2-3 Biểu đồ momen của sàn Hình 2-4 Biểu đồ lực cắt sàn q ×l t 16 ±2.78 ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP 2.6 Tính cớt thép - Tính tốn cốt thép theo trường hợp cấu kiện chịu uốn, tiết diện hình chữ nhật, tiết diện (bxh) = ( 1000 x 90 ) - Chọn a = 30 (mm), h0 =h – a=90 – 30=60 mm - Dùng bê tông B20: Rb = 11.5 MPa ; Rbt = 0,9 MPa ; Eb x 10-3 = 27.5 MPa - Thép CI - CB240T: RS =RSC = 210 MPa ; RSW = 170 MPa ; - Cơng thức tính tốn: α m= M M = γ b × Rb ×b × h0 1× 11.5 ×1000 ×602 ξ m=1−√ 1−2 α m ξ m tính theo tiết diện đơn + Diện tích cốt thép As A s= ξ m × γ b × R b × b ×h ξ m ×1 ×11,5 × 20× 36 (c m ) = Rs 260 + Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μmin =0,1 % ≤ μ= As Rb 11,5 ×100 ≤ μmax =ξ R =0,614 × ×100=2.72% b × h0 Rs 260 Bảng 3-9 Tính cốt thép dầm phụ Tiết diện Chọn cốt thép M (kN.m) αm Nhịp biên (200x400) 59.39 0.2 0.23 732.46 1.06 Gối (200x400) 46.66 0.16 0.18 573.23 0.84 Nhịp (200x400) 40.79 0.14 0.15 477.69 0.67 Gối (200x400) 40.79 0.14 0.15 477.69 0.67 ξm As (mm2) ∆ μ( %) Loại thép 3.61 3∅16+2∅1 760 3∅16 603 0.57 2∅16+1∅1 480 0.57 2∅16+1∅1 480 4.92 Đk :∆ ≤ ( 20−25 ) % 3.4.2 Cớt thép đai - Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối hai có lực cắt lớn Q max = 67.51 kN = (QtrB ¿ - Khả chịu lực cắt bê tông Qb Q b=φb × Rb ×b × h0=0,3× 1× 11,5 ×10 ×0.2 ×0.36=248.4 kN 13 Asc (mm2) (%) ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP Vì Qmax < Qb , bê tông đủ khả chịu lực cắt, không cần tính cốt đai chống cắt cho dầm - Tính theo tải phân bố Q ≤Qb , 1+Q sw (1) + Qb , 1=0,5 × R bt × b ×h o=0,5 ×0,9 ×10 × 0.2× 0,36=¿32.4 kN + Qsw =qsw × ho = R sw × A sw ×ho Sw Chọn ∅6 (a sw =28.3), nhánh đai n=2  A sw=n× a sw =2 x 28.3=56.6 mm2 - Từ (1)  61.23 ≤ 48.6+ 170× 56,6 × 0,36 Sw  Sw ≤ 274.26mm (*) * Vùng gối : { h o 360 S g ´ô i ≤ = =180 (**) 300 mm Từ (*) , (**) chọn S g ´ô i=¿ 150mm * Vùng bụng : { ho ×360 Snhip ≤ = =270 (***) 500 mm Từ (*) , (***) chọn Snhip =250 mm 3.4.3 Đoạn neo cớt thép - Tính đoạn neo cốt thép ( mục 10.3.5.5 TCVN 5574:2018 ) { 15 d s=15 ×16=240 mm 200 mm l an ≥ A s , cal lan=α × Lo ,an × A s ,ef + Lớp : Đoạn neo cốt thép chịu kéo vùng bê tơng chịu kéo π ×16 ×260 As× Rs mm l an=α ×l o , an=1× =577.78 =1× Rbond ×u s ×1 ×0,9 ×16 π  chọn lan=¿ 600 mm + Lớp : Đoạn neo cốt thép chịu kéo vùng bê tông chịu nén π ×16 × 260 A s × Rs 433.33mm =¿ l an=α ×l o , an=0,75 × =0,75 × R bond ×u s 2× 1× 0,9 ×16 π 14 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP  chọn lan=¿ 450 mm 3.5 Biểu đồ bao vật liệu - Tại tiết diện xét, cốt thép bố trí có diện tích As - Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép a 0=25mm , khoảng cách hai thép theo phương chiều cao lớp dầm t = 25 mm Xác định A s × t1 + A s × t2 A s1 + A s a tt = h0 =h−att ξ= Rs× AS γ b R b b h0 α m=ξ(1−0,5 ξ) - Tính khả chịu lực [ M ] ¿ α m × γ b × Rb ×b × h20 Bảng 3-10 Cắt thép và xác định biểu đờ bao vật liệu Vị trí Nhịp biên As att (mm2) (mm) h0 (mm) 3∅16+2∅1 760 35 365 Cắt Ø10 Còn 3Ø16 603 33 367 603 33 367 402 33 367 2∅16+2∅1 534 33 367 Cắt 2Ø10 Còn 2Ø16 308 33 367 534 33 367 308 33 367 Thép 3Ø16 Gối thứ Cắt 1Ø16 Còn 2Ø16 Nhịp Gối 2∅16+2∅1 Cắt 2Ø10 15 [Mgh] (KN.m)  0.235 0.208 63.63 0.186 0.168 52.19 0.186 0.168 52.19 0.124 0.116 35.98 0.172 0.157 48.74 0.124 0.116 35.98 0.172 0.157 48.74 0.124 0.116 35.98 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Còn 2Ø16 Hình 3-10 Tham khảo cắt thép theo kinh nghiệm Hình 3-11 Mặt cắt ngang dầm phụ CHƯƠNG DẦM CHÍNH 1.1 Sơ đồ tính - Dầm dầm liên tục nhịp tính theo sơ đồ đàn hồi - Chọn tiết diện dầm: bdc = 300 mm, hdc = 800 mm - Tiết diện cột: 300x300 mm Hình 4-12 Mặt cắt dầm chính - Nhịp tính tốn: bc =3× 2900=8700 (mm) + Đối với nhịp giữa: l og=3 l 1=3 ×2900=8700 (mm) + Đối với nhịp biên: lob =3 l + Do nhịp biên nhịp chênh lệch < 10%, nên xem dầm nhịp Suy chọn l o=8700(mm) để tính tốn 1.2 Xác định tải trọng 1.2.1 Tĩnh tải - Trọng lượng thân dầm (quy lực tập trung): - SO =(hdc-hs)l1-(hdp-hs)bdc =2.9*0.71-0.2*0.31=1.997 m 16 ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP Go =n× γ bt × bdc ×( h dc−h b ¿=1 × 25× 0,3×1.997=14.98 (kN) - Tĩnh tải dầm phụ truyền xuống: G1=gd × l 2=12.435 ×6.1=75.854 (KN) - Tổng tĩnh tải tập trung: G=G o+ G1=14.98+75.435=90.42 (KN) 1.2.2 Hoạt tải - Từ dầm phụ truyền lên dầm chính: Pdc = pdp ×l 2=6.96 ×6.1=42,456 (KN) 1.3 Xác định nợi lực dựa vào phần mềm SAP2000 1.3.1 Xác định các trường hợp đặt tải Sơ đồ tính dầm đối xứng, trường hợp đặt tải trình bày hình 4.2 Hình 4-13 Các trường hợp đặt tải của dầm nhịp X 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 Z X 2.46 2.46 2.46 X 2.46 Z 2.46 2.46 Z X 17 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Z 2.46 2.46 2.46 2.46 X Z X 18 2.46 2.46 2.46 Z 2.46 X 2.46 2.46 2.46 2.46 Z 2.46 Z 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 X 2.46 2.46 2.46 X 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Z X Z ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.46 2.46 2.46 2.46 Z X 2.46 2.46 2.46 2.46 Z X 1.3.2 Xác định biểu đờ bao momen Sơ đồ tính dầm đối xứng, trường hợp đặt tải trình bày mục 4.3.1 Sử dụng phần mềm SAP2000 dầm nhịp, ta có: - Thống kê giá trị nội lực sau xét đến làm việc chung dầm - cột Bảng 4-11 Thống kê giá trị momen và lực cắt từ SAP2000 Mômen (kNm) Lực cắt (kN) - Gối Nhịp biên Gối Nhịp Gối 298.80 341.16 176.13 277.97 110.67 - 159.63 - 152.47 Biểu đồ bao momen dầm sau sử dụng Sap2000 Bảng 4-12 Xác định biểu đờ bao momen dầm chính Vị trí x (m) x=2.7 x=5.4 x=8.1 x=10 x=13.5 x=16.2 x=18.9 x=21.6 EU (max) (kNm) 298.80 238.82 143.18 39.75 165.74 52.76 11.74 190 EU (min) (kNm) 175.25 106.37 243.40 55.15 36.27 130.75 68.09 63.20 Hình 4-14 Biểu đồ momen của từng trường hợp đặt tải 284.30 X -326.82 201.55 X 112.03 161.67 X 70.13 -246.60 131.24 282.09 -326.82 Z -276.21 303.49 33.74 -209.20 44.41 298.80 -272.99 Z 19 174.26 -272.99 159.47 -209.20 176.13 -276.21 175.25 Z 201.55 20 Z -340.33 X X 297.11 -293.04 175.93 -268.58 198.58 -208.87 63.63 X 155.39 303.08 -277.30 -277.65 166.11 54.41 297.35 180.64 -256.16 143.90 -277.77 X 36.47 -222.85 -226.24 58.47 -208.04 196.41 X -227.17 Z 197.85 Z X 192.34 96.39 -274.12 46.84 298.45 186.61 -277.97 137.73 -258.35 180.79 301.82 -280.62 44.76 X 75.80 -290.86 82.81 293.25 279.17 -340.33 145.80 174.67 -271.90 158.46 -213.65 73.83 162.07 -341.16 277.64 79.34 -209.81 173.70 -275.08 175.60 X 159.47 107.98 -224.15 166.13 -271.56 176.69 Z X 303.49 -341.16 -277.97 176.13 298.80 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Z Z Z Z Z Hình 4-15 Biểu đồ bao momen dầm chính ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.3.3 Xác định biểu đồ bao lực cắt - Biểu đồ bao lực cắt dầm sau sử dụng Sap2000 Hình 4-16 Biểu đồ bao lực cắt dầm chính 91.97 140.82 -181.16 -144.53 133.78 X -152.47 -159.63 -110.67 125.97 162.93 Z 1.4 Tính cớt thép - Bêtơng có cấp độ bền chịu nén B20: Rb = 11,5 MPa; Rbt = 0,9 MPa - Cốt thép dọc dầm sử dụng loại CB300V: Rs = 260 MPa - Cốt thép đai dầm sử dụng loại CB240T : Rsw = 170 MPa 1.4.1 Tính cốt thép dọc Tại tiết diện nhịp Tại tiết diện 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 + Cơng thức tính tốn: 0,8 =0,583 260/200000 1+ 0,0035 M M α m= = γ b R b b h0 1×11.5 ×10 ×0,3 ×0,75 ξr= ξ m=1−√ 1−2 α m + Điều kiện: ξ m