Giáo trình đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN 5574 : 2018

1.2.1 Yêu cầu tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo độ bền Tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo độ bền được tiến hành: - Theo các tiết diện thẳng góc khi có tác dụng của mô-men uốn

GIÁO TRÌNHNGUYỄN VĂN HẬU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NĂM XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN 60

ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU BÊ-TƠNG CỐT THÉP THEO TCVN 5574:2018

(Giáo trình dùng cho sinh viên ngành Xây dựng)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

các Họ Lê Công, Lê Quý

Đại diện các Họ tộc Lê Công, Lê Quý:

Họ Lê An Thạch, Kiếnhiết, Tiên Lãng, Hải Phòng

Ba họ có tác phẩm giữ bản quyền gốc

Tá giả giữ bản quyền nghiên cứu

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2021

Sách được dùng làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên chuyên ngành Xây dựng thuộc các trường đại học, cao đẳng và là nguồn tài liệu hướng dẫn, tham khảo cho kỹ sư thiết kế và thi công công trình bê-tông cốt thép

Do đây là tài liệu chuyên ngành rất cơ bản, tiếp cận với kiến thức liên quan đến công trình thực tế nên giáo trình chủ yếu trích dẫn, cập nhật lại theo TCVN 5574:2018 cho phù hợp với nội dung môn học và cũng để tương thích với công tác thiết kế thực hành

Giáo trình biên soạn bao gồm hai phần chính

Sau phần giới thiệu, Phần I là lý thuyết tính toán, bao gồm: nguyên

lý thiết kế kết cấu bê-tông cốt thép (Chương I), thiết kế sàn (Chương II), thiết kế dầm phụ (Chương III), thiết kế dầm chính (Chương IV), cấu tạo cốt thép, biểu đồ bao vật liệu, cách thể hiện bản vẽ (Chương V) và Phần

II bao gồm Chương VI là ví dụ áp dụng

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Kết cấu Công trình, Khoa Xây dựng - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình biên soạn và mong nhận được nhiều nhận xét, góp ý từ các bạn đọc

Tác giả

TS Nguyễn Văn Hậu

MỤC LỤC

PHẦN I 9

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 9

Chương I 9

NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ-TÔNG CỐT THÉP 9

1.1 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI KẾT CẤU BÊ-TÔNG CỐT THÉP 9

1.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊ-TÔNG CỐT THÉP 9

1.2.1 Yêu cầu tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo độ bền 10

1.2.2 Yêu cầu tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo sự hình thành vết nứt 11

1.2.3 Yêu cầu tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo sự mở rộng vết nứt 11

1.2.4 Yêu cầu tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo biến dạng 11

1.2.5 Phương pháp xác định nội lực trong kết cấu bê-tông cốt thép 12

1.3 YÊU CẦU CẤU TẠO KẾT CẤU BÊ-TÔNG CỐT THÉP 15

1.3.1 Yêu cầu chung 15

1.3.2 Yêu cầu về kích thước hình học 15

1.3.3 Yêu cầu về bố trí cốt thép 15

Chương II 25

THIẾT KẾ SÀN 25

2.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NHỊP TÍNH TOÁN SÀN 25

2.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 27

2.2.1 Tĩnh tải 27

2.2.2 Hoạt tải 28

2.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 28

2.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP 29

2.5 BỐ TRÍ CỐT THÉP 30

2.6 THỐNG KÊ CỐT THÉP 32

Chương I II 33

THIẾT KẾ DẦM PHỤ 33

3.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NHỊP TÍNH TOÁN DẦM PHỤ 33

3.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 33

3.3 BIỂU ĐỒ MÔ-MEN VÀ LỰC CẮT 34

3.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU MÔ-MEN 35

3.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU LỰC CẮT 37

Chương IV 40

THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 40

4.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NHỊP TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH 40

4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 41

4.3 BIỂU ĐỒ BAO MÔ-MEN VÀ LỰC CẮT 41

4.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU MÔ-MEN 44

4.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU LỰC CẮT 45

4.6 TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ HAI 46

4.6.1 Tính toán hình thành và mở rộng khe nứt 46

4.6.2 Tính toán độ võng cho dầm 49

4.7 LƯU ĐỒ TÍNH TOÁN 41

Chương V 60

CẤU TẠO CỐT THÉP, BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU VÀ CÁCH THỂ HIỆN BẢN VẼ 60

5.1 CẤU TẠO CỐT THÉP 60

5.2 BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU 64

5.3 CÁCH THỂ HIỆN BẢN VẼ 66

PHẦN II 68

VÍ DỤ ÁP DỤNG 68

Chương VI 68

VÍ DỤ SỐ 68

6.1 ĐỀ BÀI 68

6.1.1 Sơ đồ sàn (Hình 6.1) 68

6.1.2 Kích thước 69

6.1.3 Hoạt tải 69

6.1.4 Vật liệu 69

6.1.5 Số liệu tính toán 69

6.2 TÍNH SÀN 69

6.2.1 Sơ đồ tính và nhịp tính toán sàn 69

6.2.2 Xác định tải trọng 70

6.2.3 Xác định nội lực 71

6.2.4 Tính toán cốt thép 71

6.2.5 Chọn và bố trí cốt thép 73

6.3 TÍNH DẦM PHỤ 75

6.3.1 Sơ đồ tính 75

6.3.2 Xác định tải trọng 76

6.3.3 Vẽ biểu đồ bao mô-men 77

6.3.4 Tính toán cốt thép chịu uốn 78

6.3.5 Tính toán cốt thép chịu cắt 80

6.3.6 Tính toán và vẽ biểu đồ bao vật liệu 82

6.4 TÍNH DẦM CHÍNH 88

6.4.1 Sơ đồ tính 88

6.4.2 Xác định tải trọng 89

6.4.3 Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực 89

6.4.4 Tính toán cốt thép chịu uốn 93

6.4.5 Tính toán cốt thép chịu cắt 95

6.4.6 Biểu đồ bao vật liệu 99

6.4.7 Tính toán dầm chính theo trạng thái giới hạn thứ hai 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 142

PHẦN I

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN

Chương I NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ-TÔNG

CỐT THÉP

1.1 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI KẾT CẤU BÊ-TÔNG CỐT THÉP

Kết cấu bê-tông cốt thép (BTCT) cần phải thỏa mãn:

- Các yêu cầu về an toàn

- Các yêu cầu về điều kiện sử dụng bình thường

- Các yêu cầu về độ bền lâu

- Các yêu cầu bổ sung nêu trong nhiệm vụ thiết kế

Sự an toàn, điều kiện sử dụng, độ bền lâu của kết cấu BTCT và các yêu cầu khác đặt ra trong nhiệm vụ thiết kế cần được đảm bảo bởi việc thực hiện:

- Các yêu cầu đối với bê-tông và các thành phần của nó

- Các yêu cầu đối với cốt thép

- Các yêu cầu đối với tính toán kết cấu

- Các yêu cầu cấu tạo

- Các yêu cầu công nghệ

- Các trạng thái giới hạn thứ nhất, dẫn tới mất hoàn toàn khả năng sử dụng kết cấu.

- Các trạng thái giới hạn thứ hai, làm khó khăn cho sử dụng bình thường hoặc giảm độ bền lâu của nhà và công trình so với thời hạn sử dụng đã dự định

Các tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất bao gồm:

- Tính toán độ bền

- Tính toán ổn định hình dạng (đối với kết cấu thành mỏng)

- Tính toán ổn định vị trí (lật, trượt, đẩy nổi)

Các tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai bao gồm:

Tính toán kết cấu BTCT cần được tiến hành với tất cả các loại tải trọng theo chức năng của nhà và công trình

Tính toán kết cấu BTCT được tiến hành dưới tác dụng của mô-men uốn, lực dọc, lực cắt và mô-men xoắn, cũng như dưới tác dụng cục bộ của tải trọng

1.2.1 Yêu cầu tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo độ bền

Tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo độ bền được tiến hành:

- Theo các tiết diện thẳng góc (khi có tác dụng của mô-men uốn và lực dọc)

- Theo tiết diện nghiêng (khi có tác dụng của lực cắt), theo tiết diện không gian (khi có tác dụng của mô-men xoắn), chịu tác dụng cục bộ của tải trọng (nén cục bộ, chọc thủng)

Tính toán độ bền cấu kiện BTCT theo nội lực giới hạn đƣợc tiến hành theo điều kiện mà nội lực do tải trọng và tác động ngoài F trong tiết

diện đang xét không vƣợt quá nội lực giới hạn F mà cấu kiện có thể u

chịu đƣợc trong tiết diện này:

,

crc crc u

1.2.4 Yêu cầu tính toán kết cấu bê-tông cốt thép theo biến dạng

Tính toán cấu kiện BTCT theo biến dạng đƣợc tiến hành theo điều kiện

mà độ võng hoặc chuyển vị của kết cấu f do ngoại lực không đƣợc vƣợt quá giá trị giới hạn cho phép của độ võng hoặc chuyển vị f u :

u

Độ võng hoặc chuyển vị của kết cấu BTCT đƣợc xác định theo các nguyên tắc chung của cơ học kết cấu phụ thuộc vào các đặc trƣng biến dạng uốn, biến dạng trƣợt và biến dạng dọc trục của cấu kiện bê-tông cốt thép tại các tiết diện dọc theo chiều dài cấu kiện (độ cong, góc xoay, v.v.)

1.2.5 Phương pháp xác định nội lực trong kết cấu bê-tông cốt thép 1.2.5.1 Tính toán nội lực theo sơ đồ đàn hồi

Tính toán nội lực theo sơ đồ đàn hồi dựa trên các giả thiết là vật liệu đàn hồi, đồng chất và đẳng hướng, có thể vận dụng các phương pháp của lý thuyết đàn hồi, sức bền vật liệu và cơ học kết cấu để tìm ra nội lực và ứng suất Tuy nhiên, BTCT là vật liệu đàn hồi dẻo, mô-đun đàn hồi của bê-tông phụ thuộc vào trạng thái ứng suất, giai đoạn tải trọng tác dụng,

sự thay đổi độ cứng khi vùng kéo của tiết diện bê-tông xuất hiện vết nứt, v.v nhưng do tính toán đơn giản, thiên về an toàn nên đây là cách lựa chọn phổ biến trong tính toán nội lực kết cấu hiện nay

1.2.5.2 Tính toán nội lực theo sơ đồ khớp dẻo

Tính toán nội lực theo sơ đồ biến dạng dẻo là phương pháp tính toán tận dụng hết khả năng chịu lực của vật liệu, nghĩa là ứng suất chịu nén trong bê-tông đạt đến R bvà ứng suất chịu kéo trong cốt thép đạt đến

s

R , giai đoạn chảy dẻo cốt thép Đây là quá trình mở rộng vết nứt, tiết

diện bị xoay tại vị trí trục trung hòa Mô-men uốn mà tiết diện có thể chịu được gọi là mô-men khớp dẻo M ph, giá trị được xác định

1

ph s s

M R A z (Hình 1.1)

Cách xác định mô-men khớp dẻo được ví dụ thực hiện bằng cách xét một dầm BTCT bị ngàm hai đầu chịu tải trọng phân bố đều q thay đổi tăng dần như Hình 1.2 Giả sử diện tích cốt thép chịu kéo giống nhau đặt tại

ba tiết diện nguy hiểm A, B, C Mô-men khớp dẻo hình thành và được thể hiện như Hình 1.2c Có thể phân tích quá trình chịu tải của kết cấu dầm như sau: Khi tải trọng còn nhỏ, mô-men uốn tại tiết diện A và C

luôn luôn lớn hơn tại tiết diện B (Hình 1.2b), do vậy cốt thép tại A và C

sẽ bị chảy dẻo trước Giá trị mô-men mà tiết diện A và C chịu được tại thời điểm này gọi là mô-men khớp dẻo M ph Nếu tải trọng tiếp tục tăng thì giá trị nội lực tại A và C không tăng nữa (do cốt thép đã chảy dẻo) trong khi mô-men tại tiết diện B sẽ đạt đến M ph Lúc này dầm không còn chịu lực được nữa do bị biến hình tức thời Điều kiện cân bằng tĩnh học đối với giá trị tuyệt đối:

Hình 1.2 Sơ đồ tính dầm theo khớp dẻo

a) Sơ đồ dầm; b) Biểu đồ M theo sơ đồ đàn hồi; c) Biểu đồ M theo sơ

đồ khớp dẻo

Tương tự, xét dầm BTCT có một đầu ngàm, một đầu khớp chịu tải trọng phân bố đều như Hình 1.3a

Hình 1.3 Sơ đồ tính dầm theo trạng thái cân bằng giới hạn

a) Sơ đồ dầm; b) Biểu đồ M theo sơ đồ đàn hồi; c) Cơ cấu phá hủy Dùng phương pháp cân bằng giới hạn để xác định các thành phần mô-men dẻo M B, M C Phương trình cân bằng có dạng:

3

f a b ab

   Kết quả nhận được:

a b ql



Khớp dẻo sẽ hình thành cách gối tựa biên trong khoảng từ 0,375l đến

0,5l, lấy giá trị 0, 425l để tính toán Khi đó Phương trình (1.8) có dạng:

1.3 YÊU CẦU CẤU TẠO KẾT CẤU BÊ-TÔNG CỐT THÉP

1.3.1 Yêu cầu chung

Để đảm bảo an toàn và sử dụng bình thường của kết cấu BTCT thì ngoài các yêu cầu tính toán, cũng cần thực hiện các yêu cầu cấu tạo về kích thước hình học và bố trí cốt thép

Các yêu cầu cấu tạo được quy định đối với các trường hợp khi mà:

- Bằng tính toán chưa đảm bảo đủ chính xác và xác định hoàn toàn về khả năng kết cấu chịu được các tải trọng và tác động bên ngoài

- Các yêu cầu cấu tạo xác định được các điều kiện biên mà trong phạm

vi đó có thể sử dụng các giả thiết tính toán đã lựa chọn

- Các yêu cầu cấu tạo đảm bảo cho việc thực hiện công nghệ chế tạo kết cấu BTCT

Lớp bê-tông bảo vệ cần phải đảm bảo được:

- Sự làm việc đồng thời của cốt thép với bê-tông

- Sự neo cốt thép trong bê-tông và khả năng bố trí các mối nối của các chi tiết cốt thép

- Tính toàn vẹn của cốt thép dưới các tác động của môi trường xung quanh

- Khả năng chịu lửa của kết cấu

Giá trị tối thiểu của chiều dày lớp bê-tông bảo vệ của cốt thép chịu lực (c1) lấy theo Phụ lục 1

Đối với cốt thép cấu tạo thì giá trị tối thiểu của chiều dày lớp bê-tông bảo

vệ (c2) được lấy giảm bớt 5 mm so với giá trị yêu cầu đối với cốt thép chịu lực

Trong mọi trường hợp, chiều dày lớp bê-tông bảo vệ cũng cần được lấy không nhỏ hơn đường kính thanh cốt thép và không nhỏ hơn 10 mm(Hình 1.4a, 1.4b)

1.3.3.2 Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh cốt thép

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh cốt thép (t) như Hình 1.4c cần được lấy sao cho đảm bảo được sự làm việc đồng thời giữa cốt thép với bê-tông và có kể đến sự thuận tiện khi đổ và đầm hỗn hợp bê-tông, nhưng không nhỏ hơn đường kính lớn nhất của thanh cốt thép, đồng thời không nhỏ hơn:

25 mm - đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê-tông

30 mm - đối với các thanh cốt thép trên được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê-tông

50 mm - đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành ba lớp trở lên (trừ các thanh của hai lớp dưới cùng) và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê-tông, cũng như đối với các thanh nằm theo phương đứng

1.3.3.3 Bố trí cốt thép dọc

Trong các cấu kiện BTCT, diện tích tiết diện của cốt thép dọc chịu kéo, cũng như chịu nén nếu cần theo tính toán, tính theo phần trăm diện tích tiết diện bê-tông (bằng tích của chiều rộng tiết diện chữ nhật hoặc chiều rộng sườn của tiết diện chữ T hoặc chữ I và chiều cao làm việc của tiết diện), s A bh s 0100%, cần lấy không nhỏ hơn 0,1% - đối với các cấu kiện chịu uốn

Trong các kết cấu BTCT dạng bản thì khoảng cách tối đa giữa trục các thanh cốt thép dọc để đảm bảo đưa chúng vào làm việc cùng với bê-tông, đảm bảo cho ứng suất và biến dạng được phân bố đều, cũng như để hạn chế chiều rộng vết nứt giữa các thanh cốt thép, không được lớn hơn (dầm

và bản):

200 mm khi chiều cao tiết diện ngang h ≤ 150 mm

1,5h và 400 mm khi chiều cao tiết diện ngang h > 150 mm

Trong dầm và sườn có chiều rộng lớn hơn 150 mm, số lượng cốt thép dọc chịu lực kéo trong tiết diện ngang không được ít hơn 2 thanh Khi chiều rộng tiết diện từ 150 mm trở xuống thì cho phép đặt 1 thanh cốt thép dọc chịu lực trong tiết diện ngang

Trong dầm cần kéo vào gối tựa các thanh cốt thép dọc chịu lực với diện tích tiết diện không nhỏ hơn 1/2 diện tích tiết diện các thanh trong nhịp

và không ít hơn 2 thanh

Trong bản cần kéo vào gối tựa các thanh cốt thép dọc chịu lực với diện tích tiết diện không nhỏ hơn 1/3 diện tích tiết diện các thanh trên 1 m chiều rộng bản trong nhịp

1.3.3.4 Bố trí cốt thép ngang

Cốt thép ngang cần được đặt theo tính toán để chịu nội lực, cũng như để hạn chế vết nứt phát triển, để giữ các thanh thép dọc ở vị trí thiết kế và giữ chúng không bị phình theo bất kỳ phương nào

Cốt thép ngang cần được bố trí ở tất cả các mặt bên (nơi có bố trí cốt thép dọc) của cấu kiện BTCT

Đường kính cốt thép ngang trong các khung cốt thép buộc của các cấu kiện chịu uốn lấy không nhỏ hơn 6 mm (8 mm khi sử dụng bê-tông từ B70 đến B100).

Trong các khung cốt thép hàn, đường kính cốt thép ngang lấy không nhỏ hơn đường kính đã được chọn theo điều kiện để có thể hàn được đối với đường kính lớn nhất của cốt thép dọc

Trong các cấu kiện bê-tông cốt thép mà lực cắt tính toán không thể chỉ do mỗi bê-tông chịu thì cần đặt cốt thép ngang với bước không lớn hơn

Trong các dầm và sườn cao 150 mm trở lên, cũng như trong các bản nhiều sườn có chiều cao từ 300 mm trở lên thì cần đặt cốt thép ngang với bước không lớn hơn 0, 75h0 và không lớn hơn 500 mm (400 mm khi sử dụng bê-tông từ B70 đến B100) trên các đoạn cấu kiện mà có lực cắt tính toán chỉ cần do bê-tông chịu

1.3.3.5 Neo cốt thép

Neo cốt thép được thực hiện bằng một hoặc tổ hợp các biện pháp sau đây:

- Đầu các thanh thép để thẳng (neo thẳng)

- Uốn một đầu thanh thép dưới dạng móc, uốn chữ L hoặc uốn chữ U (chỉ đối với cốt thép không ứng suất trước)

- Hàn hoặc đặt các thanh thép ngang (chỉ đối với cốt thép không ứng suất trước)

- Sử dụng các chi tiết neo đặc biệt ở đầu thanh thép

Neo thẳng và neo chữ L chỉ được phép sử dụng đối với cốt thép có gân Đối với các thanh trơn chịu kéo thì cần uốn móc, uốn chữ U, hoặc

hàn với các thanh thép ngang hoặc phải có các chi tiết neo đặc biệt(Hình 1.5)

a) Neo thanh cốt thép để thẳng; b) Móc chữ L; c) Móc chữ U Neo chữ L, neo có móc hoặc uốn chữ U không nên sử dụng để neo cốt thép chịu nén, trừ trường hợp cốt thép trơn mà có thể phải chịu kéo trong một số tổ hợp tải trọng

Khi tính toán chiều dài neo cốt thép, cần kể đến biện pháp neo, loại cốt thép và hình dạng của nó, đường kính cốt thép, cường độ của bê-tông và trạng thái ứng suất của nó trong vùng neo, giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện (có hay không có cốt thép ngang, vị trí các thanh thép trong tiết diện cấu kiện, v.v.)

Chiều dài neo cơ sở cần để truyền lực trong cốt thép với toàn bộ giá trị tính toán của cường độ R s vào bê-tông được xác định theo công thức:

0,

s s an

bond s

R A L

bond

R 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:

2,0 - đối với cốt thép kéo (hoặc cán) nguội có gân

2,5 - đối với cốt thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt

có gân

2

 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép, lấy bằng: 1,0 - khi đường kính cốt thép d s 32 mm

0,9 - khi đường kính cốt thép d là 36 mm, 40 mm và lớn hơn s

Chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép, có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện, được xác định theo công thức:

, 0, ,

Đối với cốt thép không ứng suất trước, khi neo các thanh thép có gân với các đầu để thẳng (neo thẳng) hoặc neo cốt thép trơn có móc hoặc uốn chữ

U mà không có các chi tiết neo bổ sung thì lấy 1, 0 đối với các thanh cốt thép chịu kéo và lấy 0, 75 đối với các thanh chịu nén; Đối với cốt thép ứng suất trước lấy 1, 0

Cho phép giảm chiều dài neo của các thanh thép không ứng suất trước phụ thuộc vào số lượng và đường kính cốt thép ngang, loại chi tiết neo (hàn thêm cốt thép ngang, uốn đầu các thanh thép có gân) và giá trị lực nén ngang của bê-tông trong vùng neo (ví dụ, do phản lực gối tựa), nhưng không giảm quá 30%.

Trong bất kỳ trường hợp nào, chiều dài neo thực tế lấy không nhỏ hơn

15d s và 200 mm, còn đối với thanh thép không ứng suất trước thì còn phải không nhỏ hơn 0.3L0,an

Lực chịu bởi thanh cốt thép được neo N xác định theo công thức: s

L là khoảng cách từ đầu mút thanh thép được neo đến tiết diện

ngang đang xét của cấu kiện

1.3.3.6 Nối cốt thép

Mối nối chồng không hàn:

- Với đầu các thanh thép có gân để thẳng (Hình 1.6a)

- Với đầu các thanh thép để thẳng được hàn hoặc buộc các thanh thép ngang trên đoạn nối chồng

- Với đầu các thanh thép được uốn (dạng móc, chữ L, chữ U); Khi đó đối với các thanh thép trơn chỉ sử dụng uốn móc và uốn chữ U (Hình 1.6b)

a) Nối thanh thép để thẳng; b) Nối thanh thép uốn móc

Mối nối đối đầu bằng hàn và cơ khí:

Khi nối cốt thép có gân với các đầu để thẳng, cũng nhƣ nối các thanh thép trơn có móc hoặc uốn chữ U mà không có chi tiết neo bổ sung thì hệ

số  đối với cốt thép chịu kéo lấy bằng 1,2, còn đối với cốt thép chịu nén lấy bằng 0,9 Khi đó, phải tuân theo các điều kiện sau:

- Số lƣợng cốt thép có gân chịu lực kéo đƣợc nối trong một tiết diện tính toán không đƣợc lớn hơn 50%, cốt thép trơn có móc hoặc uốn chữ

U - không lớn hơn 25%

- Nội lực chịu bởi toàn bộ cốt thép ngang bố trí trong phạm vi mối nối không được nhỏ hơn một nửa nội lực chịu bởi cốt thép chịu lực kéo được nối trong một tiết diện tính toán.

- Khoảng cách giữa các thanh cốt thép chịu lực được nối không được vượt quá 4d s

- Khoảng cách giữa các mối nối chồng kề nhau (theo chiều rộng của cấu kiện bê-tông cốt thép) không được nhỏ hơn 2d và không nhỏ s

hơn 30 mm

Để lấy làm một tiết diện tính toán của cấu kiện đang xét nhằm xác định

số lượng cốt thép được nối trong một tiết diện thì lấy một đoạn cấu kiện dài 1,3L lap dọc theo cốt thép được nối Các mối nối cốt thép được coi là nằm trong một tiết diện tính toán nếu tâm của các mối nối này nằm trong phạm vi chiều dài đoạn này

Cho phép tăng số lượng cốt thép chịu kéo được nối trong một tiết diện tính toán đến 100% khi lấy giá trị hệ số α bằng 2,0 Khi số lượng thanh thép được nối trong một tiết diện tính toán lớn hơn 50% đối với cốt thép

có gân và lớn hơn 25% đối với cốt thép trơn thì hệ số α lấy theo nội suy tuyến tính

Khi có các chi tiết neo bổ sung ở đầu các thanh thép được nối (hàn thêm cốt thép ngang, uốn đầu các thanh thép có gờ được nối, v.v.) thì chiều dài đoạn nối chồng của các thanh thép được nối có thể giảm xuống, nhưng không giảm quá 30%

Trong mọi trường hợp, chiều dài đoạn nối chồng thực tế không được nhỏ hơn 0, 4L0,an, 20d s và 250 mm

Số lượng các thanh cốt thép (có gân) chịu kéo hoặc chịu nén được nối trong một tiết diện cấu kiện bằng các mối nối cơ khí cho phép lấy bằng 100% khi hàm lượng cốt thép dọc s 3, 0% và không lớn hơn 50% trong các trường hợp còn lại Khoảng cách giữa các tiết diện của cốt thép được nối lấy bằng chiều dài đoạn nối chồng L lap (xem Công thức (1.15))

1.3.3.7 Các thanh thép uốn

Khi sử dụng thanh thép uốn thì đường kính uốn tối thiểu của một thanh đơn lẻ phải sao cho tránh được sự phá hoại hoặc nứt vỡ bê-tông nằm phía trong phần uốn của thanh thép và sự phá hoại thanh thép tại vị trí uốn

Đường kính tối thiểu của gối uốn d bend (Hình 1.7) đối với cốt thép thanh phụ thuộc vào đường kính thanh thép d và lấy không nhỏ hơn: s

- Đối với thanh thép trơn:

Chương II THIẾT KẾ SÀN

2.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NHỊP TÍNH TOÁN SÀN

Xét mặt bằng và mặt cắt kết cấu với hệ chịu lực lần lƣợt là: sàn, dầm phụ, dầm chính và cột nhƣ Hình 2.1 và 2.2 (Sơ đồ 1), các sơ đồ mặt bằng khác xem Phụ lục 2 Do yêu cầu đặt ra là bố trí mặt bằng với điều kiện

l l  nên thứ tự truyền lực sẽ là sàn truyền lên dầm phụ, dầm phụ truyền tải trọng cho dầm chính, dầm chính truyền tải trọng xuống cột, cột truyền tải trọng xuống móng và cuối cùng móng sẽ truyền tải trọng xuống nền

Đối với sàn loại này, do nội lực lớn chủ yếu xuất hiện theo phương cạnh ngắn nên khi tính toán cắt một dải rộng 1 mét theo phương l1 Do các ô sàn đổ toàn khối, liên tiếp và hoàn toàn gần giống nhau nên trong tính toán xem là một dầm liên tục (Hình 2.3)

Sàn là bộ phận kết cấu chịu lực bé nhất trong công trình, do đó để tìm nội lực trong sàn, phương pháp tính toán nội lực theo sơ đồ khớp dẻo được lựa chọn nên nhịp tính toán được xác định:

- Đối với các nhịp giữa: l0  l1 b sb

Lưu ý: Các giá trị kích thước sàn, dầm phụ, dầm chính và cột theo công thức chọn sơ bộ ở trên chỉ là gần đúng ứng với các thông số ban đầu, bạn đọc cũng có thể chọn các giá trị khác nằm bên ngoài các khoảng nêu trên tùy theo yêu cầu thiết kế chi tiết cho cấu kiện.

Tải trọng tính toán tổng cộng: q g p

2.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Đối với dải sàn đang xét trên mặt bằng (cắt theo phương l ), sẽ làm việc 1

như dầm liên tục chịu tải phân bố đều q và biểu đồ mô s -men trong dải sàn như Hình 2.5

Các thành phần mô-men lần lượt được xác định:

- Mô-men tại nhịp biên:

2 0

Trong sàn, không tính và vẽ biểu đồ lực cắt Q , vì thường thỏa mãn điều kiện: Q0.5R bh bt 0 (không cần bố trí cốt đai trong sàn)

2.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

Do dải sàn tính toán có bề rộng 1 mét nên tiết diện tính toán cốt thép là hình chữ nhật, có bề rộng b1000 mm và chiều cao là hh s Bài toán cốt đơn thường được dùng để tính toán cốt thép cho sàn do hầu hết các trường hợp đều thỏa mãn   R

Trong đó

0

x h

  , với h0  h s a ( a là khoảng cách từ mép bê-tông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo và x là chiều cao vùng nén của tiết

diện như Hình 2.6)

R E

  (R s, E slà cường độ chịu kéo, mô-đun đàn

hồi của cốt thép);  2 là biến dạng tương đối của bê-tông chịu nén, lấy bằng 0,0035 khi cấp độ bê-tông từ B60 trở xuống và khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng

M A

Cốt thép sàn tính toán được, ngoài việc đảm bảo vai trò chịu lực cũng phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo và thi công, được bố trí theo dạng lưới và việc lựa chọn cốt thép thường dựa vào Phụ lục 3 và 4

2.5 BỐ TRÍ CỐT THÉP

Một số phương án bố trí cốt thép cho sàn:

- Phương án 1 (PA1):

Hình 2.7 Bố trí cốt thép bụng và mũ độc lập

- Phương án 2 (PA2):

Hình 2.8 Bố trí phối hợp giữa cốt thép bụng và mũ

- Phương án 3 (PA3):

Thông thường cốt thép bụng và mũ bố trí độc lập với nhau, phương án này đơn giản trong thi công và được sử dụng rộng rãi trong thực tế (Hình 2.7) Trường hợp muốn tiết kiệm cốt thép thì có thể phối hợp giữa cốt thép bụng và mũ tại những vị trí mà giá trị mô-men dương và âm liền kề chênh lệch nhau không đáng kể (Hình 2.8) Nếu lượng cốt thép bụng uốn lên không đủ thì có thể bố trí thêm cốt thép mũ để bù cho đủ lượng cốt thép tính toán yêu cầu (Hình 2.9) Giá trị 1 4 khi p g3 và

1 3



 khi p g3 (bạn đọc tham khảo cách vẽ nhánh âm biểu đồ men nhịp biên khi thiết kế dầm phụ)

mô-Khoảng cách tối đa giữa các thanh thép chịu lực lấy theo các quy định hiện hành (không lớn hơn 200 mm khi h s 150 mm), cốt thép theo phương dọc (phương l2) không tính toán chịu lực thường chọn d6a200300 Ngoài ra, để đảm bảo điều kiện thi công cốt thép mũ, cần phải có cốt thép cấu tạo để giữ ổn định và cố định cốt thép mũ, thường lấy d6a250300

Tại vị trí giao nhau giữa sàn và dầm chính cần đặt thép không bé hơn d6a200 và 1/3 diện tích cốt thép chịu lực tại giữa nhịp, chiều dài đoạn vươn cốt thép mũ không bé hơn 1/4l0 (l0 là nhịp tính toán theo phương cạnh ngắn)

2.6 THỐNG KÊ CỐT THÉP

Để thuận lợi cho việc triển khai thi công cũng như nhằm xác định chính xác lượng cốt thép cần thiết để tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho công trình, cần thiết phải có bảng thống kê cốt thép Bảng thống kê cốt thép được quy định theo TCVN 6084:2012

Chương III THIẾT KẾ DẦM PHỤ

3.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NHỊP TÍNH TOÁN DẦM PHỤ

Dầm phụ là dầm liên tục truyền trực tiếp tải trọng lên dầm chính nên gối tựa là các dầm chính trực giao với nó Để tận dụng hết khả năng làm việc của vật liệu, dầm phụ cũng đƣợc lựa chọn tính toán theo sơ đồ biến dạng dẻo Do đó, nhịp tính toán dầm phụ là khoảng cách giữa các mép dầm chính (Hình 3.1)

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán dầm phụ

- Đối với các nhịp giữa: l0  l2 b mb

- Đối với nhịp biên: 0 2

32

Hình 3.2 Phần diện tích tính trọng lƣợng bản thân cho dầm phụ Tĩnh tải: g sbgl1g0

4 nhịp thì lấy kết quả 2 nhịp đầu tiên của dầm 5 nhịp sau đó lấy đối xứng Cuối cùng, đối với dầm 3 nhịp thì lấy 1,5 nhịp đầu tiên của dầm 5 nhịp sau đó lấy đối xứng

Tung độ của biểu đồ bao mô-men tương ứng với các hệ số của nhánh dương:

 2 2    2 2

M q l l  g p l l (3.1) Tung độ của biểu đồ bao mô-men tương ứng với các hệ số của nhánh âm:

3.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU MÔ-MEN

Tiến hành tính toán tại các tiết diện có mô-men lớn nhất tại nhịp và gối dầm

- Ở nhịp, mô-men tính toán là mô-men căng thớ dưới, nên tiết diện tính toán là chữ T (Hình 3.5) sẽ có cánh nằm trong vùng nén, xét sự làm việc của cánh:

Hình 3.5 Tiết diện tính toán cốt thép dọc tại nhịp

- Ở gối, mô-men tính toán là mô-men căng thớ trên, nên tiết diện tính toán là hình chữ nhật (vì cánh nằm trong vùng kéo nên không kể đến trong tính toán)

Để cho dầm đảm bảo điều kiện phá hoại dẻo khi thiết kế phải có được các yêu cầu:

- Cốt thép phải có khả năng chảy dẻo Ví dụ các loại thép CB240-T, CB300-T, CB300-V, CB400-V, v.v

- Bê-tông không bị phá hoại sớm, tức là phải hạn chế chiều cao vùng nén của bê-tông Nếu  x h0 R sẽ xảy ra phá hoại dẻo Quá trình chảy dẻo của cốt thép càng dài khi  càng nhỏ Nên cần hạn chế chiều cao vùng nén  0,3 (x0,3h0)

Các bước tính toán cốt thép lần lượt tiến hành:

- Giả thiết a35 50 mm h0 h sba

- Đối với mô-men căng thớ dưới (mô-men dương), tiết diện tính toán là hình chữ T, cần kiểm tra vị trí trục trung hòa qua cánh hay qua sườn Nên chọn bài toán cốt đơn để cho việc tính toán được thuận lợi Giá trị mô-men tính toán để kiểm tra (lưu ý h f h s):

M A

A bh

- Kiểm tra điều kiện bền trên dải nghiêng:

0 0

0,5R bh bt  Q 0,3R bh b (3.9) Điều kiện chịu cắt của tiết diện nghiêng khi có tải trọng phân bố đều:

2 max DB 2 b2 bt 0 sw sw 0, 65

Q Q   R bh  q  q p (3.10) Lực phân bố trong cốt đai theo đơn vị chiều dài:

2 max 2

1

0, 654

sw

 là hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng, lấy bằng 0,75

q là tổng tải phân bố đều tác dụng lên dầm phụ

p là hoạt tải toàn phần phân bố đều tác dụng lên dầm phụ, trong Công thức (3.10) bỏ qua sự tham gia của thành phần hoạt tải trọng ngắn hạn (thành phần dài hạn và ngắn hạn của tải trọng được quy định theo TCVN 2737:1995, tùy thuộc vào công năng và yêu cầu công nghệ, trong

đồ án này lấy thành phần ngắn hạn bằng 65% giá trị hoạt tải toàn phần) Chọn đường kính cốt đai d sw(a ), số nhánh đai sw n , bước cốt đai

- Khoảng cách cốt đai theo yêu cầu cấu tạo:

Gần gối (1 4l0 tính từ mép gối đối với dầm chịu tải phân bố đều):