Đồ án bê tông cốt thép 2

LỜI CẢM ƠN DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1 1 Cao trình tầng công trình 5 Bảng 1 2 Thông số vật liệu của thép 5 Bảng 1 5 Sơ bộ tiết diện cột 7 Bảng 1 7 Tải trọng hoàn thiện sàn phòng 8 Bảng 1 8 Tải trọng ho.

LỜI CẢM ƠN

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

DANH SÁCH HÌNH VẼ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 SƠ BỘ TIẾT DIỆN

• Công trình nhà ở bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ

• Công trình có 6 tầng (chưa kể sân thượng và mái), tổng chiều cao là 16.14m, cao trình các tầng thể hiện trong bảng sau:

• Hệ kết cấu của công trình là hệ bê tông cốt thép toàn khối

• Mái bằng bê tông cốt thép và được chống thấm

• Cầu thang bằng bê tông cốt thép toàn khối

Bảng 1.2 Thông số vật liệu của thép

1.2 Sơ bộ kích thước các cấu kiện

• Kích thước các tiết diện được lựa chọn sao cho đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật kếtcấu, các yêu cầu về mặt thẩm mỹ và thuận tiện cho việc thi công

1.2.1 S ơ

b ộ c h i ề u

d à y s à n

• Với các ô sàn là bản kê 4 cạnh (

2 1

2

t t

10 10

t s

l

 Chọn chiều dày hs = 100mm để thuận tiện thi công

• Sàn mái không sử dụng nên chọn chiều dày hsm = 80mm

1.2.2 S ơ

b ộ t i ế t d i ệ n d ầ m

b ộ t i ế t d i ệ n c ộ t

• Công thức sơ bộ tiết diện cột:

t b

k N A

R

=

Trong đó:

 kt – hệ số xét đến ảnh hưởng của momen uốn, hàm lượng cốt thép

và độ mảnh của cột, lấy kt = 1.3 1.5 ÷ đối với cột biên

 Rb – cường độ tính toán chịu nén của bê tông (B20 có Rb = 11.5MPa = 1150 T/m2)

 N – lực nén, được tính toán sơ bộ bằng công thức: N m qF = s s

ms – số sàn phía trên tiết diện cột đang xét (kể cả tầng mái)

q – tải trọng tương đương tính trên mỗi m2 sàn, được lấy theo kinh nghiệm thiết kế, với bề dày sàn bé (100 140 ÷

mm), q lấy bằng 1 1.4 ÷ T/m2

Fs – diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

Bảng 1.3 Sơ bộ tiết diện cột

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 2.1 Tải trọng đứng

2.1.1 T ĩ n h t ả i

• Tĩnh tải tác dụng lên công trình bao gồm trọng lượng bản thân các lớp hoànthiện (phân bố đều trên sàn) và trọng lượng tường xây (phân bố đều trên dầm)

• Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo sàn xác định theo công thức:

g

(kN/m 2 )

tt etab s s

tt etab s s

g

2.1.1.3 Tĩnh tải sàn WC

• Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn WC

Bảng 1.6 Tải trọng hoàn thiện sàn WC

tt etab s s

g

2.1.1.4 Tải trọng tường xây trên dầm

• Quy tải trọng tường xây thành phân bố đều trên dầm

hd

(m)

tc

q(kN/m)

tt

q(kN/m)

• Xác định hoạt tải các phòng theo đề bài

Bảng 1.8 Hoạt tải các phòng chức năng

tt

(kN/m 2 )

t h a n g

• Tải hoàn thiện cầu thang lấy sơ bộ bằng tải hoàn thiện tác dụng lên sàn phòng

• Hoạt tải cầu thang lấy theo TCVN 2737-1995 có: ptc = 3 kN/m2

2.1.4 T ả i t r ọ n g n g a n g

• Tải trọng ngang tác dụng lên công trình bao gồm tải trọng gió và tải trọng dođộng đất Trong trường hợp này chỉ xét đến thành phần tĩnh của gió (H =25.575m <40m)

• Quy tải trọng gió thành lực tập trung, gán vào tâm hình học của sàn:

 B – bề rộng đón gió tính theo từng phương X, Y

 htang – chiều cao tầng

Bảng 1.9 Thành phần tĩnh của tải trọng gió

t ả i t r ọ n g

Bảng 1.10 Các loại tải trọng

Bảng 1.11 Tổ hợp tải trọng

TTGH1 (Ultimate Limit State)

Dùng để tính toán cường độ TTGH2 (Serviceability Limit State)Dùng để tính toán độ võng, chuyển vịU1 = 1.1SW +1.1SDL +1.1WL +1.2LL S1 = SW +SDL +WL +LL

U2 = 1.1SW +1.1SDL +1.1WL +1.2WX S2 = SW +SDL +WL +WX

U3 = 1.1SW +1.1SDL +1.1WL -1.2WX S3 = SW +SDL +WL -WX

WCHECK = WX +WY –WX -WY

2.2 Mô hình tính toán

• Sử dụng phần mềm ETABS để mô hình tính toán cho công trình

2.2.1 K i ể m

t r a c h u y ể n

v ị t ạ i đ ỉ n h

c ô n g t r ì n h

• Chuyển vị tại đỉnh của công trình do tải trọng ngang gây ra được tính theo côngthức:

− f ≤ [ ] f

Trong đó:

 f – giá trị chuyển vị tại đỉnh công trình (chủ yếu do tải trọng giógây ra), được lấy kết quả từ tổ hợp WCHECK

 [f] – giá trị chuyển vị giới hạn, lấy theo bảng C.4 TCVN 5574 –2012

Elevation Diaphragm Center of Mass Displacements

2.2.2 K i ể m

t r a c h u y ể n

v ị l ệ c h

t ầ n g

• Chuyển vị lệch tầng của công trình được xác định theo công thức:

f H

∆ ≤ =

• Trong đó:

f H

∆

- giá trị chuyển vị ngang tương đối, được lấy kết quả từ tổ hợpES

Bảng 1.13 Chuyển vị tương đối giữa các tầng

TABLE: Story Drifts

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO SÀN TẦNG 2 3.1 Nhận xét sự làm việc của các ô bản sàn

• Dựa vào mặt bằng kiến trúc, tường, vách ngăn phòng, kích thước và chức năngcủa các ô sàn, ta bố trí hệ dầm sàn phân chia mặt bằng sàn thành các loại ô sànnhư sau

3.2 Xác định sơ đồ tính và nội lực cho từng ô sàn :

ô bản chịu lực độc lập nhau, tải trọng ở ô này không ảnh hưởng đến ô liền kề

3.2.1 X á c đ ị n h

s ơ

đ ồ t í n h

• Tùy theo điều kiện liên kết giữa bản sàn với tường hoặc dầm xung quanh màchọn sơ đồ tính bản cho phù hợp Quy ước về điều kiện liên kết:

• Liên kết xem là tựa đơn (khớp) : Khi bản kê lên tường hoặc khi bản tựa lên dầm(đổ toàn khối) mà độ cứng của dầm đỡ bản thỏa hd < 3 hs hoặc khi bản lắp ghép

• Liên kết xem là ngàm: Khi bản tựa lên dầm (đổ toàn khối) mà độ cứng của dầm

đỡ bản thỏa hd > 3hs

• Liên kết xem là tự do: Khi bản hoàn toàn tự do

• Khi L2 /L1 > 2: Bản chịu lực một phương, xác định sơ đồ tính bằng cách cắtmột dải bản rộng 1m theo cạnh ngắn, xem dải bản như dầm một nhịp, gối tựacủa bản dầm lấy tùy thuộc vào độ cứng của dầm đở bản, nếu hd > 3hb có thểxem như tựa ngàm, nếu hd < 3hb xem là khớp

• Khi L2 /L1 ≤ 2: Bản chịu lực hai phương, có 11 loại sơ đồ tính như sau:

Bảng3.1 Bảng phân loại sàn

3.2.2 X á c đ ị n h

n ộ i l ự c

• Khi L 2 /L 1 > 2: Bản chịu lực một phương, xác định nội lực bản như dầm một

nhịp theo phương cạnh ngắn, gối tựa của bản dầm là ngàm hay khớp lấy tùythuộc vào độ cứng của dầm đở bản

• Khi L 2 /L 1 ≤ 2: Bản chịu lực hai phương, tính nội lực của từng di bản rộng 1m

tại giữa nhịp theo cả hai phương, mômen gối và mômen nhịp của các di bản nàyxác định theo chỉ dẫn tính bằng bảng tra 11 sơ đồ như sau:

• Trong trường hợp tổng quát, mômen uốn của từng di bản rộng 1m tại giữa nhịptheo cả hai phương cho tất cả các loại ô bản có dạng :

• Trong trường hợp tổng quát, mômen uốn của từng di bản rộng 1m tại giữa nhịptheo cả hai phương cho tất cả các loại ô bản có dạng :

− Mô men lớn nhất ở giữa nhịp của di bản :

 Theo phương L1 : M1 = mi1.P (daN.m)

 Theo phương L2 : M2 = mi2.P (daN.m)

− Mô men lớn nhất ở gối của di bản :

 Theo phương L1 : MI = - ki1.P (daN.m)

 Theo phương L2 : MII = - ki2.P (daN.m)Trong đó :

 mi1 ; mi2 ; ki1 ; ki2 – hệ số phụ thuộc vào tỷ số L2/L1, tra phụ lục 9.

=

; ξ = − − 1 1 2 αm ; s b b 0

s

R bh A

γ

• Giả thiết lớp bê tông bảo vệ tại nhịp abv = 10mm, tại gối abv = 15mm

• Kết quả tính toán được tóm tắt theo bảng sau

Phương Lớp ( kNmM ) αm ξ ( ) mm As2

Chọn cốt thépd

− A As, s': diện tích cốt thép ở vùng chịu kéo và chịu nén.

− Diện tích tiết diện ngang quy đổi: Ared = + bh α As+ α' 'As

− Chiều cao tương đối của vùng chịu nén :

( ' ) ' '

1 bg 2 1 a h/ A s / 2A red

− Chiều cao vùng chịu nén : x = ξ h0

− Moment quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện vùng bê tông chịunén :

33

Nhịp (PhươngX)

Gối (PhươngY)

Nhịp (PhươngY)

Es 2.10E+05 2.10E+05 2.10E+05 2.10E+05 MPa

 Vậy sàn có xuất hiện vết nứt, cần kiểm tra sự mở rộng của vết nứt

3.4.1.1 Kiểm tra sự mở rộng vết nứt của sàn

Cơ sở lý thuyết:

Theo TCVN 5574:2012 mục 7.1.2; bề rộng khe nứt được xác định theo công thức

1 a.20 3.5 100

- δ : hệ số lấy đối với :

Cấu kiện chịu uốn , nén lêch tâm :1.0Cấu kiện chịu kéo :1.2

- ϕ1=1: hê số lấy khi có tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn và tác dụng

ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn

- η : hệ số lấy như sau:

Với thanh thép thanh có gờ : 1.0Với thanh thép tròn trơn:1.3Với cốt thép sợi có gờ hoặc cáp 1.2 Với cốt thép trơn:

M

A z

Trong đó :

- M: moment tiêu chuẩn tác dụng lên thành bể trong 1m chiều rộng

- As: Diện tích cốt thép vùng chịu kéo.

- z : Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện cốt thép S đến điểm đặt của hợp lực trongvùng chịu nén của tiết diện bê tông phía trên vết nứt được xác định như sau:

2 0

0 12

f f

f

h h

α µ

+Trong đó

β : Hệ số lấy như sau:

Đối với bê tông nặng và bê tông nhẹ :1.8

Đối với bê tông hạt nhỏ : 1.6

Đối với bê tông rỗng và bê tông tổ ong :1.4

f f

h h

;

s b

E E

a

F bh

f

b b h A

v bh

=2a hoặc

=0v: Hệ số đặc trưng trạng thái đàn hồi dẻo của bê tông vùng chịu nén , phụ thuộc vào độ

ẩm môi trường và tính chất dài hạn của tải trọng

- v=0.45 đối với tải trọng ngắn hạn

- v=0.15 đối với tải trọng ngắn hạn trong môi trường có độ ẩm lớn hơn 40%

Bảng 3 2Bảng kiểm tra sự mở rộng của vết nứt sàn

Các đặc

trưng

Gối (PhươngX)

Nhịp (PhươngX)

Gối (PhươngY)

Nhịp (PhươngY)

-• Theo TCVN 2737 – 1995, độ võng sàn được tính theo công thức:

Nhận xét: ff = 10.204 mm < [ ] = 25 mmnên sàn thỏa điều kiện võng

Hình 3.3 Độ võng sàn tầng 2

3.5 Tính toán và bố trí thép sàn

3.5.1 C ố t t h é p

c h ị u l ự c

Tính toán cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật b h × (với b là bề

rộng dải strip)

Bê tông cấp độ bền B20 có Rb = 11.5 MPa, α =R 0.444 và ξ =R 0.665

Thép sàn sử dụng thép CB240T có Rs = 225 MPa, Es = × 21 104 MPa

Trình tự tính:

α γ

Giả thiết anhip = 25mm, agoi = 20mm

Chiều cao làm việc của bản sàn:

Tại gối: h h ao = −b goi = 130 20 110 − = mm

Tại nhịp: h h ao = −b nhip = 130 25 105 − = mm

Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng sau

Bảng 2.14 Thép sàn bố trí theo phương X

Bảng 2.15 Thép sàn bố trí theo phương Y

C ố t t h é p

c ấ u

t ạ o

Cốt thép cấu tạo được đặt phân bố vuông góc với cốt thép chịu momen âm

Đường kính cốt thép phân bố chọn nhỏ hơn đường kính cốt thép chịu lực

Khoảng cách giữa các thanh thép:

a a

Diện tích cốt thép trong phạm vi bề rộng dải bản 1m:

s spb

s

L A

L A

L A

L L - kích thước lần lượt cạnh dài và cạnh ngắn ô bản

Vậy bố trí thép cấu tạo Φ6a250

TRỤC A

Hình 4.4 Khung trục 3

4.1 Tính toán và bố trí thép cột

P h ư ơ n g p h á p

t í n h

t o á n

Trong thực tế, khung không gian làm việc như cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên

Sử dụng phương pháp gần đúng để tính toán, biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiênthành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính với trình tự như sau:

4.1.2 T í n h

t o á n

c ố t t h é p

Cốt thép ngang (thép đai) trong cột có nhiệm vụ liên kết với các cốt thép dọc tạo thànhkhung chắc chắn, giữ đúng vị trí cốt thép khi thi công và giữ ổn định cho cốt thép dọckhông bị cong và bật ra ngoài khi chịu nén.

Đường kính cốt đai lớn hơn 0.25 lần đường kính thép dọc lớn nhất và không nhỏ hơn5mm

Khoảng cách giữa các cốt thép đai không lớn hơn 400mm và 15 lần đường kính cốtthép dọc nhỏ nhất

Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc, khoảng cách đai không được vượt quá 10 lần đườngkính bé nhất của cốt dọc chịu nén

Dựa vào kết quả nội lực từ mô hình, ta thấy cột đã đủ khả năng chịu cắt nên không cầntính cốt thép đai mà bố trí theo cấu tạo

a a

Chọn bước đai a200 bố trí cho cột.

Bước cốt đai tại vị trí nối cốt thép dọc: a ≤ 10Φdocmin= × = 10 20 200mm

Chọn bước đai a100 bố trí tại vị trí nối cốt thép dọc.

4.2 Tính toán cốt thép dầm

Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

T í n h

t o á n

t h é p

d ọ c

Tùy theo momen là dương hay âm mà lấy tiết diện tính toán khác nhau

Với momen âm, bản cánh của tiết diện chữ T nằm trong vùng chịu kéo, do đó tính toántheo tiết diện hình chữ nhật (bd x h)

Với momen dương, cánh nằm trong vùng chịu nén, tính toán theo tiết diện chữ T có bềrộng cánh bf

Nhận xét: nên trục trung hòa đi qua cánh, tính toán thép nhịpvới tiết diện chữ nhật lớn b hf× = 1100 450 × mm

Kiểm tra điều kiệnα αm ≤ =R 0,429và ξ ξ ≤ R = 0,623

Diện tính cốt thép yêu cầu:

T í n h

t o á n

t h é p

đ a i

4.2.2.1 Kiểm tra độ bền trên các dải nghiêng

Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu theo cấu tạo để kiểm tra độ bền trên các dảinghiêng như sau: Đai hai nhánh đường kính Φ6, bước đai s =150mm, tiết diện

nghiêng cắt qua 1 lớp cốt đai

Kiểm tra độ bền theo công thức: V Q ≤ bdmin = 0.3 ϕ ϕw1 b b1R bho

Trong đó:

ϕw1- hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai vuông góc với trục dọc cấu kiện, được xác

định theo công thức: ϕw1 = + 1 5 αµw ≤ 1.3( vớiα = E E b s ,µ = w

w s

A

bs )s

E ,Eb- môđun đàn hồi của thép đai và bê tông

w

s

A - diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai

b – chiều rộng tiết diện chữ nhật hay chiều rộng sườn của tiết diện chữ T

s – khoảng cách giữa các cốt đai theo phương trục dầm

ϕ 1- hệ số xét đến sự phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau, xác định

theo công thức: ϕb1= − 1 β Rb(với β lấy bằng 0.01 đối với bê tông nặng)

4.2.2.2 Tính khoảng cách giữa các cốt đai

Đối với dầm B18, do chiều cao dầm không lớn hơn 300mm nên chỉ cần bố trí cốt đaitheo cấu tạo

Chọn đai 2 nhánh Φ8( fsw = 50.3 mm2), khoảng cách đai tính toán:

Vì tiết diện dầm hình chữ nhật, lực dọc N = 0 nên khoảng cách đai tính toán được tínhtheo công thức:

w w

16min6.67

bt

f R R bh V s

f R

R b

Trong đó:

ϕ 4- lấy bằng 1.5 đối với bê tông nặng và bê tông tổ ong

ϕn- hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc trục, lấy bằng 0 khi N = 0

Khoảng cách đai cấu tạo:

500 mm

ct

h s

Chọn khoảng cách đai thiết kế:

1 Tiêu chuẩn Việt Nam

[1] Bộ Xây dựng (1995), TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn

thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội.

[2] Bộ Xây dựng (2008), TCVN 1651-1:2008: Thép cốt bê tông – Phần 1: Thép

thanh tròn trơn, NXB Xây dựng, Hà Nội.

[3] Bộ Xây dựng (2008), TCVN 1651-2:2008: Thép cốt bê tông – Phần 2: Thép

thanh vằn, NXB Xây dựng, Hà Nội.

[4] Bộ Xây dựng (2012), TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

– Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội.

2 Sách tham khảo

[1] Hoàng Hiếu Nghĩa (2016), Thực hành thiết kế kết cấu nhà bê tông cốt thép,

NXB Xây dựng, Hà Nội

[2] Lê Bá Huế và Phan Minh Tuấn (2009), Khung bê tông cốt thép toàn khối, NXB

Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

[3] Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịnh Kim Đạm và Nguyễn Lê Ninh (2008),

Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép: Phần kết cấu nhà cửa, NXB Khoa học và

kỹ thuật, Hà Nội

[4] Nguyễn Đình Cống (2006), Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép, NXB Xây

dựng, Hà Nội

[5] Võ Bá Tầm (2005), Kết cấu bê tông cốt thép – Tập 3: Các cấu kiện đặc biệt,

NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh

[6] Vũ Mạnh Hùng (2017), Sổ tay thực hành kết cấu công trình, NXB Xây dựng,

Hà Nội