đồ án bê tông cốt thép

- Đối với nhịp giữa: 3.1 Sơ đồ tính toán Sơ đồ tính dầm phụ là dầm liên tục 4 nhịp, các gối tựa là dầm chính được tính theo sơ đồ đàn hồi: Hình 3.1 Sơ đồ tính dầm phụ 3.2 Xác định tải tr

Trang 1

TRƯỜNNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO ACI

GVHD: TS MAI LỰUSVTH: LÊ THANH BÌNHMSSV:18H109002

LỚP: CD18CLCA

TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 04 năm 2021

Trang 2

ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS MAI LỰU

Em chân thành cảm ơn!

2

SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H109000

Trang 3

MỤC LỤC

3

Trang 4

Danh sách từ viết tắt

GVHD Gíao viên hướng dẫn

SVTH Sinh viên thực hiện

Trang 5

Danh sách bảng biểu

Bảng 1.1 Thông số kích thước 8

Bảng 1.2 Thông số cốt thép 8

Bảng 2.1 Tải trọng bản thân của sàn 11

Bảng 2.2 Tính cốt thép chịu lực cho sàn 16

Bảng 2.3 Chọn thép chịu lưc 17

Bảng 3.1 Moment lớn nhất tại các mặt cắt dầm phụ 24

Bảng 3.2 Lực cắt lớn nhất tại các mặt cắt dầm phụ 27

Bảng 3.3 Bố trí cốt đai tại cái vị trí gối của dầm phụ 26

Bảng 3.4 Kết quả tính toán hàm lượng cốt thép của dầm phụ 35

Bảng 3.5 Chọn và bố trí cốt thép cho dầm phụ 35

Bảng 3.6 Khả năng chịu lực của thép trước và sau khi cắt 39

Bảng 3.7 Chiều dài neo thép Ldb nối cốt thép 40

Bảng 3.8 Kiểm tra đảm bảo điều kiện nứt ở TTGH sử dụng 45

Bảng 4.1 Moment lớn nhất tại các mặt cắt dầm chính 50

Bảng 4.2 Lực cắt lớn nhất tại các mặt cắt dầm chính 50

Bảng 4.3 Bố trí cốt đai cho dầm chính 53

Bảng 4.4 Kết quả tính toán hàm lượng cốt thép dầm chính 61

Bảng 4.5 Chọn và bốt trí cốt thép cho dầm chính 61

Bảng 4.6 Khả năng chịu lực của dầm chính trước và sao khi cắt uốn thép 66

Bảng 4.7 Kiểm tra điều kiện đảm bảo nứt ở TTGH sử dụng 73

5

Trang 6

Danh sách hình ảnh

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng sàn 7

Hình 1.2 Mặt cắt cấu tạo mặt bằng sàn 8

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán sàn 10

Hình 2.2 Cấu tạo mặt sàn 10

Hình 2.3 Các trường hợp đặt tải sàn 12

Hình 2.4 Biểu đồ bao lực cắt 13

Hình 2.5 Biểu đồ bao mô men 13

Hình 2.6 Cốt thép cấu tạo chịu mô men âm 18

Hình 2.7 Bố trí thép sàn 19

Hình 2.8 Mặt cắt bố trí thép sàn 20

Hình 3.1 Sơ đồ tính dầm phụ 21

Hình 3.2 Các trường hợp chất tải 23

Hình 3.3 Biểu đồ bao lực cắt 24

Hình 3.4 Biểu đồ bao mô men 24

Hình 3.5 Khoảng cách các lớp cốt đai 25

Hình 3.6 Kích thước tiết diện dầm phụ 25

Hình 3.7 Biểu đồ bao vật liệu dầm phụ 41

Hình 3.8 Bố trí cốt thép dầm phụ dầm phụ 41

Hình 3.9 Mặt cắt ngang dâm phụ 42

Hình 4.1 Sơ đồ tính dầm chính 46

Hình 4.2 Các trường hợp đặt tải 49

Hình 4.3 Biểu đồ bao lực cắt dầm chính 49

Hình 4.4 Biểu đồ bao mô men dầm chính 50

Hình 4.5 Xách định cốt treo 54

Hình 4.6 Kích thước tiết diejn dầm chính 55

Hình 4.7 Nội suy mô men mép cột 56

Hình 4.6 Biểu đồ bao vật liệu dầm chính 68

Hình 4.7 Bố trí thép dầm chính 69

Hình 4.8 Mặt cắt bố trí thép dầm chính 70

6

Trang 7

7

Trang 8

8

Trang 9

CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1.1Mặt bằng sàn:

Trang 10

Trang 11

Trang 12

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN SÀN2.1 Phân loại bản sàn

Xét tỉ số:

Vậy xem bản sàn làm việc theo 1 phương (phương cạnh ngắn L1) Khi tính toán cầnphải cắt ra một dải có bề rộng là b=1m theo phương vuông góc với dầm phụ (phương cạnhdài L2) Vì các ô bản hoàn toàn giống nhau, kế tiếp nhau, nên bản sẽ làm việc như một dầmliên tục

2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

2.2.1 Chiều dày sơ bộ của bản sàn

Theo Bảng 7.3.1.1 ACI 318-14, chiều dày sàn tối thiểu được chọn như sau (chưa xét đến yêucầu hạn chế độ võng):

-1

s

L h

2.2.3 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm chính

 Suy ra: Chọn chiều cao dầm chính h dc = 900 (mm)

 Suy ra: Chọn bề rộng dầm phụ b dc = 350 (mm)

12

Trang 13

Trang 14

Lớp cấu tạo

Chiềudày

i mm δ

Trọng lượngriêng

i N / mm γ

• Sử dụng phần mềm sap 2000 tìm ra được momen và lực cắt của bản sàn Ta có các sơ

đồ tính và các biểu đồ momen, lực cắt như sau:

• Do tính chất đối xứng của kết cấu nên ta chỉ cần đặt tải để tìm ra hình bao nội lực củamột nữa sơ đồ, phần bên kia lấy đối xứng qua trục đối xứng

Trang 15

Hình d (LL3): Hoạt tải chất ở các nhịp 1, 2, 4, 6, 8,10,12 để tìm mô mem âm tại gối thứ 2.

Hình e (LL4): Hoạt tải chất ở các nhịp 2, 3, 5, 7, 9,11 để tìm mô mem âm tại gối thứ 3.

Hình f (LL5): Hoạt tải chất ở các nhịp 1, 3, 4, 6, 8,10,12 để tìm mô mem âm tại gối thứ 4.

Hình g (LL6): Hoạt tải chất ở các nhịp 2, 4, 5, 7, 9,11 để tìm mô mem âm tại gối thứ 5.

Hình g (LL7): Hoạt tải chất ở các nhịp1, 3, 5, 6, 7, 8,10,12 để tìm mô mem âm tại gối thứ 6.

2.5.2 Tổ hợp tải trọng và nội lực xuất ra từ sap2000:

 Tổ hợp cơ bản gồm tĩnh tải và một hoạt tải theo các trường hợp như sau:

Trang 16

Trang 17

 Nội lực xuất ra từ phần mềm sap2000:

Hình 2.4 Biểu đồ bao lực cắt

Hình 2.5 Biểu đồ bao mô men

• Nhận xét: Từ hình bao mô men ta nhận thấy giá trị mô men dương không có sự

chênh lệch đáng kể ở các nhịp giữa Mô men âm không chênh lệch nhiều giữa cácgối giữa (trừ gối số 2) Để giảm bớt khối lượng tính toán ta chọn một số mặt cắt có

mô men lớn nhất để thiết kế cốt thép như sau:

 Còn momen ở những gối và nhịp còn lại được đối xứng qua gối thứ 7

− Giá trị lực cắt lớn nhất của sàn:

Vmax= 20592,37 (N)

2.6 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn

- Chọn kiểm tra cho gối phải của nhịp biên vì có lực cắt lớn nhất:

Trang 18

 Biết b, hs, f’c, fy, ds, Mu.

Bước 1: Dựa vào cấp bê tông f’c để chọn hệ số

1

β :

Xác định hệ số quy đổi

1

β theo tiêu chuẩn ACI 318-14 mục 22.2.2.4 như sau:

Trang 19

• Tính tỷ số s

c d

theo biểu thức sau:

9,18

s

d c

o Nếu φ khác nhiều so với giá trị ban đầu thì tính lại a với φ vừa tìm được

Bước 4: Kiểm tra điều kiện s

c d

497, 27280

c s

Nên tăng h, tăng cường độ bê tông

Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu theo tiêu chuẩn ACI 318-14:

• Quy định hàm lượng thép tối thiểu Asmin: theo mục 7.6.1.1, ACI 318-14, quy định hàm lượng lượng thép tối thiểu cho sàn một phương

Trang 20

c (mm) c/ds As,mi n

(mm 2 )

As (mm 2 )

Giữa nhịp biên 7781804.1 1000 66 7.80 9.18 9.18 180 497.27Gối thứ 2 10238527.7 1000 66 10.49 12.34 12.34 180 668.74Các nhịp giữa 5870979.6 1000 66 5.79 6.81 6.81 180 369.19Các gối giữa 9083839.5 1000 66 9.21 10.84 10.84 180 587.13

Tại tất cả các tiết diện, tỉ số

A b s A

=

(mm)

• Tiêu chuẩn tại mục 7.7.2.3 của ACI 318-14 quy định khoảng cách giữa cácthanh thép không được vượt quá 3 lần chiều dày sàn (3hs) và 457,2 (mm) Nghĩalà:

s tk s

as: là diện tích môt thanh thép đã chọn

As, : là tổng diện tích thép trên bề rộng 1000mm

• Sau khi tính toán và tra bảng diện tích thép, Ta phối thép sàn theo bảng sau:

Bảng 2.3 Chọn thép chịu lưc

Trang 21

As,design (mm 2 )  As

• ACI quy định hàm lượng

b s

Trang 22

2.9 Chi tiết bố trí thép sàn

Hình 2.7 Bố trí thép sàn

Trang 23

a) Mặt cắt 1-1

Hình 2.8 Mặt cắt bố trí thép sàn

Trang 24

Chương 3 : THIẾT KẾ DẦM PHỤ

Dầm phụ là dầm liên tục truyền trực tiếp tải trọng lên các dầm chính nên gối tựa của dầm chính trực dao với nó Ta tính dầm phụ theo sơ đồ đàn hồi, nên nhịp tính toán sẽ lấy từ tim tới tim của dầm chính

- Đối với nhịp giữa:

3.1 Sơ đồ tính toán

Sơ đồ tính dầm phụ là dầm liên tục 4 nhịp, các gối tựa là dầm chính được tính theo sơ

đồ đàn hồi:

Hình 3.1 Sơ đồ tính dầm phụ

3.2 Xác định tải trọng tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ

Các tải trọng từ bản sàn truyền vào dầm phụ là tải trọng tính toán nên khi tính ta không cần nhân hệ số vượt tải (trừ trọng lượng bản thân dầm phụ)

3.2.2 Hoạt tải tính toán

Hoạt tải tính toán từ bản sàn truyền vào dầm phụ:

Trang 26

3.3.2 Biểu đồ bao nội lực

 Sao khi giải Sap2000, Ta có được biểu đồ momen và lực cắt như sau:

Hình 3.3 Biểu đồ bao lực cắt

Hình 3.4 Biểu đồ bao mô men

Suy ra ta có nội lực dầm phụ như sau:

Bảng 3.1 Moment Lớn Nhất Tại Các Mặt Cắt

Moment Uốn Lớn Nhất Dùng Để Thiết Kế Cốt Thép

Trang 27

 Momen ở nhịp và các gối còn lại đối xứng qua gối thứ 3.

3.4 Thiết kế cốt đai cho dầm phụ

3.4.1 Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai cho dầm

 Chọn lớp bê tông bảo vệ cốt chủ abv=40mm, giả sử sử dụng thép chủ φ20 Chiều cao hữu hiệu của tiết diện được tính như sau:

 Tiết diện thỏa mãn yếu cầu chịu lực

 Theo điều kiện:

( ) ,max 14773 ( )

68738,6354

0,75 7.65

u n

Trang 28

 Ta sử dụng thép có fyt=175 Mpa, Đai hai nhánh φ8.

a) Trong đoạn Sg (1375mm kể từ gối) của các nhịp dùng lực cắt lớn nhất

147737,65 68738,6354 78999,0179

u n

v yt s need

178999( ) 140914, 20( )

w

A f d

Trang 29

⇒ Thỏa điều kiện

v y t s

⇒ Thỏa khả năng chịu cắt của cốt đai

b) Trong đoạn ngoài Sg của các nhịp dùng lực cắt lớn nhất để tính:

87547, 03 68738,6354 18808,39

u n

100,53.175.410

374,1518808,39

v yt s need

117089,92( ) 140914, 20( )

3

Nên:

Trang 30

A f d

v y s s

_⇒ Thỏa khả năng chịu cắt của cốt đai

 Vậy ta chọn bố trính thép đai 2 nhánh φ8a200 cho đoạn ngoài Sg

 Tất cả kết quả trên đều thỏa điều kiện chịu cắt của bê tông.Tương tự với những mặt cắtkhác, ta có bảng sau:

Bảng 3.3 Bố trí cốt đai tại các vị trí Gối

biên 76088,66

68738,63

100,5 3

Trang 31

58643.06 3

95536.27 4

Vậy ta bố trí thép đai tại các gối (đoạn Sg từ gối ra 1375mm) ứng với đường kính thépvới bước thép đã ghi trong bảng Ngoài đoạn Sg bố trí thép đai 2 nhánh φ8a200

3.5 Tính toán diện tích cốt thép chịu lực

 Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép vùng bê tông chịu kéo as =50(mm)

 Gỉa sử chọn cốt thép chịu lực φ20, Thì c chiều cao làm việc theo giả thuyết:

 Biết:

h b b h f d M

Tiết diện đang xét là tiết diện chữ T, vì vậy cần phải

xác định độ vươn của sải cánh tính từ mép sườn (Sf) như sau:

Hình 3.6 Kích thước tiết diện dầm phụ

3.5.1 Tính toán cốt thép chịu mô men dương (Tính theo tiết diện chữ T)

 Tính với momen uốn tại giữa nhịp biên của dầm phụ:

u

Trang 32

và trục trung hòa đi qua điểm tiếp giáp giữa sườn

và cánh của tiết diện, lấy cân bằng moment tại tâm cốt thép chịu kéo As:

theo biểu thức sau:

12, 46

s

d c

Trang 33

- Nếu φ khác nhiều so với giá trị ban đầu thì tính lại a với φ vừa tìm.

• Kiểm tra điều kiện s

c d

c s

• Kiểm tra Hàm lượng thép tối thiểu:

- Quy định hàm lượng thép tối thiểu Asmin:

'

2 ,min

và trục trung hòa đi qua điểm tiếp giáp giữa sườn

và cánh của tiết diện, lấy cân bằng moment tại tâm cốt thép chịu kéo As:

Trang 34

8,34

s

d c

- Nếu φ khác nhiều so với giá trị ban đầu thì tính lại a với φ vừa tìm

c d

Trang 35

0,02 0, 6400

c s

'

2 ,min

3.5.2 Cốt thép chịu mô men âm ( Tính theo tiết diện HCN )

 Tiết diện gối thứ 2

Mu =110803,24 N.mm

h b h f d M

Tiết diện đang xét là tiết diện chữ nhật (bw, hs)

• Giả thuyết tiết diện phá hoại dẻo tương ứng với hệ số giảm độ bền

103,12

s

d c

Trang 36

c d

c s

'

2 ,min

Tiết diện đang xét là tiết diện chữ nhật (bw, hs)

• Giả thuyết tiết diện phá hoại dẻo tương ứng với hệ số giảm độ bền

Trang 37

c s

'

2 ,min

Trang 38

Sau khi tính toán kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 3.4 Kết quả tính toán hàm lượng cốt thép

_Tại tất cả các tiết diện, tỉ số

3.5.3 Lựa chọn cốt thép chịu lực

• So sánh với diện tích cốt thép tính tại các tiết diện trong bảng trên, ta thấy tất cả cáckết quả đều lớn hơn Asmin, suy ra, bố trí cốt thép cho các tiết diện này bằng giá trị As đãtính ở trên

• Sau khi đã có tiết diện, ta tiến hành chọn thép chịu lực để bố trí cho dầm phụ Ta cóbảng sau:

Bảng 3.5 Chọn và Bố trí cốt thép cho dầm phụ

Tiết diện As

(mm2)

As, min(mm2) Chọn thép

As, tke(mm2) % ∆ Ghi chúNhịp biên 880.95 368,24 2φ20 + φ181 882.787535

Trang 39

3.6 Biểu đồ bao vật liệu dầm phụ

Xác định khả năng chịu lực của tiết diện sau khi cắt thép, tính toán theo tiết diệnHCN vì khi dầm chịu Mu, max chiều cao vùng nén a vẫn còn tương đối nhỏ

3.6.1 Trình tự tính toán khả năng chịu lực của tiết diện sau khi cắt thép

Biết: Biết:

h b b h f d d A

, Tính Mr.

• Giả sử dầm phá hoại dẻo, cân bằng lực theo phương ngang

 Tính nhịp biên (theo tiết diện chữ T):

• Nhịp biên bố trí 2φ20+1φ18 có : As = 882,787 (mm2)

• Kiểm tra vị trí trục trung hòa :

'0,85

12, 483

s

d c

'

2 ,min

• Khả năng chịu lực của cốt thép :

- Xét các trường hợp phá hoại của tiết diện khi tới hạn:

Trang 40

s

d c

'

2 ,min

Trang 41

s s

A > A

(thỏa)

• Khả năng chịu lực của cốt thép :

- Xét các trường hợp phá hoại của tiết diện khi tới hạn:

o Tính toán tương tự cho các vị trí còn lại Ta được kết quả khả năng chịu lực của thép

sau khi cắt trong bảng sau:

Trang 42

3.7.1 Xác định chiều dài đoạn neo

• Chiều dài neo của cốt thép (mục 12.2, ACI318) được xác định theo công thức sau

và không được nhỏ hơn 300mm:

ldb: chiều dài neo cơ bản (mm);

Ab: diện tích tiết diện thanh thép (mm);

fy và fc’ là giới hạn của cốt thép và độ bền của bê tông (MPa);

L

 Ta chọn chiều dài neo thép φ18 là 185(mm)

o Tương tự tính toán ta được kết quả tính và chọn chiều dài neo thép cho các

thanh thép

3.7.2 Chiều dài đoạn nối

• Theo ACI chiều dài đoạn nối trong vùng kéo không được nhỏ hơn 300mm và

thỏa mãn yêu cầu:

− Mối nối loại A: 1,0ld;

− Mối nối loại B: 1,3ld

Trong đó: ld là chiều dài đoạn neo

• Chiều dài đoạn nối trong vùng nén không được nhỏ hơn 300mm và phải bằng các giátri sau:

(0.0005f d y b)( ),in ⇔ fy≤60000psi;

Trang 43

2(0.0007f d cm y b)( ),⇔ fy≤4200kg cm/ ;

(0.0009f y−24) ( ),d in b ⇔ fy>60000psi;

Hoặc

2 24

(0.013f y− ) (d cm b ),⇔ fy>4200kg cm/ ;Trong đó: db là đường kính cốt thép nối tính bằng in;

fy tính theo psi hoăc kg/cm2

3.7.3 Bảng kết quả tính chiều dài đoạn neo, nối

Bảng 3.7 Chiều dài neo thép L db , nối cốt thép

Thép bị

cắt,nối

Ab

' c

db,tính toán Ldb,chọn Đoạn

nối(mm2) (N/mm) 2 (N/mm2

(mm)

Trang 44

Hình 3.7 Biểu đồ bao vật liệu dầm phụ (KN.m)

Hình 3.8 Bố trí cốt thép dầm phụ

Trang 45

Hình 3.9 Mặt cắt ngang dầm phụ

3.8 Kiểm tra điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

Kiểm tra điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng cho các mặt cắt nguy hiểmTải trọng kiểm tra như trạng thái cường độ

Tổ hợp tải trọng ở trạng thái sử dụng:

1,0DL+1,0LLCác trường hợp đạt tải như tính toán chịu lực

Dùng Sap2000 tính toán nội lực ta được mooment lớn nhất tại cái mặt cắt

Moment Uốn Lớn Nhất Dùng Để Kiểm Tra Điều Kiện Nứt

Trang 46

Bề rộng vết nứt do uốn trong dầm bê tông cốt thép được kiểm soát bằng cách giới hạnkhoảng cách của cốt thép ở lớp ngoài cùng chịu kéo dưới tác dụng của tải trong trạng thái giới hạn ở sử dụng như sao

[ ] 123000. 2

e c

s s

f

γβ

Trong đó:

- dc là khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài

bê tông chịu kéo:

- h: chiều dày cấu kiện (mm)

- fs: Ứng suất trong thanh thép chịu kéo được xác định ở trạng thái giới hạn sử dụng (Mpa) Đối với dầm có tiết diện chữ nhật và bố trí thép đơn thì ứng suất fs

có thể được xác định theo trình tự các bước sau:

Bước 1: Xác định khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ ngoài cùng chịu nén;

Dựa vào phương trình Moment Tĩnh đi qua trọng tâm Sx=0, ta có:

Mô men tĩnh đối với trục cách thớ trên một đoạn x:

2

2 2 2 0

Tiêu đề	BÊ TÔNG CỐT THẾP
Tác giả	Lê Thanh Bình
Người hướng dẫn	TS. Mai Lựu
Trường học	Trường Đại học Giao thông Vận tải Tp Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép
Thể loại	Đồ Án Môn Học
Năm xuất bản	2021
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	2,84 MB