đồ án bê tông cốt thép

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD TS MAI LỰU Lời cảm ơn Để hoàn thành đồ án Bê Tông Cốt Thép này, thật sự có rất nhiều người em cảm thấy biết ơn Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy Mai Lựu , giảng v.

Lời cảm ơn

Để hoàn thành đồ án Bê Tông Cốt Thép này, thật sự có rất nhiều người em cảmthấy biết ơn Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy Mai Lựu , giảng viên khoaCông Trình Giao Thông Người đã hướng dẫn môn Kết cấu bê tông cốt thép cho lớp

em và trực tiếp chỉ bảo em thực hiện đồ án đầu tay này Cảm ơn thầy về sự nhiệt tìnhgiảng dạy và trong quá trình hướng dẫn và duyệt đồ án, giúp cho chúng em có sự chịukhó, khắc khe trong trình bày để có được một sản phẩm hoàn thiện Những kiến thứcthầy đã truyền thụ chắc chắn sẽ còn đi theo em sau này Trong quá trình thực hiện đồ

án, em cũng gặp rất nhiều điều khó khăn vì còn một số kiến thức em còn chưa biếthoặc chưa nắm vững Nhưng nhờ các bạn của em, những người đã luôn cố gắng giúp

đỡ em thực hiện được đúng tiến độ

Em chân thành xin cảm ơn!

Tóm tắt

Đồ án bê tông cốt thép thiết kế sàn sườn toàn khối loại bản dầm bao gồm cácchương sau:

Chương 1: PHÂN TÍCH VÀ TỔ HỢP SỐ LIỆU

Chương 2: THIẾT KẾ BẢN SÀN

Chương 3: THIẾT KẾ DẦM PHỤ

Chương 4: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

Từng chương đã được trình bày rõ ràng về phương pháp tính toán, cách tiếnhành, kết quả và bố trí thép cho từng cấu kiện (có hình ảnh kèm theo)

Đồ án có một bản vẽ chi tiết cỡ A1 kèm theo

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Tổng hợp số liệu tính toán 8

Hình 2.1 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của bản sàn 9

Hình 2.2 Các lớp cấu tạo của bản sàn 10

Bảng 2.1 Tải trọng bản thân của sàn 10

Hình 2.3 Biểu đồ moment của bản sàn 12

Hình 2.4 Biểu đồ lực cắt của bản sàn 12

Hình 2.5 Biểu đồ lực cắt của bản sàn 14

Bảng 2.2 Tải trọng bản thân của sàn 14

Bảng 2.3 Tải trọng bản thân của sàn 16

Hình 2.6 Mặt cắt 1-1 17

Hình 2.7 Mặt cắt 2-2 và 3-3 17

Hình 2.8 Mặt cắt bố trí thép sàn Error! Bookmark not defined. Hình 3.1 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của dầm phụ 18

Hình 3.2 Sơ đồ tính toán của dầm phụ 18

Hình 3.3 Biểu đồ bao moment dầm phụ 21

Hình 3.4 Biểu đồ bao lực cắt dầm phụ 21

Bảng 3.1 Momen của dầm 21

Bảng 3.2 Lực cắt của dầm 21

Bảng 3.3 Kết quả tính cốt đai dầm phụ 23

Bảng 3.4 Kết quả tính thép dầm phụ Error! Bookmark not defined. Bảng 3.5 Chọn và bố trí thép dầm phụ 25

Bảng 3.6 Kết quả tính khả năng chịu lực của thép 26

Bảng 3.7 Kết quả chọn chiều dài neo thép 27

Hình 3.5a Bố trí cốt thép dầm phụ Error! Bookmark not defined. Hình 3.5b Bố trí cốt thép dầm phụ 28

Hình 3.6 Bố trí cốt thép dầm phụ 28

Hình 4.1 Sơ đồ tính toán dầm chính 29

Hình 4.2 Các trường hợp đặt tải dầm chính 30

Hình 4.3 Biểu đồ moment cho từng trường hợp đặt tải 31

Hình 4.4 Biểu đồ bao moment dầm chính 31

Bảng 4.1 Giá trị momen tại cắt tiết diện 32

Hình 4.5 Biểu đồ bao moment dầm chính 32

Hình 4.6 Biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp đặt tải 33

Hình 4.7 Biểu đồ bao lực cắt dầm chính 33

Bảng 4.2 Giá trị lực cắt tại cắt tiết diện 34

Bảng 4.3 Kết quả tính thép dầm chính 36

Bảng 4.4 Bố trí thép dầm chính 37

Bảng 4.5 Kết quả tính và bố trí thép đai 38

Bảng 4.6 Kết quả kiểm tra chịu cắt của thép đai 38

Bảng 4.7 Kết quả tính toán cắt và uốn cốt thép dầm chính 39

Hình 4.8 Biểu đồ bao moment và vật liệu dầm chính 41

Hình 4.9 Mặt cắt dọc dầm chính 41

Hình 4.10 Các mặt cắt ngang trên dầm chính 41

MỤC LỤC

Lời cảm ơn 1

Tóm tắt 2

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP SỐ LIỆU 7

1.1 Sơ đồ tính toán 7

1.2 Dữ kiện đề bài 7

1.3 Vật liệu sử dụng 7

1.4 Tổng hợp số liệu 8

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BẢN SÀN 9

2.1 Phân loại bản sàn 9

2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện 9

2.2.1 Chiều dày sơ bộ của bản sàn 9

2.2.2 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm phụ 9

2.2.3 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm chính 9

2.3 Sơ đồ tính toán 9

2.3.1 Xác định tải trọng 10

2.3.2 Tĩnh tải 10

2.3.3 Hoạt tải 11

2.3.4 Tổng Tải 11

2.4 Nội lực 11

2.5 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn 12

2.6 Tính và bố trí thép chịu moment uốn 13

2.7 Bố trí thép cấu tạo ,thép chống co ngót và cốt thép chịu nhiệt 16

2.8 Cắt và uốn thép sàn 16

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DẦM PHỤ 18

3.1 Sơ đồ tính toán 18

3.2 Xác định tải trọng 18

3.2.1 Tĩnh tải 18

3.2.2 Hoạt tải 19

3.2.3 Tổng tải 19

3.3 Xác định nội lực 19

3.3.1 Xếp tải 19

3.3.2 Biểu đồ bao moment 21

3.3.3 Biểu đồ bao lực cắt 21

3.4 Tính cốt thép 22

3.5 Kiểm tra điều kiện chịu cắt cho dầm phụ 22

3.6 Tính toán cốt thép chịu lực 23

3.7 Vẽ đường bao vật liệu 26

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 29

4.1 Sơ đồ tính toán 29

4.2 Xác định tải trọng 29

4.2.1 Tĩnh tải 29

4.2.2 Hoạt tải: 29

4.3 Xác định nội lực 29

4.3.1 Các trường hợp đặt tải 30

4.3.2 Biểu đồ bao moment 31

4.3.3 Biểu đồ bao lực cắt 32

4.4 Tính cốt thép 34

4.4.1 Tính toán cốt thép dọc 34

4.5 Tính cốt đai: 37

4.6 Tính toán cắt uốn cốt thép và vẽ hình bao vật liệu: 39

4.6.1 Bài toán ngược: 39

4.7 Bố trí cốt thép 41

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP SỐ LIỆU

1.1 Sơ đồ tính toán

Hình 1.1 Sơ đồ tính toán.

- Vữa lót: δv = 20 mm, , tc 2000kg m/ 3,

- Bản bê tông cốt thép:  b hb, tc 2500kg m/ 3 ,

- Vữa trát: δvt = 10 mm, tc 2000kg m/ 3

1.4 Tổng hợp số liệu

Sau khi phân tích số liệu của đề bài, tiến hành lập bảng như sau để dễ

Bê tôngC18 (Mpa)

Cốt thépSàn

s

R (Mpa)

Cốt đaisw

R (Mpa) R (Mpa)Cốt dọcs

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BẢN SÀN

2.1 Phân loại bản sàn

Xét tỉ số

2 1

L

L =

6,22,7 = 2,25 > 2, nên bản thuộc loại bản dầm, bản làm việc theophương cạnh ngắn

2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

2.2.1 Chiều dày sơ bộ của bản sàn

Xác định sơ bộ chiều dày bản sàn:

 Vậy chọn chiều dày bản h = 110mm.s

2.2.2 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm phụ

2.3 Sơ đồ tính toán

Tiến hành cắt theo phương cạnh ngắn một dãy có b = 1m, xem như dầm liên tục nhiều gốitựa là các dầm phụ

Hình 2.2 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của bản sàn.

b

 Nhịp giữa: L b  L b1 dp2700 250 2450  mm

2.3.1 Xác định tải trọng

2.3.2 Tĩnh tải

Cấu tạo bản sản được chia làm 4 lớp như sau:

Căn cứ theo cấu tạo mặt sàn, lập bảng giá trị như sau:

Bảng 2.2 Tải trọng bản thân của sàn.

Lớp cấu tạo

Chiềudày

i

(mm)

Trọng lượngriêng

i

 (kg/m3)

Trị tiêuchuẩn

tc

g

(N/mm2)

Hệ số tincậy về tảitrọng,

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:

5 5

Hình 2.4 Biểu đồ moment của bản sàn.

Hình 2.4 Biểu đồ lực cắt của bản sàn.

Moonmen lớn nhất ở nhịp biên: M6780000 Nmm 

Moonmen lớn nhất ở gối thứ 2: M7910000 Nmm 

Moonmen lớn nhất ở các nhịp giữa và các gối giữa: M 5740000 Nmm   

M 7590000 Nmm   

Giá trị lực cắt lớn nhất của dải sàn: Vmax 15710 N 

2.5 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn

Chọn kiểm tra cho gối phải của nhịp biên vì có lực cắt lớn nhất Vu=15710N Chọn lớp

bê tông bảo vệ, tc=20mm và dự định dùng thép 10 , db=10 mm Tính chiều cao làm

2.6 Tính và bố trí thép chịu moment uốn

Giả thuyết tiết diện phá hoại dẻo tương ứng với hệ số giảm độ bền =0,9

Tính với momen uốn lớn nhất tại giữa nhịp biên của dải bản: M u  67800 00 Nmm .

Xác định hệ số quy đổi 1 theo tiêu chuẩn ACI 318-14 mục 22.2.2.4 như sau:

Ta có: f c' 21MPa28MPa nên suy ra  1 0,85

Tính chiều cao vùng nén a dựa vào phương trình cân bằng momen, ta được:

0 8.1000

a

Trong đó: + c là khoảng cách từ trục trung hòa tới thớ ngoài cùng chịu nén (mm);

+ a là chiều cao vùng nén của bê tông (mm);

+ dt là khoảng cách từ lớp thép kéo ngoài cùng tới thớ nén của tiết diện(mm)

6,64

t

d c

 Chọn =0,9

Nếu  khác nhiều so với giá trị ban đầu thì tính lại a với  vừa tìm Kiểm tra điều kiện

f



Sau đó chọn và bố trí thép Tính lại ds Nếu ds khác nhiều so với giá trị ban đầu thì thiết

kế lại từ đầu với ds vừa tìm được

Ta có:

6,64

0,074 0,375 0,6 90

t

c

Tiết diện cốt thép '

c s

Suy ra:

6,640,074 0,690

: quay trở về bước chọn tiết diện (tăng tiết diện bxh)

Momen để tính thép được thể hiện trên hình dưới đây

Mômen để tính thép được thể hiện trên hình 2 Tại gối thứ 2 chọn giá trị lớn hơn đểtính thép bố trí cho cả 2 thiết diện

Hình 2.5 Biểu đồ lực cắt của bản sàn.

hs(mm)

dt(mm)

A

As(mm2)

Quy định hàm lượng thép tối thiểu (A s min):

(Mục 7.6.1.1, ACI 318-14 quy định hàm lượng thép tối thiểu cho sàn một phươngtheo bảng 1-3

0,0018 420max g,0, 0014 g 0,002

maxmin( ; )

design

So sánh các tiết diện, khoảng cách s tính toán tại 3 và 4 lớn hơn khoảng cách smax Nhưvậy chọn khoảng cách thiết kể cho tất cả tiết diện này bằng với smax.Tuy nhiên để đơngiản cho thi công ,chọn khoảng cách là số chẵn 450mm,thỏa mãn điều kiện trên,đượcthể hiện trong bảng

max min(3 ;18 )s

Bảng 2.3 Tải trọng bản thân của sàn.

2.7 Bố trí thép cấu tạo ,thép chống co ngót và cốt thép chịu nhiệt

ACI quy định hàm lượng  0,0018khi dùng thép có f y 420MPa

Diện tích thép tương ướng với hàm lượng trên là A s 0.002bh s 220mm2

Chọn thép 8 có d b 8mm và A b 50.25mm2

Tính khoảng cách :

50.25 1000

228.4220

b s

Chọn s=200 mm.Đặt cốt thép này vuông góc với thép chịu lực ,trên thép chịu mômen

dương và dưới thép chịu mômen âm

2.8 Cắt và uốn thép sàn

Thép sàn được bố trí như hình bên dưới theo cách bố trí độc lập cho từng vùng

mômen

Hình 2.6 Mặt cắt 1-1.

Hình 2.7 Mặt cắt 2-2 và 3-3.

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DẦM PHỤ

3.1 Sơ đồ tính toán

- Dầm phụ được tính theo sơ đồ khớp dẻo Sơ đồ tính là dầm liên tục 4 nhịp có các gốitựa là dầm chính

- Nhịp tính toán của dầm phụ:

+ Nhịp biên: l0b 6200mm

+ Nhịp giữa: l0g 6200mm

Hình 3.5 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của dầm phụ.

3.2 Xác định tải trọng

Hình 3.6 Sơ đồ tính toán của dầm phụ

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:

3.3.2 Biểu đồ bao moment

Hình 3.7 Biểu đồ bao moment dầm phụ.

3.3.3 Biểu đồ bao lực cắt

Hình 3.8 Biểu đồ bao lực cắt dầm phụ.

Vì hệ là hệ đôi xứng nên nội lực nữa mặt cắt bên phải và bên trai giống nhau, từ biểu đồ bao momen và lực cắt ta có bảng 3.1 sau:

Bảng 3.1 Momen của dầm

Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại thép CII có: R = s R = 280MPasc

Cốt đai của dầm sử dụng loại cốt thép CI có: R = s R = 225Mpa, sc R =sw175MPa

3.5 Kiểm tra điều kiện chịu cắt cho dầm phụ

Chọn lực cắt tại gối biên dầm để kiểm tra chịu cắt của bê tông V  83010 N .

Khả năng chịu cắt của bê tông tính theo biểu thức :

Theo điều kiện:  V n 0,75.74 462 55685N V u 83010N (*)

 Không đủ khả năng chịu lực nên cần đặt thêm cốt đai.

Tiết diện của cốt đai :

210

 Thỏa điều kiện A vA v,min

Vậy ta lựa chọn phương án đặt cốt đai là 10@ 200

Kiểm tra lại khả năng chịu lực của cốt đai:

210

v y t s

Vậy ta chọn bố trính thép đai 2 nhánh 10@ 200

Tương tự với những mặt cắt khác, ta có bảng sau:

Bảng 3.3 Kết quả tính cốt đai dầm phụ

Stt Vu (N) Vc (N) Chọn

cốtđai

n Av(mm2) s (mmAvmin2) s chọn Avmin Vs Vn

Tất cả kết quả trên đều thỏa điều kiện chịu cắt của bê tông

Vậy ta bố trí thép đai ứng với đường kính thép với bước thép đã ghi trong bảng

Đoạn dầm giữ nhịp :

3.6 Tính toán cốt thép chịu lực

Chọn lớp bê tông bảo vệ a =30mm

Tính chiều cao làm việc theo giả thuyết: dt = h-a = 450 – 30 =420 mm

Giả thuyết tiết diện phá hoại dẻo tương ứng với hệ số giảm độ bền =0,9

Tính với momen uốn lớn nhất tại gối thứ 2 của dầm phụ:

Ta có: f c' 18MPa28MPa nên suy ra  1 0,85

Tính chiều cao vùng nén a dựa vào phương trình cân bằng momen, ta được:

a

Trong đó: + c là khoảng cách từ trục trung hòa tới thớ ngoài cùng chịu nén (mm);

+ a là chiều cao vùng nén của bê tông (mm);

+ dt là khoảng cách từ lớp thép kéo ngoài cùng tới thớ nén của tiết diện(mm)

Tính lại :

t

d c

f



Sau đó chọn và bố trí thép Tính lại ds Nếu ds khác nhiều so với giá trị ban đầu thì thiết

kế lại từ đầu với ds vừa tìm được

Ta có:

126,11

0,3 0,375 0,6420

t

c

 Tiết diện cốt thép '

: quay trở về bước chọn tiết diện (tăng tiết diện bxh)

Momen để tính thép được thể hiện trên hình dưới đây

Trình tự tính toán thực hiện theo những bước chỉ dẫn trên Kết quả được thể hiện trong

bảng sau:

XTiết

2 135210000 250 450 420 107,2 0,3 thỏa 1464,4

Lưu ý: 0, 75  0, 9; nếu 0, 75 láy bằng 0,75;  0, 9lấy bằng 0,9 ; sau

khi tính lại  ,ta tính lại a với  vừa tìm được

Dựa vào bảng 3.4 ta chọn và bố trí cốt thép như bảng 3.5 sau:

Bố trí cốt thép: Ta chọn 2d25+1d20 đặt ở phỉa trên(ứng với momen âm) ở gối 2,

chọn 2d28 đặt đặt ở phỉa trên(ứng với momen âm) gối 3 , 2d28+1d20 ở nhịp biên

( momen dương) và 2d25 ở nhịp giữa ( momen dương ) Ta chọn 2d18 làm cốt

giá

Kiểm tra khả năng chịu cắt của đai cấu tạo:

210

v y s

Khả năng chịu lực của cốt thép :

sDựa như trên ta lập bảng 3.6 cho tất cả các mặt cắt còn lại:

Bảng 3.6 Kết quả tính khả năng chịu lực của thép

Chiểu 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);

Sau tính toán ta có chiều dài neo của các thanh cốt thép như sau:

D18: 260mm ; d20:320mm ; d22:380mm ; d25 :500mm ; d28:620mm

Phần cắt và neo cốt thép ở nhịp biên:

Ta neo ba cây thép 2d25 có :

2 b

0, 019.981 280

1138, 86 mm 21

Ta chọn chiều dài neo thép là 1200 mm , mỗi thanh neo 600mm

Dựa như trên ta cắt và neo như bảng 3.5 sau :

Bảng 3.7 Kết quả chọn chiều dài neo thép

(mm2)

ldb(mm)

Hình 3.5b Bố trí cốt thép dầm phụ.

Hình 3.6 Bố trí cốt thép dầm phụ.

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

4.1 Sơ đồ tính toán

Dầm chính là dầm liên tục 3 nhịp được tính theo sơ đồ đàn hồi, tựa trên các cột

Hình 4.9 Sơ đồ tính toán dầm chính.

Nhịp tính toán của dầm chính lấy theo khoảng cách từ trục đến trục, cụ thể như sau:

1

3 3 2700 8100

L L    mm

4.2 Xác định tải trọng

Tải truyền từ bản sàn chuyền lên dầm phụ rồi từ dầm phụ truyền xuống dầm chính

4.3 Xác định nội lực

4.3.1 Các trường hợp đặt tải

Sơ đồ tính của dầm chính đối xứng  Nội lực trong dầm chính sẽ đối xứng

Ta có các tổ hợp tải trọng như sau:

Hình 4.10 Các trường hợp đặt tải dầm chính.

Biểu đồ bao moment

Biểu đồ moment cho tĩnh tải

Biểu đồ moment cho TH1

MP1

Biểu đồ moment cho TH2

Biểu đồ moment cho TH3

Biểu đồ moment cho TH4

Biểu đồ moment cho TH5

Hình 4.11 Biểu đồ moment cho từng trường hợp đặt tải.

Hình 4.12 Biểu đồ bao moment dầm chính.

Do tính chất đối xứng, nên ta chỉ cần tính cho hai nhịp rưỡi, Kết quả biểu đồ moomencho từng trường hợp tải được trình bài trong bảng sau

Ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.1 Giá trị momen tại cắt tiết diện

4.3.2 Biểu đồ bao lực cắt

Biểu đồ lực cắt cho tĩnh tải

Biểu đồ lực cắt cho TH1

Biểu đồ lực cắt cho TH2

Biểu đồ lực cắt cho TH3

Biểu đồ lực cắt cho TH4

Biểu đồ lực cắt cho TH5

Hình 4.6 Biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp đặt tải.

Hình 4.7 Biểu đồ bao lực cắt dầm chính.

Ta có bảng giá trị lực cắt sau:

Bảng 4.2 Giá trị lực cắt tại cắt tiết diện

Bên phải tiết diện III – IV là đối xứng với bên trái tiết diện III – IV nên giá trịnhư nhau nhưng đổi dấu

4.4 Tính cốt thép

Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại thép CII có: R = s R = 280MPasc

Cốt đai của dầm sử dụng loại cốt thép CI có: R = s R = 225Mpa, sc R =sw175MPa

4.4.1 Tính toán cốt thép dọc

Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép vùng bê tông chịu kéo a = 50mm.Tính chiều cao làm việc theo giả thuyết: d t   h a 900 50 850  mm

Giả thuyết tiết diện phá hoại dẻo tương ứng với hệ số giảm độ bền =0,9

Vì biểu đồ momen là đối xứng, giá trị momen tại hai gối 2 và 3 như nhau, tính cho mộtbên, xét momen tại gối 2 là gối biên: M b  415430 000 Nmm .

Xác định hệ số quy đổi 1 theo tiêu chuẩn ACI 318-14 mục 22.2.2.4 như sau:

Ta có: f c' 25MPa28MPa nên suy ra  1 0,85

Tính chiều cao vùng nén a dựa vào phương trình cân bằng momen, ta được:

a

Trong đó: + c là khoảng cách từ trục trung hòa tới thớ ngoài cùng chịu nén (mm);

+ a là chiều cao vùng nén của bê tông (mm);

+ dt là khoảng cách từ lớp thép kéo ngoài cùng tới thớ nén của tiết diện(mm)