ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ BTCT CỦA CÔ TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO HƯỚNG DẪN CÁC BẠN NẾU DOWNLOAD TÀI LIỆU CÓ THỂ LIÊN HỆ ZALO:0374856298 ĐỂ LẤY FILE EXCEL TÍNH CỐT THÉP VÀ FILE MÔ HÌNH

QUY MÔ CÔNG TRÌNH

- Công trình:Nhà ở tư nhân

- Địa điểm: Khu dân cư Đồng Diều, đường Cao Lỗ,Phường 4,Quận 8,TP.HCM

- Công trình nhà ở tư nhân gồm 5 tầng Tổng chiều cao công trình là tính từ mặt đất tự nhiên là 16,4 m

- Cao độ của công trình được thể hiện qua mặt cắt A-B

60 0 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 2.Mặt bằng tầng điển hình (tầng 2)

Hình 3.Mặt cắt A-A ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

VẬT LIỆU SỬ DỤNG

- Từ tài liệu [2] ta có các thông số tính toán bê tông và cốt thép được sử dụng cho công trình như sau:

- Bê tông với cấp độ bền B25 có:

- Cốt thép loại CB240 - T có:

- Cốt thép loại CB300 - V có:

- Cốt thép loại CB400 - V có:

SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

Sơ bộ chiều dày sàn

Xét ô sàn 2 phương điển hình (5000×4500) mm

- Chiều dày sàn được tính theo công thức: b 1 h = DL m Trong đó:

+ D = 0,8 ÷ 1,4 là hệ số phụ thuộc vào giá trị hoạt tải sử dụng trên sàn (Do đây là công trình nhà dân dụng nên chọn D = 1)

- Vậy ta chọn chiều dày sàn h b = 100 mm = 10 cm

3.2 Sơ bộ tiết diện dầm khung

3.2.1 Dầm liên kết với cột

- Công thức sơ bộ tiết diện dầm liên kết với cột được xác định theo công thức sau: dam nhip

Bảng 1.Sơ bộ tiết diện dầm chính

Dầm liên kết với cột

3.2.2 Dầm liên kết với dầm

- Công thức sơ bộ tiết diện dầm liên kết với cột được xác định theo công thức sau: dam nhip

  ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO dam dam

Bảng 2.Sơ bộ tiết diện dầm phụ

Lưu ý: Các dầm phụ chỉ xuất hiện từ Tầng 2 đến Tầng 3,tại các dầm môi dùng dầm có tiết diện D400x200 để làm thiết kế.

Sơ bộ tiết diện cột khung

- Diện tích tiết diện cột được sơ bộ theo công thức: c b

+ k là hệ số kể tới ảnh hưởng momen trong cột k = 1,1 đối với cột giữa k = 1,2 đối với cột biên k = 1,3 đối với cột góc

+ q = G + Ql + Qt (kN/m 2 ) là giá trị tải trọng đứng sơ bộ trên một m 2 sàn

𝑞 = 8 ÷ 10 (kN/m 2 ): đối với cao ốc văn phòng, tường là vách nhẹ

𝑞 = 11 ÷ 13 (kN/m 2 ): đối với chung cư, tường là vách gạch

- Công trình thuộc loại nhà ở riêng lẻ, tường vách gạch số tầng là 5 nên dùng q = 10 (kN/m 2 )

- Fs (m 2 ) là diện tích sàn truyền tải lên cột khung

- n = 5: là số tầng của công trình

Bảng 3.Sơ bộ tiết diện cột khung có diện tích sàn truyền tải lớn nhất

Cột n q (kN/m 2 ) F s (mm 2 ) k F c (cm 2 ) b chọn h chọn F c chọn (cm 2 )

Lưu ý: Tất cả các cột đều được tính từ mặt bằng tầng điển hình

Hình 4.Mặt bằng kết cấu tầng điển hình ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Sơ bộ bề dày tường

- Bề dày tường ta chọn tường dày 100 mm, 200 mm để phù hợp với kiến trúc và bề rộng dầm đã chọn.

Sơ bộ bề dày bản thang, chiếu tới, chiếu nghỉ

- Chọn cầu thang 3 vế dạng chữ U để tính toán

-Vị trí:Cầu thang bộ nằm giữa trục 2-3 và A-A’ có kích thước(2500x4000) mm

- Bậc thang được xây bằng gạch thẻ, được lát bằng đá hoa cương

- Kích thước bậc thang hoàn thiện:

+ Chiều rộng : bb = 250 mm (theo kiến trúc)

+ Chiều cao : hb = 157mm (theo kiến trúc)

+ Chiều cao thang (với htầng = 3,3 m)

- Sơ bộ chiều dày bản thang với nhịp tính toán là 3000 mm bt thang

- Vậy ta chọn h bt = 100 mm

Hình 5.Mặt bằng tầng điển hình (tầng 2) h b b b

Hình 6: Mặt cắt cầu thang

Hình 7.Mặt bằng cầu thang

250 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

Tải trọng thường xuyên

4.1.1 Trọng lượng phần bê tông cốt thép của kết cấu (TLBT):

- Do chạy chương trình Etabs tự tính Hệ số độ tin cậy lấy bằng 1,1

4.1.2 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn, chống thấm, đóng trần và đi đường ống kỹ thuật:

- Tải trọng thường xuyên khu vực sàn tầng

Bảng 4.Giá trị tải trọng thường xuyên sàn tầng (Đan BTCT dày 10 cm)

Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày

Hệ số tin cậy γ f γ (kN/m 3 )

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

Vữa lót 0,02 1,1 18 0,36 0,4 Đan bê tông cốt thép 0,1 1,1 25 2,5 2,75

Tải hoàn thiện (không kể trọng lượng đan bê tông cốt thép) 1,1 1,21

Đối với các khu vực như ô sàn vệ sinh, ban công và sàn mái ngoài, cần lưu ý trọng lượng của các lớp cấu tạo, bao gồm cả trọng lượng của lớp chống thấm như vữa hồ dầu, Sika hay Flinkote.

- Trọng lượng lớp chống thấm: Gk = 0,1 kN/m 2 ; γf = 1,1

- Trọng lượng lớp tạo dốc dày 15 mm: Gk = 0,27 kN/m 2 ; γf = 1,1

Bảng 5.Giá trị tải trọng thường xuyên sàn tầng (Đan BTCT dày 10 cm)

Khu vực vệ sinh, ban công

(m) Hệ số tin cậy γ f γ (kN/m 3 )

Bảng 6.Giá trị tải trọng thường xuyên sàn mái bằng không sử dựng

Hệ số tin cậy γ f γ (kN/m 3 )

Tải hoàn thiện (không kể trọng lượng đan bê tông cốt thép) 1,09 1,21 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

4.1.3 Tải trọng tường xây (theo kiến trúc)

- Trọng lượng tường xây được tính theo công thức: tuongxay khoixay t tuong f

+ γ khoixay = 18 kN/m 3 là trọng lượng tính toán khối xây;

+ δ t là bề dày tường đã sơ bộ

Bảng 7.Giá trị tải trọng tường xây 100 mm

Giá trị tải trọng tiêu chuẩn (kN/m)

Giá trị tải trọng tính toán (kN/m)

Bảng 8.Giá trị tải trọng tường xây 200 mm

Bảng 9.Giá trị tải trọng tường 100 mm gán trực tiếp lên sàn h tầng

(m) h tường (m) γ f Tải trọng tiêu chuẩn

Sàn 100 mm Sàn 100 mm Sàn 100 mm

Bảng 10.Giá trị tải trọng tường bao che sân thượng h tường

Trong trường hợp cầu thang bị chất đầy tải trọng, chúng ta chỉ xem xét tải trọng của lớp hoàn thiện, vì trọng lượng của đan bê tông cốt thép đã được tính toán trước đó.

- Giá trị tải trọng thường xuyên tác dụng lên bản nghiêng (không kể tải trọng bản sàn bê tông cốt thép): tb k(danthang) v v γ γ h 22×1,1 0,162

+ γtb = 22 kN/m 3 : là trọng lượng trung bình của các lớp cấu tạo bậc;

+ γv = 18 kN/m 3 : là trọng lượng vữa tô;

+ h: chiều cao bậc hoàn thiện;

+ hv = 15 mm: chiều dày vữa tô

- Cấu tạo bản chiếu nghỉ:

- Giá trị tải trọng thường xuyên: gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo:

Bảng 11.Giá trị tải trọng thường xuyên bản chiếu nghỉ

(m) Hệ số tin cậy γ f γ (kN/m 3 )

Tải trọng tính toán (kN/m 2 ) Đá hoa cương 0,02 1,1 26 0,52 0,57

Vữa lót 0,02 1,1 18 0,36 0,4 Đan bê tông 0,13 1,1 25 3,25 3,58 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Bảng 12.Giá trị tải trọng tường xây trên dầm chiếu nghỉ

- Két nước 2 m 3 đặt trên ô sàn (4,5  4,0) m

- Tải trọng chia đều cho ô sàn:

Tải trọng tạm thời ngắn hạn

- Tùy theo chức năng sử dụng của từng khu vực sàn, giá trị tải trọng tạm thời ngắn hạn lấy theo TCVN 2737 – 2023, cụ thể như sau:

- Bảng giá trị hoạt tải mà công trình sử dụng được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 13.Giá trị tải trọng tạm thời ngắn hạn theo TCVN 2737 – 2023

STT Loại phòng Hệ số tin cậy Giá trị tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Giá trị tải trọng tính toán (kN/m 2 )

7 Bãi đỗ xe trong nhà 1,2 3,5 4,20

Tải trọng gió

4.3.1 Tải trọng gió tác dụng vào dầm biên

- Theo TCVN 2737 – 2023 giá trị tải trọng gió tính toán được xác định qua công thức sau: k f

+ Wk: giá trị tải trọng gió tiêu chuẩn

- Giá trị tải trọng gió tiêu chuẩn Wk tại độ cao tương đương ze được xác định theo công thức: k 3s,10 ( ) e f

Áp lực gió W3s,10 tương ứng với chu kỳ lặp 10 năm được tính bằng công thức W3s,10 = γTWo, trong đó γT = 0,852 là hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ 20 năm xuống 10 năm Giá trị Wo, áp lực gió cơ sở, được xác định theo bảng 7 trong mục 10.2.2 của tài liệu [03], Trang 29.

Hệ số k(Ze) là yếu tố quan trọng phản ánh sự biến đổi của áp lực gió theo độ cao và đặc điểm địa hình tại độ cao tương ứng ze Để hiểu rõ hơn về hệ số này, bạn có thể tham khảo mục 10.2.4 và 10.2.5 trong tài liệu [3], trang 29 - 30.

+ c: hệ số khí động, xem mục 10.2.6, tài liệu [3], trang 31 – 32 và xác định theo Phụ lục

+ Gf: hệ số hiệu ứng giật, xác định theo mục 10.2.7, tài liệu [3], trang 32 – 34 và Phụ lục

E, tài liệu [3] Với Gf = 0,85 khi nhà có từ 10 tầng trở xuống hoặc T1 ≤ 1s; f h

2840 đối với nhà bê tông cốt thép và f h

1010đối với nhà thép, khi nhà có trên 10 tầng hoặc

T1 > 1s, trong đó h là chiều cao nhà

- Thông số tính toán tải trọng gió được thể hiện trong các bảng sau:

Bảng 14.Vùng áp lực gió

Vùng áp lực gió Áp lực gió cơ sở W o

(kN/m 2 ) Áp lực gió 3s, 10 năm W 3s,10

B 247,32 9,5 4,57 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Bảng 16.Kích thước công trình

Chiều cao nhà h (m) Bề rộng đón gió X b Y (m) Bề rộng đón gió Y b X (m)

Xác định trường hợp cao độ z e (m)

Bảng 18.Hệ số khí động c c D c E c = c D + |c E |

Bảng 19.Hệ số hiệu ứng giật G f Điều kiện Hệ số hiệu ứng giật G f

T1 ≤ 1s (Nhà có số tầng từ 10 trở xuống) 0,85

- Giá trị tính toán tải trọng gió:

Bảng 20.Giá trị tính toán tải trọng gió dầm biên theo phương X

(m) k(z e ) Chiều cao đón gió (m) Áp lực gió tiêu chuẩn

W tc (kN/m 2 ) Áp lực gió tính toán

Bảng 21.Giá trị tính toán tải trọng gió dầm biên theo phương Y

Chiều cao đón gió (m) Áp lực gió tiêu chuẩn

W tc (kN/m 2 ) Áp lực gió tính toán

Lưu ý: Chiều cao đón gió được lấy từ nửa tầng trên và nửa tầng dưới; riêng tầng mái lấy phân nửa chiều cao tầng

4.3.2 Tải trọng gió tác động vào mái

- Mái là mái bằng, đan bê tông cốt thép Gió bốc mái được xác định theo mục F.2, tài liệu [3], trang 47 – 48 Với công thức: f 3s,10 ( ) e i f

- Áp lực gió 3s chu kỳ 10 năm W3s,10 = 1,07 kN/m 2

- Độ cao tương đương ze = h = 16,4 m

- Với ze = 16,4 m; hệ số k(ze) được xác định như sau:

- Hệ số hiệu ứng giật Gf = 0,85

- Hệ số khí động c được xác định trong bảng F.2, tài liệu [3], trang 48

Bảng 22.Hệ số khí động gió vào mái tại các vùng F, G, H, I c F c G c H c I

- Giá trị tính toán tải trọng gió gây bốc mái tại các vùng F, G, H, I ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Bảng 23.Giá trị tính toán tải trọng gió tại các vùng F, G, H, I

-Trường hợp gió X: e = min (b; 2h) = min (4; 2×16,4 = 32,8) = 4 m e 4 0, 4

Hình 8.Gió X gây bóc mái

- Trường hợp gió Y: e = min (7,5; 2h) = min (7,5; 2×16,4 2,8) = 7,5 m e 0,75

Hình 9.Gió Y gây bóc mái

5 KHAI BÁO TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG.

Tải trọng

- Những trường hợp tải trọng khai báo trong phần mềm Etabs được liệt kê trong bảng sau:

Bảng 24.Những trường hợp tải trọng khai báo trong phần mềm Etabs

T Tải trọng Type Diễn giải

1 G Dead Tải trọng bản thân cấu kiện

2 QL Live Chất đầy giá trị tải trọng tạm thời dài hạn (nếu có)

3 Qt 1 Live Chất đầy giá trị tải trọng tạm thời ngắn hạn

4 Qt 2 Live Chất cách nhịp giá trị tải trọng tạm thời ngắn hạn

5 Qt 3 Live Chất cách nhịp giá trị tải trọng tạm thời ngắn hạn

6 GIO (X) Wind Tải trọng gió theo phương X từ trái sang phải

7 GIO (-X) Wind Tải trọng gió theo phương X từ phải sang trái

8 GIO (Y) Wind Tải trọng gió theo phương Y từ dưới lên

9 GIO (-Y) Wind Tải trọng gió theo phương Y từ trên xuống ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Tổ hợp tải trọng

5.2.1 Tổ hợp tải trọng khi tính theo TTGH 1

Các tổ hợp tải trọng bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn Các tổ hợp này được thể hiện bằng công thức tổng quát theo mục 6.2 trong tài liệu [03].

+ Kí hiệu “+” có nghĩa là “tổ hợp với”

+ Gk,i là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng thường xuyên thứ i

+ Qk,L,i là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời dài hạn thứ j

+ Qk,t,m là giá trị tiêu chuẩn của tải trọngtạm thời ngắn hạn thứ m

+ γf,i là hệ số độ tin cậy về tải trọng của tải trọng thường xuyên thứ i

+ γf,j là hệ số độ tin cậy về tải trọng của tải trọng tạm thời dài hạn thứ j

+ γt,m là hệ số độ tin cậy về tải trọng của tải trọng tạm thời ngắn hạn thứ m

+ ѱL,j là hệ số tổ hợp của tải trọng tạm thời dài hạn thứ j

+ ѱL,m là hệ số tổ hợp của tải trọng tạm thời dài hạn thứ m

+ γn là hệ số tầm quan trọng của công trình

Trong đồ án này, hệ số tầm quan trọng của công trình được xác định là γn = 0,87 do cấp hậu quả của công trình là C1 Giá trị tải trọng nhập vào phần mềm Etabs là tải trọng tính toán, và vì công trình không có tải trọng tạm thời dài hạn, công thức tính toán được áp dụng là: m n i t,m t,m i 1 i 1.

- Trong đó: Gía trị hệ số tổ hợp của các tải trọng tạm thời ngắn hạn ѱt được lấy như sau:

Giá trị tải trọng tính toán thường xuyên (G) bao gồm trọng lượng bản thân cấu kiện, hoàn thiện, và tường, được tính theo công thức: G = GTLBT + GHOANTHIEN + GTUONG.

Các hệ số tổ hợp tải trọng được xác định bằng công thức ѱt,1 = 1,0; ѱt,2 = 0,9; và ѱt,3 = ѱt,4 =… ѱt,n = 0,7 Trong đó, ѱt,1 đại diện cho hệ số tổ hợp của tải trọng tạm thời ngắn hạn chủ đạo, phản ánh mức độ ảnh hưởng, còn ѱt,2 là hệ số tổ hợp của tải trọng tạm thời ngắn hạn thứ hai.

+ ѱt,3; ѱt,4 … ѱt,n: là các hệ số tổ hợp của các tải trọng tạm thời ngắn hạn còn lại

Trạng thái giới hạn 1 (TTGH 1) là mức độ mà khi kết cấu xây dựng vượt quá khả năng chịu tải, sẽ dẫn đến mất khả năng chịu lực hoặc xuất hiện các hình thức phá hoại khác.

Bảng 25.Cấu trúc tổ hợp tải trọng theo TTGH I

Tổ hợp Cấu trúc tổ hợp nhà C2

BAO ENVELOPE (CB1, CB2, CB3,…, CB13)

5.2.2 Tổ hợp tải trọng khi tính theo TTGH 2

Trạng thái giới hạn 2 (TTGH II) là ngưỡng quan trọng trong thiết kế kết cấu xây dựng, khi vượt qua ngưỡng này, điều kiện sử dụng bình thường của công trình sẽ không còn được đảm bảo Việc này có thể dẫn đến mất mát dự trữ độ bền lâu dài và không đáp ứng được các yêu cầu về tiện nghi cho người sử dụng.

(Với η = 0,35 – là hệ số giảm tải, lấy theo Bảng 4 TCVN 2737:2023.)

Trong đồ án này, khi nhập giá trị tải trọng vào phần mềm, cần lưu ý rằng đây là giá trị tải trọng tính toán Do đó, khi khai báo tổ hợp tải trọng theo TTGH 2, hệ số an toàn γf phải được điều chỉnh Các giá trị tải trọng sẽ được chia lại theo quy định.

W = = = 0,48 γ 2,1 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Bảng 26.Cấu trúc tổ hợp tải trọng theo TTGH 2

Tổ hợp Cấu trúc tổ hợp nhà C2

THK BAO ENVELOPE (THK 1, THK 2, THK 3, THK 4, THK 5)

THIẾT KẾ KHUNG TRỤC B

Tổng quan về phương pháp thiết kế

Trong đồ án này, công trình được thiết kế với quy mô 5 tầng và mái bằng, sử dụng hệ kết cấu chịu lực chính là tường xây và cột Để phản ánh chính xác sự làm việc của kết cấu, chúng tôi lựa chọn phương pháp tính toán nội lực của khung theo mô hình khung không gian Kết quả nội lực sẽ được sử dụng để tính toán và bố trí cốt thép cho khung trục.

- Việc tính toán theo khung không gian là rất phức tạp Vì thế, việc tính toán nội lực sẽ được thực hiện bằng phần mềm hổ trợ Etabs v22

- Quy trình thực hiện như sau:

+ Bước 1: Lựa chọn vật liệu cho công trình và tính toán sơ bộ các cấu kiện

+ Bước 2: Tính toán tải trọng

+ Bước 3: Thiết lập mô hình tính toán bằng phần mềm Etabs v22

● Tạo hệ lưới công trình

● Khai báo thông số về vật liệu như: Bê tông và cốt thép

● Khai báo thông số về tiết diện như: Cột, dầm và sàn

● Khai báo trường hợp tải trọng

● Gán tải trọng vào mô hình

Việc tạo Mesh nhằm mục đích giúp sàn và dầm hoạt động đồng bộ, cho phép sàn truyền tải trọng một cách đồng đều lên dầm Điều này giúp dầm hoạt động gần với điều kiện thực tế hơn.

+ Bước 4: Tính toán cốt thép cho khung trục B Sau đó, kiểm tra hàm lượng cốt thép, nếu không đạt thì quay lại bước 1

+ Bước 5: Bố trí cốt thép và triển khai bản vẽ chi tiết khung trục B.

Mô hình công trình

- Mô hình 3D của công trình được thể hiện trong hình sau:

Hình 10.Mô hình 3D ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 11.Mô hình 3D khung trục B

Hình 12.Tiết diện các phần tử khung trục B ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 13.Tên Sections các phần tử khung trục B

Tải trọng tác dụng vào công trình

6.3.1.1 Trọng lượng bản thân cấu kiện

- Phần mềm Etabs tự động tính

- Tải trọng hoàn thiện các lớp cấu tạo sàn khi gán vào phần mềm Etabs được thể hiện qua các hình sau

Hình 14.Giá trị tính toán tải trọng hoàn thiện sàn tầng 2 (kN/m 2 ) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 15.Giá trị tính toán tải trọng hoàn thiện sàn tầng 3 (kN/m 2 )

Hình 18.Giá trị tính toán tải trọng hoàn thiện sàn tầng mái (kN/m 2 ) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

- Tải trọng tường tác dụng vào các dầm khi gán vào phần mềm Etabs được thể hiện thông qua các hình sau

Hình 19.Giá trị tính toán tải trọng tường công trình 3D (kN/m)

Hình 20.Giá trị tính toán tải trọng tường tầng 2 & 3 (kN/m)

Hình 21.Giá trị tính toán tải trọng tường tầng 2 & 3 3D (kN/m) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 22.Giá trị tính toán tải trọng tường tầng 4 (kN/m)

Hình 23.Giá trị tính toán tải trọng tường tầng 3 & 4 3D (kN/m)

Hình 24.Giá trị tính toán tải trọng tường tầng 5 (kN/m)

Hình 25.Giá trị tính toán tải trọng tường tầng 5 3D (kN/m) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 26.Giá trị tính toán tải trọng tường dầm chiều nghỉ và tay vịn cầu thang 3D (kN/m)

6.3.2 Tải trọng tạm thời ngắn hạn

6.3.2.1 Trường hợp tải chất đầy

- Tải trọng tạm thời ngắn hạn tác dụng vào các sàn tầng khi chất đầy vào phần mềm Etabs được thể hiện thông qua các hình sau

Hình 27.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất đầy tầng 2,3 (kN/m 2 )

Hình 28.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất đầy tầng 4 (kN/m 2 ) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 29.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất đầy tầng 5 (kN/m 2 )

Hình 30.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất đầy tầng mái (kN/m 2 )

6.3.2.2 Trường hợp tải chất cách nhịp

- Tải trọng tạm thời ngắn hạn tác dụng vào các sàn tầng khi chất cách nhịp vào phần mềm Etabs được thể hiện thông qua các hình sau

Hình 31.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất cách nhịp tầng 2 (kN/m 2 )

Hình 32.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất cách nhịp tầng 3 (kN/m 2 ) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 35.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất cách nhịp tầng mái (kN/m 2 )

6.3.2.3 Trường hợp tải chất cách nhịp ngược lại với 6.3.2.2

Tải trọng tạm thời ngắn hạn tác động lên các sàn tầng khi chất cách nhịp ngược lại được thể hiện rõ ràng trong phần mềm Etabs, như minh họa qua các hình ảnh sau đây.

Hình 36.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất cách nhịp tầng 2 (kN/m 2 ) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 40.Giá trị tính toán tải trọng tạm thời ngắn hạn chất cách nhịp tầng mái (kN/m 2 ) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

6.3.3.1 Tải trọng gió X tác dụng từ trái sang phải

- Tải trọng tính toán gió X tác dụng từ trái sang phải được thể hiện trong các hình sau

Hình 41.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ trái sang phải 3D (kN)

Hình 42.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ trái sang phải tầng 2 (kN)

Hình 43.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ trái sang phải tầng 3 (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 46.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ trái sang phải tầng mái (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

6.3.3.2 Tải trọng gió X tác dụng từ phải sang trái

- Tải trọng tính toán gió X tác dụng từ phải sang trái được thể hiện trong các hình sau

Hình 47.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ phải sang trái 3D (kN)

Hình 48.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ phải sang trái tầng 2 (kN)

Hình 49.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ phải sang trái tầng 3 (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 52.Giá trị tính toán tải trọng gió X tác dụng từ phải sang trái tầng mái (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

6.3.3.3 Tải trọng gió Y tác dụng từ dưới lên

- Tải trọng tính toán gió Y tác dụng từ dưới lên được thể hiện trong các hình sau

Hình 53.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ dưới lên 3D (kN)

Hình 54.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ dưới tầng 2 (kN)

Hình 55.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ dưới tầng 3 (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 58.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ dưới tầng mái (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

6.3.3.4 Tải trọng gió Y tác dụng từ trên xuống

- Tải trọng tính toán gió Y tác dụng từ trên xuống được thể hiện trong các hình sau

Hình 59.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ trên xuống 3D (kN)

Hình 60.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ trên xuống tầng 2 (kN)

Hình 61.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ trên xuống tầng 3 (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 64.Giá trị tính toán tải trọng gió Y tác dụng từ trên xuống tầng mái (kN)

Hình 65.Giá trị tính toán tải trọng gió X gây bốc mái tại các vùng F, G, H, I (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 66.Giá trị tính toán tải trọng gió Y gây bốc mái tại các vùng F, G, H, I (kN)

Thiết kế cốt thép khung trục B

6.4.1 Thiết kế cốt thép dầm khung trục B

6.4.1.1 Nội lực tính toán thép dầm khung trục B

- Nội lực tính toán thép dầm được xác định trong phần mềm Etabs

- Biểu đồ nội lực tính toán thép dầm được xuất từ tổ hợp BAO như hình sau:

Hình 67.Biểu đồ Bao momen các phần tử dầm khung trục B theo BAO (Tính thép dọc) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 68.Biểu đồ Bao lực cắt các phần tử dầm khung trục B theo BAO (Tính thép đai)

6.4.1.2 Tính toán và thiết kế cốt dọc cho dầm khung trục B a Lý thuyết tính toán cốt thép dọc cho dầm

- Ta tiến hành tính toán cốt thép dọc cho dầm theo tiết diện chữ nhật b×l

- Với các dầm trong công trình này, lấy hệ số điều kiện làm việc cho bê tông là γb =1

- Vật liệu sử dụng cho công trình:

+ Bê tông có cấp độ bền B20

● Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 MPa; Eb = 30000 MPa

● Rs = Rsc = 350 MPa; Rsw = 280 MPa; Es = 200000 MPa

- Biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo khi ứng suất bằng Rs: s 3 s,el s ε R 1,75 10

- Hệ số giới hạn chiều cao vùng nén ξR được xác định như sau:

+ Bước 1: Xác định momen tính toán, kích thước tiết diện cấu kiện b×h;

+ Bước 2: Giả thuyết trọng tâm cốt thép agt và tính chiều cao làm việc của bê tông; t o hg = ho = h – agt

Nếu αm ≥ αR = 0,390, điều này cho thấy kích thước tiết diện đã chọn là nhỏ Trong trường hợp αR ≤ αm ≤ 0,5, cần giữ nguyên tiết diện và tính toán thép theo phương pháp cốt kép.

Trường hợp 2: αm > 0,5 nên thay đổi tiết diện dầm

(Trong trường hợp này sẽ thay đổi tải trọng và nội lực trong toàn khung)

● Nếu αm ≤ αR = 0,390 nghĩa là tính toán theo bài toán cốt đơn, ta tiếp tục ở bước 4

+ Bước 5: Tính diện tích cốt thép s ch tt b o s s ξR bh

+ Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép; s R b min m t ax s t o

=  =   = =   ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

● Nếu μ < μmin = 0,1% nghĩa là tiết diện đã chọn quá lớn, có thể chọn lại tiết diện để tính hoặc lấy A s tt 0,001bh 0

● Nếu μ ≥ μmin = 0,1% thì chọn và bố trí cốt thép để kiểm tra a, nếu xấp xỉ hoặc lớn hơn agt là có thể chấp nhận được

+ Bước 7: Chọn, bố trí và kiểm tra

● Kiểm tra hệ số an toàn: s ch tt s

● Lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ c = 40 mm Kiểm tra lại chiều cao làm việc của tiết diện, cần đảm bảo: h o tt = −h a tt h gt o

● Khoảng cách giữa cốt thép bố trí cần đảm bảo tgối ≥ 30 mm

● Khoảng cách giữa cốt thép bố trí cần đảm bảo tnhịp ≥ 25 mm b Tính toán cốt thép dọc điển hình

- Thực hành tính toán điển hình cốt thép dọc tại vị trí dầm tầng 2, nhịp 3-4

- Đối với tiết diện ở gối trái (Gối A):

Bước 1: Tại tiết diện ở gối phải A chịu mômen âm: M − A = − 36,5565 kNmvà tiết diện hình chữ nhật, kích thước: b×h = 200×400 (mm);

Bước 2: Giả thiết agt = 60 (mm), ho = h – agt = 400 – 60 = 340 mm;

Bước 5: Tính diện tích cốt thép A tt s ; tt b 0 2 s s ξR bh 0,115 14,5 200 340

= = Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép; t s min max

Bước 7: Chọn, bố trí và kiểm tra

• Chọn diện tớch cốt thộp: 2ỉ16 → A = 402 mm s ch 2

• Kiểm tra hệ số an toàn: ch s tt s

• Lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ c = 25 mm Kiểm tra lại chiều cao làm việc của tiết diện, cần đảm bảo: h tt o = −h a t t h gt o

• Bố trí cốt thép trên hai lớp: tt gt t o t o

• Khoảng cách giữa cốt thép bố trí cần đảm bảo tgối ≥ 30 (mm)

- Đối với tiết diện ở gối phải (Gối B):

Bước 1: Tại tiết diện ở gối phải A chịu mômen âm: M A − = −54,70 kNmvà tiết diện hình chữ nhật, kích thước: b×h = 200×400 mm;

Bước 2: Giả thiết agt = 60 mm, ho = h – agt = 400 – 60 = 340 mm;

= = Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép; t s min max

• Chọn diện tớch cốt thộp: 2ỉ16 + 1ỉ16→ A = 603 mm ch s 2

• Lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ c = 25 mm Kiểm tra lại chiều cao làm việc của tiết diện, cần đảm bảo: h tt o = −h a t t h gt o

• Khoảng cách giữa cốt thép bố trí cần đảm bảo tgối ≥ 30 (mm)

= =  (Thỏa) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

- Đối với tiết diện ở nhịp giữa

Bước 1: Tại tiết diện ở giữa nhịp AB chịu mômen dương: MAB = + 37,26 kNm và tiết diện hình chữ nhật, kích thước: b×h = 200×400 mm;

Bước 2: Gỉa thiết agt = 40 mm, ho = h – agt = 400 – 40 = 360 mm;

= = Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép; t s min max t

• Lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ c = 25 mm Kiểm tra lại chiều cao làm việc của tiết diện, cần đảm bảo: h tt o = h−a tt h o gt

• Bố trí cốt thép trên cùng một lớp: t tt gt o t o h 16 m h a 400 25 367 h 360 m

• Khoảng cách giữa cốt thép bố trí cần đảm bảo tnhịp ≥ 25 (mm)

= =  (Thỏa) c Bố trí và cắt thép

- Vị trí cắt thép ở nhịp giữa:

+ L/6 đối với cắt thép một lần

+ L/6 là lần cắt thứ nhất, L/8 là lần cắt thép thứ hai đối với cắt thép hai lần

- Vị trí cắt thép ở gối:

+ L/4 đối với cắt thép một lần

+ L/4 là lần cắt thứ nhất, L/3 là lần cắt thứ hai đối với cắt thép hai lần

Để đảm bảo an toàn khi cắt thép, cần dựa vào biểu đồ bao momen trong mô hình khung nhằm xác định vị trí cắt Nếu vị trí cắt không an toàn, cần giảm đoạn cắt tương ứng với nhịp hoặc gối Ngoài ra, việc tính toán neo thép cũng rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định của cấu trúc.

- Chiều dài đoạn neo cơ sở: o,an s s bond s

+ Rbond = η1 η2 Rbt (η1 = 2,5; η2 = 1); Mục 10.3.5.4 TCVN 5574:2012 trang 139

+ As; Us: lần lượt là diện tích và chu vi tiết diện ngang của cốt thép neo

- Chiều dài neo tính toán: an 1 o,an chon tt s s

- Chiều dài đoạn neo thực tế Lan ≥ (15ds; 200 mm; 0,3Lo,an)

- Tính toán điển hình chiều dài neo thép cột và dầm khung trục B:

Bảng 27.Chiều dài neo thép

4ỉ22 neo đầu cột 1520,5 276,5 2,63 731,81 1 0,92 673,26 700 8ỉ20 neo đầu cột 2513,3 502,6 2,63 665,48 1 0,775 515,75 600 4ỉ18 neo đầu cột 1256,6 251,3 2,63 665,45 1 0,738 491,1 540 2ỉ16 neo vào gối bờn trên 402 100,5 2,63 532,32 1 0,77 409,9 500

2ỉ16 neo vào gối biờn dưới 402 100,5 2,63 532,32 0,75 0,77 307,4 320 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

2ỉ14 neo vào gối bờn trên 308 87,97 2,63 465,94 1 0,69 321,5 450

2ỉ14 neo vào gối biờn dưới 308 87,97 2,63 465,94 0,75 0,69 241,12 250

2ỉ12 neo vào gối bờn trên 226 75,4 2,63 398,88 1 0,41 163,54 400

2ỉ12 neo vào gối biờn dưới 226 75,4 2,63 398,88 0,75 0,41 122,65 200

- Trong thực tế để thuận tiện cho việc thi công, ta sẽ neo thép theo cấu tạo:

+ Thép vùng kéo sẽ neo từ 30ds đến 40ds

+ Thép vùng nén sẽ neo từ 15ds đến 20ds. e Tính toán cốt dọc cho dầm khung trục B bằng Excel

- Bảng tính toán cốt thép dọc cho dầm khung trục B được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 28.Tính thép cốt thép dọc cho dầm tầng 2 bằng phần mềm Excel

(mm)  m  A s (cm 2 ) Chọn thép A s ch

T2 E 0 -4.34 200 400 40 360 0.015 0.015 0.35 2 ỉ 16 + 0 ỉ 0 4.02 0.05 0.56 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Tên dầm Vị trí mặt cắt Vị trí (m)

-T4 E 0 2.16 200 400 40 360 0.007 0.007 0.17 2 ỉ 14 + 0 ỉ 0 3.08 0.02 0.43 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Bảng 32.Tính thép cốt thép dọc cho dầm tầng mái bằng phần mềm Excel

0.001 0.001 0.01 2 ỉ 12 + 0 ỉ 12 2.26 0.00 0.31 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

6.4.1.3 Tính toán và thiết kế cốt đai cho dầm khung trục B a Lý thuyết tính toán

- Vật liệu sử dụng cho công trình

● Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 MPa và Eb = 30000 MPa

● Rs = Rsc = 210 MPa; Rsw = 170 MPa và Es = 200000 MPa

- Điều kiện độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên: bt 0 b 0

- Giả sử agt suy ra: ho = h - agt

- Nếu Q=Q max 0,3R bh b 0 → Đảm bảo bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính trên tiết diện nghiêng

- Nếu Q=Q max 0,6R bh bt 0 → Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính toán cốt đai

- Nếu Q=Q max 0,6R bh bt 0 → Bê tông đủ khả năng chịu cắt, bố trí cốt đai theo cấu tạo

- Chọn cốt đai 2 nhỏnh (n=2), đường kớnh cốt đai ỉ = 6 (As = 0,283 cm 2 )

- Tính toán bước đai: sw 2 max 2 bt o q Q 8R bh

- Suy ra: tt sw sw sw s R A

- Bước đai lớn nhất: max bt 2 o max

- Bước đai theo cấu tạo:

● Nếu h450 mm thì: ct h s min 2

● Nếu h450 mm thì: ct h s min 3

- Chọn bước đai thiết kế: s = min s ; s tk ( tt max ; s ct ) b Tính toán điển hình cốt thép đai

- Thực hành tính toán điển hình cốt thép đai tại vị trí dầm tầng 2, nhịp 3-4

Bảng 33.Lực cắt dầm tầng 2, nhịp 3-4

Vị trí Lực cắt (kN)

Gối trái -57,11 ẳ Nhịp trỏi -43,33 ẳ Nhịp phải 24,1

- Chọn lực cắt tại vị trớ gối phải và ẳ nhịp phải để tớnh cốt đai

- Kiểm tra điều kiện độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên: bt 0 b 0

- Bố trí thép đai tại gối dầm tầng 2, nhịp 3-4

- Dựa vào kết quả tính thép dọc dầm tầng 2, nhịp 3-4 ở phía trên, ta chọn ho gt = ho = 340 mm

- Q=Q max W,110,3R bh b 0 =0,3 14,5 200 340 10    − 3 )5,8 kN → Đảm bảo bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính trên tiết diện nghiêng

- Q=Q max W,110,6R bh bt 0 =0,6 1,05 200 340 10    − 3 B,84 kN → Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính toán cốt đai

- Tính toán bước đai: sw 2 max 2 2 2 6 bt 0

- Suy ra: tt sw sw 2 sw

- Bước đai lớn nhất: max bt 2 0 2 3 max

= = = mm ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

- Vậy ta bố trớ cốt đai theo cấu tạo ỉ6a200 tại gối dầm tầng 2, nhịp 3-4

- Bố trớ thộp đai tại vị trớ ẳ dầm tầng 2, nhịp 3-4

- Dựa vào kết quả tính thép dọc dầm tầng 2, nhịp 3-4 ở phía trên, ta chọn ho gt = ho = 360 mm

- Q=Q max C,330,6R bh b 0 =0,3 14,5 200 360 10    − 3 13, 2 kN → Đảm bảo bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính trên tiết diện nghiêng

- Q=Q max C,330,6R bh bt 0 =0,6 1,05 200 360 10    − 3 E,36 kN → Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính toán cốt đai

- Tính toán bước đai: sw 2 max 2 2 2 6 bt 0

- Suy ra: tt sw sw 2 sw

- Bước đai lớn nhất: max bt 2 0 2 3 max

- Vậy ta bố trớ cốt đai theo cấu tạo ỉ6a150 tại ẳ nhịp dầm tầng 2, nhịp 3-4.

Tính toán cốt đai cho dầm khung trục B bằng Excel

- Bảng tính toán cốt thép đai cho dầm khung trục B được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 34.Tính thép cốt thép đai cho dầm tầng 2 bằng phần mềm Etabs

Tên dầm Vị trí Q ma x b h a h 0 Kiểm tra khả năng Bước tốt đai Bố trí cốt đai

w1  b 1 K.tr điều kiện phá hoại theo ứng suất nén chính

) chịu cắt của bê tông

400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

3 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo 3423 957 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa B5-

400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo 244 255 100 150 ỉ6 a150 1.03 0.86 Thỏa

3 400 200 40 160 Tính đai chịu cắt 198 230 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa B6-

2 400 200 40 160 Tính đai chịu cắt 342 302 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Tên dầm Vị trí Q max b h a h 0 Kiểm tra khả năng Bước tốt đai Bố trí cốt đai

(mm ) chịu cắt của bê tông

1.30 21.13 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

1.30 14.34 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo 3420 956 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa B5-

4.90 55.14 400 200 40 160 Tính đai chịu cắt 231 249 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa B6-

52.40 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo 256 262 100 150 ỉ6 a150 1.03 0.86 Thỏa 3.90 47.71 400 200 40 160 Tính đai chịu cắt

52.81 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo 252 260 100 150 ỉ6 a150 1.03 0.86 Thỏa 4.40 44.07 400 200 40 160 Tính đai chịu cắt 362 311 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa

Tên dầm Vị trí Q max b h a h 0 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

Bước tốt đai Bố trí cốt đai

(kN) (mm) (mm) (mm) (mm) S tt

7 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo 3178 922 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa B5-

3 400 200 40 160 Tính đai chịu cắt 407 330 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Bước tốt đai Bố trí cốt đai  w1  b 1 K.tr điều kiện phá hoại theo ứng suất nén chính

(kN) (mm) (mm) (mm) (mm) S tt

4.90 33.52 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

3.90 26.54 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

4.40 20.70 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

Bảng 38.Tính thép cốt thép đai cho dầm tầng mái bằng phần mềm Etabs

Bước tốt đai Bố trí cốt đai

(kN) (mm) (mm) (mm) (mm) S tt (mm) S max

1.30 16.97 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

0.00 7.90 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

10.37 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

4.45 12.36 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

11.13 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

4.30 1.24 400 200 40 160 Bố trí đai cấu tạo

5 150 200 ỉ6 a200 1.02 0.86 Thỏa ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

6.4.1.4 Tính toán và thiết kế cốt treo cho dầm khung trục B

Tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính, đặc biệt là ở khu vực cột, do chịu tải trọng tập trung lớn, cần thiết phải lắp đặt cốt treo (dạng đai) để gia tăng khả năng chịu lực cho dầm chính.

Lực tác động lên dầm phụ được xác định là N, được tính toán từ sự chênh lệch lực cắt trong biểu đồ bao lực cắt tại vị trí dầm phụ tiếp xúc với dầm chính.

- Lực tập trung cục bộ lớn nhất từ dầm phụ truyền lên dầm chính (lấy từ phần mềm) là: max pcb ,83 kN (Phần tử dầm 111 – Tầng 2)

- Chọn cốt đai 2 nhánh (n=2), đường kính cốt đai Фđ = 6 (aaw = 0,283 cm 2 )

- Diện tích cốt treo cần thiết: max cb 2 treo 3 sw p 20,83

- Số lượng cố treo cần bố trí: treo sw

 = - Vậy chọn số đai m = 4 (Mỗi bên bố trí 2 đai)

- Chọn 2 × 2Ф6a50 để bố trí (Đai cách mép dầm phụ 50 mm)

6.4.2 Thiết kế cốt thép cột khung trục B

6.4.2.1 Nội lực tính toán thép cột khung trục B

- Nội lực tính toán thép cột được xác định trong phần mềm Etabs

- Biểu đồ nội lực tính toán thép cột được xuất như: P xuất CB1 → CB13; M2-2 xuất CB1 → CB13; M3-3 xuất CB1 → CB13; V2-2 xuất BAO; V3-3 xuất BAO

Hình 69.Biểu đồ lực dọc các phần tử cột khung trục B theo CB1 (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 70.Biểu đồ lực dọc các phần tử cột khung trục B theo CB2 (kN)

Hình 82.Biểu đồ lực dọc các phần tử cột khung trục B theo tổ hợp BAO (kN)

Hình 83.Biểu đồ momen (momen 2-2) các phần tử cột khung trục B theo CB1 (kNm) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 84.Biểu đồ momen (momen 2-2) các phần tử cột khung trục B theo CB2 (kNm)

Hình 96.Biểu đồ momen (momen 2-2) các phần tử cột khung trục B theo BAO (kNm)

Hình 107.Biểu đồ momen các (momen 3-3) phần tử cột khung trục B theo CB11 (kNm) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 110.Biểu đồ momen (momen 3-3) các phần tử cột khung trục B theo tổ hợp bao BAO

Hình 111.Biểu đồ lực cắt (Shear 2-2) các phần tử cột khung trục B theo tổ hợp BAO (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Hình 112.Biểu đồ lực cắt (Shear 3-3) các phần tử cột khung trục B theo tổ hợp BAO (kN)

6.4.2.2 Tính toán và thiết kế cốt dọc cho cột khung trục B a Lý thuyết tính toán cốt thép dọc cho cột khung trục B

Phương pháp gần đúng trong tính toán cốt thép dựa trên việc chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn BS81110 của Anh và ACI 318 của Mỹ Giáo sư Nguyễn Đình Cống đã áp dụng nguyên tắc này để phát triển các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356-2005.

Hình 113.Trục và chiều Momen trong Etabs

- Lưu ý: Quy ước trục 2 là trục X, M 2-2 = M x ; trục 3 là trục Y, M 3-3 = M y ; 1 là trục Z; C x , Cy lần lượt là các cạnh của cột theo phương X và phương Y

- Với các cột trong công trình này, lấy hệ số điều kiện làm việc cho bê tông là γb = 1,0

- Vật liệu sử dụng cho công trình:

● Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 MPa và Eb = 30000 MPa

● Rs = Rsc = 350 MPa; Rsw = 280 MPa và Es = 200000 MPa

+ Biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo khi ứng suất bằng Rs: s 3 s,el s

- Hệ số giới hạn chiều cao vùng nén ξR được xác định như sau: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Bước 1: Xác định nội lực;

Bước 2: Kiểm tra điều kiện tính gần đúng của cột lệch tâm xiên: x y

 C  (Với Cx và Cy lần lượt là các cạnh của tiết diện cột theo phương X và Y);

Bước 3: Để xác định chiều dài tính toán cho khung nhiều tầng có từ hai nhịp trở lên và có liên kết cứng giữa dầm và cột, theo mục 8.1.2.4.4 trong tài liệu [02], ta áp dụng công thức Ltt = ѱL = 0,7×L, trong đó L là chiều dài của cột.

Bước 4: Tính toán độ lệch tâm ban đầu và độ mảnh của cấu kiện cột theo hai phương;

+ Độ lệch tâm ban đầu eo theo hai phương: eox = max{e1x; eax} và eoy = max{e1y; eay} đối với trường hợp hệ kết cấu siêu tĩnh

● Độ lệch tâm tĩnh học theo hai phương: 1x M y e = N và 1y M x e = N

● Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo hai phương: x ax e max L ;

+ Độ mảnh theo hai phương: x tt y tt x y

 = Bước 5: Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc theo hai phương

+ Trường hợp bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc:

 =    →  + Trường hợp xét đến ảnh hưởng của uốn dọc:

+ Giả thuyết agt suy ra: ho = h - agt;

+ N là lực dọc do ngoại lực.;

+ Lực tới hạn quy ước :

Độ cứng của cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) tại trạng thái giới hạn về độ bền được xác định dựa trên các hướng dẫn tính toán biến dạng Để tính toán độ cứng D, có thể áp dụng công thức cụ thể.

+ Eb, Es lần lượt là mô đun đàn hồi của bê tông và cốt thép;

+ ks hệ số lấy bằng 0,7;

Mômen quán tính của diện tích tiết diện bê tông và toàn bộ cốt thép dọc được xác định theo trọng tâm của tiết diện ngang cấu kiện.

+ Với tiết diện hình chữ nhật: y ( ) x 3 y

+ Hệ số kb được xác định theo công thức: b

+ Độ lệch tâm tương đối của lực dọc lấy bằng tỷ số e e o

 = h , không nhỏ hơn 0,15 và không lớn hơn 1,5: e e ox

  = h  ; + Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn được tính theo công thức dh dh x

+ không lớn hơn 2, ta giả thiết  = L 1,8 để tính toán đơn giản

+ Giả thuyết agt suy ra: ho = h - agt;

+ N là lực dọc do ngoại lực.;

Độ cứng của cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) tại trạng thái giới hạn về độ bền được xác định dựa trên các hướng dẫn tính toán biến dạng Công thức tính D được áp dụng để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế.

Trong đó: ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

+ Eb, Es lần lượt là mô đun đàn hồi của bê tông và cốt thép;

Mômen quán tính của diện tích tiết diện bê tông và toàn bộ cốt thép dọc được xác định đối với trọng tâm tiết diện ngang của cấu kiện.

+ Với tiết diện hình chữ nhật: x ( ) y 3 x

+ Hệ số kb được xác định theo công thức: b

+ Độ lệch tâm tương đối của lực dọc lấy bằng tỷ số e e o

 = h , không nhỏ hơn 0,15 và không lớn hơn 1,5: e e oy

  = h  ; + Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn được tính theo công thức dh dh y

+ không lớn hơn 2, ta giả thiết  = L 1,8 để tính toán đơn giản

Bước 6: Tính toán tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx và My, cùng với độ lệch tâm eax và eay Sau khi phân tích uốn theo hai phương, xác định hệ số ηx và ηy Mômen gia tăng sẽ được tính là Mx1 và My1; x1 x 0x.

Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa giá trị Mx1 và My1 với kích thước các cạnh, có thể áp dụng một trong hai mô hình tính toán theo phương X hoặc phương Y Các điều kiện và ký hiệu liên quan được trình bày rõ ràng trong bảng dưới đây.

Bảng 39.Thiết lập ký hiệu tính toán cốt dọc của cột

Mô Hình Phương X Phương Y Điều Kiện y1 x1 x y

+ Tính mômen tương đương (Đổi nén lệch tâm xiên ra nén độ lệch tâm phẳng):

+ Độ lệch tâm tĩnh học: 1 M e (mm)

= N + Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea (mm)

+ Độ lệch tâm ban đầu với kết cấu siêu tĩnh: e o =max(e ; e ) mm 1 a o o o e e e h a (mm)

→ = + − →  + Dựa vào độ lệch tâm ban đầu eo và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

Bước 7: Tính toán cốt thép;

● Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé: o o e 0,3

 = h  tính toán gần như nén đúng tâm;

+ Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: e 1

+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: e (1 )

+ Diện tích toàn bộ cốt dọc: e b e st sc b

● Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé: o o e 0,30

 =h  và x 1   R h o ; + Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức gần đúng ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

+ Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: b o st sc

● Trường hợp 3: Nén lệch tâm lớn: o o e 0,3

+ Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: ( 1 0 ) st s

Bước 8: Chọn và bố trí cốt thép

+ Cốt thép dọc được đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h

+ Đường kớnh cốt thộp: ỉ = 12ữ40, ỉ ≥ 16 khi b ≥ 250

+ Khoảng hở giữa các thanh cốt thép: to = 50÷400

+ Lớp bờ tụng bảo vệ co : lớn hơn ỉ và 25 khi h ≥ 250

+ Nếu: Diện tích cốt thép dọc tính toán không lớn hơn diện tích cốt thép cấu tạo (Ast

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép đã chọn: st

+ Yêu cầu:      min max 0,4%  4% b Tính toán điển hình một cột khung trục B

- Chọn tầng mái - cột C9 – CB9 để tiến hành tính toán cốt thép cho cột

Bước 1: Xác định nội lực;

- bc×lc = Cx×Cy = 200×250 mm

- Nội lực cột C từ CB13: P = -38,2401 kN; M2-2 = Mx = -9,1807 kNm; M3-3 = My = 11.92 kNm

Bước 2: Kiểm tra điều kiện tính gần đúng của cột lệch tâm xiên;

Bước 3: Xác định chiều dài tính toán;

Bước 4: Tính toán độ lệch tâm ban đầu và độ mảnh của cấu kiện cột theo hai phương;

+ Độ lệch tâm ban đầu eo theo hai phương đối với trường hợp hệ kết cấu siêu tĩnh eox = max{e1x; eax} = 311,71 mm eoy = max{e1y; eay} = 280,1 mm

● Độ lệch tâm tĩnh học theo hai phương: y 3

= = −  ● Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo hai phương: x ax ax e max = 3,38 mm; = 200 = 6,67 mm e =6,67 mm

  x ay ay e max 3 = 3,38 mm; = 250 = 8,33 mm e = 8,33 mm

+ Độ mảnh theo hai phương: tt x x

= = Bước 5: Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc theo hai phương

+ Trường hợp xét đến ảnh hưởng của uốn dọc:

+ Giả thuyết agt = 40 mm; suy ra: ho = h - agt = 200 – 40 = 160 mm;

N =  =    !30, 4 kN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: ThS TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

Độ cứng của cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) trong trạng thái giới hạn về độ bền được xác định dựa trên các chỉ dẫn tính toán biến dạng Công thức tính độ cứng D được áp dụng để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế cấu kiện.

Mômen quán tính của diện tích tiết diện bê tông và cốt thép dọc được xác định theo trọng tâm của tiết diện ngang cấu kiện.

+ Hệ số kb được xác định theo công thức:

+ Độ lệch tâm tương đối của lực dọc: ox e e 311,71

+ Giả thuyết agt = 40 mm; suy ra: ho = h - agt = 200 – 40 = 160 mm;

Độ cứng của cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) trong trạng thái giới hạn về độ bền được xác định dựa trên các hướng dẫn tính toán biến dạng Để tính toán độ cứng D, có thể áp dụng công thức cụ thể.

Tiêu đề	Đồ Án Thiết Kế Công Trình Bê Tông Cốt Thép
Tác giả	Trần Hữu Nghĩa
Người hướng dẫn	ThS. Trần Thị Nguyên Hảo
Trường học	Trường Đại Học Kiến Trúc TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Xây Dựng
Thể loại	thuyết minh
Năm xuất bản	2024 - 2025
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	156
Dung lượng	16,03 MB