đồ án bê tông cốt thép 2

KHÁI NIỆM Concept Sàn là kết cấu chịu trực tiếp tải trọng sử dụng, hệ sàn được đỡ bởi hệ dầm, dầmtruyền tải lên cột và cột truyền xuống móng.. Sàn BTCT Reinforced concrete floor được sử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

Chương 1 TÍNH TOÁN SÀN BÊTÔNG CỐT

THÉP TOÀN KHỐI1.1 KHÁI NIỆM (Concept)

Sàn là kết cấu chịu trực tiếp tải trọng sử dụng, hệ sàn được đỡ bởi hệ dầm, dầmtruyền tải lên cột và cột truyền xuống móng

Sàn BTCT (Reinforced concrete floor) được sử dụng rất phổ biến vì những ưuđiểm của nó như: chịu lực lớn, chống cháy tốt, độ ổn định lớn,… nhưng sàn BTCT vẫn có những khuyết điểm như: cách âm chưa thật tốt (cần phối hợp với các vật liệu cách âm), thi công phức tạp, trọng lượng bản thân lớn Sàn BTCT được phân thành những loại sau:

1.1.1 Theo phương pháp thi công:

Theo PP thi công ta có thể chia sàn BTCT thành các loại sau:

Sàn BTCT toàn khối: sàn, dầm được đổ liền khối cùng lúc, đây là dạng thôngdụng vì độ ổn định cao và tuổi thọ lớn, nhưng thi công phức tạp và kéo dài

Sàn BTCT lắp ghép (Precast concrete floor): hệ dầm được đổ BT trước, sau đólắp ghép các panel sàn (được chế tạo tại xưởng), sàn lắp ghép có thời gian thi côngnhanh, phù hợp với qui mô xây dựng lớn, thi công hàng loạt, nhưng độ ổn định không cao Phần tiếp sau ta chỉ nghiên cứu dạng sàn BTCT toàn khối

1.1.2 Phân loại theo sơ đồ kết cấu:

Theo sơ đồ kết cấu ta phân thành các loại sàn như sau:

Sàn loại bản - dầm: (sau này ta gọi là sàn 1 phương) là dạng sàn chịu uốn theo 1phương hoặc 2 phương nhưng phương còn lại chịu uốn rất nhỏ Liên kết có thể là

kê lên tường hoặc đổ liền khối với dầm, nhưng chỉ ở ≤ 2 cạnh đối diện

Sàn loại bản kê bốn cạnh (sau này ta gọi là sàn 2 phương): là dạng sàn chịu uốntheo 2 phương, liên kết có thể là kê lên tường (gối) hoặc đổ liền khối với dầm (ngàm), các liên kết với dầm có ở ≥ 2 cạnh kề.

1.2.Vật liệu

Bê tông B15, cốt thép của bản và cốt đai của dầm loại AI, cốt dọc của dầm loại AII

Số liệu tính toán của vật liệu:

-Bê tông với cấp độ bền chịu nén B15 có: R b 8,5Mpa, R bt 0, 75Mpa

-Cốt thép AI có: R s 225Mpa, R sc 225MPa, R sw  175MPa

-Cốt thép AII có:

280

sc

Trọng lượng riêng của vật liệu và hệ số vượt tải:

riêng Hệ số vượt tải

2.1.1 SÀN PHÒNG NGỦ - HÀNH LANG – CẦU THANG

Cấu tạo các lớp sàn Chiều dày Trọng lượng Tiêu Hệ số Tính toán

(cm) riêng

( daN/m3)

chuẩn( daN/m3)

antoàn n (daN/m

ng dài

L L

Vậy nếu tính cả tải trọng bản thân sàn bê tông cốt thép thì:

 Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:

   

;

2

0, 444 4,5

ng dài

L L

Vậy nếu tính cả tải trọng bản thân sàn bê tông cốt thép thì:

 Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:

Trọng lượngriêng( daN/m3)

Tiêuchuẩn( daN/m3)

Hệ sốantoàn n

Tính toán(daN/m2)

   

;

3

0, 4 7,5

ng dài

L L

Vậy nếu tính cả tải trọng bản thân sàn bê tông cốt thép thì:

 Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:

Trọng lượngriêng( daN/m3)

Tiêuchuẩn( daN/m3)

Hệ sốantoàn n

Tính toán(daN/m2)

ng dài

L L

Do tải trọng trên mái nhỏ nên ta chọn chiều dày sàn mái là h s 10cm

Vậy nếu tính cả tải trọng bản thân sàn bê tông cốt thép thì:

 Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái:

Tra theo TCVN 2737 – 1995, ta có bảng thống kê hoạt tải các phòng như sau:

Phòng chức năng Tiêu chuẩn

(daN/m3)

Hệ số an toàn(n)

Hoạt tảitính toán(daN/m2)

Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao nhỏ hơn: h dm0,5 m

b) Dầm AB, CD, EF (dầm ngoài hành lang)

2.2.2 Chọn kích thước tiết diện cột

Diện tích tiết diện cột được xác định theo công thức:

b

kN A R

Cột trục B,E có diện chịu tải Sc nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục C, để thiên

về an toàn và định hình hóa ván khung, ta chọn kích thước tiết diện cột trục

Hoạt tảitính toán(daN/m2)

s

<

b b max R

S

γR R

μ =ξ

R

(MPa )

(MPa )

(cm 2

) Chọn thép Chọn

 a (m.m)

Thực hiện cắt bản sàn có bề rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn L1 tính như dầm

chịu uốn 2 đầu ngàm

 Moment dương lớn nhất giữa bản:  

S I

2.4.2.2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP

Chọn a = 1,5cm  h0  h a150 15 135  cm

Quy trình tính toán :

1 2 0

m b

μ = 0,05 < 0

Aμ=

bh

s

<

b b max R

2 2 4,2 2,1

D6@200D6@200

D6@200D6@200

D6@200D6@200

2.5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CỦA BẢN SÀN

Kiểm tra ô sàn:S1 (4,2 x 4,5) m

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc = 240 +150,7 = 390,7(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2.3 10 0.1

210622.7( ) 12(1 ) 12 (1 0.3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0.3

Độ võng của sàn:

Độ cứng của sàn:

2,3 10 0,8

107838827,8( ) 12(1 ) 12 (1 0,3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0.3

Độ võng của sàn:

 Vậy chọn chiều dày ô bản h = 8cm thỏa điều kiện về độ võng.

Kiểm tra ô sàn:S3 (2 x 3) m

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc = 240 +196,1 = 436,1(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2,3 10 0,8

107838827,8( ) 12(1 ) 12 (1 0,3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0.3

Độ võng của sàn:

Kiểm tra ô sàn:S4 (2 x 2) m

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc = 480 +150,7 = 630,7(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2.3 10 0.1

210622.7( ) 12(1 ) 12 (1 0.3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0.3

Độ võng của sàn:

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc =480+150,7 = 630,7(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2.3 10 0.1

210622.7( ) 12(1 ) 12 (1 0.3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0.3

Độ võng của sàn:

 Vậy chọn chiều dày ô bản h = 10cm thỏa điều kiện về độ võng Kiểm tra ô sàn:S6 (2 x 2) m

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc =480+150,7 = 630,7(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2,3 10 0,1

210622, 7( ) 12(1 ) 12 (1 0,3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0,3

Độ võng của sàn:

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc =480+150,7 = 630,7(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2,3 10 0,1

210622, 7( ) 12(1 ) 12 (1 0,3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0,3

Độ võng của sàn:

 f <[f ]

 Vậy chọn chiều dày ô bản h = 10cm thỏa điều kiện về độ võng Kiểm tra ô sàn:S8 (2 x 4,2) m

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc =480+150,7 = 630,7(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2,3 10 0,1

210622, 7( ) 12(1 ) 12 (1 0,3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0,3

Độ võng của sàn:

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc =240+150,7 = 390,7(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2,3 10 0,08

107838,8( ) 12(1 ) 12 (1 0,3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0,3

Độ võng của sàn:

Tải trọng tiêu chuẩn: qtc =97,5+130 = 227,5(daN/m2)

Độ cứng của sàn:

2,3 10 0,1

210622, 7( ) 12(1 ) 12 (1 0,3 )

Trong đó: E – là mô đun đàn hồi của bê tông B15

v – hê số Poisson, v=0,3

Độ võng của sàn:

 ( ) 1800 0,2 (3,6 0,4) 1,1 1267,2 /

1 ax

2425,7 425,7( / )

2425,7 425,7( / )

2425,7 425,7( / )

- Hoạt tải phân bố:

 Do bản sàn S5, S11 truyền vào dạng tam giác:

1 5,11 5,11

- Hoạt tải 7 liền nhịp (1, 3, 5, 6, 8) để tìm M m ax

Combo 1: Tĩnh tải – Hoạt tải 1

Combo 2: Tĩnh tải – Hoạt tải 2

Combo 3: Tĩnh tải – Hoạt tải 3

Combo 4: Tĩnh tải – Hoạt tải 4

Combo 5: Tĩnh tải – Hoạt tải 5

Combo 6: Tĩnh tải – Hoạt tải 6

Combo 7: Tĩnh tải – Hoạt tải 7

Combo 8: Tĩnh tải – Hoạt tải 8

Combo 9: Tĩnh tải – Hoạt tải 9

Combo 10: Tĩnh tải – Hoạt tải 10

Combo 11 (BAO): (Combo 1, Combo 2, Combo 3, Combo 4, Combo 5, Combo 6,Combo 7, Combo 8, Combo 9, và Combo 10)

- Dùng phần mềm sap2000v14 để giải tìm nội lực và tính cốt thép

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( tinhtai)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 1)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 2)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 3)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 4)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 5)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 6)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 7)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 8)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 9)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( hoat tai 10)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- momet 3-3( combo11)- KN,m,C

Sap2000 v14.2.2- file dam doc truc- shear force 2-2 diagram( combo11)- KN,m,C

3.1.1 Vật liệu sử dụng.

Sử dụng bê tông dùng cho kết cấu bên trên là bêtông B15 với các chỉ tiêu như sau:

- Khối lượng riêng:  25kN m/ 3

- Cường độ tính toán: R b 8,5MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: R bt 0,75MPa

- Modun đàn hồi: E b 23 10 3MPa

Cốt thép dọc nhóm AII với các chỉ tiêu:

- Cường độ chịu nén tính toán: R s'  280MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: R SC 280MPa

- Cường độ tính cốt thép ngang: R SW 225MPa

Tra bảng ta được:  R 0,650;  R 0, 439.

Tính toán cốt thép dọc cho dầm:

2 0

m b

M A

2

1,5 1

1,5 1 0 1 0,9 200 270

3195,86 6158,9

f b bt m

tt

R bh s

- Khoảng cách cấu tạo cốt đai: cho dầm h< 450mm

Cốt đai gần gối: S ct minh/ 2;150 min 300 / 2;150  150mm

ct

h

mm S

CỐT THÉP

I – Xác định tải trọng tác dụng lên dầm khung trục 5

1 – hoạt tải toàn phần:

*)Tĩnh tải: gồm trọng lượng các lớp cấu tạo sàn gs (daN/m2), trọng lượng bản thân dầm gd, trọng lượng tường xây trên dầm

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm:

a) Chọn kích thước tiết diện dầm

Dầm BC, DE ( dầm trong phòng)

Chọn chiều cao dầm h d 0, 4 m ; bề rộng dầm b d  0, 22 m

Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao nhỏ hơn: h dm 0,3 m Dầm AB, CD, EF (dầm ngoài hành lang)

d) Tải trọng do sàn truyền vào :

Nhịp AB, CD, EF có dạng tam giác, trị số lớn nhất là 2g (daN/m) s

Nhịp BC,DE có dạng hình thang, trị số lớn nhất là 4, 2g (daN/m) s

Nhịp A’A có dạng tam giác, trị số lớn nhất là 2,5g (daN/m) s

Nhịp A’A có dạng hình thang, trị số lớn nhất là 2,5g (daN/m) s

*) Hoạt tải do sàn truyền vào :

Nhịp AB, CD, EF có dạng tam giác, trị số lớn nhất là 2p s daN/m)

Nhịp BC,DE có dạng hình thang, trị số lớn nhất là 4, 2p (daN/m) s

Nhịp A’A có dạng tam giác, trị số lớn nhất là 2,5p (daN/m) s

Nhịp A’A có dạng hình thang, trị số lớn nhất là 2,5p (daN/m)

480 1,1 2,1 1 2,1 2,1 1826, 4 / 2

2- Hoạt tải gió :

Tải trọng gió được xác định như sau :

• Gió đẩy (ở phía đón gió công trình)

Cường độ tính toán gió đẩy được xác định theo

0

W W  k c n B95.1,1.0,8.4, 2(daN m/ )

Trong đó : - W0 : giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng theo địa danh hành chính (TCVN 2737-1995)

Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam : II B

- k : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địa hình

- n : hệ số tin cậy(vượt tải)

- c : hệ số khí động phụ thuộc vào hình dáng công trình

Trường hợp công trình có hình dáng đơn giản (hình vuông hay chữ nhật) : c=+0,8

• Gió hút ( ở phía khuất gió công trình)

Cường đọ gió hút được xác định theo :

loại tải trọng với từng trường hợp tác dụng của hoạt tải rồi tổ hợp để tìm ra những giátrị nội lực bất lợi nhất cho kết cấu.

Chia ra các trường hợp chất tải rồi dùng phần mềm Sap2000 để phân tích nội lực chotừng trường hợp Sau đó tổ hợp lại để tìm nội lực nguy hiểm nhất tại tiết diện

3.2.1 Các trường hợp chất tải:

1 TT: Tĩnh tải chất đầy

2 HT1: Hoạt tải toàn phần đặt ở tầng chẵn

3 HT2: Hoạt tải toàn phần đặt ở tầng lẻ

4 HT3: Hoạt tải toàn phần đặt cách nhịp, cách tầng

GP)

Combo 24 (BAO): Combo 1 + Combo 2 + … + Combo 23

Tĩnh tải chất đầy

Hoạt tải toàn phần tầng chẵn

Hoạt tải toàn phần tầng lẻ

Hoạt tải toàn phần đặt cách nhịp, cách tầng

Hoạt tải toàn phần đặt cách nhịp, cách tầng

Hoạt tải toàn phần liền nhịp

Hoạt tải toàn phần liền nhịp

Hoạt tải gió trái

Hoạt tải gió phải

BẢNG NỘI LỰC BẤT LỢI CỦA DẦM

NỘI LỰC BẤT LỢI CỦA CỘT

16.4844

465.286

465.286

16.4844

-5 43.760

8

689.829

48.4877

806.467

806.467

48.4877

-9 47.689

1

662.149

44.2883

825.667

834.15

39.0598

-13 45.746

5

653.291

49.3626

833.752

833.752

49.3626

-17 46.352

1

700.908

41.5648

799.392

807.875

38.7364

-21

12.504

363.89

12.3859

455.031

460.333

11.7282

-46 25.912

2 -19.09

22.9563

40.458

40.458

22.95632

-2 11.097

4

276.211

12.9357

340.165

340.165

12.9357

-642.261

519.083

39.9875

601.918

601.918

39.9875

-10 42.905

1

503.169

44.0162

611.453

618.239

4.7149

-14 43.223

4

496.422

41.9144

618.34

618.34

41.9144

39.354

524.515

41.664

595.357

602.143

4.3032

-22 14.671

4

275.318

11.5851

342.084

342.084

11.5851

-3

3

36.6457

191.088

9.5619

219.082

219.082

9.5619

-7 33.245

2

343.841

30.3387

402.213

402.213

30.3387

-11 30.740

4

340.445

33.4831

405.35

412.13

-6 1.3211

15 32.406

2

333.696

29.6901

412.22

412.22

29.6901

-19 30.094

7

351.085

32.8846

395.583

402.36

-9 1.5797

23

9.5545

190.664

6.7177

219.516

219.516

6.71774

-4

4.731

90.294

7.1347

106.882

106.882

7.1347

-8 33.600

9

168.187

25.7791

204.957

204.957

25.7791

-12 26.826

2

169.971

35.1491

200.851

207.637

-14.4356

16 33.697

4

163.253

25.3768

206.08

206.08

25.3768

-20 25.221

6

175.22

32.911

197.94

204.72

-14.0834

3 4 2 8

24

7.2467

94.658

4.4507

102.631

106.872

3.9462

-3.3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DẦM

3.3.1 Tính cốt thép dầm

a) Cốt thép dọc cho các dầm:

Sử dụng bê tông dùng cho kết cấu bên trên là bêtông B15 với các chỉ tiêu như sau:

- Khối lượng riêng: 25kN m/ 3

- Cường độ tính toán: R b 8,5MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: R bt 0,75MPa

- Modun đàn hồi: E b 23 10 3MPa

Cốt thép dọc nhóm AII với các chỉ tiêu:

- Cường độ chịu nén tính toán: R s'  280MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: R SC 280MPa

- Cường độ tính cốt thép ngang: R SW 225MPa

- Modun đàn hồi: E b 2,0 10 5MPa

Tra bảng ta được:  R 0,650;  R 0, 439

Tính toán cốt thép dọc cho dầm:

2 0

m b

M A

  

BẢNG TÍNH TOÁN THÉP DẦM TẠI GỐI

AB, CD, EF -14.56 27 0.094 0.951 202.61 760.2 0.419 1.89125 (2ø22)3

AB, CD, EF -10.18 27 0.066 0.966 139.40 760.2 0.291 1.89125 (2ø22)4

b) Tính cốt thép đai, cốt treo cho các dầm AA’, AB, CD, EF.

2

1,5 1

1,5 1 0 1 0,9 250 270

5921, 4 4155

f b bt m

tt

R bh s

- Khoảng cách cấu tạo cốt đai: cho dầm h< 450mm

Cốt đai gần gối: S ct minh/ 2;150 min 300 / 2;150  150mm

ct

h

mm S

 

0,3 4, 437 0,915 8,5 250 270 698802,5

Vậy không cần tính cốt xiên

c) Tính cốt thép đai, cốt treo cho các dầm BC, DE:

2

1,5 1

1,5 1 0 1 0,9 220 370

4951,8 8211

f b bt m

tt

R bh s

- Khoảng cách cấu tạo cốt đai: cho dầm h < 450mm

Cốt đai gần gối: S ct minh/ 2;150 min 400 / 2;150  150mm

ct

h

mm S

Sử dụng bê tông dùng cho kết cấu bên trên là bêtông B15 với các chỉ tiêu như sau:

- Khối lượng riêng:  25kN m/ 3

- Cường độ tính toán: R b 8,5MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: R bt 0,75MPa

- Modun đàn hồi: E b 23 10 3MPa

Cốt thép dọc nhóm AII với các chỉ tiêu:

- Cường độ chịu nén tính toán: R s'  280MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: R SC 280MPa

- Cường độ tính cốt thép ngang: R SW 225MPa

- Modun đàn hồi: E b 2, 0 10 5MPa

Tra bảng ta được:  R 0,650;  R 0, 439

Tính toán cốt thép dọc cho dầm:

2 0

m b

M A

  

Tính toán cốt thép cột.

(cm )

(cm

1

16.756 354.19 455 20 25 318.50 22 12.74 1.04 4.73 1 -10.95 4φ18 10,1816.484 465.29 455 20 25 318.50 22 12.74 1.06 3.54 1 -18.14 4φ18 10,1816.756 354.19 455 20 25 318.50 22 12.74 1.04 4.73 1 -10.95 4φ18 10,18

5

43.761 689.83 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 6.34 1 -88.06 4φ18 10,1848.488 806.47 455 20 40 318.50 37 7.96 1.03 6.01 1

106.04 4φ18 10,1843.761 689.83 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 6.34 1 -88.06 4φ18 10,18

-9

47.689 662.15 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 7.20 1 -77.52 4φ18 10,1844.288 825.67 455 20 40 318.50 37 7.96 1.03 5.36 1

115.20 4φ18 10,1847.689 662.15 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 7.20 1 -77.52 4φ18 10,18

-13

45.747 653.29 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 7.00 1 -78.12 4φ18 10,1849.363 833.75 455 20 40 318.50 37 7.96 1.03 5.92 1

110.52 4φ18 10,1845.747 653.29 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 7.00 1 -78.12 4φ18 10,18

-17

46.352 700.91 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 6.61 1 -87.11 4φ18 10,1841.565 799.39 455 20 40 318.50 37 7.96 1.03 5.20 1

113.22 4φ18 10,1846.352 700.91 455 20 40 318.50 37 7.96 1.02 6.61 1 -87.11 4φ18 10,18