đồ án bê tông cốt thép

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤTKHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN KĨ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP Bài 1: Thiết kế dầm bê tông cốt thép chịu uốn: Bảng I-1: Số liệu tính toán dầm bê tông cốt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN KĨ THUẬT XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

BÊ TÔNG CỐT THÉP

Bài 1: Thiết kế dầm bê tông cốt thép chịu uốn:

Bảng I-1: Số liệu tính toán dầm bê tông cốt thép:

STT Nhịp tính

toán của dầm

(m)

Lực phân bố q(t/m)

Đặc trưng của vật liệu Mác BT Ra(KG/cm2) Ra’(KG/cm2)

Bài làm:

 Bước 1:Lập sơ đồ tính toán:

 Cốt đơn:

Theo giả thiết II trạng thái ứng suất biến dạng, dễ xảy ra phá hoại dẻo khi đạt trạng thái cần bằng giới hạn thì ứng suất trong cốt thép chịu kéo Fa đạt tới cường độ chịu kéo tính toán Ra, ứng suất trong vùng bê tông chịu nén đạt đến cường độ chịu nén tính toán Rn, Sơ đồ phân bố ứng suất pháp trong miền bê tông chịu nén có dạng hình chữ nhật, vùng bê tông chịu kéo không được tính cho chịu lực vì bị nứt

Ta có sơ đồ tính toán:

 Bước 2: Tải trọng tính toán:

Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Ra=2800 kG/cm2

Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Ra’=2800 kG/cm2

Hình 1-1 Biểu diễn sơ đồ chịu lực của dầm và biểu đồ lực cắt, mô men

6,25m q=14T/m

683,5kNm

437,5kN 437,5kN

Qy

Mx

Lực cắt:

2 max

437,5

q l

Môn men uốn: max 2 68,35 m

8

ql

Mác BT=200 => α0=0,62 ; A0= α0(1-0,5 α0) = 0,428

 Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt b=50

+) Giả thiết α=0,35 trong đó α€(0,3-0,4) đối với dầm

Tra bảng quan hệ giữa các hệ số α,γ và A ta có:

γ =0,825 ; A=0,289

+) Mặt khác ta có:

0 2 0

5 0

1

1 68,35.10

90.50

0, 289

 Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h:

+) Giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ a=5cm

0

78

50

h

h h a

b

 Thỏa mãn điều kiện

 Bước 5: Tính cốt thép:

 Cốt thép:

5

2 0

68,35.10

40,53( ) h 2800.0,825.73

a a

M

R γ

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: 0

min

40,53 100% 1,11%

50.73

0, 05% 1,11% 3%.

a

F

b h

µ µ

= < <

 Thỏa mãn hàm lượng cốt thép

 Tra bảng phụ lục 9 ta chon được:

 5φ32( Fa=40,21cm2) chênh lệch không đáng kể

 Bước 6: Bố trí cốt thép:

a0=2cm; b=50cm;h=78cm

t ≤ d = = mm (khoảng cách cốt thép theo phương ngang)

t0=dmax=32mm (khoảng cách cốt thép theo phương đứng)

 Bố trí cốt thép như hình vẽ:

?30

a0 a0 t

t0

 Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:

 Cốt kép:

 Bước 1:Lập sơ đồ tính toán:

FaRa M

a

h

a

h h0

b

x

Rn Fa'Ra' a'

Fa Fa'

 Bước 2: Tải trọng tính toán:

Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Ra=2800 kG/cm2

Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Ra’=2800 kG/cm2

 Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt:

Giả thiết a=5(cm) ; b=50(cm)

Để thỏa mãn điều kiện đặt cốt đơn thì: A>A0

2 0

5 2

0, 428

68,35.10

60( )

0, 428 0, 428.R b 0, 428.90.50

n

M

R b h

R b

 Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h:

Chọn h0=55 => chiều cao tiết diện h=h0+a=55+5=60(cm)

 Cần phải tính toán cốt kép

 Bước 5: Tính cốt thép:

 Chọn a’=4cm

 Diện tích cốt thép vùng chịu nén Fa’:

2

0

68,35.10 0, 428.90.50.55

n a

a

M A R bh

R h a

 Diện tích cốt thép vùng chịu kéo: Fa

2

0 R 0 'F ' 0,62.90.50.55

7,07 61,86(cm ) 2800

a

b h R F

α

 Hàm lượng cốt thép:

0

61,86

a

F

b h

0

a

F

b h

 µ µ ; ' thỏa mãn hàm lượng cốt thép

 Tra bảng phụ lục 9 ta chọn được:

+) Fa’:2 22 φ

+) Fa:6 36 φ

 Bước 6: Bố trí cốt thép:

a0=2cm; b=50cm;h=60cm

t ≤ d = = mm (khoảng cách cốt thép theo phương ngang)

t0=dmax=36mm (khoảng cách cốt thép theo phương đứng)

=>Bố trí cốt thép như hình vẽ:

a0 a0 t

t0

O36 O22

 Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:

 Cốt đai

 Bước 1:Lập sơ đồ tính toán:

Khi dầm chịu tác dụng của lực cắt lớn, ứng suất pháp do mô men và ứng suất tiếp tục do lực cắt gây ra sẽ gây ra những ứng suất kéo chính nghiêng với trục dầm một gọc α nào đó dẫn đến xuất hiện những khe nứt nghiêng sẽ đảm bảo bền cho cấu kiện tại mặt cắt

 Bước 2: Tải trọng tính toán:

Mác bê tông M200

Rn=90 kG/cm2

Rk=7,5

Rad=2200 kG/cm2

Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Ra=2800 kG/cm2

Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Ra’=2800 kG/cm2

 Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt b=50

 Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h:

+) ⇒ =h (1,5 3) ÷ b= (1,5 3)50 ÷

 Chọn h=85

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:

a0=5cm; ⇒ = − =h0 h a 85 5 80( − = cm)

 Bước 5: Tính cốt thép:

14.6, 25

43,75(T)

q l

+) kiểm tra các điều kiện:

0.R n 0

Q k≤ b h điều kiện bê tông bị phá hoại bên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính

1.R k 0

Q k≤ b h điều kiện thỏa mãn bê tông không xảy ra vết nứt

Trong đó: k1=0,6 đối với dầm

k0=0,35 với bê tông Mác dưới 400

0 R n 0 0,35.90.50.80 126000( ) 126(T)

1.R k 0 0,6.7,5.50.80 18000( ) 18( )

Q>18(T) Bê tông không chỉ chịu cắt phải tính cốt đai

Q<126(T) Bê tông không bị phá hoại vì ứng suất nén chính

+) Giả thiết có chung cốt đai:

-φ6(f d = 0,283cm2:diện tích nhánh cốt đai)

-có 2 nhánh n=2

+)Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán:



2 0 2

8 f k

tt ad d

R b h

Q

=

Điều kiện đảm bảo cường độ tiết diện nguy hiểm nhất là

2 2

0

8 .

8 .

k

Q

R b h

Mặt khác:

2 2 0

8 b.h

ad d ad d d

k

q

2 2

8.7,5.50.80

43750

tt

Dầm có h=85cm nền 85 28,33

3

ct

U = = cm(do h=850mm>450mm; Uct khoảng

cách cấu tạo của cốt đai

0

1,5 1,5.7,5.50.80

82,3cm 43750

k

R b h U

Q

+)

max

28,33

tt ct

U

U U

( cách đều đoạn dầm có chiều dài 6, 25 1,56

l

m

= = ; đoạn còn lại của dầm có

chiều dài 6, 25 3,125

l

m

= = ; khoảng cách cốt đai là 28,33(cm)

 Bước 6: Bố trí cốt thép:

 Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:

ài 2: Thiết kế cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm bố trí cốt thép đối xứng với số liệu như sau:

Bảng II-1: Số liệu tính toán cột bê tông cốt thép

ST

T

Chiều dài

tính toán

R28(Kg/cm2) Cường độ cốt

thép (kg/cm2)

Lực dọc (KN) Mô men tác

dụng M(KNm)

l0(m) Ra Ra’ Ndh Nnh Mdh Mnh

1) Lập sơ đồ tính toán

Khi cấu kiện bị phá hoại cường độ bê tông đạt đên Rn và cường độ chịu nén đạt đến cường độ chịu nen của thép Do vậy nhờ lực dính liên kết của bê tông và cốt thép mà

ta tận dụng được hết khả năng làm việc của cốt thép

2) Xác định tải trọng tính toán

Mác BT=200 => α0=0,62 ; A0= α0(1-0,5 α0) = 0,428

3) Giả thiết chiều rộng mặt cắt b

b=40cm

4) Tính chiều cao mặt cắt h

Ta có h:b=(2:4) => h=60cm

5) Tính cốt thép

 Tính cốt thép đối xứng

+) Độ lệch tâm lớn: 01

105 1.02 102 102

M

N

+) Độ lệch tâm ngẫu nhiên lấy bằng: 60 2, 4

25 25

ng

h

 Độ lệch tâm tổng cộng: e0 =e01 +e ng = 102 2, 4 104, 4 + = cm

+) Giả thiết a=a’=5cm ; h0=60-5=55cm

60

o

e h

+) xác định S:

0

0, 059 0,1 1,74

0,1

165 265.0,3

dh dh dh

S

e h

k

M N y

+ +

y: là khoảng cách từ tâm thiết diện đến mép ngoài miền chịu kéo

4

40.60

720000

b

b h

0

% 1% (0,5 ) 0,01.40.55(0,5.60 5) 137500

+) tính lực dọc giới hạn

6

0

460 2,8

dh

S

l k

+) Tính η:

1 102

983475

th

N N

+) Tính e: e= η e0 + 0,5h a− = 1.104, 4 0,5.60 5 129, 4 + − = cm

+) xác định chiều cao vùng nén:

0 0

2 0

10200

2,83( ) 90.40

0, 62.55 34,1( ); 2 ' 2.5 10( )

10200.129, 4

( ') 2300(55 5)

n

a a

a

N

R b

N e

R h a

+) kiểm tra hàm lượng cốt thép:

0

11, 4 100% 0,51%

40.55

a

F

b h

 Thỏa mãn hàm lượng cốt thép

 Ta chọn: 3 22 φ ( Fa=11,4cm2)

 Ta chọn: 3 22 φ ( Fa’=11,4cm2)

6) Bố trí cốt thép thân cột

7) Cấu tạo đầu cột và chân cột

8) Thông kê cốt thép:

I Bảng thống kê thép sử dụng cho thiết kế:

BẢNG THỐNG KÊ THÉP

Thông

số

STT

Kích thước Hình dạng(mm)

Đường kính ϕ (mm)

Chiều dài (mm)

Số lượng thanh

Tổng chiều dài (mm)

Tổng khối lượng (kg)