Thuyết minh ĐAMH Bê tông 1 ĐH Bách Khoa TPHCM

File mẫu đồ án bê tông 1 + toàn bộ file tính toán (tính sàn, dầm chính, dầm phụ,...), bản vẽ, hinh minh họaBài mẫu này được 8,5đTrình bày rõ ràng, dễ hiểu......................................................................................................................................................................................................................................................................

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH

- TPHCM, 5/2016 -

ĐAMH KẾT CẤU BÊTÔNG

SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI

MỤC LỤC

Mục lục 3

Đề bài 5

1/ Số liệu tính toán 6

2/ Bản sàn 6

2.1 Phân loại bản sàn 6

2.2 Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận sàn 6

2.3 Sơ đồ tính 7

2.4 Xác định tải trọng 7

2.5 Xác định nội lực 8

2.6 Tính cốt thép 8

2.7 Bố trí cốt thép 9

3/ Dầm phụ 11

3.1 Sơ đồ tính 11

3.2 Xác định tải trọng 11

3.3 Xác định nội lực 12

3.4 Tính cốt thép 13

3.5 Biểu đồ vật liệu 16

4/ Dầm chính 22

4.1 Sơ đồ tính 22

4.2 Xác định tải trọng 22

4.3 Xác định nội lực 22

4.4 Tính cốt thép 31

4.5 Biểu đồ vật liệu 34

5/ Thống kê vật liệu 41

ĐỀ BÀI: Thiết kế sàn theo sơ đồ và các số liệu sau:

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng sàn

Hình 2 Các lớp cấu tạo sàn

Bêtông B15 (Mpa)

Cốt thép Sàn

d ≤ 10 (MPa)

Cốt đai

d ≤ 10 (MPa)

Cốt dọc

d ≤ 12 (MPa)

2.3 Sơ đồ tính

Cắt theo phương cạnh ngắn một dải có chiều rộng b = 1m (hình 1), xem bản như một dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là tường biên và các dầm phụ (hình 3)

Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa

Vì không có tường chịu lực nên nhịp tính toán đối với nhịp biên và đối với các nhịp giữa là như nhau:

Trọng lượng riêng (kN/m3)

Trị tiêu chuẩn

gsc (kN/m2)

Hệ số độ tin cậy về tải trọng

Trị tính toán

Mmin =

kN/m Mômen lớn nhất ở các nhịp giữa và các gối giữa:

kN/m

Hình 4 Sơ đồ tính toán và biểu đồ bao mômen của bản sàn

2.6 Tính cốt thép

Bêtông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb = 8,5 MPa

Cốt thép bản sàn sử dụng loại AI: Rs = 225MPa

Từ các giá trị mômen ở nhịp và ở gối, giả thiết a = 15 mm, tính cốt thép theo các công thức sau:

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 3

Chọn cốt thép

d (mm)

a (mm)

Asc(mm2/m) Nhịp biên

Gối 2

Nhịp giữa, gối giữa

4,18 4,18 2,87

0.163 0,163 0,112

0,179 0,179 0,119

372

372

247

0,7 0,7 0,4

* Cốt thép phân bố chọn theo điều kiện sau:

=> As,pb ≥ 20%Ast = 0,2 × 372 = 75 mm2

Hình 6 Bố trí cốt thép bản sàn

3 DẦM PHỤ

3.1 Sơ đồ tính

Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo Sơ đồ tính là dầm liên tục 4 nhịp có các gối tựa là tường biên và dầm chính (hình 7,8)

Hình 7 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của dầm phụ

Nhịp tính toán của dầm phụ lấy theo mép gối tựa

M = β x qdp x Lo2 Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng 4

Mômen âm triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn:

x1 = k x Lob = 0,24 x 5,2 = 1,248 m Mômen dương triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn:

x2 = 0,15 x Lo = 0,15 x 5,2 = 0,78 m Mômen dương lớn nhất cách gối tựa biên một đoạn:

qdpLo2(kNm)

βmax βmin Mmax

(kNm)

Mmin(kNm) Biên 0 5,20 698 0,0000 0,0

Bêtông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb = 8,5 MPa; Rbt = 0,75 MPa

Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại AII: Rs = 280 MPa

Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại AI: Rsw = 175 MPa

3.4.1 Cốt dọc

a) Tại tiết diện ở nhịp

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

Xác định Sf

Sf ≤ {

( ) Chọn Sf = 420 mm

Chiều rộng bản cánh:

= bdp + 2Sf = 200 + 2 x 420 = 1040 mm Kích thước tiết diện chữ T ( = 1040; = 70; b = 200; h = 400 mm)

b) Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật bdp x hdp = 200 x 400 mm

a) b)

Hình 10 Tiết diện tính cốt thép dầm phụ

a) Tiết diện ở nhịp b) Tiết diện ở gối

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 5

Chọn cốt thép

Chọn Asc

(mm2) Nhịp biên (1040x400) 63,5 0,057 0,059 661 0,93 1d16 + 4d12 653 Gối 2 (200x400) 49,9 0,233 0,269 580 0,82 2d16 + 2d12 628 Nhịp giữa (1040x400) 43,6 0,039 0,040 448 0,63 1d16 + 2d12 427 Gối 3 (200x400) 43,6 0,204 0,231 498 0,70 2d16 + 1d12 515

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

3.4.2 Cốt ngang

Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối 2 có lực cắt lớn nhất Q = 80,5kN

Kiểm tra điều kiện tính toán:

Kiểm tra:

=> Q <

Kết luận: dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính Đoạn dầm giữa nhịp: sct ≤ {

Chọn s = 300 mm bố trí trong đoạn L/2 ở giữa dầm

3.5 Biểu đồ vật liệu

3.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Tiết diện Cốt thép As

(mm2)

a th

(mm)

h oth

(mm) ξ α m

[ M ] (kNm)

∆M (%)

Nhịp biên

(1040x400)

1d16 + 4d12 cắt 1d16, còn 4d12 uốn 2d12, còn 2d12

653

452

226

48

54

31

352

346

369

0.059 0.041 0.019

0.057 0.040 0.019

62.4 42.3 22.9

-1.8

Gối 2 bên trái

(200x400)

2d16 + 2d12 uốn 2d12, còn 2d16

628

402

49

33

351

367

0.295 0.180

0.251 0.164

52.6 37.6

5.1 Gối 2 bên phải cắt 2d12, còn 2d16 402 33 367 0.180 0.164 37.6

Nhịp 2

(1040x400)

1d16 + 2d12 cắt 1d16, còn 2d12

427

226

32

31

368

369

0.037 0.019

0.036 0.019

43.1 22.9

-1.2

Gối 3 bên trái

(200x400)

2d16 + 1d12 cắt 1d12, còn 2d16

515

402

33

33

367

367

0.231 0.180

0.204 0.164

46.7 37.6

6.6 Gối 3 bên phải cắt 1d12, còn 2d16 402 33 367 0.180 0.164 37.6

3.5.2 Xác định tiết diện cắt lý thuyết

- Vị trí tiết diện cắt lý thuyết, x, được xác định theo tam giác đồng dạng

- Lực cắt tại vị trí tiết diện cắt lý thuyết, Q, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao mômen

Bảng 7 Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Tiết diện Thanh thép Vị trí điểm cắt lý thuyết x

(mm) Q (kN) Nhịp biên

bên trái

2 (1d16)

969 43,7

Nhịp biên

bên phải

2 (1d16)

274 36,9

Gối 2

bên phải

3 (2d12)

817 26,9

3.5.3 Xác định đoạn kéo dài W

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

Trong đoạn dầm có cốt đai d6s130 thì:

kN/m Trong đoạn dầm có cốt đai d6s300 thì:

kN/m Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng 8

Bảng 8 Xác định đoạn kéo dài W của dầm phụ

Tiết diện Thanh thép Q

(kN)

qsw(kN/m)

Wtính(mm)

20d (mm)

Wchọn(mm) Nhịp biên

bên trái

2 (1d16) 43,7 75 313 320 320 Nhịp biên

bên phải

2 (1d16) 36,9 33 527 320 530 Gối 2

bên phải

3 (2d12) 14,6 75 138 240 240 Nhịp 2 bên trái

(Bên phải lấy

đối xứng)

6 (1d16) 26,8 33 405 320 410

Gối 3 bên trái

(Bên phải lấy

đối xứng)

7 (1d12) 26,9 75 203 240 240

Kết quả bố trí cốt thép và biểu đồ vật liệu của dầm phụ thể hiện trên hình 11

3.5.4 Kiểm tra về uốn cốt thép

Chi tiết uốn cốt thép được thể hiện trên hình 11

* Bên trái gối 2, uốn thanh thép số 3 (2d12) để chịu mômen

Uốn từ nhịp biên lên gối 2: xét phía mômen dương

Tiết diện trước có [M]tdt = 42,3 kNm (4d12)

Tiết diện sau có [M]tds = 22,9 kNm (2d12)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 185 mm:

185 mm > mm

Trên nhánh mômen dương, theo tam giác đồng dạng, tiết diện

sau cách tiết diện trước một đoạn:

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:

485 + 185 = 670 mm > 525 mm

Như vậy, điểm kết thúc uốn đã nằm ra ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn:

670 – 525 = 145 mm

Uốn từ gối 2 xuống nhịp biên: xét phía mômen âm

Tiết diện trước có [M]tdt = 49,9 kNm (mép gối tựa)

Tiết diện sau có [M]tds = 37,6 kNm (2d16)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 1245 mm:

1245 > mm

Trên nhánh mômen âm, theo tam giác đồng dạng tiết diện

sau cách tiết diện trước một đoạn:

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:

280 + 1245 = 1525 mm > 308 mm

Như vậy, điểm kết thúc uốn đã nằm ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn:

1525 – 308 = 1217 mm

3.5.5 Kiểm tra neo, nối cốt thép

Nhịp biên bố trí 1d16 + 4d12 có As = 653 mm2, neo vào gối 2d12 có As = 226 mm2 > 1/3 × 653 = 218 mm2 Các nhịp giữa bố trí 1d16 + 2d12 có As = 427 mm2, neo vào gối 2d12 có As = 226 mm2 > 1/3 × 427 = 142 mm2 Chọn chiều dài đoạn neo vào gối biên là

120 mm và vào các gối giữa là 240 mm

Tại nhịp biên, nối thanh số 4 và thanh số 5 (2d16) Chọn chiều dài đoạn nối là 320

mm ≥ 20d = 320 mm

Hình 11 Bố trí cốt thép và biểu đồ vật liệu của dầm phụ

4.3.1.1 Các trường hợp đặt tải

Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải được trình bày trên hình 14

4.3.1.2 Xác định biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải

Tung độ của biểu đồ mômen tại tiết diện bất kì của từng trường hợp đặt tải được xác định theo công thức:

MG = α × G × L = α × 61 × 6,9 = 420,9 × α

MPi = α × P × L = α × 91 × 6,9 = 627,9 × α

Kết quả tính biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải được trình bày trong bảng 9

Hình 14 Các trường hợp đặt tải của dầm 3 nhịp

Bảng 9 Xác định tung độ biểu đồ mômen (kNm)

Sơ đồ b: tải trọng đặt đối xứng qua nhịp giữa nên:

Hình 15 Biểu đồ mômen của từng trường hợp tải (kNm)

4.3.1.3 Xác định biểu đồ bao mômen

Bảng 10 Xác định tung độ biểu đồ mômen thành phần

và biểu đồ bao mômen (kNm)

Gối C

kNm

Hình 17 Các biểu đồ mômen thành phần và biểu đồ bao mômen (kNm)

4.3.2 Biểu đồ bao lực cắt

4.3.2.1 Xác định biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp tải

Tính và vẽ biểu đồ lực cắt:

Xét hai tiết diện a và b cách nhau một đoạn x, chênh lệch mômen của hai tiết diện là

∆M = Ma – Mb Do đó lực cắt giữa hai tiết diện đó là: Q =

Hình 18 Biểu đồ lực cắt của từng trường hợp tải (kN)

Hình 19 Biểu đồ bao lực cắt (kN)

KẾT QUẢ TỔ HỢP NỘI LỰC BẰNG SAP2000

Hình 20 Biểu đồ bao nội lực giải bằng SAP2000

Ghi chú: kết quả giải nội lực bằng SAP2000 không xét ảnh hưởng của lực cắt; và để biểu

đồ được đối xứng phải đặt thêm 2 trường hợp hoạt tải đối xứng của trường hợp d và e trên hình 14

4.4 Tính cốt thép

Bêtông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb = 8,5 MPa; Rbt = 0,75 MPa

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại AII: Rs = 280 MPa

Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại AI: Rsw = 175 MPa

4.4.1 Cốt dọc

a) Tại tiết diện ở nhịp

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

Kích thước tiết diện chữ T ( = 1140; = 70; b = 300; h = 600 mm)

b) Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật bdc x hdc = 300 x 600 mm

Giả thiết a gối = 80 mm => ho = h – agối = 600 – 80 = 520 mm

a) b)

Hình 21 Tiết diện tính cốt thép dầm chính

a) Tiết diện ở nhịp b) Tiết diện ở gối

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 13

Chọn cốt thép

Chọn Asc

(mm2) Nhịp biên (1140x600) 284,2 0,097 0,102 1941 1,2 5d22 1901 Gối 2 (300x600) 281,8 0,365 0,480 2404 1,5 4d22 + 2d25 2503 Nhịp giữa (1140x600) 153,8 0,052 0,053 1009 0,6 3d22 1140

Lưu ý: Sử dụng mômen mép gối để tính cốt thép cho tiết diện gối; do dầm chính tính theo sơ

đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế α m ≤ α R = 0,439

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

4.4.2 Cốt ngang Lực cắt lớn nhất tại gối: QA = 123,6 kN, = 196,7 kN, = 172,3 kN và = 152,0 kN Kiểm tra điều kiện tính toán: φb3 (1 + φf + φn) γbRbtbho = 0,6 x (1 + 0 + 0) x 0,75.103 x 0,3 x 0,52 = 70,2 kN => Q > φb3 (1 + φf + φn) γbRbtbho => cần phải tính cốt ngang (cốt đai và cốt xiên) chịu lực cắt Chọn cốt đai d8 (asw = 50 mm2), số nhánh cốt đai n = 2 Xác định bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo: sct ≤ {

Chọn s = 200 mm bố trí trong đoạn L1 = 2300 gần gối tựa Kiểm tra:

=> Q <

Kết luận: dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính Khả năng chịu cắt của cốt đai:

kN/m Khả năng chịu cắt của cốt đai và bêtông: Qswb = √

= √

= 206,4 kN

=> QA,C < Qswb : không cần tính cốt xiên chịu lực cắt cho gối A và gối C, nếu có cốt xiên chỉ là do uốn dọc lên để chịu mômen

=> < Qswb : không cần tính cốt xiên chịu cắt cho gối B

Bố trí cốt đai cho đoạn dầm giữa nhịp:

sct ≤ {

Chọn s = 450 mm bố trí trong đoạn L1 = 2300 giữa dầm

4.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

- Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép dọc a o,nhịp = 25 mm và a o,gối = 40 mm;

khoảng cách thông thủy giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 30 mm

∆M (%)

Nhịp biên

(1140x600)

5d22 cắt 1d22, còn 4d22 uốn 2d22, còn 2d22

0,096 0,079 0,038

274,3 221,6 117,1

0,383 0,298 0,178

276,4 208,7 135,8

-2,0

Gối B

bên phải

cắt 2d22, còn 2d22 + 2d25 cắt 2d22, còn 2d25

0,288 0,178

220,5 135,8 Nhịp 2

(1140x600)

3d22 cắt 1d22, còn 2d22

0,056 0,038

172,6 117,1

10,9

4.5.2 Xác định tiết diện cắt lý thuyết

- Vị trí tiết diện cắt lý thuyết, x, được xác định theo tam giác đồng dạng

- Lực cắt tại vị trí tiết diện cắt lý thuyết, Q, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao mômen

Bảng 15 Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Tiết diện Thanh thép Vị trí điểm cắt lý thuyết x

(mm) Q (kN) Nhịp biên

bên trái

2 (1d22)

1793 123,5

Nhịp biên

bên phải

2 (1d22)

2205 28,4

Gối B

bên trái

6 (2d22)

503 196,7

Gối B

bên phải

3 (2d22)

506 172,3

6 (2d22)

241 152,0

4.5.3 Xác định đoạn kéo dài W

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

Trong đoạn dầm có cốt đai d8s200 thì:

kN/m Trong đoạn dầm có cốt đai d8s450 thì:

kN/m Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng 16

Bảng 16 Xác định đoạn kéo dài W của dầm chính

Tiết diện Thanh thép Q

(kN)

As,inc(mm2)

Qs,inc(kN)

qsw(kN/m)

Wtính(mm)

20d (mm)

Wchọn(mm) Nhịp biên

bên trái

2 (1d22) 123,5 0 0 38,9 1380 440 1380 Nhịp biên

bên phải

2 (1d22) 28,4 0 0 38,9 402 440 440 Gối B

bên trái

6 (2d22) 196,7 0 0 87,5 1009 440 1010

Gối B

bên phải

3 (2d22) 172,3 0 0 87,5 898 440 900

6 (2d22) 172,3 0 0 87,5 898 440 900

Kết quả bố trí cốt thép và biểu đồ vật liệu của dầm phụ thể hiện trên hình 23

4.5.4 Kiểm tra về uốn cốt thép

Chi tiết uốn cốt thép được thể hiện trên hình 23

* Bên trái gối B, uốn thanh thép số 3 (2d22) để chịu mômen

Uốn từ nhịp biên lên gối B: xét phía mômen dương

Tiết diện trước có [M]tdt = 221,6 kNm (4d22)

Tiết diện sau có [M]tds = 117,1 kNm (2d22)

Hình 23 Bố trí cốt thép và biểu đồ vật liệu của dầm chính

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 790 mm:

Uốn từ gối B xuống nhịp biên: xét phía mômen âm

Tiết diện trước có [M]tdt = 208,7 kNm (2d22 + 2d25)

Tiết diện sau có [M]tds = 135,8 kNm (2d25)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 610 mm:

610 > mm

Trên nhánh mômen âm, theo tam giác đồng dạng tiết diện sau

cách tiết diện trước một đoạn:

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:

490 + 610 = 1100 mm > 370 mm

Như vậy, điểm kết thúc uốn đã nằm ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn:

1100 – 370 = 730 mm

4.5.5 Kiểm tra neo, nối cốt thép

Nhịp biên bố trí 5d22 có As = 1901 mm2, neo vào gối 2d22 có As = 760 mm2 > 1/3 ×

1901 = 634 mm2 Nhịp giữa bố trí 3d22 có As = 1140 mm2, neo vào gối 2d22 có As =

760 mm2 > 1/3 × 1140 = 380 mm2 Chọn chiều dài đoạn neo vào gối biên là 220 mm và vào các gối giữa là 440 mm

Tại nhịp biên, nối thanh số 4 (2d22) và thanh số 5 (2d25), chọn chiều dài đoạn nối là

500 mm ≥ 20d = 500 mm