đồ án bê tông 2

đồ án đạt điểm cao thích hợp để sv tham khảo cách làm. không chịu trách nhiệm về nội dung, không có giá trị pháp lý, không sao chép.

THU YẾT TRÌNH

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2

1 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn và tài liệu sử dụng: 4

2 Vật liệu sử dụng: 4

1.1 Bê tông : 4

1.2 Cốt thép: 4

3 Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình: 4

1.1 Chọn sơ bộ tiết diện: 4

1.1.1 Dầm: 4

1.1.2 Sàn: 6

1.2 Xác định tải trọng và tác động: 6

1.1.1 Tĩnh tải : 6

1.1.1.1 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn: 6

1.1.1.2 Trọng lượng bản thân dầm: 9

1.1.1.3 Trọng lượng tường quy đổi thành trọng lượng phân bố đều: 10

1.1.2 Hoạt tải 10

1.1.3 Bảng tổng hợp tĩnh tải và hoạt tải sàn: 11

1.1.4 Tính tỉnh tải gió: 11

1.1.5 Chọn tiết diện cột 13

1.3 Xác định nội lực trong sàn 14

1.1.1 Sự làm việc của ô sàn: 14

1.1.2 Xác định nội lực từng ô sàn: 15

1.1.1.1 Sàn làm việc 1 phương: 15

1.1.1.1.1 Sơ đồ tính: 15

1.1.1.1.2 Kết quả tính toán được tổng kết trong bảng dưới: 16

1.1.1.2 Sàn làm việc 2 phương: 16

1.1.1.1.1 Sơ đồ tính: 16

1.1.1.1.2 Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng dưới: 16

1.4 Tính toán, chọn và bố trí cốt thép: 17

1.1.1 Tính toán cốt thép: 17

1.1.2 Bố trí thép: 19

4 Thiết kế kết cấu khung trục 19

1.5 Dựng mô hình khung 3D trong phần mềm Etabs 19

1.1.1 Chuẩn bị 19

1.1.2 Khai báo, định nghĩa các thông số 20

1.1.3 Dựng mô hình 22

1.1.4 Chỉnh sửa kiểm tra mô hình 24

1.6 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 24

1.1.1 Tải trọng tác dụng thẳng đứng 24

1.1.2 Tĩnh tải tác dụng lên sàn 25

1.1.3 Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng 25

1.1.1.1 Các trường hợp tải trọng 25

1.1.1.2 Các tổ hợp tải trọng 26

1.1.4 Nội lực khung trục E 26

5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO KHUNG TRỤC E 28

1.1 Tính thép cột 28

1.1.1 Cốt dọc chịu lực 28

1.1.2 Cốt thép đai trong cột 37

1.1.3 Một số yêu cầu về cấu tạo khi bố trí cốt đai 37

1.2 Thép dầm chịu lực 37

1.1.1 Xuất Biểu đồ nội lực từ etabs: 37

1.1.2 Tính thép chịu lực dầm 40

1.1.3 Bố trí cốt dọc 50

1.1.4 Cốt đai 50

1 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn và tài liệu sử dụng:

TCVN 356-2005 KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP - TIÊU CHUẨN THẾT KẾTCVN 2737 - 1995 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

TCVN 4453 – 1995 KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI – QUY PHẠM THI CÔNG

3 Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình:

1.1 Chọn sơ bộ tiết diện:

 Tĩnh tải phụ thuộc các lớp cấu tạo sàn.

 Hoạt tải phụ thuộc mục đích sử dụng của sàn

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu sàn, dầm, cột….trọng lượng tường xây trên dầm biên, trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn…

Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực có chức năng khác nhau sẽ có cấu tạo sàn khác nhau,

do đó tĩnh tải sàn tương ứng cũng có giá trị khác nhau Các kiểu cấu tạo sàn tiêu biểu là sàn văn phòng, sàn ban công, sàn hành lang và sàn vệ sinh Các loại sàn này có cấu tạo như sau:

1.1.1.1 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:

)

Trong đó:

: hệ số tin cậy tải trọng

:trọng lượng riêng các lớp vật liệu (kN/

:chiều dày từng lớp vật liệu (m)

Sàn tầng điển hình

Thông số vật liệu :

Tinh tai tác dụng lên sàn căn h và hành lang ô

dày(mm)

Trọng lượng riêng Trị tiêu chuẩn Hệ số tin cậy Trị tính toán

Trọnglượngriêng γ(kN/m3)

Tải trọng tiêuchuẩn

tc

g (kN/ m2)

Hệ sốvượt tảin

Tải trọng tínhtoán

Trọnglượngriêng γ(kN/m3)

Tải trọng tiêuchuẩn

tc

g (kN/ m2)

Hệ sốvượt tảin

Tải trọng tínhtoán

Vữa trát 0.015 18 0.27 1.2 0.036Đường ống

Trọng lượng tường quy đổi thành phân bố đều trên sàn:

:trọng lượng riêng của tường

của ô bản (m):hệ số tin cậy tải trọng

Ô sàn Cạnh ngắnL1 (m) Cạnh dài L2(m) L (tường100) L(tường200)

1.1.1.2 Trọng lượng bản thân dầm:

gd=bd*hd-hs*γbt*γ (kNm)trong đó:

bd , hd: tiết diện dầm (mm)

hschiều dày sàn (mm)

bt = 25 (kN /m3 ) trọng lượng riêng của bêtông

= 1,1 : hệ số tin cậy tải trọng

=> phần tai trọng này được tính toán trực tiếp trong chương trình tính toán kết cấu.

1.1.1.3 Trọng lượng tường quy đổi thành trọng lượng phân bố đều:

gt=tH-hd*t*γ kNmTrong đó:

H=3600 (mm) chiều cao tầng

hd: chiều cao dầm (mm)

t : bề dày tường (mm)

t = 18 (kN/m3)

= 1,1 : hệ số tin cậy tải trọng

bang tính tai tường lên dầm

tc 2

Hệ số vượt tải

Hoạt tảitính toán

Tai trọng tính toán trên sàn (kN/

S8 3 8 6,071 13,464 4,9 24,435

Công trình: Chung cư

Địa điểm xây dựng ở Tp.Hồ Chí Minh => Vùng áp lực gió: IIA; Áp lực gió tiêu chuẩn

0.083((theo bảng 4 mục 6.4, bảng 5 mục 6.5 và phục lục D, TCVN 2737 :2012 )

Cao độ tầng

Tầng trệt Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần gió tĩnh tính theo công thức:

=Trong đó:

:Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng theo phụ lục D

:là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 (TCVN 2737:1995), tính nôi suy

C : hệ số khí động theo bảng 6 (TCVN 2737:1995) Mặt đón gió c =0.8, mặt hút gió c= 0.6

Áp lực pháp tuyến Wx , Wy được tính theo mặt cản của công trình theo hướng các trục x và y.Với:

là bề rộng công trình theo phương x

là bề rộng công trình theo phương y

= ; = các tầng còn lại tính tương tự

+ Sy diện tích đón gió theo phương y

+ Sx diện tích đón gió theo phương x

Kết qua tính gió tĩnh

- A i: diện tích truyền tải từ sàn vào cột tầng thứ i.

- q sàn i : tải trọng toàn phần phân bố trên sàn ( công trình dân dụng q sàn i = 8 – 14 kN/m 2 , bao gồm trọng lượng toàn bộ kết cấu dầm sàn, tường vách ngăn, thiết bị và hoạt tai

sử dụng).

- b : hệ số điều kiện làm việc.

Cột góc

Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm.

Xét tỉ số :

Nếu

Nếu

1.1.1.1.1 Sơ đồ tính:

Dạng liên kết: hai đầu ngàm

Momen dương lớn nhất oử giữa nhịp : (kNm)

Momen âm lớn nhất ở gối:(kNm)

1.1.1.1.2 Kết quả tính toán được tổng kết trong bảng dưới:

qs (kN/m2

M

As (mm2 (%)

Chọn thép

Asc (mm2

(kNm) (kNm)Momen âm lớn nhất ở gối:

(kNm) (kNm)Trong đó : P= (kN)

1.1.1.1.3 1.1.1.1.3 1.1.1.1.3 Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng dưới:

P (kN) Hệ số momen (kNm) M

Chọn a=15 mm, b=1000mm, Kết quả tính được tổng hợp trong bảng sau:

Ast (m m2

Chọn thép

Asc (m m2)

Chiều dài đoạn neo thép lấy như sau (có kể đoạn móc neo thép)

Neo thép vào vùng chịu kéo >20d

Neo thép vào vùng chịu nén >15d

Chiều dài của các thanh thép mũ lấy như sau: L1/4 với L1 là chiều dài cạnh ngắn của ô bản.Thép gá chọn thép d6a250

Với những ô sàn có nhịp < 1,5 (m) thì thép mũ kéo qua hết nhịp

- Với những ô sàn nằm kề nhau thì có thể phối hợp thép chung với nhau Trường hợp độ dốc

> 1/6 (sàn thay đổi cao độ) thì không uốn thép để phối hợp

Đối với sàn nhà vệ sinh và ban công ta phải có lớp chống thấm giữa lớp vữa lót và sàn bêtôngcốt thép

Chi tiết bố trí thép sàn được thể hiện ở bản vẽ

4 Thiết kế kết cấu khung trục

Căn cứ vào yêu cầu kiến trúc Vì vậy chọn hệ khung chịu lực là hệ kết cấu chịu lực

cho công trình này

Khung chịu lực: Kết cấu khung là một hệ thanh bất biến hình là kết cấu rất quan trọng trong

công trình vì nó tiếp nhận tải trọng sử dụng từ sàn rồi truyền xuống móng Theo phương phápthi công có các loại khung toàn khối, khung lắp ghép Theo sơ đồ kết cấu gồm có khung hoàntoàn, khung không hoàn toàn

1.6 Dựng mô hình khung 3D trong phần mềm Etabs

Chọn đơn vị tính: kN-m

1.1.9 Khai báo, định nghĩa các thông số

Định nghĩa vật liệu: (Define > Material …)

Định nghĩa tiết diện cột, dầm, sàn: (Define > Frame Sections, Area-Shell Sections, …)Định nghĩa các trường hợp tải trọng: (Define > Load Pattern, Load Case, …)

Dựng mô hình,vẽ lần lượt cột, dầm, sàn: (Draw / Frame,Area…)

Khai báo điều kiện biên: (Assign > Joint/Point > Restraint (supports) …)

Gán tải trọng cho các trường hợp tải: (Assign > Frame (Area) > Load …)

1.1.11 Chỉnh sửa kiểm tra mô hình

Gán tiết diện cho cột, dầm, sàn: (Asign / Frame, (Area) …)

Kiểm tra mô hình

Dựa theo tieu TCVN 198-1997: Nhà cao tầng, thiết kế kết cấu bê tông toàn khối

pháp đàn hồi phải thỏa điều kiện:

- Kết cấu khung BTCT: f/H

- Kết cấu khung vách : f/H1/750

- Kết cấu tường BTCT: f/H1/1000

Trong đó: f và H lần lượt là chuyển vị ngang tại đỉnh của kết cấu và chiều cao công trình

Ta có Công trình Trường Học có dạng kết cấu khung cột => chuyển vị ngang giới hạn tại

đỉnh công trình có gía trị:

= = 0.002Sau khi kt bằng phần mềm etabs:

Ta có chuyển vị theo: UXMax = 4 mm; UYMax = 3 mm

mm

mm

Kết luận: Chuyển vị công trình thỏa điều kiện:

1.7 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

Là tải trọng tác dụng không đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình

Tải trọng thường xuyên gồm:

+ Khối lượng bản thân các phần nhà và công trình, gồm khối lượng các kết cấu chịu lực và các kết cấu bao che

+ Khối lượng và và áp lực của đất do lấp hoặc đáp

Trọng lượng bảng thân được xác định theo cấu tạo kiến trúc của công trình bao gồm tường , cột, dầm, sàn các lớp vữa trát, ốp, lát, các lớp cách âm, cạnh nhiệt vv và theo trong lượngđơn vị vật liệu sử dụng

Tải trọng tạm thời là tải trọng có thể không có trong một thời gian nào đó của quá

trình xây dựng và sử dụng

Tải trọng tạm thời được chia làm 2 loại là: tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn

+ Tải trọng tạm thời dài hạn gồm có:

 Khối lượng vách tạm thời, khối lượng phần đất và khối lượng bê tông đệm

dười thiết bị

 Khối lượng các thiết bị, thang máy, ống dẫn…

 Tác dụng của biến dạng nền không kèm theo sự thay đổi cấu trúc đất

 Khối lượng người vật liệu sửa chữa, phụ kiện, dụng cụ trong phạm vi phục vụ sửa chữa thiết bị.

 Tải trọng do thiết bị sinh ra trong quá trình hoạt động, đối với nhà cao tầng đó

là sự lên xuống của thang máy

 Tải trọng gió lên công trình bao gồm gió tĩnh và gió động

- Trọng lượng bản thân kết cấu sàn

- Trọng lượng lớp cấu tạo sàn

- Hệ thống thiết bị kỹ thuật

- Tường xây trên sàn

Tường xây trên dầm:

1.1 Tính thép cột

- Hệ khung trong trường hợp này làm việc theo sơ đồ khung không gian nên các cộtvừa chịu lực nén N và mô men uốn theo hai phương Mx, My Do các cột vừa chịu nénvừa chịu uốn theo phương ngoài mặt phẳng chứa trục đối xứng của tiết diện nêntính toán theo cột chịu nén lệch tâm xiên

- Cột nén lêch tâm xiên thường gặp trong các khung khi xét đến sự làm việc của cộtđồng thời chịu uốn theo cả hai phương

- Vi c tính toán c t chịu nén l ch tâm xiên m t cách chính xác thường g p nhiều khóê ô ê ô ăkhăn vì cách tính đúng đắn là bố trí cốt thép cho c t trước rồi tiến hành kiểm tra khảônăng chịu lực cho c t Như v y, với kích thước tiết di n c t cho trước và lượng thépô â ê ôtrong c t được bố trí săn thì ta sẽ xác định được khả năng chịu lực của c t đó, khảô ônăng chịu lực ở đây là khả năng chịu nén và chịu uốn của c t Sự tương tác giữa khảônăng chịu nén và chịu uốn của c t được thể hi n qua m t đường cong gọi là đườngô ê ôcong tương tác

- Tuy nhiên, đường cong này khi xét đến yếu tố không gian thì lại rất phức tạp Do đó,

ở đây trình bày theo phương pháp tính gần đúng bằng cách quy c t nén l ch tâmô êxiên thành c t nén l ch tâm phẳng tương đương khi xét đến sự làm vi c theo haiô ê êphương của c t.ô

- Hiện nay khi thiết kế, người thiết kế thường sử dụng 1 trong 3 phương pháp sau :

+ Thứ nhất là tính riêng cho từng trường hợp lệch tâm phẳng và bố trí thép theo mỗi phương.

+ Thứ hai là phương pháp tính gần đúng quy đổi từ bài toán lệch tâm xiên thành bài toán lệch tâm phẳng tương đương và bố trí thép đều theo chu vi cột.

+ Thứ ba là phương pháp biểu đồ tương tác trong không gian.

Trong ba phương pháp trên thì hai phương pháp đầu là phương pháp tính gần đúng Còn phương pháp thứ ba là phương pháp phản ánh đúng thực tế khả năng chịu lực của cấu kiện.Tuy nhiên phương pháp thứ hai được sử dụng phổ biến nhất

- Để tính toán thép cột cần xét bộ ba nội lực nguy hiểm sau:

+ Có N lớn nhất, Mx tương ứng và My tương ứng

+ Có Mx lớn nhất, N tương ứng và My tương ứng

+ Có My lớn nhất, N tương ứng và Mx tương ứng

a) Tóm lại trong đồ án này sinh viên sử dụng phương án để tính toán cốt thép dọc trong

cột Cơ sở lý thuyết dựa vào TCVN 5574 – 2012 và sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS NGUYỄN ĐÌNH CỐNG.

Do ảnh hưởng uốn dọc và độ lệch tâm ngẫu nhiên, mô men tính toán cho cột được tăng

thành:

*

x x 0x

M =η e NTrong đó,

0x

e là độ lệch tâm tính toán đã kể đến lệch tâm ngẫu nhiên:

x 0x

1

η =

N 1-

Công thức tính Ncr theo TCVN 5574:2012 khá phức tạp do xét anh hưởng của nhiều hệ số

Có thề sử dụng công thức gần đúng của Giáo Sư NGUYỄN ĐÌNH CỐNG như sau:

Việt Nam là TCVN 5575 – 2012: Thiết kế bê tông cốt thép

Bước 1: Xét tiết diện cạnh C x , C y điều kiện áp dụng phương pháp này là

x y

C

C

Bước 2: Tính toán độ anh hưởng uốn dọc theo 2 phương

- Chiều dài tính toán: lox = x.l , l

Me

N



,

y 1y

MeN



- Độ lệch tâm tính toán: e0x =(eax + ex1), e0y = (eay+ ey1)

- Độ mảnh

oy ox

ll

1 28

N 1 N

2.5E I

N =

l (kể đến ảnh hưởng uốn dọc)

Tương tự phương X

Bước 3: Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương.

Đưa bài toán lệch tâm xiên về bài toán lệch tâm phẳng tương theo phương X hoặc

Bước 4: Tính toán diện tích thép yêu cầu

Tính toán tương tự bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng

R b



Khi x1 < ho thì

1 o

Trường hợp 2 (

o o

e

= > 0,03h

ε

) và (x >1 ξR oh ) Tính theo trường hợp nén lệch tâm bé Xác

định chiều cao vùng nén x theo công thức sau:

e

= > 0,03h



) và (x1 � R oh ) Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm

lớn Tính A như sau:

max = 6%: thiết kế không kể đến động đất.

min phụ thuộc vào độ mảnh

Bảng 5-1 Bảng hàm lượng thép trong cột tối thiểu

Khi đặt thép theo chu vi thì lấy Ab là toàn bộ tiết diện và t � 2.min

Đối với cấu kiện cột, hàm lượng cốt thép hợp lý là: 1% < t< 3%

Một số yêu cầu về cấu tạo khi bố trí cốt dọc

Theo TCVN 5574 : 2012

- Lớp bê tông bảo vệ cốt thép

+ Đối với cốt dọc: c1 ≥ (max, 25) với max là đường kính lớn nhất của thép dọc

+ Đối với cốt đai: c2 ≥ (, 20) với  là đường kính cốt đai

+ Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ ao = 30

+ Chiều dài đoạn nối thép dọc lấy không nhỏ hơn lan và qui định bảng 6.2.4.9

0.65 31,7 8 18 515

Bảng 5-2 Tính toán chiều dài đoạn nối thép cột

- Khoảng cách của các thanh cốt thép không lớn hơn giá trị sau:

+ Với kết cấu thông thường: 400mm và lớn hơn 50 mm

+Ltt tra bảng 30 TCVN 5574:2012

Bang chọn cốt thép dọc c t khung trục E: ô

(mm2 )

- Cốt thép đai trong cột có nhiệm vụ liên kết với thanh thép dọc thành hệ khung chắcchắn, giữ đúng vị trí cốt thép thi công, giữ ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Khi chịunén cốt thép dọc có thể bị cong, phá vỡ lớp bê tông lớp bảo vệ và bật ra khỏi bê tông.Cốt đai giữ cho cốt dọc không bị cong và bật ra ngoài, lúc này cốt thép đai chịu kéo và nókhông được neo chắc chắn có thể bị bung ra hoặc cốt đai quá bé thì có thể bị kéo đứt.

- Thép đai trong cột được tính toán tương tự dầm chịu lực cắt, tuy nhiên có kể đến lực nén dọc N tăng khả năng chịu cắt của bê tông Lực cắt lấy từ biểu đồ bao lực cắt của cột

- Trong thực hành tính toán thường thép đai cột tính toán theo lực cắt trong cột là rất bé

so với yêu cầu bố trí đai theo cấu tạo Nên thường không tính toán cốt đai mà chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo là thỏa: tương quan giữa đường kính thép dọc, hàm lượng thép, kích thướt cột

- Chọn cốt đai trong cột :  max(0,25doc max, 8 cm)

- Số nhánh đai tùy thuộc vào kích thướt cột và bố trí thép dọc

- Cạnh tiết diện < 400(mm) và trên mỗi cạnh có không quá 4 thanh thép cho phép đặt 1cốt đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc

- Trường hợp còn lại cách một thanh thép dọc phải có một cốt đai hay có thể hiểu là cáchmột thanh thép dọc thì phải có 1 thanh thép dọc nằm trong góc uốn của cốt đai

- Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo:

+ Khi Rsc �400 MPa, s = min(15

dọc;500)+ Khi Rsc 400 MPa, s = min(12dọc;400)

+ Nếu hàm lượng cốt thép t > 3% thì s = min(10

dọc;300) (không phụ thuộc Rsc)

- Bố trí cốt đai theo chiều dài cột:

+ Trong các khoảng giữa :

sctạo = min ( b cạnh ngắn ; 15 

dọc) + Trong đoạn nối thép cần bố trí đai dày bước đai s = 200 (mm)

 Vậy bố trí thép đai cột 8a200 cho đoạn nối thép, 8a300 cho đoạn L2 đoạn giữanhịp

1.8 Thép dầm chịu lực

- Tương tự như đối với cột, tính toán cốt thép cho dầm được tiến hành với sự hỗ trợcủa phần mềm ETABS 9.7.4 xuất ra nội lực, sau đó dùng phần mềm Microsoft Office