THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP

Hồ Chí Minh, thầy Đoàn Nhật Phi đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên môn và những kinh nghiệm thực tế cho chúng em trong suốt quá trình học tập môn học Thực hành thiế

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

-ĐỖ VĂN LÊN MSSV: 18091281

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BÊ

TÔNG CỐT THÉP

Tp Hồ Chí Minh - 01.2021

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

I- Thông tin sinh viên/nhóm thực hiện

1) Đỗ Văn Lên 18091281 DHKTXD14B

II- Nhiệm vụ thực hiện :

- Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình ;

III- Ngày giao : 21/8/2021

IV- Ngày hoàn thành :

V- Giảng viên hướng dẫn : TS Đoàn Nhật Phi

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS Đoàn Nhật Phi

LỜI CẢM ƠN

Em xin cảm ơn toàn thể thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại

học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh, thầy Đoàn Nhật Phi đã tận tình hướng dẫn,

truyền đạt những kiến thức chuyên môn và những kinh nghiệm thực tế cho chúng em

trong suốt quá trình học tập môn học Thực hành thiết kế kết cấu công trình bê tông

cốt thép cũng như là thời gian hướng dẫn vào các bài tập và bài báo cáo môn học.

Trong thời gian làm báo cáo em cũng như cả lớp đã nhận được sự quan tâm sâu sắc,giúp đỡ tận tình của thầy.Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

As.inc Diện tích cốt xiên

Lan Chiều dài đoạn cốt thép neo yêu cầu

Lo,an Chiều dài đoạn cốt thép neo cơ sở

Eb Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo (MPa)

Es Mô đun đàn hồi của cốt thép (MPa)

Rb Cường độ chịu nén dọc trục tính toán của bê tông đối với cáctrạng thái giới hạn thứ nhất (MPa)

Rbt Cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông đối với cáctrạng thái giới hạn thứ nhất (MPa)

Rs Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đối với các trạng tháigiới hạn thứ nhất (MPa)

b Chiều rộng của tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn của tiết diệnchữ T và chữ I (mm)

bf Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo(mm)

bf Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu nén(mm)

ds Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép dọc (mm)

dsw Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép ngang (mm)

h0 Chiều cao làm việc của tiết diện, bằng h - a (mm)

L1 Chiều dài cạnh ngắn của ô bản

L2 Chiều dài cạnh dài của ô bản

Lo Nhịp tính toán của nhịp giữa

Lob Nhịp tính toán của nhịp biên

hs Chiều dày sàn

qsw Là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện

Qb Là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng

Qsw Là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

Qs.inc Khả năng chịu cắt của cốt xiên

b1 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của

bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3

b2 Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính vàđặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông nằm phía trên vết nứt xiên, lấy bằng 1,5

s Hàm lượng cốt thép thanh, được xác định bằng tỉ số giữa diệntích tiết diện của cốt thép S và diện tích tiết diện ngang của cấu kiện (b - h0),không kể đến phần cánh chịu nén và chịu kéo nhô ra

max Hàm lượng cốt thép tối đa

min Hàm lượng cốt thép tối thiểu

n Số nhánh cốt đai

γb Hệ số diều kiện làm việc cảu bê tông

 Chiều cao tương đối của vùng chịu nén của bê tông, bằng x/h0

xR Chiều cao giới hạn của vùng bê tông chịu nén

sw Là hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hìnhchiếu của tiết diện nghiêng C, lấy bằng 0,75

g Tĩnh tải tính toán phân bố

pc Hoạt tải tiêu chuẩn

p Hoạt tải tính toán phân bố

q Tổng tải trọng

G Tĩnh tải tính toán tập trung

P Hoạt tải tính toán tập trung

[M] Khả năng chịu lực của vật liệu

PHI

Chương 1: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Hình 1.1 Mặt bằng kết cấu.

- Số liệu đầu vào:

Bảng 1.1 Số liệu đầu vào.

+ Công trình dân dụng 5 tầng bằng bê tông cốt thép có chiều cao là: 3,6.5 = 18m

Có L/B > 1,5 → Tính toán cho khung phẳng Chiều cao công trình là 18m nênkhông cần xét đến thành phần gió động

hmin = 60mm – đối với sàn nhà dân dụng.

2 ( )

q = (0,8 ÷ 1) (T/m2) – đối với cao ốc văn phòng, tường là vách nhẹ;

q = (1,1 ÷ 1,3) (T/m2) – đối với chung cư, tường là vách gạch;

S (m2) – là diện truyền tải của sàn lên cột;

b chọn

gi: là trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo

ni: là hệ số vượt tải

Hình 1.3 Cấu tạo các lớp trên sàn.

Bảng 1.4 Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn.

Lớp cấu tạo Chiều dày δ i

(mm)

Trọng lượng riêng γi

(kN/m 3 )

Hệ số độ tin cậy n i

Trị tính toán g i

Hoạt tải được xác định theo TCVN 2737-1995

Theo đề bài ta được: ptc = 2 (kN/m2)

Các hệ số vượt tải được xác định như sau:

- ptc < 200 (daN/m2) thì lấy n = 1,3;

- ptc ≥ 200 (daN/m2) thì lấy n = 1,2

→ Vậy n = 1,2 → ptt = 1,2.2 = 2,40 (kN/m2)

và đổ toàn khối nên chọn liên kết biên là ngàm

Đối với sàn 1 phương chọn theo sơ đồnhư bên để tính với bề rộng là 1m theophương cạnh L3 = 2m để tính

 Tính toán cốt thép:

- Chiều cao làm việc của sàn: ho = hs – a (mm); hs = 100 (mm);

- Chọn agt = 15mm → ho = 85mm

2

 

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

0,0035.2.100,0035

(m)

L2 (m)

a (mm)

 Do có 3

d s

h

và đổ toàn khối nên chọn liên kết biên là ngàm

Và S1, S3 là sàn 2 phương nên được tính theo sơ đồ 9

Tính P = q.L1.L2 Tra bảng (trong sổ tay thực hành tính toán kết cấu công trình )suy ra các hệ số m1, m2, k1, k2 (phụ thuộc vào tỷ số l2/l1 và sơ đồ liên kết của bản theo 2phương)

Xác định mômen dương giữa bản : M i n m P i.

Xác định mômen âm trên gối : M i g k P i.

 Tính toán cốt thép:

- Chiều cao làm việc của sàn: ho = hs – a (mm); hs = 100 (mm);

- Chọn agt = 15mm → ho = 85mm

2

R

 

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

0,0035.2.100,0035

(m) (m)

194,1408 m1 = 0,0199 Mn1 = 3,86194,1408 m2 = 0,0068 Mn2 = 1,32194,1408 k1 = 0,0437 Mg1 = 8,48194,1408 k2 = 0,015 Mg2 = 2,91

51,36 m1 = 0,0183 Mn1 = 0,9451,36 m2 = 0,0046 Mn2 = 0,2451,36 k1 = 0,0392 Mg1 = 2,0151,36 k2 = 0,0098 Mg2 = 0,5

Ô sàn

Kích thước

M (kNm/m)

1.6 BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN:

- Đối với cốt thép ở nhịp (chống momen dương), cốt thép theo phương cạnh ngắn

L1 dặt ở dưới Cốt thép theo phương cạnh dài đặt ở trên

- Đối với cốt thép ở gối (chống momen âm), chiều dài thanh thép vươn ra tính từmép gối tựa đi ra tối thiểu là Lo1/4

Hình 1.4 Chiều dài thép mũ.

- Chiều dài đoạn neo lấy bằng 200 mm;

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ sàn là 2,5 cm

1.7 KIỂM TRA VẾT NỨT CỦA Ô SÀN:

 Xét ô sàn S1:

Ta có Momen toàn phần tại nhịp của ô sàn S1 là: 3,48 (kNm)

- Kiểm tra sự hình thành vết nứt tại nhịp:

s b

E E

;+ Diện tích tiết diện ngang quy đổi:

2 ' 10.100 7.2,513 1017,59 ( )

pl red

+ Momen hình thành vết nứt là:

Mcrc = Rbt,ser Wpl = 2202,13.14,5 = 31930,9 (daNcm) = 3,19 (kNm)

Chương 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM TRỤC B

2.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM VÀ VẬT LIỆU:

B A

- Tại ô sàn số 1:

+ Tĩnh tải truyền lên dầm có dạng hình tam giác:

8,442 (kNm)

2100 4200

2100

1 / 2 4,02.4, 2 / 2 8,442 ( / )

1 / 2 2,4.4,2 / 2 5,04 ( / )

s

Hình 2.7 Sơ đồ truyền hoạt tải từ ô sàn số 2 lên dầm trục B.

- Tại ô sàn số 3:

+ Hoạt tải truyền lên dầm có dạng hình thang:

s

Hình 2.8 Sơ đồ truyền hoạt tải từ ô sàn số 3 lên dầm trục B.

2.2.4 Khai báo tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng gồm:

+ Tĩnh tải chất đầy cộng tĩnh tải sàn truyền vào (TT)

+ Hoạt tải do sàn truyền vào dưới dạng tam giác và hình thang, lực phân bố đều

Hình 2.10 Khai báo đặc trưng vật liệu B22,5.

2.3.3 Khai báo đặc tiết diện trong ETABS:

Hình 2.11 Khai báo tiết diện dầm D30x60.

2.3.4 Khai báo các gối liên kết:

Hình 2.12 Khai báo các gối liên kết.

2.3.5 Gán tải trọng tác dụng:

 Tĩnh tải:

- Tải tường:

Hình 2.13 Gán tải tường xây.

- Tải do ô sàn S1, S2, S3 cộng tải tường truyền vào:

- HT9 (hoạt tải liền nhịp):

COMBO1: TT (TLBT + TT) + HT1 Tương tự với các HT còn lại

Hình 2.25 Khai báo tổ hợp tải trọng.

Đối với COMBO BAO thì như sau:

 Tại tiết diện ở gối:

Được tính toán với tiết diện hình chữ nhật nhỏ có kích thước như sau:

20,3 0,4

Chú ý: điều kiện hạn chế cho sơ đồ khớp dẻo: M R 0,413

Kiểm tra hàm lượng thép:

s s

o an

bond s

R A L



trong đó:

As và Us lần lượt là diên tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo và chu

vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép;

Rbond là cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông, với giả thiết là độbám dính này phân bố đều theo chiều dài neo, và được xác định theo công thức:

Mà chiều dài đoạn neo không

nhỏ hơn (15ds; 200)mm Để an toàn lấy

,

,ef1

s cal s

A

α = 1 – đối với các thanh chịu kéo;

α = 0,75 – đối với các thanh chịu nén

Đối với 2 thanh ϕ18 thì đoạn neo chọn là: 1000mm;

Đối với 2 thanh ϕ22 thì đoạn neo chọn là: 700mm

 Đoạn nối cốt thép:

Chiều dài nối thép ở nhịp như sau: (TCVN 5574-2018)

,

s s

o an

bond s

R A L



Trong đó:

As và Us lần lượt là diên tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo và chu

vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép;

Rbond là cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông, với giả thiết là độbám dính này phân bố đều theo chiều dài neo, và được xác định theo công thức:

s cal s

s cal s

Chương 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG PHẲNG TRỤC 2

3.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM VÀ VẬT LIỆU:

3.1.1 Chọn vật liệu thiết kế khung:

- Bê tông B22,5 có Rb = 130 (daN/cm2); Rbt = 9,75 (daN/cm2); Eb = 28,75.103(MPa); b 0,9;

- Thép CB300-T với thép sàn có Rs = Rsc = 2600 (daN/cm2); Rsw = 2100 (daN/cm2);

1 / 2 4,02.2 / 2 4,02 ( / )

s

(của một bên sàn)

Hình 3.3 Sơ đồ truyền tĩnh tải từ ô sàn số 2 lên nhịp AB.

- Tải trọng tường xây, tường dày 20cm (bỏ qua giảm yếu của cửa):

s

(của một bên sàn)

Hình 3.4 Sơ đồ truyền tĩnh tải từ ô sàn số 1 lên nhịp BC.

- Tải trọng tường xây, tường dày 20cm (bỏ qua giảm yếu của cửa):

.1,1 (3,6 0,6).1,1.330 1089 ( / ) 10,89 ( / )

1 / 2 2,4.2 / 2 2,4 ( / )

3.2.4 Hoạt tải gió tác dụng:

Công trình được xây dựng ở nội thành TP HCM → thuộc vùng II-C Tra theo áplực gió theo vùng áp dụng theo TCVN 2737:1995 ta được Wo = 95 (daN/m2)

Công trình có chiều cao tính từ cốt +0.000 là: 18m như vậy theo tiêu chuẩn takhông cần tính đến thành phần gió động.

- Hệ số khí động lần lượt là:

+ Đối với các mặt đứng đón gió là: c = +0,8;

+ Đối với các mặt đứng khuất gió là: c = -0,6

- Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo cao độ được tính dựa vào Bảng 5trong TCVN 2737:1995 Công trình thuộc dạng địa hình C (do xây dựng trongnội thành có yếu tố bị che chắn mạnh)

+ Tại Z = 3,6m thì k = 0,491 (nội suy);

+ Tại Z = 7,2m thì k = 0,5928 (nội suy);

+ Tại Z = 10,8m thì k = 0,6728 (nội suy);

+ Tại Z = 14,4m thì k = 0,7304 (nội suy);

+ Tại Z = 18m thì k = 0,776 (nội suy)

 Tải trọng gió tĩnh tác dụng lên cột biên:

Hình 3.7 Sơ đồ lưới trục.

3.3.2 Khai báo đặc trưng vật liệu trong ETABS:

Hình 3.8 Khai báo đặc trưng vật liệu B22,5.

3.3.3 Khai báo đặc tiết diện trong ETABS:

Hình 3.10 Khai báo tiết diện dầm D30x50 và C30x30.

COMBO1: TT (TLBT + TT) + HT1 Tương tự với các HT còn lại.

Hình 3.22 Khai báo tổ hợp tải trọng.

Đối với COMBO BAO thì như sau:

Sau đó tiến hành kiểm tra và chạy phần mềm ta được biểu đồ bao M và biểu đồ Qnhư sau:

Hình 3.23 Biểu đồ bao momen.