đồ án bê tông cốt thép 2 hcmut

Bạn đang xem: đồ án bê tông cốt thép 2 hcmut Tại Lingocard.vn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.41 MB, 58 trang )

Đang xem: đồ án bê tông cốt thép 2 hcmut

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN CÔNG TRÌNH

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN BÊ TÔNG 2

CÔNG TRÌNH NHÀ DÂN DỤNG THẤP TẦNG
GVHD: Th.S Võ Bá Tầm
SVTH: Lê Hải Đăng
MSSV: 1410857

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Mục lục

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

SỐ LIỆU BAN ĐẦU:
– Sơ đồ: I

– Bê tông sử dụng: B20, ,
– Thép: CI, CII
– Hoạt tải tiêu chuẩn: =200 daN/,

Phần 1: Thiết kế sàn.
1.1
1.1.1
•

CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN SÀN, DẦM
Chọn sơ bộ tiết diện sàn:
Chọn sàn theo công thức :

Trong đó:
D = (0.8 ÷ 1.4) phụ thuộc vào tải trọng.
m = (30 ÷ 35) cho bản loại dầm với L là nhịp bản.
m = (40 ÷ 45) cho bản kê bốn cạnh với L là nhịp theo phương cạnh ngắn.
•
•

•

Theo TCVN 5574 – 2012:
Do trong mặt bằng sàn tầng điển hình, sàn chủ yếu là việc theo 2 phương
dạng bản kê bốn cạnh, vì vậy chọn các hệ số như sau:
D = 1 (Hoạt tải tiêu chuẩn nhỏ)
m = 40 (Bản kê bốn cạnh)

Chọn chiều dày sàn: .

Để kiểm soát việc tính toán nội lực và cốt thép cho từng ô sàn, các ô sàn được ký
hiệu như sau:

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

4500

6500

4500

6500

4500

1400

S4
4500

6500

Hình 1-1
1.1.2

Chọn sơ bộ tiết diện dầm:

Tiết diện dầm chính và dầm phụ được chọn giống nhau cho các tầng, kích thước
tiết diện dầm được chọn sơ bộ theo:
•

Chiều cao tiết diện dầm chính:

•

Trong đó: L chiều dài nhịp dầm
Bề rộng của dầm:

Bảng: Xác định tiết diện dầm
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Chiều cao tính
toán
281 – 375
406 – 542
88 – 117

Chiều cao
chọn
400
400
200

Bề rộng tính
toán
133 – 200
133 – 200
67 – 100

Bề rộng

chọn
300
300
100

Do chiều cao mỗi tầng là 3.6 (m) và yêu cầu thông thoáng của tầng nhà nên
ta chọn chiều cao dầm tối đa là 400 (mm), đối với dầm nhịp lớn thì ta tăng
bề rộng của dầm.

4500

DD1

4500

DD1

DD2

6500

DD2

4
4500

DD1

DD2

DD3

4500

DD1

6500

DD2

DD1

DD1
DD2

DD2

DD1

4500

1400

DD2

DD3

DD1
DD1

DD2

DD1

DD1
DD1

DD3

1400

DD1

4500

DD3

4500

DD2

1400

DD1

•

Chiều dài
dầm L (m)
4.5
6.5
1.4

DD3

Tên
dầm
DD1
DD2
DD3

6500

Hình 1-2
1.2

LẬP SƠ ĐỒ TÍNH
Từ kết quả chọn sơ bộ, ta có tỷ số giữa chiều cao tiết diện dầm và chiều dày
sàn lớn hơn 3, ô bản đổ có liên kết 4 cạnh ngàm với dầm.
Xét một bản ngàm bốn cạnh với quy ước , chịu tải trọng phân bố đều trên

toàn bộ mặt bản như hình vẽ.
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Hình 1-3

Khi bản làm việc chủ yếu theo phương cạnh ngắn, cơ sở tính toán tương tự
dầm. Cắt một dải bản có bề rộng b = 1 m theo phương cạnh ngắn (phương
l1), sơ đồ tính xác định như hình a.
Khi bản làm việc theo cả 2 phương, cắt một dải bản có bề rộng b = 1 m
theo 2 phương xác định như hình b.
L1

b2=1m

b1=1m

b=1m

Hình 1-4

Bảng: Phân loại sàn
KÝ HIỆU
SÀN
S4

L2/L1

LOẠI Ô BẢN

1.4

4.5

3.2

Bản dầm
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

S1
S2
S3

4.5
4.5
6.5

4.5
6.5
6.5

1.0
1.4
1.0

Bản kê 4 cạnh
Bản kê 4 cạnh
Bản kê 4 cạnh

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

1.3
•

Các lớp cấu tạo sàn:

Hình 1-5

Bảng: Xác định tải trọng
Vị trí
Sàn

Tĩnh tải ()
Tiêu chuẩn
Tính toán
3.51
3.881

Hoạt tải
Tiêu chuẩn
2.000

Tính toán
2.400

Bảng: Tổ hợp tải trọng
Vị trí
Sàn

1.4
1.4.1

Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán
()
()
5.51
6.281

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC
Đối với sàn dạng bản kê 4 cạnh:
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

•

Tính toán theo sơ đồ đàn hồi: Tra các bảng phụ lục.
MI

MII

MII

b2=1m

b1=1m

Hình 1-6
•

Tổng tải trọng lên toàn bản:
q – tải trọng phân bố đều trên mỗi mét vuông (kN/m2);
– nhịp tính toán theo 2 phương, lấy từ trục tới trục, là cạnh ngắn.
Momen dương ở giữa bản theo hai phương:
Momen âm dọc theo các cạnh bản:
Trong đó: i – ký hiệu ô bản đang xét
Ký tự 1,2 chỉ phương đang xét theo phương
Bảng : Nội lực ô sàn loại bản kê bốn cạnh tính theo sơ đồ đàn hồi:

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Số
hiệu
ô
sàn

Cạnh
dài L2
(m)

Cạnh
ngắn L1
(m)

4.5

6.5

4.5

6.5

1.4.2
•

m91
m92
k91
k92

1.00 0.0179
0.0179
0.0417
0.0417
1.44 0.0209
0.0101
0.0450
0.0226
1.00 0.0179
0.0179
0.0417
0.0417

Hoạt

tải
ptt

Tĩnh
tải
gtt

P=( gtt + ptt).
L1. L2

daN/m2

240

388.1

12719.0

240

388.1

183719

240

388.1

26537.2

M1
M2
MI
MII
(daN.m)

228
228
530
530
384
186
826
416
475
475
1107
1107

Đối với sàn dạng bản dầm:
Tính theo sơ đồ dẻo: Bản dầm S4

Hình 1-7
1.4.3

Kiểm tra lại bằng phần mềm SAFE:
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

1.4.3.1

Mô hình một sàn điển hình bằng phần mềm SAFE 12. Từ kết quả tính theo
phương pháp phần tử hữu hạn so sánh với kết quả theo phương pháp tính tay
về nội lực của các ô sàn.
Mô hình tính toán:
Mô hình tính toán trong SAFE được mô phỏng như hình:

Hình 1-8

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Hình 1-9
1.4.3.2
•
•

Tính toán trong phần mềm SAFE 12.2:
Chia các ô sàn thành từng dải có bề rộng 1 m để xuất kết quả kiểm tra như
hình bên dưới.

Kiểm tra nội lực sàn theo tải trọng tính toán

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

•

Chia dãy với bề rộng 1m trên gối và nhịp:

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

•

Xuất nội lực trong nhịp dầm (Momen)

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

•

Xuất nội lực trên gối (Momen)

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Bảng so sánh kết quả
Ô sàn
S1

Momen

M1
M2
MI
MII
M1
M2
MI
MII
M1
M2
MI
MII
MA
M1
MB

Tính tay
(daNm)
228
228
530
530
384
186
826
416
475
475
1107
1107

102
102
0

Tính SAFE
(daNm)
448
438
701
759
549
494
1053
759
898
880
1137
1057
463
131
27
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Nhận xét:
Từ kết quả trên, ta nhận thấy nội lực giữa phương pháp tính tay và phương

pháp phần tử hữu hạn chênh lệch nhau lớn. Có thể giải thích như sau:
Với phương pháp tính tay:
Tính theo sơ đồ đàn hồi nhận được moment âm trên các cạnh ngàm
thường quá lớn so với moment giữa bản. Đó là do việc đã dùng các giả
thiết vật liệu hoàn toàn đàn hồi và ngàm là tuyệt đối, những giả thiết
không hoàn toàn sát với thực tế.
Với phương pháp phần tử hữu hạn:
Việc mô hình mặt bằng kiến trúc theo điều kiện làm việc thực tế cho kết
quả đáng tin cậy và hợp lý hơn phương pháp tính tay chỉ xét riêng lẻ từng ô
bản.
Do đó kết quả tính toán bằng SAFE sẽ được sử dụng để tính thép.
1.5
1.5.1
1.5.1.1

TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN
Tính cốt thép

Đặc trưng vật liệu:
– Bê tông B20:
– Thép: Chọn thép CI đối với , thép CII đối với

Loại thép
)
(MPa)
CI
225
225
175
210000

CII
280
280
225
210000
– Giả thuyết lớp bê tông bảo vệ cho sàn
– Xác định hệ số nếu không thỏa điều kiện này, phải tăng tiết diện hoặc cấp độ
bền bê tông.
– Nếu thỏa điều kiện trên, tính hệ số:
– Diện tích cốt thép yêu cầu:
– Tính hàm lượng cốt thép:
– Kiểm tra lại giá trị a giả thuyết sau khi chọn cốt thép.
Kí hiệu ô
sàn

Momen Giá trị
momen
(kNm)

�

(mm)

4.48

0.054

4.38

0.053

7.01

0.084

0.05
5
0.05
4
0.08

Chọn
thép
ø a
241
235

383

0.2
8
0.2
8
0.4

8
8
1

20
0
20
0
20

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

As
chọ
n
252
252
393
17

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

1.6
1.6.1

MII

7.59

0.091

5.49

0.066

4.94

0.059

10.53

0.127

MII

7.59

0.091

8.98

0.108

8.8

0.106

11.37

0.137

MII

10.57

0.127

4.63

0.056

1.31

0.016

0.27

0.003

MII

0.27

0.003

0.09
6
0.06
8

Xem thêm: Bài Tập Mệnh Đề Quan Hệ Rút Gọn, Cách Rút Gọn Mệnh Đề Quan Hệ

0.06
1
0.13
6
0.09
6
0.11
5
0.11
2
0.14
8
0.13
7
0.05
7
0.01
6
0.00
3
0.00
3

417
297
266
591
417
498
487

642
593
249
69
14
14

0.4
9
0.3
5
0.3
1
0.7
0
0.4
9
0.5
9
0.5
7
0.7
6
0.7

0
0.2
9
0.0
8
0.0
2
0.0
2

12
5
10
0
10
0
12
5
12
5
10
0
10
0
12
5
12
5

20
0
20
0
20
0
20
0

6
6
1
0
8
8
8
1
0
1
0
8
6
6
6

402
283
283
628
402

503
503
628
628
252
142
142
142

KIỂM TRA THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ 2.
Kiểm tra hình thành vết nứt

– Nội lực được xác định tương tự như mục 1.4 nhưng thay bằng tải trọng tiêu
chuẩn..
– Ta chọn ô bản số 3 để kiểm tra võng nứt vì ô bản có nội lực và nhịp lớn nhất.
– Tải trọng tiêu chuẩn:
Số
hiệu
ô
sàn

Cạnh
dài L2
(m)

Cạnh
ngắn L1
(m)

m91

m92
k91
k92

Hoạt
tải
ptt

Tĩnh
tải
gtt

daN/m2

P=( gtt + ptt).
L1. L2

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

M1
M2
MI
MII
(daN.m)

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

–

6.5

1.00 0.0179
0.0179
0.0417
0.0417
Mômen cực hạn gây nứt:

200

351

23279.75

416.7
416.7
970.77
970.77

M crc = Rbt , ser × W pl
–

Trong đó:

2( I bo + α I so + α I so” )
W pl =
+ Sbo
h−x
–

Với:
I bo , I so , I so” :

lần lượt là mômen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích
vùng bê tông chịu nén, diện tích cốt thép chịu kéo, diện tích cốt thép chịu
nén.
Sbo :

–

Mômen tĩnh đối với trục trung hòa của vùng bê tông chịu kéo.

Vị trí trục trung hòa x được xác định theo công thức:
Sbo” + α S so” − α S so =

h−x
Abt
2

b × x2
S =
2

”
bo

S so” = As” (h0 − x)
S so = As (h0 − x )
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Abt = b(h − x )

–

Với

Sbo” , S so” , Sso

lần lượt là mô men tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng

bê tông chịu nén, diện tích cốt thép chịu nén và diện tích cốt thép chịu kéo
a. Xét tại giữa nhịp:
– Vì tính ở nhịp nên không có cốt thép ở vùng nén:

As” = 0

– Thép ϕ8 thuộc loại CI có Es = 21 MPa.
– Bê tông B20 đóng rắn tự nhiên có Eb = 27MPa.
– Vị trí trục trung hòa:

–

Mômen kháng uốn:

I so” = 0
–

Mômen cực hạn gây nứt:

–

Điều kiện chống nứt:

Không xuất hiện vết nứt.
– Vị trí trục trung hòa:

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

b × ( h − x)
S =
; S so” = As” ( h0 − x ); S so = As (h0 − h + x ); Abt = b × x

2
2

”
bo

3bh 
bh

bx 2 − α ( As” + As ) +
x+
+ α h0 ( As” − As ) + α As h = 0

2 
2

⇒ x = 4.785 cm.
–

Mômen kháng uốn:
b × ( h − x)
100 × 5.2153
I bo =
=
= 4727.6 cm 4
3
3
3

Sbo =

bx 2 100 × 4.7852
=
= 1144.8 cm3
2
2

–

Mômen cực hạn gây nứt:

–

Điều kiện chống nứt:

Xuất hiện vết nứt ở gối, cần kiểm tra bề rộng vết nứt.
1.6.2 Kiểm tra võng
•

Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng:

1
M1
=
r1 ϕbl Eb I red

; với

ϕbl = 0.85

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

•

Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng:
Trong đó:
ϕb 2 = 3.0

ϕb 2 = 2.0

: Độ ẩm không khí <40%
: Độ ẩm không khí 40-75%

ϕb 2 = 2.0 × 0.8 = 1.6

•

Độ cong toàn phần:

2.1.1.
a)

: Độ ẩm không khí > 75%

1 1 1
= +
r r1 r2

Tính độ cong trên những đoạn có xuất hiện vết nứt:

Độ cong giữa nhịp do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng
ξ

•

M 2ϕb 2
1
=
r2 ϕbl Eb I red

Tính

của cấu kiện chịu uốn:

x
1
=

1
+
h0 β + 5(δ + λ )
10 µα

Trong đó:
β = 1.8

: Bê tông nặng;

Mc
δ= 2
bh0 Rb.ser

υ = 0.45

E
α= s
Eb

;

A
µ= s
bh0

α
) A “s

ϕ f = 2ν
bh0
(

;

 h” 
λ = ϕ f 1 − f ÷
 2h0 

•

Tính

Ared = (ϕ f + ξ )bh0

Tính z tiết diện chữ nhật:
ψ s = 1.25 − ϕls

Rbt .serW pl
Mc



ξ2
z = 1 −

 h0
 2(ϕ f + ξ ) 

≤ 1.0

; với

ϕls = 1.1

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

•
b)

Độ cong:

ψb 
1 M c  ψs
=
+

÷
r1 h0 z  Es As υ Eb Ab.red 

Độ cong ở giữa nhịp do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

Các công thức tương tự như trên, thay giá trị

bằng

M dhc

c
M dh

Độ cong ở giữa nhịp do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

c
M dh

Các công thức cũng tương tự như trên.
Trong đó:
υ = 0.1

: Độ ẩm không khí <40%
υ = 0.15

: Độ ẩm không khí 40-75%

υ = 0.15 / 0.8 = 0.1875

d)
e)

: Độ ẩm không khí > 75%

1 1 1 1
= − +
r r1 r2 r3

Độ cong toàn phần:
Tính độ võng của dầm ở tiết diện giữa nhịp:
1
f = β  ÷L2
r
L1 = L2 = 4.5m < 6m ⇒ < f > =

L
450
=
= 2.25cm
200 200

Ở đây nhịp sàn là
2.1.2. Tính bề rộng vết nứt (nếu cấu kiện bị nứt):
acrc = δϕlη

σs
.20.(3.5 − 100 µ ) 3 d
Es

Trong đó:
δ = 1.0
ϕl = 1.0

: Cấu kiện chịu uốn
: Tác dụng ngắn hạn của tải trọng

ϕl = 1.6 − 15µ

: Tác dụng dài hạn của tải trọng (bê tông nặng)
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Hệ số
σs =

η = 1.0

M
As Z

: Cốt thép có gờ;

η = 1.3

: Cốt thép tròn trơn

; E: Ứng suất và môđun đàn hồi của cốt thép chịu kéo tại tiết

diện có vết nứt.

∑n d
d=
∑n d
i

2
i

: Đường kính tương đương của cốt thép chịu kéo (đơn vị

mm)
Bề rộng khe nứt ngắn hạn

acrc1 = acrc.1t − acrc.1d + acrc 2 ≤ < acrc1 > = 0.4mm

Trong đó:
acrc.1t

: Bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

acrc.1t

: Bề rộng khe nứt ban đầu do tải trọng thường xuyên và tải trọng dài
hạn tác dụng ngắn hạn
acrc 2

: Bề rộng khe nứt dài hạn do tác dụng dài hạn của tải trọng thường
xuyên và dài hạn.

LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857

Đồ án Bê tông cốt thép 2 – GVHD: ThS Võ Bá Tầm

Tuy nhiên, ta có thể tính toán độ võng dựa vào phầm SAFE:

Độ võng của sàn

Phấn 2: Thiết Kế Khung.
2.1 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT
– Theo Mục 2.5.4 TCXD 198:1997: Độ cứng đơn vị và cường độ của kết cấu
nhà cao tầng được thiết kế đều hoặc thay đổi giảm dần lên phía trên, tránh thay
đổi đột ngột. Độ cứng của kết cấu ở tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng của
kết cấu ở tầng dưới kề nó.
– Tính sơ bộ tiết diện cột thông qua ước lượng tổng tải trọng đứng tác dụng lên

cột. Được xác định như sau:
; N=mqF
Trong đó:
k = 1.2÷1.5 – Hệ số kể đến tác động của tải ngang, phụ thuộc vị trí cột;
N – Lực nén tác dụng lên cột;
LÊ HẢI ĐĂNG – MSSV:1410857