Đồ án môn học KCBTCT 1: Thiết kế sàn sườn BTCT toàn khối loại dầm

Đồ án BTCT 1: Thiết kế sàn sườn BTCT toàn khối bản loại dầm. Tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên xây dựng, giúp nắm vững kiến thức chuyên môn.

• Trường học: Trường Đại Học Xây Dựng
• Chuyên ngành: Kết Cấu Bêtông Cốt Thép
• Đề tài: Thiết Kế Sàn Sườn Bêtông Cốt Thép Toàn Khối
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Mục lục
• Danh mục bảng biểu
• Danh mục bản vẽ
• 1. THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM
• 1.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
• 1.2. Chọn kích thước các cấu kiện
• 1.3. Tải trọng tính toán
• 1.4. Nội lực tính toán
• 1.5. Tính cốt thép chịu mômen uốn
• 1.6. Cốt thép cấu tạo
• 2. TÍNH DẦM PHỤ
• 2.1. Tải trọng tính toán
• 2.2. Nội lực tính toán
• 2.3. Tính cốt thép dọc
• 2.4. Chọn và bố trí cốt dọc
• 2.5. Tính cốt thép ngang
• 2.6. Tính và vẽ hình bao vật liệu
• 3. TÍNH DẦM CHÍNH
• 3.1. Tải trọng tính toán
• 3.2. Nội lực tính toán
• 3.3. Tính cốt thép dọc
• 3.4. Chọn và bố trí cốt dọc
• 3.5. Tính cốt thép ngang

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn tập Đồ án KCBTCT 1 Sàn sườn BTCT

Đồ án môn học Kết cấu bê tông cốt thép 1 (KCBTCT 1) là một cột mốc quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư xây dựng. Nội dung cốt lõi của đồ án này xoay quanh việc thiết kế sàn sườn BTCT toàn khối, một loại kết cấu phổ biến trong các công trình dân dụng và công nghiệp. Mục tiêu chính là trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng thực hành, từ việc phân tích sơ đồ kết cấu, xác định tải trọng, tính toán nội lực đến việc bố trí cốt thép cho các cấu kiện như bản sàn, dầm phụ và dầm chính. Việc hoàn thành tốt đồ án không chỉ đòi hỏi sự nắm vững lý thuyết mà còn cần khả năng áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, đặc biệt là TCVN 5574:2018. Bài viết này cung cấp một lộ trình chi tiết, hệ thống hóa các bước cần thiết để thực hiện đồ án, giúp người học tiếp cận vấn đề một cách khoa học và hiệu quả. Từ việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện đến hoàn thiện bản vẽ kết cấu sàn, mỗi giai đoạn đều được phân tích kỹ lưỡng. Một thuyết minh đồ án bê tông 1 bài bản phải thể hiện rõ ràng cơ sở tính toán, các giả thiết được áp dụng và kết quả chi tiết, đảm bảo tính chính xác và an toàn cho công trình. Các cấu kiện chính bao gồm sàn làm việc một phương dạng sàn ô bản dầm, hệ dầm phụ và dầm chính liên kết toàn khối, tạo thành một hệ thống chịu lực hoàn chỉnh.

1.1. Mục tiêu cốt lõi của kết cấu bê tông cốt thép 1

Môn học Kết cấu bê tông cốt thép 1 tập trung vào các cấu kiện cơ bản chịu uốn. Đồ án môn học là cơ hội để vận dụng lý thuyết vào một bài toán thực tế. Mục tiêu không chỉ dừng lại ở việc tính toán ra kết quả cuối cùng. Quan trọng hơn, người thực hiện cần hiểu rõ bản chất làm việc của kết cấu. Điều này bao gồm việc hiểu sơ đồ truyền tải từ bản sàn xuống hệ dầm rồi đến cột. Sinh viên phải có khả năng lựa chọn hợp lý các thông số ban đầu như cấp độ bền bê tông (ví dụ B20), nhóm cốt thép (CI, CIII), và chọn sơ bộ tiết diện cho các cấu kiện. Việc lựa chọn này ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình tính toán sau này. Một mục tiêu khác là rèn luyện kỹ năng trình bày một sản phẩm kỹ thuật hoàn chỉnh, bao gồm cả bản thuyết minh đồ án bê tông 1 và bộ bản vẽ cad sàn sườn. Thuyết minh phải logic, dễ hiểu, trong khi bản vẽ phải đúng quy cách và thể hiện đầy đủ chi tiết cấu tạo.

1.2. Phân tích cấu tạo sàn BTCT và vai trò trong công trình

Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối là hệ kết cấu bao gồm các bản sàn được đỡ bởi hệ dầm phụ và dầm chính. Các cấu kiện này được đổ bê tông liền khối, tạo thành một hệ thống cứng và ổn định. Cấu tạo sàn BTCT loại này cho phép vượt nhịp lớn và chịu được tải trọng nặng. Bản sàn là cấu kiện chịu lực trực tiếp, tiếp nhận tải trọng và tác động từ bên trên. Tải trọng này sau đó được truyền vào các dầm phụ. Dầm phụ gác lên các dầm chính, truyền tải trọng vào dầm chính. Cuối cùng, dầm chính truyền toàn bộ tải trọng xuống cột và móng. Trong đồ án này, bản sàn thường được xem là loại bản dầm, làm việc một phương theo phương cạnh ngắn. Việc hiểu rõ vai trò và sự tương tác của từng cấu kiện là nền tảng để có thể tính toán sàn sườn một cách chính xác.

1.3. Tổng hợp số liệu và vật liệu theo tiêu chuẩn TCVN 5574 2018

Bước đầu tiên của mọi bài toán thiết kế là thu thập và xác định các số liệu đầu vào. Tài liệu gốc cung cấp các thông số cụ thể: kích thước mặt bằng kết cấu, chiều dày tường, tiết diện cột. Hoạt tải tiêu chuẩn được cho là 7.5 kN/m2. Về vật liệu, đồ án sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có cường độ tính toán chịu nén Rb = 11.5 MPa. Cốt thép được phân loại: nhóm CI cho bản và cốt đai dầm (Rs = 225 MPa), nhóm CIII cho cốt dọc chịu lực của dầm (Rs = 365 MPa). Các đặc trưng cơ học này là cơ sở để thực hiện mọi phép tính toán kiểm tra điều kiện bền sau này. Việc áp dụng đúng các hệ số độ tin cậy cho tải trọng và vật liệu theo TCVN 5574:2018 là bắt buộc để đảm bảo an toàn cho kết cấu. Tất cả các thông số này phải được trình bày rõ ràng ngay phần đầu của bản thuyết minh.

II. Thách thức chính khi tính toán sàn sườn BTCT toàn khối

Việc thiết kế sàn sườn BTCT toàn khối đặt ra nhiều thách thức đòi hỏi sự cẩn trọng và kiến thức chuyên sâu. Một trong những khó khăn lớn nhất là việc xác định chính xác các loại tải trọng và tác động lên công trình. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng của nhiều lớp cấu tạo sàn (gạch lát, vữa, bê tông, vữa trát) và trọng lượng bản thân các cấu kiện. Hoạt tải phụ thuộc vào công năng sử dụng của công trình. Việc tính thiếu hoặc sai các giá trị này sẽ dẫn đến kết quả thiết kế không an toàn hoặc lãng phí. Thách thức thứ hai là việc mô hình hóa kết cấu để tính toán nội lực. Sàn sườn là một hệ không gian phức tạp. Tuy nhiên, để đơn giản hóa, đồ án thường sử dụng các sơ đồ tính phẳng cho từng cấu kiện. Ví dụ, bản sàn được cắt thành dải bản rộng 1m và tính như một dầm liên tục. Dầm phụ và dầm chính cũng được tính như các dầm liên tục gối lên các gối tựa. Việc lựa chọn sơ đồ tính toán và các giả thiết về liên kết (khớp, ngàm) ảnh hưởng lớn đến biểu đồ mômen và lực cắt. Cuối cùng, việc tổ hợp nội lực từ các trường hợp tải trọng khác nhau (tĩnh tải, hoạt tải xếp cách nhịp) để tìm ra các giá trị lớn nhất tại mỗi tiết diện cũng là một công việc phức tạp, đòi hỏi sự tỉ mỉ để lập ra biểu đồ bao nội lực chính xác.

2.1. Xác định chính xác tải trọng và tác động lên kết cấu sàn

Tải trọng là yếu tố đầu vào quyết định toàn bộ kết quả thiết kế. Tĩnh tải cần được tính toán chi tiết dựa trên chiều dày và trọng lượng riêng của từng lớp vật liệu cấu tạo sàn. Theo Bảng 1 trong tài liệu gốc, tĩnh tải tiêu chuẩn bao gồm lớp gạch lát, vữa lót, bản bê tông cốt thép và vữa trát. Sau khi nhân với hệ số độ tin cậy tương ứng, tĩnh tải tính toán toàn phần của bản là 3.733 kN/m2. Hoạt tải tiêu chuẩn là 7.5 kN/m2, nhân với hệ số độ tin cậy 1.2 cho ra hoạt tải tính toán là 9.0 kN/m2. Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản sàn là 12.733 kN/m2. Các giá trị này sau đó được sử dụng để tính toán nội lực trong bản, và cũng là cơ sở để xác định tải trọng tác dụng lên dầm phụ và dầm chính. Sai sót ở bước này sẽ lan truyền đến tất cả các bước tính toán về sau.

2.2. Phân tích sơ đồ truyền tải từ bản sàn đến dầm và cột

Việc hiểu rõ sơ đồ truyền tải lực là chìa khóa để xác định tải trọng lên từng cấu kiện. Trong hệ sàn sườn, tải trọng tác dụng trên bản sàn sẽ truyền theo phương cạnh ngắn vào hai dầm phụ. Do đó, dầm phụ sẽ chịu tải trọng phân bố đều từ bản sàn truyền sang. Tải trọng này bao gồm cả tĩnh tải và hoạt tải. Sau đó, dầm phụ gác lên dầm chính tại các nút giao. Phản lực gối tựa của dầm phụ chính là lực tập trung tác dụng lên dầm chính. Ngoài ra, dầm chính còn phải chịu trọng lượng bản thân của nó. Như vậy, dầm chính chịu tác dụng của các lực tập trung tại vị trí các dầm phụ giao và tải trọng phân bố đều do trọng lượng bản thân. Cuối cùng, dầm chính truyền toàn bộ lực này dưới dạng các phản lực gối tựa tập trung xuống cột. Việc mô hình hóa đúng sơ đồ truyền tải giúp việc tính toán dầm phụ và tính toán dầm chính trở nên chính xác.

III. Phương pháp tính toán sàn sườn Từ ô bản đến dầm phụ

Quy trình tính toán sàn sườn bắt đầu từ cấu kiện nhỏ nhất và chịu tải trực tiếp nhất là bản sàn. Đối với sàn ô bản dầm, khi tỷ số hai cạnh lớn hơn 2, bản được xem là làm việc một phương. Thiết kế bản sàn bao gồm các bước: chọn sơ bộ tiết diện (chiều dày bản), xác định tải trọng, lập sơ đồ tính (dải bản 1m), tính toán nội lực (mômen, lực cắt) theo sơ đồ khớp dẻo, và cuối cùng là tính toán và bố trí cốt thép sàn. Sau khi hoàn tất thiết kế bản, bước tiếp theo là tính toán dầm phụ. Dầm phụ được xem như một dầm liên tục nhiều nhịp, chịu tải trọng phân bố đều từ bản sàn truyền vào và trọng lượng bản thân. Quá trình tính toán cũng tương tự: xác định tải trọng, vẽ biểu đồ bao mômen và bao lực cắt bằng phương pháp tổ hợp hoặc tra bảng, sau đó tính toán cốt thép dọc và cốt đai. Việc tính toán cốt thép cho dầm phụ cần xem xét tiết diện chữ T ở giữa nhịp (cánh trong vùng nén) và tiết diện chữ nhật tại gối (cánh trong vùng kéo). Các kết quả này phải được thể hiện chi tiết trong thuyết minh đồ án bê tông 1 để đảm bảo tính minh bạch và dễ kiểm tra. Việc sử dụng file excel tính sàn có thể hỗ trợ đáng kể, nhưng người thiết kế phải hiểu rõ bản chất các công thức.

3.1. Hướng dẫn tính toán sàn ô bản dầm và chọn sơ bộ tiết diện

Đối với sàn ô bản dầm, bước đầu tiên là chọn sơ bộ tiết diện. Chiều dày bản (h_b) có thể chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm, phụ thuộc vào chiều dài nhịp và loại tải trọng. Tài liệu gốc chọn h_b = 90 mm. Sau khi có chiều dày, tĩnh tải được xác định chi tiết. Sơ đồ tính cho bản là một dầm liên tục, với các nhịp là khoảng cách giữa các dầm phụ. Tính toán nội lực cho bản được thực hiện theo sơ đồ khớp dẻo, một phương pháp phổ biến trong TCVN 5574:2018. Mômen uốn tại các gối và giữa nhịp được xác định theo các công thức như M = ql²/11 (nhịp biên) và M = ql²/16 (nhịp giữa). Lực cắt lớn nhất thường xuất hiện tại gối thứ hai từ biên. Dựa vào các giá trị nội lực này, diện tích cốt thép yêu cầu được tính toán và tiến hành bố trí cốt thép sàn theo cả hai phương.

3.2. Quy trình tính toán nội lực và bố trí cốt thép sàn hợp lý

Sau khi có giá trị mômen uốn, việc tính toán diện tích cốt thép (As) được thực hiện. Ví dụ, tại gối biên với mômen M = 6.5 kNm, chiều cao làm việc h0 = 75 mm, diện tích cốt thép yêu cầu là As = 266.54 mm². Từ đó, chọn thép Ø8 và tính khoảng cách a = 188.7 mm, làm tròn chọn a = 120 mm (Ø8a120). Quy trình tương tự áp dụng cho các vị trí khác. Việc bố trí cốt thép sàn cần tuân thủ các yêu cầu cấu tạo: thép chịu lực đặt ở dưới tại giữa nhịp và ở trên tại gối. Cốt thép mũ được đặt tại các vị trí mômen âm. Cốt thép phân bố được đặt theo phương vuông góc với cốt thép chịu lực chính để chống co ngót và phân bố đều tải trọng. Tất cả các chi tiết này phải được thể hiện rõ trên bản vẽ kết cấu sàn (tham khảo Hình 3 tài liệu gốc).

3.3. Bí quyết tính toán dầm phụ hiệu quả và chính xác nhất

Dầm phụ được tính như dầm liên tục gối lên dầm chính và tường. Tải trọng tác dụng lên dầm phụ là tải trọng phân bố đều, bao gồm tĩnh tải và hoạt tải từ bản sàn truyền sang. Việc tính toán dầm phụ bao gồm các bước: xác định nhịp tính toán, tính toán tải trọng, vẽ biểu đồ bao mômen và bao lực cắt. Biểu đồ bao được xác định bằng cách tổ hợp các trường hợp chất hoạt tải bất lợi. Dựa trên biểu đồ bao, cốt thép dọc được tính cho các tiết diện có mômen lớn nhất (giữa nhịp và tại gối). Cần lưu ý, tại giữa nhịp, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T. Tại gối, tiết diện tính toán là chữ nhật (bxh = 220x500 mm). Cốt đai được tính toán để chịu lực cắt, đặc biệt tại các vùng gần gối tựa nơi có lực cắt lớn. Cuối cùng, vẽ biểu đồ bao vật liệu để xác định vị trí cắt, uốn cốt thép một cách hợp lý và tiết kiệm.

IV. Bí quyết thiết kế dầm chính trong đồ án bê tông cốt thép 1

Việc tính toán dầm chính là giai đoạn phức tạp nhất trong đồ án KCBTCT 1 do dầm chính chịu tải trọng tập trung từ các dầm phụ truyền vào. Đây không còn là bài toán chịu tải phân bố đều đơn giản. Quy trình thiết kế đòi hỏi sự phân tích kỹ lưỡng các trường hợp đặt hoạt tải để tìm ra tổ hợp bất lợi nhất. Đầu tiên, cần xác định chính xác vị trí và độ lớn của các lực tập trung này, chúng chính là phản lực gối của dầm phụ. Sơ đồ tính của dầm chính là một dầm liên tục nhiều nhịp, chịu các lực tập trung. Để tính toán nội lực, phương pháp phổ biến là sử dụng các bảng tra hoặc phần mềm tính toán kết cấu. Việc vẽ biểu đồ bao mômen và bao lực cắt cho dầm chính đòi hỏi tổ hợp nhiều trường hợp tải trọng khác nhau. Sau khi có biểu đồ bao, việc tính toán cốt thép được tiến hành tương tự như dầm phụ, lưu ý tiết diện tính toán là chữ T ở nhịp và chữ nhật ở gối. Một điểm đặc biệt quan trọng trong thiết kế dầm chính là phải tính toán và bố trí cốt treo tại các vị trí có dầm phụ gác lên để chống lại hiện tượng phá hoại do ứng suất tập trung. Bước cuối cùng là kiểm tra độ võng và nứt để đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường của kết cấu.

4.1. Phân tích và tổ hợp nội lực cho việc tính toán dầm chính

Tải trọng tác dụng lên dầm chính bao gồm trọng lượng bản thân (phân bố đều) và các lực tập trung từ dầm phụ (tĩnh tải G và hoạt tải P). Để xác định nội lực lớn nhất, cần xét các trường hợp chất hoạt tải khác nhau: hoạt tải trên toàn bộ các nhịp, hoạt tải trên các nhịp lẻ, hoạt tải trên các nhịp chẵn, hoạt tải trên hai nhịp kề nhau, v.v. Mỗi trường hợp sẽ cho một biểu đồ mômen và lực cắt riêng. Biểu đồ bao nội lực được tạo ra bằng cách lấy đường bao trên cùng (M_max) và dưới cùng (M_min) của tất cả các biểu đồ này. Ví dụ, theo Bảng 6 và Hình 12 của tài liệu gốc, mômen âm lớn nhất tại gối B là -566.85 kNm, mômen dương lớn nhất tại nhịp biên là +548.19 kNm. Quá trình này đảm bảo việc tính toán dầm chính bao quát được mọi tình huống chịu lực bất lợi nhất.

4.2. Kiểm tra điều kiện bền và tính toán cốt thép dọc cốt đai

Dựa trên các giá trị nội lực từ biểu đồ bao, cốt thép được tính toán. Tại các vị trí mômen âm (trên gối), cốt thép chịu kéo được đặt ở thớ trên. Tại các vị trí mômen dương (giữa nhịp), cốt thép chịu kéo đặt ở thớ dưới. Việc kiểm tra điều kiện bền là so sánh khả năng chịu lực của tiết diện (M_gh) với mômen do tải trọng gây ra (M). Tiết diện được coi là đủ bền khi M ≤ M_gh. Cốt đai trong dầm chính có vai trò cực kỳ quan trọng do lực cắt thường rất lớn. Lực cắt lớn nhất (ví dụ Q_max = 343.311 kN tại gối B) được dùng để tính toán mật độ cốt đai. Cần kiểm tra điều kiện hạn chế về ứng suất nén chính trong bụng dầm để tránh phá hoại dòn. Mật độ cốt đai thường dày hơn ở gần các gối tựa và thưa hơn ở giữa nhịp.

4.3. Bố trí cốt treo và kiểm tra các yêu cầu cấu tạo khác

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính, một lực tập trung lớn tác dụng lên dầm chính. Để treo lực này vào vùng chịu nén phía trên, cần bố trí cốt treo. Cốt treo thường là các cốt đai được tính toán để chịu toàn bộ lực tập trung này. Theo tài liệu gốc, diện tích cốt treo cần thiết là 1086.1 mm², được bố trí dưới dạng 3 đai Ø10 hai nhánh ở mỗi bên mép dầm phụ. Ngoài ra, do dầm chính thường có chiều cao lớn (h ≥ 700mm), cần bố trí cốt thép cấu tạo ở vùng bụng dầm để hạn chế sự phát triển của vết nứt xiên. Kiểm tra độ võng là bước cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng để đảm bảo kết cấu không bị võng quá giới hạn cho phép, gây ảnh hưởng đến thẩm mỹ và các bộ phận kiến trúc khác như tường ngăn, cửa.

V. Cách trình bày thuyết minh và bản vẽ kết cấu sàn chuẩn

Sản phẩm cuối cùng của đồ án KCBTCT 1 là một bộ hồ sơ thiết kế hoàn chỉnh, bao gồm hai thành phần chính: thuyết minh đồ án bê tông 1 và bộ bản vẽ kết cấu sàn. Một bản thuyết minh chất lượng không chỉ là một tập hợp các phép tính, mà phải là một tài liệu kỹ thuật có cấu trúc rõ ràng, logic và dễ theo dõi. Nó phải bắt đầu bằng việc nêu rõ các số liệu đầu vào, tiêu chuẩn áp dụng, sau đó trình bày tuần tự quá trình tính toán cho từng cấu kiện: bản sàn, dầm phụ, và dầm chính. Mỗi bước tính cần có diễn giải, công thức áp dụng và kết quả cụ thể. Việc sử dụng bảng biểu để tổng hợp kết quả (như Bảng 3, 8 trong tài liệu gốc) giúp thông tin trở nên cô đọng và dễ so sánh. Song song với thuyết minh, bản vẽ kỹ thuật là ngôn ngữ của người kỹ sư. Một bộ bản vẽ cad sàn sườn tiêu chuẩn cần thể hiện đầy đủ các thông tin cần thiết cho việc thi công. Điều này đòi hỏi người thực hiện phải có kỹ năng thể hiện bản vẽ tốt, tuân thủ các quy ước và tiêu chuẩn về trình bày.

5.1. Kỹ thuật hoàn thiện thuyết minh đồ án bê tông 1 chi tiết

Bản thuyết minh đồ án bê tông 1 cần được trình bày một cách khoa học. Cấu trúc nên bao gồm: trang bìa, mục lục, danh mục bảng biểu, danh mục hình vẽ, phần nội dung chính và tài liệu tham khảo. Phần nội dung chính nên được chia thành các chương mục rõ ràng tương ứng với các cấu kiện được thiết kế (ví dụ: Chương 1: Tính toán bản sàn, Chương 2: Tính toán dầm phụ, Chương 3: Tính toán dầm chính). Trong mỗi chương, cần trình bày đầy đủ các bước từ xác định tải trọng, tính toán nội lực đến tính toán và bố trí cốt thép. Các hình vẽ minh họa (biểu đồ nội lực, sơ đồ tính) và bảng biểu tổng hợp kết quả phải được đánh số thứ tự và chú thích rõ ràng. Ngôn ngữ sử dụng phải là ngôn ngữ kỹ thuật, chính xác, ngắn gọn theo phong cách Hemingway. Việc trích dẫn các công thức, bảng tra từ sách hoặc tiêu chuẩn (TCVN 5574:2018) thể hiện sự am hiểu và tính học thuật của đồ án.

5.2. Hướng dẫn triển khai bản vẽ kết cấu sàn từ A đến Z

Bộ bản vẽ kết cấu sàn là kết quả trực quan của toàn bộ quá trình tính toán. Một bộ bản vẽ đầy đủ thường bao gồm: mặt bằng kết cấu sàn, các mặt cắt chi tiết của bản sàn, dầm phụ, dầm chính và bảng thống kê cốt thép. Trên mặt bằng kết cấu, cần thể hiện lưới cột, kích thước các ô sàn, vị trí và ký hiệu của dầm phụ, dầm chính. Các bản vẽ chi tiết cho từng cấu kiện (dầm phụ, dầm chính) phải thể hiện hình dạng, kích thước tiết diện, cách bố trí cốt thép dọc và cốt đai. Cần vẽ cả hình bao vật liệu để cho thấy sự làm việc hợp lý của cốt thép với biểu đồ mômen. Các chi tiết neo, cắt, uốn cốt thép phải được thể hiện rõ ràng. Bảng thống kê cốt thép là phần không thể thiếu, giúp tính toán khối lượng vật liệu cần thiết cho thi công. Sử dụng phần mềm CAD để thực hiện các bản vẽ này là yêu cầu bắt buộc.

5.3. Mẹo sử dụng file excel tính sàn và bản vẽ cad sàn sườn

Để tăng tốc độ và độ chính xác, việc sử dụng các công cụ hỗ trợ là rất cần thiết. Một file excel tính sàn được lập trình sẵn các công thức có thể giúp kiểm tra nhanh kết quả tính tay, đặc biệt là trong các phần tính toán lặp đi lặp lại như tổ hợp nội lực hay tính toán diện tích cốt thép cho nhiều tiết diện. Tuy nhiên, không nên phụ thuộc hoàn toàn vào file excel mà không hiểu bản chất. Người dùng phải kiểm tra và hiểu rõ các công thức được sử dụng trong đó. Tương tự, các bản vẽ cad sàn sườn mẫu có thể được dùng làm tham khảo về cách trình bày và bố trí, nhưng phải được chỉnh sửa và điều chỉnh lại hoàn toàn để phù hợp với kết quả tính toán của đồ án cụ thể. Việc sao chép nguyên bản mà không có sự tùy chỉnh sẽ dẫn đến sai sót và không thể hiện được năng lực của người thực hiện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CÔNG TRÌNH BÊTÔNG CỐT THÉP ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP 1 THIẾT KẾ SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM Người thực hiện: Người hướng dẫn: Hà Nội, …-2020 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 Mục lục Mục lục. 1 Danh mục bảng biểu. 2 Danh mục bản vẽ. 3 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN.1 Chọn kích thước các cấu kiện.3 Tải trọng tính toán.4 Nội lực tính toán.5 Tính cốt thép chịu mômen uốn.6 Cốt thép cấu tạo.3 TÍNH DẦM PHỤ.2 Tải trọng tính toán.3 Nội lực tính toán.4 Tính cốt thép dọc.5 Chọn và bố trí cốt dọc.6 Tính cốt thép ngang.7 Tính và vẽ hình bao vật liệu.4 TÍNH DẦM CHÍNH.2 Tải trọng tính toán.3 Nội lực tính toán.4 Tính cốt thép dọc.5 Chọn và bố trí cốt dọc.6 Tính cốt thép ngang.

1 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 Danh mục bảng biểu Bảng 1: Xác định tĩnh tải ( ). 6 Bảng 2: Tính toán hình bao mômen của dầm phụ. 12 Bảng 3: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm phụ. 15 Bảng 4: Khả năng chịu lực của các tiết diện dầm phụ.

19 Bảng 5: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép.20 Bảng 6: Tính toán và tổ hợp mômen. 25 Bảng 7: Tính toán và tổ hợp lực cắt. 29 Bảng 8: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm chính.31 Bảng 9: Khả năng chịu lực của các tiết diện dầm chính. 35 Bảng 10: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép.

2 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 Danh mục bản vẽ Hình 1: Sơ đồ sàn. 4 Hình 2: Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản: (a) Sơ đồ tính toán; (b) Biểu đồ mômen; và (c) Biểu đồ lực cắt. 7 Hình 3: Bố trí cốt thép trong bản. 9 Hình 4: Sơ đồ tính toán và nội lực trong dầm phụ: (a) Sơ đồ tính; (b) Biểu đồ bao mômen; và (c) Biểu đồ bao lực cắt.

13 Hình 5: Bố trí cốt thép dọc trong các tiết diện chính của dầm phụ.16 Hình 6: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết cho thanh số 2. 19 Hình 7: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ. 22 Hình 8: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ (tiếp). 23 Hình 9: Sơ đồ tính toán dầm chính (a) Sơ đồ dầm chính và (b) Sơ đồ tính dầm chính.

24 Hình 10: Sơ đồ tính bổ trợ mômen tại một số tiết diện. 25 Hình 11: Các sơ đồ tải trọng và mômen tương ứng trong dầm chính.27 Hình 12: Biểu đồ bao mô men xác định theo phương pháp tổ hợp. 28 Hình 13: Sơ đồ tính mômen tại mép gối B.28 Hình 14: Biểu đồ bao lực cắt dầm chính.29 Hình 15: Bố trí cốt thép dọc trong các tiết diện chính của dầm chính. 32 Hình 16: Bố trí cốt treo.

34 Hình 17: Mặt cắt lý thuyết.36 Hình 18: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm chính. 39 Hình 19: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm chính (tiếp). 3 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM 1.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN (1) Sơ đồ kết cấu sàn theo Hình 1. (2) Kích thước tính từ giữa trục dầm và trục tường = 2.

Tường chịu lực có chiều dày = 0. Cột bêtông cốt thép tiết diện ×= 0. (3) Sàn nhà dân dụng: cấu tạo mặt sàn gồm bốn lớp như trên Hình 1. Hoạt tải tiêu chuẩn = 7.5 kN/m2, hệ số độ tin cậy = 1.

(4) Vật liệu: bêtông cấp độ bền theo cường độ chịu nén B20, cốt thép của bản và cốt đai của dầm dùng nhóm CI, cốt dọc của dầm dùng nhóm CI, CIII. Các loại cường độ tính toán: Bê tông cấp độ bền B20 có = 11. - Với  ≤ 14 , sử dụng cốt thép CI có = 225 MPa, = 225 MPa, = 175 MPa. - Với  >14 , sử dụng cốt thép CIII có = 365MPa, = 365MPa, = 290MPa.

Hình 1: Sơ đồ sàn SV. 4 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 1.1 Chọn kích thước các cấu kiện  Chọn chiều dày của bản: 1.2 với hoạt tải #/ ở mức trung bình; = 2.  Chọn tiết diện dầm phụ: ℎ&= = 7000 = 500 (mm) & 14 Trong đó: = 7000 ; ,; *= → Chọn ℎ & = 500 ( ), & = 220 ( )  Chọn tiết diện dầm chính: 3 × 2600 3 ℎ&= = = 709.69  2 , xem bản làm việc 1 phương.  Xét tỉ số hai cạnh ô bản l1 2.6  Cắt một dải bản rộng = 1( ) vuông góc với dầm phụ và xem dải bản làm việc như một dầm liên tục (như Hình 1).

Bản được tính toán với sơ đồ khớp dẻo.  Nhịp tính toán của bản: - Nhịp biên: & 0.38 ( ) 2 - Chênh lệch giữa các nhịp: − / × 100% = 2. 5 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 1.3 Tải trọng tính toán Tải trọng tính toán được tính từ lớp cấu tạo sàn như Hình 1 và được liệt kê trong Bảng 1 như sau: Bảng 1: Xác định tĩnh tải ( ) Giá trị Hệ số Giá trị tính Các lớp cấu tạo bản tiêu chuẩn độ tin toán (9⁄ ) cậy (9⁄ ) - Lớp gạch lát dày 10mm, 0.220 = 20 #/ - Lớp vữa lót dày 30mm, 0.702 = 18 #/ - Bản bêtông cốt thép dày 90mm, 0.475 =25 #/ - Lớp vữa trát dày 10mm, 0,01518= 0.748  Lấy tròn tĩnh tải: = 3.  Tải trọng toàn phần tính toán: = + = 3.

 Tính toán với dải bản rộng =1( ) có: ) ) = 12.4 Nội lực tính toán  Mômen uốn tại nhịp biên và gối thứ hai: 12.483 ( # 11 / 11  Mômen uốn tại gối giữa và nhịp giữa: 12.514 ( 16 16  Giá trị lực cắt: = 0.173 ( #) Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản được thể hiện ở Hình 2. 6 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 Hình 2: Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản: (a) Sơ đồ tính toán; (b) Biểu đồ mômen; và (c) Biểu đồ lực cắt 1.5 Tính cốt thép chịu mômen uốn  Chọn = 15 cho mọi tiết diện, chiều cao làm việc của bản là: ℎ =ℎ− =90−15=75 ( ) =  Tại gối biên và nhịp biên với D = ±6.5 × 1000 × 75 $ Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối” có , hoặc tính theo công thức: 1−2 = 1+ 1+√1−2×0.947 = 2 2 Diện tích cốt thép cần thiết và hàm lượng cốt thép: (6.54 (%) = ℎ 1000 × 75 Chọn thép có đường kính 8mm, = 50.3 , khoảng cách giữa các cốt thép là : = = 1000 × 50. 7 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 → Chọn 8, = 120.  Tại gối giữa và nhịp giữa, với = ) D = ±4.5 × 1000 × 75 $ Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối” có , hoặc tính theo công thức: 1+ 1−2 = 1 + √1 − 2 × 0.964 = 2 2 Diện tích cốt thép cần thiết và hàm lượng cốt thép: (4.37 (%) ℎ 1000 ×75 Chọn thép có đường kính 6mm, = 28.3 , khoảng cách giữa các cốt thép là : = = 1000 × 28.

 Tại các nhịp giữa và gối giữa ở trong vùng được phép giảm đến tối đa 20% cốt thép, có = 0. Hàm lượng cốt thép : 222 = ℎ 1000 × 75 × 100% = 0.296 ×100%= (%) Chọn thép có đường kính 6mm, = 28.3 , khoảng cách giữa các cốt thép là : = 1000 × 28.  Kiểm tra lại chiều cao làm việc ℎ với lớp bảo vệ cho bản là 10 mm : ℎ =90−10−0.5×8=76 ( ) Như vậy trị số đã dùng để tính toán là ℎ = 75 ( ) là thiên về an toàn.  Cốt thép chịu mômen âm với ⁄ = 9.25, đoạn vươn của cốt thép chịu mômen âm tính từ mép dầm phụ là : = 0.6 ; tính từ trục dầm phụ là : + 0.

 Bản không bố trí cốt đai, lực cắt của bản hoàn toàn do bêtông chịu, do: = 18. 8 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 Hình 3: Bố trí cốt thép trong bản SV. 9 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 1.6 Cốt thép cấu tạo  Cốt thép chịu mômen âm đặt theo phương vuông góc với dầm chính: chọn 6, = 200 có diện tích trên mỗi mét 2 2 của bản là 141 mm , lớn hơn 50% diện tích cốt thép tính toán tại gối tựa giữa của bản là 0. Sử dụng các thanh cốt mũ, đoạn vươn ra tính từ mép dầm chính là: = 0.

Tính từ trục dầm chính là : + 0.  Cốt thép phân bố được đặt vuông góc với cốt thép chịu lực: chọn 6, = 250 có diện tích trên mỗi mét của bản là 2 2 113 mm , đảm bảo lớn hơn 20% diện tích cốt thép tính toán tại giữa nhịp (nhịp biên 0.13 mm , nhịp 2 giữa 0.  Cách bố trí thép sàn được thể hiện ở Hình 3.3 TÍNH DẦM PHỤ 1.1 Sơ đồ tính Dầm phụ là dầm liên tục 5 nhịp đối xứng. Xét một nửa bên trái của dầm (như Hình 4) Dầm gối lên tường một đoạn không nhỏ hơn 220, = 220 ( ).

Bề rộng dầm chính & = 300 ( ). Dầm phụ được tính toán bằng sơ đồ khớp dẻo.  Nhịp tính toán của dầm phụ: - Nhịp biên: & 0.70 ( ) - Chênh lệch giữa các nhịp: − ' × 100% = 6.2 Tải trọng tính toán  Tĩnh tải: - Tải trọng bản thân dầm (không kể phần bản dày 90mm): / = & ℎ &−ℎ =0.481 ( #) - Tĩnh tải truyền từ bản: = 3. 10 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1 - Tĩnh tải toàn phần: & = / + = 2.231 ( #)  Hoạt tải truyền từ bản: = 9.400 ( ) # & =  Tải trọng tính toán toàn phần của dầm phụ: &+ & = 12.3 Nội lực tính toán 1.1 Mômen uốn  Tung độ hình bao mômen (nhánh dương): - Tại nhịp biên: = & '= × 35.74 # - Tại nhịp giữa: = & = × 35.48 #  Tung độ hình bao mômen (nhánh âm): = & = × 35.48 #  Tra bảng phụ lục 11 sách “Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối”, với tỉ số &⁄ &= 1.2462 và các hệ số , , và kết quả tính toán được trình bày ở Bảng 2.