Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án "Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép 2" tập trung giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật cho hệ kết cấu chịu lực của một công trình dân dụng nhiều tầng sử dụng giải pháp kết cấu bê tông cốt thép toàn khối. Trong thực tiễn xây dựng, việc tính toán và bố trí cốt thép cho hệ sàn, dầm và khung nhà nhiều tầng đòi hỏi sự tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn hiện hành nhằm đảm bảo khả năng chịu lực, độ bền vững và tính kinh tế của công trình.

Mục tiêu của đồ án là thực hiện quy trình tính toán, thiết kế và bố trí cốt thép hoàn chỉnh cho các cấu kiện chịu lực chính của công trình từ số liệu ban đầu. Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được triển khai theo 3 nội dung chính:

  1. Thiết kế bản sàn tầng điển hình: Xác định sơ bộ kích thước hình học, tải trọng tác dụng, phân tích nội lực theo sơ đồ đàn hồi và bố trí cốt thép cho 7 ô sàn đại diện (từ S1 đến S7).
  2. Thiết kế dầm dọc trục B: Lập sơ đồ tính toán dầm liên tục 10 nhịp qua các trục từ 1 đến 11, xác định tải trọng bản thân, tải trọng tường và tải trọng từ sàn truyền vào; thiết lập các trường hợp chất tải và tổ hợp tải trọng; phân tích mô men, lực cắt và tính cốt thép dọc, cốt đai.
  3. Thiết kế khung phẳng trục 5: Chọn sơ bộ tiết diện cột, xác định sơ đồ hình học, tính toán tĩnh tải phân bố và tải trọng tập trung tại các nút khung từ tầng 1 đến tầng mái.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án được xác định theo số liệu đề bài (Số thứ tự 81):

  • Loại kết cấu: Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, công trình gồm 4 tầng (chiều cao tầng 1 là $4{,}2\text{ m}$, các tầng 2, 3, 4 cao $3{,}0\text{ m}$).
  • Kích thước lưới trục mặt bằng: $L_1 = 6{,}5\text{ m}$, $L_2 = 5{,}0\text{ m}$, $L_3 = 2{,}5\text{ m}$; khoảng cách trục $A = 4{,}8\text{ m}$, $B = 5{,}2\text{ m}$.
  • Điều kiện tự nhiên và tải trọng: Địa hình xây dựng thuộc nhóm B; vùng áp lực gió IIA; hoạt tải sử dụng tiêu chuẩn trên sàn $p^{tc} = 400\text{ daN/m}^2$ ($4{,}0\text{ kN/m}^2$).
  • Phạm vi không gian: Mặt bằng gồm 11 trục ngang (1 đến 11) và 6 trục dọc (a đến f).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án căn cứ trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng quốc gia và giáo trình chuyên ngành:

  • TCVN 5574:2018: "Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế".
  • TCVN 2737:2020: "Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế".
  • Tài liệu hướng dẫn chuyên ngành: Phụ lục 15, tài liệu "Kết cấu bê tông cốt thép tập 2" của tác giả Võ Bá Tầm dùng để tra bảng hệ số nội lực bản sàn kê 4 cạnh theo sơ đồ đàn hồi.

Thông số vật liệu sử dụng trong tính toán:

  • Bê tông: Cấp độ bền B20 có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 11{,}5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 0{,}9\text{ MPa}$.
  • Cốt thép:
    • Cốt thép đường kính $\phi \le 10\text{ mm}$ (nhóm CI): Cường độ tính toán chịu kéo $R_s = 225\text{ MPa}$, cường độ tính toán cốt đai $R_{sw} = 175\text{ MPa}$.
    • Cốt thép đường kính $\phi > 10\text{ mm}$ (nhóm CIII): Cường độ tính toán chịu kéo và nén $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 20000\text{ MPa}$.

Phương pháp tính toán và xử lý số liệu:

  • Phương pháp phân tích bản sàn: Áp dụng sơ đồ đàn hồi. Dựa vào tỷ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn ($l_2/l_1$), các ô sàn có $l_2/l_1 \le 2$ được tính theo mô hình bản kê bốn cạnh liên kết ngàm (sơ đồ 9); các ô sàn có $l_2/l_1 > 2$ được tính theo mô hình bản dầm (làm việc một phương theo cạnh ngắn).
  • Phương pháp truyền tải trọng: Tải trọng từ bản sàn truyền vào hệ dầm được phân chia theo diện chịu tải hình tam giác (cho phương cạnh ngắn) hoặc hình thang (cho phương cạnh dài), sau đó quy đổi về tải trọng phân bố đều tương đương thông qua các hệ số quy đổi ($k_1 = 0{,}625$ cho tải tam giác; $k_2 = 1 - 2\beta^2 + \beta^3$ với $\beta = L_1 / (2L_2)$ cho tải hình thang).
  • Phương pháp phân tích nội lực kết cấu thanh: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn thông qua các phần mềm tính toán kết cấu chuyên dụng để giải hệ dầm liên tục và khung phẳng nhiều tầng.

Thiết kế và triển khai

Quy trình thiết kế kỹ thuật trong đồ án được triển khai tuần tự từ bước chọn sơ bộ tiết diện, mô hình hóa kết cấu, phân tích tải trọng đến tính toán bố trí cốt thép:

  1. Mô hình hóa và công cụ phần mềm:
  • Phần mềm SAP2000: Sử dụng để mô hình hóa hệ dầm dọc liên tục trục B gồm 10 nhịp qua 11 gối tựa cột. Phần mềm thực hiện tính toán tự động nội lực ứng với tĩnh tải và 21 trường hợp chất hoạt tải, từ đó xuất biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao lực cắt.
  • Phần mềm ETABS: Áp dụng để mô hình hóa hệ khung phẳng trục 5 thành hệ thanh phẳng (phần tử dầm và cột) với trục phần tử đi qua trọng tâm tiết diện.
  • Bảng tính Excel: Ứng dụng để lập bảng tự động hóa tính toán diện tích cốt thép yêu cầu ($A_{s,yc}$), lựa chọn đường kính, khoảng cách bố trí và kiểm tra hàm lượng cốt thép ($\mu$) cho các tiết diện dầm, sàn.
  1. Xác định sơ đồ hình học và kích thước sơ bộ cấu kiện:
  • Bản sàn: Chiều dày bản sàn $h_s$ được xác định theo công thức $h_s = (D/m) \cdot L$, với $D = 1{,}0$ và $m = 45$ đối với bản kê 4 cạnh ($m = 30$ đối với bản dầm). Chiều dày sàn tầng điển hình và sàn mái được chọn thống nhất là $h_s = 120\text{ mm}$.
  • Dầm: Chiều cao tiết diện dầm chính được xác định với $m = 1/10 \div 1/14$, bề rộng $b = (0{,}3 \div 0{,}5)h$. Dầm chính nhịp $6{,}5\text{ m}$ chọn tiết diện $b \times h = 250 \times 600\text{ mm}$; dầm dọc trục B chọn tiết diện $b \times h = 200 \times 450\text{ mm}$.
  • Cột: Tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức $A_c = (k_t \cdot N) / R_b$, với lực nén gần đúng $N = m_S \cdot F_S \cdot q$ ($m_S = 4$ sàn, tải trọng tương đương $q = 10\text{ kN/m}^2$). Cột biên C1 (trục A5, F5, C5, D5) chọn $250 \times 300\text{ mm}$ cho tầng 1–2 và giảm về $250 \times 250\text{ mm}$ cho tầng 3–mái. Cột giữa C2 (trục B5, E5) chọn $250 \times 400\text{ mm}$ cho tầng 1–2 và $250 \times 300\text{ mm}$ cho tầng 3–mái.
  • Chiều cao tính toán cột tầng 1: Tính từ mặt móng (giả thiết chôn sâu $0{,}9\text{ m}$ gồm cos $-0{,}3\text{ m}$ và đoạn chôn $0{,}6\text{ m}$) lên sàn tầng 2 là $H_1 = 4{,}2 + 0{,}9 = 5{,}1\text{ m}$; chiều cao các tầng trên là $3{,}0\text{ m}$.
  1. Thiết lập tổ hợp tải trọng: Đối với dầm liên tục, đồ án thiết lập 21 trường hợp chất hoạt tải (gồm hoạt tải chất đầy, hoạt tải cách nhịp lẻ, hoạt tải cách nhịp chẵn, hoạt tải chất liền 2 nhịp và hoạt tải cách nhịp bỏ 2 nhịp) kết hợp với tĩnh tải toàn phần để tạo ra 21 tổ hợp tải trọng cơ bản (CB1 đến CB21) cùng tổ hợp bao nội lực.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Thiết kế sàn tầng điển hình

Chương 1 trình bày toàn bộ số liệu đầu vào, tiêu chuẩn áp dụng, việc phân chia mặt bằng lưới ô sàn, tính toán tải trọng và bố trí cốt thép sàn.

Mặt bằng sàn gồm 7 loại ô sàn điển hình có công năng khác nhau:

  • Ô sàn S1 ($2{,}5 \times 4{,}8\text{ m}$, hành lang, $l_2/l_1 = 1{,}92$): Bản kê 4 cạnh.
  • Ô sàn S2 ($2{,}5 \times 5{,}2\text{ m}$, hành lang, $l_2/l_1 = 2{,}08$): Bản làm việc một phương (bản dầm).
  • Ô sàn S3 ($4{,}0 \times 5{,}2\text{ m}$, phòng khách, $l_2/l_1 = 1{,}30$): Bản kê 4 cạnh.
  • Ô sàn S4 ($4{,}8 \times 5{,}0\text{ m}$, bếp, $l_2/l_1 = 1{,}04$): Bản kê 4 cạnh.
  • Ô sàn S5 ($4{,}8 \times 6{,}5\text{ m}$, phòng ngủ, $l_2/l_1 = 1{,}35$): Bản kê 4 cạnh.
  • Ô sàn S6 ($4{,}8 \times 6{,}5\text{ m}$, khu vệ sinh, $l_2/l_1 = 1{,}35$): Bản kê 4 cạnh, có tường xây ngăn.
  • Ô sàn S7 ($5{,}2 \times 6{,}5\text{ m}$, phòng ngủ, $l_2/l_1 = 1{,}25$): Bản kê 4 cạnh, có tường xây ngăn.

Tải trọng tác dụng trên sàn bao gồm:

  • Tĩnh tải sàn tầng điển hình ($g_s$): Gồm gạch ceramic ($0{,}22\text{ kN/m}^2$), vữa lót mác 75 ($0{,}702\text{ kN/m}^2$), vữa trát trần ($0{,}52\text{ kN/m}^2$) và bản sàn BTCT dày $120\text{ mm}$ ($3{,}3\text{ kN/m}^2$); tổng cộng tĩnh tải lớp cấu tạo và bản sàn là $4{,}742\text{ kN/m}^2$. Tĩnh tải có thêm tường xây dày 100 quy đổi: Sàn S6 đạt $6{,}123\text{ kN/m}^2$; sàn S7 đạt $6{,}383\text{ kN/m}^2$.
  • Tĩnh tải sàn tầng mái ($g_m$): Gồm gạch chống nóng, vữa lót, bê tông chống nóng, màng chống thấm, vữa trát trần và bản sàn BTCT; tổng cộng đạt $7{,}055\text{ kN/m}^2$.
  • Hoạt tải tính toán: Sàn tầng điển hình có $p^{tt} = 1{,}2 \times 4{,}0 = 4{,}8\text{ kN/m}^2$; sàn mái có $p^{tt} = 1{,}3 \times 0{,}75 = 0{,}975\text{ kN/m}^2$.
Ô sàn Kích thước $l_1 \times l_2$ (m) Loại bản Tĩnh tải $g_s$ ($\text{kN/m}^2$) Hoạt tải $p_s$ ($\text{kN/m}^2$) Vị trí mô men Mô men tính toán ($M$) ($\text{kN}\cdot\text{m}$) Cốt thép chọn Diện tích $A_{s,bt}$ ($\text{mm}^2$) Hàm lượng $\mu$ (%)
S1 $2{,}5 \times 4{,}8$ Kê 4 cạnh $4{,}742$ $4{,}8$ Nhịp $M_1$
Gối $M_I$		 $2{,}988$
$4{,}637$		 $\phi 8a200$
$\phi 8a200$		 $252$
$252$		 $0{,}25$
$0{,}25$
S2 $2{,}5 \times 5{,}2$ 1 phương $4{,}742$ $4{,}8$ Nhịp $M_1$
Gối $M_I$		 $2{,}485$
$4{,}970$		 $\phi 8a200$
$\phi 8a200$		 $252$
$252$		 $0{,}25$
$0{,}25$
S3 $4{,}0 \times 5{,}2$ Kê 4 cạnh $4{,}742$ $4{,}8$ Nhịp $M_1$
Gối $M_I$		 $5{,}346$
$9{,}427$		 $\phi 8a200$
$\phi 8a100$		 $252$
$503$		 $0{,}25$
$0{,}50$
S4 $4{,}8 \times 5{,}0$ Kê 4 cạnh $4{,}742$ $4{,}8$ Nhịp $M_1$
Gối $M_I$		 $5{,}383$
$9{,}939$		 $\phi 8a200$
$\phi 8a100$		 $252$
$503$		 $0{,}25$
$0{,}50$
S5 $4{,}8 \times 6{,}5$ Kê 4 cạnh $4{,}742$ $4{,}8$ Nhịp $M_1$
Gối $M_I$		 $8{,}139$
$14{,}111$		 $\phi 8a100$
$\phi 10a100$		 $503$
$785$		 $0{,}42$
$0{,}79$
S6 $4{,}8 \times 6{,}5$ Kê 4 cạnh $6{,}123$ $4{,}8$ Nhịp $M_1$
Gối $M_I$		 $9{,}044$
$16{,}154$		 $\phi 8a100$
$\phi 10a100$		 $503$
$785$		 $0{,}42$
$0{,}79$
S7 $5{,}2 \times 6{,}5$ Kê 4 cạnh $6{,}383$ $4{,}8$ Nhịp $M_1$
Gối $M_I$		 $9{,}714$
$17{,}879$		 $\phi 8a100$
$\phi 10a90$		 $503$
$872$		 $0{,}50$
$0{,}87$

Chương 2: Thiết kế dầm dọc trục B

Chương 2 tính toán dầm liên tục trục B chạy dọc từ trục 1 đến trục 11 với tiết diện dầm $b \times h = 200 \times 450\text{ mm}$.

  1. Tải trọng tác dụng trên các nhịp dầm:
  • Trọng lượng bản thân dầm (đã trừ phần bản sàn dày $120\text{ mm}$): $g_{bt} = 1{,}1 \times 25 \times 0{,}2 \times (0{,}45 - 0{,}12) = 1{,}815\text{ kN/m}$.
  • Tải trọng tường xây trên dầm: Tường 200 có $g_{t200} = 4{,}3 \times (3{,}0 - 0{,}45) = 10{,}965\text{ kN/m}$.
  • Tổng tĩnh tải phân bố $g_d$ trên các nhịp dao động từ $18{,}112\text{ kN/m}$ (nhịp 9-10) đến $26{,}359\text{ kN/m}$ (các nhịp 4-5, 6-7, 8-9). Tổng hoạt tải phân bố $p_d$ dao động từ $7{,}200\text{ kN/m}$ đến $15{,}588\text{ kN/m}$.
  1. Phân tích nội lực và tính toán cốt thép dầm: Biểu đồ bao mô men và lực cắt từ SAP2000 cho thấy các giá trị nội lực nguy hiểm nhất:
  • Mô men dương lớn nhất giữa nhịp: Nhịp 10-11 ($M = 74{,}19\text{ kN}\cdot\text{m}$), nhịp 8-9 ($M = 73{,}60\text{ kN}\cdot\text{m}$), nhịp 6-7 ($M = 71{,}02\text{ kN}\cdot\text{m}$), nhịp 4-5 ($M = 69{,}69\text{ kN}\cdot\text{m}$).
  • Mô men âm lớn nhất tại gối: Trục 6 ($M = -97{,}02\text{ kN}\cdot\text{m}$), trục 4 ($M = -96{,}41\text{ kN}\cdot\text{m}$), trục 8 ($M = -95{,}81\text{ kN}\cdot\text{m}$), trục 5 ($M = -95{,}72\text{ kN}\cdot\text{m}$).
  • Lực cắt lớn nhất: $Q_{max} = 116{,}267\text{ kN}$ tại gối trục 8.

Tính toán điển hình cho nhịp 4-5 và các gối liền kề:

  • Cốt thép nhịp 4-5: Tính theo tiết diện chữ T có cánh nén ($b'f = 1{,}64\text{ m}, h_0 = 410\text{ mm}$). Với $M{max} = 69{,}69\text{ kN}\cdot\text{m} < M_f = 792{,}1\text{ kN}\cdot\text{m}$, trục trung hòa qua cánh; tính được $A_{s,yc} = 471\text{ mm}^2$. Chọn bố trí $2\phi 16 + 1\phi 14$ ($A_s = 556\text{ mm}^2$, $\mu = 0{,}67%$).
  • Cốt thép gối 4 và gối 5: Tính theo tiết diện chữ nhật $200 \times 410\text{ mm}$. Với $M_{min} = -96{,}41\text{ kN}\cdot\text{m}$ (gối 4) và $-95{,}72\text{ kN}\cdot\text{m}$ (gối 5), diện tích thép yêu cầu lần lượt là $754\text{ mm}^2$ và $748\text{ mm}^2$. Chọn bố trí $3\phi 18$ ($A_s = 762\text{ mm}^2$, $\mu = 0{,}92%$).
  • Cốt thép đai chịu cắt: Chọn đai $\phi 6$ hai nhánh ($A_{sw} = 56{,}6\text{ mm}^2$). Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai $Q_{db} = 132{,}6\text{ kN} > Q_{max} = 116{,}267\text{ kN}$. Bố trí cốt đai $\phi 6a150$ trong đoạn $1/4$ nhịp ($1200\text{ mm}$ từ mép gối) và $\phi 6a300$ cho đoạn giữa dầm.

Chương 3: Thiết kế khung phẳng trục 5

Chương 3 thực hiện các bước chuẩn bị mô hình hình học và tải trọng để thiết kế khung phẳng ngang trục 5 qua các trục dọc từ a đến f.

  1. Tiết diện và kích thước hình học phần tử khung:
  • Nhịp tính toán dầm khung: Nhịp AB và EF dài $6{,}5\text{ m}$; nhịp BC và DE dài $5{,}0\text{ m}$; nhịp CD dài $2{,}5\text{ m}$. Tiết diện dầm khung tương ứng là $250 \times 600\text{ mm}$ (nhịp AB, EF), $250 \times 500\text{ mm}$ (nhịp BC, DE) và $250 \times 300\text{ mm}$ (nhịp CD).
  • Tiết diện cột khung: Cột biên A5, F5 có tiết diện $250 \times 300\text{ mm}$ (tầng 1–2) và $250 \times 250\text{ mm}$ (tầng 3–mái). Cột giữa B5, E5 có tiết diện $250 \times 400\text{ mm}$ (tầng 1–2) và $250 \times 300\text{ mm}$ (tầng 3–mái). Cột giữa C5, D5 có tiết diện $250 \times 300\text{ mm}$ (tầng 1–2) và $250 \times 250\text{ mm}$ (tầng 3–mái).
  1. Tải trọng tác dụng lên khung trục 5:
  • Tĩnh tải phân bố đều trên dầm khung tầng 2, 3, 4:
    • Nhịp AB, EF: $g_d = 37{,}40\text{ kN/m}$ (gồm trọng lượng bản thân dầm $3{,}30\text{ kN/m}$, tường $10{,}32\text{ kN/m}$, sàn quy đổi $23{,}78\text{ kN/m}$).
    • Nhịp BC, DE: $g_d = 28{,}17\text{ kN/m}$ (trọng lượng dầm $2{,}613\text{ kN/m}$, tường $10{,}75\text{ kN/m}$, sàn quy đổi $14{,}807\text{ kN/m}$).
    • Nhịp CD: $g_d = 8{,}648\text{ kN/m}$ (trọng lượng dầm $1{,}238\text{ kN/m}$, sàn quy đổi $7{,}41\text{ kN/m}$).
  • Tĩnh tải phân bố đều trên dầm khung tầng mái: Nhịp AB, EF đạt $30{,}12\text{ kN/m}$; nhịp BC, DE đạt $24{,}643\text{ kN/m}$; nhịp CD đạt $12{,}262\text{ kN/m}$.
  • Tĩnh tải tập trung truyền vào các nút cột:
Vị trí nút khung Thành phần tải trọng cấu thành Giá trị tải tập trung tầng 2, 3, 4 (kN) Giá trị tải tập trung tầng mái (kN)
Nút A, F Dầm dọc ($12{,}38\text{ kN}$) + Tường 200 ($54{,}83\text{ kN}$) + Sàn S6, S7 ($39{,}21\text{ kN}$) $106{,}41$ $75{,}86$
Nút B, E Dầm dọc + Tường dọc + Sàn S3, S4, S6, S7 $116{,}43$ $100{,}67$
Nút C, D Dầm dọc + Tường dọc + Sàn S1, S2, S3, S4 $51{,}89$ $89{,}57$

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cho công trình theo tiêu chuẩn hiện hành, với các kết quả cụ thể:

  • Bản sàn: Xác định toàn bộ chiều dày bản sàn $h_s = 120\text{ mm}$; hàm lượng cốt thép các ô sàn nằm trong khoảng hợp lý $\mu = 0{,}25% \div 0{,}87%$; đường kính cốt thép sàn sử dụng $\phi 8$ và $\phi 10$ với khoảng cách rải thép $a = 90 \div 200\text{ mm}$.
  • Dầm liên tục trục B: Xác định chính xác biểu đồ bao nội lực qua 21 trường hợp chất hoạt tải; cốt thép dọc chịu mô men dương chọn $2\phi 16$ đến $2\phi 16 + 1\phi 14$; cốt thép dọc chịu mô men âm tại gối chọn $3\phi 18$ hoặc $2\phi 18 + 1\phi 14$; cốt đai $\phi 6$ bố trí dày ở đầu dầm ($a = 150\text{ mm}$) và thưa ở giữa dầm ($a = 300\text{ mm}$).
  • Khung ngang trục 5: Thiết lập hoàn chỉnh sơ đồ hình học, kích thước tiết diện cột thay đổi theo chiều cao tầng và bảng tổng hợp tải trọng phân bố, tải trọng tập trung tại các nút liên kết.

Về mặt đóng góp chuyên môn, đồ án thể hiện quy trình tính toán mạch lạc, chuẩn xác theo TCVN 5574:2018; kết hợp phương pháp tính toán lý thuyết truyền thống với các phần mềm phân tích kết cấu (SAP2000, ETABS, Excel), giúp rút ngắn thời gian xử lý các bài toán hệ thanh nhiều bậc siêu tĩnh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và các giả thiết được tác giả trình bày trong thuyết minh:

  • Hạn chế:
    • Khi tính toán tải trọng tường xây truyền lên dầm dọc và dầm khung, tác giả giả thiết bỏ qua các lỗ thoáng cửa đi và cửa sổ để đơn giản hóa quá trình tính toán.
    • Do giới hạn dung lượng thuyết minh, các bước tính toán chi tiết cốt thép dầm chỉ thể hiện điển hình cho một số tiết diện (nhịp 4-5, gối 4, gối 5); các tiết diện còn lại được xử lý bằng bảng tính Excel mà không trình bày chi tiết từng bước kiểm tra nứt và võng trong văn bản.
  • Hướng mở rộng tiếp theo:
    • Bổ sung tính toán chi tiết tải trọng gió (đẩy, hút) tác dụng vào từng tầng khung phẳng và phân tích tổ hợp nội lực khung không gian dưới tác dụng đồng thời của tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió, động đất).
    • Thực hiện kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (độ võng và bề rộng khe nứt) cho cấu kiện dầm và sàn theo quy định chi tiết của TCVN 5574:2018.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng khi thực hiện đồ án môn học "Kết cấu bê tông cốt thép 2" hoặc phần kết cấu trong Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Xây dựng.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao trong tài liệu bao gồm:

  • Phương pháp tra bảng và tính toán nội lực sàn đàn hồi cho bản kê 4 cạnh và bản làm việc một phương.
  • Bảng thiết lập 21 sơ đồ chất hoạt tải cách nhịp và liền nhịp trên hệ dầm liên tục nhiều nhịp.
  • Quy trình kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm và tính toán cốt đai trên tiết diện nghiêng chịu lực cắt theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chiều dày bản sàn của công trình được lựa chọn dựa trên cơ sở nào? Chiều dày bản sàn được tính sơ bộ dựa trên ô bản lớn nhất S7 ($5{,}2 \times 6{,}5\text{ m}$) theo công thức $h_s = (D/m) \cdot L$. Với hệ số $D = 1{,}0$ và $m = 45$, chiều dày tính toán đạt $h_{tt} = 116\text{ mm}$. Để đảm bảo tính thống nhất và thuận tiện thi công, tác giả chọn chiều dày bản sàn tầng điển hình và tầng mái là $h_s = 120\text{ mm}$.

  2. Cấp độ bền của vật liệu bê tông và cốt thép sử dụng trong đồ án là bao nhiêu? Công trình sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có $R_b = 11{,}5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 0{,}9\text{ MPa}$. Cốt thép bản sàn và cốt đai $\phi \le 10\text{ mm}$ dùng nhóm CI có $R_s = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$. Cốt thép dọc dầm và cột $\phi > 10\text{ mm}$ dùng nhóm CIII có $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$.

  3. Dầm dọc trục B có bao nhiêu nhịp và sử dụng bao nhiêu trường hợp chất tải để tìm nội lực nguy hiểm nhất? Dầm dọc trục B là hệ dầm liên tục gồm 10 nhịp qua 11 gối tựa cột (từ trục 1 đến trục 11). Tác giả đã thiết lập 1 trường hợp tĩnh tải chất đầy kết hợp cùng 21 trường hợp chất hoạt tải (chất đầy, cách nhịp lẻ, cách nhịp chẵn, liền nhịp và bỏ nhịp) để tạo ra 21 tổ hợp tải trọng và xây dựng đường bao nội lực trên phần mềm SAP2000.

  4. Cốt thép dọc và cốt thép đai của dầm trục B tại nhịp 4-5 được bố trí như thế nào? Tại giữa nhịp 4-5 ($M_{max} = 69{,}69\text{ kN}\cdot\text{m}$), cốt thép chịu mô men dương được chọn là $2\phi 16 + 1\phi 14$ ($A_s = 556\text{ mm}^2$). Tại gối 4 và gối 5 ($M_{min} \approx -96\text{ kN}\cdot\text{m}$), cốt thép chịu mô men âm được chọn là $3\phi 18$ ($A_s = 762\text{ mm}^2$). Cốt đai chịu cắt sử dụng đai $\phi 6$ hai nhánh, đặt dày $\phi 6a150$ trong phạm vi $1/4$ nhịp ($1200\text{ mm}$) và đặt thưa $\phi 6a300$ ở đoạn giữa dầm.

  5. Chiều cao tính toán cột tầng 1 của khung trục 5 được xác định là bao nhiêu? Chiều cao tính toán cột tầng 1 được lấy bằng $5{,}1\text{ m}$, bao gồm chiều cao tầng kiến trúc $4{,}2\text{ m}$ cộng với chiều sâu chôn cột dưới mặt đất tự nhiên $H_0 = 0{,}9\text{ m}$ (cos mặt đất tự nhiên $-0{,}3\text{ m}$ và đoạn chôn móng sâu $0{,}6\text{ m}$).

Kết luận

Đồ án "Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép 2" đã giải quyết hoàn chỉnh các bài toán thiết kế kỹ thuật cho sàn tầng điển hình, dầm dọc liên tục trục B và khung phẳng trục 5 của công trình 4 tầng. Các bước tính toán tải trọng, mô hình hóa nội lực và bố trí cốt thép đều tuân thủ chặt chẽ các quy định của TCVN 5574:2018 và TCVN 2737:2020. Bản thuyết minh cung cấp hệ thống số liệu chi tiết, rõ ràng, là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho công tác học tập và thiết kế kết cấu công trình dân dụng.