Tiểu Luận Về Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Trong Công Trình Có Mặt Bằng Dầm Sàn

Đồ án nghiên cứu Tiểu luận đồ án kết cấu bê tông cốt thép công trình có mặt bằng dầm sàn điển hình như hình vẽ chịu, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh

• Tác giả: Nguyễn Anh Duy
• Người hướng dẫn: TS. Châu Đình Thành
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM
• Chuyên ngành: Đồ Án Kết Cấu Công Trình Bê Tông
• Đề tài: Phân Tích Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Cho Công Trình Với Mặt Bằng Dầm Sàn
• Loại tài liệu: đồ án
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tính Toán Bản Sàn

Phân tích kết cấu bê tông cốt thép cho công trình với mặt bằng dầm sàn bắt đầu bằng việc tính toán bản sàn. Bản sàn được phân loại dựa trên tỷ số hai cạnh của ô bản. Nếu tỷ số lớn hơn 2, bản thuộc loại bản dầm, và cần xem xét bản sàn làm việc một phương theo phương cạnh ngắn. Việc chọn sơ bộ kích thước các bộ phận sàn là rất quan trọng. Chiều dài bản sàn được xác định và chiều cao dầm phụ cũng được chọn theo tiêu chuẩn. Sơ đồ tính toán và nhịp tính toán của bản sàn được xác định dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể. Tải trọng tác dụng lên bản sàn được phân tích, bao gồm tĩnh tải và hoạt tải. Tổng tải trọng tính toán được xác định để phục vụ cho việc tính toán nội lực và cốt thép. Việc tính toán cốt thép là một phần quan trọng trong thiết kế, đảm bảo an toàn và khả năng chịu lực của kết cấu. Bố trí thép cũng cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo tính ổn định của bản sàn.

1.1 Phân loại bản sàn tính toán

Bản sàn được phân loại dựa trên tỷ số hai cạnh của ô bản. Nếu tỷ số lớn hơn 2, bản thuộc loại bản dầm, và cần xem xét bản sàn làm việc một phương theo phương cạnh ngắn. Việc phân loại này giúp xác định phương pháp tính toán phù hợp cho từng loại bản sàn. Cần chú ý đến các yếu tố như chiều dài, chiều rộng và chiều cao của bản sàn để đảm bảo tính chính xác trong quá trình tính toán. Sự phân loại này cũng ảnh hưởng đến việc chọn lựa vật liệu xây dựng và thiết kế cốt thép cho bản sàn.

1.2 Xác định tải trọng

Tải trọng tác dụng lên bản sàn được phân tích thành hai loại: tĩnh tải và hoạt tải. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo sàn, trong khi hoạt tải là tải trọng do người và vật dụng gây ra. Việc xác định tải trọng là rất quan trọng để tính toán nội lực và cốt thép cho bản sàn. Tổng tải trọng tính toán được xác định dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể, đảm bảo rằng bản sàn có thể chịu được các tải trọng này mà không bị hư hại. Các phương pháp tính toán tải trọng cần được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo an toàn cho công trình.

II. Tính Toán Dầm Phụ

Dầm phụ được tính toán theo sơ đồ dẻo, với các nhịp liên tục và gối tựa là dầm chính. Kích thước dầm phụ được xác định dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu thiết kế. Việc xác định tải trọng tác dụng lên dầm phụ cũng rất quan trọng, bao gồm tĩnh tải và hoạt tải. Tải trọng tính toán được xác định để phục vụ cho việc vẽ biểu đồ bao moment và biểu đồ lực cắt. Tính toán cốt thép cho dầm phụ cũng cần được thực hiện một cách chính xác, đảm bảo rằng dầm có thể chịu được các tải trọng mà không bị hư hại. Việc bố trí thép cho dầm phụ cũng cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo tính ổn định của kết cấu.

2.1 Xác định tải trọng

Tải trọng tác dụng lên dầm phụ được xác định từ các yếu tố như trọng lượng bản thân dầm và tải trọng từ bản sàn truyền xuống. Tĩnh tải và hoạt tải cần được tính toán một cách chính xác để đảm bảo rằng dầm phụ có thể chịu được các tải trọng này. Việc xác định tải trọng là rất quan trọng để tính toán nội lực và cốt thép cho dầm phụ. Các phương pháp tính toán tải trọng cần được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo an toàn cho công trình.

2.2 Tính toán cốt thép

Tính toán cốt thép cho dầm phụ là một phần quan trọng trong thiết kế kết cấu. Cốt thép cần được tính toán dựa trên các tải trọng đã xác định, đảm bảo rằng dầm phụ có thể chịu được các tải trọng mà không bị hư hại. Việc bố trí thép cũng cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo tính ổn định của kết cấu. Các tiêu chuẩn kỹ thuật cần được tuân thủ trong quá trình tính toán và bố trí cốt thép cho dầm phụ.

III. Tính Toán Dầm Chính

Dầm chính được tính toán theo sơ đồ đàn hồi, với các nhịp tựa lên các cột. Kích thước sơ bộ của dầm chính được xác định dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu thiết kế. Việc xác định tải trọng từ bản sàn truyền lên dầm phụ và từ dầm phụ truyền lên dầm chính cũng rất quan trọng. Tải trọng tính toán được xác định để phục vụ cho việc vẽ biểu đồ bao moment và biểu đồ lực cắt. Tính toán cốt thép cho dầm chính cũng cần được thực hiện một cách chính xác, đảm bảo rằng dầm có thể chịu được các tải trọng mà không bị hư hại. Việc bố trí thép cho dầm chính cũng cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo tính ổn định của kết cấu.

3.1 Xác định tải trọng

Tải trọng từ bản sàn truyền lên dầm phụ và từ dầm phụ truyền lên dầm chính cần được xác định một cách chính xác. Tĩnh tải và hoạt tải cần được tính toán để đảm bảo rằng dầm chính có thể chịu được các tải trọng này. Việc xác định tải trọng là rất quan trọng để tính toán nội lực và cốt thép cho dầm chính. Các phương pháp tính toán tải trọng cần được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo an toàn cho công trình.

3.2 Tính toán cốt thép

Tính toán cốt thép cho dầm chính là một phần quan trọng trong thiết kế kết cấu. Cốt thép cần được tính toán dựa trên các tải trọng đã xác định, đảm bảo rằng dầm chính có thể chịu được các tải trọng mà không bị hư hại. Việc bố trí thép cũng cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo tính ổn định của kết cấu. Các tiêu chuẩn kỹ thuật cần được tuân thủ trong quá trình tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chính.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 : TÍNH TOÁN BẢN SÀN ĐỀ BÀI: Công trình có mặt bằng dầm sàn điển hình như hình vẽ, chịu tác dụng của hoạt tải Ptc - Thông số đầu bài Chiều dài Ptc Hệ số Bê tông B25 Cốt thép (MPa) vượt (m) (kN/m2) (MPa) CB240-T CB300-T tải np (∅ ≤ 10) (∅ > 10) L1 L2 Rb Rbt Eb Rs Rsw Es Rs Rsw Es 2.05 30×103 210 170 21×104 260 210 21×104 CHƯƠNG Ⅰ: TÍNH TOÁN BẢN SÀN 1.1 Phân loại bản sàn tính toán - Xét tỷ số hai cạnh của ô bản: >2 => Bản thuộc loại bản dầm, vậy xem bản sàn làm việc một phương, theo phương cạnh ngắn. Khi tính toán cần cắt ra một dải rộng b=1(m).1 Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận sàn + Bản sàn Xác định sơ bộ chiều dài bản sàn: → Chọn hb=90 (mm) + Dầm phụ Chiều cao dầm phụ: (mm) → Chọn hdp= 450 (mm) Chiều rộng dầm phụ: 1 1 1 1 bdp (  ) hdp (  ) 450 (112.5 225) 4 2 4 2 (mm) → Chọn bdp= 200 (mm) Kích thước dầm phụ: b×h= 200×450 (mm2) + Dầm chính: Chiều cao dầm chính: (mm) → Chọn hdc= 700 (mm) SVTH : NGUYỄN ANH DUY MSSV: 20149025 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.CHÂU ĐÌNH THÀNH Chiều rộng dầm chính: (mm) → Chọn bdc= 300 (mm) Kích thước dầm chính: b×h= 300×700 (mm2) 1.2 Sơ đồ tính và nhịp tính toán của bản sàn Sàn thuộc loại bản dầm, cắt theo phương cạnh ngắn L1, một dải có chiều rộng b=1 (m). Sơ đồ tính là bản sàn là dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là các dầm phụ. Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa, cụ thể như sau: - Đối với nhịp biên: (mm) - Đối với nhịp giữa: (mm) 1.2 Xác định tải trọng: 1.1 Tĩnh tải Tĩnh tải là trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn: Gồm 4 lớp: Kết quả tính toán: STT Các lớp cấu Chiều dài Trọng lượng H ệsốố vượt Giá trị tnh tạo sàn lớp (mm) riêng tải ni toán (kN/m2) (kN/m3) 1 Gạch 10 20 1.22 ceramic 2 Vữa lót sàn 20 20 1.475 SVTH : NGUYỄN ANH DUY MSSV: 20149025 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.CHÂU ĐÌNH THÀNH 4 Vữa trát trần 15 18 1.36 Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn 3.2 Hoạt tải Hoạt tải tính toán: (kN/m2) 1.3 Tổng tải tính toán: Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản sàn ứng với bản sàn có bề rộng b=1 (m) (kN/m) g p L0b L01 1.3 Xác định nội lực: + Moment lớn nhất ở giữa biên: (kN.m) + Moment lớn nhất ở gối thứ 2: (kN.m) + Moment lớn nhất ở các nhịp giữa và gối giữa: (kN.4 Tính toán cốt thép Bê tông cấp độ bền chịu nén B25 có Rb= 14.5 (MPa) Cốt thép bản sàn sử dụng loại CB240-T có Rs= 210 Cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện hình chữ Chọn a0= 25 (mm) do hb=90 (mm), b=1000 (mm), γb=1 Chiều cao làm việc của tiết diện → (mm) Tính: Do xét điều kiện làm việc của cấu kiện theo sơ đồ dẻo và Rb ≤ 15 MPa nên , SVTH : NGUYỄN ANH DUY MSSV: 20149025 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.CHÂU ĐÌNH THÀNH Nên kiểm tra điều kiện hạn chế: αm ≤ αpl = 0.3 “thỏa điều kiện cốt đơn” Từ đó tính: Diện tích cốt thép: (mm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: =0.1％≤ ≤ % Kết quả tính toán được tóm tắt thành bảng dưới đây:D Tiết diện M αm Ζ Ast μ (％) Ch ọn cốốt thép As (kN.5 8 150 335 biên Gối thứ 7.38 8 190 265 giữa-Gối giữa Kiểm tra thép chọn: Giá trị hàm lượng thép nằm trong khoảng hợp lí (0.9％) đối với bản dầm.

Trong trường hợp nêu trong bảng 1.2, các giá trị thép chọn đều không vượt quá 5％ 1.5 Bố trí thép ptts 12  3.81 Xét tỉ số: s >3 → Chọn (mm) → Chọn 690 (mm) 1.1 Thép chịu lực theo phương cạnh ngắn L1: Ở nhịp biên và gối thứ 2 có: Cốt thép moment âm (cốt mũ chịu lực) tại gối biên bố trí với đoạn vươn là: → Chọn 275 (mm) Cốt thép chịu moment âm tại gối thứ 2 có đoạn vươn (về cả hai phía của gối) là: → Chọn 360 (mm) Ở gối giữa: Cốt thép chịu moment âm tại gối giữa có đoạn vươn (về cả hai phía của gối) là: → Chọn 380 (mm) 1.2 Thép cấu tạo SVTH : NGUYỄN ANH DUY MSSV: 20149025 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.CHÂU ĐÌNH THÀNH Cốt thép cấu tạo chịu moment âm dọc theo các gối biên và phía trên dầm chính được xác định như sau: As,ct ≥ 50％(mm2) → Chọn có As = 129.5 (mm2) Tận dụng cốt thép chịu moment dương ở gối nhịp uốn lên chịu moment âm. Cốt thép cấu tạo tại gối biên có đoạn vươn: (mm) Cốt thép cấu tạo tại gối qua dầm chính có đoạn vươn: (mm) 1.3 Thép phân bố (theo phương cạnh dài L2): Cốt thép phân bố chọn theo điều kiện sau: 20％As khi 2 < <3 As,pb ≥ 15％As khi ≥ 3 Ta có: 2 ≤ < 3 → As,pb = 20％As = 20％×200 = 40 (mm2) → Chọn có As = 42.41 (mm2) • Chiềều dài đo ạ n cốốt thép L = 7.5 8 = 60 (mm) SVTH : NGUYỄN ANH DUY MSSV: 20149025 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.Trần Tuấn Kiệt Chương II : Tính toán dầm phụ 2.1 Sơ đồ tính và nhịp tính toán dầm phụ Dầm phụ tính toán theo sơ đồ dẻo. Sơ đồ tính là dầm liên tục 4 nhịp có các gối tựa là dầm chính - Kích thước dầm phụ: bdp x hdp = 200 x 450 (mm) Sơ đồ tính dầm phụ: Dầm phụ là dầm 4 nhịp nên ta có nhịp tính toán như sau - Đối với nhịp giữa: 6200 - 300 = 5900 (mm) - Đối với nhịp biên: 6200 - 300 = 5750 (mm) 2.2 Xác định tải trọng 2.1 Tĩnh tải: - Do sàn truyền xuống: g 1  g tts L1  3.382(kN / m ) - Do trọng lượng bản thân dầm phụ: g 0 bdp  hdp  hs  bt n 0.2 Hoạt tải: pdp  ps L1 12 2.4(kN / m ) tt Tổng tải tính toán: SVTH : Vũ Đức Tân 1 MSSV: 19149184 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.Trần Tuấn Kiệt q dp  p dp  g dp 26. Vẽ biểu đồ bao moment và biểu đồ lực cắt : Tỷ số: p dp 26.087 Tung độ biểu đồ Momen đối với nhanh dương: M 1 qdp (l 02b ,l 02) Tung độ biểu đồ Momen đối với nhánh dương: M 2 qdp (l 02b ,l 02) Kết quả tính ghi trong bảng dưới đây: Bảng 2.3 Kết quả Moment tính toán trong dầm phụ Hệ số  Tung độ biểu đồ M (kN.m) Nhịp Vị trí qdp ( l02b, l02) 1 2 Nhánh dương Nhánh âm 0 0 0 1 0.383 Ở nhịp biên, M âm triệt tiêu ở tiết diện cách mép gối thứ 2 một đoạn: x k l0 b  0.6 (m) M dương triệt tiêu gần gối tựa một đoạn: SVTH : Vũ Đức Tân 2 MSSV: 19149184 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.Trần Tuấn Kiệt 0.885 (m) Tung độ biểu đồ lực cắt tại các gối của dầm phụ: QA 0.637(kN ) = SVTH : Vũ Đức Tân 3 MSSV: 19149184 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.Trần Tuấn Kiệt 2.4 Tính toán cốt thép : 2.1 Tính toán cốt thép chịu uốn.5 200 Kích thước thiết diện dầm phụ chọn ban đầu là hợp lí theo yêu cầu hạn chế chiều cao vùng nén.

Chọn agt=50 (mm) , h0t= 400(mm) 1 1  S f   (l1  bdp ), l 0b ,6hs    1000,958,540  2 6  (mm) Vậy chọn Sf = 540 (mm) h 'f 90(mm ) b 'f bdp  2 S f 200  2 540 1280mm ) Với Moment dương, cốt thép tính toán với tiết diện T, có hf’=90(mm) và ’ bf =1400(mm) Tính: '  ' h 'f   90  M f Rb.m ) Trục trung hòa qua cánh tính toán với tiết diện hình chữ nhật lớn bf’x hdp = 1400x450 (mm) - Tính: M m    1 1 2 m R b.0035 Diện tích cốt thép:  Rbbf ' h0 As  Rs Với Moment âm gây căng thớ trên tính toán với tiết diện hình chữ nhật bdp x hdp = 200x450(mm) SVTH : Vũ Đức Tân 4 MSSV: 19149184 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.Trần Tuấn Kiệt - Tính: M m    1 1 2 m R b.0035 Diện tích cốt thép:  Rbbh0 As  Rs Bảng 2.4 Bảng kết quả tính toán cốt thép dầm phụ  As s (%) Asc Tiết diện M ( kN.94 3Ø14+2Ø14 770 Hàm lượng cốt thép tối đa: Rb 11.2 Tính toán cốt thép chịu cắt Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai: 0.5 200 400 348000 N Vậy Điều kiện chịu cắt của tiết diện nghiêng khi có tải phân bố điều: Lực phân bố trong cốt ngang theo đơn vị chiều dài: SVTH : Vũ Đức Tân 5 MSSV: 19149184 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.Trần Tuấn Kiệt =131.43 N/mm Chọn đường kính cốt đai Ø8 ( ), số nhánh đai n = 2 Bước cốt đai theo tính toán: Bước cốt đai lớn nhất: Bước cốt đai theo yêu cầu cấu tạo: s w, ct  min  0.5400,300mm   200mm Chọn bước cốt đai thiết kế sw,ch1=150 mm trong đoạn l0/4 cho vị trí gần gối tựa, trong đoạn l0/2 cho vị trí giữa nhịp còn lại lấy sw,ch2=200 mm. Kiểm tra khả năng chịu lực cắt QDB của dầm sau khi bố trí cốt đai: Tại vị trí bước cốt đai thiết kế: sw,ch1=150 mm R na 210 2 50.3 q sw1  sw sw  140.84( N / mm) sw ,ch 1 150 Thỏa Tại vị trí bước cốt đai thiết kế sw,ch2=200 mm R na 210 2 50.3 q sw 2  sw sw  105.63( N / mm) s w, ch2 200 QDB 2 b 2 Rbt bh02 ( sw qsw ,ch 2  qdp  0.243( kN ) Lực cắt Q tại vị trí l0b/4 gần gối tựa thứ 2 của dầm phụ: Q=73.5 Tính toán và vẽ biểu đồ bao vật liệu Chọn lớp bê tông bảo vệ của cốt thép dọc a0=25 (mm), khoản cách thông thủy giữa các lớp thép tại mép dưới dầm phụ t1=25 (mm) , khoản cách thông thủy giữa các lớp thép tại mép trên t2= 30 (mm). Các kết quả được tính theo quy trình: SVTH : Vũ Đức Tân 6 MSSV: 19149184 0 0 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BTCT GVHD: TS.Trần Tuấn Kiệt Asc Rs hott  h  att  tt   mtt tt (1 0.5 tt ) Rbbh0tt   M   mtt Rb bh02tt Kiểm tra: M   M M    100% M Hình 2.1 Mặt cắt cốt thép tại nhịp biên Hình 2.2 Mặt cắt lý thuyết tại gối 2 Hình 2.3 Mặt cắt lý thuyết tại nhịp giữa.