ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 GVHD TS ĐOÀN NGỌC TỊNH NGHIÊM SVTH NGUYỄN CÔNG HUY MSSV 1812378 1 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ 5 CHƯƠNG 2 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 6 CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH TỔ HỢP VÀ CHỌN TIẾT DIỆN SƠ BỘ CHO CÁC CẤU KIỆN 7 III 1 Xác định tải trọng tác dụng 7 III 1 1 Tĩnh tải 7 III 1 2 Hoạt tải 9 III 1 3 Tải tường 10 III 1 4 Tải gió 10 III 2 Xác định các tổ hợp 11 III 3 Chọn tiết diện sơ bộ cho các.
CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ
Vị trí xây dựng công trình: Cần Thơ
Công trình gồm 6 tầng: 5 tầng làm văn phòng và 1 tầng mái BTCT
Hình I-1 Mặt bằng tầng điển hình
Cầu thang bộ Văn phòng
Ban công Khu vực WC
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
• Cường độ tiêu chuẩn của đất nền: R tc = 0.22 MPa
- Cường độ tính toán chịu nén của bê tông Rb = 14.5 MPa
- Cường độ tính toán chịu kéo của bê tông Rbt = 1.05 MPa
- Module đàn hồi Eb = 30000 MPa
- Cường độ tính toán của cốt thép khi chịu kéo Rs = 210 MPa
- Cường độ chịu kéo của cốt thép ngang Rsw 0 MPa
- Module đàn hồi Es = 200000 MPa
- Cường độ tính toán của cốt thép khi chịu kéo Rs = 350 MPa
- Cường độ chịu kéo của cốt thép ngang Rsw (0 MPa
- Module đàn hồi Es = 200000 MPa.
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH TỔ HỢP VÀ CHỌN TIẾT DIỆN SƠ BỘ CHO CÁC CẤU KIỆN
Xác định tải trọng tác dụng
Bảng III-1 Tĩnh tải tính toán sàn cho toàn bộ khu vực
Hệ số tin cậy tải trọng Trị tính toán
Bảng III-2 Tĩnh tải tính toán sàn cho khu vực ban công
Hệ số tin cậy tải trọng Trị tính toán
Bảng III-3 Tĩnh tải tính toán sàn cho khu vực WC
Hệ số tin cậy tải trọng Trị tính toán
Bảng III-4 Tĩnh tải tính toán cho sàn mái
Hệ số tin cậy tải trọng Trị tính toán
Hoạt tải sàn được lấy theo công năng sử dụng, theo điều 4.3.1 “Bảng 3 Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang” TCVN 2737:1995
Bảng III-5 Hoạt tải tính toán cho sàn
Hệ số tin cậy tải trọng Trị tính toán p c s(kN/m 2 ) f,i ps(kN/m 2 )
Bảng III-6 Giá trị tĩnh tải và hoạt tải theo công năng sử dụng
Tĩnh tải tính toán Hoạt tải tính toán gs(kN/m 2 ) ps(kN/m 2 )
Tải tường g t =b h n t t t t với hệ số độ tin cậy nt = 1.1 và t = 1.8 kN/m 2 (tường dày
100 mm); t = 3.3 kN/m 2 (tường dày 200 mm)
- Tường biên (chọn tường dày 200 mm): gt = (3.3 - 0.4)×1.1×3.3 = 10.527 kN/m
- Tường ngăn (chọn tường dày 100 mm): gt = (3.3 - 0.4)×1.1×1.8 = 5.742 kN/m
- Tường ban công (chọn tường dày 100 mm, cao 1.5 m): gt = 1.5×1.1×1.8 = 2.970 kN/m
Vì chiều cao công trình < 40m nên ta chỉ xét ảnh hưởng của gió tĩnh tt o i
W =n(W kc)Bh Với W=W kc o và S=Bh i Trong đó:
- n là hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2
- Wo là giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4
TCVN 2737:1995 Khu vực Cần Thơ thuộc vùng IIA
- c là hệ số khí động, cđẩy = 0.8, chút = 0.6
- k là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao
- B là bề rộng đón gió, theo phương x: Bx = 19.2m, theo phương y: By = 24.6 m
- hi là chiều cao của tầng đang xét
Bảng III-7 Tải gió theo phương X
Bảng III-8 Tải gió theo phương Y
Xác định các tổ hợp
Các hệ số tổ hợp được lấy theo Mục 2.4 Tổ hợp tải trọng TCVN 2737:1995
Các trường hợp tải trọng được định nghĩa trong phần mềm ETABS:
- Hoạt tải tầng chẵn: HHTC
- Hoạt tải tầng lẻ: HHTL
- Gió tác dụng theo phương X: GX
- Gió tác dụng theo phương Y: GY
Bảng III-9 Tổ hợp tải trọng trong ETABS
COMBO TT HT HTTC HTTL GX GY
III.3 Chọn tiết diện sơ bộ cho các cấu kiện:
= = = → Chọn hs = 160 mm cho toàn bộ mặt bằng
Chọn tiết diện dầm giống nhau cho tất cả các tầng, tiết diện dầm được chọn sơ bộ theo: d 1 1 h L
Bảng III-10 Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Vị trí Nhịp L (mm) hd (mm) bd (mm)
Chọn sơ bộ tiết diện cột theo công thức: xq c td b
- qtđ là tải trọng quy đổi tương đương, lấy qtđ = 10.0 kN/m 2
Bảng III-11 Chọn sơ bộ tiết diện cột
TÊN CỘT ntầng qtđ Sxq Ac Chọn tiết diện
Chọn tiết diện sơ bộ cho các cấu kiện
IV.1 Gán tải trọng và tiết diện cho các cấu kiện:
IV.1.1 Gán tiết diện dầm và cột:
Hình IV-1 Tiết diện dầm cột khung trục X4.
MÔ HÌNH ETABS THIẾT KẾ KHUNG SÀN
Gán tải trọng và tiết diện cho các cấu kiện
IV.1.1 Gán tiết diện dầm và cột:
Hình IV-1 Tiết diện dầm cột khung trục X4
Hình IV-2 Mặt bằng sàn tầng 1
S16WC: Sàn khu vực WC
IV.1.2 Gán tải trọng cho mô hình:
Hình IV-3 Tĩnh tải sàn tầng điển hình
Hình IV-4 Hoạt tải sàn tầng điển hình
Hình IV-5 Gió theo phương X
Hình IV-6 Gió theo phương Y
Hình IV-7 Tải tường trên mặt bằng tầng điển hình
IV.1.3 Thiết kế thép cho sàn:
Hình IV-8 Chia các Strip A cho sàn tầng 1
Hình IV-9 Chia các Strip B cho sàn tầng 1
Hình IV-10 Nội lực các Strip A của sàn tầng 1
Hình IV-11 Nội lực các Strip B của sàn tầng 1
Bảng IV-1 Tính và chọn thép bố trí dọc theo phương X
STRIP MOMENT As Asc kNm/m mm 2 /m % mm 2 /m
Bảng IV-2 Tính và chọn thép bố trí dọc theo phương Y
STRIP MOMENT As Asc kNm/m mm 2 /m % mm 2 /m
THIẾT KẾ KHUNG
Thiết kế dầm trục khung X4
V.1.1 Giá trị moment của dầm từ ETABS:
Hình V-3 Giá trị moment của dầm khung X4 từ biểu đồ bao
V.1.2 Tính toán cốt thép dọc dầm:
Hình V-4 Tiết diện dầm khung trục X4
Bảng V-1 Chọn thép bố trí cho dầm B8 – Khung X4
Tầng Vị trí M b h ho Ast
Bố trí Asc kNm mm mm mm mm 2 % mm 2
Bảng V-2 Chọn thép bố trí cho dầm B17 – Khung X4
Tầng Vị trí M b h ho Ast
Bố trí Asc kNm mm mm mm mm 2 % mm 2
Gối trỏi -87.92 200 500 450 607.73 0.68 2ỉ22 760.27 Nhịp 20.08 200 500 450 129.76 0.14 2ỉ18 508.94 Gối phải -87.07 200 500 450 601.30 0.67 2ỉ22 760.27
Gối trỏi -93.51 200 500 450 650.42 0.72 2ỉ22 760.27 Nhịp 36.53 200 500 450 239.65 0.27 2ỉ18 508.94 Gối phải -98.43 200 500 450 688.54 0.77 2ỉ22 760.27 TRET
Gối trỏi -87.82 200 500 450 606.98 0.67 2ỉ22 760.27 Nhịp 27.66 200 500 450 179.93 0.20 2ỉ18 508.94 Gối phải -92.27 200 500 450 640.96 0.71 2ỉ22 760.27
Bảng V-3 Chọn thép bố trí cho dầm B26 – Khung X4
Tầng Vị trí M b h ho Ast
Bố trí Asc kNm mm mm mm mm 2 % mm 2
V.1.2 Tính toán cốt đai dầm:
- Chọn thép CB240-T có Rs = 210 MPa và Rsw = 170 MPa
- Chọn bê tông B25 có Rb = 14.5 MPa và Rbt = 1.05 MPa
- Lực cắt lớn nhất Qmax = 144.7 kN thuộc dầm B26 (200 × 500) – Tầng 2
Hình V-5 Lực cắt dầm khung trục X4
• Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông: b,1 bt o
→ = = → Tiết diện không đủ khả năng kháng cắt, cần phải tính cốt ngang cho dầm
• Khả năng chống nén vỡ của bê tông dưới tác dụng của ứng suất nén chính: max b,1 b o
- Bước cốt đai tối đa quy định:
= = - Bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo: o w,ct h 470
- Chọn sơ bộ cốt đai:
Chọn cốt đai ỉ8 – 2 nhỏnh (n = 2) cú Asw = 100.5 mm 2
- Xác định chiều dài hình chiếu đứng của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:
= = Điều kiện ho = 0.470 m < Ccrit = 0.903 m < 2ho = 0.940 m → Thỏa điều kiện
- Khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông theo tiết diện nghiên nguy hiểm nhất:
= = Với 0.5R bh bt o I.35 kNQ b w.06 kN2.5R bh bt o $6.75 kN
- Khả năng chịu cắt của cốt đai theo tiết diện nghiên nguy hiểm nhất: sw sw sw crit
= = - Khả năng kháng cắt của dầm theo tiết diện nghiên nguy hiểm nhất: b sw max
Q +Q w.06 77.14+ 4.20 kNQ 4.70 kN (Thỏa điều kiện)
→ Chọn cốt đai ỉ8 – n = 2 với sw = 150 mm bố trớ cho đoạn L/4 đầu dầm và sw = 200 mm bố trí cho đoạn L/2 giữa dầm.
Thiết kế cột trục khung X4
V.2.1 Tính toán và chọn cốt thép dọc trong cột:
Hình V-7 Hàm lượng cốt thép cột khung trục X4
Bảng V-4 Chọn thép bố trí cho cột – Khung X4
TẦNG CỘT TIÊT DIỆN Ast CHỌN THÉP Asc mm mm 2 % mm mm 2
V.2.2 Tính toán cốt đai trong cột:
- Chọn thép CB240-T có Rs = 210 MPa và Rsw = 170 MPa
- Chọn bê tông B25 có Rb = 14.5 MPa và Rbt = 1.05 MPa
- Lực cắt lớn nhất Qmax = -89.36 kN thuộc cột C14 (400 × 400)
Hình V-8 Lực cắt trong cột khung trục X4
• Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông: b,1 bt o
→ = = → Tiết diện không đủ khả năng kháng cắt, cần phải tính cốt ngang cho cột
- Khả năng chống nén vỡ của bê tông dưới tác dụng của ứng suất nén chính: max b,1 b o
→ Bê tông thành dầm không bị nén vỡ dưới tác dụng của ứng suất nén chính
- Bước cốt đai tối đa quy định:
= - Bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo: o w,ct h 370
- Chọn sơ bộ cốt đai:
Chọn cốt đai ỉ8 – 2 nhỏnh (n = 2) cú Asw = 100.5 mm 2
- Xác định chiều dài hình chiếu đứng của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:
Điều kiện ho = 0.37 m < Ccrit = 1.10 m > 2ho = 0.74 m → Lấy Ccrit = 0.74 m
- Khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông theo tiết diện nghiên nguy hiểm nhất:
= = Với 0.5R bh bt o w.70 kNQ b 6.55 kN2.5R bh bt o 88.50 kN
- Khả năng chịu cắt của cốt đai theo tiết diện nghiên nguy hiểm nhất: sw sw sw crit
= = - Khả năng kháng cắt của dầm theo tiết diện nghiên nguy hiểm nhất: b sw max
Q +Q 6.55 52.68 169.23 kN+ = Q 36 kN (Thỏa điều kiện)
→ Chọn cốt đai ỉ8 – n = 2 với sw = 180 mm bố trớ cho tất cả cỏc cột trục khung X4.
TÍNH CHIỀU DÀI ĐOẠN NEO, NỐI CỐT THÉP
Tính chiều dài neo cơ sở
- Rbond cường độ bám dính của bê tông
- 1 hệ số kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép:
+ 1 = 2.5 đối với cốt thép kéo nguội có gân
- 2 hệ số kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép:
+ 2 = 1.0 khi đường kớnh cốt thộp ỉ32 mm
+ 2 = 0.9 khi đường kớnh cốt thộp ỉ32 mm
Chiều dài neo cơ sở 0,an s s bond s
= với us chu vi của thanh cốt thép được neo
Tính toán chiều dài neo của cốt thép
Hệ số α1 là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của bê tông và cốt thép, cũng như tác động của giải pháp cấu tạo vùng neo đến chiều dài neo của cấu kiện Đối với cốt thép chịu nén, hệ số này được xác định là α1 = 0.75.
+ 1 = 1.00 đối với cốt thép chịu kéo
A là diện tích tiết diện ngang của cốt thép theo tính toán và thực tế
Bảng VI-1 Tính toán và chọn chiều dài neo cốt thép
KIỆN ỉ Rblond As u Lo,an Lan CHỌN mm MPa mm 2 mm mm mm mm
Tính toán chiều dài đoạn nối chồng cốt thép
- 2 là hệ số kể đến ảnh hưởng trạng thái ứng suất của cốt thép thanh:
+ 2 = 1.2 đối với thép chịu kéo
+ 2 = 0.9 đối với thép chịu nén
Bảng VI-2 Tính toán và chọn chiều dài nối cốt thép
KIỆN ỉ Rblond As u Lo,an Llap CHỌN mm MPa mm 2 mm mm mm mm
THIẾT KẾ MÓNG
Nội lực thiết kế móng
Bảng VII-1 Nội lực thiết kế móng
CỘT Ntt Mxtt Hxtt Mytt Hytt kN kNm kN kNm kN
- Moment My rất bé so với Mx nên ta chọn móng băng theo phương trục y
- Chọn đầu thừa hai biên móng băng La = Lb = 1800 (mm)
- Chọn vật liệu bê tông B25, cốt thép CB400-V để thiết kế móng.
Chọn các kích thước móng và kiểm tra các điều kiện
- Chọn chiều sâu đặt móng Df = 2 m
- Chọn chiều cao dầm móng hd = 1.2 (m), bề rộng dầm móng bd = 0.6 (m)
- Chiều cao cánh móng hc = 0.2 (m), chiều cao bản cánh móng hb = 0.4 (m)
Bảng VII-2 Nội lực tính toán và tiêu chuẩn tại mặt móng
CỘT Ntt Mtt Htt Ntc Mtc Htc kN kNm kN kN kNm kN
Bảng VII-2 Nội lực tính toán và tiêu chuẩn tại trọng tâm đáy móng
Ntt Mtt Htt Ntc Mtc Htc kN kNm kN kN kNm kN
Xác định diện tích đáy móng sơ bộ như sau: tc
+ N tc = 7148.5 kN - là lực dọc tiêu chuẩn tại đáy móng
+ R tc = 220 kN/m 2 - là cường độ tiêu chuẩn của đất nền
VII.2.1 Kiểm tra điều kiện ổn định đất nền dưới đáy móng:
- Điều kiện ổn định: tc tc 2 max tc min tc tc 2 tb p 1.2R 1.2 220 264 kN / m p 0 p R 220 kN / m
+ Áp lực tiêu chuẩn cực đại, cực tiểu: tc tc tc
+ Áp lực tiểu chuẩn trung bình:
= + = + VII.2.2 Kiểm tra điều kiện chịu cắt bản cánh móng:
- Dựa vào điều kiện bản không đặt cốt đai (mục 6.2.3.4 – TCVN 5574:2018):
= với b3 (1+ n )R bh bt o M2.5R bh bt o
Thiên về an toàn lấy Q b3 (1+ n )R bh bt o =0.6R bh bt ob , trong đó:
+ = b3 0.6 đối với bê tông nặng
+ n xét ảnh hưởng của lực dọc kéo, nén; trong bản móng không có lực dọc nên lấy n = 0
- Xét 1m chiều dài bản móng: tt d max(net) bt ob p b b 1m 0.6 R 1 h
− với tt tt tt max(net) 2 2
Xác định nội lực trong dầm móng băng
Sử dụng phần mềm SAP2000 để xác định nội lực trong dầm móng băng
Nền đất dưới móng được khai báo bằng các lò xo có độ cứng Ki:
- Hệ số nền theo phương đứng: gl z p 211.81 19 2
- Độ cứng lò xo thứ 1 và n:
- Độ cứng từ lò xo thứ 2 đến thứ n-1:
Hình VII-1 Biểu đồ Moment dầm móng băng
Hình VII-2 Biểu đồ Lực cắt dầm móng băng
Bảng VII-2 Giá trị nội lực dầm móng băng
Thiết kế cốt thép cho móng băng
Bảng VII-3 Chọn thép số 1 và kiểm tra khả năng chịu lực
Bảng VII-4 Chọn cốt thép số 2 và kiểm tra khả năng chịu lực
• Thanh thép số 3: Thép đai chịu lực cắt trong dầm móng băng, được tính theo mục 8.1.3 của TCVN 5574:2018
- Lực cắt lớn nhất trong dầm móng băng Qmax = 1380 (kN)
- Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông: b,1 bt o
Qb,1 < Qmax → Tiết diện không đủ khả năng kháng cắt, cần phải tính cốt ngang cho dầm
- Kiểm tra khả năng chống nén vỡ của bê tông dưới tác dụng của ứng suất nén chính: max b,1 b o
Q 80 (kN) R bh =0.3 14.5 0.6 (1.2 0.008) − )23.2 (kN) → Bê tông thành dầm không bị nén vỡ dưới tác dụng của ứng suất nén chính
+ Chọn sơ bộ cốt đai ỉ12, 2 nhỏnh (n = 2), swc = 100 mm, Asw = 226.20 mm 2
+ Xác đinh chiều dài hình chiếu đứng của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất, là tiết diện có Qb + Qsw nhỏ nhất
Thỏa điều kiện ho = 1.12 (m) < Ccrit = 1.580 (m) < 2ho = 2.24 (m)
+ Khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông cốt thép theo tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:
= = Thỏa 0.5×Rbt×b×ho = 352.8 (kN) < Qb = 750.26 (kN) < 2.5×Rbt×b×ho 64.0 (kN) + Khả năng chịu cắt của cốt đại theo tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: sw sw sw
= = + Khả năng kháng cắt của dầm theo tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:
Qb + Qsw = 750.26 + 750.53 = 1500.5 (kN) > Qmax = 1380.0 (kN)
→ Vậy tiết diện thiết kế đủ khả năng kháng cắt
- Bố trớ ỉ12a100 cho đoạn L/4 đầu dầm
- Đoạn L/4 giữa dầm chọn bước cốt đai theo cấu tạo: s = min(500mm; 0.75ho) = min(500mm; 0.75×1120mm) = min(500mm; 840 mm)
→ Chọn ỉ12a200 bố trớ cho đoạn L/2 giữa dầm
• Thanh thép số 4: Thép chịu moment uốn trong cánh móng băng
Hình VII-3 Thép số 4 chịu uốn trong cánh móng băng
- Moment tại mặt cắt ngàm: tt 2 2
