ĐỒ án kết cấu CÔNG TRÌNH bê TÔNG cốt THÉP TÍNH TOÁN bản sàn BẰNG PHẦN mềm SAFE

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH

BÊ TƠNG CỐT THÉP

 SVTH
 MSSV
 GVHD
 GVBV
 HỌC KÌ


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN BẢN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH........................................ 1
1.1: ĐỀ BÀI....................................................................................................................................... 1
1.2: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN............................................................................................ 1
1.3: CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC BỘ PHẬN SÀN............................................................................. 1
1.3.1: Bản sàn............................................................................................................................. 1
1.3.2: Dầm................................................................................................................................... 2
1.4: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN............................................................................................ 2
1.4.1: Hoạt tải............................................................................................................................ 2
1.4.2: Tĩnh tải............................................................................................................................. 2
1.5: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH TỐN CỐT THÉP TRONG BẢN SÀN....................................... 5
1.6: TÍNH TỐN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 2...................................................................... 12

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN BẢN SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE.......................15
2.1: KHAI BÁO............................................................................................................................... 15
2.2: MƠ HÌNH................................................................................................................................ 15

2.3: KẾT QUẢ................................................................................................................................. 19
2.3.1: Kết quả độ võng.......................................................................................................... 19
2.4: NGUYÊN NHÂN XẢY RA SỰ KHÁC BIỆT CỦA KẾT QUẢ TÍNH TỐN CỦA HAI
PHƯƠNG PHÁP.............................................................................................................................. 26

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KẾT CẤU KHUNG............................................................. 28
3.1: CÁC GIẢ THUYẾT.................................................................................................................. 28
3.2: SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỘT.................................................................................... 28
3.2.1: Kích thước tiết diện dầm........................................................................................... 28
3.2.2: Kích thước tiết diện cột............................................................................................. 29
3.3: CHỌN SƠ ĐỒ TÍNH................................................................................................................. 41
3.3.1: Tĩnh tải.......................................................................................................................... 43
3.3.2: Tải trọng phân bố....................................................................................................... 43
3.3.3: Tải trọng tập trung tại các nút khung.................................................................... 44
3.3.4: Hoạt tải đứng............................................................................................................... 52

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

3.3.5: Hoạt tải ngang (tải trọng gió)................................................................................. 56
3.4: TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC......................................................................................... 59
3.4.1: Các trường hợp tải..................................................................................................... 59
3.4.2: Kết quả nội lực khung................................................................................................ 68
3.5: TÍNH TỐN CỐT THÉP CHO DẦM, CỘT............................................................................... 71
3.5.1: Vật liệu sử dụng.......................................................................................................... 71
3.5.2: Tính tốn và bố trí cốt thép cho dầm..................................................................... 72

3.5.3: Tính tốn và bố trí cốt thép cho cột........................................................................ 75
3.6: CHIỀU DÀI NEO CỐT THÉP................................................................................................... 94
3.6.1: Chiều dài neo cốt thép cơ sở.................................................................................... 94
3.6.2: Chiều dài neo cốt thép tính tốn............................................................................. 94
3.7: NGUN TẮC CẤU TẠO KHUNG BÊ TƠNG CỐT THÉP....................................................... 95
3.7.1: Nguyên tắc cấu tạo cốt dọc cho nút khung biên và nút khung giữa các tầng
95
3.7.2: Nguyên tắc cấu tạo cốt dọc nút khung trên cùng................................................ 97

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN BẢN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
1.1: Đề bài
Bảng 1 - 1 Số liệu đề bài
a (m)

1.2: Tải trọng tác dụng lên sàn

Hình 1 - 1 Mặt bằng kí hiệu ơ sàn tầng điển hình
1.3: Chọn sơ bộ kích thước bộ phận sàn
1.3.1: Bản sàn

D
Chiều dày bản sàn được xác định sơ bộ theo công thức: hb =

m × L1

Trong đó: D là hệ số xét đến tải trọng tác dụng lên sàn, m là hệ số phụ thuộc vào
dạng bản sàn, L1 là chiều dài nhịp tính toán. Lấy L1 = 4200 (mm), D = 0.8, m = 45

SVTH: NGUYỄN THIÊN PHÚC
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

TRANG 1


Từ đó ta có:

1.3.2: Dầm
Xác định sơ bộ kích thước của dầm:

Chiều cao dầm:
Chọn dầm có chiều cao hd = 400 (mm)
Bề rộng dầm: bd = (

1
1
1
1
2 ÷ 4 )h d = ( 2 ữ 4 )ì400 = (100 ữ 200)mm

Chọn bề rộng dầm bd = 200 (mm)
Vậy dầm có tiết diện b x h = 200x400 (mm)
1.4: Tải trọng tác dụng lên sàn
1.4.1: Hoạt tải

Tùy theo công năng sử dụng của các phịng mà các ơ sàn chịu các hoạt tải sử dụng
khác nhau. Theo TCVN 2737:1995 ta có hoạt tải tác dụng lên các ô sàn như sau:
Bảng 1 - 2 Hoạt tải tác dụng lên các ô sàn
STT

1
2
3
4
5
1.4.2: Tĩnh tải
Cơng trình thường bao gồm các tải trọng như sau.


SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 2


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

Do trọng lượng bản thân sàn

Hình 1 - 2 cấu tạo sàn
Bảng 1 - 3 Các lớp cấu tạo sàn
STT

1

2
3
4
5

2

Vậy tổng tĩnh tải tác dụng lên các ô sàn S1, S2, S3, S4, S6, S7 là: 3.508 (kN/m )
(S5 sàn vệ sinh nên tính riêng)
Riêng ơ sàn S5 có nhà vệ sinh, ta thiết kế theo ô sàn lật ngược với cao trình sàn
cùng cao độ với cao trình đáy dầm (sàn lật ngược).
Khi tính tốn tải trọng cho ơ sàn này thì ta phải tính thêm chiều dày lớp vữa trát tạo
độ dốc và lớp bê tông gạch vỡ.
Chọn độ dốc 1 %, chiều dài ô sàn là 4.2 m, chiều dày trung bình lớp vữa tạo độ dốc
là:


SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 3


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

Hình 1 - 3 Cấu tạo sàn vệ sinh

4200 × 0.01

vt =
=
21mm = 0.021m . 2



Trọng lượng do lớp vữa trát là:
2

gvt = 1.2 × 16 × 0.021 = 0.403 (kN/m )
Bề dày lớp bê tông gạch vỡ là:
δgv = 0 .4 − 0 .08 − 0 .015 − 0.02 − 0 .02 − 0.042 − 0 .021 = 0 .202 m.


gv =16

3

kN / m . Trọng lượng của lớp gạch vỡ là:
2

ggv = 0.202×16×1.2 = 3.878 (kN/m )
Do trọng lượng tường gây ra:
Ơ sàn S5 có nhà vệ sinh nên còn chịu tác dụng của tải tập trung do tường xây truyền

vào, ta quy tải tập trung này thành tải phân bố đều trên diện tích ơ sàn.
Tải trọng tường xây:
gs =

n.γ

t

.b

S

t .ht
S 8

.lt

Với:

n =1.1 là hệ số vượt tải.
3

γt =18kN / m là trọng lượng riêng của tường
xây. bt = 100 mm = 0.1 m là chiều dày tường xây.
ht là chiều cao tường, ht = 3.6 − 0.08 = 3.52( m)

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

TRANG 4


lt là chiều dài tường xây, lt = 3 + 2 = 5(m)
Từ đó ta có g

Tổng tải trọng tác dụng lên các ơ bản
Tải trọng tính tốn
Tổng tải trọng

STT

1
2
3
4
5
6
7
1.5: Xác định nội lực và tính tốn cốt thép trong bản sàn

Sơđồ9

Quan điểm tính tốn:
 Xem các ơ bản như các ô bản đơn, không xét ảnh hưởng của các ô bản kế

cận.


 Ơ bản được tính theo sơ đồ đàn hồi.

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 5

ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

 Nhịp tính tốn là khoảng cách giữa 2 trục dầm.
 Xét tỉ số L2/L1
 L2/L1 ≥ 2 : bản làm việc một phương theo phương cạnh ngắn
 L2/L1 < 2 : bản làm việc theo hai phương.

Sơ đồ tính tốn cho các ơ bản: xét tỉ số giữa chiều cao của dầm và của sàn:

hd

= 400 = 5 > 3  xem liên kết giữa bản sàn và dầm là các liên kết ngàm, tính tốn h 80
s

theo sơ đồ 9
Xét ô bản S1 đến S6
Xem các ô bản làm việc độc lập, tính tốn theo ơ bản đơn.
P

tt

= q × L1 ×L2
 Momen dương lớn nhất ở giữa bản:

M 1 = m91 × P ( daNm / m)


 Momen âm lớn nhất tại gối:

M I = k91 × P ( daNm / m)


SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 6


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

Bảng 1 - 5 Giá trị momen lớn nhất ở nhịp và gối

Sàn

L1
(m)

L2
(m)

L2

S1

4.2

4.4

1.0

S2

4.2

4.4

1.0

S3

3

4.4

1.4

S4

3

4.4

1.4

S5

3

4.4

1.4

S6

1.2

1.6

1.3


SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 7


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

 Ơ bản S7 sàn bản dầm:

Kích thước ơ bản: L1 x L2 = 1.2 × 4.4 m
Xét tỷ số L2/L1 = 4.4/1.2 = 3.7 > 2  bản thuộc loại bản dầm, bản làm việc 1
phương theo phương cạnh ngắn.

Hình 1 - 4 Sơ đồ tính ơ bản S7

Để tính tốn, cắt 1 dải bản có bề rộng b = 1 m theo phương cạnh ngắn, sơ đồ tính
xem như dầm đơn giản 2 đầu ngàm có kích thước tiết diện b×h = 1000×80 (mm).
Tổng tải trọng tác dụng lên dải bản có bề rộng b là:
q = (gs+ps).b = 7.108 x 1 = 7.108 kN/m

Mô men âm lớn nhất tại gối:
Mg =q × l

2

2

= 7.108×1.2 = 5.118(kNm)

22
Bảng 1 - 6 Kết quả tính nội lực các ơ bản sàn tầng điển hình

M_1
M_2
M_I
M_II

SVTH: HỒNG THẾ PHONG

TRANG 8


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

Xác định mơmen âm lớn nhất tại vị trí giao nhau của các ô bản liền kề:
Bảng 1 - 7 Momen lớn nhất tại vị trí giao nhau của các ơ bản liền kề

S1
S1
S2
S3
Tính tốn và bố trí cốt thép:
 Vật liệu sử dụng: Bê tơng B25 có
4

 Rb = 14.5MPa; Rbt = 1.05MPa, Eb = 30 ×10 MPa
 Cốt thép Ø ≤ 10: sử dụng thép CB240T có Rs = 210 MPa, Rsw = 170 MPa
 Cốt thép Ø > 10: sử dụng thép CB300V có Rs = 260 MPa, Rsw = 210MPa.
 Cốt thép cho bản sàn được tính quy về cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật có

kích thước b×h = 1000×80 (mm).
 Giả thiết lớp bảo vệ a = 15 mm đối với các thanh thép nằm dưới ở nhịp (chịu

mômen M1) và các thanh thép ở gối (chịu các moomen MI và MII), a = 25
mm đối với các thanh chịu mômen dương nằm trên (các thanh thép chịu M2).
Tính h0 = h – a.

Tính α

Diện tích cốt thép: As =

ξ. Rb .b.h0
Rs

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ

Với µ min = 0.1% , µ max =

min

≤ µ ≤ µmax

ξ × γ × R
r

b

Rs

b

=

0.618 × 1 × 14.5
210

= 4.27%


SVTH: HỒNG THẾ PHONG
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TƠNG CỐT THÉP

Ơ bản

TRANG 9

Kí hiệu
M1
M2

1

MI
MII
M1
M2
2

MI
MII
M1
M2

3

MI
MII

4

M1

SVTH: HỒNG THẾ PHONG

TRANG 10

M2
MI
MII


M1
M2
5

MI
MII
M1
M2

6

MI
MII

7

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG
TRANG 11

M1


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

1.6: Tính tốn theo trạng thái giới hạn 2
Chọn ơ sàn lớn nhất để kiểm tra độ võng.
Để đảm bảo khả năng sử dụng, tránh biến dạng hay chuyển vị q lớn của cấu kiện
ta cần tính tốn đảm bảo sao cho độ bền biến dạng của sàn nằm ở giới hạn cho phép.
Xét ơ bản S2 (phịng thể thao), có kích thước L1×L2 = 4.2×4.4 (m), chịu tải trọng
phân bố đều:

qtc = 1.15

qtt

8.

=

1.15

308

2

= 7.224 ( kN / m )

Xét 2 dải giữa của bản theo phương L1 và L2, có bề rộng b = 1 đơn vị.
tc

tc

Gọi q1 , q2 là tải trọng phân bố lên dải theo phương L1 và L2
tc

tc

tc

q1 + q2 = q

Xem mỗi dải như một dầm 2 đầu khớp, độ võng tại điểm chính giữa của các dải bản
bằng nhau:
Kiểm tra nứt cho sàn (TCVN 5574:2018):
Giá trị momen kiểm tra:
M crc = Rbt × W

pl

, với:

=

W

2( I

bo + αI so + I 'so )

pl

A R
s

x=

s

bR
b

=I

I
bo

bt

4

 10071.48 ( mm )

=


SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 12


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TƠNG CỐT THÉP



=

E

s

=

20 ×104

6.67 Eb 30 ×10

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

=

3

=b×(h−x)×

S
bo

=A×r

I

2

=

sc 1

so

W =
pl

Mcrc = Rbt × Wpl = 1.05 × 3098774.66 = 3253713.39( N.mm) = 3.254(k Nm)
M crc = 3.254(k Nm) > M1 = 2.865(kNm)
 Thỏa điều kiện tính tốn bề rộng vết nứt

Độ cong của cấu kiện được xác định:
1

1




=

1

r

r

Trong đó:

=m×P

M

c

sh

trọng ngắn hạn).

M = m × P = 0.019 ×
1

trọng thường xuyên và dài hạn).
B = ϕb1 × Eb × I = 0.85× 30000 × 1000 ×

0.554

+ 0.346 = 8.27 ×
=
2
10−9 (1 / m) r 1088000×10

1

Độ võng giữa nhịp cho dầm 2 đầu ngàm:

803

12

2

= 1088000 (daN .cm )


SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 13


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

1 1
1
−9
2
2
16 × r × l = 16 × 8.27 × 10 × 4.2 = 0.0001m
1
0.01cm < [ f ] = 200 × 420 = 2.1 cm
f =

 Vậy kết cấu sàn vẫn làm việc bình thường theo trạng thái giới hạn II.

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 14


ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN BẢN SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE
2.1: Khai báo
Dầm kích thước bxh=200x400 (mm) và dầm 200x300 (mm).
Cột chọn cột dưới chiều cao cột bằng chiều cao tầng trệt 3.6m
Sàn BTCT dày 80mm
Các loại tải trọng gồm: TTBT ; TTCT ; TTTX ; HT1 ; HT2
Bảng 2 - 1 Khai báo tải trọng

Ô sàn

S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
Khai báo tải trọng cho từng ơ sàn.
 Tính moment:Tổ hợp tải trọng theo TTGH I (tải trọng tính tốn)
 Tính độ võng: Tổ hợp tải trọng theo TTGH II (tải trọng tiêu chuẩn)

2.2: Mô hình
Chọn tiêu chuẩn thiết kế, đơn vị.

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG

TRANG 15