Hướng dẫn đồ án kết cấu bê tông

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊTÔNG 1
[1] TCXDVN356-2005, Tiêu chuẩnthiếtkế bê tông và bêtông cốt thép, Nhà
xuất bản Xây dựng, 2006.
[2] TCVN 2737-1995, Tảitrọng và tác động – Tiêu chuẩnthiếtkế, Nhà xuất
bản Xây dựng, 1995.
[3] Đồ án môn học kết cấu bê tông – Sàn sườn toàn khốiloạibảndầm(Theo
TCXDVN 356-2005), Võ Bá Tầm (chủ biên), Nhà xuất bản Xây dựng,
2007
BỘ MÔN CÔNG TRÌNH GV: TS. Nguyễn Minh Long
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng E-mail:
ĐH Bách Khoa, TP. HCM
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
Tài liệu tham khảo
1. Thiếtkế bản sàn
2. Thiếtkế dầmphụ
3. Thiếtkế dầm chính.
1. Tóm tắtnội dung đồ án
2. Trình tự thiếtkế
1. Xác định sơ đồ tínhvànhịp tính toán
2. Xác định tảitrọng tác dụng: tĩnh tảivàhoạttải(tiêu chuẩn và tính toán)
3. Tổ hợp tảitrọng và xác định nộilực.
4. Tính toán cốt thép
5. Bố trí cốt thép
6. Biểu đồ vật liệu
7. Thống kê thép
8. Thể hiện bản vẽ
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
Bản sàn 1
3. BẢN SÀN MỘT PHƯƠNG
3.1 Phân loại
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP

Bản sàn 2
a) Bản làm việc 2 phương:
2
1
2
L
L
≤
b) Bản làm việc 1 phương:
L
1
–chiềudàicạnh ngắncủa bản
L
2
–chiềudàicạnh dài của bản
3.2 Xác định sơ bộ kích thước các bộ phậnsàn
a) Bản sàn:
1b
D
hL
m
=
m – hệ số phụ thuộcvàoloạibản
• bản 1 phương: m =(30~35)
• bản 2 phương: m = (40~45)
D – hệ số phụ thuộcvàotảitrọng: D =(0.8~1.4)
b) Dầm:
-Dầm phụ:
11
12 16

dp dp
hL
⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
∼
-Dầm chính:
11
812
dc dc
hL
⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
∼
11
24
bh
⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
∼
-Chiềurộng dầm:
Lưuý: Khi chọn h và b, nhớ làm tròn và nên chọn
giá trị là bộisố của 50 mm !
Bản sàn 3
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP

3.3 Xác định sơ đồ tính
ED
C
BA
L2L2L2L2 L2
F
4
3
L1
L1
L1
L1
L1
L1
L1
L1
2
1
L1
SÔ ÑOÀ II
Dầm chính
Dầm phụ
• Sàn 1 phương
• Cắt dảicóchiềurộng b = 1m để tính
• Sàn tính theo sơ đồ khớpdẽo
1m
b
dm
L
1

L
1
L
1
b
dp
L
ob1
L
o1
h
b
1
b
dp
h
dp
b
dp
2
L
o1
L
1
L
o1
Bản sàn 4
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
3.4 Xác định tảitrọng
Trọng lượng bản thân của các lớpcấu tạo sàn:

• γ
f,i
: hệ số tin cậycủa tảitrọng lớpthứ i
• γ
i
: trọng lượng riêng lớpthứ I
• h
i
: chiều dày lớpthứ i
3.4.1 Tĩnh tải (TT)
(
)
,
s
ii fi
gh
γ
γ
=××
∑
3.4.2 Hoạttải (HT)
Hoạttải tính toán:
• γ
f,p
: hệ số tin cậycủa hoạttải
• p
c
: hoạttải tiêu chuẩn
,
s

fp c
pp
γ
=×
3.4.3 Tổng hợp kết quả tính toán tảitrọng
Bảng 3.1 –Tải trọng tác dụng lên sàn (ví dụ)
Bản sàn 5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
3.4.4 Tổ hợp tảitrọng
(
)
1
sss
qgpm=+×
(tảitrọng trên 1 đơnvị dài !)
3.5 Xác định nộilực
p
s
L
01
L
01
L
ob1
g
s
2
0
1
11

s
b
qL
2
0
1
11
s
b
qL
2
01
1
16
s
qL
2
01
1
16
s
qL
Hình 3.1 –Sơ đồ tính và biểu đồ mô-men
Giá trị nộilực đượcxácđịnh trên cơ sở xuất hiện khớpdẽo!
1
(kN/m)
Bản sàn 6
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
3.6 Tính cốt thép
2

m
bb o
M
Rbh
α
γ
=
Tính như cấu kiệnchịu uốn có tiếtdiện b × h = 1000 × h
b
(mm)
• R
b
≤ 15 MPa : α
pl
= 0.3 ; ξ
pl
= 0.37
• R
b
> 25 MPa : α
pl
= 0.255 ; ξ
pl
= 0.3
• 15 < R
b
≤ 25 MPa : nội suy α
pl
và ξ
pl

a) Chọn a (a = 15 mm khi h
b
≤ 100 mm; a = 20 mm khi h
b
> 100 mm)
b) Tính h
o
: ho = h
b
-a
c) Tính α
m
,ξ
m
:
d) Kiểm tra điềukiệnsử dụng cốt đơn α
m
≤α
pl
hoặc ξ
m
≤ξ
pl
112
m
ξ
α
=− −
e) Tính diện tích cốt thép
bb o

s
s
Rbh
A
R
ξ
γ
=
f) Kiểm tra hàm lượng cốt thép
0.05%
s
bb
min pl
os
A
R
bh R
γ
μμξ
=≤=≤
Tra bảng suy ra số lượng
cốt thép thựctế
Ví du: d10 a 150
Bản sàn 7
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
3.6 Tính cốt thép (tt)
a) Chọn đường kính: d6, 8, 10
3-3
2-2
1-1

A
s
(mm
2
/m)@ (mm)d (mm)(%)(mm
2
/m)(kNm)
Chọn cốt thépμA
s
ξα
m
M
Tiếtdiện
Bảng 3.2 – Tính toán cốt thép cho sàn
3.7 Bố trí cốt thép
b) Khoảng cách cốt thép: 100 ≤ @ ≤ 200 mm, chọn giá trị chẵn để tiện thi công !
c) Uốn cốt thép: uốn theo góc nghiêng 30
o
hoặctỉ lệ 1:2
d) Cốt thép cấu tạo cho sàn để chống mô-men âm tại vị trí các gối biên và vùng
giao tiếpvới dầm chính
A
s,ct
= max (d6@200; 50%A
s
giữa nhịp)
Bản sàn 8
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
3.7 Bố trí cốt thép (tt)
e) Cốt thép theo phương 2 (phương cạnh dài) phân bố như sau:

,spb
A
⎧
≥
⎨
⎩
20% A
s
khi 2<L
2
/L
1
<3
15% A
s
khi L
2
/L
1
≥ 3
Thường chọn d6@250
L
1
L
o1
/8
h
b
L
o1

/4
L
o1
/4
A
s,ct
A
s,pb
A
s,ct
f) Neo thép: Chiều dài đoạnneo cốt thép nhịp vào gối tựaL
an
≥ 10d
Hình 3.2 –Cốt thép cấu tạochịu mô-men âm
l=7.5d – uốn tay
l=4.5d – uốn máy
l
h
b
-a
o
a
o
=10 mm khi h
b
≤ 100 mm
1
a
o
=15 mm khi h

b
> 100 mm
Hình 3.3 –Qui cáchuốn cốt thép trong sàn
Bản sàn 9
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
3.7 Bố trí cốt thép (tt)
Hình 3.4 –Bố trí thép bảnsàn
 Trường hợp h
b
≤ 100 mm (ví dụ)
L
1
L
1
/6
A
s,pb
L
1
L
1
/4 L
1
/4
b
dp
A
s
L
1

/4
b
dp
h
b
1
1
2
3
1
2 3
2
1
1
3
d8@200
d8@200
d8@200 – 2200 mm/thanh
L
0b1
L
01
Bản sàn 10
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
3.7 Bố trí cốt thép (tt)
Hình 3.5 –Bố trí thép bảnsàn
 Trường hợp h
b
> 100 mm:
L

1
L
1
/8
A
s,pb
L
1
L
1
/6
L
1
/6
b
dp
A
s
L
1
/6
b
dp
h
b
1
1
2
3
1

2 3
2
1
1
3
d8@200
d8@200
d8@200
Tậndụng cốt thép chịu mô-men dương ở nhịp uốn lên gối
để chịu mô-men âm (ví dụ)
L
1
/4
L
1
/4
L
1
/4
4. DẦM PHỤ
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
Dầm phụ 11
ED
C
BA
L2L2L2L2 L2
F
4
3
L1

L1
L1
L1
L1
L1
L1
L1
2
1
L1
SÔ ÑOÀ II
Dầm chính
Dầm phụ
b
dm
L
2
L
2
L
2
b
dc
b
dc
L
ob2
L
o2
h

dp
A
B
C
h
dc
4.1 Xác định sơ đồ tính
• Dầm liên tục
• Tính theo sơ đồ khớpdẽo
Hình 4.1 –Sơđồdầmphụ
Dầm phụ 12
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.2 Xác định tảitrọng
Trọng lượng bản thân của dầm:
• γ
f,o
: hệ số tin cậycủa tảitrọng dầmBT, γ
f,o
= 1.1
• γ
bt
: trọng lượng riêng của bê tông, γ
bt
= 25 kN/m
3
4.2.1 Tĩnh tải
(
)
0,0
f

bt dp dp b
g
bhh
γγ
=×××−
4.2.2 Hoạttải
1dp o
ggg
=
+
4.2.3 Tổng tảitrọng tính toán:
Tĩnh tảitừ sàn truyềnvào
:
11s
gg
L
=
×
Tổng tĩnh tải:
Hoạttảitừ sàn truyềnvào
:
1dp s
p
pL
=
×
dp dp dp
q
g
p

=
+
4.3 Xác định nộilực
p
dp
L
o2
L
o2
L
ob2
g
dp
A
B
C
Hình 4.2 –Tảitrọng tác dụng
lên dầmphụ
Dầm phụ 13
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.3 Xác định nộilực (tt)
4.3.1 Biểu đồ bao mô-men
4.3.2 Biểu đồ bao lựccắt
2
02dp
M
qL
β
=× ×
L

o2
L
o2
L
ob2
A B
C
2dp o
QqL
α
=
××
0.425L
ob2
0.15L
02
0.15L
o2
0.15L
02
0.5L
02
123 45
67 8
9
10
11
12
M
V

0.4
0.6
0.5 0.5
0.5
Hình 4.3 –Biểu đồ bao mô-men củadầmphụ
Hình 4.4 –Biểu đồ bao lựccắtcủadầmphụ
Dầm phụ 14
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.3 Xác định nộilực (tt)
0.333-0.0180-0.0330-0.0625-0.0210-0.0210-0.0240-0.0400-0.01755.0
0.324-0.0160-0.0320-0.0625-0.0200-0.0200-0.0220-0.0390-0.01754.5
0.314-0.0150-0.0300-0.0625-0.0180-0.0180-0.0210-0.0380-0.01754.0
0.304-0.0130-0.0290-0.0625-0.0170-0.0170-0.0190-0.0370-0.01753.5
0.285-0.0100-0.0280-0.0625-0.0140-0.0140-0.0160-0.0350-0.01753.0
0.270-0.0060-0.0250-0.0625-0.0090-0.0090-0.0120-0.0330-0.01752.5
0.250-0.0030-0.0230-0.0625-0.0060-0.0060-0.0090-0.0300-0.01752.0
0.2280.0040-0.0190-0.06250.00000.0000-0.0030-0.0260-0.01751.5
0.2000.0130-0.0130-0.06250.00900.00900.0160-0.0200-0.01751.0
0.1670.0280-0.0030-0.06250.02400.02400.0220-0.0100-0.0175≤ 0.5
12, 13111098765
Hệ sốβ
min
tạicáctiếtdiện
0.06250.0580.0180.0200.0750.0910.0900.065
0.5L7, 8, 126, 9, 11430.425L21
k
Hệ sốβ
max
tạicáctiếtdiện
p/g

Bảng 4.1 -Hệ sốβđểtính tung độ biểu đồ bao mô-men của dầmphụđềunhịptheosơ đồ khớpdẽo
Dầm phụ 15
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.4 Tính cốt thép
Tiếtdiện tính toán tạigối
b’
f
h
b
h
dp
b
dp
S
f
S
f
f
S
⎧
⎪
≤
⎨
⎪
⎩
(1/6)L
2
(1/2)L
02
6h’

f
b’
f
= b
dp
+ 2S
f
h
dp
b
dp
L
o2
L
o2
L
ob2
A
B
C
Tiếtdiện tính toán giữanhịp
4.4.1 Tính cốt thép dọc
Dầm phụ 16
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
Tạinhịptínhtheotiếtdiệnchữ T, tạigốitínhtheotiếtdiệnhìnhchữ nhật
• R
b
≤ 15 MPa : α
pl
= 0.3 ; ξ

pl
= 0.37
• R
b
> 25 MPa : α
pl
= 0.255 ; ξ
pl
= 0.3
• 15 < R
b
≤ 25 MPa : nội suy α
pl
và ξ
pl
a) Chọn a (a = 40~50 mm)
b) Tính h
o
: h
o
= h
dp
-a
d) Tính α
m
,ξ
m
:
e) Kiểm tra điềukiệnsử dụng cốt đơn α
m

≤α
pl
hoặc ξ
m
≤ξ
pl
e) Tính diện tích cốt thép
bb o
s
s
Rbh
A
R
ξ
γ
=
f) Kiểm tra hàm lượng cốt thép
0.05%
s
bb
min pl
os
A
R
bh R
γ
μμξ
=≤=≤
c) Nếutínhtheotiếtdiệnchữ T phải kiểm tra vị trí vùng nén của bêtông
4.4.1 Tính cốt thép dọc (tt)

Tra bảng suy ra số lượng
cốt thép thựctế
Ví du: 4d16
Dầm phụ 17
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.4.2 Tính cốt thép ngang
a) Kiểmtrakhả năng chống nén vỡ của bê tông dướitácdụng của US nén chính
s
b
E
E
α
=
w
w
s
s
A
bs
μ
=
×
b1
1
bb
R
ϕ
βγ
=
−

β = 0.01 với bêtông nặng, bêtông hạtnhỏ
β = 0.02 với bêtông nhẹ
w1 1
0.3
bbb o
QRbh
ϕ
ϕγ
≤
w1 w
15 1.3
s
ϕ
αμ
=
+≤
Chọn φ
w1
=1
Dầm phụ 18
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.4.2 Tính cốt thép ngang
Chọn đường kính cốt đai - d, chọnsố nhánh - n
s = min (s
tt
, s
max
, s
ct
)

(
)
2
2
2
2
1
bfnbbto
tt sw sw
Rbh
sRnd
Q
ϕϕϕγ
π
++
=
(
)
2
4
1
bfnbbto
max
Rbh
s
Q
ϕϕϕγ
++
=
s

ct
≤ min (h/2, 150 mm) nếuh ≤ 450 mm
s = 150 mm
c) Tính khoảng cách giữa các cốt đai ở vùng gầngối (l/4)
d) Tính khoảng cách giữa các cốt đai ở vùng giữadầm
s
ct
≤ min (0.75h, 500 mm) nếu h > 300 mm
b) Kiểmtrakhả năng chống cắtcủa bê tông
(
)
3
1
bfnbbto
QRbh
ϕϕϕγ
≤++
φ
b3
= 0.6 – Bêtông nặng
φ
b3
= 0.5 – Bêtông hạtnhỏ
Dầm phụ 19
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.5 Cắt, uốn và neo cốt thép
• Xác định vị trí cắt lý thuyết
4.5.1 Cắt cốt thép
s,inc
sw

0.8Q-Q
W= 5 20
2q
dd+≥
• Xác định đoạn kéo dài W
-Q : lựccắttạitiếtdiệncắtlýthuyết
-Q
s,inc
: khả năng chịu cắtcủacốt xiên trong vùng cắtbớtcốt dọc
-q
sw
: khả năng chịu cắtcủacốt đai tạitiếtdiệncắt lý thuyết
-Xácđịnh số lượng thanh thép dọccầncắt
-Tínhkhả năng chịu mô-men M củatiếtdiệnvới số lượng thanh thép dọc còn lại
- Tìm giá trị mô-men M vừatínhtrênbiếu đồ bao mô-men củadầm để xác định
vị trí cắt lý thuyết
sw sw
sw
RnA
q=
s
Dầm phụ 20
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.5 Cắt, uốn và neo cốt thép
Bảng 4.2 – Giá trịđoạn kéo dài W
4.5.1 Cắt cốt thép (tt)
(mm)(mm)(mm)(kN/m)(kN)(mm
2
)(kN)
W

TT
20dW
LT
q
sw
Q
s,inc
A
s,inc
QThanh thépTiếtdiện
4.5.2 Uốn cốt thép
• Tậndụng cốt dọcchịu mô-men dương ở nhịpuốn lên gối để chịu mô-men
âm hay làm cốt xiên chịu luôn lựccắt.
• Góc uốn cốt thép:
-h ≤ 800 mm, α = 45
o
- h > 800 mm, α = 60
o
h-2a
o
45
o
60
o
h-2a
o
h-2a
o
Dầm phụ 21
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP

4.5 Cắt, uốn và neo cốt thép
4.5.2 Uốn cốt thép (tt)
• Điểmbắt đầuuốnphải cách tiếtdiệntrướcmột đoạn ≥ h
o
/2 (nhằmbảo đảm điều
kiệnchịu mô-men trên tiếtdiện nghiêng).
• Khoảng cách từđiểmcuốicủalớpcốt xiên thứ nhất đến điểm đầucủalớpcốt
xiên thứ hai phải < s
max
• Trong trường hợp cốt xiên không đủ khả năng chịu lựccóthể sử dụng cốt vai bò
> h
0
/2
h
0
/2
s
max
> h
0
/2
h
0
/2
Dầm phụ 22
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.5 Cắt, uốn và neo cốt thép
4.5.3 Neo, nốicốt thép
• Chiềudàiđoạnneo cần theo qui định như sau:
l

an
≥ 30d
l
an
≥ 15d
• Chiềudàiđoạnnốicần theo qui định như sau:
- Đoạnnối trong vùng kéo: ≥ 30d
- Đoạnnối trong vùng nén: ≥ 20d
≥ 20d
≥ 20d
Dầm phụ 24
ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.6 Biểu đồ vật liệu
4.6.1 Khái niệm
• Biểu đồ vật liệu thể hiện khả năng chịu lực (mô-men M) thựctế củatừng
tiếtdiệncủadầm.
• Biểu đồ vật liệu cần bám sát biểu đồ bao mô-men nhằmtậndụng tối đa
khả năng chịu lựccủavật liệu.
• Biểu đồ vật liệu có trục hoành là trục cua dầm và truc tung là trụcgiátrị
củ
a mô-men M.
• Biểu đồ vật liệu thể hiện tính chính xác và mức độ hợp lý củaviệc tính
toán, sự bố trí cốt thép trong dầm.
4.6.2 Đặc điểm
• Trong đoạndầmcótiếtdiện, số thanh thép không đổi, biểu đồ có dạng
đường nằm ngang
• Tại điểmcắtlýthyết, biểu đồ có bướcnhảy
• Trong đoạnuốncốt thép, biểu đồ có dạng đường xiên ứng với điểmbắt
đầuvàkết thúc của đoạnuốn.
Dầm phụ 25

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG 1 SÀN NHÀ CÔNG NGHIỆP
4.6 Biểu đồ vật liệu
4.6.3 Trình tự thành lậpbiểu đồ vậtliệu
• Hoàn thành việctínhtoánvàbố trị cốt thép trong dầm
• Vẽ biểu đồ bao mô-men M trên mặtcắtdọccủadầm.
• Dự kiếntrướcphương án cắt, uốncốt thép.
• Vẽ mặtcắtdọccủadầm đúng tỉ lệ.
• Xác định vị trí cắt lý thuyết củacốt thép
- Tính khả năng chịu mô-men củatiếtdiệndầmtrước(M
1
) và sau
khi cắt thép (M
2
)
-Thể hiện đúng tỉ lệ (M
1
) và (M
2
) lên biểu đồ bao mô-men bằng
hai đường nằm song song với trụcdọccủadầmvàđi qua các
già trị M
1
và M
2
-Giaođiểmcủa đường đi qua giá trị M2 với biểu đồ bao mô-
men đánh dấuvị trí cắt thép lý thuyết.
-Tínhđoạn kéo dài W để xác định vị trí cắt thép thựctế.