đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng thiết kế chung cư c c16 khu đô thị trung yên lập chương trình dồn tải khung phẳng tổ hợp nội lực dầm cột

Trờng đại học xây dựng hà nội
Khoa công nghệ thông tin
đồ án tốt nghiệp
kỹ s xây dựng
Đề tài :
Thiết kế chung c C16 - Khu Đô thị Trung Yên
Lập chơng trình dồn tải khung phẳng,
Tổ hợp nội lực dầm, cột
Giáo viên hớng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Nghiễm
: PGS.TS Lý Trần Cờng
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Vũ Long
Lớp : 45TH2
MSSV : 1136_45
hà nội 2007
Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
trờng đại học xây dựng
Độc lập Tự do Hạnh phúc
khoa CNTT
=====o0o=====
nhiệm vụ
đồ án tốt nghiệp
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Vũ Long
Lớp : 45 TH2
Ngành : Tin học xây dựng dân dụng
MSSV : 1136 45
1 - Đề tài thiết kế:
Thiết kế chung c C16 - Khu Đô thị Trung Yên
và Lập chơng trình dồn tải khung phẳng,
Tổ hợp nội lực dầm, cột
2 Nội dung đề tài:
Phần Xây dựng:

Thiết kế chung c C16 - Khu Đô thị Trung Yên:
Phần kiến trúc:
o Mặt bằng tầng 1
o Mặt bằng tầng điển hình
o Mặt đứng
o Mặt cắt qua thang
Phần kết cấu:
o Tính sàn tầng 4
o Tính cầu thang bộ trục 1-2
o Tính nội lực khung không gian
o Tính khung trục B
o Tính móng khung trục B
Phần Tin học:
Thiết kế chơng trình tự động hóa dồn tải vào khung phẳng và tổ hợp nội lực
dầm, cột.
Cấu trúc chơng trình gồm những phần chính sau:
Nhập số liệu:
o Nhập số liệu kiến trúc: số liệu khung phẳng, số liệu mặt bằng
o Nhập số liệu vật liệu, tải trọng, mặt cắt.
Tính toán:
o Tính tải trọng dồn vào khung: đa ra đợc 5 dạng chất tải: Tĩnh tải,
Hoạt tải 1, Hoạt tải 2, Gió trái, Gió phải.
o Xuất dữ liệu ra file *.s2k, gọi chơng trình SAP 2000 chạy file
*.s2k
o Đọc file *.out và file *.s2k, xử lý dữ liệu và cho kết quả: Bảng tổ
hợp dầm, Bảng tổ hợp cột.
4 - Cán bộ hớng dẫn.
Phần Xây Dựng PGS.TS Lý Trần Cờng
Phần tin học PGS.TS Nguyễn Văn Nghiễm
5 Thời gian.

- Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày 06 tháng 10 năm 2006.
- Ngày nộp đồ án: Ngày 04 tháng 01 năm 2007.
Cán bộ hớng dẫn ký tên
Phần xây dựng Phần tin học
PGS.TS Lý Trần Cờng PGS.TS Nguyễn Văn Nghiễm
bộ môn thông qua
Đồ án tốt nghiệp đã đợc bộ môn thông qua Sinh viên thực hiện ký tên
Ngày tháng năm 2007 Ngày 04 tháng 01 năm 2007
Trởng bộ môn Nguyễn Vũ Long

đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Mục lục
Tr ờng đại học xây dựng hà nội 31
Khoa công nghệ thông tin 31
I.4.1. Sơ bộ lựa chọn kích th ớc tiết diện các cấu kiện 8
I.4.1.1. Xác định chiều dày của bản 8
I.4.1.2. Xác định kích th ớc tiết diện dầm: 8
I.4.1.3. Xác định kích th ớc tiết diện cột 9
I.4.2. Lý thuyết tính toán và dồn tải trọng về khung 9
I.4.3.1. Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn (Hình 2) 12
I.4.3.2 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt kép (Hình 3) 17
I.4.3.3. Tính toán c ờng độ trên tiết diện nghiêng 20
I.4.4. Cấu kiện chịu nén 25
I.4.4.1. Cấu kiện chịu nén đúng tâm chữ nhật 25
I.4.4.2. Cấu kiện chịu nén lệch tâm chữ nhật 25
I.1.1. Kiến trúc công trình 30
I.1.1.1. Giải pháp mặt bằng 30
I.1.1.2. Giải pháp mặt đứng 30
I.1.1.3. Giải pháp kết cấu 31

I.1.1.4. Trình tự thiết kế 31
II.2.1. Cơ sở tính toán kết cấu 32
II.2.2. Chọn vật liệu cho các kết cấu 33
II.2.3. Chọn sơ bộ kích th ớc tiết diện các cấu kiện 33
II.2.3.1. Chọn kích th ớc sàn 33
II.2.3.2. Chọn bề dầy vách 33
II.2.3.3. Chọn kích th ớc dầm 33
II.2.3.4. Chọn kích th ớc cột 34
II.2.4. Xác định tải trọng công trình 34
II.2.4.1. Đơn vị sử dụng 34
II.2.4.2. Tải trọng sàn mái 35
II.2.4.3. Tải trọng sàn tầng tum cốt +39,6m 35
II.2.4.4. Sàn BTCT tầng 2 10 35
II.2.4.5. Sàn WC tầng 2 10 36
II.2.4.6. Cầu thang 36
II.2.4.7. T ờng xây (đơn vị kG-m) 37
II.2.4.8. Tải trọng bản thân các cấu kiện 38
II.2.4.9. Tải trọng gió 38
II.2.5. Tính nội lực khung không gian 39
II.2.6. Tính sàn tầng điển hình 43
II.2.6.1. Tính toán bản B4.01 44
II.2.6.2. Tính toán bản B4.02 47
II.2.6.3. Tính toán bản B4.03 50
II.2.7. Tính thang bộ trục 1-2 56
II.2.7.1. Tính toán bản đan thang 56
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
II.2.7.2. Tính toán cốn thang 59
II.2.7.3. Tính toán sàn chiếu nghỉ 63
II.2.7.4. Tính toán dầm chiếu nghỉ 66

II.2.7.5. Tính toán sàn chiếu tới 69
II.2.7.6. Tính toán dầm chiếu tới 70
II.2.8. Tính cốt thép khung trục B 74
II.2.8.1. Tính toán cốt thép dầm khung trục B 75
II.2.8.2. Tính toán cốt thép cho dầm điển hình. 79
II.2.8.3. Tính toán các cấu kiện còn lại: 81
II.2.8.4. Tính toán cốt thép cột khung trục B 85
II.2.8.5. Tính toán cốt thép cột điển hình 85
II.2.9. Tính móng M3 khung trục B 94
II.2.9.1. Đánh giá đặc điểm công trình và tải trọng tác dụng. 94
II.2.9.2. Đánh giá đặc điểm địa chất công trình, tính chất xây dựng các lớp đất 95
II.2.9.3. Tính toán cọc khoan nhồi cho móng M3 (trục 3) 97
II. Ngôn ngữ lập trình 99
Tài liệu tham khảo 152
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Lời nói đầu
Ngành tin học Xây dựng nớc ta tuy mới phát triển nhng bớc đầu đã
trợ giúp tích cực cho công tác quản lí, thiết kế và thi công các công trình
xây dựng, đem lại nhiều hiệu quả sản xuất cao. Trong tơng lai không xa
các phần mềm xây dựng Việt Nam sẽ đợc tiếp tục đợc xây dựng và sẽ
ngày càng hoàn thiện, để có thể là công cụ hữu ích nhất cho các kĩ s và
các nhà quản lí xây dựng.
Là một sinh viên chuyên ngành Tin học Xây dựng dân dụng. Em đã
nhận thức đợc tầm quan trọng của ngành Xây dựng nói chung trong việc
phát triển nền kinh tế, cũng nh tầm quan trọng của chuyên ngành Tin học
Xây dựng trong ngành Xây dựng nói riêng. Bởi vậy em đã quyết định lựa
chọn đề tài: Thiết kế chung c C16 - Khu Đô thị Trung Yên và Lập ch-
ơng trình dồn tải khung phẳng để làm đề tài tốt nghiệp cho khóa tốt
nghiệp của mình. Với mục đích nghiên cứu và ứng dụng tin học hóa vào

trong quá trình thiết kế công trình xây dựng dân dụng.
Đề tài gồm hai phần:
- Phần Xây dựng: Thiết kế công trình chung c C16- Khu ĐT Trung
Yên do PGS., TS. Lý Trần Cờng trực tiếp hớng dẫn
- Phần Tin học: Lập chơng trình dồn tải khung phẳng do PGS., TS.
Nguyễn Văn Nghiễm trực tiếp hớng dẫn.
Đề tài tốt nghiệp đợc thực hiện trong thời gian 15 tuần, dựa trên các
kiên thức chuyên môn đã đợc tích lũy sau 5 năm đại học. Trong đó phần
tin học đợc viết trên ngôn ngữ Visual Basic 6.0, là ngôn ngữ lập trình trên
nền Windows nên có giao diện rất gần gũi và dễ sử dụng.
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS., TS Nguyễn Văn
Nghiễm và PGS.TS. Lý Trần Cờng đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thiện
đề tài tốt nghiệp này.
Xin cảm ơn các bạn đồng môn đã có những góp ý quý giá cho quá
trình cho quá trình thực hiện đề tài của tôi.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội 04/01/2007
Sinh viên: Nguyễn Vũ Long
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Phần I - Xây dựng
Ngày nay, ngành xây dựng nói chung cũng nh ngành xây dựng dân
dụng nói riêng nớc ta đang trên đà phát triển rất mạnh. Một đất nớc muốn
phát triển, trớc hết phải nói đến một cở sở hạ tầng vững chắc và ổn định.
Ngành xây dựng đóng góp một phần rất lớn vào việc xây dựng lên cơ sở
hạ tầng đó từ hệ thống giao thông, đờng xá đến hệ thống các nhà xởng,
các công trình dân dụng v.v
Bên cạnh đó là sự phát triển không ngừng của nền công nghệ

thông tin. Tin học hóa sản xuất và đời sống đã đem lại nhiều thành quả to
lớn trong việc cải tiến kĩ thuật cũng nh trong đời sống hàng ngày. Hàng
loạt các ứng dụng máy tính đã đợc nghiên cứu và đa vào các ngành sản
xuất khác nhau, đem lại sự tự động hóa và năng suất lao động rất cao. áp
dụng tin học hóa sản xuất xây dựng không nằm ngoài sự phát triển rộng
lớn của ngành công nghệ thông tin.
Đối với ngành xây dựng, có một đặc trng rất riêng, rất khác với các
ngành kinh tê khác, đó là sản phẩm của ngành xây dựng. Điển hình đó là
các công trình xây dựng, nó luôn gắn liền với địa điểm xây dựng, lại đợc
sản xuất chủ yếu ngoài trời, phụ thuộc rất nhiều vào môi trờng. Bởi vậy
việc áp dụng tin học để tự động hóa hoàn toàn sản xuất là rất khó khăn.
Hầu hết các sản phẩm tin học ngày nay đợc áp dụng vào ngành xây dựng
là về công tác quản lí, tự động hóa thiết kế và thi công. Các phần mềm nổi
tiếng đợc áp dụng phải kể đến nh: AutoCad (hỗ trợ thiết kế các bản vẽ kĩ
thuật nói chung); Sap2000, Stadd, Etab (tính nội lực và thiết kế các công
trình xây dựng); Project (quản lí lập dự án )
ở Việt Nam, ngành tin học xây dựng cũng đã có các bớc đi đáng kể.
Hiện nay các công ty tin học xây dựng lớn của Việt Nam nh công ty Hài
- 1 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Hòa, công ty tin học bộ xây dựng CIC và một số tổ chức hay cá nhân khác
cũng đã cho ra đời một số phần mềm xây dựng giao diện tiềng Việt phục
vụ cho công tác thiết kế nh: FBT(Hài Hòa) , DT2000; RDW , MBW, MCW,
KPW (CIC), Các phần mềm tiếng Việt có lợi thế là giao diện tiếng Việt
và phù hợp với các yêu cầu thực tế trong sản xuất ở nớc ta, ví dụ nh ở các
phần mềm thiết kế nớc ngoài đều không đợc cập nhật các tiêu chuẩn của
Việt Nam. Bởi vậy trong tơng lai, ngành tin học xây dựng nớc ta còn phải
tiếp tục phát triển mạnh mẽ hơn nữa để đáp ứng đợc thực tế ngành xây
dựng nớc ta.

Là một sinh viên chuyên ngành Tin học Xây dựng dân dụng. Việc
nhận thức thực tế ngành xây dựng nớc ta đã giúp em lựa chọn đề tài tốt
nghiệp là: Thiết kế chung c C16 Khu Đô thị Trung Yên và Lập ch-
ơng trình dồn tải khung phẳng.
Mục đích lựa chọn đề tài này thứ nhất là áp dụng kiến thức chuyên
ngành xây dựng đã đợc tích lũy vào việc thực hành thiết kế công trình nhà
ở chung c C16 Khu ĐT Trung Yên. Điều này sẽ giúp em củng cố kiến
thức đã đợc học và tạo điều kiện làm quen với công việc trong tơng lai.
Thứ hai là lập một chơng trình tự động dồn tải khung phẳng. Trong
công tác thiết kế xây dựng nhà cao tầng, việc tính toán dồn tải thờng khá
khó khăn và tốn nhiều thời gian. Do đó, chơng trình này đợc tạo ra với
mục đích giảm bớt khối lợng công việc cho ngời thiết kế, tiết kiệm thời gian
và công sức tính toán. Đó là lý do mà em đã lựa chọn để nghiên cứu và tr-
ớc hết là áp dụng vào đề tài tốt nghiệp này của em.
- 2 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
I. Tổng quan về thiết kế kết cấu nhà cao tầng
I.1. Đặc điểm thiết kế nhà cao tầng
Một số đặc điểm cụ thể đợc áp dụng trong đề tài tốt nghiệp
Tải trọng và tác động nói chung
Các loại tải trọng và tác động lên nhà cao tầng có thể kể đến đợc
chia ra: tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải), tải trọng tạm thời (hoạt tải) và tải
trọng đặc biệt. Tác động đợc coi là tải trọng tạm thời (biến dạng nền, co
ngót nhiệt độ, ). Các loại tải trọng này (không kể tải động đất) đợc xác
định theo TCVN2737:1995. Tải trọng động đất có thể xác định theo tiêu
chuẩn SNEP-I-81. Tuy nhiên trong đề tài tốt nghiệp này công trình đợc
giao thiết kế không nằm trong vùng có động đất.
Giảm tải trọng sử dụng (hoạt tải).
Khi số tầng của nhà tăng lên, xác suất xuất hiện đồng thời tải trọng

sử dụng ở tất cả các tầng sẽ giảm, nên khi thiết kế các kết cấu thẳng đứng
của công trình cao tầng ngời ta có đa ra hệ số giảm tải. Qui định về hệ số
giảm tải đực nêu cụ thể trong TCVN2737:1995
Tải trọng gió
Tải trọng gió gồm hai thành phần: thành phần tĩnh và thành phần
động. Trong đó thành phần động đối với công trình cao dới 40 m ở địa
hình A, B không cần tính đến.
Một nhân tố chủ yếu trong thiết kế nhà cao tầng là tác động của tải
trọng gió gây ra nội lực và chuyển vị rất lớn. Theo sự tăng lên của chiều
cao, chuyển vị ngang tăng lên rất nhanh gây ra một số hậu quả bất lợi nh:
làm kết cấu tăng thêm nội lực phụ làm ảnh hởng tới sự làm việc bình thờng
của kết cấu ,gây tâm lý lo sơ cho ngời sử dụng (nh làm nứt, gãy tờng và
- 3 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
một số chi tiết trang trí) thậm chí gây phá hoại công trình. Mặt khác
chuyển vị lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho con ngời khi làm việc và sinh
sống trong đó.
Qui định cụ thể về xác định tải trọng gió đợc nêu ra trong
TCVN2737:1995.
I.2. Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu
Các giải pháp kết cấu.
Việc lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho ngôi nhà phụ thuộc vào
nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có các yếu tố cơ bản là nh :
- Kích thớc, hình dáng của ngôi nhà (kiến trúc)
- Yêu cầu công năng sử dụng
- Vật liệu dùng để chế tạo
Về mặt lý thuyết cơ bản có các giải pháp kết cấu chịu lực cho nhà
nhiều tầng nh sau:
Hệ tờng chịu lực .

Trong hệ này các cấu kiện chịu lực chủ yếu của nhà là các tờng c-
ờng độ nhỏ, có tải trọng bản thân lớn. Khả năng truyền tải trọng ngang
sang các bộ phận chịu lực khác kém do liên kết giữa tờng và sàn yếu, các
tờng cứng làm việc nh các công xôn có chiều cao tiết diện lớn nhng khả
năng chịu tải trọng ngang kém. Giải pháp này thích hợp cho nhà có chiều
cao nhỏ không thích hợp với vùng có tải trọng ngang lớn (gió, động đất
.v.v.).
Hệ khung chịu lực .
Hệ này đợc tạo thành từ các thanh đứng (cột) và các thanh ngang
(dầm) liên kết cứng tại chỗ giao nhau giữa chung gọi là nút. Các khung
- 4 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
phẳng lại liên kết với nhau qua các thanh ngang tạo thành khung không
gian. Hệ kết cấu này khắc phục đợc nhợc điểm của hệ tờng chịu lực là
trọng lợng bản thân nhỏ làm việc tốt khi chịu tải trọng đứng . Nhợc điểm
chính của hệ kết cấu này là không chịu đợc tải trọng ngang khi tăng chiều
cao nhà
Hệ vách chịu lực .
Vách chịu lực về mặt cấu tạo nh là tờng chịu lực chỉ khác là vật liệu
cấu tạo nên lõi là loại vật liệu (bê tông cốt thép ,cấu tạo từ thép có độ
cứng tơng đơng . v. v.)có độ bền cao hơn lên gọi là vách hay tờng cứng có
khả năng chịu tải trọng đứng cũng nh tải trọng ngang rất tốt nhng tốn kém
vật liệu nên ít đợc áp dụng độc lập.
Hệ lõi chịu lực .
Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng
nhận toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất. Hệ lõi
chịu lực có khả năng chịu lực ngang khá tốt và tận dụng đợc giải pháp bố
trí giao thông. Tuy nhiên để hệ kết cấu thực sự tận dụng hết tính u việt thì
hệ sàn của công trình phải có độ cứng đủ lớn để truyền tải trọng và phải

có biện pháp thi công đảm bảo chất lợng vị trí giao nhau giữa các cấu
kiện.
Hệ hộp chịu lực .
Hệ này truyền tải theo nguyên tắc các bản sàn đợc gối vào các kết
cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tờng ngoài mà không cần các gối trung
gian bên trong. Giải pháp này thích hợp cho các công trình có chiều cao
lớn (thờng trên 80 tầng)
Ngoài ra còn có các giải pháp hỗn hợp đang đợc áp dụng rất phổ
biến hiên nay của các kiểu trên nh:
- 5 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
- Hệ khung - tờng chịu lực
- Hệ khung - lõi chịu lực
- Hệ khung - hộp chịu lực
- Hệ hộp - lõi chịu lực
- Hệ khung - hộp - tờng chịu lực
ở các hệ kết cấu hỗn hợp trong đó có sự hiện diện của khung, tuỳ
theo cách làm việc của khung mà ta sẽ có sơ đồ giằng hoặc sơ đồ khung
giằng.
+ Sơ đồ giằng .
Khi khung chỉ chịu đợc phần tải trọng thẳng đứng tơng ứng với diện
tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng
thẳng đứng do các kết cấu cơ bản khác chịu (lõi, tờng, hộp ). Trong sơ
đồ này tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều
có độ cứng chống uốn bé vô cùng.
+ Sơ đồ khung giằng
Khi khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và ngang với các
kết cấu chịu lực cơ bản khác. Trong trờng hợp này khung có liên kết cứng
tại các nút (khung cứng).

I.3. Các bớc tính toán, thiết kế nhà cao tầng
Lập mặt bằng kết cấu, đặt tên cho các cấu kiện và tiến hành lựa chọn
sơ bộ kích thớc các cấu kiện
Lựa chọn và lập sơ đồ tính cho các cấu kiện chịu lực: khung phẳng
hay khung không gian (phụ thuộc và mặt bằng kết cấu công trình)
Xác định tải trọng tác dụng lên công trình
o Xác định các loại tải trọng:
- 6 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
+ Tĩnh tải
+ Hoạt tải
+ Tải trọng gió
o Tính toán và dồn tải về khung cho từng trờng hợp riêng rẽ, lập sơ
đồ các loại tải trọng
Tính nội lực cho từng trờng hợp tải, tổ hợp nội
lực, chọn các cặp nội lực nguy hiểm nhất cho từng cấu kiện
o Phân tích lựa chọn phơng án xác định nội
lực khung
o Thống kê nội lực và tổ hợp nội lực, tìm nội
lực nguy hiểm nhất
Thống kê nội lực
Nguyên tắc tổ hợp
Kết quả tổ hợp
Chọn và ấn định các cặp nội lực tính
toán cho từng loại phần từ
Thiết kế các cấu kiện của khung
o Thiết kế sàn
o Thiết kế dầm phụ
o Thiết kế cột

o Thiết kế dầm chính
Thiết kế móng
- 7 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
I.4. Các công thức tính toán thiết kế cho các cấu kiện cột, dầm,
sàn
I.4.1. Sơ bộ lựa chọn kích thớc tiết diện các cấu kiện
I.4.1.1. Xác định chiều dày của bản
Xác định chính xác chiều dày sàn có ý nghĩa rất quan trọng, vì chỉ
thay đổi chiều dày của bản một vài centimetres thì khối lợng bêtông (BT)
của toàn bộ bản sàn cũng thay đổi một lợng đáng kể (đơng nhiên khối lợng
BT toàn công trình sẽ tăng / giảm rất nhiều). Và do đó chiều dày của bản
sàn h
b
đợc xác định theo công thức sau:
Với sàn kê lên dầm:
h
b
đợc chọn theo công thức sau:
L
m
D
h
b
=
(2.1) (Giáo trình: Sàn BTCT toàn khối)
Trong đó:
m = (30 ữ 35) : với bản kê hai cạnh
m = (40 ữ 45) : với bản kê bốn cạnh

D = (0,8 ữ 1,4) : phụ thuộc vào loại tải trọng
L : cạnh ngắn của ô bản
Chọn m bé với bản đơn kê tự do và m lớn với bản liên tục.
Chọn h
b
là một số nguyên theo cm để dễ thi công, đồng thời còn phải thỏa
mãn theo điều kiện cấu tạo: h
b
h
min
. Với nhà mái bằng: h
min
= 5cm; sàn
nhà dân dụng: h
min
= 6cm; sàn nhà công nghiệp: h
min
= 7cm
I.4.1.2. Xác định kích thớc tiết diện dầm:
Chiều cao tiết diện dầm đợc xác định theo công thức:
- 8 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
d
d
d
m
L
h
=

(2.2) (Giáo trình: Sàn BTCT toàn khối)
Trong đó:
m
d
= (8 ữ 12) : đối với dầm phụ
m
d
= (12 ữ 20) : đối với dầm chính
m
d
= (5 ữ 7) : đối với dầm công xôn
L
d
: nhịp của dầm
Chiều rộng tiết diện dầm đợc xác định theo công thức:
b = (0,3 ữ 0,5)h
b
(2.3)
I.4.1.3. Xác định kích thớc tiết diện cột
Diện tích tiết diện cột đợc xác định theo công thức:
n
yc
R
N
kA
ì=
(2.4)
Trong đó:
k = (0,9 ữ 1,1) : đối với cột chịu nén đúng tâm
k = (1,2 ữ 1,5) : đối với cột chịu nén lệch tâm

R
n
: cờng độ chịu nén tính toán của hệ thống
N : lực dọc tính toán tác dụng lên cột
nSqN
ìì=
(2.5)
Trong đó:
q : tải trọng phân bố đều theo diện tích của một tầng
S : diện tích chịu tải cho một cột ở tầng một
n : số tầng kể từ móng
I.4.2. Lý thuyết tính toán và dồn tải trọng về khung
Dầm của sàn có bản kê bốn cạnh (Hình 1)
- 9 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Tải trọng từ bản truyền cho dầm xác định gần đúng bằng cách phân
chia theo tiết diện truyền tải. Từ các góc bản kẻ các đờng phân giác và nối
các giao điểm lại sẽ đợc những hình tam giác và hình thang.
Đó là những diện tích truyền tải. Nh vậy, tải trọng từ bản truyền lên
dầm theo phơng cạnh ngắn có dạng tam giác và theo phơng cạnh dài có
dạng hình thang. Trị số lớn nhất của tải trọng: q
d
= q.l1 (l1 là cạnh bé của ô
sàn). Ngoài ra còn có tải trọng tĩnh phân bố đều do trọng lợng bản thân
dầm g
o
.
Khi tính nội lực của dầm theo sơ đồ khớp dẻo lấy nhịp tính toán l bằng
khoảng cách giữa mép các cột. Để đơn giản có thể lấy nhịp tính toán l bằng

khoảng cách giữa các mép dầm (sẽ tăng lên chút ít), còn với nhịp biên lấy l
bằng khoảng cách từ mép dầm đến tâm gối tựa trên tờng.
- 10 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Mômen uốn trong dầm liên tục khi tính có kể đến biến dạng dẻo xác
định nh sau:
- ở nhịp biên và gối thứ hai:






ì
+=
11
7,0
2
lg
MM
o
o
- ở nhịp giữa và gối giữa:

ì
+=
16
5,0
2
lg
MM
o
o
Trong đó:
l : nhịp tính toán của dầm
M
o
: Mômen uốn lớn nhất của dầm kê tự do hai đầu chịu tải trọng do bản
truyền xuống
- Với tải trọng phân bố tam giác:
12
2
l
qM
do
ì=
- Với tải trọng hình thang:
( )
2
2
43
24

ì=

l
qM
do
trong đó:
12
1.5,0 l
=

Khi tính nội lực theo sơ đồ đàn hồi có thể dùng các bảng lập sẵn với
sơ đồ tải trọng đã cho. Cũng có thể biến đổi tải trọng phân bố theo tam
giác và hình thang thành tải trọng phân bố đều tơng đơng q
td
để tính toán
hoặc tra bảng các Mômen ở gối tựa, sau đó dùng quy tắc của cơ học kết
cấu để thành lập biểu đồ Mômen cho toàn dầm.
- Với tải trọng tam giác:
- 11 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
dtd
qq
8
5
'
=
- Với tải trọng hình thang:
( )
dtd
qq
22'

.21

+=
- Tải trọng tơng đơng toàn phần:
'
tdotd
qgq
+=
I.4.3. Tính toán và thiết kế cấu kiện chịu uốn có tiết diện chữ
nhật
Trớc hết cần phân biệt hai trờng hợp đặt cốt thép:
- Trờng hợp đặt cốt thép đơn: khi chỉ có
a
F
đặt trong vùng chịu kéo
và
'
a
F
đặt theo cấu tạo trong vùng chịu nén.
- Trờng hợp đặt cốt kép: khi có
a
F
đặt trong vùng chịu kéo và
'
a
F

đặt trong vùng chịu nén.
I.4.3.1. Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn (Hình 2)

RaFa
Rn
h
ho
a
Mgh
x
h
Fa
b
a) Sơ đồ ứng suất:
- 12 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
- Lấy trờng hợp phá hoại thứ nhất (phá hoại dẻo) làm cơ sở để tính
toán. Sơ đồ ứng suất dùng để tính toán tiết diện theo trạng thái giới
hạn lấy nh sau:
+ ứng suất trong cốt thép chịu kéo Fa đạt tới cờng độ chịu kéo
tính toán Ra
+ ứng suất trong vùng bêtông chịu nén đạt tới cờng độ chịu nén
tính toán Rn.
- Sơ đồ ứng suất có dạng hình chữ nhật, vùng BT chịu kéo không đ-
ợc tính cho chịu lực.
b) Các công thức cơ bản:
Vì hệ lực gồm các lực song song nên chỉ có hai phơng trình cân bằng có ý
nghĩa độc lập:
+ Tổng hình chiếu của các lực lên phơng trục dầm bằng không:
aan
FRxbR
ì=ìì

(2.8)
+ Tổng Mômen của các lực đối với trục đi qua điểm đặt hợp lực của cốt chịu
lực kéo và thẳng góc với mặt phẳng uốn phải bằng không, do đó:






ììì=
2
x
hxbRM
ongh
(2.9)
+ Điều kiện cờng độ khi tính theo trạng thái giới hạn (tức là điều kiện đảm
bảo cho tiết diện không vợt quá trạng thái giới hạn về cờng độ) nh sau:
gh
MM

Từ (2.9) ta có:
)
2
(
x
hFRM
oan
ìì
(2.10a)
Vậy (2.8) và (2.10) là các công thức cơ bản để tính kết cấu kiện chịu uốn có

tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn.
- 13 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Trong công thức trên:
M : Mômen uốn lớn nhất mà dầm phải chịu, do tải trọng tính toán gây ra
n
R

: Cờng độ chịu nén tính toán của bê tông
n
R
: Cờng độ chịu kéo tính toán của cốt thép
x
: Chiều cao của vùng bê tông chịu nén
b : Bề rộng tiết diện
h
o
:Chiều cao làm việc của tiết diện
h : Chiều cao của tiết diện
a : Chiều dày lớp bảo vệ
F
a
: Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo
c) Điều kiện hạn chế:
- Để đảm bảo không xảy ra phá hoại dẻo thì cốt thép F
a
không đợc quá
nhiều, khi đó cần phải hạn chế F
a

và tơng ứng với nó là hạn chế chiều cao
vùng nén x. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng trờng hợp phá hoại
dẻo xảy ra khi:
oo
hx


(2.11)
- Giá trị
o

phụ thuộc vào mác bê tông và nhóm cốt thép, biến thiên trong
khoảng (0,3
ữ
0,6) và đợc lấy theo phụ lục 6 (Giáo trình Kết cấu BTCT 1)
Thay (2.11) vào (2.8) ta có:
an
a
n
o
a
n
a
F
R
xbR
R
xbR
F
=

ìì
ì
ìì
=

(2.12)
Gọi
a
n
o
R
R
à
=
max
- 14 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
- Tuy nhiên nếu cốt thép quá ít sẽ xảy ra sự phá hoại đột ngột (phá hoại
giòn) ngay sau khi bê tông bị nứt (lực kéo do cốt thép chịu). Để tránh điều
đó phải đảm bảo điều kiện :
min
àà

- Giá trị
min
à
đợc xác định từ điều kiện khả năng chịu mômen của dầm bê
tông cốt thép không nhỏ hơn khả năng chịu mômen của dầm bê tông
không có cốt thép. Thông thờng lấy

min
à
= 0,5%
d) Tính toán tiết diện:
- Có thể sử dụng các công thứ cơ bản (2.8) và (2.10) để tính toán cốt thép,
tính tiết diện bê tông hay tính khả năng chịu lực
gh
M
của tiết diện. Tuy vậy
để tiện cho tính toán bằng công cụ thô sơ, ngời ta thờng biến đổi số và
thành lập các bảng tính nh sau:
Đặt
o
h
x
=

, các công thức cơ bản có dạng:
onaa
bhRFR

=
(2.13)
)5,01(
2


on
bhRM
(2.14)

)5,01(


oan
hFRM
(2.15)
Trong đó
)5,01(

=
A
;

5,01
=
Trong phụ lục 7 (Giáo trình Kết cấu BTCT 1) thể hiện mối liên kết giữa
các hệ số
A,,

- Điều kiện hạn chế có thể viết thành:
)5,01(
ooooo
AAhx

=
- Trong quá trình thiết kế thờng gặp phải bài toán sau:
Bài toán tính cốt thép:
Biết Mômen M; kích thớc tiết diện b
ì
h; mác bê tông và nhóm cốt thép. Yêu

cầu tính
a
F
.
- 15 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Căn cứ vào mác bê tông và nhóm cốt thép, tra bảng ra
,
,
an
RR

o
(có thể tra
ra hệ số A
o
). Tính
ahh
o
=
, trong đó
a
đợc giả thiết:
a
= (1,5
ữ
2) cm đối
với bản có chiều dày (6
ữ

12) cm;
a
= (3
ữ
6) cm (hoặc lớn hơn) đối với
dầm.
Đây là bài toán với 2 phơng trình (lấy từ 2 công thức cơ bản (2.8) và (2.10))
và hai ẩn số là
x
và
a
F
từ hai phơng trình đó. Nếu dùng các bảng lập sẵn
để tính thì từ (2.14) tính:
2

on
hbR
M
A
=
(2.16)
Nếu
o
AA

(tức
o

) thì từ A tra bảng ra . Diện tích cốt thép đợc tính
theo (2.15)
oa
a
hR
M
F


=
(2.17)
Tính
o
a
hb
F
.
=
à
và phải đảm bảo
o
àà

. Kích thớc tiết diện sẽ hợp lý hơn khi
)%6,03,0(%
ữ=
à
đối với bản, và
)%2,16,0(%
ữ=

à
đối với dầm. Sau khi chọn và bố
trí cốt thép cần kiểm tra lại giá trị thực tế của , nếu nó sai lệch nhiều với
giá trị giả thiết thì phải tính lại.
+ Nếu
o
AA
>
thì phải tăng kích thớc tiết diện, tăng mác bê tông để đảm bảo
điều kiện hạn chế
o
AA

. Cũng có thể đặt cốt thép vào vùng nén để giảm
A
.
- 16 -
đồ án tốt nghiệp
nguyễn vũ long
Bài toán kiểm tra cờng độ:
Biết kích thớc tiết diện,
a
F
, mác bê tông và nhóm thép. Yêu cầu tính khả
năng chịu lực (Tính
gh
M
theo công thức (2.9)).
Đây là bài toán hai phơng trình với hai ẩn số
x

và
gh
M
. Có thể giải trực
tiếp từ (2.8) và (2.9). Nếu sử dụng bảng thì từ (2.12) tính toán nh sau:
+ Nếu
o


thì tra bảng ra A và tính đợc:
on
aa
hbR
FR

.
=

(2.18)
2
ongh
bhARM
=
+ Nếu
o

=
tức là cốt thép quá nhiều,bê tông vùng chịu nén bị phá hoại tr-
ớc. Khả năng chịu lực
gh

M
đợc tính theo cờng độ của vùng bê tông chịu
nén, khi đó ta có:
o

=
hay
o
AA
=
và
2
ongh
bhARM
=
I.4.3.2 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt kép (Hình 3)
- 17 -
b
Fa
h
x
Mgh
a
h
Rn
RaFa
a'ho
Ra'Fa'
Fa'
đồ án tốt nghiệp

nguyễn vũ long
Trong khi tính toán cốt đơn, nếu
o
on
A
hbR
M
A
>=
2

, tức là điều kiện hạn
chế (2.11) không đợc đảm bảo thì có thể đặt cốt thép chịu kéo
a
F
vào
vùng chịu nén. Trong tiết diện vừa có cốt thép chịu kéo, vừa có cốt thép
chịu nén,
a
F
gọi là tiết diện đặt cốt kép. Tuy vậy không đặt quá nhiều cốt
thép
'
a
F
vì lý do kinh tế. Thông thờng khi
5,0
>
A
thì nên tăng kích thớc tiết

diện hoặc tăng mác bê tông cho
5,0

A
rồi mới tính cốt thép chịu nén.
a) Sơ đồ ứng suất:
Sơ đồ ứng suất đợc thể hiện trong hình vẽ 4.7 (Giáo trình BTCT1).
Nội dung chính của nó là sơ đồ ứng suất trong cốt thép chịu kéo
a
F
đạt tới
cờng độ tính toán
a
R
và ứng suất trong cốt thép chịu nén đạt tới cờng độ
chịu nén tính toán
a
R
, ứng suất trong bê tông chịu nén đạt tới cờng độ
chịu nén tính toán
n
R
và sơ đồ phân bố ứng suất trong vùng bê tông chịu
nén lấy là hình chữ nhật. Cờng độ chịu nén tính toán
a
R
lấy ra nh sau: Khi
2
/3600 cmkgR
a

lấy
a
R
=
a
R

b) Các công thức cơ bản:
- Trên cơ sở sơ đồ ứng suất, ta viết đợc hai phơng trình cân bằng sau đây:
''
aanaa
FRbxRFR
+=
(2.19)
)
2
(
x
hbxRM
ongh
=
(2.20)
- Điều kiện cờng độ sẽ nh sau:
'')
2
(
aaon
FR
x

hbxRM
+
(2.21)
- Nếu dùng ký hiệu:
o
h
x
=

,
)5,01(

=
A
thì (2.19) và (2.21) có dạng:
''
aaonaa
FRbhRFR
+=

(2.22)
)'(''
2
ahFRbxhARM
oaaon
+
(2.23)
- 18 -