đồ án bê tông cốt thép

Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA XÂY DỰNG
BỘ MÔN KĨ THUẬT XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BÊ TÔNG CỐT THÉP
Bài 1: Thiết kế dầm bê tông cốt thép chịu uốn:
Bảng I-1: Số liệu tính toán dầm bê tông cốt thép:
STT
Nhịp tính
Lực phân bố
Đặc trưng của vật liệu
toán của dầm
q(t/m)
Mác BT
Ra(KG/cm2)
Ra’(KG/cm2)
(m)
22

6,25

14

200

2800

2800

Bài làm:
 Bước 1:Lập sơ đồ tính toán:

 Cốt đơn:
Theo giả thiết II trạng thái ứng suất biến dạng, dễ xảy ra phá hoại dẻo khi đạt
trạng thái cần bằng giới hạn thì ứng suất trong cốt thép chịu kéo Fa đạt tới
cường độ chịu kéo tính toán Ra, ứng suất trong vùng bê tông chịu nén đạt đến
cường độ chịu nén tính toán Rn, Sơ đồ phân bố ứng suất pháp trong miền bê
tông chịu nén có dạng hình chữ nhật, vùng bê tông chịu kéo không được tính
cho chịu lực vì bị nứt
Ta có sơ đồ tính toán:

-1Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

 Bước 2: Tải trọng tính toán:
Nhịp tính toán của dầm(m)
L=6,25m
Lực phân bố q(t/m)
q=14 t/m
Mác bê tông M200
Rn=90 kG/cm2

Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép
Ra=2800 kG/cm2
Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép
Ra’=2800 kG/cm2
Hình 1-1. Biểu diễn sơ đồ chịu lực của dầm và biểu đồ lực cắt, mô men
q=14T/m

6,25m
Qy
437,5kN

437,5kN
Mx
683,5kNm

Lực cắt: Qmax

q.l 2 14.10.6, 25
=
=
= 437,5kN
2
2

Môn men uốn: M max

ql 2
=
= 68,35T .m =683,5 (KNm)
8

Mác BT=200 => α0=0,62 ; A0= α0(1-0,5 α0) = 0,428
 Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt b=50
+) Giả thiết α=0,35 trong đó α€(0,3-0,4) đối với dầm
Tra bảng quan hệ giữa các hệ số α,γ và A ta có:
γ =0,825 ; A=0,289
A=

+) Mặt khác ta có:

M
1
M
⇒ h0 =
.
2
Rn bh0
A Rn b

1
68,35.105
⇒ h0 =
.
= 73cm
90.50
0, 289

 Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h:
+) Giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ a=5cm
⇒ h = h0 + a = 73 + 5 = 78 ⇒

h 78
=
= 1,56 ∈ (1,5 ÷ 3)
b 50

 Thỏa mãn điều kiện
 Bước 5: Tính cốt thép:
-2Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

M
68,35.105
=
= 40,53(cm 2 )
 Cốt thép: Fa =
Ra .γ .h 0 2800.0,825.73
F
40,53
µ= a =
.100% = 1,11%
b.h0 50.73
 Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

µ min = 0, 05% < 1,11% < 3%.

 Thỏa mãn hàm lượng cốt thép
 Tra bảng phụ lục 9 ta chon được:
 5 φ 32( Fa=40,21cm2) chênh lệch không đáng kể
 Bước 6: Bố trí cốt thép:
a0=2cm; b=50cm;h=78cm
tmax ≤ 1,5d max = 1,5.32 = 48mm (khoảng cách cốt thép theo phương ngang)
t0=dmax=32mm (khoảng cách cốt thép theo phương đứng)
 Bố trí cốt thép như hình vẽ:

?30

t0

a0

a0

t

 Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:
 Cốt kép:
 Bước 1:Lập sơ đồ tính toán:

-3Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57

Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển
Fa'

Rn
Fa'Ra'

a'

x

Rn
M

h0

h

h

Fa
FaRa

a

a
b

 Bước 2: Tải trọng tính toán:

Nhịp tính toán của dầm(m)
Lực phân bố q(t/m)
Mác bê tông M200
Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép
Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

L=6,25m
q=14 t/m
Rn=90 kG/cm2
Ra=2800 kG/cm2
Ra’=2800 kG/cm2

 Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt:
Giả thiết a=5(cm)
; b=50(cm)
Để thỏa mãn điều kiện đặt cốt đơn thì: A>A0
⇔

M
> 0, 428
Rn .b.h0 2

M
M
68,35.105
⇒ h0 <
⇒ h0 <
=
= 60(cm)
0, 428.Rn .b

0, 428.R n .b
0, 428.90.50
2

 Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h:
Chọn h0=55 => chiều cao tiết diện h=h0+a=55+5=60(cm)
 Cần phải tính toán cốt kép
 Bước 5: Tính cốt thép:
 Chọn a’=4cm
 Diện tích cốt thép vùng chịu nén Fa’:
Fa ' =

M − A0 Rnbh0 2 68,35.105 − 0, 428.90.50.55
=
= 7, 07(cm 2 )
Ra '(h0 − a ')
2800(55 − 4)

 Diện tích cốt thép vùng chịu kéo: Fa
Fa =

α 0 .R n .b.h0 Ra 'Fa ' 0, 62.90.50.55
+
=
+ 7, 07 = 61,86(cm 2 )
Ra
Ra
2800

-4Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

 Hàm lượng cốt thép:
Fa
61,86
.100% =
.100% = 2, 24%
b.h0
50.55
F '
7, 06
µ ' = a .100% =
.100% = 0, 25%
b.h0
50.55
 µ ; µ ' thỏa mãn hàm lượng cốt thép

µ=

 Tra bảng phụ lục 9 ta chọn được:
+) Fa’: 2φ22
+) Fa: 6φ36
 Bước 6: Bố trí cốt thép:
a0=2cm; b=50cm;h=60cm

tmax ≤ 1,5d max = 1,5.36 = 54mm (khoảng cách cốt thép theo phương ngang)
t0=dmax=36mm (khoảng cách cốt thép theo phương đứng)
=>Bố trí cốt thép như hình vẽ:
O22

O36

t0

a0

a0

t

 Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:

 Cốt đai
 Bước 1:Lập sơ đồ tính toán:
Khi dầm chịu tác dụng của lực cắt lớn, ứng suất pháp do mô men và ứng suất
tiếp tục do lực cắt gây ra sẽ gây ra những ứng suất kéo chính nghiêng với trục
dầm một gọc α nào đó dẫn đến xuất hiện những khe nứt nghiêng sẽ đảm bảo
bền cho cấu kiện tại mặt cắt
-5Sinh viên: Nguyễn Văn Luân
Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

 Bước 2: Tải trọng tính toán:
Nhịp tính toán của dầm(m)
Lực phân bố q(t/m)
Mác bê tông M200
Ra cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép
Ra’ cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

L=6,25m
q=14 t/m
Rn=90 kG/cm2
Rk=7,5
Rad=2200 kG/cm2
Ra=2800 kG/cm2
Ra’=2800 kG/cm2

 Bước 3: Giả thiết chiều rộng mặt cắt b=50
 Bước 4: Tính chiều cao mặt cắt h:
+) ⇒ h = (1,5 ÷ 3)b = (1,5 ÷ 3)50
 Chọn h=85
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:
a0=5cm; ⇒ h0 = h − a = 85 − 5 = 80(cm)
 Bước 5: Tính cốt thép:
Q=

q.l 14.6, 25
=
= 43, 75(T)
2
2

+) kiểm tra các điều kiện:
Q ≤ k0 .R n .b.h0 điều kiện bê tông bị phá hoại bên tiết diện nghiêng theo ứng suất
nén chính.
Q ≤ k1.R k .b.h0 điều kiện thỏa mãn bê tông không xảy ra vết nứt.
Trong đó: k1=0,6 đối với dầm
k0=0,35 với bê tông Mác dưới 400
k0 .R n .b.h0 = 0,35.90.50.80 = 126000( kG ) = 126(T)

k1.R k .b.h0 = 0,6.7,5.50.80 = 18000(kG ) = 18(T )
Q>18(T) Bê tông không chỉ chịu cắt phải tính cốt đai
Q<126(T) Bê tông không bị phá hoại vì ứng suất nén chính
+) Giả thiết có chung cốt đai:
2
- φ 6( f d = 0, 283cm :diện tích nhánh cốt đai)
-có 2 nhánh n=2
+)Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán:
 U tt = Rad .n.f d

8 Rk .b.h0 2
Q2

Điều kiện đảm bảo cường độ tiết diện nguy hiểm nhất là
-6Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

Q2
Q ≤ Qdb = 8.Rk .b.h0 .qd ⇒ qd =
8.Rk .b.h0 2
2

Rad .n.f d
Rad .n.f d
Q2
⇒
≥
Mặt khác: qd =
U
U
8 Rk .b.h 0 2
8.7,5.50.802
⇒ U tt = 2200.2.0, 283.
= 12,5cm = 125mm
437502
85
Dầm có h=85cm nền U ct = = 28,33cm (do h=850mm>450mm; Uct khoảng
3

cách cấu tạo của cốt đai
U max

1,5.Rk .b.h0 2 1, 5.7,5.50.802
=
=

= 82,3cm
Q
437502


 U
 tt
U
≤
+)
 U ct
U
 max


÷
÷ ⇒ U = 28,33cm
÷
÷


( cách đều đoạn dầm có chiều dài
chiều dài

l 6, 25
=
= 1,56m ; đoạn còn lại của dầm có
4
4

l 6, 25
=
= 3,125m ; khoảng cách cốt đai là 28,33(cm)
2
2

 Bước 6: Bố trí cốt thép:
 Bước 7: Cấu tạo và thông kê cốt thép:

ài 2: Thiết kế cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm bố trí cốt thép đối
xứng với số liệu như sau:
Bảng II-1: Số liệu tính toán cột bê tông cốt thép
ST Chiều dài R28(Kg/cm2) Cường độ cốt
Lực dọc (KN)
2
T
tính toán
thép (kg/cm )

Mô men tác
dụng M(KNm)

-7Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép
22

l0(m)
4,6

200

GV: Nguyễn Văn Quyển
Ra
2300

Ra’
2300

Ndh
265

Nnh
102

Mdh
165

Mnh
105

1) Lập sơ đồ tính toán
Khi cấu kiện bị phá hoại cường độ bê tông đạt đên Rn và cường độ chịu nén đạt đến
cường độ chịu nen của thép. Do vậy nhờ lực dính liên kết của bê tông và cốt thép mà
ta tận dụng được hết khả năng làm việc của cốt thép

2) Xác định tải trọng tính toán

L0
4,6m
Ra
2300(kG/cm2)
Ra’
2300(kG/cm2)
R28
200(kG/cm2)
Ndh
265KN
Nnh
102KN
Mdh
165KNm
Mnh
105KNm
Eb
240000(kG/cm2)
Ea
21000000(kG/cm2)
Rn
90(kG/cm2)
Mác BT=200 => α0=0,62 ; A0= α0(1-0,5 α0) = 0,428
3) Giả thiết chiều rộng mặt cắt b
b=40cm
4) Tính chiều cao mặt cắt h
Ta có h:b=(2:4) => h=60cm
5) Tính cốt thép
-8Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

 Tính cốt thép đối xứng
M 105
=
= 1.02m = 102cm
N 102
h 60
+) Độ lệch tâm ngẫu nhiên lấy bằng: eng = = = 2, 4cm
25 25
 Độ lệch tâm tổng cộng: e0 = e01 + eng = 102 + 2, 4 = 104, 4cm

+) Độ lệch tâm lớn: e01 =

+) Giả thiết a=a’=5cm ; h0=60-5=55cm
 ⇒

eo 104, 4
=
= 1, 74
h
60

0,11
0,11

=
= 0, 059
e0 0,1 + 1, 74
0,1 +
h
+) xác định S:
M + N dh . y
165 + 265.0,3
kdh = 1 + dh
= 1+
= 2,8
M + N.y
105 + 102.0,3
S=

y: là khoảng cách từ tâm thiết diện đến mép ngoài miền chịu kéo
b.h3 40.603
=
= 720000cm 4
12
12
+) giả thiết: µt % = 1% ⇒ J a = µt .b.h0 .(0,5h − a) 2 = 0, 01.40.55(0,5.60 − 5) 2 = 137500cm 2
Jb =

+) tính lực dọc giới hạn
6, 4 S
6, 4 0, 059
( .Eb J b + Ea .J a ) =
(
.240.720 + 2,1.13750).106 = 983475kG

2
2
l0 kdh
460
2,8
1
1
η=
=
=1
N
102
+) Tính η:
1−
1−
N th
983475
+) Tính e: e = η.e0 + 0,5h − a = 1.104, 4 + 0,5.60 − 5 = 129, 4cm
N th =

+) xác định chiều cao vùng nén:
x=

N
10200
=
= 2,83(cm)
Rn .b 90.40

x < α 0 .h0 = 0, 62.55 = 34,1(cm); x < 2.α ' = 2.5 = 10(cm)

N .e
10200.129, 4
=
= 11, 4(cm 2 )
Ra (h0 − a ') 2300(55 − 5)
Fa
11, 4
+) kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ = b.h = 40.55 .100% = 0,51%
0
Fa = Fa ' =

 Thỏa mãn hàm lượng cốt thép
 Ta chọn: 3φ 22 ( Fa=11,4cm2)
 Ta chọn: 3φ 22 ( Fa’=11,4cm2)
6) Bố trí cốt thép thân cột
-9Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57


Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

GV: Nguyễn Văn Quyển

7) Cấu tạo đầu cột và chân cột
8) Thông kê cốt thép:
I.

Bảng thống kê thép sử dụng cho thiết kế:
BẢNG THỐNG KÊ THÉP

Thông
số

Kích thước
Hình dạng(mm)

Đường Chiều
Số
kính ϕ
dài
lượng
(mm) (mm) thanh

Tổng
chiều
dài
(mm)

Tổng
khối
lượng
(kg)

STT
1

Φ22

6

- 10 Sinh viên: Nguyễn Văn Luân

Lớp : Hạ tầng Cơ Sở K57