ĐỒ ÁN bê tông cốt thép 3

Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ CẦU THANG
1.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
lb=0,27m, hb=0,165m, số bậc thang x=22, l1+l2=4,2m, l1=10x0,27+0,2/2=2,8(m),
l2=4,2-2,8=1,4(m), l3= 3,3m, B=1,5m, góc nghiêng bản thang cosα=0,887, sử dụng
cốt thép AI cho bản thang, AII cho dầm, bê tông cấp độ bền B15.
bê tông cấp độ bền B15 có Rb=8,5Mpa, Rbt=0,75Mpa, Eb=23x103Mpa.
Cốt thép AI có Rs=225Mpa, Rsc=225Mpa, Rsw=175Mpa. Es=21x104MPa.
Cốt thép AII có Rs=280Mpa, Rsc=280Mpa, Rsw=225Mpa. Es=21x104MPa.
1.2. CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CẦU THANG
Chọn bản thang và bản chiếu nghỉ có cùng bề dày.
1 
 1
h s =  ÷ ÷.L0 = 140 ÷ 168(mm)
 30 25 

Chọn chiều cao dầm chiếu nghỉ D1:

. Chọn hs=140(mm).
1 1
h =  ÷ ÷.L0 = 323 ÷ 420(mm)
 13 10 

.

Chọn h=400(mm).

Chọn bề rộng chiếu nghỉ D1:

1 1
b =  ÷ ÷.h = 133 ÷ 200(mm)
3 2

. Chọn b=200(mm).

1.3. TÍNH TOÁN BẢN THANG
Do cầu thang không có cốn ta tính toán cầu thang theo phương cạnh dài. Cắt ra
một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh dài để tính toán.

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 1


Bài tập lớn: bê tơng cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN
4200

3100

D1

1500

CHIEU NGHI

2800

1400

Hình 1. . Mặt bằng sơ bộ cầu thang

1.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản thang

a) Tĩnh tải
Chiếu nghỉ:
Bảng 1. . Giá trị tính tốn tĩnh tải bản thang

Cấu tạo các lớp chiếu nghỉ

Giá trị tiêu
chuẩn(KN/m2)

Gạch cremic dày 10mm, γ=20kN/m3.
Vữa lót dày 20mm, γ=18kN/m3.
BTCT dày 140mm, γ=25kN/m3
Vữa trát dày 15mm, γ=18kN/m3
Tổng cộng: g1 =

0,01x20=0,20
0,02x18=0,36
0,14x25=3,50
0,015x18=0,27

Bản thang:

Gạch granit

Vữa lót
Bản BTCT 14(cm)
Vữa trát

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Gạch granit
Vữa lót
Bậc gạch
Bản BTCT 14(cm)
Vữa trát

Trang 2

Hệ số
tin cậy
1,1
1,3
1,1
1,3

Giá trị tính
tốn (KN/m2)
0,220
0,468
3,850
0,351
4,889

Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

Hình 1. . Cấu tạo tải trong cầu thang

Lớp gạch:

Lớp vữa:

(l + h b ).δ1.c osα (0,165 + 0, 27).0,02.0,887
δ td2 = b
=
= 0,0286(m)
lb
0, 27

Bậc thang:
Gọi

g '2

(l + h b ).δ1.c osα (0,165 + 0, 27).0,01.0,887
δ td1 = b
=
= 0,0143(m)
lb
0, 27

h .c osα 0,165.0,887

δ td3 = b
=
= 0,073(m)
2
2

.

là tĩnh tải tác dụng vuông góc với bản thang.

g '2 = ∑ δ tdi .γ i .n i = 0,0143.20.1,1 + 0,14.25.1,1 + (0,015 + 0,0286).18.1,3
=> g '2 = 5,185(KN / m 2 )

Gọi g2 là tải trọng thẳng đứng:

g '2
5,185
g2 =
=
= 5, 486(kN / m 2 )
cosα 0,887

b) Hoạt tải
Ptc=3(kN/m2).
P=ptc.n=3.1,2=3,6(kN/m2).
Tổng tải trọng:
Tác dụng lên bản chiếu nghỉ: q1= g1+p= 4,889+3,6=8,489(kN/m2).
tác dụng lên bản thang:
Thẳng đứng: q2=g2+p=5,486+3,6=9,086(kN/m2).
Vuông góc với bản thân: q’2= g’2+p.cosα=5,185+3,6.0,887=8,378(kN/m2).

Tải trọng của lan can: glc= 0,3(kN/m). quy tải phân bố này về đơn vị m2.
g lc =

0,3 0,3
=
= 0, 2 ( kN / m ) .
B 1,5
vậy q’2=8,578(kN/m2) và q2=9,311(kN/m2).

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 3

.


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

1.3.2. Tính bản thang

a) Chọn Sơ đồ tính
Sơ đồ tính là bản đơn giản với 2 đầu là khớp đơn giản, nhịp tính toán bản thang
( cắt một dãy bản theo phương cạnh ngắn có b=1m để tính) sơ đồ tính bản thang
như hình vẽ:

q2

q1

1
RB
1

RA
Hình 1. . Sơ đồ tính bản thang

b) xác định nội lực
Tính vế 1:
Mmax: tính cốt dọc.

∑ MB = 0
2,8
l
q 2 .l1 .( 1 + l2 ) 8,489.1,42 9,311.2,8.( + 1,4)
2
2
+
+
2
0,887
2
cosα
=
= 21,573 ( kN ) .
l0
4,2

q1.l22

⇔

RA =

Dùng mặt cắt 1-1 và xét cân bằng của phần bên trái:
M x = R A .x − q 2 .

x2
2.cos α

M x → max ⇔ (M x )' = 0

( M x ) ' = R A − q2 .

2.x
R .cos α
=0⇒ x = A
2.cos α
q2

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 4


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
2
R A ) .cos α
(
=

−q

M max
=

q2

GVHD: PHẠM THỊ LAN

R A .cos α R A .cos α R 2A .cos α
.
=
2.
2.q 2 .cos α
q2
2.q 2

21,5732.0,887
= 22,168 ( kN.m ) .
2.9, 311

Ghi chú: do cắt dải bản rộng 1m để tính nên đơn vị tính toán của RA là (kN.m), q2
là (kN/m) nên Mmax đơn vị vẫn là (kN.m).

c) Tính toán cốt thép cho cầu thang
Cốt thép chịu momen:
Cốt thép ở bản thang được tính toán như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật đặt
cốt đơn với kích thước bxh=1000x140mm, bê tông cấp độ bền B15
Momen tại vị trí nhịp lấy bằng 70% giá trị momen lớn nhất, tức là Mnhịp=0,7.Mmax
→ M nhip = 0,7.M max = 0,7.22,168 = 15,518 ( kN.m ) .

Momen tại vị trí gối lấy bằng 40% giá trị momen lớn nhất, để tính toán thép mũ,
tức là Mg=0,4.Mmax
→ M goi = 0, 4.M max = 0, 4.22,168 = 8,867 ( kN.m ) .
h s = 14 ( cm ) ,

Ta có:

chọn

a = 2 ( cm ) → h o = h s − a = 14 − 2 = 12(cm).

Các công thức tính toán:
αm =

ξR b bh o
Α
M
, ξ = 1 − 1 − 2α m , A s =
, µ% = s
2
R b bh o
Rs
bh 0

Bảng 1. . Tính toán cốt thép cho bản

Tiết diện

Nhịp

Momen

αm

ξ

0,127

0,136

(kN.m)
15,518

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

o

s

2

bxh (cm)

A (cm )

100x12

6,17

Trang 5

Thép
∅10a12
5

µc %

0,65


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
Gối

8,867

0,072

GVHD: PHẠM THỊ LAN
0,075

100x12

3,4

∅8a140

0,30

Chọn ∅8a200 làm cốt thép cấu tạo cho bản thang, để liên kết các cốt thép chịu
lực.

1.3.3. Tính cốt thép cho dầm D1

a) Sơ đồ tính
1

dầm D được xem là dầm đơn giản, liên kết ngàm 2 đầu, nhịp tính toán là
3

l =3,3m.

b) Tải trọng
Tải trọng tác dụng gồm:
Trọng lượng bản thân của dầm:
g d = bd .(h d − h s ).n.γ b = 0, 2.(0,3 − 0,14).1,1.25 = 0,88(kN / m)
Do bản chiếu nghỉ truyền vào và phản lực tại gối của sơ đồ tính toán bản thang:
q .l
9,311.2,8
R B = 2 1 + q1.l 2 − R A =
+ 8,849.1, 4 − 21,573 = 20, 208.
cos α
0,887

B

A

Đơn vị R giống với đơn vị của R là (kN/m).
Tải trọng do tường vây trên dầm:
g t = b t .(h t − h d ).n.γ t = 0,11.(3,63 − 0,3).1,1.20 = 8,059(kN / m)
Tổng tải trong tác dụng lên dầm:

q d = g d + R B + g t = 0,88 + 20, 208 + 7,817 = 28,905(kN / m).

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 6


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

qd

Mmax

Hình 1. . Sơ đồ tải trong tác dụng lên dầm

c) tính cốt thép
Từ đó ta tính được M

nhip

gối

,M ,Q

max

để tính cốt dọc cốt đai.

q d .l32 28,905.3,32
M nhip =
=
= 13,116(kN.m)
24
24

q d .l32 28,905.3,32
M ngam =
=
= 26, 231(kN.m)
12
12
q .l
28,905.3,3
Q max = d 3 =
= 47,693(kN)
2
2

Ta có:

h d = 30 ( cm ) , chon a = 3 ( cm ) → h o = h d − a = 30 − 3 = 27(cm).

Các công thức tính toán:
αm =

M
ξR b bh o
Αs

,
ξ
=
1
−
1
−
2
α
,
A
=
,
µ
%
=
m
s
R b bh o2
Rs
bh 0

Bảng 1. . Tính toán cốt thép cho dầm

Tiết

Momen

diện

(kN.m)

Nhịp

13,116

0,106

Ngàm

26,231

0,212

αm

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

ξ

o

s

2

A

sc

bxh (cm) A (cm )

thép

0,112

20x27

1,84

2∅12

2,26

0,241

20x27

3,95

2∅16

4,02

Trang 7

(cm)


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

d) Tính cốt đai
giá trị lực cắt trên dầm
Qmax = 47,693(kN),

Lấy Qmax làm giá trị tính toán cốt đai.

Chọn a = 3(cm) → h0 = h - a = 30 - 3 = 27(cm)
Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:
Q < 0,3ϕ ω1ϕ b1 Rb bho

.

Do chưa có bố trí cốt đai nên ta giả thiết
Ta có:

0,3Rbbho

ϕω1ϕ b1

=1

= 0,3x0,85x20x27 = 137,7(kN) > Q = 47,693(kN)

→ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính
Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai
Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên

ϕn

=0

Qb min = ϕb3 (1 + ϕn ) Rbt bh0 = 0,6 × (1 + 0) × 0, 075 × 20 × 27 = 24,3

→ Q = 48,601(kN) ≈

Qb min

(kN)

.

Đặt cốt đai chịu cắt theo điều kiện cấu tạo.
Smax =

ϕb4 (1 + ϕn )R bt bh o2 1,5.(1 + 0)0,075.20.27 2
=
≈ 34,39cm .
Q
47,693

với dầm có h<450: Sct≤

150mm.
hd / 2

=>chọn Sct = 150mm.

S=min(Smax,Sct)=150mm.
Ta bố trí ∅6a150 cho ¼ nhịp dầm và ∅6a300 cho dầm còn lại.
kiểm tra lại điều kiện cường độ
kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiếp diện nghiêng theo ứng suất nén chính
khi đã bố trí cốt đai:

Q < 0,3ϕω1ϕb1R b bh o

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

.

Trang 8


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

E b n.a sw
2,1.104 2.0, 283
ϕω1 = 1 + 5.α.µ ω = 1 + 5. .
= 1 + 5.
.
= 1,086 < 1,3
E b b.s
2,3.103 20.15
ϕb1 = 1 − β.R b = 1 − 0,01.8,5 = 0,915
0,3ϕω1ϕb1R b bh o = 0,3.1,086.0,915.0,85.20.27 = 136,83
Vậy dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 9

(kN)>47,963(kN)


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO KẾT CẤU
HỒ NƯỚC MÁI
2.1. LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN
Số liệu đề:
Chiều cao cốt nắp bể:41m
Chiều cao sườn dưới: 0,6m.
Chiều cao sườn trên: 2,2m.
Diện tích bản đáy và bản nắp:5,75x6,25m.
2.2. CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN
2.2.1. chiều dày bản
Bản:
Ô sàn có kích thước:S1= 5,75 x 6,25(m); => sàn làm việc 2 phương.
hb ≥

Chọn hb theo công thức kinh nghiệm:

1
1

l1 =
* 575 =11, 5(cm)
50
50

Vậy ta chọn chiều dày bản nắp hb = 10cm.
hb ≥

Chọn chiều dày bản thành theo điều kiện:

1
1
H = 220 = 11cm
20
20

Vậy ta chọn chiều dày bản thành: hbt = 15cm.
Bản đáy cách sàn sân thượng 600mm.
Do bản đáy vừa phải chịu tải trọng bản thân, vừa phải chịu cột nước cao 2,2m
(2,2T/m2) và có yêu cầu chống nứt, chống thấm cho nên chiều dày bản đáy thông
thường dày hơn chiều dày sàn thường từ (1,2 ÷ 1,5) lần.Vậy sơ bộ ta chọn chiều dày
bản đáy hbs = 16(cm).
Dầm:
Dầm nắp và dầm đáy bể:
Dầm nắp có kích thước DN (20x30)cm.
Dầm đáy có kích thước DD(30x55)cm.
Cột:

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 10


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

Cột: Sơ bộ chọn cột có kích thước C(30x30)cm.
2.2.2. vật liệu sử dụng
Bêtông B20 có các đặc trưng sau:
Cường độ nén dọc trục: Rb = 11,5(MPa).
Cường độ kéo dọc trục: Rbt = 0,9(MPa).
Mô đun đàn hồi ban đầu của bêtông khi nén và kéo: Eb= 27000(MPa).
Cốt thép sử dụng có các đặc trưng sau:
≥

Thép AII (∅ 10): Rs = Rsc = 355(MPa); Rsw = 280(MPa),

Thép AI (∅<10): Rs = Rsc = 225(MPa); Rsw = 175(MPa),

ξR = 0, 623

ξR = 0, 645

Mô đun đàn hồi của thép Es=21x104(MPa).
2.3. TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO TỪNG CẤU KIỆN
2.3.1. bản nắp

a) Kính thước tiếp diện.
Chọn nắp bể có chiều dày 10cm như đã phân tích ở trên, bố trí lỗ thăm

600x600mm như hình vẽ, xung quanh miệng lỗ thăm ta bố trí thép tăng cường ngay
tại bản nắp chứ không bố trí dầm.

b) tải trọng
Sơ đồ tính: chọn ô bản có kích thước (5,75x6,25)m. ta có tỉ số
l2
6, 25
=
=1, 087 <2
l1
5, 75

Mặt khác:

=> bản làm việc hai phương.

h d 30
=
=3 ≥ 3
h b 10

=> Bản ngàm vào dầm.Vậy sơ đồ tính của bản là: bản 4 cạnh ngàm (sơ đồ 9).
Nội lực ô bản tra theo sơ đồ 9 (sách kết cấu BTCT của Phan Quang Minh).
Tĩnh tải:
Bảng 2. . Tải trọng tác dụng lên bản nắp
Thành phần

Chiều dày
(cm)

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Tải tiêu chuẩn
(daN/m2)

Trang 11

Hệ số
an toàn

Tải tính toán
(daN/m2)


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

Lớp vữa ximăng

2

1800x0,02

1,3

46,8

Sàn bêtông cốt thép
Vữa trát chống thấm

Tổng

10
1,5

2500x0,1
1800x0,015

1,1
1,3

275
35,1
356,9

Hoạt tải:do nắp bể không có mục đích sử dụng khác nên chọn hoạt tải là hoạt tải
sữa chữa: p =75(daN/m2); với hệ số vượt tải n=1,3.
=> Tổng tải tác dụng lên nắp bể: qtt = 356,9 + 75 × 1,3 =454,4(daN/m2).
Nội lực và cốt thép:
P =qtt l1l2 = 454,4.5,75.6,25 = 16330(daN).

c) Mô men
Bảng 2. . Tính toán giá trị monmen
Ô
sàn

Cạnh dài
L2 (m)
5,75

Cạnh ngắn
L1 (m)
6,25

α=
L2/L1
1,09

Tổng tải
trọng P (daN)
α1 =
α2 =
β1 =
β2 =

0,0192
0,0164
0,0447
0,0378

454,4

M1 =
M2 =
MI =
MII =

Momen
(daN.m)
313,536

267,812
729,951
617,274

Trong đó: M1= α1 P, M2= α2 P, MI= β1P, MII= β2P.

d) Tính cốt thép
+ Bê tông B20, với Rb = 11,5(MPa), Rbt = 0,9(MPa).
Cốt thép sử dụng có các đặc trưng sau:
+ Cốt thép sàn: AI⇒ Rs = 225(Mpa).
+ Tính bản như cấu kiện chịu uốn, tiết diện b×h = 100×10cm.
+ Chọn a = 2cm → ho = 10 – 2= 8cm.
+ Công thức tính:

αm =

ξR b bh o
A
M
As =
µ = s .100%
2
Rs
Rb b ho ξ = 1 − 1 − 2α m
bho
,
,
,

Hàm lượng cốt thép: hàm lượng cốt thép không được quá nhiều để tránh phá hoại

µ min ≤ µ ≤ µ max

dòn, cũng không được quá ít:

.

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 12


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
µ=

Với
µ min :

As

bh0

µ max = ξ R

;

GVHD: PHẠM THỊ LAN

Rb
11,5
= 0, 645

.100 = 3, 297%
Rs
225

µ min = 0,1%

µ min = 0,05%
theo TCVN 356 – 2005 thì

thường lấy

Bảng 2. . Tính toán cốt thép cho bản nắp
Astt
(cm2/m
)

μtt
(%)

0,044

1,431

0,179

0,036

0,037

1,218

0,152

φ

80

0,099

0,105

3,439

0,430

φ

80

0,084

0,088

2,882

0,360

φ

Kí

hiệu

momen
(daN.m)

ho
(mm)

αm

ξ

M1

313,536

80

0,043

M2

267,812

80

MI

729,951

MII

617,274

Chọn

φ
8a200
8a200
8a125
8a150

Acs
(cm2)

μc
(%)

2,52

0,314

2,52

0,314

4,02

0,503

3,35

0,419

Bố trí cốt thép tại lỗ thăm: Kích thước lỗ thăm 60x60(cm).Để tính toán cốt thép
gia cường cho lỗ thăm, ta tiến hành tính cốt thép bỏ đi tại diện tích của lỗ thăm
rồi lấy diện tích thép đó gia cường cho lỗ thăm.
Diện tích thép tại diện tích lổ thăm là:
A = 2(Agối + Anhịp) = 2x0,6(4,02+2,52) = 7,848cm2. Chọn 10φ10 = 7,854cm2.
Bố trí thép cho lỗ thăm: ta gia cường
nhau, mỗi phương bốn thanh). Và

2φ10

8φ10

(đặt theo hai phương vuông góc
0

đặt nghiêng góc 45 đi qua giao điểm

8φ12

kia, như hình vẽ.
Các thanh cốt thép cấu tạo ta chọn ∅6a200 cho cấu tạo cốt thép ở mép dầm.
2.3.2. tính toán bản thành

a) Sơ đồ tính toán
Sơ đồ tính: Có 2 loại ô bản thành kích thước

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 13


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

L1 5, 75
=
= 2,614
h 2, 2
L1 x h = (5,75x2,2)m có

> 2 => bản làm việc 1 phương.

L2 6, 25
=
= 2,84
h
2, 2
L2 x h = (6,25x2,2)m có

Mặt khác:

>2 => bản làm việc 1 phương.

h dmax 30
=

=2 < 3
hb
15

Thành bể là cấu kiện chịu nén lệch tâm, để đơn giản tính toán thiên về an toàn,bỏ
qua trọng lượng bản thân của thành bể. Xem thành bể là cấu kiện chịu uốn có:
Cắt 1 dải rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính toán. Do bản nắp tựa lên thành
bể và thành bể theo phương lực tác dụng có độ cứng lớn nên sơ đồ tính là 1 đầu
ngàm & 1 đầu tựa đơn.
Tải trọng: thành bể chịu tác dụng của gió và áp lực nước.
Có 2 tổ hợp nguy hiểm nhất là:
Bể chứa đầy nước + gió hút.
Bể không chứa nước + gió đẩy.
Tuy nhiên,trường hợp bể không chứa nước + gió đẩy thì tải rất nhỏ so với trường
hợp bể đầy nước và có gió hút nên ta có thể bỏ qua không xét. Mặc dù ứng với mỗi
tổ hợp thì sẽ cho ra 1 biểu đồ mô men khác nhau, nhưng khi tính toán ta bố trí thép
2 lớp, cho nên để đơn giản và thiên về an toàn, chúng ta chỉ cần tính cho 1 tổ hợp
bể chứa đầy nước + gió hút.
Ta có sơ đồ tải trọng và biểu đồ nội lực bản thành như sau:
PNUOC=2420(daN/m)

X1

Mngam1

Mmax1

X2

PNUOC=718,6(daN/m)

Mngam2
Mmax2

Hình 2.. Sơ đồ tải trọng và biểu đồ nội lực.

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 14


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

b) tải trọng
Tải gió: q = W x 1m = n.W0.k.c
Trong đó: n - hệ số tin cậy của tải trọng gió; n = 1,2.
Thành phố Quy Nhơn thuộc vùng IIIB; dạng địa hình B => W0 = 125kG/m2.
c = +0.8 đối với gió đẩy và -0.6 đối với gió hút.Hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực
gió theo độ cao và dạng địa hình (tra trong bảng 5-TCVN 2737:2012).
Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:
Gió đẩy: qđ = W0nkiCđB.
Gió hút: qh = W0nkiChB.
Bảng 2. . Bảng tính toán tải trọng gió
qđ

qh

(daN/m2)

(daN/m2)

0,6

951,75

713,81

0,6

964,50

723,38

Z (m)

k0

N

L2 (m)

Cđ

Ch

38,1

1,269

1,2

6,25

0,8

41

1,286

1,2

6,25

0,8

Chọn qđ= 958,13(daN/m2), qh= 718,60(daN/m2)
Áp lực nước: phân bố theo hình tam giác, lớn nhất ở đáy bể:
pn = 1,1x1000 x (2,2-0,13) = 2277(daN/m2).
=> Lực tác dụng lên dải thành rộng 1m: Pnước=2277(daN/m).

c) Nội lực và tính toán cốt thép
Mô men do áp lực của nước gây ra
M ngam1 =

Tại ngàm 1:

Pl 2 2277 × 2,3252
=

= 820, 734(daN.m)
15
15

Pl 2
2277 × 2,325 2
M max1 =
=
= 336,328(daN.m)
33,6
33,6

Tại nhịp1:
Cách ngàm một đoạn x1 = 0,553.l = 1,217m.
Mô men do áp lực gió hút gây ra:
M ngam 2 =

Tại ngàm 2:

Pl 2 718, 60 × 2,325 2
=
= 485,56(daN.m)
8
8

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 15

Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
M max1 =

Tại nhịp 2:

GVHD: PHẠM THỊ LAN

9.Pl 2
9
=
× 718,6 × 2,3252 = 273,128(daN.m)
128 128

, cách ngàm

một đoạn x2 = 0,625.l = 1,375m.
Như tính toán ở trên cho ta thấy vị trí gây ra mô men max ở nhịp do hai tải gió
hút và áp lực nước gây ra không trùng nhau, tuy nhiên để thiên về an toàn ta cộng
hai giá trị mô men max tại nhịp này lại để tính toán cốt thép cho bản thành.

M nhip = 336,328 + 273,128 = 609, 456( daN .m)
Mô men dương tại nhịp:

M ngam = 820,734 + 485,56 = 1306, 294( daN .m)
Mô men âm tại ngàm:

d) Tính toán cốt thép
Bê tông B20 ⇒Rb=11,5(MPa):α R = 0,437
Cốt thép AI, ⇒ Rs = 225 (Mpa),

ξ R = 0, 645

Tính bản như cấu kiện chịu uốn, tiết diện b×h = 100×15cm.
Chọn a = 2cm → ho = 15 – 2,5 = 12,5cm.
+ Công thức tính:

αm =

ξR b bh o
A
M
A
=
µ = s .100%
s
2
Rs
Rb b ho ξ = 1 − 1 − 2α m
bho
,
,
,

Hàm lượng cốt thép: hàm lượng cốt thép không được quá nhiều để tránh phá hoại
µ min ≤ µ ≤ µ max

giòn, cũng không được quá ít:
µ=

Với

µ min :

As

bh0

µ max = ξ R

;

.

Rb
11,5
= 0, 645
.100 = 3, 297%
Rs
225

µ min = 0,1%

µ min = 0,05%
theo TCVN 356 – 2005 thì

thường lấy

Bảng 2. . Tính toán cốt thép cho bản thành
Mô men (kN.m)
Mngàm

13,063

αm
0,073

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

ξ

0,076

As (cm2 )
3,90

Trang 16

Chọn

Aschon (cm2 )

∅8a125

4,024

µc

(%)
0,322

Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
Mnhịp

6,095

0,034

GVHD: PHẠM THỊ LAN

0,035

1,80

2,515

∅8a200

0,194

Như vậy, theo kết quả tính toán ở bảng trên ta chọn thép ∅8a125 bố trí hai lớp
cho bản thành.Thép theo phương dài của bản thành bố trí cấu tạo φ6a200.
2.3.3. tính toán sàn đáy bể nước
Chọn đáy bể dày 16cm; sơ bộ chọn kích thước tiết diện các dầm đáy là
D300x500mm.

a) Sơ đồ tính
Đáy bể chỉ có kích thước 5,75x6,25m.

Ta có tỉ số

Tỉ số

l2
l1

=1,09 ;1,09< 2 => bản làm việc hai phương.

hd
55
=
= 3, 44 > 3
hb 16

=> bản liên kết với dầm dạng ngàm.

Vậy sơ đồ tính của ô bản là: bản 4 đầu ngàm. Nội lực ô bản tra theo sơ đồ 9.

b) Tải trọng
Tĩnh tải: do lớp cấu tạo sàn.
Bảng 2. . Giá trị tính toán tĩnh tải sàn đáy
Thành phần
Lớp vữa ximăng tạo dốc 2%
Lớp chống thấm
Sàn bêtông cốt thép
Vữa trát

Chiều dày
(cm)

Tải tiêu chuẩn

(daN/m2)

Hệ sốan
toàn

Tải tính toán
(daN/m2)

4

1800x0,04

1,3

93,6

2000x0,03
2500x0,16
1800x0,015

1,2
1,1
1,3

72
440
35,1
640,8

3

16
1,5
Tổng cộng

Áp lực nước: Pn = n.γn.h = 1,1x1000x2,07 =2277daN/m2.
Hoạt tải: do bản đáy không chịu đồng thời tải của nước và hoạt tải sửa chữa nên
ta bỏ qua hoạt tải.
⇒

Tổng tải trọng tác dụng lên đáy bể: qtt = 640,8+2277=2917,8(daN/m2).

Nội lực:

Ta có

l2 6, 25
=
= 1, 09
l1 5, 75

<2, bản làm việc hai phương.

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 17


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
⇒

GVHD: PHẠM THỊ LAN

P =qtt l1l2 = 2917,8 x 5,75 x 6,25 = 104858,438(daN).

c) Mommen và tính thép
Bảng 2. . Giá trị tính toán momnen
Ô
sàn

Cạnh dài
L2 (m)

Cạnh ngắn
L1 (m)

5,75

6,25

α=
L2/L1
1,09

Tổng tải
trọng P (daN)
α1 =
α2 =
β1 =
β2 =

0,0192
0,0164
0,0447
0,0378

2917,8

Momen
(daN.m)
2013,282
1719,678
4687,172
3963,649

M1 =
M2 =
MI =
MII =

+ Bê tông B20, với Rb = 11,5(MPa), Rbt = 0,9(MPa).
Cốt thép sử dụng có các đặc trưng sau:
+ Cốt thép sàn: AII⇒ Rs = 280(Mpa).
+ Tính bản như cấu kiện chịu uốn, tiết diện b×h = 100×16cm.
+ Chọn a = 2cm → ho = 16– 2,5= 13,5cm.
+ Công thức tính:

αm =

ξR b bh o
A

M
As =
µ = s .100%
2
Rs
Rb b ho ξ = 1 − 1 − 2α m
bho
,
,
,

Hàm lượng cốt thép: hàm lượng cốt thép không được quá nhiều để tránh phá hoại
µ min ≤ µ ≤ µ max

dòn, cũng không được quá ít:
µ=

Với
µ min :

As

bh0

µ max = ξR

;

.

Rb
11,5
= 0,645.
.100 = 2, 65%
Rs
280

µ min = 0,05%
theo TCVN 356 – 2005 thì

µ min = 0,1%
thường lấy

Bảng 2. . Giá trị tính toán cốt thép cho bản đáy
Kí
hiệu

momen
(kN.m)

ho
(cm)

αm

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

ξ

AsTT

(cm2)

Trang 18

�TT
(%)

Chọn

As
chọn
(cm2)

�c
(%)


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
M1

20,133

13,5

0,096

GVHD: PHẠM THỊ LAN
0,101

5,6

0,42

∅12a20

5,66

0,56

5,656

0,42

15,39

1,14

12,31

0,91

0
M2

17,197

13,5

0,082

0,086

4,77

0,35

∅12a20
0

MI

46,872

13,5

0,224

0,257

14,25

1,06

∅14a10
0

MII

39,636

13,5

0,189

0,211

11,7

0,87

∅14a12
5

Theo kết quả tính toán trong bảng trên, hàm lượng cốt thép chọn thỏa yêu cầu.
Thép cấu tạo chọn φ6a200.
2.3.4. tính toán dầm nắp và dầm đáy hồ nước

a) Tải trọng
Dầm nắp: do sàn truyền vào dưới dạng tải phân bố hình thang và hình tam giác.

q nap
DN:

l1
5, 75
= 454, 4x
= 1306, 4(daN / m)
2
2

D20X40

DN

1464,53(daN/m)

D20X40

D20X40

6250

1464,53(daN/m)

5750

D20X40

Hình 2. . Diện truyền tải trọng lên dầm nắp

Dầm đáy: do tĩnh tải bản đáy, trọng lượng nước truyền vào và trọng lượng tường.
gtường =0,15.(2,2-0,3).2500.1,1=783,75daN.m
q sanday

DD:

l1
5, 75
= 29,178x
= 83,887(kN / m)

2
2

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 19


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN
5750

D20X50

D20X50

8957,64(daN/m)

D20X50

DD

6250

8957,64(daN/m)

gsan=891(daN/m)

D20X50

Hình 2. . Diện truyền tải lên dầm đáy

Tải trọng phân bố tác dụng lên dầm có dạng hình thang. Để quy đổi sang dạng tải
trọng phân bố hình chữ nhật cần xác định hệ số chuyển đổi k.

Với

k = 1 − 2β 2 + β 3

β=
với

B
5,75
=
= 0, 46 → k ≈ 0,674
2 L2 2 × 6, 25

Tải trọng phân bố tác dụng lên dầm có dạng hình tam giác k=5/8=0,625.
Để tiện rong tính toán và thi công ta chọn giá trị k=0,674 và tính toán cho dầm có
chiều dài 6,25(m) và su khi có cốt thép của dầm thì bố trí côt thép cho các dầm nắp
và dầm đáy khác tương tự.
DN:

q nap = k.q nap

l1
+ g bt = 0, 674.1306, 4 + 1,1.0, 2.0,3.2500 = 1045, 514(daN / m).
2

DD:
l1
+ g tuong + g bt = 0,674.83,887 + 7,838 + 1,1.0,3.0,55.25
2
= 68,195(kN / m)

q san = k.qsanday
q san

Sơ đồ tính của dầm nắp và dầm đáy là các dầm đơn giản, liên kết khớp ở hai đầu
như hình vẽ.

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 20


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

Mmax

6250

Hình 2. . Sơ đồ tính toán dầm đáy và dầm nắp

b) mommen và tính thép
momen:

Sau khi tính toán, ta có giá trị momen và lực cắt max như sau:
Bảng 2. . Giá trị tính toán mommen dầm đáy và dầm nắp
Nội lực

Phần tử dầm đáy

Phần tử dầm nắp

Lực cắt Qmax (daN)

213,109

32,672

mmax (mnhip) (kN.m)

332,983

51,050

Tính toán và bố trí thép cho hệ dầm:
Tính thép dầm nắp:
Bê tông B20 có:

R b = 11, 5(MPa),; αR = 0, 429

Dùng thép AII (φ>10),

R s = 280(MPa), ξ R = 0, 623

Dầm nắp b x h = 200x300.
Dầm đáy b x h = 300x500.
Tính cốt thép:
A schon
M
R b bh o
µ=
αm =
As = ξ
bh o
R b bh o2 ξ = 1 − 1 − 2 × α m
Rs
;

;

;

Rb
11,5

= 0, 623x
= 2,56%
µ max = ξ R
Rs
280

µ = 0,1%
 min
Bảng 2. . Tính thép cho dầm nắp.

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 21

;


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III
h0
Monen
Phần tử
(kN.m) (cm
)

αm

GVHD: PHẠM THỊ LAN
As

ξ

(cm2)

Dầm
nắp

51,05

27

0,304

0,209

8,32

Dầm
đáy

339,62

51

0,371

0,492

30,92

Chọn
thép
2φ20
1φ18
4φ25
2φ28

µ min µ
< ;
µ µ max

<

A sc

µ

(cm2)

(%)

8,83

1,64

Thỏa

31,95

2,01

Thỏa

Tính cốt đai:
Dầm nắp:
Qgối=3267,231(daN).
Xét: Qbt=ϕb3(1 + ϕf + ϕn)Rbtbho = 0,6 x (1 + 0 + 0) x 20 x 27x 9= 2916(daN).
Vậy Qmax =3267,231(daN) >ϕb3(1 + ϕf + ϕn)Rbtbho = 2916(daN), bê tông đủ khả
năng chịu cắt. Chọn cốt đai theo cấu tạo φ 6, đai 2 nhánh.
Điều kiện tính toán:
Q bo = 0,5.ϕ b4 .(1 + ϕ n ).R bt .b.h o = 0,5.1,5.9.22.27 = 4009,5

Q bo

(daN)

Q

=4009,5(daN) <

=150,05(kN). Không cần phải tính toán cốt đai, bố trí cốt

đai theo cấu tạo.
150mm.
h dp / 2
Sct≤
S ≤ Smax =

=> Sct = 150mm.
ϕb4 ( 1 + ϕn ) R bt bh o2 1,5.9.22.27 2
=
≈ 66cm.
Q
3267, 23

Ta chọn ∅6a150.
+ kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiếp diện nghiêng theo úng suất nén chính
khi đã bố trí cốt đai:

Q < 0,3ϕω1ϕb1R b bh o

.

E s n.a sw
2,1.104 2.0, 283
ϕω1 = 1 + 5.α.µω = 1 + 5. .
= 1 + 5.
.
= 1,029 < 1,3
E b b.s
2,7.103 20.15

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 22


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

ϕb1 = 1 − β.R b = 1 − 0,01.11,5 = 0,885
0,3ϕω1ϕb1R b bh o = 0,3.1,029.0,9.1,15.20.27 = 172,532

(kN)>32,672(kN)

Vậy dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.
Chọn ∅6a300 bố trí trong đoạn còn lại của dầm.
Vậy ta bố trí ∅6a150 cho ¼ chiều dài nhịp, giữa dầm bố trí ∅6a300 cho dầm.
Dầm đáy:
Qgối=213,109 (kN)=21310,9(daN).
Xét: ϕb3(1+ϕf +ϕn)Rbtbho=0,6x(1+0+0)x30x51x9= 8262(daN).

Vậy Qmax =213,109(kN)>ϕb3(1 + ϕf + ϕn)Rbtbho = 82,62(kN), bê tông không đủ
khả năng chịu cắt,. Chọn sơ bộ cốt đai φ , đai 2 nhánh, Asw=0,503(cm2).
Điều kiện tính toán:
Q bo = 0,5.ϕ b4 .(1 + ϕn ).R bt .b.h o = 0,5.1,5.9.30.51 = 10327,5
Q bo

(daN)

Q

=10327,5(daN) < =21310,9(daN). Không cần phải tính toán cốt đai.

Bố trí cốt đai theo cấu tạo
Smax =

ϕb4 (1 + ϕn )R bt bh o2 1,5.(1 + 0)0,09.30.512
=
≈ 49cm .
Q
213,109

với dầm có h>450: Sct≤

500mm.
hd / 3

=>chọn Sct = 183mm.

Chọn S=150mm.
Ta chọn ∅8a150 cho dầm.

kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiếp diện nghiêng theo úng suất nén chính khi
đã bố trí cốt đai:

Q < 0,3ϕω1ϕb1R b bh o

ϕω1 = 1 + 5.α.µω = 1 + 5.

.

E s n.a sw
2,1.104 2.0,503
.
= 1 + 5.
.
= 1,013 < 1,3
E b b.s
2,7.103 20.150

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 23


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

ϕb1 = 1 − β.R b = 1 − 0,01.11,5 = 0,885
0,3ϕω1ϕb1R b bh o = 0,3.1,013.0,9.1,15.30.56 = 528, 42

(kN)>231,98(kN)

Vậy dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.
Đoạn dầm giữa nhịp, bước đai chọn theo cấu tạo:

s ≤ s ct =

3h
3 .550
=
=412, 5 (mm)
4
4
500 (mm)

Chọn ∅8a300 bố trí trong đoạn còn lại của dầm.
Vậy ta bố trí ∅8a150 cho ¼ chiều dài nhịp, giữa dầm bố trí ∅8a300 cho dầm
2.3.5. Tính toán cột.
Như đã chọn tiếp diện cột ở trên là 30x30(cm).

a) Cột trên
do nội lực bản thành truyền vào dầm đáy và dầm nắp nên cột trên là cột cấu tạo.
Ta sẽ tính toán cột dưới xong bố trí cốt thép cốt dưới cho cột trên.

b) Cột dưới
do dầm được tính toán là dầm đơn giản, liên kêt khớp ở hai đầu nên không có
giá trị momen tại gối và để thuận tiện cho việc tính toán bằng tay, ta tính cột dưới là
cột chịu nén đúng tâm.
Tải trọng gồm:
tt

tt
N nap
= q nap
.l1 .l2 = 454, 4.5,75.6, 25 = 16330(daN)

Tổng tải trọng bản nắp:
tt
tt
N day
= q day
.l1 .l 2 = 2917,8.5,75.6, 25 = 104858, 438(daN)

Tổng tải trọng bản đáy:
Tổng tải trọng bản thân bản thành:
tt
N bthanh
= 1,1.0,15.(2, 2 − 0,3).(5,75 + 6, 25).2500 = 9405(daN)

Trọng lượng bản thân 4 cột:
N bttt = 4.n.γ.b.b.(h1 + h 2 ) = 4.1,1.2500.0,3.0,3.(2,85 − 0, 3 − 0,55) = 1980(daN)

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 24


Bài tập lớn: bê tông cốt thép III

GVHD: PHẠM THỊ LAN

Tổng tải trọng bản thân dầm nắp:
tt
N btdn
= 1,1.0, 2.0,3.(5,75 + 6, 25).2.2500 = 3960(daN)

Tổng tải trọng bản thân dầm đáy:
N btttdd = 1,1.0,3.0,55.(5,75 + 6, 25).2.2500 = 10890(daN)
Tổng tải trọng tác dụng lên 4 cột dưới là:
tt
N tt = N ttnap + N day
+ N ttbthanh + N ttbt + N ttbtdn + N ttbtdd = 1474, 234(kN)

N=
Tải trọng tác dụng lên 1 cột dưới là

N tt 1474, 234
=
= 368,559(daN)
4
4

N ≤ N gh = ϕ(A b .R b + A st .R sc )

Sao cho:

(1)
λ=

Do cột dưới khá ngắn l=0,6(m) nên:

Từ (1) suy ra:

N
− A b .R b
368,559 − 1,15.30.30
ϕ
A st =
=
= −23,8(cm 2 )
R sc
28

Vậy ta chọn 4∅16 có
µ=

lo
600
=
= 6,95 < 14 ⇒ ϕ = 1
rmin 0, 288.300

A st = 8,04(cm 2 )

A ct
8,64
=
= 2,54(%) < 3(%)
b.h 20.17

c) Bố trí cốt đai

Ta bố trí cốt đai cho cột theo các điều kiện như sau:
φct ≥ max(5mm, 1/4φmax )
a ct ≤ min(a 0 , k.φ min chiuluc )
Do hệ số μt<3(%) và Rsc<400Mpa, k=15, ao=500
Nên:

SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG

Trang 25