Chuyên đề tốt nghiệp bê tông cốt thép

CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
1. Lập mặt bằng kết cấu và sơ đồ truyền tải
1.1. Giới thiệu về kết cấu bản thang:
a. Tài liệu thiết kế:
+) TCVN 2737- 1995: Tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế.
+) TCXDVN 356 - 2005: Kết cấu bê tông và BTCT tiêu chuẩn thiết kế. Sổ
tay
thực hành kết cấu công trình - PGS. PTS. Vũ Mạnh Hùng .
b. Vật liệu sử dụng:
Bảng IV.1. Bảng giá trị sử dụng vật liệu bê tông và cốt thép

STT

Vật liệu sử dụng

Hệ số
Rb = 11,5

1

Bê tông B20

2

Thép nhóm CI

Rs = 225

3

Thép nhóm CII

Rs = 280

Rbt = 0,9

Đơn vị
MPa

MPa

c. Bậc thang:
Bậc xây gạch chỉ, mỗi đợt 13 bậc (12 cổ bậc)
Bb =300(mm), Hb =158(mm)
C= 1582 +3002 = 339,06 (mm)


300
cos α = 
÷ = 0,88
2
2
 300 + 158 

Mặt cắt bậc thang

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Trang 1

CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.2. Mặt bằng kết cấu và sơ đồ truyền tải

2. Kích thước tiết diện thang
2.1. Lựa chọn kích thước tiết diện:
a. Bản thang:
- Cầu thang thuộc loại cầu thang 2 vế dạng bản.
- Chiều dầy bản thang chọn sơ bộ theo công thức
D
hb =  ÷.l
m

Trong đó:

D = (0,8 -:- 1,4). Chọn D = 1,4
m = (30 -:- 45), Chọn m = 30



Cho nên: h =  ÷.1, 4 = 0, 065 ( m ) = 6,5(cm)
 30 
Chọn h = 0,1 (m) = 10 (cm)
b. Cốn thang:
1, 4


- Chiều cao tiết diện: hc =  ÷

1 1 
1 1 

÷.l =  ÷ ÷.430 = (53, 75 − 21,50)cm
 8 20 
 8 20 

Chọn h = 30cm
- Chiều rộng tiết diện: bc = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .h = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .30 = (9 − 15)cm
Chọn b = 10cm
Tiết diện dầm cốn thang: (bxh)=(10x30)cm
SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Trang 2


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
c. Dầm chiếu nghỉ 1:




- Chiều cao tiết diện: h =  ÷ ÷.l =  ÷ ÷.310 = (38, 75 − 15,50)cm
 8 20 
 8 20 
Chọn h = 40cm
- Chiều rộng tiết diện: bc = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .h = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .40 = (12 − 20)cm
1

1

1

1

Chọn b = 22cm
Tiết diện dầm chiếu nghỉ 1: (bxh)=(22x40)cm
d. Dầm chiếu nghỉ 2:




- Chiều cao tiết diện: h =  ÷ ÷.l =  ÷ ÷.310 = (38, 75 − 15,50)cm
 8 20 
 8 20 
Chọn h = 40cm
- Chiều rộng tiết diện: bc = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .h = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .40 = (12 − 20)cm
1

1

1

1

Chọn b = 22cm
Tiết diện dầm chiếu nghỉ 2: (bxh)=(22x40)cm
e. Dầm chiếu tới:

- Chiều cao tiết diện: h =  ÷

1 1 
1 1 

÷.l =  ÷ ÷.310 = (38, 75 − 15,50)cm
 8 20 
 8 20 

Chọn h = 40cm
- Chiều rộng tiết diện: bc = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .h = ( 0,3 ÷ 0,5 ) .40 = (12 − 20)cm
Chọn b = 22cm
Tiết diện dầm chiếu tới: (bxh)=(22x40)cm
Bảng IV.2. Bảng thống kê kích thước tiết diện các loại dầm
STT

Loại dầm

Nhịp dầm l (m)

Tiết diện dầm
b (cm)

h (cm)

1

Cốn thang

4,3

10

30

2

Dầm chiếu nghỉ 1

3,1

22

40

3

Dầm chiếu nghỉ 2

3,1

22

40

4

Dầm chiếu tới

3,1

22

40

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Trang 3


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
3. Tải trọng:
3.1. Tĩnh tải:
Bảng tải trọng bản thang

STT

Trọng
Chiều lượng
dày
(kN/m3)

Cấu tạo các lớp

Tải trọng Hệ số
Tải trọng
tiêu chuẩn vượt
tính toán gtt
tc
g
tải
(kN/m2)
2
(kN/m )

Graritô
1

G tc =

(0,158 + 0,3)*0, 02* 20

0,02

20

0,54

1,1

0,60

(0,158 + 0,3)*0, 015*18 0,015

18

0,36

1,3

0,47

1,25

1,3

1,63

0,1582 + 0,32

Vữa lót
2

G tc =

0,158 + 0,3
2

2

Bậc xây gạch đặc
(0,158*0,3)

3

G tc =

4

Bản BTCT dày 10(cm)

0,100

25

2,50

1,1

2,75

5

Lớp vữa trát

0,015

18

0,27

1,3

0,351

2* 0,158 + 0,3
2

2

*18

Tổng cộng

4,92

5,801

Bảng tải trọng sàn chiếu nghỉ, chiếu tới

STT

Cấu tạo các lớp

Tải trọng Hệ số Tải trọng
tiêu chuẩn vượt tính toán
gtc
tải
gtt
n
(kN/m2)
(kN/m2)

1

Đá lát granito 0,02: 0,02x20

0,40

1,1

0,44

2

Lớp vữa lót d = 0,015: 0,015x18

0,27

1,3

0,35

3

Bản BTCT, d = 0,10(m): 0,10x25

2,50

1,1

2,75

4

Vữa trát d = 0,015: 0,015x18

0,27

1,3

0,35

Tổng cộng
SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

3,44

3,89
Trang 4


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
3.2. Hoat tải:
Hoạt tải tác dụng lên bản thang

STT

1

Hoạt tải Hệ số Hoạt tải
tiêu chuẩn Vượt tính toán
tải
Ptc
Ptt
n
(kN/m2)
(kN/m2)

Loại phòng

Bản thang

3.0

1.2

3.6

3.3. Trọng lượng một số cấu kiện:
Bảng trọng lượng các cấu kiện
Trọng lượng cấu kiện

Giá trị
(kN/m)

1

Cốn thang:
(10x30)cm

Bê tông: 25x0,10x(0,3 - 0,1)x1,1
Phần trát: 18x2x(0,10 + 0,3 - 0,1)x1,3x0,015
Tổng cộng:

0,55
0,21
0,76

2

Dầm chiếu nghỉ
1,2, chiếu tới
(22x40)cm

Bê tông: 25x0,22x(0,4 - 0,1)x1,1
Phần trát: 18x2x(0,22+0,4 - 0,1)x1,3x0,015
Tổng cộng:

1,815
0,365
2,18

Tường (22)cm

Phần gạch: 18x0,22x1,1
Phần trát: 18x2x1,3x0,015
Tổng cộng:

4,35
0,702
5,05

STT

3

Tiết diện

4. Tính bản thang:
4.1. Sơ đồ tính:
Bản thang là bản một đầu gối lên tường, một đầu gối lên cốn thang còn 2
phương kia gối lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
4.2. Tải trọng tác dụng:
Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản thang

STT Tên ô sàn
1

Bản thang

l1
(m)

l2
(m)

1,4

4,3

Tên tải trọng Giá trị
Tĩnh tải (Gtt)

5,801

Hoạt tải (P)

3,6

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Góc nghiêng
(cosα)
0,88

Đơn vị
kN/m²
kN/m²
Trang 5


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
STT Tên ô sàn

l1
(m)

l2
(m)

Tên tải trọng Giá trị

Góc nghiêng
(cosα)

Đơn vị

8,27

kN/m²

Tổng cộng: (Gtt+ P)*cosα

Xét tỷ số ld/ln = 4,3/1,4 = 3,07 > 2 bản làm việc theo một phương.
Xác định nội lực.

Để tính toán ta cắt một dải bản b =1(m) và nhịp tính toán ltt =1,14(m)
M max

q × ltt2 8, 27 ×1,142
=
=
= 1,343( kNm)
8
8

5. Tính bản chiếu nghỉ.
5.1. Sơ đồ tính:
Bản chiếu nghỉ một đầu kê lên dầm chiều nghỉ 1, một đầu kê lên dầm chiếu
nghỉ 2 còn hai phuơng kia kê lên tường.

Sơ đồ tính toán bản chiếu nghỉ
5.2. Tải trọng tác dụng:
Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ
STT

Tên ô sàn

l1
(m)

l2
(m)

Tên tải trọng

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Giá trị

Đơn vị
Trang 6


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
1

Chiếu nghỉ

1,75

3,1

Tĩnh tải (Gtt)

3,89

kN/m²

Hoạt tải (P)

3,60
7,49

kN/m²
kN/m²

Tổng cộng
5.3. Xác định nội lực:
l

3,1

2
Với ô sàn này có l = 1, 75 = 1, 77 < 2 nên làm việc 2 phương.
1

6. Tính toán cốn thang:
6.1. Kích thước tiết diện cốn thang: bxh=(10x30)cm.

6.2. Sơ đồ tính:
Là dầm đơn giản kê lên dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ.
Chiều dài cốn : l = 19002 + 38502 = 4300(mm)

6.3. Xác định tải trọng tác dụng lên cốn thang:
SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Trang 7


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
+ Trọng lượng bản thân cốn thang: 0,76 (kN/m)
+ Trọng lượng do bản thang truyền vào:

9, 401×1, 4
= 6,58(kN / m)

2

+ Tải trong do tay vịn truyền lên cốn thang lấy : 0,5(kN/m)
+ Tổng tải trọng tác dụng lên cốn thang: q = 0,76 + 6,58 + 0,5 = 7,84(kN/m)
+ Tải trọng tác dụng vuông góc với cốn thang: q.cosα = 7,84x0,88 = 6,90
(kN/m).
Xác định nội lực tính toán:
q × l 2 6,9 × 4,32
=
= 15,95(kNm)
8
8
q × l 6,9 × 4,3
=
=
= 14,84(kN )
2
2

M max =
Qmax

7. Tính toán dầm chiếu nghỉ 1: (DCN1)
7.1. Kích thước tiết diện: D-22x40(cm)

Kích thước tiết diện dầm chiếu nghỉ 1
7.2. Sơ đồ tính
Là dầm đơn giản kê lên tường.

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Trang 8


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

Sơ đồ tính toán dầm chiếu nghỉ 1
7.3. Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ:
+ Trọng lượng bản thân dầm: 2,18 (kN/m)
+ Tải trọng do bản chiếu nghỉ truyền vào theo ô dạng hình chữ nhật.
3,89 ×

1, 75
= 3, 404(kN / m)
2

+ Tổng: q = 2,18 + 3,404 = 5,584(kN/m)
Phản lực cốn thang: (Do BCN phân bố đều, do cốn thang, tay vịn).
p=

ct
Qmax
14,84
=
= 16,86(kN )
cosα 0,88

.

Xác định nội lực:

+ Tính toán mô men,lực cắt tại gối và tại nhịp cho lực phân bố đều q và tập
trung P:
q ×l2
5,584 × 3,12
+ P×a =
+ 16,86 ×1, 4 = 30,31(kNm)
8
8
q×l
5,584 × 3,1
=
+P=
+ 16,86 = 25,52(kN )
2
2

M max =
Qmax

7.5. Tính toán cốt thép và bố trí cốt thép:
+ Giả thiết a = 4(cm) => ho = 40 - 4 = 36(cm).
αm =

M
30,31×106
=
= 0, 092
Rb × b × ho2 11,5 × 220 × 3602

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2

Trang 9


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

(

)

(

)

ξ = 0,5 × 1 + 1 − 2α m = 0,5 × 1 + 1 − 2 × 0, 092 = 0,952
As =

M
30,31×106
=
= 315,86 ( mm 2 ) = 3,16 ( cm 2 )
Rs × ξ × ho 280 × 0,952 × 360

+ Đặt thép 2Ф16 => As = 4,02( cm2)
Kiểm tra:
µ% =

As
4, 02
=

× 100 = 0,508% > µ min = 0,1%
b × ho 22 × 36

7.6. Tính toán cốt đai:
Tính cốt đai lực cắt lớn nhất Q = 25,52(kN)
+ Kiểm tra điều kiện:
Q < 0,3 × ϕ w1 × ϕb1 × Rb × b × ho

+ Kiểm tra có Qmax = 25,52(kN )
a = 40 (mm) ; h0 = 360 (mm)
ϕ w1 = 1 + 5 × α × µ sw
α=

Es 2,1×105
A
2 × 28,3
=
= 9,13; µ sw = sw =
= 0,171%
4
Eb 2,3 ×10
b × s 220 ×150

ϕ w1 = 1 + 5 × 9,13 × 0, 00171 = 1, 078
ϕb1 = 1 − β × Rb = 1 − 0, 01×11,5 = 0,815
Q p = 0,3 ×1, 078 × 0,815 ×11,5 × 220 × 360 = 240126( N ) = 240,126( kN )
QT = 21,16(kN ) < Q p = 240,126(kN )

Kết luận: Dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính.
+ Kiểm tra điều kiện tính toán :

Ta có Q < 0,75 Rbt .b.h0
QP = 0,75 x 0,9 x 220 x 360 = 53460(N) = 53,460(kN)
QT = 25,52(kN) < QP = 53,460(kN)
Kết luận: Bêtông đủ chịu cắt . Chọn cốt đai Ф6a150
7.7. Tính toán cốt treo:
Ở chỗ cốn thang kê lên dầm chiều nghỉ cần có cốt treo để gia cố cho dầm
chính. Lực tập trung do dầm phụ truyền vào là:
P = 16,86(kN)
+ ) Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai, diện tích cần thiết là:
 h 
Rsw × Asw ≥ P  1 − s ÷
 h0 

Trong đó:

Rsw = 0,8Rs = 0,8.225 = 180

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2
10

Trang


CHUYÊN ĐỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
hs = h0 - hdp = 360 - 300 = 60
Asw: diện tích tiết diện 1 nhánh đai .
Ta có:

60 


180 × 0, 283 ≥ 16,86 × 1 −
÷
 360 

50,94 ≥ 14,05
+ ) Dùng đai Ф6, hai nhánh thì số lượng đai cần thiết là:
 h 
P  1 − s ÷ 16,86 × 1 − 60 ÷
 h0  =
 360  = 0,138 đai.
m≥
n × Asw × Rsw
2 × 0, 283 ×180

400

100

300

-> Đặt đai theo cấu tạo, đặt mối bên mép cốn thang 3 Ф6a50

SVTH: NGUYỄN MẠNH SƠN – LỚP: TC2015X1.VB2
11

Trang