Bài thuyết trình bê tông cốt thép 2: Thiết kế công trình dân dụng bê tông cốt thép

         BÀI THUYẾT TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP 2:
“THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG BÊ TÔNG CỐT THÉP”

GVHD: Th.S Nguyễn Tấn
SVTH: 1. NGUYỄN THANH BÌNH  _KC12
             2. NGUYỄN ĐÌNH KHẢI _XC12B
3. NGUYỄN VĂN DỰ     _ XC12A

MỤC LỤC
Phần I: Đề bài
Phần II: Tính toán cốt thép và bố trí cốt thép cho sàn


1. Phân tích và đề xuất phương án tính toán cho sàn
2. Cấu tạo, kích thước tiết diện và xác định tải trọng tác dụng
3. Sơ đồ tính và phương pháp xác định nội lực
4. Tính toán và kiểm tra cốt thép
5. kiểm tra võng và nứt
Phần III:Tính toán cốt thép và bố trí cốt thép cho cầu thang bộ
1. Phân tích và đề xuất phương án tính toán cho cầu thang
2. Cấu tạo, kích thước tiết diện và xác định tải trọng tác dụng
3. Sơ đồ tính và phương pháp xác định nội lực
4. Tính toán và kiểm tra cốt thép
5. kiểm tra võng và nứt
Phần IV:Tính toán cốt thép và bố trí cốt thép cho khung không 
gian
1. Cấu tạo, kích thước tiết diện và xác định tải trọng tác dụng với cột 
và dầm
2. Sơ đồ tính và phương pháp xác định nội lực(đối với cột tính toán 
theo nén lệch tâm không gian,bằng phương pháp tương đương, 
phương pháp trực tiếp, biểu đồ tương tác)

3. Tính toán và kiểm tra cốt thép
4. kiểm tra võng và nứt


5. tính toán và kiểm tra cốt thép
6. kiểm tra nứt
Phần VI: Bản vẽ

Phần I: THÔNG SỐ ĐỀ BÀI:
1. Vật liệu:


­

 Bê tông cấp độ bền: B20
Cường độ chịu nén tính toán bê tông: Rb  = 11.5MPa = 11500 kN/m2.
Cường độ chịu kéo tính toán bê tông: Rbt = 0.9 MPa = 900 kN/m2.
γb = 1.0
Es = 21x104 MPa; Eb =27x103 MPa.

­

Cốt thép nhóm: 
CI: 

RS = 225 MPa, RSW  = 175 Mpa.

CII:

RS = 280 MPa, RSW  = 225 Mpa.

Cốt thép chịu kéo của sàn CII
Cốt thép chịu kéo của dầm, cột, móng CII
Cốt đai CI
2. Kích thước mặt bằng công trình:
3.                                   Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng lưới sàn


18550
1200

4350
3250

2000

7100

900

100 1000

1000

1000 100

3800

500

WC2

3550

3700

2100

3200

16450

MẶT BẰNG LẦ
U1

TL:1/100

3900

100
900

1400

1400

D3

1000

700 100

200

100600

100 860

1100

600
1365

250 515

300
100
200700

200 900
100
1200

4200

5050
3800

BẾ
P ĂN

Dv

D3

2200

+6.650

2200

+6.600

200

P.SHC

940

+6.650

P.NGỦ1

1200

700

+6.650

3350

900 100

1250

1400

1100

500
100

100

1150

150

100

400

515 250

10000

2800

1365

600
1970

1100

2700

D4

3000
200 700

OS1

3800

4900

300 500 200
100

200 1000 200

2200

LAN CAN 2


+19.800

+16.730

13.370

+10.010

+6.650

+3.675

+0.000


Phần 1: Tính toán và bố trí cốt thép toàn sàn:
Chọn sơ bộ các kích thước tiết diện và cấu tạo sàn:

­ Mái: sử dụng mái bằng, bê tông cốt thép, chỉ có hoạt tải sửa chữa.
­ Bản sàn: giả sử lựa chọn sơ bộ theo:

Vậy, chọn bề dày bản sàn là hb= 100 mm. 

­ Dầm phụ : chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

­ Dầmchính : chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

­  
Ngoài ra còn có dầm (400x200) 
CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT 
1. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm:
­

­công có tiết diện 200x300

2. Tải trọng dầm:
a. Dầm chính (200x500):

Trong đó: 

b­ bề rộng dầm (200 mm)
h­ chiều cao dầm 500 mm)
hs­ bề dày sàn (100 mm)
ng­ hệ số vượt tải


b­ khối lượng riêng bê tông (25kN/m2)
b. Dầm (200x300):

3. Tĩnh tải tường: tải tường dạng phân bố đều trên dầm:

Chọn  tầng  có chiều cao lớn nhất là htầng  = 3.675 ( m)

Trong đó:

bt ­ bề dày tường (0.1m­0.2 m)
ht ­ chiều cao tường (h – hd = 3.675 – 0.5 = 3.175 ( m)
t ­ khối lượng riêng tường (18 kN/m2)
ng ­ hệ số vượt tải

4. Kích thước cột:

 Tiết diện cột được chọn thông qua ước lượng tổng tải đứng tác dụng lên cột. Và 
việc thay đổi tiết diện cột cần tuân theo quy tắc sau để tránh thay đổi đột ngột độ 
cứng của cột: độ cứng của cột trên không được nhỏ hơn 70% độ cứng của cột dưới, 
nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổng lượng thay đổi không quá 50 %.
Việc chọn kích thước tiết diện cột sẽ được thực hiện theo các bước sau: 
Tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức:

 Trong đó: 

n là số tầng (4 tầng)
Rb ­ Cường độ chịu nén của bê tông (B20có Rb= 11.5 MPa).
kt ­ Hệ số xét đến ảnh hưởng khác nhau như momen uốn, hàm 
lượng cốt thép, độ mảnh cột. (chọn 1.1 ­ 1.5)
N ­ Lực nén được tính toán gần đúng như sau:

Trong đó: 

qs – trọng lượng sàn trong diện truyền tải
Si – diện truyền tải tầng thứ i


gd – trọng lượng dầm trong diện truyền tải
gt – trọng lượng bản thân tường trong diện truyền tải
gc – trọng lượng bản thân cột

 (Chưa biết các cột phía trên)
Chọn cột 2­A  làm cột tính sơ bộ tiết diện cột .
Sẽ lấy qs max , gdầm max , gt max
N= 6x [(3.962+3,6) * 
(3.55/2*4.9/2+3.8/2*4.9/2)+2.2*((3.55+3.8)/2+4.9/2)+12.575*(3.55+3.8+4.9)/2]=923( K

N)

= (1.1­1.5) *923/(11.5*1000)=(1.1­1.5) *0.08026 (m2)
 
=(1.1­1.5)80261(mm2)
Lấy kt  =1.1 ,suy ra A0 =88287 mm2

 Chọn cột 300x300 (mm)

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DẦM CỘT TRÊN MỖI TẦNG NHƯ SAU :





Hỡnh1.2Smtbngbtrớdm,ct

THITKSN
3000

OS 1

2200

OS 6

OS 2
OS 3

OS 5

1600

4900
3800

B

1100

C

800
150

3550

OS 4
A

1200

3550

3800

2000

3200

3900

900

16450

1

2

3

4

MAậT BAẩNG THEP SAỉ
N LAU 1 TL: 1/100

5

6


1. Phân loại bản sàn:

­ Xét tỉ số 2 cạnh ô bản làm việc, L1 là cạnh ngắn, L2 là cạnh dài như sau:
Nếu  Bản thuộc loại bản kê, bản làm việc 2 phương.
Nếu  Bản thuộc loại bản dầm, coi như bản làm việc 1 phương L1.

ST
T
1

2
3
4
5
6

Tên ô 
bản
     OS1 
OS2
OS3
OS4
OS5
OS6

TẢI TRỌNG:

1.  TĨNH TẢI 

kích thước
L2(m)
4.900
4.900
3.800
3.200
3.900
4.900

L1(m)
3.550

3.800
2.000
1.200
3.800
1.300

L2/L1

Loại bản

1.38
1.29
1.90
2.67
1.02
2.77

Làm việc 2 phương
Làm việc 2 phương
Làm việc 1 phương
Làm việc 2 phương
Làm việc 2 phương
Làm việc 1 phương


Hình 2.1 Cấu tạo sàn
Bảng 2.1 Tải trọng tác dụng lên sàn thường:

­ Tất cả tường biên là tường 200, còn lại tường ngăn là tường 100 (kể cả tấm chắn  
ban công). Để  thiên về  an toàn và đơn giản trong việc tính toán, ta cho tường có 

mặt ở tất cả bên trên dầm.


2

Tính cốt thép cho sàn toán.

L1

­ Tính cho ô bản loại làm việc 2 phương

L2

Hình 3.2 Sơ đồ ô sàn  2 phương 

­ Các ô sàn đều có hd/hb = 400/100 = 4  xem bản ngàm vào dầm
 Tính theo sơ đồ 9 gồm 4 biên ngàm.

           Sơ đồ tính 


Tính M, rồi tính :

Tính As ,chọn thép sàn 


Tính sàn 1 phương 

Kiểm tra võng và nứt cho ô sàn lớn nhất ( theo TCVN 5574­2012):



Ta chọn ô bản 2để kiểm tra vì có tải trọng và nhịp lớn nhất trong các ô bản 
để kiểm tra độ võng và nứt cho sàn.
Với tải trọng tiêu chuẩn, ta tìm được nội lực như sau:
=

294 daN/m

 

=

177 daN/m

 

=

672 daN/m

 

=

404 daN/m

 Kiểm tra hình thành khe nứt:

­

Mômen cực hạn gây ra nứt cho tiết diện được tính toán theo công thức sau:

Trong đó:

                            
Trong đó:


: lần lượt là mômen quán tính đối với trục trung hoà của diện tích vùng bê tông chịu 
nén, của diện tích cốt thép chịu kéo và của diện tích cốt thép chịu nén. 
: mô men tĩnh đối với trục trung hoà của diện tích vùng bê tông chịu kéo.
: mô men kháng uốn của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng cốt thép đến 
biến dạng không đàn hồi của bê tông vùng chịu kéo.
Vị trí trục trung hòa  được xác định từ phương trình:
Với  lần lượt là mô men quán tính tĩnh đối với trục trung hòa của diện 
tích vùng bê tông chịu nén, diện tích cốt thép chịu nén và diện tích cốt thép chịu 
kéo.
  Trường hợp 1:  Tính tại giữa nhịp: M =294 daNm/m

Vì tính ở nhịp nên không có cốt thép trong vùng nén 

4

s

Thép ϕ6 thuộc loại CI có E =21.10 Mpa                                    
b

3

Bêtông B20 đóng rắn tự nhiên E =27.10 MPa

Tính  :


Kiểm tra điều kiện: 
M = 297  Mcrc  = 420.98  daNm => Không xuất hiện vết nứt ở nhịp
  Trường hợp 2:  Tính tại gối: M =672 daNm/m

4

s

Thép ϕ8 thuộc loại CI có E =21.10 MPa
b

3

Bêtông B20đóng rắn tự nhiên E =27.10 Mpa




2

s

s


Tính  :

s

0

s 0

s

bx  – (1.5hb + αA ’ + αA )x + 0.5bh  + αA ’h  – αA h  + αA h = 0
2

100x –(1.5x10x100+7x1.66+7x3.87)x+0.5x100x10x10+7x1.66x8.5­
7x3.87x8.5+7x3.87x10=0



2

2

100x  ­1538.71x + 5139.41= 0
x = 4.92 cm


Kiểm tra điều kiện: 
M = 672  Mcrc  = 714.798  daNm => Không xuất hiện vết nứt ở gối.

Kết luận: Không xuất hiện vết nứt trên cấu kiện.
 Kiểm tra độ võng
Độ võng  giữa nhịp ;  chỉ xét tải tiêu chuẩn:
Độ cứng chống uốn của dầm không có khe nứt: 

φb là hệ số ảnh hưởng đến từ biến của bê tông
φb1 = 0.85 với bê tông nặng ; φb2 = 2
Ired – moment quán tính của tiết diện quy đổi với trục trọng tâm của tiết diện:

Ta có:  
 ; 
Moment tính võng tính dựa vào tải tác dụng ngắn hạn và dài hạn:

β: hệ số phụ thuộc liên kết và dạng tải trọng tác dụng. Ta có bản sàn có dạng kết 
cấu 2 đầu ngàm vào dầm và chịu tải phân bố đều ⟶ β=1/16
⟶Độ võng của dầm: 
Ta có độ võng giới hạn của sàn phẳng khi nhịp L = 4.9m: là [f] = L/200 = 2.45 cm
 => f = 0.96 cm < 3 cm




Ta có: f < [f] nên thỏa điều kiện độ võng của ô bản.

 Phần 2: THIẾT KẾ D
   ẦM   VÀ 
   C
  ỘT BẰNG PHẦN MỀM ETAPS  : 
1.TÍNH DẦM 
     Tỉnh tải

a. Tĩnh tải sàn: Đã tính ở mục phần 1 (gs = 121.2kN/m2), 
Riêng nhà vệ sinh(gs=329.4 kN/m2)
Lưu ý : đã trừ btct dày 100 mm có g=275 kN/m2 do phần mềm tính trọng lượng 
bản thân
b. Tĩnh tải tường: 
 Ghi chú:Tải tường chỉ có ở các tầng bên dưới, tầng mái không có tải tường.
c.  Hoạt tải 
PS=360 dN/m2
Riêng nhà vệ sinh OS4 là Ps=240 dN/m2
Lưu ý: gắn tải tương lên dầm ảo 
d.  Tải gió 
Nhận xét: Tải trọng gió tác dụng lên khung không gian được tính toán tương tự khung 
phẳng.
Tải gió bao gồm 2 thành phần tĩnh và động:
Vì công trình có chiều cao dưới 40m nên thành phần gió động của tải trọng gió không 
cần xét đến.
Tải trọng gió tác dụng lên khung không gian phải tính toán theo 4 hướng: gió 
trái, gió phải, gió trước, gió sau. Mỗi hướng gió gồm gió đẩy và gió hút. Phải tính 
toán tải trọng gió lên tất cả các dầm biên của công trình.
Tải trọng gió tác dụng lên dầm biên:
a. Gió đẩy:
Trong đó:  Wo – giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo TCVN 2737­1995 
(công trình được xây dựng tại TP HCM:  Wo = 95 kN/m2, khu vực II.A giảm 12 kN/m2 
nên còn 83 daN/m2)
k­ hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và 
dạng địa hình. (Tra trong tiêu chuẩn 2737­1995).
n­ hệ số tin cậy (lấy giá trị n = 1.2)
c­ hệ số khí động phụ thuộc vào hình dáng công trình (c = +0.8)
Btg­ chiều cao tầng nhà (Btg = 3.63 m)

a. Gió hút: (phía khuất gió của công trình)

Trong đó:  Wo – giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo TCVN 2737­1995 
(công trình được xây dựng tại thành phố Cần Thơ – khu vực II.A:  Wo = 95 kN/m, khu 
vực II.A giảm 12 kN/m nên còn 83 daN/m2)
k­ hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ
n­ hệ số tin cậy (lấy giá trị n = 1.3)
c’­ hệ số khí động phụ thuộc vào hình dáng công trình (c = ­ 0.6)
Btg­ chiều cao tầng nhà (Btg = 3.6 m) 
BẢNG TÍNH EXCEL 
1.Gió
tĩnh
Giá trị
tiêu
chuẩn
của
thành
phần
tĩnh:
Wj = Wok(zj)c
trong
đó:
c - hệ số khí động
k(zj) hệ số
tính
đến sự
thay
đổi áp
lực gió

theo
chiều
cao

STORY

RF

Gió
tĩnh

zj (m)

19.80

c = 0.8 + 0.6
=

1.4

Gió
tĩnh

k(zj)

Wj
(T/m2)

Bx (m)

0.795

0.092

18

B

F

y

y

(
m
)
5

Fx (T)

1.47

F F
x

y

( (
(

k k
T
NN
)
) )
5 1 5