Thuyết minh Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI 318 2014

Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Mục Lục

T r a n g 1 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Lời Mở Đầu
Giới thiệu sơ qua về nội dung tập thuyết minh Đồ án Bê tông cốt thép 1, gồm
có 3 phần chính: tính tốn thiết kế cho bản sàn, tính tốn thiết kế cho dầm phụ(dầm
sàn), và tính tốn thiết kế dầm chính( dầm khung). Tập thuyết minh lấy số liệu từ
đề, sau đó tham khảo tài liệu của các thầy cô trong ngành xây dựng và các tiêu
chuẩn ACI, kết hợp với các kiến thức đã học, các bài làm của những anh chị đi
trước, cùng với các phần mềm Excel, Word, Auto CAD, SAP2000 để tính tốn,
trình bày ra các dữ liệu từ đó đưa ra được bộ Đồ án hồn chỉnh.
Một số tài liệu được tác giả tham khảo:
- Sàn sườn bê tơng tồn khối – Nguyễn Đình Cống,
- Tiêu chuẩn ACI 318,
- Hướng dẫn đồ án môn học bê tông cốt thép 1 : Sàn sườn tồn khối có bản
dầm - Nguyễn Văn Hiệp,
- Một số TCXDVN như: TCXDVN 5574-2012,…vv

- Ngoài ra cịn có tham khảo một số bài làm đồ án bê tông cốt thép 1 từ các
anh/chị của trường và ngoài trường.
Mặc dù đã tham khảo, áp dụng các tài liệu và kiểm tra rất nhiều lần nhưng
không thể tránh khỏi những sai sót trong tập thuyết trình và kể cả Đồ án Bê tông
cốt thép 1 này của sinh viên. Rất mong được thầy thông cảm cho những thiếu sót
đó.
Để hồn thành được tập thuyết minh nói riêng và tồn bộ Đồ án Bê tơng cốt thép
1 nói chung, không thể không kể đến sự chỉ bảo, hỗ trợ và chỉnh sửa tận tình của
giảng viên Tiến sĩ Mai Lựu. Một lần nữa em xin cảm ơn thầy đã dành thời gian,
cơng sức của mình để giúp em hoàn thành Đồ án này.
Chân thành cảm ơn thầy!

T r a n g 2 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Chương 1
PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP
1.1.

Sơ đồ tính tốn:

L1

L1

5

L1

1

4

L1

L1

L1

2

L1

L1

3

L1

3

L1

L1

L1

2

1

L2

A

L2

B

L2

C

L2

D

E

SƠ ĐỒIII
Hình 1: Mặt bằng sơ đồ bản sàn,
1. Cột; 2. Dầm sàn; 3. Dầm khung.

T r a n g 3 | 52

Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Số liệu đầu vào
Bảng 1.1: Kích thước nhịp sàn và tải trọng tiêu chuẩn

1.2.

L1
(mm)
2250

Ptc
kg/m2
250

L2
(mm)
6000

Kích thước tiết diện cột: 250x250mm.

-

Vật liệu sử dụng

1.3.

Bảng 1.2: Bảng số liệu tính tốn và vật liệu dùng đến
ST
T
1

Tên vật liệu

Đặc điểm
f c' = 20MPa

Bê tông C20

2

,

f s = 225MPa Es = 21×104 MPa,

Thép CI

;

3

f s = 280MPa; Es = 21×104 MPa.

Thép CII

1.4.
-

Chọn kích thước sơ bộ
1.4.1.Kích thước sơ bộ của bản sàn
Tham khảo theo Sườn sàn bê tơng tồn khối – Nguyễn Đình Cống,
Chiều dày bản sàn được xác định như sau:
• Với D = 1, m = 35 (tham khảo theo sách),
• Ta có, bề dày bản sàn:
D
1
h b = ×l t = ×2250 = 64,286(mm)
m
35
Để thuận tiện cho việc tính tốn, thi cơng ta chọn chiều dày bản sàn là bội
số của 10mm hoặc 20mm. Từ đó, ta chọn bề dày bản sàn là: hb = 80(mm).
1.4.2.Kích

-

thước sơ bộ dầm phụ ( dầm sàn)
Chiều dày dầm phụ hdp nằm trong khong:
1
1
1
1
ữ ữìl t = ÷ ÷×6000 = 300 ÷ 500(mm)
 12 20 
 12 20 

h dp = 


Chọn chiều dày dầm phụ hdp = 400 (mm).
T r a n g 4 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

-

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Bề rộng dầm phụ bdp:
1 1
1 1
bdp = ữ ữì h dp = ữ ÷×400 = 100 ÷ 200(mm)
2 4
2 4



Chọn sơ bộ bề rộng dầm phụ bdp = 200 (mm),
Vậy tiết diện sơ bộ của dầm phụ là:

bdp ×hdp = 200×400(mm)

.

1.4.3.Kích
-

thước sơ bộ dầm chính (dầm khung):
Chiều dày dầm chính hdc nằm trong khong:
1 1
1 1
h dc = ữ ữì Ldc = ữ ữì6750 = 562,5 ữ 843,75(mm)
8 12 
 8 12 


-

(trong đó Ldc = 3 x L1 = 3 x 2250 = 6750 mm)
Chọn chiều dày dầm chính hdc = 600(mm).
Bề rộng dầm chính bdc nằm trong khong:
1 1
1 1
bdc = ữ ữì h dc = ữ ữì600 = 150 ữ 300(mm)
2 4
2 4



,

Chn bề rộng dầm chính bdc = 250(mm),

bdc × h dc = 250×600mm
Vậy tiết diện dầm chính là:
.

T r a n g 5 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Chương 2
TÍNH TỐN THIẾT KẾ BẢN SÀN

2150

Sơ đồ tính tốn
- Lấy dải bản rộng b = 1m làm đại diện để tính tốn, cắt theo phương làm việc
của ô bản sàn – phương cạnh ngắn hơn – xem như dầm liên tục nhiều gối tựa
là các dầm phụ.

300

300

2250

200

2250

200

200
2250

2.1.

200
5700
6000

Hình 2.1: Một phần bản sàn

T r a n g 6 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

80

2050

2050

2050

2250

2250

2250

Hình 2.2: Sơ đồ tính tốn của bản sàn

Nhịp tính tốn:

-

•

Nhịp biên có:

l t = 2250 -100 -100 = 2050mm
l t = 2250 -100 -100 = 2050mm

,

Nhịp giữa có:
.
2.2. Xét sự làm việc của bản sàn
- Xét một ơ bản đơn có mặt bằng hình chữ nhật chịu tải trọng phân bố đều
vng góc với bề mặt bản. Bản làm việc chịu uốn, xét tỉ số giữa hai cạnh của
ơ bản:

•

l 2 6000
=
=
l1 2250

2,67 > 2

Tính toán theo bản một phương, lấy dải bản rộng b = 1m làm đại diện để
tính tốn. Và vì các ô là giống nhau, kế tiếp nhau, nên bản sàn sẽ làm việc
như một dầm liên tục.
Xác định tải trọng bản sàn
2.3.1.Xác định tĩnh tải:



2.3.
-

Bản sàn được cấu tạo 4 lớp từ trên xuống như sau:
g tc = 50kg / m2
+ Lớp gạch lát, có:
,
tc
γ = 2000kg / m3
+ Lớp vữa lót dày 1,5cm có:
,
tc
3

γ = 2500kg / m
+ Bản bê tơng cốt thép có:
,
tc
γ = 2000kg / m3
+ Lớp vữa trát dày 1,0cm = 10mm, có:
.

T r a n g 7 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Hình 2.3: Lát cắt cấu tạo bản sàn
-

Tĩnh tải của bản sàn được tính như bảng sau:
Bảng 2.1: Bảng xác định tĩnh tải của bản sàn
Tên lớp

Gạch lát
Vữa lót:

0,015×2000 = 30

0,1×2500 = 250

Bản BTCT:
0,01×2000 = 20
Vữa trát:
Tổng
-

Giá trị
tiêu chuẩn
(kg/m2)
50
30

Hệ số
tin
cậy
1,2
1,2

250

1,2

300

3

20

1,2

24

0,24

420

4,2

350

Giá trị tính Giá trị tính
tốn
tốn
2
(kg/m )
(kN/m2)
60
0,60
36
0,36

Giá trị tính tốn của tĩnh tải (tĩnh tải tính tốn) là:
WDL = 4,2 kN/m2 = 4,2.10-3 (N/mm2).
2.3.2.Xác

-

định hoạt tải tác dụng lên bản sàn
Hoạt tải của bản sàn được xác định:
WLL

= n p ×p tc =1,6×2,5 = 4 = 4.10−3 (N / mm 2 ).

2.3.3.Tổng
-

tải tác dụng lên bản sàn
Tổng tải tác dụng lên bản sàn ứng với lát cắt b = 1000mm là:

Wu = (WDL + WLL )×b = (4,2 + 4,0)×1000

= 8,2 = 8,2.10−3 (N / mm).

T r a n g 8 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

2.4.

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Xác định nội lực của bản sàn
- Sử dụng phần mềm sap 2000 tìm ra được momen và lực cắt của bản sàn. Ta
có các sơ đồ tính tương ứng với các trường hợp đặt tổ hợp tải bên dưới và
các biểu đồ bao (momen, lực cắt) như sau:
•
•

•
•

TH1 = TT + HT
TH2 = TT + HT1
TH3 = TT + HT2
TH4 = TT + HT3

•
•
•

TH5 = TT + HT4
TH6 = TT + HT5
TH7 = TT + HT6

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Hình 2.4: Sơ đồ đặt tải tác dụng lên bản sàn
T r a n g 9 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Hình 2.5: ½ Biểu đồ bao momen của bản sàn

Hình 2.6: ½ Biểu đồ bao lực cắt của bản sàn
-

Dựa vào biểu đồ bao momen của bản sàn, ta có được kết quả giá trị momen
lớn nhất tại các nhịp và các gối như sau:
Bảng 2.2 Giá trị momen tại lớn nhất tại các tiết diện

Tiết diện
1
2
3
4
5
6
7
8

9

Moment uốn lớn nhất tại vị trí
- Giữa nhịp đầu tiên – nhịp biên
- Gối số 2, kế sau nhịp biên
- Giữa nhịp thứ 2
- Tại gối số 3
- Giữa nhịp thứ 3
- Tại gối số 4
- Giữa nhịp số 4
- Tại gối số 5
- Giữa nhịp số 5

-

Giá trị momen
(N.mm)
3655816
- 4668899
2198257,2
- 3880603,85
2458133
- 4122756
2352171,4
- 4064591
2375632,8

Moment lớn nhất ở nhịp biên – nhịp số 1: M = 3655816 (N.mm),
Moment lớn nhất ở gối 2: M = - 4668899 (N.mm),
Moment lớn nhất ở trong tất cả momen ở các nhịp giữa: M = 2458133

(N.mm),
Moment lớn nhất ở trong tất cả momen ở các gối giữa: M = - 4122756
(N.mm),
Giá trị lực cắt lớn nhất của bản dài sàn, tại gối số 2: Vmax = 11300,07 (N).
T r a n g 10 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

2.5.

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Tính tốn và bố trí cốt thép
2.5.1.Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn
Chọn kiểm tra lực cắt lớn nhất Vu=11300,07 (N) tại gối thứ 2. Vì bản sàn
có bề dày hb = 80(mm), nên ta chọn lớp bê tông bảo vệ a0 = 10(mm) và tham
khảo tài liệu Sàn sườn bê tơng tồn khối của thầy Nguyễn Đình Cống,đường
φ≤

-

hb 80
=
=8
10 10

kính cốt thép ϕ nên chọn

, chọn dùng thép φ 6 có db=6 (mm).
Tính chiều cao làm việc theo giả thuyết:
d
d s = h b - b - a 0 = 80 - 6 -10 = 67(mm)
2
2

-

Khả năng chịu cắt của bê tơng tính theo biểu thức:
λ
1
Vn = Vc = ×b×d × f c' = ×1000×67× 20 = 49938,8515 (N)
s
6
6

-

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn:
φ Vn = 0,75×49938,9 = 37454,18(N) > Vu = 11300,07(N)

=> Thoả mãn điều kiện chịu cắt, không cần đặt cốt đai trong bản sàn.
2.5.2.Tính
-

tốn và bố trí cốt thép trong bản sàn theo momen
Giả thuyết cấu kiện bị phá hoại dẻo, chọn hệ số giảm độ bền ϕ = 0,9.
Tính tốn cốt thép tại mặt cắt giữa nhịp biên có M = 3655816 N.
Tiết diện tính tốn có: bxh = 1000mm x 80mm,

β
Xác định hệ số 1 :
0,85

β1 =

f c' ≤ 28MPa
khi

0,65

0,85 −

-

0,05 '
( f c − 28)
7

Ta có:

f c' = 20 ≤ 28MPa

f c' ≥ 56 MPa
28MPa ≤ f c' ≤ 56MPa

nên chọn β1=0,85.
T r a n g 11 | 52

Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

-

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Tìm chiều cao vùng nén a, dựa vào phương trình cân bằng momen tại tâm
cốt thép chịu kéo As:

a 

φ 0.85 × f c' × a × b  d s − ÷ = M u
2 



⇒ a = d s − d s2 −

2M u
φ × 0.85 × f c' × b

⇒ a = 67 - 67 -

2× 3655816
= 3,67mm
0,9 ×0,85× 20×1000

2

⇒c=
-

a 3,667
=
= 4,32mm
β1 0,85

Kiểm tra lại hệ số giảm độ bền ϕ:
Tính lại ϕ với c vừa tìm được:

ds
− 1)
c
67
= 0,65 + 0,15 × (
−1) = 2,83
4,32

φ = 0,65 + 0,15 × (

Vì hệ số giảm độ bền vừa tìm được lớn hơn hệ số giảm độ bền ta đã chọn
nên ta lấy giá trị hệ số giảm độ bền ban đầu để sử dụng tính tốn.
- Kiểm tra điều kiện phá hoại của cấu kiện c/ds:

c 4,32
=
= 0,06 < 0,6
ds

67

-

Thoả giả thuyết ban đầu đã đưa ra, cấu kiện chịu phá hoại dẻo.
Tính diện tích cốt thép:
0,85 × f c' × a × b 0,85 × 20 × 3, 67 ×1000
As =
=
= 222,82(mm2 )
fy
280

-

Quy định hàm lượng thép tối thiểu (As,min) được xác định, như sau:
T r a n g 12 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

 0, 0018× 420

As,min = max 


fy


A g ; 0, 0014A g  = 0, 002bh


= 0, 002 ×1000 × 80 = 160(mm 2 )

A s,design = max(A s,i ; As,min )
-

Chọn thép có đường kính db=6mm và diện tích mặt cắt ngang
Ab=28,27(mm2)
Khoảng cách giữa các thanh thép tính theo biểu thức:
S=

-

Ab × b
As ,i

Tham khảo tài liệu Sàn sườn bê tơng tồn khối:
+ Chọn khoảng cách đặt cốt thép S không được lớn hơn giá trị vừa tính được.
+ Khoảng cách cốt thép chịu lực còn cần tuân theo các yêu cầu cấu tạo sau:
Smin ≤ S ≤ Smax
Thường lấy Smin = 70mm,
Vì hb = 80 < 150mm, nên lấy Smax = 200mm.

-

Khoảng cách thiết kế chọn thỏa mãn điều kiện:

Sdesign = min ( Si ;Smax )
Bảng 2.3 Diện tích cốt thép và khoảng cách giữa cốt thép chịu lực
được chọn
Vị trí

Mu

As,tt
(mm2)

As,min
(mm2)

As,chọn
(mm2)

Chọn thép
φ

Stt

As,
S

design
2

(mm )

design

Gối 1

0

0

160

160

6

0

180

157,05

Nhịp
biên

3655817

222,82

160

222,82

6

126,87

120

235,58

T r a n g 13 | 52


GIỮ SÀN Ơ SÀN BIÊN

Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tơng cốt thép theo ACI

Gối 2

4668899

286,57

160

286,57

6

98,65

100

282,69

Gối
giữa
Nhịp
giữa

4122756

251,96

160

251,96

6

112,20

120

235,58

2458133

148,14

160

160

6

190,83

180

157,05

2.5.3.Bố
-

-

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

trí thép cấu tạo, thép chống co ngót, thép chịu nhiệt:

f ≤ 420MPa

ACI quy định hàm lượng ρ = 0,0018 khi dùng thép có y
Diện tích thép tương ướng với hàm lượng trên là As = 0,002.b.hb= 200 mm2
Chọn thép có db = 6mm và Ab = 28,27 mm2.
A ×b
S = b = 28,27×1000 =141,37mm

As
200
Tính khoảng cách :
.
Chọn S=200mm. Đặt cốt thép này vng góc với thép chịu lực ,trên thép chịu
mơmen dương và dưới thép chịu mơmen âm.

Hình 2.7: Bố trí cốt thép bản sàn

T r a n g 14 | 52
a)


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

b)

Hình 2.8: a- Mặt cắt 2-2; b- Mặt cắt 3-3

T r a n g 15 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu

SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Chương 3
TÍNH TỐN, THIẾT KẾ DẦM PHỤ
Sơ đồ dùng để tính tốn
-

Dầm phụ được tính theo sơ đồ đàn hồi. Sơ đồ tính là dầm liên tục 4 nhịp có các
gối tựa là các dầm chính (dầm khung).

-

Sơ đồ tính tốn:

600

3.1.

300
5700
6000

5700
6000

5700
6000

5700
6000

Hình 3.1: Mặt cắt dầm sàn

Hình 3.2: Sơ đồ tính tốn dầm sàn
-

Nhịp tính tốn của dầm phụ:
+ Nhịp biên:
+ Nhịp giữa:

3.2.

lbdp = 6000mm,
lgdp = 6000mm.

Xác định tải trọng tác dụng lên dầm phụ
3.2.1.Xác định tĩnh tải:
0
WDdp
= nγ×b
× bt ×(h
25×0,2×(0,4
×
-0,08)
s
dp - hdp ) =1,2

= 1,92kN / m = 1,92N / mm

Tải trọng bản thân dầm phụ g0 :

- Các ô bản làm việc một phương, phần tĩnh tải từ bản truyền vào cho trục
dầm phụ là:
1
sàn
WDdp
= WDL
×l t = 4, 2× 2, 250 = 9, 45kN / m = 9, 45N / mm
-

Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm phụ là
T r a n g 16 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

0
1
WDdp = WDdp
+ WDdp
=1,92 + 9,45 = 11,37N / mm

3.2.2.Xác

định hoạt tải:
WUdp = Wusàn ×l t = 4,0× 2, 250 = 10kN / m = 10N / mm

3.3.

Xác định nội lực dầm phụ
3.3.1.Các trường hợp đặt tải
-

Sử dụng phần mềm SAP2000, với các tĩnh tải, hoạt tải và số liệu đầu vào ở trên để
xuất ra biểu đồ bao momen và biểu đồ bao lực cắt.
Các trường hợp tổ hợp tải:
•
•
•

TH1 = TT + HT
TH2 = TT + HT1
TH3 = TT + HT2

•
•
•

TH4 = TT + HT3
TH5 = TT + HT4
TH6 = TT + HT5

a)

Hình 3.3: Tĩnh tải trên dầm phụ

b)

c)
T r a n g 17 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

d)

e)

f)

g)

Hình 3.4: Các trường hợp đặt hoạt tải

Hình 3.5: ½ Biểu đồ bao momen hai nhịp đầu của dầm phụ

T r a n g 18 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu

SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Hình 3.6: ½ Biểu đồ bao lực cắt
3.3.2.Tổng

hợp số liệu:
Bảng 3.1 Giá trị momen lớn tại các mặt cắt

STT

VỊ TRÍ

GIÁ TRỊ

1

Nhịp biên – nhịp số 1

72799313

2

Gối biên – gối số 2

- 94655914

3

Nhịp số 2

46128853

4

Gối số 3

- 72969237

Bảng 3.2 Giá trị lực cắt lớn tại các mặt cắt
STT

VỊ TRÍ

GIÁ TRỊ

1

Bên trái gối 1

- 58331,49

2

Lớn nhất ở giữa nhịp 1

50830,10

3

Bên trái gối số 2

85884,21

4

Bên phải gối số 2

- 79038,05

5

Lớn nhất ở giữa nhịp 2

- 43983,93

6

Bên trái gối số 3

71547,95

* Để thuận tiện cho q trình thi cơng, nên trong tính tốn đặt cốt đai trên 1 nhịp
( tính từ trục gối này đến trục gối liền kề) ta chỉ lấy giá trị lực cắt lớn nhất tại bên
trái gối đầu, lớn nhất ở nhịp( đoạn ở giữa cách đều 2 trục gối Sg ), và giá trị lực cắt
lớn nhất tại bên phải gối liền kề.
* Vì dầm có 4 nhịp, nên ta chỉ cần lấy ½ dầm ra để tính tốn.

T r a n g 19 | 52

Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

3.4.

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Tính tốn cốt thép
-

f c' = 20MPa,

Bê tơng cấp độ bền C20 có:
Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại thép CII có: fy = 280Mpa,
Cốt đai của dầm sử dụng loại cốt thép CI có: fy = 225Mpa, fyt = 175Mpa.
3.4.1.Kiểm

-

-

tra điều kiện chịu cắt của dầm phụ
Chọn lực cắt tại phía trái gối biên để kiểm tra chịu cắt của bê tông Vu =
85884,21 N,
Chọn chiều cao lớp bê tông bảo vệ cốt chủ abv = 20, giả sử ta chọn dùng thép
cho cốt chủ có đường kính ф= 20 . Chiều cao hữu hiệu của tiết diện được
xác định như sau:
φ
20

d s = hdp − − abv = 400 − − 20 = 370mm
2
2
Khả năng chịu cắt của bê tơng tính theo biểu thức :
Vn = Vc =

Theo điều kiện:
⇒

λ b d f = 1 × 200 × 370 × 20 = 55156,34 N
′
6 w s c 6

φVn = 0,75 × 55156,34 = 41367, 26 N < Vu = 85884, 21N

(*)

Không đủ khả năng chịu lực nên cần bố trí thêm cốt đai.
3.4.2.Tính

-

tốn đặt cốt đai trong dầm phụ:
Dựa vào biểu đồ bao lực cắt của dầm phụ, nhận thấy lực cắt là không
đều( giá trị lực cắt ở gần gối lớn và giảm dần khi về giữa bụng nhịp), thế nên
để tiết kiệm cốt thép ta chia dầm ra các đoạn để quy định về khoảng cách
cấu tạo của cốt thép đai: Đoạn dầm gần gối tựa có chiều dài Sg và đoạn giữa
dầm (theo TCXDVN 5574-2012).

T r a n g 20 | 52

Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Hình 3.7: Khoảng cách cấu tạo của cốt thép đai
-

Vì tải trọng bên trên dầm phụ là tải phân bố nên:
1 1
S g = l = × 6000 = 1500mm
4 4

-

Thép đai được cho là thép CI, cốt đai hai nhánh đường kính ф8,

Av = 2 × π d = 2 × 3,141× 8 = 100,51mm2
4
4
2

-

2

Diện tích cốt đai là:

Những quy tắt phải tuân thủ khi tính cốt đai, như sau:

Vs =
+ Khi

+ Khi

Vu
1
− Vc ≤ bwd f c'
φ
3

,thì

,

3A f
d
smax = min( , s = v yt ,610mm)
2
bw

,

3A f
1
V
2
d

bwd f c' < Vs = u − Vc ≤ bwd f c' smax = min( , s = v yt ,305mm)
3
φ
3
4
bw
Vs =

Vu
2
− Vc > bw d f c'
φ
3

+ Khi
, tức là tiết diện quá nhỏ cần tăng kích thước tiết
diện sau đó mới tính tiếp.
- Dựa vào biểu đồ bao lực cắt, ta có:
+ Trên đoạn dài Sg của các nhịp( 1500mm kể từ trục gối biên),
Vs =

Vu ,max
85884, 21
− Vc =
− 55156,34 = 59355,94 N
φ
0,75

1
1

Vs < bwd f c' = × 200 × 370 20 = 110312,69 N
3
3
3A f
d
⇒ smax = min( ; s = v yt ;610mm)
2
bw
= min(

370 3 × 2 × 82 × 3,141 ×175
;
;610) mm
2
4 × 200

= min(185;260;610)mm = 185mm
T r a n g 21 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

Thiết kế khoảng cách đặt thép theo tiêu chuẩn ACI, phương trình tính tốn thiết kế
cơ bản đối với khả năng chịu cắt của dầm BTCT:

Vu ≤ Vnφ

Vu ≤ (Vc + Vs )φ ⇔ Vs ≥
⇔s≤

A f d V
Vu
−Vc ⇒ v yt ≥ u − Vc
φ
s
φ

Av f yt d
100,51×175 × 370
=
85884, 21
Vu
− 55156,34
− Vc
0,75
φ

⇒ s ≤ 109,65mm

-

Chọn s = 100mm.
Kiểm tra khoảng cách cốt đai tối đa:
s = 100mm < smax = 150mm

-

Kiểm tra diện tích cốt đai tối thiểu:
Av ≥ Av ,min =

⇔ 56,54mm2 >

bw s
3 f yt

200 × 100
= 38,10mm 2
3 × 175

(thỏa mãn điều kiện)

Vậy chọn đặt cốt đai trong đoạn 1500mm tính từ trục gối biên qua trái là
ф8d100
-

Tính tốn tại các vị trí cịn lại tương tự, kết quả đặt thép đai ở các mặt cắt:
Bảng 3.3 Bố trí thép đai cho dầm phụ
Vị trí
Tính từ trục
gối 1 qua phải
(1500mm)
Đoạn ở giữa
nhịp
1(3000mm)

Vu

Vs,cần

(N)

(N)

ф

stính tốn

smax

schọn

Vs,thiết kế

(mm)

(mm)

(mm)

(N)

58331,49

22618,9
8

8

287,73

185

200

32540,7
6

50830,10

12617,1
2

8

515,82

185

200

32540,7
6

T r a n g 22 | 52

Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tơng cốt thép theo ACI

Tính từ trục
gối 2 qua trái
(1500mm)
Đoạn tính từ
trục gối 2 qua
phải(1500mm
)
Đoạn ở giữa
nhịp
2(3000mm)
Đoạn tính từ
trục gối 3 qua
trái (1500mm)
-

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

85884,21

59355,9
4

8

109,65

185

100

65081,5
2

79038,05

50227,7
2

8

129,57

185

150

43387,6
8

43983,93

3488,90

8

1865,3

9

185

200

32540,7
6

71547,95

40240,9
2

8

161,73

185

150

43387,6
8

Mặc dù tính tốn khoảng cách cốt đai tối đa Smax = 185mm, nhưng để q
trình thi cơng dễ dµng, kết hợp vấn đề kinh tế, nên ta chọn S = 200mm để thi
cơng.
3.4.3.Tính

tốn diện tích cốt thép chịu lực
- Chỉ tiến hành bố trí cốt thép tại những tiết diện có trị tuyệt đối M lớn nhất ở
các nhịp và gối tựa. Các giá trị M quanh những tiết diện này sẽ được dùng
để kiểm tra (khi cần vẽ đồ vật liệu) về sau.
-

h, bw , b f , h f , f y , d s , M u

Biết
. Tiết diện đang xét là tiết diện chữ T, vì vậy cần
phải xác định độ vươn của sải cánh tính từ mép sườn (Sf) như sau:
1
1
 6 × ( L2 − bdc ) = 6 × (6000 − 250) = 958, 33mm,

1
1
S f ≤  × ( L1 − bdp ) = × (2250 − 200) = 1025mm ,
2
2
'
6 × h f = 6 × 80 = 480mm.



-

Chọn Sf = 480mm.

b f = 2 × S f + bdp = 2 × 480 + 200 = 1160mm

Chiều rộng bản cánh:
,
Kích thước tiết diện chữ T (bf = 1160mm; hf = 80mm; bw = 200mm; h = 400mm).
T r a n g 23 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

320

400

hf=80

bf=1160

Sf=480

bw=200

Sf=480

Hình 3.8: Tiết diện dùng tính tốn cốt thép trong dầm phụ

•

Tính tốn cốt thép chịu mô men dương:
Tiết diện giữa nhịp biên (Mu = 72799313 N.mm)
φ = 0,9
Giả sử hệ số sức kháng
và trục trung hòa đi qua điểm tiếp giáp
giữa sườn và cánh của tiết diện, lấy cân bằng moment tại tâm cốt thép chịu
kéo As:
M f = 0,85 f c'b f h f (d s −

hf
2

)

= 0,85 × 20 × 1160 × 80 × (370 −
-

80
) = 520608000 N .mm
2

Kiểm tra vị trí trục trung hòa:
M u 72799313
=
= 80888125,56 N .mm < M f = 520608000 N .mm
φ
0,9

→ Trục trung hòa đi qua sườn, lúc này tiết diện dầm làm việc như tiết diện hình

chữ nhật lớn (
-

b f × hdp

) khi tính cốt thép.

Lấy cân bằng mô men tại tâm cốt thép chịu kéo As:
M
a
0,85 f c'ab f (d s − ) = u
2
φ

T r a n g 24 | 52


Trường ĐH Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh
Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép theo ACI

⇒ a = d s − d s2 −

2× Mu
φ 0,85 f c'b f

= 370 − 3702 −

⇒c=

Tính lại

-

φ

GVHD: T.S Mai Lựu
SVTH: Thới Ngọc Hiệu

2 × 72799313
= 11, 26mm
0,9 × 0,85 × 20 × 1160

a 11, 26
=
= 13, 25mm
β1 0,85

φ = 0,65 + 0,15(
:

ds
−1) = 4,69 > 0,9
c

φ

lấy =0,9

c 13, 25
=

= 0,036 < 0,6
ds
370

c
ds

Kiểm tra điều kiện
:
Cân bằng lực theo phương ngang ta có:

-

As f y = 0,85 f c'ab f
⇒ As =

0,85 f c' ab f
fy

=

0,85 × 20 × 11, 26 × 1160
= 793,03mm 2
280

Kiểm tra cốt thép tối thiểu:

-

As ,min

•

0, 25 f c' bwd s 0,25 × 20 × 200 × 370
=
=
= 295, 48mm 2
fy
280

< As (Thỏa mãn)

Tiết diện giữa các nhịp giữa (Mu = 46128853 N.mm)
φ = 0,9
Giả sử hệ số sức kháng
và trục trung hòa đi qua điểm tiếp giáp giữa
sườn và cánh tiết diện hình chữ T, lấy cân bằng momen tại tâm cốt thép chịu
kéo:
M f = 0,85 f c'b f h f (d s −

hf
2

)

T r a n g 25 | 52