Thực hành thiết kế kết cấu công trình bê tông cốt thép

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG
NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH

---------------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BÊ
TƠNG CỐT THÉP

Tp. Hồ Chí Minh - 01.2021


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BÊ
TƠNG CỐT THÉP
Ngành: Kỹ thuật xây
dựng Mã số: 7580201
Mã Lớp HP: 420300232405

GVHD : TS. Đồn Nhật Phi
KHĨA : 2018 - 2022
STT

6


ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021

NHIỆM VỤ MƠN HỌC
THỰC HÀNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BÊ
TƠNG CỐT THÉP
I- Thơng tin sinh viên/nhóm thực hiện
Họ và tên của sinh viên
1)

Mã số SV

Lớp

DHKTXD14B

II- Nhiệm vụ thực hiện :
- Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình ;
- Thiết kế kết cấu dầm trục B ;
- Thiết kế khung trục 2.
• Sản phẩm:
+ Bản vẽ A3
+ 1 bản thuyết minh A4
III- Ngày giao : 21/8/2021
IV- Ngày hoàn thành :
V- Giảng viên hướng dẫn : TS. Đoàn Nhật Phi

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS. Đoàn Nhật Phi


ĐỒ ÁN BÊ TƠNG 2
PHI

GVHD: TS. ĐỒN NHẬT

LỜI CẢM ƠN
Em xin cảm ơn tồn thể thầy cơ trong Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại
học Cơng Nghiệp TP. Hồ Chí Minh, thầy Đồn Nhật Phi đã tận tình hướng dẫn,
truyền đạt những kiến thức chuyên môn và những kinh nghiệm thực tế cho chúng em
trong suốt quá trình học tập mơn học Thực hành thiết kế kết cấu cơng trình bê tông
cốt thép cũng như là thời gian hướng dẫn vào các bài tập và bài báo cáo môn học.
Trong thời gian làm báo cáo em cũng như cả lớp đã nhận được sự quan tâm sâu sắc,
giúp đỡ tận tình của thầy.Với tấm lịng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn.

iv


MỤC LỤC


ĐỒ ÁN BÊ TƠNG 2
PHI

GVHD: TS. ĐỒN NHẬT

DANH MỤC HÌNH VẼ

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký
hiệu, từ

Giải thích ý nghĩa

viết tắt

As.tt

Diện tích cốt thép tính tốn

As.ch

Diện tích cốt thép chọn bố trí

As.inc

Diện tích cốt xiên

Lan

Chiều dài đoạn cốt thép neo yêu

cầu Lo,an

Chiều dài đoạn cốt thép neo cơ sở

Eb

Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo

(MPa) Es

Mô đun đàn hồi của cốt thép (MPa)

Rb
Cường độ chịu nén dọc trục tính tốn của bê tông đối với các
trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa)
Rbt
Cường độ chịu kéo dọc trục tính tốn của bê tông đối với các
trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa)
Rs
Cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép đối với các trạng thái
giới hạn thứ nhất (MPa)
b
Chiều rộng của tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn của tiết diện
chữ T và chữ I (mm)
bf
kéo (mm)

Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu

bf′

Chiều rộng cánh của tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu

nén (mm)
ds

Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép dọc (mm)

dsw

Đường kính danh nghĩa của các thanh cốt thép ngang

(mm)


h
Chiều cao tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I (mm) C Chiều dài
đoạn cấu kiện kê lên tường
hf
(mm)

Chiều cao cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo

hf′

Chiều cao cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu nén

(mm)

h0

Chiều cao làm việc của tiết diện, bằng h - a

(mm) L1

Chiều dài cạnh ngắn của ơ bản

L2

Chiều dài cạnh dài của ơ bản

Lo

Nhịp tính tốn của nhịp giữa

Lob

Nhịp tính tốn của nhịp biên

hs

Chiều dày sàn

qsw

Là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu

kiện Qb

Là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng

Qsw

Là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện

nghiêng Qs.inc
ϕb1

Khả năng chịu cắt của cốt xiên

Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của

bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3
ϕb2

Là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và

đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tơng nằm phía trên vết nứt xiên, lấy bằng 1,5
µs

Hàm lượng cốt thép thanh, được xác định bằng tỉ số giữa diện

tích tiết diện của cốt thép S và diện tích tiết diện ngang của cấu kiện (b - h0),
không kể đến phần cánh chịu nén và chịu kéo nhơ ra
µmax

Hàm lượng cốt thép tối đa

µmin

Hàm lượng cốt thép tối thiểu

n

Số nhánh cốt đai

γb

Hệ số diều kiện làm việc cảu bê tông

ξ

Chiều cao tương đối của vùng chịu nén của bê tông, bằng x/h0

xR

Chiều cao giới hạn của vùng bê tông chịu nén


ϕsw

Là hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình

chiếu của tiết diện nghiêng C, lấy bằng 0,75
asw

Diện tích cốt đai

s Khoảng cách cốt đai

@

Khoảng cách cốt thép

t Khoảng thông thủy giữa 2 thanh thép
nf

Hệ số vượt tải

g

Tĩnh tải tính tốn phân bố

pc

Hoạt tải tiêu chuẩn

p Hoạt tải tính tốn phân bố
q Tổng tải trọng
G

Tĩnh tải tính tốn tập trung

P

Hoạt tải tính tốn tập trung

M

Momen uốn

[M]

Khả năng chịu lực của vật liệu

Q

Lực cắt


ĐỒ ÁN BÊ TƠNG 2
PHI

GVHD: TS. ĐỒN NHẬT

Chương 1: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
1.1.

MẶT BẰNG SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH:
1

2

3

4

5

29200

4200420042004000

6

7

8

42004200

4200

CC

92
00

B

72
00

S1

S1

S1

S1

20
00

S1

S1

92
00

B
S2S2S2S3S2S2S2
AA
29200

1

- Số liệu đầu
vào:

2

3

4

5

6

Hình 1.1. Mặt bằng kết cấu.

7

8

Bảng 1.1. Số liệu đầu vào.

L1
(m)

L2
(m)

L3
(m)

psc
(kN/m2)

Vùng áp
lực gió

Bê tơng

H
(m)

4,2

7,2

2,0

2,0

II-C

B22,5

3,6

Như vậy:
+ Chiều dài của cơng trình là: 29,2m;
+ Bề rộng cơng trình là: 9,2m;
+ Cơng trình dân dụng 5 tầng bằng bê tơng cốt thép có chiều cao là: 3,6.5 = 18m.
Có L/B > 1,5 → Tính tốn cho khung phẳng. Chiều cao cơng trình là 18m nên
khơng cần xét đến thành phần gió động.
1.1.1. Nhiệm vụ thiết kế:
- Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình ;
- Thiết kế kết cấu dầm trục B ;
- Thiết kế khung trục 2.
1.2. CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN KẾT CẤU VÀ CHỌN VẬT
LIỆU:
1.2.1. Chọn vật liệu thiết kế sàn:

:6


ĐỒ ÁN BÊ TƠNG 2

GVHD: TS. ĐỒN NHẬT
PHI
- Bê tơng B22,5 có Rb = 130 (daN/cm2); Rbt = 9,75 (daN/cm2); Eb = 28,75.103
(MPa);

γb = 0,9

;
- Thép CB300-T với thép sàn có Rs = Rsc = 2600 (daN/cm2); Rsw = 2100 (daN/cm2);
Es = 2.105 (MPa);
- Thép CB300-V với thép dầm, cột chịu lực có Rs = Rsc = 2600 (daN/cm2); Rsw =
2100 (daN/cm2); Es = 2.105 (MPa).
1.2.2. Chọn chiều dày các ô bản:
Chiều dày ô bản dựa vào công thức sau:
D
h = .L ≥ h
min
b m
1 1
h = .4200 = 93,33 mm ≥ 60 mm
b 45
Trong đó:

D = (0,8 ÷ 1,4). Chọn D = 1;
hmin = 60mm – đối với sàn nhà dân dụng.

Chọn chiều sàn dày 100mm.
1.2.3.

Chọn kích thước các dầm dọc:

1
1 1
h = ( ÷ 1 ).
= ( ÷ ).4200 = (350 ÷ 525) (mm)
L
doc
do
8 12 c
8 12

Chọn chiều cao dầm dọc là 400mm.
1 1
1 1
b = ( ÷ ).h = ( ÷ ).400 = (100 ÷ 200) (mm)
doc

doc

2 4
Chọn bê rộng dầm dọc là 300mm.

2 4

1.2.4.

Chọn kích thước các dầm ngang:
1 1
1 1
h =( ÷
= ( ÷ ).7200 = (600 ÷ 900) (mm)

).L
ng
8 12
ng
8 12
Chọn chiều cao dầm dọc là 500mm.
1 1
1 1
b = ( ÷ ).h = ( ÷ ).500 = (125 ÷ 250) (mm)
ng

ng

2 4
2
Chọn bê rộng dầm dọc là 300mm.
12

4


ĐỒ ÁN BÊ TƠNG 2
PHI
1.2.5. Chọn sơ bộ kích thước cột:

13

GVHD: TS. ĐOÀN NHẬT

A = K.
b

N
Rb

(m2 )
Trong đó: K = (1,1
÷ 1,25) –
hệ số có
kể tới
ảnh
hưởng
momen
trong
cột; N =
q.S.n
(kN)

92
00

72
00

q = (0,8 ÷ 1)
(T/m2) – đối
với cao ốc văn
phịng, tường
là vách nhẹ; q

= (1,1 ÷ 1,3)
(T/m2) – đối
với chung cư,
tường là vách
gạch;
S

(
m
2


)

à
n

–
l
l

ê

à

n

d

c

i

ộ

ệ

t

n

;

t

n

r
u

(

y

t

ề

ầ

n

n
g

t

)

ả
i

–

c

l

ủ

à

a
s
s

ố


n

h

1

2

à
.

4200
C
C1

Nếu
≥3
bản
thì chọn liên kết
đổ
ngàm;
tồn
3
khối
h ≤3
và s
thì chọn liên kết khớp.
4200
h
- Nếu
bản
đổ

toàn
khối
h
và s

C2

hd

B

và đổ toàn khối nên chọn liên
→≥ kết biên là ngàm.
C33
D
oh
có s

A

20
00

1

1.3.1.

Bảng 1.2. Chọn kích thước cột sơ bộ.

Cột

q

S

N

ơ

k

số
tần
g

(kG/m2)

(m2)

(kG)

hệ
số

C1

5

1200

15,12

90720

1,1

C2

5

1200

19,32

115920

1,1

C3

5

1200

4,2

25200

1,1

1.3.

CHỌN
SƠ ĐỒ
TÍNH:

P
h
â
n
l
o
ạ
i

Hình 1.2. Diện truyền tải từ sàn vào các cột
trục 2.

n

3

2

s
à
n
:

h

Xét tỉ
số
hai
cạnh
ô
bản:

L2 L1
L2 L1


thì sàn làm việc 1 phương;
>2

<2
thì sàn làm việc 2 phương.

Bảng 1.3. Tổng hợp kích thước ơ sàn.
Ơ Sàn

S1
S2

S3

Diện tích

L2 (m)

L1 (m)

7,2

4,2

30,24

4,2

2

8,4

4,0

2

8

(m2)

1.4.

XÁC ĐỊNH
TẢI TRỌNG:
1.4.1. Tĩnh tải:
Xác định theo các
lớp cấu tạo của ơ
bản:

g = ∑ gi .ni

(kG/m2)

Trong đó:
gi: là trọng lượng
bản thân của các
lớp cấu tạo


ni: là hệ số vượt tải

Hình 1.3. Cấu tạo các lớp trên sàn.
Bảng 1.4. Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn.
Trọng lượng
Lớp cấu tạo

Chiều dày δi
(mm)

riêng

γi

Hệ số độ tin

toán gi
(kN/m2)

Đá granit

10

(kN/m3)
24

Vữa lót

30

18

1,3

0,702

100

25

1,1

2,75

15

18

1,3

0,351

Bản bê tơng
cốt thép
Vữa trát

Tổng cộng (gs)

→ Vậy tổng thành phần tĩnh tải là: gs = 4,02 (kN/m2).
1.4.2.

Hoạt tải:

Hoạt tải được xác định theo TCVN 27371995. Theo đề bài ta được: ptc = 2 (kN/m2).
Các hệ số vượt tải được xác định như sau:
-

cậy ni

Trị tính

ptc < 200 (daN/m2) thì lấy n = 1,3;
ptc ≥ 200 (daN/m2) thì lấy n = 1,2.
→ Vậy n = 1,2 → ptt = 1,2.2 = 2,40 (kN/m2).

1,1

0,22

4,02

Bảng 1.5. Tổng tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên các ô sàn.
Tổng tải tác dụng lên ô sàn
Tĩnh tải

Hoạt tải

gs (kN/m2)

pstt (kN/m2)

q=gs+ps
(kN/m2)

S1

4,02

2,4

6,42

S2

4,02

2,4

6,42

S3

4,02

2,4

6,42

Ô sàn

tt

1.5. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH TỐN CỐT THÉP:
1.5.1. Tính tốn ơ sàn S2:
Để tính toán ta cắt một dải bản (rộng 1m) theo phương cạnh ngắn.
hd
→ Do
có

≥

và đổ tồn khối nên chọn liên kết biên là ngàm.

3
hs

Đối với sàn 1 phương chọn theo sơ đồ như bên để tính với bề rộng là 1m
phương cạnh L3 = 2m để tính.

∗ Tính tốn cốt thép:
-

Chiều cao làm việc của sàn: ho = hs – a (mm); hs = 100 (mm);
Chọn agt = 15mm → ho = 85mm.

αM =

γ

M
2
b .Rb .b.h
o

Với b = 1m – chiều rộng dải bản cần tính. Vì theo sơ đồ đàn hồi nên kiểm tra điều
kiện hạn chế: α m ≤α R;
Từ αm=¿ ξ=1−√1−2 αm;


Diện tích cốt thép trong các ơ sàn:


As, =
t

Kiểm tra hàm lượng cốt
thép:

ξ.γ b .Rb .b.ho

Rs
μ= m =0,1 % ≤ μ
AS i
.n
100
%,
μ

b
h
0

Hàm lượng cốt thép hợp lý:
0,9%
;

ξ 0,8
=
0,
8
1+

s

s

0, 0035

=

R

1+

0,3% ≤ µ ≤

= 0,5833

R /E

260

0, 0035.2.105

α R = ξR .(1 − 0,5ξR ) = 0,5833.(1 − 0,5.05833)
= 0, 4132

Bảng 1.6. Kết quả tính tốn và chọn thép
cho ơ sàn S2.
Kích thước
Ơ
sàn

S2

Chiều dày
q

(kN / m2

L1

L2

(m)

(m)

2

4,2

Ơ sàn

¿

6,42

Mơmen gối
(kNm/m)

a

h0

(mm) (mm)
15

85

A S,t
(cm ¿¿ 2)
¿


S2

1,07

Ơ sàn

Mơmen nhịp
(kNm/m)

S2

2,14

Chọn thép cấu tạo là
8a200.
1.5.2.

φ

Tính tốn ơ sàn S1
và S3:

Để tính tốn ta cắt một dải
bản (rộng 1m) theo
phương cạnh ngắn.

hd
→ Do
có

≥

và đổ tồn khối nên chọn liên kết biên là ngàm.

3
hs

Và S1, S3 là sàn 2 phương nên được tính theo sơ đồ 9.
Tính P = q.L1.L2 . Tra bảng (trong sổ tay thực hành tính
tốn kết cấu cơng trình ) suy ra các hệ số m1, m2, k1, k2 (phụ
thuộc vào tỷ số l2/l1 và sơ đồ liên kết của bản theo 2
phương).
M n = m .P

i
Xác định mômen
dương giữa bản :

= k .P

Mg
Xác định mômen âm trên gối :

i

i

∗ Tính tốn cốt thép:
-

Chiều cao làm việc của sàn: ho = hs – a (mm); hs = 100 (mm);
Chọn agt = 15mm → ho = 85mm.

αM =
b

b
o

γ

M
.R .b.h2

Với b = 1m – chiều rộng dải bản cần tính. Vì theo sơ đồ đàn
hồi nên kiểm tra điều kiện hạn chế: α m ≤α R;
Từ αm=¿ ξ=1−√1−2 αm;
Diện tích cốt thép trong các ô sàn:
A
ξ.γb .Rb .b.ho
s,
t =
Rs
Kiểm tra hàm

lượng cốt thép:
AS
μ=
.
100 % , μ
bh 0

=0,1 % ≤ μ

min

Hàm lượng cốt thép hợp lý: 0,3% ≤ µ ≤ 0,9% ;
0,8
=
ξ R 0,8
R
= /E
1+ s s

= 0,5833
260

0, 0035


1
+

0,
0035.2.105

α R = ξR
.(1 −
0,5ξR ) =
0,5833.
(1 −
0,5.0583
3) = 0,
4132
Bảng
1.7. Kết
quả tính
tốn và
chọn
thép cho
ơ sàn S1 1.6.
và S3.
Ơ
sàn

Kích
L1
(m)

S1

4,2

S3

Ơ sàn

S1

2

cốt thép ở nhịp (chống momen dương), cốt thép theo
phương cạnh ngắn L1 dặt ở dưới. Cốt thép theo phương
cạnh dài đặt ở trên.
Đối với cốt thép ở gối (chống momen âm), chiều dài
thanh thép vươn ra tính từ mép gối tựa đi ra tối thiểu là
1100 3001100
L
L01o1
/4/4.

C
họ
n
cố
t
cấ
u
tạ
o
φ
8a
20
0
B

Ố
T
R
Í
C
Ố
T
T
H
É
P
S
À
N
:
- Đ
ố
i
v
ớ
i

Ø6A200Ø10A150

L01

bd

L1

Ø8A200
Ø8A200

1
0
0

300

D

Hình 1.4. Chiều dài thép mũ.


60
7
0

25
Hình 1.5. Chi tiết bẻ móc.
- Chiều dài đoạn neo lấy bằng 200 mm;
- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ sàn là 2,5 cm.
1.7. KIỂM TRA VẾT NỨT CỦA Ơ SÀN:
∗ Xét ơ sàn S1:
Ta có Momen tồn phần tại nhịp của ô sàn S1 là: 3,48 (kNm).
-

Kiểm tra sự hình thành vết nứt tại nhịp:

Ta có: Mcrc = Rbt , ser .Wpl

(kNm).

α=

+ Hệ số quy đổi cốt thép về bê
tơng:

Es
Eb

=

2.105

≈7

28, 75.103

;

+ Diện tích tiết diện ngang quy đổi:
A

red

= A + α .A + α.A ' = 10.100 + 7.2, 513 = 1017, 59 (cm2 )
s

s

+ Momen tĩnh của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều
hơn:
St ,red

= 0, 5.A.h + α.[ As .a + A 's .(h − a ')]

= 0, 5.10.100 + 7.[2, 513.2, 9 + 0] = 5051, 01 (cm3 )
+ Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của
cấu kiện:
St ,red 5051, 01
y = A =
= 4, 96 (cm)
t
red
1017, 59
+ Khoảng cách từ thớ bê tông chịu nén đến trọng tâm quy đổi cảu cấu kiện:
yc = h − yt = 10 − 4, 96 = 5, 04 (cm)
+ Momen quan tính của tiết diện bê tơng:
Ib = bh3 / 12 = 8333, 33 (cm4 )