- 1 - PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay với sự ứng dụng của công nghệ thông tin trong hệ thống sản xuất các sản phẩm và dịch vụ đã và đang càng ngày càng phát triển. Với công nghệ thông tin, các tính toán đƣợc thực hiện nhanh, tin cậy, chính xác và một phần thay thế sức lao động. Đến nay công nghệ thông tin đã xâm nhập hầu hết các lĩnh vực từ kinh tế, chính trị, kỹ thuật, đến việc tự động hóa trong sản xuất. Trong lĩnh vực kỹ thuật công trình cũng không ngoại lệ, việc ứng dụng công nghệ thông tin đã góp phần giảm tải thời gian công việc cho các kỹ sƣ trong việc thiết kế xây dựng các công trình, từ đó làm tăng tốc độ và hiệu quả của công việc. Mặt khác việc ứng dụng công nghệ thông tin còn giúp các kỹ sƣ có thể ƣớc lƣợng đƣợc chi phí ban đầu cho công trình. Với mục đích tạo ra một chƣơng trình tính toán cốt thép cho khung bê tông cốt thép áp dụng các tiêu chuẩn Việt Nam vào trong tính toán, mặt khác cung cấp cho sinh viên một công cụ phục vụ trong việc học tập cũng nhƣ nghiên cứu nên tác giả đã quyết định chọn đề tài “ Xây dựng ứng dụng tính toán, thiết kế khung bê tông cốt thép”. 2. Lịch sử nghiên cứu: 2.1 Phần mềm trong nƣớc: Rdsuite: [8] Là phần mềm thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam do Công Ty Cổ Phần Công Nghệ Và Tƣ Vấn Thiết Kế Xây D ựng RD phát triển. Đƣợc thiết kế kết cấu theo các tiêu chuẩn Việt Nam và một số tiêu chuẩn nƣớc ngoài nhƣ BS8110, UBC1994, UBC1997, SNHIP… đƣợc Bộ Xây Dựng cho phép ở Việt Nam, trên cơ sở lấy kết quả phân tích nội lực và phân tích động lực từ các phần mềm Sap2000, Etabs và STAADPRO, RDsas, Vinasas, MCW, MDW. Phần mềm đƣợc Cục bản quyền - Bộ văn hóa thể thao du lịch cấp giấy chứng bản quyền số 4290/2009/QTG và đƣợc Cục sở hữu trí tuệ Bộ khoa học và công nghệ ra quyết định số 5252/QĐ-SHTT về việc cấp nhãn hiệu cho sản phẩm. Phần mềm gồm 2 mô đun chính:
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
- 1 -
PHẦN MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay với sự ứng dụng của công nghệ thông tin trong hệ thống sản xuất các
sản phẩm và dịch vụ đã và đang càng ngày càng phát triển. Với công nghệ thông tin,
các tính toán đƣợc thực hiện nhanh, tin cậy, chính xác và một phần thay thế sức lao
động. Đến nay công nghệ thông tin đã xâm nhập hầu hết các lĩnh vực từ kinh tế, chính
trị, kỹ thuật, đến việc tự động hóa trong sản xuất.
Trong lĩnh vực kỹ thuật công trình cũng không ngoại lệ, việc ứng dụng công
nghệ thông tin đã góp phần giảm tải thời gian công việc cho các kỹ sƣ trong việc thiết
kế xây dựng các công trình, từ đó làm tăng tốc độ và hiệu quả của công việc. Mặt khác
việc ứng dụng công nghệ thông tin còn giúp các kỹ sƣ có thể ƣớc lƣợng đƣợc chi phí
ban đầu cho công trình.
Với mục đích tạo ra một chƣơng trình tính toán cốt thép cho khung bê tông cốt
thép áp dụng các tiêu chuẩn Việt Nam vào trong tính toán, mặt khác cung cấp cho sinh
viên một công cụ phục vụ trong việc học tập cũng nhƣ nghiên cứu nên tác giả đã quyết
định chọn đề tài “ Xây dựng ứng dụng tính toán, thiết kế khung bê tông cốt thép”.
2. Lịch sử nghiên cứu:
2.1 Phần mềm trong nƣớc:
Rdsuite: [8]
Là phần mềm thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam do Công Ty Cổ Phần Công
Nghệ Và Tƣ Vấn Thiết Kế Xây D ựng RD phát triển. Đƣợc thiết kế kết cấu theo các
tiêu chuẩn Việt Nam và một số tiêu chuẩn nƣớc ngoài nhƣ BS8110, UBC1994,
UBC1997, SNHIP… đƣợc Bộ Xây Dựng cho phép ở Việt Nam, trên cơ sở lấy kết quả
phân tích nội lực và phân tích động lực từ các phần mềm Sap2000, Etabs và
STAADPRO, RDsas, Vinasas, MCW, MDW. Phần mềm đƣợc Cục bản quyền - Bộ
văn hóa thể thao du lịch cấp giấy chứng bản quyền số 4290/2009/QTG và đƣợc Cục sở
hữu trí tuệ Bộ khoa học và công nghệ ra quyết định số 5252/QĐ-SHTT về việc cấp
nhãn hiệu cho sản phẩm. Phần mềm gồm 2 mô đun chính:
- 2 -
RDF (Research and Development Foundation): mô đun phân tích và thiết kế
móng (móng đơn, móng băng, móng cọc, móng giằng). Mặt bằng móng có thể nhập
trên nền đồ họa của phần mềm, từ file *.DWG hay nhập từ Sap2000, Etabs.. phân tích
móng theo phƣơng pháp quy phạm hay phƣơng pháp đồng thời và phần tử hữu hạn.
RDS (Research and Development Structure): mô đun tổ hợp nội lực, phân tích
thiết kế phần thân (dầm, cột, sàn, dàn, vách) tính tải trọng gió tĩnh và động, tải trọng
động đất theo TCVN và một số tiêu chuẩn thông dụng lấy kết quả nội lực và phân tích
động lực từ Sap, Etabs.
RDW:
Đƣợc xây dựng và phát triển bởi Công Ty Cổ Phần Tin Học Và Tƣ Vấn Xây
Dựng CIC. Là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu. RDW bổ sung các tiêu chuẩn việt
nam về xác định tải trọng, tổ hợp nội lực, thiết kế kiểm tra cấu kiện bê tông và cốt
thép. Xuất bản vẽ kỹ thuật vào các phần mềm SAP2000, ETABS, STAAPRO. Các
tính năng chính của RDW nhƣ xác định tải trọng gió, tải trọng động đất. Tổ hợp nội
lực theo TCVN 2737-1995. Thiết kế và kiểm tra cấu kiện bê tông cốt thép theo TCVN
5574-1991 và TCVN 356-2005. Tính toán xác định sơ bộ kích thƣớc cột.
2.2 Phần mềm trên thế giới:
Etabs:
Là phần mềm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà cao tầng. Đây
là hệ chƣơng trình phân tích và thiết kế kết cấu chuyên dụng trên máy tính cho các
công trình dân dụng. Đƣợc phát triển bởi CSI (Computer and Structures INC). Điểm
nổi bật nổi bật của Etabs so với các chƣơng trình khác trong phân tích kết cấu công
trình là giảm rõ rệt thời gian yêu cầu trong việc xây dựng mô hình tính, giảm thời gian
xử lý và tăng độ chính xác, sở dĩ nhƣ vậy bởi vì Etabs thực hiện đƣa vào các tính năng
điển hình cho bài toán hệ các công trình dân dụng trong xây dựng mà các chƣơng trình
khác có thể chƣa nhận ra. Các đặt tính này bao gồm :
Hầu hết các tòa nhà có hình dạng đơn giản với hệ dầm nằm ngang và hệ cột
thẳng đứng. Một hệ thống lƣới đơn giản định nghĩa lƣới sàn ngang và cột đứng có thiết
lập các hệ hình học tƣơng tự với thời gian nhỏ. Một số mức sàn trong hệ công trình là
điển hình. Hầu hết các chƣơng trình khác không nhận dạng cụ thể yếu tố thực tế này,
dẫn đến quá trình tính toán tăng lên nhiều lần không cần thiết.
- 3 -
Hầu hết các công trình thì kích thƣớc của phần tử có liên hệ rất nhiều đến
chiều rộng của nhịp và chiều cao tầng. Các kích thƣớc này có ảnh hƣởng rỏ rệt đến độ
cứng của phần tử thanh. Chính xác hóa điều này ảnh hƣởng đến các công thức tính độ
cứng của các phần tử. Hầu hết các công trình trên đƣờng cong trọng tâm của kích
thƣớc và chính xác độ cứng thƣờng mất nhiều thời gian khi thực hiện.
Trong phân tích các công trình dân dụng thì các thành phần lực của phần tử
đƣợc tác dụng trên bề mặt ngoài của gối tựa phần tử. Các biến đổi tƣơng tự không
đƣợc tự động tính toán ở các chƣơng trình khác hệ thống tải trọng trong các công trình
thƣờng không nhiều.
Tải trọng nói chung đều có ảnh hƣởng thẳng đứng và đi xuống (tĩnh tải và
hoạt tải) hoặc theo phƣơng ngang (gió hoặc động đất). Tải trọng đứng thƣờng đƣợc áp
dụng trên sàn và dầm, còn tải trọng ngang thƣờng đƣợc áp dụng theo mức tầng. Tải
trọng trên các ô sàn cần đƣợc dồn tự động vào các hệ thanh của công trình. Mặt khác
các mức tải trọng với yêu cầu thay đổi cần phải có lựa chọn đặc biệt cho phép tạo ra và
tổ hợp tiện lợi đối với các tải trọng đứng , ngang và tải trọng động. Một vấn đề rất cần
có đối với việc phân tích công trình bằng máy tính đó là việc xuất kết quả với các định
dạng khác nhau.
SAP2000:
Phần mềm SAP (Structural Analysis Program) đƣợc bắt đầu từ các kết qủa
nghiên cứu phƣơng pháp số và phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong tính toán cơ học
mà ngƣời đặt nền móng là Giáo sƣ Edward L.Wilson ( University Avenue Berkeley,
California, USA ). Năm 1970, giáo sƣ cùng các cộng sự chính thức cho ra đời phiên
bản đầu tiên của SAP. Trong những năm tiếp theo, những nghiên cứu và phát triển sâu
hơn về phƣơng pháp phần tử hữu hạn và các phƣơng pháp tính toán số đã tạo điều kiện
cho các phiên bản tiếp theo của SAP ra đời: OLIDSAP, SAP3, SAP IV, SAP80,
SAP90. SAP 80 đƣợc nâng cấp và hoàn thiện vào cuối những năm 1980, nó đƣợc coi
là mốc đánh dấu sự xuất hiện phần mềm tính toán kết cấu có tính thƣơng mại đầu tiên
của họ chƣơng trình SAP. Phần mềm này đƣợc tiếp tục phát triển bởi công ty
Computer and Structure Inc ( CSI ). Vào năm 1992, CSI cho ra đời phiên bản tiếp theo
là SAP 90, hiện nay vẫn còn đƣợc sử dụng rất rộng rãi. SAP 2000 là một bƣớc đột phá
của họ phần mềm SAP, mà theo CSI tuyên bố SAP 2000 là công nghệ ngày nay cho
- 4 -
tƣơng lai ( technology today for future ). SAP 2000 đã tích hợp các chức năng phân
tích kết cấu bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn và chức năng thiết kế kết cấu thành
một. Ngoài khả năng phân tích các bài toán thƣờng gặp của kết cấu công trình, SAP
2000 đã bổ sung thêm các loại phần tử mẫu và tính năng phân tích kết cấu phi tuyến.
Giao diện của SAP 2000 làm việc hoàn toàn trong môi trƣờng. Toàn bộ qúa trình từ
xây dựng mô hình kết cấu, thực hiện tính toán và biểu diễn kết qủa đều có giao diện đồ
họa trực quan. Thƣ viện mẫu (Template) cung cấp một số dạng kết cấu thông dụng
nhất, từ đây ta có thể dễ dàng sửa đổi để có đƣợc kết cấu nhƣ mong muốn. Các tính
năng chính của SAP2000 nhƣ : có khả năng tính toán mạnh, hổ trợ nhiều loại kết cấu
làm việc ở nhiều trạng thái khác nhau, chịu tác động của nhiều loại tải trọng. Có thể sử
dụng Sap2000 để giải quyết các kết cấu với các cấu tạo khác nhau nhƣ hệ thanh, hệ
tấm vỏ, kết cấu đặc. Các kết cấu có thể làm việc ở các trạng thái đặc biệt nhƣ: trạng
thái ứng suất phẳng, biến dạng phẳng, đối xứng trục, biến dạng lớn. Về vật liệu có thể
mô tả vật liệu đẳng hƣớng, trực hƣớng, dị hƣớng hay vật liệu với các tính chất phi
tuyến. Về mặt tải trọng tác dụng, SAP2000 hỗ trợ rất tốt với sự đa dạng về thể loại đó
là: tĩnh tải với các loại lực, nhiệt độ, gối lún, dự ứng lực… ; hoạt tải với nhiều loại xe
tiêu chuẩn, xe do ngƣời dùng tự định nghĩa tác dụng trên nhiều làn phức tạp phù hợp
với nhiều quy trình đặc biệt là quy trình AASHTO; Tải trọng động với nhiều dạng có
phƣơng pháp tính toán tiên tiến nhƣ: tải trọng thay đổi theo thời gian, phổ phản ứng…
Kết quả tính toán của chƣơng trình đầy đủ và tin cậy. Có thể xuất kết quả ra màn hình
độ hoạ, văn bản hay máy in, hơn nữa có thể xuất kết quả dạng tập tin cho các chƣơng
trình thiết kế sau tính toán. So với phiên bản trƣớc, SAP2000 đã hoàn thiện và tích hợp
phần thiết kế mặt cắt thép và bê tông cốt thép vào chƣơng trình chính giúp việc sử
dụng đƣợc thuận tiện, nhờ đó kết quả tính toán kết cấu sẽ đƣợc sử dụng ngay trong
phần thiết kế mặt cắt.
- 5 -
2.3 Nhận xét chung:
Các phần mềm kể trên tuy đã đáp ứng đƣợc hầu hết các yêu cầu ở nƣớc ta
nhƣng vẫn có những nhƣợc điểm nhất định. Đối với các phần mềm trên thế giới đều
đƣợc tính theo các tiêu chuẩn thế giới do đó khi áp dụng tại nƣớc ta thƣờng chỉ dừng
lại ở bƣớc tính nội lực, còn đối với các chƣơng trình trong nƣớc thì đều ở hình thức
thƣơng mại hóa do đó học sinh, sinh viên không áp dụng đƣợc cho mục đích học tập
và nghiên cứu.
3. Mục tiêu nghiên cứu:
Trong đề tài tác giả tập trung nghiên cứu cơ sở lý thuyết và dữ liệu nội lực từ
phần mềm Etabs xuất ra để xây dựng phần mềm tính toán và thiết kế khung bê tông
cốt thép cho phép ngƣời dùng có thể tính đƣợc cốt thép hàng loạt.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:
4.1 Phƣơng pháp nghiên cứu:
Qua việc khảo sát các phần mềm trong ứng dụng tính toán cốt thép trong và
nƣớc nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu nhƣ sau:
Tìm hiểu các tiêu chuẩn Việt Nam về tính toán cốt thép cho dầm, cột. Tìm hiểu các
phần mềm đã có trong nƣớc.
Thiết kế dữ liệu từ việc tìm hiểu các tiêu chuẩn.
Tìm hiểu phần mềm xây dựng Etabs, phân tích cấu trúc của file nội lực đƣợc xuất ra.
Sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic .Net 2005 để ứng dụng vào việc xây dựng
chƣơng trình.
Thiết kế giao diện cho chƣơng trình, ứng dụng các công thức tính toán cốt thép vào
chƣơng trình.
4.2 Phạm vi nghiên cứu:
Trong thời gian thực hiện đề tài. Nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu
một số nội dung sau:
Vì chƣơng trình đƣợc xây dựng dựa trên dữ liệu nội lực đã đƣợc tính toán từ
phần mềm Etabs do đó nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu phần mềm này. Từ đó tiến
hành nghiên cứu cấu trúc, kiểu dữ liệu của file access đƣợc xuất ra. Xác định các dữ
liệu cần dùng từ file access này.
- 6 -
Sử dụng ngôn ngữ lập trình VB.NET 2005 trong việc xây dựng chƣơng trình.
Lựa chọn và kế thừa các phƣơng pháp phù hợp với chƣơng trình.
Tính toán cốt thép theo tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn đối với tiết diện dầm, tính
toán cốt thép tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm phẳng đối với cấu kiện cột.
5. Tính mới của đề tài và những vấn đề chƣa thực hiện đƣợc:
Đề tài là một phần trong chƣơng trình xây dựng công trình thực tế mà Khoa Kỹ
Thuật Công Trình đặt ra. Công việc chính của chƣơng trình là tính toán cốt thép cho
cấu kiện dầm, cột theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Tính toán hàng loạt cốt thép cho cấu kiện dầm chữ nhật cốt đơn.
Tính toán hàng loạt cốt thép cho hệ cột chịu nén lệch tâm phẳng theo tiết diện
chữ nhật đặt thép đối xứng hoặc không đối xứng.
Tạo giao diện thân thiện với ngƣời dùng, cho phép ngƣời dùng có thể in báo
cáo tính cốt thép hoặc xuất báo cáo sang file excell.
Tuy nhiên, trong khoảng thời gian có hạn nên đề tài vẫn còn một số hạn chế và
cần phải đƣợc hoàn thiện sau này nhƣ chƣa tính đƣợc cốt thép cho dầm tiết diện chữ
nhật đặt cốt kép, dầm tiết diện chữ T,I. Chƣa thực hiện đƣợc cho tiết diện cột chịu nén
lệch tâm xiên.
6. Sơ lƣợc cấu trúc đề tài:
Luận văn này đƣợc chia thành các nội dung chính sau:
Chƣơng 1: Cơ Sở Lý Thuyết
Tóm lƣợc về cách lựa chọn tin học. Trình bày cở sở lý thuyết, công thức tính
toán cốt thép cho các cấu kiện dầm, cột.
Chƣơng 2: Tính Toán Bố Trí Cốt Thép
Mô tả dữ liệu file nội lực từ Etabs xuất ra. Cách thức lọc các cặp nội lực. Tạo
cơ sở dữ liệu dùng để tính toán cốt thép.
Chƣơng 3: Thực Hiện Đề Tài
Giới thiệu các chức năng của chƣơng trình tính toán thiết kế khung bê tông cốt
thép sau thời gian nghiên cứu.
Kết Luận
Nêu lên nhận xét đánh giá hƣớng phát triển của đề tài và kết luận.
- 7 -
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Lý thuyết tính toán cốt thép:
1.1.1 Bê tông:
1.1.1.1 Cƣờng độ chịu nén của bê tông:
Để xác định đƣợc khả năng chịu nén của bê tông ngƣời ta sử dụng mẫu nén thí
nghiệm để xác định cấp độ bền chịu nén để làm thƣớc đo.
Cấp độ bền chịu nén của bê tông ký hiệu là chữ B, là giá trị trung bình thống kê
của cƣờng độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị Mpa, với xác suất đảm bảo không
dƣới 95% xác định trên các mẫu lập phƣơng kích thƣớc tiêu chuẩn (150mm x 150mm
x 150mm), đƣợc chế tạo, dƣỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở độ
tuổi 28 ngày.[6]
Gọi : NP – lực làm mẫu bị phá hoại
A – diện tích tiết diện ngang của mẫu thử
Bi – cƣờng độ chịu nén của mẫu thử
,Pi
NB MPa
A (1.1)
a
a=150
a
bàn nén
mau thu
NP
NP
Hình 1.1 Mẫu thử và mô hình thí nghiệm nén.
1.1.1.2 Cƣờng độ chịu kéo của bê tông:
Khả năng chịu kéo của bê tông đƣợc xác định dựa trên cấp độ bền chịu kéo của
bê tông và mác bê tông theo cƣờng độ chịu kéo.
Cấp độ bền chịu kéo của bê tông ký hiệu là chữ Bt, là giá trị trung bình thống kê
của cƣờng độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị Mpa, với xác suất đảm bảo không
- 8 -
dƣới 95% , xác định trên mẫu kéo tiêu chuẩn đƣợc chế tạo, dƣỡng hộ trong điều kiện
tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở độ tuổi 28 ngày.[6]
a
4a
NPNP
Hình 1.2 Mẫu thử và mô hình thí nghiệm kéo
Gọi : NP – lực làm mẫu bị phá hoại
A – diện tích tiết diện ngang của mẫu thử
Bit – cƣờng độ chịu kéo của mẫu thử .
1.1.1.3 Tƣơng quan giữa cấp độ bền chịu nén (kéo) của bê tông:
Tƣơng quan giữa cấp độ bền chịu nén và cƣờng độ chịu nén tức thời của bê
tông đƣợc xác định theo:
B = Bm (1-1,64ν) (1.2)
Tƣơng quan giữa cấp độ bền chịu kéo cƣờng độ chịu kéo tức thời của bê tông
đƣợc xác định theo:
Bt = Bmt (1-1,64ν) (1.3)
Trong đó: B, Bmt là các giá trị trung bình thống kê của cƣờng độ chịu nén và
cƣờng độ chịu kéo tức thời đƣợc xác định theo:
1 1 2 2
1 2
...( )
...
n nm mt
n
n B n B n BB B
n n n
(1.4)
Với 1 2, ,..., nn n n là số lƣợng các mẫu thử tiêu chuẩn có cƣờng độ tƣơng ứng
khi nén (kéo) là 1 2, ,..., nB B B .
ν – hệ số biến động của cƣờng độ các mẫu thử tiêu chuẩn, phụ thuộc vào trình
độ sản xuất bê tông.
ν = 0,135 ứng với trƣờng hợp khi nén.
ν = 0,165 ứng với trƣờng hợp khi kéo.
- 9 -
Bảng 1.1: Tương quan giữa cấp độ bền chịu nén của bê tông B và mác bê
tông cường độ chịu nén M.[6]
Cấp độ bền
chịu nén B
Cƣờng độ
trung bình
của mẫu
thử tiêu
chuẩn, MPa
Mác cƣờng
độ chịu nén
M
Cấp độ bền
chịu nén B
Cƣờng độ
trung bình
của mẫu
thử tiêu
chuẩn, MPa
Mác cƣờng
độ chịu nén
B3,5
B5
B7,5
B 10
B12,5
B15
B20
B22,5
B25
B27,5
B30
4,50
6,42
9,63
12,84
16,05
19,27
25,69
28,90
32,11
35,32
38,53
M50
M75
M100
M150
M150
M200
M250
M300
M350
M350
M400
B 35
B 40
B 45
B 50
B 55
B 60
B 65
B 70
B75
B 80
44,95
51,37
57,80
64,22
70,64
77,06
83,48
89,90
96,33
102,75
M450
M500
M600
M700
M700
M800
M900
M900
M1000
M1000
Theo TCXDVN 356-2005; chỉ tiêu chất lƣợng cơ bản của bê tông đƣợc biểu thị
bằng cấp độ bền. Cấp độ bền chịu kéo của bê tông ( ký hiệu Bt, Mpa) : Bt 0,4 ; Bt 0,8 ;
Bt 1,2 ; Bt 1,6 ; Bt 2,0 ; Bt 2,4 ; Bt 2,8 ,…
Bảng 1.2 : Tương quan giữa cấp độ bền chịu kéo của bê tông Bt và mác theo
cường độ chịu kéo K cho trong bảng.[6]
Cấp độ bền chịu kéo Bt
Cƣờng độ trung bình của
mẫu thử tiêu chuẩn, MPa
Mác bê tông theo cƣờng
độ chịu kéo K
Bt0,4
Bt0,8
Bt1,2
Bt1,6
0,55
1,10
1,65
2,19
-
K10
K15
K20
- 10 -
Bt2,0
Bt2,4
Bt2,8
Bt3,2
Bt3,6
Bt4,0
2,74
3,29
3,84
4,39
4,94
5,48
K25
K30
K35
K40
-
-
1.1.1.4 Cƣờng độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông:
Cƣờng độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông Rbn:
Tƣơng quan giữa cƣờng độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông và cấp độ bền chịu nén
của bê tông đƣợc xác định theo công thức:
Đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ và bê tông rỗng:
(0,77 0,001 ) 0,72bnRB
B (1.5)
Đối với bê tông tổ ong:
(0,95 0,005 )bnRB
B (1.6)
Cƣờng độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông Rbn phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của
bê tông tính theo công thức (1.5) đã làm tròn đƣợc cho trong bảng 1.3. [6]
Bảng 1.3: các cường độ tiêu chuẩn của bê tông Rbn, Rbtn và cường độ tính toán của bê
tông khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ 2: Rb.ser, Bbt.ser, Mpa:
Trạng thái Loại bê tông
cấp độ bền chịu nén của bê tông
B7,5 B10 B12,5 B15 B20 B25 B30 B35
M100 M150 M150 M200 M250 M350 M400 M450
Nén dọc
trục
Rbn, Rb.ser
bê tông nặng
hạt nhỏ 5,5 7,5 9,5 11,0 15,0 18,5 22,0 25,5
bê tông nhẹ 3,5 7,5 9,5 11,0 15,0 18,5 22,0 25,5
bê tông tổ ong 6,9 9,0 10,5 11,5
Kéo dọc
trục
Rbtn,
bê tông nặng 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95
bê tông hạt nhỏ nhóm A 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95
nhóm B 0,60 0,70 0,85 0,95 1,15 1,35 1,50
- 11 -
Rbt.ser nhóm C 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95
bê tông nhẹ cốt liệu đặc 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95
cốt liệu rỗng 0,70 0,85 1,00 1,10 1,20 1,35 1,50 1,65
bê tông tổ ong 0,63 0,89 1,00 1,05
Ghi chú:
a) Bê tông hạt nhỏ:
Nhóm A: Đóng rắn tự nhiên, hoặc dưỡng hộ trong điều kiện khí quyển, cốt liệu
cát có modul lớn > 2,0.
Nhóm B: Đóng rắn tự nhiên, hoặc dưỡng hộ trong điều kiện khí quyển, cốt liệu
cát có modul lớn ≤ 2,0.
Nhóm C: Được chưng cất.
b) Ký hiệu M để chỉ mác bê tông TCXDVN: 5574-1991 trước đây.
1.1.1.5 Cƣờng độ tính toán của bê tông:
Cƣờng độ chịu nén tính toán của bê tông Rb:[6]
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ 1:
. ,bnb bi
bc
RR MPa
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ 2:
. ,bnb ser
bc
RR MPa
Trong đó:
bc hệ số tin cậy của bê tông khi nén (lấy theo bảng 2.3)
bi hệ số làm việc của bê tông (lấy theo bảng 2.3)
Rbn: cƣờng độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông.
Giá trị Rb khi chƣa kể đến hệ số điều kiện làm việc bi cho trong phụ lục 2
Cƣờng độ chịu kéo tính toán của bê tông Rbt:[6]
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ 1:
. ,btnbt bi
bt
RR MPa
(1.7)
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ 2:
- 12 -
. ,btnbt ser
bt
RR MPa
(1.8)
Trong đó:
bt hệ số tin cậy của bê tông khi kéo (lấy theo bảng 2.3)
bi hệ số làm việc của bê tông (lấy theo bảng 2.4)
Giá trị Rbt, Rbt.ser khi chƣa kể đến hệ số điều kiện làm việc bi cho trong phụ lục 2.
Bảng 1.4: hệ số độ tin cậy của một số loại bê tông khi nén bc và khi kéo bt :
Loại bê tông
Giá trị bc và bt khi tính toán kết cấu
theo trạng thái giới hạn
Thứ nhất Thứ hai
bc bc ứng với cấp độ bền
của bê tông
bc ; bt
Khi nén Khi kéo
Bê tông nặng ,bê tông hạt nhỏ, bê tông tự
ứng suất, bê tông nhẹ và bê tông rỗng
1,3 1,5 1,3 1,0
Bê tông tổ ong 1,5 2,3 1,0
Bảng 1.5: hệ số điều kiện làm việc của bê tông bi
Các yếu tố cần kể đến hệ số điều kiện làm việc của bê tông Hệ số điều kiện
làm việc bi
Ký hiệu Giá trị
1- tính chất tác dụng dài hạn của tải trọng:
a- khi kể đến tải trọng thƣờng xuyên, tải rọng tạm thời dài hạn
và tạm thời ngắn hạn
-Đối với bê tông: nặng, hạt nhỏ, nhẹ đóng rắn tự nhiên và bê tông
đƣợc dƣỡng hộ nhiệt trong điều kiện môi trƣờng:
+ Đảm bảo cho bê tông đƣợc tiếp tục tăng cƣờng độ theo thởi gian(
môi trƣờng nƣớc, đất ẩm hoặc không khí có độ ẩm trên 75%)
2b
1,00
- 13 -
+ Không đảm bảo cho bê tông đƣợc tiếp tục tăng cƣờng độ theo
thời gian
-Đối với bê tông tổ ong, rỗng không phụ thuộc vào điều kiện sử
dụng
b-Khi kể đến tải trọng tạm thời ngắn hạn (tác dụng ngắn hạn) trong
tổ hợp đang xét
0,90
0,85
1,10
2- Đổ bê tông theo phƣơng đứng mỗi lớp dày trên 1,5cm:
- Đối với bê tông: nặng, hạt nhỏ, nhẹ
- Đối với bê tông tổ ong , rỗng.
3b
0,85
0,85
3- Đổ bê tông cột theo phƣơng đứng, kích thƣớc lớn nhất của tiết
diện nhỏ hơn 300mm
5b 0,85
1.1.1.6 Modul đàn hồi của bê tông:[6]
Modul đàn hồi của bê tông đƣợc định nghĩa từ biểu thức:
0b
b
el
E tg
(1.9)
Modul đàn hồi – dẻo hay modul biến dạng của bê tông đƣợc định nghĩa từ biểu thức:
' . .b bb b
b el
E tg E
(1.10)
Modul đàn hồi ban đầu của bê tông Eb khi nén và khi kéo phụ thuộc vào cấp độ bền
của bê tông lấy theo phụ lục 3.
Modul trƣợt của bê tông (hệ số Poátxông) lấy bằng 0,2 đối với tất cả các loại bê
tông.
Bảng 1.6: Modul đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo
Loại bê tông
Cấp độ bền chịu nén và mác bê tông
B7,5 B10 B12,5 B15 B20 B25 B30 B35
M100 M150 M150 M200 M250 M300 M400 M450
Bê
tông
nặng
Đóng rắn tự
nhiên 16,0 18,0 21,0 23,0 27,0 30,0 32,5 34,5
Dƣỡng hộ
nhiệt ở áp suất
khí quyển
14,5 16,0 19,0 20,5 24,0 27,0 29,0 31,0
- 14 -
Chƣng cất 12,0 13,5 16,0 17,0 20,0 22,5 24,5 26,0
Bê
tông
hạt
nhỏ
A
Đóng rắn
tự nhiên 13,5 15,5 17,5 19,5 22,0 24,0 26,0 27,5
Dƣỡng
hộ nhiệt
ở áp suất
khí quyển
12,5 14,0 15,5 17,0 20,0 21,5 23,0 24,0
B Đóng rắn
tự nhiên 12,5 14,0 15,5 17,0 20,0 21,5 23,0
Dƣỡng
hộ nhiệt
ở áp suất
khí quyển
11,5 13,0 14,5 15,5 17,5 19,0 20,5
C Chƣng
cất 16,5 18,0 19,5 21,0
1.1.2 Cốt thép:
1.1.2.1 Cƣờng độ tiêu chuẩn của cốt thép Rsn:[6]
Cƣờng độ tiêu chuẩn của cốt thép Rsn là giá trị nhỏ nhất đƣợc kiểm soát của giới
hạn chảy thực tế hoặc quy ƣớc( bằng ứng suất ứng với biến dạng dƣ là 0,2%).Cƣờng
độ tiêu chuẩn Rsn của một số loại cốt thép thanh cho trong bảng 1.7.
Bảng 1.7 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tính toán của
cốt thép thanh khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai Rs.ser:
Nhó
m thép
Giá trị Rsn và
Rs.ser, MPa
CI,
A-I 235
CII,
A-II 295
CIII,
A-III 390
- 15 -
CIV,
A-IV 590
A-V 788
A-VI 980
AT-
VII 1175
A-
IIIB 540
1.1.2.2 Cƣờng đô tính toán của cốt thép:
Cƣờng độ chịu kéo tính toán của cốt thép:
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ 1:
. ,snS si
s
RR MPa
(1.11)
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ 2:
,snS
s
RR MPa
(1.12)
Trong đó:
s hệ số tin cậy của cốt thép lấy theo bảng 2.7
si hệ số làm việc của cốt thép lấy theo TCXDVN 356-2005
Bảng 1.8 Hệ số tin cậy của cốt thép s :
Các yếu tố cần kể
đến hệ số điều
kiện làm việc của
cốt thép
Đặc trƣng
của cốt
thép
Nhóm cốt thép Các giá trị si
Ký
hiệu
Giá trị
1. cốt thép chịu
lực cắt
Cốt thép
ngang
Tất cả các
nhóm cốt thép
1s
0,8
2.có nối hàn cốt
thép khi chịu lực
cắt
Cốt thép
ngang
CIII; A-III
BP-I
2s
0,9
- 16 -
3.Tải trọng lặp Cốt thép
dọc và cốt
thép
ngang
Tất cả các
nhóm cốt thép
3s
Tuỳ thuộc chu kỳ và nhóm cốt thép.
(bảng 24 TCXDVN 356-20005)
4. có nối hàn khi
chịu tải trọng lặp
Cốt thép
dọc và cốt
thép
ngang khi
có liên kết
hàn
CI; A-I;CII
A-II;CIII
A-III;CIV
A-IV;A-V
4s
Tuỳ thuộc chu kỳ và nhóm cốt thép
(bảng 25 TCXDVN 356-20005)
5. Trong đoạn
truyền ứng suất
đối với cốt thép
không neo và
đoạn neo cốt thép
không căng
Cốt thép
dọc căng
Tất cả các
nhóm cốt thép
5s
x
p
l
l
Trong đó:
xl :khoảng cách kể từ đầu
đoạn truyền ứng suất đến tiết
diện ứng suất
,p anl l : tƣơng ứng là chiều dài
đoạn truyền cốt thép và vùng
neo cốt thép
Cốt thép
dọc
không
căng
x
an
l
l
6. Cốt thép cƣờng
độ cao làm việc
theo điề kiện ứng
suất lớn hơn giới
hạn chảy quy ƣớc.
Cốt thép
dọc chịu
kéo
CIV; A-IV;
A-V;A-VI;
AT-VII; B-II;
K-7;K-19
6s
6 ( 1)(2 1)s
R
Với : hệ số phụ thuộc nhóm cốt
thép:
CIV; A-IV: =1,2
A-V;B-II; BP-II,K-7;K-19: =1,15
A-IV; AT-VII: =1,1
7.Cấu kiện làm từ
bê tông nhẹ cấp
B7,5 và thấp hơn.
Cốt thép
ngang
CI; A-I;BP-I
7s
0,8
8.Cấu kiện làm từ
bê tông tổ ong cấp
B7,5 và thấp hơn.
Cốt thép
dọc chịu
nén
Tất cả các
nhóm cốt thép
190 401
SC
B
R
- 17 -
Cốt thép
ngang
8s 251
SW
B
R
9.Lớp bảo vệ cốt
thép trong cấu
kiện làm từ bê
tông tổ ong.
Cốt thép
dọc chịu
nén
Tất cả các
nhóm cốt thép
9s Tuỳ thuộc loại cốt thép có gờ hay
không có gờ lớp bê tông bảo vệ.
Nhóm thép thanh Giá trị s khi tính toán kết cấu
theo các trạng thái giới hạn
Thứ nhất Thứ hai
Thép thanh
CI.A-I;CII;A-II 1,05 1,00
CIII,A-II có
đƣờng kính mm
6÷8 1,10 1,00
10÷40 1,07 1,00
C-VI,A-IV,A-V 1,15 1,00
A-VI, AT-VII 1,20 1,00
A-IIIB Có kiểm soát độ
giãn dài và ứng
suất
1,10 1,00
Chỉ kiểm soát
độ giãn dài
1,20 1,00
- 18 -
Cƣờng độ chịu nén tính toán của cốt thép:
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ 1, 2: RSC tính theo bảng 1.9
Bảng 1.9:Cường độ tính toán của cốt thép thanh khi tính toán theo các trạng thái
giới hạn thứ nhất.
Nhóm thép thanh
Cƣờng độ chịu kéo,
MPa
Cƣờng độ chịu
nén RSC
Cốt thép
dọc RS
Cốt thép
ngang RSW
CI;A-I 225 175 225
CII;A-II 280 225 280
A-III có đƣờng
khính mm
6÷8 355 285* 355
CIII;A-IV có
đƣờng kính mm
10÷40 365 290* 365
CIV;A-IV 510 405 450**
A-V 68090 545 500**
A-VI 815360 650 500**
AT-VII 980 785 500**
A-IIIB Có kiểm soát độ
giãn dài và ứng suất
490 360 200
Chỉ kiểm soát độ
giãn dài
450 200
Ghi chú: Trong trƣờng hợp, khi vì lý do nào đó, cốt thép không căng nhóm CIII, A-IIII
trở lên dùng làm cốt ngang, giá trị cƣờng độ tính toán RSW lấy nhƣ đối với thép CIII,A-
III.
1.1.2.3 Modul đàn hồi của cốt thép ES:
Modul đàn hồi của cốt thép ES lấy theo bảng 1.10
- 19 -
M
? b.Rb
? b.Rb.b.x
Rs.As
Zb
As
h0
a
h
x
b
Ab=b.x
x
Bảng 1.10: Modul đàn hồi của cốt thép
Nhóm cốt thép ES*10
4,MPa
CI,A-I,CII,A-II 21
CIII,A-III 20
CIV,A-IV,A-V,A-
VI,AT-VII
19
A-IIIB 18
B-II,BP-II 20
K-7,K-19 18
BP-I 17
1.1.3 Tính toán cốt thép dầm tiết diện chữ nhật cốt đơn:
1.1.3.1 Tính toán cốt thép dọc dầm có tiết diện chữ nhật cốt đơn:[6]
Nhằm tận dụng hết khả năng chịu lực (tiết kiệm vật liệu) của vật liệu bê tông –
cốt thép, lấy trƣờng hợp phá hoại thứ nhất của giai đoạn III ( gai đoạn phá hoại) trạng
thái ứng suất - biến dạng làm cơ sở tính toán.
1.1.3.2 Các giả thiết tính toán:[6]
Sơ đồ ứng suất của bê tông vùng chịu nén có hình dạng chữ nhật. Ứng suất
trong vùng bê tông chịu nén đạt đến cƣờng độ chịu nén tính toán Rb (có xét đến hệ số
điều kiện làm việc của bê tông b ). Ứng suất trong cốt thép chịu kéo As đạt đến cƣờng
đô chịu kéo tính toán Rs.
Bỏ qua miền bê tông chịu kéo.
*Sơ đồ ứng suất:
Hình 1.3: sơ đồ ứng suất của dầm tiết diện chữ nhật cốt đơn.
- 20 -
M – mômen
x- chiều cao miền bê tông chịu nén.
a – khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo
As.
h0= h – a : chiều cao có ích của tiết diện.
Rs: cƣờng độ chịu kéo tính toán của bê tông.
Rb: cƣờng độ chịu nén tính toán của bê tông.
b : hệ sồ điều kiện làm việc của bê tông.
Ab= b.x: diện tích vùng bê tông chịu nén.
Zb= h0-x/2: cánh tay đòn ngẫu lực.
Các công thức cơ bản (các phương trình cân bằng):
Phƣơng trình cân bằng momen:
0/ 0 . . . ( 0,5. )S b bM A M R b x h x (1.13)
0/ 0 . ( 0,5. )b s sM A M R A h x (1.14)
Phƣơng trình cân bằng lực:
0 . . . .s s b bX R A R b x (1.15)
*Điều kiện hạn chế:
Để đảm bảo phá hoại dẻo thì cốt thép As không đƣợc quá nhiều, tức là cần phải
hạn chế As, tƣơng ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng bê tông chịu nén x. Nghiên
cứu thực nghiệm cho biết rằng trƣờng hợp phá hoại dẻo xảy ra khi:
0
R
x
h (1.16)
Trong đó:
.
1 11,1
R
sR
sc u
(1.17)
: đặc trƣng vùng nén của bê tông, xác định theo công thức sau:
0,008. .b bR
=0,85: đối với bê tông nặng.
=0,80: đối với bê tông hạt nhỏ, nhóm A.
- 21 -
=0,75: đối với bê tông hạt nhỏ, nhóm B,C.
Rb: cƣờng độ tính toán của bê tông, tính bằng Mpa.
b : hệ số điền kiện làm việc của bê tông.
.sc u : ứng suất giới hạn của cốt thép ở vùng chịu kéo đƣợc lấy nhƣ sau:
.sc u =500Mpa: đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ khi hệ số điều kiện làm
việc của bê tông b < 1.
.sc u =400Mpa: đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ khi hệ số điều kiện làm
việc của bê tông b ≥ 1.
Giá trị R phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bê tông B và nhóm cốt thép tính
từ (1.17) .
*Hàm lượng cốt thép:
Thay 0.Rx h vào (1.15) ta có :
0. . . .s s b bR A R b h (1.18)
Đặt 0.
sA
b h (1.19)
: hàm lƣợng cốt thép
Trƣờng hợp max 0.Rx h thì .max 0. . . . .s s R b bR A R b h (1.20)
Do đó: .max
max
0
. .
.
s R b b
s
A R
b h R
max : hàm lƣợng cốt thép lớn nhất.
Đồng thời nếu cốt thép đặt quá ít sẽ xảy ra phá hoại đột ngột ( phá hoại dòn)
ngay sau khi bê tông bị nứt. Để tránh điều đó, hàm lƣợng cốt thép cần phải đảm bảo
đƣợc nhỏ hơn hàm lƣợng cốt thép tối thiểu min .
min
0.
sA
b h
Giá trị min đƣợc xác định từ điều kiện: khả năng chịu momen của dầm bê tông
cốt thép không nhỏ hơn khả năng chịu momen của dầm bê tông (cùng kích thƣớc)
không có cốt thép: min =0,05%
- 22 -
Vậy hàm lƣợng cốt thép trong tiết diện cấu kiện phải thoả điều kiện:
min =0,05%<0.
sA
b h max
. .R b b
s
R
R
(1.21)
1.1.3.3 Tính cốt thép:
Tính cốt thép dọc:
Nhằm tận dụng hết khả năng chịu lực (tiết kiệm vật liệu) của vật liệu bê tông –
cốt thép, lấy trƣờng hợp phá hoại thứ nhất của giai đoạn III (giai đoạn phá hoại) trạng
thái ứng suất - biến dạng làm cơ sở tính toán.
Biết kích thƣớc tiết diện sơ bộ và momen,chủng loại vật liệu .Yêu cầu xác định
cốt thép chịu lực As.
Vì chƣa biết cấu tạo của cốt thép nên chƣa thể tính đƣợc khoảng cách a mà
phải giả thiết a để tính h0.
Giả thiết a = (0,06÷0,12)h.
Tra bảng để tìm Rb, Rs, và hệ số R và R .
Tính m theo công thức: 2
0. . .m
b b
M
R b h
(1.22)
Từ m tính theo công thức: 1 1 2. m (1.23)
Kiểm tra hệ số .
nếu ≤ R : thì tính cốt thép theo công thức:
0. . . .b b
s
R b hAs
R
(1.24)
nếu > R : tăng tiết diện h (hoặc mac bê tông), tính lại m , , rồi tính lại cốt
thép theo công thức: (1.22); (1.23); (1.24).
Sau khi tính xong cốt thép thì chọn cốt thép theo bảng tra: ch
sA
Lưu ý khi chọn cốt thép:
Về AS: được phép chọn ít hơn không quá 5%, hoặc nhiều hơn không quá 5%
so với giá trị AS tính được.
Về đường kính cốt thép: nếu chọn nhiều loại đường kính thì chênh lệch không
quá 8mmm và không bé hơn 2mm.
- 23 -
Về hàm lượng cốt thép: nên chọn =0.6%÷1.2% đối với dầm.
Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép:
0
100%.
sA
b h (1.25)
Nếu thoả điều kiện (1.21) đủ hàm lƣợng cốt thép.
Ngoài ra cần thoả điều kiện: 5% 100% 5%ch
s sS
s
A AA
A
(1.26)
Kiểm tra a, abv, t0 sao cho thoả các điều kiện: 0 20
ch
bvaa mm
0
2. .bvb a it
n
Kiểm tra lại a: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đấn mép bê tông bảo vệ.
Nếu gta a thì bài toán thoả điều kiện.
Nếu gta a thì phải giả thiết lại a và tính lại bài toán cho tới khi thoả điều
kiện gta a thì dừng lại.
Tính cốt đai không cốt xiên:
Cốt thép đai đặt thành từng lớp, số nhánh đứng trong mỗi lớp phụ thuộc vào bề
rộng b và số lƣợng cốt thép dọc. Khi b ≤ 150mm có thể dùng đai một nhánh.
Với b không lớn và cốt thép dọc vừa phải thƣờng dùng đai hai nhánh.
Khi b khá lớn và có nhiều cốt thép dọc cần cấu tạo cốt thép đai có số nhánh nhiều
hơn.
Khoảng cách giữa các lớp cốt đai là s có thể đều hoặc không đều trong toàn nhịp
dầm. Đặt cốt thép đai đều sẽ thuận tiện cho thi công nhƣng không hợp lí về mặt sử
dụng tiết kiệm thép. Tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 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.
Trong đoạn Sg khoảng cách cấu tạo giữa các lớp cốt thép đai không đƣợc vƣợt
quá:
150mm và 0,5h khi h ≤ 450mm
500mm và h/3 khi h > 450mm
- 24 -
Trong đoạn giữa dầm, khi h > 300mm thì khoảng cách s không lớn hơn 3/4h và
500mm. Khi h ≤ 300mm và nếu theo tính toán không cần đến cốt thép đai thì có thể
không đặt.
Các bước tính toán cốt đai:
Chọn đƣờng kính cốt đai 6 8
Chọn số nhánh cốt đai: n = 1;2;3;…
Tính diện tích một cây cốt đai: 2.
4w
dA
Tính bƣớc đai tính toán:
2
2 0
2
4 . . . . . . .tt b b bt sw wR b h R n AS
Q
Trong đó 2b =2: đối với bê tông nặng và bê tông tổ ong.
2b =1,7: đối với bê tông hạt nhỏ.
n: số nhánh cốt đai.
Bƣớc đai lớn nhất:
2
4 0max
4 . . . .b b btR b hS
Q
4b =1,5: đối với bê tông nặng và bê tông tổ ong.
4b =1,2: đối với bê tông hạt nhỏ.
Khoảng cách cấu tạo của cốt đai:
Trong đoạn dầm gàn gối tựa (lực cắt lớn):
• 1/ 2
min150ct
hS
mm
khi h ≤ 450mm.
• 1/ 3
min300ct
hS
mm
khi h > 450mm.
Trên đoạn dầm còn lại ỡ giữa dầm:
2
3
min 4
500ct
hS
mm
khi h > 300mm.
Khoảng cách thiết kế của cốt đai:
- 25 -
s1 s2
sg sg
L
Hình 1.4 : Khoảng cách các lớp cốt đai
Trong đoạn dầm gần gối tựa (lực cắt lớn):
S1 ≤ min {Stt; Smax; S
1ct}
Trong đoạn dầm còn lại ở giữa dầm:
S2 =S2
ct
Đồng thời chọn chẵn đến đơn vị cm cho dễ thi công.
1.1.4 Tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm phẳng:
1.1.4.1 Tính toán cốt thép dọc cột tiết diện chịu nén lệch tâm phẳng:
xét uốn dọc:[3]
i : bán kính quán tính của tiết diện:
0.288*i b với b là bề rộng của cột (b hoặc h đều đƣợc).
( nén đúng tâm tiết diện chữ nhật thì lấy 0.288b; nén lệch tâm thì lấy 0,288h)
Độ mảnh của cấu kiện đƣợc xác định và hạn chế nhƣ sau:
Tính : 028 120l
i thì bỏ qua uốn dọc và lấy 1
Nếu 028 120l
i phải tính hệ số uốn dọc : 21.028 0.0000288 0.0016 1 :
Hệ số giảm khả năng chịu lực do ảnh hƣởng của cốt dọc
Điều kiện: 120.gh
với 0l : chiều dài tính toán của cột (phụ thuộc vào liên kết 2 đầu):
đặt hệ số =0,5; 1; 0,7; 2 tuỳ thuộc các trƣờng hợp sau:
Liên kết 2 đầu là ngàm: 0 0.5l H
Liên kết 2 đầu là tựa: 0l H
Liên kết 1 đầu ngàm, 1 đầu tựa: 0 0.7l H
- 26 -
Liên kết 1 đầu ngàm, 1 đầu tự do: 0 2l H
Chuẩn bị số liệu:
Tra Rb theo bảng tra đã có
Khi tính toán thì dùng công R*b để tính.
Tra modul đàn hồi Eb
Tra RS, RSC.
Giả thiết a, a‟ để tính h0 = h – a; Za = h0 – a‟ ; ( chọn a = a‟ = 35÷60mm)
Tra bxh từ bảng nội lực:
Lọc nội lực và quy đổi đơn vị
Xét ảnh hƣởng của uốn dọc:
Khi 0 8l
h thì lấy 1 .
Khi 0 8l
h cần xét uốn dọc, tính Ncr và theo các công thức sau:
Ncr:tính theo modul đàn hồi Eb: (theo TCVN 356-2005)
2
0
2,5 bcr
E JN
l
Trong đó:
Eb đã có: tra bảng
3
12
b hJ
: momen quán tính của tiết diện chữ nhật
1
1cr
N
N
Với N là lực dọc(P) của từng cặp nội lực tại từng tiết diện mỗi cột tƣơng ứng.
- Xét độ lệch tâm ngẫu nhiên ea:
1
Me
N (tính cả 2 trƣờng hợp M2 và M3)
600
30
a
l
eh
với l là chiều dài cấu kiện (chiều cao cột)
h là chiều cao tiết diện cột.
- 27 -
0 1max( ; )ae e e
0. 0,5e e h a
Tính cốt thép đối xứng AS= A’S:
nếu Rsc=Rs:
1
b
Nx
R b
- nếu 1 0Rx h :
+Xét x1: nếu 1 2 'x a thì cho x = x1 sau đó tính As:
' 0
'
( 0,5 )S S
S a
N e x hA A
R Z
Với 0 'aZ h a : khoảng cách giữa trọng tâm AS và A‟S → tính thép xong.
+Xét x nếu 1 2 'x a thì tính cốt thép theo công thức:
' .( )
.
aS S
S a
N e ZA A
R Z
→ tính thép xong.
- nếu 1 0Rx h thì xác định x bằng cách dùng công thức:
tính 02
0
1.
1 50.
RRx h
với 00
0
e
h
Thay x vào phƣơng trình sau tính cốt thép:
' 0. . . ( / 2)
.
bS S
SC a
N e R b x h xA A
R Z
→ tính xong cốt thép.
nếu Rsc ≠ Rs:
tính x1 từ phƣơng trình sau tìm x1:
2
1 0 1
22( ). ( )
.s s
b
Nx h t x e t
R b
với .SC a
s
S SC
R Zt
R R
Với 0 'aZ h a : khoảng cách giữa trọng tâm AS và A‟S
- Xét x1 nếu 1 0Rx h :
- 28 -
+ Xét x nếu 1 2 'x a thì cho x = x1 sau đó tính As:
' 0
'
( 0,5 )S S
S a
N e x hA A
R Z
→tính thép xong.
+Xét x nếu 2 'x a thì tính cốt thép theo công thức:
' .( )
.
aS S
S a
N e ZA A
R Z
=> tính thép xong.
- Xét x1 nếu 1 0Rx h : xác định x bằng công thức gần đúng sau:
Sau đó tính thép:
' 0. . . ( / 2)
.
bS S
SC a
N e R b x h xA A
R Z
Với 0.Rx h → tính xong cốt thép.
* Đánh giá và xử lý kết quả: [1]
Theo các công thức trên có thể tính ra AS hoặc AS‟ âm hoặc dƣơng .
- Khi tính đƣợc AS = AS‟< 0 chứng tỏ kích thƣớc tiết diện quá lớn nên không cần
đến cốt thép mà chỉ đặt cốt thép theo cấu tạo:
Asct
≥ 0,0005.b.h0.
- Khi As >0:
Tính : '
0
100S Ss
A A
b h
Kiểm tra điều kiện:
min max2 3%t
Giá trị min tra theo bảng:
0l
i
≤17 17÷35 35÷83 >83
min (%) 0.0005(0.05%) 0.001(0.1%) 0.002(0.2%) 0.0025(0.25%)
Nếu min2t : giảm kích thƣớc tiết diện (bxh)
Nếu 3%t : tăng kích thƣớc tiết diện hoặc tăng mác bê tông.
- 29 -
* khi As ≤ 0: kích thƣớc tiết diện quá lớn, phải giảm bớt kích thƣớc hoặc mác bê tông
rồi tính lại. Còn nếu vẫn giữ nguyên thì cần bố trí cốt thép theo cấu tạo. [3]
Tính cốt thép khôngđối xứng AS ≠ A’S:
Tính ep:
00,4(1,25 . )p Re h h
So sánh 0.e và ep:
Trƣờng hợp lệch tâm lớn: 0.e ≥ ep:
giả thiết 0.Rx h :
chọn trƣớc x để tính AS và A‟S sao cho x thoả điểu kiện 02 ' .Ra x h
khi có x rồi thay vào phƣơng trình sau để tính A‟S:
' 0. . . ( 0,5 )
.
bS
SC a
N e R b x h xA
R Z
+ Nếu A‟S>0: tính AS theo công thức sau:
'. . .b SC SS
S
R b x R A NA
R
+ Nếu A‟S < 0: cần giảm x để tính lại.
Trƣờng hợp đặc biệt nếu đã giảm x đến 2a‟ mà vẫn tính đƣợc A‟S < 0 thì chọn
A‟S theo cấu tạo và tính AS theo công thức:
'
00,0005. .sA b h
( )
.
aS
S a
N e ZA
R Z
Trƣờng hợp lệch tâm bé: 0.e < ep:
phƣơng pháp tính gần đúng dần với AS và x:
Xác định x theo công thức:
02
0
1.
1 50.
RRx h
trong đó 00
e
h
Thay giá trị của x vào công thức sau để tính A‟S:
- 30 -
' 0. . . ( 0,5 )
.
bS
SC a
N e R b x h xA
R Z
Tính s theo công thức:
0
1
2* 1 *1
s S
R
x
hR
Tính As theo công thức:
'. . .b sc ss
s
R b x R A NA
(*)
Điều kiện chọn As:
0
'
0,0025. .
.S
a s
b hA
A
(**)
Lấy As theo giá trị lớn hơn 3 giá trị ở trên: As=max[(*);(**)]
1.1.4.2 Đánh giá và xử lý kết quả tính toán:
Theo các công thức đã lập có thể tính toán đƣợc AS,A‟S là âm hoặc dƣơng. Khi
tính đƣợc AS = A‟S < 0 chứng tỏ kích thƣớc tiết diện quá lớn, không cần đến cốt thép.
Lúc này nếu có thể đƣợc thì rút bớt kích thƣớc tiết diện (hoặc dùng loại vật liệu có
cƣờng độ thấp hơn) để tính lại. Khi không thể rút bớt nhƣ vừa nêu thì cần chọn đặt cốt
thép theo yêu cầu tối thiểu, gọi là đặt cốt thép theo yêu cầu cấu tạo.
Chú ý rằng khi tính toán đƣợc AS, A‟S âm thì các kết quả trung gian tính đƣợc
hoặc đƣợc chấp nhận (chiều cao vùng nén x1 ; ứng suất trong bê tông và trong cốt
thép…)là không chính xác, chúng chỉ có tác dụng nhƣ là điều kiện để tính toán chứ
không phản ảnh đúng sự làm việc thực tế của tiết diện.
Khi tính đƣợc cốt thép dƣơng, tính tỷ lệ cốt thép :
'
0
S Ss
A A
b h
hoặc
'
0
% 100S Ss
A A
b h
Kiểm tra điều kiện min max2 3%t
Nếu min2t , kể cả trƣờng hợp AST < 0 chứng tỏ kích thƣớc tiết diện quá lớn,
nếu có thể đƣợc thì nên giảm bớt rồi tính toán lại. Khi không giảm tiết diện thì cần
chọn đặt cốt thép theo yêu cầu tối thiểu bằng min2 .A
- 31 -
Nếu t khá lớn, vƣợt quá max chứng tỏ kích thƣớc tiết diện quá nhỏ, cần tăng
kích thƣớc hoặc tăng cấp độ bền của bê tông và tính lại.
1.2 Ngôn Ngữ Lập Trình Visual Basic .Net 2005
1.2.1 Khái Niệm Về .Net
.NET đƣợc phát triển từ đầu năm 1998, lúc đầu có tên Next Generation
Window Services (NGWS). Nó đƣợc thiết kế hoàn toàn từ con số không để dùng cho
internet.
.NET đại diện cho toàn bộ các công nghệ và các khái niệm cấu thành một nền
tảng để ngƣời lập trình xây dựng các ứng dụng trên nó.
Có thể hiểu .NET là một lớp tồn tại bên dƣới các ứng dụng và cung cấp một tập
các chức năng và dịch vụ cơ bản.
Cấu trúc .NET Framework là các nguồn mã của VB.NET hay C# không biên
dịch thành mã thi hành gốc (Native Execcutable code) mà lại qua trung gian một ngôn
ngữ khác gọi là IL (Intermediate Language) trƣợc khi chạy thật sự. Nguồn mã có thể
biên dịch thành IL đó còn đƣợc gọi là managed code, điều này khiến cho các ngôn ngữ
lập trình của .NET hoạt động (hay tác động) qua lại, tƣơng hỗ ( interoperation) với
nhau, cho phép ta vận dụng mọi đặc trƣng của .NET mà không cần phải viết lại các
nguồn mã dùng ngôn ngữ lập trình khác.
.NET framework cung cấp 2 thành phần chính: các lớp cơ sở (NET. Framework
base class) và sử dụng ngôn ngữ chung (Common Language Runtime). .NET
framework cũng cung cấp một tập các hàm API của riêng nó để giúp cho lập trình tận
dụng hết khả năng của nó.
.NET Application đƣợc chia làm hai loại: cho internet gọi là ASP.NET, gồm có
Web Form và Web Services và cho desktop gọi là Window Forms. Window Forms
giống nhƣ Forms của VB6. Nó hỗ trợ Unicode hoàn toàn, rất tiện cho chữ Tiếng Việt
và thật sự Object Oriented. Web Forms có những Service Controls làm việc giống các
Controls trong Windows Forms, nhất là có thể dùng codes để xử lý Events y hệt của
Windows Forms.
1.2.2 Những ƣu điểm của Visual Basic .NET 2005
Ƣu điểm chính của VB.NET là mức độ hỗ trợ mô hình hƣớng đối tƣợng tốt hơn
rất nhiều so với VB 6.0. Có thể nói, VB .NET là những ngôn ngữ hƣớng đối tƣợng
- 32 -
trong sáng, an toàn, tin cậy nhất hiện nay. Ngoài ra các đối tƣợng sẵn có của môi
trƣờng .NET cũng hoàn thiện và dễ dùng hơn đối tƣợng tƣơng ứng VB 6.0
Ngôn ngữ VB .NET không cung cấp lệnh cụ thể nào để xử lý đồ họa, vấn đề
này đƣợc thực hiện trong các đối tƣợng của môi trƣờng .NET mà VB.NET sẽ chạy
trên đó. Nhìn chung, các đối tƣợng hỗ trợ đồ họa của môi trƣờng .NET chỉ là sự bao
đóng các hàm đồ họa của API Windows, Chúng chỉ cung cấp các chức năng đồ họa cơ
bản, nếu muốn lập trình game hay các ứng dụng real-time, nên dùng DirectX.
Visual Basic Library là thƣ viện dành cho lập trình Visual Basic với các tính
năng: Là chƣơng trình opensource và miễn phí hoàn toàn, cung cấp cho ngƣời sử
dụng bộ thƣ viện về VB.NET nhƣ: hàm VB- hằng VB- hàm API- mẹo vặt, ngƣời dùng
có thể thêm, cập nhật CSDL cho các chƣơng trình và chia sẻ CSDL của mình với mọi
ngƣời trên internet, chƣơng trình nhỏ gọn, không cần cài đặt. Sử dụng bảng mã
Unicode, yêu cầu hệ thống phải có FrameWork 2.0.
Trong các ứng dụng WinForm thuần túy thời gian xử lí của VB.NET tƣơng đối
nhanh. VB.ET có các IntellSence nhanh nhạy, đầy đủ và các Event có thể tự động phát
sinh, có môi trƣờng phân tích hết sức thân thiện. Ngoài ra phải tự tạo ra các hàm tính
toán về Datatime nhƣ DatAdd(), DataDiff(), các hàm chuyển đổi dạng dữ liệu trực tiếp
nhƣ Cint(), CStr()… để có môi trƣờng thêm sự thân thiện. do có sự hỗ trợ nên viết
bằng ngôn ngữ này vẫn có thể dễ hiểu hơn khi không có sự chú thích đầy đủ
Tóm lại: cái ƣu điểm nổi bật của .NET là cho phép gắn kết những đoạn code từ
nhiều ngôn ngữ khác lại với nhau. Ví dụ: một đoạn ASP, một đoạn C#, một đoạn
VB… các đoạn này có thể gắn lại thành một chƣơng trình lớn nhờ .NET FrameWork,
bằng cách biên dịch các ngôn ngữ thành một ngôn ngữ trung gian.
- 33 -
CHƢƠNG 2 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP
2.1 Dữ liệu từ etabs:
2.1.1 Xuất dữ liệu từ Etabs:
Etabs là phần mềm có rất nhiều chức năng tính toán thiết kế nhƣ: có thể tính
toán các loại tải trọng gió, tổ hợp nội lực, tính toán nội lực cho tất cả các cấu kiện nhà
cao tầng, tính toán diện tích cốt thép. Do đó nhóm đã sử dụng Etabs là công cụ tính nội
lực chính, lấy dữ liệu đầu vào cho chƣơng trình.
Giao diện làm việc chính của phần mềm Etabs version 9.5.0 cho phép ngƣời
dùng thao tác trên cả 2 giao diện làm việc theo phƣơng 2D và 3D đồng thời có thể thao
tác của mặt cắt từng tầng :
Hình 2.1 Giao diện làm việc của chương trình Etabs.
Quá trình thao tác trên Etabs version 9.5.0 đƣợc thực hiện nhƣ sau:
Sau khi dựng mô hình và thực hiện giải ra nội lực khung ta thực hiện các bƣớc
sau để xuất ra file nội lực phù hợp cho chƣơng trình tính cốt thép:
Chọn File → Export → Save Input/Output as Access Database Files…
- 34 -
Hình 2.2 Các bước xuất file nội lực thành file Access.
- 35 -
Xuất hiện hộp thoại:
Hình 2.3 Bảng chọn nội lực khi xuất file kết quả nội lực
Trên hộp thoại “Choose Tables” chọn các mục nhƣ sau:
- Trên mục “Model Fefinition” chọn 2 bảng:
+ Tables: Story Data
+ Tables: Frame Assignments Sumary.
- Trên mục “Analysis Result” chọn 2 bảng:
+ Tables: Column Forces
+ Tables: Beam Forces.
Sau đó nhấn “Ok” để chọn nơi muốn lƣu file.
2.1.2 Cơ sở dữ liệu từ Etabs:
Cơ sở dữ liệu Etabs dùng để thực hiện chƣơng trình tính toán có cấu trúc nhƣ
sau :
Bảng [Beam Forces] : Lƣu trữ thông tin của các giá trị Dầm
- 36 -
STT Tên Thuộc Tính Diễn Giải Kiểu Dữ Liệu
1 Story Tên Tầng Text
2 Beam Tên dầm Text
3 Load Trƣờng hợp tải trọng Text
4 Loc Vị trí phần tử dầm Number
5 P Nôi lực dầm Number
6 V2 Lực cắt phƣơng trục 2 Number
7 V3 Lực cắt phƣơng trục 3 Number
8 T Momen xoắn Number
9 M2 Momen theo phƣơng trục 2 Number
10 M3 Momen theo phƣơng trục 3 number
Hình 2.4 Bảng [BeamForces]
- 37 -
Bảng [Column Forces]: Lƣu trữ thông tin cột
STT Tên Thuộc Tính Diễn Giải Kiểu Dữ Liệu
1 Story Tên Tầng Text
2 Beam Tên cột Text
3 Load Trƣờng hợp tải trọng Text
4 Loc Vị trí phần tử cột Number
5 P Nôi lực cột Number
6 V2 Lực cắt theo phƣơng trục 2 Number
7 V3 Lực cắt theo phƣơng trục 3 Number
8 T Momen xoắn Number
9 M2 Momen theo phƣơng trục 2 Number
10 M3 Momen theo phƣơng trục 3 number
Hình 2.5 Bảng [ColumnForces]
- 38 -
Bảng [Frame Assignments Summary]: chứa thông tin về chiều cao, kích
thƣớc dầm, cột:
STT Tên Thuộc Tính Diễn Giải Kiểu Dữ Liệu
1 Story Tên Tầng Text
2 Line Tên thanh Text
3 Line Type Phân loại thanh Text
4 Length Chiều dài thanh Number
5 AxisAngle Number
6 AutoSelect Text
7 AnalysisSect Text
8 DesignSect Kích thƣớc tiết diện Text
Bảng [Story Data] : chứa thông tin từng tầng
STT Tên Thuộc Tính Diễn Giải Kiểu Dữ Liệu
1 Story Tên Tầng Text
2 Height Chiều cao từng tầng Number
3 Elevation Cao độ của từng tầng Number
4 SimilarTo Giống (tầng) Text
2.2 Lọc dữ liệu và tính toán cốt thép cho dầm và cột
2.2.1 Lọc dữ liệu cho dầm
Để lọc dữ liệu cho cấu kiện dầm phải dựa vào dữ liệu từ 3 bảng : [Beam
forces], [Frame Assignments Summary], và bảng [Story Data]. Cách thực lọc nhƣ sau:
Tại mỗi dầm (Beam) thuộc từng tầng (Story) lọc ra nội lực tại các vị trí đầu
dầm, giữa dầm và cuối dầm. Tại mỗi vị trí lấy một cặp Momen M3 theo 2 trƣờng hợp
tải trọng (Load) là “THBAO MAX” và “THBAO MIN” liên kết với bảng [Frame
Assignments ] lấy chiều dài của cấu kiện dầm (Length) và tiết diện (AnalysisSect).
Sau khi lọc nội lực tại 3 vị trí nhƣ trên theo 2 trƣờng hợp tải trọng, tính diện tích cốt
thép (As) theo từng trƣờng hợp tải trọng (Load). Sau khi tính đƣợc diện tích cốt thép
- 39 -
thì lấy diện tích cốt thép lớn nhất tại 2 vị trí đầu dầm và cuối dầm tƣơng ứng với mỗi
trƣờng hợp tải trọng đem bố cốt thép, tại vị trí giữa dầm lấy theo cốt thép lớn nhất của
2 trƣờng hợp tải trọng.
Tính cốt đai: lọc lấy giá trị lực cắt Q (hay V2) lớn nhất trong chiề dài đoạn dầm
theo 2 trƣờng hợp tải trọng “THBAO MAX” và “THBAO MIN”. Đƣa ra giao diện cho
phép ngƣời sử dụng chọn đƣờng kính cốt thép đai và số nhánh cốt đai phù hợp. Từ đó
chƣơng trình sẽ thực hiện áp dụng công thức tính toán khoảng cách bố trí cốt đai cho
dầm theo chiều dài từng đoạn ½ và ¼ chiều dài dầm.
2.2.2 Lọc dữ liệu cho cột:
Để lọc nội lực cho cấu kiện dầm cũng dựa trên 3 bảng: [Column forces],
[Frame Assignments Summary], và bảng [Story Data]. Sau đó lọc ra 5 cặp nội lực cho
tất cả các trƣờng hợp tải trọng tƣơng ứng với 2 vị trí đầu cột. Cách lọc nội lực nhƣ sau:
M2max, M3tu,Ptu
M2min,M3tu,Ptu
M3max,M2tu,Ptu
M3min,M2tu,Ptu
Pmax,M2tu,M3tu
Với :
M2 giá trị momen theo phƣơng trục 2
M3 giá trị momen theo phƣơng trục 3
P lực dọc
Sau khi lọc đƣợc 5 cặp nội lực tải mỗi vị trí cột. Tính diện tích cốt thép (As) với
từng cặp. Lấy cốt thép (As) lớn nhất giữa 5 cặp đem bố trí.
2.3 Dữ liệu lƣu trữ:
Việc xây dựng dữ liệu lƣu trữ các các thông số đầu vào phục vụ cho tính toán là
công việc quang trọng của chƣơng trình ứng dụng. vì thế tác giả tiến hành xây dựng cơ
sở dữ liệu dùng để lƣu trữ các bảng tra nhƣ sau :
Bảng [CotThep]: dùng để tra ra đƣờng kính, và số thanh khi tính ra
đƣợc diện tích cốt thép.
- 40 -
STT Tên Thuộc Tính Diễn Giải Kiểu Dữ Liệu
1 Id khóa Number
2 As Cốt thép Number
3 DK Đƣờng kính Number
4 SoThanh Số thanh Number
Hình 2.6 Bảng cốt thép
Bảng [CuongDoTinhToanCuaBeTong]
Dùng để tra cƣờng độ chịu nén và cƣờng độ chịu kéo của bê tông
STT Tên Thuộc Tính Diễn Giải Kiểu Dữ Liệu
1 MaBT Mã bê tông Number
2 Rb Number
3 Rbt Number
4 B Mac bê tông Text
- 41 -
Hình 2.7 Bảng cường độ tính toán của bê tông
Bảng [Betong]
Dùng để tra cƣờng độ bê tông. Tƣơng ứng với mỗi loại bê tông sẽ có những
giá trị khác nhau .
STT Tên thuộc tính Diễn giải Giá trị
1 LoaiBeTong Loại bê tông Text
2 Omega Number
3 CIII-AIII Coxi Number
4 CIII-AIII Alpha Number
5 CII-AII Coxi Number
6 CII-AII Alpha Number
7 CI-AI Coxi Number
8 CI-AI Alpha Number
Hình 2.8 Bảng tra hệ số ,R R
- 42 -
2.4 Bài Toán ứng dụng:
2.4.1 Bài toán dầm:
Dữ liệu đã cho từ kết quả nội lực Etabs và giả thiết số liệu:
Mô men: M3 = -9,833317(T.m)
Lực dọc: V2 = -14,620689 (T)
Tiết diện dầm: bxh = 200x300(mm)
Chọn bê tông B15, cốt thép AI
Giải:
Bê tông B15 0,446
0,673
R
R
Cốt thép AI 225S SWR R MPa , Rb = 8,5MPa
a) tính cốt thép dọc:
h0 = h – a = 300 – 30 = 270(mm)
Tính m :
7
2
0
9,833317 100,793
. . . 1 8,5 200 270m
b b
M
R b h
Ta thấy m > R =0,446 do đó diện tích tiết diện cột quá bé, cần tăng h lên 400mm
Tính lại m với h0 = 400 – 30 = 370(mm):
7
2
0
9,833317 100,4225
. . . 1 8,5 200 370m
b b
M
R b h
Tính hệ số :
1 1 2. 1 1 2 0,4225 0,6063m
Tính cốt thép theo công thức:
20. . . . 0,6063 1 8,5 200 370 1695.089( )
225
b b
s
R b hA mm
R
Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép:
0
1695,089100% 100 2,29%
. 200 370
sA
b h
min =0,1%< 2,29% max
. . 0,673 1 8,52,54%
225
R b b
s
R
R
- 43 -
Thoả điều kiện hàm lƣợng cốt thép.
Chọn cốt thép: Ach
s = 1780,4 mm2: 7 18
1780,4 1695,089100 100 5,03%
1695,089
ch
s ss
s
A AA
A
b) Tính cốt đai:
chọn đai 2 nhánh: n = 2
chọn đƣờng kính cốt đai 8:
Diện tích một cây cốt đai: 2 2
2. 3,14 850,24
4 4w
dA mm
- Tính bƣớc đai tính toán:
2
2 0
2
4 . . . . . . .tt b b bt sw wR b h R n AS
Q
2
24
4 2 1 8,5 200 370 175 2 50,241531,53
14,620689 10mm
- Bƣớc đai lớn nhất:
2 2
4 0max 4
4 . . . . 4 1,5 1 0,75 200 370253,4
14,620689 10
b b btR b hS mm
Q
- Khoảng cách cấu tạo của cốt đai:
+ Trong đoạn dầm gần gối tựa (lực cắt lớn):
khi h = 400mm ≤ 450mm.
1/ 2 400 / 2 200
min 150150ct
h mmS mm
mm
+ Trên đoạn dầm còn lại ỡ giữa dầm:
2
3 3400 300
min 3004 4
500ct
hS mm
mm
- Khoảng cách thiết kế của cốt đai:
+ Trong đoạn dầm gần gối tựa (lực cắt lớn):
S1 ≤ min {Stt; Smax; S
1ct}=min{1531,53; 253,4; 150} = 150mm
+ Trong đoạn dầm còn lại ở giữa dầm:
S2 =S2
ct = 300mm.
- 44 -
2.4.2 Bài Toán Cột:
Cốt thép đối xứng:
Tiết diện chữ nhật b=220mm. h=450mm, l0=3000mm,bê tông B15, cốt thép AII,
M=9,6T, N=10T.
1. số liệu: a=a‟ =40mm; h0=450-40=410
Za=410 - 40=370mm
B15 =>Rb=0,85*0,85=7,23Mpa
Cốt thép AII có Rs=Rsc=280Mpa
Hệ số 0,65R
30005
600 600
45015
30 30
a
l
eh
=15mm.
^7
1 ^4
9,6*10960
10*10
Me mm
N
0 1max( ; )ae e e =max(960;15)=960mm
2.Xét uốn dọc:
0 30006,7 8 1
450
l
h
0. 0,5e e h a =1*960+0,5*450-40=1145mm
3.tính toán cốt thép:
với Rs=Rsc=280Mpa
có 4
1
10*1062,8
7,23*220b
Nx mm
R b
ta thấy: 1 062,8 0,65*450 292.5Rx h mm
và 1 2 ' 2*40 80x a mm
tính cốt thép:
4' .( ) 10*10 (1145 370)
. 280*370
aS S
S a
N e ZA A
R Z
748mm
2.
4. kiểm tra:
- 45 -
'
0
748 748100 *100 1,66%
220*410
S Ss
A A
b h
Do 0min6,7 17 0,05%
l
h
Ta thấy:
min max2 0,1% 1,65% 3%s
thoả đk
chọn thép: As=A‟s= 23 18 763mm
Cốt thép không đối xứng:
Bài toán tính cốt thép không đối xứng: thí dụ 2 [1]
TRƢỜNG HỢP NÉN LỆCH TÂM BÉ:
Tiết diệ chữ nhật b=400mm. h=600mm, H=3600mm, chọn hệ số liên kết 2 đầu cột
=1
Lo=1*H=1*3600=3600mm
bê tông B20=>Rb=11,5Mpa, Eb=27000Mpa
cốt thép AIII => RS= R‟S= 365Mpa
0,590R
Giả thiết a=a‟=40mm, h0=600-40=560mm, Za=560-40=520mm
Nội lực; N=220T=220*10^4=2200000 (N)
M=35,2T.m=35,2*10^7 (N.mm)
Giải:
Xét uốn dọc:
0 36006 8
600
l
h nên lấy 1 .
Xét độ lệch tâm ngẫu nhiên:
7
1 4
35,2*10160
220*10
Me
N mm
36006
600 60020
60020
30 30
a
l
eh
mm
0 1max( ; )ae e e =max(160,20)=160 mm
- 46 -
0. 0,5e e h a =1*160+0,5*600-40=420 mm
Tính ep:
00,4(1,25 . )p Re h h =0,4(1,25*600-0,590*560)=177,28 mm
So sánh:
0.e =1*160=160mm<ep=177,28mm
Nén lệch tâm bé:
Xác định x theo công thức:
02 2
0
1 1 0,590. 0,590 *560 380,7
1 50. 1 50*0,267
RRx h
Thay giá trị của x vào công thức sau để tính A‟S:
' 0
42
. . . ( 0,5 )
.
220*10 *420 11,5*400*380,7(560 0,5*380,7)1457,65
365*520
bS
SC a
N e R b x h xA
R Z
mm
Tính s theo công thức:
0
380,71 15602* 1 * 2* 1 *365 205,07
1 1 0.59s S
R
x
hR
Tính As theo công thức:
'
42
. . .
11,5*400*380,7 365*1457,65 220*10406
205,07
b sc ss
s
R b x R A NA
mm
Điều kiện chọn As:
2
0
' 2
0,0025. . 0,0025*400*560 560
. 0,3*1457,65 437.3S
a s
b h mmA
A mm
Lấy As theo giá trị lớn hơn 3 giá trị ở trên:
As=max(560; 437,3; 406)=560mm2.
00
1600,267
600
e
h
- 47 -
4
1 11,06
65*101 1
11479591,84cr
N
N
kiểm tra: Do 0min3,6 17 0,05%
l
h
Ta thấy:
min max2 0,1% 0,9% 3%s
thoả điều kiện.
BÀI 2:TRƢỜNG HỢP NÉN LỆCH TÂM LỚN:
H=3,8m
Bxh = 250x400mm
M=13,8T.m
N=65T
Cốt thép AII có Rs=Rsc=280Mpa
Bê tông B20 có Rb=11,5Mpa, Eb=27000Mpa, 0,623R
Giải:
Chọn hệ số liên kết 2 đầu cột: 1
0 1*3800 3800l mm
Chọn a=a‟=40mm
H0=400-40=360mm
Za=360 - 40=320mm
Xét uốn dọc:
Cần xét uốn dọc:
2 2
0
2,5 2,5*27000*133333333311479591,84
2800
bcr
E JN
l
Với 3 3250 400
133333333312 12
b hJ
'
0
560 1457,65100 *100 0,9%
400*560
S Ss
A A
b h
0 38009,5 8
400
l
h
- 48 -
Xét độ lệch tâm ngẫu nhiên:
38006,33
600 60013,33
40013,33
30 30
a
l
e mmh
7
1 4
13,8*10212,3
65*10
Me mm
N
0 1max( ; )ae e e =max(212,3;13,33)=212,3mm
0. 0,5e e h a =1,06*212,3+0,5*400-40=385,038mm
Tính ep:
00,4(1,25 . )p Re h h =0,4(1,25*400-0,623*360)=110,288mm
So sánh 0.e và ep:
0.e =1,06*212,3=225,038>ep : nén lệch tâm lớn
chọn trƣớc x để tính AS và A‟S sao cho x thoả điểu kiện 02 ' .Ra x h
Chọn 0. 0,623*360 224,28Rx h mm
khi có x rối thay vào phƣơng trình sau để tính A‟S:
' 0
42
. . . ( 0,5 )
.
65*10 *385,038 11,5*250*224,28(360 0,5*224, 28)1009,52
280*320
bS
SC a
N e R b x h xA
R Z
mm
nếu A‟S>0: tính AS theo công thức sau:
'
42
. . .
11,5*250*224,28 280*1009,52 65*10990,97
280
b SC SS
S
R b x R A NA
R
mm
Kiểm tra : Do 0min6,33 17 0,05%
l
h
Ta thấy:
min max2 0,1% 2,22% 3%s → thoả điều kiện.
'
0
990,97 1009,52100 *100 2,22%
250*360
S Ss
A A
b h
- 49 -
CHƢƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
3.1 Hƣớng dẫn xuất dữ liệu trong Etabs:
Do chƣơng trình đã cố định cách lọc nội lực nên cần file nội lực từ Etabs xuất
ra để áp dụng phải phù hợp. Khi tính toán cột chỉ lấy nội lực tại 2 tiết diện 2 đầu cột
nên cần thực hiện mốt số thao tác sau:
Bƣớc 1: thực hiện đầy đủ các bƣớc xây dựng mô hình, gán đặc trƣng hình học, gán các
loại tải trọng và tổ hợp nội lực, gán điều kiện biên.
Bƣớc 2: vào menu view chọn set building view options…
Xuất hiện hộp thoại set building view opyions:
Tại cột Object Present in View click bỏ chọn tất cả các phần tử, chỉ cho phép hiển thị
phần tử column (Line). Sau đó ok để đóng hộp thoại.
Chọn tất cả các phần tử thanh cột chọn Assign chọn Frame/Line chọn Frame
Output Stations…xuất hiện hộp thoại Assign Output Station Spacing:
Tại dòng Min Number Stations nhập số 2 (chỉ xuất nội lực tại 2 tiết diện) xong chọn
Ok
Bƣớc 3: Giải nội lực khung.
Click vào Analyze chọn Run Analysis.
Bƣớc 4:Xuất nội lực (chọn tất cả 16 trƣờng hợp tổ hợp tải trọng) :
Chỉ chọn các đối tƣợng table sau:
Story Data
Frame Assignments Sumary
Column Forces
BeamForces
- 50 -
3.2 Giới thiệu chƣơng trình:
Qua quá trình tìm hiểu, chúng tôi tiến hành xây dựng chƣơng trình cho phép
ngƣời dùng kết nối với dữ liệu từ etabs để tính cốt thép nhƣ sau:
3.2.1 Giao diện chƣơng trình
Hình 3.1 Giao diện tính cốt thép cột của chương trình.
Phần mềm tính toán thiết kế khung bê tông cốt thép có 2 chức năng chính là:
Tính toán và thiết kế dầm
Tính toán và thiết kế cột
Phần mềm có các nút chính sau:
Nút “ mở file” mở file dữ liệu Access từ Etabs xuất ra phục vụ cho công
việc tính toán.
Nút “Đóng” kết thúc chƣơng trình khi tính toán xong.
Nút “Khai báo thiết kế dầm” tính toán thiết kế cho cấu kiện dầm.
Nút “Tính cốt đai” tính cốt đai cho cấu kiện dầm, cột.
Nút “In báo cáo” in kết quả báo cáo sau khi tính xong.
Nút “Tính cốt thép” tính cốt thép cho cấu kiện cột.
Nút “Hƣớng dẫn” hƣớng dẫn sữ dụng chƣơng trình.
Nút “Giới Thiệu” giới thiệu thông tin tác giả.
3.2.2 Các form của chƣơng trình
- 51 -
Tính cốt thép cho cấu kiện dầm
Tại giao diện này. Sau khi ngƣời dùng mở cơ sở dữ liệu từ Etabs xuất ra sẽ
phải chọn nhóm cốt thép và loại bê tông. Sau khi chọn các điều kiện nhấp vào button
“Đồng ý” chƣơng trình sẽ tính toán và cho ra kết quả. Sau khi tính xong ngƣời dùng có
thể kiểm tra lại với giá trị nội lực từ etabs và các thông số đầu vào đó đã phù hợp hay
chƣa bằng cách chọn vào button „Kiểm Tra”. Tại đây ngƣời dùng có thể xuất kết quả
ra excell.
Hình 3.2 Giao diện tính cốt thép cốt cho dầm
Tính cốt đai:
Tại giao diện này. Ngƣời dùng sẽ tính cốt đai cho từng phần tử dầm thuộc
từng tầng với chiều dài tại 2 đoạn là L/2 và L/4.
- 52 -
Hình 3.3 Giao diện tính cốt đai cho dầm
Tính cốt thép cho cấu kiện cột:
Sau khi ngƣời dùng chọn cơ sở dữ liệu từ Etabs ngƣời dùng có thể tính cột tại
giao diện này. Đầu tiên ngƣời dùng phải chọn các số liệu cho chƣơng trình để tính toán
nhƣ chọn nhóm bê tông, chọn loại bê tông, chọn hệ số liên kết và chọn điều kiện của
modul đàn hồi. Sau khi chọn các số liệu đầu vào ngƣời dùng sẽ chọn một trong hai bài
toán tính cốt thép đối với cấu kiện cột là tính cốt thép đối xứng và cốt thép không đối
xứng. Chọn button “Đồng ý “ để lọc thực hiện lọc dữ liệu. Sau đó ngƣời dùng sẽ tính
cốt thép theo 2 phƣơng M2 và M3 bằng cách chọn vào 2 button tƣơng ứng là “Tính As
theo M2” và “Tính As theo M3”.
- 53 -
Hình 3.4 Giao diện tính cốt thép cho cột
In báo cáo
Tại giao diện này cho phép ngƣời dùng có thể in báo cáo theo các tùy chọn nhƣ
in tất cả dữ liệu, in theo từng tầng hoặc in theo từng tầng và từng dầm.
Hình 3.5 Tùy chọn in báo cáo
- 54 -
Hình 3.6 Báo cáo
- 55 -
KẾT LUẬN
1. Kết luận:
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài “ Xây Dựng Ứng Dụng Tính
Toán, Thiết Kế Khung Bê Tông Cốt Thép”. Tác giả đã xây dựng đƣợc ứng dụng
tính toán cốt thép theo TCVN 356-205. Với việc xây dựng chƣơng trình ứng dụng với
tiêu chuẩn này thì việc áp dụng các kết quả tính toán đƣợc ứng dụng vào các công
trình thực tế. Cụ thể nhƣ sau:
Chƣơng trình tính toán đơn giản không phải khai báo biến số nhiều lần mà vẫn
đạt đƣợc kết quả tính toán chính xác. Giao diện phần mềm thân thiện với ngƣời dùng.
Việc lấy dữ liệu phục vụ cho việc tính toán đơn giản không mất nhiều thời gian. Do
chƣơng trình tự động lọc các thông số cần thiết cho công việc tính toán từ file Access
xuất ra từ Etabs. Mặt khác phần mềm cho phép ngƣời dùng tính toán hàng loạt tất cả
các cấu kiện dầm, cột ở tầng tầng khác nhau không nhất thiết phải tính bằng phƣơng
pháp thủ công trƣớc đây là tính từng dầm, từng cột dó đó thời gian xử lý một công
trình đối với ngƣời thiết kế đƣợc rút gọn. Đồng thời chƣơng trình cũng cho phép ngƣời
dùng có thể xuất kết quả tính toán sang Excell và cho phép ngƣời dùng in các bản
thuyết minh của dầm và cột phục vụ cho công tác thiết kế.
Tuy nhiên, với khả năng và kiến thức có hạn cùng với khoảng thời gian thực
hiện ngắn nên chƣơng trình vẫn còn có những hạn chế nhƣ : chƣơng trình chỉ mới
dừng lại ở việc tính toán theo tiết diện chữ nhật cốt đơn đối với dầm và tính cốt thép
cho hệ cột chịu nén lệch tâm phẳng hình chử nhật đặt thép đối xứng và không đối
xứng.
2. Hƣớng phát triển trong tƣơng lai:
Trong thời gian tới cần mở rộng chƣơng trình để chƣơng trình thực hiên đƣợc các công
việc :
Tính cốt thép cho dầm tiết diện chữ nhật đặt cốt kép dầm tiết diện chữ T và chữ I.
Tính cốt thép cho cột chịu nén lệch tâm xiên.
Thực hiện việc vẽ bố trí cốt thép cho cấu kiện dầm và cột trên giao diện đồ họa
- 56 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
[1] GS. Nguyễn Đình Cống (chủ biên). Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép,Nxb xây
dựng
[2] GS. Nguyễn Đình Cống (chủ biên). Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép
theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 (tập 1). Nxb Hà Nội
[3] GS. Nguyễn Đình Cống (chủ biên). Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép
theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 (tập 2). Nxb Hà Nội
[4] Trần Hành (chủ biên) Nguyễn Khánh Hùng (2011), Ứng dụng Etabs và Safe trong
thiết kế kết cấu công trình, Nxb lao động
[5] Phƣơng Lan (chủ biên), Tin học và đời sống Visual Basic 2005 lập trình cơ sở dữ
liệu với ADO.NET 2.0, Nxb Phƣơng Đông.
[6] Võ Bá Tầm (Chủ biên). kết cấu bê tông cốt thép (tập 1-cấu kiện cơ bản). Nxb đại
học quốc gia TP.hồ chí minh
TÀI LIỆU INTERNET
[7] Tiêu chuẩn việt nam TCVN 356-2005:
http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/tcxdvn-356-2005-ket-cau-be-tong-va-be-tong-cot-
thep-tieu-chuan-thiet-ke.200756.html
[8] Giới thiệu chƣơng trình Rdsuite:
http://www.rds.com.vn/index.php/rdsuite-phan-tich-va-thiet-ke-ket-cau-theo-tcvn
MỤC LỤC
----------
Trang phụ bìa
Lời cám ơn
Mục lục
Danh mục phụ lục và hình
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................... - 1 -
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. - 7 -
1.1 Lý thuyết tính toán cốt thép: .......................................................................... - 7 -
1.1.1 Bê tông: ................................................................................................ - 7 -
1.1.1.1 Cƣờng độ chịu nén của bê tông: ................................................ - 7 -
1.1.1.2 Cƣờng độ chịu kéo của bê tông: ................................................ - 7 -
1.1.1.3 Tƣơng quan giữa cấp độ bền chịu nén (kéo) của bê tông: ......... - 8 -
1.1.1.4 Cƣờng độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông: ............................. - 10 -
1.1.1.5 Cƣờng độ tính toán của bê tông: .............................................. - 11 -
1.1.1.6 Modul đàn hồi của bê tông:[6] ................................................. - 13 -
1.1.2 Cốt thép:............................................................................................ - 14 -
1.1.2.1 Cƣờng độ tiêu chuẩn của cốt thép Rsn:[6] ................................ - 14 -
1.1.2.2 Cƣờng đô tính toán của cốt thép: ............................................. - 15 -
1.1.2.3 Modul đàn hồi của cốt thép ES: ................................................ - 18 -
1.1.3 Tính toán cốt thép dầm tiết diện chữ nhật cốt đơn: .......................... - 19 -
1.1.3.1 Tính toán cốt thép dọc dầm có tiết diện chữ nhật cốt đơn:[6] .. - 19 -
1.1.3.2 Các giả thiết tính toán:[6] ......................................................... - 19 -
1.1.3.3 Tính cốt thép: ........................................................................... - 22 -
1.1.4 Tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm phẳng: . - 25 -
1.1.4.1 Tính toán cốt thép dọc cột tiết diện chịu nén lệch tâm phẳng: - 25 -
1.1.4.2 Đánh giá và xử lý kết quả tính toán: ........................................ - 30 -
1.2 Ngôn Ngữ Lập Trình Visual Basic .Net 2005 ............................................. - 31 -
1.2.1 Khái Niệm Về .Net ..................................................................................... - 31 -
1.2.2 Những ƣu điểm của Visual Basic .NET 2005 ............................................ - 31 -
CHƢƠNG 2 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP .................................................... - 33 -
2.1 Dữ liệu từ etabs: ........................................................................................... - 33 -
2.1.1 Xuất dữ liệu từ Etabs: ...................................................................... - 33 -
2.1.2 Cơ sở dữ liệu từ Etabs: ..................................................................... - 35 -
2.2 Lọc dữ liệu và tính toán cốt thép cho dầm và cột ........................................ - 38 -
2.2.1 Lọc dữ liệu cho dầm ........................................................................ - 38 -
2.2.2 Lọc dữ liệu cho cột: ......................................................................... - 39 -
2.3 Dữ liệu lƣu trữ: ............................................................................................. - 39 -
2.4 Bài Toán ứng dụng: ...................................................................................... - 42 -
2.4.1 Bài toán dầm: .................................................................................... - 42 -
2.4.2 Bài Toán Cột: .................................................................................... - 44 -
CHƢƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ........................................................................ - 49 -
3.1 Hƣớng dẫn xuất dữ liệu trong Etabs: ........................................................... - 49 -
3.2 Giới thiệu chƣơng trình: ............................................................................... - 50 -
KẾT LUẬN .............................................................................................................. - 55 -
1. Kết luận: ......................................................................................................... - 55 -
2. Hƣớng phát triển trong tƣơng lai……………………………………………- 55-
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Related Documents
