bảng tính thép dọc dầm khung k3 trục 8 đồ án công trình trường cao đẳng Công Nghệ Đà Nẵng

bảng tính thép dọc dầm khung k3 trục 8 đồ án công trình trường cao đẳng Công Nghệ Đà Nẵng

Chơng 4 tính toán dầm 4.1 Cơ sở tớnh toỏn

Hình 4.1 Sơ đồ khung

4.1.1 Chọn vật liệu khung

Chiều dài tính toán của cột khung nhà nhiều tầng khi số nhịp không ít hơn 2 và mối nối cột với xà ngang, móng là liên kết cứng có thể lấy nh sau:

Giả thiết khoảng cách từ mép ngoài bê tông đến trọng tâm cốt thép :

tính toán dầm chính theo sơ đồ đàn hồi

4.2 Tớnh dầm chớnh

4.2.1 Tớnh dầm D5

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra đợc các cặp nội lực nguy hiểm sau:

+Tiết diện 1 M = -54588 kgm Q = -39411 kg

+Tiết diện 2 M = 23533 kgm Q = 8197 kg

+Tiết diện 3 M = -57326 kgm Q = 49288 kg

a, Tính với mô men âm tiết diện 1.

399 , 0 285

, 0 75 30 130

5458800

h b R

M A

n

828 , 0 ) 285 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



2 0

16 , 26 75 828 , 0 3600

5458800

F

h R

M a

a







%.

2 , 1 75

30

% 100 16 , 26

% 100

0







h b

F a

t



%.

99 , 1 3600

130 55 , 0

0

a

n

R

R





b, Tính với mô men ở cuối dầm (tiết diện 3).

399 , 0 299

, 0 75 30 130

5732600

h b R

M A

n

817 , 0 ) 299 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



2 0

84 , 27 75 817 , 0 3600

5732600

F

h R

M a

a







%.

2 , 1 75

30

% 100 16 , 26

% 100

0







h b

F a

t



%.

99 , 1 3600

130 55 , 0

0

a

n

R

R





c, Tính thép chịu mô men dơng.

M = 23533 kgm

Giả thiết: a = 5cm, h0 = 55 - 5 = 50 cm.

+ Một nửa khoảng cách 2 mép trong của dầm 0,5 7,7 = 3,85 m

6

1

.

6

1

m

l d  

399 , 0 015

, 0 75 246 130

2353300

c n

A h

b R

M A

992 , 0 ) 015 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



41 , 8 75 992 , 0 3600

2353300

.

2 0

cm h

R

M F

a



.

% 47 , 0

% 100 70 30

42 , 9

min



d, Tính toán cốt đai.

Lực cắt lớn nhất của dầm đợc xác định từ bảng tổ hợp nội lực là :

Q = 49288 kg (tại tiết diện 3)

Kiểm tra các điều kiện:

Ta có: Q = 49288 kg < 95550 kg

 Thoả mãn điều kiện, bê tông không bị vỡ vì ứng suất nén chính

Q > 9000 kg : Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai

Khoảng cách cốt đai tính toán:

cm Q

h b R f n R

d ad

49288

75 30 10 8 503 , 0 2 1700

8

2 2

2 0







Khoảng cách cấu tạo của cốt đai Tiêu chuẩn thiết kế qui định:

cm Q

h b R u

49288

75 30 10 5 , 1 5 ,

0



Trên đoạn dầm gần nút khung:

Trên đoạn dầm còn lại (đoạn giữa dầm ):

Vậy khoảng các thiết kế của cốt đai:

+ Trong đoạn đầu dầm có chiều dài l/4, ta đặt u = 10 cm

+ Trong đoạn còn lại ở giữa dầm, ta đặt u = 10 cm

40 89 92 39

37

13-13

31

89 92

37

14-14

31

40 89 92 39

37

15-15

31

Hình 4.2 mặt cắt dầm

4.2.2 Tớnh dầm D6

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra đợc các cặp nội lực nguy hiểm sau:

+Tiết diện 1 M = -82082 kgm Q = -37749 kg

+Tiết diện 2 M = 35708 kgm Q = -10792 kg

+Tiết diện 3 M = -66670 kgm Q = 59141 kg

a, Tính với mô men âm tiết diện 1.

399 , 0 38

, 0 75 30 130

8208200

0









h b R

M A

n

810 , 0 ) 38 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



2 0

8 , 26 75 810 , 0 3600

8208200

F

h R

M a

a







%.

9 , 1 75 30

% 100 8 , 26

% 100

0







h b

F a

t



%.

99 , 1 3600

130 55 , 0

0

a

n

R

R





b, Tính với mô men ở cuối dầm (tiết diện 3).

399 , 0 31

, 0 70 30 130

6667000

h b R

M A

n

805 , 0 ) 31 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



2 0

05 , 26 75 805 , 0 3600

6667000

F

h R

M a

a







56 , 1 75

30

% 100 05 26

% 100

0







h b

F a

t



%.

99 , 1 3600

130 55 , 0

0

a

n

R

R





c, Tính thép chịu mô men dơng.

M = 35708 kgm

+ Một nửa khoảng cách 2 mép trong của dầm 0,5 8,7 = 4,35 m

6

1

.

6

1

m

l d  

399 , 0 023

, 0 75 246 130

3570800

c n

A h

b R

M A

988 , 0 ) 023 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



34 , 13 75 988 , 0 3600

3570800

.

2 0

cm h

R

M F

a



.

% 76 , 0

% 100 75 30

73 , 14

min



d, Tính toán cốt đai.

Lực cắt lớn nhất của dầm đợc xác định từ bảng tổ hợp nội lực là :

Q = 59141 kg (tại tiết diện 3)

Kiểm tra các điều kiện:

Ta có: Q = 59141 kg < 95550 kg

 Thoả mãn điều kiện, bê tông không bị vỡ vì ứng suất nén chính

Q > 12600 kg : Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai

Khoảng cách cốt đai tính toán:

cm Q

h b R f n R

d ad

59141

75 30 10 8 785 , 0 2 1700

8

2 2

2 0







Khoảng cách cấu tạo của cốt đai Tiêu chuẩn thiết kế qui định:

cm Q

h b R u

59141

75 30 10 5 , 1 5 ,

0



Trên đoạn dầm gần nút khung:

Trên đoạn dầm còn lại (đoạn giữa dầm ):

Vậy khoảng các thiết kế của cốt đai:

+ Trong đoạn đầu dầm có chiều dài l/4, ta đặt u = 10 cm

+ Trong đoạn còn lại ở giữa dầm, ta đặt u = 10 cm

40 89 92 39

37

13-13

31

89 92

37

14-14

31

40 89 92 39

37

15-15

31

Hình 4.3 mặt cắt dầm

4.2.3 Tớnh dầm D7

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra đợc các cặp nội lực nguy hiểm sau:

+Tiết diện 1 M = -54588 kgm Q = -39411 kg

+Tiết diện 2 M = 23533 kgm Q = 8197 kg

+Tiết diện 3 M = -57326 kgm Q = 49288 kg

a, Tính với mô men âm tiết diện 1.

399 , 0 285

, 0 75 30 130

5458800

0









h b R

M A

n

828 , 0 ) 285 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



2 0

16 , 26 75 828 , 0 3600

5458800

F

h R

M a

a







%.

2 , 1 75

30

% 100 16 , 26

% 100

0







h b

F a

t



%.

99 , 1 3600

130 55 , 0

0

a

n

R

R





b, Tính với mô men ở cuối dầm (tiết diện 3).

399 , 0 299

, 0 75 30 130

5732600

h b R

M A

n

817 , 0 ) 299 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



2 0

84 , 27 75 817 , 0 3600

5732600

F

h R

M a

a







%.

2 , 1 75

30

% 100 16 , 26

% 100

0







h b

F a

t



%.

99 , 1 3600

130 55 , 0

0

a

n

R

R





c, Tính thép chịu mô men dơng.

M = 23533 kgm

+ Một nửa khoảng cách 2 mép trong của dầm 0,5 7,7 = 3,85 m

6

1

.

6

1

m

l d  

399 , 0 015

, 0 75 246 130

2353300

0









c n

A h

b R

M A

992 , 0 ) 015 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5 ,



41 , 9 75 992 , 0 3600

2353300

.

2 0

cm h

R

M F

a



.

% 47 , 0

% 100 70 30

82 , 9

min



d, Tính toán cốt đai.

Lực cắt lớn nhất của dầm đợc xác định từ bảng tổ hợp nội lực là :

Q = 49288 kg (tại tiết diện 3)

Kiểm tra các điều kiện:

Ta có: Q = 49288 kg < 95550 kg

 Thoả mãn điều kiện, bê tông không bị vỡ vì ứng suất nén chính.

Q > 9000 kg : Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai

Khoảng cách cốt đai tính toán:

cm Q

h b R f n R

d ad

49288

75 30 10 8 503 , 0 2 1700

8

2 2

2 0







Khoảng cách cấu tạo của cốt đai Tiêu chuẩn thiết kế qui định:

cm Q

h b R u

49288

75 30 10 5 , 1 5 ,

0



Trên đoạn dầm gần nút khung:

Trên đoạn dầm còn lại (đoạn giữa dầm ):

Vậy khoảng các thiết kế của cốt đai:

+ Trong đoạn đầu dầm có chiều dài l/4, ta đặt u = 10 cm

+ Trong đoạn còn lại ở giữa dầm, ta đặt u = 30 cm

40 89 92 39

37

13-13

31

89 92

37

14-14

31

40 89 92 39

37

15-15

31

Hình 4.4 mặt cắt dầm

4.3 Tớnh toỏn dầm khung

4.3.2 Xác định tải trọng

Tải trọng tác dụng lên dầm gồm hai thành phần : tĩnh tải (gọi là tải trọng thờng xuyên) và hoạt tải (gọi kết cấu ta đã phân tải ở trên xác định đợc các tải trọng

nh hình vẽ )

Tải trọng truyền vào dới dạng tập trung và phân bố đều

- Tĩnh tải: Bao gồm trọn lợng bản thân dầm sàn ,tờng và các lớp trát

- Hoạt tải: Tải trọng sử dụng trên nhà

phân bố đều

Để đơn giản trong tính toán ta không kể đến các hệ số giảm tải khi xác định tải

truyền lên khung , ta qui tải trọng về dạng phân bố đều

Để thuận lợi cho việc dồn tải ta xác định hệ số  , k tơng ứng của các ô sàn :

Bảng 4.1.Kích thớc ô bản hai bên trục C_C

4.3.3 Phân tải trọng đứng vào dầm doc trục B-B.

A

mặt bằng KếT CấU TầNG ĐIểN HìNH

tl: 1/100

b c d

d2' d1'

ct

d d

cn

d1

k1

d2

d3

d4

d2'

d1'

d

ct d cn

d1

d4

d2

d3

Hình 4.5 mặt bằng kết cấu điển hình

a, Mặt bằng phân tải:

+Do dầm có 7 nhịp đều nhau nên ta có các sơ đồ chất tải nh hình vẽ

+Từ sơ đồ chất tải của dầm dọc trục a-a ta xác định đợc tải trọng do các ô bản truyền

vào dầm nh bảng sau:

Bảng 4.2.TảI trọng

Tên

ô

Tĩnh

tải

QĐ

Hình thang

QĐ

Tam giác

Hình thang

QĐ

Tam giác

Ô1

Ô2

Ô3

515,7

515,7

515,7

1118,43

1369,83 886,35

357,5 357,5 357,5

823,86

949,61 614,45

b Giá trị tải trọng :

Đợc tính toán và lập thành bảng sau:

t ĩn h tải t ác dụ ng l ên dầ m

p=34308,13(kg) p=29216, 38(kg)

p=17572, 82(kg)

3437, 22(kg/m )

3 2

1

3437,22 (kg/ m)

31 85, 82(kg/m )

p=3 4308 ,13(kg) p=24060, 44(kg) p = 34308,13(kg) p=29216,38 p=17572,82

8 7

6 5

4

Bảng 4.3.Kích thớc ô bản hai bên trục C_C

(1-2)

(6-7)

(7-8)

m) (3-4)

(5-6)

m)

P (1),(8)

Trọng lợng dầm (300x700):

=17572,82(kg)

(kg)

=29216,38(kg)

P (3),(6)

Trọng lợng dầm (300x700):

(kg)

=34308,13(kg)

P (4),(5)

Trọng lợng dầm (300x800):

=24060,44(kg)

Ta có sơ đồ chất tĩnh tải nh hình vẽ:

Hình 4.6 Tĩnh tải tác dụng lên dầm

2 Hoạt tải

Để xác định hoạt tải ta chia làm 2 trờng hợp chất hoạt tải sao cho bất lợi nhất

a, Trờng hợp hoạt tải 1

ô2

ô1

ô1

ô1

ô1

ô3

ô2

1

A

tr ờng hợp hoạt tải 1

b c

p =1 18 32, 58 (kg ) p= 80 71 ,69 (k g)

p =8 07 1,6 9( kg)

189 3, 22( kg /m )

3 2

1

p= 80 71, 69 (k g)

p =8 07 1,6 9( kg)

1 773 ,47 (k g/m ) 1 893 ,2 2( kg/m )

17 73, 47( kg /m)

p= 78 02 ,82 (k g) p= 78 02 ,82 (k g) p=1 18 32 ,58 ( kg)

8 7

6 5

4

tr ờng hợp hoạt tải 1

+, Mặt bằng phân tải :

Mặt bằng phân tải nh hình vẽ :

Hình 4.7 Trờng hợp tảiI trọng 1

+, Giá trị tải trọng :

Đợc tính toán và lập thành bảng sau:

Bảng 4.4.Kích thớc ô bản hai bên trục C_C

(1-2)

Δ

(3-4)

Δ

P (1),(8)

(2),(7)

P (3),(6)

P (4),(5)

Ta có sơ đồ chất hoạt tải 1 nh hình vẽ:

Hình 4.8 Trờng hợp tảiI trọng 1

ô1

ô1

ô1

1

A

Tr ờng hợp hoạt tải 2

b c

tr ờng hợp hoạt tải 2

p =8071 ,6 9(k g)

189 3,22(k g/ m) p=8 071,69( kg )

p= 7802,82( k g) p=7 802,82( kg)

1893,22 (kg /m) 1773,4 7(kg /m)

p= 8071,69( kg ) p=8 071,69( kg)

b, Trờng hợp hoạt tải 2

+, Mặt bằng phân tải :

Mặt bằng phân tải nh hình vẽ :

Hình 4.9 Trờng hợp tảiI trọng 2

+, Giá trị tải trọng :

Đợc tính toán và lập thành bảng sau:

Bảng 4.5.Kích thớc ô bản hai bên trục

(2-3)

m)

Δ

m)

P (2),(3)

(6),(7)

P (4),(5)

=7802,82(kg)

Sơ đồ chất hoạt tải 2 nh hình vẽ:

Hình 4.10 Trờng hợp tảiI trọng 2

+ Các giá trị của lực dọc đợc xác định bằng phần mềm Sap 2000

+ Từ các giá trị mô men và lực cắt ta có bảng tổ hợp nội lực sau:

4.4.4 tính toán cốt thép

1 Vật liệu chọn dùng :

+ Bê tông mác 300, đá 1x2 Có các hệ số hạn chế là

2 Tính toán với nhịp dầm (1-2 ) :

a, Tính toán với cốt thép chịu mô men dơng

Tính toán nh tiết diện chữ nhật nhng có kể thêm một phần bản sàn cùng tham gia chịu lực Bề rộng của phần bản lấy bằng giá trị nhỏ nhất của các giá trị sau

+

2

1

khoảng cách giữa hai mép trong của dầm :

850 70 390cm

2

1





+

6

1

nhịp dầm :

cm

L nhip 85 142

6

1 6

1







- Xác định vị trí trục trung hoà:

Tính mômen trong trờng hợp trục trung hoà đi qua mép cánh dới ta có

66 0 , 5 15 342 , 23 ( ) 15

300 130

5 , 0

0

Tm M

h h

h b R M

C

c c

c n C



















Giá trị mômen lớn nhất ở giữa nhịp biên

- Hệ số A đợc xác định theo công thức:

02 0 02 



h Rn.b

M A

c

Tra bảng ta có :  = 0,99

Cốt thép chịu mô men dơng đợc xác định theo công thức:

) ( 89 , 13 66 99 , 0 3600

10 68 , 32

2 5

0

cm h

Ra.

M



Hàm lợng cốt thép xác định theo công thức:

% =

0

.

100

h b

F a

66 30

94 , 13 100



b, Tính toán với cốt thép chịu mô men âm.

Trong trờng hợp này cánh nằm trong vùng chịu kéo, vậy ta tính với tiết diện chữ nhật b

= 30(cm)

Cốt thép phải đặt xuống phía dới hàng trên cùng của cốt thép dầm phụ do đó chiều dày

Dầm dọc đợc tính theo sơ đồ đàn hồi nhng mômen khá bé nên ta lấy giá trị mômen ở gối để tính toán

Hệ số A đợc xác định theo công thức:

254 , 0 73 30 130

10 39 , 39

5 2

0







h Rn.b

M A

2

1









Cốt thép chịu mô men dơng đợc xác định theo công thức:

) ( 41 , 20 73 851 , 0 3600

10 39 , 39

2 5

0

cm h

Ra.

M



Hàm lợng cốt thép xác định theo công thức:

% =

0

.

100

h b

F a

73 30

41 , 20 100



Chọn cốt thép cho nhịp dầm 1-2 nh bảng sau

Tiết diện Fa y/c (cm2) Chọn cốt thép, Fa (cm2) h0 (cm)

Giữa nhịp 13,94 318 + 220; Fa = 13,92cm2 66,5

Gối giữa 20,41 + 322; Fa = 20,83cm2 63,1

Sự chênh lệch cốt thép giữa tính toán và chọn thép nhỏ hơn 5% nên không cần tính lại

mà vẫn đảm bảo yêu cầu

7 12

8

1-1

8

12 7 10

2-2

3-3

12

8

13

1 1

2

4

4

2

8 12 7

4-4

13

Hình4.11 Mặt cắt bố trí cốt tép dầm c.Tính toán cốt ngang.

Kiểm tra các điều kiện hạn chế:

Bê tông đủ khả năng chịu cắt thể hiện bằng điều kiện:

Q ≤ k1.Rk.b.ho

Bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính cần đảm bảo

điều kiện:

Lực cốt đai phải chịu:

63 30 10 8

10 49 , 26

.

2 3 2

0

2

cm KG h

b R

Q q

K

Khoảng cách tính toán của cốt đai:

) ( 57 , 24 67

, 73

503 , 0 2 1800

.

cm q

f n R u

d

d ad

Khoảng cách cực đại giữa 2 đai:

) ( 42 , 67 26490

63 30 10 5 , 1

5 ,

0

Q

h b R

Khoảng cách đảm bảo yêu cầu cấu tạo:

) ( 33 , 23 ) ( 30 ) ( 33 , 23 3

















Vậy ta chọn và bố trí đai với khoảng cách là 170 (mm) ở đoạn dầm dài 1/4l gần gối

tựa Bố trí cốt đai với khoảng cách đai 250 (mm) ở đoạn còn lại giữa dầm

12

12

12

ii

Hình4.12 Bố trí cốt thép dầm dọc trục B