Đồ án tính toán dầm bê tông cố thép II đại học gtvt

-Những ô sàn có cùng chiều dài, cùng khoảng cách đặt thép, cùng đường kính thép thì thép chịu lực được bố trí dọc chiều dài các các bản sàn đó.. Xác định tải trọng tác dụng lên dầm trục

THUYẾT MINH

-*** -PHẦN 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN SÀN

(THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH: TẦNG 1)

 Vật liệu :

-Bêtông cấp B12,5: R b =7,5MP a, R bt =0,66MPa, γ =b 1,0

-Cốt thép: < Φ10 sử dụng thép A-I: γ =s 1,0,R s =225MPa , R sc =225MPa ,

- Đất nền: Rtc = 1.4 (KG/cm2) Không cần tính móng Kí hiệu khoảng cách: s, không xài @.

- Dùng đơn vị theo tiêu chuẩn mới kN/cm2

Chọn sàn tầng điển hình: tầng1 để tính toán

MẶT BẰNG SÀN TẦNG 1.

I Xác định sơ bộ kích thước dầm sàn :

* Chọn bề dày sàn theo công thức :

L : chiều dài theo phương cạnh ngắn của ô bản

D=0,8-1,4 phụ thuộc vào tải trọng

m=30-35 hệ số phụ thuộc vào loại bản và vào loại liên kết

Chọn Ô10 kích thước L L1× 2 =4,1 4,2( )× m để tính chiều dày sơ bộ cho toàn sàn:

Chọn D = 0,9; L = 4,8m ; m = 45.1

0,9 4,1 0,08245

s

h = × = m Chọn bề dày sàn là: h = 8cm s

* Xác định kích thước sơ bộ dầm:

-Chiều cao dầm: ( 1 1) (1 1) 4, 2 (0, 28 0,53)

Chọn chiều cao tiết diện ngang của dầm: h = 300mm

-Bề rộng dầm: 1 1 1 1 0, 4 (0,1 0, 2)

b= ÷ h= ÷ × = ÷ m

Chọn bề rộng tiết diện ngang của dầm: b= 200mm

Vậy tiết diện dầm sơ bộ là: b h=200 300mm× ×

Bê tông 2 ko có dầm chính hay dầm phụ Mà chỉ có một dầm

II Xác định tải trọng lên các ô bản sàn:

Hệ số vượt tải n

Trọng lượng

2

(kN m/ )

h : chiều cao tường (m)

- Nếu tường nằm trên dầm thì:h tường =h tầng−h sàn

- Nếu tường nằm trên sàn thì: h tường=h tầng−h sàn −h d

l : chiều dài tường (m)

t

γ : trọng lượng riêng của tường (kN m/ 3)

Ta quy tải của tường về tải phân bố đều: 2

tt G t g

2 Hoạt tải trên các ô sàn:

 Hoạt tải tra theo “TCVN 2737 – 1995 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG”:

Bảng 5:

Ô Loại phòng ptc (daN/m2) n ptt(KN/m2)

III.Tính nội lực của các ô sàn : Tải trọng truyền theo phương cạnh ngắn nhiều hơn.

1 Xác địnnh các ô sàn làm việc theo 1 phương và 2 phương:

-Xét sự làm việc của Ô1:

L Vậy Ô1 làm việc hai phương.

-Tương tự cho các ô sàn khác ta có:

Bảng 7:

Ô Loại phòng L1(m) L2(m) L2/L1 Kiểu làm việc

3 Phòng đọc sách 3,0 3,8 1,27 Ô 2 phương

4 Phòng đọc sách 1,0 3,0 3,00 Ô 1 phương

12 Phòng ngủ 3,5 3,8 1,09 Ô 2 phương

2 Tính nội lực cho các ô sàn:

a) Xét Ô1 làm việc hai phương: tính cho ô bản đơn (tải trọng truyền theo cả hai phương Bản làm việc theo hai phương)

300

3,75 380

d

s

h

h = = ≥ ⇒Liên kết ngàm.

Sàn hai phương là bản kê bốn cạnh, gối trên dầm nên ta chọn sơ đồ tính là sơ đồ 9

* Sơ đồ tính toán:

Cắt dải bản theo phương cạnh ngắn với bề rộng 1m để tính như dầm có hai đầu ngàm.

300

3,75 380

d

s

h

h = = ≥ ⇒Liên kết ngàm.

* Sơ đồ tính toán:

Hệ số k dùng cho moment âm Hệ số m dùng cho moment dương.

*Ý nghĩa các hệ số này m, k?

3 Tính cốt thép cho từng ô sàn:

Chọn: a bv =15mm⇒h o = −h s a bv =8,0 1,5 6,5− = cm=65mm

a) Tính Ô1:

0,76 10

0,024 0, 4497,5 1000 65

0,34 10

0,011 0, 4497,5 1000 65

0,50 10

0,016 0, 4497,5 1000 65

*Bố trí cốt thép:

-Những ô sàn có chiều dài tương đối nhỏ thì thép mũ được bố trí suốt trên chiều dài

-Những ô sàn có cùng chiều dài, cùng khoảng cách đặt thép, cùng đường kính thép thì thép chịu lực được bố trí dọc chiều dài các các bản sàn đó

-Hai sàn gần nhau có cùng chiều dài, cùng đk thép, cùng khoảng cách đặt thép, thép mũ được kéo qua dầm, và neo vào dầm

-Thép mũ chịu lực tính từ mép dầm ra bản sàn có khoảng cách ≥ L4

+Hạ sàn phòng vệ sinh, phòng tắm: 50mm

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

DẦM DỌC TRỤC C.

(THIẾT KẾ DẦM DỌC TRỤC C-TẦNG1)

I Sơ bộ tiết diện dầm:

-Chọn sơ bộ tiết diện dầm trục C: 200 300mm×

-Chọn sơ bộ tiết diện dầm phụ: 150 300mm×

II Xác định tải trọng tác dụng lên dầm trục C:

1/Tĩnh tải:

a/Trọng lượng bản thân:

Trọng lượng bản thân dầm trục C:

b/Tĩnh tải phân bố do bản sàn truyền vào dầm:

*Đối với tải hình thang: 1

*Tải trọng phân bố do sàn truyền vào dầm trục C là:

1 4 – 5 Tam giác 2,0 3,0 3,71 3,71 2,32

c/Tĩnh tải tập trung:

Hai dầm giao nhau thì lực tập trung có tại nơi dầm giao nhau

*Đầu console: lực tập trung tại điểm cuối dầm môi

-Tải hình chữ nhật do Ô4 vào:

a/Hoạt tải phân bố do bản sàn truyền vào dầm:

Các công thức sử dụng giống trên

b/Hoạt tải tập trung:

*Đầu console: Lực tập trung tại đầu console (hai đầu của dầm môi)

-Tải hình chữ nhật do Ô4 truyền vào:

Tải phân bố đều (kN/m 2 )

Tải tập trung (kN)

III Xác định nội lực của dầm:

1/Các trường hợp chất tải:

*Các tổ hợp tải:

1 Tĩnh tải + hoạt tải 1 1 – 1

2 Tĩnh tải + hoạt tải 2 1 – 1

3 Tĩnh tải + hoạt tải 3 1 – 1

4 Tĩnh tải + hoạt tải 4 1 – 1

5 Tĩnh tải + hoạt tải 5 1 – 1

6 Tĩnh tải + hoạt tải chất đầy 1 – 1

2/Kết quả nội lực từ SAP 2000:

a/Biểu đồ moment của từng trường hợp tải:

Tĩnh tải

Biểu đồ bao moment(kNm Phải có đơn vị kèm theo.)

b/Biểu đồ lực cắt của từng trường hợp tải:

Tĩnh tải

Tổ hợp 1

Tổ hợp 2

Tổ hợp 3

Tổ hợp 4

Tổ hợp 5

Biểu đồ bao lực cắt (kN) Phải có đơn vị kèm theo

Bảng nội lực trong dầm chính trục C:

3/Tính toán cốt thép dọc cho dầm: Vì dầm biên nên ko xét đến ảnh hưởng của cánh mà tính như tiết diện chữ nhật

-Bêtông cấp B12,5 : R b =7,5Mpa, R bt =0,66MPa, γ =b 1,0.

-Sử dụng thép A-II:γ =s 1,0,R s =280MPa , R sc =280MPa

R

ξ

=Với: ξ = −1 1 2− α

Điều kiện: 0,9% s (%) 1,5%

o

A bh

Tính cho tiết diện (mma

0

0,337

470 2 16 1 12Φ + Φ 515 0,99

7

0,234

Nhip 1-2 13,85 200 300× 40 260 0,13

7

0,148

4 Tính cốt đai cho dầm:

*Lực cắt lớn nhất ở mép trái gối 1: Qmax=Q1T =42,92kN

-Chọn đường kính cốt đai :Φ =sw 6mm.

-Dùng hai nhánh đai : n = 2 với diện tích cốt đai:

w w

1 1 5 10 0,00188 1,094ϕ

Vậy thay tất cả vào (1) ta được: Q bmax =0,3 1,094 0,93 7,5 200 260 119,04× × × × × = kN

Ta có : Qmax =42,92kN Q< bmax Thoã mãn điều kiện hạn chế.

* Kiểm tra : Q Q≤ bmin =ϕb3(1+ϕn)R bh bt o (2)

Như vậy tiết diện dầm là hợp lý và cần tính cốt đai cho dầm

* Khoảng cách tính toán các cốt đai:

Vậy đường kính cốt đai 6Φ là hợp lý

* Khoảng cách cốt đai theo yêu cầu về cấu tạo:

- Vùng gần gối tựa ( ¼ nhịp ), ta có h d =300mm≤450mm nên 300 150

d ct

S tk =200mm trong đoạn giữa nhịp còn lại.

PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ KHUNG

PHẲNG

(THIẾT KẾ HỆ KHUNG TRỤC 3)

-Đà kiềng thường không được xem là bộ phận của khung ngang Tác dụng của đà kiềng là đỡ tường và làm giảm chiều dài tính toán của cột

Sơ đồ tính khung trục 3.

Liên kết giữa cột và dầm khung được quan niệm là liên kết cứng Tiết diện các phần tử khung được sơ bộ xác định như sau:

Dầm dọc trục : 200 300mm×Dầm môi : 150 300mm×Kích thước cột : 200 200mm×

MẶT BẰNG SÀN TẦNG 1.

a Tĩnh tải: Chiều cao tầng h = 3,3(m)

*Trọng lượng bản thân:

Trọng lượng bản thân dầm chính: không cần cộng vào vì ta sẽ khai báo trong sap

Tường xây từ sàn lên tới sàn: h t =htang −h s

Tường xây từ sàn lên tời dầm: h t =htang − −h s h d.

Nhưng để đơn giản trong tính toán ta xem như chiều cao tường bằng h t =htang−h s.

*Tải trọng phân bố do bản sàn truyền vào khung trục 3:

Sơ đồ truyền tải của sàn tầng 1 lên khung trục 3.

-Đối với tải hình thang: 1

-Đối với tải chữ nhật: 1

g L

g =Quy về tải tương đương: g td =gmax.

-Áp dụng các công thức trên ta có bảng tải trọng do sàn truyền vào dầm khung trục 3:

*Tải tập trung: truyền vào khung gián tiếp qua dầm

-Tải do tường truyền vào: G t =g tuong×2L

.-Tải do dầm truyền vào: G d g dc L2

-Lực tập trung do một nửa tải hình thang hay tải tam giác hoặc tải chữ nhật truyền vào: Gi

⇒Lực tập trung: ∑G G G= +i d +G kN t( )

-Áp dụng các công thức trên ta có bảng lực tập trung như sau:

Nhịp đặt lực Điểm Tải trọng gây ra do L 1 (m) L 2 (m) (kN/m g i 2 )

0,5 Hình chữ nhật của Ô6 1,3 4,2 5,23 3,40 7,14

0,5 Hình chữ nhật của Ô7 1,3 4,8 3,39 2,20 5,28

0,5 Hình thang của Ô10 4,1 4,2 5,09 10,43 11,21

0,5 Hình chữ nhật của Ô11 1,6 4,8 3,71 2,97 7,130,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Tải tường trên dầm B

0,5 Hình chữ nhật của Ô6 1,3 4,2 5,23 3,40 7,14

0,5 Hình chữ nhật của Ô7 1,3 4,8 3,39 2,20 5,280,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Tải tường trên dầm B’

Nút C

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Tải tường trên dầm C

0,5 Tải tường trên dầm C

Với a: đáy nhỏ của tải dạng hình thang (m)

o Trọng lượng bản thân cột: khai báo trong sap

*Hoạt tải phân bố do bản sàn truyền vào trục:

-Áp dụng tương tự các công thức trên ta có bảng tải trọng do sàn truyền vào dầm khung trục 3:

Nhịp Đoạn Ô Dạng tải trọng L 1 (m) L 2 (m) (kN/m p s 2 )

*Tải tập trung:

-Áp dụng tương tự các công thức trên ta có bảng lực tập trung như sau:

2 Sàn mái:

a.Tĩnh tải:

MẶT BẰNG SÀN MÁI.

*Tải trọng phân bố do bản sàn truyền vào khung trục 3:

Sơ đồ truyền tải của sàn mái lên khung trục 3.

*Áp dụng tương tự các công thức trên ta có bảng tải trọng do sàn truyền vào dầm khung trục 3:

Nhịp Đoạn Ô Dạng tải trọng L 1 (m) L 2 (m) (kN/m g s 2 )

*Tải tập trung:

-Áp dụng tương tự các công thức trên ta có bảng lực tập trung như sau:

a (m)

0,5 Trọng lượng bản thân

Nút B

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

0,5 Trọng lượng bản thân

Với a: đáy nhỏ của tải dạng hình thang (m)

b Hoạt tải: theo tiêu chuẩn 2737-1995: Tải trọng và tác động, ta tra hoạt tải tiêu chuẩn của

mái: p tc =75daN m/ 2 =0,75kN m/ 2⇒ p tt = ×n p tc =1,2 0,75 0,9× = kN m/ 2

*Hoạt tải phân bố do bản sàn truyền vào trục:

Nhịp Đoạn Ô Dạng tải trọng L 1 (m) L 2 (m) (kN/m p s 2 )

*Tải tập trung:

-Áp dụng tương tự các công thức trên ta có bảng lực tập trung như sau:

0,5 Hình chữ nhật của Ô2 2,1 4,8 0,9 0,95 2,28

3.Đà kiềng: chỉ có tĩnh tải

*Tải tập trung:

Nhịp Điểm đặt lực Tải trọng gây ra do L(m) (kN/m) g td G(kN)

AB Nút A

0,5 Trọng lượng bản thân của đà kiềng trục A nhịp 3 – 4 4,2 2,2 4,620,5 tải tường trên đà kiềng

nhịp 3 – 4 4,2 14,14 29,702,65m 0,5 Trọng lượng bản thân của đà kiềng nhịp 2 – 3 4,8 2,2 5,28

0,5 tải tường trên đà kiềng nhịp 2 – 3 4,8 14,14 33,94Nút B 0,5 Trọng lượng bản thân của đà kiềng trục B nhịp 2 – 3 4,8 2,2 5,28

0,5 Trọng lượng bản thân của đà kiềng trục B nhịp 3 – 4 4,2 2,2 4,62

BC 1,3m 0,5 Trọng lượng bản thân của đà kiềng trục B’ nhịp 3 – 4 4,2 2,2 4,62

0,5 tải tường trên đà kiềng trục B’ nhịp 3 – 4 4,2 14,14 29,70Nút C 0,5 Trọng lượng bản thân của đà kiềng trục C nhịp 2 – 3 4,8 2,2 5,28

0,5 Trọng lượng bản thân của đà kiềng trục C nhịp 3 – 4 4,2 2,2 4,620,5 tải tường trên đà kiềng

trục C nhịp 2 – 3 4,8 14,14 33,940,5 tải tường trên đà kiềng

trục C nhịp 3 – 4 4,2 14,14 29,70

BẢNG THỐNG KÊ TẢI TRỌNG KHUNG NGANG TRỤC 3:

*Tải phân bố đều:

Đà kiềng truyền lực xuống đất.

Tỉnh

tải

(kN)

Đà kiềngNhịp AB Nhịp BCNút A 2,65m Nút B 1,3m Nút C

II TÍNH NỘI LỰC KHUNG:

 Dùng SAP 2000 để giải nội lực khung phẳng trục: khai báo trọng lượng bản thân trong sap nên ko cần cộng thêm trọng lượng bản thân của dầm và cột của khung vào tĩnh tải

 Cần chú ý khai báo tiết diện dầm trong sap Cần trừ chiều cao dầm cho chiều cao sàn

 Sơ đồ chất tải:

Tĩnh tải

Hoạt tải 1 (HTCTC)

Hoạt tải 2 (HTCTL)

Hoạt tải 3 (HTCNC)

Hoạt tải 4 (HTCNL)

Hoạt tải 5 (HTCĐ)

THIẾU HOẠT TẢI LIỀN NHỊP.

1 Tĩnh tải + hoạt tải 1 1 – 1

2 Tĩnh tải + hoạt tải 2 1 – 1

3 Tĩnh tải + hoạt tải 3 1 – 1

4 Tĩnh tải + hoạt tải 4 1 – 1

5 Tĩnh tải + hoạt tải 5 1 – 1

 Kết quả phân tích nội lực khung:

Biểu đồ bao moment (kNm).

Biểu đồ bao lực dọc (kN).

Biều đồ bao lực cắt(kN).

III.TÍNH VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO KHUNG PHẲNG:

1 Thép dọc dầm khung trục 3:

-Để đơn giản trong tính toán với trường hợp moment âm ở gối & moment dương ở nhịp

-Bêtông cấp B12,5 : R b =7,5Mpa, R bt =0,66MPa, γ =b 1,0.

-Sử dụng thép A-II:γ =s 1,0,R s =280MPa , R sc =280MPa

R

ξ

=Với: ξ = −1 1 2− α

o

A bh

µ

-Kết quả tính dầm khung

TẦNG VỊ TRÍ (kNm) M (mm) b (mm) h (mm) a h o

CỐT DỌC

tt s A

(mm 2 ) Chọn thép

tt s A

nhịp B-C 25,32 200 300 40 260 0,250 0,293 409 2 16 1 12Φ + Φ 515 0,99 gối C 12,93 200 300 40 260 0,128 0,137 191 2 16Φ 402 0,77

Để tận dụng hết khả năng chịu nén của bê tông, ta lấy αm =αR =0, 442,ξm =ξR =0, 660 và

-Vậy Q bmin < <Q Q bmax ⇒Thỏa mãn điều kiện hạn chế và tiết diện đã chọn là phù hợp, ta cần

đi tính cốt đai cho dầm

* Khoảng cách tính toán các cốt đai:

1,5 0,66 200 260

312, 4442840

Vậy đường kính cốt đai 6Φ là hợp lý

- Khoảng cách cốt đai theo yêu cầu về cấu tạo:

Vùng gần gối tựa ( ¼ nhịp ), ta có h d =300mm≤450mm nên 300 150

d ct

-Vậy Q bmin < <Q Q bmax ⇒Thỏa mãn điều kiện hạn chế và tiết diện đã chọn là phù hợp, ta cần

đi tính cốt đai cho dầm

- Khoảng cách tính toán các cốt đai:

1,5 0,66 200 260

312, 4442840

Vậy đường kính cốt đaiΦ6là hợp lý

- Khoảng cách cốt đai đặt theo yêu cầu về cấu tạo:

Vùng gần gối tựa ( ¼ nhịp ), ta có h d =300mm≤450mm nên 300 150

d ct

h

và S ct ≤500mm

- Bố trí cốt đai : S tk =150mm trong phạm vi ¼ nhịp kể từ gối tựa (khoảng cách từ gối tựa đến lực tập trung gần gối nhất và không nhỏ hơn 1/4 nhịp)

S tk =200mm trong đoạn giữa nhịp còn lại.

3 Thép dọc cột:

-Từ kết quả nội lực Ta tìm ra các cặp giá trị:

tu tu tu

M N

N M

N M

−

−

−

min min max

để tính thép và so sánh để tìm ra

lượng Asmaxbố trí cho tiết diện tương ứng

-Kiểm tra lại µ : µmin≤µ≤µmax Với µmax =3,5%

-Các công thức sử dụng trong tính toán:

Độ lệch tâm do lực: M

N

Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea: do sai lệch kích thước hình học khi thi công, do cốt thép đặt không đối xứng, do trục cấu kiện không thẳng, do bê tông không đồng nhất…Trong mọi trườnghợp không được lấy nhỏ hơn: 1/600 khoảng cách giữa các tiết diện của nó được chặn chuyển vị hay chiều dài cấu kiện

1/30 chiều cao tiết diện của cấu kiện

⇒Độ lệch tâm tính toán (eo):

+Đối với các cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh: eo=max(eo1,ea)

cr

N N

E E

α = : tỷ sô modun đàn hồi của thép và bê tông.

0,110,10,1 e

S

δ

=+ : hệ số kể đến độ lệch tâm.

,min

max( ;o )

e h

δ = − − Với Rb tính bằng MPa

Lo=ψH: chiều dài tính toán của cột

ψ : hệ số chiều dài tính toán.

I =µbh −a : moment quán tính của cốt thép đối với trọng tâm

của tiết diện

Giá trị ϕl tính được nằm trong khoảng: 1≤ ≤ϕl 2.

y là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến cạnh bị kéo hoặc bị nén Với tiết diện chữ nhật:

M N : giá trị moment và lực dọc tổng cộng do tải trọng dài hạn và

ngắn hạn gay ra

Nếu không tách được dài hạn và ngắn hạn thì thiên về an toàn ta xem tất cả là tác dụng dài hạn ϕ =l 2,0

-Nếu cột ngắn, có độ mảnh bé: l o 28

r= h: bán kính quán tính của tiết diện chữ nhật theo phương mặt phẳng uốn.

Chiều cao vùng nén sơ bộ: 1

Chọn a a= =' 30(mm)→h o = − =h a' 200 30 170− = mm

Kết quả được trình bày trong Bảng sau:

Frame M(kNm), N(kN)Cặp nội lực (m)H ψ Lo

(m)

min

µ(%)

t gt

µ(%)

Kiểulàm việc

-Ta tính chiều cao tường hay chiều cao cột thì lấy bằng chiều cao tầng cho đơn giản cách tính.

-Nếu tính ra A 0 s < thì kết luận kích thước tiết diện khá lớn so với yêu cầu, theo tính toán thì không cần cốt thép chịu lực, chỉ cần đặt thép theo yêu cầu tối thiểu '

min s

A

100

o s

-Vì cột chịu lực cắt nhỏ nên ta chỉ đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo Tác dụng của cốt đai có tác dụng giữ ổn định cho cốt dọc chịu nén, giữ đúng vị trí của cốt dọc khi đổ bê tông.

-Bố trí cốt đai hai nhánh cho cột: 6 150Φ s (mm).

- TÍNH SAI TRỌNG LƯỢNG CỦA TƯỜNG TRÊN DẦM CHÍNH VÀ TRỌNG LƯỢNG DẦM MÔI