thuyết minh Đồ án Bê tông cốt thép 2

-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.. *Tải trọng phân bố do sàn truyền vào dầm

THUYẾT MINH

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

(THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH: TẦNG 1)

 Vật liệu :

-Bêtông cấp B15 : R b 8,5MP a, R bt 0,75MPa,  b 1,0

-Cốt thép :thép sàn  10 sử dụng thép C-I:  s 1,0,R s 225MPa , R sc 225MPa ,

- Dùng đơn vị theo tiêu chuẩn daN/m2

Chọn sàn tầng điển hình: tầng1 để tính toán

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

Chọn Ô2 kích thước L L1 23,9 4,4( ) m để tính chiều dày sơ bộ cho toàn sàn:

Chọn bề dày sàn là: h = 10cms .

* Xác định kích thước sơ bộ dầm chính:

-Chiều cao dầm:

Chọn chiều cao tiết diện ngang của dầm: h = 400mm

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

Vậy tiết diện dầm sơ bộ là: b h=200 400mm 

II Xác định tải trọng lên các ô bản sàn:

Chiềudày (m)

Hệ số vượttải n Trọng lượng(daN m/ 2)

Chiềudày (m)

Hệ số vượttải n Trọng lượng(daN m/ 2)

 Tĩnh tải tính toán của tường trên các ô sàn:

h : chiều cao tường (m)

- Nếu tường nằm trên sàn thì: h tường h tầng h sàn

l: chiều dài tường (m)

t

 : trọng lượng riêng của tường (daN m/ 3)

Ta quy tải của tường về tải phân bố đều: 2 1 2

Loại ơ sàn Loại phòng Tải trọng

sàn (daN/m2) Tải trọng tường(daN/m2) Tổng tĩnh tải gtt (daN/m2)

2 Hoạt tải trên các ô sàn:

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

III.Tính nội lực của các ô sàn :

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:

2 Tính nội lực cho các ô sàn:

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

400

4 3100

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:

L thì sàn xem như làm việc một phương(phương cạnh ngắn) sơ đồ tính toán:

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

400

4 3100

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

3 Tính cốt thép cho từng ô sàn:

o b s

A bh

-Tại gối: M I 256daNm

256

0,0614 0, 4498,5 10 1 0,07

1,68225

o b s

A bh

0, 011 8,5 100 7

0, 29225

o b s

A bh

- Tại gối: M II 74,8daNm

2

74,8

0,018 0, 4498,5 10 1 0,07

o b s

A bh

o b s

0, 62225

o b s

c) Bảng tính cốt thép cho các ô sàn:

*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 4

L



PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

DẦM DỌC TRỤC D.

(THIẾT KẾ DẦM DỌC TRỤC D-TẦNG1)

I Sơ bộ tiết diện dầm:

-Chọn sơ bộ tiết diện dầm trục D: 200 400mm .

-Chọn sơ bộ tiết diện dầm phụ: 200 300mm .

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

1/sTĩnh tải:

a/sTrọng lượng bản thân:

Trọng lượng bản thân dầm trục D:

Vì tường dày 200mm nên ta trừ đi một lớp vữa =>t=330daN/m2

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

Sơ đồ truyền tải của sàn lên dầm trục C.

b/sTĩnh tải truyền vào dầm trục D:

 tĩnh tải trên các ơ sàn truyền vào dầm trục D là như nhau và bằng 395daN m/ 2

 lực tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính ngay lỗ thơng tầng:

 tĩnh tải do ơ sàn 2 truyền vào :

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

 lực tập trung do sàn truyền vào dầm phụ rồi truyền vào dầm chính ngay lỗ thơng tầng:

III Xác định nội lực của dầm:

1/sCác trường hợp chất tải:

Tĩnh tải

Hoạt tải 1

Hoạt tải 2

Hoạt tải 10

Hoạt tải 11

Hoạt tải 12

Hoạt tải 13

*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 6 1 – 1

7 Tĩnh tải + hoạt tải 7 1 – 1

8 Tĩnh tải + hoạt tải 8 1 – 1

9 Tĩnh tải + hoạt tải 9 1 – 1

10 Tĩnh tải + hoạt tải 10 1 – 1

11 Tĩnh tải + hoạt tải 11 1 – 1

12 Tĩnh tải + hoạt tải 12 1 – 1

13 Tĩnh tải + hoạt tải 13 1 – 1

2/sKết quả nội lực từ SAP 2000:

a/Biểu đồ moment của từng trường hợp tải:

Biểu đồ bao moment(kNm )

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

Tĩnh tải

Biểu đồ bao lực cắt (kN)

Bảng nội lực trong dầm chính trục C:

Nhịp dầm Vị trí Moment (kNm) Lực cắt (kN)

3/sTính toán cốt thép dọc cho dầm:

-Bêtông cấp B15 : R b 8,5Mpa, R bt 0,75MPa,  b 1,0

-Sử dụng thép C-II:

s o

A bh

a(mm)

Ho(mm

As(cm2)

(

%)

Gối 3 -6236 200 400 40 360 0.283043 0.341278 7.46 4 16 8,04 1,11Gối 4 -4644 200 400 40 360 0.210784 0.239453 5.23 3 16 6,03 0,84Gối 5 -5176 200 400 40 360 0.234931 0.271894 5.94 3 16 6,03 0,84Gối 6 -4608 200 400 40 360

0.20915

0.23730

Gối 7 -5104 200 400 40 360 0.231663 0.26742 5.85 3 16 6,03 0,84Gối 8 -4385 200 400 40 360 0.19902 -0.18239 -3.98 2 16 4,02 0,56

9Nhip

4 Tính cốt đai cho dầm:

*Lực cắt lớn nhất ở mép trái gối 3: Qmax Q1T 8668daN

-Chọn đường kính cốt đai :sw 6mm

* Kiểm tra : Q Q bmin b3(1n)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:

2 2

1,5 0,75 200 360

336, 486680

q q   thỏa yêu cầu

Vậy đường kính cốt đai6là hợp lý

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

- Vùng gần gối tựa ( ¼ nhịp ), ta có h d 400mm450mm nên

400200

d ct

h

và130

S tk 300mm trong đoạn giữa nhịp còn lại

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

23,14 6

2 56,55

sw sw

s b

E E

3 w

Vậy thay tất cả vào (1) ta được:

max 0,3 1, 097 0,915 8,5 200 360 174545 17454.5

b

Ta có : Qmax 8668daN Q bmax Thoã mãn điều kiện hạn chế

PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ KHUNG

PHẲNG

(THIẾT KẾ HỆ KHUNG TRỤC 6)

Sơ đồ tính khung trục 6.

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

Dầm dọc trục : 200 400mmDầm môi : 200 300mm

Chọn sơ bộ tiết diện cột:

8,5

-Sử dụng thép C-II: s 1,0,R s 280MPa , R sc 280MPa

Vậy tiết diện cột là : 300 400

I XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG:

1 Sàn tầng 1:

MẶT BẰNG SÀN TẦNG 1.

a Tĩnh tải: Chiều cao tầng h = 3,4(m)

*Trọng lượng bản thân:

Trọng lượng bản thân dầm chính:

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 6:

Do ơ sàn đối xứng qua khung truc 6 nên khi tính tốn ta nhan 2 với tải trọng do bản sàn truyền vào khung trục 6 và lực tập trung

Tĩnh tải điển hình của tầng 1 trên khung trục 6 của dầm ,sàn , tường truyền vào

Sơ đồ truyền tải của sàn tầng 1 lên khung trục 6.

-Áp dụng các công thức trên ta có bảng tải trọng do sàn truyền vào dầm khung trục 6:

Các ơ sàn truyền lực vào khung trục 6 cĩ tính chất đối xứng qua trục 6

Nhịp Đoạn Ô Dạng tải trọng L1(m) L2(m) (daN/sm gs 2 ) 2( Tĩnh tải 1)( / )

-Tải do tường truyền vào: t tuong 2

L

.-Tải do dầm truyền vào: d dc 2

L

G g 

.-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 daN t( )

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

 0,5 diện tích hình chữ nhật do ơ sàn 1 truyền vào:

 Dầm consol phía trái trục F: G =sàn+dầm mơi=1

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

Nhịp Đoạn Ô Dạng tải trọng L1(m) L2(m) (daN/sm ps 2 )

 Dầm consol phía trái trục F: P =1 2p s s1 hcn  2 240 1,365 656  daN

*Tải trọng phân bố do bản sàn truyền vào khung trục 6:

Sơ đồ truyền tải của sàn mái lên khung trục 6.

*Áp dụng tương tự các công thức trên ta có bảng tải trọng do sàn truyền vào dầm khung trục 6:

Nhịp Đoạn Ô Dạng tải trọng L1(m) L2(m) (daN/sm gs 2 ) 2( Tĩnh tải 1)( / )

*Tải tập trung:

Hình thức truyền lực thì giống với các tầngchỉ khác là khơng cĩ tường trên dầm nên các lực tập trung trừ cho trọng lượng bản thân của tường:

 Dầm consol phía trái trục F: G =1590daN1

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

mái: p tc 150daN m / 2 p tt  n p tc 1,3 150 195  daN m/ 2.

*Hoạt tải phân bố do bản sàn truyền vào trục 6:

Nhịp Đoạn Ô Dạng tải trọng L1(m) L2(m) (daN/sm ps 2 ) 2( Tĩnh tải 1)( / )

Tải trọng ngang tác dụng vào khung trục 2

Chiều cao khung nhà dưới 40m nên ta chỉ tính giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực giĩ, khơng tính thành phần động của áp lực giĩ

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực giĩ Wj ở độ cao Zj so với mĩc chuẩn được xácđịnh theo cơng thức:

Trong đĩ: Wo là giá trị áp lực giĩ tiêu chuẩn theo bản đồ phân vùng, thành phố Hồ Chí

Minh thuộc vùng II-A , theo dạng địa hình C

Tra bảng 4 TCVN 2737 – 1995, ta được: Wo = 95- 12 = 83 daN/m2( do ít ảnh hưởng của

bão nên được giảm 12 daN/m2 )

K(zj) là hệ số tính đến sự thay đổi áp lực giĩ theo độ cao địa hình: K(zj) =1.844*(z z g j)2 m j

dạng

địa hình C cĩ z g j = 400 m, m j =0.14

C = 0.8 là hệ số khí động phía đĩn giĩ

C’ = -0.6 là hệ số khí động phía khuất giĩ

n = 1.2 là hệ số tin cậy của tải trọng giĩ

B = 2 m là bề rộng đĩn giĩ của khung đang xét (khung trục 2)

Các trường hợp tải tác dụng vào khung trục 2

1 Các trường hợp tải trọng

- Tĩnh tải (TT)

- Hoạt tải 1 cách nhịp cách tầng 1 (HT1)

- Hoạt tải 2 cách nhịp cách tầng 2 (HT2) lấy đối xứng với hoạt tải 1

- Hoạt tải 3 chất đầy tầng lẻ (HT3)

- Hoạt tải 4 chất đầy tầng chẳn (HT4)

II TÍNH NỘI LỰC KHUNG:

 Dùng SAP 2000 để giải nội lực khung phẳng trục:khơng khai báo trọng lượng bản thân trong sap nên 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

VÌ KHUNG TRỤC 6 CĨ TÍNH CHẤT ĐỐI XỨNG NÊN TA CHỈ CẦN TÍNH TỐN NỘI LỰC

VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO ĐOẠN FD VÀ 0.5 ĐOẠN DC

 Sơ đồ chất tải:

Tĩnh tải

Hoạt tải 1

Hoạt tải 2

Hoạt tải 3

Hoạt tải 4

 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

ta đều tính với tiết diện hình chữ nhật 200 300mm

-Bêtông cấp B12,5 : R b 7,5Mpa, R bt 0,66MPa,  b 1,0

-Sử dụng thép A-II: s 1,0,R s 280MPa , R sc 280MPa

A bh



-Kết quả tính dầm khung

BẢNG MOMEN VÀ CÁC LỰC CẮT TƯƠNG ỨNG CHO DẦM KHUNG:

1

Dầm consol

3/sTính toán cốt thép cho dầm khung:

-Bêtông cấp B15 : R b 8,5Mpa, R bt 0,75MPa,  b 1,0

-Sử dụng thép C-II: s 1,0,R s 280MPa , R sc 280MPa

R





Với:   1 1 2 m , 2

I m

s o

A bh

tiết diện(mm) (mm)a (mmHo

(cm2)

Chọnthép (cmAs2) (%)

1

Gối F -6547 200 400 40 360 0.297 0.363 7.94 4 16 8.04 1.12Gối E -6461 200 400 40 360 0.293 0.357 7.80 4 16 8.04 1.12Gối D -5406 200 400 40 360 0.245 0.286 6.26 4 16 8.04 1.12Gối C -3766 200 400 40 360 0.171 0.189 4.13 3 16 6.03 0.84consol -1943 200 400 40 360 0.088 0.092 2.02 2 16 4.02 0.56Nhip

Gối C -1208 200 400 40 360 0.055 0.056 1.23 2 14 3.08 0.43consol -1563 200 400 40 360 0.071 0.074 1.61 2 14 3.08 0.43Nhip

Tầng 1cĩ lực cắt lớn nhất nên ta tính tốn cốt đai cho tầng 1 ,các tầng khác bố trí theo tầng 1

-Chọn đường kính cốt đai :sw 6mm

* Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

* Kiểm tra : Q Q bmin b3(1n)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:

2 2

q q   thỏa yêu cầu

Vậy đường kính cốt đai6là hợp lý

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

- Vùng gần gối tựa ( ¼ nhịp ), ta có h d 400mm450mm nên

400200

d ct

h

và130

S tk 300mm trong đoạn giữa nhịp còn lại

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

23,14 6

2 56,55

sw sw

s b

E E

3 w

Ta có : Qmax 6849daN Q bmax Thoã mãn điều kiện hạn chế.

2 Thép dọc cột:

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

1: Mmax−N tu

2: Mmin−N tu

3 : Nmin−M tu để tính thép và so sánh để tìm

ra lượng Asmaxbố trí cho tiết diện tương ứng

-Kiểm tra lại  :  min     max Với max 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 đặtkhông 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 chặnchuyển 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)

Ta có o 2

h

ee   a

.-Ảnh hưởng của uốn dọc:

Với

111

cr

N N

E E

 

: tỷ sô modun đàn hồi của thép và bê tông

0,110,10,1 e

Với Rb tính bằng MPa

LoH: chiều dài tính toán của cột

 : hệ số chiều dài tính toán

Giá trị  tính được nằm trong khoảng: 1l l  2

y là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến cạnh bị kéo hoặc bị nén.Với tiết diện chữ nhật: 2

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 taxem tất cả là tác dụng dài hạn  l 2,0

-Nếu cột ngắn, có độ mảnh bé: 28

o

l r

  

o

l h

  

thì ta bỏ qua ảnh hưởng củauốn dọc, xem   1

0, 288

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

Chiều cao vùng nén sơ bộ: 1 b

Chọn cột với tiết diện: b h 300 400 mm

Chọn a a ' 30( mm) h o  h a' 200 30 170   mm

Tính cốt thép cho cột:

Ký hiệu thép

8 (cm 2 ) 0.29%

-Tại gối B của dầm tầng 1 phải đặt cốt kép vì m R

Để tận dụng hết khả năng chịu nén của bê tông, ta lấy m R 0, 442,m R 0, 660 vàa=a’=40mm

Thép cần đặt cho vùng nén:

Thép cần đặt cho vùng kéo:

*Thép đai trong cột :

c Tính tốn cốt thép đai cho cột

- Bố trí cốt thép đai tương tự cho các đoạn cịn lại

-Khi tiết diện có số thanh thép 4 , cho phép nối toàn bộ cốt thép trên cùng một tiết diện (nốicùng một lúc)

-Khi tiết diện có số thanh thép >4; tại mỗi tiết diện nối không quá 50% diện tích cốt thép.-Cốt đai của cột nằm trong phần dầm thì trong bản vẽ có để nhưng ngoài thực tế thì không cólàm vì khó thi công