Thiết kế sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối cơ bản loại dầm

Đồ án môn học: Bê tông cốt thép Khoa Xây Dựng DD & CNsườn toàn khối bản dầm... Sơ đồ tính và biếu đồ mômen của bản sànpbgh Đồ án môn học: Bê tông cốt thép Khoa Xây Dựng DD & CN 2.5.. Tín

Trang 1

Khoa Xây Dựng DD & CN

Đô án môn học: Bê tông côt thép

THIÉT KÉ SÀN SƯỜN BTCT TOÀN KHÓI CÓ BẢN LOẠI DÀM

Ĩ.Các số liêu và sơ dồ thiết kể:

Trang 2

Đồ án môn học: Bê tông cốt thép Khoa Xây Dựng DD & CN

- Cấu tạo mặt sàn gồm 4 lớp như sơ đồ dưới

Hoạt tải tiêu chuẩn:

ptc= 940(daN/m2)

1.3 Vật liệu:

- Bêtông BI5, cốt thép của bản và cốt đai của dầm loại AI, cốt dọc của dầm loại AII

1.4.SỐ liệu tính toán của vật liệu:

- Bêtông với cấp độ bền chịu nén B15 có: Rb = 8,5 MPa; Rbt = 0,75 MPa

- Cốt thép AI có: Rs= 225 MPa; Rsc= 225 MPa; Rsw= 175 MPa

- Cốt thép AII có: Rs= 280 MPa; Rsc= 280 MPa; Rsw=225 MPa

Trang 3

sườn toàn khối bản dầm Các dầm từ trục B đến trục c là dầm chính, các dầm ngang

2.2.3 Dầm chính:

Trang 4

2100

Các lớp

Chiều dày (mm)

Trọng lượng riêng (KN/m 3 )

rp • A 1 Ấ

Tiêu chuân (KN/m 2 )

n

Tính toán(KN/m 2 )

- Với dầm chính nid= 8-ĩ- 12, vì tải trọng lớn nên chọn md nhỏ Chọn md = 9

- Chiều cao tiết diện dầm chính:

- Chênh lệch giữa các nhịp: 2100-2090 X100%= 0,48% < 10% nên ta dùng sơ đồ tính

bản có kể đến sự xuất hiện của khớp dẻo

Trang 5

V Á k

Trang 6

Sơ đồ tính và biếu đồ mômen của bản sàn

pbgh

2.5 Tính cốt thép:

Bản sàn được coi như dầm liên tục có tiết diện chữ nhật b X h = 1000 X 90(mm)Chọn a = l,5(cm).Trong đó: a là khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đếntrọng tâm của cốt thép chịu kéo

Chiều cao làm việc của tiết diện: h0= h - a =9 - 1,5 = 7,5 (cm)

Khi thiết kế sàn bêtông cốt thép chúng ta phải cố gắng tránh hiện tượng pháhoại giòn, vì không tận dụng hết khả năng chịu lực của cốt thép Đe hạn chế điều nàyngười thiết kế phải bố trí một lượng cốt thép hợp lý để xảy ra hiện tượng phá hoạidẻo, khi đó sẽ tận dụng hết khả năng chịu lực của cốt thép

Đe đảm bảo xảy ra phá hoại dẻo thì cốt thép As phải không được quá nhiều, tức

là phải hạn chế As và tương ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng chịu nén X Cácnghiên cứu thực nghiệm cho biết trường hợp phá hoại dẻo sẽ xảy ra khi:

co = a - 0,008RbBêtông sử dụng là bêtông nặng nên a = 0,85, Rb = 8,5MPa

= 0,661,1

Vì am < ƠR tra bảng PL 5 ta được <4 = 0,933

Diện tích cốt thép được tính theo công thức:

Trang 7

Vì Otro ^ (XR tra bang PL 5 ta đuoc 0,955

Diện tích cốt thép được tính theo công thức:

Chọn 06, a = 11 (cm), có As = 2,57 (cm2).Thiếu hụt trong phạm vi cho phép

Tại các nhịp giữa và gối giữa, các ô bản có dầm liên kết ở 4 bên, được phép giảm tối

đa 20% cốt thép CÓAS Ta chọn giảm 15% cốt thép.

As = 0,85x2,58= 2,19 (cm2)Hàm lượng cốt thép :

Trang 8

* Với tiết diện dùng 08, có ho = 9 - 1 - 0,4 = 7,6(cm)

* Với tiết diện dùng 06, có ho = 9 - 1 - 0,3 = 7,7(cm)

Nhân xét: ho đều xấp xỉ và nghiêng về phía lớn hơn so với trị số đã dùng để tính toán

là 7,5 (cm), nên sự bố trí cốt thép như trên là được và thiên về an toàn

2.6.3 CỐÍ thép chịu mômen âm theo cấu tạo:

Có những vùng bản có thể chịu mômen âm nhưng trong tính toán đã bỏ qua

Đó là dọc theo các gối biên khi bản được chèn cứng vào tường (trong tính toán xem

là gối tự do, M = 0), là vùng bản phía trên dầm chính (trong tính toán bỏ qua sự làmviệc theo phương cạnh dài), cần đặt cốt thép đế chịu mômen âm nói trên, tránh cho

bản có những vết nứt do các mômen đó gây ra và làm tăng độ cứng tổng thể của bản

Xét ti số: — = ii?i= 2,98 => 1< ^<3 =>« = 0,25

g„ 3,78 g b

Khoảng cách từ mép dầm phụ đến mút cốt mũ bằng: 0,25x2100= 530(mm)

Với hb =9(cm) có thể tiết kiệm cốt thép bằng cách uốn phối hợp

* Khoảng cách từ mép dầm phụ đến điểm uốn là: -lị = -2,09 = 0,35(w)

6 6

* Khoảng cách từ mép trục dầm đến điểm uốn là: 0,35 + 0,1 = 0,45(m)

2.6.4 CỐÍ thép phân bố - cấu tạo:

Cốt thép cấu tạo chịu mômen âm dọc theo các gối biên và phía trên dầm chính đượcxác định:

Asct > 50%AS gối giữa = 0,5 X 2,58 = l,29cm2

Trang 9

* Khoảng cách đoạn móc vuông của cốt mũ = hb- a0 = 9-l=8(cm)

Chiều dài toàn bộ thanh(kể cả hai móc vuông):

Trang 10

/ ™!

80f

50 60

- Nhịp giữa: 1 = 12 - bdc= 5,5 - 0,35 = 5,15 m

XT 1- 1 _ 1 b d t C d 0,35 0,34 0,22 _

4 Nhịp biên: lb = Ỉ2 4 _ 4 4 r + —r~ = 5,5 — _— 3“—_ — = 5,265 m

2 2 2 2 2 2Chênh lệch giữa các nhip: 5,265-5,15^00^ _ 2 J go/ 0

5,265

So đồ xác định nhịp tính toán của dầm phụ

1400

Trang 11

Nhịp giữa và gối giữa: L = Lơ

Tra bảng để lấy hệ số p và kết quả tính toán trình bày trong bảng sau:

Trang 12

Nhịp, tiết diện Giá trị p Tung độ M

Cua Mqnax Cua Mmin Mmax(kN m) Mmin(kN.rn)Nhịp biên

Trang 14

“ R s c.h ữ ~ 280x0,842x365

Ta thấy a < a R nên tra bảng ta có: c, = 0,802

Tính theo tiết diện chữ T cánh nằm trong vùng nén nên cùng tham gia chịu lực vớisườn Lấy h' f = h b = 9cm.

Ờ nhịp giữa ,lấy a = 3,5cm ; h() = hdp - a = 40 - 3,5 = 36,5cm

Ớ nhịp biên, mômen lớn, có khả năng dùng nhiều cốt thép, lấy a = 4,5cm ; h0 =35,5cm

Be rộng vùng cánh: b f = b dp + 2s f

Với Sf lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

- Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: — X (/, - b dp ) = - (2,3 - 0,2) = 1,05m.

Trang 15

2018+20169,11 cm2

40146,16cm2

2014 + 20167,1 cm2

•Tại nhịp giữa: M max = 60,24 kNm < Mf nên trục trung hòa đi qua cánh, do đó ta tính

như đối với tiết diện hình chữ nhật với kích thước b' fX h = 128 X 40cm.

Ta chọn cốt thép và bố trí cốt thép như như bảng sau:

Phương án bố trí cốt thép trong tiết diện được thể hiện như hình vẽ:

Trang 16

3.5 Tính toán cốt thép ngang:

Đẻ tính toán cốt đai và cốt xiên chịu lực cắt ta dùng nhóm thép AI có:

Rs= 225 MPa; Rsc= 225 MPa; Rsw= 175 MPa Và bêtông có cấp độ bền B15 có: Rb =8,5MPa; Rbt = 0,75 MPa

Môdun đàn hồi của bêtông nặng Eb(PL2[TLl]), và Môdun đàn hồi của cốt thép

Es (PL3[TL1]): Eb = 23x 103 Mpa; Es = 21X 104Mpa

Tiết diện chịu lực cắt lớn nhất Ql= 110,80 kN

- Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo:

Đoạn gân gôi tựa: h < 450 => s ct = min(-,150) = min(200,150) chọn s ct=150

3Đoạn giữa nhịp: h > 300 => s cl = min(-/7,500) = min(300,500) chọn s ct=300

- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính ở bụng dầm:

<p wl =\ + 5ap w = 1 + 5x9,13x0,0019 = 1,087 < 1,3

(Ọ hx = 1 - j3R h = 1 - 0,01 X 8,5 = 0,885Thay các giá trị trên vào công thức:

Q = 110,80 < 0,3 X ọ w]X ạ> h] R h bh 0 — 0,3X 1,087 X 0,885 X 8,5 X 200 X 355

= 174169 (N)= 171,169 (kN)Vậy: Thỏa mãn điều kiện hạn chế

- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:

Ổmax ^ Qbm n = <Pbi x(l + <Pf + <p n ) R bM 0

Trang 17

b = <Pb2 -(l + ( P f + <Pn \ b, - -K

Trong đó:

cp„: Hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc trục

(Pfi Hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh tiết diện chữ T và chữ I

(p3 = 0,6 đối với bêtông nặng, = 0,5 đối với bêtông hạt nhỏVậy: Ọb3 = 0,6 ; Ọn= 0 (không có lực dọc); cpf = 0 (tiết diện chữ nhật)

Như vậy phải lấy qsw = 44,83 (kN/m) đế tính toán

Chọn đai 4>6, hai nhánh, tính khoảng cách đai ở gần khu vực gối tựa

Do đó chọn cốt đai theo cấu tạo tối thiểu:

* Ớ khu vực gần gối tựa: 4>6, hai nhánh, s = 150 mm

* Ở khu vực giữa dầm: Ộ6, hai nhánh, s = 300 mm

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

= <PbA^ + < P H ) R b, hh l

= 256(mm) > 150(mm)

Trang 18

a,h= 14,

Kết luận: Chọn đai Ộ6 hai nhánh với khoảng cách s = 150(mm) trên đoạn

— = 1316(mm) ở gàn gối tựa Phần còn lại ở giữa dầm dùng đai Ộ6 hai nhánh với s =300(mm)

3.6 Tính toán, vẽ hình bao vật liệu:

- Chon chiều dày lớp bêtông bảo vệ: a bv >\ \ , chon abv = 2cm.

- Khoảng hở giữa hai hàng cốt thép là 3(cm).Từ chiều dày lớp bảo vệ và bố trícốt thép tính ra ath và ho cho từng tiết diện Khi đặt cốt thép thành 2 lớp thì tính gầnđúng khoảng cách giữa của hai lớp đến mép tiết diện theo công thức:

Khả năng chịu lực trong các tiết diện chính được ghi trong bảng dưới

Trang 19

Tiết diện Số lượng và diện tích

Trên gối

Trang 20

Hsw 150 v ’

Đe tiết kiệm cốt thép cần cắt bớt hoặc uốn chuyển vùng cốt thép Dựa vào hìnhbao mômen và khả năng chịu lực của các tiết diện dầm, xác định vị trí cắt và uốn cốtthép

Sau khi uốn 2014, khả năng chịu lực của các thanh còn lại là:

[M] = 31,45 (kN.m)Dựa vào biểu đồ bao mômen, ở tiết diện 7 có M = 55,90 (KN.m), tiết diện 6 có

M = 17,35 (KN.m) Suy ra, tiết diện có M = 31,45 (kN.m) nằm giữa tiết 7 và tiết diện

6 Dùng cách vẽ theo đúng tỉ lệ đo, xác định được tiết diện cần tìm, cách mép gối Bmột đoạn 1,406 (m) Đó là tiết diện của các thanh khi uốn được uốn Chọn điểm cuối

của đoạn uốn cách mép gối B một đoạn 1125(cm), nằm ra ngoài tiết diện sau Điểmuốn cách tâm gối B một đoạn: 1,125 + 0,175 = l,3(m)

Ở xa gối tựa của dầm liên tục, mômen âm giảm ta có thể cắt bớt cốt thép dọcchịu kéo, nhưng để đảm bảo cường độ trên tiết diện nghiêng bất kỳ thì cốt thép bị cắtphải kéo dài ra thêm một đoạn W:

* Điểm cắt lý thuyết hai thanh số 1 bên phải gối B Những thanh còn lại có Mtd

= 38,15 (KN.m) Dựa vào hình bao mômen tìm tiết diện có mômen âm 38,15 Đó làtiết diện nằm giữa tiết diện 5 có M = 72,03 (KN.m) và tiết diện 6 có M = 31,71(KN.m) Nội suy theo đường thắng có điếm cắt lý thuyết cách mép gối tựa B một

d - đường kính cốt dọc bị cắt

_ R SW A SW _ 175 x i o 6 X 2 x 0,283xio -4

5 15 X 10“2Giá trị lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết:

Q= °’5/~-*' e: = 0,5 x 5,15 ~ 0,86 X 93,58' = 62,33 (KN)0,5/ “ 0,5x5,15

Vì không xét đến ảnh hưởng của cốt xiên nên Qs.inc =0

w = 62,33 + 5X0,018= 0,56 (m) > 20.d = 20x0,018 = 0,36 (m)

2 X 66,03Lấy w = 0,56 (m)

Điểm cắt thực tế cách trục gối tựa B một đoạn: 0,86 + 0,175 + 0,56 = l,595(m)

* Điểm cắt lý thuyết 2 thanh số 3 bên trái gối B:

Theo hình bao mômen, tiết diện có M = 0 cách mép gối B một đoạn x7 = 1,422m.Giá trị lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết:

Vì không xét đến ảnh hưởng của cốt xiên nên Qs.inc = 0

Trang 21

w = 50,95 + 5 X 0,016 = 0,47(m) >20x0,016 = 0,32 (m)

2 X 66,03Lấy w = 0,48 (m)

Điểm cắt thực tế cách mép gối tựa B một đoạn: 1,422 + 0,50 = l,902(m)

Sau đó nối với cốt thép cấu tạo 2012

* Ớ bên trái gối c, cắt thanh số 7 ( gồm 2Ộ14 kéo qua gối) các thanh còn lại có[M] = 38,15 KN.m Tìm mặt cắt lý thuyết

Với [M] = 38,15 KN.m theo hình bao mômen tìm đuợc điểm cắt lý thuyết cáchmép trái gối c x3= 65,7cm

Tính đuợc QX3 = 70,00 KN Ớ phía trước mặt cắt lý thuyết có cốt xiên, đầu trêncủa cốt xiên cách mép gối c một đoạn 112,5cm (tương tự như bên phải gối B )

Wi = 112,5-65,7= 46,8(cm)Khi không kế đến cốt xin ta tính được:

Điểm cắt thực tế cách trục gối tựa c một đoạn: 0,657 + 0,175 + 0,58 = l,34(m)

* Kiểm tra vị trí uốn của cốt xiên ở bên trái gối B theo các điều kiện quy định chođiểm bắt đầu và điểm kết thúc, uốn hai thanh số 1 gồm 2Ộ18 tại tiết diện cách trụcgối một đoạn bằng 800mm, cách mép 625mm

625 > — = —= 168mm

2 2Khi uốn 2 thanh này thì khả năng chịu lực của tiết diện trước khi uốn chính là[M]t = 75,44 KNm Sau khi uốn có [M]s = 38,15 kNm

Trên nhánh mô men âm theo tam giác đồng dạng, tiết diện sau cách tiết diệntrước một đoạn 0,666 (m)

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:

625 + 360 = 985 mm > 666 mmNhư vậy, điểm kết thúc uốn đã nằm ra ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốncách tiết diện sau một đoạn: 985 - 666 = 319 mm

Chọn điểm kết thúc cách tiết diện sau 320 mm

Trang 22

3.8 Kiểm tra neo cốt thép :

Cốt thép ở phía dưới, sau khi uốn, cắt, phải bảo đảm số còn lại được neo chắcvào gối

Ờ nhịp biên, As = 10,18 cm2, cốt neo vào gối 2018 có tiết diện 5,09 cm2,

5,09 crrr > -X 10,18 = 3,39cm2

3Đoạn cốt thép neo vào gối biên kê tự do

cn> 10 d = 10 1,8 =18 cm.

Ờ nhịp biên, 2016 nối với 2012 Lan = chọn Lan = 480mm > 30.16 = 480

Đoạn dầm kê lên tường 22cm, bảo đảm đủ chỗ để neo cốt thép Đoạn neo thực tế lấybằng 22 - 3 = 19 cm

Cốt thép ở nhịp giữa, As = 6,16cm2,số neo vào gối 2014 có tiết diện 3,08 cm2,

Trang 23

80 0

Trang 24

IV.Tính toán dầm chính;

4.1.Sơ đồ tính toán:

Dầm chính được tính theo sơ đò đàn hồi Dầm chính là dầm liên tục ba nhịptựa lên các tường biên và cột Kích thước dầm đã được giả thiết: b = 35cm; h = 80cm.Chọn cạnh của cột b0 =40cm Đoạn dầm chính kê lên tường đúng bằng chiều dàytường là 34cm Nhịp tính toán ở nhịp giữa và nhịp biên đều bằng 1 = 3.1i = 3.2,3 =6,9m Sơ đồ tính toán như sau:

Sơ đồ xác định tải trọng lên dầm chính như hình vẽ dưới

Trang 25

4.3.1 Biểu đò bao mômen:

Lợi dụng tính chất đối xứng của sơ đồ tính toán đế vẽ biểu đồ mômen theocách tổ hợp

- Đặt tĩnh tải lên toàn bộ dầm, vẽ được biểu đồ MG:

MG —a.G.Ỉ = «.72,92.6,9 = 503,15« (KN.m)

- Xét các trường hợp bất lợi của hoạt tải p.ứng với mổi trường hợp như vậy

vẽ đựoc biểu đồ mômen Mpi:

Mpi = a.p.ì = «.142,67 X 6,9 = 984,42.« (KN.m)Dùng số liệu ở bảng IV của phục lục tra hệ số «

Trang 27

Sơ đồ tính mômen trong dầm:

Trang 28

M max = MG + maxMp ; Mmin = MG + min Mp.

Biểu đồ bao mômen:

Tung độ của biểu đồ bao mômen

Từ kết quả tính Mmax; Mmin bảng trên ta vẽ được biểu đồ bao mômen như sau:

Xác định mômen ỏ’ mép gối:

Xét gối B: Theo hình bao mômen thấy rằng phía bên trái gối B biểu đồ Mmin

dốc nhiều hơn bên phải, tính mômen mép bên phía phải sẽ có trị tuyệt đối lớn hơn

Độ dốc của biểu đồ mômen trong đoạn gần gối B:

440,50-97,22 ' 2,3 = 149,25 KN

AM = ÌJ49,25 X O,4

2 2 = 29,85 KN.m

Mmg = 440,50 - 29,85 = 410,65 KN.mDùng giá trị này để tính cốt thép tại gối B

AM

Trang 29

Sơ đồ N\^

Bên phảigối A

Giữa nhịpbiên

Bên tráigối B

Bên phảigối B

Giữa nhịpgiữa

Q

0,78357,10 -15,82

-1,267-92,39

-1,133-161,65

-0,133-18,98

-1,311-187,04

1,222174,34 31,67

Trang 30

Vơl : QlVIax QpMax QG

QMÌII QpMin QG

Biểu đồ bao lực cắt:

vo c-l

4.4 Tính cốt thép:

Bêtông có cấp độ bền chịu nén: Rb = 8,5 MPa; Rbt = 0,75 MPa

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại AII: Rs = 280 MPa

Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại AI: Rsw =175 MPa

4.5.1 Tính cốt thép dọc:

a) Tính với mômen dương:

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán làtiết diện chữ T

Tiết diện chữ T cánh nằm trong vùng nén Be rộng cánh dùng trong tính toán

b J — b + 2Sf.

Sf lấy theo trị số bé nhất trong ba trị số

- Một nữa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm:

Trang 31

b)Tính với mô men âm:

Cánh nằm trong vùng kéo, tính theo tiết diện chữ nhật b = 35 cm Ớ trên gốicốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trên cùng của cốt thép dầm phụnên a khá lớn Giả thiết a = 7,0 cm, ho = 80 - 7,0 = 73 cm

— — — “ “

o p

00

Dầm ngàm với cột tại vị trí mép gối Do đó, khi tính cốt thép tại các gối phải dùngmômen ở mép gối, Mmg, để tiết kiệm cốt thép

Tại gối B lấy mô men mép gối Mmg = 410,65 (KN.m)

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,66 MB

Thiết kế sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối cơ bản loại dầm

L= 5Ọ13 L= X2 X175 =88 02S KN/m