Kết cấu phần 2

thuyết minh đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ BẢN SÀN VÀ CẦU THANG.

I Tính toán bản sàn:

Ta tiến hành tính toán cụ thể cho 2 ô sàn điển hình là ô S1 và ô S2

1 Ô S1:

Kích thớc: l1 = 3,6 m

l2 = 4 m Xét tỉ lệ:

6 , 3

4

1

2





l

l

 = 1,11 < 2

 Ô bản S1 thuộc trờng hợp bản kê 4 cạnh

a Sơ đồ tính toán

Tính toán theo sơ đồ khớp dẻo:

b Nội lực

Kích thớc: l1 = 3,6 m

l2 = 4 m Nhịp tính toán của ô bản:

lt1 = 3,6 – 0,2 – 0,11 = 3,29 m

lt2 = 4,0 – 0,2 – 0,15 = 3,65 m

Xét tỉ lệ:

29 , 3

69 , 3

1

2





t

t l l

 = 1,11 < 2

Phơng trình xác định mô men

' 2 2 2

' 1 1 1

2

2

24

3

t t

t t

l q











(*)

Đặt A = M1’/M1; B = M2’/M2; và C = M2/M1 rồi thay vào phơng trình (*), giải ra ta có:

   

1 2

2 1 1

1 1 24

3

t t

t t t

l C B l

A

l l l q M









M 1 ’ = A.M 1

M 2 = C.M 1

M 3 = B.C.M 1

Các hệ số A, B và C đợc tra trong bảng 11,2 trang 204 – “Tỉ số các mô men trong bản

kê bốn cạnh” của Giáo trình kết cấu Bê tông cốt thép, phần cấu kiện cơ bản (Nhà xuất bản khoa học và ký thuật – 2001)

Ô sàn S1 thuộc khu vực phòng ngủ, tải trọng tác dụng lên ô sàn là:

q = g + p = 434 + 200 = 634 kG/m2

Từ  = 1,1 tra bảng ta có A = 2,28; B = 2,13; C = 0,85

Tahy số vào phơng trình 1 ta có:

 1 1 , 16 3 , 65 1 0 , 96 0 , 91 3 , 29

24

29 , 3 65 , 3 3 29 , 3

634 2 1











 M1 ’ = A.M 1 = 2,28.105,9 = 241,5 kGm/m

c Tính toán thép

Đặt vấn đề đặt cốt thép trong bản đều theo hai phơng, nên ta dùng giá trị mô mên theo phơng cạnh ngắn để tính, tức là M1 và M1’

*Tính thép cho tiết diện giữa, chịu mô men dơng

M 1 = 105,9 kGm/m

Tính toán cho dải bản có bề rộng b = 100 cm,

M = 105,9.1 = 105,9 kGm

Giả thiết ao = 1,5 cm  ho = 12 – 1,5 = 10,5 cm

2

2 130 100 10 , 5

10590



o

n b h R

M

1 1 2  0 , 5 1 1 2 0 , 007 .

5 ,

  . . 230010590.0,996.10,5

o a

M F

Chọn bố trí 8, a = 20 cm, ta có Fa = 2,5 cm2

% 100 5 , 10 100

5 , 2

% 100



o

a h b

F

*Tính thép cho tiết diện biên, chịu mô men âm M 1 = 241,5 kGm/m

Tính toán cho dải bản có bề rộng b = 100 cm,

M = 241,5.1 = 241,5 kGm

Giả thiết ao = 1,5 cm  ho = 12 – 1,5 = 10,5 cm

2

2 130 100 10 , 5

24150



o

n b h R

M

1 1 2  0 , 5 1 1 2 0 , 017 .

5 ,

0,992

  . . 230024150.0,992.10,5

o a a

h R

M F

Chọn bố trí 10, a = 20 cm, ta có Fa = 3,92 cm2

% 100 5 , 10 100

92 , 3

% 100



o

a h b

F

d Bố trí thép

Cốt thép chịu mô men dơng giữa nhịp đợc kéo dài và neo ở các gối là các dầm bao quanh ô bản Thép chịu mô men dơng đợc cấu tạo dới dạng thép mũ, đợc cắt dựa theo nguyên tắc l=1/4.ln Trong đó l là khoảng cách từ đầu cốt thép đến mép dầm, ln là khoảng cách tính đến trục giữa các dầm biên theo phơng cạnh ngắn của các ô bản

Cốt giá lấy theo cấu tạo 6 a200

Bố trí thép cụ thể xem ở bản vẽ kết cấu sàn

2 Ô S2

Kích thớc: l1 = 1,6 m

l2 = 4 m Xét tỉ lệ:

6 , 1

4

1

2





l

l

 = 2,5 > 2

 Ô bản S2 thuộc trờng hợp bản loại dầm

a Sơ đồ tính toán

Tính theo sơ đồ khớp dẻo

b Nội lực

Mô men cho tiết diện biên và tiết diện giữa ô bản đợc lấy bằng

16

2

t l q

M  

Nhịp tính toán của ô bản

lt1 = 1,6 – 0,11 – 0,11 = 1,38 m

Ô sàn S2 thuộc khu vực ô vệ sinh, tải trọng tác dụng lên ô sàn là:

q = g + p = 423 + 200 = 623 kG/m2

Từ đó ta có giá trị mô men tại tiết diện nguy hiểm của ô bản

16

38 , 1

623 2



c Tính toán thép

Tính toán cho dải có bề rộng b = 100 cm,

M = 105,9.1 = 105,9 kGm

Giả thiết ao = 1,5 cm  ho = 12 – 1,5 = 10,5 cm

2

2 130 100 10 , 5

10590



o

n b h R

M

A = 0,007 < Ad =

0,3

1 1 2  0 , 5 1 1 2 0 , 007 .

5 ,

  . . 230010590.0,996.10,5

o a

M F

Giữa ô bản, chịu mô men dơng, chọn bố trí 8, a = 20 cm, ta có Fa = 2,5 cm2

% 100 5 , 10 100

5 , 2

% 100



o

a h b

F

ở biện, chịu mô men âm, chọn bố trí 10, a = 20 cm, ta có Fa = 3,92 cm2

% 100 5 , 10 100

92 , 3

% 100



o

a h b

F

d Bố trí thép:

Cốt thép chịu mô men dơng giữa nhịp đợc kéo dài và neo ở các gối là các dầm bao quanh ô bản Thép chịu mô men dơng đợc cấu tạo dới dạng thép mũ, đợc cắt dựa theo nguyên tắc l=1/4.ln Trong đó l là khoảng cách từ đầu cốt thép đến mép dầm, ln là khoảng cách tính đến trục giữa các dầm biên theo phơng cạnh ngắn của các ô bản

Cốt giá lấy theo cấu tạo 6 a200

Bố trí thép cụ thể xem ở bản vẽ kết cấu sàn

3 Cỏc ụ sàn khỏc

Cỏc ụ sàn khỏc tuỳ vào trường hợp (bản kờ 4 cạnh hoặc bản loại dầm) mà tớnh toỏn phự hợp

a Cỏc ụ bản thuộc trường hợp bản kờ 4 cạnh

Việc tớnh toỏn cỏc ụ bản này được thực hiện tương tự như tớnh toỏn cho ụ S23, kết quả

được trỡnh bày trong : Bảng tớnh cỏc ụ bản thuộc trường hợp bản kờ 4 cạnh

b Cỏc ụ bản thuộc trường hợp bản loại dầm

Việc tớnh toỏn cỏc ụ bản này được thực hiện tương tự như tớnh toỏn cho ụ S25, kết quả

được trỡnh bày trong: Bảng tớnh cỏc ụ bản thuộc trường hợp bản loại dầm

II Tính toán cầu thang bộ:

Nhiệm vụ tính toán: tính toán chi tiết cầu thang bộ CT1

1 Sơ bộ kích th ớc các cấu kiện:

Hình vẽ trích từ mặt bằng kết cấu:

- Chọn chiều dày bản thang BT1, BT2, BT3 h=12cm, bằng chiều dày sàn

- Bản thang không dùng dầm Limon

- Dầm chiếu nghỉ:

Nhịp dầm l=3,6m  l d =3,6/12=0,3 (m)  chọn kích thớc dầm DT(20x30)cm

2 Mặt bằng kêt cấu:

Mặt bằng kêt cấu đợc lập nh sơ đồ trên

Khi đó ta có:

- Chiều dài hình học bản thang:

 l = 3,35 m

- Góc nghiêng của bản thang so với phơng ngang là:

tg = 0 , 496 26 , 41 0

3000

1490





 cos = 0,896

3 Tính toán bản thang BT1, BT3:

3.1 Sơ đồ tính toán:

Vì khi thi công, bản thang không đổ liền khối cùng dầm, sàn chiếu nghỉ nên ta chọn sơ đồ tính là dầm đơn giản 2 đầu khớp

q

l=3,35m

3.2 Tải trọng tính toán:

Cắt một dải rộng 1m theo cạnh dài bản để tính toán Sơ đồ tính toán đ ợc thể hiện nh hình vẽ trên Nhịp tính toán đợc tính:

mm

a,Tĩnh tải:

Đã đợc xác định trong phần tải trọng đơn vị

Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên bản đan thang: g= 706 kg/m2

b) Hoạt tải:

Hoạt tải cầu thang theo tiêu chuẩn VN 2737-95 có:

300



tc

360 300 2 ,

1  



tt

Sau khi tính đợc tĩnh tải và hoạt tải tác dụng trên 1m2 bản đan thang, ta tính đợc tải trọng theo phơng vuông góc trên 1m2 bản đan thang:

14 , 955 896 , 0 1066 cos

) 360 706 ( cos )

Lấy tròn q=956 kG/m2

3.3 Tính toán nội lực và cốt thép.

*Theo ph ơng cạnh dài:

Theo sơ đồ tính toán, cắt 1 dải bản rộng 1m song song với cạnh dài để tính toán Mômen lớn nhất ở giữa nhịp:

87 , 1339 8

35 , 3 956 8

2 2

max ql   

M

(kG.m)

Bê tông mác 300 có R n  130kG/cm2

Cốt thép nhóm A-I có R a R a  2300kG/cm2

0  0 58 , ; A0  0 412 ,

Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ a1 5, cm

0 2

2 0

1 , 0 5 10 100 130

133987

A bh

R

M A

n











 Tính   0 , 5 1  1  2  0 , 5 1  1  2  0 , 1 0 , 95

Diện tích cốt thép:

2 0

21 , 5 5 10 95 , 0 2300

133987

cm h

R

M F

a











Dự kiến dùng thép 10 có fa= 0,785cm2

- Khoảng cách giữa các cốt thép : cm

Fa

f b

83 , 5

785 , 0 100









  chọn a = 150 cm

* Theo ph ơng cạnh ngắn:

Cốt thép theo phơng cạnh ngắn chọn 10 a200

Ngoài cốt thép theo hai phơng trên, bản thang còn đợc kê lên tờng và liên kết với dầm sàn và dầm chiếu nghỉ nên cần thiết phải đặt cốt thép chịu mômen âm dới dạng cốt thép mũ Cốt thép âm đặt theo cấu tạo 8,a200; chiều dài cốt thép âm kéo dài ra khỏi gối không nhỏ hơn l 67cm

5

335 5

0



  ta lấy 70 cm

4 Tính toán bản thang BT2 (Bản chiếu nghỉ):

4.1 Mặt bằng ô bản tính toán:

Tỷ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn:

2 7 , 1 1 , 2

6 , 3

1

2







l

l

 Xem là bản kê cả bốn cạnh

4.2 Tải trọng tính toán:

a) Tĩnh tải:

Tổng cộng: g=434kG/m 2

b) Hoạt tải:

Hoạt tải lấy theo tiêu chuẩn VN 2737-95, đối với cầu thang:

300



tc

360 300 2 ,

1  



tt

Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

794 360

434  





 tt

4.3 Xác định nội lực:

Sơ đồ tính toán là sơ đồ khớp dẻo, thể hiện trên hình:

Trên ba cạnh kê tự do, mô men bằng không Trên sơ đồ có: mômen dơng theo hai

ph-ơng M1,M2,M B1

Từ tỉ số: 1 , 7

99 , 1

38 , 3

1

2







t

t l

l

r , tra bảng ta có  =0,45, B1=1.

Phơng trình tính toán momen:

2 1 1 1 2 2 1

2

12

) 3

(

t t

B t

t

l q









Lấy M1 làm ẩn số chính, giải ra ta đợc:

VP=11,93M1

12

) 99 , 1 38 , 3 3 ( 99 , 1

794 2

2135,5

 M1=2135,5/11,93=179 kGm

2

M = M1=0,45.179=80,55 kGm (mômen âm)

1

B

M = B1.M1=179 kGm

4.4 Tính toán cốt thép cho bản:

Chọn chiều dày lớp bảo vệ a=1,5cm => ho=12-1,5=10,5 cm

a, Mômen d ơng M1:

0 2

2 01

018 , 0 5 10 100 130

17900

R

M A

n













   0 , 5 1  1  2A 0 , 5 1  1  2  0 , 017 0 , 99

Diện tích cốt thép đợc tính:

2 01

1 , 1 5 , 10 99 , 0 2300

179

R

M F

a









 Chọn cốt thép 8, a=200 có fa=2.5cm2

b, Mômen âmMB1:

Cốt thép chịu mômen âm cũng đợc tính toán với ho=10,5 cm, M=179 kGm và lấy kết quả nh vừa tính, 8, a=200

c Mômen d ơng M2:

Do M2<M1 nên để đơn giản ta cũng bố trí cốt thép 8, a=200

5 Tính toán dầm chiếu nghỉ DT:

5.1 Sơ đồ tính toán.

- Sơ đồ tính toán là dầm liên kết 2 đầu khớp, chịu lực phân bố do trọng lợng bản thân củ3a dầm, tĩnh tải và hoạt tải của bản chiếu nghỉ truyền vào

Nhịp tính toán của dầm: l tt  3 , 6m

l=3,6m

5.2 Tính toán tải trọng:

- Trọng lợng thân dầm (tiết diện 2030cm)

165 2500 3

, 0 2 , 0 1

,

- Tải trọng bản chiếu nghỉ truyền vào

Có dạng hình thang với

03 , 790 794 99 , 1 2

1









ht

 q cn k.q ht với 









 2

3 2 2 1

t

l k







 















59 , 0 38 , 3 99 , 1

51 , 0 2







k

 q cn k.q ht  0 , 51 790 , 03  401 , 24kG/m

- Tải trọng bản thang truyền vào

g cn  956  1 , 675  1599kG/m

- Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm

24 , 2165 1599

24 , 401



5.3 Xác định nội lực

Mômen dơng lớn nhất (giữa nhịp):

76 , 3297 8

49 , 3 2166 8

2 2

max ql   

Lực cắt lớn nhất:

67 , 3779 2

49 , 3 2166 2

max ql   

5.4 Tính toán cốt thép

a) Tính toán cốt dọc:

Bª t«ng m¸c 300, thÐp A-II cã R n  130kG/cm2; Ra = 2800 kG/cm2.

0  0 58 , ;A0  0 412 , ChiÒu dµy líp bªt«ng b¶o vÖ lÊy b»ng 2,5cm

 h0  30  2 , 5  27 , 5cm

0

5 , 27 20 130

329776

R

M A

n













1 1 2  0 , 5 1 1 2 0 , 171 0 , 906

5 ,



2 0

5 , 27 906 , 0 2800

329776

R

M F

a









 Chän 218 cã F a  5 , 09cm2

b) TÝnh to¸n cèt ®ai:

- KiÓm tra ®iÒu kiÖn ph¸ ho¹i trªn tiÕt diÖn nghiªng theo øng suÊt nÐn chÝnh:

25025 5

, 27 20 130 35 , 0 67 ,



 kh«ng bÞ ph¸ ho¹i trªn tiÕt diÖn nghiªng

- KiÓm tra xem cã ph¶i tÝnh to¸n cèt ®ai hay kh«ng:

3300 5

, 27 20 10 6 , 0 67 ,



 ph¶i tÝnh to¸n cèt ®ai

Chän ®ai 6 cã fd=0.283cm2 , 2 nh¸nh (n=2), thÐp AI cã Ra®=1800KG/cm2

q®= 2

2

8R k bh o

Q

2

5 , 27 20 10 8

67 , 3779

x x

kho¶ng c¸ch tÝnh to¸n Ut=( Ra®n f®)/ q®=1800x2x0.283/11.81=86,26cm

Uct víi dÇm h = 30 lÊy Uct =15 cm

VËy chän kho¶ng c¸ch cèt ®ai lµ u = 15 cm ch¹y suèt chiÒu dµi dÇm

Chi tiÕt cÊu t¹o thÓ hiÖn trªn b¶n vÏ KC-02