Khi thực hiện đồ án, kết quả tính toán sẽ được mô tả qua một bản thuyết minh và một bản vẽ khô Al - Bản thuyết minh cần viết rõ ràng, ngắn gọn; trìn h bày dầy đủ các bước tính toán với c
Trang 16 9 3 5
Ig 527 H
ĐẠI HỌC QUÔC GIA THÀNH PHỐ Hổ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN VĂN HIÊP
HƯỚNG DẦN ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẾ TÔNG CốT THÉP I SÀN SƯỞN TOÀN KHỐI có BẢN DẦM
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP Hồ CHÍ MINH
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H ồ CHÍ M INH TRỪỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
N g u y ễ n V ă n H iệ p
HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC BỀ TÔNG CỐT THÉP 1
SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI có BẢN DẦM
Trang 3MỤC LỤC
Trang 4D CẤU TẠO CỐT THÉP TRONG DẦM PHỤ, DẦM CHÍNH 28
Trang 5Lời nói dầu
Ndrri 1983, Bộ môn Công trình - Khoa Kỹ thuật Xây dựng của Trường Đại học Bách khoa TP HCM đã biên soạn và phát hành quyển HƯỚNG D Á N ĐÔ Á N M ÔN HỌC BÊTÔ NG CÔT THÉP, nội dung là thiết k ế một mật bằng kết cấu gồm sàn và sườn (dầm) toàn khối, có bản làm việc kiểu dầm trèn tiều chuẩn TCXD 41.70 Tài liệu đã được lưu hành rộng rãi không chỉ trong sinh viền theo học ngành xây dựng tại Trường Đại học Bách khoa TP HCM, mà còn được dùng d ể tham khảo cho nhiều
kỹ sư, khi tính toán thực tế các công trình dân dụng.
Đến nay, tièu chuẩn tính toán kết cấu Bêtông cốt thép đã được sửa đổi nhiều (TCXDVN 356:2005) và nhu cầu thực tiễn của công tác p h á t triển đòi hỏi phải có những sự chỉnh lý nội dung nhất định Do đó, mặc dù trong quá trình hội nhập, hiện dại hóa, hàng loạt những tiêu chuẩn của các nước tiên tiến đã và đang du nhập vào, tiêu chuẩn TCXDVN 356:2005 củng đang được nghiền cứu sửa đổi cho phù hợp, chúng tôi vẫn m ạnh dạn phát hành tài liệu này.
HƯỚNG D ẪN ĐỖ Á N MÔN HỌC BÊTÔ NG CỐT TH ÉP 1 - S À N BÊTÔ NG CÓT THÉP T O À N KHỐI KIỂU SƯ Ờ N CÓ B Ả N DÂM sẽ phục vụ cho việc học tập của sinh viên các ngành xây dựng, kiến trúc, và củng có th ể dùn g làm tài liệu tham khảo giúp ích cho các kỹ sư xây dựng trong quá trình công tác thiết kế, thi công.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ giảng dạy của Bộ môn Công trình - Khoa Kỹ thuật Xây dựng, dặc biệt là cô Nguyễn Thị Mỹ T húy đã đóng góp nhiều ý kiến cho việc biên soạn Xin chân thành cảm ơn thầy PG S-TS H uỳnh Chánh Thiên
dã dọc và cho những nhận xét quý báu.
Do trình độ có hạn, chắc chắn rằng quyển sách này còn nhiều thiếu sót, rất mong các dồng nghiệp, các bạn đọc góp ý, phê bình.
Địo chỉ liên hệ: Bộ môn Công trình - Khoa Kỹ thuật Xây dựng
Trường Dại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP HCM
268 Lý Thường Kiệt Q.10
ĐT (08) 8 650 714.
TS N gu yễn V ăn H iệp
Trang 6HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN
“SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI có BẢN DẦM”
I MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA VIỆC LÀM Đồ ÁN
ĐỒ án môn học là một khâu khá quan trọng khi học các giáo trìn h kỹ thuật
chuyên môn Đồ án “Sàn sườn toàn khối có bản dầm ” giúp cho sinh viên tổng hợp và
hệ thống hóa kiên thức đã học trong nhiều chương, vận dụng một cách sáng tạo lý luận đã học để thiết kê được những kết Cấu thông thường, làm quen với công tác thiết kế thực tế, rèn luyện một kỹ năng nhất định để chuẩn bị cho việc thực tập cán bộ kỹ thuật, tham gia thiết kế thực tế và thiết kế tốt nghiệp sau này
Sàn sườn toàn khối có bản dầm tuy chưa phải là kết cấu sàn thường gặp trong thực tế xây dựng, nhưng hệ chịu lực phân bố đơn giản, trìn h tự rỗ ràng, dễ hiểu nên được chọn làm đồ án cơ bản cho sinh viên
Nội dung chú yếu của đồ án sẽ dựa theo giáo trìn h “Bêtông cốt thép 1 - phần Cấu kiện cơ bản”, nên trước khi làm đồ án “Sàn sườn toàn khối có bản dầm ”, yêu cầu sinh viên ôn tập, nắm vững hai chương liên quan của giáo trình là chương “Cấu kiện chiu uốn” và chương “Sàn phẳng”.
Khi thực hiện đồ án, kết quả tính toán sẽ được mô tả qua một bản thuyết minh
và một bản vẽ (khô Al)
- Bản thuyết minh cần viết rõ ràng, ngắn gọn; trìn h bày dầy đủ các bước tính
toán với các sô liệu chính xác các cấu kiện gồm bản, dầm phụ, dầm chính và cấu tạo
và bố trí cốt thép cho các cấu kiện dó Các kết quả tính toán nên hợp thành bảng dể
rú t gọn và dễ theo dõi
- Bản vẽ (khổ Al) thể hiện đầy đủ các m ặt bằng kết cấu, chi tiế t th iế t kế các cấu kiện, mặt cắt, kích thước, trục Trên thực tế, để căn cứ vào đó mà thi công được
II CÁC BƯỚC TRONG THIẾT KẾ
Yêu cầu tính toán và câu tạo “Sàn sườn toàn khối có bản dầm ” Nhiệm vụ là
tính toán và cấu tạo Bản, Dầm phụ, Dầm chính
Để tính toán các cấu kiện, cần theo chung một trình tự sau:
1- Xác định sơ đồ tính toán, nhịp tính toán l0;
2- Xác định tải trọng tác dụng: tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán;
3- Tính nội lực: momen và lực cắt, biểu đồ bao;
4- Tính cốt thép dọc, cốt đai, cốt xiên;
5- Bô trí cốt thép chịu lực và cấu tạo;
6- Thống kè cốt thép
Trang 78 HƯỚNG DẦN Dổ ẢN “SÀN SƯỜN TOÀN KHul CÓ BẢN DẦM”
Đối với dầm (chính, phụ), cần vẽ biểu đồ bao nội lực (biểu đồ bao momen biểu đồ bao lực cắt) và biểu đồ bao vật liệu; căn cứ vào đó để cắt, uốn cốt thép hợp lý và tiế t kiệm
III NHỮNG VẤN ĐỂ CẦN Lưu Ý
- Mỗi đề tài đồ án nhận được đã có m ặt bằng hệ chịu lực được chia sẵn, trong dó
hệ bản sàn đã là bản dầm; trê n cơ sở dó, sinh viên sẽ tín h theo trìn h tự trên Ngoài
ra, với những trường hợp có năng lực, sinh viên (sẽ được chọn trực tiếp) có th ể nâng cao chất lượng đồ án bằng cách chuyển hệ dầm trở th à n h sàn hai phương và tính toán thêm hai phương án (ngoài phạm vi tài liệu này)
- Hệ chịu lực các kết cấu là khung, bao gồm cả bệ cột và dầm theo chu vi, tường4
chỉ giữ nhiệm vụ bao che mà không tham gia chịu lực
- Đồ án này có th ể xem như một công trìn h đầu tay của sinh viên, do đó chưa cần quan tầm đến sự “vắng m ặ t” của cầu th an g bộ, thang máy, khu vệ sinh trên
m ặt bằng k ế t cấu
- Hệ chịu lực trê n thực tế đương nhiên còn có th ể đa dạng hơn Trên cơ sở việc tín h toán của dồ án, mỗi sinh viên sẽ tự rèn luyện kỹ năng bằng sự nhạy cảm của nghề nghiệp để nhanh chóng thực hiện được việc tín h toán những dạng sàn sườn phức tạp, đa dạng hơn
- Qui trìn h thực hiện đồ án sẽ tiến dần tự động hóa một phần hay toàn bộ trên máy (kể cả th ể hiện bản vẽ), đây là xu hướng chung và đang được tiến hành dần để sinh viên làm quen kỹ năng thiết kế thực tế
- Các ký hiệu về cường độ vật liệu (R g, Rbt Rb ) được lấy đúng qui ước trong
TCXDVN 356:2005, để sinh viên tiện theo dõi
- Ở sàn sườn toàn khối có bản dầm, hệ truyền lực sẽ theo đúng trìn h tự đơn giản
là bản chịu trực tiếp tải trọng, truyền tiếp xuống hệ dầm phụ Tù đây, dầm phụ truyền sang hệ dầm chính (trực giao và cứng hơn nó), từ dầm chính sẽ truyền tiếp sang cột và xuống móng Dầm chính sẽ chịu lực nhiều n h ấ t nên thường tính theo sơ
đồ đàn hồi để dầm bản an toàn, trong khi hệ bản và dầm phụ lại thường tính theo
sơ đồ có xét biến dạng dẻo
Trang 8HƯỚNG DẪN ĐỔ ÁN S À N SƯỜN TOÀN KHỐI CỐ BÁN DẨM 9
A THIẾT KÊ BẢN
I Sơ ĐỒ TÍNH VÀ NHỊP TÍNH TOÁN CỦA BẢN
Với mọi loại sàn có dầm, khi tính toán cần xem x ét bản thuộc loại bản dầm hay
bản kê 4 cạnh, bằng cách xét tỉ số — (lx: cạnh ngắn, l2: cạn h dài), ở đây, do chủ đề
h
đã đặt ra, n ên với cách phân chia hệ dầm chính, phụ như H la , tỉ số — > 2 và bản
h
làm việc theo kiêu bản dầm Đỏi với loại bản này, khi tín h toán sẽ cắt m ột dãy rộng
1 mét theo phương cạnh ngắn (phương lị) và vì các ô bản hoàn toàn giống nhau, kế
tiếp nhau, nên bản sẽ làm việc như một dầm liên tục (xem H la)
Trang 910 HƯỞNG DẨN ĐỔ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHÓI CỞ bÂN DÁM"
• Các giá trị hdp, hdc cần chọn theo bội sô của 5cm.
Thường bdp - 20, 22, 25c n i; bdc = 20, 25, 30, 35, 40c/n.
• Chiều dày của bản: hft = 70 H- 100/n/n (hay lớn hơn), tùy thuộc vào lị) và hoạt tải p c
Chú ý: Các kích thước tiết diện d ầ m , bản đã chọn sơ bộ nêu trẽn, chỉ đ ể có kết quá nội lực và sau này khi tính ra cốt thép nếu hàm lượng JLI % cua cốt thép quá lớn hay quá nhỏ, sẽ phái thay đổi kích thước chúng và tiến hành tính toán lại.
1- T ĩn h tả i: phụ thuộc vào các lớp cấu tạo sàn Trong đồ án , phân bố các lớp
cấu tạo sàn được chọn điển hình như sau:
9
Lớp gạch lát (gạch bỏng, ceramic, đá )
• Lớp vữa lót, thường dày 2cm
• Bản sàn bê tông cốt thép dày h
• Lớp vữa trát trần, thường dày 1,5cm
Trang 10HƯỚNG DẦN DÔ ÁN "SÀN SƯỞN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẮM" 11
Do dãy bản rộng ìm nên:
Tĩnh tả i tín h toán: g b = Ira, X y, X 5, X 1 (m) (d a N Im hay k N / m )
với: n - hệ số vượt tải
ra = 1,1 đối với trọng lượng của bản bêtông cốt thép
ra = 1,2 đối với các lớp gạch, vữa,
2- Hoạt tải
H oạt tả i tín h toán: Pb = p c X n X 1 m (d a N Im ) hay (k N / m )
với: pc - hoạt tải tiêu chuẩn (d a N /m 2), mỗi đề tài của đồ án sẽ có một giá trị p c riêng,
Momen ớ nhịp biên và gối thứ 2:
A/ = ± Ä hay M = ±^S-
(chọn lấy giá trị lớn của l0, lob đế tín h momen âm ở gối thứ hai).
Momen ở các nhịp giữa và các gôi giữa còn lại, giá trị momen cực đại:
16
Trong bản sàn, không cần tín h và vẽ biếu đồ lực cắt Q, bởi vì thường sẽ thỏa điều kiện: Q < (pò3(l + (Ịy + (pn)Rbt.b.h0 (nên không cần bố trí cốt đai trong bản).
Trang 1112 HƯỚNG DẪN DỒ ÁN "SÀN SƯỜN TOAN KHÓI CÓ BẢN DẲM"
IV TÍNH TOÁN CỐT THÉP
Do dãy sàn được cắt để tín h toán có chiều rộng là lm nên:
T iết diện tín h toán của bản: b - lOOcm và h0 = hb - a (chọn a = 1,5 -r 2,0cm), ta
có cấu kiện chịu uốn tiế t diện chữ n h ậ t và trong hầu h ế t các trường hạp, sẽ bô trí cốt đơn
Trang 12HƯỞNG DẦN ĐỔ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẮM" 13Khi h b < 8cm Thường cốt thép được bô trí ở nhịp và gối độc lập nhau (H.5a)
Khi hb > 8cm Đế tiế t kiệm thép sử dụng, thường khoảng 50%, cốt thép ở nhịp
có th ể uốn lên gối để chịu momen âm (H.5b) Nếu lượng cốt th é p uốn lên không đủ,
có thế bố trí thêm dạng cốt mũ khác chụp thêm , cho đủ lượng cốt th ép yêu cầu(H.5c) Kiểm tra hàm lương cốt thép chiu lưc ỊJ% = —— 100 ta i các tiế t diên đã tín h
bli0
toán cốt thép Giá trị p.% hợp lý nằm trong khoảng (0,3-í-0,9) %
Về nguyên tắc nên đưa ra nhiều phương án đ ặ t cốt th é p để so sánh và chọn phương án tiế t kiệm , dễ thi công Cách làm này giúp cho sin h viên có kỹ n ăng chọn
và tự tìm phương án hợp lý n h ất để bô trí cốt thép
Chú ý:
• Tại mỗi tiế t diện, khoảng cách của các cốt th ép phải đều nhau (xem ví dụ ở phần sau) Do đó phải phối hợp về bước và đường kính cốt thép, khi cần phải uốn cốt th ép lên gối và ngược lại
• Khi chọn khoảng cách của cốt thép, nên chọn số trò n cm để tiệ n lợi cho việc
Mục đích đế sinh viên tập thói quen xác định chính xác lượng cốt thép cần
th iết, trê n cơ sở đó sẽ tính được những chỉ tiêu kinh tế cho bản sàn và sẽ thuận lợi khi cần thông kê cho các ô sàn (dạng bất kỳ) trong tương lai
Lưu ý:
• Các th a n h th ép phân bố, bố trí theo phương cạnh dài, chỉ có từ mép các dầm trơ đi (không cần đặt thép phân bố trong phạm vi chiều rộng dầm, vì đã có cốt th ép chịu lực của dầm rồi)
• Số lượng th a n h thép chịu lực phải xác định theo nguyên tắc “trồng cây”: số
th a n h bằng khoảng cách cần bố trí cốt thép theo bước đã xác định, cộng thêm
Trang 1314 HƯỞNG DẪN DÔ ÁN ■iSÁN SƯỜN TOÀN KHỎI CÓ BAN DẮM"
B TÍNH DẦM PHỤ
I Sơ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN
Dầm phụ là dầm liên tục truyền trực tiếp tả i trọng lên các dầm chính nên gôi tựa là các dầm chính trực giao với nó Tính dầm phụ cũng theo sơ đồ có xét biến dạng dẻo, nên nhịp tín h toán lấy bằng khoảng cách giữa hai mép dầm chính
H ìn h 6 Sơ đồ tính toán dầm phụ Đôi với nhịp giữa: lo = Ỉ 2 - bC ỊC
H ìn h 7 Phần diện tích d ể tính trọng lượng bản thân dầm phụ (phần gạch chéo) Tĩnh tải: gd - g b.lị +g2, d a N / in; (k N / rn)
Hoạt tải: p d = Pb-lỵ, d a N Ịm \ ik N /m )
Trang 14HƯỞNG DẪN DỔ ÁN ”SÀN SƯỜN TOÀN KHÓI CÓ BẢN DÁM" 15
trong đó: go - là trọng lượng bản thân dầm phụ
III VẼ BIỂU Đồ MOMEN VÀ Lực CẮT
H ìn h s Tung độ của biểu đồ tạo rnomen ở dầm p h ụ liên tục
Do giá trị nhịp l0,l„b thường lại chênh lệch nhau không lớn (ít hơn 10%, thực tê
cho phép đến 20%) nên cho phép xem dầm phụ là dầm liên tục đều nhịp Lưu ý tính đối xứng đê giảm khối lượng cần tính toán thực tế
Đối với dầm phụ có số nhịp lớn hơn 5, do nội lực trong các nhịp giữa sẽ giống nhau chỉ cần tính vả vẽ cho dầm 5 nhịp Do tín h chất đối xứng, dầm 5 nhịp chì cần
vè biểu đồ momen, lực cắt cho dầm 2 nhịp rười, rồi lấy đối xứng
Đối với dầm phụ 4 nhịp, vẽ biêu đồ momen, lực cắt cho dầm 2 nhịp, lấy đối xứng Đối với dầm phụ 3 nhịp, vẽ biểu đồ momen, lực cắt cho dầm 1,5 nhịp, lấy đối xứng Tung độ biếu đồ bao momen tính theo công thức:
M - p.ợá i 02 = p.(ểd + P d ) ư
ơ nhịp biên thì dùng /ob, nhịp giữa dùng la.
Hệ sô Pi để vẽ nhánh dương của biểu đồ bao momen đã ghi trực tiếp trên hình 8
Hệ sô P2 đê vẽ nhánh âm của biếu đồ bao momen ở nhịp biên phụ thuộc vào tỉ
SỐ Pd/ễd cho trong bảng 4
Khoảng cách từ điểm momen âm bằng 0 ở nhịp biên đến gối tựa thứ 2 là: k.lo
h ệ số k cũng tra ớ bảng 4.
T rên hình 8, các điếm 5, 10, 15 ứng với tiế t diện ỏ mép của dầm chính, ơ nhịp
2, 3 momen dương cực đại tại tiế t diện giữa nhịp
Trang 1516 HƯỞNG DẦN DỒ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM"
Biểu đồ bao lực cắt được vẽ trên hình 9
H ìn h 9 Tung độ của biểu đồ bao lực cắt trong dầm phụ
Q a - 0>4.ọd /oố
Q b =\Q c \ = Q c =\Q d •• = 0,5 qd l0 Lưu ý:
- Các giá trị M (âm, dương), và Q (âm, dương) của biểu dồ bao tại gối sẽ là giá trị
tại các mép gối tương ứng Điều này cần đặc biệt lưu ý khi tính cốt thép về sau
- Tại gối, lực cắt (hay biểu dồ bao lực cắt) luôn đổi dấu theo quy ước sức bền vật liệu, do đó tung dộ biểu đồ bao Q có giá trị tuyệt đối Với cốt đai bố trí dạng
“kín” (theo cả chu vi dầm) của k ế t cấu bêtông cốt thép, thực tê tính toán thường không quan tâm về dấu của Q
IV TÍNH TOÁN CỐT THÉP DỌC
Chỉ tiến h àn h tín h toán để bố trí cốt th ép tại những tiế t diện có IM I lớn n h ất
ở các nhịp và gối tựa Các giá trị M quanh những tiế t diện này sẽ được dùng để kiểm tra (khi cần vẽ biểu đồ v ật liệu) về sau
Do bê tông là v ật liệu chịu kéo kém, do đó lưu ý mép chịu kéo của các tiế t diện dầm liên tục để tín h và bố trí cốt thép phù hợp
• Ớ nhịp, momen tín h toán là momen dương (quy ước sức bền vật liệu), nên tiế t diện tính toán là chữ T, sẽ có cánh nằm trong vùng bêtông chịu nén, xét sự làm việc của cánh:
b'f = 2 S f + bdp\ với: S f < - l 0 và S f < - l ếp
trong đó: l0 - là khoảng cách 2 mép trong của 2 dầm phụ kề nhau;
ldp - là nhịp tín h toán của dầm phụ (ở trên).
Trang 16HƯỞNG DẪN ĐỒ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐ! CÓ BẢN DẦM" 17
H ìn h 10 *■
• 0 gối tựa, momen tính toán là momen âm, nên tiế t diện tín h toán là tiế t diện chữ n h ậ t nhỏ (vì cánh T nằm trong vùng bêtông chịu kéo không th am gia chịu lực).Trước khi tính cốt thép cần phải kiểm tra lại kích thước tiế t diện dầm phụ Theo kết quả nghiên cứu, nếu tính dầm phụ theo sơ đồ có xét biến dạng dẻo, tại tiế t
diện có khớp dẻo (mép gối tựa) phải thỏa mãn điều kiện h ạn chế £,<0,3 ( ị = 0,3 ứng với r = 2) (xem giáo trình Bêtông cốt thép 1)
Ớ tiế t diện giừa nhịp, điều kiện đó luôn luôn thỏa m ãn, nên chỉ cần kiểm tra đối với tiế t diện gối tựa Chọn gối có momen lớn n h ấ t (gối tựa th ứ 2), do tiế t diện tín h
• Việc tín h toán cốt thép được chi tiế t hóa như sau:
- Khi tín h tiế t diện chịu M dương, tiể t diện tính toán là tiế t diện chữ T, cần xét
vị trí trục tru n g hòa qua cánh hay qua sườn để có tiế t diện tín h thích hợp Thông thường,'dầm phụ bố trí cốt đơn Tính
Trang 1718 HƯỚNG D Ẫ r ĐỔ AN "SÀN SuỜ N TƯÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM
trí cốt đơn và cách tín h toán tương tự như phần trê n đã trìn h bày
- Khi tín h toán, k ế t quả nên lập th à n h bảng cho gọn, dễ theo dõi và trá n h lặp đi lặp lại
- Giá trị a ở tiế t diện nhịp và gối có khác nhau, do tạ i gối còn hiện diện thép của bản Giá trị này luôn được giả định theo kinh nghiệm và, về nguyên tắc, khi đã chọn và bố trí cốt thép, cần kiểm tra lại a Nếu sai khác nhiều, cần chọn và tín h lại
V TÍNH CỐT OAI VÀ CỐT XIÊN CHO DẦM PHỤ
Đầu tiên , phải kiểm tra lực cắt Qmax Đây là dầm phụ liên tục, nhịp đều nhau,
- Kiểm tra điều kiện để dầm bêtông không bị phá hoại trên tiế t diện nghiêng là:
Q < 0,3q>w l.ẹbl.Rb.b.ho
Trong đó:
- Hệ số (pw i, xét đến ảnh hưởng của cốt th ép đai vuông góc với trục dọc cấu
kiện dược xác định theo công thức:
<Pwi =1 + 5 a hỉt) £ l , 3 với a = w Asw
b.s
- Hệ số (p61 được xác định theo công thức:
<P61 = 1 - 6
Với: P- hệ số, đối với bêtông nặng p = 0,01
Rb- cường độ chịu nén tín h toán của bêtông, tín h bằng đơn vị M Pa.
Nếu không thoả phải tăng kích thước tiế t diện, chủ yếu tăn g lidp và phải tín h lại
từ bước xác định tả i trọng ở trên, do giá trị tính toán dã th ay dổi
- K iểm tra: Q < cp63(l + (Ọf + ẹ n)Rbt.b.h0
Trong đó:
(pò3 - hệ số lấy đối với bêtông nặng (p63= 0,6
tpf - hệ số xét đến ảnh hưdng của cánh chịu nén trong tiế t diện chữ T, chữ I,
được xác định theo công thức:
(b'f - b)h'f
=0,75 — " <0,5
bh0 b'f < 6 + 3 , đồng thời cốt thép ngang cần được neo vào cánh.
Trang 18HƯÓNG DẪN D ổ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẨN DẦM" 19
(p„- hệ số xét ảnh hưởng của lực dọc, được xác định như sau:
- Khi chịu lực nén dọc, xác định theo công thức:
Giá trị (1 + qy + (p„) trong mọi trường hợp < 1,5 Nếu thoả điều kiện trê n , cốtđai chỉ cần đặt cấu tạo theo quy phạm quy định, không cần tín h cốt đai, cốt xiên
• Trường hợp tại tiết diện mép gối tựa, giá trị lực cắt b ấ t kỳ đảm bảo điều kiện sau, sẽ phải tín h cốt đai:
963 (l + 9 f + 9 „ ) % M > < Q < 0,3ẹm (Ị>bvRb.b.ho Chọn dường kính cốt đai <bSVy , số n h á n h cốt đai n, với diện tích cốt đai as w , số nhánh cốt đai (n ), bước cốt đai cần bố trí:
R sw - cường độ chịu kéo tính toán của cốt ngang (Tra phụ lục bảng 10)
Tính khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai:
smax ọb2(l + 9/- + 9 n)Rbtb-hl
Q
Khoảng cách cốt đai chọn không được lớn hơn S max, Stt ■ Ngoài ra còn phải thỏa mãn yêu cầu cấu tạo và TCXDVN 356:2005 đã quy dinh, như sau:
Với: hdp < 45cm thì Sc t< -^~ và Sct< Ì5cm (lấy giá trị nhỏ đế th iế t kế)
hdp > 45cm, Sct* h dp và Sct < 5Ọcm (lấy giá trị nhỏ dể th iế t kế)
Yêu cầu cấu tạo trên là đối với đoạn dầm chịu tải p h ân bô' đều (như dầm phụ
đang xét) trong phạm vi dài //4 tính từ mép gối tựa; ở đoạn giữa nhịp, thường
Q < cpố3 (1 + ẹ r + ẹ„) R ht bdp ,h0, cốt đai về nguyên tắc không cần tín h , chỉ đặt theo cấu tạo, cốt đai đặt thưa hơn nhưng không được vượt quá 3/4.lidp và 50cm.
• Tính cốt đai như trên tức là đã giả thuyết không cần tín h cốt xiên, do đó
Trang 1920 HƯỞNG DẪN DÓ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHÔI CÓ BẢN DẦM••
không cần kiếm tra lại điều kiện có cần phải dùng cốt xiên hay không
• Trường hợp giá trị Q tương đối lớn mà không th ể tăn g tiế t diện dầm, nên kết
hợp dùng cả cốt đai và cốt xiên để chịu Q Như vậy, sẽ đ ạt được hiệu quả kinh tế cao
hơn Khi đó, trước h ết tính S max và theo yêu cầu cấu tạo cốt đai, chọn s thích hợp,
chọn trước loại cốt đai có Osvv, asw , n
trong đó: 4>sw - đường kính cốt đai
Căn cứ vào biểu đồ bao Q, các đoạn dầm nào có Q > Qswb thì phải tín h và bố trí thêm cốt xiên để chịu phần lực cắt Q -Q SWb Ngược lại những đoạn dầm có
Q < Q s w b > về nguyên tắc, không cần bố trí thêm cốt xiên chịu lực cắt
Đối với dầm phụ nếu Q>Qswb, thường chỉ bố’ trí m ột lớp cốt xiên là đủ Diện
tích cốt xiên cần th iết được xác định theo công thức
trong đó: a - là góc uốn các cốt xiên; khi: hdp < 800m m , a = 45°
hdp > 800/nm , a = 60°
Rsw - là cường độ chịu kéo tính toán của thép làm cốt ngang (cốt đai, cốt
xiên) (tra phụ lục bảng 10)
Rs - là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép dọc (tra phụ lục bảng 10).
asw - diện tích một nhánh cốt đai
n- số nhánh cốt đai.
Tính
Tính
Trang 20HƯỞNIG DẦN ĐỔ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẦN DẦM" 21
I Sơ ĐỒ TÍNH TOÁN - NHỊP TÍNH TOÁN
Thông thường, hệ chịu lực của các nhà ít tầng thường có dạng k ết cấu khung và dầm chính cùng với cột tạo thành hệ khung chịu lực, nên muôn xác định nội lực trong dầm chính thì phải giải khung Đối với đồ án này sẽ sử dụng giả th iế t ban đầu
là khi độ cứng đơn vị của dầm lớn hơn bốn lần độ cứng đơn vị của cột:
Eb-Id > ị Eb-h
nghĩa là “dầm cứng, cột yếu”-, lúc đó, momen tại nút khung trê n thực tế sẽ truyền
hầu h ết vào dầm chính, do đó có th ể xem dầm chính làm việc như dầm liên tục, với các gối tựa là cột
Trong công thức trên:
E b- là module đàn hồi của bêtông (tra phụ lục bảng 9)
Id, I c - lần lượt là momen quán tín h tiế t diện ngang của dầm và cột
ld, ic - lần lượt là nhịp dầm chính và chiều cao cột (1 tầng)
Thực tế, b ất đẳng thức trên thường không thỏa trong các k ết cấu toàn khối; nên
về nguyên tắc, nội lực trong dầm phải xác định từ giải khung
Với giả định bất đẳng thức trên thỏa, dầm chính giải dầm liên tục, gối là cột,
do chịu lực lớn, nên thường tính theo sơ đồ đàn hồi, nhịp tính toán dầm chính sẽ lấy băng khoảng cách giữa 2 trục cột kề nhau
đã dược đồng hóa là một điểm (gối tựa)
Trang 2122 HƯỞNG DẪN DÓ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỚI CỎ BẢN DẤM"
II TÍNH TẢI TRỌNG
Dầm chính sẽ chịu tải trọng tập trung (gồm có tĩn h tải G và hoạt tả i P) do dầm phụ truyền xuống tại ngay vị trí dầm phụ gác lên dầm chính, (xem th êm h ìn h 11) Mỗi nhịp dầm đều chịu cùng giá trị tải trọng như nhau
- Tĩnh tải: G = Gj + G0
với: Gi = gd-h (do dầm phụ truyền lên dầm chính)
Ga = bdc Ụldc - hb) Y X1.1X Z1, (daN) (hay KN) G0 - trọng lượng đoạn bản th â n dầm chính nằm
giữa hai dầm phụ (quy th à n h lực tập trung) ^ [
Khi tín h , phải trừ bớt đi phần sàn toàn khối, vì
trọng lượng của nó đã được tính ở phần tín h
bản rồi
- Hoạt tải: p = P d x h , (daN); (KN)
(do dầm phu truyền lên dầm chính) ư TT' I »o r>7 7-, ỉ
• H ìn h 12 Phán diện tích đe
tính trọng lượng dầm chính
III VẼ BIỂU ĐỔ BAO M VÀ BAO Q
Để vẽ biểu đồ bao momen, bao lực cắt, vì dầm chính được xem đều nhịp, tải trọng tập trung mỗi nhịp như nhau Do đó, dùng các bảng lập sẵn để vẽ biểu đồ bao cho cả momen và lực cắt
Thông thường, có hai cách xác lập biểu đồ bao momen và bao lực cắt của dầm liên tục
Cách 1: Tra bảng trực tiếp để xác định tung độ của biểu đồ bao momen lẫn biểu
đồ bao lực cắt Dạng bảng này, với nhiều loại tả i trọng trê n nhịp và số nhịp khác nhau, đã có sẵn trong các sách tham khảo Cách này nhanh, gọn, phù hợp tín h toán thực tế
Cách 2: sử dụng các bảng lập sẵn được chi tiế t hóa với các vị trí dặt tải khác
nhau, rồi tổ hợp lại
Để giúp sinh viên nắm được cách vẽ biểu đồ bao M, bao Q của dầm liên tục, giúp sinh viên hiểu rõ bản chất của biểu đồ bao và rèn luyện kỹ năng tín h toán tố t hơn, trong đồ án này, yêu cầu sinh viên thực hiện cách 2, khi xác định biếu đồ bao momen và bao lực cắt của dầm chính
Cách 2 còn gọi là “phương pháp tổ hợp”, được trìn h bày dưới đây, thông qua cách
xác lập được biểu đồ bao momen, biểu dồ bao lực cắt sẽ được xác lập tương tự
Trang 22HƯỞUG DẪN DÓ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHÓI CÓ BẢN DẤM" 23
H ình 13 Các trường hợp đặt tải của dầm chính
S inh viên phải thực hiện tuần tự, vẽ biểu đồ bao momen cho tĩn h tải G sơ đồ (a)
và các trường hợp bất lợi của hoạt tải p sơ đồ (b), (c), (đ) Vì tính chất đổi xứng của dầm ở gối tựa c (lấy trường hợp dầm chính có 4 n h ịp làm ví dụ), nên chỉ cần xét 6
trường hợp bất lợi của hoat tải.
Trường hợp tải trọng sơ đồ (b) sẽ cho giá trị momen dương cực đại ở nhịp AB,
CD và momen dương cực tiểu (tức là momen âm cực đại) ở nhịp BC, DE
Trường hợp tải trọng sơ đồ (c) cho momen dương cực đại ở nhịp BC và DE momen dương cực tiểu (tức momen âm cực đại) ở nhịp AB và CD
Trường hợp tải trọng sơ dồ (d) cho momen âm cực đại ở gối B
Trường hợp tải trọng sơ đồ (e) cho momen âm cực đại ở gối c.
Đôi với dầm chính có sô nhịp khác 4, các trường hợp đặt hoạt tải p sẽ thay đổi
theo; số lượng dựa trên quy luật mong muốn giá trị momen nhịp hay gối, cần xácđịnh, nêu trên
Tung độ của biểu đồ momen ở các tiế t diện, trong các trường hợp dặt tải trọng ở trên dược xác định theo công thức:
Trang 2324 HƯỞNG DẪN DÔ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM"
M = cc G I hay M = a p I (/ = 3Zj)
Hệ số a cho trong bảng 5
Lần lượt đem cộng biểu đồ momen do tĩn h tả i G gây ra với từng biểu đồ momen
do các trường hợp hoạt tả i p đ ặt khác nhau gây ra, ta sẽ được biểu đồ momen thành
phần do a + b, a + c, a + d, tương ứng.
Vẽ chồng các biểu đồ momen thành phần M ị , M 2, M 3, lên cùng trục, cùng một tỷ
lệ, biểu đồ bao momen thu được là đường viền ngoài cùng của các biểu đồ momen thành phần
th à n h các dầm tĩn h định trong phạm vi mỗi nhịp rồi th ay các giá trị momen và lực cắt ở gối tựa vào, giải như dầm tĩn h định
3- Giá trị lực cắt của mỗi trường hợp đặt tả i được xác định theo công thức:
Q = J3.G; Q = p.p
trong đó: p cũng tra bảng 5
Nguyên tắc xác định giá trị tung độ biểu đồ bao lực cắt hoàn toàn tương tự như trên Mỗi trường hợp đặt tả i tậ p trung (G hay P) cũng đều tìm dược giá trị lực cắt tại gối và tại vị trí đ ặt tả i tậ p trung Ta lại vẽ th ê m được các biểu đồ lực cắt th à n h
phần Qi>Q 2 >Qă>"' do các trường hợp đặt tải a + b, a + c, a + d tương ứng.
Lưu ý là do tả i tập trung, các biểu đồ lực cắt sẽ là những đoạn' ngang, nhảy bậc tại vị trí có tả i tập trung tác dụng
X ác đ ịn h m o m e n â m ở m é p g ố i tự a (Mmg)
Bêtông cốt th ép là v ậ t liệu đàn hồi dẻo, phá hoại xảy ra ở mép gối -tựa trong khi
sơ đồ tính lại đã “đồng hó a” gối tựa có chiều rộng bc là 1 điểm, nên phải xác định giá trị M mg.
mg
H ìn h 13 Cách xác định M ,
Trang 24HƯỞNG DẪN D ổ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẤM" 25
Cách tính Mmg chu yêu căn cứ vào biêu đồ bao momen và dùng tam giác đồng dạng
Điêm E sẽ là điếm giao gãy khúc đầu tiên của đường bao momen, khi đi từ gối ra
M mg = M b ~ ( M b ~ M e )
¿BE trong đó: bc - bề rộng cột; MB.ME và khoảng cách BE xác định trực tiếp trên hình 13.
IV TÍNH CỐT THÉP DỌC
Tuy đã có biểu đồ bao momen, việc tính toán cốt thép dọc cho dầm chính vẫn
chú yếu thực h iện tại các tiêt diện ở nhịp, gôi, nơi có IMI lớn n h ất Ngoài ra, tiê t
diện này, về nguyên tắc, cốt thép cho phép giảm đi Việc cắt (hay nối) cốt dọc về sau, n h â t th iế t phải dựa vào biểu đồ bao M này
T ín h toán tương tự như đối với dầm phụ: với momen âm ở gối, tín h với tiế t diện
chữ n h ậ t nhỏ bdc X hdc (vì cánh nằm trong vùng bêtông chịu kéo, không tham gia chịu lực); với momen dương ở nhịp tính với tiế t diện chữ T (vì cánh nằm trong vùng bêtông chịu nén, bêtông chịu nén tốt nên xét cánh tham gia chịu lực), b'f (H.12) lấy
theo TCXDVN 356:2005 (trong giáo trìn h Bêtông cốt thép 1) nhưng không lấy vượt quá 1/3 nhịp dầm chính
Vì dầm chính tính theo sơ đồ đàn hồi, nên điều kiện hạn chế ị < chứ không
phái ị< 0,3 như đối vổi dầm phụ.
T ính a m = Tra bảng ra ị hay c => As = hay As = ^ Rb- b'h?
với: h„ = h - a
a = (5+G) cm ở nhịp (tính với M dương)
a = (7+10) cm ở các gối tựa (tính với M âm).
- Giá trị a đều được giả định ban đầu, về nguyên tắc, sau khi bố trí cốt thép, cần kiểm tr a lại và nếu sai lệch nhiều, phải chọn lại a, tính lại cốt th ép !
- Giá tr ị a tạ i gối của dầm chính với cột có giá trị lớn vì tạ i đây, lớp cốt thép trê n cùng của dầm chính phải nằm dưới cả lớp cốt thép trê n cùng của dầm phụ (H.15) Ngoài ra, lớp trên cùng lại còn thép chịu M tại gối của bản sàn
- Khi tín h toán, nên lập bảng, (xem ví dụ)
Thép chịu lực của bản Lớp thép trên cùng của dầm phụ
hai của dầm phụ
H ìn h 15 Bố trí cốt thép (nguyên tắc) tại gối dầm chính
Trang 2526 HƯỞNG DẪN ĐỐ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẤM"
V TÍNH CỐT ĐAI VÀ CỐT XIÊN CHO DẦM CHÍNH
Nội dung và trìn h tự tính toán cũng giống như khi tín h dầm phụ ở trên
Để đảm bảo yêu cầu kinh tế của đồ án và yêu cầu rèn luyện kỹ năng tính toán của sin h viên, đối với dầm chính, cần tiến h àn h cách thứ hai, theo đó:
P hải chọn trước <t>sw (đường kính cốt đai) để có asw
P h ải chọn trước n (số n h án h cốt đai), khi b > 350, n > 3, nghĩa là phải dùng thêm đai phụ
s (theo yêu cầu cấu tạo, bị chi phối Smax như trên);
Từ đó sẽ tín h được Qswb = ^4cpò2(l + qy + <ọn)Rbt.bh%.qsw
„ _ ^Svvi-Asvv _ Rs\v n -asw
V Ơ I qs w - ^ - - - £
-Đối chiếu với biểu đồ bao lực cắt Q sẽ xác định được những đoạn cần bố trí thêm
cốt xiên chịu lực cắt, ứng với giá trị |Q| > QSWb Đây là những đoạn thường nằm kề
hai p h ía của gối tựa (cột)
Nếu phải bô' trí cốt xiên trong phạm vi đoạn , sẽ phải đ ặ t nhiều lớp cốt xiên mới đủ chịu lực cắt
C - s ma*
H ìn h 16 Nguyên tắc bố trí cốt xiên a) Cốt xiên chỉ chịu lực cắt; b) Cốt xiên chỉ chịu momen M c) Khi cốt xiên có nhiều lớp; d) Cốt xiên dạng cốt vai bò chỉ chịu lực cắt Q
Cốt xiên thường do cốt dọc uốn lên mà th àn h Trong đồ án, nên tậ n dụng phương án này, thay vì bố trí thêm cốt xiên chịu cắt độc lập (dạng cốt vai bò) Quy định về vị trí và khoảng cách các lớp cốt xiên như sau (H.16):
Trang 26HƯƠNG DẦN DÓ AN S À N SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẤM" 21
1- Nếu lớp cốt xiên có tính để chịu lực cắt, thì c < S mlx; để chịu momen c > —
2
Nêu cốt thép xiên được tính toán đê cùng chịu cả momen và lực cắt th ì phải thoả cả hai điều kiện trên ( c < Slllilx và c > h0 /2 ).
2- Nếu cốt xiên bố trí dạng cốt vai bò, cốt xiên sẽ chỉ chịu Q (H.16d).
Khi xác định diện tích các lớp cốt xiên A sinci, vị trí của các lớp cốt xiên đ ặt
theo yêu cầu chịu cả M và Q thường đã được xác định, có nghĩa dà vị trí điểm uốn cốt dọc xem như đã b iết trước, thỏa yêu cầu cấu tạo ở H.16d Sau này khi vẽ biểu đồ v ật liệu, nếu thấy vị trí các điểm uốn cốt dọc đó là hợp lý th ì tốt, nếu không, có th ể điều chỉnh (chủ yếu là xê dịch qua lại) rồi tùy từng trường hợp cụ th ể mà kiểm tra.Trường hợp cần đặt cốt xiên nhiều lớp, diện tích mỗi lớp sẽ được xác định trê n
cơ sở các giá trị hình chiếu tiế t diện nghiêng nguy hiểm n h ấ t CQ
- Mép gối tựa (cột) cho hình chiếu C0 đầu tiên
- C hân lớp cốt xiên thứ nhất, thứ hai cho đến khi h ìn h chiếu C0 vượt qua khỏi đoạn dầm cần bô trí cốt xiên (H.17)
Vì ở đây, biểu đồ bao Q có dạng nằm ngang trong đoạn cần đặt cốt xiên l ị,
nghĩa là Qị = h ằn g số, sẽ dẫn đến việc tính được nhiều lần công thức (*) và tìm được các Asịnci (xem ví dụ)
Trang 2728 HƯỚNG DẪN DÓ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DÂM"
D CẤU TẠO CỐT THÉP TRONG
DẦM PHỤ, DẦM CHÍNH
Dầm phụ, dầm chính đều là những dầm liên tục, do đó về nguyên tắc cấu tạo cốt
th ép của chúng cơ bản là giống nhau
Trong dồ án này, chỉ nhắc lại những vấn đề chủ yếu của phần cấu tạo cốt dọc
chịu lực, cốt xiên và cốt đai; các phần khác xem trong giáo trìn h “T ính toán kết cấu bètông cốt thép”.
- Cốt dọc dùng trong dầm o > 12 mm (thường ít dùng d> > 28 m m , nếu có th ì chỉ
dùng dạng th a n h thẳng): 12 < o < 28
- Để tiện cho th i công, trong một kết cấu không dùng quá 3 loại đường k ính cốt
th ép để chịu lực Trong cùng một tiế t diện không n ê n dùng các cốt th ép có đường kính chênh nhau quá 8 m m d ể chịu lực AO < 8
- Các cốt th ép phải bô' tr í đối xứng đối với trục của tiế t diện cấu kiện
- Khi bố trí cốt thép trong một tiế t diện cần phải luôn luôn chú ý đảm bảo khoảng cách giữa cốt th ép theo đúng quy định (xem tro n g giáo trình), điều dó có nghĩa là phải khống chế sô' lượng cô't thép bô' trí trong m ột h àn g ngang
- Nếu phải bố trí cốt thép nhiều hàng ở nhịp, những th a n h ở các hàng trê n phải
ở cùng vị trí th ẳn g đứng so với những th an h cốt th é p hàng dưới cùng Tương tự cho cô't th ép gối
- N ên tậ n dụng cô't thép ở nhịp chịu M dương, uốn lên gối để chịu momen âm
(hoặc chịu cả lực cắt) mà không cần phải đặt thêm cốt thép khác Như vậy, cốt xiên thường do cốt dọc uốn lên m à thành
- K hi uốn, cũng như bô' trí cốt dọc, phải chú ý các điểm sau:
• Cốt xiên phải được uốn trong m ặt phẳng th ẳ n g đứng (H.18a) không được uôn chéo (H.18b) Trong m ột tiế t diện, các cốt xiên nên uốn đối xứng với trục của tiế t diện Nếu do yêu cầu về tín h toán cốt xiên có nhiều lớp, uô'n trước, uốn sau vẫn cho phép xem là đối xứng (H.18c); nhưng không dược uốn m ột th a n h , lại cắt một th a n h khác, mà hai th a n h này lại đối xứng trong tiế t diện ngang
• Bôn th a n h cốt thép dọc nằm ở 4 góc của cốt đai không được uốn mà b ắ t buộc
neo vào gối Lượng cốt thép ở nhịp neo vào gối > 1/3 lượng cốt thép ở giữa nhịp.
Trang 28H ìn h 19: Cốt xiên gia cường
H ìn h 19c Dạng cốt xiên không được sử dụng
• Diện tích các cốt thép từ nhịp uốn lên gối làm cốt xiên có th ể thừa so với diện tích cốt xiên yêu cầu theo tính toán, như vậy không phải là lãng phí vì chẳng qua đó chỉ là sự k ế t hợp cốt thép để chịu M lẫn Q
• Nêu số lượng cốt dọc uốn lên không đủ để làm cốt xiên, có th ể đặt thêm cốt xiên (dạng cốt vai bò hình 19b) Cây cốt xiên dạng này không được kể vào lượng cốt thép dọc chịu momen Đoạn neo cốt xiên lấy bằng 20d>
Trang 2930 HƯỞNG DẪN DÓ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẤM"
• Khi chọn cốt thép, có th ể chọn và so sán h nhiều phương án đê lựa chọn phương án tối ưu (xem ví dụ ở phần sau)
• Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính, do tả i trọ n g tập trung lớn, phải đ ặt thêm cốt đai gia cường hay cốt xiên (dạng cốt V) để chịu lực tậ p trung Chúng được gọi là cốt treo
Nếu dùng cốt đai gia cường thì cốt đai phải đặt dày, diện tích các lớp cốt treo cần thiết:
trong đó: Pj - p + G ị - p + G - G0 (với G0 là trọng lượng bản thân của dầm chính).
Số lượng cốt treo cần thiết ở mỗi phía của dầm phụ gối lên dầm chính là:
A r
2 n.ữgyự với: n - là s ố n h án h cốt đai; asw - là diện tích m ột n h án h cốt đai.
Trong đoạn đ ặ t cốt đai gia cường, không cần d ặt thêm cốt đai nào khác nữa
Đoạn cần bô' trí cốt dai gia cường: bị - hdc - hdp (H.20a).
Tuy nhiên, nếu lượng cốt đai gia cường nhiều, s < 50 mm, để đảm bảo thi công
được, cho phép cốt đai gia cường được bố trí trong đ o ạ n&2 : b2 - b dp +bị (H.20b).
a) ị bi ị bdp, Ị bi ị
> 200
H ình 20 Đoạn gia cường cốt treo tại vị trí dầm pliụ gối lên dầm chính
Tại vị trí có cột, vẫn có dầm phụ gác lên dầm chính, nhưng không cần đ ặt cốt treo gia cường vì toàn bộ tả i trọng này sẽ truyền xuống cột, không gây ra hư h ại cho dầm chính
• Nếu trong đoạn gia cường này cần đặt cốt dọc uốn xiên (cốt V), thay cho đai
đ ặt dày, diện tích cốt V được tính toán như sau:
A - p i
' 2i?s sin a
vóv.Aị,.- là diện tích các lớp cốt V ỏ' một phía của dầm.
Trang 30HƯỞNG DẪN DÓ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHÕI CÓ BẢN DẦM 31
E VẼ BIỂU Đ ồ VẬT LIỆU
Biểu đồ bao momen th ể hiện những giá trị momen lớn n h ấ t (trị tu y ệt đối) có th ể xảy ra dcc theo trục của dầm, mà dầm phải chịu Biểu đồ vật liệu nhằm th ể hiện khổ năng chịu lực [M] của dầm Như vậy, để đảm bảo an toàn, mỗi tung độ của biểu
đồ v ậ t liệu phải lớn hơn tung độ các biểu đồ bao M Nói cách khác, biểu đồ v ật liệu phải nằm ngoài, “bao trùm ” lên biểu đồ bao M Khoảng chênh lệch giữa hai biểu dồ
sỗ diễn tả độ an toàn của giải pháp đã th iế t kế cốt dọc cho dầm, do vậy, độ chênh lệch ấy càng ít th ì phương án đã chọn càng kinh tế
Tại mỗi tiế t diện, tung độ của biểu đồ v ật liệu được xác định phụ thuộc vào kích thước tiế t diện, số lượng cốt thép và cường độ vật liệu
Bài toán xác định tung độ của biểu đồ v ật liệu chính là bài toán nghịch trong lý
th u y ế t tín h cấu kiện cơ bản bêtông oốt thép: xác định k h ả năng chịu lực (ở đây là
m omen M) tạ i mỗi tiế t diện cần thiết, của một cấu kiện chịu uốn (tiế t diện chữ n h ậ t
- lứn hay nhỏ) Cách tính toán được trìn h bày qua ví dụ ở hình 21, ứng với bài toán cốt đơn
H ìn h 21 Cách tính chiều cao tiết diện theo AS1, Aj2
•Xét trường hợp vùng chịu kéo nằm phía trên, tín h [Mj] như sau:
Tính: ị = ^ S '^ S1 ~ ^So';As2_ ^ ịra búng ra _) ị r a bảng ữl
Rb.b.hol
=>[M ị ]= a m.Rb.b hgi + Rs c AS2 -Ra2(h02 -ữi)
• Xét trường hợp vùng chịu kéo nằm phía dưới (ứng với tiết diện chịu momen dương)
m onen Mo Vì tiết diện là T (cánh nằm trong vùng chịu nén), tính [M2] như sau:
‘ RbV f K 2
- Nếu X — -ho2 — thi truc trung hon đi CỊU3 Ccinh (th.Lícrng gnp nhijf thG)
Trang 3132 HƯỚNG DẪN ĐỒ ẢN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỚI CÓ BẢN DAM
Từ ị tra bảng ra a m hay c,
[M2] - a m.Rb.b.hfứ = R s AS2.Ụ io2 -N ế u X > h'f =>trục trung hoà qua sườn, tín h lại ị
- Xác định rõ các tiế t diện cắt (hay uốn) lý th u y ết của những th a n h sẽ cắt (hay uốn), căn cứ vào biều dồ bao M đã vẽ chính xác, đúng tỉ lệ
- Xác định khả n ăn g chịu lực của các tiế t diện m à tạ i đó có sự thay đổi lượng cốt dọc (sẽ cắt bớt hay uôn lên, xuống ) Cách tín h , theo bài toán đã nêu c ầ n lưu ý,
khi tín h khả năng chịu lực ([M]) phải tín h với số cốt th ép còn lại trong tiế t diện.
- Tại mỗi vị trí cắt lý thuyết, tín h chiều dài đoạn kéo dài cốt th ép khỏi tiế t diện
cắ t lý thuyết (W), xem p h ầ n tiế p có hướng dẫn
- Nối tấ t cả các tung độ tương ứng của [M] dọc theo trục cấu kiện lại với nhau,
sẽ được đường gãy khúc diễn tả biểu đồ v ật liệu Tại những điểm cốt th ép bị cắ t đi, biểu đồ v ật liệu sẽ có bước nhảy; Tại những điểm cốt th ép bị chuyển hướng (do uốn lên hay uốn xuống), biểu đồ v ậ t liệu sẽ có đường xiên Những điểm nôi cần được xác định chính xác, trên cùng một hình vẽ, theo cùng một tỉ lệ, với biểu đồ bao M
- Biểu đồ v ật liệu càng s á t với biểu đồ momen th ì càng tiế t kiệm Muốn vậy, khi
vẽ biểu đồ vật liệu cần chọn trước phương án uôn cắt cốt th ép hợp lý: có th ể cắt rồi uốn, cũng có th ể uôn rồi cắt, hoặc cắt uốn k ế t hợp, rồi chọn phương án hợp lý n h ấ t, tiế t kiệm n h ất, nhưng không làm vụn cốt th ép quá, trở ngại cho thi công và phức
tạ p cho bản vẽ một cách không cần thiết
- Cần chú ý, trong đồ án, dầm chính, dầm phụ đều nhịp, đều tải như vậy, trê n bản vẽ chỉ cần vẽ biểu đồ bao M, biểu dồ v ật liệu cho nửa dầm là đủ
Để m inh họa cho cách vẽ biểu đồ v ật liệu, xét trường hợp dầm phụ có biểu đồ
bao M và đã được tín h to án bố trí cốt thép như trê n h ìn h 22.
Trang 32HƯỞNG DẪN DÓ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẤM" 33
>h0/2 >h0/2
- Dự định uốn cây sô" (2) ở nhịp biên và cốt sô' (4) ở n hịp h ai lên gối tựa B Do 2
cây (2) và (4) đều nằm cùng một m ặt p h ẳn g đứng, chúng sẽ hơi chạm nhau tạ i 1
điểm Điều n ày là cho phép Cây sô' 2, do đó sẽ p h ải c ắ t bên phải gô'i B và tương tự cây số (4) phải cắt ở bên trá i gối B.
- ở nh ịp biên, sau khi uốn cây số (2) lên gối B, tiế t diện còn 2018 N hư vậy, sẽ
p h ầi tín h khả n ăn g chịu lực của tiế t diện có 2 0 1 8 + 1016 (đường ab) và tiế t diện còn
2018 (đường cd); đường xiên bc biểu thị cây (2) ở nhịp biên uốn lên gối B.
- T rên gối B, tín h [M] 2020+2016 Từ gối B ra nhịp biên, dể tiế t kiệm ta sẽ cắt cây số (4) (ở n hịp 2 uốn lên gối B), tín h [M] 202 0 + 1 0 1 6 ; T iết diện 3-3 gọi là tiế t
d iện cắt lý th u y ết của th a n h số (4) Tiết diện đó p h ải cách mép dầm 1 đoạn >h0 / 2
Mỗi khi có th a n h bị cắt, biểu đồ vật liệu có bước nhảy, điểm cắt thực tế của cốt thép phải cách tiết diện cắt lý thuyết một đoạn w được tính theo công thức:
Trang 33M HƯỞNG DẪN ĐỔ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẢM"
a - góc nghiêng của cốt xiên, phụ thuộc chiều cao hd
Từ tiế t diện 3-3 đến tiế t diện 4-4, trong dầm còn 2 0 2 0 +1016
Từ tiết diện 5-5 trở ra nhịp biên chỉ còn 2 0 2 0; trong khoảng giữa tiết diện 4-4, 5-5,
k h ả năng chịu lực (biểu đồ v ậ t liệu) dược th ể h iệ n đường thẳng Lưu ý rằn g ở hai
n h á n h âm và dương của biểu đồ v ật liệu, tạ i những vị trí có cốt xiên, cả hai n h án h đều sẽ xiên theo , tạ i đúng các tiế t diện ứng với điểm khởi đầu và k ết thúc của cốt xiên tương ứng Theo quy phạm , dể đảm bảo điều kiện cường độ trên tiế t diện
nghiêng chịu M, khoảng cách từ đầu điểm uốn đến chỗ th a n h thép đó chịu tối đa khả
n ăn g chịu lực (điểm uốn kéo vào biểu đồ bao momen) phải lớn hơn h0l 2; tương tự như vậy, ở dưới nhịp, khoảng cách từ tiế t diện 5-5 đến tiế t diện có M max cũng phải lớn hơn li0 / 2
Do đó, trong quá trìn h xác định khi vẽ biểu đồ vật liệu, có thế dịch chuyển điểm uốn của cốt xiên cho hợp lý Tương tự, cho các giá trị cắt bớt cốt dọc
Tại vị trí M âm không còn ở nhịp biên, cũng có th ể cắt bớt cây sô (5) , để thay
bằng 2 th a n h thép khác có o nhỏ hơn để giữ đai Đoạn w này không cần tín h , chỉ cần đảm bảo đoạn neo 2 0 0 (vì Q = 0)
Trang 34HƯỞNG DẪN DÓ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI c o BẢN DẦM" 35
- Bô" trí cốt th ép trong dầm chính (vẽ 1/2 dầm); khai triể n cốt th ép và vẽ các
m ặ t cắt bố trí cốt th ép trong dầm chính (lấy tỷ lệ 1/2 0); vẽ biểu đồ v ậ t liệu cho dầm chính
• Để xác định chiều dài đoạn uốn xiên của th a n h , phải xác định rõ vị tr í th a n h
đó, cả ở tiế t diện dầu và cuối của điểm uốn cốt xiên - đang nằm ở lớp th ứ 1
hay 2, 3 của tiế t diện tính toán
- Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
• Cần theo đúng các quy định của vẽ kỹ th u ậ t về:
Đíờng n ét, chữ viết, chữ số, cách ghi khoảng cách; ghi đầy đủ kích thước của các
bộ p h in , kích thước tiế t diện
T íống n h ấ t kích thưổc ghi trong bản vẽ là m ilim et.
Đì dễ theo dõi, cần đánh số cốt thép, ghi rõ đường k ín h , khoảng cách, sô" lượng, chiều lài,
Cíc bảng th ố n g kê lấy theo mẫu dưới đây:
Trang 353 6 HƯỚNG DẪN ĐÓ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM”
Bảng thống kè cốt thép
Cấu kiện Ký hiệu Hình dạng và
kích thước
0 (mm)
Số lượng (thanh)
Chỉểudài thanh (m)
Tổng chiều dài (m)
Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sàn
Cấu kiện Khối lượng bêtông (m3)
Khối lượng thép (daN)
Hàm lượng thép (daN/m3)
Hàm tượng thép (đaN/m2)
Trang 36HƯỞNG DẪN DÓ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DÁM 37
Ớ phần mở rộng, sinh viên sẽ triển khai m ặ t bằng k ết cấu sàn sườn toàn khối
có bản dầm - đã làm đồ án th iế t kế đầy đủ - sang m ột dạng sàn khác, cũng trê n cùng m ặt bằng, đó là:
I SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI có BẢN KỄ 4 CẠNH
So với sàn b ản dầm (bản làm việc theo 1 phương - là phương cạnh ngắn), sàn bản kê 4 cạnh (bản làm việc theo hai phương lị lẫn z2) thực t ế gặp phổ biến hơn, nhưng do tính phức tạp hơn của việc truyền lực từ sàn này vào hệ dầm - là theo cả hai phương, n ên đồ án thông thường vẫn chuộng h ìn h thức dễ hiểu là sàn b ản dầm,
để triể n khai đại trà
Để thực h iệ n phương án sàn sườn bản kê 4 cạnh, m ặt bằng k ế t cấu cũ sẽ bỏ đi
tấ t cả những dầm phụ đã gác lên dầm chính; giữ lại những dầm phụ đã gác th ẳ n g lên cột; đồng thời, tiế t diện các dầm này (cả hệ dầm chính và các dầm phụ còn giữ lại, trực giao) sẽ có những sự thay đổi phù hợp dể m ặt bằng sẽ chỉ còn hệ dầm trực
giao, theo cả hai phương lị, /2 Mỗi hệ dầm trực giao tại giao điểm của chúng sẽ có cột đỡ
Theo quy ước trong tính toán thực tế nếu gọi ò x /i là tiế t diện dầm theo chu vi ô
bản, hb là chiều dày bản sàn (làm việc 2 phương), th ì khi:
— > 3 : bản xem như ngàm vào dầm toàn khối đó
h
Trang 373 8 HƯỚNG DẪN D ổ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM"
— < 3 : bản xem như tựa đơn vào dầm toàn khối đó.
h
— = 0: bản xem như tư do ta i canh đó (không có dầm dỡ)
hb
Và kết quả là có hàng loạt dạng ô bản, với các hình thức tựa khác nhau theo chu
vi, đã được xác lập Cụ th ể , thường gặp 1 1 loại ô cơ bản như sau (H.23) k h i có hệ dầm toàn khối theo chu vi
H ìn h 23 Các dạng cơ bản của ô sàn làm việc hai phương
- Mỗi dạng ô bản đều giả th iế t chịu ho ạt tả i p h ân bố đều p
- P h ần mở rộng sẽ thực hiện những nội dung sau:
II XÁC ĐỊNH MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN
v ẫ n ký hiệu lx, z2 là cạnh ngắn và cạnh dài của mỗi ô bản tương ứng
Đối với v ật liệu bêtông cốt thép thông thường hiện nay, không sử dụng dự ứng
lực, mỗi nhịp lx , l2 không nên chọn quá 8m Trong trường hợp phải có n hịp lớn
hơn, hay có thêm những loại tải khác (tập trung, dãy ) do phải đặt th iế t bị, do n g ăn phòng có giá trị lớn, hệ dầm chịu lực thực tế còn phải bô" trí thêm những dầm phụ tương ứng P h ần đồ án mỏ rộng giả th iế t không đ ặ t ra nội dung này
Trang 38HƯÓNG DẪN DÓ ÁN SAN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẨM" 39
III TÍNH TOÁN SÀN BẢN KÊ 4 CẠNH
C họn chiều dày ô bản: Các ô được chọn chiều dày giống nhau
1 X á c đ ịn h tả i trọ n g tá c dụng:
Cấu tạo các lớp sàn như cũ Với giá tr ị hoạt tải p đã có, dễ dàng tín h được cường
độ tả i trọ n g phân bố đều tác dụng lên mỗi ô bản:
q = g + p ( daNlm2 hay kN /m 2 )
2 X á c đ ịn h nội lực tro n g bản:
Giống như bản dầm, mỗi ô bản đều luôn
thỏa điều k iện chịu lực cắt, để trong bản sẽ
không bố trí cốt đai và cốt xiên Do vậy, chỉ
cần xác định giá trị momen uốn trong từng
phương, tại các tiết diện ồ nhịp và gối bản.
Trong phần tín h toán này, các ô bản sẽ xem
như làm việc riêng rẽ và nội lực được xác định
theo sơ đồ đàn hồi về nguyên tắc, trong mỗi
loại ô có 6 giá trị momen cần xác định Cho
trường hợp của ô bản số 9 thường gặp (H.24)
M x , M 2 momen nhịp, theo từng phương
của mỗi cạnh 1, tương ứng
M ị , M \ , M I >
H ìn h 24 Momen uốn trong
mỗi õ bản kè 4 cạnh //» M'n - momen gối, tại các
cạnh ngàm theo chu vi, theo từng phương l ị , l2 tương
ứngNếu có những cạnh tựa đơn và cạnh tự do, giá trị momen gối tương ứng bằng 0
Nếu ô b ản đôi xứng, liên kết theo chu vi đôi xứng, M j = M / ; M ỵ - M u và chỉ
còn 4 giá trị momen cần xác lập
Trang 3940 HƯỞNG DẪN DỒ ÁN “SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM"
Đối với đồ án, mỗi ô bản thường có kích thước gần như nhau, nên chỉ cần tính
m ột ô, rồi bố trí cốt th é p chung cho toàn sàn Thực tế, trê n những ô kề liền ô đang tín h có kích thước hay dạng liên k ết theo chu vi khác nhau, về nguyên tắc, cần xác định giá trị momen gốì tín h toán - giá trị này thường lấy trung bình cộng giữa hai momen gối của hai 5 b ản kề liền nhau
M f =—ịM tr + M ph) ịkN /m hay daN/m)
M ỵ = — [Mtr + M ph} (AiV/m hay daN/m)
2
với: M t r , M ph - lầ n lượt là momen gối của ô bản phía bên trá i và phải, tương ứng,
của momen gối đang xét Trong trường hợp m ặ t bằng phức tạp, M tr có th ể theo phương ngắn, nhưng M ph lại theo phương cạnh dài - hay ngược lại.
M j , giá trị momen uốn tín h toán
Trong trường hợp cần thiên về an toàn, giá trị M ỹ , M ỵ có th ể chọn luôn là giá
trị momen gối lớn hơn của hai ô bản kề nhau
3 T ín h to á n v à b ố t r í c ố t th é p ch o b ả n k ê 4 cạn h :
Các giá trị momen uốn đều tín h cho m ột dãy bản rộng lm , theo mỗi phương, nên nội dung tín h toán cốt thép bản kê 4 cạnh hoàn toàn giông như bản dầm: T ính như cấu kiện chịu uốn, tiế t diện chữ n h ậ t 1 0 0x/i6, đ ặ t cốt đơn
Để có h0, thường chọn a = (1,5 4-2,0) cm
v ẫ n lập bảng để gọn thuyết m inh và dễ theo dõi
Khi chọn và bô" trí cốt thép cho mỗi ô bản, cần lưu ý:
Trang 40HƯỞNG DẪN DÓ ÁN "SÀN SƯỜN TOÀN KHÓI CÓ BẢN DẪM 41
1- Cốt thép nhịp theo phương l ị, sát mép dưới nhất 2- Cốt thép nhịp theo phương ¡ , kể liền lên lớp 1 3- Cốt thép gối theo phương Zj, chạy suốt.
4- Cốt thép gối theo phương l2 , đoạn không vướng thép gối theo / ị
5- Cốt thép gối theo phương ¿2 đoạn vướng thép gối theo Zj 6- Thép phân bố, đỡ thanh 3 - đặt cấu tạo > 3<t>6/m thường đặt.<D6a300.
H ìn h 25 Mặt bằng bố trí cốt thép sàn làm việc hai phương
- Đối với cốt thép nhịp, theo phương cạnh ngắn luôn luôn cần cốt th ép nhiều hcrn và chúng phải đặt sá t mép chịu kéo n h ất; cốt th ép nhịp theo phương cạnh dài l2
sẽ đ ặ t trực giao, lên trên
- Đối với cốt thép gối, theo phương cạnh ngắn lị vẫn lớn hơn, cần phải đ ặt suốt,
th eo to àn chiều dài của cạnh l2 ; cốt th ép gối theo phương cạnh dài /2 sẽ đóng vai
tr ò cốt phân bô" (đỡ) cho thép gối theo phương cạnh ngắn Điều này cần đặc b iệt lưu
ý khi thống kê cốt thép, để chính xác và trá n h lãng phí (H.25)
- Đoạn vươn của lưới cốt thép gối, theo mỗi phía của dầm sẽ lấy bằng 1/4 lỵ ( lị
củìa phía ô bản nào, tính theo ô bản đó) (xem H.26)
- T rên cơ sở tính toán và bô trí cốt th ép đã hướng dẫn, sinh viên sẽ tự thống kê
c ố t th é p cho sàn bản kê 4 cạnh
