BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC BTCT DÂN DỤNG

Bản word thuyết minh tính toán đồ án môn học kết cấu BTCT dân dụng sàn sườn toàn khối có bản loại dầmThuyết minh tính toánI BẢN SÀN1. Phân loại bản sàn:Thiết kế bản sàn (sàn có bản loại dầm):Dầm phụ có khoảng cách = 2,0 (m)Dầm chính có khoảng cách = 6,6 (m)Tại ô bản ta xét tỉ số: = bản làm việc một phương theo phương cạnh ngắn2. Xác định sơ đồ chiều dày bản, dầm kích thước :a)Sơ bộ chiều dày bản: Theo công thức thực nghiệm : Với D = (0,81,4), m = (3035)Chon D=1, m=30 = 0,067 (m)=67 (mm) chọn Chọn =80 (mm) (Thỏa mãn chiều dày bản với sàn nhà dân dụng)b)Kích thước bản dầm: Dầm phụ: Chọn (mm)Chọn Vậy chọn kích thước dầm phụ là : (22 x 50) (cm) Dầm chính Chọn (mm) Vậy chọn kích thước dầm chính là : (30 x 60 ) (cm)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DÂN DỤNG SỐ SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN

Bêtông B20(MPa)

Cốt thép Sàn

CI (MPa)

Cốt đai

CI (MPa)

Cốt dọc CII (MPa)

Rb =11,5Rbt = 0,9

Các lớp cấu tạo như sau :

Hình 2: Cấu tạo các lớp của sàn.

Gạch lát : g=10mm; g=20kN/m3; f= 1,1

Vữa lót : v=15mm; v=18kN/m3; f= 1,3

Bêtông cốt thép : b= hb ; bt=25kN/m3; f= 1,1

Vữa trát : v=15mm; v=18kN/m3; f= 1,3

Thuyết minh tính toán

2 Xác định sơ đồ chiều dày bản, dầm kích thước :

a)Sơ bộ chiều dày bản:

Theo công thức thực nghiệm : Với D = (0,8-1,4), m = (30-35)

Vậy chọn kích thước dầm phụ là : (22 x 50) (cm) Dầm chính

-Tải trọng truyền theo phương cạnh ngắn( l1 ),nên khi tính toán,ta cắt bản thành dải

có bề rộng bằng 1(m),theo phương vuông góc với dầm phụ để xác định nội lực vàtính toán cốt thép theo phương cạnh ngắn

-Phương cạnh dài l2 ,chỉ đặt cốt thép phân bố

Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo,nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa Đoạn bản

kê lên tường là Sb lấy không bé hơn chiều dày hb= 8 (cm)

1

2 2 2

dp t b b

Xác định trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn,

gs=(n  I  i) Kết quả tính được trình bày trong bảng 2

m3)

Hệ số độ tin cậy

về tải trọng n

Trị tínhtoángs(kN/m2)

Theo điều kiện 3.2 và 4.3.3 TCVN 2737-1995 Tải phân bố đều trên sàn khi

ptc<2( KN /m2) thì chọn hệ số vượt tải n=1,3 còn ptc>2( KN /m2) chọn n=1,2.vậy nên Theo đề cho p tc6,5(KN m/ 2)> 2( KN /m2) nên chọn n=1.2

.11



= - 3,09kNm)+ ở nhịp giữa và gối giữa:

Mmax,min=

2 0.16



= ± 2,16 (kNm)

+ Lực cắt tại gối A: QA=0,4.qb.lob=0,4.10,922.1,765=7,71(kN)

+ Lực cắt tại bên trái gối B : QT B=0,6.qb.lob=0,6.10,922.1,765=11,57(kN)

+ Lực cắt tại bên phải gối B : QP B=0,5.qb.lob=0,5.10,922.1,765= 9,64(kN)

+ QT B= Q P B=0,5.qb.lob=0,5.10,922.1,765 = 9,64(kN)

Q kN

q b =10,922 kN/m

a) Sơ đồ tính toán; b) Biểu đồ mômen; c) Biểu đồ lực cắt.

6 Tính cốt thép

 Bêtông có cấp độ bền chịu nén B20 : Rb=11,5 MPa

 Cốt thép bản sàn sử dụng loại CI : Rs= 225 MPa

Tính cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật bxh=1000x hb

 Từ các giá trị Mômen ở nhịp và ở gối, vì hb = 80 mm<100mm nên chọn a=15mm, (a là lớp đệm tính từ tâm cốt thép đến mép ngoài của tường)

Tính nội lực theo sơ đồ khớp dẻo, hệ số hạn chế vùng nén pl 0, 225

 Tính cốt thép theo những công thức sau:

0 0,045.11,5.1000.65

149,5225

s s

Cốt thép chịu momen âm trên dầm phụ có thể đặt 2 loại dài ngắn xem kẽ nhau hoặc so le nhau, đoạn vươn của cốt thép ngắn hơn tính từ mép dầm phụ là:

Do đó ở các gối giữa và các nhịp giữa ta chọn

6a170 ( Asc = 1,663 cm2) với hàm lượng

tạo lớn hơn hoặc bằng 5 thanh (≥6a200)

Chọn: 6a200 có (As,ct = 1,42cm2)>50%As(gối tựa giữa của bản)=1,01 cm2 (thỏa mãn)

* Cốt thép phân bố được bố trí vuông góc cốt thép chịu lực, chọn theo điều kiện sau:

vì ( 1

2 6,6

3,32,0

L

L   >3) nên As,ct > 15% diện tích cốt thép tính toán tại giữa nhịp biên (nhịp

biên 0,15.2,515=0,38cm2, nhịp giữa 0,15.2,02=0,3( cm2)

Chọn 6a200 (có As,ct = 1,42cm2)

* Chọn chiều dài neo nhịp vào gối tựa

Lan  15d =120mm  Chọn Lan = 120mm

* Bố trí cốt thép cho bản sàn được thể hiện trên hình sau:

Sinh viên thực hiện : LÔ VĂN THÀNH 55CXD2 11

410 560 560

410 410

560 560

220

Ø6a200 Ø6a200 450

Ø8a400 Ø8a400

410 560

330

220 330 330

410 410

560 560

450

410 560

Ø6a340 2000

1780 330

330

220

330 330 220

Hình 7 : Mặt cắt C-C và mặt cắt D-D

Điều kiện để bê tông bản chịu toàn bộ lực cắt là:

Dầm phụ là dầm liên tục 4 nhịp Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo, Sơ đồ tính là dầm

liên tục 4 nhịp có các gối tựa là tường biên và dầm chính,

Đoạn gối kê lên tường lấy: Sb  220mm, Chọn 22cm

Theo giả thiết và kích thước dầm chính: bdc hdc = 300 x 600 (mm)

Tải trọng tổng cộng tác dung lên dầm phụ

KHỐI_GS TS.NGUYỄN ĐÌNH CỐNG) và bằng phương pháp nội suy ta đượck=0,24 và có được các giá trị : β1 ,2

Tung độ của biểu đồ bao mômen (nhánh dương)tính theo công thức sau:

+ Tại nhịp biên: M=β1.qdp.L

ob2 + Tại nhịp giữa: M=β1.qdp.L

+ Mômen dương triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn là:

Đối với nhịp biên: x2 = 0,15.Lob =0,15.6,39=0,958m

Đối với nhịp giữa: x3 = 0,15.Lo =0,15.6,3=0,945 m

+ Mô men dương lớn nhất cách gối tựa biên 1 đoạn là:

b)

c)

Hình 10 : Biểu đồ bao nội lực của dầm phụ

a) Sơ đồ tính; b)Biểu đồ bao mômen; c) Biểu đồ lực cắt

4 Tính cốt thép

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20 : Rb = 11,5 Mpa ; Rbt = 0,9 Mpa

Cốt thép dọc của đầm phụ sử dụng loại CII: Rs = 280 Mpa

Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại CI: Rsw = 175Mpa

a Cốt dọc:

 Tại tiết diện ở nhịp:

- Ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

Q kN

6600

6390

6450 6300

1560

2715

(a là chiều dày lớp bảo vệ )

- Giả thiết a=30 mm suy ra: ho = h-a=500mm-30mm=470 mm

- Xác định Sf: Độ vươn lấy không lớn hơn giá trị bé nhất trong các giá trị sau: +(1/6).Lo=1/6.6,3m=1,05m

+ Với bề dày bản hb=80 mm>0,1 hdp=0,1.500mm=50mm nên Sf không vượt quá một nửa khoảng cách giữa dầm phụ,tức là :

 Kích thước tiết diện chữ T b’f=1180 mm;h’f = 80 mm;b =220mm;h =500 mm

Ta tiến hành kiểm tra vị trí trục trung hòa

Hình 11 : Tiết diện dầm phụ

 Tại tiết diện ở gối:

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật (bdp  hdp) = 220  500 mm,

Giả thiết a = 30mm  h0 = h - a = 500-30= 470 mm (với a là bề dày lớp đệm)

Ta có : ' 2

0,3

Khi Rb=11, 5( MPa )≤15( MPa ) ta có αpl=0 3 và ξpl=0.37

Điều kiện kiểm tra :

a) Kiểm tra điều kiện hạn chế về chịu lực cắt:

Để dầm không bị phá hoại lực cắt phải thỏa mãn : Q

4Ø22

2Ø25 2Ø25

2Ø22

2Ø22 2Ø22

b) Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên:

Qmax=Q T B≤0,3 ϕw 1 ϕ b 1 R b bh o

- Với các hệ số ϕw 1,ϕb1 phụ thuộc vào α , μw , vì ta chưa biết cốt đai nên giả sử αμw

=1, (Với bê tông nặng dung cốt liệu bé, cấp độ bền không lớn hơn B25, đặt cốt đai thỏa mãnđiều kiện hạn chế theo yêu cầu cấu tạo thì  1 b1  )1

0,6

b Q

c Khoảng cách ( s ) giữa các lớp cốt đai

Chọn đường kính cốt thép đai φ8 có asw = 50,3 mm2, 2 nhánh

- Khoảng cách cốt đai lấy theo yêu cầu cấu tạo ( sct ) :

- Ở vùng gần gối tựa lấy bằng 1/4 nhịp dầm khi có tải trọng phân bố đều và lấy bằng khoảngcách từ gối tựa đến lực tập trung gần nhất ( nhưng không nhỏ hơn 1/4 nhịp) :

chiều cao tiết diện h =500mm> 450mm nên

s ct min( / 3;500h mm)=min(500/3; 500mm)=min(166,7; 500mm) =160 mm

- Trên các phần còn lại của nhịp :

chiều cao tiết diện h =500 mm > 300 mm nên

s ct min(3 / 4;500h mm)=min(3.500/4; 500mm)=min(375; 500mm)=375mm

Giá trị khoảng cách cốt đai bố trí :

Q*=Qmax – q1.C =93,47 kN – 16,58kN/m.1,56m=67,6kN<Qu=143,4 kN

e Kiểm tra neo cốt thép:

Cốt thép ở phía dưới sau khi cắt , số còn lại khi kéo vào gối đều phải đảm bảo lớn hơn 0,3diện tích cốt thép giữa nhịp:

* Nhịp biên có 3 18 (As=7,63 cm2),sau khi cắt cốt thép ( cắt 1 18 cách tâm tường là:

Điều kiện tại gối :

cdc - đoạn dầm chính kê lên tường, chọn cdc = 330 (mm)

Nhịp tính toán lấy theo khoảng cách từ trục đến trục, cụ thể như sau:

* G 1 Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính

Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải đựoc trình bày như hình 14,

Xác định biểu đồ mômen cho từng trường hợp đặt tải :

Tung độ biểu đồ mômen tại tiết diện bất kì của từng trường hớp đặt tải được xác định theo công thức:

MG = .G.L = .66,53.6= 399,18

MPi = .P.L = .102,96.6 = 617,76.

Mo=P.L =102,96kN.2,0m=205,92 kNm1

Hình 15 : Các trường hợp đặt tải của dầm 4 nhịp

Kết quả tính biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải được trình bày trong bảng 6

Bảng 6 : Biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải

* Trong sơ đồ Mp3 còn thiếu α để tính momen tại các tiết diện 1,2,3,4

ta cắt rời các nhịp AB ;BC Nhip 1 và 2 có tải trọng , tính Mo của dầm đơn giản kê lên 2 gối tự do Mo=P.L1=104,544kN.2,4m=250,9 kNm

Dùng phương pháp treo biểu đồ, quan hệ hình học , xác định được các giá trị momen :

Hình 16 : Sơ đồ bổ trợ tính toán M P3

M1 =

1205,92 198,3 139,82( )

M2 =

2205,92 198,3 73, 72( )

M4 =

1205,92 29, 65 (198,3 29,65) 120,05( )

Hình 17 : Sơ đồ bổ trợ tính toán M P4

M3

1205,92 58, 69 (176, 68 58,69) 107,9( )

M4

2205,92 58, 69 (176, 68 58,69) 68,57( )

Hình 18 : Sơ đồ bổ trợ tính toán M P5

M1 =

1205,92 117,38 166,79( )

M2 =

2205,92 117,38 127, 67( )

M4 =

2(117,38 58,69) 117,38 0( )

M4 =

1(22, 24 88,34) 88,34 51, 48( )

63,84 120,05 29,65

19,15 38,92

58,69

107,90 68,57 176,68

127,67

117,38 58,69

Bảng 7 : Bảng tính biểu đồ bao mômen dầm chính (kNm)

Sinh viên thực hiện : LÔ VĂN THÀNH 55CXD2 35

Mg=312,47 D1

Tác dụng của hoạt tải QPi= i P102,96.i

Trong đoạn giữa nhịp , lực cắt suy ra bởi pp mặt cắt, xét cân bằng đoạn dầm:

Giữa nhịpbiên

Bên trái Gối 2

Bên phảiGối 2

GiữaNhịp 2

Bên tráiGối 3

Bêtông có cấp độ bền chịu nén B20: Rb=11,5 Mpa ; Rbt = 0,9 Mpa

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CII: Rs = 280 Mpa

Cốt đai của dầm chính sử dụng loại C I: Rsw= 175 Mpa

a Cốt dọc:

* Tại tiết diện ở nhịp

- Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T Xác định S f

Kiểm tra:

21762,62

* Tại tiết diện gối

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhậtbdchdc = 300600 mm Ở trên gối cốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trêncùng của cốt thép dầm phụ nên a khá lớn

Giả thiết agối = 70 mm  h0= h - agối = 600 - 70 = 530 (mm)

Tại gối 2, với Mmg=281,88 kNm

6

281,88.10

0, 29 0, 42911,5.300.(530)

2316, 42280.0,82.530

1743,66280.0,87.530

(kNm)  (cm2) (%) Chọn Asc (%)Nhịp biên

(2300x600) 271,68 0,033 0,983 17,62 1,05 425 19,63 1,23Gối 2

2Ø25 1Ø25

- Với cốt thép chịu mômen dương, đặt 1 lớp, chọn chiều dày lớp bảo vệ 30mm  max.

Tại gối 2 đặt cốt thép thành 2 lớp, lớp ngoài 422 (As1=1520mm2)

- Kiểm tra khoảng hở cốt thép: ( 1 hàng 422)

Lớp bảo vệ chọn ở mặt bên là c = 30 mm >  khi đặt cốt thép cách đều nhau thì khoảng hở:t= (b-2c-4)/3=(300-2.30-4.22)/3=50,67mm (lớn hơn quy định là 30mm)

Nên đặt hai thanh giữa ra gần sát hai thanh ở góc ( cách 30mm) để khoảng hở ở giữa lớn hơn, tiện sự dụng đầm dùi khi đổ bê tông

Tại gối 3 đặt 1 lớp thép, a40 25 / 2 52,5  mm, bé hơn a đã dùng là 70mm (h sẽ lớn 0hơn) Vậy là an toàn

5 Tính cốt thép chịu lực cắt:

a tính cốt đai khi không có cốt xiên:

bên phải gối 1, dầm có lực cắt Q1P 135,74kN là hằng số trong đoạn l1

bên trỏi gối 2 Q2T 268, 42kN là hằng số trong đoạn l1

bên phải gối 2 Q2P 198, 03kN là hằng số trong đoạn l1

bên phải gối 3 Q3T 252,87kN là hằng số trong đoạn l1

 Tính lực cắt phải gối 1: Q1P 135,74kN

.

Kích thước dầm: b=300 mm, h= 600 mm, h0 557mm.Tính: 0,3R bh b 0 0,3.11,5.300.557 576495 N 576, 495kN

Tính: Q bmin 0,5R bh bt 0 0,5.0,9.300.557 75195 N 75,195kN

Q bmin 75,195kN Q 135,74 0,3 R bh b 0 576, 495kN

Thỏa mãn điều kiện

Tính toán cốt đai ( không cốt xiên)

Cho Q135,74kN Q db  4,5R bh q bt 02 swVới ý nghĩa là toàn bộ lực cắt do Bê tông và cốt đai chịu hết

s

bt

Q q

w 0 0

Khoảng cách theo tính toán S giữa các lớp cốt đai: tt

w w w

175.100, 48

359,7448,88

s s tt

0,9.300.557

617,12135740

S S  mm lấy S= 280mm cho dễ thi công

 Tính với lực cắt trái gối 2: Q2T 268, 42kN

.

Kích thước dầm: b = 300 mm, h = 600 mm, h lấy gần đúng =530 mm.0Tính: 0,3R bh b 0 0,3.11,5.300.530 548550 N 548,550kN

Tính: Q bmin 0,5R bh bt 0 0,5.0,9.300.530 71550 N 71,550kN

Q bmin 71,550kN Q 268, 42kN0,3R bh b 0 548,550kN

Thỏa mãn điều kiện

+ Chọn trước cốt đai thỏa mãn yêu cầu cấu tạo: Chọn  8, 2 nhánh, s = 130mm.Tính q ( lực cắt mà cốt đai chịu được): sw

w w w

175.100, 48

135, 26 /130

s s s

w

1,5 1,5.0,9.300.530

1058,980,75 0,75.135, 26

bt s

+ Sơ bộ bố trí các lớp cốt xiên:

- Các lớp cốt xiên cách nhau một đoạn:

0 max

0,9.300.530

282,55268420

2Ø22 2Ø22

504 337 227

300 Co=1059

C1 C2

45°

45°

w w w

175.100, 48

135, 26 /130

s s s

0,9.300.547

319, 48252870

3Ø25 2Ø16

769320

504320

320

10931093

300C1

C2

45° 45

°

Hình 27: Bố trí cốt xiên gối 3.

6 Tính toán cốt treo

Tại những chỗ dầm phụ kê lên dầm chính cần có cốt treo để gia cố cho dầm chính( tránh

sự tập trung ứng suất làm phá hoại dầm chính),

Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính là:

S S b

S S

R b

Kết quả tính toán khả năng chịu lực ghi trong bảng 10, mọi tiết diện đều được tính toán theo trường hợp tiết diện đặt cốt thép đơn ( với tiết diện chịu mô men dương thay b bằng'

Cắt 2 25Còn 2 25

Gối 2

Uốn 2 25Còn 4 22

Uốn 2 22Còn 2 22

Gối 3

Uốn 2 25Còn 2 22

271,68 151,77

2000

95,38

281,88 207,19

x

730 2000

730 2000

1514 2000

* Xác định đoạn kéo dài W:

- Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức

: khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lí thuyết

- Tại đoạn đặt đai 8 280a thì

x

1594 2000

8 560a thì

175.2.50,3

31, 44( / ) 560

Bảng 12 : Bảng xác định đoạn kéo dài W

7 Kiểm tra neo cốt thép

Cốt thép ở phía dưới sau khi cắt phải đảm bảo số còn lại được neo chắc vào gối, Thoả mãn:

2

19,82 19, 63 6,54

Thoả mãncốt neo vào tường là 2φ25 có A  S 9,82cm2

2

19,82 19, 63 6,54

Thoả mãn

Độ dài đoạn neo cốt thép vào gối tự do là: lan=15×d=15×25=375 mm

Độ dài đoạn neo cốt thép vào gối giữa là : 400 mm

* Với nhịp giữa: 3 25 có A  S 17, 42cm2 cốt neo vào gối là 2 25 có A  S 9,82 cm2:

19,82 14, 73 4,91

3

(Thoả mãn)

* Tại gối 2 : 4 22 2 25   có As=25,02 cm2, sau khi cắt 2 22 2 25   cốt thép còn lại

phải lớn hơn 60% lượng thép tính toán tại gối 2 Lượng thép còn lại sau khi cắt là 2 22 có As=7,6cm2 >0,6.25,02cm2=15,02cm2 (thỏa mãn)

Tại gối 2: Cốt thép số 2 được uốn lên kết hợp chịu mô men âm ở gối Nếu xét uốn từ dưới lên, điểm bắt đầu uốn cách trục 2 một đoạn 880mm, điểm kết thúc uốn cách trục 2 một đoạn 430mm.Cốt thép số 4 được uốn từ trên xuống để làm cốt xiên, điểm bắt đầu uốn cách trục 2 một đoạn 1160mm, điểm kết thúc uốn cách trục 2 một đoạn 1664mm

Tại gối 3: Cốt thép số 7 được uốn từ trên xuống làm cốt đai, điểm bắt đầu uốn cách trục 3 một đoạn 1090mm, điểm kết thúc cách trục 3 một đoạn 1594mm

Hình 29 : Mặt cắt biểu đồ bao vật liệu và mặt cắt dọc

2Ø22

2Ø22 2Ø22

4Ø22+2Ø25

2Ø22+2Ø25 4Ø22

2Ø22

W=1200

W=850

W=1120 W=1100

1120 4000 450 280 300 1811 4039

6000 6000

45°

45°

+ -

+

770 430

730

1160 1664 880 784

1090 1594 919 675

1240 504

3256

7.THỐNG KÊ CÔT THÉP