Thuyết minh tính toán kết cấu bê tông cốt thép

Thuyết minh tính toán kết cấu bê tông cốt thép Sơ đồ thiết kế; số liệu thiết kế; mặt bằng sàn; mặc trưng tính toán của vật liệu; chọn sơ bộ kích thước hệ dầm sàn;... là những nội dung chính mà "Thuyết minh tính toán kết cấu đồ án: Bê tông cốt thép 1" hướng đến trình bày. Cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin tài liệu.

ii Số liệu tính toán:

+ l: chiều dài cạnh ngắn của ụ sàn;

+ D = 0,8ữ 1,4 ( phụ thuộc vào tải trọng) Trong sơ đồ kết cấu sàn tầng 2 ta thấy ụ sàn lớn nhất cú kớch thước là 7,2x3,6m

;993600.40

1,1

mm

Vậy chọn chiều dày bản sàn là 100 mm

Sàn hành lang cú chiều dày nhỏ hơn, ta chọn chiều dày bản sàn là 80 mm

iv Xác định tải trọng:

IV.1 Cỏc lo i t i trọng tỏc dụng lờn ụ bản:

+ Tĩnh tải: trọng lượng bản thõn của bản BTCT và cỏc lớp cấu tạo, trọng lượng

bản thõn phần tường ngăn, cửa (nếu cú)

Trong đú

δ : Chiều dày của lớp vật liệu, lấy theo mặt cắt cấu tạo sàn

γ : Tọng lượng riờng của lớp vật liệu, lấy theo sổ tay kết cấu

n : hờ số vượt tải, tra theo TCVN2737-1995

+ Hoạt tải sử dụng:

n : hệ số vượt tải, tra theo TCVN2737-1995

* Dựa vào cấu tạo cỏc lớp bề dày sàn, ta cú bảng

tớnh tải trọng của bản thõn sàn và cỏc lớp hoàn

thiện:

đổi thành lực phõn bố đều

- LễÙP VệếA LOÙT 30

- SAỉN LAÙT GAẽCH CIRAMIC

- TRAÙT TRAÀN VXM DAỉY 15

- SAỉN BEÂ TOÂNG COÁT THEÙP

1500009

,07

,

10

m N x

x x

,36,3

25027,0

2

m N x

x x x

7

Lớp trát tường

2/3966

,36,3

16000015

,07,10

2

m N x

x x x

g tc ( N/m 2 ) n g

,36,3

1500009

,015

m N x

x x

,36,3

25027,0

3

m N x

x x x

7

Lớp trát tường

2/5506

,36,3

16000015

,015

2

m N x

x x x

g tc ( N/m 2 ) n g

CB

11

R 60 0

,36,3

1500009

,05

,

1

m N x

x x

6

Lớp trát

2/276

,36,3

16000015

,05,

1

1

m N x

x x x

Ký ki u ơ sàn Tĩnh tải g Hoạt tải p

+ Nội lực trong sàn được tính tốn theo sơ đồ đàn hồi

+ Khi tính tốn ta quan niệm như sau :

- Liên kết giữa sàn với dầm giữa là liên kết ngàm

- Dưới sàn khơng cĩ dầm thì xem là biên tự do

- Sàn liên kết với dầm biên là liên kết khớp

* Đối với bản kê bốn cạnh ta tính như sau:

M2 = αi2 P

MII = -βi2 P Trong đĩ:

Dùng M ' để tínhII

Dùng M để tính2

Dùng M để tínhII

Tính thép bản như cấu kiện ch u uốn: có bề rộng b = 1m = 1000 mm

-Dùng cốt thép:

- Chiều dày lớp bảo vệ :

* Với bêtông cấp độ bền B20: tra bảng phục lục 8 (sách kết cấu BTCT phần cấu kiện cơ bản )

0

h b R

+ Thoả mãn điều kiện cấu tạo

+ Chọn đường kính thép ( khoảng cách giữa các thanh thép ) :

stt = a.1000

tt S

bt S A

1 1

2

min

M = - ql12

M = - ql

min 12

2 1

1

1

Cốt thép trong bản sàn phải được đặt thành lưới Trường hợp sàn bản dầm, cốt thép chịu lực đặt theo phương cạnh ngắn, cốt phân bố đặt theo phương cạnh dài và liên kết với nhau cốt phân bố đặt vào phía trong cốt chiụ lực, được chọn theo cấu tạo, đường kính bằng hoặc bé hơn cốt chịu lực

10

110

Φ

+ Kết quả tính toán nội lực và thép trong sàn thể hiện trong bảng sau:

Tỷ số

l 2 /l 1

Cốt thép Ø ≤ Cốt thép Ø >

3'170 4'800 100 1.50S10 2.40 3.60

S9 3.60 3.60 6'220 2'400 100 1.00

S7 3.60 7.20 4'330 2'400 100 2.00

S8 3.60 3.60 5'520 2'400 100 1.00

15.0 85.0 Mnh = 9/128.q.L = 1'731 0.021 0.989 0.91 0.11% 6 309 150 1.88 0.22%15.0 85.0 Mg = -1/8.q.L = -3'078 0.037 0.981 1.64 0.19% 8 306 150 3.35 0.39%15.0 65.0 Mnh = 1/24.q.L = 1'913 0.039 0.980 1.33 0.21% 6 212 150 1.88 0.29%15.0 65.0 Mg = -1/12.q.L = -3'826 0.079 0.959 2.73 0.42% 8 184 150 3.35 0.52%15.0 65.0 Mnh = 9/128.q.L = 2'242 0.046 0.976 1.57 0.24% 6 180 150 1.88 0.29%15.0 65.0 Mg = -1/8.q.L = -3'985 0.082 0.957 2.85 0.44% 8 177 150 3.35 0.52%

Cốt thép Ø ≤Cốt thép Ø >

STT

Tính thép Cấp bền BT :

CII, A-II

V TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP Ô SÀN S8

4,2

6,32

V.1 Tính toán với moment dương giữa nh p cạnh ngắn M 1 = 2 3 N m

21

R R

h b R

100

h b

3,284

6.14,34

mm D

=

=π

A

a

tt s

.1000

=

+Tính lại diện tích cốt thép :

m mm s

a A

BT s BT

225

5,11.065,0

s

b R

R R

mmin = 0,1% ≤ mBT

=

01000

bt S A

V.2 Tính toán với moment dương giữa nh p cạnh dài M 2 = 10 m

21

R R





α

Sàn dày 100 → lấy a = 21(do thép cạnh dài nằm trên thép cạnh ngắn)

0

h b R

100

h b

3,284

6.14,34

mm D

=

=π

A

a

tt s

s

410

s

b R

bt S A

V.3 Tính toán với moment âm ở gối cạnh ngắn M I = 18 N m

21

R R

h b R

100

h b

24,504

8.14,34

mm D

=

=π

A

a

tt s

.1000

+Tính lại diện tích cốt thép :

m mm s

s

b R

bt S A

V.4 Tính toán với moment âm ở gối cạnh dài M II = 21 Nm m;

21

R R

+ Xác nh αm: 2

0

h b R

100

h b

24,504

8.14,34

mm D

=

=π

A

a

tt s

.1000

+Tính lại diện tích cốt thép :

m mm s

s

b R

bt S A

6,32

VI.1 Xác định nội lực trong sàn bản dầm :

Cắt 1 dải bản rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn (vuông góc với cạnh dài) và xem như 1 dầm

Ô sàn S2 là loại bản dầm, có liên kết 2 đầu thanh là 1N + 1K có :

m Nm l

q

8

5,1.79208

q

128

5,1.7920.9128

-Dùng bê tông có cấp độ bền B20→ Rb = 11,5 MPa

21

R R

h b R

100

h b

3,284

6.14,34

mm D

=

=π

A

a

tt s

s

324

s

b R

bt S A

VI.3 Tính cốt thép cho moment gối : M g = 242 Nm

21

R R

+ Xác nh αm: 2

0

h b R

24,504

8.14,34

mm D

=

=π

A

a

tt s

.1000

+Tính lại diện tích cốt thép :

m mm s

s

b R

bt S A

3600 =

=

⇒ Chọn tiết diện dầm : bxh = 200x300 (mm)

Tại dầm dọc trục 7-8(l = 6m) : Chọn tiết diện dầm : bxh = 200x400 (mm)

I.2 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:

a.Tải trọng do ô sàn truyền vào:( qd1 )

+ Với sàn bản kê bốn cạnh xem gần đúng tải trọng do sàn truyền vào dầm phân bố theo diện tích chịu tải Từ các góc bản, vẽ đường phân giác chia sàn thành các phần tải trọng truyền về các phía của ô sàn Bao gồm hai dạng tải trọng là :

- Theo phương cạnh ngắn tải trọng có dạng tam giác

- Theo phương cạnh dài tải trọng có dạng hình thang + Để đơn giản ta qui đổi tải trọng dạng hình thang và tam giác về dạng phân bố đều

qd

qd

- Dạng tam giác qui đổi về phân bố đều với : qd1= 5 1

1(  2 +3 xg s x l1

Trong đó :

2

1l

2

l

=

* Sơ truyền tải dầm dọc trục B:

S¥ §å TRUYÒN T¶I L£N DÇM DäC TRôC B

S6 S5

S5 S6

S5 S4

S7 S5

S5 S6

S5 S4

S9

S10 S11

S10 S11 S11 S11 S11 S11 S13 S11 S11 S11 S11 S11

+ Ô sàn S4: có gs = 3,72 KN/m2 ; qd1= 4,19( / )

2

6,3.72,3.8

52 8

m KN

4,2

21

33,033,021

52 8

m KN

52 8

m KN

m KN

l 2 ( m )

g s (KN/m 2 )

b.Tải trọng do tường và cửa truyền lên dầm :(qd2)

+ Các mảng tường xây trên dầm đều có cửa kính,khung gỗ nên coi gần đúng tải trọng tác dụng lên dầm là toàn bộ trọng lượng tường và cửa phân bố đều trên dầm

b1 Mảng tường c :

Tải trọng truyền vào dầm là tải trọng hình thang

t t

Trong đó :

21

b2 Mảng tường có cửa : Lấy tổng trọng lượng của Tường + Cửa chia cho l

23,34

m kN l

G

=

=

Nh p = nh p 5= nh p 6-7 = nh p 8-9 = nh p 10-11 = nh p 11-12 = nh p 13-14 và bằng nh p 1-2

32,38

m kN l

67,29

m kN l

Nh p

TẢI TRỌNG DO TƯỜNG, CỬA

l ( m )

g t

2

)

g c 2

c Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm :(q d3 )

Phần sàn giao nhau với dầm được tính vào trọng lượng sàn → Trọng lượng bản thân của dầm chỉ tính với phần không giao với sàn:

+ Phần bê tông : qd3 = 1,1 x γbt x bd( hd – hs )

+ Phần trát : qd3 = 1,3 x γtr x δtr ( bd + 2hd - 2hs )

II.2 Hoạt tải :

+Chỉ có 2 loại là do sàn truyền vào và do dầm phụ khác truyền vào (nếu có)

52 8

m KN

4,2

21

2

4,2.8,4)

33,033,021

+ Ô sàn S12: qd1= 4,05( / )

2

70,1.8,42

*Lập bảng tổng h p tải trọng phân bố u trên dầm:

- Xác định tải trọng trên tất cả các nhịp dầm, cả tĩnh tải lẫn hoạt tải

Tổng T.T (KN/m )

Tổng H.T (KN/m )

II.3 Sơ tải trọng tác dụng lên dầm dọc trục B (dầm D1):

ạt tải 11:

ạt tải 12:

ạt tải 13:

ạt tải 14:

iIi Xác định nội lực dầm theo ph ơng pháp h cross: III.1 Tớnh moment dầm dọc trục B ( Dầm D1)

1.1 Xỏc nh cứng n v qui ước của cỏc thanh:

+ Đối với đầu dầm cú 1 đầu khớp

R1-2= EJ

l

EJ

.4,14

3

1

312

III.2 Hệ số truyền: M tr =&ìM pp, với ' là hệ số truyền

Truyền về đầu khớp: ' =0; Truyền về đầu ngàm: β=0,5

III.3.Xỏc nh mụmen nỳt cứng và tiến hành lập bảng phõn phối mụmen

cho dầm với cỏc trường h p tải ó chất ở trờn:

BẢNG XÁC ĐỊNH MÔMEN NÚT CỨNG

*Tổ h p n i l c cho dầm: Mmax =M tt +∑(M ht >0) ; Qmax =Q tt +∑(Q ht >0)

Mmin =M tt +∑(M ht <0) ; Qmin =Q tt+∑(Q ht <0); |Q|max= Max (Qmax ,Qmin);

G3 -22.97 0.00 0.01 -0.03 0.09 -0.35 1.32 -16.14 -5.90 1.58 -0.42 0.11 -0.03 0.01 0.00 -45.85 -19.85 -45.85

G4 -20.01 0.00 0.00 0.01 -0.03 0.09 -0.35 4.33 -4.85 -5.13 1.38 -0.37 0.10 -0.03 0.01 -30.77 -14.10 -30.77 N9 10.89 0.00 0.00 0.00 -0.01 0.03 -0.13 1.58 -1.78 6.91 -1.85 0.50 -0.13 0.04 -0.01 6.98 19.95 19.95

G10 -20.90 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.03 0.09 -1.16 1.30 -5.06 -5.08 1.36 -0.37 0.10 -0.03 -32.62 -18.04 -32.62 N10 10.01 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.01 0.03 -0.42 0.48 -1.85 6.93 -1.86 0.50 -0.14 0.05 5.73 18.00 18.00

G11 -20.28 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.03 0.31 -0.35 1.36 -5.07 -5.07 1.36 -0.37 0.12 -31.17 -17.12 -31.17 N11 10.27 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.01 0.11 -0.13 0.50 -1.86 6.93 -1.86 0.51 -0.17 6.24 18.32 18.32

diện

Tổ hợp

Trường hợp tải trọng Phần

tử

IV.TÍNH CỐT THÉP DẦM DỌC TRỤC B (DẦM D1):

IV.1.Tính cốt thép dọc : Từ các giá trị mômen lớn nhất ở gối và nhịp tìm được , ta

đi tính thép như sau :

a.Tiết diện ch u moment âm :

Khi tính cốt thép ở gối (ứng với mômen âm ) tiết diện tính toán là hình chữ nhật bxh,

vì cánh chữ T nằm trong vùng chịu kéo không tham gia chịu lực, bỏ qua tác dụng của cánh

Đây là bài toán tính cốt thép, biết : M, b, h, R s , R b → tính A s

tt

(tức là cần phải bố trí trong dầm đó bao nhiêu cốt thép)

Tra bảng: từ B20 , AII với hệ số điều kiện làm việc là 1,0 ra ξR = 0,623

+ Từ ξR tính ra αR ; αR = (1- 0,5ξR) = 0,429

Vì chưa có cấu tạo cốt thép nên chưa thể tính chính xác giá trị a nên phải giả thiết a

M b

α

21(

R R R m

;

;

αα

tính theo cốt kép hoặc tăng tiết diện hoặc tăng cấp bền bê tông hoặc vì 1lí do nào đó mà ta không thể tăng được các yếu tố trên thì ta bổ sung thêm cốt thép vào vùng chịu nén với :

2

' 0

s

tt s

h b

max

s

b R tt

R

R

;

mmm

h b

A s ch

m

b Ti t di n ch u momen dương:

Khi tính cốt thép ở nhịp (ứng với mômen dương),tiết diện tính toán là tiết diện chữ

T, do bản cánh nằm trong vùng bêtông chịu nén, nên ta phải xét đến sự làm vệc của nó

Chiều dài rộng cánh đưa vào trong tính toán là: bf = b+ 2Sc

Trong đó Sc lấy không vượt quá trị số trong 3 trị số sau:

-Xác định vị trí trục trung hoà : Đối với tiết diện 140x30 cm

Moment được tính theo sơ đồ đàn hồi ; hệ số ξR = 0,623

Mf = Rb bfhf(ho-0,5hf)= 11,5x1400x80x(260-0,5x80) = 283360000 Nmm

= 283,4 kNm

Mmax =50,87 kN.m < Mf = 283,4 kN.m Trục trung hòa qua cánh

Tính toán theo tiết diện chữ nhật, thay b = bf

-Xác định vị trí trục trung hoà : Đối với tiết diện 140x30 cm

Moment được tính theo sơ đồ đàn hồi ; hệ số ξR = 0,623

Mf = Rb bfhf(ho-0,5hf)= 11,5x1600x80x(260-0,5x80) = 323840000 Nmm

= 323,8 kNm

Mmax =50,87 kN.m < Mf = 323,8 kN.m Trục trung hòa qua cánh

Tính toán theo tiết diện chữ nhật, thay b = bf

BẢNG TÍNH THÉP DẦM DỌC TRỤC B

(BẢNG EXCEL)

SVTH: Trang : 43

IV.2 Tính cốt thép ngang:Nội lực tính toán: |Q| max

+ Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo

Đoạn gần gối tựa:chiều cao dầm h ≤ 450 thì sct = min(h/2, 150)

chiều cao dầm h > 450 thì sct = min(h/3, 300) Đoạn giữa nhịp: chiều cao dầm h ≤ 300 thì sct = min(h/2, 150)

chiều cao dầm h > 300 thì sct = min(3/4h, 500) Chọn được bước đai s

+ Kiểm tra khả năng ch u ứng suất nén chính của bụng dầm:

Điều kiện: Qmax≤0,3 w1 b1.R b h b o

Trong đó:

s b

A sw w

α = ; sw1=1 5 > α mw

b1=1> R b =1 0,01.> R b: hệ số xét đến khả năng phân phối nội lực

Rb : Cường độ chịu nén của bê tông Rbt : Cường độ chịu kéo của bê tông Eb : Module đàn hồi của bê tông

Es : Module đàn hồi của cốt thép

sw

trục cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng

s: khoảng cách giữa các cốt đai ; b: bề rộng của tiết diện chữ nhật

Nếu không thỏa mãn thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp bền của bê tông Nếu thỏa mãn điều kiện trên thì kiểm tra tiếp các điều kiện khác

+ Kiểm tra iều kiện tính toán cốt ai:

NếuQmax ≤Q bmin = b3.(1+ f + n).R b h bt o =0, 6.(1+ f + n).R b h bt o thì không cần tính toán cốt đai mà đặt theo cấu tạo như trên

Như vậy cần kiểm tra điều kiện trên với hàng loạt tiết diện nghiêng c khác nhau

3

20,6

Tính các giá trị:M b =min( b2(1+ f + n)R b h bt ;1,5.o2 b2R b h bt o2)

=Kiểm tra s đã chọn với stt, nếu s ≤ stt thì thỏa mãn, nếu không cần chọn lại s và kiểm tra

+ Kiểm tra iều kiện không b phá hoại trên tiết diện nghiêng i qua giữa 2

thanh cốt ai (khe nứt nghiêng không cắt qua cốt ai)

Điều kiện:

4 max

BẢNG TÍNH TOÁN CỐT ĐAI DẦM DỌC TRỤC B

(BẢNG TÍNH EXCEL)

SVTH: Trang : 47

I SỐ LIỆU TÍNH TỐN:

I.1 Kích thước cầu thang bộ:

- Chiều cao tầng 1 của nhà là : H = 3,9m nên cầu thang bộ được cấu tạo :

+ Cĩ 3 vế, mỗi vế cĩ 13 bậc, chiều cao bậc là 150, chiều rộng bậc là 300 + Cao trình chiếu nghỉ tầng 1 là 1,95m

- Cầu thang cĩ cấu tạo dạng cốn:

I.2 Số liệu tính tốn:

- Thép bản sàn dùng thép :

+ Ø ≤ 8 dùng thép AI, cĩ Rs = Rsc = 225MPa, Rsw = 170MPa;

+ Ø ≥ 10 dùng thép AII, cĩ Rs = Rsc = 280MPa, Rsw = 180MPa;

- TRÁT ĐÁ MÀI DÀY 20

- LỚP VỮA LÓT DÀY 15

- BẬC XÂY GẠCH ĐẶC b x h = 300 x 150

- BẢN THANG BTCT DÀY 80

- LỚP VỮA LIÊN KẾT DÀY 15

- TRÁT V.X.M DÀY 15

CẤU TẠO BẬC THANG

- Chọn chiều dày bản thang: δ = 80

- Kích thước bậc thang: b x h = 300 x 150

→ Gĩc nghiêng α của bản thang so với phương ngang là:

41,335300

I.3 Phân tích sự làm việc của kết cấu cầu thang:

+ Ơ1 : Bản thang liên kết ở 4 cạnh : Cốn C1, DCN, DChT + Ơ2 : Bản thang liên kết ở 4 cạnh : Tường, Cốn C2, DCN, DCT + Ơ3 : Bản chiếu nghỉ liên kết ở 4 cạnh : Tường, DCN

+ Cốn CT: liên kết ở 2 đầu gối lên DCN, DCT, DCHT + DCN, DCT : liên kết ở hai đầu khớp gối lên tường

II.1 Tải trọng tác dụng:

1.1 Bản thang Ơ1, Ơ2:

a Tĩnh tải:

2 2

2 2

15,03,0

15,03,0.02,0.20000.3,1

h b

h b n

+

+

=+

+

= γ δ

2 2

2 2

15,03,0

15,03,0.02,0.16000.3,1

h b

h b n

+

+

=+

+

= γ δ

2 2

2 2

15,03,02

15,0.3,0.15000.3,12

h b

h b n

+

=+

5 4 3 2

- đá mài Granito dày 20

- lớp vữa lót dày 20

8,3cos

2

SVTH: Trang : 49

8,1

2,4

1

2

l

l

Tính toán theo bản loại dầm;

- Tải trọng quy về phương vuông góc với mặt bản:

q* = qb x cos α = 8506 x 0,894 = 7604 N/m2 ( qb được lấy từ (1) )

- Cắt 1 dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn (vuông góc với cạnh dài) và xem như 1 dầm đơn giản có 2 đầu khớp

645,

R R R

D D

10.3079

3 2

h b R

M A

S

tt

65.96,0.225

10.3079

2 3

0

=

=

=ζ

%1,0

%34,0100.65.1000

30,219100

24,504

8.14,34

24,50.1000

24,50.1000

mm s

a b A

ch

s ch

+ Tính μmax : 100 3,3%

225

5,11.645,0

%100

S

b R R

%38,0100.65.1000

2,251100

%1,

5

1 6

8,3cos

2,4

1

2

l

l

Tính toán theo bản loại dầm

- Tải trọng quy về phương vuông góc với mặt bản:

q* = qb x cos α = 8506 x 0,894 = 7604 N/m2 ( q b được lấy từ (1) )

- Cắt 1 dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn (vuông góc với cạnh dài) và xem như 1 dầm đơn giản có 2 đầu khớp

SVTH: Trang : 51

21.(

645,

R R R

I I

10.2747

3 2

h b R

M A

S

tt

65.97,0.225

10.2747

2 3

0

=

=

=ζ

%1,0

%3,0100.65.1000

6,193100

A tt S tt

Thoả mãn;

B7) Chọn và bố trí cốt thép :

2 2

24,504

8.14,34

24,50.1000

24,50.1000

mm s

a b A

ch

s ch

225

5,11.645,0

%100

S

b R R

%38,0100.65.1000

2,251100

%1,

A S ch

* K t luận: Cốt thép bố trí trong bản thang Ô2 là Ø8 , s = 200mm;

1.3.3 Tính cốt thép cho bản sàn chiếu nghỉ Ô3:

- Kích thước ô bản sàn chiếu nghỉ (tính theo phương ngang):

m

l1 =1,7 ; l2 =6,0m

7,1

0,6

1

2

l

l

Tính toán theo bản loại dầm;

- Cắt 1 dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn (vuông góc với cạnh dài) và xem như 1 dầm đơn giản có 2 đầu khớp