ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1

Khoa: c«ng tr×nh thñy GVHD: nguyÔn Thanh TïngTHIẾT KẾ SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM I.. Khoa: c«ng tr×nh thñy GVHD: nguyÔn Thanh TïngXét một nửa bên trái của dầm..

Trang 1

Khoa: c«ng tr×nh thñy GVHD: nguyÔn Thanh Tïng

THIẾT KẾ SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

CÓ BẢN LOẠI DẦM

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1) Sơ đồ kết cấu sàn theo hình 1

2) Kích thước tính từ giữa trục dầm và trục tường l1=2,1m; l2=5,5m Tườngchịu lực có chiều dày bt=0,34m Cột bê tông cốt thép tiết diện bcxbc=0,4mx0,4m

3) Sàn nhà dân dụng: cấu tạo mặt sàn gồm bốn lớp như trên hình 1 Hoạt tảitiêu chuẩn PTC=1180 kG/m2=11,8 kN/m2, hệ số độ tin cậy của hoạt tải n=1,2

MÆt b»ng sµn

4) Vật liệu: bê tông cấp độ bền theo cường độ chịu nén B15, cốt thép của bản

và cốt đai của dầm dùng nhóm CI, cốt dọc của dầm dùng nhóm CII Các loại cường

1 Chọn kích thước các cấu kiện

* Chọn chiều dày của bản:

h =D l =1,4.2100=78(mm) Chọn h = 80mm

Trang 2

Trong đó:

l1 là nhịp bản; theo số liệu tính toán l1=2,1m

D là hệ số phụ thuộc tải trọng tác dụng lên bản, D=0,81,4

Chọn D=1,4 vì PTC=11,8kN/m2 là khá lớn

m là hệ số phụ thuộc liên kết của bản

Với bản kê bốn cạnh m=3545Với bản loại dầm m=3035Với bản công xôn m=1018Chọn m=35 vì đây là bản loại dầm và liên tục

=5,52,1=2,62>2 , xem bản làm việc theo một phương

- Cắt một dải bản rộng b1=1m vuông góc với dầm phụ và xem dải bản làmviệc như một dầm liên tục (hình 1, 2)

Trang 3

-2

34 , 0

+0,08

2 =1,87 (m)Nhịp giữa: lo=l1-bdp=2,1-0,2=1,9 (m)

Giá trị tínhtoán (kN/m2)Lớp gạch lát dày 10mm, =20kN/m3 0,01.20=0,200 1,1 0,220Lớp vữa lót dày 30mm, =18kN/m3 0,03.18=0,540 1,3 0,702Bản bê tông cốt thép dày 80mm, 

Trang 4

4 Nội lực tính toán

Hình 2: Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản

a, Sơ đồ tính toán; b, Biểu đồ momen; c, Biểu đồ lực cắt

-Giá trị mômen uốn lớn nhất ở nhịp biên và gối thứ hai của dải bản:

2

ob

b l q

=

2

17,52.1,87 11

2

b

b l q

=

2

17,52.1,9 16

Trang 5

5 Tính cốt thép chịu mômen uốn

-Chọn a=15mm cho mọi tiết diện, chiều cao làm việc của bản là:

M

5,57 8500.1.0,065 =0,155Nội lực tính theo sơ đồ hình thành khớp dẻo, nên phải kiểm tra điều kiện hạn chế:

m

 =0,155< pl=0,255Sau khi thỏa mãn điều kiện hạn chế, từ m, tính  :

2

2 1

M

 =225000.0,915.0,0655,57 = 416(mm2)Trong đó:

As là diện tích cốt thép tính toán cho dải bản rộng 1m

Rs là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

Ở đây, cốt thép bản là thép CI nên Rs = 225Mpa = 225000kN/m2

Vậy min=0,05% <%= 0,64% <0,9% => chiều dày bản chọn là hợp lý

Chọn thép có đường kính 8mm, diện tích tiết diện ngang một thanh là as=50,3mm2.Khoảng cách giữa các cốt thép là:

Trang 6

Đối với những ô bản được liên kết toàn khối với dầm tại cả bốn cạnh thì thép chịu lực được giảm tối đa 20% diện tích, có As=286,9.0,8=229,52(mm2).

-Kiểm tra lại chiều cao làm việc ho:

Lấy lớp bảo vệ 10mm Với tiết diện dùng 8 có ho= 80-10-0,5.8=66(mm), với tiết diện dùng 6 có ho=80-10-0,5.6=67(mm) đều xấp xỉ và nghiêng về phía lớn hơn so với trị số đã dùng để tính toán Như vậy, trị số đã dùng để tính toán ho=65mm là thiên về an toàn

-Cốt thép chịu mômen âm:

Trang 7

-Cốt thép chịu mômen dương:

Thép dọc chịu mômen dương được đặt xen kẽ nhau,

Khoảng cách từ đầu mút của cốt thép ngắn hơn đến mép tường là:

Khoảng cách từ đầu mút của cốt thép ngắn hơn đến mép dầm phụ là:

lo+0,5bdc=0,48+0,5.0,3=0,6(m)

-Bản không bố trí cốt đai, lực cắt của bản hoàn toàn do bê tông chịu Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bản:

Qmax=Q2T=19,657kN < Qb min=0,8Rbtb.ho=0,8.750.1.0,065=39kN

Trang 8

Hình 3 Mặt bằng sàn – vùng được giảm cốt thép

Hình 4 Mặt cắt 1-1 và khai triển cốt thép

Trang 9

Xét một nửa bên trái của dầm

Dầm gối lên tường một đoạn không nhỏ hơn 220mm Trong tính toán lấy

Sd=220mm, trên thực tế nên kê dầm phụ lên toàn bộ chiều dày tường để giảm ứngsuất cục bộ từ đầu dầm truyền lên tường Bề rộng dầm chính bdc=0,3(m)

Chênh lệch giữa các nhịp: 5, 29 5, 25, 29 100% =1,7% <10%

Trang 11

Tra phụ lục 11, với tỷ số dp

dp

p

g = 3,17có hệ số k = 0,2935 và các hệ số  1, 2

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng

Bảng3: Tính toán hình bao mômen của dầm phụ

T

Q = 0,6qdplob = 0,6.38,9.5,29 = 123,467 (kN) 2

P

Q = 0,5qdplo = 0,5.38,9.5,2 = 101,14 (kN)

Trang 12

Sơ đồ tính dầm phụ

Hình 6 Sơ đồ tính toán và nội lực trong dầm phụ

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

4 Tính cốt thép dọc

Bê tông cấp độ bền B15 có Rb=8,5MPa ; Rbt=0,75MPa ; Eb=23x103MPa.Cốt thép CI có Rs=225MPa ; Rsc=225MPa ; Rsw=175MPa ; Es=21x104MPa.Cốt thép CII có Rs=280MPa ; Rsc=280MPa ; Rsw=225MPa ; Es=21x104MPa

a Với mômen âm

Tính theo tiết diện chữ nhật b=200mm, h=500mm

M

75, 208 8500.0, 2.0, 465 =0,205< pl=0,255

2

2 1

.100%=0,7%

Tại gối 3, với M = 65,741 kNm:

Trang 13

m

o

b bh R

M

65,741

0,179 8500.0, 2.0, 465  <  pl=0,255

2

2 1

M

 =

6

65,741.10 280000.0,9.0, 465= 561mm2

b Với mômen dương

Tính theo tiết diện chữ T, có cánh nằm trong vùng nén, bề dày cánh hf = 80mm.Giả thiết a = 35mm, ho=500- 35=465(mm)

Độ vươn của cánh Sf lấy không lớn hơn giá trị bé nhất trong các trị số sau:

* 1

6ld=1

6.5,2=0,867(m)

* do hb = 0,08m > 0,1.hdp=0,1.0,5 =0,05m và khoảng cách giữa các dầmngang lớn hơn khoảng cách giữa các dầm dọc 5,5m > 2,1m nên có một nửa khoảngcách thông thủy giữa hai dầm phụ cạnh nhau là: 0,5lo= 0,5.1,9= 0,95(m)

max = 99,062 kN.m < Mf = 561,82 kN.m �Trục trung hòa đi qua cánh.

Tính theo tiết diện chữ nhật b = bf =1,944m; h=0,5m; a = 0,035m; ho=0,465m

Tại nhịp biên, với M=99,062 kN.m:

m

o

b bh R

M

99,062 8500.1,944.0, 465 =0,028<  pl=0,255

2

2 1

    = 1 1 2.0,028

2

Trang 14

o

s h R

M

 =

6

99,062.10 280000.0,986.0, 465= 772mm2

M

 =

6

65,741.10 280000.0,991.0, 465= 510 mm2

Bảng 4: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm

As tính

Cốt thép 220+1 18 118+218 216+116 3 16 216+116Diện tích 882,9mm2 763,5 mm2 603,3 mm2 603,3 mm2 603,3 mm2

Hình 7 Bố trí cốt thép chịu lực trong các tiết diện chính của dầm phụ

6 Tính cốt thép ngang

Các giá trị lực cắt trên dầm:

Trang 15

2

T

Q = 0,6qdplob = 0,6.38,9.5,29 = 123,467(kN)2

P

Q = 0,5qdplo = 0,5.38,9.5,2 = 101,14 (kN)Lấy lực cắt lớn nhất bên trái gối 2, Qmax = 123,467 kN để tính cốt đai, có: a = 2,9cm

(Do a = c + max

2

 = 2+1,8

2 = 2,9 cm ta lại có c ≥ (max; co); Trong dầm có chiều cao h

> 250mm thì co = 20mm (25mm) )

nên ho = 50 – 2,9 = 47,1(cm)

Xác định :

Qbmin=b3Rbtbho=0,6.750.0,2.0,471 = 42,39(kN)

Như vậy Qmax > Qbmin nên cần phải tính toán cốt đai

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

Trang 16

(kN/m) Kiểm tra:

min 2

Qb

ho =

42,39 452.0, 471  (kN/m) > qsw= 31,871(kN/m)

R bh Q

Vậy chọn khoảng cách giữa các cốt đai:

s�min(Stt, Sct, max)= min(220,11; 160; 404,27)mm = 160mmChọn  6, s=160mm.

Tại các gối tựa khác do có lực cắt bé hơn nên tính được stt lớn hơn, nhưngtheo điều kiện cấu tạo vẫn chọn s = 160mm; khu vực giữa dầm lấy s=250mm

Tính chiều dài khu vực gần gối tựa:

qsw1=R A sws. sw =175.56,6 61,91

Trang 17

b b



 ho=2,0

0,60,471 = 1,57 (m)Vậy chọn c = 1,57 (m)

Co1 =

sw1

b M

Kết luận: Chọn đai 6 hai nhánh với khoảng cách s=160mm trên đoạn 1,3m

ở nhịp giữa gần gối tựa và 1,325m ở nhịp biên Phần còn lại ở giữa dầm dùng đai 

6 hai nhánh với s=250mm

* Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng:

Trên đoạn l1=1,3m tính từ gối, bố trí  6a160, ta có Asw=2.28,3=56,6(mm2)

Trang 18

 1 =1+5=1+5.9,13.0,00177=1,081

b1=1- Rb=1-0,01.8,5=0,915

Xét tích:

Qbt=0,3 w1 b1Rbbho=0,3.1,081.0,915.8500.0,20,471=237,54(kN)

Như vậy: Qbt > Qmax=123,467(kN)

Hệ số f xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, do trong đoạn

l1=1,3m tính từ gối, cánh nằm trong vùng kéo, nên f =0.

Do dầm không chịu nén nên n=0

Như vậy tải trọng dài hạn: q1= 24,03(kN/m) < 0,56 qsw= 34,67(kN/m)

M

q = 66,55

61,91 = 1,037(m) > 2ho=0,942(m) �co=0,942(m)

Trang 19

Trang 20

gối 2 uốn 1ϕ18 còn 2ϕ18-As = 508,9 472 0,178 0,911 61,27 Giữa

nhịp

giữa 2ϕ16+1ϕ16-As = 603,3 472 0,0217 0,0989 78,855 cạnh

nhịp

giữa

cắt 1ϕ16+2ϕ16-As = 402,2 472 0,014 0,993 52,783

b Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh

+ Cốt thép số 2 (đầu bên phải): sau khi cắt cốt thép số 2, tiết diện gần gối 2,nhịp thứ hai còn lại cốt thép số 3 (218) khả năng chịu lực ở thơ trên là 61,27 kNm.Biểu đồ bao vật liệu cắt biểu đồ bao mômen ở điểm H, đây là mặt cắt lý thuyết củacốt thép số 2 Bằng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, xác định đượckhoảng cách từ điểm H đến mép gối 2 là 675mm (hình 8)

Trang 21

Hình 8: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết cho cốt thép số 2

Xác định đoạn kéo dài W2: bằng quan hệ hình học giữa các tam giác đồngdạng, xác định lực cắt tương ứng tại điểm H là Q =75 kN Tại khu vực này cốt đaiđược bố trí là 6a160, tính :

Q Q q

Tiến hành tương tự cho các cốt thép khác, kết quả như trong bảng

Bảng 6: Mặt cắt lý thuyết của các cốt thép

Cốt thép số 2 (đầu bên phải) cách mép phải gối 2 là 675mm p

2

W =690mmCốt thép số 3 (đầu bên phải) cách mép trái gối 2 là 1545 mm W 3t

=860mmCốt thép số 5(đầu bên trái) cách mép trái gối 2 là 1735mm t

5

W =360mmCốt thép số 5 (đầu bên phải) cách mép phải gối 3 là 1735mm W5P=360mmCốt thép số 6 (đầu bên trái) cách mép trái gối 3 là 405mm T

6

W =780mmCốt thép số 6 (đầu bên phải) cách mép trái gối 3 là 405mm P

6

W =780mm

Trang 22

c Kiểm tra về uốn cốt thép

-Cốt thép số 2 được sử dụng kết hợp vừa chịu mômen dương ở nhịp biên, vừachịu mômen âm tại gối 2, nó được uốn từ trên gối xuống, điểm bắt đầu uốn cáchmép trái gối 2 là 610mm, điểm có Mtd = M cách mép trái gối 2 là 512mm, điểm kếtthúc uốn cách mép trái gối 2 một đoạn 610+430=1040(mm)

d Kiểm tra về neo cốt thép

- Cốt thép ở phía dưới sau khi được uốn, cắt, số còn lại khi neo vào gối đều

phải đảm bảo lớn hơn 1

3 diện tích cốt thép ở giữa nhịp.Nhịp biên 118+2 20 uốn

1 18 còn 220, diện tích còn 71,17% khi vào gối;

Nhịp giữa 216+1 16 cắt 1 16 còn 2 16, diện tích còn 66,67% khi vào gối.Điều kiện tại gối: Qmax

4 1,5.0,75.200.470

1570

b R bh bt o c

Trang 23

Hình 10: Mặt cắt dọc dầm phụ.

Hình 11: Khai triển cốt thép dầm phụ.

Hình 12: Các mặt cắt ngang dầm phụ.

Bảng thống kê vật liệu dầm phụ

Trang 24

IV TÍNH DẦM CHÍNH

1 Sơ đồ tính

Dầm chính là dầm liên tục bốn nhịp, kích thước tiết diện dầm hdc=700mm,

bdc=300mm, bề rộng cột bc=400mm, đoạn dầm kê lên tường bằng chiều dày tường

bt=340mm Nhịp tính toán ở nhịp biên và nhịp giữa đều bằng l=6,3m Sơ đồ tính

a Xác định biểu đồ bao mômen

Tìm các trường hợp tải trọng tác dụng gây bất lợi cho dầm (hình 15)

Xác định biểu đồ mômen uốn do tĩnh tải G:

Tra bảng phụ lục 12, được hệ số , ta có:

MG = Gl=.61,77.6,3=.389,15(kNm) Xác định các biểu đồ mômen uốn do các hoạt tải Pi tác dụng:

Xét sáu trường hợp bất lợi của hoạt tải, xem các hình 15.c, d, e, f, g, h

Ta có MPi = Pl=.163,57.6,3=.1030,49(kNm).

Trong sơ đồ MP3 = còn thiếu  để tính mômen tại các tiết diện 1, 2, 3, 4 Đểtính toán tiến hành cắt rời các nhịp AB, BC Nhịp 1 và 2 có tải trọng tính, tính Mo

Trang 25

của dầm đơn giản kê lên hai gối tự do Mo= Pl1= 163,57.2,1 = 343,5(kNm) Dùngphương pháp treo biểu đồ, kết hợp các quan hệ tam giác đồng dạng (hình 14), xácđịnh được giá trị mômen:

Kết quả tính toán ghi trong bảng 7

Hình 14: Sơ đồ tính bổ trợ mômen tại một số tiết diện

Trang 26

Hình 15: Sơ đồ tính mômen trong dầm Biểu đồ bao mômen:

Trang 27

Hình 16: Biểu đồ bao mômen xác định theo phương pháp tổ hợp

Tung độ của biểu đồ bao mômen: Mmax=MG+max(MPi); Mmin=MG+min(MPi)Tính toán Mmax và Mmin cho từng tiết diện và ghi vào hai dòng cuối bảng 7.Hình 16 cho hình ảnh chi tiết hơn về Mmax và Mmin cho một nửa dầm (do lợidụng tính chất đối xứng của dầm) Dùng biểu đồ trên hình 17 xác định mômen mépgối Mmg Xác định mômen ở mép gối: từ hình bao mômen trên gối B, thấy rằng phíabên phải gối B độ dốc của biểu đồ Mmin bé hơn phía trái Tính mômen mép bên phíaphải gối B sẽ có trị tuyệt đối lớn hơn

Mmg=Mg – (Mg – ME)

1

0,5b c l

Trang 28

Tung độ của biểu đồ bao lực cắt:

- Do tác dụng của tĩnh tải G: QG= G=.61,77(kN)

- Do tác dụng của hoạt tải P: QPi=Pi= i.163,57(kN)

Trong đó hệ số  lấy theo phụ lục 12, các trường hợp tải trọng lấy theo hình

15, kết quả ghi trong bảng 8

Trong đoạn giữa nhịp, suy ra lực cắt Q theo phương pháp mặt cắt, xét cânbằng của đoạn dầm Ví dụ ở nhịp biên sẽ có:

Thông thường đoạn giữa nhịp có lực cắt khá bé nên đặt thép đai theo yêu cầucấu tạo Hình bao lực cắt được thể hiện trên hình 18

Hình 18: Biểu đồ bao lực cắt

Bảng 8: Tính toán và tổ hợp lực cắt

Trang 29

4 Tính cốt thép dọc

Bêtông cấp độ bền B15 có Rb=8,5MPa; Rbt=0,75Mpa; Eb=23.103 MPa

Cốt thép dọc nhóm CII có Rs=280MPa; Rsc=280 MPa; Es=21.104 MPa

Cốt đai nhóm CI có Rsw=175 MPa; Es=21.104 MPa

Tra bảng phụ lục 8, với hệ số điều kiện làm việc của bêtông  2=1,0

Hệ số hạn chế vùng nén là R=0,65; R=0,439; R=0,675

a Với mômen âm

Tính theo tiết diện chữ nhật b=300mm, h=700mm.

Ở trên gối cốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trên cùng củathép dầm phụ nên a khá lớn Giả thiết a=70mm, ho=700-70=630mm

Tại gối B, với Mmg =409,5kNm:

m= 2

o

b bh R

M

409,5 8500.0,3.0,63 =0,405<  R=0,439

2

2 1

M

 =

6

409,5.10 280000.0,718.0,63= 32,332(cm2) Kiểm tra

Tại gối C, với Mmg = 340,3kNm; m=0,336;  =0,786; As=24,544cm2; =1,299%

b Với mômen dương

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề dày cánh hf =80mm Giả thiết a = 40 mm, ho=700-40=660mm

Độ vươn của cánh Sf lấy không lớn hơn giá trị bé nhất trong các trị số sau:

Trang 30

387,338 8500.2, 4.0,655 =0,044<=0,439

2

2 1

M

 =

4

387,388.10 280000.0,977.0,655=21,617(cm2) Kiểm tra

Bảng 9: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm

As tính toán 21,617 cm2 32,332cm2 15,055 cm2 24,544 cm2

Cốt thép 225+228 2 30+2 28+225 2 22+2 22 230+230Diện tích 22,134 cm2 36,28 cm2 15,204 cm2 28,274cm2

Trang 31

Hình 19: Bố trí cốt thép tại các tiết diện chính

5 Tính cốt thép chịu lực cắt

a Tính cốt đai khi không có cốt xiên

Bên phải gối A, dầm có lực cắt P

A

Q = 184,283 kN là hằng số trong đoạn l1 Bên trái gối B, dầm có lực cắt T

Kiểm tra điều kiện, tính toán cốt thép chịu cắt xem có thỏa mãn:

có Qbmin=b3Rbtbho = 0,6.750.0,3.0,655 = 88,425(kN)0,3Rbbho=0,3.8500.0,3.0,655 = 501,075(kN)

C1 � 2

3

b b

Q Q Q



Với Co=2ho=1,31m

Trang 32

Khoảng cách giữa các lớp cốt đai:

m

R bh Q



=

2 3

1,5.0,75.300.655

786

184, 283.10  (mm)

- Vậy chọn khoảng cách giữa các cốt đai:

s= min(stt , sct , smax)=min(420; 233; 780)mm=233(mm)

Kiểm tra khả năng chịu cắt của dầm tại các khu vực này:

Tính lực cắt mà cốt đai chịu được:

b s

C +qswCo=193,061

1,8 +183,167.1,027=295,305(kN) < QBt= 295,512kN

Trang 33

Không lớn hơn quá 5%

�Khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng được đảm bảo.

Bố trí cốt đai 10, 2 nhánh, khoảng cách s=150mm tại khu vực bên trái gối B

6 Tính cốt treo

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính cần bố trí cốt treo để gia cố cho dầm chính

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

h P

h R

655 938,32175

A

a = 938,32 5,976 2.78,5  chọn n=6

Đặt mỗi bên mép dầm phụ ba đai, trong đoạn hs=155mm

Khoảng cách giữa các đai là 50mm, đai trong cùng mép dầm phụ 55mm

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	2,55 MB