11 BANG TINH 121 132 CHUONG VI DAM LIEN HOP DAM CHINH

Tấm tôn thép profile sheeting Sử dụng tấm tôn thép comflor 46 có dạng như sau : Hình 6.2... CHIỀU RỘNG THAM GIA LÀM VIỆC CỦA SÀN Đối với dầm chính, sơ đồ tính là dầm 2 đầu ngàm, nên cầ

Bảng Tính DẦM CHÍNH LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG

Tựa Đề Dầm chính nhịp 8,85 m khung trục 4

6.1 MẶT BẰNG BỐ TRÍ DẦM CHÍNH

Hình 6.1 Mặt bằng bố trí dầm chính

6.2 DỮ LIỆU BAN ĐẦU

6.2.1 Tấm tôn thép (profile sheeting)

Sử dụng tấm tôn thép comflor 46 có dạng như sau :

Hình 6.2 Cấu tạo sàn liên hợp

Giới hạn chảy : fyp = 350 N/mm2

Module đàn hồi : Es = 210 kN/mm2

Chiều dày tấm tôn : ts = 1,2 mm

Chiều dày thiết kế : tp = 1,16 mm

Diện tích tiết diện : Ap = 1534mm2/m

Chiều cao tấm tôn thép : hp = 46 mm

Thể tích bê tông trên

một đơn vị diện tích : Vc = 0,101 m3/m2

Trọng lượng tôn thép : Wp = 0,13 kN/mm2

Mômen quán tính dương : I+

= 53 cm4/m Mômen quán tính âm : I- = - cm4/m

Sức kháng đặc trưng : Mpa =6,59 kNm/m

Sức kháng mômen dương : MRd+= 5,99 kNm/m

Sức kháng mômen âm : MRd

-= 6,23 kNm/m Khoảng cách từ mặt dưới

tới trọng tâm tấm tôn : e = 18,6 mm

Khoảng cách từ mặt dưới

tới trọng tâm tấm tôn : ep = 20,44 mm

Lực cắt đặc trưng : Vpa = 92,73 kN

Lực cắt tính toán : VRd = 92,73 kN

Thông số kiểm tra cắt dọc : m = 86,8 N/mm2

k = 0,216 N/mm2

6.2.2 Đặc trưng sàn

Chiều cao sàn liên hợp : h = 120 mm

Chiều cao lớp bê tông phía trên tấm tôn hc = 74 mm

Khoảng cách từ mặt trên

đến trọng tâm tấm tôn : dp = 101,4 mm

6.2.3 Bê tông

Cấp độ bền bê tông : C20/25

Trọng lương riêng : γ = 25 kN/m3

Cường độ chịu nén mẫu hình trụ : fck = 20 N/mm2

Cường độ chịu kéo mẫu hình trụ : fctm = 2,2 N/mm2

Module đàn hồi cát tuyến : Ecm = 29 kN/mm2

6.2.4 Đặc trưng cốt thép

Đường kính cốt thép : ϕ = 10 mm

Khoảng cách rải cốt thép : a = 150 mm

Diện tích cốt thép : As = 523 mm2/m

Giới hạn đàn hồi : fsk = 420 N/mm2

Module đàn hồi : Ea = 210 kN/mm2

6.2.5 Hệ số an toàn

Tĩnh tải : γG = 1,35

Hoạt tải : γQ = 1,5

Bê tông : γc = 1,5

Thép tôn, thép kết cấu : γap, γa = 1,1

Cốt thép thanh : γs = 1,15

Chốt liên kết chịu cắt : γV = 1,25

6.2.6 Đặc trưng thép hình

Chọn mác thép XCT42 tương đương S275

Giới hạn chảy : fyp = 260 N/mm2

Module đàn hồi : Ea = 210 kN/mm2

Trọng lượng riêng : γa = 78,5 kN/m3

Trọng lượng trên mét dài : wa = 0,88 kN/m

Diện tích mặt cắt ngang : Aa = 112 cm2

Chiều cao : h = 550 mm

Bề rộng : b = 200 mm

Chiều dày cánh : tf = 15 mm

Chiều dày bụng : tw = 10 mm

Mômen quán tính trục x-x : Ix-x= 54662 cm4

Mômen kháng uốn trục x-x : Wx-x = 1988 cm3

Mômen kháng uốn dẻo trục x-x : Wpl,x-x = 2281 cm3

Bán kính quán tính trục x-x: rx = 22,09 cm

Mômen quán tính trục x-x : Iy-y= 2004,3 cm4

Mômen kháng uốn trục x-x : Wy-y = 200,4 cm3

Bán kính quán tính trục x-x: ry = 4,23 cm

6.2.7 Đặc trưng chốt liên kết chịu cắt

Đường kính : d = 19 mm

Chiều dài ban đầu : h = 100 mm

Chiều dài sau khi hàn : hs = 95 mm

Sức bền kéo đứt : fu = 450 N/mm2

6.3 CHIỀU RỘNG THAM GIA LÀM VIỆC CỦA SÀN

Đối với dầm chính, sơ đồ tính là dầm 2 đầu ngàm, nên cần xác định bề rộng tham gia làm việc của sàn tại 2 vị trí giữa nhịp và gối tựa

Hình 6.3 Sơ đồ tính chiều rộng tham gia làm việc của sàn

b1 = 3 (m)

b2 = 3 (m)

Chiều dài nhịp dầm Le = 8,85 (m)

 Tại vị trí giữa nhịp :

be1 = min(Lo/8, b1) = min (0,7.8,85/8 , 3) = 0,7743 (m)

be2 = min(Lo/8, b2) = min (0,7.8,85/8 , 3) = 0,7743(m)

Vậy chiều rộng tham gia làm việc của sàn là :

eff e e

 Tại vị trí gối tựa d

Nhận xét thấy chiều rộng sàn tham gia làm việc đối với gối tựa biên nhỏ hơn gối tựa trung gian , vì thế sẽ tính toán kiểm tra tiết diện với chiều rộng tham gia làm việc của sàn ở gối tựa biên

be1 = min(Lo/8, b1) = min (0,25.8,85/8 , 3) = 0,2765 (m)

be2 = min(Lo/8, b2) = min (0,25.8,85/8 , 3) = 0,2765(m)

1

2, 25

0, 2765

2

2, 25

0, 2765

Vậy chiều rộng tham gia làm việc của sàn là :

6.4 KIỂM TRA LOẠI TIẾT DIỆN

Hệ số 235 235 0,95

260

y

f

Bản cánh :

95

6,33

15

c

t   <9ε = 8,55 → Tiết diện loại 1

Bản bụng :

520

52

10

d

t   <72ε = 68,45 → Tiết diện loại 1

6.5 KIỂM TRA TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG

6.5.1 Tải trọng

Lập bảng tính tải trọng như sau :

Loại tải trọng Tiêu chuẩn Tính toán

Trọng lượng bản thân dầm gb (kN/m) = 0,88 1,18

Phản lực dầm phụ P (kN) = 64,31 88,78

6.5.2 Kiểm tra ở trạng thái tới hạn (ULS)

Vì là dầm liên tục 2 đầu ngàm chịu tải tập trung, nên thực hiện mô hình tính toán bằng SAP2000 để lấy giá trị nội lực cũng như độ võng

Chiều dài nhịp : le = 8,85 m

Sơ đồ tính mô hình trong SAP2000

Hình 6.4 Sơ đồ gán tải trọng dầm chính

Giá trị mômen do tải trọng gây ra :

Hình 6.5 Biểu đồ mômen dầm chính

Giá trị lực cắt do tải trọng gây ra :

Hình 6.6 Biểu đồ mômen dầm chính

Khả năng chịu mômen dương của dầm thép :

3 6

260 2281 10

10 539,15 1,1

y

a

f





Diện tích chịu cắt của thép hình :

A   b t  t  r t 11200 2 200 15 5200    (mm2)

Khả năng chịu cắt của dầm thép :

,

5200 260

709, 62

v y

pl Rd

A f

V







Vậy MSd

+

= 97,44 kNm < Mpl,Rd → OK

Vậy MSd- = 197,47 kNm < Mpl,Rd → OK

Vậy VSd = 101,72 < Vpl,Rd → OK

6.5.3 Kiểm tra ở trạng thái làm việc (SLS)

Độ võng lớn nhất trong quá trình thi công :

max 3,56

  mm < Le/180 = 49,2 → OK

6.6 KIỂM TRA TRONG GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP

6.6.1 Tải trọng

Trọng lượng bản thân dầm gb (kN/m) = 0,88 1,18

6.6.2 Kiểm tra ở trạng thái tới hạn (ULS)

6.6.2.1 Sức bền tiết diện chịu mômen dương

Sức bền dẻo của bản bê tông chịu nén:

0

0,85 ck 0,85 ck

cf

Với n là số sóng tôn nằm trong bề rộng hữu hiệu beff, do sóng tông song song với trục dầm nên kể đến phần bê tông trong sóng tôn

Sức bền dẻo của dầm thép khi chịu kéo :

,

260

11200 2647, 27

1,1

y

a

f



Giá trị 2 2 200 15 260

1418, 2 1,1

a

b t f



,

,

2 –

a

b t f

















→ 1798,11 2647, 27

849,16 1418, 2







→ Trục trung hòa qua cánh của dầm thép

Hình 6.7 Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua cánh dầm thép

Cánh tay đòn z từ mặt trên sàn đến trục trung hòa :

 ,  1,1 849,16

74 46 128,98

y f

b f

Khả năng chịu mômen dương của tiết diện dầm liên hợp:

, , 0,5 a 0,5 c p 0,5 , p

6.6.2.2 Sức bền tiết diện chịu mômen âm

Bố trí cốt thép chịu mômen âm , chọn bố trí 4 ϕ 16 có As = 804,4 mm2 ( đóng vai trò

là cốt thép chịu kéo lúc tính liên kết)

Sức bền chịu kéo của cốt thép dọc :

3

804, 4 390

10 272,8 1,15

s sk

s

s

A f

F



,

,

2 –

a

b t f

















→ 272,8 2647, 27

2374, 47 1418, 2







→ Trục trung hòa qua bụng dầm thép

Hình 6.8 Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bụng dầm thép

Cánh tay đòn zw :

272,8 1,1

57,71

w

F

z

t f

Khả năng chịu mômen âm của tiết diện :

539,15 272,8 0,5 550 0,5 74 46 0,5 272,8 57,71

628,94 1000

6.6.2.3 Khả năng chịu cắt của tiết diện

Diện tích chịu cắt của thép hình :

Khả năng chịu cắt của dầm thép :

,

5200 260

709, 62

v y

pl Rd

A f

V







Do khung trục 4 đối xứng nên thực hiện việc lấy giá trị nội lực của một nửa khung trong Etabs và tổng hợp được các giá trị như sau (bảng giá trị nội lực các trường hợp

tổ hợp tham khảo phụ lục)

Bảng tổng hợp bao gồm nội lực của tầng điển hình và tầng trệt do có sự khác biệt về tải trọng ( tầng trệt để xe nên hoạt tải lớn)

Dầm chính nhịp 8,85m MSd (kNm) VSd (kN) Tầng điển hình -558,93 325,76 -307,51 312,88 Trệt -506,99 320,96 -325,34 325,72

Vậy giá trị MSd,max+ = 325,76 kNm; MSd,max- = 558,93 kNm; VSd,max = 325,34 kN

Vậy MSd,max + = 325,76 kNm < Mpl,Rd + = 873,43 kNm → OK

Vậy M Sd,max - = 558,93 kNm < M pl,Rd - = 628,94 kNm → OK

Vậy VSd,max = 325,34 kN < Vpl,Rd = 709,62 kN → OK

Lực cắt do tải trọng gây ra nhỏ hơn một nửa khả năng chịu cắt nên không gây ảnh hưởng đến khả năng chịu mômen trong vùng mômen âm

Kiểm tra điều kiện ổn định của bản bụng do lực cắt :

d = 520 mm

t = 10 mm

d/t = 52 < 63ε = 59,89 → Bản bụng không mất ổn định do lực cắt

6.6.2.4 Thiết kế liên kết chống trượt cho dầm

Giá trị phá hoại của chốt :

(1)

19

81,66

1, 25

u

Rd

v

d f

P





Giá trị phá hoại của bê tông bao xung quanh chốt :

(2) 0, 29 0, 29 1 19 20 29 10

63,78

1, 25

Rd

v

d f E



Với α = 1 do h/d > 4

Sức bền chống cắt của chốt :

 (1) (2)

Chốt hàn trong bản sàn liên hợp được nhân với một hệ số giảm

Khi sườn tấm tôn đặt song song với trục dầm hệ số hiệu chỉnh kt tính như sau:

Đặt 1 chốt liên kết

0,6 stud 1 1

l

b h

k

   

131,5 95

46 46

l

kl > 1→ lấy kl = 1

Vậy sức bề chống cắt của 1 chốt trong sàn liên hợp bằng :

63,78 1 63,78

Rd

Lực cắt dọc trục :

0,85 min a y ; eff c ck s sk

lf

V

  min 2647, 27;1798,11 272,82070,91 (kN)

Lượng chốt hàn trên nửa dầm cần để liên kết hoàn toàn :

2070,91

32 63,78

lf

f

Rd

V

N

P

Số chốt có thể bố trí được thực tế trên nửa dầm là :

/ 2 8850 / 2

44

225 100

e

L

Vậy đủ chỗ để bố trí liên kết để đạt được liên kết hoàn toàn

Chi tiết bố trí và kích thước tuân thủ theo tiêu chuẩn trong phần lý thuyết và bản vẽ thuyết minh

6.6.2.5 Cốt thép ngang chống phá hoại do cắt dọc

Bố trí thép ngang trong phạm vi bề rộng tham gia làm việc vủa sàn

Bố trí cốt thép ϕ12 @100 có As = 1131 mm2

63,78

0,1

Rd

Sd

P

V

s

Chiều dài phá hoại chính là bề rộng nhỏ nhất trong mặt cắt ngang qua sàn, trong

trường hợp này , Ls = hc = 74 mm

Giá trị lực kháng cắt của bê tông : τRd = 0,26 N/mm2

Khả năng bê tông chịu cắt và cố thép chịu kéo :

(1)

V   L bA f  A f 

2,5 0, 26 74 1000 1131 390 / 1,15 10 431

Rd

Khả năng bê tông chịu nén :

(2)

V  L f b  A f 

(2)

3 1,1

0,2 74 1000 /1,5 1534 350 / 479,13

Rd

Vậy khả năng chịu cắt dọc :

 (1) (2)

V  V V  (kN) > VSd → OK

6.6.3 Kiểm tra ở trạng thái sử dụng (SLS)

6.6.3.1 Độ võng

Hệ số tính đổi n :

10,86

1

29

a

cm cm

E

n

E E

Tỷ số diện tích dầm thép với diện tích cánh bê tông :

1120 100

0,098

1548 74

a

eff c

A

r

b h



 Trong vùng mômen dương nên mômen quán tính tiết diện không nứt là :

2

3

2

a



11200 74 2 46 550 1548 74

54662 10 10 124774,72

4 1 10,86 0,098 12 10,86

(cm4)

Độ võng lớn nhất :lấy từ Etabs

δmax = 12 mm < L/250 = 8850/250 = 35,4 mm → OK

6.6.3.2 Nứt bê tông

Bề rộng giới hạn vết nứt chọn wk = 0,3 mm

Khoảng cách giữa trục trọng tâm cánh bê tông và trọng tâm tiết diện liên hợp khi xem

bê tông không nứt và bỏ qua cốt thép :

z0 = z – hc/2 = 128,98 – 74/2 = 91,98 mm

 0

1

0,3 1

1 / 2

c

c

k

 → k c 1 74 / 2 91,981 0,3 1,01

→ kc = 1

Hệ số giảm sức bề chịu kéo k = 0,8

Hệ số giảm do trượt cục bộ ks = 0,9

Bố trí 2ϕ25 nên ứng suất trong cốt thép σs = 280 N/mm2

Cường độ chịu kéo bê tông sau 28 ngày :fct = 3 N/mm2

Diện tích phần bê tông chịu kéo Act = beffhc = 30698,43 mm2

Diện tích cốt thép tối thiểu :

 A s min kk k f A s c ct ct /s  1 0,8 0,9 3 30698, 43 / 280   236,8 mm2

Vậy cốt thép bố trí chống nứt là đủ

BẢNG TÓM TẮT TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH NHỊP 5,9m KHUNG TRỤC 5 & DẦM CHÍNH NHỊP 2,95m KHUNG TRỤC 4

Chọn tiết diện giống nhau cho 2 loại dầm này vì để đơn giản thuận tiện trong chế tạo, đồng thời tăng độ cứng tổng thể cho nhà và thiết kế liên kết được đồng bộ

Một số giá trị thuộc dầm nhịp 2,95 không có do dầm vồng lên và không xuất hiện mômen âm

Kí hiệu Đơn vị B 5,9m B 2,95m

Nhịp dầm L mm 5900 2950

Đặc trưng tiết diện

Kiểm tra ổn định tiết diện dầm thép

Nội lực giai đoạn thi công

Kiểm tra khả năng chịu lực giai đoạn thi công

Nội lực giai đoạn liên hợp

Khả năng chịu lực tiết diện liên hợp

Mômen kháng dương tiết diện

liên hợp

MplRd kNm 387,76 330,15

Mômen kháng âm tiết diện liên

hợp

MplRd kNm 290,35 290,35

Khả năng chịu cắt tiết diện liên

hợp

VplRd Kn 398,38 398,38

Kiểm tra khả năng chịu lực tiết diện liên hợp

Khả năng chịu uốn MSd < MplRd OK OK

Tính toán số lượng neo liên kết

Lực cắt phá hoại bê tông quanh

neo

Số lượng neo có thể liên kết N Neo 30 15

Tính toán côt thép ngang

Kiểm tra độ võng

Kiểm tra vết nứt trong vùng cánh bê tông

Diện tích cốt thép tối thiểu Asmin mm2/m 221 108 Diện tích cốt thép đã bố trí sãn As mm2/m 981 981