1.2.Tính cốt chịu lực: Chọn khoảng cách từ tâm cốt thép tới mép chịu kéo, nén của tiết diện cột là a=a’= 4cm... Nếu > max thì tăng kích thớc tiết diện rồi tính lại.. Nếu A > A0 thì n
Trang 1Chơng iv
tính toán cột và dầm
Thiết kế các cấu kiện cơ bản
1.Tính toán cốt thép cột(Cột trục E):
1.1Các thông số tính toán:
Tiết diện cột bxh = 35x50 cm
Chiều cao cột l =425 cm
Vật liệu:
Bê tông M300 : Rn = 130 kg/cm2, Eb = 2.9x106 kg/cm2 Cốt thép nhóm AIII: Ra=Ra’=3600 kg/cm2, Ea = 210x104kg/cm2 Cốt đai nhóm AI: Rađ =1800 kg/cm2
Ao=0.412, αo=0.58 Cột đợc tính theo tiết diện chịu nén lệch tâm đặt cốt đối xứng
1.2.Tính cốt chịu lực:
Chọn khoảng cách từ tâm cốt thép tới mép chịu kéo, nén của tiết diện cột là a=a’= 4cm
Chiều cao làm việc của tiết diện là: ho=h-a=50-4=46 cm
Chiều dài tính toán của cột : lo=0.7xl=0.7x425=297.5 cm
0 297.5
5.95 8 50
h
c
l
h
bỏ qua ảnh hởng của uốn dọc
Độ lệch tâm tính toán: eo = eo1+e'o
e'o =max(2cm,h/25)=50/25=2 cm
*Tính toán với cặp 1 ( M = - 7.04Tm ; N =-109.32T )
e = e0+0,5h-a= 8.84+50/2 - 4 =29.84cm
αoho=0.58x46=26.68 cm
109320
28.03
130 30
N
Rnb
Vì x>αoho, vậy tính theo trờng hợp lệch tâm bé, ta phải tính lại x để tính Fa
và Fa’
eo=8.84cm <0.2ho=9.2 cm
(1.8 1.4 ) 50 (1.8 1.4 0.58) 8.84 36.46
46
h
ho
Fa = Fa'=
) (
) 5 , 0 ( , 0 ' 0 , h a R
x h
bx R Ne a
n
'
109320 29.84 130 30 36.46 (46 0.5 36.46)
4.54 2
3600 (46 4)
a a
*Tính toán với cặp 2 ( M = -1.16 Tm ; N =-131.93 T )
e = e0+0,5h-a= 3.28+50/2 - 4 =24.28cm
αoho=0.58x46=26.68 cm
Trang 2131930
33.83
130 30
N
Rnb
Vì x>αoho, vậy tính theo trờng hợp lệch tâm bé, ta phải tính lại x để tính Fa
và Fa’
eo=3.28cm <0.2ho=0.2x46=9.2 cm
(1.8 1.4 ) 50 (1.8 1.4 0.58) 3.28 44.98
46
h
ho
Fa = Fa'=
) (
) 5 , 0 ( , 0 ' 0 , h a R
x h
bx R Ne a
n
131930 24.28 130 30 44.98 (46 0.5 44.98)
6.09 2
Ta thấy thép tính đợc với cặp đều nhỏ hơn 0 vậy chọn thép theo cấu tạo và bố trí cho toàn cột Chọn 6ỉ20 có Fa=18.84cm2
Các cột khác đợc tính nh trên và đợc lập thành bảng trong phần phụ lục
1.3.Tính toán cốt đai cho cột:
* Cốt thép đai.
Lực cắt ở các cột tơng đối nhỏ Do đó thép đai đợc đặt theo cấu tạo thỏa mãn các điều kiện : khoảng cách giữa các cốt đai không lớn hơn 15d2 (d2 là đờng kính bé nhất của cốt dọc ) U < 15 d2 =15 x 2.0 = 30 cm
Vậy chọn khoảng cách giữa các cốt đai là 20 cm
Trong đoạn nối cốt dọc khoảng cách giữa các cốt đai không vợt quá 10 d2
U<10 x 2.0 =20 cm Vậy chọn khoảng cách giữa các cốt đai là 15 cm
Đoạn nối cốt dọc vào móng thì khoảng cách cốt đai là 20 cm
Đờng kính cốt đai > 0.25d1 =0.25 x 2.0 =0,5cm và không nhỏ hơn 5mm
Vậy chọn thép đai 6a200
2- Tính toán cốt thép dầm:
2.1.Các thông số tính toán:
- Bê tông mác 300 : Rn = 130 kG / cm2, Rk = 10 kG / cm2
- Cốt dọc nhóm AIII: Ra = 3600 kG / cm2
- Cốt đai nhóm AI: Ra = 2300 kG/ cm2, Rđ = 1800 kG/ cm2
Nội lực tính toán đợc chọn nh đã đánh dấu trong bảng tổ hợp nội lực ở đây ta chọn các nội lực có mô men dơng và mô men âm lớn nhất để tính thép dầm
2.2.Cơ sở tính toán.
+ Tính toán với tiết diện chịu mô men âm
Tính toán theo sơ đồ đàn hồi, với bê tông Mác 300 có A0 = 0,412
Vì cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua, tính toán với tiết diện b x h
Tính giá trị: A = 2
0
h b R
M n
, h0 = h - a
- Nếu A A0 thì tra hệ số theo phụ lục hoặc tính toán:
= 0,5.(1 + 1 2 A )
53
F
a’
h 0
F a
Trang 3Diện tích cốt thép cần thiết: Fa =
0
.h
R
M
a
Kiểm tra hàm lợng cốt thép : 100
.
%
0
h b
F a
(%)
min = 0,15% < % < max
=0.Rn/Ra=0,58.130/3600=2.09%
Nếu < min thì giảm kích thớc tiết diện rồi
tính lại
Nếu > max thì tăng kích thớc tiết diện rồi
tính lại
Nếu A > A0 thì nên tăng kích thớc tiết diện để
tính lại Nếu không tăng kích thớc tiết diện thì
phải đặt cốt thép chịu nén F’a và tính toán
theo tiết diện đặt cốt
kép
Tính toán với tiết diện chịu mô men dơng:
Do bản sàn đổ liền khối với dầm nên nó sẽ
cùng tham gia chịu lực với sờn khi nằm trong vùng nén Vì vậy khi tính toán với mô men dơng ta phải tính theo tiết diện chữ T
Bề rộng cánh đa vào tính toán : bc = b + 2.c1
Trong đó c1 không vợt quá trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:
+ Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm
+1/6 nhịp tính toán của dầm
+ 6.hc khi hc > 0,1.h
hc:chiều cao của cánh, lấy bằng chiều dày bản
Xác định vị trí trục trung hoà:
Mc = Rn.bc.hc.(h0 - 0,5.hc)
- Nếu M Mc trục trung hoà qua cánh, lúc này tính toán nh đối với tiết diện chữ nhật kích thớc bc x h
- Nếu M > Mc trục trung hoà qua sờn, cần tính cốt thép theo trờng hợp vùng nén chữ T:
- Tính toán trong trờng hợp M > Mc:
0
0 / 2 ) (
) (
Rnbh
h h h b b Rn
M c c c
+ Nếu A>A0 =0,412 thì tăng chiều cao dầm hoặc đặt cốt kép (cốt dọc chịu nén)
+ Nếu A<A0 =0,412 thì tính = 1- 1 2A
- Diện tích của tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo:
Fa=
a
c c n n
R
h b b R h b
R 0 ( )
- Diện tích cốt thép cấu tạo: Fact = min bh0 = 0,0015bh0
+ Nếu Fa > Fact thì chọn cốt thép bố trí theo Fa
+ Nếu Fa < Fact thì lấy Fa=Fact để bố trí cốt thép
2.2.áp dụng tính toán cho dầm tầng 1:
Tính thép cho dầm nhịp E-F
Mômen đầu trái: Mt=-10.76 tm
Mômen giữa nhịp:Mg= 4.48 tm
F a
1
b c
c 1
h c
h 0
Trang 4Mômen đầu phải: Mp=-10.65 tm.
a.Tính thép chịu mômen dơng
Mômen giữa nhịp Mg= 4.48 tm =4480 kgm
Bề rộng cánh đa vào tính toán : bc = b + 2.c1
Trong đó c1 không vợt quá trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:
Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm:
0,5.(6.0 - 0.5) = 2.75(m)
Một phần sáu nhịp tính toán của dầm:
6
1
6.0 = 1.0 m
6hc : (với hc là chiều cao cánh lấy bằng chiều dày của bản )
6x hc = 6 x 0,1 = 0.6 (m)
bc = 25 + 2 x 60 = 145 (cm)
Giả thiết a = 4 cm h0 = 50 - 4 =46 (cm)
Xác định vị trí trục trung hoà:
Mc = Rn.bc.hc.(h0 - 0,5.hc)
= 130x145x10x(46 - 0,5x10)= 7728500kgcm = 77285 kgm
Ta có M = 4480 (kGm) < Mc =77285 (kGm) nên trục trung hoà đi qua cánh, tính toán theo tiết diện chữ nhật bcxh=145x50 cm
0
448000
0.011 130 145 46
n c
M A
R b h
< A0 = 0,412
=> = 0,5.(1 + 1 2 A ) =0.994
0
448000
2.72 3600 0,994 46
a
M
cm
R h x x
Kiểm tra hàm lợng cốt thép :
min 0
2.72
a
F
b h
Chọn thép: 2 18có Fa = 5.04 (cm2)
b Tính thép chịu mô men âm đầu trái: Mt=-10.76 tm
Tính với tiết diện chữ nhật 25 x 50 cm
Chọn chiều dày lớp bảo vệ: a = 4cm, h0 = 50 - 4 = 46 cm
Ta có:
0
1076000
0.156 130 25 46
n
M
R b h < A0 = 0,412
=> γ = 0,5.(1 + 1 2 A ) =0.915
Fa = 1076000
7.10 3600 0,915 46
0
M
R h
a
(cm2) Kiểm tra hàm lợng cốt thép :
min 0
7.10
a
F
b h
Chọn thép: 3 18, Fa = 7.62 (cm2)
c Tính thép chịu mô men âm đầu phải: Mp=-10.65 tm
Tính với tiết diện chữ nhật 25 x 50 cm
Chọn chiều dày lớp bảo vệ: a = 4cm, h0 = 50 - 4 = 46 cm
Ta có:
0
1065000
0.155 130 25 46
n M
R b h < A0 = 0,412
Trang 5=> γ = 0,5.(1 + 1 2 A ) =0.915
Fa = 1065000
7.03 3600 0,915 46
0
M
R h
a
(cm2) Kiểm tra hàm lợng cốt thép :
min 0
7.03
a
F
b h
Chọn thép: 3 18, Fa = 7.62 (cm2)
d Tính toán cốt đai và cốt treo cho dầm.
* Tính cốt đai cho dầm:
Để đơn giản trong thi công, ta tính toán cốt đai cho dầm có lực cắt lớn nhất và
bố trí tơng tự cho các dầm còn lại
Lực cắt lớn nhất trong các dầm: Qmax = 8.68(t)
Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: Qmax k0.Rn.b.h0
Trong đó: k0 : Hệ số, với bê tông Mác 300 thì k0 = 0,35
Vế phải: VP = 0,35 x 130 x 25 x 46 = 52325 (kG)
Qmax = 8680 (kG) < 52325 (kG) Thoã mãn điều kiện
Kiểm tra điều kiện:
Qmax 0,6.Rk.b.h0
8680 (kG) > 0,6 x 10 x 25 x 46 = 6900(kG)
Nh vậy bê tông không đủ khả năng chịu cắt dới tác dụng của ứng suất nghiêng
Ta cần phải tính toán cốt đai
Chọn đờng kính cốt đai là 6 thép AI, có diện tích tiết diện là fđ = 0,283cm2,
Rađ = 1800 kG/cm2 Số nhánh cốt đai n = 2
Khoảng cách tính toán của cốt đai:
ut =
0
1800 2 0, 283 57.23
8680
k
ad d
R b h
Q
Khoảng cách lớn nhất giữa hai cốt đai:
umax =
0 1,5 1,5 10 25 46
91.42 8680
k
R b h Q
Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo:
/ 2 25
30
ct
U
cm
(Với dầm có chiều cao h = 50 cm)
Vậy ta chọn khoảng cách các cốt đai nh sau:
+ 2 đầu dầm (khoảng1/4 nhịp dầm) dùng 6 a150
+ Giữa dầm dùng 6 a200
* Tính toán cốt treo cho dầm
ở chỗ dầm phụ gác lên dầm chính ta cần phải bố trí thêm cốt đai cho dầm chính để tránh sự phá hoại cục bộ
P=p+g=1.73+3.26=4.99(t)
Ftr=P/Ra=4990/2100=2.38cm2
Chọn đai 6, đai 2 nhánh, fđ=0,283cm2
Số đai cần thiết
2.38
4.2
2 0.283
tr
d
F
N
n f
Vậy chọn 6 đai, bố trí mỗi bên 3 đai
Các đai này đợc bố trí trong khoảng
h=hdc-hdf=50 - 22=28 cm
Trang 6Các dầm khác tính toán tơng tự đợc lập thành bảng trong phần phụ lục