ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CÔ TRẦN NGỌC BÍCH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CÔ TRẦN NGỌC BÍCH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM.ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CÔ TRẦN NGỌC BÍCH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCMĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CÔ TRẦN NGỌC BÍCH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCMĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CÔ TRẦN NGỌC BÍCH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCMĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CÔ TRẦN NGỌC BÍCH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM

1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN :

1.1 Sơ đồ sàn :

1.2 Số liệu tính toán :

- Chiều dài ô bản theo phương cạnh ngắn : (m)

- Chiều dài ô bản theo phương cạnh dài : (m)

- Hệ số vượt tải của hoạt tải :

- Cấp độ bền Bê tông : B20

+ Cường độ chịu nén tính toán bê tông : Rb = 11.5 (MPa) + Cường độ chịu kéo tính toán bê tông : Rbt = 0.9 (MPa)+ Hệ số điều kiện làm việc của bê tông:

- Cốt thép CI : dành cho thép có

+ Cường độ chịu kéo tính toán : = 225 (MPa) = 22.5 (KN/cm2 ) + Cường độ chịu nén tính toán : = 225 (MPa) = 22.5 (KN/cm2 ) + Cường độ chịu cắt tính toán : = 175 (MPa) = 17.5 (KN/cm2 )

- Cốt thép CII : dành cho thép có

+ Cường độ chịu kéo tính toán : = 280 (MPa) = 28 (KN/cm2)

+ Cường độ chịu nén tính toán : = 280 (MPa) = 28 (KN/cm2 ) + Cường độ chịu cắt tính toán : = 225 (MPa) = 225 (KN/cm2 )

- Các lớp cấu tạo sàn như sau :

Đá hoa cương

Bản thuộc loại bản dầm , chỉ làm việc theo phương cạnh ngắn L 1.

- Do bản làm việc theo 1 phương ( phương cạnh ngắn) nên ta cắt một dải bản rộng1m theo phương cạnh ngắn (vuông góc với dầm phụ) để tính toán

- Vì các ô bản hoàn toàn giống nhau,kế tiếp nhau nên sơ đồ tính của bản là một dầmliên tục nhiều nhịp với gối tựa là các dầm phụ

- Tính nội lực bản sàn theo sơ đồ khớp dẻo với nhịp tính toán là khoảng cách giữacác khớp dẻo ở gối ( khoảng cách các mép gối tựa)

+ Các nhịp giữa : Lấy bằng khoảng cách 2 mép dầm phụ

Lo = L1 – bdp = 2.2 – 0.2 = 2.0 (m)+ Các nhịp biên :

Lob = L1 – bdp = 2.2 – 0.2 = 2.0 (m)

- Sơ đồ tính :

Hình 3: Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn l 1

Hình 4: Sơ đồ xác định nhịp tính toán của bản

Xác định tải trọng bản thân các lớp cấu tạo sàn:

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau :

Hoạt tải tính toán :

2.5 Xác định nội lực :

- Tính nội lực theo sơ đồ khớp dẻo

- Mômen dương lớn nhất ở nhịp biên :

- Mômen âm nhỏ nhất ở gối thứ 2 :

- Mômen lớn nhất ở nhịp giữa :

- Mômen lớn nhất ở nhịp giữa :

Hình 6 Sơ đồ tính và biểu đồ moment của bản sàn 2.6 Tính cốt thép :

- Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20 : Rb = 11.5 Mpa ; Rbt = 0.9 MPa

 Vậy tiết diện tính toán của bản là hình chữ nhật có b=100cm và ho=5.5cm và trong

đa số các trường hợp sẽ bố trí cốt đơn

 Tính cốt thép ở nhịp biên và gối thứ 2 :

Ta có:

Diện tích cốt thép:

Kiểm tra hàm lượng:

 Tính cốt thép ở nhịp giữa và gối giữa :

Ta có:

Diện tích cốt thép:

Kiểm tra hàm lượng:

Các giá trị hàm lượng thép μ% điều nằm trong khoảng hợp lý từ (0.3-0.9)%.

As2 = 2.00(cm2) Chọn 6 a140 (As = 2.02 cm2, ∆A= 1%)

Tóm tắt kết quả tính toán:

a (mm) (mm2 )

- Cốt phân bố : nên cốt phân bố lấy ít nhất 20% cốt chịu lực

và lấy như sau:

- Tính dầm phụ theo sơ đồ khớp dẻo

- Xem dầm phụ như là dầm liên tục 3 nhịp gối lên dầm chính

- Nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách giữa hai mép dầm chính

Trong trường hợp này dầm phụ có 4 nhịp nên vẽ biểu đồ bao moment và lực cắt

cho 2 nhịp rồi lấy đối xứng.

 Các hệ số 1 và 2 lấy trong bảng tra

Kết quả được tóm tắt trong bảng 3 :

Bảng 3 Xác định tung độ biểu đồ bao moment

- Dựa vào tỉ số Suy ra k=0.2224

- Moment âm triệt tiêu tại điểm cách mép gối tựa (gối 2) một đoạn :

- Moment dương triệt tiêu tại điểm cách mép gối tựa một đoạn :

- Moment dương lớn nhất tại điểm cách mép tường một đoạn :

3.3.2. Biểu đồ lực cắt :

- Tung độ của biểu đồ bao lực cắt Q được tính như sau :

+ Gối thứ nhất (gối A):

+ Bên trái gối thứ hai :

+ Bên phải gối thứ hai, bên trái gối 3 :

hb

R = 0.429 , R = 0.623

- Cốt đai sử dụng loại CI : Rsw = 175 Mpa = 17.5 KN/cm2

- Vì tính toán theo sơ đồ dẻo nên ta phải hạn chế chiều cao vùng bê tông chịu nén bằng giá trị giới hạn dẻo là d : < d=0.31

3.4.1. Cốt dọc :

a) Tại tiết diện ở nhịp :

- Các tiết diện ở nhịp chịu moment dương (căng thớ dưới), do đó bản cánh chịu nén,tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

- Xác định các kích thước của tiết diện chữ T :

 Xác định bề rộng cánh S f ' :S f ' = Min(s1,s2,s3)

Với : Sf ≤

Chọn Sf = 420mm

 Chiều rộng bản cánh : b f '= 2Sf + bdp = 2 x 420 + 200 = 1040 (mm)Vậy : Kích thước tiết diện chữ T là :

3.4.2. Cốt ngang :

- Lực cắt lớn nhất ở bên trái gối 2 : Q = Q max = 72.02 (KN) nên ta tính cốt đai theo

tiết diện này

- Kiểm tra điều kiện tính toán :

Khả năng chịu cắt của bê tông : Qb = b3.(1 + f + n ).Rbt.b.ho

+ Đối với bê tông nặng :  b3 = 0.6

Gối 2

(200x400) 45.49 0.153 0.167 493 0.62  515 4.46 Nhịp giữa

(1040×400) 39.76 0.026 0.026 400 0.55  421 5.3

=> S tt = 356 (mm)

 Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

=>S max = 48,59 cm = 486(mm)

 Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo: h dp = 400 mm

* Bố trí trong đoạn dầm gần gối tựa L/4:

 Khoảng cách bố trí cốt đai :

s = Min(Stt, Smax,Sct) = Min (356,486,125 ) = 125 mm

- Kiểm tra : Điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng :

Q ≤ Qbt = 0.3w1(1 – 0.01 Rb) Rb.b.ho

Trong đó:

Hệ số là hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai:

;Với Với : + E s = 21.10 4 Mpa ( thép CI)

* Bố trí trong đoạn dầm giữa nhịp L/2: Bố trí theo cấu tạo

→Chọn s = 300 mm 3.5 Biểu đồ vật liệu :

3.5.1. Tính khả năng chịu lực của tiết diện :

Trình tự tính như sau :

- Tại tiết diện đang xét , cốt thép bố trí có tiết diện As

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc chịu lực là ao = 25mm, khoảngcách thông thủy giữa các thanh thép theo phương chiều cao dầm là t = 25mm

- Xác định khoảng cách a thật : ath => hoth = hdp - ath

- Tính khả năng chịu lực từ các công thức sau :

;Kết quả tính toán được trình bày trong bảng dưới đây :

Bảng 5 Tính khả năng chịu lực của dầm phụ

Nhịp biên

(1040 x 400)

Cắt 214,còn 214 308 32 368 0.020 0.019 30.77Gối 2 (bên trái)

(200 x 400)

 515 33 367 0.171 0.156 48.33 6.24Cắt 1còn 216 402 33 367 0.133 0.124 38.41

Gối 2 (bên phải)

(200 x 400)

 515 33 367 0.171 0.156 48.33 6.24Cắt212, còn 216 402 33 367 0.133 0.124 38.41

Nhịp giữa bên trái

(1040 x 400)

 421 32 368 0.027 0.027 43.73 10Cắt 1còn 214 308 32 368 0.020 0.019 30.77

3.5.2. Xác định tiết diện cắt lý thuyết :

- Vị trí của tiết diện cắt lý thuyết x được xác định theo tam giác đồng dạng.

Bảng 6 Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Tiết diện Thanh thép Vị trí cắt lý thuyết x (mm) Q (KN)

Nhịp giữa

bên trái

1ϕ12

3.5.3. Xác định đoạn kéo dài W :

- Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức :

+ qđ : Khả năng chịu lực cắt của cốt đai.

 Trong đoạn dầm có cốt đai ϕ6a125 thì :

 Trong đoạn dầm có cốt đai ϕ6a300 thì :

Kết quả tính toán các đoạn neo W được tóm tắt trong bảng 7.

Bảng 7 Xác định đoạn kéo dài W của dầm phụ

Tiết diện Thanh thép Q (KN) QSw

(KN/m)

Wtính(mm)

20d(mm)

Wchọn(mm)Nhịp biên

4 DẦM CHÍNH :

4.1 Sơ đồ tính :

- Dầm chính đước tính theo sơ đồ đàn hồi, xem như dầm liên tục có 4 nhịp tựa lên các cột

Hình 11 Sơ đồ xác định nhịp dầm chính và sơ đồ tải trọng

- Nhịp tính toán dầm chính là khoảng cách từ tâm đến tâm 2 gối tựa (cột)

L = 3L1 = 3 x 2200 = 6600 (mm)

4.2 Xác định tải trọng :

- Tải trọng truyền từ bản sàn lên dầm phụ rồi từ dầm phụ truyền lên dầm chính dướidạng lực tập trung Trọng lượng bản thân dầm chính là tải phân bố, nhưng để đơngiản sẽ quy thành các lực tập trung Tải trọng tác dụng bao gồm tĩnh tải G và hoạttải P

MP =  x P x L = ×73.92×6.6 = 487.872×KNm

Hệ số tính được tại các mặt cắt bằng phương pháp lực trong cơ kết cấu

Bảng 8 Kết quả biểu đồ bao moment

4.3.1.3 Xác định biểu đồ bao moment :

Lần lượt đem cộng biểu đồ momen do tĩnh tải g gây ra với từng biểu đồ momen docác trường hợp hoạt tải P khác nhau gây ra,ta sẽ được biểu đồ moment thành phầnM1,M2,M3…

Với : M1=Mg+Mp1;

M2=Mg+Mp2…

Bảng 9 Kết quả biểu đồ bao moment

150150

22002200

B

,

B tr mg

Hình 13 Xác định moment tại mép gối

 Moment tại mép gối B

Chọn:

 Momen tại mép gối C

150150

22002200

C

,

C tr mg

4.3.2.1 Xác định biểu đồ bao lực cắt cho từng trường hợp tải :

- Tung độ của biểu đồ bao lực cắt tại tiết diện bất kì cho từng trường hợp tải được tính từ biểu đồ moment

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 10

a) Tại tiết diện ở nhịp :

- Các tiết diện ở nhịp chịu moment dương (căng thớ dưới), do đó bản cánh chịu nén,tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

- Xác định các kích thước của tiết diện chữ T :

+ Xác định bề rộng cánh s c ' :

s f ' = Min(s1,s2,s3)

Với : s1 = 16×(3L1) = 16×(6600)=1100mm

s2 = 12×( L2 – bdc)= 12 ×(5600 – 300)=2650mm

c) Tại tiết diện ở gối :

- Các tiết diện ở gối chịu moment âm (căng thớ trên), do đó bản cánh chịu kéo, tiết diện tính toán là tiết diện chữ nhật bdp x hdp = 300 x 700

- Giả sử a gối = 80 mm => h o = h – a gối = 70–8=62cm

- Tính cốt thép theo các công thức sau :

Chiều cao làm việc bê tông : ho = h – a

Kết quả tính toán cốt thép được trình bày trong bảng 4

Hoàng Đức Tuấn Anh 1610041 Trang 32

%) Thépchọn

Aschọn(mm2) ChênhlệchNhịp biên

- Kiểm tra điều kiện tính toán :

Khả năng chịu cắt của bê tông : Qb = b3.(1 + f + n ).Rbt.b.ho

+ Đối với bê tông nặng : b3 = 0.6

+ Không có lực nén nên : n = 0

+ Hệ số ảnh hưởng : f = 0

Qb = 0.6×(1+0+0 )×0.9×0.30×0.2 = 100.44 KN < Q →Cần tính thêm cốt ngang để chịu lực cắt

- Đối với dầm chính, tải trọng được coi như lực tập trung nên cốt đai tính toán được

bố trí trong đoạn L/3 = 2.2m gần gối tựa và bố trí cốt đai cấu tạo đoạn L/3 = 2.2m

- Trong đoạn L/3 gần gối tựa ta tính cốt đai và cốt xiên nên ta chọn cốt đai theo cấu

tạo rồi kiểm tra xem có tính cốt xiên hay không

Chọn cốt đai d8 ( A w = 0.503 cm 2 ) , số nhánh cốt đai n = 2

Xác định bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo :

sct≤ Min( h dc

3 , 500) = Min( 7003 , 500) = 200

Chọn s = 200 mm bố trí trong đoạn L/3 = 2200mm gần gối tựa.

Kiểm tra : Điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng :

Q ≤ Qbt = 0.3đ1(1 – 0.01 Rb) Rb.b.ho

Ta có : đ1 = 1 + 5 E s

E b

n A w b.s ≤ 1.3 : Hệ số xét ảnh hưởng của cốt đaiVới : + Es = 21.104 Mpa ( thép CI)

→Dầm không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính

- Khả năng chịu cắt của cốt đai :

- Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính, do tải trọng tập trung lớn, để tránh phá hoại

cục bộ cho dầm chính, ta phải đặt thêm cốt treo gia cường Chọn cốt treo dạng đai.

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

F = P1 + G1 = 73.92 + 64.34= 138.26(KN)

- Diện tích cốt treo cần thiết:

- Sử dụng cốt treo dạng đai, chọn d8 (Aw = 0.503 cm2), n=2 nhánh thì số lượng cốttreo cần thiết là:

4.5.1. Tính khả năng chịu lực của tiết diện :

- Tại tiết diện đang xét , cốt thép bố trí có tiết diện As

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc chịu lực là ao = 25mm, ao= 40 mm(tại gối), khoảng cách thông thủy giữa các thanh thép theo phương chiều cao dầm

là t = 30mm

- Xác định khoảng cách a thật : a => h = h - a

- Tính khả năng chịu lực từ các công thức sau :

 = R s × A s

R b b h oth < R ,  => [M] = Rb.b.h2oth

4.5.2. Xác định tiết diện cắt lý thuyết :

- Vị trí của tiết diện cắt lý thuyết x được xác định theo tam giác đồng dạng

- Lực cắt Q tại tiết diện cắt lý thuyết lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao moment

(1140 x 700)

 1362 37.5 662.5 0.044 0.043 247.609 2.91Cắt 1còn 982 37.5 662.5 0.032 0.031 181.184

Gối B trái

(300x700)

 1853 63.47 636.53 0.236 0.208 291.243 4.73Cắt còn 1473 52.5 647.5 0.185 0.168 242.402

Cắt còn 982 52.5 647.5 0.123 0.116 167.l080

Gối B phải

(300x700)

 1853 63.47 636.53 0.236 0.208 291.243 4.73Cắt còn 1473 52.5 647.5 0.185 0.168 242.402

Cắt còn 982 52.5 647.5 0.123 0.116 167.080Nhịp 2

(1140x700)

320 942 35 665 0.030 0.03 172.747 11.16Cắt 120,còn 220 628 35 665 0.020 0.02 115.754

Gối C

( 3 00x 7 00)

 1454 62.01 637.99 0.185 0.168 235.717 7.05Cắt 120, còn 322 1140 51 649 0.143 0.132 192.394

Cắt 122, còn 222 760 51 649 0.095 0.091 131.544

Bảng 6 Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Tiết diện Thanh thép Vị trí cắt lý thuyết x (mm) Q (KN)

Nhịp biên

Nhịp biên

Gối B

bên trái

Gối B

bên phải

Nhịp 2

Nhịp 2

4.5.3. Xác định đoạn kéo dài W :

- Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức :

Trong đó :

+ Q : Là lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao moment

+ Q x : Khả năng chịu cắt của cốt xiên, vì ta không đặt cốt xiên chịu lực cắt mà chỉ bố trí cốt đai chịu cắt nên ta có Q x = 0