Đồ án môn học kết cấu bêtông cốt thép 1

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM 1.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1 Sơ đồ kết cấu sàn theo Hình 1.. 4 Vật liệu: bêtông cấp độ bền theo cường độ chịu né

Mục lục

Mục lục 1

Danh mục bảng biểu 2

Danh mục bản vẽ 3

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM 4

1.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 4

1.2 TÍNH BẢN 5

1.2.1 Chọn kích thước các cấu kiện 5

1.2.2 Sơ đồ tính 5

1.2.3 Tải trọng tính toán 6

1.2.4 Nội lực tính toán 6

1.2.5 Tính cốt thép chịu mômen uốn 7

1.2.6 Cốt thép cấu tạo 10

1.3 TÍNH DẦM PHỤ 10

1.3.1 Sơ đồ tính 10

1.3.2 Tải trọng tính toán 10

1.3.3 Nội lực tính toán 11

1.3.4 Tính cốt thép dọc 12

1.3.5 Chọn và bố trí cốt dọc 15

1.3.6 Tính cốt thép ngang 16

1.3.7 Tính và vẽ hình bao vật liệu 18

1.4 TÍNH DẦM CHÍNH 24

1.4.1 Sơ đồ tính 24

1.4.2 Tải trọng tính toán 24

1.4.3 Nội lực tính toán 24

1.4.4 Tính cốt thép dọc 30

1.4.5 Chọn và bố trí cốt dọc 31

1.4.6 Tính cốt thép ngang 32

Danh mục bảng biểu

Bảng 1: Xác định tĩnh tải ( 6

Bảng 2: Tính toán hình bao mômen của dầm phụ 12

Bảng 3: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm phụ 15

Bảng 4: Khả năng chịu lực của các tiết diện dầm phụ 19

Bảng 5: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép 20

Bảng 6: Tính toán và tổ hợp mômen 25

Bảng 7: Tính toán và tổ hợp lực cắt 29

Bảng 8: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm chính 31

Bảng 9: Khả năng chịu lực của các tiết diện dầm chính 35

Bảng 10: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép 36

Danh mục bản vẽ

Hình 1: Sơ đồ sàn 4

Hình 2: Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản: (a) Sơ đồ tính toán; (b) Biểu đồ mômen; và (c) Biểu đồ lực cắt 7

Hình 3: Bố trí cốt thép trong bản 9

Hình 4: Sơ đồ tính toán và nội lực trong dầm phụ: (a) Sơ đồ tính; (b) Biểu đồ bao mômen; và (c) Biểu đồ bao lực cắt 13

Hình 5: Bố trí cốt thép dọc trong các tiết diện chính của dầm phụ 16

Hình 6: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết cho thanh số 2 19

Hình 7: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ 22

Hình 8: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ (tiếp) 23

Hình 9: Sơ đồ tính toán dầm chính (a) Sơ đồ dầm chính và (b) Sơ đồ tính dầm chính 24

Hình 10: Sơ đồ tính bổ trợ mômen tại một số tiết diện 25

Hình 11: Các sơ đồ tải trọng và mômen tương ứng trong dầm chính 27

Hình 12: Biểu đồ bao mô men xác định theo phương pháp tổ hợp 28

Hình 13: Sơ đồ tính mômen tại mép gối B 28

Hình 14: Biểu đồ bao lực cắt dầm chính 29

Hình 15: Bố trí cốt thép dọc trong các tiết diện chính của dầm chính 32

Hình 16: Bố trí cốt treo 34

Hình 17: Mặt cắt lý thuyết 36

Hình 18: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm chính 39

Hình 19: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm chính (tiếp) 40

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG

CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM

1.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

(1) Sơ đồ kết cấu sàn theo Hình 1

(2) Kích thước tính từ giữa trục dầm và trục tường = 2.6 m; = 7.0 m Tường chịu lực có chiều dày = 0.34 m Cột bêtông cốt thép tiết diện

(3) Sàn nhà dân dụng: cấu tạo mặt sàn gồm bốn lớp như trên Hình 1 Hoạt tải tiêu chuẩn = 7.5 kN/m2, hệ số độ tin cậy = 1.2

(4) Vật liệu: bêtông cấp độ bền theo cường độ chịu nén B20, cốt thép của bản và cốt đai của dầm dùng nhóm CI, cốt dọc của dầm dùng nhóm CI, CIII Các loại cường độ tính toán:

Bê tông cấp độ bền B20 có = 11.5 MPa, = 0.90 MPa, = 27103 MPa

- Với  ≤ 14 , sử dụng cốt thép CI có = 225 MPa, = 225 MPa, = 175 MPa

- Với  >14 , sử dụng cốt thép CIII có = 365MPa, = 365MPa, = 290MPa

Hình 1: Sơ đồ sàn

1.2 TÍNH BẢN

1.2.1 Chọn kích thước các cấu kiện

 Chọn chiều dày của bản:

Trong đó: với hoạt tải ở mức trung bình; ;

→ Chọn ,

 Chọn tiết diện dầm chính:

Trong đó: ; ;

   , xem bản làm việc 1 phương

 Cắt một dải bản rộng vuông góc với dầm phụ và xem dải bản làm việc như

một dầm liên tục (như Hình 1) Bản được tính toán với sơ đồ khớp dẻo

⁄

Hệ số

độ tin cậy

Giá trị tính toán

 Tải trọng toàn phần tính toán:

 Tính toán với dải bản rộng có:

 Mômen uốn tại gối giữa và nhịp giữa:

(

) (

)

 Giá trị lực cắt:

Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản được thể hiện ở Hình 2

Hình 2: Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản: (a) Sơ đồ tính toán; (b) Biểu đồ

mômen; và (c) Biểu đồ lực cắt 1.2.5 Tính cốt thép chịu mômen uốn

 Chọn cho mọi tiết diện, chiều cao làm việc của bản là:

 Tại gối biên và nhịp biên với ta có:

Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối” có , hoặc tính theo công thức: √ √

Diện tích cốt thép cần thiết và hàm lượng cốt thép:

Chọn thép có đường kính 8mm, , khoảng cách giữa các cốt thép là :

→ Chọn ,

 Tại gối giữa và nhịp giữa, với

Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối” có , hoặc tính theo công thức: √ √

Diện tích cốt thép cần thiết và hàm lượng cốt thép:

Chọn thép có đường kính 6mm, , khoảng cách giữa các cốt thép là :

→ Chọn ,

 Tại các nhịp giữa và gối giữa ở trong vùng được phép giảm đến tối đa 20% cốt thép, có

Hàm lượng cốt thép :

Chọn thép có đường kính 6mm, , khoảng cách giữa các cốt thép là :

→ Chọn ,

 Kiểm tra lại chiều cao làm việc với lớp bảo vệ cho bản là 10 mm :

Như vậy trị số đã dùng để tính toán là là thiên về an toàn  Cốt thép chịu mômen âm với ⁄ ⁄ , trị số , đoạn vươn của cốt thép chịu mômen âm tính từ mép dầm phụ là : tính từ trục dầm phụ là :

 Bản không bố trí cốt đai, lực cắt của bản hoàn toàn do bêtông chịu, do:

Hình 3: Bố trí cốt thép trong bản

1.2.6 Cốt thép cấu tạo

 Cốt thép chịu mômen âm đặt theo phương vuông góc với dầm chính: chọn ,

có diện tích trên mỗi mét của bản là 141 mm2, lớn hơn 50% diện tích cốt thép tính toán tại gối tựa giữa của bản là 0.5x277.49=138.75mm2 Sử dụng các thanh cốt mũ, đoạn vươn ra tính từ mép dầm chính là:

Tính từ trục dầm chính là :

 Cốt thép phân bố được đặt vuông góc với cốt thép chịu lực: chọn , có diện tích trên mỗi mét của bản là 113 mm2, đảm bảo lớn hơn 20% diện tích cốt thép tính toán tại giữa nhịp (nhịp biên 0.2x405.68=81.13 mm2, nhịp giữa 0.2x277.49=55.50 mm2

)

 Cách bố trí thép sàn được thể hiện ở Hình 3

1.3 TÍNH DẦM PHỤ

1.3.1 Sơ đồ tính

Dầm phụ là dầm liên tục 5 nhịp đối xứng Xét một nửa bên trái của dầm (như Hình 4)

Dầm gối lên tường một đoạn không nhỏ hơn 220, Bề rộng dầm chính Dầm phụ được tính toán bằng sơ đồ khớp dẻo

 Tra bảng phụ lục 11 sách “Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối”, với tỉ số ⁄

có hệ số và các hệ số , và kết quả tính toán được trình bày ở Bảng 2

 Tiết diện có mômen âm bằng 0 cách bên trái gối thứ hai một đoạn là:

Hình bao mô men và lực cắt được thể hiện ở Hình 4

Bảng 2: Tính toán hình bao mômen của dầm phụ

Bêtông cấp độ bền B20 có = 11.5 MPa, = 0.90 MPa, = 27103 MPa

- Với  ≤ 14, sử dụng cốt thép CI có = 225 MPa, = 225 MPa, = 175 MPa

- Với  >14, sử dụng cốt thép CIII có = 365 MPa, = 355 MPa, = 290MPa

Hình 4: Sơ đồ tính toán và nội lực trong dầm phụ: (a) Sơ đồ tính; (b) Biểu đồ bao mômen; và (c) Biểu đồ bao lực cắt

1.3.4.1 Với mômen âm

Tính theo tiết diện hình chữ nhật ;

Giả thiết →

 Tại gối 2, với

√ √

Kiểm tra:

Kiểm tra:

1.3.4.2 Với mômen dương

Tính theo tiết diện hình chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề dày cánh

Kiểm tra:

Kiểm tra:

Bảng 3: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm phụ

Tiết diện Nhịp biên Gối B Nhịp 2 Gối C Nhịp giữa tính toán 891.47 764.76 593.75 655.90 593.75 Cốt thép 220+120 218+120 216+116 216+118 216+116

Hình 5: Bố trí cốt thép dọc trong các tiết diện chính của dầm phụ

1.3.6 Tính cốt thép ngang

 Các giá trị lực cắt trên dầm:

Lấy lực cắt lớn nhất bên trái gối 2, với để tính toán cốt đai, có

 Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm theo công thức:

→Kết luận là đủ khả năng chịu lực

- Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bêtông :

→Do đó phải tính toán cốt thép ngang

- Tính cốt đai không bố trí cốt xiên:

Cho √ với ý nghĩa là toàn bộ lực cắt do bê tông và cốt đai chịu

√

√

Do đó điều kiện hạn chế được thõa mãn Vậy tính cốt đai với

Dùng cốt đai 8 hai nhánh ta tính được:

Tính khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai theo công thức:

Theo điều kiện cấu tạo ta có: ( )

Chọn khoảng cách giữa các cốt đai:

Chọn

 Tại các gối khác có lực cắt bé hơn nên tính được lớn hơn, nhưng theo điều kiện cấu tạo vẫn chọn

 Xác định vùng cốt đai đặt thưa hơn: Bố trí cốt đai 8, hai nhánh, trong đoạn 1680mm (1/4 nhịp tính toán), trong đoạn giữa dầm đặt cốt đai theo điều kiện cấu tạo và kiểm tra lại Từ biểu đồ lực cắt nhận thấy rằng càng xa gối tựa lực cắt càng giảm, do đó cốt đai cần được bố trí thưa hơn Lực cắt lớn nhất trong đoạn giữa dầm là

Chọn cốt đai: 8, hai nhánh, ( ) bố trí ngoài khoảng 1,680m tính từ mép gối tựa, ta kiểm tra vùng đặt cốt đai thưa hơn như sau:

√

√

Giá trị lực cắt ứng với khoảng 1680m tính từ mép gối tựa (tính theo tam giác đồng dạng) là:

Vậy cốt đai bố trí như trên đảm bảo yêu cầu chịu lực và cấu tạo

1.3.7 Tính và vẽ hình bao vật liệu

1.3.7.1 Tính khả năng chịu lực

 Tại nhịp biên, mômen dương, tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề rộng cánh

, bố trí cốt thép 220+120, diện tích

Lấy lớp bêtông bảo vệ là 20 mm,

- trục trung hòa đi qua cánh

 Tại gối B, mômen âm, tiết diện chữ nhật , bố trí cốt thép 218+120, diện tích

Lấy lớp bêtông bảo vệ là 20 mm,

 Kết quả tính toán khả năng chịu lực ở các mặt cắt được tổng hợp ở Bảng 4 Mọi tiết diện đều được tính toán theo trường hợp tiết diện đặt cốt đơn (với tiết diện chịu mô men dương thay bằng )

1.3.7.2 Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh

 Cắt thanh thép số 2 (đầu bên phải): sau khi cắt thanh thép số 2, tiết diện gần gối 2, nhịp thứ hai còn lại cốt thép số 3 (218) ở phía trên, khả năng chịu lực ở thớ trên là 80.664kNm Biểu đồ vật liệu cắt biểu đồ bao mômen ở điểm H, đây là mặt cắt lý thuyết của cốt thép số 2 Bằng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, xác định được khoảng cách từ điểm H đến

mép gối B là 669mm (Hình 6)

Bảng 4: Khả năng chịu lực của các tiết diện dầm phụ

Tiết diện Số lượng và

Hình 6: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết cho thanh số 2

 Xác định đoạn kéo dài : bằng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, xác

định lực cắt tương ứng tại điểm H là Q H =95.527 kN Tại khu vực này cốt đai được bố trí là

Ta có:

Chọn Điểm cắt thực tế cách mép gối B một đoạn 699+650=1349mm  Tiến hành tương tự cho các cốt thép khac, kết quả như trong Bảng 5 Bảng 5: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép Cốt thép Mặt cắt lý thuyết Đoạn kéo dài Cốt thép số 1a (đầu bên trái) cách mép trái gối 1 là 1358mm

Cốt thép số 1a (đầu bên phải) cách mép phải gối 2 là 2401mm

Cốt thép số 2 (đầu bên trái) cách mép trái gối 2 là 493mm

Cốt thép số 2 (đầu bên phải) cách mép phải gối 2 là 669mm

Cốt thép số 3 (đầu bên trái) cách mép trái gối 2 là 1672mm

Cốt thép số 3 (đầu bên phải) cách mép phải gối 2 là 979mm

Cốt thép số 5 (đầu bên trái) cách mép phải gối 2 là 2002mm

Cốt thép số 5 (đầu bên phải) cách mép trái gối 3 là 2008mm

Cốt thép số 6 (đầu bên phải) cách mép trái gối 3 là 728mm

Cốt thép số 6 (đầu bên trái) cách mép phải gối 3 là 746mm

Chú ý: Với mômen dương không thể thay đường cong bằng đường thẳng để nội suy vì như vậy sẽ tìm được giá trị mômen bé hơn thực tế, thiên về thiếu an toàn 1.3.7.3 Kiểm tra về neo cốt thép Cốt thép phía dưới sau khi được cắt, số còn lại khi kéo vào gối đều phải đảm bảo lớn hơn 1/3 diện tích cốt thép giữa nhịp: Nhịp biên 220+120 uốn 120 còn 220, diện tích còn 66,7% khi vào gối; Nhịp giữa 216+116 cắt 116 còn 216, diện tích còn 66,7% khi vào gối; - Tại gối A: Đoạn neo cốt dọc là (Với thanh số 1)

- Tại gối B:

Đoạn neo cốt dọc (Với thanh số 1 không dùng để tính cốt kép)

Đoạn neo cốt dọc (Với thanh số 4 không dùng để tính cốt kép)

Hình 7: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ

Hình 8: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ (tiếp)

1.4 TÍNH DẦM CHÍNH

1.4.1 Sơ đồ tính

Dầm chính là dầm liên tục bốn nhịp, kích thước tiết diện dầm

Bề rộng cột , đoạn dầm kê lên tường lấy bằng chiều dày tường

Nhịp tính toán ở nhịp biên và nhịp giữa đều bằng 7.8m Sơ đồ tính toán dầm chính

1.4.3.1 Xác định biểu đồ bao mômen

 Xác định biểu đồ mômen uốn do tĩnh tải G :

 Xác định biểu đồ mômen uốn do các hoạt tải tác dụng :

Trong sơ đồ (Hình 11 (e)) còn thiếu để tính mô men tại các tiết diện 1, 2, 3, và 4 Để

tính toán tiến hành cắt rời các nhịp AB, và BC Nhịp 1 và 2 có tải trọng, tính của dầm đơn giản kê lên hai gối tự do Dùng phương pháp treo

biểu đồ, kết hợp các quan hệ tam giác đồng dạng (Hình 10), xác định được giá trị mômen

Kết quả tính toán ghi trong Bảng 6  Biểu đồ bao mômen : Tung độ biểu đồ bao mômen : Tính toán và cho từng tiết diện và ghi vào hai dòng cuối

Bảng 6

 Hình 12 cho hình ảnh chi tiết hơn về và cho một nửa dầm (do lợi dụng tính

chất đối xứng của dầm) Dùng biểu đồ Hình 12 để xác định mô men tại mép gối

Hình 10: Sơ đồ tính bổ trợ mômen tại một số tiết diện

Bảng 6: Tính toán và tổ hợp mômen