Thuyết minh tính toán đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép sàn suờn BTCT toàn khối có bản dầm

TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Đề Bài: Thiết kế dầm sàn BTCT đổ toàn khối có sơ đồ mặt bằng như sau:Vậy ta xem bản sàn là bản dầm. Khi tính toán bản sàn cắt một dả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIÊN TRÚC TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG

BO MON KET CAU CONG TRINH

THUYET MINH TINH TOAN

BO AN MON HOC KET CAU BE TONG COT THÉP

SAN SUON BTCT TOAN KHOI CO BAN DAM

GVHD: NGUYEN THANH NGHI SVTH: LUONG TIEN DUNG LỚP : X05A3

MSSV: X050347

Đề Bài: Thiết kế dầm sàn BTCT đỗ tồn khối cĩ sơ đồ mặt bằng như sau:

TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO SÀN SƯỜN BÊTƠNG CỐT THÉP TỒN KHỐI

|

4H =_—LLL-L¬—_—L]-

1900 | 1000 | 1000 1000 | xXéC L sòc 1003 | 1000 | 136 1000 | 1900 | 1000

Sơ Đồ 2:

Bằng số liệu tính tốn:

8 | (m) | (m) San Dam chinh Dam phu

(daN/m 2)

Vật liệu sử dụng:

- Bê Tơng Mac 200: R, =90KG/cm?

R, =7,5KG/em?

R, =2000KG/em?

- Thép sàn, dầm phụ, cốt đai: CI + R, = 2000KG/em?

R„ = 1600KG/cm”

R, =2600KG/cm7

- Thép dầm chính: CII 4 R, = 2600KG/cm?

R„ =2100KG/cmˆ

A TINH BAN SAN:

cạn đài là +

* Xét tỷ số: €9!1À 047! — li =19 = 2,1>2

Vay ta xem ban san 18 ban dam Khi tinh to4n ban san cat mét dai ban rong 1m theo phương

vuông góc với dầm phụ và ta tính như 1 dầm liên tục (do nhịp tính toán không chênh lệch nhau

quá 10%)

1.XÁC ĐỊNH SƠ ĐÔ VÀ TÀI TRỌNG TÍNH TOÁN BẢN SÀN:

a Xác định sơ bộ kích thước cho các cấu kiện:

*Chọn chiều dày bản sàn: h, =25 Í = 25.190=7,6cm

=> Chọn h, =8 cm

*Chọn kích thước dầm phụ: (nhịp “4 =Ïz = 400 cm)

+h, =| —+— |L, =| —+— |400=(20+33,3)cm ‘p [m› os lạ 5) ( )

—> Chọn h„= 300mm = 30cm

* Dip -(3 > 4°2 = (4 5 po = (7,5+15)em

— Chon b,, =15cm

*Chọn kích thuéc dim chinh: (Ldc = 3.1 = 3.190 = 570 cm)

h,, = iii L, = 1.) 570 = (47,5 +71,25)cm 12 8 12 8

— Chon h,, = 600mm = 60cm

* bị -(; > 4°2 -(3+5 )oo- (15 +30)em 4

— Chon b,, = 30cm

b Xác định nhịp tính toán của bản:

Cc

Nhip bién:

2 2 2

= Nyy =1900-S° - 8 4 5 =1765 mm

=> 1,, = 1,765 m

Nhịp giữa:

og

>1,, =1,75m

1-1 Chênh lệch giữa các nhip: “TT 100% =

og

Xde dinh tai trong tinh toan:

1,, =1, —b,, = 1900-150 = 1750 mm

1,765 —1,75 = 0,86% <10%

3

Lat gach Ceramic 6=1,0cm ; y=2000KG/cmZ ; n=1,1 Lớp vữa lót

Đan BTCT

Lớp vữa tô trần

6=2,0cm ; y=1800KG/cm2 ; n=1,2 6=7,0cm ; y=2500KG/cm2 ; n=1,1 6=1,5cm ; y=1800KG/cm ; n=1,1

+ Tĩnh tải: theo cầu tạo sàn ta có bảng tông hợp sau

22

- Gach ceramics 2000 0,01 1,1

- Vũa lót 1800 0,02 1,2 43,2

- Bản BTCT 2500 0,07 1,1 192,5

Tổng tĩnh tải tính toán: 287,4

+ Hoat tai: p=?* > =800.1,2 = 960 (kG/m2)

+ Tải trọng toàn phan (tinh trên giải bản rộng b=1m)

q= (p + g).1 = (960 + 287,4).1 = 1247,4 (kG/m)

Sơ đồ câu tạo và sơ đô tính toán bản sàn:

X

+ˆ ñ 1728 170

1900 1900

|

““„ 1185 mm 1750 +}

2.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG BẢN SÀN:

+ Mômen ở nhịp biên và gôi biên:

1247,4 1,765:

Đngg = 1/11*(q 02) = li = 353,27 = 353

(kG.m)

+ Mômen ở nhịp giữa và gối giữa:

q.lạ 124;,4 1,7s

(kG.m)

q: = 1247.4 kGim

Ñ

fy

353,27

/ 353,27 ALLE / 238,76

3.TINH TOAN COT THEP BAN SAN:

a/ Tính cốt thép: Vì bản sàn được coi như đầm liên tục có tiết diện chữ nhật (100 x 8)

-Chiều cao tính toán của bản: ho = hb— a = 8 — 1,5 = 6,5 cm (Chọn a = 1,5 cm)

-Bê tông mác 200,điều kiện hạn chế khi tính theo sơ đồ đẻo là A* Ad = 0,3

- Tính cốt thép theo báng đưới đây:

Tiếtdiện |M A= y= Fa= Chon thép u

gối biên

gối giữa

*Đê tiết kiệm thép, ở các ô bản mà 4 phía là dâm: các ô bản ở nhịp giữa,gỗi giữa trong trục 2

và 3 thì được phép giảm 20% hàm lượng cốt thép tính toán,tức là có:

Fa’ = Fa*(100% - 20%) = 1,89 0,8 = 1,51 (cm2)

Suy ra, chọn thép ø6, a = 180 (Ea = 1,57 cm2)

b Bố trí thép: Xem bản vẽ

+tacé:tys6 G =287,4 =334<5 => Doan thing tir mit cét thép mũ đến mép dầm

lay bang 0,33L = 0,33 1750=578 (mm); lấy tròn bằng 600 mm

+ Cốt thép chịu momen âm theo câu tạo: (vị trí dọc theo các gối biên khi bản được chèn

cứng vào tường mà chúng ta đã bỏ qua khi tính toán), cần 5ø6 và Fa > 50% Fa max

> Fa = 2,86 0,5 = 1,43 (cm2) chon ¢6 a = 200 (Fa= 1,41 cm2)

la 400n

+ Chọn cốt thép cấu tạo (phân bố):do 2< 1 =1900 =2,1 <3

> F cấu tạo = 20% Fa bién = 0,2 2,86 = 0,57 (cm2);

chọn ¢6a = 300 (Fa=0,94cm2)

B TINH DAM PHU:

Sơ đồ tính: Dầm phụ là dầm liên tục 3 nhịp, với các gối tựa là dầm chính

*

} Hart

Nhịp tính toán:

1, <1, — 28 — 28 + © = 4900 — 300 _ 300, 200 «3 800mm =3,8m

-Nhip bién: 2 2 2 2 2 2

-Nhịp giữa: I, =1, —b,, = 4000—300 = 3700mm = 3,7m

-Chênh lệch giữa các nhịp: “TT —-100% = 38-37 i q9% = 2.7%

3) Tải trọng tác dụng lên dầm phụ:

a.Hoạt tải: Páp=n.P° Ì¡ = 1,2 800 1,9 = 1824 (kG/m)

b.Tinh tai: S¢p =8s.l1 +n.¥ Bap ap - by ) = 287.1,9 + 1,2 2500.0,15.(0,3-0,08) = 644

(kG/m)

c.Tai trong toan phan: 4p = Pap+8dp = 1824 + 644 = 2468 (kG/m)

_ Pap; 1824

* Xót tỷ sô: [Sap = /624 = 2,83; tra bang phụ luc III => k = 0,28

4) Tính biêu đồ bao nội lực:

a Lực cắt:

Tung độ biểu đồ lực cắt được xác định như sau:

QA= 0,4 đả-Ì = 0,4 2468 3,8 = 3751 kG

Qs,tr=0,6.4a- = 0,6.2468 3,8 = 5627 KG

Qpph = Qc = 0,5 F4-!s = 0,5 2468.3,7 = 4566 kG

b Mômen:

-Mômen dương triệt tiêu cách mép gối B một đoạn:

+Tại nhịp biên: x= 0,15 /b =0,15.3800 = 570 mm

+ Tại nhịp giữa: x = 0,15 Ìz = 0,15 3700 = 555 mm

-Mômen âm triệt tiêu cách mép gối B một đoạn:

x=k ly = 0,28 3800 = 1064 mm

-Tung độ biêu đồ bao mômen tính theo công thức: M= B.q„.l” ,theo bảng sau:

0 0 35638 0

0.065 - 2316 Bién 2 0.090 - 3207

0,425.L 0.091 - 3243

3 0.075 - 2673

4 0.020 - 713

5 -0,0715 - -2548

6 0.018 -0.0343 33787 608 -1159

7 0.058 -0.0147 - 1960 -497 Giữa 0,5L 0.0625 - 2112

c.Biêu đồ bao mômen và lực cắt:

qadp = e46c kG/m

At f ® gigi tel te -

—2544 †

| SEN |

(km) Zz1° if I2bÙ aie

1243

4564

Qiks)

5.Tính cốt thép dọc:

Rn = 90 kG/cm2; Ra = Ra' = 2000 kG/cm2

a) Kiểm tra kích thước tiết diện dầm:

M 324300

* Theo điều kiện mômen: họ -axRn.b b_~a2x 90.15

Giả thiết a= 4cm => hdp = 40 + 4 = 44 cm > hdp đã chọn

*Theo điều kiện lực cắt: [Q]

= 40cm

= ko.Rn.b.ho = 0,35.90.15.(30-4) = 12285kG > Qmax =5627kG

Như vậy tiết diện đã chọn (150x300)mm là hợp lý/

b.Tiết diện chịu mômen âm: coi dầm làm việc theo tiết diện chữ nhật (15x30) cm

giả thiết a = 4cm => ho = h — a = 26 cm;

Tại các gối B,C tiết diện chịu mômen âm, ta sử dụng các công thức tính cốt thép như sau:

M A=Rau.b.ho° * tra bảng : y

Suy ra, Fa = Y- Ra ho - y 2000 26 ; lá trị phi trong bảng bên

c.Tiết diện chịu mômen dương: Col tiết diện làm việc là chữ T (hc = 8; bc ; h = 30; b= 15)cm,

-Xác định bề rộng cánh tham gia chịu nén: Sc,chiéu rong 1 bén cénh

~ |

Sc <2 "252" = 1/2.175 = 88cm

Se<6 Ì: = 1/6 370 = 62cm => chọn Sc = 60 cm

Sc < 9h, =9.8 =72cm

- Bề rộng bản cánh là: bc= Pa +2§c = 15 + 2.60 =135 cm;

- Giá thiết a = 4cm => ho =h-a=30-4= 26cm

*V1 tri trục trung hòa:

Mc = Rn.bc.hc.(ho — 0,5hc) = 90.135.8.(26 — 0,5.8) = 2138400 kGcm

Ta thay: Mmax = 324300 kGcm < Mc = 2138400 kGcm => Trục trung hòa đi qua nhánh của

tiết diện chữ T; ta tính tiết diện như tiết điện chữ nhật (135 x 30)cm

d.Tính chọn cốt thép: trong bảng dưới đây (BT mac 200: A < Ad =0,3)

Tiét dién |M A= y= Fa= Chon thép u

Gem) M 0,5(1+ M = E— | @)

„cm Ruabn‡ | VQ — 24)) [ P Rayh, |? , a, oma | Ws, 1 We ›

Gối B 254800 | 0,279 0,832 5,89 3¢16 |603 [24 |1,5 (15x30)

Nhip bién 324300 | 0,039 0,980 6,36 212 |6,28 |-1,3 | 0,2 (135x30) +2 16

Nhịp giữa 211200 | 0,026 0,987 4,12 lø16 |427 [3,7 |0,12

(135x320) +2912

6) Bô trí côt thép: (chỉ tiết trên bản vẽ)

3016

7) Tính cốt ngang và cốt xiên:

+ Kiểm tra điều kiện tính toán:

Q = k1.Rk.b.ho = 0,6 7,5.15.26 = 1755 kG < Qmax = 5627 kG; _ phải tính cốt đai

+ Xét mặt cắt có lực cắt lớn nhất: Qmax = 5627 kG , ho = 26cm

-Chon dai ¢ 6, Fd = 0,283cm2, đai 2 nhánh => n = 2; u = 150mm

1,15.Rk.b.hoz = 1,15.7,5.15.26?

-Chon bước đai u =150 mm, bảo đảm u = min{ap 2; *zax- ; 150} = min{150;155;150}mm

R„.n.F; _ 1600.2.0,283

-Lực cắt cốt đai chịu được: q„ = = 60,4 KG/cm

-Kiểm tra điều kiện tính cốt xiên: Q„ =j8R,bh?q„ = 8.7,5.15.267.60,4 = 6062 KG> Qmax

=5627 kG; vậy không cần phái đặt cốt xiên cho dầm phụ

8) Tính và vẽ biểu đồ bao vật liệu:

Ra Fa y=1-2

ó 16 ó 12 (cm2) (cm) (cm2) Rnb ho Y- Ra Ea ho

Nhịp 2 2 6,28 3,23 26,77 0,039 0,981 3,30 bién

(135x30) 2 2,26 3,1 26.9 0,014 0,993 1,21 Gôi B 3 6,03 3,3 26,7 0,167 0,916 2,95 (30x60) 2 4,02 3,3 26,7 0,112 0,944 2,03 Nhip 1 2 4,27 3,19 2,81 0,026 0,987 226

giữa

(135x30) 2 2,26 3,1 26.9 0,014 0,993 1,21

-Biêu đồ bao vật liệu:

295 3616)

Al

" il mm (or ! Ww ! Ll

1330281642812)

9.Xác định điểm cắt lý thuyết và đoạn cắt thực tế: (xem chỉ tiết cách tính ở dầm chính)

Ta có bảng tính toán như sau:

w=244 10? 454:(cm)

bién

Nhịp |Xng 2G | 55,3 163009 [1,6 32 116 171,3

giữa

B

C TÍNH TOÁN DAM CHÍNH:

1) So dé tinh: Dam chính là dầm liên tục 4 nhịp với các gối tựa là cột Tính theo sơ đồ đàn hồi

LT] h#œZña ¬

| m

yu _Š |

SF TT ¬ | FF†—~'~'—~—~—~~~—: ¬i:ir-——-—-—————- ¬ Ỉ rr ¬

—=400

+ “S761

|

|

{ +

Lh Lem1900 | L90U L900 +}

2)Nhip tinh todn: chiéu dai nhip déu nhau L = 311 =3 190 = 570 cm.

3) Tải trọng tác dụng:

- Hoạt tải tập trung: P = Pap ,Ì; = 1824, 4= 7296 kG

-Tĩnh tai:G = dp lz +n,¥ Pac (ae - by ), La = 644 4 +1,1.2500.0,3.(0,6 — 0,08).1,9 = 3391

kG

4) Tinh va vé biéu do bao mémen:

a)Tính biêu đồ mômen cho từng trường hợp chất tải: M = œ.P.L (œ tra bảng theo sơ đồ tải)

T Sơ đồ chất tải ign: |] 2 Gối B 3 4 | GốiC

1 œơ,M

GG GG GG GG 0,238 0,143 -0,286 0,079 0,111 -0,190

A12bBc 4600 2764 -5228 1527 2145 | -3672

PP PP œ 0,286 | 0,238 | -0,143 | -0,127 | -0,111 | -0,095

2 A

A BC 11894 | 9898 -5947 -5282 | -4616 | -3951

F f F F œ -0,048 | -0,095 | -0,143 | 0,206 | %222 | -0,095

3

PP PP PP œ -0,321 -0,048

af A SP PP B C FY 9448 5034 -13349 4337 8055 | -1996

P Ƒ Í F œ -0,031 | -0,063 | -0,095 -0,286

5

PP PP a -0,190 0,095

an er, 11260 | 8658 -7902 | -3934 | 62 3951

7 i K B oR R ( A 480 960 1440 | -1007 -3454 -5947

M„„ | 16494 | 12662 | -3788 10094 | 11377 | 279 Mmin | 2604 | -1187 | -18577 | -3755 | -2471 | -15566

b)Vẽ biểu đồ mômen cho từng trường hợp chất tái trên là: (kGm)

c) Biêu đô bao mômern:

5) Tinh và vẽ biêu đỗ bao lực cat:

a) Tính biêu đồ lực cắt cho từng trường hợp chất tải:

S Tiết diện: Giữa Trái Phải Giữa

? | Sơ đồ chất tải Phải gôi À | nHP | víp | sip | mp | Cac

1 £125348@ a+ ol ty vì -2429 962 | 4353 | -3702 311 | 3989

A B C

PP P P 1370

A OB OC

6 I Lf 5926 | 1370 | 8666 | -2038 -2038

Qua -Qe + €ẺŸ” -1393 | 3286 | 13973 | -2414 | 1059 | 11746

Onin -Qo+ OP" ~ -8689 710 | 4101 | -12954 | -2349 | 1042

b) Biéu dé bao luc cat: (kG)

"J T 1

À = a 1

* ¬ I

"

6) Tính cốt thép đọc:

a Tiết diện chịu mômen âm; Ta tính theo tiết diện chữ nhật (30x60)cm

- Xác định mômen tại mép gối B: Theo biểu đồ bao mômen, nhận thấy răng phía bên phải gỗi

B biêu đồ Mmin ít dốc hơn bên trái ,tính mômen mép bên phải sẽ có trị tuyệt đối lớn hơn

18577 — 375s pe 18577 — 3755 9,

> Mmg = 18577 — 1170 = 17407 kGm;

-Do tai g6i, ngoai cét thép dọc của dầm chính còn có cốt thép dọc của dầm phụ, thép bản sàn, nên trị số của a cần phải tăng lên Giá thiết a= 7cm ——y ho =h— a= 60 - 7 = 53cm;

b Tiết diện chịu mômen dương: Tính theo tiết diện chữ T quy đối

-Xác định bề rộng cánh tham gia chịu nén:

1

Sc <2° (400 — 30) = 185cm

`]

Sc<ø6, nhịp =1/6.570=95cm =>chọnSc= 72cm

S%c<9hy =9.8 = 72cm

- Bề rộng bán cánh là: be = Pac + 28c = 30 + 2 72 = 174cm

*Xác định vị trí truc trung hòa: Giả thiết a= 5cm —> ho = h - a = 60 - 5 = 55cm;

Mc = Rn.bc.hc.(ho — 0,5hc) = 90 174.8.(55 — 0,5.8) = 6389280 kGcm

Ta có: Mmax = 1649400 kGcm < Mc = 6389280kGcm —* Trục trung hòa qua cánh

—> Tiết diện được tính như tiết diện chữ nhật (174x60)cm

c) Tính chọn cốt thép: Thép CII Ra = 2600kG/cm2; thể hiện trong bảng sau

Sử dụng bê tông mac 200, tính theo sơ đồ đàn hồi điều kiện hạn chế: AŠ_ Ao = 0,428

Tiê diện |M A= Y= Fa= Chon thép ụ

Gỗi B 1857700 | 0,245 0,857 15,73 3ø18 |15/226 | -3 0,96

Nhip bién | 1649400 | 0,035 0,982 11,75 3418 | 11,65 | -0,85 | 0,12

Nhip gitra | 1137700 | 0,024 0,988 8,05 416 |8,04 | -0,12 | 0,08 (174x60)

7 Bồ trí cốt thép dọc: chỉ tiết trên bản vẽ

Nhịp biên Goi B Nhịp giữa Gối C

§ Tính cốt ngang:

*Kiểm tra điều kiện tính toán:

Q =ki.Rk.b.ho = 0,6 7,5 30 53 = 7155 kG < Qmax = 13972 kG—> Cần phải tính cốt đai

*Xét mặt cắt có lực cắt lớn nhất: Qmax = 13972kG; ho = 60 — 7 = 53cm (mép trái gôi Bì)

-Chọn đai ó8 , Fd = 0,503cm2, đai 2 nhánh (n = 2)

15Rkbha:s 1,5.7,5.30.53?

-Buéc dai cuc dai: Umax = Q = 13972 = 679 mm

-Chọn bước đai u = 200mm, dam bao u= min{hdc/3; “max ; 300}mm = min{200; 679;

300}mm

R,,-0.F,; — 1600.2 0,503

-Tính lực cắt cốt đai chịu được: q a= = 80,5 KG/cm

-Kiểm tra didu kién tinh cét xién: Qq, =-/8R,bh2q, = V8.7,5.30.5 3”.80,5 = 20175 KG>

Qmax = 13972kG

——> Không cần tính cốt xiên cho dầm chính

9)1ính cốt treo:

Để gia cố chỗ dầm phụ kê lên dầm chính người ta sử dụng cốt treo:

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