Giáo trình Hướng dẫn đồ án môn học Bê tông cốt thép

Giáo trình Hướng dẫn đồ án môn học Bê tông cốt thép bao gồm 3 chương với các nội dung tính toán sàn phẳng bê tông cốt thép; tính toán khung phẳng bê tông cốt thép; ví dụ tính toán khung phẳng bê tông cốt thép.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG BTCT 1

1.1 Vật liệu 1

1.2 Chọn sơ bộ kích thước 1

1.3 Xác định tải trọng sàn 1

1.4 Xác định sơ đồ tính 2

1.5 Xác định nội lực 3

1.6 Tính toán cốt thép sàn 4

1.7 Bố trí cốt thép sàn 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG BTCT 7

2.1 Vật liệu 7

2.2 Phân tích sự làm việc của khung 7

2.3 Chọn sơ bộ kích thước 8

2.4 Chọn sơ đồ tính 11

2.5 Xác định tải trọng tác dụng lên khung 13

2.5.1 Tải trọng đứng 13

2.5.2 Tải trọng ngang 23

2.6 Xác định nội lực 24

2.6.1 Nguyên lí chất tải lên khung 24

2.6.2 Tổ hợp nội lực 26

2.7 Tính toán cốt thép khung 28

2.7.1 Tính toán cốt thép dầm 29

2.7.2 Tính toán cốt thép cột 34

2.7.3 Kiểm tra lại kích thước dầm, cột 38

2.8 Bố trí cốt thép khung 39

2.8.1 Bố trí cốt thép dầm 39

2.8.2 Bố trí cốt thép cột 40

2.8.3 Cấu tạo cốt thép nút khung 41

CHƯƠNG 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG BÊTÔNG CỐT THÉP 47 3.1 Nội dung đồ án 47

3.2 Tính toán sàn tầng điển hình 47

3.2.1 Vật liệu 47

3.2.2 Chọn sơ bộ kích thước 48

3.2.3 Xác định tải trọng sàn 48

3.2.4 Xác định sơ đồ tính 49

3.2.5 Xác định nội lực 50

3.2.6 Tính toán cốt thép sàn 51

3.2.7 Bố trí cốt thép sàn 52

3.3 Tính toán khung phẳng trục 2 58

3.3.1 Vật liệu 58

3.3.2 Phân tích sự làm việc khung 58

3.3.3 Chọn sơ bộ kích thước khung trục 2 58

3.3.4 Xác định sơ đồ tính 62

3.3.5 Xác định tải trọng tác dụng lên khung trục 2 62

3.3.6 Xác định nội lực khung trục 2 71

3.3.7 Tính toán cốt thép khung trục 2 76

3.3.8 Bố trí cốt thép khung trục 2 77

PHỤ LỤC 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

Chương 1 TÍNH TỐN SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP

1.1 Vật liệu :

Đối với bê tơng: sử dụng bê tơng nặng cĩ cấp độ bền khơng nhỏ hơn B15

nặng tông bê dùng Khi

: L 42

1 38 1

: L 50

1 45 1

cm 14 8 h

1

1 b

Dầm phụ :

Chiều cao tiết diện dầm phụ :

mm 200 h

4

1 2

1 b

L 20

1 12

1 h

dp dp

4

1 2

1 b

L 12

1 8

1 h

dc dc

+ Gạch: g 1  g  g n 1 ( kN / m )

+ Lớp vữa lót: g 2  vl  vl n 2 ( kN / m 2 )

3 BTCT b

4 vt vt

g - trọng lượng bản thân của lớp cấu tạo sàn thứ i ( kN / m 2 )

- Hoạt tải tính toán: p s  p tc n p ( kN / m 2 )

Xác định loại ô bản:

Theo kinh nghiệm có thể xem

Công thức xác định mômen trong trường hợp tổng quát cho sàn 2 phương

Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn vuông góc với trục dầm  tính

2 1

mm a

mm h

mm a

b

b

100 20

100 15

bh R

R

h b R

A . . . .



kiểm tra hàm lượng

% 100 R

R

% 100 bh

A

% 05 , 0

s

b b R max o

s min

chọn  6 ; 8 ; 10 f s 28 , 3 ; 50 , 3 ; 78 , 5 mm

s

s tt

s

s tt

A

f 1000 A

f b

loại chênh nhau đặt xen kẽ

b Cốt thép cấu tạo

+ Ơ mặt trên của bản : cần đặt thép phân bố đặt vào phía trong và vuông

chịu M- Thường đặt  6 a250300

theo phương cạnh dài của bản (mà trong tính toán chưa xét đến

0

q 2  ) Diện tích cốt thép phân bố  0,15As (khi l2/l1  3) và  0,2As

(khi 2<l2/l1 <3)

đã bỏ qua, như tại vị trí bản được chèn cứng vào tường (tính toán xem

là gối tự do), vùng bản phía trên dầm chính (có mômen âm theo phương cạnh dài q 2  ) 0

+ Đặt những cốt thép trên để tránh cho bản có những vết nứt do các

mômen đó gây ra, đòng thời để tăng độ cứng tổng thể của bản

+ Diện tích  1/3 As gối tính toán và  5Þ6 trên 1m dài

2 A

B 1

Chương 2 TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP

2.1 Vật liệu :

Đối với bê tơng: sử dụng bê tơng nặng cĩ cấp độ bền khơng nhỏ hơn B15 Đối với cốt thép thường (khơng căng ): trong khung buộc của kết cấu dầm cột dùng cốt thép AI làm cốt đai và cốt dọc cấu tạo;thép AIII và AII làm cốt dọc chịu lực

2.2 Phân tích sự làm việc của khung

Giả thiết cĩ mặt bằng tầng thứ i của đồ án như sau:

3 4 5 6

Cột I

Hình 2.1: phân tích sự làm việc khung

Các khung trong cùng một cơng trình liên kết thành khối khung Đây là cơng trình thuộc dạng khung chịu lực

Theo phương ngang: hệ cột và các dầm sàn ngang tạo thành các khung ngang Theo phương dọc: hệ cột và các dầm dọc tạo thành các khung dọc

Như vậy một cơng trình cĩ nhiều khung ngang và khung dọc

Khi chịu tải các khung ngang và các khung dọc hợp thành hệ khơng gian cùng chịu lực gọi là: khung khơng gian

Để đơn giản hĩa khi tính tốn, người ta qui ước như sau:

ra trong khung ngang và độ cứng của khung ngang nhỏ hơn nhiều lần độ cứng của khung dọc (khung ngang ít nhịp hơn khung dọc), cĩ thể xem gần đúng: khung dọc “tuyệt đối cứng” Vì thế cho phép tách riêng từng khung phẳng để tính nội lực

- Khi tỉ số L/B < 1,5 , độ cứng khung ngang và khung dọc chênh lệch không nhiều Lúc này phải tính nội lực theo không gian: khung không gian Trong phạm vi đồ án môn học này chỉ yêu cầu tính khung phẳng còn khung không gian chưa xét đến ( học sinh khá giỏi có thể tính)

Như đã phân tích ở trên, khung có độ cứng nhỏ thì nguy hiểm hơn khung có

độ cứng lớn Vậy khung ngang nguy hiểm hơn khung dọc Nhưng trong số khung ngang sẽ có một vài khung nguy hiểm nhất, để tìm khung nguy hiểm nhất có thể dựa vào một số điều kiện như sau: số nhịp của khung, diện truyền tải ( tải đứng, tải

ngang… )

2.3 Chọn sơ bộ kích thước

Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện, tốt nhất là dựa vào kinh nghiệm của người thiết kế trên cơ sở so sánh kết cấu cần thiết kế với những kết cấu tương tự đã được xây dựng các kích thước tiết diện cũng có thể được xác định bằng tính toán sơ

bộ

a Kích thước dầm

Có thể chọn sơ bộ kích thước theo nhịp L của dầm

mm 200 h 4

1 2

1 b

L m

1 h

sàn và tường nếu có) đặt lên nó gây ra và gọi là M Lấy mômen trong tiết diện của 0

dầm là M 0 , 60 , 7M 0

Khi đã sơ bộ chọn bề rộng dầm là b thì tính chiều cao làm việc của dầm theo công thức:

b b 0

R b

M 2 h





hợp chưa Nếu tỷ lệ đó không chấp nhận được thì chọn lại b và tính lại

b b

3 0

r

h 4 b

R

M r h

Hình 2.2: Diện tích truyền tải của cột

2

L L

L1; L2 – nhịp khung

B – bước cột

Trong phạm vi diện truyền tải ,trường hợp tổng quát có các loại tải trọng sau

- Tải trọng tính toán sàn: gồm tĩnh tải và hoạt tải là qs (kN/m2)

) kN ( S q

G s  s i

- Trọng lượng bản thân dầm khung và dầm dọc

i t t t t

h H H

kN L n H G

N N

Trong đó:

n- số tầng trên tiết diện cột đang xét

toán:

b b c

R

N k A

Từ Ac tìm bcx hc của cột (đối với khung phẳng tiết diện ngang của cột hình chữ nhật là hợp lí nhất)

Thực tế trong cột có cốt thép chịu nén, do tính sơ bộ nên bỏ qua xét cốt thép chịu nén

Nếu công trình nhiều tầng có thể từ hai đến ba tầng thay đổi tiết diện cột một lần

Chú thích

Sau khi đã chọn kích thước dầm- cột, sẽ tiến hành tính toán nội lực, tính cốt thép cho từng cấu kiện Lúc này tiến hành kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn, dựa vào hàm lượng cốt thép  min  max nếu không thỏa phải thay đổi kích

thước tiết diện

Về nguyên tắc khi tiết diện đã thay đổi thì nội lực cũng thay đổi theo do đó phải tính lại nội lực Tuy nhiên nếu sự thay đổi tiết diện cấu kiện không lớn lắm thì

có thể không cần tính lại nội lực mà chỉ cần tính lại cốt thép (chỉ khi nào momen quán tính của tiết diện chọn sơ bộ và tiết diện chọn cuối cùng khác nhau quá hai lần thì phải tính lại nội lực theo độ cứng của tiết diện đã chọn)

Kết quả tính toán có thể tóm tắt như bảng 2.2

Bảng 2.2: Tóm tắt kết quả tính toán chọn tiết diện cốt

i t t t t

h H H

kN L

n H G

n

1 i c

R

N k A

n

1 i c

R

N k A







2.4 Sơ đồ tính

Chọn sơ đồ tính là công việc hết sức quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả tính toán

Sơ đồ tính phải phù hợp với sự làm việc thực tế của khung, phản ánh tương đối đúng các liên kết tại các mắt khung

Đối với khung toàn khối, sơ đồ tính là trục của dầm và cột, liên kết cột và móng là liên kết ngàm (hoặc khớp), liên kết cột – dầm vẫn xem là ngàm (nút cứng), liên kết cột- dàn vì kèo được xem khớp

Vị trí cột ngàm với móng tại mặt trên của móng

Đà kiềng thường xem không phải là bộ phận của khung ngang: (thiên về an toàn), độ cứng của đà kiềng nhỏ hơn độ cứng của dầm sàn, tại vị trí đà kiềng và cột

có chuyển vị ngang, trong một số trường hợp khoảng cách từ đà kiềng đến mặt trên móng rất nhỏ, nếu xem đà kiềng là dầm khung thì giá trị mômen tại chân cột nhỏ không an toàn Tuy nhiên đà kiềng có ảnh hưởng nhất định đối với khung như giảm chiều dài tính toán, giảm độ độ mảnh của cột tầng trệt và khắc phục lún không đều, tăng độ cứng không gian của công trình v.v…

Các giả thiết tính toán

- Khi tính toán khung thường giả thiết chiều sâu đặt móng Chiều sâu đặt móng phụ thuộc nhiều yếu tố như loại móng sẽ được thiết kế, sơ đồ địa chất v.v…(phần này sẽ phân tích kỹ trong móng) Thường gặp giả thiết

- Khung là một kết cấu siêu tĩnh bậc cao, trong một số trường hợp nhằm mục đích giảm bậc siêu tĩnh có thể đưa ra một số giả thiết để đơn giản hóa việc tính toán nhưng không gây ảnh hưởng đáng kể đến kết quả Tuy nhiên hiện nay thường sử dụng các chương trình tính kết cấu đã lập trình sẵn nên chỉ chú ý một vài giả thiết đơn giản hóa sau:

bố đều

tạp khác có thể chuyển sang dạng phân bố tương đương (nếu thật cần thiết), nếu tính nội lực được từ các dạng tải đặc biệt thì không cần chuyển sang dạng phân bố đều tương đương

- Việc tính nội lực khung thường được tính theo sơ đồ đàn hồi với việcdùng độ cứng EJ của tiết diện, thật ra độ cứng của cấu kiện bêtông cốt thép là B Tuy nhiên vì tính theo độ cứng B khá phức tạp và hiện nay vẫn chưa có phương pháp tính nội lực theo B Vì thế theo qui phạm “Khi chưa

có phương pháp tính kể đến biến dạng dẻo của bêtông có thể tính toán kết cấu siêu tĩnh bằng bêtông cốt thép theo sơ đồ đàn hồi”

2.5 Xác định tải trọng tác dụng lên khung

Trước tiên phải xác định được diện truyền tải của khung đang xét ( bước cột chia đôi từ hai phía trục khung đang xét) Trong phạm vi diện truyền tải của khung ta

xác định các loại tải tác dụng lên khung

Tải trọng đứng:

Tải trọng ngang: gió

Khi tính tải tác dụng lên dầm khung thì phải tính tải tập trung tại các nút khung do dầm dọc truyền vào

Khi tính tải tác dụng lên dầm khung (tải đứng) thì phải tính riêng cho từng trường hợp tải: tĩnh tải (tải trọng thường xuyên), hoạt tải dài hạn (tải trọng tạm thời dài hạn), hoạt tải ngắn hạn (tải trọng tạm thời ngắn hạn)

Khi quan niệm hoạt tải dài dạn có tác dụng giống như tĩnh tải, có thể gộp hoạt tải dài hạn vào tĩnh tải Trường hợp này tải tác dụng lên khung được tính như sau:

2.5.1.1 Tải trọng tác dụng lên dầm khungcó phương thẳng đứng dạng phân bố

Tải trọng từ sàn truyền vào dầm được xác định gần đúng theo diện tích truyền tải như trên mặt bằng sàn

t t dk dk

h H H

m / kN n H

t, Ht – chiều dày, chiều cao của tường

H – chiều cao tầng nhà

n – hệ số vượt tải

bd ; hd – kích thước tiết diện dầm

hs – chiều cao bản sàn

Tải trọng do sàn truyền tĩnh tải về dầm:

chia theo diện truyền tải

đường phân giác, sau đó nối các giao điểm lại sẽ được những hình thang và hình tam giác

L1

45O

Hình 2.3: truyền tải về dầm của ô sàn 2 phương

tam giác

- Tải trọng từ bản truyền lên dầm theo phương cạnh dài l2 có dạng hình thang

- Trị số lớn nhất ( giá trị đỉnh) của tải trọng dạng hình thang hoặc

Hình 2.4: Truyền tải về dầm của ô sàn 1 phương

hình chữ nhật

- Trị số lớn nhất ( giá trị đỉnh) của tải trọng dạng hình chữ nhật là:

m / kN 2

l.

g s 1

giác ở trên thành tải phân bố đều tương đương (theo nguyên tắc

2

l g 8

2

1 s dk

s

l 2

l

; 2

1 k

) m / kN ( 2

l g k g

Kết quả tính toán có thể tóm tắt như bảng 2.3

Bảng 2.3: Tóm tắt kết quả tính toán tải trọng đứng dạng phân bố (tĩnh tải)

Nhịp Trọng lượng bản

thân dầm khung

) m / kN (

g bt dk

Trọng lượng tường xây trên dầm khung

) m / kN (

g t dk

Tĩnh tải sàn truyền về dầm khung

) m / kN (

g s dk

Tổng

) m / kN (

2

1 s dk

s

l 2

l

; 2

1 k

) m / kN ( 2

l p k p

Kết quả tính toán có thể tóm tắt như bảng 2.4

Bảng 2.4: Tóm tắt kết quả tính toán tải trọng đứng dạng phân bố (hoạt tải)

lại (Nếu tải trọng hai phía của dầm khung khác nhau thì cộng tác dụng các giá trị lại)

Nếu tải trọng hai phía của dầm khung giống nhau thì nhân đôi giá trị

Hình 2.5: Sơ đồ truyền tải sàn về dầm ở 2 phía có giá trị khác nhau

2.5.1.2 Tải trọng tác dụng lên dầm có phương thẳng đứng dạng tập trung tại

các nút khung (các gối tựa của dầm)

Lực tập trung đặt tại nút được xác định bằng cách tính tổng trọng lượng các phần tử nằm trên diện tích chịu lực của nút như tường, sàn, dầm … phần diện tích tạo thành tải tập trung không kể phần diện tích của tải phân bố

Tải trọng của sàn truyền lên dầm dọc, rồi truyền vào nút khung dưới dạng lực tập trung

a Tĩnh tải

kN

S g

B 2

1 2

B 2

B 2

1 2

L 2

) L B ( B 2

1 2

L 2

) L B ( B 2

G c  c c  btct

kN

G G G G

G nút  s  d  t  c

Kết quả tính toán có thể tóm tắt như bảng 2.5

Bảng 2.5: Tóm tắt kết quả tính toán tải trọng đứng dạng tập trung (tĩnh tải)

bản thân dầm

dọc

) kN (

G d

Trọng lượng tường xây trên dầm dọc

) kN (

G d

Trọng lượng bản thân cột ( một tầng)

) kN (

G c

Tĩnh tải sàn truyền về dầm dọc

) kN (

G s

Tổng

) kN ( G

P nút  s nút

Lực tập trung của hoạt tải tại các gối khác tính tương tự

Bảng 2.6: Tóm tắt kết quả tính toán tải trọng đứng dạng tập trung (hoạt tải)

-

5 Hình a

ps1

L

L2

2 P

a Tính toán tải truyền trực tiếp từ sàn về dầm khung trục 2 (phân bố)

Xác định tải trọng dạng phân bố

Tải trọng từ sàn truyền vào dầm được xác định gần đúng theo diện tích truyền tải như trên mặt bằng sàn

t t t t

h H H

m / kN

; n H g





Trong đó:

t, Ht – chiều dày, chiều cao của tường

H – chiều cao tầng nhà

n – hệ số vượt tải

bd ; hd – kích thước tiết diện dầm

hs – chiều cao bản sàn

+ Nhịp AB có dạng hình thang, trị số lớn nhất là gsB, chuyển sang dạng phân bố đều tương đương là:

1 2

1

3 2 s

1 tđ

L 2

B l

2 l

) m / kN ( 2

1 B g g

g 8

Nhịp Trọng lượng

bản thân dầm

khung

) m / kN (

g bt dk2

Trọng lượng tường xây trên dầm khung

) m / kN (

g t dk2

Tĩnh tải sàn truyền về dầm khung

) m / kN (

g dk 2 s



Tổng

) m / kN (

g 2 dk

1 2 1

3 2 s

L 2

B l 2

l

;

2 1 2

B g 2

5

a.2 Hoạt tải:

như phần tĩnh tải

dạng phân bố đều tương đương là

B p

p tđ 1  s   2 3

phân bố đều tương đương là:

kN / m

L p 8

5

p tđ 2  s 2

Bảng 2.8: Tải trọng đứng dạng phân bố (hoạt tải)- khung trục 2

) m / kN (

p dk s

Tổng hoạt tải tác dụng

lên dầm

) m / kN (

p d

1 2 1

3 2 s

L 2

B l 2

l

;

2 1 2

B p 2

5

B 2

1 2 2

L 2

) L B ( B S

kN S

g G

2 2 nútB

nútB s s

G c  c c  btct

kN

G G G G

G B  s  d  t  c

Bảng 2.9: Tải trọng đứng dạng tập trung (tĩnh tải)- khung trục 2

Nút Trọng lượng

bản thân

dầm dọc

) kN (

G d

Trọng lượng tường xây trên dầm dọc

) kN (

G t

Trọng lượng bản thân cột ( một tầng)

) kN (

G c

Tĩnh tải sàn truyền về dầm

dọc

) kN (

G s

Tổng

kN ( G

B 2

1 2 S

S g G

nútA

nútA s s

c t

d s

G G

G G

1 2 2

L 2

) L B ( B S

S g G

2 2 nútB

nútB s

) L B ( B S

S g G

2 2 nútC

nútC s

b.2 Hoạt tải

S p

P B  s nútB

Bảng 2.10: Tải trọng đứng dạng tập trung (hoạt tải)- khung trục 2

) kN (

p nút

Tổng hoạt tải truyền về nút

) kN ( p

B 2

1 2 S

S p P

nútA

nútA s

B 2

1 2 2

L 2

) L B ( B S

S p P

2 2 nútB

nútB s

) L B ( B S

S p P

2 2 nútC

nútC s

2.5.2 Tải trọng ngang

Tải trọng gió gồm hai thành phần: tĩnh và động

Khi công trình có chiều cao dưới 40m và nhà công nghiệp một tầng cao dưới 36m với tỷ số chiều cao trên nhịp nhỏ hơn 1.5 thì thành phần động của tải trọng gió không cần xét đến

a Gió đẩy: (phía đón gió của công trình)

Cường độ tính toán gió đẩy được xác định theo:

) m / daN ( B n c k W

Trong đó:

danh hành chánh (TCVN 2727-1995)

Nam: k- Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ caoso với mốc chuẩn và dạng địa hình Xác định theo bảng phụ lục 5

 Địa hình A là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao

không quá 1.5m (đồng bằng…)

 Địa hình B là địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa

thớt không cao quá 10m (ngoại ô…)

 Địa hình C là địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau

cao từ 10m trở lên (trong thành phố …)

Trường hợp công trình có hình dáng đơn giản (hìng vuông hay chữ nhật): c=+0.8

b Gió hút: ( ở phía khuất gió của công trình)

Cường độ tính toán gió hút được xác định:

) m / daN ( B n c k W

o '

Trong đó: c’=0.6, còn các hệ số khác lấy như gió đẩy

Kết quả tính toán có thể tóm tắt như bảng 2.11

Bảng 2.11: Tóm tắt kết quả tính toán tải trọng ngang

2.6.1 Nguyên lý chất tải lên khung

Nguyên lý chất tải lên khung: tĩnh tải luôn luôn có, hoạt tải lúc có lúc không sao cho đạt được các giá trị nội lực nguy hiểm nhất tại các tiết diện

Các tiết diện khác nhau sẽ có trường hợp đặt hoạt tải nguy hiểm khác nhau

Đối với tĩnh tải : Tĩnh tải chất đầy các nhịp

Đối với hoạt tải : có nhiều trường hợp :

- Ngược lại của 5

- Hoạt tải ngắn hạn liền nhịp

- Ngược lại của 7

- Gió trái

- Gió phải

Dùng các phương pháp tính cơ học kết cấu để tìm nội lực của khung Tuy nhiên hiện nay thường dùng các chương trình tính kết cấu đã lập trình sẵn với sự trợ giúp của máy tính, để tìm nội lực của khung một cách nhanh chóng hơn

Ví dụ cách chất tải lên khung 3 nhịp:

1- Tĩnh tải

1- Tĩnh tải chất đầy 2- Hoạt tải tồn phần 3- Hoạt tải tồn phần

đặt ở tầng chẵn đặt ở tầng lẻ

P 2 P 3 P 1

7- Hoạt tải ngắn hạn

4- Hoạt tải tồn phần 5- Ngược lại của 4 6- Hoạt tải tồn phần

đặt cách nhịp, cách tầng liền nhịp

7- Ngược lại của 6

Hình 2.9: Ví dụ đặt tải lên khung 3 nhịp

Chú ý: Lực tập trung do hoạt tải ngắn hạn đặt tại các nút khung giữa như trên hình P 1 P 2P 3, nghĩa là phụ thuộc vào diện tích truyền tải từ sàn vào dầm dọc

2.6.2 Tổ hợp nội lực

Cần thiết lập biểu đồ bao mơmen và biểu đồ bao lực cắt, vì tung độ biểu đồ bao tại mỗi tiết diện diễn tả giá trị nội lực nguy hiểm nhất tại tiết diện đĩ

a Tổ hợp tải trọng

Theo TCVN 2737-1995 tải trọng được chia thành:

trong quá trình xây dựng và sử dụng cơng trình gồm trọng lượng các kết cấu chịu lực và kết cấu bao che

- Tải trọng tạm thời (hoạt tải): dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt thay đổi theo thời gian tác dụng của chúng Là các tải trọng có thể không có trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng

bị vật dụng sử dụng thường xuyên…

sàn nhà, tải gió…

Tổ hợp tải trọng gồm tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp đặc biệt:

một trong những hoạt tải ngắn hạn nếu có Tổ hợp tải trọng cơ bản gây ảnh hưởng chủ yếu nhất đến trạng thái ứng lực của tiết diện tính toán của kết cấu

2 hoạt tải ngắn hạn trở lên

và một trong những tải trọng đặc biệt

Thông thường trong thiết kế người ta xác định tổ hợp các nội lực mà về thực chất cũng là cách tổ hợp tải trọng vì nội lực là do tải trọng và các tác dụng khác gây

THCB: 1-1 THBS: 1 – 0,9 THBS: 1 – 0,9

Trên hình 2.9 có tất cả 9 trường hợp đặt tải, từ kết quả tổ hợp tải trọng, sinh viên có thể nhận thấy có một vài trường hợp đặt hoạt tải ngắn hạn không cần thiết,

từ đó sẽ rút ra kết luận riêng cho bản thân

b Nội lực tính toán cốt thép khung

Từ các tổ hợp chính và tổ phụ cần tìm các cặp nội lực nguy hiểm nhất, để tính cốt thép cho cấu kiện

Việc tính cốt thép khung có thể dùng các chương trình đã được lập trình với sự

hỗ trợ của máy tính, tuy nhiên việc dùng chương trình nào để tính nhất thiết phải kiểm tra độ chính xác của nó Tốt nhất nên dùng chương trình tính được cơ quan chức năng công nhận

Đối với đồ án sinh viên nên dùng excell để tính toán và kiểm tra

2.7.1 Tính cốt thép dầm

a Cốt dọc:

Sử dụng bài toán chữ nhật đặt cốt đơn

Từ các số liệu ban đầu :

R R

S b b

MPa R

MPa R B

bh R

R

h b R

A  

Chọn, bố trí cốt thép, kiểm tra a, kiểm tra  min   max

Ghi chú :

Về A : được phép chọn nhiều hơn không quá 5% so với giá trị s A tính được s

Về đường kính cốt thép : nếu chọn nhiều loại đường kính thì chênh lệch không quá 8mm và không bé hơn 2mm

Về hàm lượng cốt thép : nên chọn =0,3%-0,6% đối với bản; =0,6 %-1,2% đối với dầm

Bảng 2.13: Tóm tắt kết quả tính toán bằng excell thép dọc dầm

%  max% ch

s

A (mm 2 )

; 6 , 0

; 2

1 01 , 0 1 1

, CT

nhóm

, ,

4 3

2 1

b

b b

b b

s Sw

b bt b

xR x R

MPa E R

MPa E R R B

, 0

0

' '

b f f

f



' f '

N

bt b n



0 0

N bh

R

N

bt b bt

b n







+ Đối với bê tông nặng và bê tông tổ ong: ……….0,6

+ Đối với bê tông hạt nhỏ: ……….………….0,5

bs

nxA bs

A E

w b

s w

 1 1 5 1,3; ;

Hệ số  1được tính như sau:  b1 1 b R b

Hệ số  lấy như sau:

+ Đối với bê tông nặng và bê tông tổ ong: ……….0,01

+ Đối với bê tông hạt nhỏ: ……….………….0,02

+ Nếu Q 31 f  n b R bt bh ochỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo

+ Nếu Q 31 f  n b R bt bh otính toán cốt đai:

Q

nAw R bh R 1

4    

 s

+ Bước đai lớn nhất

Q

bh R 1

s

2 o bt b n f 4 max

Hình 2.10: Đoạn bố trí cốt đai

mm 450 h khi mm 150

2 / h min

khi mm

h

300

3 / min

mm h

khi mm

h

5004

3min2

ct max

tt ; s ; s s

min

s 

+ Trên đoạn dầm còn lại ở giữa dầm :

2 ct

s

s 

+ Nếu Q0 , 3  w 1  1  b R b bh o dừng bài toán

+ Nếu Q0 , 3  w 1  1  b R b bh o thì bêtông sẽ bị phá hoại trên tiết diện

nghiêng theo ứng suất nén chính, khi này cần thiết phải tăng kích thước tiết diện, hoặc tăng mac bêtông

Bảng 2.14: Tóm tắt kết quả tính toán bằng excell thép đai dầm

s

(mm)

2 ct

; 6 , 0

; 2

1 01 , 0 1 1

, CT

nhóm

, ,

4 3

2 1

b

b b

b b

s Sw

b bt b

xR x R

MPa E R

MPa E R R B

- Kiểm tra điều kiện cần tính cốt đai Q 31 f  n b R bt b h o

dầm) Chọn bước đai s theo cấu tạo

 

s

nAw R bh

o bt b n f b

2

21

2    

wbQ

xác định được những đoạn dầm cần đặt cốt xiên x ( là những đoạn

QQsinc

wb i sinci

gia cường mỗi phía cuả dầm phụ gối lên dầm chính là:

w

tr gc

A n 2

A

+ fs : diện tích nhánh đai ; n : số nhánh đai

+ Đoạn cần bố trí cốt đai gia cường: h 1 h dc h dp.Tuy nhiên nếu lượng cốt đai gia cường nhiều, u < 50 mm, để đảm bảo thi công cho phép bố trí trong đoạn (h+ bdp) mỗi bên dầm phụ



sin R

Q P A

sw

wb tr

Trong 3 cặp nội lực: M max N tu; M min N tu và N maxM tu sinh viên có thể

chọn 1 cặp để tính cốt thép và kiểm tra khả năng chịu lực với 2 cặp còn lại ( hoặc tính với cả 3 để có kinh nghiệm tính toán)

a Cốt thép dọc cột: thường bố trí đối xứng (Tính cốt thép đối xứng)

h max e

; N

M

+ Kết cấu tĩnh định: e o e 1e onn

+ Kết cấu siêu tĩnh: e  o maxe 01 ; e 0 nn

h o

h o

h o



 Tính e e o 0 , 5 ha

e '  e o 0 , 5 ha '

 Tính

b R

N x

b b

R

N  b b b  b b

a 2

) ' a h ( R

' e N A

A

0 s

' s s

) ' a h ( R

) x 5 , 0 h e ( N A A

0 sc

0 s

' s

x 5 , 0 h bx R Ne A

0 sc

1 0

1 b b s

' s

R R

1

h

e

; h 50 1

A và

% 100 A

A

b s

b

' s '





% 5 , 3

;

t min

%

100 max'

min    



o

s s

bh

A A

tính lại

Bài toán: tính hệ số uốn dọc 

cr

N

N 1

l

4 , 6 N



Trong đó:

+ Eb, Ib , Es, Is : lần lượt là môđun đàn hồi, mômen quán tính uốn của tiết diện bêtông và toàn bộ tiết diện cốt thép dọc đối với trục đo qua trọng tâm tiết diện và vuông góc với mặt phẳng uốn

+ Tính Ib : với tiết diện chữ nhật (bxh) thì Ib= bh3/12 , các tiết diện

khác sẽ có công thức khác

+ Tính Is : giả thiết trước hàm lượng thép gt để tính Is = gtbho(0,5h –

a)2

Ví dụ giả thiết  gt =1% = 0,01  Is = 0,01bho(0,5h-a) 2

+ S là hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm eo :

11 , 0 S

y N M

 M, N : là nội lực do tải trọng toàn phần

 Ml, Nl : là nội lực do tác động của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn

 y : là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo (hoặc nén ít)

 Nếu Ml ngược dấu M

M 1

; h

e ) 1 ( 10 h

, 0 N

M

1 l o 1 l 1

1,3 1,5 1,0

có thể dùng công thức gần đúng

2 o

b b cr

l

I E 5 , 2

h e 5 , 1

h 05 , 1 e 5 , 2

A R A R N x

b b

s sc s s