THUYẾT MINH ĐỒ ÁN BTCT1 (THEO TCVN 5574-2018)

ĐỒ ÁN THIẾT TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THEO TIÊU CHUẨN MỚI TCVN55742018, ĐỒ ÁN RẤT CHI TIẾT, ĐẦY ĐỦ VÀ DỄ HIỂU. CÓ KÈM BẢN VẼ CAD VÀ BẢNG CELL TÍNH TOÁN. Kích thước từ giữa trục dầm và trục tường: l1= 2,2(m); l2= 7,2(m). Tường chịu lực, có chiều dày t= 22(cm).Bổ trụ 30x30cm. Cột có tiết diện 30x40cm Hoạt tải tiêu chuẩn: ptc= 7,0(kNm2); SÀN DÀY 80MM. DẦM PHUJXMM, DẦM CHÍNH 300X700MM

PHẦN 1 CÁC SỐ LIỆU VÀ SƠ DỒ THIẾT KẾ

DÇM CHÝNH DÇM CHÝNH

3 Vật liệu sử dụng

a Bê tông: Sử dụng bêtông cấp độ bền B20, có các đặc trưng vật liệu như sau:

 Môđun đàn hồi: Eb = 27x103 Mpa

 Cường độ chịu nén: Rb = 11,5 Mpa

 Cường độ chịu kéo: Rbt = 0,9 Mpa

b Cốt thép:

 Cốt thép (Ø<10) dùng thép CB240-T:

 Môđun đàn hồi: Es = 21x104 Mpa = 21x107 (kN/m2)

 Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 210 Mpa

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 210 Mpa

 Cường độ khi tính cốt ngang: Rsw = 170 Mpa

 Cốt thép (Ø 10) dùng thép CB300-V:

 Môđun đàn hồi: Es = 21x104 Mpa = 21x107 (kN/m2)

 Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 260Mpa

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 260 Mpa

 Cường độ khi tính cốt ngang: Rsw = 210 Mpa

Để tính bản, ta cắt một dải rộng b1= 1(m) vuông góc với dầm phụ và xem nhưmột dầm liên tục

- Chiều cao tiết diện dầm chọn theo nhịp:

2100

2200

220 GT

lb= 1

2

dp b

Hệ số tincậy

Tải trọngtính toán(gb)(kN/m2)

* Mômen dương ở giữa nhịp giữa:

11

tt b

=

2

11,99 2,1011

Bản sàn được coi như dầm liên tục có tiết diện chữ nhật b × h = 1000 ×80(mm)

Giả thiết a =24(mm) Trong đó: a là khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diệnđến trọng tâm của cốt thép

Chiều cao làm việc của tiết diện: h0= hb - a =80 - 24 = 56 (mm)

2.6.1.Tính cốt thép nhịp biên và gối biên

Mnh = Mg = 4,81(kNm)

s s

s s

Kiểm tra lại chiều cao làm việc h0

Lấy lớp bảo vệ C0=20(mm)

* Với tiết diện dùng 8, có h0 = 80 – 20 – 4 = 56(mm)

Nhận xét: h0 đều bằng với trị số đã dùng để tính toán là 56 (mm), nên sự bố trí cốt thépnhư trên là hợp lý

L

 As,pb ≥ 15% Ast = 0,15×441= 66,15mm2

Chọn Φ6a250 có Asc= 113mm2

III: TÍNH TOÁN DẦM PHỤ

3.1.Sơ đồ tính

Dầm phụ là dầm liên tục 4 nhịp có các gối tựa là tường biên và dầm chính

Đoạn dầm gối lên tường lấy là Cdp = 220 cm Bề rộng dầm chính đã giả thiết bdc =

2

7200

300 220

Vì chênh lệch giữa các nhịp tính toán 10% nên tung độ của biểu đồ bao mômen củadầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo theo công thức:

Vì dầm phụ có 4 nhịp nên ta tính toán và vẽ hai nhịp rồi lấy đối xứng

Nhịp biên : L = Lob=7,05m Ta có M = q l dp 2 28,69 7,05x 2x 1425,96.

Gối thứ 2 : L = max(Lob,Lo)=7,05m Ta có M = q l dp 2 28,69 7,05x 2x 1425,96.

Nhịp giữa và gối giữa: L = Lo=6,9m Ta có : M = q l dp 2 28, 69 6,9x 2x 1365,93.

Tra bảng để lấy hệ số  và kết quả tính toán trình bày trong bảng sau:

- Mômen âm ở nhịp biên triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn: X1 = k.Lob

Của Mmax Của Mmin Mmax(kN.m) Mmin(kN.m)Nhịp biên

096,69128,34129,76106,9528,52

-0,0285-0,0067

-0,0037-0,0225

24,5979,2285,3779,2224,59

-38,93-9,15

-5,05-30,73

Gối thứ 2 bên phải và bên trái gối thứ 3:

 Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 260 Mpa

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 260 Mpa

 Cường độ khi tính cốt ngang: Rsw = 210 Mpa

Và bêtông có cấp độ bền B20 có: Rb = 11,5MPa; Rbt = 0,9MPa

a)Với mômen âm:

Các tiết diện ở gối chịu mômen âm, cánh nằm trong vùng kéo, bỏ qua sự làm việc củacánh, tính toán theo tiết diện chữ nhật bdp x hdp = 200 x 500 (mm) Tính với mômen ởmép gối

Tại gối biên ( gối 2), với M = -101,96 kNm

b) Với mômen dương:

Tính theo tiết diện chữ T cánh nằm trong vùng nén nên cùng tham gia chịu lực vớisườn

Ở nhịp, giả thiết a = 60mm ; ho = hdp – a = 500 – 60 = 440mm

Bề rộng vùng cánh: b'f b dp 2S f

Với Sf lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

- Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 1

M

R b h

� � < αpl =0,3 + 1 1 2. 1 1 2.0, 026 0,987

Tại nhịp giữa: Mmax = 85,37 kNm < Mf nên trục trung hòa đi qua cánh, do đó ta tínhnhư đối với tiết diện hình chữ nhật với kích thước b'f �h2200 500� mm.

218+220 1137mm2

318763mm2

220+118882mm2

Ta chọn cốt thép và bố trí cốt thép như như bảng sau:

Phương án bố trí cốt thép trong tiết diện được thể hiện như hình vẽ:

7

200

2Ø20

8 1Ø18

4 2Ø18

1 2Ø20

200

1Ø18 3

2Ø18 2Ø20

3.6.Tính toán cốt thép ngang:

Để tính toán cốt đai và cốt xiên chịu lực cắt ta dùng thép CB240-T: có:

 Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 210 Mpa

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 210 Mpa

 Cường độ khi tính cốt ngang: Rsw = 170 Mpa

Và bêtông có cấp độ bền B20 có: Rb = 11,5MPa; Rbt = 0,9MPa

Môdun đàn hồi của bêtông nặng Eb(PL2[TL1]), và Môdun đàn hồi của cốt thép Es(PL3[TL1]): Eb = 27.103 Mpa; Es = 21.104Mpa

Tiết diện chịu lực cắt lớn nhất Q= 2

T

Q = 121,36 Kn, Chiều cao làm việc của tiết diện h0=440mm

a Kiểm tra khẳ năng chịu cắt của bê tông:

Đoạn gần gối tựa: stc = min(h/2; 300mm)=min( 250;300mm)=250mm

Đoạn giữa nhịp : sct = min(3h/4; 500mm)= min(375; 500mm)=375mm

* Vậy khoảng cách bố trí của cốt đai:

Q – lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện; Q=248,38kN

b1 – hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3

Vậy ta có: Q=121,36 kN< 0,3.11,5.200.440=303600N=303,6Kn → thỏa

3.7 Tính toán, vẽ hình bao vật liệu:

3.7.1 Tính toán khả năng chịu lực của các tiết diện

- Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ: 0

20

d C

mmm

� , chọn C0 = 25mm

- Khoảng hở giữa hai hàng cốt thép là 30mm

- Từ chiều dày lớp bảo vệ và bố trí cốt thép tính ra a và h0 cho từng tiết diện

- Xác định chiều cao làm việc

Khả năng chịu lực của tiết diện được ghi ở bảng dưới

3.7 TÍNH TOÁN CẮT THÉP

3.7.1.XÁC ĐỊNH ĐIỂM CẮT LÝ THUYẾT CÁC THANH

Để tiết kiệm cốt thép cần cắt bớt cốt thép Dựa vào hình bao mômen và khả năngchịu lực của các tiết diện dầm, xác định vị trí cắt lý thuyết của các thanh thép

Vị trí cắt lý thuyết x được xác định theo tam giác đồng dạng biểu đồ bao mômenLực cắt tại tiết diện lý thuyết được xác định theo tam giác đồng dạng của biểu đồbao lực cắt

* Tại gối 2: (gối biên)

* Điểm cắt lý thuyết hai thanh số 4 (218) bên phải gối 2 Những thanh còn lại có

Mtd = 69,29 (KN.m) Dựa vào hình bao mômen tìm tiết diện có mômen âm 69,29(KN.m) Đó là tiết diện nằm giữa tiết diện 5 có M = 101,96 (KN.m) và tiết diện 6 có M =38,93 (KN.m) Nội suy theo đường thẳng có điểm cắt lý thuyết cách mép gối tựa 2 mộtđoạn x

Dựa theo tính chất tam giác đồng dạng ta có

Lấy W = 0,50(m).

Điểm cắt thực tế cách trục gối tựa 2 một đoạn: 0,15 + 0,71 + 0,70= 1,56(m)

Các thanh khác tiến hành tính toán tương tự kết quả tính toán trong bảng

Tiết diện Thanh

x 1380

3.7.2.XÁC ĐỊNH ĐOẠN KÉO DÀI W

Đoạn kéo dài W được tính theo công thức:

w

52

s inc s

Q Q

d q

qsw - Khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết

+ Trong đoạn dầm có đai 6s100mm

20d(m)

Wchọn(m)Nhịp biên

3.8 Kiểm tra neo cốt thép :

Cốt thép ở phía dưới, sau khi uốn, cắt, phải bảo đảm số còn lại được neo chắc vàogối

Ở nhịp biên, As = 1256 mm2, cốt neo vào gối 220 có tiết diện 628mm2,

628mm2 > 

3

1

1256= 419mm2.Đoạn cốt thép neo vào gối biên kê tự do

IV: TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

4.1.Sơ đồ tính toán:

Dầm chính được tính theo sơ đồ đàn hồi Dầm chính là dầm liên tục ba nhịp tựalên các tường biên và cột Kích thước dầm đã được giả thiết: b = 300mm; h = 700mm.Chọn cạnh của cột b =400mm Đoạn dầm chính kê lên tường 340mm Nhịp tính toán ởnhịp giữa và nhịp biên đều bằng l = 3.l1 = 3.2,2 = 6,6m

Sơ đồ tính toán như sau:

Tải trọng từ bản sàn truyền lên dầm phụ rồi từ dầm phụ truyền lên dầm chính dướidạng lực tập trung

4.3.Xác định nội lực

4.3.1 Biểu đồ bao mômen

Lợi dụng tính chất đối xứng của sơ đồ tính toán để vẽ biểu đồ mômen theo cách tổhợp

b Tính toán và vẽ biểu đồ nội lực các trường hợp tải trọng

- Đặt tĩnh tải lên toàn bộ dầm, vẽ được biểu đồ MG:

MG =.G l = .85,78.6,6 = 566,148 (KN.m)

- Xét các trường hợp bất lợi của hoạt tải P

- Ứng với mổi trường hợp như vậy vẽ đựoc biểu đồ mômen Mpi:

Sơ đồ tính mômen trong dầm:

L

Hình 4.2 Biểu đồ mô men câc trường hợp tải trọng tâc dụng lín dầm chính

* Biểu đồ bao mômen:

Tung độ của biểu đồ bao mômen

-

2200Phía bên phải:

Mmgphải = 374,33 KN.m để tính cốt thép tại gối B

4.4.Tính và vẽ biểu đồ bao lực cắt:

QG = G; Qpi = P Với G = 85,78 KN; P = 133,06 kN

Hệ số  cho ở bảng của phục lục IX, các trường hợp chất tải lấy như tính vẽ biểu

đồ mômen.Trong đoạn giữa nhịp, suy ra lực cắt Q theo phương pháp mặt cắt, xét cânbằng ở đoạn dầm Kết quả tính ghi vào bảng sau:

Lực cắt (kN) Bên phải gối A

Giữa nhịp biên

Bên trái gối B

Bên phải gối B

Giữa nhịp giữa

4.5.Tính cốt thép:

4.5.1 Tính cốt thép dọc

a Tính với mômen âm

Tiết diện chịu mô men âm, Cánh nằm trong vùng kéo, bỏ qua sự làm việc củacánh Do đó tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 300x700 (mmxmm)

Ở trên gối cốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trên cùng của cốtthép dầm phụ nên a khá lớn Giả thiết a= 80mm, ho = 700 – 80 = 620mm

* Tại gối B lấy mômen mép gối Mmg =367,62 (KN.m)

Do dầm tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế khi tính cốt thép là:

6

367,62 10

0, 27711,5 300 620

mg m

�

b) Tính với mômen dương:

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiếtdiện chữ T

Tiết diện chữ T cánh nằm trong vùng nén Bề rộng cánh dùng trong tính toán

'

f

b = b + 2Sf

Sf lấy theo trị số bé nhất trong các giá trị sau

- Một nữa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm:

Giả thiết a =60mm; ho = h – a = 700 –60 = 640 (mm)

Ta có:

Mf = ' ' (  0,5 ' )

f o

 Thép chịu mô men dương tại nhịp biên: M = 391,94 KN.m

+ Dự kiến bố trí thép 2 lớp Giả thiết a = 70mm

+ ho = h-a= 700 – 70 = 630mm+

�

* Chọn và bố trí cốt thép cho dầm chính:

Chọn lớp bê tông bảo vệ cốt đai Co=25mm

+ Dự kiến dùng đai Ø8, khoảng hở giữa hai hàng thép là 30mm

+ Thép chịu mô men âm của dầm chính đặt dưới thép dầm phụ

Tiến hành chọn cốt thép cho dầm chính và tính lại h0 thể hiện trong bảng sau:

Tiết diện

As , mm2(Tínhtoán)

Chọn cốt thép, diệntích, (mm2) a (mm)

6

7 1Ø25 4

300

3 2Ø25

4.5.2.Tính toán cốt thép ngang:

Để tính toán cốt đai và cốt xiên chịu lực cắt ta dùng thép CB240-T: có:

 Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 210 Mpa

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 210 Mpa

 Cường độ khi tính cốt ngang: Rsw = 170 Mpa

Và bêtông có cấp độ bền B20 có: Rb = 11,5MPa; Rbt = 0,9MPa

Tiết diện chịu lực cắt lớn nhất T

Đoạn gần gối tựa: stc = min(h/2; 300mm)=min( 350;300mm)=300mm

Đoạn giữa nhịp : sct = min(3h/4; 500mm)= min(525; 500mm)=500mm

* Khoảng cách thiết kế của cốt đai:

s = min{stt;sct;smax} =min{120;300; 415}= 120 mm bố trí trong đoạn 2200mm gần gối tựa+ Đoạn giữa nhịp có Q =64,29Kn < 0,5.Rbt.b.h0 =83,430kN nên bê tông đủ chịu cắt, cốtđai đặt theo cấu tạo: chọn s=300mm<(3/4h=525mm và 500mm)

c Kiểm tra lại điều kiện chịu nén của các thanh nghiêng (bê tông).

Q ≤ b1.Rb.b.h0Với:

Q – lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện; Q=248,38kN

b1 – hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3

Vậy ta có: Q=248,38 kN< 0,3.11,5.300.618=639630N=639,63Kn → thỏa

4.5.3.Tính toán cốt treo

Ở chỗ dầm phụ kê lên dầm chính, do tải trọng tập trung lớn, để tránh phá hoại cục

bộ cho dầm chính( theo dạng giật đứt với góc phá hoại 450 từ đáy dầm phụ) cần có cốt treo để gia cố cho dầm chính Lực tập trung do dầm phụ truyền cho dầm chính là:

P1 = P + G1 = 133,06+73,51 = 206,57 KN

Sử dụng cốt đai dạng treo, chọn Ø8, n =2 nhánh Số lượng cốt treo cần thiết:

3 1

- ho: Chiều cao làm việc của dầm chinh

- m: Tổng số lượng cốt treo dạng đai cần thiết

- n: Số nhánh cốt treo

- asw: Diện tích cốt treo

- Rsw: Cường độ tính toán cốt treo

Chọn 6 đai, bố trí mỗi bên dầm phụ 3 đai Cốt treo đặt trong khoảng:

Str = bdp + 2hs = 200 + 2.150 = 500 mm

khoảng cách giữa các đai là 50 mm

4.6 Tính toán và vẽ biểu đồ bao vật liệu

a Tính khẳ năng chịu lực của tiết diện

- Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt đai : 0

20

d C

mmm

� , chọn C0 = 25mm

- Tại gối thép chịu mô men âm dầm chính đặt dưới lớp thép thứ nhất của dầm phụ,

- Khoảng hở thông thủy giữa 2 hàng thép là 30mm

Từ chiều dày lớp bảo vệ và bố trí cốt thép tính ra a và h0 cho từng tiết diện Khi đặt cốt

thép thành 2 lớp thì tính gần đúng khoảng cách giữa của hai lớp đến mép tiết diện theo

A s

(mm2)

a(mm)

h0

[M](KN.m)Giữa nhịp

Cạnh nhịp

biên Cắt 2Ф25 còn 3Ф25 1473 46 654 2500 0.02 0.0200 245.94

82 618 300 0.363 0.2970 391.34Cạnh gối B Cắt 2Ф25còn 4Ø25 1964 64 636 300 0.233 0.2060 287.48Cạnh gối B Cắt 2Ø25còn 2Ø25 982 64 636 300 0.116 0.1090 152.11

45 655 2500 0.019 0.0190 234.35Cạnh Nhịp

giữa

Cắt 1Ф22 Còn 2Ф25 982 45 655 2500 0.014 0.0140 172.68

b) Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh:

*Tại nhịp biên:

* Nhịp biên bên TRÁI (Gần gối A) khi cắt thánh số 2(2Ф25) (, Khả năng chịu lựccủa các thanh còn lại là [M]= 245,94 kN.m (mômen dương) Theo hình bao mômen thìtiết diện có M = 245,94 kN.m nằm trong đoạn gần gối A, ở đó có độ dốc của hình baomômen là:

s inc s

Q Q

d q



�

Lấy Q bằng độ dốc biểu đồ mômen Q=178,15KN

Trong đoạn dầm có đai 8s120mm

Các thanh khác tiến hành tính toán tương tự kết quả tính toán trong bảng

Tiết diện Thanh

thép

Mô mentiết diện cắt

lý thuyết(kN.m)

Vị trí điểm cắt lý thuyết Q (kN)

Nhịp biên

bên trái

Cắt225

Kết quả đoạn kéo dài được tính ở trong bảng sau

thép

Q (kN) qsw

(kN/m)

Wtt(m)

20d(m)

Wchọn(m)Nhịp biên

218.88 142.52 0.88

0.44

0.88

4.9.Kiểm tra neo cốt thép:

Cốt thép ở phía dưới, sau khi uốn, cắt, phải bảo đảm số còn lại được neo chắc vàogối

Ở nhịp biên, As = 2455mm2, cốt neo vào gối 325có tiết diện 1473mm2,

1473mm2 > 

3

1

2455= 818mm2.Cốt thép ở nhịp giữa, As = 1362mm2,số neo vào gối 225có tiết diện 982mm2,