Bài tập lớn kết cấu bê tông cốt thép 1

BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉPGVHD : Ths... Đạt yêu cầu... Đạt yêu cầu.

BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD : Ths Nguyễn Quốc Thông

HỌ TÊN SV :

MSSV :

ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Khoa xây dựng và điện

TP.HCM , Tháng 9 năm 2012

L/3 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3 L/3

GVHD: Ths Nguyễn Quốc Thông

Họ và tên sinh viên:

MSSV:

Lớp: XD07

STT: 27

Khoa: Xây Dựng và Điện

Số liệu:

1 Bài tập 1:

Cho dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật bxh như hình vẽ:

- Kích thước: L= L2= ( 5,5 + 0,1.n1 )= 5,7 m

- Tải trọng: P = P2= ( 350 + 7.n2 ) = 391 KN

- Vật liệu: cốt thép dọc CII, cốt đai CI, dầm toàn khối có B20 ( với γb = =γs 1 ); cốt đai CI; chiều dầy lớp bê tông bảo vệ cốt đai 25 mm

- Sử dụng sap2000 ta có giá trị nội lực của hệ kết cấu:

1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9

M 1

M 2

M 3

M 4 M 5

M 6

M

Q 1

Q 2

Q 3

Q 4

Q 5

Q 6

Q 7

Q 8

Q 9

Q 10

Q

- Các giá trị nội lực cho trong bảng sau:

Giá trị 546,27 348,45 593,45 150,63 150,63 593,45 348,45 546,27

Giá trị 287,8 103,8 495,4 391,9 0,31 0,31 391,9 495,4 103,8 287,8

1.1 Chuẩn bị số liệu cho bài toán:

- Chọn sơ bộ kích thước tiết diện: 350x700

- Số liệu bài toán:

- Bê tông cấp độ bền: B20  Rb= 11,5 MPa= 115 daN/cm2

Rbt= 0,9 MPa= 9 daN/cm2

b

- Thép dọc loại II  Rs= '

s

R = 280 MPa= 2800 daN/cm2

- Thép đai loại CI, 6φ  Rsw= 175MPa=1750 daN/cm2

Es= 21.104MPa= 21.105 daN/cm2

2

w 0, 283

s

- Xác định ξR:

Tra bảng E2 của TCXDVN 356-2005 có: ξ =R 0.656; α =R 0.441

1.2 Tính toán cốt thép dọc cho dầm:

1.2.1 Xét mặt cắt có moment M3=593,45KN ( moment âm):

- Giả sử chọn a= 4,5cm ( sẽ kiểm tra lại) để tính As:

0

h h – a 65,5 cm

- Tính toán cốt thép theo bài toán cốt đơn:



4

0

593, 45.10

115.35.65.5

b

M

R b h

- Ta thấy αm <αR( thỏa mãn điều kiện ràng buộc)

1 1 2 m 0.441

2 0

0, 441 115 35 65,5

41,52( ) 2800

b S

s

R b h

R

2

í oán 41,52

S t nht

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

min 0

41,52

35 65,5

S

A

b h

×

( Nằm trong khoảng (1,5 ÷2)% -> thỏa mãn yêu cầu đề bài)

- Chọn và bố trí cốt thép: 4 32 2 32(48, 23φ + φ cm2)

- Bố trí cốt thép như hình vẽ:

Chọn a bvc aid =25mm=2,5cm,thỏa mãn điều kiện a bvc aid >C0 =1,5cm

0

2,5 2,5 0,6 3,1 ,

2

m

cm

φ



700

350

- Kiểm tra khoảng hở thông thủy:

ax 1

2,5

35 (2 3,1 4 3, 2) 16 ,

3

φ =





- Xác định a là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép A đến mép ngoài cùng của vùng bê S

tông chịu kéo:

o Gọi a a lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép 1 và 2 đến mép ngoài 1, 2

cùng của vùng bê tông chịu kéo, ta có:

3, 2

2

3, 2 3, 2

10, 4

Gọi F1 ,F2 lần lượt là diện tích của cốt thép 1 và 2:

Diện tích 4 thanh số 1 ( 4 32φ ):F1=32,15cm2

Diện tích 2 thanh số 2 ( 2 32φ ): 2

2 16,1

32,15 4,7 16,1 10, 4

6,6 32,15 16,1

+

Suy ra :h0 =70cm−6,6cm=63, 4cm

- Kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm:

0

2800 48, 23

115 35 63, 4

R b

R A

R b h

 αm=ξ(1 0.5 ) 0.389− ξ =

0

0,389 115 35 63, 4 6293525,6

4

629.10 (daNcm)

=

Ta thấy: M =593, 45.10 (4 daNcm)<[ ]M =629.10 (4 daNcm)

 Đảm bảo khả năng chịu lực

1.2.2 Xét mặt cắt có moment M1=546,27KN ( moment dương):

- Giả sử chọn a= 4,5cm ( sẽ kiểm tra lại) để tính As:

0

h h a 65,5 cm

⇒ = − =

- Tính toán cốt thép theo bài toán cốt đơn:



4

0

546, 27.10

115.35.65.5

b

M

R b h

- Ta thấy αm <αR( thỏa mãn điều kiện ràng buộc)

1 1 2 m 0.393

2 0

0,393 115 35 65,5

37( ) 2800

b S

s

R b h

R

2

í oán 37

S t nht

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

min 0

37

35 65,5

S

A

b h

×

- Chọn và bố trí cốt thép: 4 32 2 25(41,96φ + φ cm2)

- Bố trí cốt thép như hình vẽ:

Chọn a bvc aid =25mm=2,5cm,thỏa mãn điều kiện a bvc aid >C0 =1,5cm

0

2,5 2,5 0,6 3,1 ,

2

m

cm

φ



700

350

- Kiểm tra khoảng hở thông thủy:

ax 1

2,5

35 (2 3,1 4 3, 2) 16 ,

2,5

φ =





- Xác định a là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép A đến mép ngoài cùng của vùng bê S

tông chịu kéo:

o Gọi a a lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép 1 và 2 đến mép ngoài 1, 2

cùng của vùng bê tông chịu kéo, ta có:

1

3, 2

2

3, 2 2,5

10

a = +a + +t = cm

Gọi F1 ,F2 lần lượt là diện tích của cốt thép 1 và 2:

Diện tích 4 thanh số 1 ( 4 32φ ):F1=32,15cm2

Diện tích 2 thanh số 2 ( 2 25φ ): 2

2 9,81

32,15 4,7 9,81 10

32,15 9,81

+

Suy ra :h0 =70cm−6cm=64cm

- Kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm:

0

2800 41,96

0, 456 0,656 115 35 64

R b

R A

R b h

 αm=ξ(1 0.5 ) 0.352− ξ =

0

0,352 115 35 64 5803212,8

4

580.10 (daNcm)

=

Ta thấy: M =546, 27.10 (4 daNcm)<[ ]M =580.10 (4 daNcm)

 Đảm bảo khả năng chịu lực

1.2.3 Xét mặt cắt có moment M4=150,62KN ( moment dương):

- Giả sử chọn a= 4,5cm ( sẽ kiểm tra lại) để tính As:

0

h h a 65,5 cm

⇒ = − =

- Tính toán cốt thép theo bài toán cốt đơn:



4

0

150,63.10

115.35.65.5

b

M

R b h

- Ta thấy αm <αR( thỏa mãn điều kiện ràng buộc)

1 1 2 m 0.091

2 0

0,091 115 35 65,5

8,57( ) 2800

b S

s

R b h

R

2

í oán 8,57

S t nht

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

min 0

8,57

35 65,5

S

A

b h

×

- Chọn và bố trí cốt thép: 2 32(16,08φ cm2)

- Bố trí cốt thép như hình vẽ:

Chọn a bvc aid =25mm=2,5cm,thỏa mãn điều kiện a bvc aid >C0 =1,5cm

0

2,5 2,5 0,6 3,1 ,

2

m

cm

φ



350

- Kiểm tra khoảng hở thông thủy:

ax 1

2,5

35 (2 3,1 2 3, 2) 22, 4 ,

2,5

φ =





- Xác định a là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép A đến mép ngoài cùng của vùng bê S

tông chịu kéo:

3, 2

2

- Suy ra :h0 =70cm−4,7cm=65,3cm

- Kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm:

0

2800 16,08

115 35 65,3

R b

R A

R b h

 αm=ξ(1 0.5 ) 0.156− ξ =

0

0,156 115 35 65,3 2677422,1

4

268.10 (daNcm)

=

 Đảm bảo khả năng chịu lực.

* Tại các mặt cắt khác, ta có moment M8=M1; M6=M3; M5=M4 nên ta bố trí cốt thép

tương tự, không cần phải tính lại

1.3 Tính cốt đai cho dầm:

- Ta sử dụng cốt đai 6φ , (a sw =0, 283cm2), hai nhánh

- Do bê tông nặng nên ϕ =b2 2; ϕ =b3 0, 6; ϕ =b4 1,5; β =0,01

- Do tiết diện chữ nhật nênϕ =f 0, và không chịu lực nén vì là dầm nên ϕ =n 0

1.3.1 Tính và bố trí cốt đai cho nhịp 1:

1.3.1.1 Kiểm tra điều kiện tính toán( có cần bố trí cốt đai chịu lực hay không):

- Điều kiện để cấu kiện không cần bố trí cốt đai chịu lực: Q max ≤Q b0 =0, 6.R b h bt 0

ax 49540

m

0 0,6 0 0,6 9 35 63, 4 11982,6

Vậy: Q max =49540daN Q> b0 =11982,6daN

 Cần phải tính toán và bố trí cốt đai chịu lực

1.3.1.2 Xác định bước cốt đai:

- Bước cốt đai thiết kế ở đoạn: 1

5,7

1, 425

1 1,9

g

L

m



 =



Với 1 1,9a = mlà khoảng cách từ gối thứ 2 về bên trái đến điểm đặt lực tập trung P

ax

1

tt thietke cau tao

m

s

−

=











• Xác định 1s :

ax

1 8 s s

m

R A

Q

= =

(49.540)

tt

Làm tròn s tt = =s1 4cm

•

70 35 min 2 2

15

cau tao

h

cm s

cm

−

 = =





Lấy s cau tao− =15cm

• s maxcần thỏa các điều kiện sau đây:

ax

ax

1,5 9 35 (63, 4)

38,34 49540

m

m

R b h

Q

4

3

1,5

0,6

b

m

b

ϕ

ax

1,5 9 63, 4

2,98

m

b

R h

R

Kết luận: lấy smax = 38,34 cm

• Chọn bước cốt đai thiết kế:

ax

min(4;15;38,34)

btri thiet ke

−

Vậy: s thietke =4cm

• Kiểm tra điều kiện cho q : sw

3

w

2

s

R b

q

ϕ +ϕ ϕ+

×

w w w

3 w-0

1750 0,566

247,63 / 4

91,5 /

s

btri

s

R A

s

×

 Thõa mãn điều kiện

- Kiểm tra điều kiện về ứng suất nén chính: Q max ≤Q bt =0,3.ϕ ϕw1 .b1R b h b 0

o ϕw1= +1 5α µs w ≤1,3 với:

6 5

2,1.10

7,778 2,7.10

s s b

E E

w

btri

A

b s

µ =

×

w 2 0, 283 0,566

s

Bước cốt đai bố trí: s btri =4cm

0.566

4,043.10

35 4

×

w1 1 5 7, 778 4,043.10 1,16 1,3 OK

o ϕb1 = −1 β.R b với :

β =0,01(bê tông nặng)

R b =11,5MPa

⇒ϕb1= −1 0,01 11,5 0,885× =

0,3 1,16 0,885 115 35 63, 4 78591,87

bt

Có Q3=Q max =49540daN Q< bt =78591,87daN

Vậy thỏa mãn điều kiện ứng suất nén chính

1.3.1.3 Xác định bước cốt đai cho đoạn giữa nhịp 1 có độ dài 1.9 mét:

1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9

Q 1

Q 2

Q 3

Q 4

Q 5

Q 6

Q 7

Q 8

Q 9

Q 10

Q

- Trọng đoạn dầm này chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo:

- Khi

70 23,3

50

h

cm

cm

−

 = =





- Chọn s btri =20cm

- Xác định bước cốt đai theo tính toán để tính toán để kiểm tra lại:

Q 1

Q 2

Q 3

Q 6

Q 7

Q 8

Q 10

Q

Q 9

- Cần tính các giá trị lực cắt tại vị trí điểm a ( giá trị Q1 và Q2) và b (Q2 và Q3) như hình

vẽ

- Ta sử dụng Q1 và Q3 để tính toán kiểm tra ( ta sử dụng lực cắt lớn)

a) Kiểm tra tại tiết diện a, có Q1= 287,8 kN; cách mép gối 1.9 mét:

- Bước cốt đai bố trí: s btri =20cm

Tải bản FULL (33 trang): https://bit.ly/3wF9YtS

Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

350

ax

m

R A

Q

Q ≤Q = ×ϕ +ϕ +ϕ R bh ×q (theo dạng tổng quát)

- Dạng rút gọn cho dầm tiết diện chữ nhật, bê tông nặng:

ax

m

R A

Q

= =

- Đối với tiết diện chịu Q1: h0 =63, 4cm

- Thay Q maxbởi Q1= 287,8kN

2

2

1750 0,566

28780

tt

, nhỏ hơn s btri =20cm

- Chọn lại s btri =12cm

w w

w

1750 0,566

82,54 / 12

s

btri

R A

s

×

Vậy Q max =28780daN Q< bsw_ min =28914,9daN Đạt yêu cầu.

- Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính:

6 5

3 w

3 w1

1

2,1.10

7,778 2,7.10

0,566

1,35.10

35 12

1 5 7,778 1,35.10 1,0525 1,3

0,3 1,0525 0,885 115 35 63, 4 71308,58

s

s

b

s

btri

bt

E

E

A

b s

OK R

α

µ

ϕ

−

−

= − =

Vậy: Q1=Q max =28780daN Q< bt =71308,58daN

Tải bản FULL (33 trang): https://bit.ly/3wF9YtS

Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

Đạt yêu cầu về ứng suất nén chính

b) Kiểm tra tại tiết diện b, có Q3= 495,4 kN; cách mép gối 1.9 mét:

- Bước cốt đai bố trí: s btri =20cm

ax

m

R A

Q

Q ≤Q = ×ϕ +ϕ +ϕ R bh ×q (theo dạng tổng quát)

- Dạng rút gọn cho dầm tiết diện chữ nhật, bê tông nặng:

ax

m

R A

Q

= =

- Đối với tiết diện chịu Q3: h0 =64cm

- Thay Q maxbởi Q3= 495,4 kN

2

2

1750 0,566

49540

tt

, nhỏ hơn s btri =20cm

- Chọn lại s btri =4cm

w w

w

1750 0,566

247,6 / 4

s

btri

R A

s

×

Vậy Q max =49540daN Q< bsw_ min =50080,06daN Đạt yêu cầu.

- Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính:

2304224