Đồ án BTCT1 trần văn chiến

Cốt thép cấu tạo – chịu momen âm: Sử dụng các thanh cốt thép mũ đặt dọc theo các gối biên tường và dọc theo dầm chính chịu mômen âm đã bỏ qua trong tính toán và làm tăng độ cứng tổng thể

Trường đại học Kiến Trúc Hà Nội

THIẾT KẾ SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

LOẠI BẢN DẦM

Giáo viên HD : PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

Sinh viên TH : Trần Văn Chiến

2. Thiết kế dầm phụ (không cần vẽ biểu đồ bao vật liệu)

3. Thiết kế dầm chính (có vẽ biểu đồ bao vật liệu)

II- Với MBKC phương án 2:

6.6 2.7

- D = 0.8-1.4 (hệ số công thức tải trọng)

- Do bản loại dầm => m = 30-35

- Ls: nhịp của bản sàn => Ls = 2.7(m)

d) Chọn kích thước tiết diện cột

Ta có độ cứng EJ của dầm lớn hơn bốn lần độ cứng EJ của cột:

⇒ Kích thước Cột: (bc × hc)=(400 × 400) mm

2. Sơ đồ tính và nhịp tính toán của bản sàn

- Cb là đoạn bản kê lên tường: Chọn Cb = 120 (mm) ≥ ( 120 mm ;hb = 100 mm)

- Do bản làm việc theo 1 phương ( phương cạnh ngắn) nên ta cắt theo phươngcạnh ngắn (vuông góc với dầm phụ) một dải bản có chiều rộng b=1m

- Xem bản như một dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là tường biên và các Dầm phụ

- Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa.Nhịp tính toán được xác định như sau:

* Đối với nhịp biên:

2485 mm

* Đối với các nhịp giữa :

Lg = L1 - bdp = 2,7 – 0,2 = 2,5 (m) = 2500 (mm)

* Chênh lệch nhau giữa Lb và Lg không đáng kể :

- Cb là đoạn bản kê lên tường: Chọn Cb = 120 (mm) ≥ ( 120 mm ;hb = 100 mm)

3. Tải trọng

a) Tĩnh tải

Các lớp cấu tạo sàn như sau:

Hình 2: Các lớp cấu tạo sànTĩnh tải của bản sàn là trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo sàn, được xácđịnh như trong bảng …

Bảng 4: Tĩnh tải tác dụng lên sàn

Lớp cấu tạo

Bề dàylớp

Trọng lượngriêng

Giá trị tiêu chuẩn

Hệ số

độ tin cậy

Giá trị tính toán

δi (mm) γi (kN/m3) gtcb

(kN/m2) γf,i gb (kN/m2)Gạch lát nền 10 20 0,20 1,1 0,22

qb = (gb + pb ).b = (3,239 + 12 ).1 = 15,239 (KN/m)\

4. Nội lực

Tính nội lực bản dựa trên sơ đồ khớp dẻo

a) Mômen lớn nhất ở nhịp biên và gối thứ 2:

x100b.h =1000.85

1.5.2.Chọn thép chịu lực cho bản:

Bảng 3 Tính cốt thép cho bản sàn Tiết diện

tt s

A

(mm2)

µ (%)

Các Phương án Phương án

chọn Nhịp biên, Gối thứ hai 431,56 0,5

P.án : φ8 110a φ8 110a

Nhịp giữa, gối giữa 281,97 0,33

P.án : φ6 100aP.án : φ8 170a

- Kiểm tra lại chiều cao làm việc của tiết diện

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ: cbv = 10 mm

Suy ra: ho,tt = hb – (c + 0,5.d) = 100 – (10 + 0,5.6) = 87 (mm)>85(mm)Giá trị thực tế lớn hơn giá trị tính toán Đảm bảo an toàn

6. Bố trí cốt thép:

a. Cốt thép cấu tạo – chịu momen âm:

Sử dụng các thanh cốt thép mũ đặt dọc theo các gối biên (tường) và dọc theo dầm chính chịu mômen âm đã bỏ qua trong tính toán và làm tăng độ cứng tổng thể của bản

Hàm lượng: As,ct ≥

⇒ Chọn φ6a180 (As chọn = 157 mm2)

b Cốt thép phân bố:

Đặt vuông góc với thép chịu lực để tạo thành lưới thép, chịu 1 phần tải trọngnhỏ truyền theo phương cạnh dài bản.

Do

2 1

 Tại nhịp biên và gối 2

II Tính toán Dầm phụ

1 Sơ đồ tính

Dầm phụ là dầm liên tục 3 nhịp đối xứng, có các gối tựa là tường biên và dầm chính

Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa

* Cdp – đoạn dầm phụ kê lên tường: Chọn Cdp = 220 (mm)

* Đối với nhịp biên:

dp dc

0 0 0

6395 6300

.100 1, 48 106395

p 32,4

2,9

g = 11,14 =

⇒ Nội suy được: k = 0,283

- Tung độ nhánh dương tại các tiết diện của biểu đồ bao mômen :

Mmax = βmax.qdp.L2

- Tung độ nhánh âm tại các tiết diện của biểu đồ bao mômen :

Mmin = βmin.qdp.L2

*Các tiết diện trên biểu đồ cách nhau 0,2.L

*Tại nhịp biên lấy L=Lb ; Gối thứ 2 lấy L = max (Lb,Lg); nhịp giữa lấy L=Lg

*Các hệ số βmax, βmin lấy trong bảng tra bằng cách nội suy.

- Kết quả tính toán được tóm tắt trong Bảng 5

- Mômen âm ở nhịp biên triệt tiêu cách mép gối tựa (Gối thứ 2) một đoạn:

x1 = k.Lb = 0,283.6395 = 1809,79(mm)

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

* Với nhịp biên (cách mép gối 2): x2 = 0,15.Lb = 0,15.6395 = 959,25 (mm)

*Với nhịp giữa (cách mép dầm chính): x3= 0,15.Lg = 0,15.6300 = 945 (mm)

- Mômen dương lớn nhất cách mép gối tựa một đoạn:

*Với nhịp biên (cách mép tường): x4 = 0,425.Lb

6

6,3 1285,96

0,018 0,0314 23,14 40,38

7 0,058 0,0104 74,58 13,370,5L 0,0625 0,0089 80,37 11,44

2.3.2 Biểu đồ bao lực cắt :

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

*Đối với gối biên:

Q

=± 0,5.qdp.Lg =± 0,5.32,4.6,3 = ±102,06 (kN)

4 Tính cốt thép

4.1 Kiểm tra lại kích thước sơ bộ của bê tông:

a Điều kiện momen:

6 0

. 0,3 11,5.200

goitua gt

a - Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20:

b. Rb = 11,5 (Mpa) ; Rbt = 0,9 (MPa) ; Eb = 27.10 3 (MPa)

c - Cốt thép dọc sử dụng loại CB400-V : Rs = 350 (MPa) ; Rsc = 350 (MPa)

d - Cốt thép đai sử dụng loại CB240-T : Rsw = 170 (MPa)

e. Với tiết diện chịu momen âm.

- Tính theo tiết diện chữ nhật (bxh) = (200x500) mm.

Giả thiết a = 35 mm ⇒ h 0 = 500 - 35 = 465 mm.

• Tại gối thứ 2 với M = 94,74 kNm.

200.465

tt s

A

b h

b Với tiết diện chịu momen dương

Tính theo tiết diện chữ T cánh trong vùng nén Lấy h’f = hb= 100 mm+ Giả thiết a = 35 mm; ho= 500 - 35 = 465 mm

f

h

) Chọn Sf’tt = 1m = 1000 mm

= 1078585000 N.mm = 1078,58 kN.m

Mmax= 120,58 kNm < Mf = 1078,58 kNm ⇒ Trục trung hoà đi qua cánh.

⇒ Tiết diện tính toán là tiết diện chữ nhật b’f

200.465

tt s

200.465

tt s

A

b h

Bảng tổng số liệu tính toán tại các tiết diện

Tiết diện Momen(kNm) Kích thước(mm) ho

(mm)

A stt(mm 2 )

Hàm lượng (%)

Hàm lượng µ (%) Các phương án

A s (mm 2 ) Chọn

3 18 φ

- Kiểm tra:

Tính được : a tt =

si i

si

A aA

0,75 .R b h bt 0 =0,75.0,9.220.410= 61330,5 (N) = 61,33 (KN)

=>Qmax>0,75 .R b h bt 0 => cần tính toán cốt đai

-Khoảng cách cốt đai S=150 thoả mãn :

0

bt 0 max

=> Qmax< 0,3 .R b h b 0 => Bê tông không bị nẽn vỡ

-Tính khả năng chịu lực của cốt đai trên đơn vị chiều dài dầm:

=> qsw>0,25 Rbt.b

+Chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

0 0

w

2 2.0,9.220.410

113,88

bt s

=131556,6 (N)= 131,6 (KN)Vậy Qu > Qmax ( Đảm bảo điều kiện bền)

+Đối với đoạn đầu dầm

1 Sơ đồ tính và nhịp tính toán của dầm chính:

- Dầm chính là dầm liên tục 4 nhịp, kê lên tường biên và các cột

- Dầm chính có kích thước sơ bộ: (b×h) = (300×800) mm

- Đoạn dầm chính kê lên tường đúng bằng chiều dày tường là 330 mm

- Nhịp tính toán ở nhịp giữa bằng nhịp tính toán ở biên và bằng 8,1 m

2 Tải trọng tác dụng lên dầm chính:

2.1 Tĩnh tải tập trung:

3.1 Biểu đồ bao momen:

* Các trường hợp đặt tải: Sơ đồ các trường hợp đặt tải trình bày như hình vẽ

* Xác định biểu đồ momen cho từng trường hợp đặt tải.

Tung độ biểu đồ momen tại tiết diện bất kỳ của từng trường hợp đặt tải được xác định theo công thức:

Trong các sơ đồ d, e bảng tra không cho giá trị α

tại một số tiết diện, ta nội suy

theo phương pháp của Cơ học kết cấu (Phương pháp treo biểu đồ):

+ Sơ đồ d:

Đoạn dầm AB:

,

Hình 15: Biểu đồ mômen của từng trường hợp tải (đơn vị: kN.m)

 Xác định biểu đồ bao mômen :

Bảng 10: Xác định tung độ biểu đồ mô men thành phần

và biểu đồ bao mô men (kN.m)

Hình 17: Các biểu đồ mômen thành phần (đơn vị: kN.m)

Hình 18: Biểu đồ Bao mômen dầm chính (đơn vị: kN.m)

3.3.2 Biểu đồ bao lực cắt:

 Xác định biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp đặt tải

- Ta có quan hệ giữa mômen và lực cắt: “Đạo hàm của mômen chính là lực cắt”, vậy ta có: M’ = Q = tgα

- Xét 2 tiết diện a và b cách nhau 1 đoạn x, chênh lệch mômen của 2 tiết diện là ∆M = Mb - Ma .Do đó lực cắt giữa 2 tiết diện đó là: Q = ∆M/x:Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 11:

Hình 19: Biểu đồ Bao lực cắt dầm chính (đơn vị: kN) 3.4 Tính Cốt thép

Tra bảng các tham số của vật liệu ta được:

- Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20:

Rb = 11,5 (Mpa) ; Rbt = 0,9 (MPa) ; Eb = 27.10 3 (MPa)

- Cốt thép dọc sử dụng loại CB400-V : Rs = 350 (MPa) ; Rsc = 350 (MPa)

- Cốt thép đai sử dụng loại CB240-T : Rsw = 170 (MPa)

*Tại tiết diện ở nhịp:

- Các tiết diện ở nhịp tương ứng với giá trị mômen dương (căng thớ

dưới), bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

NX: M max = 670,5< M f = 1798,6 ⇒ TTH đi qua cánh, tính cốt thép theo

tiết diện chữ nhật với (b f ’ x h dc ) = (2300 x 800) mm.

*Tại tiết diện ở gối:

Tiết diện ở gối tương ứng với giá trị mômen âm (căng thớ trên), bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật với

(b dc x h dc ) = (300 x 800) mm.

Giả thiết: a gối = 70 (mm) ⇒ h o = h – agối = 800-70 = 730 (mm)

Hình 20: Tiết diện tính cốt thép dầm chính

a) Tiết diện ở nhịp ; b) Tiết diện ở gối

- Tính Cốt thép theo các công thức sau:

ξ

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µmin = 0,1% ≤µ =

s o

A 100%

b.h

≤µmax = 2,56%

- Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong Bảng 13:

Q =361,21 (kN)

;

ph 2

⇒ Qmax=361,21.103 (N) < 0,3.ϕw1.ϕb1.Rb.b.ho = 720,4.103 (N).

- Kiểm tra điều kiện tính toán:

Q (361,21.10 ) 109.464.M = 4.294,5.10 =

Do qsw = 109,46 (N/mm) >

3 b,min

o

Q 119,6.10

80,92.h = 2.738,5 =

- Theo điều kiện tính toán ta có:

+ Khả năng chịu lực cắt của bêtông bằng 129 kN+ Lực cắt lớn nhất tại các tiết diện giữa nhịp là 64,5 kN

⇒ Bê tông đủ khả năng chịu cắt, cốt đai tại đó bố trí theo cấu tạo

400 mm cho những đoạn còn lại giữa nhịp.

- Chiều cao làm việc tại nhịp: h o≈ 800 – 30 – 28/2 = 756 (mm)

- Diện tích tất cả các cốt đai treo cần thiết là:

A 899,78

n.a 2.50, 2

Kết hợp với yêu cầu cấu tạo

⇒Chọn m = 10 đai, bố trí mỗi bên dầm phụ 5 đai, trong đoạn hs = ho – hdp = 756 – 500 = 256 mm

⇒ khoảng cách giữa các cốt treo là 65 mm

Hình 22: Bố trí cốt treo 3.5 Biểu đồ vật liệu

3.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện:

Trình tự tính như sau:

- Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí có diện tích As

- Xác định lại vị trí trục trung hòa cho tiết diện ở nhịp:

⇒ TTH đi qua cánh, tính khả năng chịu lực theo tiết diện HCN (2300×800)

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc:

Kết quả tính toán được tóm tắt trong Bảng 14:

Bảng 14: Tính khả năng chịu lực của dầm chính

Tiết diện Cốt thép As

(mm2)

att(mm)

ho,tt(mm) ξ αm [M]

Gối thứ 2

(300x800)

3φ25+4φ28 3963 61.5 738,5 0.390 0.38 714,99Cắt 3φ25, còn 4φ28 2463 49 751 0.242 0.212 412,51Cắt 2φ28, còn 2φ28 1232 49 751 0.121 0.113 219,87

còn 3φ28 1847 49 751 0.230 0.204 369,94

Cắt 1φ28, còn 2φ28 1232 49 751 0.121 0.113 219,67

3.5.2 Xác định tiết diện cắt lý thuyết :

- Vị trí tiết diện cắt lý thuyết : x được xác định theo tam giác đồng

3.5.3 Xác định đoạn kéo dài W :

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức: W =

= 87,9 (kN/m)

- Trong đoạn dầm có cốt đai φ8s350: qsw =

175.2.50,2350

= 50,2 (kN/m)

- Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong Bảng 16:

Bảng 16: Xác định đoạn kéo dài W của dầm chính

Tiết diện Thanh thép (kN)Q (kN/m)qsw (mm)Wtính 20.φ

(mm)

Wchọn(mm)Nhịp biên

3.5.4 Kiểm tra về neo, nối cốt thép :

- Nhịp biên bố trí 2φ28 + 3φ25 có As = 2704,1 mm2, neo vào gối 2φ28 có As

= 1231,5 mm2 > 2704,1/3 = 902 mm2

- Nhịp giữa bố trí 1φ28+1φ25 có As = 1722,4 mm2, neo vào gối 2φ28 có As

= 1231,5 mm2 > 1722,4/3 = 575 mm2

- Chọn chiều dài đoạn neo CT: vào gối biên kê tự do L an1 = 300 mm ≥ 10φ

=280 mm ; vào các gối giữa L an2 = 600 mm ≥ 20φ = 560 mm

- Tại nhịp giữ, nối thanh số 1 (2φ28), chọn chiều dài đoạn nối là 600 mm >

B ph

mg

kNm

* Xác định lực cắt cho từng trường hợp tải.

Ta có quan hệ giữa momen và lực cắt là : “Đạo hàm của momen chính là lực cắt”

Qmin 34,8 -41,52 -193,6 44,16 -18,81 -147,57

4 Tính toán cốt thép cho dầm chính:

4.1 Kiểm tra kích thước sơ bộ:

a Điều kiện momen:

6 0

. 0, 4 11,5.300

mg gt

M h

4.2 Tính cốt thép dọc: (chưa xong, đang hoàn thiện)

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20 có: Rb = 11,5 Mpa ; Rbt = 0,9 Mpa

Cốt thép dọc chịu lực dùng thép nhóm CB400-V có: Rs = 350 Mpa.

Cốt thép đai sử dụng thép CB240-T có: Rsw = 170 Mpa

a Tại tiết diện ở nhịp chịu momen dương:

Tính theo tiết diện chữ T cánh trong vùng nén

f

h

)Chọn Sf = 1000 mm

0

80 11,5 2300 80 630 1248440000 1248, 44

b Tại tiết diện chịu momen âm:

+ Ta tính theo tiết diện chữ nhật (b×h) = (300x700) mm

+ Ở trên gối cốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trên cùng của

thép dầm phụ nên a khá lớn

Giả thiết agối = 70 mm ⇒

ξ

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µmin = 0,05% ≤µ =

s o

A.100%

(2300x700

) 250,77

0,0234

0,023

7 1128,36 0,078 4φ20 1256Gối thứ 2

cbv,gối = 35 mm ≥ max (φmax =25 , co=20) mm

+ Khoảng hở nhỏ nhất tại gối thứ 2 do 2φ22+2φ20 gây ra:

t =[300 – (35.2 + 22.2)]/3 = 62 mm ≥ max (φmax =25,to= 25) mm

+ Chiều cao làm việc nhỏ nhất tại nhịp biên( do 4φ20bố trí 2 lớp)

Chọn khoảng cách giữa 2 lớp thép theo chiều cao dầm là 30 mm

Tính được: att =

si i

si

A aA

max

bt

R b h S

Q

=

=

2 3

0,9.300.635

562,35 193,6.10 = mm

+ Bước đai tính toán Stt:

sw s w bt

R A R b h

mm

Với kết quả tính được chọn :S bt =min(Smax;S S ct; tt)=

max

200 min 562,35

• Kiểm tra điều kiện:

Điều kiện 1:Kiểm tra điều kiện phá hoại giòn:

w

A R 100, 4.170

113,8 / 0,3 81 / 150