Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép 2: Chương 3 - ThS. Bùi Nam Phương

Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép 2: Chương 3 Dầm bê tông cốt thép cung cấp cho người học những kiến thức như: Định nghĩa; Hình dạng và tiết diện dầm; Tải trọng tác động; Sơ đồ tính và phân tích nội lực; Hệ dầm trong kết cấu sàn sườn toàn khối. Mời các bạn cùng tham khảo!

HỆ DẦM TRONG KẾT CẤU SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI

SƠ ĐỒ TÍNH VÀ PHÂN TÍCH NỘI LỰC TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG

HÌNH DẠNG VÀ TiẾT DiỆN DẦM ĐỊNH NGHĨA

Kết cấu BTCT 2 – Chương 3 dầm BTCT

Là cấu kiện chịu uốn ở dạng thanh, chiều dài lớn gấp nhiều lần kích thước tiết diện ngang Trong hệ kết cấu nhà cửa dầm có vai trò:

3

3.1 ĐỊNH NGHĨA

 Đỡ sàn, làm sườn tăng độ cứng và

giảm bề dày, độ võng cho sàn, trực

tiếp nhận tải từ sàn truyền vào, sau

phần của các kết cấu khác như: cầu

thang, bể chứa, mái, …

Dầm thường có tiết diện chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang, hoặc tiết diện hộp,…

3.2 HÌNH DÁNG

& TIẾT DIỆN DẦM

Tiết diện của dầm chữ nhật có thể chọn sơ bộ theo các cách sau

3.2 HÌNH DÁNG

& TIẾT DIỆN DẦM

tác dụng của tải trọng tính toán Xác định

M h

Độ mảnh giới hạn cho dầm: khi dầm quá mỏng (hẹp),

vùng bêtông nén trong dầm thường dễ bị bất ổn địnhtheo phương ngang Sàn bêtông nằm trong vùng nén cóthể giúp dầm tăng độ ổn định này Khoảng cách tối đagiữa 2 điểm có giằng ngang của dầm (Lr):

3.3.1 Trọng lượng bản thân dầm

Trọng lượng bản thân dầm là tải trọng phân bố đều trêndầm được xác định như sau:

3.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM

h d b dchiều cao và chiều rộng dầm

bt = 25 KN/m 3 khối lượng riêng của bêtông cốt thép

h s chiều dày sàn

3.3.2 Tường Xây Trên Dầm

 Tải trọng do tường xây trên dầm được tính như sau:

 ht(m) chiều cao tường, thông thường ht= H – hd

• H (m) chiều cao tầng

• h d (m) chiều cao dầm trên tường (nếu không có dầm thì là h s )

 b t (m) chiều dày tường

 t = 15 – 18 KN/m 3khối lượng riêng của gạch ống – gạch đinh

 n = 1,1 – 1,3 hệ số vượt tải

3.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM

( / )

3.3.3 Tải sàn truyền vào dầm

Tải trọng phân bố trên sàn sẽ được truyền vào dầm đỡsàn Tuỳ theo từng loại ô bản mà có cách truyền tải khácnhau

Ô bản làm việc 1 phương:

3.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM

1

q  q L

 Loại bản console chỉ có 1 cạnh bản ngàm với

dầm, tải phân bố từ sàn truyền vào dầm:

 L a = cạnh vuông góc với trục dầm

 L b = cạnh bản song song với trục dầm

 Bản có 4 cạnh đều liên kết với dầm, tải phân

bố từ sàn truyền vào dầm cạnh dài:

Ô bản làm việc 2 phương: sẽ có diện truyền tải hình

thang theo phương cạnh dài và tam giác theo phươngcạnh ngắn

Các tải này sẽ được quy về phân bố đều tương đương

theo công thức như sau (L 1 : chiều dài cạnh ngắn)

 Phân bố trên cạnh ngắn hình tam giác:

 Phân bố trên cạnh dài hình thang:

3.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM

28

L2 L2

3.3.4 Từ dầm phụ

 Cho mặt bằng và 2 mặt cắt của

khung nhà bêtông cốt thép toàn

khối như hình Biết hoạt tải tiêu

chuẩn phân bố trên sàn p = 2.0

kN/m 2 Tĩnh tải tính toán sàn g =

1.5 kN/m 2 (chưa kể TLBT sàn

BTCT) Tường gạch xây dày 200

trên toàn bộ dầm Giả sử sàn dày hs

= 120mm, toàn bộ dầm có tiết diện

b×h = 200mm ×400mm Tính tải

trọng tác động lên dầm B1.

3.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM

3.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM

3.4.1 Dầm đơn

Dầm một nhịp đơn có hai đầu gối là tường chịu lực (a)

hoặc cột bêtông cốt thép đổ toàn khối (b)

Các gối của dầm có thể là tường gạch, cột, hoặc dầmkhung Tuỳ vào cấu tạo, độ cứng tương quan giữa gối tựa

và dầm mà chọn là liên kết khớp hay ngàm hay “…” khiphân tích sơ đồ tính cho dầm

3.4 SƠ ĐỒ TÍNH

VÀ PHÂN TÍCH NỘI LỰC

3.4.1 Dầm đơn

 Chiều dài nhịp tính toán cho dầm đơn

giản Ltt là giá trị nhỏ nhất của:

 Khoảng cách tâm hai gối tựa (L)

 1,05 lần khoảng cách hai mép trong

gối tựa (1,05×Lc)

 Khoảng cách hai mép trong dầm cộng

với chiều cao hữu hiệu dầm (L c + d)

với d = h 0

 Với dầm 1 nhịp, thường dùng sơ đồ tính

dầm đơn giản để xác định moment

 Chiều dài nhịp tính toán cho đoạn dầm console Stt là giá trị nhỏ nhất của:

 Khoảng cách từ tâm gối tựa đến mép biên console (S)

 Chiều dài hình chiếu bằng của đoạn console cộng với chiều cao lớn nhất của nó (S-hc/2+hdmax )

 Có thể sử dụng sơ đồ tĩnh định để xác định moment và lực cắt trong dầm Moment tại gối không có console được “phân phối” lại từ moment giữa nhịp Mmax

3.4 SƠ ĐỒ TÍNH

VÀ PHÂN TÍCH NỘI LỰC

16

3.4.3 Dầm nhiều nhịp liên tục

Chiều dài nhịp tính toán của dầm nhiều nhịp

Khi dầm được đổ toàn khối với gối đỡ (gối có thể là dầm

khung hoặc cột khung) Ltt là giá trị nhỏ nhất của:

 Khoảng cách tâm hai gối tựa (L)

 1,05 lần khoảng cách hai mép trong gối tựa (1,05×Lc)

3.4 SƠ ĐỒ TÍNH

VÀ PHÂN TÍCH NỘI LỰC

3.4.3 Dầm nhiều nhịp liên tục

Chiều dài nhịp tính toán của dầm nhiều nhịp

 Khi các gối là tường gạch chịu lực, Lttlà giá trị nhỏ nhất của:

 Khoảng cách tâm hai gối tựa (L)

 Khoảng cách hai mép trong dầm cộng với chiều cao hữu

hiệu dầm (Lc+ h0d)

 Khi phân tích nội lực, có thể sử dụng bảng tra hoặc có thể

sử dụng phần mềm phân tích kết cấu như: MicroFEAP,

STAAP.Pro, SAP2000, ETABS …

3.4 SƠ ĐỒ TÍNH

VÀ PHÂN TÍCH NỘI LỰC

3.4.3 Dầm nhiều nhịp liên tục

 Khi chiều dài các nhịp chênh lệch không quá 20% và tải phân bố

đều, hoạt tải không quá lớn có thể tính nội lực gần đúng theo sơ

đồ đàn hồi như sau:

 Moment với hệ số k mlấy như sau

 Lực cắt với hệ số k slấy như sau

 Hoạt tải liền nhịp 1

Sẽ có được giá trị M

âm lớn nhất ở Gối giữa

hai nhịp chất tải (Gối B)

 Hoạt tải liền nhịp 2

Sẽ có được giá trị M

âm lớn nhất ở Gối giữa

hai nhịp chất tải (Gối C)

 Biểu đồ bao moment

tổ hợp các trường hợp tải

và vẽ Biểu đồ bao cho các Tổ

hợp tải này, Biều đồ bao thể

hiện các giá trị moment nguy hiểm

có thể xảy ra ở mọi vị trí của tất cả cácnhịp dầm

Cho mặt bằng kiến trúc (slide 22)

và MB kết cấu (slide 23) Tải

trọng tính toán phân bố trên sàn

gs, ps Toàn bộ dầm có tiết diện

L x 0.95

L x 0.90

L x 1.00

L x 1.05

L x 1.10

L x 0.95

L x 0.90

L x 1.00

L2 L2

dày 340 mm tường gạch chịu lực

 Sàn làm việc 1 phương

(L 2 >2L 1 ) sơ đồ tính nhiều nhịp

cĩ gối biên là tường chịu lực

dày 340mm, gối giữa là các

3.5.1 Thiết kế dầm phụ

3.5.1.1 Sơ đồ tính toán

 Là dầm liên tục gối lên tường và dầm chính Dầm phụ được tính theo sơ đồ khớp dẻo có nhịp tính toán được xác định như sau:

 Nhịp giữa lấy L bằng khoảng cách 2 mép trong dầm chính:

Ltt= L2 - bdc

 Nhịp biên: Lblấy bằng khoảng cách mép dầm chính đến tâm

gối tựa trên tường:

Tung độ hình bao moment

 Hệ sốbphụ thuộc vào vị trí tiết diện và tỉ số p dp /g dp cho trong

3.5 HỆ DẦM TRONG KẾT CẤU

SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI

Biểu đồ bao moment và lực cắt cho dầm phụ

Tùy theo sự làm việc của

xem như cánh tham gia

chịu lực với sườn.

 Dầm tiết diện chữ nhật R:

(Section B – Section C)

cánh nằm trong vùng kéo

nên bỏ qua Tính toán cấu

kiện chịu uốn tiết diện chữ

Với C 1 không vượt quá trị số bé

nhất trong 3 giá trị sau:

Xác định vị trí trục trung hòa bằng cách tính Mf

 NếuM ≤ M ftrục trung hoà qua cánh, tính như tiết diện chữ nhật “lớn” bf.h

 NếuM > M ftrục trung hòa qua sườn, tính như tiết diện chữ T

% ≥ min-dầm = 0,15% Đối với dầm % = 0,8%  1,2% là hợp lý

Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt

Kiểm tra điều kiện cần tính toán cốt thép chịu cắt

Tính toán cốt đai

 Chọn đường kính cốt đai ( = 6, 8 mm) Chọn số nhánh cốtđai (n= 2, 3, 4)

 Khoảng cánh tính toán của cốt đai stt

 Khoảng cách cực đại của cốt đai smax

 Khoảng cách cấu tạo của cốt đai sct

 Chọn s ≥ 70 mm và chẵn theo cm

 Nếu s quá dày hoặc quá thưa thì chọn

lại  và số nhánh rồi tính lại s

s

s ct

tt



3.5.2 Tính dầm chính

3.5.2.1 sơ đồ tính

 Dầm chính xem như là dầm liên tục kê lên cột và tường Đoạn dầm

chính kê lên tường chịu lực t ≥ 340mm.

 Tính dầm chính theo sơ đồ đàn hồi, nhịp tính toán được lấy như sau:

cột đến tâm của gối

tựa trên tường.

3.5.2.2 Tải trọng tính toán

Dầm chính chịu tải trọng do các dầm phụ truyền vào dướidạng các lực tập trung, ngoài ra còn có trọng lượng bảnthân dầm là phân bố đều theo chiều dài dầm

 Hoạt tải:

pdplà hoạt tải phân bố trên dầm phụ.

 Tĩnh tải:

• g dlà hoạt tải phân bố đều trên dầm phụ

3.5.2.3 Xác định nội lực

Có thể xác định biểu đồ bao moment, lực cắt một cách

trực tiếp hoặc tổ hợp

a Cách trực tiếp

 Tung độ nhánh dương của biểu đồ bao moment

 Tung độ nhánh âm của biểu đồ bao moment

 Tung độ nhánh dương và âm của biểu đồ bao lực cắt

• trong đó i , bi - cho trong các bảng lập sẵn phụ thuộc vào số lượng nhịp dầm và sơ đồ đặt tải trên mỗi nhịp.

28691,5

5854,37 9990,35 10149,63

3.5.2.3 Xác định nội lực

b Cách tổ hợp

Đặt tĩnh tải G lên toàn bộ dầm, vẽ được biểu đồ M G

Xét các trường hợp bất lợi của hoạt tải P Ứng với mỗi

trường hợp như vậy vẽ được biểu đồ moment M Pi

Các giá trị với hệ số  được cho

trong bảng lập sẵn phụ thuộc vào sơ đồ dầm và dạng tải trọng từng nhịp

 Tại mỗi tiết diện của dầm tính hai giá trị moment

trong đó maxM Pvà minM Plà giá trị lớn nhất và bé nhất trong các M Pi

 Hoặc đem cộng M G với lần lượt từng biểu đồ M pisẽ có các

biểu đồ M i; vẽ chung tất cả biểu đồ Milên cùng một trục và cùng tỉ lệ Nối liền các đoạn ngoài cùng ở cả hai phiá sẽ 2 nhánh M max và M mincủa biểu đồ bao

 Đối với lực cắt làm tương tự

3.5.2.4 Tính cốt thép dọc

Việc tính toán cốt thép thực hiện tương tự như đối với dầm

phụ

3.5.2.5 Tính cốt thép ngang

Tại những vùng lực cắt lớn, thì ngoài cốt đai có thể bố trí

thêm cốt xiên Với trình tự tính toán như sau

Kiểm tra điều kiện tính toán như đối với dầm phụ

Xác định s max , s ct chọn bố trí cốt đai với s≤s max và s≤s ct

R na q

A n

3.5.3 Cấu tạo cốt thép dọc trong dầm chính và dầm phụ

Đường kính thép dọc  ≤ 1/10 b d Đối với dầm phụ  = 12-20 mm, đối với dầm chính   32 mm

Trong mỗi dầm khơng nên cĩ quá 3 loại  và độ chênhlệch đường kính giữa chúng 3 ≤ D ≤ 8

Cốt thép khơng được bố trí so le giữa các hàng và phảiđối xứng qua trục đối xứng của tiết diện ngang dầm

Đảm bảo chiều dày lớp bêtơng bảo vệ

Cốt dọc chịu lực

Cốt cấu tạo

Cốt dọc chịu lực

Cốt đai

cốt xiên cốt cấu tạo cốt đai

Cốt dọc chịu lực

3.5.4 Cắt uốn phối hợp thép – Biểu đồ bao moment

a Cắt bớt cốt dọc chịu kéo:

 Từ điểm cắt lý thuyết cần kéo dài cốt thép dọc bị cắt thêm một

Q W

sw

5 2

8 ,

0 0





d q

Q Q W

sw

2

8 ,

Điều kiện về cường độ tùy theo số tiết diện nghiêng có thể xảy ra

và số lượng lớp cốt xiên mà nó đi qua,

Qua 1 lớp:

Qua 2 lớp:

Qua 3 lớp:

 , ,1 sin1

sw inc s c

Q

Q  

 , ,1 , ,2 sin2

sw inc s inc s c

Q

 , ,1 , ,2 , ,3 sin3

sw inc s inc s inc s c

51

 Tuy nhiên, tiêu chuẩn cho phép tính toán một cách đơn giản và thiên về an toàn hơn bằng cách cho rằng “tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất có hình chiếu là C0 luôn luôn cắt qua một lớp cốt xiên”

inc s

wb i i inc s

R

Q Q

LOGO