TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH
3. TÍNH NỘI LỰC DẦM
BƯỚC 1: CHỌN ĐƠN VỊ TÍNH
Rê chuột đến thanh trạng thái góc bên phải của màn hình Click chọn đơn vị KN. m. C (hệ thống đơn vị là lực, chiều dài và nhiệt độ)
BƯỚC 2: TẠO MÔ HÌNH KẾT CẤU TỪ THƯ VIỆN MẪU 1. Click vào menu File New Model ...
138
Hộp thoại New Model xuất hiện
2. Click chọn mô hình Beam . Hộp thoại Beam xuất hiện
3. Khai báo những giá trị sau Number of Spans: 3 Span Length: 7.5
4. Click OK để đóng hộp thoại Beam
BƯỚC 3 : ĐỊNH NGHĨA ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 1. Click vào menu Define Materials…
Hộp thoại Define Materials xuất hiện
2. Click chọn Modify/Show Material
Hộp thoại Material Property Data xuất hiện
3. Khai báo những giá trị sau
Material Name and Display Color: BTVN (bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam) Weight per unit Volume: 0
Modulus of Elasticity: 2.3e7
140 Poisson’s Ration: 0.2
Coeff of Thermal Expansion: 0
Thông số dùng thiết kế cốt thép (chỉ khai báo thông số này khi dùng tính toán thiết kế cốt thép. Nếu người sử dụng chỉ cần kết quả nội lực thì không cần phải khai báo những thông số này).
4. Click OK để đóng hộp thoại Material Property Data BƯỚC 4 : ĐỊNH NGHĨA ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
1. Click vào menu Define Section Properties Frame Sections…
Hộp thoại Frame Properties xuất hiện 2. Click chọn Add New Property…
Tại dòng Frame Section Property Type chọn Concrete
3. Click chọn Rectangular
Hộp thoại Rectangular Section xuất hiện
4. Khai báo tên và những giá trị sau
Section Name: D0307 - Material: BTVN Depth (t3): 0.7 – Width (t2): 0.3
Chú ý: người sử dụng không xét đến ảnh hưởng của lực cắt để kết quả tương tự bảng tra.
5. Click chọn Set Modifiers…
142
Hộp thoại Frame Property/Stiffness Modification Factors xuất hiện
6. Khai báo như hộp thoại bên dưới
7. Tiếp tục Click 3 lần OK để đóng hộp thoại Frame Property/Stiffness Modification Factors; Rectangular Section và Frame Properties
BƯỚC 5: GÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
1. Click chọn các phần tử cần gán đặc trưng hình học
2. Click vào menu Assign Frame Frame Sections…
Hộp thoại Frame Properties xuất hiện
3. Click chọn tên mặt cắt cần gán (D0307)
4. Click OK để đóng hộp thoại Frame Properties
144
BƯỚC 6: ĐỊNH NGHĨA LOẠI TẢI TRỌNG 1. Click vào menu Define Load Patterns…
Hộp thoại Define Load Patterns xuất hiện
2. Khai báo tên và những giá trị sau Load Pattern Name: TT Type: DEAD
Self Weight Multiplier: 0
3. Click chọn Add New Load Pattern 4. Click chọn DEAD
5. Click vào Delete Load Pattern (xóa loại tải trọng không dùng đến) 6. Khai báo tên và những giá trị sau
Load Pattern Name: HT Type: LIVE
7. Click chọn Add New Load Pattern
8. Tiếp tục thực hiện tương tự cho các trường hợp hoạt tải còn lại 9. Khai báo tên và những giá trị sau
Load Name Type Self Weight Multiplier Click vào
HT2 LIVE 0 Add New Load Pattern
HT3 LIVE 0 Add New Load Pattern
HT4 LIVE 0 Add New Load Pattern
HT5 LIVE 0 Add New Load Pattern
HT6 LIVE 0 Add New Load Pattern
10. Click OK để đóng hộp thoại Define Load Pattern Chú ý:
146 Tại cột Self Weight Multiplier khai báo bằng 1 là hệ số để chương trình tính đến trọng lượng bản thân của dầm.
BƯỚC 7: GÁN TẢI TRỌNG CHO KẾT CẤU
1. Click chọn phần tử 1, 2, 3 (gán tĩnh tải)
2. Click vào menu Assign Frame Loads Point …
Hộp thoại Frame Point Loads xuất hiện
3. Click chọn Absolute Distance from End - I
4. Khai báo như hộp thoại dưới
5. Click OK để đóng hộp thoại Frame Point Loads
6. Chọn phần tử 1, 3 (gán hoạt tải HT1)
148 7. Click vào menu Assign Frame Loads Point …
Hộp thoại Frame Point Loads xuất hiện 8. Khai báo như hộp thoại dưới
9. Click OK để đóng hộp thoại Frame Point Loads
10. Chọn phần tử 2 (gán hoạt tải HT2)
11. Click vào menu Assign Frame Loads Point …
Hộp thoại Frame Point Loads xuất hiện 12. Khai báo như hộp thoại dưới
13. Click OK để đóng hộp thoại Frame Point Loads
14. Chọn phần tử 1, 2 (gán hoạt tải HT3)
15. Click vào menu Assign Frame Loads Point …
Hộp thoại Frame Point Loads xuất hiện 16. Khai báo như hộp thoại dưới
17. Click OK để đóng hộp thoại Frame Point Loads
150
18. Chọn phần tử 2, 3 (gán hoạt tải HT4)
19. Click vào menu Assign Frame Loads Point …
Hộp thoại Frame Point Loads xuất hiện 20. Khai báo như hộp thoại dưới
21. Click OK để đóng hộp thoại Frame Point Loads
22. Chọn phần tử 1 (gán hoạt tải HT5)
23. Click vào menu Assign Frame Loads Point …
Hộp thoại Frame Point Loads xuất hiện 24. Khai báo như hộp thoại dưới
25. Click OK để đóng hộp thoại Frame Point Loads
26. Chọn phần tử 3 (gán hoạt tải HT6)
27. Click vào menu Assign Frame Loads Point …
Hộp thoại Frame Point Loads xuất hiện 28. Khai báo như hộp thoại dưới
29. Click OK để đóng hộp thoại Frame Point Loads
152
BƯỚC 8: TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC 1. Click vào menu Define Load Combinations…
Hộp thoại Define Load Combinations xuất hiện
2. Click chọn Add New Combo…
Hộp thoại Load Combination Data xuất hiện
3. Tại dòng Load Combination Name đặt tên TH1 4. Tại cột Load Case Name Click chọn TT
5. Click chọn nút Add
6. Tại cột Load Case Name Click chọn HT1 7. Click chọn nút Add
8. Click OK đóng hộp thoại Load Combination Data
9. Tiếp tục Click chọn Add New Combo…
10. Khai báo tên và những giá trị sau
Load Combination Load Load Case Scale Factor Click vào
154
Name Combination Type Type
TH2 Linear Add TT 1 Add
Linear Add HT2 1 Add
11. Click OK để đóng hộp thoại Load Combination Data
LÀM TƯƠNG TỰ CHO TRƯỜNG HỢP TỔ HỢP TH3, TH4, TH5, TH6
12. Tiếp tục Click Add New Combo…
13. Khai báo tên và những giá trị sau Load Combination
Name
Load Combination Type
Load Case Type
Scale Factor
Click vào
Envelope TH1 1 Add
Envelope TH2 1 Add
Envelope TH3 1 Add
Envelope TH4 1 Add
Envelope TH5 1 Add
Envelope TH6 1 Add
156 14. Click 2 lần OK để đóng hộp thoại Load Combination Data và Define Load
Combinations
BƯỚC 9: KHAI BÁO BẬC TỰ DO CHO PHÉP
1. Click vào menu Analyze Set Analysis Options…
Hộp thoại Analysis Options xuất hiện
2. Click chọn Plane Frame
3. Click OK để đóng hộp thoại Analysis Options BƯỚC 10: THỰC HIỆN TÍNH TOÁN
1. Click vào menu Analyze Run Analysis
Hoặc Click chọn biểu tượng trên thanh công cụ
Hộp thoại Set Load Cases to Run xuất hiện
2. Click chọn MODAL, DEAD
3. Click chọn Run/Do Not Run Case 4. Click Run Now
Hộp thoại Save Model File As xuất hiện
5. Tại mục Save in hãy chỉ đường dẫn đến thư mục để lưu File 6. Tại mục File name hãy đặt tên File cho bài toán
7. Click chọn Save (để giải bài toán) BƯỚC 11: XEM KẾT QUẢ
Xem lực cắt (Q)
1. Click vào menu Display Show Forces/Stresses Frames/Cables/Tendons...
Hoặc Click chọn biểu tượng trên thanh công cụ Display
Hộp thoại Member Force Diagram for Frames xuất hiện
158
2. Tại dòng Case/Combo Name Click chọn TOHOP 3. Click chọn Shear 2-2
4. Click chọn Show Values on Diagram
5. Click OK để đóng hộp thoại Member Force Diagram for Frames
Biểu đồ bao lực cắt Xem mômen (M)
1. Click vào menu Display Show Forces/Stresses Frames/Cables/Tendons...
Hoặc Click chọn biểu tượng trên thanh công cụ Display
Hộp thoại Member Force Diagram for Frames xuất hiện
2. Tại dòng Case/Combo Name Click chọn TOHOP 3. Click chọn Moment 3-3
4. Click chọn Show Values on Diagram
5. Click OK để đóng hộp thoại Member Force Diagram for Frames
160
Biểu đồ bao mômen BƯỚC 12: LƯU KẾT QUẢ THÀNH FILE
Thao tác thực hiện:
1. Click vào menu Display Show Tables...
Hộp thoại Choose Tables for Display xuất hiện
2. Click chọn loại phần tử cần xuất nội lực
3. Click chọn mục Select Load Cases (chọn loại tải trọng hoặc trường hợp tải cần xuất kết quả)
Hộp thoại Select Load Cases xuất hiện
4. Click chọn TOHOP
5. Click OK đóng hộp thoại Select Load Cases
6. Click OK để đóng hộp thoại Choose Tables for Display
Hộp thoại Element Forces - Frames xuất hiện
1. Click vào menu File Export Current Tables To Excel Frame
(Phần tử)
Station
(Tại vị trí) OutputCase StepType V2 (Lực cắt)
M3 (Mô men)
Text m Text Text KN KN-m
1 0 TOHOP Max -41.35 0.00
1 0.5 TOHOP Max -41.35 54.43
1 1 TOHOP Max -41.35 108.85
1 1.5 TOHOP Max -41.35 163.28
1 2 TOHOP Max -41.35 217.70
1 2.5 TOHOP Max -41.35 272.13
1 2.5 TOHOP Max 39.31 272.13
1 3 TOHOP Max 39.31 258.47
1 3.5 TOHOP Max 39.31 244.82
1 4 TOHOP Max 39.31 231.16
1 4.5 TOHOP Max 39.31 217.51
1 5 TOHOP Max 39.31 203.85
1 5 TOHOP Max 175.47 203.85
1 5.5 TOHOP Max 175.47 122.12
1 6 TOHOP Max 175.47 40.38
1 6.5 TOHOP Max 175.47 -30.85
162
1 7 TOHOP Max 175.47 -72.84
1 7.5 TOHOP Max 175.47 -114.82
1 0 TOHOP Min -108.85 0.00
1 0.5 TOHOP Min -108.85 20.68
1 1 TOHOP Min -108.85 41.35
1 1.5 TOHOP Min -108.85 62.03
1 2 TOHOP Min -108.85 82.70
1 2.5 TOHOP Min -108.85 103.38
1 2.5 TOHOP Min 15.31 103.38
1 3 TOHOP Min 15.31 89.72
1 3.5 TOHOP Min 15.31 76.07
1 4 TOHOP Min 15.31 62.41
1 4.5 TOHOP Min 15.31 48.76
1 5 TOHOP Min 15.31 35.10
1 5 TOHOP Min 83.97 35.10
1 5.5 TOHOP Min 83.97 -12.88
1 6 TOHOP Min 83.97 -60.87
1 6.5 TOHOP Min 83.97 -119.35
1 7 TOHOP Min 83.97 -207.09
1 7.5 TOHOP Min 83.97 -294.82
2 0 TOHOP Max -53.66 -114.82
2 0.5 TOHOP Max -53.66 -87.99
2 1 TOHOP Max -53.66 -61.16
2 1.5 TOHOP Max -53.66 -0.58
2 2 TOHOP Max -53.66 67.50
2 2.5 TOHOP Max -53.66 135.58
2 2.5 TOHOP Max 15.00 135.58
2 3 TOHOP Max 15.00 135.58
2 3.5 TOHOP Max 15.00 135.58
2 4 TOHOP Max 15.00 135.58
2 4.5 TOHOP Max 15.00 135.58
2 5 TOHOP Max 15.00 135.58
2 5 TOHOP Max 151.16 135.58
2 5.5 TOHOP Max 151.16 67.50
2 6 TOHOP Max 151.16 -0.58
2 6.5 TOHOP Max 151.16 -61.16
2 7 TOHOP Max 151.16 -87.99
2 7.5 TOHOP Max 151.16 -114.82
2 0 TOHOP Min -151.16 -294.82
2 0.5 TOHOP Min -151.16 -219.24
2 1 TOHOP Min -151.16 -143.66
2 1.5 TOHOP Min -151.16 -101.83
2 2 TOHOP Min -151.16 -67.50
2 2.5 TOHOP Min -151.16 -33.17
2 2.5 TOHOP Min -15.00 -33.17
2 3 TOHOP Min -15.00 -33.17
2 3.5 TOHOP Min -15.00 -33.17
2 4 TOHOP Min -15.00 -33.17
2 4.5 TOHOP Min -15.00 -33.17
2 5 TOHOP Min -15.00 -33.17
2 5 TOHOP Min 53.66 -33.17
2 5.5 TOHOP Min 53.66 -67.50
2 6 TOHOP Min 53.66 -101.83
2 6.5 TOHOP Min 53.66 -143.66
2 7 TOHOP Min 53.66 -219.24
2 7.5 TOHOP Min 53.66 -294.82
3 0 TOHOP Max -83.97 -114.82
3 0.5 TOHOP Max -83.97 -72.84
3 1 TOHOP Max -83.97 -30.85
3 1.5 TOHOP Max -83.97 40.38
3 2 TOHOP Max -83.97 122.12
3 2.5 TOHOP Max -83.97 203.85
3 2.5 TOHOP Max -15.31 203.85
3 3 TOHOP Max -15.31 217.51
3 3.5 TOHOP Max -15.31 231.16
3 4 TOHOP Max -15.31 244.82
3 4.5 TOHOP Max -15.31 258.47
3 5 TOHOP Max -15.31 272.13
3 5 TOHOP Max 108.85 272.13
3 5.5 TOHOP Max 108.85 217.70
3 6 TOHOP Max 108.85 163.28
3 6.5 TOHOP Max 108.85 108.85
3 7 TOHOP Max 108.85 54.43
3 7.5 TOHOP Max 108.85 0.00
3 0 TOHOP Min -175.47 -294.82
3 0.5 TOHOP Min -175.47 -207.09
3 1 TOHOP Min -175.47 -119.35
3 1.5 TOHOP Min -175.47 -60.87
3 2 TOHOP Min -175.47 -12.88
3 2.5 TOHOP Min -175.47 35.10
3 2.5 TOHOP Min -39.31 35.10
3 3 TOHOP Min -39.31 48.76
164
3 3.5 TOHOP Min -39.31 62.41
3 4 TOHOP Min -39.31 76.07
3 4.5 TOHOP Min -39.31 89.72
3 5 TOHOP Min -39.31 103.38
3 5 TOHOP Min 41.35 103.38
3 5.5 TOHOP Min 41.35 82.70
3 6 TOHOP Min 41.35 62.03
3 6.5 TOHOP Min 41.35 41.35
3 7 TOHOP Min 41.35 20.68
3 7.5 TOHOP Min 41.35 0.00
Chương 6
VÍ DỤ VỀ BẢN LÀM VIỆC HAI PHƯƠNG
Ví dụ 1: Cho mặt bằng sàn như hình 48 và các lớp cấu tạo như hình 49, cột tiết diện 200 x 200 mm. Hoạt tải tiêu chuẩn Pc = 200daN/m2, hệ số vượt tải n = 1,2; dùng bê tông B15, cốt thép AI (dùng cho sàn, đai của dầm), cốt thép dọc của dầm dùng thép AII. Thiết kế dầm, sàn theo sơ đồ đàn hồi.
Hình 48: Mặt bằng sàn đơn bản kê bốn cạnh
Hình 49: Các lớp cấu tạo sàn đơn bản kê bốn cạnh Tra phụ lục 2 và 3:
Cấp độ bền chịu nén của bê tông B15 (MPa)
Nén dọc trục Rb Kéo dọc trục Rbt Mô đun đàn hồi của bê tông Eb
8,5 0,75 23 x 103
Tra phụ lục 5:
Cường độ tính toán của thép (MPa)
Loại thép Cốt thép dọc Rs Cốt thép ngang Rsw Mô đun đàn hồi thép Es
AI 225 175
21 x 104
AII 280 225
166 1. Chọn tiết diện sơ bộ
1.1 Chọn bề dày sàn
1
1 4 0,08 8
b 50
h DL m cm
m
Chọn sơ bộ hb = 8cm
Xét tỉ số cạnh dài chia cạnh ngắn = 2
1
5, 4 1,35 2 4
L
L => Bản làm việc hai phương.
1.2. Chọn tiết diện dầm
1.2.1. Tiết diện theo phương cạnh dài L2
2 2
1 1 1 1
5, 4 0, 45 0,338
12 16 12 16
hd L
2 2
1 1 1 1
40 20 10
2 4 2 4
d d
b h
1.2.2. Tiết diện theo phương cạnh ngắn L1
1 1
1 1 1 1
4 0,333 0, 25
12 16 12 16
hd L
1 1
1 1 1 1
30 15 7, 5
2 4 2 4
d d
b h
Tiết diện dầm theo hai phương chênh lệch không nhiều nên ở đây tác giả chọn tiết diện bd = 20cm; hd = 30cm.
A1. TÍNH BẢN SÀN (Bốn biên ngàm)
1. Xác định nhịp tính toán bản sàn và sơ đồ tính Chọn sơ bộ hb = 8cm;
Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm hd = 30cm, bd = 20cm;
Tỷ số cạnh dài chia cạnh ngắn bằng 2
1
5, 4 1,35 2 4
L
L bản thuộc loại bản làm việc hai phương cắt bản sàn theo phương cạnh ngắn (L1) và cạnh dài (L2) dải bản rộng b = 1m để tính toán. Tính toán bản theo sơ đồ đàn hồi, nên nhịp tính toán được lấy từ tim tới tim. Xét trường hợp ô bản đơn liên kết cứng với dầm (ngàm). Các hệ số tính toán cho ô bản được tra theo sơ đồ 9.
2. Tải trọng tác dụng Tĩnh tải tính toán
Lớp cấu tạo
Chiều dày
i(mm)
Trọng lượng (daN/m2)
Dung trọng
i(kN/m3)
Hệ số vượt tải
n
Tính toán gb (kN/m2)
Gạch lót - 40 1,1 0,4 x 1,1 = 0,44
Vữa lót 20 - 18 1,2 0,02 x 18 x1,2 = 0,432
Bản BTCT 80 - 25 1,1 0,08x25 x1,1 = 2,2
Vữa trát 15 - 18 1,2 0,15x18 x1,2 = 0,324
Tổng cộng 3,396 Hoạt tải tính toán
2 1,2 2,4
c
Pb P n kN/m2 Tổng tải tính toán
3,396 2, 4 5,796
b b
qg p kN/m2 Hợp lực
1 2 5, 796 4 5, 4 125, 2 P q L L kN 3. Tính nội lực bản sàn
Tra bảng 12 theo sơ đồ 9 bốn biên ngàm: m91 = 0,021; m92 = 0,0115; k91 = 0,0474;
k92 = 0,0262;
Mô men dương theo phương cạnh ngắn
1 91 0, 021 125, 2 2, 63 /
M m P kNm m
Mô men dương theo phương cạnh dài
2 92 0, 0115 125, 2 1, 44 /
M m P kNm m
Mô men âm theo phương cạnh ngắn
'
91 0, 0474 125, 2 5,935 /
I I
M M k P kNm m
Mô men âm theo phương cạnh dài
'
92 0, 0262 125, 2 3, 280 /
II II
M M k P kNm m
4. Tính cốt thép
Chọn giả thiết a = 15mm h0 h a 8 1,5 6,5 cm
2 2
0 85 100 6,5 359125
m b
M M M
R bh
1 12m Diện tích cốt thép bản sàn: s b 0;
s
A R bh R
0 s 100 A
bh
168
Mi(daNcm/m) h0
(cm) m As(cm2/m) % As chọn (cm2/m)
Ký hiệu thép M1 = 2,63x104 6,5 0,073 0,076 1,866 0,29 ỉ6a150
(1,89cm2/m) 1 M2 = 1,44x104 6,5 0,04 0,041 1,007 0,16 ỉ6a200
(1,41cm2/m) 2 MI = 5,935x104 6,5 0,165 0,181 4,445 0,68 ỉ8a110
(4,57cm2/m) 3 MII = 3,28x104 6,5 0,091 0,096 2,357 0,36 ỉ8a200
(2,51cm2/m) 4 5. Bố trí cốt thép
Khoảng cách từ tim dầm tới vị trí thanh số 3 và thanh số 4 hết chịu mô men âm:
1 4000
4 4 1000
l mm
Các giá trị móc neo cốt thép: lan = (4,5∅ ÷ 7,5∅). Chọn lan = 6∅ = 6 × 6 = 36mm Cốt thép cấu tạo số 5 được chọn ∅6a250. Cốt thép này không tham gia chịu lực ở sàn, làm giá đỡ cho thanh số 3 và 4.
Hình 50: Mặt bằng bố trí cốt thép
Mặt cắt 1 – 1
Mặt cắt 2 – 2