NGỌC-CHUNG-KIÊN (1)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP TỒN KHỐI HỒN THÀNH NGÀY Trường ĐH Kiến Trúc Tp.HCM Khoa Xây Dựng NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN BTCT1 TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO SÀN SƯỜN BÊ TƠNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Ngày đề : 14/10/2021 Họ tên sinh viên: Ngọc Chung Kiên Số thứ tự: Lớp: XD19-DL I DỮ LIỆU II Sơ đồ mặt bằng: Mặt sàn có dạng hình chữ nhật, có chiều dài L=4L2, chiều rộng B=9L1, có cột BTCT tiết diện (300x300) đỡ đà Tường chịu lực bao quanh cơng trình xây gạch thẻ dày 200, có bổ trụ (300x300) vị trí đà phụ kê lên tường bổ trụ (400x400) vị trí đà kê lên tường Kích thước Ơ sàn L1×L2 = 2000mm×4700mm trị số hoạt tải sử dụng ptc = 7,5 kN/m2 = 750 daN/m2, hệ số tin cậy n = 1,4 NỘI DUNG THỰC HIỆN Dự kiến cấu tạo lớp sàn kích thước cấu kiện cảu sàn Tính tốn cấu tạo cốt thép cho phận: sàn, đà phụ, đà (Riêng đà yêu cầu vẽ biểu đồ bao vật liệu bao mômen Lập thuyết minh trình bày q trình tính tốn giấy mặt khổ A4 (210×297), trang đầu thuyết minh nhiệm vụ đồ án, bìa ngồi có ghi danh mục theo hướng dẫn Bản vẽ kết cấu sàn thể giấy croky khổ A1 (600×850) Giáo viên mơn học TRƯƠNG VĂN CHÍNH III SỐ LIỆU Thiết kế sàn sườn bêtơng cốt thép tồn khối loại dầm, với mặt sàn thể Hình 1, với số liệu sau: Sơ đồ sàn Hình 1: Sơ đồ mặt sàn Kích thước L1 = 2000mm; L2 = 4700mm (các kích thước lấy từ trục dầm đến trục dầm) Hoạt tải Giá trị tiêu chuẩn ptc = 750 daN/m2, hệ số tin cậy n = 1,4 Vật liệu Sử dụng bê tong B15, cốt thép sàn nhóm A-I, cốt thép dọc dầm nhóm A-II, cốt thép đai dầm loại A-I Số liệu tính tốn - Bêtơng B15 có: - IV Rb= 8,5×105 daN/m2; Rbt= 0,75×105 daN/m2; Eb= 23×108 daN/m2; Cốt thép A – I có: Rs= 225×105 daN/m2; Rsw= 175×105 daN/m2; Es= 21×109 daN/m2; Cốt thép A – II có: Rs= 280×105 daN/m2; Rsw= 225×105 daN/m2; Es= 21×109 daN/m2; CÁC LỚP CẤU TẠO SÀN VÀ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN Các lớp cấu tạo sàn Mặt cắt ngang sàn thể Hình 2, chiều dày xác định mục Hình 2: Cấu tạo sàn Chọn chiều dày sàn D  L1 , đó: m Lấy m = 35 loại dầm, làm việc phương Lấy D = 1,2 tải trọng ptc = 750 daN/m2 Dựa vào cơng thức hb = - Do đó: hb = D 1,  L1 =  2000 = 68,5mm: Chọn chiều dày hb = 70mm m 35 Chọn kích thước dầm phụ - Căn vào nhịp lớn cảu sàn: L2 = 4700mm Vậy chiều cao dầm phụ tính theo cơng thức sau: - 1 1 1 1 hdp =    L2 =     4700 = 293,75mm÷391,6mm  16 12   16 12  Vậy chọn chiều cao dầm phụ: hdp = 350mm Bề rộng dầm phụ tính theo công thức: bdp = ( 0,3  0,5 ) hdp = ( 0,3  0,5 )  350 = 105mm÷175mm Vậy chọn bề rộng dầm phụ: bdp = 200mm Chọn kích thước dầm - Căn vào nhịp dầm: ldc = 3L1 = 6000mm Chiều cao dầm chọn - V theo cơng thức:  1  1 hdp =    ldc =     6000 = 500mm÷750mm  12   12  Vậy chọn chiều cao dầm chính: hdc = 700mm Bề rộng dầm phụ tính theo cơng thức: bdc = ( 0,3  0,5 ) hdc = ( 0,3  0,5 )  700 = 210mm÷350mm Vậy chọn bề rộng dầm chính: bdc = 300mm - Kích thước tiết diện cột: bc×hc = 300mm×300mm TÍNH BẢN THEO SƠ ĐỒ DẺO Sơ đồ tính nhịp tính tốn - Xét tỉ số: L2/L1 = 4700/2000 = 2,35 > 2: Vậy phương thuộc loại dầm - Sơ đồ truyền tải trọng tác dụng hệ kết cấu sàn sườn toàn khối loại dầm theo trình tự Sàn tiếp nhận tải trọng thẳng đứng sau truyền phản lực lên dầm phụ; tiếp theo, dầm phụ truyền phản lực lên dầm dạng lực tập trung, sau tải trọng truyền xuống cột, móng - Để tính bản, ta cắt dải rộng (b = 1000mm) vng góc với dầm phụ xem dầm liên tục có gối tựa tường dầm phụ (Hình 3) Sơ đồ tính sàn thể Hình - Ta xác định nhịp tính tốn theo cơng thức: bdp bt c • Nhịp biên: lb,s = L1 − − + = 2000 − 100 − 100 + 60 = 1860mm 2 • Nhịp giữa: ls = L1 − bdp = 2000 − 200 = 1800mm Hình 3: Mặt cắt A-A Hình 4: Sơ đồ tính toán Tải trọng tác dụng lên - Tĩnh tải: trọng lượng than lớp cấu tạo sàn, tính thành tải phân bố diện tích Kết tính tốn ghi Bảng Bảng 1: Các giá trị tĩnh tải tác dụng lên sàn Các lớp cấu Tải trọng Hệ số Tải trọng tiêu chuẩn tin cậy tính tốn (daN/m ) (n) (daN/m2) 40 1,2 48 - Gạch dày 20mm, γg = 2000 daN/m 27 1,2 32,4 - Lớp vữa lót dày 15mm, γv = 1800 daN/m 175 1,1 192,5 - Bản BTCT dày hb = 70mm, γ = 2500 daN/m 27 1,2 32,4 - Vữa tô trần dày 15mm, γv = 1800 daN/m3 Tổng cộng 305,3 - Tĩnh tải toàn phần tác dụng: gbtt = 305 daN/m2 - Hoạt tải tính tốn: pbtt = n p  pbtc = 1,  750 = 1050 daN/m2 - Tải trọng tồn phần, tính dải rộng: b = 1000mm ( ) qbtt = gbtt + pbtt 1m = ( 305,3 + 1050 ) 1m = 1355,3 daN/m Xác định nội lực - Kết cấu sàn dầm liên tục, siêu tĩnh ta chọn sơ đồ có tính đến dẻo để tính nội lực, ta có: • Mơmen lớn nhịp biên gối thứ hai: qbtt lb2,s • 1355,3 1,862 M b, s =  = = ±426,25 daNm 11 11 Mômen lớn nhịp gối giữa: qbtt ls2 1355,3 1,82 = =  274,5 daNm 16 16 Trong sàn không cần tính vẽ biểu đồ lực cắt, lực cắt thường nhỏ khả chịu cắt sàn, nên khơng cần bố trí cốt đai M g ,s =  - Hình 5: Biểu đồ bao mơmen Tính tốn cốt thép - Tính tốn cốt thép theo trường hợp cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật, với kích thước chiều ngang chiều rộng bản: b = 1000mm, chiều cao chiều dày sàn: hb = 70 mm Hình 6: Tiết diện tính tốn - Chọn thép chịu lực cho sàn thép nhóm A-I có Rs = 225 MPa Chọn chiều dày lớp đệm bêtông a = 15mm cho tiết diện (a khoảng cách trọng tâm cốt thép chịu kéo As đến cạnh tiết diện gần nhất) Chiều cao làm viêc sàn: h0,b = hb - a = 70 – 15 = 55mm Ta có: γb1 = 1; Rb = 8,5×105 daN/m2; Rs = 225×105 daN/m2 Các bước thực tính tốn cốt thép dọc chịu lực: M • Tính  m = , điều kiện hạn chế tính tốn theo sơ đồ Rbbh0,2 b dẻo: αm≤ αd = 0,3 (bê tơng có cấp độ bền B15 bé B25) ( ) • Tính:  = 0,5 + − 2 m • Tính diện tích cốt thép dọc cần thiết: As = • Kiểm tra hàm lượng cốt thép:  % = M Rs h o,b As 100% > μmin = 0,05% bho,b hoply nm trong: (0,3ữ0,9)% ã Chn din tớch ct thộp bố trí thực tế mặt cắt ngang Astt • Kiểm tra: As = Astt − As 100% ∆As nằm khoảng ±5% As Bảng 2: Kết tính toán cốt thép cho nhịp biên Tiết diện Nhịp biên, gối Nhịp giữa, gối - M (daNm) αm 426,25 0,166 274,5 0,106  Chọn cốt thép μ (%) ∆As (%) As (mm2/m) ∅ a (mm2) 0,910 378,5 130 378 0,69 + 2,44 0,944 244 200 251 0,44 + 2,87 Astt Cuối kết tính cốt thép dọc cho sàn thể Bảng Kiểm tra lại chiều cao làm việc h0,b Lấy lớp bảo vệ 10mm Tính lại, với tiết diện dùng ∅8 có h0,b = 56mm xấp xỉ nghiêng phía lớn so với trị số dùng để tính tốn 55mm Bố trí cốt thép - Cốt thép chịu mơmen âm: Dựa vào tỉ số: pbtt / gbtt = 1050 / 305,3 = 3,44 > 3, chọn thông số α = 0,3 Chiều dài bên gối thép chịu mômen âm:  lo = 540mm Chiều dài thép chịu mômen âm bên trái gối 2:  lb = 558mm Chiều dài thép chịu mômen âm mép tường: lb = - 310mm Cốt thép phân bố: Dựa vào tỉ số L2 L1 = 4700 2000 = 2,35 < 3, nên diện tích cốt thép phân bố As cần lớn 20% diện tích cốt thép chịu lực nhịp biên Do đó, diện tích cốt thép phân bố cần thiết: As = 0,2×3,785 = 0,757 cm2/m Chọn thép phân bố ∅6a300 có diện tích tiết diện 0, 283 100 mét bề rộng là: = 0,940 cm2/m > 0,757 cm2/m 30 Hình 7: Bố trí cốt thép - Những thép số Hình 7, cách khoảng 300mm tối đa linh động bố trí cho hợp lý cho khoảng cách chúng nhỏ 300mm Ví dụ thép phân bố gối  lo = 540mm nên bố trí phạm vi  lo , ∅6 với khoảng cách 260mm, kí hiệu ∅6a300 - Cốt thép cấu tạo: Bố trí theo phương vng góc với dầm (ký hiệu thép số 8) chọn ∅6a200 có diện tích mét 141mm2 ( ) lớn 50% As gối 0,5  244 = 122mm2 Dùng cốt mũ, đoạn dài đến mép dầm (1 ) L1 = 500mm VI TÍNH DẦM PHỤ THEO SƠ ĐỒ DẺO Sơ đồ tính nhịp tính tốn - Sơ đồ tính dầm phụ dầm liên tục nhịp với gối tựa tường dầm (Hình 8) Hình 8: Sơ đồ tính dầm phụ - Nhịp tính tốn: bdc bt c − + = 4460mm 2 = L2 − bdc = 4400mm • Nhịp biên: lb,dp = L2 − • Nhịp giữa: lb,dp Xác định tải trọng - tt  L1 = 1050  2, = 2100 daN/m Hoạt tải tính tốn: pdp - Tĩnh tải tính tốn: Tĩnh tải tồn phần dầm phụ: tt tt g dp = gbtt  L1 + gbt ,dp tt g dp = 305,3  2, + 1,1 2500  (0,35 − 0, 07) = 765 daN/m - Tải trọng tính tốn tồn phần: Hình 17: Sơ đồ mơmen MP4 nhịp 12 23 • • • • Xét gối có α = 0,044 tính được: M2,P4 = 2606 daNm Tách gối có α = - 0,178 tính được: M3,P4 = - 10541 daNm Cắt rời nhịp 12 23 thể Hình 17 Hai nhịp khơng có tải trọng nên M0,P4 = biểu đồ M đường thẳng liên tục nhịp Dễ dàng tính được: M 2, P 2606 M a,P = = = 869 daNm 3 M b, P = 2M a, P = 1738 daNm M c, P = - 1776 daNm Bảng 5: Giá trị số mặt cắt cảu biểu đồ bao mômen Tiết diện a b c Sơ đồ MG 𝛼 0,244 6783 0,289 17115 - 0,044 - 2606 0,23 13621 0,156 4336 0,244 14445 MP4 (daNm) Mmax (daNm) 869 23898 Mmin (daNm) 4177 MG (daNm) MP1 𝛼 MP1 (daNm) MP2 𝛼 MP2 (daNm) MP3 𝛼 MP3 (daNm) MP4 0,067 1862 - 0,133 -7876 0,200 11844 0,095 5626 1738 18781 - 0,267 - 7422 - 0,133 - 7876 - 0,133 - 7876 - 0,311 - 18417 0,044 2606 - 4816 -876 - 25839 - 6014 -5212 0,126 7462 𝛼 3.3.Biểu đồ bao mômen - Tung độ biểu đồ bao mômen: -1776 13706 M max = M g + max{M Pi } , - M = M g + min{M Pi } Biểu đồ bao mơmen thể Hình 18 Hình 18: Biểu đồ bao mơmen dầm 3.4.Xác đinh mômen mép gối - Theo biểu đồ bao mơmen thấy rằng, phía bên phải gối biểu đồ Mmin dốc phía bên trái, tính mơmen mép bên phải cho trị tuyệt đối - Xét tỉ số đồng dạng hai tam giác (Hình 19) Ta có: 0,15 M = → M = 24352 daNm 2, 25839 − 1293 - Sẽ dùng giá trị để tính cốt thép gối Hình 19: Cách xác định giá trị mômen mép gối tựa Tính vẽ biểu đồ bao lực cắt - Tung độ biểu đồ lực cắt tĩnh tải: tt Qg =  Gdc =   4633 (daN) - Tung độ biểu đồ lực cắt cảu hoạt tải: tt QPi =  Pdc =   9780 (daN) Trong đoạn nhịp suy lực cắt Q theo phương pháp mặt cắt Xét cân đoạn dầm Kết thể hiên Hình 20 Bảng 6: Giá trị số mặt cắt cảu biểu đồ bao lực cắt Tiết diện Bên phải Giữa nhịp Bên trái Bên phải Giữa Sơ đồ gối biên gối gối nhịp 0,733 - 1,267 1,000 QG β 3396 - 1237 - 5879 4633 QG (daN) 0,867 - 1,133 QP1 β 8557 - 1313 - 11183 0 QP1 (daN) - 0,13 - 0,13 1,000 QP2 β - 1283 - 1283 - 1283 9870 QP2 (daN) 0,689 - 1,311 1,222 QP3 β 6800 - 3070 - 12940 12061 2191 QP3 (daN) 0,044 0,222 QP4 β 434 434 434 - 2191 - 2191 QP4 (daN) Qmax (daN) 11953 - 803 - 5436 16694 2191 - Qmin (daN) 2113 - 4037 - 18810 2442 - 2191 Hình 20: Lực cắt thành phần biểu đồ bao lực cắt dầm Tính cốt thép dọc - Chọn cốt thép dọc sử dụng cho dầm thép A-II có Rs = 280 MPa - Vì dầm tính theo sơ đồ đàn hồi nên hệ số hạn chế bêtông vùng nén là:  R = 0, 65 ; αR = 0,439 (do sử dụng thép A-II, bêtông B15 γbi = 1) 5.1.Tại tiết diện nhịp - Bản cánh nằm vùng nén nên tham gia chịu lực với sườn - Tính cốt thép theo toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ T - Xác định kích thước b'f tiết diện chữ T Để tính b'f ta lấy Sf theo điều kiện sau: 1  ldc =  6000 = 1000mm  6  4700 − 300 1 S f =  ( L2 − bdc ) = = 2200mm 2  6h'f = 420mm   - Bề rộng cánh: b'f = 2S f + bdc =  420 + 300 = 1140mm - Kích thước tiết diện chữ T thể Hình 21, với kích thước tiết diện: b'f = 1140mm ; h'f = 70mm ; b = bdc = 300mm; h = hdc = 700mm - Giả thiết: a = 50mm, ta có: h0 = h – a = 650mm Xác định vị trí trục trung hịa:  h'f   = 85  114    65 −  = 41715,5 daNm M f = Rbb'f h'f  h0 −   2    M f = 41715,5 daNm > Mmax = 23898 daNm Vậy trục trung hịa qua cánh, nên tính tiết diện:bdc×hdc=1140mm×700mm Hình 21: Tiết diện dầm quy đổi chữ T 5.2.Tại tiết diện gối - Bản cánh nằm vùng kéo nên không tham gia chịu lực với sườn - Tính cốt thép theo tồn cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật kích thước: bdc×hdc = 300mm×700mm Giả thiết: h0 = h – a = 650mm - Trình tự tính tốn: M • Tính  m =   R = 0, 439 ; b = bdc = 300mm với tiết diện Rbbh02 chịu mômen âm b = b'f =1140mm với tiết diện chịu mơmen dương ( ) • Tính:  = 0,5 + − 2 m • Tính diện tích cốt thép: As = • Kiểm tra hàm lượng cốt thép:  % = M Rs h As 100 > μmin = 0,05% bdc h0 μhoply nằm trong: (0,6÷1,5)% Tiết diện (mm×mm) Nhịp biên (1140×400) Nhịp (1140×400) Gối (300ì700) ã Chn din tớch ct thộp b trớ thực tế mặt cắt ngang Astt • Kiểm tra: As = • Kết tính tốn cốt thép dầm phụ thể Bảng Phương án chọn cốt thép dọc chịu lực thể Hình 22 Bảng 7: Kết tính cốt thép dọc chịu lực cho dầm M (daNm) αm 23898 0,0584 13706 24352 Astt − As 100% ∆As nằm khoảng ±5% As  Chọn cốt thép μ (%) ∆As (%) 1344 0,69 + 0,07 4∅16 804 0,39 + 4,96 2∅22 + 4∅16 1564 0,80 + 0,64 As (mm2/m) ∅ 0,978 1343 3∅20 + 2∅16 0,0335 0,983 766 0,228 0,868 1554 Astt (mm2)