ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG THUYẾT MINH TÍNH TỐN I SỐ LIỆU TÍNH TỐN Cho sàn bê tơng cốt thép đổ toàn khối với phương án mặt kết cấu hình vẽ: 7200 2400 2400 2400 2400 7200 2400 2400 2400 2400 6000 6000 6000 6000 2400 7200 Hình Yêu cầu: Thiết kế sàn Thiết kế dầm phụ (không yêu cầu vẽ biểu đồ bao vật liệu) Thiết kế dầm (có vẽ biểu đồ bao vật liệu) • Tổng hợp số liệu tính tốn: SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Bảng 1: Tổng hợp số liệu tính toán Cốt thép L1 (m ) L2 (m) 2,4 t (m) 6,0 0,33 tc P (KN/m2) 7,0 Hệ số n Bêtông B20 (MPa) 1,1 Rb=11,5 Rbt=0,9 γb=1 Sàn CI (MPa) Cốt đai CI (MPa) Cốt dọc CII (MPa) Rs= 225 Rsw=175 Rs=280 Sàn thiết kế gồm lớp cấu tạo sau: Gạch granito δg = 30 mm, Vữa lót δv = 20 mm, Bêtơng cốt thép chịu lực δb = hb mm, Vữa trát trần δv = 15 mm, • • γb = 20 kN/m3, γb = 18 kN/m3, γb = 25 kN/m3, γb = 18 kN/m3, γf = 1,2 γf = 1,3 γf = 1,1 γf = 1,3 VẬT LIỆU:  Bê tông B20: Rb = 11,5 MPa Rbt = 0,9 MPa Eb = 27.10-3 MPa -4  Cốt thép CI: Rs = 225 MPa, Rsw = 175 MPa, Rsc = 225 MPa, Es = 21.10 Mpa  Cốt thép CII: Rs = 280 MPa, Rsw = 225 MPa, Rsc = 280 MPa, Es = 21.10-4 MPa SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP II GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG TÍNH TỐN BẢN SÀN Phân loại sàn L 6,0 = = 2,5 > L1 2,4 Xét tỉ số hai cạnh ô bản: , nên thuộc loại dầm, làm việc phương theo cạnh ngắn Chọn sơ kích thước phận sàn • Xác định sơ chiều dày sàn: hb = D 1, L1 = × 2400 = 75 m 32 mm ≥ hmin = 60 mm Với: D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng (D = 0,8 – 1,4), ta chọn D = 1,0 m: hệ số phụ thuộc vào loại dầm, (bản dầm: m = 30 – 35), ta chọn m=32  Chọn hb = 80 mm • Xác định sơ kích thước dầm phụ:    1  h dp =  ÷ ÷L dp =  ÷ ÷× 6000 = 500 ÷ 300  12 20   12 20   Chọn hdp = 400mm 1 1 1 1 bdp = ữ ữh dp = ữ ữì 400 = 200 ữ 100 4 ã mm Chọn bdp = 200 mm Xác định sơ kích thước dầm chính: 1  1  h dc =  ÷ ÷L dc =  ÷ ÷× 7200 = 900 ÷ 600  12   12   - mm Chọn hdc = 600 mm 1 1 1 1 b dc = ữ ữh dc = ữ ữì 750 = 350 ÷ 175 2 4 2 4  mm mm Chọn bdc = 250 mm Sơ đồ tính Bản thường kê lên tường khơng chiều dày Chọn SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page Cb = 120 mm ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP - GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Cắt theo phương cạnh ngắn dải có chiều rộng b = m (hình 1), xem dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa dầm phụ (hình 3) Bản sàn tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính tốn lấy theo mép gối tựa Đối với nhịp biên: Ltt0b = L1 − b t bdp h b 330 200 80 − + = 2400 − − + = 2175 2 2 2 mm Đối với nhịp giữa: Lttg = L1 − b dp = 2400 − 200 = 2200 mm Kiểm tra chênh lệch: Lttg − Ltt0b tt 0b L Ltt0b 100 = 2200 − 2175 = 1,15% 2175 Lttg chênh lệch không đáng kể (1,15% 65mm φ8 : Giá trị thực tế lớn giá trị tính tốn Đảm bảo an toàn SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THẫP à% = As 341,896 = ì100 = 0,33% > àmin = 0, 05% b ì h0 1000 ×105 Chọn cốt thép chịu lực: Tra phụ lục 15, chọn Kiểm tra lại • Lấy abv a0 φ 8a140 có As = 359 (mm ) : =10 mm a0 = a + Ta có:  GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG φ = 10 + = 14 < 15(mm) 2 Tính cốt thép chịu mơ men dương Dự kiến dùng thép  a0 = abv + φ8 + φ6  Phù hợp với giả thiết M2 (thép đặt theo phương L1 φ8 ) φ6 = 10 + + = 21 ( mm ) 2 ⇒ h0 = 120 − 21 = 99 ( mm)  Tính với số 1: αm = M2 3, 60 ×106 = = 0, 032 < α R = 0, 437 Rb × b × h02 11,5 × 1000 × 992 ξ = − − × α m = − − × 0, 032 = 0, 032 As = ξ × Rb × b × h0 0, 032 × 11,5 ×1000 × 99 = = 164, 283 ( mm ) Rs 225 µ% = As 164, 283 = 100% = 0,17% > àmin = 0, 05% b ì h0 1000 ì 99 SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 54 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Chọn  φ 6a170 có GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG As = 166 (mm ) Tính với số 4: M2 2,81×106 αm = = = 0, 025 < α R = 0, 437 Rb × b × h02 11,5 × 1000 × 992 ξ = − − × α m = − − × 0, 025 = 0,025 As = ξ × Rb × b × h0 0, 025 ×11,5 ×1000 × 99 = = 127, 763(mm ) Rs 225 µ% = As 127, 763 = ì100 = 0,13% > = 0, 05% b × h0 1000 × 99 φ 6a150 Chọn m dài  đảm bảo điều kiện cấu tạo khơng Tính cốt thép mơ men âm Ta có:  có As = 131 ( mm2 ) b = 1000 ( mm ) ; h0 = 105 ( mm ) ; giả thiết a0 = 15 (mm) Tính cốt thép chịu mơ men âm theo phương cạnh ngắn Ơ 1: MΙ 17,98 ×106 αm = = = 0,142 < α R = 0, 437 Rb × b × h02 11,5 × 1000 ×1052 ξ = − − × α m = − − × 0,142 = 0,154 As = ξ × Rb × b × h0 0,154 × 11,5 ×1000 ×105 = = 824,374 ( mm ) Rs 225 à% = As 824,374 = ì 100 = 0, 79% > µ = 0, 05% b × h0 1000 ×105 SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 55 φ6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Dùng cốt thép φ10 A1 = 78,5 (mm ) có As = 824,374 ( mm ) ⇒ Với  GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG a= b × A1 = 95, 223(mm ) ⇒ As Chọn a=90 (mm) Tính cốt thép chịu mơ men âm theo phương cạnh dài Ô 1: M II 6, 47 ×106 αm = = = 0, 051 < α R = 0, 437 Rb × b × h02 11,5 ×1000 ×1052 ξ = − − × α m = − − × 0, 051 = 0, 052 As = ξ × Rb × b × h0 0, 052 ×11,5 ×1000 ×105 = = 281, 231(mm ) Rs 225 µ% = As 281, 231 = ì100 = 0, 27% > = 0, 05% b × h0 1000 ×105 Dùng cốt thép φ8 có A1 = 50,3 (mm ) As = 281, 231 (mm ) ⇒ Với  a= b × A1 = 178,86 ( mm) ⇒ As Chọn a=170 (mm) Tính cốt thép chịu mơ men theo phương cạnh ngắn Ơ 4: MI 12 ×106 αm = = = 0, 095 < α R = 0, 437 Rb × b × h02 11,5 ×1000 ×1052 ξ = − − × α m = − − × 0, 095 = 0, 0996 As = ξ × Rb × b × h0 0, 0996 ×11,5 ×1000 ×105 = = 534,56(mm ) Rs 225 SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 56 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP µ% = As 534,56 = ì100 = 0,51% > àmin = 0, 05% b × h0 1000 ×105 Dùng cốt thép φ8 A1 = 50,3 (mm ) có As = 534,56 ( mm ) ⇒ Với  GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG a= b × A1 = 94,1 (mm) ⇒ As Chọn a=90 (mm) Tính cốt thép chịu mơ men theo phương cạnh dài Ô 4: M II 4,33 ×106 αm = = = 0, 034 < α R = 0, 437 Rb × b × h02 11,5 ×1000 ×1052 ξ = − − × α m = − − × 0, 034 = 0, 035 As = ξ × Rb × b × h0 0, 035 ×11,5 ×1000 ×105 = = 186,522 (mm ) Rs 225 µ% = As 186,522 = ì 100 = 0,18% > = 0, 05% b × h0 1000 ×105 Dùng cốt thép φ6 có A1 = 28,3 ( mm ) As = 186,522 (mm ) ⇒ Với a= b × A1 = 151, 725 (mm) ⇒ As Chọn a=150 (mm) Tính tương tự với Ơ Ơ ta có bảng tổng hợp tính tốn cốt thép sau: Bảng Bảng tính chọn thép SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 57 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP Astt (mm ) Mơmen µ (%) φ (mm) a (mm) Aschon (mm ) M (kNm) 10,02 442,358 0,42 110 457 M (kNm) 3,6 164,283 0,17 170 166 M I (kNm) 17,98 824,374 0,79 10 90 872 M II (kNm) 6,47 281,231 0,27 170 296 M (kNm) 8,03 351,399 0,33 140 359 M (kNm) 2,68 121,780 0,12 200 141 M I (kNm) 12,68 566,633 0,54 10 130 604 M II (kNm) 3,41 146,334 0,14 190 149 M (kNm) 9,50 418,428 0,40 120 419 M (kNm) 3,72 169,854 0,17 160 177 M I (kNm) 16,14 733,269 0,70 10 100 785 M II (kNm) 7,69 336,022 0,32 140 359 M (kNm) 7,82 341,896 0,33 140 359 M (kNm) 2,81 127,763 0,13 150 131 M I (kNm) 12,00 534,560 0,51 90 559 M II (kNm) 4,33 186,522 0,18 150 189 Ô1 Ô2 Ô3 Ô4  GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Đối với ô sàn giảm 20% cốt thép (Ô 4) SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 58 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1< L2 = = 1, 67 < L1 3, Khi (Ô 2, 3) GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG , nằm ngồi giảm 10% cốt thép Những góc khơng giảm cốt thép (Ơ 1) Khi đó, ta có bảng sau: Astt (mm ) Mơmen (giảm 10%) Ơ3 (giảm 10%) Ô4 (giảm 20%) φ (mm) a (mm) Aschon (mm ) M (kNm) 10,02 442,358 0,42 110 457 M (kNm) 3,6 164,283 0,17 170 166 M I (kNm) 17,98 824,374 0,79 10 90 872 M II (kNm) 6,47 281,231 0,27 170 296 M (kNm) 8,03 316,259 0,30 150 335 M (kNm) 2,68 109,602 0,10 250 110 M I (kNm) 12,68 509,970 0,49 10 150 523 M II (kNm) 3,41 131,701 0,13 200 141 M (kNm) 9,50 376,585 0,36 130 387 M (kNm) 3,72 152,869 0,15 180 157 M I (kNm) 16,14 659,942 0,63 10 110 714 M II (kNm) 7,69 302,420 0,29 160 314 M (kNm) 7,82 273,517 0,26 180 279 M (kNm) 2,81 102,210 0,10 200 141 M I (kNm) 12,00 427,648 0,41 110 457 0,14 180 157 Ô1 Ô2 µ (%) SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 M II (kNm) 4,33 Page 59 149,218 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Cốt thép chịu mô men âm theo cấu tạo  Cốt thép cấu tạo chịu mômen âm đặt theo phương vng góc với dầm gối biên xác định sau: A s,ct ≥  φ6a200 = 1, 41 cm 30%A s,goi giua = 0,3 × 8,24 = 2, 472 cm Chọn φ6a200 có As=1,41 cm2 Cốt thép cấu tạo chịu mơmen âm đặt theo phương song song với dầm gối biên xác định sau: A s,ct ≥   φ6a200 = 1, 41 cm 30%A s,goi giua = 0,3 × 5,35 = 1,605 cm Chọn φ6a200 có As=1,41cm2 Bố trí cốt thép chịu mơmen âm: Hai kề có diện tích cốt thép tính tốn khác lấy diện tích tính tốn lớn để bố trí SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 60 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Ø6a200 Ø10a100 Ø10a90 6000 6000 Ø6a200 Hình Bố trí cốt thép chịu mơmen âm SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 61 6000 Ø10a130 Ø6a200 Ø6a200 Ø10a130 Ø6a200 Ø10a130 Ø6a200 6000 Ø8a140 Ø8a90 Ø6a200 Ø8a140 Ø8a90 Ø6a150 Ø8a90 Ø6a150 Ø8a140 Ø10a100 Ø6a150 Ø8a90 Ø6a150 Ø8a90 Ø6a150 Ø6a150 Ø10a90 Ø6a150 Ø10a130 3600 Ø6a150 Ø10a130 3600 Ø6a200 Ø6a200 3600 Ø8a90 Ø6a150 Ø6a200 Ø6a150 Ø10a90 Ø10a130 7200 Ø6a200 Ø6a200 Ø6a200 Ø10a100 3600 Ø6a200 Ø8a140 Ø6a200 Ø10a100 Ø6a150 Ø8a140 Ø6a200 Ø10a90 Ø6a150 Ø8a140 Ø6a200 3600 Ø6a200 Ø6a200 3600 7200 Ø6a200 7200 GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP Bố trí cốt thép chịu mômen dương 3600 7200 3600 3600 7200 3600 Ø8a140 Ø8a120 Ø8a140 3600 Ø8a110 Ø8a140 Ø8a120 Ø8a110 Ø8a140 Ø8a110 6000 Ø8a120 6000 Ø6a160 Ø8a120 Ø6a150 Ø6a150 Ø6a150 Ø6a150 6000 Ø8a110 3600 6000 7200 Ø6a160  GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Hình Bố trí cốt thép chịu mơmen dương SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 62 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Bố trí cốt thép bản: Ø6a150 Ø8a140 Ø8a90 Ø8a90 Ø8a90 Ø10a100 Ø10a130 6000 Ø8a140 Ø10a100 Ø6a200 Ø8a110 Ø10a130 Ø6a200 Ø10a130 Ø6a200 Ø10a90 Ø8a120 Ø8a140 Ø6a150 Ø6a150 Ø6a150 Ø6a150 Ø6a150 Ø8a90 Ø8a140 Ø6a200 Ø6a200 Ø8a90 Ø6a200 Ø8a110 Ø8a140 Ø8a120 Ø6a150 Ø8a90 Ø6a150 Ø10a100 Ø6a150 Ø6a160 Ø8a140 Ø6a200 Ø6a150 Ø6a150 Ø8a120 Ø6a150 Ø8a140 Ø6a150 Ø8a140 Ø8a120 Ø6a200 6000 Ø6a150 Ø10a100 Ø6a200 Ø8a110 Ø6a150 Ø6a150 Ø6a200 Ø6a200 Ø10a90 Ø8a140 Ø8a140 Ø8a110 Ø10a130 6000 Ø10a130 Ø6a160 Ø10a130 3600 Ø10a90 Ø6a200 Ø10a90 3600 6000 3600 Ø6a200 Ø6a200 Ø6a200 7200 Ø6a200 3600 Ø6a200 3600 Ø6a200 3600 7200 Ø6a200 7200 Ø6a200 Hình Bố trí cốt thép Nhận xét: Với sơ đồ kết cấu chọn, cốt thép ô biên lớn vượt trội so với cốt thép nên bố trí cốt thép chưa hợp lý kinh tế SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 63 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG PHẦN B: TÍNH TỐN DẦM PHỤ Sơ đồ dầm Hình Sơ đồ tải trọng hình thang lên dầm phụ qtd q Hình Sơ đồ truyền tải từ hình thang sang hình chữ nhật qtd = (1 − 2β + β ) q • Tính tải trọng sàn truyền vào dầm phụ Tải trọng thân dầm phụ (bỏ qua trọng lượng lớp vữa trát) g o = 1,1× ( hdp − hb ) × bdp × 25 = 1,1× (0, − 0,12) × 0, × 25 = 1,54( kN / m) SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 64 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Hệ số quy đổi từ tải hình thang sang tải hình chữ nhật.Ta có: β= L1 3600 = = 0,3 × L2 × 6000 k = − × β + β = − × ( 0,3) + ( 0,3) = 0,847 Hệ số: • Tĩnh tải từ sàn truyền vào dầm phụ quy lực phân bố đều: g1 = k × g × L1 = 0,847 × 4,839 × 3, = 14, 76 (kN/ m) ⇒ g d = g + g1 = 1,54 + 14, 76 = 16,3 (kN/ m) • Hoạt tải từ truyền vào dầm phụ pd = k × p × L1 = 0,847 × 7, × 3, = 23, 479 (kN/ m) g d (kN/ m) pd (kN/ m) 16,3 23,479 SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 65 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG PHẦN C: TÍNH TỐN DẦM CHÍNH Sơ đồ dầm g1 g1 g1 G1 g1 G1 g1 g1 G1 g0 Hình Tải trọng tĩnh tãi truyền vào dầm p1 p1 P1 p1 p1 P1 Hình Tải trọng hoạt tải truyền vào dầm SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 66 p1 p1 P1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3600 6000 6000 3600 GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Hình 10 Mặt tải trọng truyền vào dầm • Tải trọng Tải trọng thân dầm (bỏ qua trọng lượng lớp vữa trát) g o = 1,1× ( hdc − hb ) × bdc × 25 = 1,1× (0, − 0,12) × 0,3 × 25 = 4, 785( kN / m) • Tải trọng truyền vào dầm quy tải phân bố Tĩnh tải: Hoạt tải: 5 g1 = × g × L1 = × 4,839 × 3, = 10,888 (kN/ m) 8 5 p1 = × p × L1 = × 7, × 3, = 17,325(kN/ m) 8 Tải trọng tập trung dầm phụ truyền vào dầm phản lực gối tựa dầm phụ Do nên tính phản lực gối tựa dầm phụ với sơ đồ chịu tải trọng thực (phân bố hình thang) để có tải tác dụng lên dầm  Lực tập trung: SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 67 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP • GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG Tĩnh tải tập trung Trọng lượng thân dầm: - g o = 1,1× ( hdc − hb ) × bdc × 25 = 1,1× (0, − 0,12) × 0,3 × 25 = 4, 785( kN / m) gtd = k g b Do sàn truyền vào: -  • Tổng tĩnh tải: L1 = 0,847.4,839.3, = 14, 756kN G1 = ( gtd + g ).L2 = (14, 756 + 4, 785).6, = 117, 246kN Hoạt tải tập trung: Do hoạt tải truyền lên dầm phụ: pdp = k pb L1 = 0,847.7, 7.3, = 23, 479kN Lực tập trung từ dầm phụ truyền vào dầm chính: ⇒ P1 = pdp L2 = 23, 479.6, = 140,873 kN SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 68 ... nhịp biên: Ltt0b = L1 − b t bdp h b 330 200 80 − + = 2400 − − + = 2175 2 2 2 mm Đối với nhịp giữa: Lttg = L1 − b dp = 2400 − 200 = 2200 mm Kiểm tra chênh lệch: Lttg − Ltt0b tt 0b L Ltt0b 100 =... ''ftt = Sctt + bdp • Xác định độ vươn cánh Sctt : SVTH: ĐÀO HỮU TỰA – LỚP: 15X3 Page 18 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG 1  ( L2 − bdc ) = ( 6, − 0, 25 ) = 0,958m  1 tt. .. h f = × 0, 08 = 0, 48m   Chọn Sctt = 0,48m=480 mm ⇒ Bề rộng cánh: bf? ?tt =2.Sctt + bdp = 2.0,48 + 0,2 = 1,16 m • Xác định vị trí trục trung hòa: Mf = Rb bf? ?tt h′f.( h0 – 0,5.h′f) = 11,5.1160.80.(360-0,5.80)=