ĐỒ ÁN KỸ THUẬT CÔNG 1 PHẦN 3 THIẾT KẾ CÔNG TÁC BÊTÔNG CỘT, DẦM, SÀN

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT CÔNG 1

PHẦN 3 THIẾT KẾ CÔNG TÁC BÊTÔNG CỘT, DẦM, SÀN

* Nhận xét: Từ mặt bằng phân chia ô sàn ta thấy , có nhiều loại ô sàn khác nhau nên ta

chọn ô sàn có kích thước lớn nhất 6,5x4m, ta gác xà gồ theo phương vuông góc với dầm

chính , các ô còn lại gác xà gồ theo phương cạnh ngắn để giảm bớt số loại xà gồ và thuận lợi trong việc chế tạo, vận chuyển, chỉ đạo, thi công lắp dựng

Trong sàn tổ hợp gồm nhiều loại ván khuôn khác nhau nên ta chỉ kiểm tra những tấm

có khả năng chịu lực nhỏ nhất, sau đó khi sử dụng những tấm có khả năng chịu lực lớn hơn thì không cần phải tính toán lại

* Nội dung tính toán gồm các bước :

Kiểm tra khả năng chịu lực và độ võng của ván khuôn thép định hình (nhịp tính toán theo nhịp từng tấm)

Chọn tiết diện xà gồ thép, tính và kiểm tra độ võng của xà gồ

Kiểm tra và chọn khoảng cách giữa các cột chống, chọn cột chống đỡ ván đáy dầm

*Cấu tạo phương án tổ hợp chọn để tính toán và thi công:

Hệ ván khuôn thép định hình liên kết lại và gác lên xà gồ thép, xà gồ thép được đỡ bởi các cột chống thép, 2 đầu xà gồ gác lên các thanh đỡ xà gồ Ván khuôn thành dầm được

đỡ bởi các thanh chống xiên chống lên đà ngang , đà đứng và truyền tải trọng xuống cột chống đáy dầm thông qua thanh nẹp ngang và đà ngang

I/ THIẾT KẾ HỆ VÁN KHUÔN SÀN :

1/ Tính toán ván khuôn sàn :

Tính toán cho ô sàn tầng 1 kích thước ô sàn 4x6,5m2 kích thước thực tế cần lắp dựng ván khuôn 3,8x6,25 m2 Sử dụng chủ yếu là ván khuôn có bề rộng 30 cm

Ô sàn tầng 1:

Tải trọng tác dụng lên ván khuôn sàn

- Trọng lượng bêtông cốt thép

Pbt = .H = 0,092500= 225 kG/m2(H = 0,09 m là chiều cao lớp bêtông sàn)

- Trọng lượng ván khuôn :

Pvk = 23 kG/m2

- Tải trọng khi đầm bêtông,hoặc khi trút bê tông vào ván khuôn lấy bằng 200 kG/m2

- Hoạt tải thi công :

Pht = 250 kG/m2

Tải trọng tổng cộng tác dụng vào ván khuôn là:

Ptt= 1,1.(225+23)+1,4.(200+250 )= 902,8 kG/m2

Ptc= Pbt+ Pvk +Pđ+ Pht = 225+23+200+250 = 698 kG/m2

Tải trọng tác dụng vào một tấm ván khuôn theo chiều rộng (30cm) là:

qtt = Ptt0,30 = 902,80,3 = 270,8kG/m

qtc = Ptc0,30= 6980,3 = 209,4 kG/m

* Tính toán kiểm tra ván khuôn sàn tương tự như khi tính toán kiểm tra ván khuôn thành móng

-Tính khoảng cách các xà gồ đỡ sàn, việc tính toán thông qua điều kiện cường độ và độ võng của tấm ván khuôn

Sơ đồ tính: Xà gồ làm việc như dầm đơn giản

-Sử dụng ván khuôn 300x1500 mm làm ván sàn

-Tải trọng tác dụng lên tấm khuôn : qtc = 209,4 (kG/m), qtt = 270,8 (kG/m)

- Kiểm tra theo điều kiện cường độ :

  2100

8

2 max



W

l q W

( kG/cm2)

10 8 , 270

55 , 6 8 2100 8

2100

2 







q

W

cm

-Kiểm tra theo điều kiện độ võng :

3 , 176 10

4 , 209 400 5

46 , 28 10 1 , 2 384 5

400

384 400

1

384

5

3

2

6 3

3





















tc

q

J E l

l

f EJ

l q x

l

f

cm.

Chọn khoảng cách các thanh xà gồ bằng chiều dài tấm ván khuôn sàn là1,5m

l

2/ Tính tốn xà gồ đỡ sàn :

Dự kiến thiết kế xà gồ thép hình cĩ chiều dài thay đổi được Xà gồ được gác theo phương vuơng gĩc với dầm chính Cấu tạo xà gồ gồm 2 phần liên kết với nhau bởi một bulơng Như vậy, sơ đồ làm việc của xà gồ là 2 dầm đơn giản gối lên cột chống ở giữa Tính tốn xà gồ cho ơ sàn lớn nhất cĩ kích thước như hình vẽ sau :

XÀ GỒ ĐỠ SÀN CỘT CHỐNG XÀ GỒ

K

H

11 10

4000

+10.500

Ơ sàn điển hình

Xà gồ chịu tải trọng phân bố đều, tải trọng truyền lên xà gồ (chưa kể trọng lượng bản thân xà gồ) :

Tính cho khoảng cách giữa hai xà gồ là 1,5m

qtc = 698x1,5 = 1047kG/m

qtt = 902,8x1,5 = 1354,2 kG/m

Momen quán tính của tiết diện xà gồ được tính toán dựa vào độ võng giới hạn của

xà gồ :

fl 3845q ElJ fl 4001

3 tc















.

.

hay

E 384

l q 2000

.

.



Trong đó :

- Nhịp tính toán của xà gồ l = 375 /2 = 187,5cm

- Modul biến dạng đàn hồi của thép E = 2,1x106 kG/cm2

6

3 2

171 10

1 , 2 384

5 , 187 10 1047 2000

cm







Chọn xà gồ làm bằng thép cán chữ U

Số hiệu U10 có:b = 46; h = 100; F = 10,9 cm2;

Jx = 174 cm4; Wx = 34,8 cm3; g = 8,59 kG/m

a) Kiểm tra tiết diện xà gồ :

Tải trọng truyền xuống xà gồ

qtc =1,5.698+ 8,59 = 1055,6 ( kG/m)

qtt = 1,5.902,8 + 8,59.1,1 =1363,6( kG/m)

Theo điều kiện về cường độ:

 =

W

Mmax

   , Mmax =

8

l

q 2 tt

  Wx

 l   

tt

x q

W

8 

= 8.210013,636.34,8 = 207,06cm

tt

83 , 59923 8

5 , 187 10 6 , 1363 8







Giá trị lực cắt lớn nhất : Qmax = 1278 , 4

2

5 , 187 10 6 , 1363 2







l

q tt

(kG)

- Kiểm tra cường độ :

2 max

8 , 34

83 , 59923

cm kG cm

kG W

M

x









- Khả năng chịu cắt của tiết diện :

2 2

45 , 0 174

3 , 13 4 , 1278

.

cm kG R

cm kG x

x d

J

S Q

c x

x













- Kiểm tra độ võng :

400

1 403

1 174

10 1 , 2 384

5 , 187 10 6 , 1055 5 384

5

6

3 2

3





















l

f x

EJ

l q l

f tc

b) Kiểm tra liên kết :

Hai phần xà gồ được liên kết với nhau bằng bulông, sử dụng 1 bulông thép CT3 Bulông này phải đảm bảo chịu lực cắt

* Kiểm tra liên kết bulông :

Tải trọng truyền lên bulông bằng : Qbl = 2.Qmax = 2 1278,4 = 2556,8(kG)

1300 14 , 3 1

8 , 2556 4

4





c b

bl

R n

Q

Chọn 1 bulông có đường kính d = 1,6 cm

* Kiểm tra tiết diện giảm yếu :

Tiết diện xà gồ bị giảm yếu do lỗ bulông Kiểm tra điều kiện bền của tiết diện theo

th

R A

N



.



Trong đó : A th A ng  A gy  10 , 9  m  d  10 , 9  1 0 , 45 1 , 4  10 , 27 cm2

m=1 : số bulông trên một hàng

 : chiều dày mỏng nhất

b= 1,1 là hệ số điều kiện làm việc

N = Qbl = 2556,8kG

Thay số vào ta có : 248 , 96 / 2100 1 , 1 2310 /

27 , 10

8 ,

2556  kG cm2   kG cm2 Tiết diện xà gồ thoả mãn điều kiện cường độ, độ võng và liên kết

3/ Tính toán cột chống đỡ xà gồ :

- Dự kiến sử dụng cột chống thép có chiều dài thay đổi

- Ống ngoài (phần cột dưới):D1 = 60mm ; = 5mm ; d1 = 50mm

- Ống trong (phần cột trên):D2 = 42mm ;  = 5mm ; d2 = 32mm

- Dựa vào điều kiện thực tế thi công (chiều cao tầng), lựa chọn sử dụng cột chống K-103 có chiều cao tối thiểu là 2,4 m ,chiều cao tối đa là :3,9 m

Kiểm tra cột chống :

a) Đối với ô sàn có chiều cao 3,6 m :

Sơ đồ tính toán cột chống là thanh chịu nén Bố trí hệ giằng cột chống theo hai phương (phương vuông góc với xà gồ và phương xà gồ), vị trí đặt thanh giằng tại chỗ nối giữa hai đoạn cột

-Tải trọng truyền xuống cột :

2 , 1521 685

, 1 8 , 902

q l

Các đặc trưng hình học của tiết diện :

- Ống ngoài : J = 33,55 cm4 ; F = 8,64 cm2 ; r = 1,97 cm

- Ống trong : J = 10,32 cm4 ; F = 5,81 cm2 ; r = 1,53 cm

l 2 , 2

l 1 , 1

o

o

Sơ đồ tính cột chống

b) Ống trong (phần cột trên):

P

Sơ đồ làm việc là thanh chịu nén có hai đầu khớp Chiều dài tính toán : l0 = (360-150 - 9 - 5,5 - 10) = 185,5 cm

Trong đó :

+ Chiều dày sàn BTCT bằng 9 cm

+ Chiều dày ván khuôn bằng 5,5cm

+ Chiều cao tiết diện xà gồ bằng 10 cm

- Kiểm tra độ mảnh : = 121 , 24 ( / ).

53 , 1

5 ,

r

l



- Kiểm tra cường độ :

  2

/ 8 , 712 8 , 0 81 , 5 461 , 0

5 , 1521

P



















Tiết diện cột chống đã chọn thoả mãn điều kiện cường độ và ổn định

Nhận xét:Tiết diện cột chống cột trên thoã mãn điều kiện cường

độ và ổn định cột dưới có ltt =1,5m nhỏ hơn cột trên nên

không cần kiểm tra ( 2 < 1 ,P2 =P1 =P =1521,5 (kG)

II/ THIẾT KẾ HỆ VÁN KHUÔN DẦM :

1/ Tính toán ván khuôn dầm chính :

a) Tính ván đáy dầm chính :

-Bề rộng đáy dầm rộng 25cm nên sử dụng loại ván khuôn thép có bề rộng

B = 25cm ,

Tải trọng tác dụng lên ván đáy dầm bao gồm :

- Trọng lượng BTCT dầm (0,25 x 0,5 x5,7 ) m: 0,25x0,5x2600=325kG/m

- Trọng lượng ván khuôn : 23x 0,25 =5,75 kG/m

- Hoạt tải do người và thiết bị : 250 x 0 ,25 =62,5kG/m

- Tải trọng toàn phần :qtc = 325+5,75 +62,5= 393,25kG/m

qtt = 325.1,2+5,75.1,1+62,5.1,3 = 477,57kG/m

- Tính toán kiểm tra ván khuôn đáy dầm tương tự như khi tính toán kiểm tra ván khuôn thành móng Tuy nhiên, vì tải trọng truyền lên ván khuôn đáy dầm qtt = 477,57(kG/m) nhỏ hơn tải trọng truyền lên ván khuôn thành móng qtt = 1057,5(kG/m) nên ván khuôn đáy dầm đảm bảo các yêu cầu chịu lực và biến dạng ,nhịp tính toán của ván khuôn đáy dầm và ván khuôn thành móng bằng nhau

Tính khoảng cách các cột chống dầm , việc tính toán thông qua điều kiện cường độ và

độ võng của tấm ván khuôn đáy dầm

Tấm ván khuôn làm việc như 1 dầm đơn giản kê lên các gối là các cột chống

- Tải trọng tác dụng lên ván đáy dầm : qtc = 393,25kG/m, qtt = 477,57 kG/m

- Kiểm tra theo điều kiện cường độ :

W

l q W

8

2 max

 <   = 2100 kG/cm2

Xµ Gå §ë SµN V¸N KHU¤N SµN V¸N KHU¤N THµNH DÇM

CéT CHèNG DÇM CéT CHèNG Xµ Gå

§µ NGANG THÐP

V¸N KHU¤N §¸Y DÇM

Với tấm khuôn 250 x1200 tra bảng có: W =4,42cm2 ; J = 12,4cm2

10 57 , 477

42 , 4 8 2100

8 2100

2 



q

W

cm

- Kiểm tra theo điều kiện độ võng :

10 25 , 393 400 5

4 , 12 10 1 , 2 384

400 5

384 400

1

384

5

3

2

6 3

3





















x

x x

q

J E l

l

f EJ

l q x l

f

tc

tc

cm

Sử dụng tấm thép 250x1200 không đảm bảo khoảng cách giữa 2 cột chống tại vị trí mối nối của 2 tấm nên ta chọn phương án dùng 3 tấm 250x1500 và 1 tấm 250x1200 có 1 cột chống ở giữa mỗi tấm

Lúc này dầm làm việc như dầm liên tục :

-Tải trọng tác dụng lên ván đáy dầm :

qtc = 393,25 (kG/m)

qtt = 477,57 (kG/m)

Vì khoảng cách giữa cột chống ván đáy dầm chính không trùng tại vị trí mối nối của 2 tấm nên ta chọn lại các tấm ván khuôn của ván thành dầm giống các tấm của ván đáy dầm chính Vậy chọn phương án dùng 3 tấm 250x1500 và 1 tấm 250x1200 có 1 cột chống ở giữa mỗi tấm cho ván thành dầm chính

b) Tính khoảng cách thanh chống:

Sơ đồ tính của ván khuôn thành dầm là một dầm đơn giản kê lên các gối tựa là các cột chống,các cột chống thành dầm được đặt tại vị trí liên kết của các tấm khuôn

Mômen lớn nhất : Mmax =

8

.l2

q tt

Mặt khác:max =  

W

với [ ] = 2100 (kG/cm2 )

* Tính theo điều kiện cường độ:

) ( 123 275

, 7

2100 55 , 6 8 ] [

8

cm q

W

W  6 , 65(cm3)

* Tính theo điều kiện độ võng

6 400 5

46 , 28 10 1 , 2 384

400 5

384 384

3 4

q

EJ l

f EJ

ql

Trong đó : E  2 , 1 10 6 (kG/cm2 )

J = 28,46 (cm3)

q tc  6 (kG/cm)

Như vậy ta chọn lại kích thước ván thành là 300x1200 và loại ván 100x1200, tiến hành chống tại các mối nối giữa hai tấm

c) Tính toán cột chống dầm:

Sử dụng cột chống K-103 Chiều dài tính toán :

- Ống ngoài (phần cột dưới) : lo =150 cm

- Ống trong (phần cột trên) : lo = (360-150 - 50 - 5,5 - 9) = 146,5cm

Tải trọng truyền lên cột chống dầm bao gồm :

+Tải trọng dầm :

qtc = 393,25 (kG/m)

qtt = 477,57 (kG/m)

Sơ đồ tính toán cột chống là thanh chịu nén ,vị trí đặt thanh giằng tại chỗ nối giữa hai đoạn cột

*Kiểm tra tiết diện cột chống :

-Tải trọng truyền xuống cột :

Do dầm : qtc =393,25.0,9=353,9 kG

qtt =477,57.0,9=429,8 kG

Do xà gồ sàn :1,2.893,2=1071,84 kG

Tổng tải trọng tác dụng lên cột chống :P=429,8 +1071,84 =1501,64(kG) nhỏ hơn tải trọng truyền xuống cột chống xà gồ là:P=qtt l=893,2.1,675=1496,11(kG)

Tiết diện cột chống đã chọn thoả mãn điều kiện cường độ và ổn định

2/ Tính toán ván khuôn dầm phụ :

a) Tính ván khuôn thành dầm :

Dầm phụ có tiết diện là ( 20x 30 ) cm

Chiều cao thành dầm là:30-8=22cm ,chọn tấm thép có kích thước 200x1200 đặt theo phương cạnh dài,phần còn thiếu 20 mm chèn các vật liệu khác có thể tận dụng được tại công trình ,tính toán ván thành dầm phụ giống như dầm chính : sử dụng ván như trên đảm bảo khả năng chịu lực

Khoảng cách các cột chống bằng chiều dài ván sàn

b/ Tính ván đáy dầm phụ :

Bề rộng đáy dầm rộng 20cm nên sử dụng loại ván khuôn thép có kích thước là 200x1200 Tải trọng tác dụng lên ván đáy dầm bao gồm :

- Trọng lượng BTCT dầm (0,2x0,3x4 )m: 0,2x0,3x2600 =156(kG/m)

- Trọng lượng ván khuôn : 23x 0,2 =4,6 kG/m

- Hoạt tải do người và thiết bị thi công : 250 x 0 ,2 =50 kG/m

- Tải trọng toàn phần :

qtc = 150 +4,6 + 50 = 210,6 (kG/m)

qtt = 150.1,2 +4,6.1,1+50.1,3 = 257,26kG/m

* Tính khoảng cách các cột chống dầm , việc tính toán thông qua điều kiện cường độ

và độ võng của tấm ván khuôn đáy dầm

- Tải trọng tác dụng lên ván đáy dầm :

qtc =210,6 kG/m

qtt = 257,26 kG/m

- Kiểm tra theo điều kiện cường độ :

W

max 

 <   = 2100 kG/cm2

Với : Mmax =

8

.l2

q tt

Với tấm khuôn 200x1200 tra bảng có: W =4,42 cm3 ; J = 20,2 cm4

Thay Mmax và W vào công thức trên có :

l 169 , 89

10 26 , 257

42 , 4 8 2100 8

2100

2 



q

xW x

-Kiểm tra theo điều kiện độ võng :

9 , 156 10

6 , 210 400 5

2 , 20 10 1 , 2 384

400 5

384 400

1

384

5

3

2

6 3

3





















x

x x

q

J E l

l

f EJ

l q x

l

f

tc

tc

cm

Vậy bố trí các cột chống tại các vị trí mối nối của ván đáy dầm sao cho khoảng cách bố trí nhỏ hơn khoảng cách tính toán

c) Tính toán cột chống dầm :

Sử dụng cột chống K-103 Chiều dài tính toán :

- Ống ngoài (phần cột dưới) : l0 =150 cm

- Ống trong (phần cột trên) : l0 = (360-150 -30 -5,5 - 8) = 166,5cm

Trong đó : + Chiều cao dầm bằng 30 cm

+ Chiều dày ván khuôn bằng 5,5 cm

+ Chiều cao tiết diện xà gồ bằng 8 cm

Sơ đồ tính toán cột chống là thanh chịu nén Bố trí hệ giằng cột chống theo haiphương(phương vuông góc với xà gồ và phương xà gồ), vị trí đặt thanh giằng tại chỗ nối giữa hai đoạn cột

*Kiểm tra tiết diện cột chống :

- Tải trọng truyền xuống cột : P = 257,26 1,2 =308,71kG

- Tải trọng này nhỏ hơn cột chống xà gồ có P=1496,11kG nên không cần kiểm tra cường độ và ổn định

Nên ta bố trí thêm hệ giằng tại đoạn giữa cột trên , khả năng chịu lực đã được kiểm tra ở phần cột chống xà gồ

Tiết diện cột chống đã chọn thoả mãn điều kiện cường độ và ổn định

III/ THIẾT KẾ HỆ VÁN KHUÔN CỘT :

Tính toán ván khuôn cột cho cột có tiết diện lớn nhất (250x450) và chiều cao của tầng 1 (l = 3,6 - 0,5 = 3,1 m)

Dùng ván khuôn có kích thước AxB =1800x250 mm và loại 1200x250mm,theo phương cạnh ngắn phần còn thiếu 100 mm dùng thép góc100x100

Dùng ván khuôn có kích thước AxB =1800x300 mm và loại 1200x150mm,theo phương cạnh dài phần còn thiếu 100 mm dùng thép góc100x100

Tải trọng tác dụng lên ván khuôn cột : Pmax = .Hmax + Pđ , trong đó :

+ Trọng lượng riêng của bêtông  = 2500kG/m2

+ Chiều cao của khối bêtông gây áp lực ngang ấy bằng chiều cao cột

Hmax=3600 - 50 = 310 cm

+ Áp lực động tác dụng lên ván khuôn khi đổ bêtông hoặc khi đầm chấn động

Dự tính dùng máy đầm chấn động 116 có các thông số sau :

+ Năng suất : 3 -6(m3/h)

+ Bán kính ảnh hưởng : R = 35cm

+ Chiều dày lớp đầm h = 30cm < R nên : Pđ =  h

P= (Hmax + h) =2500.(3,1+0,3)=8500(kG/m2).

Vậy qtc = 2500x(3,1 + 0,3).0,3 = 2550(kG/m2)

qtt =  (Hmax + h).h = 2500x(3,1x1,1+0,3x1,4).0,3 =2872,5(kG/m2)

Trong đó : nt = 1,1 và nđ = 1,4 là hệ số vượt tải do trọng lượng của bêtông và hoạt tải đầm

1 Tính khoảng cách các gông cột :

Sơ đồ tính là dầm liên tục các gối tựa là các gông

Pbt

Pñ

q (kg/m)

Việc tính toán khoảng cách các gông cột cũng dựa vào diều kiện cường độ và độ võng

của tấm ván khuôn

Tải trọng tác dụng lên tấm khuôn :

qtc = 2550 (kG/m)

qtt = 2872,5 ( kG/m)

- Kiểm tra theo điều kiện cường độ :

W

max 

 <   = 2100 kG/cm2

Với : Mmax =

10

.l2

q tt

; Với tấm khuôn 300x1800 tra bảng có:

W =6,55 cm3 , J = 28,46 cm4

Thay Mmax và W vào công thức trên có :

10 5 , 2872

55 , 6 10 2100

10 2100

2 



q

W

cm

- Kiểm tra theo điều kiện độ võng :

400

1

128















l

f EJ

l q l

10 2550 400

48 , 28 10 1 , 2 128

400

.

2

6



q

J E

 Chọn khoảng cách các gông cột tùy thuộc vào chiều dài tấm ván khuôn sao cho không lớn hơn khoảng cách tính toán l= 60 cm

Vậy chọn chung cho khoảng cách gông cho cột toàn nhà là 60 cm