KẾT CẤU BÊTÔNG SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI LOẠI BẢN DẦM

đồ án bê tông

ĐAMH KẾT CẤU BÊTÔNG SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI LOẠI BẢN DẦM

GVHD: TS HỒ ĐỨC DUY

HỌ TÊN : VÕ CHÍ HIẾU MSSV: 810KG087 NHÓM: KG10X – D1

- Bêtông với cấp độ bền chịu nén B15 có: Rb = 8,5 MPa; Rbt = 0,75 MPa

4 Chiều dày tường chịu lực: t= 340(mm).

4 5 1

2 = >

l l

- Vậy bản thuộc bản dầm, tải trọng chỉ làm việc theo phương cạnh ngắn (phương

l1).Ta có sàn sườn toàn khối bản dầm Các dầm từ trục B đến trục C là dầm chính, các dầm ngang là dầm phụ

- Để tính bản, ta cắt một dải rộng b1= 1(m) vuông góc với dầm phụ và xem như một dầm liên tục

II.2 Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện:

- Ta chọn D= 1,0 ; chọn m= 30

Vậy: hb=

30

230 0 ,

1

=100÷ 200(mm) => chọn bdp=200 (mm) Vậy kích thước sơ bộ của dầm phụ là 20 × 40cm

1

= 175÷350 (mm) => chọn ddc=300 (mm) Vậy kích thước sơ bộ của dầm chính là 30×70cm

II.3 Sơ đồ tính toán của bản:

Cắt theo phương cạnh ngắn 1 dãi có bề rộng b=1m, xem bản như một dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là tường biên và các dầm phụ

Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán được lấy theo mép gối tựa:

- Nhịp giữa: Lo = L1 – bdp = 2300 – 200 = 2100 (mm)

- Nhịp biên: Nhịp tính toán Lo lấy bằng khoảng cách từ mép dầm phụ đến điểm đặt phản lực gối tựa ở trên tường Điểm này được qui ước cách mép của tường một đoạn: Cb = 120(mm)

Lob=

2 2 2

dp t C b

2

120 2

340 2

Hình 2:Sơ đồ xác định nhịp tính toán của bản

II.4 Tải trọng trên bản:

Xác định trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:

(mm)

Trọng lượng riêng

γ i

(KN/m 3 )

Tiêu Chuẩn

g s c

(KN/m 2 )

Hệ số

độ tin cậy tải trọng

- Hoạt tải tính toán:

c p f

11 × 2

Pdp Gdp

Chọn a = 15(mm).Trong đó: a là khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện

đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo

Chiều cao làm việc của tiết diện:

h0= hb - a =80 - 15 = 65 (mm)

Do bản sàn tính nội lực theo sơ đồ khớp dẻo nên điều kiện hạn chế khi tính

theo bài toán cốt đơn là:

3 , 0

2 0

=

≤

b m

h b R

R

h b R

A =ξ 0Tính moment tại nhịp biên: (Mnb=4,6 KNm)

2

6 2

0 8 , 5 1000 65

10 6 , 4

x h

b R

M b

nb

137 , 0 128 , 0 2 1 1 2 1

R

h b R A

5 , 8 37 , 0

% 56 , 0 65 1000

336

% 05 ,

h b

A

s

b R

µ µ

= 2,65 ⇒ 1<

s

s g

2 = =

L

L

< 3

As,pb ≥ 20% Ast = 0,2×336 = 67,2(mm2)

Chọn Φ6a300 có Asc= 94 (mm2 )

-chọn chiều dài đoạn neo cốt thép nhịp và gối tựa

4 3

2 1

B

B D

D

Bố trí cốt thép cho bản sàn được bố trí như hình sau:

Hình 4: Sơ đồ mặt bằng sàn

Hình 5: Sơ đồ ba mặt cắt của sàn III.Tính toán dầm phụ:

Hình 6: Sơ đồ xác định nhịp tính toán của dầm phụ

Đoạn dầm gối lên tường lấy là Cdp = 220 cm Bề rộng dầm chính bdc = 300

– 2

t

+2

dp C

= 5400 –

2

300 – 2

340+2

Hình 7: Sơ đồ tính của dầm phụ III.2.Xác định tải trọng:

III.2.1 Tỉnh tải:

- Trọng lượng bản thân dầm phụ:

g0 =b dp(h dp−h s)n gγb = 0 , 2 × ( 0 , 4 − 0 , 08 ) × 1 , 1 × 25 = 1 , 7325(KN/m)

- Tĩnh tải từ bản sàn truyền vào:

g1=g s×L1 = 3 , 168 × 2 , 3 = 7 , 29(KN/m)

- Tổng tĩnh tải:

g dp=g0+g1= 1 , 7325 + 7 , 29 = 9 , 06(KN/m)

III.2.2 Hoạt tải:

- Hoạt tải tính từ bản sàn truyền vào:

3 ,

19 =

=

dp

dp g

p

=> k = 0,25

- Vì chênh lệch giữa các nhịp tính toán ≤10% nên tung độ tại các tiết diện của biểu

đồ bao mômen của dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo theo công thức:

Gối thứ 2 bên trái: Q2T = 0,6.qdp.Lob = 0,6 x 28,36 x 5,19= 88,3 (KN)

Bên trái và bên phải các gối giữa:

Q2P = QT

3= 0,5.qdp.Lo = 0,5 x 28,36 x 5,1= 72,3 (KN)

- Tung độ của biểu đồ bao moment được tóm tắt trong bảng sau: (cách nhau 0,2L)

Bảng 4: Xác định tung độ biểu đồ bao mômen của dầm phụ

Hình 8: Biểu đồ bao nội lực của dầm phụ III.4.Tính toán cốt thép:

III.4.1 Cốt dọc:

a) Tại tiết diện ở nhịp: tương ứng với giá trị moment dương, bản cánh chịu

nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

- Xác định Sf : L b dp 2100mm

2

200 2300 2

Sf ≥ L b dc 5100mm

6

300 5400 6

Giả thiết a=45mm (từ 35÷50): h0= h - a =400 – 45 = 355mm

- Để phân biệt trục trung hòa đi qua cánh hay qua sườn ta xác định:

h b

R

M f = b 'f 'f o− 0 , 5 f' = 8 , 5 × 1160 × 80 × 405 − 0 , 5 × 80 = 248 × 10 6 = 248 , 5

b) Tại tiết diện ở gối: tương ứng với giá trị moment âm, bản cánh chịu kéo,

tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật: (bdp x hdp = 200mm x 400mm )

480

200

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng

Do tính theo sơ đồ khớp dẻo nên điều kiện hạn chế: αm≤ αpl = 0 , 37

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

% 12 , 1 280

5 , 8 37 , 0

%

% 05

,

0

0

max 0

bh

R bh

pl

µ µ

- Tại nhịp biên: Mmax = 69,5 kNm < Mf=248,5 kNm nên trục trung hòa đi qua cánh,

do đó ta tính như đối với tiết diện hình chữ nhật với kích thước: (bf’ x h = 1160mm

Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối 2 có lực cắt lớn nhất Q= 69,5(KN)

Khả năng chịu lực cắt của bê tông

kN h

b R

1 (

4

2 3

2 2

2 0

×

= +

stt= 306mm

mm Q

bh R

10 5 , 69

355 200 75 , 0 ) 0 1 ( 5 , 1 )

1 (

3

2 2

0 4

Kiểm tra:

3 , 1 086 , 1 150 200

28 2 10 23

10 21 5 1

5

= +

=

s b

a n E

E sw b

s w

ϕ

915 , 0 5 8 01 , 0 1 01

, 0 1

400 mmChọn s = 300 bố trí trong đoạn L/2 đoạn giữa dầm

III.5 Biểu đồ vật liệu:

III.5.1 Tính khả năng chịu lục của tiết diện:

Trình tự tính toán như sau:

- Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí diện tích As

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc ao = 25mm; khoảng cách thông thủy giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 30mm

- Xác định ath => hoth=hdp-ath

- Tính khả năng chịu lực theo các công thức sau:

oth b b

s s bh R

A R

γ

ξ = => αm= ξ (1-0,5 ξ ) => [M]= 2

0th b

b

α

Kết quả tính toán đươc tính trong bảng 6:

Bảng 6: Tính khả năng chịu lực của dầm phụ

Tiết diện Cốt thép (mmAs2) (mm)ath (mm)hoth

(kNm) (%)

Nhịp biên

(1160x400)

3d14+2d12 Cắt 1d14, Cắt 2d12

712 534 308

45 50 32

355 350 368

0.057 0.043 0.024

0.055 0.042 0.024

68.3 50.7 32.1

647 534 308

47 50 32

353 350 368

0.302 0.251 0.138

0.256 0.219 0.18

54.2 45.6 29.5

647 534 308

47 50 32

353 350 368

0.302 0.251 0.138

0.256 0.219 0.18

54.2 45.6 29.5

-0.73

Nhịp 2

(1160x400)

2d14+ 2d12 Cắt 2d12

534 308

50 32

350 368

0.043 0.024

0.042 0.024

50.7 32.1

534 308

50 32

350 368

0.251 0.138

0.219 0.18

45.6 29.5

-1.09

Gối 3

Bên phải 2d14+2d12Cắt 2d12, 534308 5032 350368 0.2510.138 0.2190.18 45.629.5 -1.09

Nhịp 3

(1160x400)

2d14+2d12 Cắt 2d12

534 308

50 32

350 368

0.043 0.024

0.043 0.024

50.7 32.1

9.07

III.5.2 Xác định tiết diện cắt lý thuyết:

- Vị trí tiết diện cắt lý thuyết, x, được xác định theo tam giác đồng dạng

- Lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết Q, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao mômen

Tiết diện Thanh

Bảng 7: Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

III.5.3 Xác định định đoạn kéo dài W:

Đoạn kéo dài W được tính theo công thức:

q

Q Q sw

inc

2

8 ,

≥ +

−

Trong đó: Q – Giá trị lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao moment

cốt xiên đều nằm ngoài vùng cắt bớt cốt dọc nên Qs,inc=0;

qsw- khả năng chịu cắt của cốt đại tại tiết diện cắt lý thuyết;

s

a n R

sw

.

R sw . sw

= 150

28 2

175 × ×

= 65 (kN/m)trong đoạn dầm có cốt đai d6@300 thì:

qsw =

s

a n

R sw . sw

= 300

28 2

175 × ×

= 33 (kN/m)

d – đường kính cốt cốt thép được cắt

Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng 8:

Bảng 8: Xác định đoạn kéo dài W của dầm phụ

Tiết diện Thanh thép Q(kN) (kN/m)qsw (mm)WTính 20d(mm) (mm)Wchon Nhịp

biên

Bên trái

(2)

2d12 47.8 33 639 240 640 Nhịp

550 290

1 1

2 2

3 3

4 4

5 5

2d12(9) 2d14(4)

2d14(1) 2d14(1)

2d12(8) 2d14(4)

2d14(1) 2d12(7) 2d14(4)

2d14(1)

2d12(5) 2d14(4)

1d12(6) 2d14(1)

2d12(3)

2d14(4)

1d14(2)

Cdc – đoạn dầm chính kê lên tường, chọn Cdc = 340 mm

Nhịp tính toán lấy theo khoảng cách từ trục đến trục, cụ thể như sau:

-Trọng lượng bản thân dầm chính:

0 ,

IV.2.2 Hoạt tải:

Từ dầm phụ truyền lên dầm chính:

104 4 , 5 3 , 19 2 = × =

IV.3.Xác định nội lực:

IV.3.1 Biểu đồ bao mômen:

IV.3.1.1 Các trường hợp đặt tải:

Sơ đồ tính toán dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải được trình bày trên hình 13

IV.3.1.2.Xác định biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải:

Tung độ của biểu đồ mômen tại tiết diện bất kỳ của từng trường hợp đặt tải được xác định theo công thức:

- Đặt tĩnh tải lên toàn bộ dầm, vẽ được biểu đồ MG:

Hình 13 : Các trường hợp đặt tải của dầm 3 nhịp Bảng 9: Xác định tung độ biểu đồmô men (kNm)

Trong các sơ đồ d, e bảng tra không cho các giá trị số α tại một số tiết diện, phải tính nội suy theo phương pháp cơ học kết cấu

+ Sơ đồ (d) :

M2 = 239,2 -

3

1 , 233

= 122,3 kNm

−

= -21,2 kNm + Sơ đồ (e) Mp4:

= 10,5 kNm

M2 =

3

5 , 31

2 ×

= 21 kNm

Nhịp dầm BC:

M3 = 127 , 7

3

) 7 , 127 5 , 31 ( 2

− +

239 − = 196,6 kNm

Hình 14: Biểu đồ mômen của từng trường hợp tải (kNm)

IV.3.1.3 Xác định biểu đồ bao mômen:

Bảng 10: Xác định tung độ biểu đồ mômen thành phần

và biểu đồ bao mômen (kNm)

IV.3.1.4 Xác định mômen mép gối:

B mg

5 , 305 9 , 96 ) 6 , 96 6 , 333 ( 2300

) 150 2300 (

B mg

Chọn = ph = 305 , 5

mg tr

) 150 2300 (

C mg

7 , 301 9 , 154 ) 9 , 154 6 , 333 ( 2300

) 150 2300 (

C mg

Chọn = ph = 305 , 5

mg tr

C

mg M

96.9 150

174.3

22 79.9

85.5

111.6

308.4 239.5

333.6

67.7 67.7

Hình 16: Các biểu đồ mômen thành phần và biểu đồ bao mômen (kNm) IV.3.2 Biểu đồ bao lực cắt:

IV.3.2.1 Xác định biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp tải:

Bêtông có cấp độ bền chịu nén: Rb = 8,5 MPa; Rbt = 0,75 MPa.

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CII: Rs = 280 MPa

Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CI: Rsw = 175 MPa

IV.4.1 Cốt dọc:

a) Tại tiết diện ở nhịp:

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán

là tiết diện chữ T

- Xác định Sf : L b dc 2550mm

2

300 5400 2

Sf ≥ L ( 3 2300 ) 1150mm

6

1 ) 3 ( 6

Giả thiết a=50mm (từ 35÷50): h0= h – anhịp =700 – 50 = 650mm

- Để phân biệt trục trung hòa đi qua cánh hay qua sườn ta xác định:

h b R

M f = γb b f' f' o − 0 , 5 f' = 8 , 5 10 3 × 1 , 26 × 0 , 08 × 0 , 65 − 0 , 5 × 0 , 08 = 288 × 10 6 = 523 Nhận xét: M = 384 , 1 <M f = 523kNmnên trục trung hòa đi qua cánh, tính cốt thép theo

tiết diện chữ nhật b'f ×h dc= 1260 × 700mm

b) Tại tiết diện ở gối: Tương ứng với giá trị moment âm, bản cánh chịu kéo, tính

cốt thép theo tiết diện chữ nhật: (bdc x hdc = 300mm x 700mm)

Giả thiết agối=80mm (70 – 100mm) => ho=h - agối =700 – 80 = 620 mm

Hình 19: Tiết diện tính cốt thép dầm chính

a) Tiết diện ở nhịp b) Tiết diện ở gối

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 13

650 1260 5 , 8

10 4 308

2

6 2

h b R

M

α α

07 , 0 068 , 0 2 1 1 2 1

ξ

) ( 1740 280

650 1260 5 , 8 07 , 0

mm R

h b R A

% 9 0 100 650 300

s

R

R bh

µ µ

Lưu ý: Sử dụng mô men mép gối để tính cốt thép cho tiết diện gối, do dầm chính tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế αm≤ αR = 0 , 439

R bt o b n f

50 2 10 23

10 21 5 1

5

= +

=

bs

a n E

1 = − b b = − × × =

ϕ

kN h

- Khả năng chịu cắt của cốt đai:

7 , 116 150

50 2 175

=

s

a n R

- Khả năng chịu cắt của cốt đai và bêtông:

) ( 2 , 284 7 , 116 62 , 0 3 , 0 10 75 , 0 ) 0 0 1

(

2

4

) 1

(

4

2 3

2 0 2

kN

q bh R

×

×

=

+ +

79 2

650

400 650 1 10 8 , 152

IV.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện:

Trình tự tính toán như sau:

- Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí diện tích As

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc ao,nhịp = 25mm; ao,gối = 40 mm,khoảng cách thông thủy giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 30mm

- Xác định ath => hoth=hdp-ath

- Tính khả năng chịu lực theo các công thức sau:

oth b b

s s bh R

A R

γ

ξ = => αm= ξ (1-0,5 ξ ) => [M]= 2

oth b

b

α

Kết quả tính toán đươc tính trong bảng 14

Bảng 14: Tính khả năng chịu lực của dầm chính

IV.5.2 Xác định tiết diện cắt lý thuyết:

- Vị trí tiết diện cắt lý thuyết, x, được xác định theo tam giác đồng dạng

- Lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết Q, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao mômen

Bảng 15: Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

IV.5.3 Xác định định đoạn kéo dài W:

Đoạn kéo dài W được tính theo công thức:

q

Q Q sw

inc

2

8 ,

≥ +

−

Trong đó:

Q – Giá trị lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao moment

cốt xiên đều nằm ngoài vùng cắt bớt cốt dọc nên Qs,inc=0;

qsw- khả năng chịu cắt của cốt đại tại tiết diện cắt lý thuyết;

s

a n R

sw

.

R sw . sw

= 150

50 2

175 × ×

= 116,7 (kN/m)

d – đường kính cốt cốt thép được cắt

Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng 16:

Bảng 16: Xác định đoạn kéo dài W của dầm chính

Kết quả bố trí cốt thép và biểu đồ vật liệu của dầm phụ thể hiện trên hình 21

2d12 3d18 2

CHIEU DAI

1 THANH (mm)

SO LUONG 1

C.KIEN T.BO

TONG CHIEU DAI (m)

TONG T.LUONG (Kg)

1 45 2230 45 8 2320 426 426 988.32 389.98

2 45 2470 45 8 2560 997 997 2552.32 1007.10

4 55 1250 55 8 1360 426 426 579.36 228.61 5