Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ DO TĨNH TẢI P...32BẢNG 3.3 KHẢ NĂNG CHỊU LỰC DẦM PHỤ TRÊN TỪNG TIẾT DIỆN...15BẢNG 3.4 ĐIỂM CẮT LÝ THUYẾT VÀ ĐOẠN KÉO DÀI ...15BẢNG 4.1 BẢNG TÍNH TU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

3.3 Vẽ biểu đồ bao moment 8

3.4 Tính toán cốt thép chịu uốn 9

4.3 Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực 20

4.4 Tính toán cốt thép chịu uốn 24

4.5 Tính toán cốt thép chịu cắt 25

4.6 Biểu đồ bao vật liệu 28 4.5 Tính toán dầm chính theo trạng thái giới hạn thứ hai 31

HÌNH 4.2 PHẦN DIỆN TÍCH TÍNH TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CHO DẦM CHÍNH 19

HÌNH 4.3 CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶT TẢI CHO DẦM CHÍNH 20

HÌNH 4.4 BIỂU ĐỒ MÔ MEN CHO CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG 22

HÌNH 4.5 BIỂU ĐỒ MÔ MEN CHO CÁC TRƯỜNG HỢP TỔ HỢP TẢI TRỌNG 24 HÌNH 4.6 BIỂU ĐỒ BAO MOMEN VÀ BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT TRONG DẦM CHÍNH .24

HÌNH 4.7 BỐ TRÍ CỐT XIÊN CHO DẦM CHÍNH 27

HÌNH 4.8 BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU DẦM CHÍNH 29

HÌNH 4.9 BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ DO TĨNH TẢI G 31

HÌNH 4.10 BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ DO TĨNH TẢI P 32

BẢNG 3.3 KHẢ NĂNG CHỊU LỰC DẦM PHỤ TRÊN TỪNG TIẾT DIỆN 15

BẢNG 3.4 ĐIỂM CẮT LÝ THUYẾT VÀ ĐOẠN KÉO DÀI .15

BẢNG 4.1 BẢNG TÍNH TUNG ĐỘ BIỀU ĐỒ MOMENT CHO TỪNG TRƯỜNG HỢP TẢI

CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN2.1 Phân loại bản sàn

Xét tỉ số 2 cạnh cơ bản:

=> Sàn thuộc loại bản 1 phương và làm việc theo phương cạnh ngắn

2.2 Tính toán sơ bộ kích thước cấu kiện

2.2.1 Xác định sơ bộ chiều dày của bản sàn

- Cắt theo phương cạnh ngắn dải sàn rộng 1.0 m để tính

- Xem bản như 1 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 lấy theo mép gối tựa - MORTAR LINING, 20 mm THICKNESS, =20 kN/m3, n2=1.2- CONCRETE SLAB, 80 mm THICKNESS, =25 kN/m3, n3=1.1- MORTAR, 15 mm THICKNESS, =20 kN/m3, n4=1.2

Hình 2.3 Cấu tạo sàn

Bảng 2.1 Bảng tính toán tải trọng lên sàn

Mômen lớn nhất tại nhịp biên:

Mômen lớn nhất tại gối thứ hai:

Mômen lớn nhất ở nhịp giữa và gối giữa:

Hình 2.4 Biểu đồ momen

2.6 Tính cốt thép

Giả thiết lớp bê tông bảo vệ a = 25mm

Hình 2.5 Tiết diện tính toán sàn (dài 1m)

Tung độ của biểu đồ momen đối với nhánh dương:

Tung độ của biểu đồ momen đối với nhánh âm:

Kết quả tính toán ghi trong (bảng 3.1):

Bảng 3.1 Kết quả moment tính toán trong dầm phụ

Hình 3.2 Biểu đồ bao nội lực dầm phụ a) Biểu đồ bao moment (kNm); b) Biểu đồ bao lực cắt (kN)

3.4 Tính toán cốt thép chịu uốn

Với momen dương, cốt thép tính toán với tiết diện chữ T

Với momen âm, cốt thép tính toán với tiết diện chữ nhật nhỏ 200x500 mm

(N)

Vậy

Cần phải đặt cốt đai theo tính toán không cần tăng kích thước tiết diện Điều kiện chịu cắt của tiết diện nghiêng khi có tải phân bố đều, xét trong đoạn

Bước cốt đai theo tính toán:

Kiểm tra với các tiết diện nghiêng khác theo chiều dọc cấu kiện:

3.6 Tính toán và vẽ biểu đồ bao vật liệu

Chọn lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép dọc = 25 mm, khoảng cách thông thủy giữa các lớp thép tại mép dưới dầm phụ = 25 mm, khoảng cách thông thủy giữa các lớp thép tại mép trên dầm phụ = 30 mm Tại nhịp biên như hình 3.3a, tiến hành cắt cốt thép lần lượt như hình 3.3b và 3.3c Các tiết diện tính toán còn lại tiến hành cắt cốt thép tương tự Các kết quả trong bảng 3.3 được thực hiện theo trình tự:

Tính

Kiểm tra

Bảng 3.3 Khả năng chịu lực dầm phụ trên từng tiết diện

Để xác định điểm cắt cốt thép lý thuyết cần xác định những vị trí mà khả năng chịu lực của

Bảng 3.4 Điểm cắt lý thuyết và đoạn kéo dài

Cốt thép dọc tại gối biên và những chỗ không đủ chiều dài (mép trên và mép dưới) trong dầm phụ cần phải được neo và nối để đảm bảo yêu cầu truyền lực Chiều dài đoạn neo cơ sở:

Trong đó:

đối với cốt thép d14 đối với cốt thép d18

Chiều dài đoạn neo (nối) tính toán:

Đối với các thanh cốt thép d18 chịu kéo neo vào gối biên (mép trên):

Biểu đồ bao vật liệu và bố trí cốt thép cho dầm phụ được thể hiện như Hình 3.6 và 3.7

Hình 3.6 Biểu đồ bao vật liệu dầm phụ

Hình 4.2 Phần diện tích tính trọng lượng bản thân cho dầm chính

4.3 Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực

Để tìm nội lực lớn nhất trong dầm chính, cần xét nhiều trường hợp đặt hoạt tải khác nhau Vì P≤ 3G nên trường hợp hoạt tải gây moment dương tại gối được loại trừ, do đó chỉ cần xét các trường hợp đặt tải trọng như hình.

Tổ hợp (a) + (b): Cho giá trị moment dương lớn nhất tại nhịp 1, nhịp 3 Tổ hợp (a) + (c): Cho giá trị moment dương lớn nhất tại nhịp 2 Tổ hợp (a) + (d): Cho giá trị moment âm lớn nhất tại gối B

Do dầm chính là dầm 3 nhịp, đối xứng nên momen lớn nhất tại gối C cũng chính là momen lớn

Hình 4.3 Các trường hợp đặt tải cho dầm chính

Tung độ của biểu đồ moment tại tiết diện bất kì của từng trường hợp tải trọng được xác định theo công thức:

Kết quả tính toán được thể hiện trong Bảng 4.1

Biểu đồ moment cho các trường hợp tải trọng như Hình 4.4

Bảng 4.2 Thể hiện kết quả tính toán biểu đồ bao moment của các trường hợp tổ hợp tải trọng và biểu đồ bao moment trong dầm chính

Bảng 4.1 Bảng tính tung độ biều đồ moment cho từng trường hợp tải trọng

Hình 4.4 Biểu đồ mô men cho các trường hợp tải trọng

Bảng 4.2 Bảng tính tung độ biều đồ bao momen

Hình 4.5 Biểu đồ mô men cho các trường hợp tổ hợp tải trọng

Hình 4.6 Biểu đồ bao momen và biểu đồ bao lực cắt trong dầm chính

4.4 Tính toán cốt thép chịu uốn

365.435 mm Bước cốt đai theo cấu tạo yêu cầu

Đoạn gần gối Đoạn giữa nhịp

trí Sw =100; 150; 200; 250; 300 mm trong đoạn 1/3 nhịp ( =2.5 m) gần gối tựa.

Các bước tính toán khả năng chịu lực cắt Qdb của dầm chính ( giả sử chọn trường hợp bước đai

Lấy Qu = 520.508 kN làm khả năng chịu cắt cho dầm chính ứng với bước cốt đai Sw =100 mm Bảng 4.4 Bảng tính toán khả năng chịu cắt Qu và lực cắt Q trong dầm chính

-Bảng 4.4 thể hiện kết quả tính toán khả năng chịu lực cắt Qu của tiết diện ứng với các bước cốt đai khác nhau và so sánh với lực cắt có trong dầm chính Trong bảng cho thấy từ bước cốt đai

Sw,ch = 200 cần phải tính toán thêm cốt xiên để chịu lực cắt tại gối dầm Kết hợp với tính khả thi cho việc uốn cốt thép từ bụng dầm lên gối dầm nhầm đảm bảo các yêu cầu kinh tế và cấu tạo, bước cốt đai nên chọn để thiết kế trong trường hợp này là Sw,ch = 200 mm.

Tận dụng cốt thép dọc tại bụng dầm uốn lên gối dầm làm cốt xiên là 2Ø22 và 2Ø25 có As = 760 mm2 , As = 982 mm2 > { 536.06 mm2; 531.47 mm2} nên đảm bảo yêu cầu cường độ trên tiết diện nghiêng của dầm chính

Tại vị trí dầm phụ giao dầm chính cần phải bố trí cốt thép gia cường Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính:

Sử dụng cốt treo dạng đai Ø8 (asw = 50.3 mm2), số nhánh n = 2, bước cốt đai tính toán sw,tt:

Chọn bước cốt đai thiết kế sw,ch = 100 mm

4.6 Biểu đồ bao vật liệu

Đối với mép dưới dầm chính chọn lớp bê tông bảo vệ của cốt dọc = 28 mm, khoảng cách thông thủy giữa các lớp thép = 25 mm Đối với mép trên chọn lớp bê tông bảo vệ = 30 mm, khoảng cách thông thủy giữa các lớp thép = 30 mm.

Kiểm tra:

Bảng 4.5 Khả năng chịu lực của dầm chính trên từng tiết diện

Do tận dụng cốt thép từ bụng uốn lên gối dầm để chịu lực nên không có trường hợp cắt gối thép tại nhịp dầm Tiến hành xác định các điểm cắt lý thuyết tại bên trái và bên phải gối B và C

Chiều dài neo cơ sở cần để truyền lực cho cốt thép:

Tính được

mm đối với cốt thép d22 mm đối với cốt thép d25 mm đối với cốt thép d28 Chiều dài đoạn neo (nối) tính toán:

Đối với các thanh cốt thép chịu kéo neo vào gối biên (mép trên):

4.5 Tính toán dầm chính theo trạng thái giới hạn thứ hai

Do dầm chính là dầm liên tục nhiều nhịp, có xét đến tổ hợp tải trọng do hoạt tải, nên việc tính toán chuyển vị trong dầm chính tại tiết diện nguy hiểm được tiến hành như sau

Chuyển vị do tĩnh tải tại tiết diện tính toán:

Với Db là độ cứng kháng uốn của tiết diện tính toán;

Hình 4.9 Biểu đồ trạng thái tính toán chuyển vị do tĩnh tải G a) Biểu đồ moment do tĩnh tải chất đầy; b) Biểu đồ mô-men do tải đơn vị tiết diện 1

c) Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải chất đầy; d) Biểu đồ lực cắt do tải đơn vị tại tiết diện 1 Chuyển vị do hoạt tải tại tiết diện tính toán:

Hình 4.10 Biểu đồ trạng thái tính toán chuyển vị do tĩnh tải P a) Biểu đồ moment do hoạt tải cách nhịp; b) Biểu đồ mô-men do tải đơn vị tiết diện 1 c) Biểu đồ lực cắt do hoạt tải cách nhịp; d) Biểu đồ lực cắt do tải đơn vị tại tiết diện 1 Tính toán giá trị moment của toàn bộ tải trọng tiêu chuẩn (toàn phần):

kNm Tính khả năng chống nứt:

Trong đó:

Ired = I + αI + αI ’ (moment quán tính quy đổi của tiết diện đối với trục trọng tâm tiết diện bêss

độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng

Xác định chiều cao vùng nén khi có xuất hiện vết nứt:

Trong đó:

MPa (do tác dụng ngắn hạn của tải trọng) MPa (do tác dụng dài hạn của tải trọng)

(do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng) (do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn)

MPa (do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng)

MPa (do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn)

(do tác dụng ngắn hạn của tải trọng) (do tác dụng dài hạn của tải trọng) (do tác dụng ngắn hạn của tải trọng) (do tác dụng dài hạn của tải trọng) 382 mm (do tác dụng ngắn hạn của tải trọng)

429 mm (do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn)

Momen quán tính quy đổi của tiết diện đối với trục trung hòa: - Do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

= 5574296800 = 383292094 = 140748608

- Do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn: Độ cứng của tiết diện dầm chính do tác dụng ngắn hạn của tải trọng:

Độ cứng của tiết diện dầm chính do tác dụng dài hạn của tải trọng:

Độ cong tại tiết diện tính toán do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

Độ võng của dầm chính tại tiết diện tính toán do thành phần momen gây ra:

Độ võng tại tiết diện tính toán do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

Do tỷ số nhịp trên chiều cao dầm L/h = 7.5/0.8 = 9.375 < 10 nên cần xét độ võng do lực cắt Giá trị lực cắt Q tại tiết diện tính toán:

(đối với cốt thép có gân) (đối với cấu kiện chịu uốn).

Ứng suất trong cốt thép chịu kéo tại tiết diện tính toán:

- Trường hợp tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

Khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt thẳng góc Ls được tính theo công thức:

- Trường hợp tác dụng ngắn hạn của tải trọng:

Hình 4.11, 4.12 Bố trí cốt thép và mặt cắt thép trong dầm chính