Bài tập lớn môn Bê tông 2

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG I. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU THANG. 1. PHÂN TÍCH SƠ BỘ CẦU THANG 2. + Cầu thang được thiết kế theo dạng dầm chịu lực, có 3 vế, 2 chiếu nghỉ. 3. + Vế thang 1 và 3 làm việc giống nhau, tổng 17 bậc 4. + Vế thang 2 tổng có 6 bậc, 5. + Chiếu nghỉ CN1 và CN2 làm việc giống nhau. 6. + Các bộ phận chính của cầu thang bao gồm: bản thang, chiếu nghỉ, chiếu đến, lan can, tay vịn, dầm thang ( Dầm chiếu đến và dầm limon ). CHỌN VẬT LIỆU VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU : 1.. Vật liệu dùng trong thiết kế cầu thang: - Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 với các thông số sau: • Cường độ chịu nén: Rb=11.5 (Mpa) =1.15 kN/cm2 • Cường độ chịu kéo: Rbt = 0.9 (Mpa) = 0.09 kN/cm2 • Modul đàn hồi: Eb= 27.5 × 10^3 (Mpa ) = 2.75 × 10^3 kN/cm2 - Thép thanh CB240-T với các thông số sau: • Cường độ chịu kéo: Rs = 210 (Mpa) = 21 kN/cm2 Rsw = 170 (Mpa)= 17 kN/cm2 • Cường độ chịu nén: Rsc = 210 (Mpa) = 21 kN/cm2 • Modul đàn hồi: Es = 2× 10^5 (Mpa) = 2 × 10^ 4 (daN/cm2 ) - Thép CB300-V với các thông số sau: • Cường độ chịu kéo: Rs = 260 (Mpa) = 26 kN/cm2 Rsw = 210 (Mpa)= 21 kN/cm2 • Cường độ chịu nén: Rsc = 260 (Mpa) = 26 kN/cm2 • Modul đàn hồi: Es = 2× 10^5 (Mpa) = 2 × 10^ 4 (daN/cm2 )

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG DÂN DỤNG

1 PHÂN TÍCH SƠ BỘ CẦU THANG

2 + Cầu thang được thiết kế theo dạng dầm chịu lực, có 3 vế, 2 chiếu nghỉ

3 + Vế thang 1 và 3 làm việc giống nhau, tổng 17 bậc

4 + Vế thang 2 tổng có 6 bậc,

5 + Chiếu nghỉ CN1 và CN2 làm việc giống nhau

6 + Các bộ phận chính của cầu thang bao gồm: bản thang, chiếu nghỉ, chiếu đến, lan can, tay vịn, dầm thang ( Dầm chiếu đến và dầm limon )

CHỌN VẬT LIỆU VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU :

1 Vật liệu dùng trong thiết kế cầu thang:

- Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 với các thông số sau:

• Cường độ chịu nén: Rb=11.5 (Mpa) =1.15 kN/cm2

• Cường độ chịu kéo: Rbt = 0.9 (Mpa) = 0.09 kN/cm2

• Modul đàn hồi: Eb= 27.5 × 10^3 (Mpa ) = 2.75 × 10^3 kN/cm2

- Thép thanh CB240-T với các thông số sau:

• Cường độ chịu kéo: Rs = 210 (Mpa) = 21 kN/cm2

Rsw = 170 (Mpa)= 17 kN/cm2

• Cường độ chịu nén: Rsc = 210 (Mpa) = 21 kN/cm2

• Modul đàn hồi: Es = 2× 10^5 (Mpa) = 2 × 10^ 4 (daN/cm2 )

- Thép CB300-V với các thông số sau:

• Cường độ chịu kéo: Rs = 260 (Mpa) = 26 kN/cm2

Rsw = 210 (Mpa)= 21 kN/cm2

• Cường độ chịu nén: Rsc = 260 (Mpa) = 26 kN/cm2

• Modul đàn hồi: Es = 2× 10^5 (Mpa) = 2 × 10^ 4 (daN/cm2 )

2 Phân tích cấu tạo kết cấu:

- Chiều rộng của vế thang 1 và 3 là : Bvt1 = Bvt3 = 1.7 m

- Chiều rộng của vế thang 2 là : Bvt2 = 1.7 m

- Chiều cao tầng từ 2 lên tầng 3 là: H = 4.4 m

- Chiều cao mỗi bậc là: hbậc = 176mm, 25 bậc

- Chiều rộng bậc là: bbậc = 287mm (vế 1.3)

Cầu thang có dạng dầm 3 vế:

Bản thang nghiêng với phương ngang 1 góc:

α=arctg(h/b)=arctg(176287)=31’31”

Chọn sơ bộ kích thước dầm limon phía trong như sau :

L0= L1+ L2=1500+1500=3000mm hdlt= Lo8 ÷ Lo12=30008 ÷300012 =250 ÷ 375 mm

Chọn hd = 300 mm

ddlt = b t => chọn bd = 200 mm ≤ 200 mm

+ bt là bề rộng tường

Chọn sơ bộ kích thước dầm limon phía ngoài như sau :

hdln = 300 mm , ddln = 150 mm

Chọn chiều dày bản thang là:

hs=( 1

25÷

1

30) B = ( 1

25÷

1

30) 2300 = (77 ÷92) chọn hs =90 mm

 Chọn kích thước các dầm DCĐ , LM1, LM2 là 200×300 (mm)

 Chọn kích thước các dầm LM3, LM2’ là 150x300 (mm)

3 Tải trọng tác dụng

3.1 Cấu tạo cầu thang

- Cấu tạo bản thang

+ Đá Granit tự nhiên dày 20mm

+ Vữa lát nền B5, dày 20mm

+ Bậc xây gạch thẻ

+ Bản bê tông cốt thép B20, dày 150 mm

+ Lớp vữa trát B5, dày 15mm

- Cấu tạo chiếu nghỉ

+ Lớp đá Granite dày 20 mm.

+ Lớp vữa lót B5 dày 20 mm

+ Sàn BTCT B20 dày 150 mm

+ Lớp vữa trác dưới B5 dày 15 mm

3.2 Tĩnh tải

Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo:

Chiếu nghỉ:

Trong đó:

γi – khối lượng riêng của lớp thứ i

δi – chiều dày lớp của thứ i

ni – hệ số độ tin cậy của lớp thứ

-Tĩnh tải tải trọng bản thang phương xiêng quy về phương ngang:

Trong đó:

γi – khối lượng riêng của lớp thứ i

δtdi – chiều dày tương đương của lớp thứ i

ni – hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

- Chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo như sau:

+ Đối với lớp gạch creamic, lớp vữa lót,… có chiều dày δi (chiều dày lớp cấu tạo):

Với lb, hb lần lượt là bề rộng và chiều cao của bậc thang

+ Lớp đá granit có chiều dày δi = 20 mm nên:

+ Lớp vữa lót có chiều dày δi = 20 m nên:

δ tb=(287+176)×20 ×cos31 '

+ Lớp bậc thang:

+ Lớp vữa trát trần:

Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

Sàn bê tông cốt thép dày

Vữa trát trần B5 dày 15 mm 0.021 16 1.3 0.437

Bảng tỉnh tải sàn thang ( nhập excel)

Đá Granit tự nhiên 20 mm 0.028 20 1.1 0.616

Sàn bê tông cốt thép dày 150

Vữa trát trần B5 dày 15 mm 0.021 16 1.3 0.437

Bảng tỉnh tải sàn chiếu nghỉ ( nhập excel ) -Từ bảng trên ta nhập vào file excel tính thép sàn 2 phương ( tải trọng đã quy về phương ngang)

- Tải trọng lang can : glc = gtc×1.1 = 0.3×1.1 = 0.33 kN/m2

Vữa trát trần B5 dày 15 mm 0.015 16 1.3 0.312

Bảng tỉnh tải sàn thang ( nhập sap2000)

Đá Granit tự nhiên 20 mm 0.02 20 1.1 0.44

Vữa trát trần B5 dày 15 mm 0.015 16 1.3 0.312

Bảng tỉnh tải sàn chiếu nghỉ ( nhập sap2000)

- Bảng tĩnh tải trên nhập vào mô hình 3d sap 2000

3.2 Hoạt tải

- Hoạt tải cầu thang ( nơi đi lại tự do ) lấy ptc = 4 kN/m2 theo tiêu chuẩn 2737-2023.

- Hệ số vượt tải n = 1.2

- Hoạt tải ptt = ptc×n = 4 ×1.2 = 4.8 kN/m2

Đối với chiếu nghỉ:

q1=g1+ptt = 6.088+ 4.8=10.888 (kN/m2)

Đối với vế thang

q2=g2+ptt= 5.923+ 4.8 = 10.723 (kN/m2)

3 TÍNH TOÁN VẾ THANG VÀ CHIẾU NGHỈ

3.1 Sơ đồ làm việc vế thang và chiếu nghỉ

Nhịp tính toán bản thang (cắt một dãy theo phương cạnh ngắn có b = 1m để tính)

Bảng phân loại ô bảng thang

Ô Bản Thang Cạnh ngắn L1

( m) Cạnh dài L

2 ( m) L2/L1 Loại sàn

+ Tổng tĩnh tải vế thang : gvt = 5.923 kN/m2

+ Tổng tĩnh tải chiếu nghỉ : gcn = 6.088 kN/m2

+ Tổng hoạt tải vế thang : pvt= 4.8 kN/m2

+ Tổng hoạt tải chiếu nghỉ : pcn= 4.8 kN/m2

Dựa vào sơ đồ làm việc cầu thang ta thấy Vế 1;3 lớn nhất nên ta tính toán Vế 1,3 và bố trí cho các ô bản thang còn lại Tính toán như bản sàn kê 4 cạnh

 Xét tỷ lệ hd hs = 30090 =3.3 > 3 liên kết ngàm theo 4 cạnh

- Để tính toán bản nghiêng ta quy về bản ngang => Tính toán như sàn ngàm 4 cạnh

L1= 1700 ; L2 = cos(31)2300 = 2683 mm

 Khi giải bằng phần mềm sap2000 : ta gán vật liệu cho dải bản thang tính toán 0.1x1m ( sử dụng bê tông B20) thì tĩnh tải sẽ trừ cho tải trọng bản thân của dải sàn

3.2 Tính toán nội lực

- Tính nội lực vế 2: ta gán vật liệu cho bản thang tính toán 0.1x1m ( sử dụng bê tông

B20)

Tên

ô sàn Cạnhngắn Cạnhdài Tỉ lệ ngắn/dài M91M92

K91 K92

Hoạt tải Tỉnh tải Tải trọng

toàn phần P

M1 M2 MI MII

Bảng tính nội lực sàn 2 phương

Bảng chọn thép

Tên

ô

sàn

Mome

nt M Ho B Rb Rs αm ξ As Chọn thép Achọs

n

µ%

S9cm

M 1

100 7,0 100 11,5 210 0,018 0,018 0,69 6 200 1,42 0,20

M 2

40 6,4 100 11,5 210 0,009 0,009 0,30 6 200 1,42 0,22

M I

222 7,0 100 11,5 210 0,039 0,040 1,54 6 150 1,89 0,27

M II

89 7,0 100 11,5 210 0,016 0,016 0,61 6 200 1,42 0,20

Moment dầm limon 1( kN.cm) -từ trái qua phải các nút A,B,C

Moment dầm limon 1’( kN.cm) -từ trái qua phải các nút A,B,C

Moment dầm limon 3 ( kN.cm) -từ trái qua phải các nút A,B,C

Moment dầm limon 3’ ( kN.cm) -từ trái qua phải các nút A,B,C.

Moment dầm limon 2 ( kN.cm) -từ trái qua phải các nút A,B,C.

Moment dầm limon 2’ ( kN.cm) -từ trái qua phải các nút A,B,C.

BẢNG THÉP DẦM