Thiết Kế Sàn Sườn Bêtông Cốt Thép Toàn Khối Loại Bản Dầm.pdf

- Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa... Cốt thép cấu tạo - phân bốĐặt vuông góc với thép chịu lực để tạo thành lưới thép, chịu 1 phần tải trọng nh

Trang 1

THIẾT KẾ SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

LOẠI BẢN DẦM

Giáo viên HD ĐỖ TRƯỜNG GIANG

Sinh viên TH : TRẦN MINH HẢI

A B C D E

Hình 1: Sơ đồ mặt bằng kết cấu dầm sàn

SVTH: TRẦN MINH HẢI_ MSV: 1651030076 1

Trang 2

2 Số liệu tính toán: Bảng 1: Tổng hợp số liệu tính toán Cạnh ngắn Cạnh dài Hoạt tải Hệ số vượt tải Bề rộng tường L1 (m) L2 (m) Ptc (kN/m2)  f,p t (m) 2.6 6,2 7,0 1,2 0,33

Các lớp cấu tạo sàn như sau:

Hình 2: Các lớp cấu tạo sàn Bảng 2: Số liệu tính toán các lớp cấu tạo sàn STT Tên lớp cấu tạo Bề dày lớp Trọng lượng riêng Hệ số độ tin cậy i (mm)  i (kN/m3)  f,i 1 Gạch lát nền 10 20 1,1 2 Vữa lót 20 18 1,3 3 Bêtông Cốt thép hb 25 1,1 4 Vữa trát 15 18 1,3 3 Vật Liệu: Bảng 3: Các tham số của vật liệu BêTông B20 Cốt Thép nhóm CI Cốt Thép nhóm CII Rb = 11,5 (MPa) R = s 225 (MPa) R = s 280 (MPa) Rbt = 0,9 (MPa) R = sc 225 (MPa) R =sc 280 (MPa) SVTH: TRẦN MINH HẢI_ MSV: 1651030076 2

Trang 3

R = sw 175 (MPa) R = sw 225 (MPa)

Eb = 27.103 (MPa) E = s 21.104 (MPa) Es = 21.104 (MPa)

Trang 4

4 Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện

4.1 Xác định sơ bộ chiều dày của Bản sàn:

Trong đó:

D = 0,8 ÷ 1,4

m = 30 ÷ 35

Vậy Chọn hb = 90 (mm) (Thỏa mãn ≥ h min).

4.2 Xác định sơ bộ kích thước của Dầm phụ:

Trang 5

A B C D E

- Xem bản như một dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là tường biên và các

Dầm phụ (Hình 4).

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

* Đối với nhịp biên:

Trang 7

Giá trị tiêu chuẩn

Hệ số

độ tin cậy

Giá trị tính toán

Tính nội lực bản dựa trên sơ đồ khớp dẻo.

1.4.1 Mômen lớn nhất ở nhịp biên và gối thứ 2:

b b b,max min

q L 11,914.2,370 M

min

q Lg 11,914.2,38 M

  =    4,22(kN.m)

Trang 8

Hình 5: Sơ đồ tính toán và biểu đồ nội lực của bản:

a) Sơ đồ tính toán ; b)Biểu đồ Mômen ;

Vì bản tính toán theo sơ đồ khớp dẻo nên ta phải hạn chế chiều cao vùng

bê tông chịu nén bằng giá trị giới hạn dẻo pl m< pl= 0,3 .

Giả thiết: a = 15 mm    Chiều cao làm việc của bê tông:

Trang 9

 Tính lại chiều cao làm việc h : o

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ: c = 10 mm.bv

Suy ra: h = h – a = h – (c + 0,5.d) = 90 – (10 + 0,5.8) = 76 (mm).o,tt b b

ho,tt > h =75mm Vậy CT đã chọn thỏa mãn điều kiện a ban đầu o,gt gt

1.6 Bố trí Cốt thép

1.6.1 Cốt thép dọc chịu lực (Trong tính toán)

 Cốt thép chịu mômen dương:

- Chiều dài đoạn neo cốt thép nhịp vào gối tựa: Lneo = 210 mm ≥ 10 

 Cốt thép chịu mômen âm(sử dụng cách thanh mũ ; với L=Lg):

Hàm lượng: As,ct ≥ 50% 264,5 132, 25(mm )   2

Chọn    a200 (A chọn = 141 mm )s 2

- Đoạn vươn của CT tính từ MÉP dầm chính (với L=Lg):

Trang 10

1.6.3 Cốt thép cấu tạo - phân bố

Đặt vuông góc với thép chịu lực để tạo thành lưới thép, chịu 1 phần tải trọng nhỏ truyền theo phương cạnh dài bản.

Bản không bố trí cốt đai vì lực cắt của bản thường khá nhỏ nên hoàn toàn

do bê tông chịu:

Qb,max = 16,942 kN < Qb min = 0,75.Rbt.b.ho = 0,75.0,9.10-3.1000.76 = 51,3 kN

Trang 11

e d c b a

Trang 12

Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa.

* C – đoạn dầm phụ kê lên tường: Chọn dp Cdp = 220 (mm)

* Đối với nhịp biên:

dp dc

Trang 13

g  11,618  Nội suy được:  k = 0,244

- Tung độ nhánh dương tại các tiết diện của biểu đồ bao mômen :

Trang 14

- Nhịp giữa :M=1164,67  min

Trong đó:

*Các tiết diện trên biểu đồ cách nhau 0,2.L

*Tại nhịp biên lấy L=L ; Gối thứ 2 lấy L = max (Lb b,Lg); nhịp giữa lấy L=L g

*Các hệ số max, min lấy trong bảng tra bằng cách nội suy.

- Kết quả tính toán được tóm tắt trong Bảng 5.

- Mômen âm ở nhịp biên triệt tiêu cách mép gối tựa (Gối thứ 2) một đoạn:

x1 = k.L = 0,244.5995 = b 1462,78 (mm)

- Mômen dương triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn:

* Với nhịp biên (cách mép gối 2): x2 = 0,15.L = 0,15.5995 = b 899,25 (mm)

*Với nhịp giữa (cách mép dầm chính): x3= 0,15.L = 0,15.5900 = g 885 (mm)

- Mômen dương lớn nhất cách mép gối tựa một đoạn:

*Với nhịp biên (cách mép tường): x4 = 0,425.L = 0,425.5995 = b 2547.875

Trang 15

2 3 2 Biểu đồ bao lực cắt :

Tung độ của biểu đồ bao lực cắt được xác định như sau:

*Đối với gối biên:

Hình 9 : Sơ đồ tính toán và biểu đồ bao nội lực của dầm phụ

a) Sơ đồ tính ; b) Biểu đồ bao mômen ; c) Biểu đồ bao lực cắt

2.4 Tính cốt thép

Tra bảng các tham số của vật liệu ta được:

Trang 16

- Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20 :

R = b 11,5 (Mpa) ; R = bt 0,9 (MPa) ; E = b 27.103 (MPa)

- Cốt thép dọc sử dụng loại CII : Rs = 280 (MPa) ; Rsc = 280 (MPa)

- Cốt thép đai sử dụng loại CI : Rsw = 175 (MPa) ; Es = 21.10 4(MPa)

*Tại tiết diện ở nhịp:

- Các tiết diện ở nhịp tương ứng với giá trị mômen dương (căng thớ dưới), bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T.

diện chữ nhật với (bf’ x h ) = (1300 x 500)dp mm.

*Tại tiết diện ở gối:

Tiết diện ở gối tương ứng với giá trị mômen âm (căng thớ trên), bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật với (bdp x h ) = (220 x 500)dp mm.

Giả thiết: agối = 50 (mm)  ho,gt= h – a = 500 - 50 = gối 450 (mm)

Trang 17

Hình 10: Tiết diện tính cốt thép dầm phụ

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

- Tính Cốt thép theo các công thức sau:

109,43 50 450 0,035 0,036 884,72 0,89 (1300x500))

Gối thứ 2

85,98 50 450 0,161 0,177 751,85 0,76 (220x500)

Nhịp 2

72,80 50 450 0,023 0,0233 584,81 0,59 (1300x500))

Gối thứ 3

72,80 50 450 0,136 0,147 625,9 0,63 (220x500)

Trang 18

Hình 11: Bố trí cốt thép dọc lên các tiết diện chính

 Cốt giá thành: Do h=500 mm < 700mm  Không cần đặt cốt giá.

- Kiểm tra:

+ Chọn lớp BT bảo vệ: c = 20 mm ≥ max (bv max =16, c =20) mmo

+ Khoảng hở nhỏ nhất tại nhịp biên (do 2 14+3 16 bố trí 2 lớp):

Chọn khoảng cách 2 lớp thép là 30mm

att=

mm + Chiều cao làm việc :( kiểm tra tại tiết diện có 3 16+2 14), a lớn nhất)

Tính được: a = 43,2 mm tt  ho,tt = 500-43,2=456,8 mm ≥ h = 450 mm.o,gt

Trang 19

+ Trong đoạn L/4=6200/4=1550 (mm) đầu dầm:

sct min(h/2 ; 150) mm =  150 mm + Trong đoạn dầm còn lại:

 Dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính.

- Kiểm tra điều kiện tính toán:

Q (120,35.10 ) 41,22

4.M  4.87,85.10  (N/mm)

- Kiểm tra điều kiện phá hoại giòn:

3 b,min b3 f n bt o

Q  (1     ).R b.h  0,6.(1 0 0).0,9.220.454,5 55,95.10   

(N)

Do q = 41,22 (N/mm) < sw

3 b,min

o

Q 55,95.10 59,39 2.h  2.454,5  (N/mm)

 Để tránh phá hoại giòn, lấy: qsw =60 (N/mm) ≥ Qb,min/2.ho

- Tính: = stt sw sw

sw

R A 175.56,6

q  60 = 165 (mm)

- Theo điều kiện tính toán ta có:

+ Khả năng chịu lực cắt của bêtông bằng 69,94 kN

+ Lực cắt lớn nhất tại tiết diện bên trái gối B là 120,35kN

Trang 20

+ Gọi là khoảng cách từ tiết diện có Q (gối B) đến tiết diện mà tại x max

đó bê tông không đủ khả năng chịu cắt.

 Theo tam giác đồng dạng ta tính được: =1500 (mm) > L/4 = 1498,75 mm x

Kết Luận: Bố trí cốt đai 6, 2 nhánh, s = 150 mm cho 1500 mm đoạn đầu gối tựa; s = 300 mm cho những đoạn còn lại.

Kiểm tra neo, nối cốt thép:

- Nhịp biên bố trí 2 14 +3 16 , A = 911 mm , neo vào gối 2 16 có A =   s 2  s

402 mm > 911/3 = 303,67 mm 2 2

- Nhịp 2 và nhịp giữa bố trí 3 16 có A = 603 mm , neo vào gối 2 16 có A  s 2  s

= 402 mm > 603/3 = 201 mm 2 2

Trang 22

3 Tính toán Dầm chính

3.1 Sơ đồ tính

- Dầm chính là kết cấu chịu lực chính trong sàn nên cần được tính theo sơ

đồ đàn hồi để đảm bảo an toàn.

- Do dầm chính được đổ toàn khối với cột, xét tỉ lệ độ cứng đơn vị của dầm và cột, ứng với trường hợp d d d

i EJ / l

4

i  EJ / l  thì dầm chính xem như một

dầm liên tục với gối tựa là cột và tường biên.

- C _ Đoạn dầm chính kê lên tường: Chọn dc Cdc = 330 (mm) Do C chọn dc

= 330 mm < 340 mm nên cần phải dùng đệm bê tông để kê đầu dầm.

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

PG

Trang 23

3.2.2 Hoạt tải tập trung:

Hoạt tải từ dầm phụ truyền lên dầm chính:

 Xác định biểu đồ mômen cho từng trường hợp đặt tải:

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

Trang 25

Đoạn dầm 12:

M1 = 352,07 –328,47.1/3 = 242,92(kN.m) M2 =352,07– 328,47.2/3 = 133,08(kN.m)

Đoạn dầm 23:

M3 =352,07– 94,00–2.(328,47–94,00)/3 = 100,34 (kN.m)

M4 = 352,07 – 94,00 –1.(328,47–94,00)/3= 179,55(kN.m)

- Sơ đồ “e”:

Đoạn dầm 12:

M1 = 46,47/3 = 15,50(kN.m) M2 = 46,47.2/3 = 30,98(kN.m) Đoạn dầm 23:

M3 = 1.( 46,47 +188)/3 – 46,47 = 31,69 (kN.m)

M4 = 2.( 46,47 + 188)/3 – 46,47 = 109,84 (kN.m)

Trang 26

140,47 140,47 140,47

P 46,4793,47III IV

328,48 211,24

MP2(kNm)

I II III

P IV

V VI MP3(kNm)1

242,98 133,08

2 100,34 3 4 179,55

15.50

I II 30,98 46,4731,69III 109,84

IV

188,00 P

P

V VI MP4(kNm)

Trang 27

Hình 15: Biểu đồ mômen của từng trường hợp tải (đơn vị: kN.m)

Mmin508,64

118,1711,79

133,69 95,26

M (kNm)

Mmax469,90 361

95,26III

Trang 28

 Xác định biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp đặt tải.

- Ta có quan hệ giữa mômen và lực cắt: “Đạo hàm của mômen chính là lực cắt”, vậy ta có: M’ = Q = tg 

- Xét 2 tiết diện a và b cách nhau 1 đoạn x, chênh lệch mômen của 2 tiết diện là

 M = M - M Do đó lực cắt giữa 2 tiết diện đó là: Q = b a  M/x:

- Do tác dụng của tĩnh tải G : QG G  86,51(KN)

- Do tác dụng của tĩnh tải Pi : Q p  P 135,41(KN)

Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 11

Bảng 11: Xác định tung độ biểu đồ lực cắt và biểu đồ bao lực cắt (kN)

Lực cắt (kN) Bên phải Giữa nhịp Bên trái Bên phải Giữa

Trang 29

180,72 45,45

251,61 56,62 30,47

Tra bảng các tham số của vật liệu ta được:

- Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20 :

R = b 11,5 (Mpa) ; R = bt 0,9 (MPa) ; E = b 27.103 (MPa)

- Cốt thép dọc sử dụng loại CII : Rs = 280 (MPa) ; Rsc = 280 (MPa)

- Cốt thép đai sử dụng loại CI : Rsw = 175 (MPa) ; Es = 21.10 4(MPa)

- Các hệ số: b2 = 2 ; b3 = 0,6 ; b4 = 1,5 ;  = 0,01

 R = 0,429 =  R 1  1 2  R = 0,623

Trang 30

*Tại tiết diện ở nhịp:

- Các tiết diện ở nhịp tương ứng với giá trị mômen dương (căng thớ dưới), bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T.

*Tại tiết diện ở gối:

Tiết diện ở gối tương ứng với giá trị mômen âm (căng thớ trên), bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật với (bdc x h ) = (300 x 800)dc mm Giả thiết: agối = 80 (mm) = h – a = 800-80 =  ho gối 720 (mm)

Trang 31

Hình 19: Tiết diện tính cốt thép dầm chính

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

- Tính Cốt thép theo các công thức sau:

 (%) Nhịp biên

Trang 32

+ Khoảng hở nhỏ nhất tại gối

t =[300-36.2 – (28.3 +25.2)]/2 = mm ≥ max ( 46 max =25,to = 25) mm + Chiều cao làm việc nhỏ nhất tại gối thứ 2 (do 3 28 + 2 25 bố trí 2 lớp ):   Chọn khoảng cách giữa 2 lớp thép theo chiều cao dầm là 30 mm Tính được: a = tt

si i si

A a A



 = 71 mm  ho,tt = 729 mm ≥ h = 720 mm.o,gt Chiều cao làm việc của bê tông trong nhịp biên : a = tt

si i si

A a A

Trang 33

 thỏa mãn bê tông không bị nén vỡ

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:

Q<= 0,75 R b.hbt o=0,75.0,9.300.729=164,03

Trang 34

Cần phải tính toán cốt đai chịu lực cắt:

qsw =R a nsw sw 175.2.50,3

chọn qsw tính toán =max(qsw, qswmin)=88

- Xác định tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

Co=

2

bt o tt sw

- Chiều cao làm việc tại nhịp: 800 – 68.2 = ho 731,8(mm)

- Diện tích tất cả các cốt đai treo cần thiết là:

Trang 35

sw sw

A 866

n.a 2.78,5

Kết hợp với yêu cầu cấu tạo

Chọn m = 8 đai, bố trí mỗi bên dầm phụ 4 đai,

trong đoạn h = h – b = 731,8 – 500-50 = 181.8 mms o dp

 khoảng cách giữa các cốt treo là 60 mm.

 a

7505050

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

- Xác định lại vị trí trục trung hòa cho tiết diện ở nhịp:

 TTH đi qua cánh, tính khả năng chịu lực theo tiết diện HCN (1380800).

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc:



 h = h - a  o,tt tt

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

Trang 36

s s

b o,tt

R A = 1 0,5.

R b.h

 [M]  .R A hs s o,tt

Kết quả tính toán được tóm tắt trong Bảng 14:

Cắt 2 28 còn 2  25 982 757,5 0,023 0,99 206,3

3 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 TD cắt lý thuyết: Q lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao mômen.

Bảng 16: Xác định vị trí và lực cắt tại TD cắt lý thuyết

Nhịp biên Bên trái (tính từ đầu dầm)

Cắt

Trang 37

3 5 3 Xác định đoạn kéo dài W :

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức: W =

3 sw

- Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong Bảng 17:

Bảng 17: Xác định đoạn kéo dài W của dầm chính

Tiết diện Thanh thép (kN) Q (kN/m) qsw Wtính

(mm)

20.

(mm)

Wchọn (mm)

Nhịp biên

Bên trái

Cắt (228) 180,7 92,65 1046,67 560 1050 Cắt (125) 180,7 92,65 1031,67 500 1050 Cắt (228) 190,27 92,65 1166,83 560 1200

Trang 38

Gối thứ 2

Bên phải

(128) 158,99 92,65 998 500 1000 (228) 158,99 92,65 998 560 1000 Nhịp giữa

Bên trái (122) 149,97 92,65 919,33 440 950 Nhịp giữa

Bên phải (122) 149,97 92,65 919,33 440 950

3 5 4 Kiểm tra về neo, nối cốt thép :

- Nhịp biên bố trí 3 25+ 2 28có A = 2705 mm , neo vào gối 2 25 có A = 982   s 2  s

vào các gối giữa Lan2 = 500 mm ≥ 20 = 500 mm 

- chọn chiều dài đoạn nối thép là 500 mm > 20 =500 mm 

Trang 39

Thiết kế sàn sườn BTCT có bản chịu uốn hai phương

Trang 40

Trị tiêu chuẩn(kN/m )2

Hệ số độ tin cậy

Trị tính toán(kN/m )2

Trang 41

Theo phương cạnh dài : L = 6,2m.2

Nội lực:Một ô bản có liên kết ở 4 cạnh có biểu đồ mô men như hình sau Có thể ký

hiệu mô men bằng đường có hai mũi tên.

M

M' I

MI

II

M' I

MM

Biểu diễn Mômen trong ô bản

Để tính cốt thép lấy 6 giá trị mômen như trên hình.Mômen âm tại các cạnh ô bản có liên kết gối tựa xoay tự do (kê lên tường) thì bằng 0.Các ô bản liên kết 4 cạnh ngàm thì có MIM ';MI IIM 'II

Tính mô men dương giữa bản:

Trang 42

Với tỷ số: 2

1

6,23,9

Trang 43

Với tỷ số: 2

1

6,23,9

Trang 44

Chọn bê tông cấp bền B20 , nhóm thép CI:

Trang 45

min 0

Trang 46

Mômen A tt

(mm2 )

Cốt thép chịu mômen âm theo cấu tạo:

Cốt thép cấu tạo chịu mômen âm đặt theo phương song song với dầm chính ở các gối biên được xác định như sau

Trang 47

Chọn 8a180có A 2,79 cm  s= 2

bản kề nhau có diện tích cốt thép tính toán khác nhau thì lấy diện tích tính toán lớn hơn để bố trí.

Trang 48

❖Bố Bố trí cốt thép chịu mômen dương trong bản:

❖ Bố trí cốt thép trong bản:

Trang 49

1 2 3 4

Bố trí cốt thép trong bản

Tiêu đề	Thiết Kế Sàn Sườn Bất Tễng Cốt Thẫp Toàn Khối Loại Bản Dầm
Tác giả	Trần Minh Hải
Người hướng dẫn	Đỗ Trường Giang
Trường học	Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội
Chuyên ngành	Đ.A.Bất Tễng Cốt Thẫp 1
Thể loại	Báo cáo
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	3,11 MB