Đồ Án bê tông cốt thép – phần cấu kiện cơ bản

- Mômen ở giữa gối biên, nhịp biên- Mô men ở các nhịp giữa, gối giữa: - Giá trị lực cắt của dải bản tại tiết diện bên phải gối biên:... - Giá trị lực cắt của dải bản tại tiết diện bên ph

MỤC LỤC

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP – PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢN 1

PHẦN I: TÓM TẮT ĐỀ BÀI – SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 1

I Sơ đồ bài toán 1

II Số liệu đầu vào 1

III Yêu cầu 2

PHẦN II: BÀI LÀM 3

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN BẢN 3

I Sơ đồ bản sàn 3

1 Tỷ số hai cạnh ô bản: 3

2 Lựa chọn kích thước các bộ phận 4

a Chiều dày bản: hb 4

b Kích thước dầm phụ: 4

c Kích thước dầm chinh 4

3 Nhịp tính toán của bản 5

4 Tải trọng trên bản 5

5 Xác định nội lực 6

6 Tính toán cốt thép chịu momen uốn 7

7 Cốt thép cấu tạo 10

II Cách bố trí thép 11

CHƯƠNG 2: TÍNH DẦM PHỤ 12

I Sơ đồ tính dầm phụ 12

II Tải trọng tính toán 12

III Nội lực tính toán 13

1 Mô men uốn 13

2 Lực cắt 14

IV Tính cốt thép dọc 15

1 Với mô men âm 15

2 Với mô men dương 16

V Chọn và bố trí cốt thép dọc 18

VII Tính và vẽ hình bao vật liệu 21

1 Tính khả năng chịu lực 21

2 Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh 22

3 Cốt thép cấu tạo 24

CHƯƠNG 3: TÍNH DẦM CHÍNH 25

I Sơ đồ tính 25

II Tải trọng tính toán 25

III Nội lực tính toán 25

1 Xác định biểu đồ bao mô men 25

2 Xác định biểu đồ bao lực cắt 28

IV Tính cốt thép dọc 29

1 Với mô men âm 29

2 Với mô men dương 30

V Chọn và bố trí cốt dọc 32

VI Tính cốt thép ngang 33

1 Tính toán cốt treo 35

2 Tính toán khả năng chịu lực 35

3 Kiểm tra về neo cốt thép 37

4 Cốt thép cấu tạo 38

5 Đường bao vật liệu dầm chính 38

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP – PHẦN CẤU KIỆN

CƠ BẢN

PHẦN I: TÓM TẮT ĐỀ BÀI – SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

I Sơ đồ bài toán

- Sơ đồ 02

Hình 1: Sơ đồ bài toán

II. Số liệu đầu vào

TT Họ và tên Lớp

L1 L2 P TC

Bê tông*

Sơ đồ

Ghi chú (m) (m) daN/ m2

Bảng 1: Số liệu đầu vào

- Tiết diện cột: (350 x 350)mm Chiều dày tường t = 340mm

- Hệ số độ tin cậy của tải trọng: Được lấy theo TCVN 2737-1995

- Xem như bản làm việc theo một phương, là phương cạnh ngắn vì mômen theo phương cạnh ngắn lớn hơn nhiều so với momen theo phương cạnh dài.

- Các dầm từ trục 4 đến trục 10 là dầm chính Các dầm còn lại vuông góc với dầm chính là dầm phụ.

 Để tính bản, cắt bản thành một dải có bề rộng là 1 m theo phương dầm chính, coi như là một dầm liên tục

2 Lựa chọn kích thước các bộ phận

D - Hệ số phụ thuộc vào tải trọng: D = (0,8 ~ 1,4)

m - Hệ số phụ thuộc vào loại bản: m = (30 ~ 35)

l - Chiều dài nhịp bản, tính theo phương chịu lực

- Do tải tiêu chuẩn là 1700 daN/m2, khá lớn cho lên ta chọn D=1; m= 35; L1= 2,1m Thay số tính được :

- Tải tiêu chuẩn theo giả thiết là 13 kN/m2, lấy n = 1,2=> p = 15,6 kN/m2

- Theo cấu tạo sàn ta có:

- Mômen ở giữa gối biên, nhịp biên

- Mô men ở các nhịp giữa, gối giữa:

- Giá trị lực cắt của dải bản tại tiết diện bên phải gối biên:

- Giá trị lực cắt của dải bản tại tiết diện bên phải gối thứ hai,bên trái và bênphải các gối bên trong đều bằng nhau:

Hình 5: Sơ đồ tính toán và nôi lực của dải bản.

6 Tính toán cốt thép chịu momen uốn

- Bê tông cấp độ bền chịu nén B20, cốt thép bản sàn sử dụng CB300-T

- Giả thiết a=15mm cho mọi tiết diện

- Chiều cao tính toán của sàn:

 Tại gối biên và nhịp biên với :



 T/m đk

- Diện tích cốt thép cần thiết và hàm lượng cốt thép:

- Chọn thép có đường kính 10mm, với as=78,5 (mm2), khoảng cách giữa các thanh cốt thép là:

- Chọn thép có đường kính 10mm, với as=78,54 (mm2), khoảng cách giữa các thanh cốt thép là:

 Như vậy giả thiết ban đầu là phù hợp

 Lấy đoạn vươn của cốt thép chịu momen âm tính từ mép dầm phụ là

; tính từ trục dầm phụ là:

 Bản không bố trí cốt đai do lực cắt của bản hoàn toàn do bê tông chịu

7 Cốt thép cấu tạo

- Cốt thép chịu mômen âm đặt theo phương vuông góc với dầm chính: chọn

có diện tích trên mỗi mét của bản là 314,2 mm2 , lớn hơn 50% diện tích cốt thép tính toán tại gối tựa giữa của bản là 0,5x =263,38 (mm2)

Sử dụng các thanh cốt mũ, đoạn vươn ra tính từ mép dầm chính là

Tính từ trục dầm chính là

- Cốt thép phân bố được đặt vuông góc với cốt thép chịu lực: chọn

có diện tích trên mỗi mét của bản là 314,2 mm2 , đảm bảo lớn hơn 20% diện tích cốt thép tính toán tại giữa nhịp (nhịp biên 0,2x =157,42 (mm2) , nhịp giữa 0,2x526,7=105,34 (mm2)

II Cách bố trí thép

Hình 6: Mặt cắt bố trí thép sàn

- Tải trọng bản thân dầm (không kể phần bản dày 90mm):

- Tĩnh tải truyền từ bản lên dầm phụ:

- Tĩnh tải toàn phần:

 Hoạt tải truyền từ bản:

 Tải trọng tính toán toàn phần của dầm phụ:

 Tỷ số:

III Nội lực tính toán

1 Mô men uốn

 Tung độ hình bao mô men (nhánh dương):

- Nhịp biên:

- Nhịp giữa:

 Tung độ hình bao mô men (nhánh âm):

- Với tỉ số tiến hành tra phụ lục 16 ta có các giá trị của β1, β2 và k = 0.313, Suy ra bảng sau:

Nhịp, tiết diện Giá trị β Tung độ M (kNm)

Bảng 2: Tính toán hình bao mô men dầm phụ

 Tiết diện có mô men âm bằng 0 các bên trái gối thứ 2 một đoạn:

 Tiết diện có mô men dương bằng 0 cách gối tựa một đoạn:

- Nhịp biên:

- Nhịp giữa:

2 Lực cắt

Hình 7: Biểu đồ bao lực cắt và mô men dầm phụ

IV Tính cốt thép dọc

1 Với mô men âm

- Tính theo tiết diện hình chữ nhật bdp = 200(mm); hdp = 500(mm)

- Giả thiết chọn a = 40(mm) => h0dp = 500 – 40= 460(mm)

 Tại gối 2, với M2- = 160,87 (kNm)

- Kiểm tra:

 Tại gối 3, với M3- = 140,4 (kNm)

- Kiểm tra:

2 Với mô men dương

- Tính theo tiết diện hình chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề dày cánh

là hf = 84 (mm)

- Giả sử a = 40 (mm) => h0dp = 500 – 40 = 460 (mm)

 Độ vươn của cánh Sf lầy không lớn hơn giá trị nhỏ nhất trong các trị số sau:

- Một nửa khoảng cách thông thủy giữa 2 dầm phụ cạnh nhau:

 Do hf > 0,1.h, với hdp = 500 (mm) và khoảng cách giữa các dầm ngang lớn hơn khoảng cách giữa các dầm dọc L2 > L1

- Như vậy điều kiện hạn chế được thảo mãn, do đó ta tính cốt đai với

- Tính toán cốt đai (sử dụng cốt đai ) hai nhánh:

- Tính toán khoảng các lớn nhất giữa các cốt đai theo công thức:

- Theo điều kiện cấu tạo, ta có:

 Khoảng cách giữa các cốt đai:

 Chọn s = 70 (mm)

 Tại các gối khác có lực cắt bé hơn nên tính được stt lớn hơn, nhưng theo điều kiện cấu tạo nên vẫn chọn s = 70 (mm)

 Xác định vùng cốt đai đặt thưa hơn:

- Bố trí cốt đai thành 2 nhánh, s = 100 (mm) trong đoạn 1575 (mm) (1/4 nhịp tính toán), trong đoạn giữa dầm đặt cốt đai theo điều kiện cấu tạo và kiểm tra lại Từ biểu đồ lực cắt nhận thấy càng xa gối tựa lực cắt càng giảm, do vậy cốt đai ơt vị trí này cần bố trí xa nhau hơn (thưa hơn)

- Chọn cốt đai , bố trí 2 nhánh, với s < min(0,75h0;500)=min(375;500)

 Chọn cho đoạn ngoài giữa nhịp

 Bố trí cốt đai như trên bảo đảm điều kiện về chịu lực và cấu tạo

VII Tính và vẽ hình bao vật liệu

1 Tính khả năng chịu lực

- Tại nhịp biên, mô men dương, tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề rộng cánh bf = 2300 (mm), cốt thép bố trí , diện tích As = 1809,6(mm2)

- Lấy lớp bê tông bảo vệ là 20 (mm), a = 20 + 0,5.16= 28 (mm) => h0dp =

500 – 28 = 472 (mm)



 Trục trung hòa đi qua cánh

 Tại gối 2, mô men âm, tiết diện chữ nhật bdp x hdp = 200 x 500 mm, bố trí cốt thép , diện tích As = 1781,3 (mm2)

- Lấy lớp bê tông bảo vệ là 20 mm, , h0dp = 500 – 29 = 471 (mm)

 Ta có bảng sau:

cốt thép (mm2) (mm)Giữa nhịp biên - As = 1809,6 472 0,0377 0,9812 217,89

Cạnh nhịp bên Cắt còn

As = 1608,5 472 0,0335 0,9833 194,09Trên gối 2 - As = 1781,3 471 0,4275 0,7862 171,51

Cạnh gối 2 Cắt còn

As = 1526,8 471 0,3664 0,8168 152,71Giữa nhịp 2 - As = 1272,3 471 0,0266 0,9867 153,74

Bảng 4: Khả năng chịu lực cửa các tiết diện dầm phụ

2 Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh

 Cắt thanh thép số 2 (đầu bên phải): sau khi cắt thanh thép số 2, tiết diện gần gối 2, nhịp thứ hai còn lại cốt thép số 3 ( ) ở phía trên, khả năng chịu lực ở thớ trên là 152,71 (kNm) Biểu đồ vật liệu cắt biểu đồ bao mô men ở điểm H, đây là mặt cắt lý thuyết của cốt thép số 2

Hình 9: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết thanh số 2

 Xác định đoạn kéo dài W2p bằng quan hệ hình học giữa các tam tác đồng dạng, xác định lực cắt tương ứng tại điểm H là QH = 110,979 (kN)

 Tương tự như vậy ta xác định được đoạn kéo dài của các thanh tương đương

CHƯƠNG 3: TÍNH DẦM CHÍNH

- Dầm chính là dầm liên tục 4 nhịp

- Kích thước tiết diện dầm bdc x hdc = 300 x 800 (mm)

- Bề rộng cột bc = 350 (mm), đoạn dầm kê lên tường lấy bằng chiều dày tường bt = 340 (mm)

- Nhịp tính toán ở cả nhịp biên và nhịp giữa đều lấy bằng 8,7 (m)

 Trọng lượng bản thân dầm quy về các lực tập trung (không kể phần bản):

 Tĩnh tải do dầm phụ truyền vào:

 Tổng tĩnh tải tác dụng tập trung:

 Hoạt tải tác dụng tập trung truyền từ dầm phụ vào:

III Nội lực tính toán

1 Xác định biểu đồ bao mô men

 Biểu đồ mô men uốn do tĩnh tải G:

 Tra phụ lục 17 ta suy ra được các giá trị của α

 Xác định biểu đồ mô men uốn do các hoạt tải Pi tác dụng:

- Trong sơ đồ Mp3 còn thiếu α để tính mô men tại các tiết diện 1, 2, 3, 4 =>

 Như vậy ta tính được các giá trị mô men như sau:

 Tung độ biểu đồ bao mô men:

93.52 -412.16 -577.54 -371.46

Mmax 668,295 518,2681 -133,184 417,7916 468,0298 36,93885Mmin 78,99879 -69,2638 -763,06 -169,74 -119,502 -635,282

Bảng 5: Tính toán và tổ hợp mô men

Hình 11: Biểu đồ bao mô men dầm chính

 Xác định mô men mép gối B: Từ hình bao mô men trên gối B, thấy rằng phía bên phải độ dốc biểu đồ Mmin bé hơn phía trái => Tính mô men phía

 Tương tự như tính mép gối B, suy ra mép gối C có giá trị như sau:

2 Xác định biểu đồ bao lực cắt

 Tung độ biểu đồ bao lực cắt

- Do tác dụng của tĩnh tải G:

- Do tác dụng của hoạt tải:

 Với β tra trong bảng phụ lục 17 và phụ lục 19, ta có bảng giá trị tính toán được như sau:

Lực cắt

(kN)

Bên phảigối A

Giữanhịp biên

Bên tráigối B

Bên phảigối B

Giữanhịp 2

Bên phảigối C

Lực cắt

(kN)

Bên phảigối A

Giữanhịp biên

Bên tráigối B

Bên phảigối B

Giữanhịp 2

Bên phảigối C

Bảng 6: Tính toán và tổ hợp lực cắt

Hình 12: Biểu đồ bao lực cắt

IV Tính cốt thép dọc

1 Với mô men âm

- Tính theo tiết diện hình chữ nhật với bdc = 300 (mm); hdc = 900 (mm)

- Ở trên gối cốt thép phải được đặt xuống phía dưới hàng trên cùng của thép dầm phụ nên a khá lớn => Chọn a = 80 (mm)

 h0dp = 900 – 80 = 820 (mm)

 Tại gối B, với

- Kiểm tra:

- Kiểm tra:

2 Với mô men dương

- Tính theo tiết diện hình chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề dày cánh

hf = 100 (mm)

- Giả thiết a = 50 (mm) => hodc = 900 – 50 = 850 (mm)

 Độ vươn của cánh Sf lấy không lớn hơn giá trị bé nhất trong số các giá trị sau:

Một nửa khoảng cách thông thủy giữa hai dầm chính cạnh nhau:

 Tính theo tiết diện chữ nhật bf = 2,8(m); hdc = 0,9(m); a = 0,05(mm); h0dc = 0,85(m)

 Tại nhịp biên, với

- Kiểm tra:

- Bên phải gối A, dầm có lực cắt , là hằng số trong đoạn L1

- Bên trái gối B, dầm có lực cắt , là hằng số trong đoạnL1

- Bên phải gối B, dầm có lực cắt , là hằng số trong đoạn L1

- Bên trái gối C, dầm có lực cắt , là hằng số trong đoạnL1

 Lực cắt lớn nhất bên trái gối B, để tính toán cốt đai, hodc = 820 (mm)

- Kiểm tra khả năng chịu lực ứng suất nén chính của bụng dầm theo công thức:

 Đủ khả năng chịu lực

- Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông:

 Tính toán cốt thép ngang

- Tính toán cốt đai, không bố trí cốt xiên:

do bê tông và cốt đai chịu

 Để tránh phá hoại giòn, cốt đai phải chịu được lực cắt không ít hơn khả năng chịu cắt tối thiểu của bê tông => Tính qsw,min như sau:

 Tính được c0 với qsw = 204,651 (kN/m) như sau:

- Dùng cốt đai , bố trí 2 nhánh, ta tính được:

- Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

- Theo điều kiện cấu tạo:

- Xác định vùng đặt cốt đai thưa hơn:

- Lực cắt mà dầm bê tông không có cốt đai chịu được theo công thức:

 Thấy rằng trong đoạn giữa dầm bê tông đủ chju lực cát nên cốt đai được bố trí theo yêu cầu cấu tạo

 Chọn bố trí 2 nhánh, s = 250 (mm) < 0,75.h0dc = 675 (mm) bố trí cho đoạn giữa dầm bảo đảm yêu cầu chịu lực và cấu tạo

1 Tính toán cốt treo

- Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính cần bố trí cốt treo để gia cố cho dầm chính, do vậy lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính là:

- Cốt treo đặt dưới dạng cốt đai, với diện tích tính toán như sau:

 Dùng đai có asw = 113,1 (mm2), số nhánh ns = 2, dó đó số lượng đai cần thiết là:

 Đặt mỗi bên mép dầm phụ 3 đai, trong đoạn hs = 160 (mm), khoảng cách giữa các đai là 50 (mm), đai trong cùng cách mép dầm phụ 50 (mm)

2 Tính toán khả năng chịu lực

 Tại nhịp biên, mômen dương, tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề rộng cánh bf = 2800 (mm), bố trí cốt thép 228+228+228, diện tích As = 3694,5 (mm2), h0dc = 900 – 50 = 850 (mm)

 x< hf = 90 (mm) => Trục trung hòa đi qua canh

 Tại gối B, mô men âm, tiết diện chữ nhật bdc x hdc = 300 x 900 (mm)

- Bố trí cốt thép: như trên hình đã minh họa, chọn a = 80 (mm)

Mtd(kNm)

Tiết diện Số lượng và diện tích

cốt thép (mm2)

h0dc(mm)

Mtd(kNm)

Bảng 8: Khả năng chịu lực của tiết diện dầm chính

3 Kiểm tra về neo cốt thép

- Cốt thép phía dưới sau khi được uốn, cắt, số còn lại khi kéo vào gối đều phải bảo đảm lớn hơn 1/3 diện tích cốt thép ở giữa nhịp:

 Nhịp biên cắt còn , diện tích còn 67% khi vào gối

 Nhịp giữa cắt còn , diện tích còn 50% khi vào gối

 Tại gối A:

- Đoạn neo cốt thép dọc là (với thanh số 1)

 Tại gối B:

- Đoạn neo cốt dọc

4 Cốt thép cấu tạo

- Đối với cốt thép số 7 ( ): Cốt thép này sử dụng là cốt giá ở nhịp biên,trong đoạn không có mô men âm, với diện tích cốt thép là 308 mm2, không nhỏ hơn

- Đối với cốt thép số 10 ( ): Cốt thép này sử dụng làm cốt thép phụ đặtthem ở mặt bên trên suốt chiều dài dầm, vì dầm cao hơn 700 (mm), bảo đảm để khoảng cách giwuax các cốt dọc không nhỏ hơn 400 (mm) Diện tích cốt thép là 308 mm2, không nhỏ hơn

5 Đường bao vật liệu dầm chính