Thuyết minh tính toán bài tập lớn môn học kết cấu bê tông cốt thép 1 sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối có bản dầm

KHOA XÂY DỰNGBỘ MÔN: KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THUYẾT MINH TÍNH TOÁN BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : CÔ TRẦN

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN: KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : CÔ TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2024

BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN BTCT-1 SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM

Họ và tên: Trần Tấn Cường Lớp:XD22-TCA Đề số: N2-2

Tính toán và cấu tạo sàn sườn toàn khối có sơ đồ mặt bằng như hình vẽ Với các số liệu sau:

L 1 = 2,5 m L 2 = 5,3 m Tải trọng tạm thời

q k,t = 5,5 kN/m2

Hệ số γ f = 1,2

Sinh viên làm các điều sau đây:

 Chọn vật liệu sử dụng cho sàn (cấp độ bền bê tông, loại thép)

 Dự kiến cấu tạo các lớp sàn và kích thước cấu kiện tiết diện cấu tạo sàn

 Tính toán và cấu tạo cốt thép cho các bộ phận: đan sàn-dầm phụ-dầm chính

Các nội dung trên phải được trình bày đầy đủ trên bản thuyết minh có khổ giấy A4(210x297), in 2 mặt Bìa cứng của thuyết minh có ghi các danh mục theo hướng dẫn,trang đầu cả tập thuyết minh là PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ

Sinh viên phải thể hiện 1 bản vẽ khổ A1 (600x850) với nội dung theo chỉ dẫn, có khung tên thống nhất

5 4

3 2

1 A

B

C

D

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: 1

1 Kích thước mặt bằng: 1

2 Tải trọng tạm thời: 1

3 Hệ số 1

4 Bê tông cấp độ bền B20: 1

5 Cốt dọc dầm phụ, dầm chính CB300-V: 1

6 Thép bản sàn, cốt đai CB240-T: 1

II TÍNH TOÁN BẢN SÀN: 2

1 Các lớp cấu tạo bản sàn và kích thước: 2

2 Xác định sơ bộ kích thước của sàn: 2

3 Tính bản theo sơ đồ khớp dẻo: 3

3.1 Sơ đồ tính và nhịp tính toán: 3

3.2 Tải trọng tác dụng lên sàn: 4

3.3 Xác định nội lực: 4

3.4 Tính cốt thép chịu lực: 5

3.4.1 Tính thép dọc chịu lực: 5

3.4.2 Bố trí cốt thép: 6

3.4.2.1 Bố trí cốt thép dọc chịu lực: 6

3.4.2.2 Bố trí cốt thép cấu tạo: 6

III TÍNH TOÁN DẦM PHỤ 7

1 Sơ đồ tính toán và nhịp tính toán: 7

2 Xác định tải trọng: 7

3 Xác định nội lực dầm phụ 7

3.1 Xác định các giá trị moment (tung độ biểu đồ bao moment): 7

3.2 Xác định tung độ biểu đồ bao lực cắt: 9

4 Tính toán cốt thép: 9

4.1 Tính cốt thép dọc: 9

4.1.1 Tính cốt thép dọc ở nhịp biên và nhịp giữa: 10

4.2.2 Tính cốt đai: 13

4.3 Bố trí thép theo kinh nghiệm: 15

1 Sơ đồ tính và nhịp dầm chính: 16

2 Tải trọng: 16

3 Xác định nội lực và tổ hợp nội lực: 17

3.1 Biểu đồ bao moment: 17

3.2 Biểu đồ bao lực cắt: 25

4 Tính toán cốt thép: 27

4.1 Tính toán thép dọc: 28

4.2 Tính cốt thép ngang (cốt đai): 33

4.3 Tính cốt treo: 35

5 Biểu đồ bao vật liệu: 36

5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện: 36

5.2 Xác định tiết diện cắt lí thuyết: 37

5.3 Xác định đoạn kéo dài W: 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

1 Các lớp cấu tạo bản sàn và kích thước:

Sàn được thiết kế bằng các lớp cấu tạo sau:

→ Vậy chọn b dp = 200 (mm).

→ Bản sàn thuộc loại bản dầm, làm việc theo 1 phương cạnh ngắn.

- Để tính bản, ta cắt theo phương cạnh ngắn (phương vuông góc với dầm phụ) một dải

có chiều rộng b = 1m = 1000 mm Xem bản như là một dầm liên tục nhiều nhịp, gốitựa là dầm phụ

a Tải trọng thường xuyên:

Lớp cấu tạo Chiều dày

h i (mm)

Trọng lượng riêng γ i (kN/m 3 )

Hệ số tin cậy về tải trọng γ f, i

kNm

Hình 5 Sơ đồ tính toán của bản sàn.

Hình 6 Biểu đồ bao moment của bản sàn.

M

 Sử dụng bê tông có cấp độ bền nén B20: Rb = 11,5 MPa.

 Cốt thép dùng cho bản sàn CB240-T: Rs=Rsc=210 MPa; Rsw=170 MPa

- Tính toán cốt thép cho bản sàn bê tông cốt thép theo cấu kiện chịu uốn tiết diện hình chữ nhật với kích thước: 1000x80 (b=1m; hb=80mm)

 3,38%

→ Tính toán hợp lí

Chọn cốt thép

(mm 2 ) Nhịp biên

- Cốt thép chịu moment âm bố trí phía trên

- Cốt thép chịu moment dương bố trí phía dưới

l og

III TÍNH TOÁN DẦM PHỤ:

1 Sơ đồ tính toán và nhịp tính toán:

- Dầm phụ được thiết kế như dầm liên tục 3 nhịp, các gối tựa là các dầm chính

Kích thước tiết diện dầm phụ: (b dp x h dp ) = (200 x 400) mm.

- Nhịp tính toán: dầm phụ được tính toán theo sơ đồ biến dạng dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa (mép dầm chính) và mép ngoài gối biên:

 Đối với nhịp biên: l  l  3

b

 5300  3 .300  4850 mm

ob dc

 Đối với nhịp giữa: l og  l dp  b dc  5300  300  5000 mm

 Chênh lệch giữa nhịp tính toán l ob và l og:

l  l og  l ob .100%  5000  4850 .100%  3%  20%

Hình 7 Sơ đồ xác định nhịp tính cho dầm phụ

- Do nhịp tính toán ở nhịp biên và nhịp giữa chênh lệch không đáng kể, nên ta

chọn nhịp tính toán chung cho tất cả các nhịp dầm phụ là: l o =5000 mm =5 m.

Hình 8 Sơ đồ nhịp tính toán của dầm phụ

Nội lực dầm phụ được tính theo sơ đồ có xét đến biến dạng dẻo

3.1 Xác định các giá trị moment (tung độ biểu đồ bao moment):

Page | 10

Tung độ tại các tiết diện của biểu đồ bao moment được tính theo công thức:

M  β q l2, với hệ số β tra bảng phụ lục 16 trang 230 giáo trình “Kết cấu bê tông cốt

d 0

thép – TCVN 5574:2018” Phan Quang Minh

Trong đó, hệ số β1 để tính moment nhánh dương Mmax và hệ số β2 để tính moment nhánh âm Mmin

- Moment dương lớn nhất ở nhịp biên tại vị trí cách gối biên một đoạn:

x1  0, 425.l o  0, 425.5000  2125 mm

- Moment dương bằng 0 ở gối biên và triệt tiêu tại vị trí cách mép gối tựa mộtđoạn:

 Đối với nhịp biên: x2  0,15.l0  0,15.5000  750 mm

 Đối với nhịp giữa: x3  0,15.l 0  0,15.5000  750 mm.

- Moment dương lớn nhất ở nhịp giữa tại vị trí cách gối tựa một đoạn:

6 0,018 -0,0237 11,83 -15,57

Hình 9 Biểu đồ bao moment dầm phụ.

3.2 Xác định tung độ biểu đồ bao lực cắt:

- Lực cắt tại gối biên: Q1  0, 4.q dp L b  0, 4 26, 285 5  52,57(kN) kN.

- Lực cắt tại mép bên trái gối thứ 2: Q t  0, 6.q L  0, 6 26, 2855 

Vật liệu thiết kế, tính toán dầm phụ:

- Bê tông B20: Rb=11,5 MPa; Rbt=0,9 MPa

- Cốt thép:

 Thép dọc CB300-V: Rs = Rsc = 260 MPa; Rsw = 210 MPa

 Thép đai CB240-T: Rs = Rsc = 210 MPa; Rsw = 170 MPa

4.1 Tính cốt thép dọc:

Dầm phụ được tính theo sơ đồ biến dạng dẻo:

 Ở gối tựa, momen tính toán là momen âm, bản nằm trong vùng kéo, không

tham gia chịu lực nên tiết diện tính toán là tiết diện chữ nhật (bdp x hdp).

- Xác định kích thước tiết diện chữ T:

Hình 11 Tiết diện chữ tính cốt thép dầm phụ tại nhịp.

Với tiết diện trên, ta giả thiết a = 40 mm, suy ra:

R b h

Page | 14

Hình 12 Tiết diện tính cốt thép dầm phụ ở gối.

R b h

m

s

Ta có moment âm lớn lớn nhất ở gối 2 là Mmin = 46,98 kNm < Mf = 265,65 kNm

Ta tính toán cốt thép ở nhịp theo tiết diện hình chữ nhật với kích thước b dpx hdp  = (200x400) mm

αm ζ As

(mm2)

µ (%)

Chọn cốt thépChọn

Lực cắt lớn nhất là ở bên trái gối thứ 2: Qmax = QT =78,85 kN.

Điều kiện đảm bảo độ bền của dải bê tông giữa các khe nứt nghiêng:

Qmax  0,3 R b b h o  0,31,152036  248, 4 kN ⟹ thoã

mm2.Sử dụng đai ∅8, số nhánh cốt đai n=2, suy

Tính cốt đai cho đoạn gần gối tựa (đoạn

- Tại gối tựa (gối thứ 2): (a=0)

Page | 18

sw

360

qsw = 63,33N/mm, thoã mãn điều kiện:

S  S  min  h ;150 200;150 mm

w ct 

Kết luận: chọn bước đai cho gối tựa là S w =150 mm (∅8a150).

 Tính bước đai cho đoạn nhịp giữa (đoạn theo thép cấu tạo không cần kiểm

Suy ra chọn S w =250 mm.

Kết luận: chọn bước đai cho gối tựa là S w =250 mm (∅8a250).

Kết luận: chọn bước đai cho gối tựa là Sw=150 mm (∅8a150).

Bảng tính toán thép đai

1 nhịp tính từ mép gối tựa

1

.l  0,15.4000  666, 66 mm

6 0Chọn cắt thực tế 600 mm

Gối thứ 2 2∅12+1∅16 1∅16 1 l  1 .4000  1000 mm

4 0 4Đoạn cắt thực tế cắt ngắn hơn đoạn tính toán sẽ thiên về an toàn hơn