Thiết kế sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối loại bản dầm

4.2.Xác định sơ bộ kích thước của Dầm phụ: - Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa.. Cốt cấu tạo - mô men âm › Tại những vị trí bản kê lên dầm chính

THIẾT KẾ SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

LOẠI BẢN DẦM

Giáo viên HD : Đỗ Trường Giang

Sinh viên TH : Toàn Thành Lộc

Mã SV : 2251030134

Lớp : 22X3

3 Vật Liệu

Bảng 2: Các tham số của vật liệu

4 Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện

4.1.Xác định sơ bộ chiều dày của Bản sàn

h b=D

m L1

Trong đó:

- D là hệ số phụ thuộc vào tải trọng (0,8 – 1,4)

- M là hệ số phụ thuộc vào loại bản dầm (30-35)

Rb = 14,5 (MPa) Rs = 350 (MPa) Rs = 260 (MPa)

Rbt = 1,05 (MPa) Rsc = 350 (MPa) Rsc = 260 (MPa)

Rsw = 280 (MPa) Rsw = 210 (MPa)

Eb = 30.10-3 (MPa) Es = 2.105 (MPa) Es = 2.105 (MPa)

4.2.Xác định sơ bộ kích thước của Dầm phụ:

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

a Đối với nhịp biên

L g −L b

L g =2080−2070

2080 100 %=0.48 %<10 % Chênh lệch nhau giữa Lb và Lg không đáng kể

+, Cb _ đoạn bản kê lên tường: Chọn as = 220 (mm) ≥ ( 120 mm ;hb = 90 mm)

Hình 3: Sơ đồ xác định nhịp tính toán của bản

1.3.Xác định tải trọng tác dụng

- Ta có cấu tạo lớp sàn như hình 4

G¹ch l¸tV÷a lãtBªt«ng Cèt thÐpV÷a tr¸t

Hình 4: Các lớp cấu tạo sàn

1.3.1 Tĩnh tải

- Xác định trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn: g b=∑( γ f ,i γ i δ i)

- Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau :

Bảng 3 Tĩnh tải tác dụng lên sàn

Lớp cấu tạo

Bề dày lớp

Trọng lượng riêng

Giá trị tiêu chuẩn

Hệ số

độ tin cậy

Giá trị tính toán

δi (mm) γi (kN/m3) g i (kN/m2) γf,i gb (kN/m2)

Tính nội lực bản dựa trên sơ đồ khớp dẻo.

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

=0 ,5.q b L g =0 ,5.14,148.2,08=14,714( KN )

q=14,148 kN/m

3,825 kN/m

M 5,511 kN/m

› Thỏa mãn điều kiện hạn chế

 Φ8a130 cho ở nhịp biên

 Φ8a130 cho ở gối thứ 2

 Φ8a170 cho ở gối giữa & nhịp giữa

b Cốt chịu lực mô men âm

Ta có g p b

b

=10 , 43,748=2,77<3 → v=0,25

Nhịp giữa,gối

giữa

Φ8a17 0

› Đoạn vươn của cốt âm: v l1=0 ,25×2300=575(mm)

→ chọn 600(mm)

› Tính từ trục dầm phụ: v l1+0,5 b dp = 600+0 ,5×220=710(mm)

› Chiều dài thép chịu mô men âm: L =710×2=1420(mm)

› Chiều dài toàn bộ thanh kể cả 2 móc vuông 6cm là:

L =710×2+60×2=1540(mm)

c Cốt cấu tạo - mô men âm

› Tại những vị trí bản kê lên dầm chính có xuất hiện momen âm nhưng không tính toán Tại vị trí này đặt thép chịu lực cấu tạo

chính và dọc các gối biên được xác định như sau

› Thép đặt dọc theo các gối biên và đặt theo phương vuông góc với dầm chính (phía trên) đảm bảo : A s , ct ≥¿

› Sử dụng cốt mũ từ mép dầm chính vươn ra không nhỏ hơn

4×2080=520 lấy 600 mm

Tính từ trục dầm chính:600+0 ,5×250=725 mmlấy 800 mm

Tổng chiều dài cốt mũ phía trên dầm chính là: 2× 800+2×60=1720 mm

d Cốt phân bố - Cốt thép cấu tạo :

● được bố trí vuông góc với cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo Liên kết

chúng với các cốt chịu lực với dây thép buộc 0,8 ~ 1 mm (hoặc hàn)

Ø6a190

Ø8a170

Ø8a170 Ø8a130

2 Tính toán Dầm phụ

2.1 Sơ đồ tính

- Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo Sơ đồ tính là một dầm liên tục 3 nhịp,

có các gối tựa là tường biên và dầm chính.

- Đoạn gối lên tường lấy Cdp = 330 mm.

- Theo giả thiết kích thước của dầm chính là: bxh=250x800 mm.

Với tỷ số trên, tra bảng, ta nội suy được hệ số k= 0,255

a Biểu đồ bao momen.

 Tung độ tại các tiết diện của biểu đồ bao momen (nhánh dương):

+ Tại nhịp biên: M+ = β1.qdp.L0b2 = β1.35,1144.5,692 = β1 1136,87kNm + Tại nhịp giữa: M+ = β1.qdp.L02 = β1 35,1144.5,582 = β1.1093,34 kNm

 Tung độ tại các tiết diện của biểu đồ bao momen (nhánh âm):

+Tại nhịp biên : M- = β2.qdp.L0b2 = β2 35,1144.5,692 =β2 1136,87 kNm +Tại nhịp giữa : M- = β2.qdp.L02 = β2 35,1144.5,582 = β2 1093,34 kNm

- Tiết diện có momen âm bằng 0 cách bên trái gối thứ 2 một đoạn:

x = k.L0b = 0,255.5,69 = 1,451 m

- Tiết diện có momen dương bằng 0 cách gối tựa một đoạn:

+ Tại nhịp biên: 0,15.L0b = 0,15.5,395= 0,809 m

+ Tại nhịp giữa: 0,15.L0= 0,15.5,3 = 0,795 m

Bảng 5.bảng tính nội lực tại các tiết diện

0,425l

3 4

0 0,065 0,09

0,091

0,075 0,02

0 73,9 102,32

103,45

85,27 22,74

6 7

0,5l

0,018 0,058

0,0625

-0,033 -0,00982

19,68 63,41

68,33

-36,08 -10,74

b Biểu đồ bao lực cắt.

QA= 0,4.qdp.L0b= 0,4.35,1144.5,69 = 79,92 kN.

QBt=0,6.qdp.L0b = 0,6.35,1144.5,69 = 119,88 kN.

QBp= QCp = QCt = 0,5.qdp.L0 = 0,5.35,1144.5,58 = 97,97 kN.

- Bêtông có cấp độ bền chịu nén B25: Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 Mpa

- Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại CB400-V: Rs = Rsc = 350Mpa

- Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại CB300-T: Rsw = 210Mpa.

a Với tiết diện chịu momen âm.

- Tính theo tiết diện chữ nhật (bxh) = (220x450) mm.

 Tại gối B với M = 81,29 kNm.

b Với tiết diện chịu momen Dương

Đối với moment dương tại giữa nhịp, cánh dầm nằm trong vùng nén, tiết diện tính toán của dầm là chữ T cánh trong vùng nén.

- Lấy hf’ = hb = 90mm.

- Giả thiết a = 50mm => h0 = 450-50 = 400mm.

• Xác định độ vươn của cánh Sc :

• Xác định vị trí trục trung hòa:

M f =R b × b ' f × h f ' ×(h0−0 ,5 h f

')=14 ,5×2154 ×90×(400−0 ,5×90

2 )×1 0−6=1061(kNm) Mmax = 103,45 kN < Mf => trục trung hòa thuộc vùng cánh, tính toán tiết diện như tiết diện hình chữ nhật kích thước bf’×h = 2154×450 (mm)

Kiểm tra hàm lượng: μ= A s

- Cốt giá thành: Do h=450mm < 700mm → Không cần đặt cốt giá

Chọn chiều dày lớp bảo vệ c = 25mm ≥ ( max; C Փ 0) = (18; 25), cốt thép đặt 1

→ Cốt thép đã chọn và bố trí là hợp lý.

1Ø18

Chọn chiều dày lớp bảo vệ abv=25mm ≥ (∅max ; 25)mm, cốt thép đặt 2 lớp:

- Bước đai theo cấu tạo Sct :

+ Đối với đoạn đầu dầm:

S CT ≤ min(3 h

4 ;500)=300 mm ; lấyS CT= 300mm -Khoảng cách cốt đai S=120 thoả mãn :

-Tính khả năng chịu lực của cốt đai trên đơn vị chiều dài dầm :

 Ta có: h0=352,92(mm)

2 h0=705 ,84(mm)  0≤ C0≤ 2 h0

-Xác định lực cắt giới hạn

Q u =2 ,12.h o √R bt b q sw =2 ,12.352 ,92.√1 , 05.200 171 , 02=¿141789 N =141,78 kN > Qmax = 137,4 kN

Vậy Qu ≥ Qmax,Vậy cốt đai bố trí đủ khả năng chịu lực cắt, không phải tính cốt xiên

(phải)

Cắt 2 14, còn 216

+1 14

53,5% 0,15.L2 = 765 770

Cắt 1 14, còn 216 46,5% 0,08.L2= 408 410 Nhịp biên

- Xác định chiều dài neo cốt thép: Lan

Lớp neo trong vùng chịu kéo:

l lap 1 =max{l lap =α l 0 , an A s , cal

 Chọn chiều dài đoạn neo llap1 = 600 mm

( Chú thích: Rbond là cường độ bám dính của thép với bê tông)

Lớp neo trong vùng chịu nén:

l lap 2 =max{l lap =α l 0 , an A s , cal

Hình 11: Bản vẽ chi tiết dầm phụ

3 TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

3.1 Sơ đồ tính toán.

- Ở đồ án này ta coi như độ cứng đơn vị giữa dầm và cột > 4 => M phân phối cho cột không đáng kể.

=> Ta quan niệm dầm chính là dầm liên tục 4 nhịp đối ứng, có các gối tựa là tường biên và cột đỡ.

*Đối với dầm chính ta tính theo sơ đồ đàn hồi.

- Nhịp tính toán ở nhịp giữa bằng nhịp tính toán ở biên và bằng 6 m.

- Dầm chính có kích thước như đã giả thiết: (b×h) = (300×800) mm.

- Đoạn dầm chính kê lên tường đúng bằng chiều dày tường là 330 mm.

Nhịp làm việc của dầm chính được lấy bằng khoảng cách giữa các trục của gối tựa:

P = p dp L2= p dp L2=23 ,92.5 ,8=13 8 ,74 kN

3.3 Tính toán nội lực cho dầm chính.

-Tính toán theo sơ đồ đàn hồi.

-Áp dụng tính chất đối xứng=> chỉ cần tính toán tại 1/2 dầm.

3.3.1 Biểu đồ bao Mômen.

* Với dầm có các nhịp dầm đều nhau hoặc chênh lệch nhau không quá 10%.

+Ta có thể dùng phương trực tiếp và phương pháp tổ hợp.

a, Đối với đồ án.

-Sử dụng phương pháp tổ hợp để tính nội lực cho dầm.

* Các trường hợp đặt tải: Sơ đồ các trường hợp đặt tải trình bày như hình vẽ.

* Xác định biểu đồ momen cho từng trường hợp đặt tải.

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

**Biểu đồ bao mômen của dầm chính

* Xác định lực cắt cho từng trường hợp tải.

Ta có quan hệ giữa momen và lực cắt là : “Đạo hàm của momen chính là lực cắt” Vậy ta có M’ = Q.

Xét 2 tiết diện a và b cách nhau đoạn x, chênh lệch momen của hai tiết diện là

ΔM = Mphải – Mtrái Do đó, lực cắt gữa hai tiết diện đó là:

**Biểu đồ bao lực cắt của dầm chính

+Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại: CB500-V: Rs = 435 Mpa.

+Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại: CB300-T: Rsw=210 Mpa.

= 0,49

¿>α R =0 ,53 x(1−0 , 49

2 )=0,372

b, điều kiện kiểm tra tiết diện.

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ a bv =25 mm =>Giả thiết a=60mm.

=> Chiều cao làm việc của dầm chính là: h0=h dc −a=800−60=740 mm

+Kiểm tra điều kiện hạn chế để đảm bảo bê tông các dải nghiêng không bị phá hoại do ứng suất nén chính.

0 ,3 x R b xbx h o =0.3 x 14 ,5 x 300 x 740=9 657 00 N =9 65 ,7 KN

=>Q max =280 ,3 KN <835 ,2 KN.

=>không cần thay đổi kích thước tiết diện theo điều kiện lực cắt.

3.4.2 Tính toán cốt thép dọc chịu momen.

3.4.2.1 Tính toán cốt thép dọc chịu momen âm.

+Giả thiết a = 60mm.

=> Chiều cao làm việc của dầm chính là: h0=h dc −a=800−60=740 mm

a, Tính thép tại gối B với momen mép cột M = 431,674 kN.m.

+> Tại gối B momen căng thớ trên(nén thớ dưới)=> tính toán theo tiết diện chữ nhật có bxh=300x800mm.

+>μ ∈(0 ,6 ÷ 1,2)% : Trong khoảng khuyến cáo.

=>Thỏa mãn điều kiện hạn chế.

a, Tính thép tại gối C với momen mép cột M = 351,551 kN.m.

+> Tại gối C momen căng thớ trên(nén thớ dưới)=> tính toán theo tiết diện chữ nhật có bxh=300x800mm.

+>μ ∈(0 ,6 ÷ 1,2)% : Trong khoảng khuyến cáo.

=>Thỏa mãn điều kiện hạn chế.

3.4.2.2 Tính toán cốt thép dọc chịu momen dương

a, Tính thép tại nhịp biên với M = 397,68 kN.m.

+> Tại nhịp biên momen căng thớ dưới(nén thớ trên)=> kể tới phần cánh có hf’=hs=90mm tham gia vào chịu lực.

* Kiểm tra điều kiện làm việc của cánh.

Sc ' ≤¿

=>Sc’=1150mm.

=>bf’=2xSc’+bdc=2x1150+300=2600mm

.

* Kiểm tra vị trí trục trung hòa.

+Giả thiết a=60mm => h0=h dc −a=800−60=740 mm

Mc= Rb bf h′

f.( h0 – 0,5.h′

f) = 14,5.2600.80.(740-0,5.90)= 2358135000 N.mm = 2358,135 kN.m

M= 397,68 kN.m < Mc= 2358,135 kN.m  Trục trung hoà đi qua cánh.

 Tiết diện tính toán là tiết diện chữ nhật b’f ×hdc = 2600 x 800 mm.

+>μ ∈(0 ,6 ÷ 1,2)% : Trong khoảng khuyến cáo.

=>Thỏa mãn điều kiện hạn chế.

b, Tính thép tại nhịp giữa với M = 270,3 kN.m.

+> Tại nhịp biên momen căng thớ dưới(nén thớ trên)=> kể tới phần cánh có hf’=hs=90mm tham gia vào chịu lực.

* Kiểm tra điều kiện làm việc của cánh.

Sc ' ≤¿

=>Sc’=1150mm.

=>bf’=2xSc’+bdc=2x1150+300=2600mm

.

* Kiểm tra vị trí trục trung hòa.

+Giả thiết a=60mm => h0=h dc −a=800−60=740 mm

Mc= Rb bf’ h′

f.( h0 – 0,5.h′

f) = 14,5.2600.80.(740-0,5.90)= 2358135000 N.mm = 2358,135 kN.m

M= 270,3 kN.m < Mc= 2358,135 kN.m  Trục trung hoà đi qua cánh.

 Tiết diện tính toán là tiết diện chữ nhật b’f ×hdc = 2600 x 800 mm.

=>Thỏa mãn điều kiện hạn chế.

* Kết quả tính toán cốt thép dọc được thể hiện ở bảng dưới:

3.4.3.1 Các giá trị lực cắt nguy hiểm trên dầm.

3.4.3.2 Tính toán cốt đai

a,Tính toán tại tiết diện có lực căt lớn nhất: Q2T= 280,3 kN

+Bêtông có cấp độ bền B20: R b =14 ,5 MPa; R bt=1,05 Mpa

+Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại: C300-T: Rsw=210 Mpa.

Theo giá trị tính toán cốt dọc => lấy ho=800-60= 740mm.

+Kiểm tra điều kiện hạn chế để đảm bảo bê tông các dải nghiêng không bị phá hoại do ứng suất nén chính.

0 ,3 x R b xbx h o =0 ,3 x 14 ,5 x 300 x 740=9 657 00 N =9 65 ,7 kN

=>Q max =280 ,3 kN <9 65.7 kN =>Thỏa mãn điều kiện

+Kiểm tra điều kiện có cần tính toán cốt đai hay chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo.

0 ,75 x R bt xbx h o =0 ,75 x 1,05 x 300 x 740=17 4825 N =17 4,825 kN

Ta thấy: Q >17 4,825 kN  Cần phải tính toán cốt đai chịu lực cắt.

**Tính toán cốt đai không đặt cốt xiên

Khoảng cách cốt đai a ≤ min ( s tt , s max , s ct)= 121,77 mm Chọn a=120mm

Điều kiện kiểm tra:

+ Chọn cốt đai ∅ 8 , n = 2, a sw =50 ,3 mm2 thì diện tích cốt thép cần thiết:

Chọn 8 cốt treo với 4 đai 8a50 mm ở mỗi phía của dầm phụ.

3.4.5 Tính và vẽ biểu đồ bao vật liệu

3.4.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện.

+Tại Nhịp biên:

có mômen dương, Tiết diện chữ T có cánh trong vùng nén, bề rộng cánh tính toán đã tính ở trên bf’=2600mm, hf’=90mm bố trí cốt thép 3 20+216 có tổng diện tích As= 1344mm2 Chiều cao làm việc thực tế hott=752mm

Ta có Rs.As=435x1344= 584640 N

Rb.bf’.hf’=14,5x2600x90 = 3393000N

=>Rs.As<Rb.bf’.hf’=> Trục trung hòa đi qua cánh.

=> Tính toán kiếm tra như tiết diện chữ nhật có kích thước bf’xh=2600x800 mm.

Ta có Rs.As=435x942= 409770 N

Rb.bf’.hf’=14,5x2600x90= 3393000N

=>Rs.As<Rb.bf’.hf’=> Trục trung hòa đi qua cánh.

=> Tính toán kiếm tra như tiết diện chữ nhật có kích thước bf’xh=2600x800 mm.

Tại gối thứ 2 có mô men âm tính theo tiết diện chữ nhật có bxh=300x800mm.

bố trí cốt thép 3 20+220 có tổng diện tích As= 1570mm2 Chiều cao làm việc thực tế hott=752 mm.

Tại gối thứ 2 có mô men âm tính theo tiết diện chữ nhật có bxh=300x800mm.

bố trí cốt thép 3 20+216 có tổng diện tích As=1344mm2 Chiều cao làm việc thực tế hott=752 mm.

3.4.5.2 Vẽ biểu đồ bao vật liệu và xác định mặt cắt lí thuyết.

+Vẽ Biều đồ bao vật liệu cho nhịp biên

+Từ biểu đồ bao mômen ta vẽ 1 đường ngang cách trục 1 Mgh= 397,68kN.m -Đường thứ 2 cách trục 1 đoạn Mgh= 305,63 kN.m

-Đường thứ 2 giao với biểu đồ bao mômen tại 2 điểm lần lượt là A1,A2

-Đường thứ 3 giao với biểu đồ bao mômen tại điểm giao bên phải là B1

+Để xác định chính xác vị trí mặt cắt lí thuyết ta sử dụng quan hệ hình học theo định lí talet.

(theo mục 10.3.3.5_TCVN 5574:2018)

+Cốt thép dọc chịu lực kéo vào gối tựa với diện tích As ≥50% As trong nhịp

=>đoạn đầu dầm chỉ cắt 1 lần vào gối tựa

¿1887 mm

X 3

2300=204 ,313 +114 , 43

397 ,68+114 , 43 =¿X 3 =1432mm

+Vẽ biểu đồ bao vật liệu ở gối 2

Thực hiện tương tự như nhịp biên ta được.

+Vẽ biểu đồ bao vật liệu nhịp giữa

Thực hiện tương tự như nhịp biên ta được.

+Vẽ biểu đồ bao vật liệu ở gối 3

Thực hiện tương tự như nhịp biên ta được.

2300−X 10

2300 =288 , 487 +48 , 47

372 ,7 +48 , 47 =¿X 10 =458 mm

3.4.5.3 Xác định đoạn kéo dài W.

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

- qsw là khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết:qsw= R sw n a sw

s

3.4.6 Tính toán chiều dài neo cốt thép (theo TCVN 5574:2018).

a, Chiều dài neo cơ sở (công thức 255 trong tiêu chuẩn).

+η1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép.

-Đối với thép có gân: η1=2,5.

+ 2 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép.

b, Chiều dài neo tính toán (257).

+  = 1,0 đối với các thanh cốt thép chịu kéo.

+  = 0,75 đối với các thanh chịu nén.

* Chiều dài đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu kéo

+  = 1,2 đối với các thanh cốt thép chịu kéo.

+  = 0,9 đối với các thanh chịu nén.

***Tính tương tự ta có bảng thống kê