ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 LOẠI BẢN DẦM

Đồ án bê tông cốt thép 1 sàn sườn toàn khối loại bản dầm.Xét tỉ số 2 cạnh ô bản nên bản thuộc kiểu bản loại dầm, chủ yếu chịu lực theo phương cạnh ngắn. Cắt một dãy rộng 1m theo phương cạnh ngắn (phương ) để tính toán, và vì các ô bản hoàn toàn giống nhau, kế tiếp nhau nên bản sẽ làm việc như một dầm liên tục nhiều nhịp, nhịp tính toán được tính lấy theo mép gối tựa, gối tựa là tường biên và các dầm phụ.

II SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

c

p

2(kN m/ )

Chiều dày tường

(Mpa)

0, 751

b bt b

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

II XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

1 Xác định sơ bộ chiều dày của bản sàn:

Chiều dày sơ bộ của bản sàn được chọn:

Chiều dày bản sàn còn thỏa yêu cầu: hhmin 70mm

Trong đó L12100mm , hmin 70mm đối với sàn nhà công nhiệp

Vậy ta chọn chiều dày bản sàn h b 80mm

Bề rộng dầm chính

1 1( ).h 175 350

Cắt một dãy rộng 1m theo phương cạnh ngắn (phươngL1 ) để tính toán, và vì các ô

bản hoàn toàn giống nhau, kế tiếp nhau nên bản sẽ làm việc như một dầm liên tục nhiều

nhịp, nhịp tính toán được tính lấy theo mép gối tựa, gối tựa là tường biên và các dầm phụ

Hình 3: Cắt 1 dải bản có bề rộng 1m

Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo

Đoạn bản kê lên tường: C b ( ,120h b mm) Chọn C b 120mm

 Nhịp tính toán đối với nhịp biên:

Ta có bảng thống kê tĩnh tải sau:

Lớp cấu tạo Chiều dày

(cm)



Trọng lượng riêng 3

i kN m



Giá trị tiêu chuẩn của tĩnh tải 2(kN/ m )

Hệ số độ tin cậy

n

Giá trị tính toán của tĩnh tải 2(kN/ m )

q L o 0,53% 10% , nội lực trong sàn tính theo sơ đồk hớp dẻo và được xác định bằng

các công thức lập sẵn như sau:

Momen lớn nhất ở nhịp biên :

2 max

5, 68011

min

5, 74111

2 max

min

.3,94716

Hình 5: Sơ đồ tính toán và nội lực của bản a) Sơ đồ tính toán, b) biểu đồ momen

Do dãy sàn được cắt để tính toán có chiều rộng là 1m nên :

Tiết diện tính toán của bản b1000mm và h o h ba

Sàn chịu uốn tiết diện chữ nhật b h 1000h b

Giả thiết chọn a15mm (Do h b 100mm )h o h b a 65mm

Do bản sàn tính theo sơ đồ khớp dẻo nên điều kiện hạn chế:

5, 741 11

q L

kNm



Diện tích cốt thép cần thiết: . b . o

s

s

R b h A



Trong đó: b : bề rộng đặt thép b 1000mm

as: tiết diện ngang của thép

Khoảng cách cốt thép chịu lực còn tuân theo những yêu cầu cấu tạo :

Với thép chịu momen dương amin aamax

(%)

giữa,

gối

giữa

3,947 0,120 0,117 287,3 0,442 8 175,1 170 296 0,455 2,94

Kiểm tra lại giá trí momen giới hạn  M ở gối 2 khi chọn ít thép hơn so với tính

ở các nhịp giữa và gối giữa có sự phân phối lại nội lực nên được phép giảm lượng thép so

với kết quả tính toán

6 200, 141,

50% goi 0, 5 287, 3 143, 7

s iua s

g s

, 1

Thép dọc chịu momen âm được đặt xen kẽ nhau với đoạn vươn của thép ngắn hơn

Ở nhịp biên vẫn dùng 8 120a , gồm 2 loại thanh Thanh số  1 đặt thẳng còn thanh

số  2 uốn lên gối, các thanh này đặt xen kẽ nhau, khoảng cách giữa các thanh cùng loại là

240mm.Số thanh ở phía dưới kéo vào gối II là 8 240a , bằng 50% với giữa nhịp và không

ít hơn 3 thanh trong mỗi mét Ở trên gối II đã có các thanh  2 uốn từ nhịp lên là 8 240a , cần đặt thêm các cốt thép mũ  5 gồm 8 240a đặt xen kẽ giữa các thanh số  2 Như vậy ở gối II có cốt thép là 8 120a , đủ diện tích thép

Lực cắt trong bản:

Trong bản sàn sườn thường không đặt cốt thép ngang chịu lực cắt , thường lực cắt

trong bản khá bé nên bê tông đủ khả năng chịu cắt

5 Ø8a240

8 Ø6a240

9 Ø6a240

8 Ø6a240

8 Ø6a240

Ø6a200 6

MẶT CẮT B-B TỈ LỆ 1/30

8 Ø6a240

5 Ø8a240

3 Ø8a340

4 Ø8a340

3 Ø8a340

3 Ø8a340

Ø6a200 6 1

Ø6a200 6

B THIẾT KẾ DẦM PHỤ

I SƠ ĐỒ TÍNH

Dầm phụ là dầm có 5 nhịp, các nhịp giữa kê lên dầm chính, nhịp biên kê lên tường

biên, lấy chiều dài đoạn kê lên tường S d 220mm

Tưởng tượng cắt một dải bản có bề rộng L1 theo phương song song với L2 sao cho

trục của dầm phụ trùng với trục của dải bản

Hình 9: Nhịp tính toán của dầm phu

II TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM PHỤ

220

Tĩnh tải từ bản sàn truyền vào:

dp s

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm phụ là q dp g dp p dp 38, 493kN m/

III XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

1 Tính và vẽ biểu đồ bao momen

Ta có chênh lệch giữa các nhịp tính toán L o 10% , tung độ biểu đồ bao momen của dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo được xác định như sau:

p g

Momen dương bằng 0 cách gối tựa một đoạn 0,15L

Đối với nhịp biên: 0,15.L ob 0,15.47900, 7185m Đối với nhịp giữa: 0,15.L o 0,15.47000, 705m

Tung độ của biểu đồ bao momen được tóm tắt trong bảng sau:

Nhịp Tiết diện

( )

L m

2.( )

dp

q L kNm

Giá trị của  Tung độ biểu đồ bao

Hình 10: Biểu đồ bao momen, biểu đồ bao lực cắt

a Tại tiết diện ở nhịp

Tương ứng với giá trị momen dương thì bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết

(b f h dp)(1160 400) mm , trục trung hòa đi qua cánh tiết diện chữ T

b Tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị momen âm, bản cánh chịu kéo nên xem như không tham gia

chịu lực với sườn, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật b dph dp 200 400 mm

Hình 11: Tiết diện tính toán tại nhịp và tại gối

Tại nhịp biên:

Dầm chịu uốn như tiết diện chữ nhật (b'f h dp)(1160 400) mm

Dựa vào biểu đồ bao momen ta có Mmax 80,371kNm

.

812, 3

b o s

R A

m

2( )

s

A mm

Chọn thép

(%)

 Chọn

2( )

sc

A mm

Nhịp biên

(1160x400)

80,371 365 0,0612 0,0632 812,3 212+414 842 1,05 Gối 2

Xác định bước cốt đai cấu tạo (để bê tông và cốt đai chịu cắt tốt):

Đối với đoạn đầu dầm:

ct

h

Kiểm tra điều kiện hạn chế:

Ở đoạn đầu dầm chọn smin(smax, ) 150s ct  mm

Điều kiện hạn chế: Qmax  Qbt  0 , 3  w1 b1 Rb b  h0

Với:

4 3

21 10

9,130

23 10

s b

E E

200 150

s w w

Vậy đảm bảo điều kiện bê tông không bị nén vỡ bởi ứng suất chính

Xác định bước cốt đai tính toán:

Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai cho dầm:

2 w

2

722,3

bt o o

(1 )

0,3 76, 6 452

MẶT CẮT 1-1 MẶT CẮT 2-2 MẶT CẮT 3-3

MẶT CẮT CHI TIẾT THÉP DẦM PHỤ TỈ LỆ 1/20

3

2Ø14

1

2Ø14 2Ø12

2Ø12

V BAO VẬT LIỆU DẦM PHỤ

1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Trình tự tính toán:

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

- Chọn chiều dày lớp bảo vệ cốt thép dọc c25mm , khoảng cách thông thủy giữa 2 thanh thép theo phương chiều cao dầm t30mm

- Xác định a thh othh dpa th Thép CII Rs 280 MPa

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

Kết quả tính được trình bày trong bảng:

Bảng: Khả năng chịu lực của dầm phụ

2 12   2 14  534 31,6 368,4 0,0412 0,0404 54,063 Cắt2 12  còn

2 12   2 14  534 31,6 368,4 0,2387 0,2102 48,500 Cắt2 14  còn

2 12  226 31 369 0,1009 0,0958 22,175

4 12   2 14  760 47,8 352,2 0,3554 0,2922 61,628 -2,41

Gối 2 bên

phải

Cắt2 12  còn

2 12   2 14  534 31,6 368,4 0,2387 0,2102 48,500 Cắt 2 14  còn

2 12  226 31 369 0,1009 0,0958 22,175

Nhịp 2

(1160x400)

2 12   2 14  534 31,6 368,4 0,0412 0,0404 54,063 1,70 Cắt 2 12  còn

2 12   2 14  534 31,6 368,4 0,2387 0,2102 48,498 Cắt 2 14  còn 2 12  226 31 369 0,1009 0,0958 22,175

Gối 3 bên

phải

3 12   2 1 4  647 51,5 348,5 0,3058 0,2590 53,475 0,62 Cắt 1 12  còn

2 12   2 14  534 31,6 368,4 0,2387 0,2102 48,498 Cắt 2 14  còn 2 12  226 31 369 0,1009 0,0958 22,175 Nhịp 3 bên

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 tiết diện cắt lý thuyết Q, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao momen

Tiết diện Thanh thép Vị trí điểm cắt lý thuyết (x mm)

( )

Q kN

3 Xác định đoạn kéo dài W

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

, w

0,8

5 202

s inc s

Q : khả năng chịu cắt của cốt xiên nằm trong vùng cắt bớt cốt dọc

Do dầm phụ không có cốt xiên nên Q s inc, R s inc, A s inc, sin.Q i,inc0

Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng sau:

Xác định đoạn kéo dài W của dầm chính

Tiết diện Thanh thép

9 1Ø12

2Ø1272Ø12 7

2Ø14 8

11 2Ø12

2590 1560 1070

W=690 W=310

W=300

W=310 W=310

W=240

500 W=500

W=240 W=280

W=240

W=280

W=500 31,379

54,063

(2Ø12+2Ø14)

80,234 (2Ø12+4Ø14)

54,063 (2Ø12+2Ø14)

31,379

54,063 (2Ø12+2Ø14)

61,628 (4Ø12+2Ø14) 48,500

(2Ø12+2Ø14) 22,173

48,5 (2Ø12+2Ø14)

22,173 (2Ø12)

48,5 (2Ø12+2Ø14)

31,379

54,063 (2Ø12+2Ø14) 22,173

BỐ TRÍ THÉP DẦM PHỤ TỈ LỆ 1/50

BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU DẦM PHỤÏ TỈ LỆ 1/50

1550

310 540

3050

2493

Trong thực tế dầm chính cùng với cột tạo thành hệ khung chịu lực Muốn xác định

nội lực trong dầm chính ta phải tiến hành giải khung, nhưng do id  4 ic, xem như gần

đúng ta có thể tác dầm ra khỏi hệ khung, xem dầm chính như một dầm liên tục có 3

nhịp tựa lên tường biên và tựa lên các cột

Tưởng tượng cắt dải bản có bề rộng L2 theo phương song song với L1 sao cho trục

dầm trùng với trục dải bản Từ đó ta có sơ đồ tính như hình

PG

Trong đó: f g, : Hệ số độ tin cậy về tải trọng ,f g, 1,1

Sơ đồ tính dầm chính gồm 3 nhịp, các trường hợp đặt tải như hình

Đặt tĩnh tải G lên toàn bộ dầm tìm được biểu đồ momen MG

Xét từng trường hợp bất lợi của hoạt tải P Tương ứng với mỗi trường hợp đặt hoạt tải Pi tìm được biểu đồ momen

i

P

b Xác định biểu đồ momen cho từng trường hợp tải

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

)

P

c M

3

)

P

d M

5

)

P

f M

4

)

P

e M

6

)

P g M

Lần lượt đem cộng biểu đồ momen MG với từng biểu đồ momen M P i ta sẽ được

biểu đồ momen thành phần Mi tương ứng:

i

i G P

Vẽ chồng các biểu đồ momen thành phần Mi lên cùng một hệ trục với cùng một tỉ lệ

Biểu đồ bao momen chính là đường viền ngoài cùng của các biểu đồ bao momen thành phần

 0,244 98,05

0,156 62,69

-0,267 -107,29

0,067 26,92

0,067 26,92

-0,267 -107,29 62,69 98,05

0,244 213,06

-0,133 -116,13

-0,133 -116,13

-0,133 -116,13

116,13 213,06 252,35

-0,089 -77,71

-0,133 -116,13

0,200 174,64

0,200 174,64 -

-0,311 -271,56 84,12 148,73

-0,089 -77,71 -51,81 -25,93

0,044 38,42 -26,20 -90,81

-0,178 -155,43 187,44 239,25

Do tính chất đối xứng nên để giảm bớt các tổ hợp, ta không xét đến sơ đồ f,g

Tại các tiết diện d,e tra bảng không có trị số  tại một số tiết diện, ta phải nội suy

theo cơ học kết cấu Đem cắt nhịp dầm chính ra và xem như một dầm tĩnh định đặt kê lên

các gối tựa Ta tính được Mo Dùng phương pháp treo biểu đồ để tính toán

M o =291,06kNm

77, 71

25, 933

2.38, 42

25, 613

1(38, 42 155, 43) 155, 43 90,813

175,64 174,64

-38,42 -77,71

-271,56

84,12 148,73

-77,71 -51,81

38,42

-26,20 -90,81

-155,43

187,44 239,25

Bảng xác định tung độ biểu đồ momen thành phần và biểu đồ bao momen

BIỂU ĐỒ BAO MOMEN THÀNH PHẦN TL 1/50

-378,85

111,04 175,02

-185

10,88 72,12

110,86 88,3

-68,87

0,72 -64,52

-262,72

250,13

337,3

110,86 88,3

-68,87

0,72 -64,52

-262,72

250,13 337,3

Chọn M mg II,tr M mg II,ph343,86kNm Gối III:

150 150

GOÁI III

III,tr 2100 150 (378, 85 111, 04) 111, 04 343, 86



Bảng xác định tung độ biểu đồ lực cắt Đoạn

BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT THÀNH PHẦN TL 1/50

63,91 0

-181,70

169,37 30,77

163,27

24,67 -113,93

-Bảng xác định tung độ biểu đồ lực cắt thành phần và biểu đồ bao lực cắt

BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT DẦM CHÍNH TL 1/50

b Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị momen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ

Giả thiết a goi 70mm h, o h a goi 700 70 630  mm

Kết quả tính toán cốt thép được tóm tắt trong bảng sau:

Thép dọc chọn thép CII: R 0,623; R 0,429

Do tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế m R  0,429

2.R h

m

b b o

M b

m

2( )

s

A mm

Chọn thép

(%)

 Chọn

2( )

sc

A mm

Nhịp biên

(1260x700)

350,40 650 0,0774 0,0807 2006 420+222 2017 0,96 Gối 2

Chọn cốt đai 8,a sw 50,3mm2 , số nhánh cốt đai n 2

Xác định bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo:

700 233

21 10

9,130

23 10

s b

E E

300 200

s w w

Kết luận: Dầm không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính

Khả năng chịu cắt của cốt đai:

w

175.2.50, 3

87, 03 / 200

Ta có: QI,QIV  Qs bw : Không cần tính cốt xiên cho gối I và IV Nếu có cốt xiên chỉ là

do uốn cốt dọc lên để chịu momen

wb

,

tr ph

II III s

Q Q Q : Cần tính cốt xiên để chịu cắt cho bên trái gối II, bên phải gối III

Xác định bước cốt đai lớn nhất cho phép

2 4

Diện tích các lớp cốt xiên được xác định:

Bên trái gối II:

2 w

Tận dụng cốt dọc chịu momen dương ở nhịp uốn lên gối để chịu momen âm làm cốt

xiên chịu lực cắt Bên trái gối II mỗi lớp cốt xiên là 2 20  có A s628mm283,53mm2 Bên phải gối III, mỗi lớp cốt xiên là 2 1 8  có A s509mm283,53mm2

Bố trí cốt đai cho đoạn dầm giữa nhịp:

35254500

ct

h

mm s

Bố trí cốt đai s200mm để bố trí trong đoạn đầu dầm L1 2100 mm gần gối tựa

Bố trí cốt đai s450mm bố trí cho đoạn L1 2100 mm giữa dầm

na R



Trong đó:

h : khoảng cách từ vị trí đặt lực tập trung đến trọng tâm của cốt thép dọc.h sh oh dp

o

h : chiều cao có ích của tiết diện

m : tổng số lượng cốt treo cần thiết

s o

s s

h F h m

V BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU

4 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Ø8a50

4

 Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép a o n, hip25mm và a o goi, 40mm,

khoảng cách thông thủy giữa 2 thanh thép theo phương chiều cao dầm là 30

 Xác định ath hoth hdc ath Thép CII Rs  280 MPa

 Tính khả năng chịu lực theo các công thức:

2 20   2 22  1388 35,5 664,5 0,0546 0,0531 251,12 Uốn 2 20  còn

6 20  1885 51,7 648,3 0,3193 0,2683 287,55 Cắt 2 20 còn

4 20  1256 35 665 0,2074 0,1859 209,63 Uốn2 20  còn

2 20  628 35 665 0,1037 0,0983 110,85

Gối II bên

phải

8 20  2513 60,0 640 0,4312 0,3382 353,24 2,66 Cắt 2 20  còn

6 20  1885 51,7 648,3 0,3193 0,2683 287,55 Uốn 2 20  còn

4 20  1256 35 665 0,2074 0,1859 209,63 Cắt 2 20  còn2 20  628 35 665 0,1037 0,0983 110,85 Nhịp 2

(1260x700)

2 18   2 20  1137 34,6 665,4 0,0447 0,0437 207,22 2,73 Uốn 2 20  còn

2 1 8  509 34 666 0,0200 0,0198 94,06

5 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 tiết diện cắt lý thuyết Q, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao momen

Tiết diện Thanh thép Vị trí điểm cắt lý thuyết (x mm)

( )

Q kN

6 Xác định đoạn kéo dài W

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

,

w

0,8

5 202

s inc s

Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng sau:

Xác định đoạn kéo dài W cốt dọc của dầm chính Tiết

diện

Thanh thép (kN)

2

s inc A

7 Kiểm tra về uốn cốt thép

Bên trái gối II, uốn thanh thép số  2 2 20  và số  3 2 20  để chịu momen và lực

cắt

 Thanh thép số  2 2 20  :

Uốn từ nhịp lên gối II , xét phía momen dương:

Tiết diện trước có  M tds 351, 21kNm(4 20 2 22)   Tiết diện sau có:  M tds251,12kNm(2 20 2 22)   Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 2450mm:

Trên nhánh momen dương, theo tam giác đồng dạng, tiết diện

sau cách tiết diện có M  275, 75kN m một đoạn,x104mm

Tiết diện sau cách tiết diện trước một đoạn

104 2100 2204mm

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:635 2450 30852204mm

Vậy điểm kết thúc uốn đã nằm ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện

sau một đoạn: 3085 2204 881mm

 Thanh thép số  3 2 20  :

Uốn từ nhịp lên gối II , xét phía momen dương:

Tiết diện trước có  M tdt 251,12kNm2 22 2 20    Tiết diện sau có:  M tds 139,30kNm2 22 

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn:

Trên nhánh momen dương, theo tam giác đồng dạng, tiết diện sau

cách tiết diện trước một đoạn 470mm

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:

Tiết diện trước có:  M tdt 209,63kNm4 20 

Tiết diện sau có:   110,85 2 20

Trên nhánh momen âm, theo tam giác đồng dạng tiết diện sau

cách tiết diện trước một đoạn 416mm

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn :

Trên nhánh momen âm, theo tam giác đồng dạng tiết diện sau cách

tiết diện trước một đoạn

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn: