CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP, BÊ TÔNG CỐT THÉP, CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI VÀ CẦU THANG

VẬT LIỆU Bản nắp, bản thành, bản đáy, dầm nắp, dầm đáy được thiết kế bằng bê tông cốt thép toàn khối.. Xem bản ngàm tại đáy hồ và khớp tại nắp hồ Tải tác dụng kN/m... SƠ ĐỒ TÍNH Ta cắt

Trang 2

VẬT LIỆU

Bản nắp, bản thành, bản đáy, dầm nắp, dầm đáy được thiết kế bằng bê tông cốt thép toàn khối

• Bê tông: vì yêu cầu chống thấm nên sử dụng bê tông C30/37 có:

Cường độ nén vuông fck,cube =37 N/mm2

Cường độ nén trụ fck = 30 N/mm2

• Cốt thép:

Cốt thép sàn : SD 295A giới hạn chảy fyk = 295 N/mm2

Cốt thép dầm : SD 390A giới hạn chảy fyk = 390 N/mm2

Cốt đai : SD 235 giới hạn chảy fyk = 235 N/mm2

II TÍNH TOÁN NẮP HỒ

Trang 3

4 3

C

B

ly/lx = 7.8/4.4 = 1.77 <2 nên tính toán như bản sàn 2 phương

Ô bản có 3 cạnh không liên tục

M+

sx = 0.0702*5.118*4.42= 6.956 kNm/m momen âm tại cạnh không liên tục

M─ sx1 = 0.0464*5.118*4.42= 4.598 kNm/m momen âm tại cạnh liên tục

M─ sx2 = 0.0929*5.118*4.42= 9.205 kNm/m Theo phương cạnh dài ly:

M+

sy = 0.044*5.118*4.42= 4.360 kNm/m momen âm tại cạnh không liên tục

M─ sy1 = 0.029*5.118*4.42= 2.873 kNm/m

Tính cốt thép:

- Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn tại vị trị giữa nhịp:

Trang 4

Hệ số chiều cao vùng nén:

029.0]30

*)10100(

*1000/[

10

*956.6)

K<K’=0.21 => chỉ đặt cốt thép chịu kéo

Cánh tay đòn:

d

K

d MIN

90

*95.0

]029.0

*53.311[29095

.0

53.311

yk ctm

100

* 1000

* 0.0013

90/295

* 1000

* 2.6

* 0,26

h 0.0013b

bd/f 0,26f

Chọn ∅10a200 Aschọn = 393 mm2

- Tương tự cho các vị trí còn lại, xem bảng sau

a) Dầm DN2

Chọn sơ bộ kích dầm DN2 bxh=20x450

Sơ đồ tính và tải trọng truyền vào

Xem các dầm là dầm đơn giản

Trang 5

4 3 C

Tính cốt thép dọc

Hệ số chiều cao vùng nén:

7800

Trang 6

*)10450(

*1000/[

10

*09.153)

=M bd f ck

=> chỉ cần đặt cốt thép chịu kéo

Cánh tay đòn:

d

K

d MIN

410

*95.0

]152.0

*53.311[241095

.0

53.311

yk ctm

100

* 1000

* 0.0013

90/295

* 1000

* 2.6

* 0,26

h 0.0013b

bd/f 0,26f

Tính cốt thép đai

Tính cốt đai tại vị trí gối tựa

Khả năng chịu lực cắt tối đa của dầm

)f0.12k(100max

=v

ck 3/2

1/3 ck 1 c

Trang 7

2 3/2

1/3 c

301.698

*0.035

30)

*.0160

*(100

*1.698

*0.12max

Diện tích cốt đai cần thiết:

Asw/a = vdbw/(0,9fywd.cot θ)= 0.769*200/(0.9*235/1.15*cot21.8o)

= 0.334 mm2/mm Chọn cốt đai hai nhánh ∅8a300 Asw/achọn =2*π*82/4/300 =0.355 mm2/mm

b) Dầm DN3

Tải trọng tác dụng lên dầm DN3

Tính nội lực

Momen (đơn vị: kNm)

Lực cắt (đơn vị: kN)

7800

Trang 8

c) Dầm DN1

Tải trọng tác dụng lên dầm

Tính nội lực

Trang 9

h (mm)

b (mm)

III TÍNH TOÁN THÀNH HỒ

1 KÍCH THƯỚC VÀ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

Chọn bề dày bản thành hồ: h = 120 mm

Chọn a = 15mm

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên thành hồ:

Trang 10

Aùp lực nước tại đáy hồ: Gwk = γw h= 10*2.0 =20 kN/m2

Aùp lực gió hút: W= Wokc = 0.83*1.62*0.6 =0.807 kN/m2

Tải trọng tính toán tác dụng lên thành hồ:

Aùp lực nước tại đáy hồ: Gwd= 1.35Qwk = 27 kN/m2

Aùp lực gió hút: Wd=1.5 W = 1.21 kN/m2

2 SƠ ĐỒ TÍNH

Ta có ly/lx = 7.8/2.0=3.9> 2 nên bản làm việc một phương

Cắt dãi có bề rộng 1 m theo phương thẳng đứng Xem bản ngàm tại đáy hồ và khớp tại nắp hồ

Tải tác dụng (kN/m)

Trang 11

Khoảng cách giữa các cốt thép theo phương không chịu lực không bé hơn 2h và 250 mm; bố trí ∅8a200

5 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT

Ứng suất tiếp do lực cắt gây ra:

vd = Vd/(bd)= 22.93*103/(1000*105)=0.218 N/mm2

Khả năng chịu cắt của bê tông:

f0.035k

)f0.12k(100max

=v

ck 3/2

1/3 ck 1 c

1/3 c

302

*0.035

30)

*003.0

*(100

*2

*0.12max

vd <vRd,c =>Bản thành đủ khả năng chịu lực cắt

IV TÍNH TOÁN ĐÁY HỒ

1 BẢN ĐÁY HỒ

Aùp lực thuỷ tĩnh:

Trang 12

ly/lx = 4.4/3.9 = 1.13 <2 nên tính toán như bản sàn 2 phương

Ô bản có 2 cạnh không liên tục

M+

sx = 0.044*34.20*3.92= 22.89kNm/m momen âm tại cạnh không liên tục

M─ sx1 = 0.029*34.20*3.92= 15.09kNm/m momen âm tại cạnh liên tục

M─ sx2 = 0.058*34.20*3.92= 30.17 kNm/m Theo phương cạnh dài ly = 4.4m

M sy = β sy wl x 2

giữa nhịp β + sy = 0.037

Trang 13

tại cạnh không liên tục β ─

sy1 = 0.025

tại cạnh liên tục β ─

sy2 = 0.049 momen dương giữa nhịp:

M+

sy = 0.037*34.20*3.92= 19.25 kNm/m momen âm tại cạnh không liên tục

M─ sy1 = 0.025*34.20*3.92= 13.0 kNm/m momen âm tại cạnh liên tục

M─ sy2 = 0.049*34.20*3.92= 24.49 kNm/m

2 DẦM ĐÁY HỒ

Sơ đồ dầm và sơ đồ truyền tải

Trang 14

4 3 C

Tính dầm DD3 và DD4 như hai dầm trực giao gối tự do lên dầm DD1 vàDD2 Chọn sơ bộ kích thước dầm DD3 bxh=400x700

Sơ đồ tính, tải tác dụng

Tải tác dụng dầm DD3 (đơn vị kN/m)

Tải tác dụng dầm DD4 (đơn vị kN/m)

8800

7800

Trang 15

Dầm trực giao

Nội lực

Momen (kNm)

Momen dầm DD3: Mmax = 722.69 (kNm)

Momen dầm DD4: Mmax = 623.3 (kNm)

Lực cắt DD3 tại gối Vmax= 342.68(kN)

tại ¼ nhịp V = 162.79 (kN) Lực cắt DD4 tại gối Vmax= 302.54(kN)

Trang 16

h (mm)

b (mm)

h (mm)

b (mm)

Trang 17

b) Tính dầm DD1

Chọn sơ bộ kích thước dầm DD1 bxh=400x900

Sơ đồ tính, tải tác dụng (kN/m)

Nội lực:

Momen (kN/m)

Lực cắt (kN) Momen Mmax = 1102.49 kNm

Lực cắt tại gối: Vmax = 349.86kN

h (mm)

b (mm)

Tính cốt đai:

8800

Trang 18

c) Tính dầm DD2

Chọn sơ bộ kích thước dầm DD1 bxh=400x900

Sơ đồ tính, tải tác dụng (kN/m)

Nội lực:

Momen (kN/m)

Lực cắt (kN) Momen Mmax = 97.86 kNm

Lực cắt tại gối: Vmax = 340.39 kN

tại gối: V = 255.86 kN

Tính cốt thép dọc:

7800

Trang 19

b (mm)

Trang 20

B TÍNH CẦU THANG 1

Tính toán cầu thang 1 tại vị trí nằm giữa khung trục 3,4 và khung trục B,C

I SƠ ĐỒ CẦU THANG

1400 2800

1220 3080

II CẤU TẠO CẦU THANG

Cầu thang có 2 vế dạng bản

Chiều cao tầng điển hình là 4m

Chọn chiều dày bản thang là 140 mm, chiếu nghỉ là 140mm

Bề rộng bản thang là 1.4m

Kích thước bậc thang:

Chiều cao: h = 181.8 mm

VẬT LIỆU

• Bê tông: sử dụng bê tông C25/30 có:

Cường độ nén vuông fck,cube =30 N/mm2

280

Trang 21

• Cốt thép:

Cốt thép bản : SD 295A giới hạn chảy fyk = 295 N/mm2

Cốt thép dầm : SD 295A giới hạn chảy fyk = 295 N/mm2

III TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CHIẾU NGHỈ VÀ BẢN THANG

Tĩnh tải (kN/m2)

¾ Bản thang

Chiều cao tương đương của bản thân các bật thang là:

htđ=Diện tích/chiều dài đáy=(280*181.8/2)/333.8 = 76.2mm

Stt Vật liệu Chiều dày

(m)

γ (kN/m3)

Tĩnh tải tính toán(KG/m2)

Trang 22

Bản thang : 1.35Gk + 1.5Qk = 13.21 kN/m2

IV SƠ ĐỒ TÍNH

Ta cắt 1 dãi bản có bề rộng 1m, tính toán như là dầm gãy khúc một nhịp gối lên các dầm

Liên kết giữa bản thang và dầm thép (tại sàn tầng) có thể xem là gối cố định hoặc gối trượt nhưng không biết chắc được liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ là loại gì nên ta sẽ đặt ra nhiều trường hợp liên kết để tìm ra các momen gây nguy hiểm có thể xảy ra

¾ Tải tác dụng và các trường hợp sơ đồ tính

Tải tác dụng lên vế thang 1 (kN/m)

V NỘI LỰC

Vế thang 1:

Trang 23

Biểu đồ momen (kNm)

- Tại bản xiên: M+

Tương tự cho vế thang 2

Trang 24

VI TÍNH TOÁN CỐT THÉP DỌC

VII KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT

Biểu đồ lực cắt (kN) Ứng suất tiếp do lực cắt gây ra:

vd = Vd/(bd)= 37.40*103/(1000*125)=0.299 N/mm2

Khả năng chịu cắt của bê tông:

f0.035k

)f0.12k(100max

=v

ck 3/2

1/3 ck 1 c

1/3 c

252

*0.035

25)

*01.0

*(100

*2

*0.12max

vd <vRd,c =>Bản thành đủ khả năng chịu lực cắt

VIII TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ

Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ 200*400

Trang 25

Sơ đồ tính, tải tác dụng:

-Xem dầm chiếu nghỉ là dầm đơn giản gối lên cột và vách thang máy

- Tải tác dụng lên dầm là lực phân bố chính là phản lực tại gối của 1m rộng vế thang và trọng lượng tường p=37.4 +1.35*18*0.2*4=51.80 kN/m

Tải tác dụng (kN/m)

Nội lực

Biểu đồ lực cắt (kN)

Tính cốt thép dọc:

a max (mm) Bố trí

A sw /s chon (mm 2 /mm) Gối 88.77 4.05 1.233 yes 0.713 yes 2.795 yes 21.8 0.536 270 ∅ 10 a 250 0.628

1/4Nhịp44.38 4.05 0.616 yes 0.713 no 2.795 yes 21.8 0.271 270 ∅ 10 a 250 0.628

3300

Trang 26

C SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH CỦA MỘT SỐ CẤU KIỆN THEO EUROCODE 2 VÀ TCVN 5574-1991

I DẦM ĐÁY HỒ DD4

Ta sẽ tính dầm DD4 trong hệ dầm trực giao DD3, DD4 để so sánh giữa 2 tiêu chuẩn

1 Vật liệu

Bê tông

bê tông C37/30 có:

Cường độ nén vuông Rc =37 N/mm2

Cường độ chịu nén tính toán:

fcd= (αcc /γc)f ck =0.57f ck =17N/mm2

Cường độ chịu kéo tính toán:

/ 9 2 57

0 3

.

0 f ck = f ck = N mm

bê tông M400 có:

giới hạn chảy fyk = 390 N/mm2

cường độ tính toán: fyd =339 N/mm2

Cốt đai : SD 235

cường độ tính toán: fywd =204.3 N/mm2

Cốt thép : SD 390 giới hạn chảy Rac =390 N/mm2

cường độ tính toán: Ra = 339N/mm2

cường độ tính toán: Rad =204.3 N/mm2

2 Tải trọng tác dụng lên đáy hồ

¾ Tĩnh tải

STT Vật liệu Chiều dày

(m)

γ (kN/m3) Hsvt(TCVN) Tĩnh tải (kN/m2)

Trang 27

Eurocode 2 TCVN Tổng tĩnh tải tính toán:

Trang 28

Momen dầm DD4

Lực cắt DD4 tại gối Vmax= 302.54(kN)

Trang 29

Khả năng chịu lực cắt tối đa của dầm

)f0.12k(100

max

=

v

ck 3/2

1/3 ck 1 c

; 5

1 min

2

h V

bh

Bố trí cốt đai ∅10 2nhánh

∅10a100 Asw/a= 1.571 mm2/mm ∅10a200 Asw/a= 0.785 mm2/mm

7 Nhận xét

¾ Tổ hợp nội lực: Với cùng tĩnh tải và hoạt tải tiêu chuẩn thì khi tổ hợp nội lực

theo Eurocode 2(EC2) sẽ cho ra nội lực lớn hơn khá nhiều so với TCVN

¾ Tính cốt thép dọc:Trong các công thức tính cốt thép dọc ta thấy nếu ta chia hệ

số chiều cao vùng nén của bê tông trong EC2: K cho (αcc/γc)=0.57 xem đó như là hệ số chiều cao vùng nén của bê tông trong TCVN: A thì ta thấy công thức tính cốt thép của 2 tiêu chuẩn hoàn toàn giống nhau chỉ khác một số điều kiện khống

chế như chiều cao vùng nén và cánh tay đòn nội lực z

Vì vậy cốt thép dọc khi tính theo EC2 lớn hơn TCVN thường là do tổ hợp tải

trọng

¾ Chiều cao tối đa của bê tông trong vùng nén theo EC2 là cố định bằng 0.6d

(nếu không có sự phân phối lại momen) còn theo TCVN thì phụ thuộc vào Mác

bê tông

¾ Tính cốt đai:

- EC2 dùng lý thuyết xem bê tông như các thanh nghiêng chịu nén và cốt thép đai đóng vai trò như những sợi dây giằng các thanh nghiêng đó lại và hoàn toàn

Trang 30

không kể đến khả năng chịu cắt của bê tông khi tính toán Còn TCVN dùng lý thuyết sự phá hoại do lực cắt trên tiết diện nghiêng và có tính đến khả năng chịu kéo Rk của bê tông

- Ta thấy tính toán cốt đai theo EC2 thì diện tích cốt đai cần thiết trên một đơn

vị chiều dài lớn hơn TCVN rất nhiều ngay cả khi có cùng lực cắt tác dụng cụ thể trong ví dụ trên nếu lực cắt tác dụng đều là:326.23 kN thì diện tích cốt đai cần thiết trên một đơn vị chiều dài theo EC2 phải là:0.972 mm2/mm; còn theo TCVN là: 0.137*326.23/239.58 = 0.186mm2/m

II BẢN ĐÁY HỒ

Bản đáy hồ có chiều dày 17mm, a= 15mm

1 Vật liệu

Bê tông

bê tông C37/30 có:

fcd= (αcc /γc)f ck =0.57f ck =17N/mm2

/ 9 2 57

0 3

.

0 f ck = f ck = N mm

bê tông M400 có:

Rn= = 17 N/mm2

Rk = 1.2 N/mm2

Cốt thép

Cốt thép dọc : SD 340A

cường độ tính toán: fyd =256.5 N/mm2

Cốt thép sàn : SD 235

cường độ tính toán: fywd =204.3 N/mm2

Cốt thép dọc : SD 340A giới hạn chảy Rac = 295 N/mm2

cường độ tính toán: Ra = 256.5 N/mm2

Cốt sàn: SD 235 giới hạn chảy fyk = 235 N/mm2

cường độ tính toán: Rad =204.3 N/mm2

Trang 31

1 Gạch men 0.02 22 1.1 0.44

4 Tính mômen uốn

Trang 33

(mm) bố trí

As chon(mm2)

Asmin(mm2)

Asmax(mm2)

hd/hb > 3 xem là ngàm, hd/hb < 3 xem là khớp

- Eurocode 2 có tính đến sự khác nhau giữa mômen âm tại cạnh liên tục và không liên tục; còn TCVN không tính đến

- Các hệ số uốn theo hai phương và cả tải trọng tổ hợp theo Eurocode 2 lớn hơn TCVN nên có sự chênh lệch khá rõ rệt trong việc bố trí bố trí cốt thép giữa hai tiêu chuẩn ( thường tính toán theo Eurocode 2 thì lượng cốt thép lớn hơn TCVN)

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	541,63 KB