Đồ án kết cấu bê tông cốt thép 1

Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép. Đồ án kết cấu bê tông cốt thép.

THIẾT KẾ SÀN SƯỜN CÓ BẢN LOẠI DẦM

1.SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Hình 1: Sơ đồ sàn

1 - Sơ đồ sàn theo hình 1

2 - Kích thước tinh từ giữa trục dầm đến trục tường: L1= 1.9m; L2 =6.3m

Chọn tường chịu lực có chiều dày t = 34 cm

3 - Hoạt tải tiêu chuẩn Ptc = 7.2 KN/m2; chọn hệ số vượt tải n = 1,2

4 - Vật liệu: Bê tông B20, cốt thép của bản và cốt đai của dầm loại

AI, cốt dọc của dầm loại AII

Bảng1:Tổng hợp số liệu tính toán

f,p Bê tông

B15(Mpa)

Cốt thépSàn

d<=10(Mpa)

Cốt đaid<=10(Mpa)

Cốt dọcd<=12(Mpa)1.9 6.3 7.2 1.2 Rb=8.5

Gạch ceramicVữa lót

Vữa trátBê tông cốt thép

Hình 2: Các lớp cấu tạo sànGạch ceramic  g=10 mm g=20 kN/m3 n =1.1

Vữa lớp  v=25 mm v=18 kN/ m3 n =1.3

Bê tông cốt thép  b=hb bt=25 kN/ m3 n =1.1

Vữa trát  vt=20 mm vt=18 kN/ m3 n =1.3

II.TÍNH TOÁN BẢN:

1 Phân loại bản sàn

Xét tỷ số 2 cạnh ô bản 3 315 2

9 1

3 6 1

Xem bản làm việc một phương Ta có sàn sườn toàn khối bản dầm Các dầm trục 2 đến 5 là dầm chính; các dầm ngang là dầm phụ

Để tính bản, cắt một dải rộng b1 = 1m vuông góc với dầm phụ và xem nhưmột dầm liên tục

2 Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận.

* Bản: Tính sơ bộ chiều dày bản theo công thức: hb = m D x l

+ Với D = 1 (phụ thuộc vào tải trọng D= 0,8 ÷ 1,2 )

+ m = 30 với bản lọai dầm m= 30 ÷ 35

+ L = L1 = 190 cm cạnh bản theo phương chịu lực

* Dầm phụ: Với dầm phụ md = 12 ÷ 20

nhịp dầm Ld = L2 = 6.9m ; chiều cao dầm phụ: hdp =

3 Sơ đồ tính

Cắt theo phương cạnh ngắn một dải có chiều rộng b = 1 m, xem bản như một dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là các tường biên và dầm phụ (hình 3)

Bản sàn được tính theo sơ dồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa

Đối với nhịp biên:

2 2 2

dp ob

C t b L

1690mm

2

120 2

340 2

Hình 3: Sơ đồ tính toán của dải bản

Cb – đoạn bản kê lên tường, chọn Cb =120 mm

4.Xác định tải trọng

4.1 Tĩnh tải

Xác định trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:

gs =  (ni i)Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2:

Lớp cấu tạo Chiều

dày

 I (mm)

Trọnglượngriêng

I (kN/m3)

Trị tiêuchuẩn

gsc(kN/m3)

Hệ số độtin cậy vềtải trọngn

Trị tínhtoán

Hình 4: Sơ đồ tính và biểu đồø mômen của bản sàn

6 Tính cốt thép

- Chọn a = 15 cm cho mọi tiết diện

- Chiều cao làm việc của bản h0 = h - a = 80 - 15 = 65mm

a- Tính cốt thép cho nhịp biên :

65

* 1000

* 5 8

M b m

 < D =0.37 Thỏa mản điều kiện hạn chế

* Tính tiết diện cốt thép :

  1  0 5   1  0 5  0 092  0 954

0

225 65

* 954 , 0

* 225

% 346 , 0

% 100

* 65

* 1000

225

% 100

Khi tính  %= 0,346% là hợp lý

Dự kiến dùng cốt 6, as = 28.3 mm2 , khoảng cách giữa các cốt sẽlà:

mm A

a b

* 1000

2 2

2 0 1

089 0 65

* 1000

* 5 8

  0 093  D =0.37 Thõa mãn điều kiện hạn chế

Hệ số cánh tay đoàn nội lực:

  1  0 5   1  0 5  0 093  0 954

2 0

227 65

* 954 , 0

* 225

a b

* 1000

100%

* 65

* 1000

227 100%

* h

* b

2 0 1

061 0 65

* 1000

* 5 8

  0 063  D =0.37 Thõa mãn điều kiện hạn chế

Hệ số cánh tay đoàn nội lực:

  1  0 5   1  0 5  0 063  0 969

2 0

215 65

* 969 , 0

* 225

a b

* 1000

100%

* 65

* 1000

215 100%

* h

* b

Chọn 6, a = 130cm có As = 218mm2.

c - Giảm cốt thép 20% cho gối giữa và nhịp giữa:

Tại các nhip giữa và gối giữa trong vùng cho phép giảm cốt thép20%:

As = 0,8 x 215 = 172 mm2

% 265 , 0

% 100

* 65

* 1000

172

% 100

28.3

* 1000 A

a

* b

a

s

s 1

As(mm2Nhịp biên

Gối 2

Nhịp giũa, gối

giữa

3.153.182.19

0.0880.0890.061

0.0920.0930.063

225227215

0.3460.3490.265

666

120120160

236236218

d - Kiểm tra chiều cao làm việc h 0:

Lấy lớp bảo vệ 1cm.

Tiết diện dùng  6: h0 = h-a = 8 –(1+0,3) = 6,7cm

Trị số ho lớn hơn so với trị số đã dùng để tính toán là 6,5 cm, dùngđược và thiên về an toàn

7.Bố trí cốt thép

 Xét tỷ số : ps/gs = 2 48

48 3

64 8



Ta có 1<2.48<3   14 Lo =0.25 1700 =425 mmChọn Lo = Lop= 430 mm

 Đối với các ô bản có dầm liên kết ở bốn biên, vùng gạch chéotrên hình 5, được giảm 20% lượng thép so với kết quả tình được

Ở các gối giữa và nhịp giữa:

As = 0,8 x 215 = 172 mm2Chọn  6, a = 160 mm có As = 177mm2

 Cốt thép cấu tạo chịu mômen âm dọc theo các gối biên và phía trên dầm chính được xác định như sau:

6 a 200

As,ct  50%As gối giữa =0.5215=107.5 mm2Chọn 6 a 200 có As = 141 mm2

 Cốt thép phân bố chọn theo điều kiện sau:

3 32 3 1900

6300 1

2

L L

MẶT CẮT A-A

Ø6 a 320 Ø6 a 320

1

2

3 4

5

4 4

4 A

MẶT CẮT B-B

Ø6 a 300

7

8 9

7 Ø6 a200

Ø6 a300

Ø6 a 200

III.TÍNH TOÁN DẦM PHỤ:

1.Sơ đồ tính:

Dầm phụ là dầm liên tục 5 nhịp, gối lên dầm chính và tường

Chiều dày tường t = 340mm

Đoạn dầm gối lên tường Sd = 220mm

Bề rộng dầm chính bdc = 300m, theo giả thiết

Nhịp tính toán:

- Nhịp giữa: L = L2 – bdc = 6300 – 300 = 6000 mm

- Nhịp biên:

cm S

t b L

2

220 2

340 2

300 6300 2

2 2

Vì khoảng cách giữa các dầm đều nhau L1 = 1.9m nên:

- Hoạt tải dầm: Pd = Ps x L1 = 8.64 x 1.9 = 16.42 KG/m

- Tĩnh tải: gd = gb x l1 + g0

Trong đó:

+ g0: Trọng lượng bản thân dầm phụ (Phần sườn trừ phần bản )

g0 = bdp (hdp – hb) x 0 x n= 0,2*(0,5-0,07)*25*1,2 = 2.58KG/m

+ gb x L1: Trọnglượng bản thân truyền vào

42 16

Tung độ tại các tiết diện của biểu đồ mômen tính theo công thứcsau:

M= *qdp*Lo2 (đối với nhịp biên Lo=Lop)

k

,

 tra ở phụ lục 8

Kết quả tính toán được tính toán trong bảng 4

Mômen âm triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn:

X1=k*Lop=0.24*6.09=1.46 mMômen dương triệt tiêu cách mép gối tựa moat đoạn:

Đối với nhịp biên:

X2=0.15*Lop=0.15*6.09=0.914 mĐối với nhịp giữa:

X3=0.15*Lo=0.15*6=0.9 mMômen dương lớn nhất cách gối tựa biên một đoạn:

3.2 Biểu đồ bao lực cắt

Tung độ của biểu đồ bao lực cắt được xác định như sau:

Hình 9 Biểu đồ bao nội lực của dầm phụ

4 Tính cốt thép

Bê tông có cấp độ bean chịu nén B15:Rb=8.5 MPa; Rbt=0.75 MPa

Cốt dọc dầm phụ sử dụng loại CII: Rs=280 MPa

Cốt đai dầm phụ sử dụng loại CI: Rsw=175 MPa

4.1 Cốt dọc

a) Tại tiết diện ở nhịp

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T.

Xác định Sf:

( 6

Chiều rộng bản cánh:

bf’=bdp+2Sf=200+2*480=1160 mmKích thước tiết diện chữ T(bf’=1160;hf’=80;b=200mm;h=500mm)

Xác định vị trí trục trung hòa:

Giả thiết a=45 mm ho=h-a=500-45=455 mm

b)Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiếtdiện chữ nhật bdp  hdp=200500 mm

Hình 10.Tiết diện tính cốt thép dầm phụa)Tiết diện ở nhịp b)Tiết diện ở gối

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 5

Bảng 5.Tính cốt thép dọc cho dầm phụ

min=0.05%  =bAs ho4.2.Cốt ngang

Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối 2 có lực cắt lớn nhất Q=93.3 kN

Kiểm tra điều kiện tính toán:

o bt n f

 Bê tông không đủ chịu cắt, cần phải tính cốt đai chịu cắt

Chọn cốt đai d6 (asw= 28 mm2 ), số nhánh cốt đai n=2

Xác định bước cốt đai :

sw sw bt

n f b

Q

bh R

2 0

455 200 75 0 ) 0 0 1 ( 2 4

2 4

max

) 1

455 200 75 0 ) 0 1 ( 5

s ct

500

167 3

500 3

Chọn s=150 mm bố trí trong đoạn L/4 đoạn đầu dầm

Kiểm tra :

3 1 086 1 150 200

28 2 10 23

10 21 5 1 5

b

s wl



915 0 5 8 01 0 1 1



kN h

R b o

b b

w 0 3 1 806 0 915 8 5 10 0 2 0 455 383 3

Đoạn dầm giữa nhịp:    



mm

mm h

s ct

500

375 4

500 3 4 3

Chọn s =300 mm bố trí trong đoạn L/ 2 ở giữa giầm

5.Biểu đồ vật liệu

5.1.Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Trình tự tính như sau :

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

 Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép dọc C=25 mm; khoảng

cách thông thủy giữa 2 thanh thép theo phương chiều cao dầm t=30

m oth b b

s

bh R

A R

Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng 6

Bảng 6 Tính khả năng chịu lực của dầm phụ

688 462 226

46 32 32

454 468 468

0.043 0.028 0.014

0.042 0.028 0.014

85.7 57.2 28.6

606 380 226

48 32 31

452 468 469

0.221 0.134 0.079

0.199 0.125 0.076

70.0 44.0 26.7

3.4

Gối 2

bên phải

Cắt 2d12, còn 1d14+2d12 Cắt 1d14, còn 2d12

380 226

32 31

468 469

0.134 0.079

0.125 0.076

44.0 26.7 Nhịp 2

5.2 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 của biểu đồ bao

mômen

Bảng 7 Xác định vị trí lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Tiết diện Thanh thép Vị trí điểm cắt lý thuyết x

Gối 2

bên phải

5(1d14)

5.3 Xác định đoạn kéo dài W

Đoạn keó dài W được xác định theo công thức :

d d q

Q Q W

q sw sw

sw 

Trong đoạn dầm có cốt đai d6 a 150 thì :

m kN

150

28 2 175

300

28 2 175









d-đường kính cốt thép được cắt

Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng 8

Bảng 8 Xác định đoạn kéo dài W của dầm phụTiết diện Thanh

thép Q(kN) q(kN/m)sw W(mm)tính 20d(mm) W(mm)chọnNhịp biên

Bên trái

3(2d12)

5

5.4 Kiểm tra về uốn cốt thép

Chi tiết uốn cốt thép được thể hiện trên hình 11

 Bên trái gối 2, uốn thanh thép số 4(1d14) để chịu mômen

Uốn từ nhịp biên lên gối 2:xét phía mômen dương

Tiết diện trước có [M]tdt=57.2kNm (1d14+2d12)

Tiết diện sau có [M]tds=28.6 kNm (2d12)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 1450 mm

2

6 28 2

1810-669=1141 mmUốn từ gối 2 xuống nhịp biên: xét phía mômen âm

Tiết diện trước có [Mtdt] = 67.68 kNm (mép gối tựa)

Tiết diện sau có [Mtds] = 44.0 kNm (1d14 +2d12)

Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn 475 mm:

0 44 67

835-276=559 mm

 Nhịp 2: uốn 1d14 từ nhịp 2 lên gối 2, khả năng chịu lực của các thanh còn lại là Mtds=38,8 kNm Dựa vào hình bao mômen, tiết diện6,7 có mômen lần lượt là M6=16.54kNm, M7=53.3kNm Từ đó tính được M=38.8 kNm cách trục gối 2 một đoạn 1920 mm(có thể đo trực tiếp trong hình vẽ hoặc tính theo công thức nội suy gần đúng theo đường thẳng), cách mép gối một đoạn 1920-150=1770mm Đây là tiết diện sau khi uốn của thanh Ta chọn điểm kết thúc uốn cách mép gối một đoạn 1770-360=1410 mm Điểm này thõa mãn 2 điều kiện :

 Điểm kết thúc uốn nằm ra ngoài tiết diện sau

 Khoảng cách so với tiết diện sau là: 1770-1410=360

mm

h

234 2

468 2







 Bên trái gối 3, uốn thanh thép số 9(1d14) để chịu mômen

Uốn từ gối 3 xuống nhịp 2 Xét phía mômen âm

Tiết diện trước có [Mtdt] = 52.8 kNm(3d14)

Tiết diện sau có [Mtds] = 35.9 kNm(2d14)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 780 mm







Trên nhánh mômen âm, theo tam giác đồng

dạng, tiết diện sau cách tiết diện sau một

9 35 8

5.5 Kiểm tra neo cốt thép

Nhịp biên bố trí 3d14 + 2d12 có As = 688 mm2, neo vào gối 2d14 có:

2

2 688 229 3

1

A s     Nhịp giữa bố trí 3d14 có As =462 mm2, neo vào gối 2d14 có :

2

2 462 154 3

1

Đoạn cốt thép neo vào gối biên tự do là lan > 5d, thường lấy

lan=10d=140 mm và vào các gối giữa là 280mm

Tại nhịp 2, nối thanh số 4(2d12) và thanh số 8(2d14).Chọn chiều dài đoạn nối là 500mm20d=280mm

IV Tính toán dầm chính

4.1 Sơ đồ tính

Dầm chính được tính theo sơ đồ đàn hồi, xem như một dầm liên tục có

4 nhịp tựa lên tường biên và các cột

Hình 11.Sơ đồ tính của dầm phụ

Cdc-đoạn dầm chính kê lên tường, chọn Cdc=340 mm

Nhịp tính toán lấy theo khoảng từ trục đến trục, cụ thể như sau:

L=3L1=3*1900=57004.2.Xác định tải trọng

Tải trọng từ bản sàn truyền lên dầm phụ rồi từ dầm phụ truyền lên dầm chính dưới dạng lực tập trung

G

P G

P G

P G

P G

P G

1900

G l  dp  2   11  6 3  57

Tĩnh tải tính toán:

kN G

p

P dp 2  16 42  6 3  103

4.3.Xác định nội lực

4.3.1.Biểu đồ bao mômen

4.3.1.1.Các trường hợp đặt tải

Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải được trình bày trên hình 14

4.3.1.2.Xác định biểu đồ bao mômen cho từng trường hợp tải

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

Do tính chất đối xứng, nên chỉ cần tính cho 2 nhịp Kết quả tính biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải được trình bày trong bảng 9.

Hình 14 Các trường hợp đặt tải của dầm 4 nhịp

Bảng 9.Xác định tung độ của biểu đồ mômen

0.143109.0

-0.286-218.0

0.07960.2

0.11184.6

-0.190-144.8

MP1

0.286167.9

0.238139.7

-0.143-83.96

-0.127-74.6

-0.111-65.2

-0.095-55.8

MP2

-0.048-28.2 -0.095-55.8 -0.143-84.0 0.206120.9 0.222130.3 -0.095-55.8

MP3

-0.321-183.2

-0.048-28.2

MP4

-0.031-18.2

-0.063-37.0

-0.095-55.8

-0.286-167.9

0.09555.8

Trong các sơ đồ d, e, f và g bảng tra không cho các trị số  tại một số

tiết diện, phải tính nội suy theo phương pháp cơ học kết cấu

4.3.1.3 Xác định biểu đồ bao mômen

Bảng 10 Xác định tung độ biểu đồ mômen thành phần

và biểu đồ bao mômen(kNm)

mg B

4.3.2 Biểu đồ bao lực cắt

4.3.2.1 Xác định biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp tải

Tính và vẽ biểu đồ lực cắt :

Ta có quan hệ giữa mômen và lực cắt : “Đạo hàm của mômen chính làlực cắt” Vậy ta có: '



tg Q

4.3.2.2 Xác định các biểu đồ bao lực cắt

Bảng 12 Xác định tung độ biểu đồ lực cắt thành phần

và biểu đồ bao lực cắt

ĐoạnLực cắt A-1 1 – 2 2 – B B – 3 3 – 4 4 - C

168.4 294.7

276.6

128.0

42.1 6.8

91.3 243.4

Hình 19 Biểu đồ bao lực cắt

4.4 Tính cốt thép

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb=8.5 MPa; Rbt=0.75MPa

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CII: Rs=280MPa

Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CI: Rsw=175MPa

4.4.1 Cốt dọc

a)Tại tiết diện ở nhịp

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

mm b

L

mm L

S

f

dc f

480 80

6 6

3000 )

300 6300

( 2 )

( 2

950 )

1900 3

( 6 )

3 ( 6

' 2 1

Chọn Sf=480mm

Chiều rộng bản cánh:

mm S

Xác định vị trí trục trung hòa:

Giả thiết a nhip  50mm h0 h a nhip  700  50  650mm

kNm

h h h b R

2

08 0 65 0 08 0 26 1 10 5 8 2

3 '

0 ' '

b) Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép

theo tiết diện chữ nhật b dc h dc  300  700mm

Giả thiết a goi  80mm h0 h a goi  700  80  620mm

Hình 21 Tiết diện tính cốt thép dầm chính a)Tiết diện ở nhịp b)Tiết diện ở gốiKết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 13

Bảng 13 Tính cốt thép dọc cho dầm chính

A sc

Nhịp biên(1260

Gối 2(300700) 311.9 0.318 0.397 2242 1.2 6d22 2281Nhịp giữa(1260700) 214.9 0.047 0.049 1210 0.6 4d22 1521Gối 3(300700) 276.2 0.282 0.339 1916 1.0 4d25 1963

Do dầm chính tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế

5 8 65 0

% 05

R

R bh

kN

bh

R bt

b n f b

7 83 62 0 3 0 10 75 0 ) 0 0 1 ( 6 0

) 1

(

3 0 3

 cần phải tính cốt ngang(cốt đai và cốt xiên) chịu lực cắt

Chọn cốt đai d8 (asw=50 mm2 ), số nhánh cốt đai n=2

Xác định bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo:

S ct

500

233 3

700 3

Chọn s=200 mm bố trí trong đoạn L1=1900 mm gần gối tựa

Kiểm tra:

kN bh

R R bs

na E E

b b b w

b b b

sw b

s w

467 62

0 3 0 10 5 8 915 0 076 1 3 0 3

.

0

915 0 5 8 01 0 1 1

3 1 076 1 200 300

50 2 10

23

10 21 5 1 5

1

3 0

1 1 1

3

4 1

Kết luận: dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính

Khả năng chịu cắt của cốt đai:

m kN s

na R

q sw sw

200

50 2 175

5 87 62 0 3 0 10 75 0 ) 0 0 1 ( 2

 : cần tính cốt xiên chịu cắt cho gối B

Xác định bước cốt đai lớn nhất cho phép:

mm Q

bh R

440 7

294

620 300 75 0 ) 0 1 ( 5 1

) 1 (

2

2 0 4

3 3

.

45 sin 225

10 1 246 10

7 294

R

Q Q A

inc s

swb i

i inc

3 3

.

45 sin 225

10 1 246 10

6 276

R

Q Q A

inc s

swb i i

Bố trí cốt đai cho đoạn dầm giữa nhịp:

S ct

500

525 4

700 3 4 3

Chọn s=450 mm bố trí trong đoạn L1=1900 giữa dầm

4.5 Biểu đồ vật liệu

4.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Trình tự tính như sau:

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

 Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc anhip=25 mm và

agối =40 mm; khoảng cách thông thủy giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t =30 mm

 Xcas định a th  h oth h dc  a th

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

2 0

] [ ) 5 0 1

m oth b b

s

bh R

A R