ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ DÂN DỤNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DÂN DỤNG SÀN SƯỜN TOÀNKHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM CẤU TẠO TẢI TRỌNG TRÊN SÀN:... I.3Tính toán nội lực bản sàn: Bản loại dầm: -Tải trọng truyền theo phương

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DÂN DỤNG SÀN SƯỜN TOÀN

KHỐI CÓ BẢN LOẠI DẦM CẤU TẠO TẢI TRỌNG TRÊN SÀN:

Bêtông B20(MPa)

Cốt thépSàn

CI(MPa)

Cốt đai

CI (MPa)

Cốt dọc CII (MPa)

→

Bản làm việc một phương theo phương cạnh ngắn

I.2Xác định sơ đồ chiều dày bản, dầm kích thước :

a)Sơ bộ chiều dày bản:

Theo công thức thực nghiệm :

12

120

)(

220 mm

b dp =

Vậy chọn kích thước dầm phụ là : 220x500 +Dầm chính:

1 (3.2,1) 0,525 0,788( )

8

112

300 mm

bdc =

Vậy chọn kích thước dầm chính là : 300x650

I.3Tính toán nội lực bản sàn:

Bản loại dầm:

-Tải trọng truyền theo phương cạnh ngắn(l1),nên khi tính toán,ta cắt bản thành dải có

bề rộng bằng 1(m),theo phương vuông góc với dầm phụ để xác định nội lực và tínhtoán cốt thép theo phương cạnh ngắn

-Phương cạnh dài l2,chỉ đặt cốt thép phân bố

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

kê lên tường là Sb lấy không bé hơn chiều dày hb= 70 (mm)

702

3302

γi(kN/m3)

Hệ số độ tin cậy

về tải trọng n

Trị tínhtoán

gb(kN/m2)

2 KN m2

ptc <

thì chọn hệ số vượt tải n=1,3 còn

) / (

2 KN m2

ptc >

chọn n=1,2.vậy nên

Theo đề cho

) / ( 5 ,

6 KN m2

ptc =

>

) / (

= ± 11

) 86 , 1 647 ,

= ±3,35 (kNm)+ Giá trị tuyệt đối của mômen dương ở các nhịp giữa và mômen âm ở các gối giữa:

±

) 88 , 1 (

647 ,

±

=±2,35 (kNm)+ Lực cắt tại gối A: QA=0,4.qb.lb= 0,4.10,647.1,86= 7,9 (kN)

+ Lực cắt tại bên trái gối B : QT

B=0,6.qb.lb= -0,6.10,647.1,86= -11,88 (kN) + Lực cắt tại bên phải gối B : QP

B=0,5.qb.lb= 0,5.10,647.1,86=9,90 (kN) + QP

B= -QT

B= -0,5.qb.lb= 0,5.10,647.1,86= -9,90(kN)

2,35 3,35

Hình 6 : Biểu đồ mô men và lực cắt của dải bản

• Tính cốt thép mômen cho nhịp biên và gối biên

+ Chiều cao làm việc của tiết diện ho =hb-a=70-15=55 (mm)

s o

M

R hζ =

=285 mm2+ Chọn cốt thép φ

8 có as =50,3 mm2 , khoảng cách giữa các cốt thép là

176285

s

s

b a s A

mm Chọn φ

8, s=170mmKiểm tra hàm lượng cốt thép:

- Hàm lượng cốt thép dọc

min 1

+ Chiều cao làm việc của tiết diện ho =hb-a=70-15=55 (mm)

s o

M

R hζ =

=197 mm2+ Chọn thép φ

6với as =28,1 mm2 , tính được s= 144mm chọn φ

6, s=140mmKiểm tra hàm lượng cốt thép:

- Hàm lượng cốt thép dọc

min 1

• Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bản

Bản không bố trí cốt đai, vì vậy lực cắt của bản hoàn toàn do bê tông chịu

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 3

As(mm2/m)Nhịp biên 3,35 0,096 0,949 285 0,52 8 170 285

Gối 2 3,35 0,096 0,949 285 0,52 8 170 285Nhịp giữa,

1880

313

g L

mm Tính từ trục dầm phụ là : 0

mm

* Thép dọc chịu momen dương :

+ Thép được đặt xen kẽ nhau, khoảng cách từ đầu mút của cốt thép ngắn hơn đến mép tường là:

1880 157

chọn 150mm Khoảng cách từ đầu mút của cốt thép ngắn hơn đến mép dầm phụ là:

1880 235

8l g =8 = mm

* Cốt thép cấu tạo chịu Mômen âm đặt theo phương vuông góc với dầm chính, dọc theo các gối biên và phía trên dầm chính được xác định như sau:

Chọn φ

6, s=200mm có diện tích trên mỗi mét của bản sàn là 141mm2, Asct lớn hơn 50% diện tích cốt thép tính toán tại gối tựa giữa của bản là 0,5.194= 99 mm2, sử dụng các thanh cốt mũ, đoạn vươn ra tính từ mép dầm chính là :

6, s=200 có diện tích trên mỗi mét của bản sàn là 141mm2, với Asct > 15% (vìl2/l1

=6,6/2,1=3,14>3) diện tích cốt thép tính toán tại giữa nhịp biên (nhịp biên

55 55 55

55

55 55

55 55

55 55

55 55

Ø6a280 Ø6a200

Ø6a280 Ø6a200 Ø6a280

Ø6a280 Ø6a280

Ø6a200 Ø6a280

Ø6a280

Hình 8: Mặt cắt A-A và dải cốt thép sàn

Điều kiện để bê tông bản chịu toàn bộ lực cắt là:

8,5416,38

Tỉ số : dp

dp g p

=

16,38 8,54

=1,92 tra phụ lục 8( sách SÀN SƯỜN BÊ TÔNG TOÀNKHỐI_GS TS.NGUYỄN ĐÌNH CỐNG) và bằng phương pháp nội suy ta đượck=0,246 và có được các giá trị : β1

x1=k lob=0,192.6,4m= 1,23 m

+ Mômen dương triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn là:

Đối với nhịp biên: x2 = 0,15.lob =0,15.6,4=0,96m

Đối với nhịp giữa: x3 = 0,15.lo =0,15.6,3=0,945 m

+ Mô men dương lớn nhất cách gối tựa biên 1 đoạn là:

Bảng 4: Tính toán hình bao momen của dầm phụ

Hình 11 : Biểu đồ bao nội lực của dầm phụ

4.Tính cốt thép

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B20 : Rb = 11,5 Mpa ; Rbt = 0,9 Mpa

Cốt thép dọc của đầm phụ sử dụng loại CII: Rs = 280 Mpa

Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại CI: Rsw = 175Mpa

Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 220x500

- Giả thiết a=30 mm suy ra: ho = h-a=500mm-30mm=470 mm (a là chiều dày lớp bảo vệ )

• Tại gối 2 với M-= 72,98 kN.m

s o

M

R hζ =

=596 mm2Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén, bề dày cánh hf = 70mmGiả thiết a =30 mm , ho = 500- 30 = 470mm

Độ vươn của cánh Sf lấy không bé hơn các giá trị sau :

+ lo/6 = 6300/6 = 1050

+ Một nửa khoảng cách thông thủy giữa 2 nhịp cạnh nhau :

lo/2 = 1880/2 = 940 ( do h’> 0,1hf với h= 500 mm và khoảng cách giữa các dầm ngang lớn hơn khoảng cách giữa các dầm dọc 6,6 > 2.1)

712280.0,991.470

5.Chọn và bố trí cốt thép dọc

Bảng bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm

Hình 12 :Bố trí cốt thép chịu lực trong các tiết diện chính của dầm

để tính cốt đai, có ho= 470 mm.a) Kiểm tra điều kiện hạn chế về chịu lực cắt:

Để dầm không bị phá hoại lực cắt phải thỏa mãn :

Q

3 ,min 3 0, 6.0,9.10 0, 22.0, 47 55,836

Do đó cần phải tính toán cốt đai

b) Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên:

o b b w

T

Q

Qmax = ≤0,3ϕ 1ϕ 1

kiện hạn chế theo yêu cầu cấu tạo thì 1 1

1 1

3 ,

0 ϕ ϕ

=0,3.1.11,5.103 0,22.0,47=356,73 kN thỏa mãn Xác định giá trị của tải trọng thường xuyên phân bố liên tục q1

2

1

dp dp

p g

- Kiểm tra: 0

1 max

2h

Q Q

Q b

/4,5947,0.2

836,55

sw sw tt

sw

R A S

q

mm + Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai ( smax)

- Khoảng cách cốt đai lấy theo yêu cầu cấu tạo ( sct ) :

 Ở vùng gần gối tựa lấy bằng 1/4 nhịp dầm khi có tải trọng phân bố đều và lấy bằngkhoảng cách từ gối tựa đến lực tập trung gần nhất ( nhưng không nhỏ hơn 1/4 nhịp) :

chiều cao tiết diện h =500mm> 450mm nên

) 500 , 3

 Trên các phần còn lại của nhịp :

Chiều cao tiết diện h =500 mm > 300 mm nên

) 500 , 4 / 3 min( h mm

sct ≤

= min(3.500/4,500mm)=min(375,500mm)=375mm

 Giá trị khoảng cách cốt đai bố trí :

s = min (stt , sct , smax)=min(296,38; 160; 646 mm)= 160 mm

c Kiểm tra neo cốt thép:

 Cốt thép ở phía dưới sau khi cắt , số còn lại khi kéo vào gối đều phải đảm bảo lớn hơn 30%As diện tích cốt thép giữa nhịp:

* Nhịp biên có 3φ

18(As=7,63 cm2),sau khi cắt cốt thép (cắt 1φ

18) còn lại neo vào gối là 2φ

18

có As=5,09cm2>0,3.7,63=2,29cm2 (thỏa mãn)

* Nhịp 2 có 2φ18, (As=509 cm2), neo vào gối là 2φ18 có As=5,09cm2>0,3.5,09=1,53 cm2 (thỏa

mãn)

2 Xác định tải trọng: Tải trọng từ bản sàn truyền lên dầm phụ rồi từ dầm phụ truyền lên dầm

3 Xác định nội lực:

a Biểu đồ bao mômen

* Các trường hợp đặt tải:

Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải đựoc trình bày như hình 13,

Xác định biểu đồ mômen cho từng trường hợp đặt tải :

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

MG = α.G.l = α.67,32.6,6= 444,31α

MPi = α.P.l = α.108,11.6,6 = 713,53αMo=P.l1=108,11.2,1=227 kNm

Kết quả tính biểu đồ mômen cho từng trường hợp tải được trình bày trong bảng 6

* Trong sơ đồ Mp3 còn thiếu α

để tính momen tại các tiết diện 1,2,3,4 ta cắt rời các nhịp AB

;BC Nhip 1 và 2 có tải trọng , tính Mo của dầm đơn giản kê lên 2 gối tự do

Mo=P.L1=108,11kN.2,1m=227 kNm Dùng phương pháp treo biểu đồ, quan hệ hình học , xác định được các giá trị momen :

Hình 15 : Sơ đồ bổ trợ tính toán MP3

Hình 17 : Sơ đồ tính toán mô men trong dầm

Biểu đồ bao mômen xác định theo phương pháp tổ hợp

Biểu đồ bao mômen :

Tung độ của biểu đồ bao mômen :

- Mômen tại gối B là MmgB= 321,5 kN.m

- Mômen tại gối C là MmgC= -257,54 kN.m

Biểu đồ mômen tại gối B

Giữa nhịpbiên

Bên tráigối B

Bên phảigối B

Giữa nhịp2

Bên tráigối C

Bêtông có cấp độ bền chịu nén B20: Rb=11,5 Mpa ; Rbt = 0,9 Mpa

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

Cốt đai của dầm chính sử dụng loại C I: Rsw= 175 Mpa

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

S

+bề dày bản hB = 70 mm nên

2400

300

Hình 21 : Tiết diện tại gối và nhịp dầm chính

 Tại nhịp biên với M=309,82 kN.m

1859280.0,985.605

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

bdc×hdc = 300×650 mm Ở trên gối cốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trêncùng của cốt thép dầm phụ nên a khá lớn

Giả thiết agối = 70 mm ⇒ h0= h - agối = 650 - 70 = 580 (mm)

2373280.0,834.580

Bố trí cốt thép tại các tiết diện chínhc) Kiểm tra lại h o

+ Với cốt thép chịu mô men dương, đặt 1 lớp, chọn chiều dày lớp bảo vệ 30mm >φ

maxa= 30+28/2=44mm

hot=650-44=606>ho=605

vậy hot lớn hơn trị số đã dùng để tính 605mm , như vậy là an toàn

+Với cốt thép chịu mô men âm, chiều dày lớp bảo vệ tính đến mép trong cốt thép phía trên của dầm phụ bằng 36mm ( chiều dày lớp bảo vệ 20mm và đường kính cốt thép φ

16)

Tại gối C đặt 1 lớp thép, a= 36+28/2=50mm <70mm vậy là an toàn

+ Tại gối B đặt cốt thép 1 lớp a=36+28/2=50mm<70mm đảm bảo an toàn

hot=650-50=600 > ho=580mm

+ Kiểm tra khoảng hở cốt thép 1 hàng 4φ

28 Lớp bảo vệ ở mặt bên chọn là c=30mm>φ

Khi đặt cốt thép cách đều nhau thì khoảng

5.Tính toán cốt thép chịu lực cắt

Từ biểu đồ lực cắt của dầm chính có :

Bên phải gối A: QAP=140,72kN dầm có lực cắt là hằng số trong đoạn l1

Bên trái gối B: QBT= 229,38 kN dầm có lực cắt là hằng số trong đoạn l1

Bên phải gối B : QBP=205,39kN dầm có lực cắt là hằng số trong đoạn l1

Bên trái gối C QCT=195,63kN dầm có lực cắt là hằng số trong đoạn l1

bh R Q

< b o

bh R

3,0

b b

SW SW tt

Khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng:

Qu=Qb+Qsw=Mb/C 1 +q sw C 0= 198,31/2+130,83.1,23m=260,08kN>

229,38

T B

(thỏa mãn)

6.Tính toán cốt treo

Bố trí cốt treo

Tại những chỗ dầm phụ kê lên dầm chính cần có cốt treo để gia cố cho dầm chính( tránh

sự tập trung ứng suất làm phá hoại dầm chính),

Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính là:

P1=G1+P= 56,36+108,11=164,47 kN

hs = h0 − hdp =606 - 500 =106 (mm)

3 1

0 w

160

606

691, 69175

S

s

SW

h P h A

s

s s

A m

n A

Chọn m = 6 , đặt mỗi bên mép dầm phụ 3 đai trong đoạn h=106-35=71mm

S S b

S S b

Bảng 10 Bảng xác định khả năng chịu lực của các tiết diện

Tiết diện Số lượng và diện tích cốt thép h o

(kNm)

Giữa nhịp biên

2φ28+2φ

22- As= 1990mm2 606 0,033 0,984 317,23

Cạnh nhịp biên

28còn 2φ

22As= 760 mm2 609 0,013 0,994 128,82 Trên gối B

2φ28+2φ

28 As=2463mm2 600 0,333 0,834 345.1 Cạnh gối B

28 còn 2φ

28 As=1232mm2 600 0,167 0,917 189,8 Giữa nhịp 2

2φ20+2φ

22 As=1388mm2 594 0,024 0,988 228,08 Cạnh nhịp 2

20 còn 2φ

22, As=760mm2 594 0,013 0,994 125,64 Trên gối C

1φ

28 +2φ

28 As=1847mm2 600 0,25 0,875 275,51 Cạnh gối C

- Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức

s

=

: khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lí thuyết

- Tại đoạn đặt đaiϕ10 210a

Bảng 12 : Bảng xác định đoạn kéo dài W

7 Kiểm tra neo cốt thép

Cốt thép ở phía dưới sau khi cắt phải đảm bảo số còn lại được neo chắc vào gối, Thoả mãn:

St neo

Hình 24 : Mặt cắt biểu đồ bao vật liệu và mặt cắt dọc dầm chính