Đồ án bê tông cốt thép 1 giáo viên đỗ thanh tùng

Sơ đồ xác định nhịp tính toán của dầm phụ Nhịp tính toán dầm phụ lấy theo mép gối tựa.. Cốt dọc a Tại tiết diện ở nhịp Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện t

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Cho mặt bằng dầm sàn như sau:

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng sàn Bảng 1 Tổng hợp số liệu tính toán

(Mpa)

Cốt đai, cốt xiên

Các lớp cấu tạo sàn như sau:

Hình 2 Các lớp cấu tạo sàn

Gạch ceramic δg = 10 mm, γb = 20 kN/m3, γf = 1,1 Vữa lót δv = 25 mm, γb = 18 kN/m3, γf = 1,3 Bêtông Cốt thép δb = hb mm, γb = 25 kN/m3, γf = 1,1 Vữa trát δv = 20 mm, γb = 18 kN/m3, γf = 1,3

chọn bdc = 250 mm

3 Sơ đồ tính

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

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

Đối với nhịp biên:

Hình 3 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của bản

Bảng 2 Tĩnh tải tác dụng lên sàn

Lớp cấu tạo

Chiều dày i

 (mm)

Trọng lượng riêng i

 (kN/m3)

Trị tiêu chuẩn s

g (kN/m2)

Hệ số độ tin cậy về tải trọng

f ,i



Trị tính toán

gs (kN/m2) Gạch ceramic 10 20 0,20 1,1 0,22

Hoạt tải tính toán:

p s

g s

Hình 4 Sơ đồ tính và biểu đồ bao mômen của bản sàn

6 Tính cốt thép

Bêtông có cấp độ bền chịu nén B30: Rb = 17 MPa

Cốt thép bản sàn sử dụng loại CI: Rs = 225Mpa

Từ các giá trị mômen ở nhịp và ở gối, giả thiết a = 15 mm, tính cốt thép theo các công thức sau:

o

h h a 90 15 75 mm

R bhA

R



Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Chọn cốt thép

d (mm)

a (mm)

Asc

(mm2/m) Nhịp biên

Gối 2

Nhịp giữa, gối giữa

6,2 6,77 4,66

0,065 0,071 0,049

0,067 0,074 0,05

380

420

284

0,51 0,56 0,38

M M tiết diện đủ khả năng chịu lực

p

1 3 0, 25 L 0, 25 2300 575

g

          mm chọn αLo = αLob =580 mm

 Đối với ô bản có dầm liên kết ở bốn biên, có thể giảm được khoảng 20% lượng thép so với kết quả tính được Ở đây thiên về an toàn nên ta giữ nguyên kết quả tính

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

s

d6a200A

50%A gèi gi÷a = 0,5 284 = 142 mm

 Cốt thép phân bố chọn theo điều kiện sau:

Hình 6 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của dầm phụ

Nhịp tính toán dầm phụ lấy theo mép gối tựa

Đối với nhịp biên:

g g L 3, 76 2,5 9, 4 kN/m Tổng tĩnh tải:

Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng 4

Mômen âm triệt tiêu cách gối tựa một đoạn:

x  k L 0, 263 5,385 1, 416  m

Mô men dương triệt tiêu cách gối tựa một đoạn:

Đối với nhịp biên:

Q 0, 6 q L 0, 6 36,91 5,385 119,3   kN Bên phải gối thứ 2 và bên trái gối thứ 3:

4 Tính cốt thép

Bêtông có cấp độ bền chịu nén B30: Rb = 17MPa; Rbt = 1,2 Mpa

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

Cốt thép đai của 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

Chiều rộng bản cánh:

'

b b 2S 200 2 540 1280 mm Kích thước tiết diện chữ T  ' ' 

b 1280 mm; h 90 mm; b200 mm; h400 mmXác định vị trí trục trung hòa:

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 bdphdp 200 400 mm

1280

200200

R bhA

R



Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Chọn cốt thép

ΔAs

(%) Chọn Asc

(mm2) Nhịp biên

(1280×400) 97,4 0,034 0,035 993 1,36 6ϕ12+2ϕ16 1080 8,76 Gối 2

200×400) 76,5 0,169 0,186 824,3 1,13 4ϕ12+2ϕ16 854 3,64 Nhịp giữa

(1280×400) 70 0,024 0,024 681 0,93 3ϕ12+2ϕ16 741 8,81

4.2 Cốt ngang

Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối 2 có lực cắt lớn nhất Q = 119,3 kN

Kiểm tra điều kiện tính toán:

Q1,5 1 0 1 1, 2 200 365

        w1 b1 b b o

3

0,3 R bh0,3 1, 06 0,83 1 17.10 0, 2 0,365 327,55 kN

5 Biểu đồ bao vật liệu

5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

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

- Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép dọc ao = 25 mm; khoảng cách thông thủy giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 30 mm

Bảng 6 Tính toán khả năng chịu lực của dầm phụ

(1280×400)

6ϕ12+2ϕ16 Cắt 4ϕ12, còn 2ϕ12+2ϕ16 Uốn 2ϕ12, còn 2ϕ16

0,039 0,022 0,014

103,4 64,5

41

6,2

Gối 2

(200×400) 4ϕ12+2ϕ16 854 44 356 0,198 0,174 76,7 0,3 bên trái Cắt 2ϕ12, còn 2ϕ12+2ϕ16

0,131 0,086

60 39,4 bên phải Cắt 2ϕ12, còn 2ϕ12 + 2ϕ16

0,131 0,086

60 39,4 Nhịp giữa

(1280×400)

3ϕ12+2ϕ16 Cắt 1ϕ12, còn 2ϕ12+2ϕ16 Uốn 2ϕ12, còn 2ϕ16

0,027 0,023 0,014

73,6 61,7

41

4,8

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 độ dốc của biểu đồ bao mo6men

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

Tiết diện Thanh thép Vị trí điểm cắt lý thuyết x

(mm)

Q (kN)

Nhịp biên

bên trái

2 (4ϕ12)

1077 x

284 55,6

5.3 Xác định đoạn kéo dài W

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

R naq

Trong đoạn dầm có cốt đai d6a300 thì:

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

Bảng 8 Xac định đoạn kéo dài W của dầm phụ

Tiết diện Thanh thép Q

Wchọn

(mm) Nhịp biên

bên trái

2 (4ϕ12) 64,6 66 452 240 460 Nhịp biên

bên phải

2 (4ϕ12) 55,6 33 734 240 740 Gối 2

bên trái

7 (2ϕ12) 54 66 387 240 390 Gối 2

bên phải

3 (2ϕ12) 37 66 284 240 290 Nhịp giữa 6

(1ϕ12) 40,7 33 533 240 540

5.4 Kiểm tra về uốn cốt thép

 Bên trái gối 2, uốn thanh thép số 3 (2d12) để chịu mômen

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

Tiết diện trước có [M]tdt = 64,5 kNm (2d12+2d16)

Tiết diện sau có [M]tds =41 kNm (2d16)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước 1 đoạn 820 mm:

820 mm > ho 367

184

2  2  mm Trên nhánh mômen dương, theo tam giác đồng dạng, tiết diện sau cách tiết diện trước một đoạn:

350 + 820 = 1170 mm > 423mm Như vậy điểm kết thúc uốn đã nằm ra ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn:

1170 – 423 = 747 mm

Uốn từ gối 2 xuống nhịp biên: xét phía mômen âm

Tiết diện trước có [M]tdt = 60 kNm (2d12+2d16)

Tiết diện trước có [M]tdt = 39,4 kNm (2d16)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 390 mm:

390 mm > ho 367

184

2  2  mm Trên nhánh mômen âm, theo tam giác đồng dạng, tiết diện sau cách tiết diện trước một đoạn:

60 39, 4

0,38154



 m = 381 mm Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:

350 + 390 = 740 mm > 381 mm Như vậy điểm kết thúc uốn đã nằm ra ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn:

740 – 381 = 359 mm

 Bên phải gối 2, uốn thanh thép số 6 (2d12) để chịu mômen

Uốn từ gối 2 xuống nhịp giữa: xét phía mômen âm

Tiết diện trước có [M]tdt = 60 kNm (2d12+2d16)

Tiết diện sau có [M]tds =39,4 kNm (2d16)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước 1 đoạn 440 mm:

440 mm > ho 367

184

2  2  mm Trên nhánh mômen dương, theo tam giác đồng dạng, tiết diện sau cách tiết diện trước một đoạn:

60 39, 4

0,55737



 m = 557 mm Điểm kết thúc uốn cách tiết diện trước một đoạn:

260 + 440 = 700 mm > 557mm Như vậy điểm kết thúc uốn đã nằm ra ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn:

700 – 557 = 143 mm

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

Tiết diện trước có [M]tdt = 61,7 kNm (2d12+2d16)

Tiết diện trước có [M]tdt = 41 kNm (2d16)

Điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước một đoạn 970 mm:

970 mm > ho 351

176

2  2  mm Trên nhánh mômen âm, theo tam giác đồng dạng, tiết diện sau cách tiết diện trước một đoạn:

260 + 970 = 1230 mm > 509 mm Như vậy điểm kết thúc uốn đã nằm ra ngoài tiết diện sau, điểm kết thúc uốn cách tiết diện sau một đoạn:

1230 – 509 = 721 mm

5.5 Kiểm tra neo, nối cốt thép

 Nhịp biên bố trí 6d12 + 2d16 có As = 1080 mm2, neo vào gối 2d16 có

P G

P G

Tải trọng tác dụng lên dầm chính gồm trọng lượng bản thân go, phần tải trọng từ bản

truyền vào g1, p1 và tải trọng từ dầm phụ truyền vào G1, P dưới dạng lực tập trung

2.1 Tĩnh tải

Trọng lượng bản thân dầm chính (quy về lực tập trung):

o f ,g bt dc dc b 1

G    b (h h )L 1,1 25 0, 25 (0,55 0, 09) 2,5     7,91 kN Trọng lượng bản thân dầm phụ và bản truyền xuống:

1 dp 2

G g L 11,11 5, 76 64 kN Tổng tĩnh tải tập trung: G = Go + G1 = 7,91 + 64 = 71,91 kN

3.1 Biểu đồ bao mômen

Bỏ qua các tải trọng đặt trực tiếp lên gối tựa, trong mỗi nhịp có 1 tải tập trung

Dùng số liệu của phụ lục 12b để xác định tung độ hình bao mômen:

Mmax = αgGL + αp1PL

Mmin = αgGL - αp2PL Với sơ đồ dầm 3 nhịp, trong mỗi nhịp có 1 tải trọng với khoảng cách L/2 có các hệ số α

và tính ra M như bảng 9:

Bảng 9 Xác định tung độ biểu đồ bao mômen

a/L αg αgGL αp1 αp1PL αp2 αp2PL Mmax Mmin

0,5 0,1750 62,9 0,2125 157,9 0,0375 27,86 220,8 35,04 0,833 -0,0416 -14,96 0,0208 15,46 0,0625 46,44 0,5 -61,4

1 -0,1500 -53,93 0,0250 18,58 0,1750 130,03 -35,35 -183,96 1,15 -0,0750 -26,97 0,0063 4,68 0,0813 60,41 -22,29 -87,38 1,2 -0,0500 -17,98 0,0250 18,58 0,0750 55,73 0,6 -73,71 1,5 0,1000 35,96 0,1750 111,46 0,0750 55,73 147,42 -19,77

3.2 Biểu đồ bao lực cắt

Qmax = βgG + βp1P

Qmin = βgG - βp2P

Hệ số β và Qmax, Qmin được trình bày trong bảng 10:

Bảng 10 Xác định tung độ biểu đồ bao lực cắt

Đoạn βg βgG βp1 βp1P βp2 βp2P Qmax Qmin

I 0,3500 25,17 0,4250 63,16 0,0755 11,22 88,33 13,95

II -0,6500 -46,74 0,0250 3,72 0,6750 100,31 -43,02 -147,05 III 0,5000 35,96 0,6250 92,88 0,1250 18,58 128,84 17,38

mg dc

M M M M0,5Qb Với: - M là mômen tiết diện gối tựa;

- Q là lực cắt, lấy bằng độ dốc biểu đồ mômen Mmin ở đoạn gần gối

tr mg

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

Chiều rộng bản cánh:

'

b b 2S 250 2 540 1330 mm Kích thước tiết diện chữ T  ' ' 

b 1330 mm; h 90 mm; b250 mm; h550 mmXác định vị trí trục trung hòa:

c) Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật bdchdc 250 550 mm

Giả thiết agối = 70 mm  ho = h - agối = 550 – 70 = 480 mm

Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng

Chọn cốt thép

ΔAs

(%) Chọn Asc

(mm2) Nhịp biên

(1330×550) 220,8 0,039 0,0398 1607 1,3 4ϕ20+2ϕ16 1659 3,24 Gối B

(250×550) 170,16 0,174 0,193 1406 1,2 2ϕ20+4ϕ16 1432 1,85 Nhịp giữa

        

w1 b1 b b o

3

0,3 R bh0,3 1, 05 0,83 1 17.10 0,5 0, 48 533, 4 kN

  

Q0,3  w1 b1 bR bhb o

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

Khả năng chịu cắt của cốt đai:

sw sw sw

 QA,B < Qswb: không cần tính cốt xiên chịu cắt cho gối A và gối B, nếu có cốt xiên chỉ

là do uốn cốt dọc lên để chịu mômen

Xác định bước cốt đai lớn nhất cho phép:

Q1,5 1 0 1 1, 2 250 480

6 1

7,59

4,83

2 0, 785   chọn 6 đai Vậy bố trí mỗi bên 3 đai, bước đai:

dc dp t

5 Biểu đồ bao vật liệu

5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

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

- Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép dọc ao,nhịp = 25 mm và ao,gối = 40 mm; khoảng cách thông thủy giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 30 mm

Bảng 12 Tính khả năng chịu lực của dầm chính

(1330×550)

2ϕ16+4ϕ20 Uốn 2ϕ20, còn 2ϕ16+2ϕ20 Cắt 2ϕ16, còn 2ϕ20

0,04 0,025 0,015

222,5 149,9

90

0,8

Gối 2

(250×550) 4ϕ16+2ϕ20 1432 69 481 0,196 0,177 174 2,3 bên trái Uốn 2ϕ20, còn 4ϕ16

0,1 0,052

107,1 55,7 bên phải Cắt 2ϕ20, còn 4ϕ16

0,1 0,052

107,1 55,7 Nhịp giữa

(1330×550)

2ϕ16+2ϕ20 Uốn 2ϕ16, còn 2ϕ20

0,025 0,015

149,9

90 1,7

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 độ dốc của biểu đồ bao mômen

Bảng 13 Xác định vị trí và lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết

Tiết diện Thanh thép Vị trí điểm cắt lý thuyết x

(mm)

Q (kN)

Nhịp biên

bên trái

3 (2ϕ16)

Nhịp biên

bên phải

3 (2ϕ16)

990 131,83

Gối 2

bên trái

5 (2ϕ16)

5.3 Xác định đoạn kéo dài W

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức:

R naq

Kết quả tính các đoạn W được tóm tắt trong bảng 16

Bảng 14 Xác định đoạn kéo dài W của dầm chính

Tiết diện Thanh thép Q

Wchọn

(mm) Nhịp biên

bên trái

3 (2ϕ16) 88,32 66 615 320 620 Nhịp biên

bên phải

3 (2ϕ16) 131,83 66 878 320 880 Gối 2

bên trái

5 (2ϕ16) 57,9 66 431 320 440 Gối 2

bên phải

2 (2ϕ20) 39,22 66 330 320 340

5.4 Kiểm tra neo, nối cốt thép

- Nhịp biên bố trí 4d20+2d16 có AS = 1659 mm2, neo vào gối 2d20 có

- Chọn chiều dài đoạn neo vào gối biên là 220 mm và vào các gối giữa là 400 mm

- Tại nhịp giữa nối 2 thanh số 1 (2d16), chọn chiều dài đoạn nối là 320 mm = 20d

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1) TCXDVN 365:2005 Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế NXB Xây dựng, 2005

2) Phan Quang Minh (chủ biên), Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống Kết cấu bêtông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản) NXB Khoa học và kỹ thuật, 2012 3) Nguyễn Đình Cống, Sàn sườn bêtông toàn khối NXB Xây dựng, 2011

4) Võ Bá Tầm – Hồ Đức Duy, Đồ án môn học kết cấu bêtông sàn sườn toàn khối loại bản dầm theo TCXDVN 365:2005 NXB Xây dựng, 2011

5) Nguyễn Văn Hiệp, Hướng dẫn đồ án môn học bêtông cốt thép 1 sàn sườn toàn khối có bản dầm NXB ĐH Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh

MỤC LỤC

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1

II BẢN SÀN 2

1 Phân loại bản sàn 2

2 Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận của sàn 2

3 Sơ đồ tính 3

4 Xác định tải trọng 3

5 Xác định nội lực 4

6 Tính cốt thép 4

7 Bố trí cốt thép 5

III DẦM PHỤ 6

1 Sơ đồ tính 6

2 Xác định tải trọng 7

3 Xác định nội lực 7

4 Tính cốt thép 9

5 Biểu đồ bao vật liệu 11

IV DẦM CHÍNH 16

1 Sơ đồ tính 16

2 Xác định tải trọng 16

3 Xác định nội lực 17

4 Tính cốt thép 19

5 Biểu đồ bao vật liệu 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25