Đồ án môn học kết cấu bêtông cốt thép 1

Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép Mục lục Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục vẽ THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TỒN KHỐI CĨ BẢN LOẠI DẦM 1.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN 1.2 TÍNH BẢN 1.2.1 Chọn kích thước cấu kiện 1.2.2 Sơ đồ tính .5 1.2.3 Tải trọng tính tốn .6 1.2.4 Nội lực tính tốn 1.2.5 Tính cốt thép chịu mơmen uốn 1.2.6 Cốt thép cấu tạo 10 1.3 TÍNH DẦM PHỤ 10 1.3.1 Sơ đồ tính 10 1.3.2 Tải trọng tính tốn .10 1.3.3 Nội lực tính tốn 11 1.3.4 Tính cốt thép dọc .12 1.3.5 Chọn bố trí cốt dọc 15 1.3.6 Tính cốt thép ngang 16 1.3.7 Tính vẽ hình bao vật liệu 18 1.4 TÍNH DẦM CHÍNH 24 1.4.1 Sơ đồ tính 24 1.4.2 Tải trọng tính tốn .24 1.4.3 Nội lực tính toán 24 1.4.4 Tính cốt thép dọc .30 1.4.5 Chọn bố trí cốt dọc 31 1.4.6 Tính cốt thép ngang 32 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép Danh mục bảng biểu Bảng 1: Xác định tĩnh tải ( Bảng 2: Tính tốn hình bao mơmen dầm phụ 12 Bảng 3: Bố trí cốt thép dọc cho tiết diện dầm phụ 15 Bảng 4: Khả chịu lực tiết diện dầm phụ 19 Bảng 5: Mặt cắt lý thuyết cốt thép 20 Bảng 6: Tính tốn tổ hợp mômen 25 Bảng 7: Tính tốn tổ hợp lực cắt 29 Bảng 8: Bố trí cốt thép dọc cho tiết diện dầm 31 Bảng 9: Khả chịu lực tiết diện dầm 35 Bảng 10: Mặt cắt lý thuyết cốt thép 36 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép Danh mục vẽ Hình 1: Sơ đồ sàn Hình 2: Sơ đồ tính tốn nội lực dải bản: (a) Sơ đồ tính tốn; (b) Biểu đồ mômen; (c) Biểu đồ lực cắt Hình 3: Bố trí cốt thép Hình 4: Sơ đồ tính tốn nội lực dầm phụ: (a) Sơ đồ tính; (b) Biểu đồ bao mômen; (c) Biểu đồ bao lực cắt 13 Hình 5: Bố trí cốt thép dọc tiết diện dầm phụ 16 Hình 6: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết cho số 19 Hình 7: Bố trí cốt thép hình bao vật liệu dầm phụ 22 Hình 8: Bố trí cốt thép hình bao vật liệu dầm phụ (tiếp) 23 Hình 9: Sơ đồ tính tốn dầm (a) Sơ đồ dầm (b) Sơ đồ tính dầm 24 Hình 10: Sơ đồ tính bổ trợ mômen số tiết diện 25 Hình 11: Các sơ đồ tải trọng mơmen tương ứng dầm 27 Hình 12: Biểu đồ bao mơ men xác định theo phương pháp tổ hợp 28 Hình 13: Sơ đồ tính mơmen mép gối B 28 Hình 14: Biểu đồ bao lực cắt dầm 29 Hình 15: Bố trí cốt thép dọc tiết diện dầm 32 Hình 16: Bố trí cốt treo 34 Hình 17: Mặt cắt lý thuyết 36 Hình 18: Bố trí cốt thép hình bao vật liệu dầm 39 Hình 19: Bố trí cốt thép hình bao vật liệu dầm (tiếp) 40 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTÔNG CỐT THÉP TỒN KHỐI CĨ BẢN LOẠI DẦM 1.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN (1) Sơ đồ kết cấu sàn theo Hình (2) Kích thước tính từ trục dầm trục tường chiều dày = 2.6 m; = 7.0 m Tường chịu lực có = 0.34 m Cột bêtơng cốt thép tiết diện (3) Sàn nhà dân dụng: cấu tạo mặt sàn gồm bốn lớp Hình Hoạt tải tiêu chuẩn 7.5 kN/m2, hệ số độ tin cậy = = 1.2 (4) Vật liệu: bêtông cấp độ bền theo cường độ chịu nén B20, cốt thép cốt đai dầm dùng nhóm CI, cốt dọc dầm dùng nhóm CI, CIII Các loại cường độ tính tốn: Bê tơng cấp độ bền B20 có = 11.5 MPa, - Với  ≤ 14 , sử dụng cốt thép CI có - Với  >14 , sử dụng cốt thép CIII có = 0.90 MPa, = 27103 MPa = 225 MPa, = 225 MPa, = 175 MPa = 365MPa, = 365MPa, = 290MPa Hình 1: Sơ đồ sàn Đồ án môn học Kết cấu bêtơng cốt thép 1.2 TÍNH BẢN 1.2.1 Chọn kích thước cấu kiện  Chọn chiều dày bản: Trong đó: với hoạt tải mức trung bình; ; Chọn  Chọn tiết diện dầm phụ: Trong đó: → Chọn  ; ; , Chọn tiết diện dầm chính: Trong đó: → Chọn ; ; ; 1.2.2 Sơ đồ tính  Xét tỉ số hai cạnh l2  l1  Cắt dải rộng   , xem làm việc phương vng góc với dầm phụ xem dải làm việc dầm liên tục (như Hình 1) Bản tính tốn với sơ đồ khớp dẻo  Nhịp tính tốn bản: - Nhịp biên: - Nhịp giữa: - Chênh lệch nhịp: Đồ án môn học Kết cấu bêtơng cốt thép 1.2.3 Tải trọng tính tốn Tải trọng tính tốn tính từ lớp cấu tạo sàn Hình liệt kê Bảng sau: Bảng 1: Xác định tĩnh tải ( Giá trị tiêu chuẩn ⁄ Các lớp cấu tạo Hệ số độ tin cậy Giá trị tính tốn ⁄ - Lớp gạch lát dày 10mm, 0.01x20=0.200 1.1 0.220 - Lớp vữa lót dày 30mm, 0.03x18=0.504 1.3 0.702 0.0925 = 2.250 1.1 2.475 0,01518= 0.270 1.3 0.351 - Bản bêtông cốt thép dày 90mm, - Lớp vữa trát dày 10mm, Tổng cộng 3.224  Lấy tròn tĩnh tải:  Hoạt tải:  Tải trọng tồn phần tính tốn:  Tính tốn với dải rộng 3.748 có: ⁄ ⁄ 1.2.4 Nội lực tính tốn  Mơmen uốn nhịp biên gối thứ hai: (  ( ) Mômen uốn gối nhịp giữa: (  ) ) ( ) Giá trị lực cắt: Sơ đồ tính tốn nội lực dải thể Hình Đồ án mơn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 2: Sơ đồ tính tốn nội lực dải bản: (a) Sơ đồ tính tốn; (b) Biểu đồ mơmen; (c) Biểu đồ lực cắt 1.2.5 Tính cốt thép chịu mơmen uốn  Chọn  Tại gối biên nhịp biên với cho tiết diện, chiều cao làm việc là: ta có: Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtơng cốt thép tồn khối” có , tính theo cơng thức: √ √ Diện tích cốt thép cần thiết hàm lượng cốt thép: Chọn thép có đường kính 8mm, , khoảng cách cốt thép : Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép → Chọn  , Tại gối nhịp giữa, với Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtơng cốt thép tồn khối” có , tính theo cơng thức: √ √ Diện tích cốt thép cần thiết hàm lượng cốt thép: Chọn thép có đường kính 6mm, → Chọn  , , khoảng cách cốt thép : Tại nhịp gối vùng phép giảm đến tối đa 20% cốt thép, có Hàm lượng cốt thép : Chọn thép có đường kính 6mm, → Chọn  , , khoảng cách cốt thép : Kiểm tra lại chiều cao làm việc với lớp bảo vệ cho 10 mm : Như trị số dùng để tính tốn  Cốt thép chịu mômen âm với ⁄ thiên an toàn ⁄ , trị số cốt thép chịu mơmen âm tính từ mép dầm phụ : trục dầm phụ :  , đoạn vươn tính từ Bản khơng bố trí cốt đai, lực cắt hồn tồn bêtơng chịu, do: Đồ án mơn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 3: Bố trí cốt thép Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1.2.6 Cốt thép cấu tạo  Cốt thép chịu mômen âm đặt theo phương vng góc với dầm chính: chọn , có diện tích mét 141 mm2, lớn 50% diện tích cốt thép tính tốn gối tựa 0.5x277.49=138.75mm2 Sử dụng cốt mũ, đoạn vươn tính từ mép dầm là: Tính từ trục dầm :  Cốt thép phân bố đặt vng góc với cốt thép chịu lực: chọn , có diện tích mét 113 mm2, đảm bảo lớn 20% diện tích cốt thép tính tốn nhịp (nhịp biên 0.2x405.68=81.13 mm2, nhịp 0.2x277.49=55.50 mm2)  Cách bố trí thép sàn thể Hình 1.3 TÍNH DẦM PHỤ 1.3.1 Sơ đồ tính Dầm phụ dầm liên tục nhịp đối xứng Xét nửa bên trái dầm (như Hình 4) Dầm gối lên tường đoạn không nhỏ 220, Bề rộng dầm Dầm phụ tính tốn sơ đồ khớp dẻo  Nhịp tính tốn dầm phụ: - Nhịp biên: - Nhịp giữa: - Chênh lệch nhịp: 1.3.2 Tải trọng tính tốn  Tĩnh tải: - Tải trọng thân dầm (không kể phần dày 90mm): ( - ) Tĩnh tải truyền từ bản: 10 Đồ án môn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 11: Các sơ đồ tải trọng mơmen tương ứng dầm 27 Đồ án mơn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 12: Biểu đồ bao mô men xác định theo phương pháp tổ hợp  Xác định mômen mép gối B: Từ hình bao mơ men gối B, thấy phía bên phải độ dốc biểu đồ bé phía trái Tính mơmen mép bên phía phải gối B có trị tuyệt đối lớn ( ) Hình 13: Sơ đồ tính mơmen mép gối B  Xác định mômen mép gối C: 28 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1.4.3.2 Xác định biểu đồ bao lực cắt Tung độ biểu đồ bao lực cắt;: - Do tác dụng tĩnh tải : - Do tác dụng hoạt tải : Trong hệ số lấy theo phụ lục 12 sách „Sàn sườn bê tơng cốt thép tồn khối „, trường hợp tải trọng lấy theo Hình 11, kết ghi Bảng Bảng 7: Tính tốn tổ hợp lực cắt Lực cắt (kN) Bên phải Giữa nhịp Bên trái Bên phải Giữa Bên phải gối A biên gối B gối B nhịp gối C 0.714 … -1.286 1.005 … -0.995 70.473 -28.229 -126.931 99.196 0.494 -98.208 0.857 … -1.143 0.048 … 0.048 140.377 -23.423 -187.223 7.860 7.860 7.860 -0.143 … -0.143 1.048 … -0.952 -23.423 -23.423 -23.423 171.662 7.862 -155.938 0.679 … -1.321 1.274 … -0.726 111.220 -52.580 -216.380 208.681 44.881 -118.919 -0.095 … -0.095 0.810 … -1.190 -15.561 -15.561 -15.561 132.678 -31.122 -194.922 0.810 … -1.190 0.286 … 0.286 132.678 -31.122 -194.922 46.847 46.847 46.847 … … 0.036 0.178 … … 5.897 5.897 5.897 29.156 29.156 29.156 210.850 -22.332 -120.944 307.877 47.341 -51.361 47.050 -80.809 -343.311 107.056 -30.628 -293.130 Hình 14: Biểu đồ bao lực cắt dầm 29 Đồ án mơn học Kết cấu bêtơng cốt thép 1.4.4 Tính cốt thép dọc Bêtơng cấp độ bền B20 có = 11.5 MPa, - Với  ≤ 14 , sử dụng cốt thép CI có - Với  >14 , sử dụng cốt thép CIII có = 0.90 MPa, = 225 MPa, = 27103 MPa = 225 MPa, = 365 MPa, = 175 MPa = 355 MPa, = 290MPa 1.4.4.1 Với mơmen âm Tính theo tiết diện hình chữ nhật Ở gối cốt thép dầm ; phải đặt xuống phía hàng thép dầm phụ nên → thiết  lớn Giả Tại gối B, với √ √ √ √ Kiểm tra:  Tại gối C, với Kiểm tra: 1.4.4.2 Với mơmen dương Tính theo tiết diện hình chữ T có cánh nằm vùng nén, bề dày cánh → Giả thiết  Độ vươn cánh   ⁄ ; lấy không lớn giá trị bé số trị số sau: ⁄ Một nửa khoảng cách thơng thủy hai dầm cạnh 30 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép , với (do khoảng cách dầm ngang dầm phụ có khoảng cách 2.5m) → Vậy Chọn Bề rộng cánh  Tính Vậy → Trục trung hòa qua cánh Tính theo tiết diện chữ nhật  ; ; Tại nhịp biên, với √ √ √ √ Kiểm tra:  Tại nhịp thứ 2, với Kiểm tra: 1.4.5 Chọn bố trí cốt dọc Bảng 8: Bố trí cốt thép dọc cho tiết diện dầm Tiết diện tính tốn Cốt thép Diện tích Nhịp biên Gối B Nhịp Gối C 2344.05 3487.55 1565.75 2670.33 228+228 228+228+228 225+222 225+225+222 2463.0 3694.5 1742.1 2723.8 31 Đồ án môn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 15: Bố trí cốt thép dọc tiết diện dầm 1.4.6 Tính cốt thép ngang   Các giá trị lực cắt dầm (Hình 14) - Bên phải gối A, dầm có lực cắt - Bên trái gối B, dầm có lực cắt - Bên phải gối B, dầm có lực cắt - Bên trái gối C, dầm có lực cắt số đoạn số đoạn số đoạn số đoạn Lấy lực cắt lớn bên trái gối B, để tính cốt đai, - Kiểm tra khả chịu ứng suất nén bụng dầm theo công thức: →Kết luận đủ khả chịu lực - Khả chịu cắt nhỏ bêtơng : →Do phải tính tốn cốt thép ngang - Tính cốt đai khơng bố trí cốt xiên: √ Cho tông cốt đai chịu với ý nghĩa toàn lực cắt bê Để tránh phá hoại dòn, cốt đai phải chịu lực cắt khơng khả chịu lực cắt tối thiểu bê tơng Tính Từ tính với theo công thức: theo công thức 32 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép √ √ Và khoảng cách từ lực tập trung đến mép gối tựa Dùng cốt đai 10 hai nhánh ta tính được: Tính khoảng cách lớn cốt đai theo công thức: Theo điều kiện cấu tạo ta có: ( ) Chọn khoảng cách cốt đai: Chọn Tại gối khác có lực cắt bé nên tính lớn hơn, tính tốn hồn tồn tương tự ta bố trí đai 10, hai nhánh, s =150mm cho đoạn dầm gần gối tựa A C thỏa mãn yêu cầu cấu tạo chịu lực - Xác định vùng đặt cốt đai thưa ( ) Lực cắt mà dầm bê tơng khơng có cốt đai chịu theo công thức: Lực cắt lớn đoạn dầm Như đoạn dầm (khoảng 2,6m) bê tông đủ chịu lực cắt nên cốt đai bố trí theo yêu cầu cấu tạo Chọn cốt đai: chọn 10, hai nhánh, bố trí cho đoạn dầm đảm bảo yêu cầu chịu lực cấu tạo 1.4.6.1 Tính cốt treo Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm cần bố trí cốt treo để gia cố cho dầm Lực tập trung dầm phụ truyền vào dầm là: Cốt treo đặt dạng cốt đai, diện tích tính tốn: 33 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép Dùng đai 12 có , số nhánh ns=2, số lượng đai cần thiết là: Đặt bên mép dầm phụ đai, đoạn Khoảng cách đai 50mm, đai cách mép dầm phụ 50mm Hình 16: Bố trí cốt treo 1.4.6.2 Tính vẽ biểu đồ bao vật liệu 1.4.6.3 Tính khả chịu lực  Tại nhịp biên, mômen dương, tiết diện chữ T có cánh nằm vùng nén, bề rộng cánh , bố trí cốt thép 228+228, diện tích , - trục trung hòa qua cánh  Tại gối B, mơmen âm, tiết diện chữ nhật Bố trí cốt thép : - Hàng 228+228, -Hàng 228, , , 34 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép  Kết tính tốn khả chịu lực mặt cắt tổng hợp Bảng Mọi tiết diện tính tốn theo trường hợp tiết diện đặt cốt đơn (với tiết diện chịu mô men dương thay ) Bảng 9: Khả chịu lực tiết diện dầm Tiết diện Giữa nhịp biên Số lượng diện tích cốt thép (mm2) 228+228- (mm) (kNm) 656 0.043 0.979 577.356 Cạnh nhịp biên Cắt 228 228 - 656 0.021 0.989 291.627 Trên gối B 228+228+228 - 630 0.620 0.690 586.190 646 0.403 0.798 463.439 646 0.202 0.899 261.047 646 0.403 0.798 463.439 Cạnh trái gối B Cạnh trái gối B Cạnh phải gối B Cắt 228 228+ 228Cắt 228 228Cắt 228 228+ 228- Cạnh phải gối B Cắt 228 228- 646 0.202 0.899 261.047 Giữa nhịp 225+ 222- 658 0.030 0.985 421.122 Cạnh nhịp Cắt 222 225 - 658 0.016 0.992 233.913 Trên gối C 225+225+222 - 630 0.457 0.771 483.090 Cạnh trái gối C Cắt 222 225+ 225- 648 0.321 0.840 389.968 Cạnh trái gối C Cắt 225 225- 648 0.160 0.920 213.604 1.4.6.4 Xác định mặt cắt lý thuyết  Cắt thép số (đầu bên trái, gần gối B): sau cắt thép số 4, tiết diện nhịp thứ hai lại cốt thép số (225) phía trên, khả chịu lực thớ 233.913kNm Biểu đồ vật liệu cắt biểu đồ bao mômen điểm H, mặt cắt lý thuyết cốt 35 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép thép số Bằng quan hệ hình học tam giác đồng dạng, xác định khoảng cách từ điểm H đến mép phải trục B 2079mm (Hình 17) Hình 17: Mặt cắt lý thuyết Tiến hành tương tự cho cốt thép khác, kết ghi Bảng 10 Bảng 10: Mặt cắt lý thuyết cốt thép Cốt thép Mặt cắt lý thuyết Cốt thép số (đầu bên trái) cách mép trái gối A 1382mm Cốt thép số (đầu bên phải) cách mép phải gối B 2009mm Cốt thép số (đầu bên trái) cách mép trái gối B 2079mm Cốt thép số (đầu bên phải) cách mép phải gối C 1816mm Cốt thép số (đầu bên trái) cách mép trái gối B 489mm Cốt thép số (đầu bên phải) cách mép phải gối B 531mm Cốt thép số (đầu bên trái) cách mép phải gối B 1077mm Cốt thép số (đầu bên phải) cách mép trái gối B 1310mm Cốt thép số (đầu bên trái) cách mép trái gối B 2806mm Cốt thép số (đầu bên phải) cách mép phải gối B 1863mm Cốt thép số (đầu bên trái) cách mép phải gối C 695mm Cốt thép số 10 (đầu bên trái) cách mép phải gối C 1702mm Đoạn kéo dài 36 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép Xác định đoạn kéo dài cốt thép số (ở bên trái ) độ dốc biểu đồ mô men: Tại khu vực cắt cốt thép số khơng có cốt xiên Tại khu vực cốt đai Do vậy: Lấy tròn: Kiểm tra neo cốt thép Cốt thép phía sau uốn, cắt, số cònlại kéo vào gối phải đảm bảo lớn 1/3 diện tích cốt thép nhịp: Nhịp biên 228+228 cắt 228 228, diện tích 50% vào gối; Nhịp 225+222 cắt 222 225, diện tích 56% vào gối; - Tại gối A: Đoạn neo cốt dọc (Với số 1) - Tại gối B: Đoạn neo cốt dọc (Với số không dùng để tính cốt Đoạn neo cốt dọc (Với số khơng dùng để tính cốt kép) kép) Cốt thép cấu tạo a Cốt thép số ( có mơmen ): Cốt thép sử dụng làm cốt giá nhịp biên, đoạn không âm Diện  b Cốt thép số 10 (  tích cốt thép 308mm2, không nhỏ ): Cốt thép sử dụng làm cốt thép phụ đặt thêm mặt bên suốt chiều dài dầm, dầm cao 700mm, đảm bảo để khoảng cách lớp cốt dọc 37 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép khơng nhỏ 400mm Diện tích cốt thép 308mm2, không nhỏ   38 Đồ án mơn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 18: Bố trí cốt thép hình bao vật liệu dầm 39 Đồ án mơn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 19: Bố trí cốt thép hình bao vật liệu dầm (tiếp) 40 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống Kết cấu Bêtơng cốt thép-Phần cấu kiện bản: Nhà Xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội; 2013 [2] Nguyễn Đình Cống, Nguyễn Duy Bân, Nguyễn Thị Thu Hường Sàn sườn Bêtông cốt thép toàn khối: Nhà Xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội; 2013 41 ... -23.423 17 1.662 7.862 -15 5.938 0.679 … -1. 3 21 1.274 … -0.726 11 1.220 -52.580 - 216 .380 208.6 81 44.8 81 -11 8. 919 -0.095 … -0.095 0. 810 … -1. 190 -15 .5 61 -15 .5 61 -15 .5 61 132.678 - 31. 122 -19 4.922 0. 810 ... 220 +1 20 942.5 2 18 +1 20 2 16 +1 16 2 16 +1 18 823 .1 603.2 656.6 2 16 +1 16 603.2 15 Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép Hình 5: Bố trí cốt thép dọc tiết diện dầm phụ 1. 3.6 Tính cốt thép ngang  Các... khơng bố trí cốt đai, lực cắt hồn tồn bêtông chịu, do: Đồ án môn học Kết cấu bêtơng cốt thép Hình 3: Bố trí cốt thép Đồ án môn học Kết cấu bêtông cốt thép 1. 2.6 Cốt thép cấu tạo  Cốt thép chịu