Đồ án Bê tông cốt thép 1

THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN SÀN I - PHƯƠNG ÁN SÀN Chú thích: 1 –Hệ dầm chính: Gối tựa là tường và cột. 2 –Hệ dầm phụ : Gối tựa là tường và hệ dầm chính. 3 –Bản sàn : Gối tựa là hệ dầm phụ. Số liệu đồ án (1 –E –6) l1=2,1m l2=5,7m P=850kG/m2 II - CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN SÀN 1/ Bản sàn: Ta có: l1=2,1m l2=5,7m Xét tỉ lệ:215,72,712,1ll   > 2 => Đây là bản loại dầm. Chọn chiều dày bản theo biểu đồ hb= 8cm, hoặc chọn theo công thức:1.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN

BÊTÔNG CỐT THÉP I

Hải Phòng, tháng 6 năm 2011

THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN SÀN

1 – Hệ dầm chính: Gối tựa là tường và cột

2 – Hệ dầm phụ : Gối tựa là tường và hệ dầm chính

3 – Bản sàn : Gối tựa là hệ dầm phụ

Số liệu đồ án (1 – E – 6)

II - CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN SÀN

II - THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN SÀN

A – Thiết kế bản sàn

Đây là sàn toàn khối loại bản dầm, vì vậy để tính toán ta cắt một dải rộng 1m theo

phương cạnh ngắn (l1) vuông góc với dầm phụ và tính như dầm liên tục Gối tựa là

Chiều sâu gối tựa của bản kê lên tường là 120mm Phản lực gối tựa của bản ở vị trí

2/ Xác định tải trọng:

a Tĩnh tải:

Gồm: - Trọng lượng bản than BTCT sàn

Lớp vữa láng nền.

Lớp BTCT của bản.

Lớp vữa trát trần.

Hoạt tải tính tốn của bản sàn: ptt=ptc.n3.1

Ta cĩ ptc=850kG/m2, lấy hệ số vượt tải n3=1,2

q l

- Mơmen dương ở nhịp giữa:

Tính toán cốt thép cho bản ta tính theo công thức của cấu kiện bêtông chịu uốn có

tiết diện chữ nhật cốt đơn có chiều cao là hb=0,08m và bề rộng b=1m

Chọn a=1,5cm => Chiều cao làm việc h0=hb-a=8-1,5=65cm

Chọn:

* Tính cốt thép ở nhịp biên và gối biên: M=443,600kG.m=44360kG.cm

Đối với các ô bản có dầm lien kết 4 phía thì ở các nhịp giữa và gối giữa được phép

giảm bớt 20% lượng cốt thép tính toán

=> Lượng cốt thép tại vùng được giảm là: As=0,8.2,11=1,67cm2

Bảng chọn thép sàn

5/ Cấu tạo cốt thép:

* Bố trí cốt thép chịu lực:

Các thanh chịu mômen dương (đặt phía dưới), 1/2 số thanh (thanh số 1) đi suốt nhịp

với khoảng cách 2a=300mm, 1/2 số thanh còn lại (thanh số 2) đến cách mép dầm

phụ ở gối thứ 2 là 1/6l0=1/6.1900=317mm ta sẽ uốn lên để chịu mômen âm ở gối thứ

2, khoảng cách các thanh uốn cũng là 2a=300mm Đăth thanh số 1 và thanh số 2 xen

kẽ nhau => thanh số 1 và thanh số 2 cách nhau a=150mm (thỏa mãn)

với tính toán, ta chỉ cần đặt thêm cốt mũ (thanh số 3) cách nhau 2a=300mm Đặt xen

thanh số 2 và thanh số 3 => khoảng cách giữa chúng là a=150mm (thỏa mãn)

Với cốt mũ (thanh số 3): đoạn từ đầu mút cốt thép đến mép dầm phụ là  l0

Đặt 1/2 số thanh (thanh số 4) chạy suốt nhịp với khoảng cách 2a=260mm Còn 1/2

số thanh còn lại (thanh số 5) đến cách mép dầm phụ ở gối thứ 3 một khoảng là

các thanh số 5 cũng là 2a=260mm Đặt thanh số 4 và số 5 xen kẽ nhau => khoảng

cahcs giữa chúng là a=130mm (thỏa mãn)

- Đối với gối thứ 3:

Khi đã uốn thanh số 5 ở nhịp thứ 2 lên thì tại đây vẫn thiếu 1/2 số thép nữa Ta sẽ

đảo đầu thanh số 5 lại, khoẳng cách giữa các thanh số 5 đảo đầu là 2a=260mm Xen

kẽ với thanh số 5 ở nhịp 2 => khoảng cách sẽ thỏa mãn a=130mm

* Bố trí cốt thép cấu tạo:

Khi tính toán do l2/l1 >2 nên coi bản làm việc theo phương cạnh ngắn, bỏ qua sự

làm việc trên phương cạnh dài Nhưng thực tế ở đó bản có thể chịu mômen âm Vì

thế cần đặt cốt thép để chiu các mômen âm đó, tránh cho bản có những vết nứt và

làm tăng độ cứng toàn bản

- Chọn thép phân bố đặt theo phương cạnh dài có diện tích cốt thép không ít hơn

- Chọn cốt mũ trên tường: Hàm lượng cốt thép không ít hơn 50% cốt thép chịu lực

ở gối giữa => chọn 6, a=250mm

Đảm bảo khoảng cách từ mút cốt thép đến mép trong của tường là:

Kích thước dầm chính đã chọn sơ bộ: hdc=0,7m, bdc=0,28m Chọn sơ bộ bt=0,22m,

nhưng khi chọn đoạn dầm phụ gối lên tường a=0,22m thì tại đó tường phải bổ trụ

them, sao cho bt=0,34m

(Khi giả thiết bdc nên họn trị số bé để tính toán, nếu phải sửa đổi thì sẽ tăng bdc =>

không cần tính lại dầm phụ vì yếu tố an toàn.)

phạm vi đồ án sẽ lấy dầm phụ giữa tính toán đại diện

Dầm phụ chịu tải trọng do bản truyền vào, đó là tải trọng phân bố đều, gồm: tĩnh

tải gdp và hoạt tải pdp

+ Hoạt tải: Với hoạt tải của bản pb1020kg/m truyền vào dầm

nhịp giữa lấy giống nhau Đối với dầm 4 nhịp thì vẽ cho 2 nhịp, còn dầm 3 nhịp thì

vẽ cho một nhịp rưỡi rồi lấy đối xứng

Hệ số 2 để vẽ nhánh âm lấy phụ thuộc vào tỷ số pdp/gdp theo phụ lục 11

Trên nhánh âm, khoảng cách từ điểm mômen bằng 0 đến gối tựa thứ 2 là k.l, với hệ

Nội suy theo phụ lục 11 ta đc: k=0,2769

* Vẽ biểu đồ bao mômen: Chia mỗi nhịp thành 5 đoạn bằng nhau và bằng 0,2l

Tiết diện dầm phụ chọn sơ bộ: b h  200mm 450mm

* Với tiết diện chịu mômen âm:

Cánh chữ T nằm trong vùng kéo nên bỏ qua, tính theo tiết diện chữ nhật

200 450

Kiểm tra h0: lấy lớp bảo vệ là 25mm => a=25+0,5 max ; 35mm => Sự sai khác

là nhỏ vì vậy không phải chọn lại

Chọn dùng 2 16 1 14   (As=4,02+1,539=5,559cm2)

* Với tiết diện chịu mômen dương:

Cánh chữ T nằm trong vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sườn nên tính theo tiết diện chứ T

+ Chiều dày cánh: hf’=hb=8cm

+ Chiều rộng cánh đưa vào tính toán: bf

’

=bdp+2s Nhận thấy: 0,1.hdp=0,1.0,45=0,045m<hb0,08m => Lấy s=6hb=6.0,08=0,48m (Lấy

Do mômen khá lớn nên có khả năng dùng nhiều cốt thép, chọn a=4,5cm

* Kiểm tra điều kiện hạn chế:

trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính.:

(Bằng q: tải trọng phân bố đều trên cấu kiện Trong đó, g là tải trọng thường xuyên

(tĩnh tải) còn v là tải trọng tạm thời)

* Kiểm tra ứng suất nén chính:

Nếu thỏa mãn: Q 0,3 wl. b1.R b h b . 0 thì kích thước đã chọn đủ chịu ứng

21.10

9,13 23.10

s

b

E E

s

A

=> wl   1 1,5 . w   1 1, 5.9,13.0, 001887  1, 026 1,3  (T/m)

Còn b1  1 .R b là hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại

bêtông khác nhau Với bêtông nặng thì  0, 01, Rb tính bằng MPa

=> x.h0  0, 050.41, 6  2, 08cmh b  8cm => trục trung hòa đi qua cánh (x là chiều

cao vùng bêtông chịu nén)

Ta có: M td R A s .s  h0 với    1 0,5   1 0, 5.0, 050  0,975

* Tại gối thứ 2, mômen âm, bỏ qua cánh chứ T vì nó nằm trong phần kéo, tính toán

như tiết diện chữ nhật h b  20cm 45cm

Cạnh gối hai Uốn1 18 , còn2 16 ,

(Các tiết diện chịu mômen dương thì b=bf

’

=120cm)

* Tại gối thứ hai:

+ Cốt thép số 2 (đầu bên phải): Sau khi cắt cốt thép số 2 (1 18 ), tiết diện gần gối thứ hai còn lại cốt thép số 3 (2 16 ) Khả năng chịu lực ở thớ trên là

M=4632,733kGm

Ta thấy tiết diện có M=4632,733kGm nằm giữa tiết diện số 5 có M=6391,296 và tiết diện số 6 có

M=2944,502kGm (Xét nhánh âm bên trên)

Bằng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng ta có:

0,2l 0

x

0,5l0Bằng quan hệ hình học ta xác định được:

Tại đây không có cốt xiên nên Qs.inc=0

=> Điểm cắt thực tế cách điểm cách lý thuyết 1 khoảng:

5

* Tại gối thứ ba:

Sau khi cắt cốt thép số 6 (1 14 ), còn lại cốt thép số 3 (2 16 ) Khả năng chịu lực là 4632,733kGm Tiết diện có M=4632,733kGm nằm giữa tiết diện số 9 có

M=2423,659kGm và tiết diện số 10 có M=5425,454kGm

Tại đây không có cốt xiên nên Qs.inc=0

=> Điểm cắt thực tế cách điểm cách lý thuyết 1 khoảng:

6

* Kiểm tra về uốn cốt thép:

Cốt thép số 2 được sử dụng kết hợp vừa chịu mômen dương ở nhịp biên, vừa chịu mômen âm ở gối thứ 2, nó được uốn bên trái gối thứ 2

Nếu coi cốt thép số 2 được uốn từ trên gối xuống, điểm bắt đầu uốn cách tiết diện trước 500mm > 0,5h0=208mm, điểm kết thúc uốn cách mép trái gối thứ 2 một

đoạn 390+500=890mm nằm ra ngoài tiết diện sau

(1 18) 2

3 (2 16) 7

(2 12)

3 (2 16) 7

(2 12)

6 (1 14)

1 (2 18) 4

(2 16) 1

(2 18)

5 (1 16)

5 (1 16)

4 (2 16) 640

2

(2 16)

3 (1 18)

2

8 6s250 8 6s150

4 (1 16)

C – Tính toán dầm chính

Dầm chính là dầm liên tục ba nhịp, kích thước tiết diện dầm chọn sơ bộ

tường tối thiểu là 340mm, nhưng khi chọn sơ bộ là 220mm nên sẽ phải bổ trụ

Ta tính toán theo sơ đồ đàn hồi, do đó nhịp tính toán của các nhịp bằng khoảng cách giữa tâm các gối tựa như vậy, nhịp tính toán ở nhịp biên và nhịp giữa

Hoạt tải: Pdc=pdp.l2=2142.5,7=12209,4kg/m

* Xác định mômen uốn do tĩnh tải G:

Giá trị tung độ của biểu đồ bao mômen tại các tiết diện được xác định theo công thức:

Xét 4 trường hợp bất lợi của hoạt tải a có:

Pi

Nhận thấy, hệ số  trong sơ đồ MP3 và MP4 còn thiếu để tính mômen tại các tiết

diện 1, 2, 3, 4 Vì vậy ta đem cắt rời các nhịp AB, BC, CD, dùng phương pháp treo

biểu đồ kết hợp các quan hệ tam giác đồng dạng sẽ xác định được các giá trị

M0=25639,74

MCC B

D C

Tung độ của biểu đồ bao mômen:

Mmax=MG+max(MPi) Mmin=MG+min(MPi)

SƠ ĐỒ TÍNH MÔMEN TRONG DẦM

B A

+ Do tác dụng của hoạt tải P: Q Pi .P.12209, 4kG

Hệ số  được lấy theo phụ lục, các trường hợp lấy tải trọng tương tự sơ đồ bất lợi bên biểu đồ bao mômen

Trong đoạn giữa nhịp, suy ra lực cắt Q theo phương pháp mặt cắt, xét cân bằng của dầm

Bảng tính toán và tổ hợp lực cắt:

Đoạn

Bên phải gối A

Giữa nhịp biên

Bên trái gối B

Bên phải gối B

Giữa nhịp giữa

Rs=Rsc=280MPa=2800kG/cm2 Tra phụ lục 8 với hệ số điều kiện làm việc của

bêtông là  b2  1, 0, hệ số hạn chế vùng nén là  R  0,650, R  0, 439 và   R 0, 675

Cánh chứ T nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua, tính theo tiết diện chữ nhật:

hàng trên cùng của cốt thép dầm phụ nên lớp bảo vệ a khá lớn

Cánh chữ T nằm trong vùng nén nên tính theo tiết diện chữ T, bề dày cánh

hf’=hb80mm Giả thiết a=40mm => h0=h-a=700-40=660mm

Do Mmax<Mf => Trục trung hòa đi qua cánh, tính toán như tiết diện chữ nhật:

30180,1.10

17, 05

s s

(2 22) 4

(2 22)

5 (2 20)

Bố trí cốt thép tại các tiết diện chính

> Qbmin => cần phải tính cốt đai và cốt xiên

Giả sử áp dụng cốt đai 8, s=200mm, 2 nhánh, ta sẽ đi kiểm tra khả năng chịu lực cắt của dầm tại các khu vực này

Với Asw=n.asw=2.0,503=1,006cm2 => khả năng chịu lực cắt của cốt đai sẽ là:

w

1750.1, 006

88, 025 / 20

=> Khả năng chịu lực cắt của tiết diện bêtôngvà cốt đai là:

=20553,677kG < Qu => tiết diện bêtông và cốt đai đủ chịu lực cắt

Cần tính toán cốt xiên tại tiết diện bên trái gối B

* Bố trí các lớp cốt xiên:

Trong đoạn dầm dài l1 bên trái gối B, bố trí 2 lớp cốt xiên:

+ Đặt 2 thanh cốt thép 20 làm lớp cốt xiên thứ nhất, As.inc1=6,28cm2

mômen ở gối vừa kết hợp làm cốt thép xiên, có diện tích As.inc2=7,6cm2

- Với chiều cao dầm hdc=700mm, góc hợp bởi cốt xiên và trục dầm lấy bằng 45o

- Đầu lớp cốt xiên thứ nhất cách gối tựa 1 đoạn:

- Cuối lớp cốt xiên thứ nhất cách đầu lớp cốt xiên thứ hai 1 đoạn s=150mm

- Cuối lớp cốt xiên thứ hai cách tiết diện Q > Qu một đoạn s=210mm

BOÁ TRÍ COÁT XIEÂN

C1: khoảng cách từ mép gối đến đầu lớp cốt xiên thứ hai:

C1=1,13m =>

1

18019, 05

15946, 061 1,13

=> thỏa mãn điều kiện cường độ

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

P1=P+G1=pdp.l2+gdp.l2=12209,4+4631,25=16840,65kG

Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai, có diện tích là:

(lấy bằng 20cm) => khoảng cách giữa các đai là 50mm, đai trong cùng cách mép

+ Cốt thép số 6 (đầu bên trái gần gối B):

Sau khi cắt cốt thép số 6, tiết diện nhịp giữa còn lại cốt thép số 5 (2 22 ) ở phía dưới Khả năng chịu lực ở thớ dưới là 13813,16kGm Từ hình vẽ nhận thấy H là

điểm cắt lye thuyết của cốt thép số 6

Dựa vào quan hệ hình học ta có:

+ Xét mặt cắt cốt thép số 2 (đầu bên phải):

Sau khi cắt cốt thép số 2, tiết diện gối B còn lại cốt thép số 3 và số 4

Do x=0,75m > 0,57m => tại đây có lớp cốt xiên thứ nhất (2 20 ) =>

Qs.inc=Rsw.As.inc1.sin =225.105.6,28.10

(TiÕt diÖn sau) TiÕt diÖn sau

1890 1280

Làm tương tự với các thanh cốt thép khác, kết quả tổng hợp trong bảng sau:

Cốt thép số 3 (đầu bên trái) Cách trục gối B là 2568mm W3 440mm(270<20d)

Tại bên trái gối B, cốt thép số 2 được uốn lên kết hợp chịu mômen âm ở gối B Nếu xét uốn từ dưới lên, điểm bắt đầu uốn cách trục B 1 đoạn 1890mm, điểm kết thúc uốn cách trục B 1 đoạn là 1280mm, đảm bảo nằm ra ngoài tiết diện sau

Nếu xét uốn từ trên xuống, điểm bắt đầu uốn cách trục B 1 đoạn 1130mm, đảm bảo điều kiện điểm bắt đầu uốn 1280 > 0,5h0=328mm

- Cốt thép số 7 được sử dụng làm cốt giá

ở nhịp biên, trong đoạn không có mômen

âm Diện tích cốt thép là 3,08cm2 (2 14 ) không nhỏ hơn:

Uốn cốt thép

- Cốt thép số 8 (2 14 ) làm cốt đặt thêm ở mặt bên trên suốt chiều dài dầm, do dầm

cao 700mm, đảm bảo khoảng cách giữa các lớp cốt dọc không < 400mm,

As=3,08cm2 > 0,1%.28.65,5=1,834cm2

17649.68 (2 25) 17649.68 (2 25)

360

(2 20)

6 (2 25+2 22)

2 1 (2 25)

200200200 600

(2 20)

6 (2 25+2 22)

2 1 (2 25)

200200200 600

2

7 (2 14)

9

3 (2 22)

8

(2 14)

MẶT CẮT 4 - 4 MẶT CẮT 5 - 5

4

(2 22)

( 8a200)

10 ( 6a300)

11

2 (2 22)

6

3 (2 22)

8

(2 14)

( 8a200) 10

( 6a300) 11

CÁC MẶT CẮT NGANG

Ghi chú:

- Nhĩm cốt thép CI dùng cho bản sàn và cốt đai: Rs=Rsc=225MPa,

- Hoạt tải tiêu chuẩn: Ptc=850kG/m2

SỐ HIỆU

ĐƯỜNG KÍNH

TỔNG T.LƯỢNG

12 12 12 12 12 12