Thiết Kế Sàn Sườn Có Bản Loại Dầm

LờI NóI ĐầU Sàn bêtông cốt thép được dùng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Nó có thể được thi công đổ bêtông tại chổ tạo nên sàn toàn khối, được thi công lắp ghép hoặc nửa lắp ghép. Bộ phận chủ yếu của kết cấu sàn là bản nằm ngang. Tuỳ theo kết cấu trực tiết đỡ bản mà phân biệt thành sàn sườn và sàn nấm. Trong đồ án môn học này khối lượng công việc khá nhiều và nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo dẫn, cộng thêm kiến thức mà em học được để hoàn thành công việc. Tuy nhiên do đây là đồ án tính toán đầu tay nên trong quá trình tính toán không thể không có thiếu sót mong quý thầy thông cảm và bỏ qua. Thi t K S n S n Có B n Lo i D m ế ế à ườ ả ạ ầ 1. Sơ đồ sàn như hình vẽ . 2. Các kích thước từ trục dầm và trục tường là l 1 = 2,5 m , l 2 = 6,2 m . Tường chịu lực có chiều dày t = 34cm 3. Cấu tạo mặt sàn gồm 3 lớp Hoạt tải tiêu chuẩn P tc = 850 kG/m 2 , hệ số vượt tảI: n = 1,2 4. Vật liệu : Bêtông mác 200 , cốt thép của bản và cốt đai của dầm loại AI , cốt dọc của dầm loại AII. Trát bằng vữa tam hợp d y 10 mmà Bản bê tông cốt thép Vữa xi măng-cát d y 20mmà A D CB 3x2500 3x2500 3x2500 1 2 3 4 5 620062006200 6200 I. Các số liệu tính toán của vật liệu : - Bêtông mác 200 có R n = 90 kG/cm 2 , R k = 7,5 kG/cm 2 - Cốt thép AI có R a = 2100 kG/cm 2 ; R ađ = 1700 (kG/cm 2 ) - Cốt thép AII có R a = R’ a = 2700 kG/cm 2 ; R ax = 2150 kG/cm 2 II. Tính toán bản : 1. Sơ đồ sàn Tỷ số 1 2 l l = 3 2,6 = 2,06 > 2 , xem bản làm việc theo một phương . Ta có sàn sườn toàn khối có bản loại dầm . Các dầm qua trục 2 , 3, 4 là dầm chính , vuông góc với dầm chính là dầm phụ . Cắt 1 dãi bản rộng 1m , vuông góc với các dầm phụ và được xem là các dầm liên tục để tính toán a. Bản Chiều dày h b = 1 l. m D .Chọn D = 1 ; m = 35 Suy ra h b = 3000. 35 1 = 85,7 mm , chọn h b = 9cm b. Dầm phụ Nhịp dầm : l dp = l 2 = 650 cm : Nhịp dầm phụ (chưa phải là nhịp tính toán). - Chiều cao h dp = dp dp l. m 1 ; chọn m dp = 13 h dp = 13 5,6 = 0,5 m . Chọn h dp = 50 cm - Bề rộng : b dp =(0,3÷0,5).h dp , chọn b dp = 0,4h dp = 20cm. c. Dầm chính : Bằng cách chọn tương tự như trên ta chọn được : Nhịp dầm chính : l dc = 3x3 = 9 (m), Chọn m = 12 ta có : h dc = dc l. m 1 = 10 9 = 0.9cm. Chọn h dc = 90 cm. b dc =(0,3÷0,5).h dc = (27÷45)cm. Chọn b dc = 30 cm. 3. Nhịp tính toán của bản - Nhịp giữa : l = l 1 - b dp = 3 - 0,2 = 2,8m - Nhịp biên : l b = l 1 - 2 dp b - 2 t + 2 h b = 3 - 2 2.0 - 2 34,0 + 2 08,0 = 2,77 m Chênh lệch giữa các nhịp : %100. 8,2 77,28,2 − = 1.07% 4. Tải trọng trên bản : Hoạt tải tính toán : P b = 650.1,2 = 780 (kG/cm 2 ) Các lớp Tiêu chuẩn n Tính toán -Vữa ximăng 2cm , 0 γ = 2000 kG /m 3 0,02.2000 = 40 - Bản bêtông cốt thép dày 9cm 0,09.2500 = 200 - Vữa trát 1cm , 0 γ = 1800 kG/m 2 0,01.1800 = 18 40 225 18 1,2 1,1 1,2 48 247,5 21,6 Cộng 317,1 Vậy g b = 320 (kG/cm 2 ) - Tải trọng toàn phần : q b = 780 + 320 = 1100 (kG/m 2 ) Tính toán với bản rộng b 1 = 1m , có q b = 1100 kG/m 5. Tính giá trị mômen - Ở nhịp giữa và gối giữa : M nhg = M g = 16 l.q 2 b = 16 )8,2.(1100 2 = 539 kGm 100 100 100 100 170 100 100 2500 2500 2500 770 539 539 539 539 539 770 2770 2800 2800 2800 q = 1100 kG/cm Sơ đồ tính của bản - Ở nhịp biên và gối thứ hai : M nhb = M gb = 11 l.q 2 bb = 11 )775,2.(1100 2 = 770 kGm 6. Tính cốt thép Chọn a 0 = 1,5 ⇒ h 0 = 9- 1,5 = 7,5 cm a. Ở gối và nhịp biên Ta có : A = 2 0n bhR M = 2 )5,7.(100.90 77000 = 0,152< 0,3 ⇒ γ = 0,5(1 + 152,0.21 − ) = 0,917 Từ M = γ R a F a h 0 ⇒ F a = 5,7.917,0.2100 77000 = 5,33 (cm 2 ) µ = 100.5,10 96,3 = 0,71%( thoả mãn ) Dự kiến dùng thép φ 8 , f a = 0,50 cm 2 Khoảng cách a = a a1 F f.b = 33,5 50,0.100 = 9,38 (cm) Chọn φ 8 , a = 9cm , F a = 5,5 (cm 2 ) b. Ở nhịp giữa A = 2 0n bhR M = 2 )5,7.(100.90 53900 = 0,106 < 0,3 ⇒ γ = 0,5(1 + 106,0.21 − ) = 0,943 Từ M = γ R a F a h 0 ⇒ F a = 5,7.943,0.2100 53900 =3,63 cm 2 µ = 100.5,7 63,3 = 0,48%( thoả mãn ) Dùng φ 8 , f a = 0,5 Khoảng cách a = a a1 F f.b = 63,3 5,0.100 = 13,77 (cm), chọn a = 14 (cm) Chọn φ 8 , a = 14cm ,F a = 3,57cm 2 - Ở nhịp giữa và gối giữa trong vùng được phép giảm 20% cốt thép F a = 0,8.3,63 = 2,904 cm 2 Tỉ lệ cốt thép µ = 100.5,7 904,2 = 0,39% Chọn φ 8 , f a = 0,5 Khoảng cách a = a a1 F f.b = 904,2 5,0.100 = 17,12 cm . Chọn a = 17, F a = 2,94cm 2 Kiểm tra chiều cao làm việc h 0 . Lấy lớp bão vệ 1 (cm), tính lại với tiết diện dùng f8 có a 0 = 1,4, h 0 =7,6(cm) xấp xỉ nhau c. Cốt thép chịu mômen âm g =320 < P b = 780 < 3g b = 960 , chọn v = 0,25 Nên áp dụng công thức tính đoạn thẳng từ mút cốt mủ đến mép dầm phụ : i= v.l = 0,25.2,8 = 0,7 (m) Khoảng cách từ mút cốt mủ đến trục dầm : 2 2,0 + 0,7 = 0,8 (m) Ta sử dụng cách uốn phối hợp ở nhịp và gối : Đoạn thẳng từ điểm uốn đến mép dầm là : 1/6.l = 1/6.2,8 = 0,47 (m) - Khoảng cách từ trục dầm phụ đến điểm uốn : 0,1 + 6 1 l = 0,1 + 0,47 = 0,57 (m) 7. Cốt thép đặt theo cấu tạo - Cốt thép chịu mômen âm đặt theo phương vuông góc với dầm chính chọn f8 a=25cm , diện tích trong mỗi mét của bản 2,12cm 2 > 50%F a = 0,5.3,57 = 1,79cm Dùng các thanh cốt mủ ở phần bản chịu mômen âm phía trên dầm chính mà trong tính toán ta đã bỏ qua Chọn các thanh mủ .Khoảng cách tính đến trục dầm : 1/4.l nhg + 2 dc b = 2,8/4 + 0,15 = 0,95 (m) Chiều dài toàn bộ đoạn thẳng : 2x95 = 190(cm) , kể đến hai móc vuông 8 (cm ), thì chiều dài thanh này là : 190 + 2x8 = 206 (cm) - Cốt thép bố trí phía dưới chọn 6 φ , a = 25(cm), có diện tích 1m bề rộng là : 0,283. 25 100 = 1,132 cm 2 > 20% F a ở nhịp giữa và nhịp biên + Nhịp giữa : 20%.3,57 = 0,714 cm 2 + Nhịp biên : 20%.5,63 = 1,126 cm 2 Trên hình vẽ thể hiện bố trí thép trên mặt cắt vuông góc với dầm phụ ở phạm vi giữa trục 1 và 2 cũng như giữa trục 4 và 5 , mặt cắt thể hiện 3 nhịp của bản từ trục A đến trục B . Cấu tạo từ trục 4 đến trục 5 lấy đối xứng với đoạn vẽ . Phần các ô bản gạch xiên là được giảm 20% lượng cốt thép . Cách bố trí cốt thép củng tương tự như từ trục 1 đến trục 2 chỉ khác là thay khoảng cách a = 280 bằng a = 340 . 2480 3250 50 50 1370 2480 1370 50 75 470 2305 2560 75 50 50 75 75 75 1370 1370 50 75 50 50 75 1370 1370 75 120 350340 570 570 800 800 800 570 800 570 800 570 800 570 2770 2800 2800 3000 3000 3000 A B 90 Ø8a180 1 L=3900 Ø8a180 2 L=3250 3 Ø8a 180 L=1510 4 Ø8a 280 L=4075 5 Ø8a280 L=3350 2480 L=4075 Ø8a280 4 L=4075 Ø8a280 4 L=4075 Ø8a280 4 5 Ø8a280 L=3350 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 170 4 5 6 Ø6a250 Ø6a250 66 Ø6a250 6 Ø6a250 Sơ đồ bố trí thép của sàn III. Bố trí cốt thép dầm phụ 1. Sơ đồ tính : Dầm phụ là dầm liên tục 4 nhịp 3000 3000 9000 9000 3x3000 3x30003000 9000 A B C D 6500 6500 6500 2 3 4 5 6500 1 950 950 410 90 900 300 500 Ø8 a250 8 a250 Ø6 9 Sơ đồ bản sàn phần gạch chéo được giảm cốt thép Sơ đồ bố trí thép mủ trên dầm chính Đoạn dầm phụ gối lên tường Sd = 22cm , giả thiết b dc = 30cm Nhịp tính toán : - Nhịp giữa : l = l 2 - b dc = 6,5 - 0,3 = 6,2 (m) - Nhịp biên : l b = 6,5 + 2 22,0 - ( 2 3,0 + 2 34,0 ) = 6,29m Chênh lệch giữa các nhịp : %100 29,6 2,629,6 − = 1,43% 2. Tải trọng q d = p d + g d - Hoạt tải trên dầm : p d = 780x3 = 2340 kG/m 2673 6500 110 6500 6200 6200 6290 220 2x170 6500 300 300 930 944 1573 8871 1093013307 9068 12695 10463 9974 9974 1219 813 4066 3252 8471 8471 2440 2440 8471 7861 7861 12555 2790 2440 8471 7861 3117 407 10930 10930 - Tĩnh tải : g d = g b .l 1 + g 0 Trong đó : g 0 = b dp (h dp - h b ) .2500.1,1 = 0,2(0,5 - 0,09) x2500x1,1= 226 (kG/m) ⇒ g d = 320x3 + 226 = 1186 (kG/m) q d = 2340 +1186 = 3526 (kG/m ) Tỉ số : d d g P = 1186 2340 = 1,97 ≈2 Tra bảng ta có : k = 0,25 các hệ số b 2 như bảng sau 3 . Nội lực : Từ đó ta vẽ được biểu đồ mômen bằng cách sử dụng bảng tra . Tung độ hình bao mômen : M = β .q d .l 2 + Nhịp biên : q d .l b 2 = 3526.(6,29) 2 = 139503 kGm + Nhịp giữa : q d .l 2 = 3526.(6,2) 2 = 1134689 kGm Nhịp tiết diện Giá trị β Tung độ M ,kGm M max (b 1 ) M min (b 2 ) M max M min Nhịp biên Gối A 1 2 0,425l 3 4 0 0,065 0,090 0,091 0,075 0,020 0 9068 12555 12695 10463 2790 Gối B-TD5 -0,0715 -9974 Nhịp giữa 6 7 0.5l 8 9 0,018 0,058 0,0625 0.058 0.018 -0,033 -0,012 -0.009 -0,027 2440 7861 8471 7861 2440 -4066 -1219 -813 -3252 Gối C-TD10 -0,0625 -8471 Nhịp giữa 11 12 0.5l 13 14 0,018 0,058 0,0625 0.058 0.018 -0,025 -0,003 -0,006 -0.025 2440 7861 8471 7861 2440 -3117 -407 -407 -3117 -Mômen âm ở nhịp biên triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn : x = k.l b = 0,25x6,29 = 1,573 (m) - Mômen dương ở nhịp biên triệt tiêu cách mép gối tựa giữa một đoạn : Tại nhịp gữa : x 2 = 0,15l = 0,15. 6,2 = 0,930 (m) * Lực cắt : Q A = 0,4q d l b = 0,4.3526.6,29 = 8871 (kG) Q B T = 0,6q d .l b = 0,6.3526.6,29 = 13307 (kG) Q B P = 0,5q d .l = 0,5.3526.6,2 = 10930 (kG) 4. Tính cốt dọc Có R n = 90 kG/cm 2 , R a = 2700 kG/cm 2 a. Với mômen âm Tiết diện hình chữ nhật , b = 20cm , h = 50cm Giả thiết : Gối B : a= 5 cm ⇒ h 0 = 50 - 5 = 45 (Vì khẳ năng bố trí nhiều thép ) Gối C : a = 3,5 cm ⇒ h 0 = 50 - 3,5 = 46,5 Tại gối B : M = 997400 kGcm A = 2 0n bhR M = 2 )45.(20.90 997400 = 0,27 < 0,3 ⇒ γ = 0,5(1 + 27,021 ×− ) = 0,84 Từ M = γ R a F a h 0 ⇒ F a = 4584,02700 997400 ×× = 9,814cm 2 µ = 2045 814,9 × = 1,09%( thoả mãn ) Tương tự với gối C : M=84 kGm, A = 0,23, g = 0,87, F a = 8.05 cm 2 , m = 0,87%. b. Mômen dương Nhịp giữa : a = 3,5 ⇒ h 0 = 46,5 Nhịp biên : a = 5 ⇒ h 0 = 45 Bề rộng của cánh tiết diện chữ T : b c = b + 2C 1 C 1 : Lấy giá trị nhỏ nhất trong 3 giá trị sau : + d l 6 1 = 6 2,6 = 1,033 (m) + 2 1 khoảng cách 2 mép trong của dầm phụ : 0,5.2,8 = 1,4 (m) + 9h c = 9.0,09 = 0,81 m , vì (h c = 9cm > 0,1 h = 5cm) Vậy C 1 = 0,81(m) ⇒ b c = 20 + 2.81 = 182(cm) Kiểm tra : M c = R n b c h c (h 0 - 2 h c ) = 90.182.9(45 - 4,5) . Tính toán bản : 1. Sơ đồ sàn Tỷ số 1 2 l l = 3 2,6 = 2,06 > 2 , xem bản làm việc theo một phương . Ta có sàn sườn toàn khối có bản loại dầm . Các dầm qua. lắp ghép. Bộ phận chủ yếu của kết cấu sàn là bản nằm ngang. Tuỳ theo kết cấu trực tiết đỡ bản mà phân biệt thành sàn sườn và sàn nấm. Trong đồ án môn học