nhận thức được sự cần thiết của hệ thống kết cấu bê tông cốt thép trong xây dựng, nắm chắc được các tính chất cơ lý cảu vật liệu bê tông cốt thép; các phương pháp tính toán theo trường hợp giới hạn các cấu kiện chịu uốn, kéo, nén, cắt; cũng như là bố trí cấu tạo thép trong các cấu kiện cơ bản
CHƯƠNG : PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP SỐ LIỆU (STT:13 – Ký hiệu đề: 53323) 1.1 Sơ đồ tính tốn Hình 1.1 Sơ đồ tính 1.2 Dữ liệu đề Sơ đồ sàn V L1 (mm) L2 (mm) 2600 5800 Bảng 1.1 Kích thước sàn pc (MPa) 0,003 Kích thước cột: 250x250 mm 1.3 Vật liệu sử dụng Vật liệu: Bê tông C18: f’c = 18Mpa Ec = 4700√𝑓𝑐 ′= 4700x√18 = 19940,41123 (MPa) Cốt thép: Loại thép AI AII fy (MPa) 225 280 Bảng 1.2 Thông số cốt thép fyt (MPa) 175 225 (Tham khảo Mục 19.2.2.1 a) & b) ACI 318-14 trang 315) Sàn thiết kế gồm lớp cấu tạo sau: - Lớp gạch lát: gtc =52 kg/m2 - Lớp vữa lót: δv = 1.5 cm, γtc = 2000 kg/m3 - Bản bê tông cốt thép: δb = hb , γtc = 2500 kg/m3 - Vữa trát: δvt = 10 mm, γtc = 2000 kg/m3 Hình 1.2 Mặt cắt cấu tạo mặt sàn Lớp cấu tạo Chiều dày 𝛿𝑖 (mm) Trọng lượng riêng 𝛾𝑖 (N/mm3) Gạch Vữa lót Vữa trát Bản bê tông 15 10 90 2x10-5 2x10-5 2,5x10-5 Trị tiêu chuẩn gtc (N/mm2) 5,2x10-4 3x10-4 2x10-4 2,25x10-3 Bảng 1.3 Trị tiêu chuẩn lớp cấu tạo CHƯƠNG : THIẾT KẾ BẢN SÀN 2.1 Phân loại sàn Xét tỉ số: L2 5800 = = 2, 23 Thuộc loại dầm phương, làm việc L1 2600 theo phương cạnh ngắn 2.2 Chọn sơ kích thước tiết diện 2.2.1 Chiều dày sơ sàn Chọn m = 30 mm hs = L1 2600 = = 86,67mm m 30 ⇒ Vậy chọn chiều dày sàn sơ hs = 90 (mm) cho tất ô sàn để thiết kế 2.2.2 Chọn tiết diện sơ dầm phụ 1 1 h dp = Ldp = 5800 = 483,33 290 12 20 12 20 ⇒ Vậy chọn hdp = 400 mm 1 1 1 1 bdp = h dp = 400 = 200 100 2 4 4 ⇒ Vậy chọn bdp = 200 mm 2.2.3 Chọn tiết diện sơ dầm 1 1 h dc = L dc = 2600 = 1300 866, 67 12 12 ⇒ Vậy chọn hdc = 1000 mm 1 1 1 1 b dc = h dc = 1000 = 500 250 2 4 2 4 ⇒ Vậy chọn bdc = 300 mm 2.3 Sơ đồ tính tốn Tiến hành cắt theo phương cạnh ngắn dãy có b = 1000 (mm), xem dàn dầm liên tục kê lên gối tựa dầm phụ Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn sàn 2.4 Xác định tải trọng tính tốn theo trạng thái giới hạn cường độ 2.4.1 Tĩnh tải Hình 2.2 Cấu tạo mặt sàn Từ hình mặt cắt cấu tạo sàn số liệu đề cho, ta lập bảng tính tĩnh tải sau: Lớp cấu tạo Gạch Vữa lót Vữa trát Bản bê tông Trị tiêu chuẩn gtc (N/mm2) 5,2x10-4 3x10-4 2x10-4 1,0 1,0 1,0 1,2 1,2 1,2 1,4 1,4 1,4 5,2x10-4 3x10-4 2x10-4 6,24x10-4 3,6x10-4 2,4x10-4 7,28x10-4 4,2x10-4 2,8x10-4 2,25x10-3 1,0 1,2 1,4 2,25x10-3 2,7x10-3 3,15x10-3 0,00327 0,003924 Bảng 2.1 Tải trọng thân sàn 0,004578 Hệ số tin cậy tải trọng Tổng Trị tính tốn gs (N/mm2) Tải trọng tính tốn tác dụng lên sàn ứng với dải có chiều rộng b=1000 mm • Tĩnh tải 1: WD,S = 0,003924 1000 = 3,924 N/mm • Tĩnh tải 2: WD,S = 0,004578 1000 = 4,578 N/mm 2.4.2 Hoạt tải Tải trọng tính tốn tác dụng lên sàn ứng với dải có chiều rộng b=1000 mm WL,S = n p c L1 = 1,6 0,003 1000 = 4,8 N/mm 2.5 Nội lực 2.5.1 Các trường hợp đặt tải Do tính chất đối xứng kết cấu nên ta cần đặt tải để tìm hình bao nội lực nửa sơ đồ, phần bên lấy đối cứng qua trục đối xứng DL1 DL2 LL1 LL2 LL3 LL4 LL5 LL6 LL7 LL8 Hình 2.3 Các trường hợp đặt tải CHÚ THÍCH: Hình DL1: Tĩnh tải với hệ số 1,2 tác dụng lên sàn có bề rộng 1000 mm Hình DL2: Tĩnh tải với hệ số 1,4 tác dụng lên sàn có bề rộng 1000 mm Hình LL1: Hoạt tải chất cách nhịp để tìm moment dương mặt cắt nhịp nhịp lẻ Hình LL2: Hoạt tải chất cách nhịp để tìm moment dương mặt cắt nhịp nhịp chẵn Hình LL3: Hoạt tải chất nhịp 1,2,4,6,8,10,12 tìm moment âm gối thứ Hình LL4: Hoạt tải chất nhịp 2,3,5,7,9,11 tìm moment âm gối thứ Hình LL5: Hoạt tải chất nhịp 1,3,4,6,8,10,12 tìm moment âm gối thứ Hình LL6: Hoạt tải chất nhịp 2,4,5,7,9,11 tìm moment âm gối thứ Hình LL7: Hoạt tải chất nhịp 1,3,5,6,8,10,12 tìm moment âm gối thứ Hình LL8: Hoạt tải chất nhịp 2,4,6,7,9,11 tìm moment âm gối thứ 2.5.2 Tổ hợp tải trọng nội lực xuất từ sap 2000 Tổ hợp gồm tĩnh tải hoạt tải: • TH1 = DL1 + LL1 • TH2 = DL1 + LL2 • TH3 = DL1 + LL3 • TH4 = DL1 + LL4 • TH5 = DL1 + LL5 • TH6 = DL1 + LL6 • TH7 = DL1 + LL7 • TH8 = DL1 + LL8 • TH9 = DL2 Nội lực xuất từ phần mềm sap 2000: ❖ Đối với trường hợp U = 1,2D+1,6L: Hình 2.4 Biểu đồ bao moment Hình 2.5 Biểu đồ bao lực cắt ❖ Đối với trường hợp U = 1,4D: Hình 2.6 Biểu đồ bao moment Hình 2.7 Biểu đồ bao lực cắt Nhận xét: Từ hình moment ta nhận thấy giá trị moment dương khơng có chênh lệch đáng kể nhịp Moment âm không chênh lệch nhiều gối (trừ gối số 2) Để giảm bớt khối lượng tính tốn ta chọn số mặt cắt có moment lớn để thiết kế cốt thép sau: ❖ Đối với trường hợp A: U = 1,2D+1,6L ▪ Moment dương dùng thiết kế thép cho nhịp biên: Mu = 5114656,28 N.mm ▪ Moment âm dùng thiết kế thép cho gối thứ 2: Mu = 6685110,75 N.mm ▪ Moment dương dùng thiết kế thép cho nhịp giữa: Mu = 3902415,71 N.mm ▪ Moment âm dùng thiết kế thép cho gối lại: Mu = 5967321,11 N.mm ▪ Giá trị lực cắt lớn sàn: Vmax = 13912,4 N ❖ Đối với trường hợp B: U = 1,4D ▪ Moment dương dùng thiết kế thép cho nhịp biên: Mu = 2349285,3 N.mm ▪ Moment âm dùng thiết kế thép cho gối thứ 2: Mu = 3267904 N.mm ▪ Moment dương dùng thiết kế thép cho nhịp giữa: Mu = 1356906,2 N.mm ▪ Moment âm dùng thiết kế thép cho gối lại: Mu = 2628128 N.mm ▪ Giá trị lực cắt lớn sàn: Vmax = 7208,29 N So sánh trường hợp trên, ta thấy trường hợp A đạt moment lớn ⇒ Vậy chọn moment lực cắt trường hợp A để tính tốn 2.6 Kiểm tra khả chịu cắt sàn Sử dụng lực cắt lớn sàn: Vu = 13912,4 N để kiểm tra khả chịu cắt sàn Theo Mục 7.7, ACI 318 bảng chiều dày tối tiểu lớp bảo vệ cốt thép quy định quy phạm Hoa Kỳ Chọn chiều dày lớp bảo vệ tc = 20 mm, sử dụng thép chịu lực 𝜙8, db = mm, bỏ qua khả chịu cắt cốt thép sàn, sức chống cắt xác định sau: ds = h s − t c − db = 90 − 20 − = 66 mm 2 Khả chịu cắt: = Sử dụng loại bê tông thường Vc = Vn = b w d s f c' = 1000 66 18 = 46669,05N 6 Kiểm tra điều kiện chịu cắt sàn: .Vn = 0,75 46669,05 = 35001,78 Vu = 13912,4N ⇒ Sàn dảm bảo điều kiện chịu cắt 2.7 Tính bố trí thép chịu uốn 2.7.1 Trình tự tính tốn bố trí thép chịu uốn Biết b, fc′ , fy , ds, Mu Dựa vào cấp bê tông fc′ để chọn hệ số β1 0,85 f c 28MPa 1 = 0,65 f c 45MPa 28MPa f 56MPa 0,05 c 0,85 − ( f c − 28 ) Ta có: fc' = 18(MPa) 28(MPa) 1 = 0,85 Giả sử: = 0,9 2.M u a 0,85f c' ab(d s − ) = Mu a = d s − d s2 − 0,85f c' b c= a 1 d Tính lại : 0,75 = 0,65 + 0,15 s − 1 0,9 c d Suy ra: = 0,65 + 0,15 s − 1 Nếu khác nhiều so với giá trị ban đầu tính c lại a với vừa tìm Kiểm tra điều kiện cốt thép chảy dẻo : ✓ Nếu 0,85f cab c 0,6 Ta có tiết diện cốt thép: A s = fy ds Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: Theo ACI 318-14 quy định hàm lượng tối thiểu cho sàn phương sau: Thanh thép (deformed bars) có fy