CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 7
4.6. Tính toán các dầm khung trục 7
-Dùng toổ hợp bao để tính toán cốt thép -Tại mỗi tiết diện có hai giá trị Mmax ,Mmin. -Cổt thép chịu moment âm dùng Mmin để tính.
-Cốt thép chịu moment dương dùng Mmax để tính.
-Nội lực dầm khung đƣợc thể hiện trong các bảng trong phụ lục 1.
4.6.2.Vật liệu
-Bê tông B25: Rb = 14,5 (MPa); Rbt = 1,05(MPa); Eb = 30.103(MPa).
-Cốt thép dọc chịu lực dùng AII: RS=RSC=280(MPa); RSW=225(MPa).
-Cốt thép đai dùng AI: RS = RSW = 225(MPa).
4.6.3.Tính toán cốt thép dọc a. Với tiết diện chịu mômen âm
Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên ta tính toán với tiết diện chữ nhật 30x70cm đặt cốt đơn.
Giả thiết trước chiều dày của lớp bêtông bảo vệ a
Tính 2
. 0
.bh R
M
b
m
+ Nếu m R: thì tính 0,5.1 12.m
Diện tích cốt thép yêu cầu:
) . (
.
2 0
h cm R A M
S TT
S
+ Nếu m R: thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền nén của bêtông hoặc đặt cốt kép.
b. Với tiết diện chịu mômen dương
Cánh nằm trong vùng chịu nén nên ta tính toán với tiết diện chữ T.
Bề dày cánh hf>0,1h nên bề rộng mỗi bên cánh sf , tính từ mép bụng dầm không đƣợc lớn hơn 1/6 nhịp cấu kiện và lấy bf không lớn hơn 1/2 khoảng cách của các dầm dọc.
Dầm l l/6 sf
m cm cm
D1 8.02 133 120
D2 7.2 121 100
D3 3.4 57 50
Bảng 4.22 Bề rộng cánh dầm
Xác định vị trí trục trung hoà:
Mf = Rb. bf .hf .(h0 – 0,5. hf )
Trong đó: bf : bề rộng cánh chữ T : bf b 2.sf
hf : bề dày cánh.
Mf: giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hoà đi qua mép dưới của cánh.
+ Nếu M Mf thì trục trung hoà qua cánh, việc tính toán nhƣ đối với tiết diện chữ nhật bf xh.
+ Nếu M > Mf thì trục trung hoà qua sườn.
Tính : 2 0
0
.( ). .( 0,5. ) . .
b f f f
m
b
M R b b h h h
R b h
Nếu m R: thì từ m tra phụ lục ta đƣợc Diện tích cốt thép yêu cầu:
2
. . 0 ( ). ( )
TT b
S f f
S
A R b h b b h cm
R
Nếu m R: thì ta tính với trường hợp tiết diện chữ T đặt cốt kép.
+ Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép.
m min
o S
t bh
A
m mmax.
Hợp lí: 0,8% mt 1,5%.Thông thường với dầm lấy mmin=0,15%.
Đối với nhà cao tầng mmax= 5%.
Bảng tính toán và chọn cốt thép. (trình bày ở phục lục) 4.6.4. Tính toán cốt thép ngang TCVN 5574-2018
a. Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo dải bê tông giữa các tiết diện nghiêng Điều kiện: Qb1. . .R b hb 0
Trong đó:
Q là lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện;
b1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3.
Khi điều kiện trên không thoả mãn thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bêtông.
b. Tính toán cường độ của tiết diện nghiêng theo lực cắt
Điều kiện: Q < Qb + Qsw (*) Trong đó:
Q là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện, đƣợc xác định do tất cả các ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiêng đang xét; khi đó, cần kể đến tác dụng nguy hiểm nhất của tải trọng trong phạm vi tiết diện nghiêng
Qb là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng;
Qsw là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng Lực cắt Qb đƣợc xác định theo công thức:
nhƣng không lớn hơn 2,5Rbt bh0 và không nhỏ hơn 0,5Rbt bh0 ,
Trong đ là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông nằm phía trên vết nứt xiên, lấy bằng 1,5.
Lực cắt Qsw đối với cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện đƣợc xác định theo công thức
Qsw = Asw qswC C,
qsw là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện, đƣợc xác định theo công thức
Cần tiến hành tính toán đối với một loạt tiết diện nghiêng, nằm dọc theo chiều dài cấu kiện, với chiều dài nguy hiểm nhất của hình chiếu tiết diện nghiêng C. Khi đó, chiều dài hình chiếu C trong công thức lấy không nhỏ hơn h0 và không lớn hơn 2h0.
Cho phép tính toán các tiết diện nghiêng theo điều kiện mà không cần xem xét các tiết diện nghiêng khi xác định lực cắt do ngoại lực:
Trong đó:
Q1: là lực cắt trong tiết diện thẳn góc do ngoại lực
Khi tiết diện thẳng góc, mà trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm gần gối tựa ở khoảng cách a nhỏ hơn 2,5h0, thì tính toán theo điều kiện với việc nhân giá trị Qb,1 đã đƣợc xác định theo công thức với hệ số bằng 2,5 (a /ho), nhƣng lấy giá trị Qb,1 không lớn hơn 2,5Rbt bh0 .
Khi tiết diện thẳng góc, mà trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm ở khoảng cách a nhỏ hơn h0, thì tính toán theo điều kiện với việc nhân giá trị Qsw,1 đã đƣợc xác định theo công thức với hệ số bằng a /h0 .
c. Tính toán cốt treo
Tại vị trí dầm B43-B44 VÀ B46-B47 có dầm phụ đi qua cần phải tính cốt đai gia cường.
* Đoạn dầm A-B (8.02 m) :
+ Lực tập trung tĩnh tải + hoạt tải do dầm phụ truyền lên đoạn dầm 2-4:
P= 92,71 + 28,37 = 121,08 kN.
Ta có: bdc=350mm, hdc=700mm, h0=700-30=670mm bdp=250mm, hdp=500mm
=> hs=h0-hdp=670-5000= 170 mm, Khoảng cách để đặt cốt treo rất bé, không đủ để đặt các cốt đai. Dùng cốt thép treo là cốt thép xiên kiểu vai bò, sơ đồ tính toán nhƣ hình 4.7:
Hình 4.7. Bố trí cốt thép treo
=> Chọn 2ỉ14, cú tiết diện 307,88 mm2
* Dầm C-D (8.02m):
+ Lực tập trung tĩnh tải + hoạt tải do dầm phụ truyền lên đoạn dầm 2-4:
P= 94,71 + 31,37 = 132,08 kN.
Ta có: bdc=350mm, hdc=700mm, h0=700-30=670mm bdp=250mm, hdp=500mm
=> hs=h0-hdp=670-5000= 170 mm, Khoảng cách để đặt cốt treo rất bé, không đủ để đặt các cốt đai. Dùng cốt thép treo là cốt thép xiên kiểu vai bò, sơ đồ tính toán nhƣ
=> Chọn 2ỉ14, cú tiết diện 307,88mm2 d. Bố trí cốt thép
-Cốt thép dầm sau khi tính ra đƣợc bố trí tuân theo các yêu cầu cấu tạo của cấu kiện chịu uốn.
-Việc cắt, uốn, neo cốt thép cũng tuân theo các yêu cầu cấu tạo nhƣ qui định.