CHƯƠNG 5: CHƯƠNG 5: THI ẾT KẾ KHUNG TRỤC 2
5.2 TÍNH TOÁN D ẦM KHUNG TRỤC 2
5.2.6 Tính toán cốt đai chịu lực cắt
5.2.1.1Số liệu vật liệu.
- Chọn bêtông B25: có Rb =14,5MPa; Rbt =1,05MPa; Eb =30.10 MPa3 - Chọn thép CIII: có Rs =365MPa;Rsw =290MPa; Es =20.10 MPa4 - Cốt thép đai CI có: Rs = Rsw = 175. 103 (kN/m2).
5.2.6.2 Lý thuyết tính toán : a. Kiểm tra điều kiện hạn chế:
Q 0,3. w1. b1.R .b.hb o (8.1) Trong đó:
w1: hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép đai đặt vuông góc với trục dầm
w1 1 5. . w 1,3
= + Với s
b
E
= E
w sw
A
= b.s b: chiều rộng sườn tiết diện chữ T, chiều rộng dầm chữ nhật.
- Chọn cốt đai cấu tạo như sau:
+ nhóm cốt thép đai CI hoặc CII
+ Đường kính cốt đai: h< 800mm : 6.
h 800mm : 8.
+ Số nhánh đai:
b< 150mm : cho phép dùng đai 1 nhánh.
b= 150 350mm: dùng đai 2 nhánh.
b> 350mm : dùng đai 3 nhánh.
+ Bước cốt đai: ở vùng gần gối tựa: một khoảng bằng 1/4 nhịp khi có tải trọng phân bố đều, còn khi có lực tập trung bằng khoảng cách từ gối tựa đến lực tập trung gần gối nhất, nhưng không nhỏ hơn 1/4 nhịp, khi chiều cao tiết diện cấu kiện h, bước cốt thép ngang lấy như sau:
h≤ 450mmm lấy
h s Min 2
150mm
h> 450mmm lấy
h s Min 3
500mm
Trên các phần còn lại của nhịp khi h > 300 mm
3h s Min 4
500mm
+ b1 =1- 0,01.Rb
+ Rb: cường độ chịu nén tính toán của bê tông (đơn vị MPa)
Nếu (8.1) thỏa mãn tức là đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên.
Nếu (8.1) không thỏa mãn thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc cấp độ bền của bê tông.
b. Kiểm tra điều kiện tính toán:
2 b4.(1 n).R .b.hbt o
Q c
+
(8.2) Trong đó: VP phải thỏa mãn điều kiện:
b3.(1+ n).R .b.hbt o VP 2,5.R .b.h bt o (8.3)
SVTH: VŨ VĂN THƯỞNG - LỚP 2017X5 41
+ Hệ số n xét đến ảnh hưởng của lực dọc
+ c: hình chiếu của tiết diện nghiêng trên trục dầm, lấy giá trị cực đại c= 2ho. + Rbt: cường độ chịu kéo tính toán của bê tông (đơn vị MPa)
Nếu (8.2) thỏa mãn thì chỉcần đặt cốt đai theo cấu tạo.
Nếu (8.2) không thỏa mãn thì phải tính toán cốt đai chịu lực cắt.
c. Kiểm tra điều kiện độ bền của tiết diện nghiêng:
Q Q b+Qsw (8.4) Trong đó: Qb: là lực cắt do riêng bê tông chịu được xác định:
2
b2 f n bt o
b
.(1 ).R .b.h
Q c
+ +
= (8.5) Qsw: lực cắt do cốt đai chịu. Qsw =q .csw o (8.6) Xác định qsw:
sw R .Asw sw
q = s (8.7) Với: b3( n f) bt
sw
1 R b
q 2
+ +
(8.7’) Hệ số b3 = 0,6 đối với Bê tông nặng.
Hệ số f xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, được xác định:
f f
f
o
(b b).h
0,75 0,5
b.h
= −
Trong công thức trên: bf +b 3.hf
Rsw: cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đai.
* Xác định co:
b2 ( n f) bt 20
o 0 o
sw
1 R bh
h c 2.h
q
+ +
= (8.8) Hệ số b2 = 2,0 đối với Bê tông nặng.
* Xác định khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông: Qu= Qb + Qsw
+ Nếu co thỏa mãn điều kiện (8.8) thì khả năng chịu cắt tối thiểu của cốt đai và bê tông được xác định:
Qu = 4.b2(1+ + n f).R .b.h .qbt 2o sw (8.9) + Nếu co< ho: thì lấy co= ho và tính theo công thức:
Qu = b2(1+ + n f).R .b.hbt o+q .hsw o (8.10) + Nếu co> 2.ho: thì lấy co= 2.ho và tính theo công thức:
u b2(1 n f).R .b.hbt o sw o
Q 2.q .h
2
+ +
= + (8.11) Nếu Q≤ Qu: cốt đai cấu tạo thỏa mãn khả năng chịu lực.
Nếu Q> Qu: ta tính bước đai theo công thức sau:
4. b2(1 n f).R .b.h .R .A2 bt 2o sw sw
s Q
+ +
= (8.12) Bước đai tính theo công thức trên không nhỏ hơn 50mm, nếu tính ra quá nhỏ cần tăng đường kính cốt đai hoặc số nhánh đai sau đó tính lại.
5.2.6.3 Tính cốt đai cho dầm B36 tầng 1.
Nội lực phần tử B36- tầng 1:
Bảng 6.6: Bảng giá trị nội lực dầm B25
Story Beam Load P V2 V3 T M2 M3
Tầng 1 B36 Combo 8 6,66 111,86 -0,28 -2,39 0,055 -114,04 Vmax= 111,86(kN)
* Kích thước tiết diện dầm tính toán: bxh= 250x600mm.
a) Kiểm tra điều kiện tinh toán cốt đai : Điều kiện để không cần tinh toán cốt đai :
2 b4.(1 n).R .b.hbt o
Q c
+
Trong đó VP phải thỏa mãn điều kiện:
b3.(1+ n).R .b.hbt o VP 2,5.R .b.h bt o Với b3= 0,6 và b4= 1,5 đối với Bê tông nặng.
- Hệ số n xét đến ảnh hưởng của lực dọc, n = 0.
- c: hình chiếu của tiết diện nghiêng trên trục dầm, lấy giá trị cực đại c=2ho. Thay vào có:
2
b4 n bt o
bt o
o
.(1 ).R .b.h
VP 0,75.R .b.h
2.h
+
= = thỏa mãn
Có : Q=111,86 kN
0,75R b hbt. . 0 =0,75.1,05.250.550 108, 281.10= 3N
bt o
Q 0,75.R .b.h
→
→ Cần phải tính toán cốt đai.
b) Chọn cốt đai :
Do h = 600mm nên chọn đai 8 (asw= 50,3 mm2) b = 250mm nên bố trí đai 2 nhánh.
Asw = 2.50,3 = 100,6 (mm2)
•Theo yêu cầu cấu tạo:
Với h = 600mm lấy sct Min h3 6003 200mm 500
=
=
. → Chọn sct =200mm
•Xác định qsw: qsw R .Asw sw 175.100,6 88,025 (N / mm)
s 200
= = =
qsw phải thỏa mãn điều kiện: b3( n f) bt sw
1 R b
q 2
+ +
trong đó: n = 0 ; f = 0: b3 = 0,6 đối với bê tông nặng.
→
3(1 ) 0,6.1.1,05.250
78,75
2 2
b n f R bbt
+ +
= = (N/mm)
→ qsw thỏa mãn điều kiện (8.7’).
→ Chọn stt=200mm
c) Kiểm tra điều kiện hạn chế:
SVTH: VŨ VĂN THƯỞNG - LỚP 2017X5 43
Trong đó:
•w1: hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép đai đặt vuông góc với trục dầm
w1 1 5. . w 1,3
= +
4 s
3 b
E 21.10
E 30.10 7
= = =
w Asw
= b.s với b=250mm → w w 3
2.50,3
2,68.10 . 250.150
As
= b s = = −
3
w1 1 5 . w 1 5.7.2,68.10 1,093 1,3
= + = + − =
•b1 =1 - 0,01.Rb = 1 - 0,01.14,5= 0,855.
Thay vào có:
VP = 0,3.1,093.0,855.14,5.250.550 = 508,14 (kN) > Qmax= 11,86 (kN) Nên đảm bảo điều kiện chịu ứng suất nén chính của bụng dầm.
Kết luận:
•Đoạn đầu dầm chọn 8s=200mm
•Đoạn giữa dầm chọn =8s 300mm 5.2.6.4Tính toán neo cốt thép.
Độ dài đoạn neo cốt thép là: an an s an
b
R 365
l . . 0,5. 8 .18 370,55mm
R 14,5
= + = + = Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bêtông chịu nén nên
lan =an. 15.18 170mm= và lan =l* 200mm
Công trình chịu tải trọng động (gió động) nên độ dài đoạn neo phải thoả mãn:
lan 40. =40.18 720mm= Vậy chọn chiều dài đoạn neo Lan = 900mm.