ĐỒ án kết cấu bê TÔNG cốt THÉP PHẦN THUYẾT MINH đồ án bê TÔNG cốt THÉP

TÍNH TOÁN BẢN SÀN

Phân loại bản sàn tính toán

Tỷ số hai cạnh của ô bản được xác định là 2.54, cho thấy bản thuộc loại bản dầm và hoạt động theo phương cạnh ngắn Trong quá trình tính toán, cần cắt ra một dải rộng 1m theo phương như hình vẽ 1.

1.1.1.Chọn sơ bộ kích thước

Xác định sơ bộ chiều dày bản sàn: hb = x L1 = ÷ x 2500 = ( 57.14 ÷ 116.67) (mm)

Chiều cao dầm phụ hdp = ÷ x L2 = ÷ x 6200 = (387.5 ÷ 516.6) (mm)

Chiều rộng dầm phụ bdp = ÷ x h dp = ÷ x 400 =(100 ÷ 200) (mm)

 Vậy kích thước dầm phụ : b x h = 200 x 400 (mm 2 )

Chiều cao dầm chính: h dc = ÷ x l dc = ÷ x 3L 1 = ÷ x 3 x 2500

Chiều rộng dầm chính: bdc = ÷ x h dc = ÷ x 700 = ( 175 ÷ 350) (mm)

 Vậy kích thước dầm chính: b x h = 300 x 850 (mm 2 )

SVTH : HOÀNG THẾ PHONG – MSSV: 18149285 Page 2

1.1.2.Nhịp tính toán của bản sàn

Sàn được thiết kế theo kiểu bản dầm, với chiều dài cắt theo phương cạnh ngắn L1 và bề rộng b = 1(m) Sàn này được coi như một dầm liên tục nhiều nhịp, trong đó các dầm phụ đóng vai trò làm gối tựa.

Tính toán bản theo sơ đồ có xét đến biến dạng dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa, cụ thể như sau:

Sơ đồ tính như hình vẽ

Xác định tải trọng

Hình 1 2 Sơ đồ tính sàn

Giả thiết sàn gầm các lớp cấu tạo như hình 1.2 Tĩnh tải là trọng lượng bản thân các lớp của sàn: tt s i i i g   (n     )

Hình 1 3 Cấu tạo các lớp sàn

Bảng 1.2: Tĩnh tải tác dụng lên sàn

STT Các lớp cấu tạo sàn

Trọng lượng riêng ɣi(kN/m 3 ) Hệ số vượt tải ni

Giá trị tính toán gs tt

Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản sàn ứng với bản sàn có bề rộng b 1 m   : qs = (gs tt + #$ %% ) × b = (3.72 + 10.2) × 1 = 13.92 (kN/m)

Xác định nội lực sàn

Đối với dãy bản đang xét ở trên ( cắt theo phương L1), sẽ làm việc như dầm liên tục chịu tải phân bố đều q

- Moment lớn nhất ở nhịp biên:

- Moment lớn nhất ở gối thứ 2:

- Moment lớn nhất ở các nhịp giữa và gối giữa:

Hình 1.4: Biểu đồ moment sàn

Tính toán lựa chọn cốt thép

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15 có 3 = 8.5 ( 567)

Cốt thép bản sàn sử dụng loại CB 240 T có 3$ = 210 ( 567)

Hình 1.5 Tiết diện tính toán sàn

Diện tích cốt thép: Ast = E A - B ,

Bảng 1.3 Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Tiết diện M (kNm) αm ε A s (mm 2 ) Bố trí A s chọn μ s (%)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Bố trí cốt thép

Chọn = nên đoạn kéo dài cốt thép mũ đối với nhịp 2200 mm là α x L = x 2200 550 (mm), còn đối với nhịp 2300mm là α x L = x 2300 = 575 (mm), (làm tròn 580mm)

Cốt thép mũ giao giữa sàn và dầm chính lấy không bé hơn 1/3 diện tích cốt thép lớn nhất lại nhịp

Cốt thép phân bố chọn : R67200

Chọn thép cấu tạo ở cốt mũ: R67250

Hình 1.6 Bố trí thép sàn

Hình 1.7 Mặt cắt thép vuông góc với dầm chính

TÍNH TOÁN DẦM PHỤ

Sơ đồ tính

Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo, sơ đồ tính là dầm liên tục có các gối tựa là tường biên và dầm chính

Nhịp tính toán của dầm phụ lấy theo mép gối tựa, được chia làm 3 nhịp

- Kích thước dầm phụ : hTUx bTU = 500 x200 (mm )

- Kích thước dầm chính : hTWxbTW= 700 x 300 (mm )

+ Đối với nhịp biên: L X = L xbTW = 6200 x300 = 5750 (mm)

+ Đối với nhịp giữa : L = L bTW = 6200 300 = 5900 (mm)

+Trọng lượng bản thân dầm phụ: g = bTUZhTU hQ[γX] n = 0.2x (0.5 0.09)x25x1.1 = 2.255 KN/m

+Tĩnh tải từ sàn truyền vào: g = gxl = 3.72 x 2.5 = 9.3 ( KN/m)

Tổng tĩnh tải: gTU= g + g = 2.255 + 9.3 = 11.555 (KN/m)

Hình 2.1: Sơ đồ tính của dầm phụ

Hoạt tải tính toán từ bản sàn truyền vào: pTU= pxl = 10.2 x 2.5 = 25.5 (KN/m)

Xác định nội lực

Tung độ của biểu đồ bao moment tính theo công thức sau:

+ Đối với nhánh dương: M = β qTU(lhX, lh )

+ Đối với nhánh âm: M = β qTU(lhX, lh )

+ Đối với nhịp biên: (L o L ob )

Trong đó : β : tra bảng, β : phụ thuộc vào tỉ số : l i jk jk → m = 0.258

Bảng 2.1: Thông số biểu đồ bao moment của dầm phụ

Tung độ biểu đồ M (kNm) β1 β2 Nhánh dương Nhánh âm

2.3.2 Biểu đồ bao lực cắt Ở nhiệp biên, M âm triệt tiêu ở tiết diện cách mép gố thứ 2 một đoạn : x = klhX= 0.258x5.75 = 1.4835m

M dương triệt tiêu cách gối tựa một đoạn 0.15l X = 0.15 x 5.75 = 0.8625 m

Tung độ của biểu đồ bao lực cắt được xác định theo công thức sau:

+ Ở gối thứ 1 : Qr = 0.4 x qTU x lhX= 0.4 x 37.055 x 5.75 = 85.23 KN

+ Ở bên trái gối thứ 2: Qs ]t= 0.6 x qTU x lhX= 0.6 x 37.055 x 5.75 = 127.84 KN

+ Ở bên phải gối thứ 2: Q u B = 0.5 x qTU x lh = 0.5 x 37.055x 5.9 = 109.31 KN

Tính toán cốt thép chịu uốn

Kiểm tra lại tiết diện đã chọn: h v 2w M

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15 có RX = 8.5 ( MPa)

Cốt thép dọc cho dầm phụ sử dụng loại CB300 T có RQ = 260 ( MPa),

Dầm được đổ toàn khối với bản, trong đó cốt thép được tính toán để một phần bản cánh tham gia chịu lực cùng với sườn Việc xem xét bản cánh trong tính toán phụ thuộc vào giá trị moment, có thể là âm hoặc dương.

Tại tiết diện ở nhịp (ứng với giá trị moment dương), bản cánh nằm trong vùng chịu nén  Tiết diện tính toán là tiết diện hình chữ T

Xác định kích thước tiết diện:

Kích thước tiết diện chữ T : … „ = 1280 (;;); ℎ… „ = 90(;;); = 200(;;); ℎ 500 (;;)

Hình 2.3: Tiết diện tính toán của dầm phụ

Xác định vị trí trục trung hòa :

= 111.487 kNm Suy ra: Trục trung hòa qua cánh, tính cốt thép như tiết diện hình chữ nhật lớn:b} „xh với ( … „ 1280 (;;); ℎ = 500 ( ;;))

Cốt thép tính toán và chọn được thế hiện trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Kết quả tính thép tại từng tiết diện của dầm phụ

Tiết diện M α m ξ As Bố trí As chọn U(%) Nhịp biên

(1280x500) 76.571 0.033 0.034 651 2d16+2d14 710 0.11 Hàm lượng cốt thép tối đa : μ‹Ž•= ξ• RX

2.4.2 Tính toán cốt thép chịu cắt

Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai :

Cần xác định cốt đai dựa trên các tính toán chính xác mà không cần tăng kích thước tiết diện Điều kiện chịu cắt của tiết diện nghiêng khi có tải phân bố đều cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong thiết kế kết cấu.

Lực phân bố cốt ngang theo đơn vị chiều dài

4 x 1.5 x 0.75 x 200 x 460 ( 37.055 0.65 x 25.5 )™ = 87.1 N/mm qQš,‹›œ = 0.25 RX]b = 0.25 x 0.75 x 200 = 37.5 N/mm < qQš ( thỏa )

Chọn đường kính cốt đai d6 (7$—= 28.3 ;; ), số nhánh đai n = 2

Bước cốt đai tính toán

87.1 = 110 mm Bước cốt đai lớn nhất

127839 x 0.75 x 200 x 460 = 248.3 mm Bước cốt đai theo yêu cầu cấu tạo

Chọn bước cốt đai thiết kế Sš,W¡ = 100 ;; trong đoạn n ¢ 4cho vị trí gần gối tựa, trong đoạn n ¢2 giữa nhịp còn lại lấy Sš,W¡ = 200 ;;

Kiểm tra lại khả năng chịu cắt ’ u của dầm sau khi bố trí cốt đai

Tại vị trí bước cốt đai thiết kế Sš,W¡ = 100 ;; qQš = RQš x n x aQš

100 = 96.22 N/mm Tại vị trí bước cốt đai thiết kế Sš,W¡ = 200 ;; qQš = RQš x n x aQš

Lực cắt Q tại vị trí n ¢4 gần gối tựa thứ 2 của dầm phụ :

Tại tiết diện đang xét có A s , tính a tt  Chọn 7 = 20;;, ¤ = 25;;, ¤ = 30;;

Với: a 0 : chiều dày lớp bê tông bảo vệ; t 1 : khoảng thông thủy giữa 2 lớp thép bố trí mép dưới; t 2: khoảng thông thủy giữa 2 lớp thép bố trí mép trên

Kiểm tra khả năng chịu lực của các tiết diện thông qua các công thức sau: h0 tt h dp a tt

Hình 2.4 Mặt cắt cốt thép tại nhịp biên a) Nhịp biên M‹Ž• ; b) Cạnh nhịp biên 1; c) Cạnh nhịp biên 2

Hình 2.5 Mắt cắt cốt thép tại gối thứ hai a) Gối thứ 2 ; b) Cạnh gối thứ 2-1; b) Cạnh gối thứ 2-2

Hình 2.6 Mặt cắt cốt thép tại nhịp giữa a) Nhịp giữa M‹Ž• ; b) Cạnh nhịp giữa

Bảng 2.3: Khả năng chịu lực của dầm phụ tại từng tiết diện

Tiết diện Cốt thép As att

2.4.3.Xác định tiết diện cắt lý thuyết và đoạn kéo dài W

Bảng 2.4: Vị trí cắt lí thuyết và đoạn kéo dài W của dầm phụ

Vị trí cắt lý thuyết x

Cốt thép dọc tại gối biên và những vị trí không đủ chiều dài trong dầm phụ cần được neo và nối để đảm bảo yêu cầu truyền lực Chiều dài đoạn neo cơ sở phải được xác định chính xác để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

L ,Žœ = 809 mm đối với cốt thép d14

L ,Žœ = 924 mm đối với cốt thép d16

Chiều dài đoạn nối thép tính toán :

+,ẳẵ = 1.0 cho cả hai trương hợp cốt thộp chịu kộo và nộn

- Đối với các thanh cốt thép d16 chịu kéo neo vào gối biên ( mép trên ):

LŽœ= 1.0 x 924 x 1.0 = 924 (mm) → Chọn LŽœ= 930 mm

- Đối với các thanh cốt thép d16 chịu nén neo vào gối biên ( mép dưới ):

LŽœ= 0.75 x 924 x 1.0 = 693 (mm) → Chọn LŽœ= 700 mm

- Đối với các thanh cốt thép d14 nối trong vùng kéo :

L¿ŽU= 1.2 x 809 x 1.0 = 971 (mm) → Chọn LŽœ = 970 mm

- Đối với các thanh cốt thép d14 nối trong vùng nén :

L¿ŽU= 0.9 x 809 1.0 = 728 (mm) → Chọn LŽœ= 730 mm

- Đối với các thanh cốt thép d16 nối trong vùng kéo :

L¿ŽU= 1.2 x 924 x 1.0 = 1108 (mm) → Chọn LŽœ= 1110 mm

- Đối với các thanh cốt thép d16 nối trong vùng nén :

L¿ŽU= 0.9 x 924 x 1.0 = 831.6 (mm) → Chọn LŽœ = 830 mm

TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

Sơ đồ tính

Sơ đồ tính dầm chính

Hình 3.1 Sơ đồ tính dầm chính

Dầm phụ là dầm liên tục 3 nhịp, có nhịp tính toán như sau:

Chênh lệch giữa nhịp biên và nhịp giữa không quá 10% nên xem là dầm đề nhịp.

Tải trọng tác dụng lên dầm chính là tải trọng tập trung ( gồm tĩnh tải G và hoạt tải P ) do dầm phụ truyền xuống

Hình 3.2 Phần diện tích tính trọng lượng bản thân cho dầm chính

Trong đó : G là trọng lượng bản thân dầm chính

G = n γ X] b TW (h TW h Q ) L n γ X] b TU Zh TU h Q [b TW

Xác định nội lực

3.3.1 Xét các trường hợp tải

Hình 3.3 các trường hợp đặt tải cho dầm chính 3.3.1 Biểu đồ bao moment

Tung độ của biểu đồ moment tại tiết diện bất kì của từng trường hợp đặt tải được xác định theo công thức:

Các trường hợp tải trọng của dầm 4 nhịp

Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng dưới

Bảng 3.1 Bảng giá trị moment tại từng trường hợp tải

Sơ đồ Tiết diện 1 2 Gối B 3 4 Gối C a α 0.238 0.143 -0.286 0.079 0.111 -0.19

Hình 3.4 Biểu đồ moment cho các trường hợp tải trọng

Sơ đồ d : Đoạn dầm AB

Bảng 3.2: Bảng giá trị bao moment dầm chính

Hình 3.5 Biểu đồ moment cho các trường hợp tổ hợp tải trọng

Hình 3.6 Biểu đồ moment trong dầm chính 3.3.2 Biểu đồ bao lực cắt

Để xác định biểu đồ lực cắt từ biểu đồ lực moment, cần dựa vào mối quan hệ giữa chúng Giá trị của lực cắt được tính bằng độ dốc của biểu đồ lực moment.

Lực cắt giữa 2 tiết diện là : ’ với ’ = Â ′ = ¤7' (Hình 3.7)

Bảng 3.3: Bảng giá trị lực cắt dầm chính

Tính cốt thép

Bê tông cấp độ bền B15 có: 3 = 8.5(MPa) , 3 % = 0.75 (MPa)

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CB300-V có: 3 $ = 260(MPa)

Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CB240-T có: 3 $— = 170(MPa)

Tương ứng với giá trị moment dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

Chiều rộng bản cánh: … ′ = & + 2Ã … = 300 + 2 540 = 1380(mm)

Kích thước tiết diện chữ T : b } „ = 1380(mm) ; h } „ = 90(mm) ; b ‹X = 300(mm) ; h TW = 850(mm)

Xác định vị trí trục trung hòa:

→ Trục trung hòa đi qua cánh, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật với kích thước 1380 x 850 mm

Tương ứng với giá trị moment âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật có kích thước: 300 x 850 mm

Xác định moment mép cột:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Kết quả tính cốt thép như sau:

Bảng 3.4: Bảng tính thép tại từng tiết diện dầm chính

(1380x790) 336 0.046 0.047 1673 2d25+2d22 1742 0.15 Gối 3 (300x780) 463 0.298 0.365 2791 6d25 2945 1.19 Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:

Cần phải đặt cốt đai và không cần tăng kích thước tiết diện

Bước cốt đai lớn nhất:

320568 = 427 mm Bước cốt đai theo cấu tạo: Đoạn gần gối: s w,ct ~ {0.5h 0, 300mm} = {0.5 x 780mm, 300mm} = 300mm Đoạn giữa nhịp s w,ct ~ {0.75h 0, 500mm} = {0.75 x 780mm, 500mm} = 500 mmm

Chọn cốt đai φ8 (a sw = 50.3 mm 2 ), số nhánh n = 2, bước cốt đai thỏa mãn yêu cầu để bố trí sw =

100, 150, 200, 250, 300 mm trong đoạn 1/3 nhịp (l 1 = 2.5m) gần gối tựa

Các bước tính toán khả năng chịu cắt Q DB của dầm chính ( giả sử chọn cốt đai s w = 150mm)

SVTH : HOÀNG THẾ PHONG – MSSV: 18149285 Page 30 q Qš = R Qš na Qš s š = 170 x 2 x 50.3

150 = 114.012 N/mm q Qš,‹›œ = 0.25R % b = 0.25 x 0.75 x 300 = 56.25 N/mm < q Qš (thỏa)

Bảng 3.4 trình bày kết quả tính toán khả năng chịu lực cắt của tiết diện với các bước cốt đai khác nhau và so sánh với lực cắt trong dầm chính Kết quả cho thấy, với bước cốt đai 0 —,&B = 100;;, dầm chính có thể chịu được lực cắt yêu cầu Ngược lại, khi sử dụng bước cốt đai 0 —,&ℎ = 300;;, cần tính toán thêm cốt xiên để đảm bảo khả năng chịu lực cắt Để kết hợp tính khả thi cho việc uốn cốt thép từ bụng dầm lên gối dầm, nhằm đảm bảo yêu cầu kinh tế và cấu tạo, bước cốt đai được đề xuất cho thiết kế trong trường hợp này là 0 —,&ℎ = 150;;.

Bảng 3.5 Bảng tính toán khả năng chịu cắt ’ u và lực cắt Q trong dầm chính

0 —,&B (;;) ’ u (mẽ) ’ G (mẽ) ’ u ẹ (mẽ) ’ u i (mẽ) ’ ề (mẽ)

Chú thích: Dấu “+” là trường hợp ’ u v ’; dấu “-“ là trường hợp ’ u ~ ’

Tính toán hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: c = w M X φ Qš q Qš = w φ X R X] bh φ Qš q Qš = w 1.5 x 0.75 x 300 x 780

Hình 3.8 Bố trí cốt xiên cho dầm chính

Bố trí cốt xiên như hình 3.8, tiến hành tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng có hình chiếu c =

Q ~ φ X R X] bh c + φ Qš q Qš c + φ Qš R Qš A Q,›œW sinθ

A Q,›œW v Q 1.5 R X] bh c φ Qš q Qš c φ Qš R Qš sinθ

Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng có hình chiếu < = 1395 ;;

A Q,›œW v Q 1.5 R X] bh c φ Qš q Qš c φ Qš R Qš sinθ

Tận dụng cốt thép dọc tại bụng dầm uốn lên gối dầm làm cốt thép xiên là 2d25 có - $ =

982 ;; v Ÿ497 ;; , 490 ;; nên đảm bảo yêu cầu cường độ trên tiết diện nghiêng của dầm chính

Bước cốt đai 1/3 giữa nhịp còn lại ( n = 2.5 ; )

Tiêu đề	Đồ Án Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép
Tác giả	Hoàng Thế Phong
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Hậu
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Khoa Xây Dựng
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	3,58 MB