đồ án môn học kết cấu bêtông cốt thép 1 thiết kế sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối có bản loại dầm

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.43 MB, 34 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

BỘ MƠN CƠNG TRÌNH BÊTƠNG CỐT THÉP

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP 1 THIẾT KẾ SÀN SƯỜN BÊTƠNG CỐT THÉP TỒN

KHỐI CĨ BẢN LOẠI DẦM

Người thực hiện: Người hướng dẫn:

Hà Nội, …-2020

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

SV. ………. 1

Mục lục

Mục lục ... 1

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

SV. ………. 2

Danh mục bảng biểu

Bảng 1: Xác định tĩnh tải () ... 6

Bảng 2: Tính tốn hình bao mơmen của dầm phụ ... 12

Bảng 3: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm phụ... 15

Bảng 4: Khả năng chịu lực của các tiết diện dầm phụ ... 19

Bảng 5: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép ... 20

Bảng 6: Tính tốn và tổ hợp mơmen ... 25

Bảng 7: Tính toán và tổ hợp lực cắt ... 29

Bảng 8: Bố trí cốt thép dọc cho các tiết diện chính của dầm chính ... 31

Bảng 9: Khả năng chịu lực của các tiết diện dầm chính ... 35

Bảng 10: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép ... 36

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

SV. ………. 3

Danh mục bản vẽ

Hình 1: Sơ đồ sàn ... 4

Hình 2: Sơ đồ tính tốn và nội lực của dải bản: (a) Sơ đồ tính tốn; (b) Biểu đồ mơmen; và (c) Biểu đồ lực cắt ... 7

Hình 3: Bố trí cốt thép trong bản ... 9

Hình 4: Sơ đồ tính tốn và nội lực trong dầm phụ: (a) Sơ đồ tính; (b) Biểu đồ bao mômen; và (c) Biểu đồ bao lực cắt ... 13

Hình 5: Bố trí cốt thép dọc trong các tiết diện chính của dầm phụ ... 16

Hình 6: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết cho thanh số 2 ... 19

Hình 7: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ ... 22

Hình 8: Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ (tiếp) ... 23

Hình 9: Sơ đồ tính tốn dầm chính (a) Sơ đồ dầm chính và (b) Sơ đồ tính dầm chính .. 24

Hình 10: Sơ đồ tính bổ trợ mơmen tại một số tiết diện ... 25

Hình 11: Các sơ đồ tải trọng và mơmen tương ứng trong dầm chính ... 27

Hình 12: Biểu đồ bao mơ men xác định theo phương pháp tổ hợp ... 28

Hình 13: Sơ đồ tính mômen tại mép gối B ... 28

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

SV. ………. 4

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC SÀN SƯỜN BÊTƠNG CỐT THÉP TỒN KHỐI CĨ BẢN LOẠI DẦM

1.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN

(1) Sơ đồ kết cấu sàn theo Hình 1.

(2) Kích thước tính từ giữa trục dầm và trục tường  = 2.6 m; = 7.0 m. Tường chịu lực có chiều dày  = 0.34 m. Cột bêtơng cốt thép tiết diện × = 0.4 × 0.4.

(3) Sàn nhà dân dụng: cấu tạo mặt sàn gồm bốn lớp như trên Hình 1. Hoạt tải tiêu chuẩn  = 7.5 kN/m , hệ số độ tin cậy = 1.2. 2 

(4) Vật liệu: bêtông cấp độ bền theo cường độ chịu nén B20, cốt thép của bản và cốt đai của dầm dùng nhóm CI, cốt dọc của dầm dùng nhóm CI, CIII. Các loại cường độ tính tốn: Bê tơng cấp độ bền B20 có  = 11.5 MPa,  = 0.90 MPa,  = 27103 MPa. - Với ≤ 14 , sử dụng cốt thép CI có   = 225 MPa,  = 225 MPa,  = 175 MPa. - Với >14 , sử dụng cốt thép CIII có   = 365MPa,  = 365MPa,  = 290MPa.

Hình 1: Sơ đồ sàn

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

SV. ………. 5

1.2 TÍNH BẢN

1.2.1 Chọn kích thước các cấu kiện

 Chọn chiều dày của bản:

ℎ= × =1.235 × 2600 = 89.14 ()

Trong đó:  = 1.2 với hoạt tải = 7.5 / ở mức trung bình; = 2.6 ();  =35.

Chọn ℎ= 90 ().  Chọn tiết diện dầm phụ:

ℎ= 

=700014 = 500 (mm)Trong đó: = 7000 ; = ;

→ Chọn ℎ= 500 () , = 220 () Chọn tiết diện dầm chính:

=3 × 260011 = 709.09 () Trong đó: = 2800 (); = ;

→ Chọn ℎ= 700 () ; = 300 ()

1.2.2 Sơ đồ tính

 Xét tỉ số hai cạnh ơ bản 21

7.0 2.69 22.6

l    , xem bản làm việc 1 phương.

 Cắt một dải bản rộng = 1() vng góc với dầm phụ và xem dải bản làm việc như một dầm liên tục (như Hình 1). Bản được tính tốn với sơ đồ khớp dẻo.

 Nhịp tính tốn của bản: - Nhịp biên:

= −

2 −2 +  = 2.60 −0.222 −0.342 + 0.045 = 2.365 ()= min 0.5ℎ( ; 0.5) = min(0.5 × 0.09; 0.5 × 0.12) = 0.045 - Nhịp giữa:

= −

2 = 2.60 − 0.22 = 2.38 ()- Chênh lệch giữa các nhịp:

− 

 × 100% =2.38 − 2.3652.38 × 100% = 0.63 (%) < 10 (%)

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

( ⁄ ) 

Hệ số độ tin cậy

Giá trị tính tốn

( ⁄ ) - Lớp gạch lát dày 10mm, = 20 / 0.01x20=0.200 1.1 0.220 - Lớp vữa lót dày 30mm, = 18 / 0.03x18=0.504 1.3 0.702 - Bản bêtông cốt thép dày 90mm,

11  = ±6.483 ()  Mômen uốn tại gối giữa và nhịp giữa:

= = ± 

16  == ± 12.75 × 2.38

16  = ±4.514 ()  Giá trị lực cắt:

= 0.4= 0.4 × 12.75 × 2.365 = 12.062 () = 0.6= 0.6 × 12.75 × 2.365 = 18.093 () = = 0.5= 0.5 × 12.75 × 2.38 = 15.173 () Sơ đồ tính toán và nội lực của dải bản được thể hiện ở Hình 2.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

SV. ………. 7

Hình 2: Sơ đồ tính tốn và nội lực của dải bản: (a) Sơ đồ tính tốn; (b) Biểu đồ mômen; và (c) Biểu đồ lực cắt

1.2.5 Tính cốt thép chịu mơmen uốn

 Chọn  = 15 cho mọi tiết diện, chiều cao làm việc của bản là: ℎ = ℎ−  = 90 − 15 = 75 ()  Tại gối biên và nhịp biên với = = ±6.483 () ta có:

= 

 ℎ=11.5 × 1000 × 75 (6.483 × 10) = 0.100 < = 0.255 Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtơng cốt thép tồn khối” có , hoặc tính theo công  thức:

 =1 + 1 − 2 

2 =1 + √1 − 2 × 0.1002 = 0.947 Diện tích cốt thép cần thiết và hàm lượng cốt thép:

ℎ=225 × 0.947 × 75 = 405.68 ((6.483 × 10) )  = 

ℎ× 100% =1000 × 75 × 100% = 0.54 (%)405.68 Chọn thép có đường kính 8mm, = 50.3, khoảng cách giữa các cốt thép là :

 =

 =1000 × 50.3405.68 = 124 ()

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

SV. ………. 8→ Chọn 8  = 120, .

 Tại gối giữa và nhịp giữa, với = = ±4.514 () = 

 ℎ=11.5 × 1000 × 75 (4.514 × 10) = 0.0698 < = 0.255 Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn bêtơng cốt thép tồn khối” có , hoặc tính theo cơng  thức:

 =1 + 1 − 2 

2 =1 + √1 − 2 × 0.06982 = 0.964 Diện tích cốt thép cần thiết và hàm lượng cốt thép:

ℎ=225 × 0.964 × 75 = 277.49 ((4.514 × 10) )  = 

ℎ× 100% =1000 × 75 × 100% = 0.37 (%)277.49 Chọn thép có đường kính 6mm, = 28.3, khoảng cách giữa các cốt thép là :

 =

 =1000 × 28.3277.49 = 102 ()→ Chọn 6  = 100, .

 Tại các nhịp giữa và gối giữa ở trong vùng được phép giảm đến tối đa 20% cốt thép, có  = 0.8 × 277.49 = 222 .

Hàm lượng cốt thép :  =

ℎ× 100% =1000 × 75 × 100% = 0.296 (%)222 Chọn thép có đường kính 6mm, = 28.3, khoảng cách giữa các cốt thép là :

 =

 =1000 × 28.3222 = 127.5 () → Chọn 6  = 120, .

 Kiểm tra lại chiều cao làm việc ℎ với lớp bảo vệ cho bản là 10 mm : ℎ = 90 − 10 − 0.5 × 8 = 76 ()Như vậy trị số đã dùng để tính tốn là ℎ= 75 () là thiên về an toàn.

 Cốt thép chịu mômen âm với ⁄ = 9.0 3.75 ⁄ = 2.4 < 3, trị số  = 0.25, đoạn vươn của cốt thép chịu mơmen âm tính từ mép dầm phụ là : = 0.25 × 2.38 ≅ 0.6 ; tính từ trục dầm phụ là : + 0.5= 0.6 + 0.5 ∗ 0.22 = 0.71 .

 Bản khơng bố trí cốt đai, lực cắt của bản hồn tồn do bêtơng chịu, do: = 18.093  < = 0.625ℎ= 0.625 × 0.9 × 1000 × 75 = 42187.5

≅ 42.2 

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

SV. ………. 9

Hình 3: Bố trí cốt thép trong bản

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

SV. ………. 10

1.2.6 Cốt thép cấu tạo

 Cốt thép chịu mômen âm đặt theo phương vuông góc với dầm chính: chọn 6  = 200, có diện tích trên mỗi mét của bản là 141 mm , lớn hơn 50% diện tích cốt thép tính tốn tại gối 2tựa giữa của bản là 0.5x277.49=138.75mm . Sử dụng các thanh cốt mũ, đoạn vươn ra tính từ 2mép dầm chính là:  = 0.25 × 2.38 ≅ 0.60  .

Tính từ trục dầm chính là :  + 0.5= 0.6 + 0.5 ∗ 0.30 = 0.75 .

 Cốt thép phân bố được đặt vng góc với cốt thép chịu lực: chọn 6  = 250, có diện tích trên mỗi mét của bản là 113 mm , đảm bảo lớn hơn 20% diện tích cốt thép tính tốn tại 2giữa nhịp (nhịp biên 0.2x405.68=81.13 mm , nhịp giữa 0.2x277.49=55.50 mm ). 22 Cách bố trí thép sàn được thể hiện ở Hình 3.

1.3 TÍNH DẦM PHỤ 1.3.1 Sơ đồ tính

Dầm phụ là dầm liên tục 5 nhịp đối xứng. Xét một nửa bên trái của dầm (như Hình 4) Dầm gối lên tường một đoạn không nhỏ hơn 220, = 220 (). Bề rộng dầm chính = 300 (). Dầm phụ được tính tốn bằng sơ đồ khớp dẻo.

 Nhịp tính tốn của dầm phụ: - Nhịp biên:

= −

2 −2 +  = 7.0 −0.32 −0.342 + 0.11 = 6.79 ()= min(/40; 0.5)= min(7/40; 0.5 × 0.22 = 0.011 )- Nhịp giữa:

=  − = 7.0 − 0.3 = 6.70 () - Chênh lệch giữa các nhịp:

= 3.75 × 2.6 = 9.750 ( )

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

SV. ………. 11- Tĩnh tải toàn phần:

= + = 2.481 + 9.750 = 12.231 ( ) Hoạt tải truyền từ bản:

= = 9.00 × 2.6 = 23.400 ( ) Tải trọng tính tốn tồn phần của dầm phụ:

 =  + = 12.231 + 23.400 = 35.631 ( ) Tỷ số:

=  = × 35.631 × 6.7= × 1599.48   Tung độ hình bao mơmen (nhánh âm):

=  = × 35.631 × 6.7= × 1599.48 

 Tra bảng phụ lục 11 sách “Sàn sườn bêtơng cốt thép tồn khối”, với tỉ số ⁄=1.913 có hệ số  = 0.2462 và các hệ số , , và kết quả tính tốn được trình bày ở Bảng 2.

 Tiết diện có mơmen âm bằng 0 cách bên trái gối thứ hai một đoạn là:  = = 0.2462 × 6.79 = 1.672   Tiết diện có mơmen dương bằng 0 cách gối tựa một đoạn là:

- Nhịp biên: 0.15= 0.15 × 6.79 = 1.019 - Nhịp giữa : 0.15= 0.15 × 6.70 = 1.005 

1.3.3.2 Lực cắt

= 0.4= 0.4 × 35.631 × 6.79 = 96.774  = 0.6= 0.6 × 35.631 × 6.79 = 145.161  = = 0.5= 0.5 × 35.631 × 6.7 = 119.364 

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

SV. ………. 20Ta có:

 =− ,

2 + 5 =95.527 − 02 × 88.025 + 5 × 0.02 = 0.643 > 20 = 20 × 0.02 = 0.4Chọn  = 650. Điểm cắt thực tế cách mép gối B một đoạn 699+650=1349mm  Tiến hành tương tự cho các cốt thép khac, kết quả như trong Bảng 5.

Bảng 5: Mặt cắt lý thuyết của các thanh cốt thép

Cốt thép số 1a (đầu bên trái) cách mép trái gối 1 là 1358mm = 420 Cốt thép số 1a (đầu bên phải) cách mép phải gối 2 là 2401mm = 600 Cốt thép số 2 (đầu bên trái) cách mép trái gối 2 là 493mm = 820 Cốt thép số 2 (đầu bên phải) cách mép phải gối 2 là 669mm = 650 Cốt thép số 3 (đầu bên trái) cách mép trái gối 2 là 1672mm = 690 Cốt thép số 3 (đầu bên phải) cách mép phải gối 2 là 979mm = 580 Cốt thép số 5 (đầu bên trái) cách mép phải gối 2 là 2002mm = 500 Cốt thép số 5 (đầu bên phải) cách mép trái gối 3 là 2008mm = 500 Cốt thép số 6 (đầu bên phải) cách mép trái gối 3 là 728mm = 680 Cốt thép số 6 (đầu bên trái) cách mép phải gối 3 là 746mm = 680

Chú ý: Với mômen dương không thể thay đường cong bằng đường thẳng để nội suy vì

như vậy sẽ tìm được giá trị mơmen bé hơn thực tế, thiên về thiếu an toàn.

1.3.7.3 Kiểm tra về neo cốt thép

Cốt thép phía dưới sau khi được cắt, số còn lại khi kéo vào gối đều phải đảm bảo lớn hơn 1/3 diện tích cốt thép giữa nhịp:

Nhịp biên 220+120 uốn 1 20 còn 220, diện tích cịn 66,7% khi vào gối; Nhịp giữa 216+116 cắt 116 cịn 216, diện tích cịn 66,7% khi vào gối; - Tại gối A:

= 96.774  > ,= 0.5ℎ= 46.530  Đoạn neo cốt dọc là 10 = 10 × 220 = 200 (Với thanh số 1). - Tại gối B:

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

SV. ………. 21Đoạn neo cốt dọc 10 = 10 × 20 = 200 (Với thanh số 1 không dùng để tính cốt kép).

Đoạn neo cốt dọc 10 = 10 × 26 = 160 (Với thanh số 4 khơng dùng để tính cốt kép).

1.3.7.4 Cốt thép cấu tạo

Cốt thép số 7 (212): Cốt thép này được sử dụng làm cốt giá ở nhịp biên, trong đoạn

khơng có mơmen âm.

Diện tích cốt thép là 226mm , khơng nhỏ hơn 2 0.1%ℎ= 0.1% × 220 × 420 =92.4.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

SV. ……….

Hình 7 Bố t í cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ :

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

SV. ……….

Hình 8 Bố trí cốt thép và hình bao vật liệu dầm phụ (tiếp) :

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

SV. ………. 24

1.4 TÍNH DẦM CHÍNH 1.4.1 Sơ đồ tính

Dầm chính là dầm liên tục bốn nhịp, kích thước tiết diện dầm  × ℎ = 300 × 700() . Bề rộng cột  = 400() , đoạn dầm kê lên tường lấy bằng chiều dày tường  =340 (). Nhịp tính tốn ở nhịp biên và nhịp giữa đều bằng 7.8m. Sơ đồ tính tốn dầm chính như Hình 9.

Hình 9 Sơ đồ tính tốn dầm chính (a) Sơ đồ dầm chính và (b) Sơ đồ tính dầm chính:

1.4.2 Tải trọng tính tốn

 Trọng lượng bản thân dầm quy về các lực tập trung (không kể phần bản): = (ℎ − ℎ)= 0.3 × 0.7 − 0.09( ) × 25 × 1.1 × 2.6 = 13.085 ()  Tĩnh tải do dầm phụ truyền vào:

= = 12.231 × 7 = 85.617 ()  Tổng tĩnh tải tác dụng tập trung:

 = + = 13.085 + 85.617 = 98.702 ()  Hoạt tải tác dụng tập trung truyền từ dầm phụ vào:

 = = 23.40 × 7.0 = 163.800 ()

1.4.3 Nội lực tính tốn

1.4.3.1 Xác định biểu đồ bao mômen

 Xác định biểu đồ mômen uốn do tĩnh tải G :

Tra bảng phụ lục 12 sách “Sàn sườn bêtơng cốt thép tồn khối” được hệ số , ta có: =  =  × 98.702 × 7.8 =  × 769.876 ()

 Xác định biểu đồ mômen uốn do các hoạt tải  tác dụng :

Xét sáu trường hợp hoạt tải như Hình 11 (c); (d); (e); (f); (g); và (h), ta có: =  =  × 163.800 × 7.8 =  × 1277.640 ()

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

SV. ………. 25Trong sơ đồ  (Hình 11 (e)) cịn thiếu để tính mơ men tại các tiết diện 1, 2, 3, và 4. Để tính tốn tiến hành cắt rời các nhịp AB, và BC. Nhịp 1 và 2 có tải trọng, tính  của dầm đơn giản kê lên hai gối tự do = = 163.8 × 2.6 = 425.880 ().Dùng phương pháp treo biểu đồ, kết hợp các quan hệ tam giác đồng dạng (Hình 10), xác định được giá trị mơmen.

= 425.880 − 410.122 × (1/3) = 289.173 () = 425.880 − 410.122 × (2/3) = 152.465 () = 425.880 − (410.122 − 61.327) × (2/3) − 61.327 = 132.023 () = 425.880 − (410.122 − 61.327) × (1/3) − 61.327 = 248.288 ()

Kết quả tính tốn ghi trong

Bảng 6.

 Biểu đồ bao mômen : Tung độ biểu đồ bao mômen :

= + max ( ) ; = + min ( ) Tính toán  và  cho từng tiết diện và ghi vào hai dòng cuối Bảng 6.

 Hình 12 cho hình ảnh chi tiết hơn về  và  cho một nửa dầm (do lợi dụng tính chất đối xứng của dầm). Dùng biểu đồ Hình 12 để xác định mơ men tại mép gối.

Hình 10 Sơ đồ tính bổ trợ mơmen tại một số tiết diện :

Bảng 6: Tính tốn và tổ hợp mơmen

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

SV. ………. 26

 183.230 110.902 -220.185 60.820 85.456 -146.276 

 121.903 -10.407 -630.307 -101.440 -56.362 -511.681

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

SV. ……….

Hình 11 Các sơ đồ tải trọng và mơmen tương ứng trong dầm chính :

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

SV. ………. 28

Hình 12 Biểu đồ bao mơ men xác định theo phương pháp tổ hợp:  Xác định mơmen mép gối B: Từ hình bao mơ men trên gối B, thấy rằng phía bên phải độ dốc của biểu đồ  bé hơn phía trái. Tính mơmen mép bên phía phải gối B sẽ có trị tuyệt đối lớn hơn.

= −ℎ2+ 

= 60.820 + 132.023 = 192.843 ()  = 630.307 −0.4 × 630.307 + 192.843( 2 × 2.6 )= 566.988 ()

Hình 13 Sơ đồ tính mơmen tại mép gối B:  Xác định mômen mép gối C:  = 476.497 ()

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

SV. ………. 29

1.4.3.2 Xác định biểu đồ bao lực cắt

Tung độ của biểu đồ bao lực cắt;:

- Do tác dụng của tĩnh tải  : =  =  × 98.702 ()- Do tác dụng của hoạt tải  : =  =  × 163.800 ()

Trong đó hệ số  lấy theo phụ lục 12 sách ‘Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối ‘, các trường hợp tải trọng lấy theo Hình 11, kết quả ghi trong Bảng 7.

Bảng 7: Tính tốn và tổ hợp lực cắt

Lực cắt (kN) Bên phải gối A

Giữa nhịp biên

Bên trái gối B

Bên phải gối B

Giữa nhịp 2

Bên phải gối C

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

SV. ………. 30

1.4.4 Tính cốt thép dọc

Bêtơng cấp độ bền B20 có  = 11.5 MPa,  = 0.90 MPa,  = 27103 MPa. - Với ≤ 14 , sử dụng cốt thép CI có   = 225 MPa,  = 225 MPa,  = 175 MPa - Với >14 , sử dụng cốt thép CIII có   = 365 MPa,  = 355 MPa,  = 290MPa.

1.4.4.1 Với mơmen âm

Tính theo tiết diện hình chữ nhật  = 300 ; ℎ = 700 . Ở trên gối cốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trên cùng của thép dầm phụ nên khá lớn.  Giả thiết  = 70  → ℎ= 700 − 70 = 630 .

 Tại gối B, với  = 566.988  = 

 ℎ =11.5 × 300 × 630566.988 × 10= 0.414  =1 + 1 − 2 

2 =1 + √1 − 2 × 0.4142 = 0.707 = ℎ

=365 × 0.707 × 630 = 3487.55 (566.988 × 10 ) Kiểm tra:

 = 

 ℎ × 100% = 3487.55 

300 × 630 × 100% = 1.85 (%) Tại gối C, với  = 476.497 

= 

  ℎ =11.5 × 300 × 630476.497 × 10= 0.348  =1 + 1 − 2 

2 =1 + √1 − 2 × 0.3482 = 0.776 = 

 ℎ=365 × 0.776 × 630 = 2670.33 (476.497 × 10 ) Kiểm tra:

 = 