File Thuyết Minh đồ án Betông 1 - 123doc

Cắt theo cạnh ngắn một dải có chiều rộng b=1m, xem bản như một dầm liêntục nhiều nhịp, gối tựa là các tường biên và dầm phụ hình 3.. Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán

THIẾT KẾ SÀN SƯỜN CÓ BẢN LOẠI DẦM

3 – Hoạt tải tiêu chuẩn Ptc = 7.2 kN/m2 ; chọn hệ số vượt tải n =1.2

4 – Vật liệu: Bê tông B15, cốt thép của bản và cốt đai của dầm loại AI, cốt dọc loại AII cho dầm phụ và AIII cho dầm chính

n Bê tông

B15(Mpa)

Cốt ThépAI

(Mpa)

AII(Mpa)

AIII(Mpa)2.5 6.1 7.2 1.2 Rb=8.5

Các lớp cấu tạo như sau:

Gạch ceramicVữa lót

Vữa trátBê tông cốt thép

Xem bản làm việc một phương Ta cĩ sàn sườn tồn khối bản dầm Các dầm trục 2đến 5 là dầm chính Các dầm ngang là dầm phụ

Để tính bản cắt một dải bản rộng b1=1m vuơng gĩc với dầm phụ và xem như một dầm liên tục

2 Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận

* Bản: Tính sơ bộ chiều dày bản theo cơng thức: hb = m D ×L

 Với D=1.1 (hệ số phụ thuộc tải trọng tác dụng lên bản, D=0.8÷1.4):

*Dầm phụ: Với dầm phụ md=12÷20 nhịp dầm Ldp=L2=6.1m; chiều cao dầm phụ:

hdp= m1

d× Ldp

Cắt theo cạnh ngắn một dải có chiều rộng b=1m, xem bản như một dầm liên

tục nhiều nhịp, gối tựa là các tường biên và dầm phụ (hình 3)

Bản sàn được tính theo sơ đồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa

Đối với nhịp biên:

Lớp cấu tạo Chiều

dày i

(mm)

Trọnglượng riêng

❑i (kN/m3)

Giá trị tiêu chuẩn

gsc(kN/m3)

Hệ số

độ tin cậy n

Giá trịtính toán

Hình 4: Sơ đồ tính và biểu đồ mômen, lực cắt của sàn

6 Tính cốt thép chịu mômen uốn

Chọn a=15mm cho mọi tiết diện, chiều cao làm việc của bản:

=>  = 1−√1−2 ❑m = 1 − ¿ √1−2 ×0.119 = 0.128

A S = R b b h0

R s =0.127 ×8.5 ×1000 ×75225 = 360 mm2.Kiểm tra hàm lượng cốt thép

A S = R b b h0

R s =0.087 ×8.5 ×1000 ×75225 = 246 mm2.Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Vậy chọn 6, s =110mm có A S = 257 mm2 bố trí tại nhịp giữa

Tại gối giữa chọn thép có đường kính 8mm có fa=50.3mm2, khoảng

cánh giữa các cốt thép là

s =b × f a

A s =1000× 50.3246 = 204.47 mmVậy chọn 8, s=200 có As=251.5 mm2 bố trí tại nhịp giữa

 Tại gối giữa và nhịp giữa ở trong vùng được phép giảm tối đa 20% cốt

(mm2)

(%)

Chọn cốt thép

(mm)

a(mm)

As

(mm2)Nhịp biên, gối 2

Nhịp giữa, gối

giữa

5.7123.968

0.1190.083

0.1280.087

360246

0.4800.328

86

140110

360257

Bảng 3 Tính cốt thép cho bản sàn

 Kiểm tra lại chiều cao làm việc ho: Lớp bảo vệ 10mm

ho=h – a =90 – 10 – 0.5×8 = 76mm

Như vậy trị số đã dùng để tính toán là ho = 75 là thiên về an toàn và không cần tính lại.

 Cốt thép mũ chiệu mômen âm: Với p b

0.5×246=123mm2, sử dụng các thanh cốt mũ, đoạn vươn ra tính từ mép dầm chính là: 14×l0= 14×2300=575mm Tính từ trục dầm chính là

1

4×l0+0.5×bdc=575+0.5×300=725mm,(chọn 750mm)

Chọn 8, s=200 có diện tích trên mỗi mét dài là 251.5mm2 Đoạn vươn ra tính từ mép tường là l0=0.25×2300=575mm và tính từ đầu dầm là 575+120=695mm, chọn 700mm Không ít hơn 13 cốt thép chịu lực ở nhịp là 13×360=120mm2 và không ít hơn 6s200mm

s=250mm có tiết diện trên mỗi mét của bản là 113mm2 , đảm bảo lớn hơn 20% diện tích cốt thép tính toán tại giữa nhịp (nhịp biên

0.2×360=72mm2, nhịp giữa 0.2×246=49.2 mm2)

8 Bố trí cốt thép

Dầm phụ là dầm liên tục năm nhịp, gối lên tường và dầm chính.

Chiều dày tường bt=340mm

Đoạn dầm gối lên tường là sd=220mm

Bề rộng dầm chính là bdc=300mm, theo giả thiết

Tải trọng tính toán toàn phần qdp=gdp+pdp=10.363+21.6=31.963kN/m.

Bảng 4: Xác định tung độ biểu đồ bao mômen của dầm phụ

Tiết diện có mômen âm bằng 0 cách bên trái gối thứ hai một đoạn :

Hình 8: Biểu đồ bao nội lực của dầm phụ

4 Tính cốt thép dọc

Bêtông cấp độ bền B15 có Rb=8.5 Mpa, Rbt=0.75 MPa; cốt thép dọc nhóm

CII có Rs=280 MPa, cốt đai nhóm CI có Rsw=175 MPa

4.1 Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện

a) Tiết diện ở nhịp b) Tiết diện ở gối

Hình 9: Tiết diện tính toán cốt thép dầm phụKết quả tính toán cốt thép được tóm tắt trong bảng 5

Chọn cốt thép

(mm2)Nhịp biên (2130×450) 100.91 40 0.033 0.034 901 1.1 220+120 943Gối 2 (200 ¿ 450) 76.88 40 0.269 0.320 797 1.0 218+120 823Nhịp giữa (2130×450) 67.20 40 0.022 0.022 583 0.7 216+116 603Gối 3 (200 ¿ 450) 67.20 40 0.235 0.272 677 0.8 218+116 710

Bảng 5: Tính cốt thép dọc cho dầm phụ

Kiển tra hàm lượng cốt thép min=0.05%   = A s

n=0 vì không có lực nén hoặc kéo;

b2=2 đối với bêtông nặng

qsw =(112.96−66.136)2

Kiểm tra điều kiện qsw Với Q max−Q b 1

2h0 = 112.96−66.1362 ×0.415 = q0= 56.414 kN/m

Ta có: q0 > qsw nên phải chọn qsw= 56.414 kN/m để tính tiếp

Chọn đai 6 hai nhánh, tính khoảng cách đai ở khu vực gần gối tựa

S = R sw A sw

q sw = 175× 2× 28.356.414 = 175.577 mm

Do đó phải chọn cốt đai theo cấu tạo tối thiểu:

 ở khu vực gần gối tựa : 6 hai nhánh, s =150mm

 ở khu vực giữa dầm : 6 hai nhánh, s= 250mm

Tính chiều dài ở khu vực gần gối tựa

Chọn 6 hai nhánh với khoảng cách s= 150mm trên đoạn 1950mm ở gần gối tựa phần còn lại dùng ở giữa dầm dùng 6 hai nhánh s=250mm không dùng cốt xiên.

6 Tính và vẽ hình bao vật liệu

6.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

 Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí có diện tích As

 Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt dọc C=25mm.khoảng cách thông thuỷ giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t=25mm

943 628

35 35

415 415

0.035 0.023

0.035 0.023

107.65 72.12

Gối 2

Bên trái

Bên phải

218+120 Uốn 120 còn 218 Cắt 120 còn 218

823 509 509

35 34 34

415 416 416

0.327 0.202 0.202

0.273 0.181 0.181

80.01 53.31 53.31

Nhịp 2

Cạnh nhịp 2

216+116 Cắt 116 còn 216

603 402

33 33

417 417

0.022 0.015

0.022 0.015

69.62 46.59

Gối 3

Bên trái

bên phải

218+116 Cắt 116 còn 218 Cắt 116 còn 218

710 509 509

34 34 34

416 416 416

0.281 0.202 0.202

0.242 0.181 0.181

71.08 53.31 53.31

Bảng 6: Tính khả năng chịu lực của dầm phụ

6.2 Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh

 Cốt thép số 4 (đầu bên phải): sau khi cắt cốt thép số 4, tiết diện gần gối 2, nhịp thứ 2 còn lại cốt thép số 3 (218) ở phía trên, khả năng chịu lực ở thế trên là 53.31 kNm Biểu đồ vật liệu cắt biểu đồ biểu đồ bao mômen ở điểm

H, đây là mặt cắt lý thuyết của cốt thép số 4 Bằng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, xác định được khoảng cách từ điểm H đến mép gối

B là 620mm

Q kN





H B

Hình 10: Sơ đồ tính mặt cắt lý thuyết cho cốt thép số 2

 Xác định đoạn kéo dài W2 : Bằng quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, xác định lực cắt tương ứng tại điểm H là Q=73.09 kN Tại khu vực này cốt đai được bố trí là 6a150mm Tính

Tiến hành tương tự cho các cốt thép khác, kết quả như trong bảng 6:

Cốt thép số 5 (đầu bên trái) Cách mép trái gối 2 là 1894mm 839Cốt thép số 5 (đầu bên phải) Cách mép phải gối 2 là 1894mm 839Cốt thép số 6 (đầu bên trái) Cách mép trái gối 3 là 394mm 1111

Cốt thép số 6 (đầu bên phải) Cách mép trái gối 3 là 382mm 1111

Bảng 7: Mặt cắt lý thuyết của các cốt thép

6.3 Kiểm tra về uốn cốt thép

Cốt thép số 2 được sử dụng kết hợp vừa chịu mômen dương ở nhịp biên, vừa chịu mômen âm ở gối 2, nó được uốn bên trái gối 2

Nếu coi cốt thép số 2 được uốn từ trên xuống, điểm bắt đầu uốn cách tiết diện

trước 512, lớn hơn h0/2 =225mm, điểm kết thúc uốn cách mép trái gối 2 một đoạn

893 mm, nằm ra ngoài tiết diện sau

6.4 kiểm tra về neo cốt thép

cốt thép ở phía dưới sau khi được uốn, cắt, số còn lại khi kéo vào gối đều phải đảmbảo lớn hơn 1/3 diện tích cốt thép ở giữa nhịp

Nhịp biên 220 +120 uốn 120 còn 220, diện tích còn 66.7% khi vào gối:

Nhịp giữa 216 + 116 cắt 116 còn 216, diện tích còn 66.7% khi vào gối:

Điều kiện tại gối: Qmax  ❑b 4 R bt b h02

2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500

G P

G P

G P

G P

G P

G P

G P

Hình 10: Sơ đồ tính toán dầm chính

2 Tải trọng tính toán

Trọng lượng bản thân dầm quy về các lực tập trung:

p p

p p

p p

Hình 11: Các trường hợp đặt tải của dầm 4 nhịp

3.1.2 Xác định biểu đồ bao mômen cho từng trường hợp tải

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

MG 137.12 82.39 -164.80 45.52 63.95 -109.50

MP1

0.286282.63

0.238235.19

-0.143-141.31

-0.127-125.50

-0.111-109.69

-0.095-93.88

MP2

-0.048-47.43

-0.095-93.88

-0.143-141.31

0.206203.57

0.222219.38

-0.095-93.88

MP3 223.66 117.93

-0.321-317.21 102.12 192.04

-0.048-47.43

MP4

-0.031-30.63

-0.063-62.26

-0.095-93.88 172.60 109.69

-0.286-282.63

MP5 266.81 204.23

-0.190-187.76 -93.88 0

0.09593.88

MP6 11.86 23.72

0.03635.58 -23.38 -82.35

-0.143-141.31

Trong các sơ đồ d, e, f và g bảng tra không cho các trị số  tại một số tiết diện Tính M0 của dầm đơn giản kê lên hai gối tự do M0=Pl1=131.76×2.5=329.4 kNm dùng phương pháp treo biểu đồ, kết hợp các quan hệ tam giác đồng dạng, xác định được gái trị mômen:

M 3 =102.12

M 4 =192.04 B

Đoạn dầm AB Đoạn dầm BC

M1=329.4 - 317.21×1/3=223.66 kNm M3=329.4 – (317.21 – 47.43)×2/3 – 47.43

M2=329.4-317.21×2/3=117.93 kNm = 102.12 kNm

M4=329.4 – (317.21 – 47.43)×1/3 – 47.43 =192.04 kNm

Sơ đồ e:

282.63 93.88

M 3 =172.60M 4 =109.69

M3=329.4 – (282.63 – 93.88)×1/3 – 93.88 = 172.60 kNm

Hình 12: Sơ dồ tính mômen trong dầm

3.1.3 Xác định biểu đồ bao mômen

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B15: Rb=8.5 MPa; Rbt=0.75MPa

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CIII: Rs=365 MPa

Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CI: Rsw=175MPa

Tra phu lục 9, với hệ số điều kiện làm việc của bêtông b=1; Hệ số hạn chế vùng nén là R=0.619; m=0.427

4.1 Cốt dọc

4.1.1Tại tiết diện ở nhịp

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

Giả thiết a=40mm  h0=750-40=710mm

Mf = Rbbf’hf’(h0-0.5hf’)=8.5×2800×90×(710-0.5×90)=1424.43 kNm

Vậy Mmax=449.84 kNm< Mf = 1424.43 kNm  trục trung hoà đi qua cánh Tính toán theo tiết diện chử nhật (2800×750) với a=40mm, h0=710mm

4.1.2 Tại tiết diện ở gối

Tương ứng với giá trị mômen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật (300×750) với a=70mm, h0=680mm tại gối B

a) Tiết diện ở nhịp b) Tiết diện ở gối

Hình 16: Tiết diện tính cốt thép dầm chínhKết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng 13

Chọn cốt thép Chọn A schọn Nhịp biên(2800×750) 419.75 0.0350 0.0356 1649 0.8 222+225 1742 Gối B (300×750) 449.84 0.3815 0.5132 2438 1.1 422+225 25.02 Nhịp giữa (2800×750) 283.33 0.0236 0.0239 1107 0.6 222+122 1140 Gối C (300×750) 364.42 0.3091 0.3820 1815 0.9 222+322 1901

Bảng 13 Tính cốt thép dọc cho dầm chính

Do dầm chính tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế mR

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

min=0.05%   = A S ×100 %

b h0

4.2 Tính cốt thép chịu lực cắt

4.2.1 Tính cốt đai khi không có cốt xiên

Bên phải gối A, dầm có lực cắt QAp = 167.90 kN là hằng số trong đoạn l1

Bên trái gối B, dầm có lực cắt QBt = 272.94 kN là hằng số trong đoạn l1

Bên phải gối B, dầm có lực cắt QBp = 251.81 kN là hằng số trong đoạn l1.

Bên trái, phải gối C dầm có lực cắt QCt =QCp = 226.31 kN

 Tính với lực cắt QAp = 167.90 kN Trong đoạn này chỉ bố trí cốt đai, không

chọn cốt đai 8, 2 nhánh, diện tích một lớp cốt đai Asw=2×50.3=100.6 mm2

Khoảng cách giữa các cốt đai là

Chọn s=200mm

Bố trí cốt đai 8, 2 nhánh, khoảng cách s=200 tại khu vực gần gối A

 Tính với lực cắt QBp= 251.68 kN Trong đoạn này chỉ bố trí cốt đai, không bố trí cốt xiên

Kiểm tra điều kiện Qbmin  Q  0.3Rbbh0

với C0=2h0 =2×0.68=1.36 m

chọn cốt đai 8, 2 nhánh, diện tích một lớp cốt đai Asw=2×50.3=100.6 mm2

Khoảng cách giữa các cốt đai là

 Theo tính toán Stt = R sw A sw

q sw = 175× 100.6123 =143mm

 Theo cấu tạo với dầm cao h=750mm > 450 mm

Vậy chọn khoảng cách giữa các cốt đai:

S=min(stt; sct; smax) = min(154; 250; 620) = 143 mm

Chọn s=140mm

Bố trí cốt đai 8, 2 nhánh, khoảng cách s=140tại khu vực bên phải gối B

 Tính với lực cắt QcT = 226.31 kN Trong đoạn này chỉ bố trí cốt đai, không bố trí cốt xiên

Kiểm tra điều kiện Qbmin  Q  0.3Rbbh0

C0 = 226.31−91.671.36 = 99 N/mm

với C0=2h0 =2×0.68=1.36 m.

chọn cốt đai 8, 2 nhánh, diện tích một lớp cốt đai Asw=2×50.3=100.6 mm2

Khoảng cách giữa các cốt đai là

Vậy chọn khoảng cách giữa các cốt đai:

S=min(stt; sct; smax) = min(178; 250; 690) = 192 mm

Chọn s=150mm

Bố trí cốt đai 8, 2 nhánh, khoảng cách s=150 tại khu vực gần gối C

 Giả sử áp dụng cốt đai 8, 2 nhánh, khoảng cách s=200 tại bên trái gối B và bênphải gối B kiểm tra khả năng chịu cắt của dầm tại khu vực này:

Tính lực cắt mà cốt đai chịu được:

qsw = R sw A sw

C0* = √M b

q sw = √208.0888.025 = 1.54 mC* = min(C;2h0) = min(2.3; 1.42)=1.42m

Bên trái gối B có lực cắt QBT = 272.94 kN > Qu =215.465 kN.

Như vậy phần dầm bên trái gối B, trong đoạn l1 phải bố trí cốt xiên

4.2.2 Cấu tạo và tính cốt xiên

 Trong đoạn l1 bên trái

gối B và bên phải gối B,

chịu M+ ở nhịp được uốn

lên để vừa chịu M- ở gối

vừa kết hợp làm cốt xiên,

có diện tích As.inc2 = 982 mm2 Hình 17: Bố trí cốt xiên

+ Các thanh cốt xiên này thuộc nhóm CIII, do vậy Rsw = 290 MPa

 Với chiều cao dầm h=750mm, góc hợp bởi cốt xiên và trục dầm lấy bằng 45

 Đầu lớp cốt xiên thứ nhất cách mép gối tựa một đoạn s=400 < smax = 1013 mm

 Cuối lớp cốt xiên thứ nhất cách đầu lớp cốt xiên thứ hai một đoạn 205mm;

 Cuối lớp cốt xiên thứ hai cách tiết diện Q>Qu một đoạn s=440mm;

+ Kiểm tra điều kiện cường độ đối với lớp cốt xiên thứ nhất (222, As.inc1 = 760

mm2)

Q1  Qb1 + Qsw1 + Qs.inc1 =M b

C1 + qswC01 + RswAs.inc sin Trong đó: Q1 = QBT = 272.94 kN

C1: khoảng cách từ mép gối đến điểm đầu lớp cốt xiên thứ hai:

1245

 RswAs.inc1 sin  = 290×760×sin 45=159.61 kN

Như vậy 272.94kN < 166.46 + 157.19+159.61 =483.26 kN Thoả mãn điều kiện cường độ

+ Kiểm tra điều kiện cường độ đối với lớp cốt xiên thứ hai (225 As.inc2 =982mm2)

Q2  Qb2 + Qsw2 + Qs.inc2 =M b

C2 + qswC02 + RswAs.inc sin Trong đó: Q2 = QBT = 272.94 kN

C2: khoảng cách từ lực tập trung đến điểm cuối lớp cốt xiên:

Như vậy 272.94 kN < 155.28 + 168.51 +201.37 =525.16 kN Thoả mãn điều kiện cường độ

khoảng cách giữa các đai là 65mm, đai trong cùng cách mép dầm phụ 65mm

Hình18: Bố trí cốt treo

4.5 Tính, vẽ hình bao vật liệu

4.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện

Trình tự tính như sau:

 Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí có diện tích As

 Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt dọc Cnhịp =25mm và Cgối =25; khoảng cách thông thuỷ giữa hai thanh thép là t=30mm

(kNm) Giữa nhịp biên

(2800×750)

Cạnh nhịp biên

(2800×750)

222+225 Uốn 225 còn 222

1742 760

37.5 36

712.5 714

0.0375 0.0163

0.0368 0.0162

444.54 196.45 Gối B

2502 1742 760

54 37.5 36

696 712.5 714

0.5146 0.3500 0.1524

0.3822 0.2887 0.1408

472.08 373.76 182.98

1521 760

62 36

688 714

0.3164 0.1524

0.2664 0.1408

321.52 182.98 Nhịp 2

(2800×750)

Cạnh nhịp 2

(2800×750)

222+122 Cắt 122 còn 222

1140 760

36 36

714 714

0.0245 0.0163

0.0242 0.0162

293.46 196.45 Gối C

(750×300)

Cạnh gối C

(750×300)

222+322 Cắt 322 còn 222

1742 760

57 36

693 714

0.3598 0.1524

0.2951 0.1408

361.36 182.98

Bảng 19: Tính khả năng chịu lực của dầm chính

4.5.2 Xác định mặt cắt lý thuyết của các thanh

 Cốt thép số 5( đầu bên trái): sau khi cắt cốt thép số 5, tiết diện ở giữa nhịp thứ hai còn lại cốt thép số 3 (222) ở phía dưới, khả năng chịu lực ở thế dưới

là 196.45 kNm Biểu đồ vật liệu cắt biểu đồ bao mômen ở điểm H, đây là

mặt cắt lý thuyết của cốt thép số 4 Bằng quan hệ hình học giữa các tam giácđồng dạng xác định được khoảng cách từ điểm H đến trục B là 2152mm Đến mép phải gối B là 1952mm.

 Xác định đoạn kéo dài của cốt thép số 5 (ở bên trái) W5t với

H

2500 196.45(2  )

Hình20: Mặt cắt lý thuyếtTiến hành làm tương tự cho các cốt thép khác, kết quả ghi trong bảng 15

Cốt thép số 2 ( đầu bên phải) Cách trục gối B là 998 mm W2 = 770 mmCốt thép số 5 (đầu bên phải) Cách mép trái gối C là 1573 mm W5p = 620mmCốt thép số 4(đầu bên trái) Cách trục gối B là 575 mm W4t = 860mmCốt thép số 4 ( đầu bên phải) Cách trục gối B là 1860 mm W4p = 750 mmCốt thép số 6(đối xứng) Cách trục gối C là 1510 mm W6 = 710 mm

Bảng 15: Mặt cắt lý thuyết của các cốt thép

4.5.3 Kiểm tra về uốn cốt thép

Tại bên trái gối B, cốt thép số 2 được uốn lên kết hợp chịu mômen âm ở gối Nếu xét uốn từ dưới lên, điểm bắt đầu uốn cách trục B một đoạn 2120mm, điểm kết