Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép 1

Nội dung text: Đồ án Kết cấu bê tông cốt thép 1

1. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Lời cảm ơn Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Nhà trường đã tạo điều kiện cho em học tập và nghiên cứu đồ án “Kết cấu bê tông cốt thép 1”; đồng thời, tỏ lòng cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn đã nhiệt tình chỉ dẫn và hỗ trợ hoàn thành đồ án này! Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay, đất nước ta đang trên đà phát triển, từ một nền văn minh nông nghiệp lúa nước bước qua kỷ nguyên của sự hiện đại trong công nghiệp và dịch vụ. Để đạt được mục tiêu trọng đại này, hơn ai hết, đất nước ta phải tiến hành trên phát triển nhiều lĩnh vực, trong số đó, một trong những nhiệm vụ cấp thiết đi đôi với cách mạng kiến thiết nước nhà là xây dựng cơ sở vật chất, cơ sở hạ tầng như mở rộng đường bộ, hệ thống cấp thoát nước, cầu cống, công sở, chúng là nền tảng cũng như tiền đề thúc đẩy nền kinh tế, còn là minh chứng rõ ràng nhất cho sự thịnh vượng và chất lượng cuộc sống. Bên cạnh đó, nhu cầu xây dựng về nhà ở cũng như các công trình công cộng, các hệ thống phức hợp công trình cũng ngày một gia tăng ở hiện tại và trong tương lai. Vì lẽ đó, lĩnh vực xây dựng công trình giao thông, nhà ở cũng ngày một đi lên mạnh mẽ trong những năm gần đây song song đó là yêu cầu về chất lượng công trình cũng gia tăng trên thị trường. Để có được những công trình thẩm mỹ và bền bĩ theo thời gian, một trong những yếu tố quyết định chính là: Kết cấu của bê tông cốt thép . Là một sinh viên ngành xây dựng cần phải nhận thức được sự cần thiết của hệ thống kết cấu bê tông cốt thép đối với công trình; nắm được các tính chất cơ lý của vật liệu bê tông cốt thép; phương pháp tính toán theo trường hợp giới hạn các cấu kiện chịu uốn, kéo, nén, cắt; cũng như là bố trí cấu tạo thép trong các cấu kiện cơ bản. Nhận thức được điều đó, với sự hướng dẫn của Thầy em đã thực hiện đồ án “Kết cấu bê tông cốt thép 1” để nghiên cứu, học tập, trau dồi kiến thức chuyên môn ngày một tốt hơn. 1
2. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Mục lục CHƯƠNG 1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 2 CHƯƠNG 2. BẢN SÀN 3 2.1. Phân loại bản sàn 3 2.2. Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện 3 2.2.1. Xác định sơ bộ chiều bản sàn 3 2.2.2. Xác định sơ bộ kích thước của dầm phụ 3 2.2.3. Xác định sơ bộ kích thước của dầm chính 4 2.3. Sơ đồ tính 4 2.4. Xác định tải trọng 4 2.4.1. Tĩnh tải 4 2.4.2. Hoạt tải 5 2.4.3. Tổng tải 5 2.5. Xác định nội lực 6 2.6. Tính cốt thép 6 CHƯƠNG 3. DẦM PHỤ 8 CHƯƠNG 4. DẦM CHÍNH 15 4.1. Sơ đồ tính 15 4.2. Xác định tải trọng 15 4.2.1. Tĩnh tải 15 4.2.2. Hoạt tải 15 4.3. Xác định nội lực dựa vào phần mềm SAP2000 15 4.3.1. Xác định các trường hợp đặt tải 15 4.3.2. Xác định biểu đồ bao momen 17 4.3.3. Xác định biểu đồ bao lực cắt 19 4.4. Tính cốt thép 19 4.4.1. Tính cốt thép dọc 19 4.4.2. Tính cốt thép đai 20 4.4.3. Tính cốt treo 20 4.4.4. Tính đoạn neo cốt thép 21 4.5. Biểu đồ bao vật liệu 21 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 2
3. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CHƯƠNG 1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Cho mặt bằng dầm sàn đề I5b : + Kí hiệu đầu tiên: I – cho biết mặt bằng sàn dạng thứ I. + Kí hiệu thứ hai: 2 – cho biết nhịp l1 = 2.9m. + Kí hiệu thứ 3: b – cho biết nhịp l2 = 6.1m. + Hoạt tải tác dụng lên sàn ptc = 200 daN/m2 HÌNH 1. 1-1Mặt bằng sàn Bảng 1-1. Tổng hợp số liệu đề bài 퐥 퐥 Bêtông B20 퐏퐭퐜 Cốt thép (m) (m) (MPa) (daN/m2) Cốt dọc Cốt đai (MPa) (MPa) 2.9 6.1 훾 푡 = Rb= Rbt= 200 Rs=Rsc CB240T Rsw=170 1 11.5 0.90 =210 R =R CB300V s sc R =210 =260 sw 3
4. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CHƯƠNG 2. BẢN SÀN 2.1. Phân loại bản sàn l2 6100 - Xét tỉ số hai cạnh ô bản = = 2,1 > 2 l 1 2900 Như vậy bản thuộc loại bản dầm, bản làm việc một phương theo cạnh ngắn. Khi tính toán cần cắt ra một dãy có bề rộng b=1m theo phương vuông góc dầm phụ. Sơ đồ tính xem như dầm liên tục, gối tựa là các dầm phụ. 2.2. Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện 2.2.1. Xác định sơ bộ chiều bản sàn Bảng 2-1. Sơ bộ kích thước sàn SÀN CÔNG THỨC TÍNH KẾT QUẢ CHỌN Chiều cao bản sàn 1 1 ( 96.67 ÷ 82.86 ) hs = 90 hs = ÷ × l1 h 30 35 s 1 1 = ÷ × 2900 30 35 hs ≥ 80 mm hs⋮10 mm 2.2.2. Xác định sơ bộ kích thước của dầm phụ Bảng 2-2. Sơ bộ kích thước dầm phụ DẦM PHỤ CÔNG THỨC TÍNH KẾT QUẢ CHỌN Chiều cao dầm phụ 1 1 ( 508.33 ÷ 305 ) hdp = 400 hdp = ÷ × l2 h 12 20 dp 1 1 = ÷ × 6100 12 20 hdp ≥ 300 mm hdp⋮50 mm Bề rộng dầm phụ 1 1 ( 200 ÷ 100 ) bdp = 200 bdp = ÷ × hdp bdp 2 4 1 1 = ÷ × 400 2 4 bdp ≥ 200 bdp⋮50 4
5. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 2.2.3. Xác định sơ bộ kích thước của dầm chính Bảng 2-3. Sơ bộ kích thước dầm chính DẦM CHÍNH CÔNG THỨC TÍNH KẾT QUẢ CHỌN Chiều cao dầm chính 1 1 ( 1087.5 ÷ 725 ) hdc = 800 hdc = ÷ × 3l1 h 8 12 dc 1 1 = ÷ × 8700 8 12 hdc ≥ 300 mm hdc⋮50 mm Bề rộng dầm chính 1 1 ( 400 ÷ 200 ) bdc = 300 bdc = ÷ × hdc bdc 2 4 1 1 = ÷ × 650 2 4 bdc ≥ 200 mm bdc⋮50 mm 2.3. Sơ đồ tính - Cắt theo phương cạnh ngắn 1 dải bản có chiều rộng b = 1 m ( hình 1), xem bản như 1 dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là các dầm phụ. - Bản sàn được tính theo sơ đồ biến dạng dẻo, nhịp tính toán lấy theo mép gối tựa. + Nhịp biên: 300 200 mm lob = l1 ― 2 ― 2 = 2900 ― 2 ― 2 = 2650 + Nhịp giữa: log = l1 ― bdp = 2900 ― 200 = 2700 mm Xét sự chênh lệch giữa chiều dài tính toán các nhịp: 푙표 ― 푙 2700 ― 2650 ∆ = 100 = 100 = 1.9% 푙표 2700 2.4. Xác định tải trọng 2.4.1. Tĩnh tải - Xác định trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo sàn: Do dãy bản rộng 1m nên : gb = ∑ 푛푖.훾푖.훿푖.1 (KN/m) Trong đó: + n - hệ số vượt tải 3 + 훾푖 – KN/m + 훿푖 – bề dày lớp (mm) - Các lớp cấu tạo sàn như sau: 5
6. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Hình 2-1. Các lớp cấu tạo sàn Bảng 2-4. Tải trọng các lớp cấu tạo sàn Lớp cấu tạo Chiều Trọng lượng Tải tiêu Hệ số độ tin cậy Tải tính c dày δi riêng γi chuẩn gs về tải trọng γf,i toán gs (m) (kN/m3) (kN/m2) (kN/m2) 1 Gạch ceramic 0,015 20 0,3 1,1 0,33 2 Hồ dầu 0,005 18 0,09 1,3 0,117 3 Vữa lót 0,03 18 0,54 1,3 0,702 4 Bê tông cốt 0,08 25 2 1,1 2,2 thép 5 Vữa trát 0,015 18 0,27 1,3 0,351 Tổng cộng 3,03 3,7 2.4.2. Hoạt tải - Hoạt tải tính toán: 푡푡 tc 2 푠 = p × np = 2 × 1,2 = 2.4 (kN/m ) Trong đó : ptc : hoạt tải tiêu chuẩn , ptc = 200 daN/m2 =2 KN/m2 np : hệ số vượt tải n = 1.2 (Theo mục 4.3.3 – TCVN 2737:1995) 2.4.3. Tổng tải - Tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn ứng với dải bản có chiều rộng b = 1 m: q = (g + p) × b = ( 3,7 + 2.4) × 1 = 6.1 (kN/m2) 6
7. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 2.5. Xác định nội lực Bảng 2-5. Gía trị momen bản sàn Nhịp tính Tải trọng tính Gía trị toán l0 toán Công thức momen (m) q(kN / m) (kNm) q × l2 M = 푡 Nhịp biên 2.75 6.1 11 4.19 q × l2 M = ― 푡 Gối thứ 2 2,7 6.1 11 - 4.04 Nhịp giữa và q × l2 M =± 푡 các gối giữa 2.7 6.1 16 ± 2.78 Hình 2-2. Sơ đồ tính bản Hình 2-3. Biểu đồ momen của bản sàn Hình 2-4. Biểu đồ lực cắt bản sàn 2.6. Tính cốt thép - Tính toán cốt thép theo trường hợp cấu kiện chịu uốn, tiết diện hình chữ nhật, tiết diện (bxh) = ( 1000 x 90 ) - Chọn a = 30 (mm), h0 = h – a = 90 – 30 = 60 mm -3 - Dùng bê tông B20: Rb = 11.5 MPa ; Rbt = 0,9 MPa ; Eb x 10 = 27.5 MPa - Thép CI - CB240T: RS =RSC = 210 MPa ; RSW = 170 MPa ; 7
8. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 - Công thức tính toán: M M αm = 2 = 2 γb × Rb × b × h0 1 × 11.5 × 1000 × 60 ξm = 1 ― 1 ― 2αm 0.8 0.8 푅 210 - Điều kiện: ξm < ξR = 1 + 푠 = 1 + = 0,615 푠 휀 2 2 105 0.0035 - Diện tích cốt thép As ξ × γ × R × b × h A = m b b 0(mm2) s Rs - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: A 훾 푅 Μ = 0,1% ≤ μ = s × 100 ≤ μ = ξ min b × h0 max R Rs 훾 푅 11,5 μ = ξ = 0.615 × × 100 = 3.37 % max R Rs 210 Bảng 2-6. Tính cốt thép sàn Chọn cốt thép Tiết diện M 훼m 휀m As d a A chọn (kNm) (mm2) s 휇chon ∆ mm mm mm2 (%) (%) Nhịp biên 4.19 0.101 0.107 351.57 8 140 359 0.60 2.07 Gối thứ 2 4.04 0.098 0.103 338.43 8 140 359 0.60 5.73 Nhịp giữa, 2.78 0.067 0.069 226.71 8 210 235 0.40 3.53 gối giữa - Khả năng chống cắt của sàn nhịp biên, gối thứ hai + Chọn a=30 mm (Khoảng cách từ mép bê tông tới tâm cốt thép chịu lực) + Chiều cao làm việc của bản : h0 = h – a = 90 – 30 = 60 mm + Lực cắt lớn nhất của sàn Q ≤ Qb1 = 0,6 × Rbt × b × ho = 0,6 × 0,9 × 0.001 × 1000 × 60 = 32.4 (kN) + Giá trị lực cắt lớn nhất Qmax = max(0,4 × q × lo;0,6 × q × lo;0,5 × q × lo) = max(0,4 × 6.1 × 2,65;0,6 × 6.1 × 2,65;0,5 × 6.1 × 2,7) = max(6.47;9.70;8.235) = 9.70 (kN) Qmax < Qb1 8
9. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt , không cần bố trí cốt đai . - Tính đoạn neo cốt thép ( mục 10.3.5.5 TCVN 5574:2018 ) lan lan Hình 2-5. Đoạn neo cốt thép 15ds = 15 × 8 = 120 mm 200 mm lan ≥ As,cal 0.3 × Lo,an × As,ef + Lớp trên : Đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu kéo π × 82 As × Rs × 210 lan = α × lo,an = 1 × = 1 × 4 = 311.11 mm Rbond × us 1,5 × 1 × 0,9 × 8π chọn lan = 350 mm + Lớp dưới : Đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu nén π × 82 As × Rs × 210 lan = α × lo,an = 0,75 × = 0,75 × 4 = 233.33 mm Rbond × us 1,5 × 1 × 0,9 × 8π chọn lan = 250 mm - Cốt thép phân bố Apb: Apb ≥ 20%As (với As max(Asg , Asn ) ) 2 Apb ≥ 20% × 359 = 72 mm 2 Chọn Ø6a250 ( A s =101 mm ) - Bố trí cốt thép + Đặt cốt thép mũ cách mép dầm một đoạn bằng: 1 1 mm 4 × l1 = 4 × 2900 = 725 Chọn bằng 750mm. CHƯƠNG 3. DẦM PHỤ 3.1. Sơ đồ tính Dầm phụ tính theo sơ đồ khớp dẻo. Sơ đồ tính là dầm liên tục 4 nhịp có các gối tựa là dầm chính. 9
10. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Hình 3-1. Mặt cắt dầm phụ - Nhịp tính toán dầm phụ lấy theo mép gối tựa. + Đối với nhịp biên: b b 300 300 c dc mm lob = l2 ― 2 ― 2 = 6100 ― 2 ― 2 = 5800 + Đối với các nhịp giữa: log = l2 ― bdc = 6100 ― 300 = 5800 mm Do nhịp biên và nhịp giữa đều nhau . chọn lo = 5800 mm để tính Hình 3-2. Sơ đồ tính dầm phụ 3.2. Xác định tải trọng 3.2.1. Tĩnh tải - Trọng lượng bản thân dầm phụ. Không kể phần bản sàn dày 80mm, hệ số độ tin cậy ng 1,1 và trọng lượng riêng γ=25kN/m3: go = n × γbt × bdp × hdp ― hb = 1,1 × 25 × 0,2 × (0,4 ― 0,09) = 1.705 (kN/m) - Tĩnh tải từ bản sàn truyền vào : gS = g × l1 = 3,7 × 2,9 = 10.73 (kN/m) - Tổng tĩnh tải: gd = go + gS = 1.705 + 10.73 = 12.435 (kN/m) 3.2.2. Hoạt tải - Hoạt tải tính toán từ bản sàn truyền vào: pd = 푠 × l1 = 2.4 × 2.9 = 6.96 (kN/m) 3.2.3. Tổng tải - Tải trọng tổng cộng: qd = pd + gd = 6.96 + 12.435 = 19.40 (kN/m) 3.3. Xác định nội lực 3.3.1. Biểu đồ bao momen pd 6.96 Tỷ số: = ≈ 0.56 tra bảng và nội suy được k = 0.171 gd 12.435 - Tung độ tại các tiết diện của biểu đồ bao mô men tính theo công thức sau: 2 M = β × qd × l0 (đối với nhịp biên Lo =Lob) ,k - hệ số tra phụ lục 8 (Trang 165 - Kết cấu BTCT, NGUYỄN ĐÌNH CỐNG). + Kết quả tính toán được tóm tắt: - Mômen âm triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn: x1 = k × l0 = 0,171 × 5,8 = 0.9918(m) - Mô men dương triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn: x2 = 0,15 × l0 = 0,15 × 5,8 = 0,87(m) 10
11. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 - Momen dương lớn nhất cách gối tựa biên một đoạn: x3 = 0,425 × l0 = 0,425 × 5,8 = 2,465(m) Bảng 3-1. Xác định biểu đồ momen dầm phụ 2 lo qd.lo Mmax Mmin Nhịp Tiết diện βmax βmin (m) (kNm) (KNm) (KNm) 0 0 0 1 0,065 42.42 2 0,090 58.74 1 2*(0.425Lo) 5.8 652.616 0,091 59.39 3 0,075 48.95 4 0,02 13.05 5 -0,0715 -46.66 6 0,018 -0.0112 11.75 -7.31 7 0,058 0.0213 37.85 13.90 7*(0.5Lo) 0,0625 40.79 2 5.8 652.616 8 0,058 0.0222 37.85 14.49 9 0,018 0.0018 11.75 1.17 10 -0,0625 -40.79 Hình 3-3. Biểu đồ bao momen dầm phụ 3.3.2. Biểu đồ bao lực cắt - Tung độ của biểu đồ bao lực cắt được xác định như sau: + Gối thứ 1: Q1 = 0,4 × qd × l0 = 0,4 × 19.40 × 5,80 = 45.01 (kN) + Bên trái gối thứ 2: 11
12. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 tr Q2 = 0,6 × qd × l0 = 0,6 × 19.40 × 5,80 = 67.51 (kN) + Bên phải gối thứ 2 và gối thứ 3: ph tr Q2 = Q3 = 0,5 × qd × lo = 0,5 × 19.40 × 5,80 = 56.26 (kN) + Gối 3,4 lấy đối xứng qua. Hình 3-4. Biểu đồ lực cắt dầm phụ 3.4. Tính cốt thép - Bêtông có cấp độ bền chịu nén B20: Rb = 11,5 MPa; Rbt = 0,9 MPa - Cốt thép dọc của dầm phụ sử dụng loại CB300V: Rs = 260 MPa - Cốt thép đai của dầm phụ sử dụng loại CB240T: Rsw = 170 MPa Kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn: M 59.39 × 1000 h0 = 2 × = 2 × = 16.07 (cm) Rb × b 11,5 × 20 Vậy h0 Nên trục trung hòa đi qua cánh, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhất lớn ′ × ℎ = 1280 × 400 - Tại tiết diện ở gối tương ứng với giá trị âm, bản cánh chịu kéo nên ta tính theo tiết diện hình chữ nhật nhỏ b x h = 200x400 nhằm đảm bảo tính khả năng chịu lực và độ an toàn cao hơn khi ta tính theo tiết diện lớn. + Giả thiết a = a’ = 40 mm ho = h – a = 400 – 40 = 360 mm + Công thức tính toán: M M αm = 2 = 3 2 γbRb h0 1 × 11,5 × 10 × 0.2 × 0,36 ξm = 1 ― 1 ― 2αm + Điều kiện: ξm 훼 => tính theo tiết diện đơn + Diện tích cốt thép As 12
13. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 ξ × γ × R × × h ξ × 1 × 11,5 × 20 × 36 A = m b b 0 = m (cm2) s Rs 260 + Kiểm tra hàm lượng cốt thép: A R 11,5 μ = 0,1% ≤ μ = s × 100 ≤ μ = ξ b = 0,614 × × 100 = 2.72% min × h0 max RRs 260 Bảng 3-2. Tính cốt thép dầm phụ Chọn cốt thép Tiết diện M As αm ξm μ(%) ∆ A (kN.m) (mm2) Loại thép sc (%) (mm2) Nhịp biên 3.61 59.39 0.2 0.23 732.46 1.06 3∅16+2∅10 760 (200x400) Gối 2 4.92 46.66 0.16 0.18 573.23 0.84 3∅16 603 (200x400) Nhịp giữa 0.57 40.79 0.14 0.15 477.69 0.67 2∅16+1∅10 480 (200x400) Gối giữa 0.57 40.79 0.14 0.15 477.69 0.67 2∅16+1∅10 480 (200x400) Đk : ∆ ≤ (20 ― 25 )% 3.4.2. Cốt thép đai - Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối hai có lực cắt lớn nhất tr Q max = 67.51 kN = (QB ) - Khả năng chịu lực cắt của bê tông Qb. 3 Qb = φb1 × Rb × b × h0 = 0,3 × 1 × 11,5 × 10 × 0.2 × 0.36 = 248.4 kN Vì Qmax < Qb , bê tông đủ khả năng chịu lực cắt, không cần tính cốt đai chống cắt cho dầm. - Tính theo tải phân bố đều Q ≤ Qb,1 +Qsw (1) 3 + Qb,1 = 0,5 × Rbt × b × ho = 0,5 × 0,9 × 10 × 0.2 × 0,36 = 32.4 kN R × A + Q = q × h = sw sw × h sw sw o Sw o - Chọn ∅6 (asw = 28.3), nhánh đai n=2 2 Asw = n × asw = 2 x 28.3 = 56.6 mm 170 × 56,6 Từ (1) 61.23 ≤ 48.6 + × 0,36 Sw Sw ≤ 274.26mm (*) * Vùng gối : 13
14. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 ho = 360 = 180 S ≤ 2 2 ( ) gôi 300 mm Từ (*) , ( ) chọn Sgôi = 150mm * Vùng bụng : 3ho = 3 × 360 = 270 S ≤ 4 4 ( ) nhip 500 mm Từ (*) , ( ) chọn Snhip = 250 mm 3.4.3. Đoạn neo cốt thép - Tính đoạn neo cốt thép ( mục 10.3.5.5 TCVN 5574:2018 ) 15ds = 15 × 16 = 240 mm 200 mm lan ≥ As,cal lan = α × Lo,an × As,ef + Lớp trên : Đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu kéo π × 162 As × Rs × 260 lan = α × lo,an = 1 × = 1 × 4 = 577.78 mm Rbond × us 2 × 1 × 0,9 × 16π chọn lan = 600 mm + Lớp dưới : Đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu nén π × 162 As × Rs × 260 lan = α × lo,an = 0,75 × = 0,75 × 4 = 433.33mm Rbond × us 2 × 1 × 0,9 × 16π chọn lan = 450 mm 3.5. Biểu đồ bao vật liệu - Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí có diện tích As. - Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép a0 = 25 mm , khoảng cách giữa hai thanh thép theo phương chiều cao lớp dưới dầm t = 25 mm Xác định A × t + A × t a = s1 1 s2 2 tt As1 + As2 h0 = h ― att R × A ξ = s S γbRbbh0 αm = ξ(1 ― 0,5 ξ) - Tính khả năng chịu lực 2 [M] = αm × γb × Rb × b × h0 14
15. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Bảng 3-3. Cắt thép và xác định biểu đồ bao vật liệu As att h0 [Mgh] Vị trí Thép (mm2) (mm) (mm)  αm (KN.m) 3∅16+2∅10 760 35 365 0.235 0.208 63.63 Nhịp biên Cắt 2 Ø10 603 33 367 Còn 3Ø16 0.186 0.168 52.19 3Ø16 603 33 367 0.186 0.168 52.19 Gối thứ 2 Cắt 1Ø16 402 33 367 Còn 2Ø16 0.124 0.116 35.98 Nhịp 2∅16+2∅10 534 33 367 0.172 0.157 48.74 giữa Cắt 2Ø10 308 33 367 Còn 2Ø16 0.124 0.116 35.98 Gối giữa 2∅16+2∅10 534 33 367 0.172 0.157 48.74 Cắt 2Ø10 308 33 367 Còn 2Ø16 0.124 0.116 35.98 Hình 3-5. Tham khảo cắt thép theo kinh nghiệm Hình 3-6. Mặt cắt ngang dầm phụ 15
16. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 CHƯƠNG 4. DẦM CHÍNH 4.1. Sơ đồ tính - Dầm chính là dầm liên tục 5 nhịp được tính theo sơ đồ đàn hồi - Chọn tiết diện dầm: bdc = 300 mm, hdc = 800 mm. - Tiết diện cột: 300x300 mm. Hình 4-1. Mặt cắt dầm chính - Nhịp tính toán: b + Đối với nhịp biên: c (mm) lob = 3l1 + 2 = 3 × 2900 = 8700 + Đối với nhịp giữa: log = 3l1 = 3 × 2900 = 8700 (mm) Do nhịp biên và nhịp giữa chênh lệch < 10%, nên xem là dầm đều nhịp. Suy ra chọn lo = 8700 (mm) để tính toán 4.2. Xác định tải trọng 4.2.1. Tĩnh tải - Trọng lượng bản thân dầm chính (quy về lực tập trung): -SO =(hdc-hs)l1-(hdp-hs)bdc =2.9*0.71-0.2*0.31=1.997 m Go = n × γbt × bdc × (hdc ― hb) = 1 × 25 × 0,3 × 1.997 = 14.98 (kN) - Tĩnh tải dầm phụ truyền xuống: G1 = gd × l2 = 12.435 × 6.1 = 75.854 (KN) - Tổng tĩnh tải tập trung: G = Go + G1 = 14.98 + 75.435 = 90.42 (KN) 4.2.2. Hoạt tải - Từ dầm phụ truyền lên dầm chính: Pdc = pdp × l2 = 6.96 × 6.1 = 42,456 (KN) 4.3. Xác định nội lực dựa vào phần mềm SAP2000 4.3.1. Xác định các trường hợp đặt tải Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải được trình bày như hình 4.2 Hình 4-2. Các trường hợp đặt tải của dầm 5 nhịp 16
17. ĐỒ ÁNBÊTÔNGCỐTTHÉP1 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 90.42 90.42 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 90.42 90.42 42.46 42.46 42.46 42.46 Z Z Z Z Z Z Z 42.46 42.46 42.46 42.46 90.42 X X X X X X X Z 90.42 X 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 90.42 90.42 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 42.46 90.42 90.42 17
18. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Z 6 6 6 6 4 4 4 4 . . . . 2 2 2 2 4 4 4 4 X Z 6 6 6 6 4 4 4 4 . . . . 2 2 2 2 4 4 4 4 X Z 6 6 6 6 4 4 4 4 . . . . 2 2 2 2 4 4 4 4 X Z 6 6 6 6 4 4 4 4 . . . . 2 2 2 2 4 4 4 4 X 4.3.2. Xác định biểu đồ bao momen Sơ đồ tính dầm chính đối xứng, các trường hợp đặt tải được trình bày ở mục 4.3.1 Sử dụng phần mềm SAP2000 đối với dầm chính 5 nhịp, ta có: - Thống kê giá trị nội lực sau khi xét đến sự làm việc chung của dầm - cột Bảng 4-1. Thống kê giá trị momen và lực cắt từ SAP2000 Gối 1 Nhịp biên Gối 2 Nhịp giữa Gối giữa Mômen (kNm) 0 298.80 341.16 176.13 277.97 Lực cắt (kN) 110.67 - 159.63 - 152.47 - Biểu đồ bao momen của dầm chính sau khi sử dụng Sap2000 Bảng 4-2. Xác định biểu đồ bao momen dầm chính Vị trí x x=2.7 x=5.4 x=8.1 x=10 x=13.5 x=16.2 x=18.9 x=21.6 (m) EU (max) 298.80 238.82 143.18 39.75 165.74 52.76 11.74 190 (kNm) EU (min) 175.25 106.37 243.40 55.15 36.27 130.75 68.09 63.20 (kNm) 18
19. ĐỒ ÁNBÊTÔNGCỐTTHÉP1 176.69 293.25 298.45 196.41 297.35 180.79 175.60 277.64 175.25 298.80 282.09 Hình 4-3.Biểuđồmomencủatừngtrườnghợpđặttải -271.56 -290.86 -274.12 -208.04 -277.65 -258.35 -275.08 -341.16 -276.21 -272.99 -326.82 Hình 4-4.Biểuđồbaomomendầmchính 166.13 82.81 46.84 58.47 54.41 137.73 173.70 162.07 176.13 44.41 131.24 -224.15 -226.24 -277.97 -209.81 -209.20 -246.60 96.39 166.11 Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 107.98 192.34 197.85 186.61 79.34 73.83 70.13 201.55 161.67 X X X X X X X X X X X -227.17 -222.85 -277.77 -213.65 -209.20 75.80 36.47 44.76 145.80 33.74 112.03 155.39 63.63 143.90 158.46 159.47 -293.04 -268.58 -208.87 -277.30 -256.16 -280.62 -340.33 -271.90 -272.99 -276.21 -326.82 297.11 175.93 198.58 303.08 180.64 301.82 279.17 174.67 174.26 303.49 284.30 19
20. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 6 Z 3 1 3 7 . . 9 1 0 . 4 4 7 3 3 7 - - 2 - 7 3 5 4 1 0 5 9 . . X . 8 4 9 6 . 1 . 5 7 8 0 3 1 1 9 2 0 2 3 4.3.3. Xác định biểu đồ bao lực cắt - Biểu đồ bao lực cắt của dầm chính sau khi sử dụng Sap2000 Hình 4-5. Biểu đồ bao lực cắt dầm chính Z 3 2 8 7 9 8 . 7 9 7 . . . 2 9 0 3 5 . 6 4 3 2 1 1 1 1 1 9 7 X 3 6 7 3 . 5 4 6 6 . 0 . . 1 4 1 2 . 9 1 4 5 1 - 5 1 1 8 1 - - - 1 - 4.4. Tính cốt thép - Bêtông có cấp độ bền chịu nén B20: Rb = 11,5 MPa; Rbt = 0,9 MPa - Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CB300V: Rs = 260 MPa - Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CB240T : Rsw = 170 MPa 4.4.1. Tính cốt thép dọc Tại tiết diện ở nhịp và Tại tiết diện ở gối - Tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật bdc × hdc = 300 × 800 mm + Giả thiết a = 50 mm ho = h – a = 800 – 50 = 750 mm + Công thức tính toán: 0,8 ξr = 1 + 260/200000 = 0,583 0,0035 M M αm = 2 = 3 2 γbRbbh0 1 × 11.5 × 10 × 0,3 × 0,75 ξm = 1 ― 1 ― 2αm + Điều kiện: 휉m < ξr = 0,583 + Diện tích cốt thép As ξ × γ × R × b × h ξ × 1 × 11,5 × 30 × 75 A = m b b 0 = m (cm2) s Rs 260 + Kiểm tra hàm lượng cốt thép: 20
21. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 A R 11,5 μ = 0,1% ≤ μ = s × 100 ≤ μ = ξ b = 0,583 × × 100 = 2.58% min b × h0 max rRs 260 A + 1 ≤ SF = sc ≤ 1,3 Ast Bảng 4-3. Tính cốt thép dầm chính Chọn cốt thép M As μ Tiết diện αm ξm A (kNm) (cm2) (%) Chọn sc (cm2) Nhịp biên 298.80 0.154 0.168 16.72 0.76 3Ø25+2Ø12 16.99 (200 x 700) Gối 2 341.14 0.176 0.195 19.41 0.87 4Ø25 19.63 (200 x 700) Nhịp giữa 176.13 0.091 0.096 9.55 0.44 3Ø25 14.73 (200 x 700) Gối giữa 277.97 0.143 0.155 15.43 0.71 3Ø25+1Ø12 15.86 (200 x 700) 4.4.2. Tính cốt thép đai - Tính cốt đai cho tiết diện bên trái gối hai có lực cắt lớn nhất Q max = 162,93 kN - Khả năng chịu lực cắt của bê tông Qb. 3 Qb = φb1 × Rb × b × h0 = 0,3 × 11,5 × 10 × 0,3 × 0,75 = 776.25 kN Vì Qmax < Qb , bê tông đủ khả năng chịu lực cắt, không tính cốt đai chống cắt cho dầm. - Tính theo tải phân bố đều Q ≤ Qb,1 +Qsw (1) 3 + Qb,1 = 0,5 × Rbt × b × ho = 0,5 × 0,9 × 10 × 0,3 × 0,75 = 101.25 KN R × A + Q = q × h = sw sw × h sw sw o Sw o - Chọn ∅8 (asw = 50,3), nhánh đai n=2 2 Asw = n × asw = 2 × 50,3 = 100,6 mm 170 × 100,6 Từ (1) 162.93 ≤ 101.25 + × 0,75 Sw Sw ≤ 207,95 mm (*) * Vùng gối: ho = 750 = 375 S ≤ 2 2 ( ) gôi 300 mm 21
22. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Từ (*) , ( ) chọn Sgôi = 200 mm * Vùng bụng: 3ho = 3 × 750 = 562.5 S ≤ 4 4 ( ) nhip 500 mm Từ (*) , ( ) chọn Snhip = 200 mm 4.4.3. Tính cốt treo - Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính: P1 = Pdc + G1 = 42.456 + 75.854 = 118.31 kN - Phạm vi đặt cốt thép treo Ss = hdc + hdp × 2 + bdp = (800 ― 400) × 2 + 200 = 1000 mm - Tổng diện tích cốt treo hai bên F P A = = 1 ss Rsw Rsw - Sử dụng thép đai ∅ = 8 , số nhánh 2 thì số cốt treo cần thiết: 2 105,51 π × 8 4 × 2 × n ≥ Ass = 170 × 10―3 n ≥ 6,92 chọn n =8 Vậy mỗi bên dầm phụ bố trí 4 vòng đai , bước đai là 50mm. 4.4.4. Tính đoạn neo cốt thép - Tính đoạn neo cốt thép (mục 10.3.5.5) 15ds = 15 × 25 = 375 mm 200 mm lan ≥ As,cal lan = α × Lo,an × As,ef + Lớp trên: Đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu kéo π × ∅2 As × Rs × 260 lan = α × lo,an = 1 × = 1 × 4 mm Rbond × us 2 × 1 × 0,75 × ∅π ∅ = 25 tính lan = 1083 mm chọn lan = 1000 mm ∅ = 12 cắt ở nhịp nên không tính đoạn neo + Lớp dưới: Đoạn neo cốt thép chịu kéo trong vùng bê tông chịu nén π × 252 As × Rs × 260 lan = α × lo,an = 0,75 × = 0,75 × 4 = 813 mm Rbond × us 2 × 1 × 0,75 × 25π chọn lan = 800 mm 22
23. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 4.5. Biểu đồ bao vật liệu - Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí có diện tích As. - Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép a0 = 40 mm. - Xác định A × t + A × t a = s1 1 s2 2 tt As1 + As2 h0 = h ― att R × A ξ = s S γbRbbh0 αm = ξ(1 ― 0,5 ξ) - Tính khả năng chịu lực 2 [M] = αm × γb × Rb × b × h0 Bảng 4-4. Cắt thép và xác định biểu đồ bao vật liệu As att h0 [Mgh] Vị trí Thép (mm (mm) (mm)  αm (KN.m) 2) 3Ø25+3Ø12 1811 51 749 0.273 0.236 304.48 Nhịp biên Cắt 3Ø12 755 45 Còn 3Ø25 1472 0.220 0.196 257.09 755 4Ø25 1963 45 0.294 0.251 328.64 Gối thứ 2 Cắt 2Ø25 755 45 Còn 2Ø25 981 0.147 0.136 178.47 3Ø25 1472 45 755 0.220 0.196 257.09 Nhịp Cắt 1Ø25 755 giữa 45 Còn 2Ø25 981 0.147 0.136 178.47 Gối 3Ø25 755 45 giữa 1472 0.237 0.209 274.20 Cắt 1Ø25 755 45 Còn 2Ø25 981 0.147 0.136 178.47 23
24. ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1 Hình 4-6. Mặt cắt ngang dầm chính DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Gs.Ts.Nguyễn Đình Cống “Sàn sườn bê tông toàn khối”, NXB Xây Dựng, 2011. 2. TCVN 5574-2018 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”, NXB Xây Dựng, 2018 3. TCVN 2737-1995 “Tải trọng và tác động”, NXB Xây Dựng, 2007 24