Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án bê tông cốt thép cho anh em ngành xây dựng
1. Sơ đồ sàn theo hình bên dới. 2. Kích thớc tính từ giữa trục dầm và trục tờng l 1 =2,4 m; l 2 =6,8 m. Tờng chịu lực, có chiều dày t = 34 cm. 3. Sàn nhà sản xuất công nghiệp nhẹ, cấu tạo mặt sàn gồm 3 lớp nh trên hình. Hoạt tải tiêu chuẩn P tc = 9,0 kN/m 2 . 4. Vật liệu: Bê tông cấp độ bền B20, cốt thép của bản và cốt đai của dầm loại AII. l 2 l 2 l 2 l 1 l 1 l 1 3l 1 3l 1 3l 1 D C B A 543 2 1 I. Số liệu tính toán của vật liệu Bêtông cấp độ bề B20 có: R b = 11,5 MPa; R bt = 0.90 Mpa; Cốt thép AII có: R = 280 MPa ; R sc = 280 MPa; II. Tính toán bản 1. Sơ đồ bản sàn Xét tỷ số 2 cạnh ô bản l 2 = 6,8 m > 2l 1 = 4,8 m. Nh vậy, ta xem bản làm việc theo 1 phơng. Ta có sàn sờn toàn khối bản dầm. Các trục B, C là dầm chính, các dầm dọc là các dầm phụ. Để tính bản, ta cắt một dảI rộng b 1 = 1 m vuông góc với dầm phụ và xem nh một dầm liên tục. 2. Lựa chọn kích thớc các bộ phận Tính sơ bộ chiều dày bản: Công thức tính sơ bộ chiều dày bản: l m D h b = Chọn m = 35 (Cho bản loại dầm) l = 240 (cm) P tc = 9kN/m 2 => D = 1,1 Ta có )(54.7240 35 1,1 cmh b == Chọn h b = 8 cm ; Kiểm tra h b > h min = 6 (cm) *) Dầm phụ: Nhịp dầm l = 6,8 m Chọn h dp = 45 15 680 = (cm) b dp = 20 (cm) *) Dầm chính: Nhịp dầm chính l dc = 7,2 (m) Chọn h dc = 72 (cm) b dc = 30 (cm) 3. Nhịp tính toán của bản Nhịp giữa: l = l 1 - b dp = 2,4 - 0,2 = 2,2 (m) Nhịp biên: )(17,2 2 08,0 2 34,0 2 2,0 4,2 222 1 m h t b ll b dp bb =+=+= Chênh lệch giữa các nhịp: %4,1%100. 2,2 17,22,2 = 4. Tải trọng trên bản Hoạt tải tính toán: p = 9 . 1,2 = 10,8 kN/m 2 Tĩnh tải đợc tính toán và kết quả thể hiện trong bảng sau: Các lớp Tiêu chuẩn n Tính toán Vữa xi măng 2 cm 3 0 /20 mkN = 0,02 * 20 0,4 1,2 0,48 Bản bê tông cốt thép dày 8 cm 0,08 . 25 = 2 2 1,1 2,2 Vữa trát 1cm, 3 0 /18 mkN = 0,18 1,2 0,216 Cộng 2,896 Lấy tròn g b = 2,9 kN/m 2 Tải trọng toàn phần q 1 = g b + p b = 10,8 (kN/m 2 ) + 2,9 (kN/m 2 ) = 13,7 (kN/m 2 ) 5. Tính momen Momen ở nhịp giữa và gối giữa: )/(14,4 16 2,2.7,13 16 2 2 1 mkN lq MM gnhg ==== Momen ở nhịp biên và gối thứ 2: )/(86,5 11 17,2.7,13 11 2 2 mkN lq MM b gbnhb ==== 5. Tính cốt thép cho sàn Ta tính cốt thép cho 1m của sàn theo bề rộng Chọn a 0 = 1,5 cm cho mọi tiết diện trên bản sàn Ta có : h 0 = 8 - 1,5 = 6,5 cm. Tại gối giữa và nhịp giữa: ) 1,1 1(1 , 0 + == usc s R R R h x b R008,0 = = 0,85 - 0,008 . 11,5 = 0,785 = = )(400 )(280 , MPa MPaR usc s 623,0 ) 1,1 785,0 1( 400 280 1 785,0 = + = R )5,01( RRR = =0,623(1-0,623.0,5) = 0,429 - Tính m 085,0 65.1000.5,11 10).(14,4 2 6 2 0 === kNm bhR M b m Ta có Rm < thỏa mãn yêu cầu. Tra bảng, ta có đợc : 956,0 = Tính cốt thép )(38,2 )(94,237 65.956,0.280 10.14,4 2 2 6 0 cm mm hR M A s s = === Lợng cốt thép cần thiết có diện tích tiết diện là: 2,38 (cm 2 ) Lựa chọn cốt thép: ta chọn 5 thanh 8 : 2,51 (cm 2 ) Với sự lựa chọn cốt thép nh trên, ta bố trí cốt thép trên 1 mét bề rộng của sàn là 5 thanh 8 , khoảng cách giữa các thanh là 20 (cm). Kiểm tra lại cốt thép: Lấy lớp bảo vệ: 1 (cm). Tính ra h 0 = 6,6 (cm). Kiểm tra khả năng chịu lực: 623,0093,0 66.1000.5,11 251.280 0 =<=== R b ss bhR AR Tra bảng ta đợc 089,0 = m )(46,4)(10.46,466.1000.5.11.089,0. 622 0 kNmNmbhRM bmgh ==== Kết quả tính khả năng chịu lực lớn hơn nội lực có thể xuất hiện trên sàn. Do đó, kết quả tính và bố trí cốt thép chấp nhận đợc. Tại gối biên và nhịp biên M nhb = M gb = 5,86 (kNm) Tính m : 121,0 65.1000.5,11 86,5 2 0 === hR M s m Ta có: Rm =<= 429,0121,0 Thỏa điều kiện Tra bảng, đợc 9256,0 = Tính cốt thép A s )(14,344 65.9356.0.280 10.86,5 2 6 0 mm hR M A s s === = 3,44 (cm 2 ) Dùng 7 thanh 8 : 3,52 (cm 2 ) Tính tỉ lệ cốt thép: %05,0%5,0 1000.65 14,344 min 0 =>=== àà bh A S Nh vậy, diện tích cốt thép sử dụng đạt yêu cầu lớn hơn diện tích tối thiểu. Để bố trí cốt thép, khoảng cách giữa các cốt thép tính theo 1m sàn theo chiều rộng là : a = 100/7 = 14,28 (cm). Để cho việc thi công thuận lợi, ta bố trí khoảng cách giữa các cốt thép là: 14 (cm). Số liệu về khoảng cách cốt thép đợc dùng cho việc thống kê thép sau này sẽ là 14 (cm). Kiểm tra lại cốt thép: Lấy lớp bảo vệ: 1 (cm). Tính ra h 0 = 6,6 (cm). Kiểm tra khả năng chịu lực: 623,0129,0 66.1000.5,11 352.280 0 =<=== R b ss bhR AR Tra bảng ta đợc 121,0 = m )(06,6)(10.06,666.1000.5.11.121,0. 622 0 kNmNmbhRM bmgh ==== > 5,86(kNm) Kết quả tính khả năng chịu lực lớn hơn nội lực mà sàn phải chịu. Do đó, kết quả tính và bố trí cốt thép chấp nhận đợc. Cốt thép chịu mômen âm: Với bản, ta có p = 10,8 (kNm) > 3.g = 8,7 (kNm), ta lấy độ dài tính toán của của cốt thép bằng 0,3.l 0 = 0,3. 2,2 = 0,66 (m) = 66 (cm) . Để tiện cho thi công, ta chọn 65 (cm). Độ dài từ mút cốt thép đến trục dầm là 65 + 10 = 75 (cm). Với độ dày bản là 8 (cm), ta có thể tiết kiệm cốt thép bằng cách uốn phối hợp. Đoạn thẳng từ điểm uốn đến mép dầm là 1/6l 0 = 1/6 . 2,2= 0,37 (m) = 37 (cm) . Khoảng cách đến trục dầm là: 37 + 10 = 47 (cm). 7. Cốt thép đặt theo cấu tạo Tính các thanh cốt mũ: Ta có: 3 1 37,3 9,2 8,10 =>== g p Khoảng cách từ mép dầm phụ tới cốt mũ là: )(73)(73,0)2,04,2.( 3 1 0 cmmll ==== Với kết quả tính toán đợc, để tiện thi công, ta chọn khoảng cách từ mép dầm phụ tới mút cốt mũ là: 75 (cm); tính luôn cho khoảng cách từ trục dầm phụ đến mút cốt mũ là: 85 (cm). Độ dài tổng cộng cốt mũ là: 170 (cm) = 1,7 (m). ở khu vực giao nhau giữa bản và đầm chính, ta cần bố trí cốt thép để chịu mômen âm, ta đặt theo phơng vuông góc với dầm chính, chọn 8 thanh thép 6 . a = 12 (cm), diện tích cốt thép trong mỗi mét dài của bản là 2,26 (cm 2 ), đảm bảo theo yêu cầu cấu tạo. Khoảng cách từ mép dầm chính tới đầu mút cốt mũ phía trên dầm chính chọn là : )(55)(55,0 4 2,2 4 cmm l l o ==== . Tổng chiều dài cốt mũ trên dầm chính là: l = 55.2 + b dc = 140 (cm) = 1,4 (m). Cốt thép phân bố ở mặt dới của sàn chọn 6 ; a= 25 (cm), có diện tích tiết diện trong mỗi mét bề rộng của bản là 1,13 (cm 2 ), lớn hơn 20% cốt thép chịu lực giữa nhịp. Thỏa mãn yêu cầu cấu tạo. Trên hình 3a thể hiện việc bố trí cốt thép trên mặt cắt vuông góc với dầm phụ ở trong phạm vi các bản sàn ở biên của sàn, đó là các phần của sàn cha giảm 20% cốt thép. Trong các ô bản giữa trục B và C (phần gạch chéo trong hình 3c) đợc giảm 20% cốt thép, mặt cắt của bản cũng thể hiện nh trên hình 3a, trong đó khoảng cách cốt thép từ ô thứ 2 trở đi lấy a = 250 thay cho a = 200. c) b) a) 65 65 ỉ8 a200 ỉ6 7 ỉ6 a250ỉ6 a250 7 ỉ6 a120 6 8 65 ỉ8 a200 ỉ8 a200 ỉ8 a200 ỉ8 a200 ỉ8 a140 3 4 4 5 4 2 150150 150150150 160 470 850850 850 470 470470470 850850 300 420 120 170 240024002400 ỉ8 a140 1 700 700 300 3l 1 3l 1 3l 1 l 1 l 1 l 1 1 2 3 4 5 A B C D l 2 l 2 l 2 Hình 3. Bố trí cốt thép trong bản a) Mặt cắt vuông góc với dầm phụ trong các ô bản không cắt giảm cốt thép b) Mặt cắt vuông góc với dầm chính c) Vùng các ô bản đợc giảm 20% cốt thép. III/ Tính dầm phụ 1. Sơ đồ tính: Dầm phụ là một dầm liên tục, gồm 3 nhịp. Đoạn dầm gối lên tờng lấy là S d =22 (cm). (Lấy S d =22 cm nh là một thí dụ để tính toán. Trong thực tế, ta có thể kê dầm phụ lên toàn bộ chiều dày tờng để giảm ứng suất nén cục bộ từ nút dầm truyền vào tờng). Bề rộng dầm chính đã giả thiết là b dc = 30 cm. Nhịp tính toán của dầm phụ là - Nhịp giữa l= l 2 - b dc = 6,8 - 0,3 = 6,5 (m) - Nhịp biên: 222 2 a b t ll dc b += 2 22,0 2 3,0 2 34,0 8,6 += )(59,6 m = - Chênh lệch giữa các nhịp: %4,1%100. 59,6 5,659,6 = 2800,75 1 2 3 4 5 5 6 7 A B 6800 6590 988,5 975 1854,43 80,48 80,48 73,17 101,31 102,44 84,42 37,78 16,43 16,43 63,52 68,45 220 138,07 113,49 92,05 bc=300 19,71 110 170x2 6800 6590 *) Tải trọng +) Tĩnh tải: g d = gl 1 + g 0 g 0 = 0,2(0,45 - 0,08).2500.1,1 = 2,04 (kN/m) g d = 2,9.2,4 + 2,04 = 9 (kN/m) +) Hoạt tải : p d = p b .l 1 = 10,8 . 2,4 = 29,92 (kN/m) +) Tải trọng toàn phần: g 1 = g d + p d = 25,92 + 9 = 34,92 (kN/m) 2. Nội lực Công thức tính momen, đợc áp dụng cho việc tính và vẽ biểu đồ bao momen của dầm 2 lqM d = Hệ số tỉ lệ giữa tải trọng động và tải trọng tĩnh: Ta có: 88,2 9 92,25 == d d g p Ta tra bảng để lấy hệ số , k và kết quả tính toán trình bày trong bảng 1. Mômen âm ở nhịp biên triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn x = k.l b = 0,2814 . 6,59 = 1,85 (m). Mômen dơng triệt tiêu cách mép gối tựa giữa một đoạn 0,15l = 0,15 . 5,32 = 0,798 m. Tại nhịp biên: 0,15 . 5,4 = 0,81 m. Lực cắt: Q A = 0,4q d l b = 0,4.34,92.6,59 = 92,5; Q T B = 0,6.34,92.6,59 = 138,07; Q P B = 0,5.34,92.6,50 = 113,49; Hình bao mômen và biểu đồ lực cắt thể hiện trên hình 4. Bảng 1. Tính toán hình bao mômen của dầm phụ Nhịp, tiết diện Giá trị Tung độ M, kGm Của M max Của M min M max M min Nhịp biên Gối A 1 2 0,425l 3 4 0 0,065 0,090 0,091 0,075 0,02 73,17 101,310 102,44 84,42 22,51 Gối B TD 5 - 0,0715 - 80,48 Nhịp 2 6 7 0,5l 0,018 0,058 0,0625 -0,0345 -0,015 -0,015 19,71 63,52 68,45 -37.78 -16,43 -16,43 Nhịp biên: l b = 6,59m; q d l b 2 =25,92.6,59 2 = 1125,66 kNm Nhịp giữa: l g = 6,50m; q d l 2 =25,92.6,50 2 = 1095,12 kNm 3. Tính toán cốt thép dọc cho dầm phụ Có R b = 11,5 MPa , R = 280 MPa a) Với mômen âm Tính theo tiết diện chữ nhật có b = 20 Chào mừng các vị đại biểu , h = 45 Chào mừng các vị đại biểu , giả thiết a = 3,5 (cm), ta có h 0 = 45 - 3,5 = 41,5 (cm) Tại gối B, với M = 80,48 (kNm) Để tính toán dầm phụ ta dùng cốt thép AII Tính R : 623,0 ) 1,1 785,0 1( 400 280 1 785,0 = + = R )5,01( RRR = =0,623(1-0,623.0,5) = 0,429 - Tính m 203,0 415.200.5,11 10).(48,80 2 6 2 0 === kNm bhR M b m Ta có Rm < thỏa mãn yêu cầu. Tra bảng, ta có đợc : 885,0 = Tính cốt thép )(82,7 )(782 415.885,0.280 10.48,80 2 2 6 0 cm mm hR M A s s = === Lợng cốt thép cần thiết có diện tích tiết diện là: 7,82 (cm 2 ) Lựa chọn cốt thép: ta chọn 122163 + (8,29 cm 2 ). Tính tỉ lệ cốt thép: min %99,0100. 415.200 829 àà >== b) Với mômen d ơng Tại những đoạn dầm phụ có mômen dơng ta tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén, cùng tham gia chịu lực với sờn. Lấy b f = 8 (cm) ở nhịp 2, dự kiến lấy a = 3,5 (cm); h 0 = 41,5 (cm) ở nhịp biên mômen lớn, có khả năng dùng nhiều thanh cốt thép, dự kiến a = 4,5 (cm); h 0 = 40,5 (cm). Tính bề rộng cánh b f , ta lấy trị số S c theo điều kiện S c phải nhỏ hơn 3 trị số sau: - Một nửa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0,5.(2,4 - 0,2) = 1,1 (m) = 110 (cm). - 1/6 nhịp tính toán của dầm phụ: 6,5/6 = 1,08 (m) = 108 (cm). - 6h f = 6.8 = 48 (cm) So sánh 3 giá trị trên, ta chọn độ dài cánh để tính toán của dầm phụ là: 11045.2202 ' =+=+= cf Sbh (cm) Xác định vị trí trục trung hòa: )(44,102)(5,379 )04,0415,0(08,0.1,1.10.5,11 )5.0( 3 ' 0 '' kNmMkNm hhhbRM fffbf =>= = = Nh vậy, trục trung hoà qua cánh Ta tính toán đoạn dầm nh đối với tiết diện chữ nhật có kích thớc hb f ' )(45 )(110 ' cmh cmb f = = Tính cốt thép cho nhịp biên - Tính m 429,0047,0 415.1100.5,11 10).(44,102 2 6 2 0 =<=== R b m kNm bhR M Ta có Rm < thỏa mãn yêu cầu. Tra bảng, ta có đợc : 976,0 = Tính cốt thép )(03,9 )(903 415.976,0.280 10.44,102 2 2 6 0 cm mm hR M A s s = === Lợng cốt thép cần thiết có diện tích tiết diện là: 9,03 (cm 2 ) Lựa chọn cốt thép: ta chọn 123163 + (9,42 cm 2 ) Tính tỉ lệ cốt thép: min %13,1100. 415.200 942 àà >== Tính cốt thép cho nhịp 2 : M max = 68,45 kNm - Tính m 429,0031,0 415.1100.5,11 10).(45,68 2 6 2 0 =<=== R b m kNm bhR M Ta có Rm < thỏa mãn yêu cầu. Tra bảng, ta có đợc : 985,0 = Tính cốt thép . biờn(3fi16 v 3fi12) 942 11 00 406 0.0 51 0.05 10 4.259 Cnh nhp biờn(3fi16,1fi12) 716 .1 110 0 415 0.038 0.038 82.789 Cnh nhp biờn(2fi16, 1fi12) 515 .3 11 00 412 0.028. 10 .24,2.78,7. 51 += w = 1, 087 < 1, 3 bb R = 1 1 01, 0 = )20(5 ,11 BR b = => 885, 011 5, 010 1,0.5 ,11 1 1 === b 670.300.5 ,11 .885,0.087 ,1. 3,03,0 011 = bhR bbw =
