CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1.1 Mặt bằng sàn: 1.1 Sơ đồ mặt bằng sàn: Cho mặt bằng như hình vẽ: Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng sàn 11 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS.2 Tổng hợp số liệu: 1.1 Các thông số kích thước: Bảng 1.1 Thông số kích thước Sơ đồ sàn L1 (mm) L2 (mm) ptc (MPa) II 2700 5500 0,004 Kích thước cột: 250x250mm.2 Vật liệu sử dụng: Cốt thép: Bảng 1.2 Thông số cốt thép Loại thép fy (MPa) fyt (MPa) AI 225 175 AII 280 225 Bê tông C21: f’c = 21 Mpa.3 Cấu tạo sàn: Sàn được thiết kế gồm các lớp cấu tạo như sau: Gạch lát: gtc = 52 kg / m2. Bản bê tông cốt thép:. Vữa trát: δvt = 10mm, Hình 1.2 Mặt cắt cấu tạo mặt bằng sàn 12 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS. MAI LỰU CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN SÀN 2.1 Phân loại bản sàn L2 5500 Xét tỉ số: = = 2,037 > 2 L1 2700 Vậy xem bản sàn làm việc theo 1 phương (phương cạnh ngắn L1).
Khi tính toán cần phải cắt ra một dải có bề rộng là b=1m theo phương vuông góc với dầm phụ (phương cạnh dài L2). Vì các ô bản hoàn toàn giống nhau, kế tiếp nhau, nên bản sẽ làm việc như một dầm liên tục.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện 2.1 Chiều dày sơ bộ của bản sàn Theo Bảng 7.1 ACI 318-14, chiều dày sàn tối thiểu được chọn như sau (chưa xét đến yêu cầu hạn chế độ võng): - ; Chọn m=30, ta có: - , Vậy chọn sàn có hs=90mm 2.2 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm phụ hdp = ( 201 ÷ 121 ) L = ( 201 ÷ 121 ) × 5700 = ( 277 ÷ 458. 2 Suy ra: Chọn chiều cao dầm phụ hdp = 450 mm. dp Suy ra: Chọn bề rộng dầm phụ bdp = 225 mm.
Vậy kích thước dầm phụ: 225 x 450 (mm).3 Chọn tiết diện sơ bộ của dầm chính hdc = ( 121 ÷ 81 ) L = ( 121 ÷ 81 ) × 4 × 2700 = ( 900 ÷ 1350 ) ( mm ) dc Suy ra: Chọn chiều cao dầm chính hdc = 900 (mm). 13 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS. MAI LỰU b dc = ( 12 ÷ 41 ) h = ( 12 ÷ 41 ) × 900 = ( 450 ÷ 225 ) ( mm ) dc Suy ra: Chọn bề rộng dầm phụ bdc = 350 (mm). Vậy kích thước dầm chính: 350 x 900 (mm).3 Sơ đồ tính toán Cắt theo phương cạnh ngắn 1 dải có bề rộng b = 1 m, xem bản như 1 dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là tường biên và các dầm phụ.
Nhịp tính toán của bản: Do tính theo sơ đồ đàn hồi nên nhịp tính toán của bản sàn bằng khoảng cánh từ tâm của hai dầm kế tiếp nhau: - Nhịp giữa: Lg=L1= 2700mm - Nhịp biên: Lb=L1= 2700mm.1 Sơ đồ tính toán sàn 2.4 Xác định tải trọng tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ 2.1 Tĩnh tải 14 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS. MAI LỰU Hình 2.2 Cấu tạo mặt sàn Bảng 2.1 Tải trọng bản thân của sàn Trọng lượng Hệ số độ Chiều riêng Trị tiêu chuẩn tin cậy về Trị tính toán Lớp cấu tạo dày tải trọng Gạch 5,2.10-4 Bê tông cốt thép 90 2,5.2 Hoạt tải Hoạt tải tác dụng lên bản sàn: 2.3 Tổng tải Tải trọng tính toán tác dụng lên bản sàn ứng với dải bản có chiều rộng b=1000mm: - DL = 0.1 Các trường hợp đặt tải Sử dụng phần mềm sap 2000 tìm ra được momen và lực cắt của bản sàn. Ta có các sơ đồ tính và các biểu đồ momen, lực cắt như sau: Do tính chất đối xứng của kết cấu nên ta chỉ cần đặt tải để tìm ra hình bao nội lực của một nữa sơ đồ, phần bên kia lấy đối xứng qua trục đối xứng. a) 15 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS.
MAI LỰU d) e) f) g) h) Hình 2.3 Các trường hợp đặt tải sàn Giải thích: Hình a (DL): Tỉnh tải tác dụng lên bản sàn có bề rộng 1000mm. Hình b (LL1): Hoạt tải chất cách nhịp để tìm mô men dương tại mặt cắt giữa nhịp của các nhịp lẽ. Hình c (LL2): Hoạt tải chất cách nhịp để tìm mô men dương tại mặt cắt giữa nhịp của các nhịp chẵn. Hình d (LL3): Hoạt tải chất ở các nhịp 1, 2, 4, 6, 8,10,12 để tìm mô mem âm tại gối thứ 2.
Hình e (LL4): Hoạt tải chất ở các nhịp 2, 3, 5, 7, 9,11 để tìm mô mem âm tại gối thứ 3. Hình f (LL5): Hoạt tải chất ở các nhịp 1, 3, 4, 6, 8,10,12 để tìm mô mem âm tại gối thứ 4. Hình g (LL6): Hoạt tải chất ở các nhịp 2, 4, 5, 7, 9,11 để tìm mô mem âm tại gối thứ 5. Hình g (LL7): Hoạt tải chất ở các nhịp1, 3, 5, 6, 7, 8,10,12 để tìm mô mem âm tại gối thứ 6.2 Tổ hợp tải trọng và nội lực xuất ra từ sap2000: Tổ hợp cơ bản gồm tĩnh tải và một hoạt tải theo các trường hợp như sau: TH1 = 1,4.6LL7; 16 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS.
MAI LỰU TH9 = 1,2.6LL10; Nội lực xuất ra từ phần mềm sap2000: Hình 2.4 Biểu đồ bao lực cắt Hình 2.5 Biểu đồ bao mô men Nhận xét: Từ hình bao mô men ta nhận thấy giá trị mô men dương không có sự chênh lệch đáng kể ở các nhịp giữa. Mô men âm không chênh lệch nhiều giữa các gối giữa (trừ gối số 2). Để giảm bớt khối lượng tính toán ta chọn một số mặt cắt có mô men lớn nhất để thiết kế cốt thép như sau: Monmen uốn lớn nhất ở giữa nhịp biên: M = 7781804,09 ( Nmm ). Monmen âm lớn nhất ở gối thứ hai: M = - 10238527,7 ( Nmm ).
Momen uốn lớn nhất ở nhịp giữa còn lại: M = 5870979,6 ( Nmm ). Momen âm lớn nhất ở các gối còn lại: M = - 9083839,5 ( Nmm ). Còn momen ở những gối và nhịp còn lại được đối xứng qua gối thứ 7. Giá trị lực cắt lớn nhất của sàn: 17 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS.
MAI LỰU Vmax= 20592,37 (N).6 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn - Chọn kiểm tra cho gối phải của nhịp biên vì có lực cắt lớn nhất: V= 20592,37(N). - Chọn lớp bê tông bảo vệ a =20mm và dự định dùng thép , db=8mm. - Tính chiều cao làm việc theo giả thuyết: Khả năng chịu cắt của bê tông tính theo biểu thức: Theo điều kiện: (Thỏa mãn). Như vậy sàn đảm bảo điều kiện chịu cắt.7 Tính toán cốt thép: Để thuận tiện cho quá trình tính toán, ta lập trình tự các bước giải sau đó đưa số liệu vào excel và tính kết quả.
Tính với momen uốn lớn nhất tại giữa nhịp biên của bản: Biết b, hs, f’c, fy, ds, Mu. Bước 1: Dựa vào cấp bê tông f’c để chọn hệ số : Xác định hệ số quy đổi theo tiêu chuẩn ACI 318-14 mục 22.4 như sau: Ta có: nên suy ra: Bước 2: Giả thuyết tiết diện phá hoại dẻo tương ứng với hệ số giảm độ bền =0,9. 18 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS. MAI LỰU Bước 3: Tính chiều cao vùng nén a dựa vào phương trình cân bằng momen, ta được: Tính tỷ số theo biểu thức sau: .
Tính lại : Suy ra: Chọn =0,9 o Nếu khác nhiều so với giá trị ban đầu thì tính lại a với vừa tìm được. Bước 4: Kiểm tra điều kiện : Nếu , Ta suy ra: - Diện tính cốt thép cốt thép - Sau đó chọn và bố trí thép. - Tính lại ds. Nếu ds khác nhiều so với giá trị ban đầu thì thiết kế lại từ đầu với ds vừa tìm được.
Ta có: Tiết diện cốt thép. 19 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS. MAI LỰU Nếu Nên tăng h, tăng cường độ bê tông. Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu theo tiêu chuẩn ACI 318-14: Quy định hàm lượng thép tối thiểu Asmin: theo mục 7.1, ACI 318-14, quy định hàm lượng lượng thép tối thiểu cho sàn một phương.
Theo đề bài ta có : As As, min Trình tự tính toán thực hiện theo những bước chỉ dẫn trên. Kết quả được thể hiện trong bảng sau: Bảng 2.2 Tính cốt thép chịu lực cho sàn Mu b ds a c As,mi As Tiết diện c/ds (Nmm) (mm) (mm) (mm) (mm) n (mm2) (mm2) Giữa nhịp biên 7781804.74 Các nhịp giữa 5870979.19 Các gối giữa 9083839.13 Tại tất cả các tiết diện, tỉ số , đúng với giả thuyết tiết diện ở trạng thái phá hoại dẻo ( = 0,9). Sử dụng thép AII, ta có tiết diện cốt thép các mặt cắt như trong bảng.8 Chọn và bố trí cốt thép 2.1 Cốt thép chịu lực Chọn thép (như giả thuyết ban đầu), có đường kính db=8 (mm) và diện tích mặt cắt ngang Ab = 50,27 (mm2). Khoảng cách giữa các thanh thép tính theo biểu thức sau: (mm).
Tiêu chuẩn tại mục 7.3 của ACI 318-14 quy định khoảng cách giữa các thanh thép không được vượt quá 3 lần chiều dày sàn (3hs) và 457,2 (mm). Nghĩa là: 20 SVTH: LÊ THANH BÌNH LỚP CD18CLCA MSSV: 18H1090002 ĐAMH: BÊ TÔNG CỐT THẾP GVHD: TS. Vậy khoảng cách thiết kế chọn thỏa mãn điều kiện:. Trong đó: b: là bề rộng dải bản lấy 1000 (mm).
as: là diện tích môt thanh thép đã chọn. As, : là tổng diện tích thép trên bề rộng 1000mm. Sau khi tính toán và tra bảng diện tích thép, Ta phối thép sàn theo bảng sau: Bảng 2.3 Chọn thép chịu lưc As (mm2) db smax sdesi As,design Tiết diện As (mm) (mm) gn (mm2) (mm) Giữa nhịp biên 497.2 Cốt thép cấu tạo Cốt thép cấu tạo trong bản một phương dùng để chịu mô men âm ở những vùng có thể xuất hiện mô men âm nhưng quá trình tính toán đã bỏ qua, đó là dọc theo các dầm biên và dầm theo phương cạnh dài của bản vì vậy cần phải bố trí cốt thép cấu tạo như sau: ACI quy định hàm lượng khi dùng thép có thì: - Diện tích thép tương ứng với hàm lượng trên là: .