Chương I. THIẾT KẾ BẢN SÀN I. Sơ đồ sàn Cho công trình có mặt bằng dầm sàn điển hình như hình vẽ, chịu tác dụng của hoạt tải Ptc. Thông số đầu vào Các kích thước trong đồ án này như sau: Bảng 1.
Thông số đầu vào Thông số Ký kiệu Giá trị Đơn vị Khoảng cách giữa các dầm phụ L1 2.2 m Khoảng cách giữa các dầm chính L2 5.8 m2 Hoạt tải tiêu chuẩn q 9.1 Tải trọng - Hoạt tải tiêu chuẩn p= 9.5 kN/m2 - Hệ số vượt tải n = 1.2 Vật liệu Thông số vật liệu được thể như sau: Bảng 2. Thông số vật liệu Vật liệu Ký kiệu Giá trị Đơn vị 1. Bê tông B15 Cường độ chịu nén tính toán Rb 8.5 MPa Cường độ chịu kéo tính toán Rbt 0.75 MPa Mô đun dàn hồi Eb 24000 MPa 2. Thép CB240-T ( d < 10) Cường độ chịu kéo tính toán Rs 210 MPa Cường độ chịu nén tính toán Rsc 210 MPa Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép ngang Rsw 170 MPa Mô đun dàn hồi Es 2000000 MPa 3.
Thép CB400-V (d ≥ 10) Cường độ chịu kéo tính toán Rs 350 MPa Cường độ chịu nén tính toán Rsc 350 MPa Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép ngang Rsw 280 MPa Mô đun dàn hồi Es 2000000 MPa 7 I. Tính toán bản sàn I.1 Phân loại bản sàn Xét tỉ số 2 cạnh của ô bản: L2 5,8 = = 2,64 > 2 L1 2,2 Như vậy bản thuộc loại bản dầm, bản làm việc 1 phương theo cạnh ngắn I.2 Chọn kích thước sơ bộ - Xác định sơ bộ chiều dày bản sàn: 𝐷𝐷 1 ℎ𝑏𝑏 = × L1 = × 2200 = 80 (mm)> hmin = 60 (mm) 𝑚𝑚 35 Xác định sơ bộ kích thước dầm phụ: 1 1 1 1 ℎdp = � ÷ � × L2 = � ÷ � × 5800 = 363 ÷ 483 (mm) 16 12 16 12 1 1 𝑏𝑏dp = � ÷ � × hdp = 91 ÷ 242 (mm) 2 4 - Xác định sơ bộ kích thước dầm chính: 1 1 1 1 ℎdc = � ÷ � × 3L1 = � ÷ � × 3 × 2200= 550 ÷ 825(mm) 12 8 12 8 1 1 𝑏𝑏dc = � ÷ � × hdc = 138 ÷ 413 (mm) 2 4 Bảng 3. Kích thước sơ bộ các cấu kiện Tên cấu kiện Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1. Bản sàn Bề rộng bs 1000 mm Bề dầy hs 80 mm 2.
Dầm phụ Chiều cao hdp 400 mm Chiều rộng bbp 200 mm 3. Dầm chính Chiều cao hdc 700 mm Chiều rộng bdp 300 mm 8 I.3 Sơ đồ tính và nhịp tính toán Sàn thuộc loại bản dầm, cắt theo phương cạnh ngắn 1 dải có bề rộng 𝑏𝑏 = 1(𝑚𝑚) Xem bản như một dầm liên tục nhiều nhịp, gối tựa là các dầm phụ. Tính toán bản theo sơ đồ có xét đến biến dạng dẻo. Nhịp tính toán của bản được xác định: + Nhịp tính toán của các nhịp giữa: 𝐿𝐿0 = L1 - bdp = 2200 - 200 = 2000 (mm) + Nhịp tính toán của nhịp biên: 3 3 𝐿𝐿0b = L1 - × bdp = 2200 - × 200 = 1900 (mm) 2 2 I.4 Xác định tải trọng Tĩnh tải: là trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn 𝑔𝑔𝑠𝑠 = �( γ𝑖𝑖 × h𝑖𝑖 × n𝑖𝑖 ) Với cấu tạo sàn như hình vẽ bên dưới, bản sàn gồm 4 lớp Hình I-2.
Mặt cắt sàn + Gạch lát, trọng lượng 20 kN/m2, hệ số vượt tải: n = 1,1; dày ℎ𝑖𝑖 = 1 cm + Vữa lót, dung trọng 20 kN/m2, hệ số vượt tải n = 1,2; dày ℎ𝑖𝑖 = 2 cm + Bê tông sàn, dung trọng 25 kN/m3, hệ số vượt tải n = 1,1; dày ℎ𝑏𝑏 = 8 cm + Vữa trát, dung trọng 15 kN/m3, hệ số vượt tải n = 1,2; dày ℎ𝑖𝑖 = 2 cm Kết quả tính toán được trình bày ở bảng sau: 9 Bảng 4. Tĩnh tài của sàn Chiều dày 𝛾𝛾 𝑔𝑔tc 𝑔𝑔tt STT Vật liệu n (mm) (kN/m3) (kN/m3) (kN/m3) 1 Gạch bông - - 0,40 1,1 0,4 2 Vữa lót 20 20 0,4 1,2 0,48 3 Sàn BTCT 80 25 2,25 1,1 2,20 4 Vữa trát 15 18 0,36 1,2 0,36 Tổng tĩnh tải tính toán 𝑔𝑔𝑠𝑠tt 3,48 Hoạt tải: hoạt tải tính toán: 𝑝𝑝𝑠𝑠tt = ptc × n = 9,5 × 1,2 = 11,4 (kN/m2 ) Tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn ứng với dải bản có bề rộng b=1 (m) nên: 𝑞𝑞𝑠𝑠 = (𝑔𝑔𝑠𝑠tt +ptt𝑠𝑠 ) × b = (3,48+11,4) × 1 = 14,9 (kN/m) I.5 Xác định nội lực Hình I-3. Sơ tính toán bản sàn Moment lớn nhất ở nhịp biên: q × L0b 2 14,9 × 2,22 𝑀𝑀max = = = 4,88 (kNm/m) 11 11 Moment lớn nhất ở gối thứ 2: 10 - q × L0𝑏𝑏 2 - 14,9 × 2,22 𝑀𝑀min = = = - 4,88 (kNm/m) 11 11 Moment lớn nhất ở các nhịp giữa và các gối giữa: q × L0 2 14,9 × 2,02 𝑀𝑀 max =± =± = ±2,94 (kNm/m) min 16 16 Giá trị lực cắt: 𝑄𝑄𝑀𝑀 = 0,4 × 𝑞𝑞𝑏𝑏 × 𝑙𝑙𝑏𝑏0 = 0,4 × 14,9 × 2,2 = 11,9 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑄𝑄𝑁𝑁𝑡𝑡 = 0,6 × 𝑞𝑞𝑏𝑏 × 𝑙𝑙𝑏𝑏0 = 0,6 × 14,9 × 2,2 = 17,9𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑝𝑝ℎ 𝑝𝑝ℎ 𝑄𝑄𝑁𝑁 = 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑡𝑡 = 𝑄𝑄𝑄𝑄𝑡𝑡 = 𝑄𝑄𝑄𝑄 = 0,5 × 𝑞𝑞𝑏𝑏 × 𝑙𝑙𝑏𝑏0 = 0,5 × 14,9 × 2,2 = 14,9𝑘𝑘𝑘𝑘 I. Tính toán cốt thép Từ các giá trị moment ở nhịp và ở gối, giả thuyết: a=30mm, tính cốt thép theo các công thức: Chiều cao có ích của tiết diện: ℎ0 = h𝑏𝑏 - a = 80 - 30 = 50 (mm) Tính: 0,8 0,8 𝜉𝜉𝑅𝑅 = = = 0,583 𝑅𝑅𝑠𝑠 260 1+ 1+ 𝐸𝐸𝑠𝑠 × 0,0035 2 × 105 × 0,0035 ⇒ 𝛼𝛼𝑅𝑅 = ξ𝑅𝑅 (1 - 0,5 × ξ𝑅𝑅 ) = 0.583 × (1 - 0,5 × 0,583) = 0,413 Sử dụng công thức cấu kiện chịu uốn: 𝑀𝑀 𝛼𝛼𝑚𝑚 = R𝑏𝑏 × b × h0 2 ξ = 1 - � 1 - 2 × α𝑚𝑚 ξ × R 𝑏𝑏 × b × h0 𝐴𝐴𝑠𝑠 = 𝑅𝑅𝑠𝑠 Kiểm tra điều kiện: 𝛼𝛼𝑚𝑚 ≤ α𝑅𝑅 𝐴𝐴𝑠𝑠 Kiểm tra hàm lượng cốt thép cho sàn: μ = trong khoảng 0,3⁓0,9% b × h0 Kết quả tính toán được trình bày ở bảng sau: 11 Bảng 5.
Kết quả tính toán cốt thép sàn Tiết diện M As Asbt 𝜶𝜶𝒎𝒎 ξ Bố trí (kNm) (𝒄𝒄𝒎𝒎𝟐𝟐 /m) (𝒄𝒄𝒎𝒎𝟐𝟐 /m) Nhịp biên 4,88 0,230 0,265 4,02 d8a120 4,19 Gối thứ 2 4,88 0,230 0,265 4,02 d8a120 4,19 Nhịp, gối giữa 3,72 0,175 0,194 2,94 d8a170 2,96 I.1 Bố trí cốt thép Xét tỷ số: 𝑝𝑝𝑠𝑠tt 9,5 = = 2,7 < 3 → α=0,25 𝑔𝑔𝑠𝑠tt 3,48 Nên đoạn thẳng cốt thép trên gối lấy như sau: α × L0 = 0,25× 2200 = 500(mm) suy ra ta chọn bằng 500 mm L0 /6 = 2200/6 = 317(mm) chọn bằng 320 mm Cốt thép cấu tạo của bản sàn đặt dọc theo các gối biên và dọc theo dầm chính của bản được xác định: 𝜙𝜙6, 𝑎𝑎200 = 170 130𝑚𝑚𝑚𝑚2 𝐴𝐴𝑠𝑠,𝑐𝑐𝑐𝑐 ≥ � 50%𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 = 0,5 × 260 = 130𝑚𝑚𝑚𝑚2 Cốt thép chịu moment dương theo phương cạnh dài chọn theo điều kiện sau: 𝐿𝐿2 5800 2< = = 2,6 < 3 𝐿𝐿1 2200 → 𝐴𝐴𝑠𝑠,𝑝𝑝𝑝𝑝 ≥ 20%𝐴𝐴𝑠𝑠 = 0,2 × 2,96 = 2,37 𝑐𝑐𝑚𝑚2 /𝑚𝑚 Chọn 𝜙𝜙6, 𝑎𝑎300 12 Hình I-4. Bố trí thép sàn 13 Chương II. THIẾT KẾ DẦM PHỤ II. Sơ đồ tính Dầm phụ là dầm liên tục 3 nhịp: Hình II-1.
Dầm phụ Kích thước dầm phụ: bdp= 250 mm; hdp= 400 mm Nhịp tính toán dầm phụ lấy theo mép gối tựa: Nhịp giữa: 𝐿𝐿0 = L2 - 3/2bdc = 5800 - 3x300/2 = 5350 (mm) Nhịp biên: 𝐿𝐿0b = L2 - bdc = 5800 - 300 = 5500 (mm) II. Xác định tải trong II.1 Tĩnh tải Từ bản sàn truyền vào: 𝑔𝑔1 = g tt𝑠𝑠 × L1 = 3.13 (kN/m) - Tổng tĩnh tải tính toán: 𝑔𝑔dp = g 0 + g1 = 8.2 Hoạt tải Hoạt tải từ bản sàn truyền vào: 𝑝𝑝dp = g𝑑𝑑𝑑𝑑 × L1 = 9.90 (kN/m) ⇒Tổng tải trọng tính toán: 𝑞𝑞dp = gdp + pdp = 10. Xác định nội lực II.1 Biểu đồ moment Xét tỉ số: 𝑝𝑝dp 20.39 Tung độ tại các tiết diện biểu đồ moment được tính theo công thức: Nhịp biên: M= β × q dp × L0b 2 Nhịp giữa: M= β × qdp × L0 2 Ở nhịp biên moment âm triệt tiêu cách mép gối tựa thứ 2 một đoạn: 𝑥𝑥1 = k × L0b = 0.5 (mm) Moment dương M triệt tiêu cách mép gối tựa một đoạn: + Đối với nhịp biên: 𝑥𝑥2 = 0,15 × L0b = 0,15 × 5350 = 803 (mm) + Đối với nhịp giữa: 𝑥𝑥3 = 0,15 × L0 = 0,15 × 5500 = 825 (mm) Moment dương lớn nhất cách gối tựa biên một đoạn: 𝑥𝑥4 = 0.68 16 Hệ số 𝛽𝛽 Tung độ biểu diễn đồ thị bao M Nhịp Vị trí 𝑞𝑞dp × L0 2 (𝐿𝐿0b 2 ) Nhánh dương Nhánh âm Nhánh dương Nhánh âm 𝛽𝛽2 𝛽𝛽1 (kN/m) (kN/m) 6 0.2 Biểu đồ bao lực cắt: Tung độ của biểu đồ bao lực cắt được xác định như sau: Gối thứ 1: 𝑄𝑄1 = 0.97𝑘𝑘𝑘𝑘 Bên trái gối thứ 2: 𝑄𝑄2𝑇𝑇 = 0.45𝑘𝑘𝑘𝑘 Bên trái và bên phải các gối giữa: 𝑄𝑄2𝑃𝑃 = 𝑄𝑄3𝑇𝑇 = 𝑄𝑄3𝑃𝑃 = 0.3 Kiểm tra điều kiện h0p Giải sử lớp bê tông bảo vệ 𝑎𝑎 = 40 𝑚𝑚𝑚𝑚; ℎ0𝑝𝑝 = ℎ𝑝𝑝 − 𝑎𝑎 = 360 𝑚𝑚𝑚𝑚 - Kiểm tra điều kiện h0P: 𝑀𝑀𝑔𝑔ố𝑖𝑖 2 ℎ0𝑃𝑃 ≥ 2 × � = 357 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝑡𝑡ℎỏ𝑎𝑎) 𝑅𝑅𝑏𝑏 × 𝑏𝑏𝑝𝑝 - Kiểm tra điều kiện lực cắt: 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝑘𝑘 × 𝑅𝑅𝑏𝑏 × 𝑏𝑏𝑝𝑝 × ℎ0𝑃𝑃 = 0. Biểu đồ nội lực II.
Tính toán cốt thép II.1 Cốt dọc Tại tiết diện ở nhịp: Tương ứng với giá trị moment dương. bản cánh chịu nén. tiết diện tính toán là tiết diện chữ T Xác định 𝑆𝑆𝑓𝑓 : 𝐿𝐿1 − 𝑏𝑏𝑑𝑑𝑑𝑑 2200 − 250 ⎧ = = 975 𝑚𝑚𝑚𝑚 ⎪ 2 2 𝑆𝑆𝑓𝑓 ≤ 𝐿𝐿2 − 𝑏𝑏𝑑𝑑𝑑𝑑 5800 − 250 ⎨ = = 925 𝑚𝑚𝑚𝑚 ⎪ 6 6 ⎩ 6ℎ𝑓𝑓 = 6 × 90 = 540𝑚𝑚𝑚𝑚 Chọn S𝑓𝑓 = 540𝑚𝑚𝑚𝑚 Chiều rộng bản cánh: 𝑏𝑏𝑓𝑓′ = 𝑏𝑏𝑑𝑑𝑑𝑑 + 2𝑆𝑆𝑓𝑓 = 250 + 2 × 540 = 1330𝑚𝑚𝑚𝑚 Kích thước tiết diện chữ T: 𝑏𝑏𝑓𝑓′ = 1330𝑚𝑚𝑚𝑚; 𝑏𝑏 = 250𝑚𝑚𝑚𝑚; ℎ = 400𝑚𝑚𝑚𝑚 Xác định vị trí trục trung hòa: 19 Giả thuyết a = 40 mm ℎ𝑜𝑜 = ℎ − 𝑎𝑎 = 400 − 40 = 360𝑚𝑚𝑚𝑚 ℎ𝑓𝑓′ 0.08𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 Nhận xét: 𝑀𝑀 < 𝑀𝑀𝑓𝑓 nên trục trung hòa qua cánh. tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật 𝑏𝑏𝑓𝑓′ × ℎ𝑑𝑑𝑑𝑑 = 1330 × 400𝑚𝑚𝑚𝑚 Tại tiết diện ở gối: Tương ứng với giá trị moment âm.
bản cánh chịu kéo. tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật (𝑏𝑏𝑑𝑑𝑑𝑑 × ℎ𝑑𝑑𝑑𝑑 ) = 250×400mm Do tính theo sơ đồ khớp dẻo nên điều kiện hạn chế 𝛼𝛼𝑚𝑚 ≤ 𝛼𝛼𝑝𝑝𝑝𝑝 =0.37 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: 𝐴𝐴𝑠𝑠 8.02% 𝑏𝑏ℎ𝑜𝑜 260 Bảng 3: Bố trí cốt thép dầm phụ Chọn cốt thép M 𝑨𝑨𝒔𝒔 Tiết diện 𝜶𝜶𝒎𝒎 𝝃𝝃 𝝁𝝁(%) 𝑨𝑨𝒔𝒔𝒔𝒔 (kNm) (𝒄𝒄𝒎𝒎𝟐𝟐 ) Chọn (c𝒎𝒎𝟐𝟐 ) Nhịp biên 81.