Chương 2: Tính dầm dọc D1 (trục B)

CHƯƠNG 2: TÍNH DẦM DỌC D1 (TRỤC B) 2.1/ Số liệu tính toán +Bê tông B20, có: Rb = 11.5 MPa ; Rbt = 0.9 MPa. +Cốt thép: * Thép AI (Ø < 10) : RS = 225 MPa; RSW = 175 MPa; ξR = 0.645; αR = 0.437 * Thép AII (Ø ≥ 10): RS = 280 MPa; RSW = 225 MPa; ξR = 0.623; αR = 0.429 2.2. Sơ đồ tính: Dầm dọc trục B là dầm liên tục gối lên các trụ. 2.3. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện: 2.3.1. Kích thước dầm dọc trục B + Chiều cao của dầm dọc đoạn 8m chọn như sau: Chọn hdd=60 (cm) +Bề rộng của dầm đoạn 8m chọn như sau: Chọn bdp=25(cm) Vậy chọn dầm dọc (25x60)cm. + Tiết diện dầm đoạn 7.2m chọn (25x60)cm. + Tiết diện dầm đoạn 1.4m; 1.2m chọn (25x60)cm. 2.3.2. Kích thước dầm phụ giữa các trục 23, 34, 45, 56: + Chiều cao của dầm phụ chọn như sau: Chọn hdp=40 (cm) +Bề rộng của dầm chọn như sau: Chọn bdp=20(cm) Vậy chọn dầm phụ (20x40)cm. 2.4. Xác định tải trọng tác dụng lên dầm: - Tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải: *Trọng lượng bản sàn truyền vào. * Trọng lượng bản thân dầm. * Trọng lượng tường xây trên dầm. * Trọng lượng cửa kính trên dầm. + Hoạt tải: *Hoạt tải sàn truyền vào. 2.4.1.Mặt bằng truyền tải: 2.4.2. Xác định tải trọng: 2.4.2.1 Tĩnh tải: */ Đối với nhịp con son 1.4m: - Do dầm D3 truyền về dưới dạng lực tập trung (nhịp AB): + Sàn S12 truyền vào dầm D3 có dạng phân bố đều: + Trọng lượng bản thân dầm D3: + Do tường xây trên dầm D3 + 2 lớp trát dày15mm: 6888 daN - Do dầm D3 truyền về dưới dạng lực tập trung (nhịp BC): 2774 daN Tổng tải trọng do dầm D3 truyền về dạng lực tập trung là: 9662 daN - Do tường xây trên dầm D1 + 2 lớp trát dày15mm dưới dạng phân bố đều: */ Đối với nhịp từ trục 1 đến trục 2(L=4.5m): - Tải trọng do sàn S1 truyền lên dầm có dạng hình tam giác: + Quy về tải tương đương: - Tải trọng do sàn S5 truyền lên dầm có dạng hình thang: + Quy về tải tương đương: Trong đó . - Do tường xây trên dầm D1 + 2 lớp trát dày15mm: ( Diện tích cửa chiếm 30%) - Do diện tích cửa truyền lên dầm D1(cửa kính khung thép: gctc=40 daN/m2): Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 2048 daN/m */ Đối với nhịp từ trục 2 đến trục 3(L=8.0m): - Tải trọng do sàn S2 truyền lên dầm có dạng hình tam giác: Quy về tải tương đương: - Tải trọng do sàn S6 truyền lên dầm có dạng hình thang: + Quy về tải tương đương: Trong đó . - Do diện tích cửa truyền lên dầm D1(cửa kính khung thép: gctc=40 daN/m2): - Do tường xây trên dầm D1 + 2 lớp trát dày15mm: ( Diện tích cửa chiếm 50%) Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 1715 daN/m Do lực tập trung dầm D2 truyền về: +Trọng lượng bản thân dầm D2 truyền về: +Do sàn S2 và S6 truyền về dạng lực tập trung: + DTTT2: diện tích truyền tải của sàn S2 + DTTT6: diện tích truyền tải của sàn S6 Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng tập trung: G2-3=6035+165*(3.5+1.5)=6860 daN */ Đối với nhịp từ trục 3 đến trục 4(L=8.0m): Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 1715 daN/m - Do lực tập trung dầm D2 truyền về: 6860 daN */ Đối với nhịp từ trục 4 đến trục 5(L=7.2m): - Tải trọng do sàn S4 truyền lên dầm có dạng hình tam giác: + Quy về tải tương đương: - Tải trọng do sàn S7 truyền lên dầm có dạng hình thang: Quy về tải tương đương: Trong đó . Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 902 daN/m Do lực tập trung dầm D2 truyền về: +Do sàn S4 và S7 truyền về dạng lực tập trung: +Trọng lượng bản thân dầm D2 truyền về: Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng tập trung: G4-5=4671+165*(3.5+1.5)=5496 daN */ Đối với nhịp từ trục 5 đến trục 6(L=8.0m): Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 1715 daN/m - Do lực tập trung dầm D2 truyền về: 6860 daN 2.4.2.2. Hoạt tải: */ Đối với nhịp con son 1.4m: - Do dầm D3 truyền về dưới dạng lực tập trung (nhịp AB): + Sàn S12 truyền vào dầm D3 có dạng phân bố đều: + Dầm D3 truyền về dầm D1 dạng tập trung: 588 daN - Do dầm D3 truyền về dưới dạng lực tập trung (nhịp BC): 252 daN Tổng tải trọng do dầm D3 truyền về dạng lực tập trung là: 840 daN */ Đối với nhịp từ trục 1 đến trục 2(L=4.5m): - Tải trọng do sàn S1 truyền lên dầm có dạng hình tam giác: + Quy về tải tương đương: - Tải trọng do sàn S5 truyền lên dầm có dạng hình thang: + Quy về tải tương đương: Trong đó . Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 780 daN/m */ Đối với nhịp từ trục 2 đến trục 3(L=8.0m): - Tải trọng do sàn S2 truyền lên dầm có dạng hình tam giác: Quy về tải tương đương: - Tải trọng do sàn S6 truyền lên dầm có dạng hình thang: + Quy về tải tương đương: Trong đó . Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 712 daN/m - Do sàn S2 và S6 truyền về dạng lực tập trung: + DTTT2: diện tích truyền tải của sàn S2 + DTTT6: diện tích truyền tải của sàn S6 Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng tập trung: P2-3=2010 daN */ Đối với nhịp từ trục 3 đến trục 4(L=8.0m): Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 712 daN/m - Do lực tập trung sàn S2,S6 truyền về: 2010 daN */ Đối với nhịp từ trục 4 đến trục 5(L=7.2m): - Tải trọng do sàn S4 truyền lên dầm có dạng hình tam giác: + Quy về tải tương đương: - Tải trọng do sàn S7 truyền lên dầm có dạng hình thang: Quy về tải tương đương: Trong đó . Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 807 daN/m - Do sàn S4 và S7 truyền về dạng lực tập trung: Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng tập trung: G4-5= 4179 daN */ Đối với nhịp từ trục 5 đến trục 6(L=8.0m): - Tải trọng do sàn S2* truyền lên dầm có dạng hình tam giác: + Quy về tải tương đương: - Tải trọng do sàn S7 truyền lên dầm có dạng hình thang: Quy về tải tương đương: Trong đó . Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng phân bố đều: 1002 daN/m - Do sàn S4 và S7 truyền về dạng lực tập trung: Tổng tải trọng truyền lên D1 dạng tập trung: P5-6=5670 daN Sơ đồ tải trọng dầm D1 Ta có bảng thống kê tải trọng trên dầm D1: Tải trọng Nhịp con son Nhịp 2-3 Nhịp 3-4 Nhịp 4-5 Nhịp 5-6 Nhịp 6-7 gd (daN/m) 1362 2048 1715 1715 902 1715 Gd (daN) 9662 0 6860 6860 5496 6860 pd (daN/m) 0 780 712 712 870 1002 Pd (daN) 840 0 2010 2010 4179 5670 Ta có sơ đồ các trường hợp tải trọng: Tỉnh Tải Hoạt Tải 1 Hoạt Tải 2 Hoạt Tải 3 Hoạt Tải 4 Hoạt Tải 5 2.4.3. Xác nội lực: Dựa trên các trường hợp hoạt tải như đã phân tích ở trên, dùng chương trình tính toán và phân tích kết cấu: SAP2000 v10.0.7, ta có biểu đồ bao mômen và biểu đồ lực cắt như sau: Biểu đồ bao mô men (T.m) Biểu đồ bao lực cắt (T) 2.5. Tính và bố trí cốt thép: 2.5.1: Tính thép dọc Bảng tổng hợp nội lực dầm D1 trục B Đoạn dầm Vị trí M (T/m) Q (T) Côn son Gối 2 -18.73 16.26 Nhịp 23 Gối 2 -18.73 -9.44 Giữa nhịp -10.17 Gối 3 -14.25 6.01 Nhịp 34 Gối 3 -14.25 -14.55 Giữa nhịp 21.22 Gối 4 -29.71 17.98 Nhịp 4-5 Gối 4 -29.71 -17.97 Giữa nhịp 20.82 Gối 5 -20.17 15.28 Nhịp 5-6 Gối 5 -20.17 -12.39 Giữa nhịp 12.12 Gối 6 -30.58 14.15 Nhịp 6-7 Gối 6 -30.58 -22.24 Giữa nhịp 36.40 Gối 7 0 15.36 2.5.1.1. Đối với mômen dương: Chọn mô men dương lớn nhất để tính toán: Mmax=36.4 T.m Tiết diện dầm chọn b = 25 ; h = 60. Giả thiết chọn a = 5 cm, h0 = h-a= 60-5=55 (cm) . Tính theo tiết diện chữ T cánh trong vùng nén. Bề rộng cánh dùng trong tính toán là:(TCVN 356 -2005 Điều 6.2.2.7 trang 62 qui định) bf’ = b + 2xSc Trong đó Sc được lấy theo trị số bé nhất trong 3 trị số sau : Sc< Khoảng cách giữa 2 mép trong của dầm song song dầm đang tính (khi có dầm ngang hoặc khi h’f ≥ 0,1h) Sc < nhịp dầm đang xét. Sc = 6 h’f. Khi không có sườn ngang hoặc khi khoảng cách giữa chúng không lớn hơn khoảng cách giữa các sườn và h’f <0,1h Và khi h’f < 0.05h thì cánh không kể đến trong tính toán . Ta có Sc < *3.0 m=1.5 m Đoạn côn son Sc < Þ bf’ = b + 2×Sc = 0.25 +2×0.23 = 0.71 m Nhịp 2-3 : Sc < Þ bf’ = b + 2×Sc = 0.25 +2×0.75 = 1.75 m Nhịp 3-4,4-5, 6-7 Sc < Þ bf’ = b + 2×Sc = 0.25 +2×1.3 = 2.85 m Nhịp 5-6 Sc < Þ bf’ = b + 2×Sc = 0.25 +2×1.2 = 2.65 m Ta tính Mf nhịp có mô men lớn nhất. Mf =Rb×bf’×hf’.(h0- 0.5×hf’) = 115×285×10×(55 – 0.5×10) = 16387500 daN.cm = 163.875(T.m) Ta có Mmax = 36.4 T.m Þ Mmax < Mf Vậy trục trung hòa qua cánh , tính toán như đối với tiết diện hình chữ nhật với b=bf. Trình tự tính toán cốt thép dọc như sau: Tính am : am = = Kiểm tra am < aR =0.429 z = 0.5x( 1+ ) hoặc tra TCVN 356 -2005 phụ lục E1 trang 167 qui định z = 0.5x( 1+ ) =0.98 Tính diện tích cốt thép: As= = 24.1 cm2 Sau khi tính toán được As ta kiểm tra tỷ lệ cốt thép tính toán: m% = ³ mmin = 0.05%. mmax% = Bố trí thép cho tiết diện 3Ø20 +3Ø25 ÞAs chọn = 24.151 cm2 2.5.1.2. Đối với mômen âm: Chọn momen âm lớn nhất tại gối để tính toán.Cánh nằm trong vùng kéo không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của tiết diện nên tiết diện tính toán là chữ nhật b.h Mmin = 30.58 (daN.m)=3058000 (daN.cm) tại gối Giả thiết chọn a = 5 cm, h0 = h-a= 60-5=55 (cm) Tính : am = £ aR =0.429 Tra hệ số z theo phụ lục hoặc tính toán : z = 0.5x( 1+ ) =0.77 Diện tích cốt thép: As= =cm2 Sau khi tính toán được As ta kiểm tra tỷ lệ cốt thép: m% = ³ mmin = 0.05%. mmax% = Bố trí thép cho tiết diện 2Ø20 +4Ø25 ÞAs chọn = 25.918 cm2 Tính toán tương tự ta thành lập bảng tính cốt thép dọc như sau: Bảng tính toán cốt thép dọc dầm D1 2.5.2. Tính cốt thép ngang 2.5.2.1. Tính cốt đai: Sơ bộ chọn thép đai theo cấu tạo: Đoạn gần gối tựa: h ≤ 450 thì sct ≤ min(h/2, 150) h > 450 thì sct ≤ min(h/3, 300) Đoạn giữa nhịp lực Q bé có thể không cần tính cốt đai h > 300 thì sct ≤ min(3h/4, 500) Với dầm tính toán có h =600 Chọn được bước đai s. Chọn a = 3 cm Þ h0 =60-3=57 cm - Giả thiết chọn cốt đai F6, n=2, Rsw=175 MPa - Tính khoảng cách cốt đai lơn nhất Smax= Stt= Chọn S=100 mm. Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm Điều kiện kiểm tra: Trong đó: Es – mô đun đàn hồi của cốt thép, với thép AI có Es = 21x104 MPa Eb – mô đun đàn hồi của bêtông, với B20có Eb = 27x103 MPa (Đối với bê tông nặng và bê tông hạt nhỏ =0.01) daN Thoả mãn điều kiện: Qmax = 22020 daN < Qbt = 46554 daN Bêtông đủ khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm. Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông: = daN daN/cm Qmax = 22020 daN < Qswb = 24067 daN nên không cần tính cốt xiên chịu cắt. Kết luận : Chọn đai f6 hai nhánh với khoảng cách s=100 mm trên đoạn cách gối tựa l/4=8/2=2.0m, trên đoạn còn lại bối trí đai f6 hai nhánh với khoảng cách s=300mm. **/Tính toán tương tự ta thành lập bảng tính cốt thép đai như sau: 2.5.2.2 Tính toán cốt ngang tại vị trí có lực tập trung. */ Kiểm tra tại vị trí giữa nhịp 6-7: P=6860 daN Tiết diện dầm chính bxh = 25x60 Tiết diện dầm phụ bxh = 20x40 Điều kiện kiểm tra: Trong đó: F=P+G= 6860+5670 =12530 (daN): Lực giật đứt hs =60-40-3 =17 cm khoảng cách từ điểm đặt lực đến trong tâm thép chịu lực : Tổng lực cắt chịu bởi cốt đai đặt trên vùng giật đứt bề rộng a=b+2hs =25+2 x 17=59 cm Chọn đai f6 s=50 Tổng số đai là n=2(hs/s+1) =2(17/5+1) = 8.8 Þ=1750 x 8 x 0.283 x 2 = 7924 daN (1) Và =12530 x (1-17/57) = 8793 daN (2) So sánh giữa (1) và (2) không thoả mãn điều kiện Vậy cốt đai không đảm bảo chịu lực cắt tại vị trí giật đứt. Ta tính cốt treo dạng vai bò 2.76 cm2 Chọn 2f16, As= 4.02 cm2 */ Kiểm tra tại vị trí giữa nhịp 5-6: P=4179 daN F=P+G= 4179+5496 = 9675 (daN): Lực giật đứt 2.13 cm2 Chọn 8f6, s=50, As= 2.264 cm2 > 2.13 cm2 (thỏa mãn) */ Kiểm tra tại vị trí giữa nhịp 2-3;3-4;4-5 : Ta thấy lực tập trung nhỏ nên chọn Chọn 8f6, s=50, As= 2.264 cm2