Nghiên cứu thiết kế dầm dọc trục C

CHƯƠNG 5 DẦM DỌC TRỤC C SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI Mặt Bằng kết cấu dầm trục C Sơ Đồ Truyền Tải Sơ Đồ Tính Dầm trục C là dầm liên tục 10 nhịp, 2 đầu liên kết khớp có gối tựa là các cột. Vì sơ đồ kiến trúc nhà là đối xứng qua trục 6 nên ta chỉ tính cho một nửa dầm từ trục 1 đến trục 6, và lấy đối xứng cho phần còn lại. Trên sơ đồ tính dầm 10 nhịp, gối 6 là liên kết khớp với cột. Nhưng do ta cắt dầm tại vị trí đó nên tại đó sẽ xuất hiện moment. Do đó để chính xác khi tính toán thì tại gối 6 phải là liên kết ngàm. Sơ đồ tính toán như sau: II. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM: Chọn sơ bộ tiết diện dầm: Với dầm nhịp 6m, (gồm các dầm trục: 1-2; 2-3; 4-5; 5-6) Chọn hd = 0.5m, bd= 0.2m Với dầm nhịp 3.5m, (dầm trục 3-4) Chọn hd = 0.25m, bd= 0.2m Với dầm nhịp 2.5m, (gồm dầm trục 2’,4’và 3’) Chọn hd = 0.2m, bd= 0.2m III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TRUYỀN LÊN DẦM: Nguyên tắc truyền tải: Nếu 2 bên đều có sàn thì tải trọng truyền lên dầm được cộng dồn. Để đơn giản hoá việc qui tải, mặt khác, thiên về an toàn, ta không trừ phần lỗ cửa khi tính toán tải trọng tường. Tải trọng phân bố: Với ô loại bản kê 4 cạnh Tải trọng thẳng đứng từ sàn truyền vào dầm được xác định gần đúng theo diện truyền tải như trên mặt bằng truyền tải (đường phân giác). Như vậy, tải trọng truyền từ bản sàn vào dầm theo phương cạnh ngắn có dạng hình tam giác, theo phương cạnh dài có dạng hình thang. Tải trọng hình tam giác: Quy về tải phân bố đều: Tải trọng hình thang: Quy về tải phân bố đều: với Với ô sàn loại bản dầm Tải trọng truyền về cạnh dài của ô bản, diện truyền tải hình chữ nhật. Tải trọng truyền lên dầm Tải trọng tập trung: Lực tập trung truyền lên dầm dọc chính là phản lực của các dầm phụ tác dụng lên dầm dọc tại điểm có các gối tựa là dầm dọc đang xét. Tải trọng lên dầm phụ D1 Sơ đồ tính: Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân dầm: Trọng lượng tường trên dầm Trong đó: lt: chiều dài đoạn tường trên dầm ht: chiều cao tường n: hệ số vượt tải gt: trọng lượng bản thân tường (tường trên dầm đều là tường dày 200, nên gt = 330 kG/m2) Ld: chiều dài của dầm đang xét Do sàn truyền lên (có dạng hình tam giác) Có gs = 316.8 (kG/m) Do tường trên sàn truyền lên (có dạng hình tam giác) Trong đó: lt: chiều dài đoạn tường trên dầm ht: chiều cao tường n: hệ số vượt tải gt: trọng lượng bản thân tường (tường trên sàn đều là tường dày 100, nên gt = 180 kG/m2) Hoạt tải: Hoạt tải trên ô sàn S2(có dạng hình tam giác) Hoạt tải trên ô sàn S2 là Ps= 195 kG/m2 Nội Lực: Từ các giá trị tải trọng trên, ta tính được phản lực gối tựa dầm trục 3’ là: Do tĩnh tải Do hoạt tải Tải trọng lên dầm trục D2 Sơ đồ tính: Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân dầm: Trọng lượng tường trên dầm Nội Lực: Từ các giá trị tải trọng trên, ta tính được phản lực gối tựa dầm trục 3’ là: Tải trọng lên dầm trục 1-2 và 5-6 Trọng lượng bản thân dầm: 3.1 Tải trọng do ô sàn bên trái dầm truyền lên Tĩnh tải: Do sàn truyền lên Có gs = 316.8 (kG/m) ; Do tường trên sàn truyền lên Hoạt tải: Hoạt tải phần bên trái dầm(có dạng hình thang) Hoạt tải trên ô sàn S1 (phần bên trái dầm) là Ps= 195 kG/m2 3.2 Tải trọng do ô sàn bên phải dầm truyền lên Tĩnh tải: Do sàn truyền lên (có dạng hình thang) Có gs = 316.8 (kG/m) Do tường trên sàn truyền lên (có dạng hình thang) Hoạt tải: Hoạt tải phần bên phải dầm(có dạng hình thang) Hoạt tải trên ô sàn S1 (phần bên phải dầm) là Ps= 360 kG/m2 Tải trọng lên dầm trục 2-3 Trọng lượng bản thân dầm: Trọng lượng tường trên dầm 4.1 Tải trọng do ô sàn bên trái dầm truyền lên Tĩnh tải: Do sàn truyền lên (có dạng hình thang) Có gs = 316.8 (kG/m) ; Do tường trên sàn truyền lên (có dạng hình thang) ; Hoạt tải: Hoạt tải phần bên trái dầm(có dạng hình thang) Hoạt tải trên ô sàn S2 là Ps= 195 kG/m2 ; 4.2 Tải trọng do ô sàn bên phải dầm truyền lên Tĩnh tải: Do sàn truyền lên Có gs = 316.8 (kG/m) ; Do tường trên sàn truyền lên (có dạng hình thang) Hoạt tải: Hoạt tải phần bên phải dầm Hoạt tải trên ô sàn S1 (phần bên phải dầm) là Ps= 360 kG/m2 4.3 Tải trọng do dầm trục D1 và D2 truyền lên (dạng lực tập trung) Tĩnh tải: R1 = 2278.5 (kG) R2 = 1716 (kG) Hoạt tải: R1 = 190.425 (kG) Tải trọng lên dầm trục 3-4 Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân dầm: Do sàn truyền lên (có dạng hình thang) Có gs = 316.8 (kG/m) Hoạt tải: Hoạt tải lên dầm(có dạng hình thang) Hoạt tải trên ô sàn S2 (phần bên trái và phải trục 3-4) là Ps= 360 kG/m2 ; Tải trọng lên dầm trục 4-5 Phần tải trọng phân bố trên dầm trục 4-5 có giá trị như đối với dầm trục 1-2. nên ta lấy giá trị tải trọng của dầm trục 1-2 để tổ hợp nội lực. Tải tập trung R4’=R2’, có điểm đặt là vị trí dầm trục 4’ gối lên dầm trục 3-4 TỔ HỢP NỘI LỰC Dùng phương pháp tổ hợp tải trọng để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm. Phương pháp tính theo sơ đồ đàn hồi, với dầm liên tục. Vì dầm trục C đối xứng qua trục số 6 nên ta chỉ tính cho nửa dầm. Do đó tại gối số 6 sẽ là liên kết ngàm. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN TRÊN DẦM TRỤC C Đoạn dầm Tải trọng phân bố Tải tập trung R1 Tải tập trung R2 Tĩnh tải(kG/m) Hoạt tải(kG/m) Tĩnh tải(kG/m) Hoạt tải(kG/m) Tĩnh tải(kG/m) Hoạt tải(kG/m) 1-2 1778.5 693.75 2-3 2583.033 642.709 2278.5 190.425 1716 3-4 771.876 770.883 4-5 2583.033 642.709 5-6 1778.5 693.75 Trường hợp 1 (Tĩnh tải chất đầy) Hình 4.1: Tĩnh tải chất đầy Trường hợp 2 (Hoạt tải 1) Hình 4.2: Hoạt tải liền nhịp (tìm Mmax ở gối 2 và gối 5) Trường hợp 3 (Hoạt tải 2) Hình 4.3: Hoạt tải liền nhịp (tìm Mmax ở gối 3) Trường hợp 4 (Hoạt tải 3) Hình 4.4: Hoạt tải liền nhịp (tìm Mmax ở gối 4) Trường hợp 5 (Hoạt tải 4) Hình 4.5: Hoạt tải cách nhịp (tìm Mmax ở nhịp1-2,3-4,5-6) Trường hợp 6 (Hoạt tải 5) Hình 4.6: Hoạt tải cách nhịp (tìm Mmax ở nhịp2-3,4-5) Tải trọng được tổ hợp bằng cách cộng tĩnh tải và các trường hợp hoạt tải. Từ đó ta tìm được biểu đồ bao nội lực của dầm trục C. Dùng phần mếm Sap 2000 để tính toán ta có biểu đồ bao như sau: Hình 4.7: Biểu đồ bao moment Hình 4.8: Biểu đồ bao lực cắt V. TÍNH TOÁN CỐT THÉP : Nguyên tắc tính toán cốt thép: Tính cốt thép dọc Giả thiết a Tính: A = γ = 0,5(1 + ) Fa = . Kiểm tra hàm lượng cốt thép : - Tính toán cốt thép đai: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông. Qmax ≥ 0.6Rkbho Qmax ≤ 0.35Rnbho Khoảng cách đặt cốt thép đai : + Đối với đoạn gần gối tựa: uct uct + Đối với đoạn giữa dầm : uct uct Þ u = min (utt, umax, uct ) - Tính toán cốt thép xiên : Kiểm tra điều kiện đặt cốt xiên : Lực mà cốt thép đai phải chịu : . Qđb = + Qđb > Qmax --> Không cần phải bố trí cốt xiên. + Qđb Phải bố trí cốt xiên. Dùng bê tông mác 300 và cốt thép AI để tính cốt đai, cốt thép AII để tính cốt dọc. Khi tính toán, coi dầm là tiết diện chữ nhật chịu uốn. Bê tông mác 300 Cốt thép AI Cốt thép AII Rn(kG/m2) Rk(kG/m2) Ra(kG/m2) Ra(kG/m2) 130 10 2100 2700 Bảng 4.1: Cường độ tính toán của vật liệu Kết quả tính toán được lập thành bảng : Nhịp b(cm) h(cm) a(cm) ho(cm) M(kG.m) A g Fatính(cm2) Chọn thépỈ Fachọn(cm2) m(%) 1-2 20 45 4 41 5768.23 0.132 0.929 5.609 2Ỉ14+1Ỉ20 6.22 0.684 2-3 20 45 5 40 12373.94 0.297 0.819 13.989 3Ỉ14+3Ỉ20 14.03 1.749 3-4 20 25 4 21 2Ỉ14 3.08 4-5 20 45 5 40 11571.79 0.278 0.833 12.863 4Ỉ14+2Ỉ20 12.43 1.608 5-6 20 45 4 41 3022.32 0.069 0.964 2.832 2Ỉ14 3.08 0.345 Bảng 4.2: Cốt thép nhịp dầm trục C Vì đoạn dầm trục 3-4 sau khi tổ hợp chỉ có moment âm. Nên ta chỉ bố trí thép cấu tạo là 2Ỉ14 Gối b(cm) h(cm) a(cm) ho(cm) M(kG.m) A g Fatính(cm2) Chọn thépỈ Fachọn(cm2) m(%) 1 20 45 4 41 2Ỉ16 4.02 2 20 45 5 40 13966.34 0.336 0.786 16.453 2Ỉ16+4Ỉ20 16.58 2.057 3 20 25 4 21 3819.73 0.333 0.789 8.538 3Ỉ16+1Ỉ20 9.17 2.033 4 20 25 4 21 3482.86 0.304 0.813 7.555 4Ỉ16 8.04 1.799 5 20 45 5 40 12188.99 0.293 0.822 13.73 2Ỉ16+3Ỉ20 13.43 1.716 6 20 45 4 41 5967.82 0.137 0.926 5.822 3Ỉ16 6.03 0.71 Bảng 4.2: Cốt thép gối dầm trục C Phần bố trí cốt thép được thể hiện trong bản vẽ Tính toán cốt đai và cốt xiên Từ biểu đồ bao lực cắt ta có lực cắt lớn nhất Qmax = 13008.29 kG (tại vị trí bên phải gối 2) tại đó cốt thép bố trí là 2Ỉ16+4Ỉ20 a= 25+16+30/2= 56 (mm)= 5.6 (cm) à ho = 45 – 5.6 = 39.4 (cm) Xét Do đó không cần tính toán cốt đai cho dầm. Cốt đai được đặt theo cấu tạo: Đoạn ¼ dầm bố trí đai Ỉ6a150 Đoạn giữa dầm bố trí đai Ỉ6a200 - Tính toán cốt thép xiên : Kiểm tra điều kiện đặt cốt xiên: Tại vị trí 2 bên gối 2 : cốt đai Ỉ6a150 có: . Qđb < Qmax Để dầm thỏa mãn điều kiện chịu cắt, ta tiến hành bố trí cốt đai dày hơn tại vị trí 2 bên gối 2. Ta chọn Ỉ6a100 Có . Qđb > Qmax à dầm đủ khả năng chịu cắt Kiểm tra cho tiết diện có lực cắt lớn thứ 2 trong dầm Tại vị trí bên trái gối 5, có Q = 12332.38 kG < Qđb = 12621.27 do đó chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo là Ỉ6a150 Tính toán cốt treo Tại vị trí dầm phụ gối lên dầm chính cần bố trí cốt treo dạng vai bò để gia cường cho dầm