Thiết kế dầm dọc trục c (dầm d2)

thiết kế dầm dọc trục c (dầm D2) i. Sơ đồ tính và dồn tải. Dầm dọc là kết cấu nằm ngang chịu tải trọng do sàn truyền từ 2 phía vào. Dầm dọc với cột, dầm ngang liên kết với nhau tạo thành hệ kết cấu chịu lực thống nhất cho công trình. 1. Chọn kích thước tiết diện: - Chọn chiều cao dầm: Với dầm dọc: hd = ị hd = (275 á 183) ị hd = 300 mm ị bd = 220 mm (Bằng bề rộng của tường) - Vậy kích thước dầm dọc: b´h (220´300) mm 2. Sơ đồ kết cấu và tính toán: Sơ đồ tính toán dầm dọc trục C (Dầm D2) - Nhịp tính toán của dầm dọc theo sơ đồ đàn hồi: Ltt = Lnhgiữa = Lnhbiên 3. Lập mặt bằng dồn tải: a. Nguyên tắc dồn tải: - Dồn tải từ bản sàn vào dầm dọc, tải trọng phân bố theo hình thang và hình tam giác được quy đổi thành tải trọng phân bố đều hình chữ nhật tương đương. - Tải trọng từ sàn truyền vào khung được phân phối theo diện truyền tải: + L2/L1 ³ 2, sàn làm việc theo một phương L1. + L2/L1 < 2, sàn làm việc theo 2 phương. ă Tải trọng phân bố dạng hình thang qui về tải phân bố đều: qtd qtđ = k.qmax + k = 1 - 2b2 + b3; trong đó b = b/L - L : là cạnh dài của ô bản - b = 1/2 cạnh ngằn ô bản + qmax = q.b ; b = 1/2 cạnh ngắn vì góc truyền lực a = 450 ă Tải trọng phân bố dạng tam giác qui về tải phân bố đều: qtd qtđ = .qmax = 0,625.qmax Sơ đồ quy đổi hình thang Sơ đồ quy đổi hình tam giác b. Xác định mặt bằng dồn tải: Mặt bằng dồn tải dầm dọc trục C (Dầm D2) iI. Xác định tải trọng. Tải trọng tác dụng lên sàn gồm: -Tĩnh tải và hoạt tải truyền vào từ hai bên của dầm, tải trọng này truyền vào dưới dạng hình thang và hình tam giác để đơn giản ta quy về phân bố đều. - Trọng lượng bản thân dầm và trọng lượng tường xây phía trên các tải trọng này ta đưa về phân bố đều. a. Xác định tĩnh tải. - Trọng lượng dầm dọc bao gồm: + Trọng lượng bản thân dầm: gbt = 0,30.0,22.2500.1,1 = 181,5 kG/m + Trọng lượng lớp vữa trát: gvt = 0,62.0,015.1600.1,3 = 19,3 kG/m ị gd = gbt + gvt = 181,5 + 19,3 = 201 kG/m - Trọng lượng tường xây phía trên, kể cả lớp vữa trát (có cửa) gt = 0,25.3,3.1800.1,1.70% = 1143 kG/m - Trọng lượng tường lan can xây phía trên. glc = 0,14.0,9.1800.1,1 = 250 kG/m - Trọng lượng do bản sàn truyền vào: + Bản sàn đã tính : gbs = 378,9 kG/m2 + Bản sàn khu wc: gwc = 568 kG/m2 b. Xác định hoạt tải. + Hoạt tải phòng ngủ: Ppn = 240 kG/m2 + Hoạt tảI phòng wc : Ppn = 240 kG/m2 + Hoạt tải hàng lang : Phl = 360 kG/m2 c. Tính toán tải trọng truyền vào dầm. bảng tính tĩnh tải qtđ cho từng ô sàn truyền vào dầm Tên ô Kích thước một ô L2´L1 (m) Dạng phân bố b (m) q (kG/m2) qmax (kG/m) b 1-2.b2+b3 qtđ (kG/m) 1 6,0 ´ 3,3 Hình tam giác 1,65 378,9 625 391 2 3,3 ´ 2,1 Hình thang 1,05 378,9 398 0,32 0,830 330 3 2,1 ´ 1,8 Hình tam giác 0,9 378,9 341 213 4 2,1 ´ 1,8 Hình thang 0,9 378,9 341 0,43 0,710 242 5 6 ´ 3,3 Hình tam giác 1.65 568 937 586 bảng tính hoạt tải qtđ cho từng ô sàn truyền vào dầm Tên ô Kích thước một ô L2´L1 (m) Dạng phân bố b (m) q (kG/m2) qmax (kG/m) b 1-2.b2+b3 qtđ (kG/m) 1 6,0 ´ 3,3 Hình tam giác 1,65 240 396 247,5 2 3,3 ´ 2,1 Hình thang 1,05 360 378 0,32 0,830 314 3 2,1 ´ 1,8 Hình tam giác 0,9 360 324 203 4 2,1 ´ 1,8 Hình thang 0,9 360 324 0,43 0,710 230 5 6 ´ 3,3 Hình tam giác 1,65 240 396 247,5 d. Dồn tải trọng vào dầm. - Số liệu tính toán được lập thành bảng. Sơ đồ dồn tĩnh tải dầm dọc trụcC (Dầm D2) bảng tính tải trọng truyền vào dầm dọc của tĩnh tải Tên tải Loại tải trọng Các loại tải trọng tạo thành Giá trị Đơn vị - Trọng lượng bản thân dầm = 201 q1 Tải phân bố đều - Do sàn Ô1 truyền vào = 426 840 kG/m - Do sàn Ô3 truyền vào = 213 Cộng : 840 - Trọng lượng bản thân dầm = 201 - Trọng lượng tường xây phía trên = 1143 q2 Tải phân bố đều - Do sàn Ô1 + Ô2 truyền vào 2100 kG/m 426 + 330 = 756 Cộng : 2100 - Trọng lượng bản thân dầm = 201 - Trọng lượng tường xây phía trên = 1143 q3 Tải phân bố đều - Do sàn Ô2 + Ô5 truyền vào 2260 kG/m 330 + 586 = 916 Cộng : 2260 - Do dầm hàng lang, tường lan can, P1 Tải tập trung Sàn Ô4 truyền vào 728 kG (201+ 250 +242)´2,1/2 = 728 Sơ đồ dồn hoạt tải dầm dọc trụcC (Dầm D2) bảng tính tải trọng truyền vào dầm dọc của hoạt tải Tên tải Loại tải trọng Các loại tải trọng tạo thành Giá trị Đơn vị q'1 Tải phân bố đều - Do sàn Ô1 + Ô3 truyền vào 270 + 203 = 473 473 kG/m - Do sàn Ô1 + Ô2 truyền vào q'2 Tải phân bố đều 270 + 314 = 584 584 kG/m - Do sàn Ô2+ Ô5truyền vào q'3 Tải phân bố đều 314 + 240 = 554 554 kG/m P'1 Tải tập trung - Do sàn Ô4 truyền vào 230´1,05 = 242 242 kG sơ đồ chất tải lên dầm dọc trục C (Dầm D2) iiI. Xác định nội lực. - Dùng chương trình tính kết cấu SAP2000. Tìm nội lực cho từng trường hợp tải, sau đó dùng chương trình tổ hợp nội lực để tìm nội lực nguy hiểm nhất tại bất kỳ tiết diện nào của dầm. Từ kết quả tổ hợp nội lực đó tính cốt thép cho từng tiết diện của dầm. iV. Tính toán cốt thép. 1. Chọn vật liệu: + Bê tông mác 250 có: - Rn = 110 kG/cm2 - Rk = 8,8 kG/cm2 + Thép chịu lực dầm AII có: Ra = 2800 kG/cm2 + Thép sàn + thép đai dầm A1 có Ra = 2300 kG/cm2 + Tra bảng hệ số ao = 0,58; Ao = 0,412 2. Tính cốt thép dọc: - Tính thép cho phần tử: 1; 2; 3 - Vật liệu ta sử dụng như trên. - Từ kết quả nội lực ta chọn ra các cặp nội lực của mỗi phần tử có giá trị nguy hiểm nhất. Tại các Mặt cắt I-I (Trái); Mặt cắt III-III (Giữa); Mặt cắt V-V (Phải). - Dầm được đổ liền khối với bản sàn, xem một phần bản tham gia chịu lực với dầm như là cánh của tiết diện chữ T . Tuỳ theo momen là dương hay âm mà trong khi tính toán ta có thể kể đến hoặc không kể đến. - Tiết diện tính toán của dầm theo sơ đồ sau: Tính Momen âm Tính Momen dương Cánh thuộc vùng chịu kéo Cánh thuộc vùng chịu nén ă Tính toán cụ thể cho một phân tử 2: a. Tính toán cho tiết diện I-I (Trái). - Tính cốt thép chịu momen âm : MI-I = - 3,15 t.m = -315000 kG.cm - Với tiết diện đầu dầm chịu momen âm, cánh thuộc vùng chịu kéo tính toán theo tiết diện chữ nhật b´h = (22´30) cm + Giả thiết a = 3 cm; ị ho = h - a = 30 - 3 = 27 cm 0,179 < Ao = 0,412 Fa = 4,624 cm2 Chọn 3F14, có Fa = 4,62 cm2 Kiểm tra 0,778% mmin = 0,15% < m = 0,778% < mmax = 2,278% b. Tính toán cho tiết diện III-III (Giữa). - Tính cốt thép chịu momen dương: MIII-III = 1,14 t.m = 114000 kG.cm - Với tiết diện giữa dầm chịu momen dương, cánh thuộc vùng chịu nén tính toán theo tiết diện chữ T. - Xác định trục trung hoà: Mc = Rn.bc.hc.(ho - 0,5.hc) Trong đó : hc = hbs = 10 cm bc = b + 2.c1 = 22 + 2.55 = 132 cm Với c1 = min(94cm; 55cm; 90cm) ị c1 = 55 cm ị Mc = 110.132.10.(27 - 0,5.10) = 3194400 kG.cm MIII-III = 114000 kG.cm < Mc = 3194400 kG.cm ị Trục trung hoà đi qua cánh, tính như tiết diện chữ nhật: bc´h = (132´30) cm 0,011 < Ao = 0,412 Fa = 1,517 cm2 Chọn 2F14, có Fa = 3,08 cm2 Kiểm tra 0,519% mmin = 0,15% < m = 0,857% < mmax c. Tính toán cho tiết diện V-V (Phải). - Tính cốt thép chịu momen âm : MV-V = -2,80 t.m = -280000 kG.cm - Với tiết diện cuối dầm chịu momen âm, cánh thuộc vùng chịu kéo tính toán theo tiết diện chữ nhật b´h = (22´30) cm 0,159 < Ao Fa = 4,06 cm2 Chọn 3F14, có Fa = 4,62 cm2 Kiểm tra 0,778% mmin = 0,15% < m = 0,778% < mmax ă Kết quả tính toán đối với các phần tử 1 và 3 trong dầm được tính tương tự như phân tử 2 và được lập thành bảng. bảng tính cốt thép dọc - dầm dọc trục b (dầm D3) - Tính cốt thép chịu mô men âm cho mặt cắt I-I; V-V - Tính cốt thép chịu mô men dươmg cho mặt cắt II-II, có bc = 132 cm Phần tử Mặt cắt h (cm) b (cm) Ra (kG/cm2) Rn (kG/cm2) M (kG.cm) ao (cm) ho (cm) A g Fa (cm2) m% 1 V-V 30 22 2800 110 -315000 3 27 0,179 0,901 4,624 0,778 I-I 30 22 2800 110 -315000 3 27 0,179 0,901 4,624 0,778 2 III-III 30 22 2800 110 114000 3 27 0,011 0,994 1,517 0,255 V-V 30 22 2800 110 -280000 3 27 0,159 0,913 4,057 0,683 I-I 30 22 2800 110 -280000 3 27 0,159 0,913 4,057 0,683 3 III-III 30 22 2800 110 242000 3 27 0,023 0,988 3,24 0,545 3. Tính toán cốt đai: - Để thuận lợi cho quá trình thi công và dễ dàng trong tính toán ta tính cho tiết diện có lực cắt lớn nhất và bố trí cho toàn dầm. - Phần tử 3 tại tiết diện I-I (đầu) có giá trị lực cắt: Q = Qmax = 5,18 t = 5180 kG - Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: Qmax < Ko.Rn.b.ho Qmax = 5180 kG < 0,35.110.22.27 = 22869 kG ị Thoả mãn điều kiện hạn chế. - Kiểm tra điều kiện tính toán: Qmax > K1.Rk.b.ho = 0,6.8,8.22.27 = 3136 kG ị Phải tính cốt đai. + Chọn đai F6; nđ = 2; có Ưđ = 0,283 cm2; Rađ = 1800 kG/cm2 + Khoảng cách Uđ phải thoả mãn các điều kiện sau: U = Umin (Utt; Umax; Uct) + Tính Utt: Utt = 43 cm + Tính Umax: Umax = 41 cm + Tính Uct = 15 cm; đoạn đầu dầm Lđ = 1/4Ld Uct = 20 cm; đoạn giữa dầm Lđ = 1/2Ld Chọn U = Uct = F6a15cm. ă Kiểm tra điều kiện cốt xiên: qđ = 68 kG Qđb = = 8762 kG Qđb = 8762 kG > Qmax = 5180 kG ị Không phải tính cốt xiên. ă Bố trí cốt thép: - Bố trí cốt thép cho dầm dọc trục B (dầm D3) Bố trí cốt thép dầm dọc trục B (Dầm D3)