Thiết kế kĩ thuật hầm

PHẦN II: THIẾT KẾ KĨ THUẬT CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HẦM CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP VỎ HẦM CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN KẾ CẦU SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Số liệu địa chất Các lớp địa chất theo kết quả khoan thăm dò được lấy như sau: + Lớp kết cấu áo đường: dày 0,5m;j = 450; c=30 KN/m2 ; g=22,5 KN/m3 + Lớp kết đất đắp : dày 2m;j = 240; c=0 KN/m2 ; g=18 KN/m3 + Lớp đất cát lẫn gạch đá vụn:dày 1,2m ; j = 220; c = 0 KN/m2,  g=18,5 KN/m3 + Lớp đất cát pha sét: dày 3,8m; j = 100; c = 15,7KN/m2 ; g = 16,7 KN/m3 + Lớp đất sét: dày 4,5m; j = 90; c=016,2KN/m2; g=18,1 KN/m3 Đặc trưng kết cấu Đặc trưng hình học của kết cấu cho 1m dài hầm : Dầm nóc : bề rộng b=1m, chiều cao mặt cắt h=0,6m. Tường bên : bề rộng b=1m, chiều cao mặt cắt h=0,6m. Tường giữa : bề rộng b=1m, chiều cao mặt cắt h=0,4m. Dầm đáy : bề rộng b=1m, chiều cao mặt cắt h=0,6m. Thông số kĩ thuật của bêtông : Mác bêtông f’c=30Mpa. Trong lượng riêng g = 24KN/m3 Môđun đàn hồi Mômen quán tính tại các tiết diện: Mômen quán tính của các dầm nóc: Mômen quán tính của dầm đáy là : Mômen quán tính của tường bên là : Số liệu tải trọng Xác định tải trọng thẳng đứng tác dụng lên kết cấu hầm: Với tải trọng động xe HL – 93: Độ lớn do hoại tải tác dụng lên công trình ngầm phụ thuộc vào chiều sâu công trình, phân bố của dải đường và loại phương tiện giao thông. Với các công trình đặt nông, tải trọng động tác dụng lên công trình là từ các phương tiện giao thông của mạng lưới giao thông trên mặt đất. Tải trọng tạm thời do hoại tải HL-93 được bố trí ở những vị trí bât lợi nhất nóc công trình ngầm hoặc ở trong phạm vi lăng thể trụ phá hoại. Khi chiều sâu công trình lớn hơn 0,7-0,8m tải trọng tạm thời được qui đổi thành tải trọng rải đều. Nhận xét: Với mặt đường rải bằng bê tông tải trọng sẽ truyền xuống phía dưới với góc a = 450 còn với lớp đát đá nền thì tải trọng sẽ truyền xuống với một góc a = 300. Hình 9.Sơ đồ tác dụng của hoạt tải lên kết cấu. Với các ký hiệu như hình vẽ trên ta có: a1 = a2 + 2H1tg450+2H2tg300 b1 = b2 +2H1tg450 + 2H2tg300 Trong đó: H1; H20000000000aha : chiều dầy của lớp kết cấu mặt bằng và lớp đất nền phía trên hầm tương ứng: H1 = 0,5m; H2 = 2,0m a2: chiều dài tiếp xúc dọc đường của bánh (m) b2: chiều rộng của bánh sau (m), b2 = 0,51m Với tải trọng của xe HL-93 theo TCN 272-05 ta có Trong đó : g: Là hệ số tải trọng.Lấy g = 1,75. IM: Lực xung kích tính bằng phần trăm Với cấu kiện vùi (A3.6.1.2.5) DE = H1+H2 = 0,5+2=2,5m.Thay vào ta được: P: Tải trọng trục lớn nhất của hoạt tải. Với xe 2 trục P=55KN Với xe 3 trục P=72,5KN Thay vào ta có: Với xe 2 trục Với xe 3 trục Do đó ta có: a1 = 0,29+2.0,5.1+2.2,0.tg300 = 2,89m Với xe 2 trục a1 = 0,38+2.0,5.1+2.2,0.tg300 = 2,986m Với xe 3 trục b1 = 0,51+2.0,5.1+2.2,0.tg300 = 3,11m Cường độ áp lực phân bố của một bánh xe trên 1m bề rộng cơ bản: Với xe 2 trục Với xe 3 trục Vị trí bất lợi nhất là khi hai bánh xe sau có áp lực trùm lên nhau tác dụng lên. Vậy áp lực tính toán sẽ là: Xe 2 trục Xe 3 trục Với tải trọng tĩnh Với tải trọng tính toán của khung là 1m thì ngoài tải trọng bản thân còn có các loại tải trọng: Trọng lượng tiêu chuẩn lớp kết cấu áo đường trên nóc hầm: Trọng lượng tiêu chuẩn lớp đất đắp phủ lên kết cấu hầm: Theo bảng 8 – TCXDVN thiết kế đường hầm giao thông, các hệ số vượt tải được lấy đối với. + Tải trọng bản thân kết cấu: Đổ tại chỗ n1 = 1,2 + áp lực đất đá khi không hình thành vòm áp lực: n2 = 1,4 + Trọng tải kết cấu mặt đường ôtô: n3 = 1,5 + Tải trọng động của đoàn xe: n4 = 1,4 Xác định áp lực ngang tác dụng lên tường hầm: + áp lực của tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn tác dụng lên hầm: qtc = qtct + qtch Trong đó: - qtct là tĩnh tải tiêu chuẩn do lớp kết cấu áo đường và đất phủ ở trên hầm. -qtch là hoạt tải tiêu chuẩn do đoàn xe HL-93 tác dụng lên hầm + Áp lực của tải trọng thẳng đứng tính toán tác dụng lên hai bên tường hầm. Đối với xe 2 trục: Đối với xe 3 trục: Xác định áp lực hông tính toán tác dụng lên tường: Từ công thức: ei = (qlt + gi.Hi - 2c)tg2(450-) Trong đó: qlt: áp lực tính toán thẳng đứng (T/m) n : Hệ số vượt tải lớp đất thứ i: n = 1,3 g : Trọng lượng riêng của lớp đất thứ i Hi : Chiều dầy đáy lớp đất thứ i ji : Góc ma sát trong lớp đất thứ i Để tiện lợi cho việc tính toán ta coi áp lực ngang phân bố theo dạng hình thang liên tục, hầm nằm trong lướp đất có góc ma sát, lực dính kết và trọng lượng riêng trung bình: Vì hệ số vượt tải n>1 nên góc j được cộng thêm 50 e1 = [78,41-2.13,95].tg2(450-13,770/2) = 17,40 (KN/m) e2 = [78,41 +17,63.6,1-2.13,95]tg2 (450 – 13,770/2) = 54,46 (KN/m) Tải trọng trong hầm bao gồm: Tải trọng kết cấu phần trên và tải trọng lan can, đá lát coi là rải đều.Lấy bằng 2,5K/m Tải trọng trục bánh xe P=14T, tải trọng truyền lên mỗi ray là tải trọng tập trung P = 7T = 70KN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN Hầm là một khung kín siêu tĩnh nhiều bậc, toàn bộ hầm nằm trong môi trường đàn hồi. Khi tính toán ta cắt theo phương dọc hầm một đoạn có bề rộng b = 1,0m để tính. Xét độ cứng đơn vị tại 3 tiết diện của dầm nóc, tường bên dầm đáy cho phép ta tính toán hầm là khung phẳng trên nền đàn hồi. Trong khung có 3 cột nối với dầm đáy. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Sử dụng chương trình tính toán trên Midas Civil ta có kết quả như sau: CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP VỎ HẦM Tiến hành tính toán và bố trí cốt thép cho phần tường và phần thân hầm.Cắt 1m kết cấu tường và thân hầm để tính toán và bố trí cốt thép. Việc bố trí tuân theo tiêu chuẩn bố trí cốt thép cho tấm bêtông cốt thép có chiều dày lớn. Các nguyên tắc cơ bản bố trí cốt thép cho tấm BT chiều dày lớn. Trong vùng chịu kéo của tấm số lượng cốt thép tính được ( theo cấu kiện chịu uốn ) ta đặt 1,2,3 lớp, đặc biệt thì 4 lớp, khoảng cách giữa các lớp theo chiều cao là 10-15cm. Khoảng cách giữa mép các lớp cốt thép nhỏ nhất đối với lớp cuối cùng là 7,5cm, đối với các lớp tiếp theo là 15cm. Trong vùng chịu nén của tấm thường là 1/3 chiều cao của tấm đặt các lưới cốt thép có khoảng cách ô lưới nhỏ nhất là 12,5x12,5cm, và khoảng cách giữa các lưới là 15-20cm. Tổng diện tích cốt thép trong vùng này không được nhỏ hơn 30% diện tích cốt thép vùng dưới của tiết diện. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO DẦM NÓC: Nội lực tính toán Axial (kN) Shear-z (kN) Moment-y (kN·m) MAX 105,07 298,69 105,35 MIN 105,07 -298,88 -211,38 Tính toán cốt thép chịu mômen âm: Mômen tính toán M- = -211,38KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 = 513,9mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No22 D =22,2mm Diện tích một thanh thép As = 387mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 1935mm2 Hàm lượng thép r = As/(b.h) = 0,00323 = 0,323% Chiều dầy khối ứng suất tương đường a = b1.c = 0,836.36,32 = 30,4mm Trong đó: b : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (A5.7.2.2) = 0,85 khi f’c < 28Mpa = 0,85-0,05.(f’c-28)/7 khi 28Mpa < f’c < 56Mpa =0,65 khi 56Mpa < f’c b = 0,85-0,05.(30-28)/7 = 0,836 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén ngoài cùng Sức kháng uốn danh định của mặt cắt: (A7.3.2.2-1) Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt: Kiểm tra: Mr = 368,3KNm > Mmax = 211,38KNm => Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: rmin = 0,03.f’c/fy = 0,03.30/400 = 0,00225 =0,225% Kiểm tra: rmin = 0,225% Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: c/de < 0,42 Trong đó: c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà c = 36,32mm de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo de = h-d1 = 600-45 = 555mm Với d1 : khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chiu kéo. Với cách bố trí cốt thép như hình vẽ ta có: Hình 10 .Bố trí côt thép chịu mômen âm. c/de = 36,32/555 = 0,0,065 Kiểm tra: c/de = 0,065 Đạt yêu cầu Tính toán cốt thép chịu mômen dương: Mômen tính toán M+max = 105,35KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 = 513,9mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 75mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No22 D = 22,2mm Diện tích 1 thanh thép As = 387mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 1935mm2 Hàm lượng thép r = As/(b.h) = 0,00323 = 0,323% Chiều dầy khối ứng suất tương đường a = b1.c = 0,836.36,32 = 30,4mm Trong đó: b : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (A5.7.2.2) = 0,85 khi f’c < 28Mpa = 0,85-0,05.(f’c-28)/7 khi 28Mpa < f’c < 56Mpa =0,65 khi 56Mpa < f’c b = 0,85-0,05.(30-28)/7 = 0,836 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén ngoài cùng Sức kháng uốn danh định của mặt cắt: (A7.3.2.2-1) Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt: Kiểm tra: Mr = 347,4KNm > Mmax = 105,35KNm => Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: rmin = 0,03.f’c/fy = 0,03.30/400 = 0,00225 =0,225% Kiểm tra: rmin = 0,225% Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: c/de < 0,42 Trong đó: c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà c = 36,32mm de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo de = h-d1 = 600-45 = 555mm Với d1 : khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chiu kéo. Với cách bố trí cốt thép như hình vẽ ta có: Hình 11.Bố trí côt thép chịu mômen dương. c/de = 36,32/555 = 0,065 Kiểm tra: c/de = 0,065 Đạt yêu cầu Tính toán cốt thép chịu lực cắt: Lực cắt tính toán Vmax = 298,88KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 =518,65mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No13 D = 12,7mm Diện tích một thanh thép As = 129mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 645mm2 Hệ số chỉ khả năng bê tông bị nứt truyền lực kéo: b = 2 (A5.8.3.4.1) Góc nghiêng ứng suất nén chéo q = 45o (A5.8.3.4.1) Sức kháng danh định do ứng suất kéo của bê tông: (A5.8.3.3) Trong đó: bv : chiều rộng bản bụng hữu hiệu (A5.8.2.7) dv : Chiều cao chịu cắt hữu hiệu lấy không nhỏ hơn các giá trị sau (A5.8.2.7) Khoảng cách thảng góc giữa hợp lực kéo và hợp lực nén d’ = h-a/2-d1=419,67mm 0,72h = 0,72.600 = 432mm 0,9de = 0,9.450 = 405mm dv = max(d’; 0,72h; 0,9de) = 432mm Ta thấy Vu = 298,88KN > 0,5.j.Vc = 0,5.0,9.196,39 = 88,37KN Phải bố trí cốt thép ngang chịu lực cắt Sức kháng danh định của cốt thép ngang chịu lực cắt: Trong đó: S : Cự ly cốt thép ngang chịu cắt (mm) S = 200mm q : Góc nghiêng ứng suất nén chéo (A5.8.3.4) q = 45o a : Góc nghiêng cốt thép ngang đối với trục dọc a = 90o Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong phạm vi S Av = 645mm2 Sức kháng cắt danh định: Vn = min{ Vc + Vs ; 0,25.f’c.bv.dv ) Trong đó: Vc + Vs = 196,69 + 394,06 = 590,48KN 0,25.f’c.bv.dv = 0,25.30.1000.432 = 3240KN => Vn = Min(Vc + Vs , 0,25.f’c.bv.dv) = 590,48 Sức kháng cắt tính toán: Vr = jv.Vn = 0,9.590,48 = 531,4KN Kiểm tra sức kháng cắt: Vu = 298,88KN Đạt yêu cầu Kiểm tra cốt thép ngang tối thiểu: Diện tích cốt thép ngang tối thiểu: Av = 645mm2 > Avmin = 227,3mm2 => Đạt yêu cầu Kiểm tra cự ly tối đa cốt thép ngang: Cự ly tối đa cốt thép ngang không được vượt quá giá trị sau: Nếu Vu < 0,1.f’c.bv.dv: S ≤ 0,8dv ≤ 600mm Nếu Vu ³ 0,1.f’c.bv.dv: S ³ 0,4dv ³ 300mm Ta có: Vu = 298,88KN 0,1.f’c.bv.dv = 0,1.30.1000.432 = 1296KN 0,8dv = 0,8.432 = 345,6mm => Vu Kiểm tra theo điều kiện 1 Ta thấy: S = 200mm < 0,8.dv = 345,6mm < 600mm Đạt yêu cầu về cự ly côt thép tối đa Hình 12. Bố trí cốt thép đai cho dầm nóc TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO DẦM ĐÁY: Nội lực tính toán: Axial (kN) Shear-z (kN) Moment-y (kN·m) MAX -150,35 254,21 170,95 MIN -150,35 -246,59 -85,19 Tính toán cốt thép chịu mômen âm: Mômen tính toán M- = -85,19KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 = 513,9mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No22 D =22,2mm Diện tích một thanh thép As = 387mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 1935mm2 Hàm lượng thép r = As/(b.h) = 0,00323 = 0,323% Chiều dầy khối ứng suất tương đường a = b1.c = 0,836.36,32 = 30,4mm Trong đó: b : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (A5.7.2.2) = 0,85 khi f’c < 28Mpa = 0,85-0,05.(f’c-28)/7 khi 28Mpa < f’c < 56Mpa =0,65 khi 56Mpa < f’c b = 0,85-0,05.(30-28)/7 = 0,836 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén ngoài cùng Sức kháng uốn danh định của mặt cắt: (A7.3.2.2-1) Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt: Kiểm tra: Mr =347,48KNm > Mmax = 85,19KNm => Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: rmin = 0,03.f’c/fy = 0,03.30/400 = 0,00225 =0,225% Kiểm tra: rmin = 0,225% Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: c/de < 0,42 Trong đó: c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà c = 36,32mm. de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo de = h-d1 = 600-45 = 555mm Với d1 : khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chiu kéo. Với cách bố trí cốt thép như hình vẽ ta có: Hình 13. Bố trí côt thép chịu mômen âm. c/de = 36,32/555 = 0,065 Kiểm tra: c/de = 0,065 Đạt yêu cầu Tính toán cốt thép chịu mômen dương: Mômen tính toán M+max = 170.95KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 = 513,9mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No22 D = 22,2mm Diện tích 1 thanh thép As = 387mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 1935mm2 Hàm lượng thép r = As/(b.h) = 0,00323 = 0,323% Chiều dầy khối ứng suất tương đường a = b1.c = 0,836.36,32 = 30,4mm Trong đó: b : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (A5.7.2.2) = 0,85 khi f’c < 28Mpa = 0,85-0,05.(f’c-28)/7 khi 28Mpa < f’c < 56Mpa =0,65 khi 56Mpa < f’c b = 0,85-0,05.(30-28)/7 = 0,836 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén ngoài cùng Sức kháng uốn danh định của mặt cắt: (A7.3.2.2-1) Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt: Kiểm tra: Mr = 347,4KNm > Mmax = 170,95KNm => Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: rmin = 0,03.f’c/fy = 0,03.30/400 = 0,00225 =0,225% Kiểm tra: rmin = 0,225% Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: c/de < 0,42 Trong đó: c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà c = 36,32mm de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo de = h-d1 = 600-55 = 555mm Với d1 : khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chiu kéo. Với cách bố trí cốt thép như hình vẽ ta có: Hình 14.Bố trí côt thép chịu mômen dương. c/de = 36,32/525 = 0,065 Kiểm tra: c/de = 0,065 Đạt yêu cầu Tính toán cốt thép chịu lực cắt: Lực cắt tính toán Vmax = 254,21KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 =518,65mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No13 D = 12,7mm Diện tích một thanh thép As = 129mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 645mm2 Hệ số chỉ khả năng bê tông bị nứt truyền lực kéo: b = 2 (A5.8.3.4.1) Góc nghiêng ứng suất nén chéo q = 45o (A5.8.3.4.1) Sức kháng danh định do ứng suất kéo của bê tông: (A5.8.3.3) Trong đó: bv : chiều rộng bản bụng hữu hiệu (A5.8.2.7) dv : Chiều cao chịu cắt hữu hiệu lấy không nhỏ hơn các giá trị sau (A5.8.2.7) Khoảng cách thảng góc giữa hợp lực kéo và hợp lực nén d’ = h-a/2-d1= 510mm 0,72h = 0,72.600 = 432mm 0,9de = 0,9.525 = 472,5mm dv = max(d’; 0,72h; 0,9de) = 510mm Ta thấy Vu = 254,21KN > 0,5.j.Vc = 0,5.0,9.196,39 = 112,65KN Phải bố trí cốt thép ngang chịu lực cắt Sức kháng danh định của cốt thép ngang chịu lực cắt: Trong đó: S : Cự ly cốt thép ngang chịu cắt (mm) S = 200mm q : Góc nghiêng ứng suất nén chéo (A5.8.3.4) q = 45o a : Góc nghiêng cốt thép ngang đối với trục dọc a = 90o Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong phạm vi S Av = 645mm2 Sức kháng cắt danh định: Vn = min{ Vc + Vs ; 0,25.f’c.bv.dv ) Trong đó: Vc + Vs = 250,34 + 465,04 = 715,38KN 0,25.f’c.bv.dv = 0,25.30.1000.510 = 4460KN => Vn = Min(Vc + Vs , 0,25.f’c.bv.dv) = 715,38KN Sức kháng cắt tính toán: Vr = jv.Vn = 0,9.715,38 = 643,84KN Kiểm tra sức kháng cắt: Vu = 254,21KN Đạt yêu cầu Kiểm tra cốt thép ngang tối thiểu: Diện tích cốt thép ngang tối thiểu: Av = 645mm2 > Avmin = 227,3mm2 => Đạt yêu cầu Kiểm tra cự ly tối đa cốt thép ngang: Cự ly tối đa cốt thép ngang không được vượt quá giá trị sau: Nếu Vu < 0,1.f’c.bv.dv: S ≤ 0,8dv ≤ 600mm Nếu Vu ³ 0,1.f’c.bv.dv: S ³ 0,4dv ³ 300mm Ta có: Vu = 254,21KN 0,1.f’c.bv.dv = 0,1.30.1000.510 = 1784,38KN 0,8dv = 0,8.510 = 408mm => Vu Kiểm tra theo điều kiện 1 Ta thấy: S = 200mm < 0,8.dv = 408mm < 600mm Đạt yêu cầu về cự ly côt thép tối đa Hình 15. Bố trí cốt thép đai cho dầm đáy TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO TƯỜNG BÊN: Nội lực tính toán: Bảng 3 Axial (kN) Shear-z (kN) Moment-y (kN·m) MAX -105,17 157,82 160,74 MIN -339,29 -105,18 -51,78 Tính toán cốt thép chịu mômen âm: Mômen tính toán M- = -51,78KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 = 515,45mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No22 D =22,2mm Diện tích 1 thanh thép As = 387mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 1935mm2 Hàm lượng thép r = As/(b.h) = 0,00323 = 0,323% Chiều dầy khối ứng suất tương đường a = b1.c = 0,836.36,32 = 30,4mm Trong đó: b : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (A5.7.2.2) = 0,85 khi f’c < 28Mpa = 0,85-0,05.(f’c-28)/7 khi 28Mpa < f’c < 56Mpa =0,65 khi 56Mpa < f’c b = 0,85-0,05.(30-28)/7 = 0,836 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén ngoài cùng Sức kháng uốn danh định của mặt cắt: (A7.3.2.2-1) Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt: Kiểm tra: Mr =347,4KNm > Mmax =51,78Nm => Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: rmin = 0,03.f’c/fy = 0,03.30/400 = 0,00225 =0,225% Kiểm tra: rmin = 0,225% Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: c/de < 0,42 Trong đó: c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà c = 36,32mm. de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo de = h-d1 = 600-45 = 545mm Với d1 : khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chiu kéo. Với cách bố trí cốt thép như hình vẽ ta có: Hình 16. Bố trí côt thép chịu mômen âm. c/de = 36,32/555 = 0,065 Kiểm tra: c/de = 0,048 Đạt yêu cầu Tính toán cốt thép chịu mômen dương: Mômen tính toán M+max = 160,74KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 = 513,9mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No22 D = 22,2mm Diện tích 1 thanh thép As = 387mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 1935mm2 Hàm lượng thép r = As/(b.h) = 0,00323 = 0,323% Chiều dầy khối ứng suất tương đường a = b1.c = 0,836.36,32 = 30,4mm Trong đó: b : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (A5.7.2.2) = 0,85 khi f’c < 28Mpa = 0,85-0,05.(f’c-28)/7 khi 28Mpa < f’c < 56Mpa =0,65 khi 56Mpa < f’c b = 0,85-0,05.(30-28)/7 = 0,836 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén ngoài cùng Sức kháng uốn danh định của mặt cắt: (A7.3.2.2-1) Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt: Kiểm tra: Mr = 347,4KNm > Mmax = 160,74KNm => Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: rmin = 0,03.f’c/fy = 0,03.30/400 = 0,00225 =0,225% Kiểm tra: rmin = 0,225% Đạt yêu cầu Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: c/de < 0,42 Trong đó: c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà c = 36,32mm de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo de = h-d1 = 600-45 = 555mm Với d1 : khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chiu kéo. Với cách bố trí cốt thép như hình vẽ ta có: Hình 17. Bố trí côt thép chịu mômen dương. c/de = 36,32/555 = 0,065 Kiểm tra: c/de = 0,065 Đạt yêu cầu Tính toán cốt thép chịu lực cắt: Lực cắt tính toán Vmax = 157,82KNm Chiều rộng mặt cắt b = bW = 1000mm Chiều cao mặt cắt h = 600mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dv = h-dc-D/2 =518,65mm Chiều dày lớp phủ bê tông (A5.12.3) dc = 45mm Cường độ thép fy = 400Mpa Cường độ bê tông fc = 30Mpa Kiểm toán theo TTGHCĐ1: Hệ số sức kháng (A5.4.4.2) j = 0,9 Chọn thanh thép No13 D = 12,7mm Diện tích một thanh thép As = 129mm2 Số lượng thanh thép n = 5 thanh Diện tích thép As = 645mm2 Hệ số chỉ khả năng bê tông bị nứt truyền lực kéo: b = 2 (A5.8.3.4.1) Góc nghiêng ứng suất nén chéo q = 45o (A5.8.3.4.1) Sức kháng danh định do ứng suất kéo của bê tông: (A5.8.3.3) Trong đó: bv : chiều rộng bản bụng hữu hiệu (A5.8.2.7) dv : Chiều cao chịu cắt hữu hiệu lấy không nhỏ hơn các giá trị sau (A5.8.2.7) Khoảng cách thảng góc giữa hợp lực kéo và hợp lực nén d’ = h-a/2-d1= 513,86mm 0,72h = 0,72.600 = 432mm 0,9de = 0,9.525 = 472,5mm dv = max(d’; 0,72h; 0,9de) = 513,86mm Ta thấy Vu = 157,82KN > 0,5.j.Vc = 0,5.0,9.233,6 = 105,12KN Phải bố trí cốt thép ngang chịu lực cắt Sức kháng danh định của cốt thép ngang chịu lực cắt: Trong đó: S : Cự ly cốt thép ngang chịu cắt (mm) S = 200mm q : Góc nghiêng ứng suất nén chéo (A5.8.3.4) q = 45o a : Góc nghiêng cốt thép ngang đối với trục dọc a = 90o Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong phạm vi S Av = 645mm2 Sức kháng cắt danh định: Vn = min{ Vc + Vs ; 0,25.f’c.bv.dv ) Trong đó: Vc + Vs = 233,6 + 468,73 = 702,36KN 0,25.f’c.bv.dv = 0,25.30.1000.513,86 = 3853,97KN => Vn = Min(Vc + Vs , 0,25.f’c.bv.dv) = 702,36KN Sức kháng cắt tính toán: Vr = jv.Vn = 0,9.702,36 = 632,1KN Kiểm tra sức kháng cắt: Vu = 157,82KN Đạt yêu cầu Kiểm tra cốt thép ngang tối thiểu: Diện tích cốt thép ngang tối thiểu: Av = 645mm2 > Avmin = 227,3mm2 => Đạt yêu cầu Kiểm tra cự ly tối đa cốt thép ngang: Cự ly tối đa cốt thép ngang không được vượt quá giá trị sau: Nếu Vu < 0,1.f’c.bv.dv: S ≤ 0,8dv ≤ 600mm Nếu Vu ³ 0,1.f’c.bv.dv: S ³ 0,4dv ³ 300mm Ta có: Vu = 157,821KN 0,1.f’c.bv.dv = 0,1.30.1000.513,86 = 1798,51KN 0,8dv = 0,8.513,86 = 411,08mm => Vu Kiểm tra theo điều kiện 1 Ta thấy: S = 200mm < 0,8.dv = 411,08mm < 600mm Đạt yêu cầu về cự ly côt thép tối đa Hình 18. Bố trí cốt thép đai cho tường bên Kiểm tra điều kiện cấu kiện chịu nén: Giới hạn cốt thép: Lượng cốt thép tối đa: As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2) = 1935mm2 Ag : Diện tích mặt cắt nguyên (mm2) = 600000mm2 => < 0,8 => Thoả mãn điều kiện hàm lượng cốt thép tối đa Sức kháng lực dọc trục tính toán: (A5.7.4.4) Lực dọc trục tính toán : Pu = 339,29KN Đối với cấu kiện có cốt đai thường : Pr = j.Pn Trong đó: Pr : Sức kháng dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N) Pn : Sức kháng dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N) Pn = 0,8.[0,85.f’c.(Ag - Ast) + fy.Ast] = 0,8.[0,85.30.(600000-1935) + 400.1395] = 12819KN f’c : Cường độ qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày = 30MPa Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt (mm2) = 600000mm2 Ast : Diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2) = 1935mm2 j : Hệ số sức kháng qui định ở điều 5.5.4.2 = 0,75 Pr = 0,75.1281914=9614KN Kiểm tra: Pu = 339,29KN Đạt yêu cầu. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO TƯỜNG NGĂN Axial (kN) Shear-z (kN) Moment-y (kN·m) MAX -543,99 0,0 0,0 MIN -613,84 0,0 0,0 Tường ngăn giữa chỉ chủ yếu chịu lực dọc trục, mômen và lực cắt rất nhỏ có thể bỏ qua. Ta chỉ kiểm tra tường theo điều kiện cấu kiện chịu nén đúng tâm. Cốt thép dọc chỉ bố trí theo cấu tạo. Bố trí 10 thanh No10 : Hình 19.Bố trí cốt thép cấu tạo tường giữa. Giới hạn cốt thép: Lượng cốt thép tối đa: As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2) = 1986mm2 Ag : Diện tích mặt cắt nguyên (mm2) = 4000000m2 => < 0,8 => Thoả mãn điều kiện hàm lượng cốt thép tối đa Sức kháng lực dọc trục tính toán: (A5.7.4.4) Lực dọc trục tính toán : Pu = 613,84KN Đối với cấu kiện có cốt đai thường : Pr = j.Pn Trong đó: Pr : Sức kháng dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N) Pn : Sức kháng dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N) Pn = 0,8.[0,85.f’c.(Ag - Ast) + fy.Ast] = 0,8.[0,85.30.(400000-1986) + 400.1986] = 906,16KN f’c : Cường độ qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày = 30MPa Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt (mm2) = 400000mm2 Ast : Diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2) = 1986mm2 j : Hệ số sức kháng qui định ở điều 5.5.4.2 = 0,75 Pr = 0,75.906,16 = 679,62KN Kiểm tra: Pu = 613,84KN Đạt yêu cầu