Thiết kế trường đào tạo nghề tỉnh Gia Lai

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN DẦM PHỤ D1 TRỤC 8 TẦNG 3 II.1 Sơ đồ tính toán: Dầm sàn được xem như dầm liên tục, dầm tựa lên các gối tựa là các cột. Sơ đồ tính như sau: Hình 2.1 Sơ đồ dầm D1 II.2 Xác định sơ bộ kích thước dầm: Việc chọn kích thước dầm phụ thuộc dạng tải trọng và nhịp của dầm đang xét. Ta chọn theo kinh nghiệm: h=(¸)l; b=(0,3¸0,5)h trong đó: l: nhịp dầm với l =690cm thì h = (69¸34,5)cm, chọn h = 65cm Hình 2.2 Sơ đồ cánh dầm b=(18¸30) cm. chọn b =30 cm. Đối với nhịp A-A’ vì nhịp nhỏ hơn nên chọn h = 40cm, b = 30cm II.3 Tải trọng tác dụng lên dầm: Tải trọng tác dụng lên sàn bao gồm: Tải trọng thường xuyên, tức tĩnh tải gb Tải trọng tạm thời, tức hoạt tải pb 1.Tĩnh tải: a. Do trọng lượng bản thân dầm: Phần sàn giao nhau với dầm được tính vào trọng lượng sàn Þ Trọng lượng bản thân dầm chỉ còn tính với phần không giao nhau với sàn. +Phần bê tông:qtt = n.g.b.(h-hb) qtt = 1,1x25000x0,3x(0,65-0,14) = 4207,5(N/m) +Phần trát: qtr = n.g.d.(b+2.h-2.hb) qtr = 1,2x18000x0,015x(0,3+2x(0,65-0,14)) = 427,7(N/m) qtổng= 4207,5 + 427,7 = 4635,2(N/m) Trọng lượng dầm tính luôn phần giao với sàn: +Phần bê tông:qtt = 1,1x25000x0,3x0,65 = 5362,5(N/m) +Phần trát: qtr = 1,2x18000x0,015x(0,3+2x0,65) = 518,4 (N/m) qtổng = 5362,5+518,4 = 5880,9(N/m) Đối với dầm có tiết diện 40x30 +Phần bê tông:qtt = n.g.b.(h-hb) qtt = 1,1x25000x0,3x(0,4-0,10) = 2475(N/m) +Phần trát: qtr = n.g.d.(b+2.h-2.hb) qtr = 1,2x18000x0,015x(0,3+2x(0,4-0,10)) = 291,6(N/m) qtổng= 2475 + 291,6 = 2766,6(N/m) Trọng lượng dầm tính luôn phần giao với sàn: +Phần bê tông:qtt = 1,1x25000x0,3x0,4 = 3300(N/m) +Phần trát: qtr = 1,2x18000x0,015x(0,3+2x0,4) = 356,4 (N/m) qtổng = 3300+356,4 = 3656,4(N/m) b. Do trọng lượng sàn truyền lên dầm: Ta xem gần đúng tải trọng sàn truyền vào dầm phân bố theo diện chịu tải Hình 2.3 Sơ đồ truyền tải dầm D1 Sơ đồ truyền tải từ sàn tại vị trí dầm trục B Bảng 2.1 Tĩnh tải truyền vào dầm thể hiện ở bản sau: STT Ô bản gs.l/2(N/m) 1 S1 (6,90x7,20) 5420x6,9/2 =18699 2 S1A (6,90x7,20) 6537x6,90/2 =23243 3 S2 (6,90x7,20) 5420x6,9/2 =18699 4 S9 (6,9x7,2) 7474x6,9/2 =25785 5 S12 (3,6x1,80) 3720x1,8/2 =3348 6 S11 (2,7x6,9) 3720x2,7/2 =5022 7 S15 (1,7x2,7) 3720x1,7/2 =3162 Ngoài ra tại đầu thừa của dầm chịu một lực tập trung do sàn và dầm bo truyền vào có giá trị là 3720x(2,7+0,95)x0,85/2+25000x0,4x0,1x2,7/2=7121N. Tại nhịp FG có một lực tập trung từ dầm chiếu tới truyền vào có giá trị là : P2 = 28,24 + (2,7+1,8).0,9.3720/2 = 31253 N b) Do trọng lượng tường truyền lên dầm: Trong kết cấu khung chịu lực, người ta quan niệm tường chỉ đóng vai trò bao che, không tham gia chịu lực nên lực do tường truyền vào dầm chỉ là trọng lượng bản thân của nó. Với dầm trục B các mãng tường đặt trên các cửa, xem gần đúng tải trọng tác dụng lên dầm là toàn bộ trọng tường như tường đặc + cửa phân bố đều trên dầm. Tường ở đây xây gạch lỗ dày 200 có g=15000N/m3, được trát vữa 2 bên mỗi lớp dày 1,5cm có g=16000N/m3. Lấy trung bình cho lớp tường dày 200 có g=15130N/m3 Đối với mảng tường đặc bằng thí nghiệm người ta thấy chỉ có phạm vi tường góc 60o là truyền lực lên dầm, còn lại tạo lực tập trung truyền xuống cột. (Thực tế trong thi công tại vị trí cột có tường người ta có đặt thép chờ) Trọng lượng tường truyền lên dầm qui về lực phân bố được tính ở bảng 2.3 Bảng 2.2 Trọng lượng tường truyền lên dầm Số TT Nhịp gtường (N/m) Gcữa (N/m) nc Sc (m2) Ft (m)2 q (N/m) 1 A – B (6,90) 0,23.15130 = 3480 400 1,2 1,2.2,7+1,7.2,6 = 7,66 6,6.3,35-7,66 =14,45 (3480.14,45+ 1,2.400.7,66)/ 6,9 = 7820,7 2 B – C (6,90) 0,23.15130 = 3480 400 1,2 2.1,2.2,7 = 6,48 6,6.3,35-6,48 =15,63 (3480.15,63+ 1,2.400.6,48)/ 6,9 = 9595,2 3 C – D (6,90) 0,23.15130 = 3480 400 1,2 1,2.2,7+1,7.2,6 = 7,66 6,6.3,35-7,66 =14,45 (3480.14,45+ 1,2.400.7,66)/ 6,9 = 7820,7 4 D – E (6,90) 0,23.15130 = 3480 400 1,2 1,2.2,7+1,7.2,6 = 7,66 6,6.3,35-7,66 =14,45 (3480.14,45+ 1,2.400.7,66)/ 6,9 = 7820,7 5 E – F (6,90) 0,23.15130 = 3480 400 1,2 1,2.2,7+1,7.2,6 = 7,66 6,6.3,35-7,66 =14,45 (3480.14,45+ 1,2.400.7,66)/ 6,9 = 7820,7 6 E – F (6,90) 0,23.15130 = 3480 400 1,2 1,2.0,4.3 = 1,44 5,1.3,35-1,44 =15,645 (3480.15,45+ 1,2.400.1,44)/ 6,9 = 7892 Vậy tĩnh tải mà dầm phụ trục B phải chịu là: Lực tập trung truyền vào dầu thừa là 9384 N 2.Hoạt tải: a) Do sàn truyền vào dầm: Bảng 2.3 Hoạt tải các ô sàn truyền vào dầm STT Ô bản gs.l/2(N/m) 1 S1 (6,90x7,20) 2600x6,9/2 =8970 2 S1A (6,9x7,20) 2600x6,9/2 =8970 3 S2 (6,9x7,20) 2600x6,9/2 =8970 4 S9 (3,6x6,90) 2600x6,9/2 =8970 5 S12 (1,80x3,60) 2600x1,8/2 =2340 6 S11 (2,70x6,9) 2600x2,7/2 =3510 7 S15 (1,7x2,7) 2600x1,7/2 =2210 Hoạt tải do lực tập trung truyền vào dầm từ ô sàn 15 và dầm bo là 2600x(2,7+0,95)x1,35/2 = 6406 N Hoạt tải do lực tập trung tại nhịp FG có giá trị là : P2 = 4,272.1,65.1,6 + 2600.(1,8+3,6).0,9/4 = 14437 N II.4 Sơ đồ tải trọng và nội lực: 1. Sơ đồ tải trọng: a) Tĩnh tải: b) Hoạt tải được phân thành các trường hợp như sau: - Hoạt tải 1: Hoạt tải 2: Hoạt tải 3: Hoạt tải 4: - Hoạt tải 5: Hoạt tải 6: Hoạt tải 7: 2. Tính toán nội lực trong dầm: Dầm được tính theo sơ đồ đàn hồi. Nội lực trong dầm được xác định bằng sap2000 Tĩnh tải : Hoạt tải : - Hoạt tải 1: Hoạt tải 2: Hoạt tải 3: - Hoạt tải 4: Hoạt tải 5: Hoạt tải 6: Hoạt tải 7: 3. Tổ hợp nội lực trong dầm: Sau khi tính toán nội lực do tĩnh tải và các trường hợp hoạt tải gây ra trên dầm, ta tiến hành tổ hợp nội lực để được nội lực nguy hiểm nhất, từ đó bố trí cốt thép cho dầm. II.5 Tính toán cốt thép trong dầm: Cấp độ bền của bê tông là B20, cốt thép nhóm AII Tra bảng phụ lục ta có: Rb = 11,5MPa, Rs = 280MPa Tính theo công thức: = = = 0,236 =0,236(1-0,5.0,236) = 0,21 Giả thiết a = 4cm: ho = h –a = 65 – 4 = 61cm a. Đối với các tiết diện ở gần gối, tính cốt thép như tiết diện chữ nhật Tính : = Nếu Tra bảng ta được Tính As: As = Tính và phải bảo đảm =0,05% b. Đối với các tiết diện ở giữa nhịp: M Vì dầm và sàn đổ toàn khối với nhau nên ta tính toán dầm theo cấu kiện có tiết diện chữ T theo cường độ trên tiết diện thẳng góc có cánh nằm trong vùng nén. + h : chiều cao tiết diện + ho = h - a: chiều cao tính toán tiết diện + : chiều dày cánh + Bề rộng của cánh không được vượt quá giới hạn nhất định để đảm bảo cánh cùng tham gia chịu lực cùng với sườn. = 2.Sc + b Sc: độ vươn của cánh, Sc là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: - - với lo là khoảng cách thông thuỷ giữa hai dầm song song nhau - 6 x = 6x100 = 600 Vì lý do an toàn nên chọn Sc = 500 mm để tính toán cho tiết diện chữ T. Vậy bề rộng cánh của mỗi tiết diện có giá trị như sau: Tiết diện Độ vươn cánh Sc Bề rộng cánh (mm) (mm) 300x550 500 1300 + Xác định môment ứng với trường hợp trục trung hoà qua mép dưới của cánh và mép trên của sườn: - Tiết diện 300x550: Mf = 11,5.103.0,1.1,3.(0,61 - 0,5.0,1) = 837,2 kN.m So sánh với nội lực tiết diện do ngoại lực gây nên: - Nếu MmaxMf: trục trung hoà qua cánh, tính toán như tiết diện chữ nhật (xh) - Nếu Mmax Mf: trục trung hoà qua sườn, tính toán như tiết diện chữ T * Tính toán cốt thép cho trường hợp MmaxMf: với tiết diện tính toán (xh) + Xác định và kiểm tra điều kiện hạn chế: m = R Đối với bêtông cấp độ bền B20, cốt thép chịu lực AII tra bảng có: R = 0,623 ; R = 0,429 + Xác định = + Diện tích cốt thép cần thiết: (cm2) với + Chọn đường kính cốt thép có tổng diện tích tiết diện + Nếu m R : Xảy ra hiện tượng phá hoại dòn tăng diện tích tiết diện hoặc tính toán cốt kép. * Trường hợp M > Mf: trục trung hoà qua sườn, tính toán theo tiết diện chữ T - Xác định môment tiết diện: Mmax = - Tính toán và kiểm tra điều kiện hạn chế: m = R = 0,429 Tính toán = Diện tích cốt thép cần thiết: + Chọn đường kính cốt thép có tổng diện tích tiết diện + Kiểm tra hàm lượng cốt thép: = ; điều kiện: min max với min = 0,1% và max = Hàm lượng cốt thép hợp lý trong dầm (%) = 0,8%1,5% * Tính toán cốt treo chịu lực tập trung P do Dầm chiếu tới truyền vào: + Kiểm tra điều kiện: P.(1- Trong đó: P (kN): Tổng tải trọng tác dụng tập trung lên dầm Hình 3.8.Sơ đồ tính cốt treo của dầm D1 P = 14,437+31,253 = 45,69 kN, hs = 35cm (45,69).(1- ) 19,47 kN + Dùng cốt treo 6 có Rsw = 175 MPa = 17,5 kN/cm2 + Diện tích cốt treo cần thiết: Asw cm2 Chọn 36, số nhánh n=2, khoảng cách s=50 và đặt theo cấu tạo trong phạm vi hs=35cm * Tính toán cốt thép đai trong dầm: dùng lực cắt lớn nhất trong dầm để kiểm tra cốt đai cho toàn dầm, giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu: 6, s = 150mm Qmax = 145 kN tại tiết diện 3-3 nhịp A-B Tĩnh tải tại nhịp này có giá trị sau khi quy đổi là: g = 32,511 kN Hoạt tải tại nhịp này có giá trị sau khi quy đổi là: p = 16,376 kN Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính theo: Gỉa thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu: 6, s = 150mm. =1,032 < 1,3 = 1 – 0,01.11,5 = 0,885 = 0,3.1,032.0,885.11,5.300.610 = 576624N=576,624k N>Qmax vậy đã thoả mãn điều kiện trên Tính Mb theo điều kiện Mb = = 0 vì tiết diện là chữ nhật = 0 vì không có lực nén hoặc lực kéo = 2 đối với bê tông nặng Mb = 2.1.0,9.300.6102=2009,3.106N.mm = 200,93kN.m Tính q1 = g + = 31,511 +16,376/2 = 39,699 kN/m Tính Qb1 theo: Qb1 = =2= 89,31kN Qmax = 145kN thì ==16,24kN/m kiểm tra điều kiện 45,65 kN/m >16,24 kN/m Lấy giá trị q lớn để tính cốt thép: Chọn đai 8 hai nhánh, tính khoảng cách ở gần gối tựa. s = = = 495,8 mm Do đó phải chọn cốt đai theo cấu tạo tối thiểu: khoảng cách cốt thép ngang phụ thuộc vào chiều cao tiết diện h như sau + Khi h thì lấy không lớn hơn h/2 và không lớn hơn 150mm + Khi h>450mm thì lấy không lớn hơn h/3 và không lớn hơn 500mm + Trên các phần còn lại của nhịp khi chiều cao tiết diện lớn hơn 300mm thì lấy không lớn hơn 3/4h và không lớn hơn 500mm Chọn cốt đai theo cấu tạo như sau: + Ở khu vực gần gối tựa: 8, hai nhánh, s = 150mm + Ở khu vực giữa dầm : 8, hai nhánh, s = 200mm Tính chiều dài khu vực gần gối tựa: l1 không được nhỏ hơn l/4.