Đồ án Trung tâm bưu chính viễn thông đa phương tiện Huế

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN DẦM A. TÍNH DẦM TRỤC B (DẦM D2): I. SƠ ĐỒ VÀ VỊ TRÍ DẦM : Sơ đồ tính dầm : - Dầm liên tục có gối tựa là cột, chịu tải trọng theo phương đứng. II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM: 1. Tĩnh tải : Tĩnh tải tác dụng lên dầm bao gồm: - Trọng lượng bản thân dầm. - Tải trọng các ô bản truyền vào. - Tải trọng từ các dầm phụ khác truyền vào. - Trọng lượng tường truyền xuống dầm. a. Trọng lượng bản thân dầm: Sơ bộ chọn kích thước tiết diện dầm: - Dầm khung (Dầm trục 1,2,..) : nhịp dầm lmax = 8 m. hd = (¸).l = (¸).8 = 40 ¸ 60 (cm). Chọn hd = 650 mm, bd = 250mm. - Dầm dọc nhà (Dầm trục A,B,C,D) : nhịp dầm lmax = 7,8m. hd = (¸).l = (¸).7,8 = 39 ¸ 67 (cm). Chọn hd = 650mm, bd = 250mm. + Trọng lượng phần bêtông : gbt = n.γbt.b.(h - hb) = 1,1.2500.0,25.(0,65-0,13) = 375,5 daN/m. + Trọng lượng phần vữa trát : gtr = n.γtr.δ.(b +2.h – 2.hb) = 1,3.1800.0,02.(0,25 +2.0,65 – 2.0,13) = 71,32 da/m. => Tổng trọng lượng bản thân : gbt = 375,5 + 71,32 = 446,82 daN/m. b. Tải trọng từ các ô bản truyền vào: Xem gần đúng tải trọng do sàn truyền vào dầm phân bố theo diện chịu tải. Từ các góc bản, vẽ các đường phân giác ( chia sàn thành các phần 1, 2, 3, 4. Phần 1 truyền vào dầm D1. Phần 2 truyền vào dầm D2. Phần 3 truyền vào dầm D3. Phần 4 truyền vào dầm D4. Gọi gs là tải trọng tác dụng lên ô sàn. Tải trọng tác dụng từ sàn truyền vào dầm : D1, D2 : Tải trọng hình thang D3, D4 : Tải trọng tam giác Để đơn giản người ta quy đổi các tải trọng hình thang và tam giác đó về phân bố đều (gần đúng). Dầm D1, D2 : q = (1- 2b2 + b3).gs.l1/2 ; () Dầm D3,D4 : ( Việc qui đổi này dựa trên cơ sở momen do tải trọng hình thang hay tam giác gây ra = momen do tải trọng qui đổi gây ra). + Đối với 2 nhịp biên (Nhịp 1-3,4-6) : Ô sàn S1 : (Tải trọng hình thang) (bên trái trục B) β = qtđ = (1 - 2β2 +β3). = (1-2.0,4042 + 0,4043).803,3.6,3/2 = 1872,5 daN/m Ô sàn S3 (Tải trọng hình thang) (bên phải trục B) β = qtđ = (1-2β2 +β3). = (1-2.0,4042 + 0,4043).705,62.6,3/2 = 1644,28(daN/m) + Đối với nhịp giữa (Nhịp 3-4) : Ô sàn S2 (tải trọng hình thang) : (bên trái trục B) β = qtđ = (1 - 2β2 +β3). = (1-2.0,3942 + 0,3943).803,3.6,3/2 = 1899,5(daN/m) Ô sàn S4 (tải trọng hình thang ) : (bên phải trục B) β = qtđ = (1 - 2β2 +β3). = (1-2.0,3942 + 0,3943).705,62.6,3/2 = 1668,56(daN/m) 2. Hoạt tải : - Hoạt tải do các ô sàn truyền vào. a. Hoạt tải do các ô sàn truyền vào : Cách tính hoàn toàn tương tự với tĩnh tải do các ô sàn truyền vào chỉ thay tĩnh tải sàn gs bằng hoạt tải sàn ps. + Đối với 2 nhịp biên (Nhịp 1-3,4-6) : Ô sàn S1 : (Tải trọng hình thang) (bên trái trục B) β = qtđ = (1 - 2β2 +β3). = (1-2.0,4042 + 0,4043).240.6,3/2 = 559,2 (daN/m) Ô sàn S3 (Tải trọng hình thang) (bên phải trục B) β = qtđ = (1 - 2β2 +β3). = (1-2.0,4042 + 0,4043).240.6,3/2 = 559,2 (daN/m) + Đối với nhịp giữa (Nhịp 3-4) : Ô sàn S2 (trọng hình tải thang) : (bên trái trục B) β = L1/2.L2=6,3/2.8 = 0,393 qtđ = (1 - 2β2 +β3).ps.L1/2 = (1-2.0,3932 + 0,3933).240.6,3/2 = 567,52(daN/m) Ô sàn S4 (tải trọng hình thang ) : (bên phải trục B) β = L1/2.L2=6,3/2.8 = 0,393 qtđ = (1 - 2β2 +β3). ps.L1/2 = (1-2.0,42 + 0,43).240.6,3/2 = 567,52 (daN/m) Từ đó ta có được Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng lên dầm D1(Bảng II.1) BẢNG TỔNG HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM D1(Bảng II.1) Loại tải trọng Nhịp 1_3 3_4 4_6 N/nhân TĨNH TẢI Phân bố Do sàn (daN/m) 3516,78 3568,06 3516,78 B. thân(daN/m) 446,82 446,82 446,82 HOẠT TẢI Phân bố Do sàn (daN/m) 1118,4 1135,04 1118,4 Tổng tt phân bố Tĩnh tải 3963,6 4041,9 3963,6 Hoạt tải 1118,4 1135,04 1118,4 3. Sơ đồ tính toán: a. Sơ đồ tĩnh tải: b. Sơ đồ hoạt tải toàn phần : * Hoạt tải được phân thành các trường hợp như sau: - Hoạt tải 1: - Hoạt tải 2: - Hoạt tải 3 : II. TÍNH TOÁN NộI LỰC TRONG DẦM: Tính toán nội lực dầm trục B bằng phần mềm tính kết cấu SAP2000 VERSION9 Kết quả tính toán được thể hiện như sau : BẢNG TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRƯỜNG HỢP TĨNH TẢI NHỊP TIẾT DIỆN TH TẢI TRỌNG Q (KN) M (KN.m) 1 0 TT 122.64 0.00 1 1.95 TT 45.35 163.80 1 3.9 TT -31.94 176.88 1 5.85 TT -109.23 39.25 1 7.8 TT -186.52 -249.10 2 0 TT 161.68 -249.10 2 2 TT 80.84 -6.59 2 4 TT 0.00 74.25 2 6 TT -80.84 -6.59 2 8 TT -161.68 -249.10 3 0 TT 186.52 -249.10 3 1.95 TT 109.23 39.25 3 3.9 TT 31.94 176.88 3 5.85 TT -45.35 163.80 3 7.8 TT -122.64 0.00 BIỂU ĐỒ M (N.m) BIỂU ĐỒ Q (N) BẢNG TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRƯỜNG HỢP HOẠT TẢI 1 NHỊP TIẾT DIỆN TH TẢI TRỌNG Q (KN) M (KN.m) 1 0 HT1 37.89 0.00 1 1.95 HT1 16.08 52.62 1 3.9 HT1 -5.73 62.71 1 5.85 HT1 -27.54 30.28 1 7.8 HT1 -49.35 -44.68 2 0 HT1 6.99 -44.68 2 2 HT1 6.99 -30.71 2 4 HT1 6.99 -16.73 2 6 HT1 6.99 -2.76 2 8 HT1 6.99 11.22 3 0 HT1 -1.44 11.22 3 1.95 HT1 -1.44 8.41 3 3.9 HT1 -1.44 5.61 3 5.85 HT1 -1.44 2.80 3 7.8 HT1 -1.44 0.00 BIỂU ĐỒ M (N.m) BIỂU ĐỒ Q (N) BẢNG TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRƯỜNG HỢP HOẠT TẢI 2 NHỊP TIẾT DIỆN TH TẢI TRỌNG Q (KN) M (KN.m) 1 0 HT2 -4.70 0.00 1 1.95 HT2 -4.70 -9.16 1 3.9 HT2 -4.70 -18.32 1 5.85 HT2 -4.70 -27.48 1 7.8 HT2 -4.70 -36.65 2 0 HT2 45.40 -36.65 2 2 HT2 22.70 31.46 2 4 HT2 0.00 54.16 2 6 HT2 -22.70 31.46 2 8 HT2 -45.40 -36.65 3 0 HT2 4.70 -36.65 3 1.95 HT2 4.70 -27.48 3 3.9 HT2 4.70 -18.32 3 5.85 HT2 4.70 -9.16 3 7.8 HT2 4.70 0.00 BIỂU ĐỒ M (N.m) BIỂU ĐỒ Q (N) BẢNG TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRƯỜNG HỢP HOẠT TẢI 3 NHỊP TIẾT DIỆN TH TẢI TRỌNG Q (KN) M (KN.m) 1 0 HT3 1.44 0.00 1 1.95 HT3 1.44 2.80 1 3.9 HT3 1.44 5.61 1 5.85 HT3 1.44 8.41 1 7.8 HT3 1.44 11.22 2 0 HT3 -6.99 11.22 2 2 HT3 -6.99 -2.76 2 4 HT3 -6.99 -16.73 2 6 HT3 -6.99 -30.71 2 8 HT3 -6.99 -44.68 3 0 HT3 49.35 -44.68 3 1.95 HT3 27.54 30.28 3 3.9 HT3 5.73 62.71 3 5.85 HT3 -16.08 52.62 3 7.8 HT3 -37.89 0.00 BIỂU ĐỒ M (N.m) BIỂU ĐỒ Q(N.m) III. TỔ HỢP NỘI LỰC : 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. BẢNG TỔ HỢP MOMENT M DẦM D2 Phần tử Tiết diện  Trường hợp tải trọng TT HT1 HT2 HT3 Mmin Mmax 1-3 0 0 0.000 0.00 0.0000 0.00 0.00 3.9 98.96 62.71 -18.32 5.61 -18.32 98.96 7.8 -124.52 -44.68 -36.65 11.22 -124.52 11.22 3-4 0 -249.10 -44.68 -36.65 11.22 -249.10 11.22 4 74.25 -16.73 54.16 -16.73 -16.73 74.25 8 -249.10 11.22 -36.65 -44.68 -249.10 11.22 4-6 0 -249.10 11.22 -36.65 -44.68 -249.10 11.22 3.9 176.88 5.61 -18.32 62.71 -18.32 176.88 7.8 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BẢNG TỔ HỢP LỰC CẮT Q DẦM D2 Phần tử Tiết diện  Trường hợp tải trọng TT HT1 HT2 HT3 Qmin Qmax 1-3 0 122.644 37.889 -4.70 1.4380 -4.70 122.64 3.9 -31.94 -5.73 -4.70 1.44 -31.94 1.44 7.8 -186.52 -49.35 -4.70 1.44 -186.52 1.44 3-4 0 161.68 6.99 45.40 -6.99 -6.99 161.68 1.95 0.00 6.99 0.00 -6.99 -6.99 6.99 5.85 -161.68 6.99 -45.40 -6.99 -161.68 6.99 4-6 7.8 186.52 -1.44 4.70 49.35 -1.44 186.52 2 31.94 -1.44 4.70 5.73 -1.44 31.94 6 -122.64 -1.44 4.70 -37.89 -122.64 4.70 V. TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM TRỤC A: 1. Chọn vật liệu : - Bêtông cấp độ bền B20 có Rb = 11,5 MPa, Rbt = 0,9 MPa. - Cốt thép AII có Rs = Rsc= 280 MPa. 2. Tính cốt thép dọc: a.Với tiết diện chịu mômen âm: Cánh nằm trong vùng kéo nên ta tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 25 x 65 cm. Chọn a0 = 4 cm Þ ho = 65 - 4= 61 cm. Tính giá trị: am = £ αR. Tính dầm theo sơ đồ đàn hồi nên kiểm tra theo điều kiện hạn chế: αm £ αR. Với bêtông B20, thép AII ta có: xR = 0,62 Þ αR = 0,429 Þ z= 0,69. Tra hệ số z theo phụ lục hoặc tính toán : z = 0,5.( 1+ ) Diện tích cốt thép: As = Sau khi tính toán được As ta kiểm tra tỷ lệ cốt thép : + m% = .100% ³ mmin = 0,1% + m% £ mmax = = = 2,54%. b. Đối với tiết diện chịu mômen dương: Cánh nằm trong vùng nén nên ta tính theo tiết diện chữ T. Bề rộng cánh dùng trong tính toán là bf’ = b + 2.Sc. Trong đó: Sc được lấy theo trị số bé nhất trong 2 trị số sau : - khoảng cách giữa 2 mép trong của dầm: .7,8 = 3,9 m. - nhịp dầm: .7,8 = 1,3 m. - 9hf = 9.0,13 = 1,17 m. Chọn Sc = 1,3 m Þ bc = 0,25 + 2 . 1,17 = 2,59 m. Chọn a = 4cm Þ ho = 65 – 4 = 61 cm. Xác định trục trung hoà : Mf = Rb.bf’.hf’.(hf’ – 0,5hf’) = 11,5.259.13.(61 - 0,5.13) = 2110267 daN.cm = 211027 N.m. Kiểm tra trục trung hoà qua bụng hay qua cánh: + Mf ³ M: Trục trung hoà qua cánh Þ Tính như tiết diện chữ nhật bfx h. + Mf < M: Trục trung hoà đi qua sườn Tính: αm = . Tra bảng phụ lục 9-Sách KẾT “CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP”,trang 373 có x . Xác định As theo công thức : As = [x.b.ho + (bf’ – b)hf’]. Kiểm tra hàm lượng cốt thép: m% =%. 2. Tính cốt thép ngang: Ta tính với tiết diện chịu lực cắt lớn nhất. Tại tiết diện bên trái gối 2 có: Qmax = 186520 (N). Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính: Qmax £ 0,3.φω1.φb1.Rb.b.h0. => Nếu không thoả mãn phải tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bêtông. + φω1 = 1+ 5αμω ≤ 1,3. α = μω = ( Giả thiết trước cốt đai Ø 6, S = 150mm). φω1 = 1+ 5αμω = 1+5.7,778.0,0015 = 1,058 <1,3 + φb1 = 1- β.Rb = 1- 0,01.11,5 = 0,885. (β = 0,01 với bêtông nặng) => 0,3.φω1.φb1.Rb.b.h0 = 0,3.1,058.0,885.11,5.250.610= 492626 (N) > Qmax => thoả mãn. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông tại gần gối tựa khi không bố trí cốt đai. Qmax ≤ 2,5Rbt.b.h0 VP = 2,5.0,9.250. 610 = 33125 N > Qmax Tính toán khoảng cách cốt đai Stt : Điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng khi chỉ dùng cốt đai chịu lực cắt : Q ≤ Qb + Qsw Trong đó : Qsw = ∑ Rsw + Asw = qsw.c; qsw = Tính Mb = φb2.(1+φf + φn).Rbt.b.h02 φf = 0 vì tiết diện là chữ nhật; φn = 0 vì không có lực nén hoặc kéo ; φb2 = 2 đối với bêtông nặng. Mb = 2.1. 90.25.612 = 16744500 N.cm =167445N.m Tính q1 = g + = 40419 + = 46011(N/m). (Với g và p lấy tại nhịp 3-4) Tính Qb1 = 175548(N). 292580 (N) > Qmax = 186520 (N). =>qsw = = = 5931 (N/m) = 5,931 N/mm Tính q0 = (N/m) >qsw = 5931 (N/m). => Lấy qsw = = 5,931 0 (N/mm) để tính khoảng cách cốt đai Chọn đai Ø 6, 2 nhánh, tính khoảng cách cốt đai ở khu vực gần gối tựa : Stt = mm. Tính Smax = = 673 mm. Chọn khoảng cách cốt đai không được vượt quá Stt và Smax đồng thời thảo mãn yêu cầu cấu tạo như sau : + Với h = 500 mm > 450 mm thì Sct < h/3 = 166mm và 300mm + Đoạn giữa nhịp Sct < 3h/4 = 375mm và 500mm. Vậy chọn khoảng cách cốt đai cho tất cả các nhịp như sau : - Trong khoảng 1/4 nhịp gần gối tựa Ø 6,2 nhánh, S = 200mm. - Trong đoạn giữ nhịp Ø 6,2 nhánh, S = 200mm 3. Tính cốt đai chịu lực giật đứt : Chỗ dầm phụ gác lên dầm chính cần tính toán cốt đai chịu lực giật đứt do tải trọng của dầm phụ gây ra. F.≤ ∑Rsw.Asw. Trong đó : F : Lực giậc đứt do tải trọng của dầm phụ gây ra hs : Khoảng cách từ vị trí đặt lực đến trọng tâm cốt dọc. ∑Rsw.Asw : Tổng lực cắt chịu bởi cốt đai đặt thêm trong vùng giật đứt * Với nhịp 3-4 : F = g + p = 40419 + 11350,4 = 51769,4 (N). hs = h0 + 100 – 650/2 = 385 mm Rsw = 175 MPa ∑Asw = 60,34 mm2. Chọn mỗi bên 2 lớp đai Ø6 có ∑Asw = 2.28,3 = 56,6 mm2 Bố trí cốt thép thể hiện trê`n bản vẽ KC02.