Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Thành phố Hồ Chí Minh Năm 2014 Mục lục I Cơ sở dữ liệu 4 1 Vật liệu sử dụng 4 2 Sơ bộ kích thước tiết diện sàn 5 II Xác định.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Mục lục Số liệu STT 47 Đề 01 11 12,75 950 1,2 I Cơ sở liệu Vật liệu sử dụng - Bê tông B35: - Thép CB300-V: = = 2600 kG/cm2 - Cáp dự ứng lực: Loại cáp: ASTM – A416 Cáp dự ứng lực loại: sợi Đường kính : 15,24mm Diện tích mặt cắt danh định: Trọng lượng danh định: Cường độ chịu cắt: 1670 Mpa Cường độ chịu kéo Lực đứt cáp tối thiểu: Mudun đàn hồi: Cốt théo loại AIII: Sơ kích thước tiết diện sàn Chọn sàn điển hình có kích thước 12750x12750 mm Chọn II Xác định tải trọng Tĩnh tải Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày m Khối lượng thể tích Tải trọng tiêu chuẩn Gạch ceramic 300x300 Lớp vửa lót M50 Sàn bê tơng cốt thép Hệ trần treo 0,01 20 0,2 Hệ số Tải vượt tải trọng tính tốn 1,1 0,22 0,03 18 0,54 1,3 0,702 0,32 25 1,1 8,8 0,5 1,1 0,55 Tổng 9,24 10,27 2 Hoạt tải III Kiểm tra điều kiện chọc thủng Điều kiện chọc thủng sàn vùng cột không xét tới lực nén trước: sàn cột giao điểm trục trục B Kích thước cột: Chiều dày sàn Bê tơng cấp độ bền B35 có Điều kiện chọc thủng: Với: Trong đó: Khoảng cách từ điểm xét mép cột đến hai trục vng góc qua tim cột Chiều cao có ích tính từ trọng tâm cốt thép phía đến mép phía sàn, ta có: Tính lực cắt tính tốn, theo cơng thức: Vậy sàn dày 320 mm không đảm bảo điều kiện chống đâm thủng, yêu cầu phải làm mũ cột, kích thước mũ cột (3000x3000x500) mm, 500mm chiều cao mũ cột Lực chọc thủng: Do đó, khả chống chọc thủng sàn là: Trong chu vi trung bình tháp chọc thủng, xác định theo công thức IV Xác định nội lực sàn Sơ đồ dãy strip - Ở dãy cột: L/4 - Ở dãy nhịp: L/2 Kết tính nội lực Dùng phần mền SAFE tính nội lực sàn thơng qua việc chia dải V Sơ thiết kế quỹ đạo cáp Sơ cáp Dãy tríp Phương X XC-A XG-AB XC-B trái XC-B phải XG- BC XC-C trái XC-C phải XG-CD XC-D Phương Y YC-1 YG-12 YC-2 trái YC-2 phải YG-23 YC-3 trái YC-3 phải YG-34 YC-4 trái YC-4 phải YG-45 YC-5 trái YC-5 phải YG-56 YC-6 L B Số bó Số cáp/bó 11 11 11 11 11 11 11 11 11 2.75 5.5 2.75 3.188 6.375 3.188 2.75 5.5 2.75 4 4 5 5 5 5 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 2.75 5.5 2.75 3.188 6.375 3.188 2.75 5.5 2.75 3.188 6.375 3.188 2.75 5.5 2.75 6 5 5 5 5 5 5 5 5 Thiết kế quỹ đạo cáp Khoảng cách mép sàn đến cáp Thép gia Khoảng cách từ mép sàn đến cáp cường (mm) mm m m Gố Nhị Vị trí gối (mm) Vị trí nhịp (mm) m m i p Phươn Phươn Phươn Phươn gX gY gX gY 19 320 20 Chọn 16 10 254.5 255 274.5 275 44.5 45 64.5 65 (Thép gia cường bảng thép gia cường sơ bộ, chưa tính tốn) Các giá trị , xác định Trong : Là giá trị từ mép sàn đến trọng tâm cáp tính từ cơng thức sau Nếu Kí hiệu X - 12 X - 23 X - 34 X - 45 X - 56 Y - AB L mm m mm mm mm mm mm 11000 12750 11000 12750 11000 11000 160 255 255 255 255 160 45 45 45 45 45 65 255 255 255 255 160 275 1100 1275 1100 1275 1100 1100 1100 1275 1100 1275 1100 1100 -2172500 -4819500 -4158000 -4819500 -4262500 -1754500 n 12523500000 30724312500 22869000000 30724312500 22869000000 10345500000 l -95 95 -115 L’ mm mm mm 4770 6375 5500 6375 6230 4543 30 45 45 45 40 25 40 45 45 45 30 40 Y - BC Y - CD 12750 11000 275 275 65 65 275 160 1275 1275 1100 1100 -4819500 -4284500 30724312500 22869000000 115 6375 6457 45 40 45 25 VI Phương pháp tính Tính cốt thép sàn ứng lực trước Bê tông sử dụng loại cấp độ bền B35 có: Chọn thép cường độ cao bện thành bó, bó có sợi Cường độ tiêu chuẩn cường độ chịu kéo tính tốn mơdun đàn hồi nên dự kiến đặt lớp thép ứng lực trước, quỹ đạo thép uốn theo biểu đồ momen dải Hàm lượng cốt thép thường kết cấu sàn ứng lực trước bố trí nhằm đảm bảo khả chống nứt tăng khả chịu lực kết cấu Cốt thép thường chọn loại có đường kính d >12 mm, khoảng cách khơng lớn 2h 30 cm Với sàn tính ta có: Trong sàn không dầm, cốt thép thường phải đặt hai lớp; chọn thép CB300-V có = = 2600 kG/cm2, =20.105 kG/cm2, đường kính 14 khoảng cách a250, diện tích chọn: Vậy ta đặt thép thường lớp théo cấu tạo: Xác định ứng xuất căng Trong đó: - Căng phương pháp học: Thay số vào ta có 10 Trong đó: k = bê tơng đơng cứng tự nhiên; Ro - cường độ khối vuông bê tông lúc truyền ứng lực (buông cốt thép); ứng sức nén trước bê tông ngang mức trọng tâm cốt thép kéo căng; tính có kể đến ứng suất hao có: Trong trường hợp sử dụng phương pháp căng sau, sơ chọn: Do đó: Tổng tốn hao ứng suất bao gồm: - Tổn hao trình chế tạo: - Tổn hao trình sử dụng: Tính thép dự ứng lực trước cho sàn Dựa vào giá trị nội lực bảng biểu đồ tiết diện ta nhận thấy: để đơn giản tính tốn thi cơng, đồng thời thiên an tồn cần tính cốt thép ứng lực trước cho tiết diện gối nhịp Tiết diện chọn tính tốn có giá trị nội lực lớn tiết diện biểu đồ Cụ thể cần tính thép cho hai mặt cắt sau: 13 - Mặt cắt chọn tính thép cho dải cột có: = 140,3 Tm (gối trục B-5); - Mặt cắt chọn tính thép cho dải nhịp có: = 48,5 Tm (Nhịp 4-5); a Tính thép ứng lực trước cho dải cột trụ Do tính chất thép ứng lực trước kéo dài suốt dải nên cốt thép tính chọn theo nội lực lớn đặt theo hai phương Tính toán thép ứng lực trước theo điều kiện cường độ: Điều kiện cường độ cấu kiện tiết diện chữ nhật chịu uốn với trường hợp khơng có cốt căng vùng nén: Cốt thép thường đặt đối xứng nên có Thép CB300-V có = = 2600 kG/cm2 Vậy chiều cao vùng nén xác định theo công thức: Lớp bảo vệ cốt thép thường chọn ; Do hai lớp xen kẽ nên: chiều cao làm việc thép ứng lực trước, Hệ số hạn chế chiều cao vùng nén theo cơng thức: Trong đó: 14 - ứng suất cốt thép; Giá trị xác định với hệ số kể đến tổn hao ứng suất Tiết diện tính tốn có bxh = 594x32 cm Sơ nhịp 11m 11 bó cáp A416 khoảng cách bó dãy cột a = 600 mm;ở nhịp a=1200mm , nhịp 12,75m 13 bó cáp A416 khoảng cách bó dãy cột a = 600 mm;ở nhịp a=1100mm , bó sợi Để thiên an tồn ta tính cáp cho lớp đặt dưới, vị trí cột bó có chiều cao làm việc nhỏ Ta có: Điều kiện chiều cao vùng nén: Điều kiện cường độ: Ta nhận thấy giá trị vế biểu thức sau: Thỏa mãn điều kiện cường độ b Tính tốn kiểm tra cường độ giai đoạn sau căng (lúc chưa gỡ ván khuôn) Coi bê tông cốt thép thể thống nhất, tính tốn bê tơng cốt thép giai đoạn đàn hồi Khi buông cốt thép ứng lực trước bê tơng bị nén lại, ta phải kiểm tra khả chịu nén bê tông chưa chịu tải trọng (chưa dỡ ván khuôn) Xét tiết diện sàn bxh = 594x32 cm, tính tốn sàn cấu kiện chịu nén lệch tâm với lực gây nên có độ lớn sau: 15 Trong đó: = 14 cm2; - giá trị ứng suất cáp, lấy giá trị ứng lực trước sau chế tạo, có kể đến hao tổn trình chế tạo Ta có: Thay số: Tính tốn ứng suất bêtông theo công thức cho mép tiết diện với Trong đó: : mơmen qn tính tiết diện; : diện tích tiết diện Trong đó: - cường độ khối vuông bê tông lúc truyền ứng lực (buồng cốt thép), lấy 0,65 cường độ mác bê tông thiết kế, Khi bê tông đạt 75% cường độ thì: Vậy bê tơng đạt 75% cường độ ta tiến hành căng ứng lực trước c Tính tốn tiết diện theo khả chống nứt Kết cấu sàn cơng trình tính theo u cầu không xuất vết nứt Giá trị nội lực kiểm tra khả chống nứt giá trị tiêu chuẩn: Khả chống nứt theo tiết diện thẳng góc cấu kiện chịu uốn xác định theo cơng thức: 16 Trong đó: - cường độ chịu kéo bêtơng tính theo trạng thái giới hạn hai, với bêtơng cấp độ bền B35 có - momen kháng chống nứt tiết diện tương đương mép chịu kéo – momen ứng lực trước, gây lấy trục qua đỉnh lõi nằm xa so với vùng bêtông chịu kéo cần kiểm tra chống nứt Với: – khoảng cách từ đỉnh lõi nói tới trọng tâm tiết diện tương đương; - độ lệch tâm lực lấy trọng tâm tiết diện tương đương Giá trị xác định theo công thức: Trong đó: - momen qn tính tiết diện bê tông vùng nén, cốt thépvà lấy đôi với trục trung hồ - momen tĩnh diện tích vùng bê tơng chịu kéo lấy trục trung hồ; - chiều cao vùng nén chưa xuất vết nứt Vị trí trục trung hồ xác định từ điều kiện hàng không mômen tinh tiết diện tương đương: Trong đó: a - hệ số quy đổi diện tích cốt thép bê tơng , - môđun đàn hồi thép thường bê tông tông; - mơmen tĩnh diện tích bê tơng vùng nén, diện tích cốt thép lấy trục trung hồ; - diện tích bê tơng vùng kéo Gọi (cm) khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén chịu kéo ngồi cùng, ta có: 17 Thay vào ta có Giá trị momen ứng lực trước gây (có kể đến tổn hao ứng suất) lấy trục qua đỉnh lõi nằm xa so với vùng bê tông chịu kéo cần kiểm tra chống nứt Thay số VI Tính tốn kiểm tra độ võng tồn phần sàn Xác định tải trọng: Kích thước dãi sàn Tĩnh tải: Hoạt tải: (Phần dài hạn hoạt tải 30 ) Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dài hạn: Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng ngắn hạn: 18 Các tính tốn khơng kể đến tải trọng ngang Với dải rộng b= 5,94 m ta có tải trọng phân bố theo chiều dài: Xác định nội lực: Mômen uốn tải trọng tiêu chuẩn tác dụng ngắn hạn: Xác định tổng mơmen tính tốn nhịp: Mơmen âm tiết diện mép cột: Mômen âm tiết diện nhịp: Khi tính võng nhịp lấy: Mômen uốn tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dài hạn: Tổng mômen dài hạn tiêu chuẩn nhịp: Khi tính võng nhịp lấy: Tính độ võng tồn phần Độ võng tồn phần xác định theo cơng thức a Tính : độ võng tác động ngắn hạn tải trọng - Tính với v=0,45 19 tiết diện chữ nhật nên Tính: Tính Tính với Tính độ cong nhịp tắc dụng ngắn hạn tải trọng Tính b Tính độ võng tác dụng dài hạn tải trọng - Tính với v=0,15 tiết diện chữ nhật nên Tính: Tính Tính với Vùng kéo không xuất vết nứt, ta lấy giá trị để tính tốn Lúc ta có: 20 Tính độ cong nhịp tắc dụng ngắn hạn tải trọng Tính c Tính Cơng thức tính độ vồng gây từ biến bê tông cấu kiện vòng lên tác dụng ứng suất trước theo cơng thức: Ta có:Tổn hao từ biến Vậy có: d Tính - Tính mơmen lực căng cáp gây ra: - Tính lực phân bố lực căng cáp nhịp: - Tính lực phân bố lực căng cáp gối: Trong đó: n - số sợi cáp dải tính tốn - khoảng cách trục đặt lực kéo trọng tâm cáp nhịp, P - lực kéo cáp tiết diện khảo sát; - diện tích bện cáp cường độ cao - giá trị ứng suất cáp, lấy giá trị ứng lực trước sau chế tạo, có kể đến thao tổn trình chế tạo: Thay số: p=1,4 = 16276,93 (kG) = 16,28T 21 Lực căng cáp cho dải sàn 5,5m, căng 11 bện: P= 11x14 = 154; Mômen uốn đầu dải 5,5 m: M = 154 x 0,098 =15,092 Tm; - Chiều dài nhịp dầm quy ước nhịp ; - Chiều dài nhịp dầm quy ước gối - Tải phân bố theo dải căng cấp: + Gối biên: + Gối giữa: Ghi chú: Các lực P đặt đầu tải với lực phân bố , đặt dải biên đặt dải Sử dụng phần mềm Etab cho kết biểu đổ mômen giá trị độ vồng fv Point Load DV DV DV DV DV UX 0.099 0.000 0.000 -0.065 0.085 UY 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 UZ (cm) 0.000 0.000 0.000 0.000 0.548 RX 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 RY 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.005 RZ 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 22 DV 0.655 0.052 0.000 0.000 DV 0.488 0.036 0.000 0.000 DV 0.356 0.000 0.000 0.000 DV 0.564 0.000 0.000 0.000 10 DV 0.289 0.000 0.000 0.000 11 DV 0.547 -0.035 0.000 0.000 12 DV 0.845 -0.054 0.000 0.000 13 DV 0.486 -0.065 0.000 0.000 Từ giá trị độ vồng bảng, trị số lớn , Tại điểm 12 hình 0.000 0.004 -0.005 0.000 0.004 -0.005 0.0000 0.004 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Độ võng toàn phần xác định theo cơng thức Dựa vào kết tính Vậy ta có độ võng tồn phần tiết diện nhịp dải tính tốn là: Kết luận: Sàn ứng lực trước, thiết kế thỏa mãng điều kiện cường độ biến dạng nứt võng 23 ... mm mm 11 000 12 750 11 000 12 750 11 000 11 000 16 0 255 255 255 255 16 0 45 45 45 45 45 65 255 255 255 255 16 0 275 11 00 12 75 11 00 12 75 11 00 11 00 11 00 12 75 11 00 12 75 11 00 11 00 - 217 2500 -4 819 500 - 415 8000... 2.75 5.5 2.75 3 .18 8 6.375 3 .18 8 2.75 5.5 2.75 4 4 5 5 5 5 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 2.75 5.5 2.75 3 .18 8 6.375 3 .18 8 2.75 5.5 2.75 3 .18 8 6.375 3 .18 8 2.75 5.5 2.75 6 5 5 5 5... Y YC -1 YG -12 YC-2 trái YC-2 phải YG-23 YC-3 trái YC-3 phải YG-34 YC-4 trái YC-4 phải YG-45 YC-5 trái YC-5 phải YG-56 YC-6 L B Số bó Số cáp/bó 11 11 11 11 11 11 11 11 11 2.75 5.5 2.75 3 .18 8 6.375