San Btct Ult Full

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA XÂY DỰNG DD VÀ CÔNG NGHIỆP

BÀI TẬP SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC

GVHD : PGS.TS Trương Hoài Chính

Nhóm2 : Nguyễn Thành Dũng

Đoàn Ngọc Phú

Lê Trần Khánh Phúc

Trương Thị Ngọc Anh

Nguyễn Hữu Mạnh

Trương Hoàng Lộc

Lớp : K27XDDD&CN

Đà Nẵng, tháng02 năm 2014

Sàn BTCT ứng lực trước GV:PGS.TS Trương Hoài Chính

Nhóm 2 :Nguyễn Thành DũngĐoàn Ngọc PhúLê Trần Khánh Phúc Trương Thị Ngọc Anh Nguyễn Hữu MạnhTrương Hoàng Lộc

Thông số nhóm :Số nhịp theo phương x 3 Lx(m)= 11

Số nhịp theo phương y 4 Ly(m)= 10

Chiều cao tầng h(m)= 3.3

Yêu cầu : Tính toán và so sánh 2 phương pháp Khung tương đương và

phương pháp Phần tử hữu hạn1. Momen và lực cắt do tải tính toán

2. Ứng suất trong bê tông và độ võng sàn khi có ứng lực trước và

tải trọng (tĩnh tải và hoạt tải)

SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC

I.VẬT LIỆU

0.8

0.94

≤

pu

pi

py

ff

f

' '0.75= =ci cf f

0.75= =pi puf f

Nhóm 2 1

Cường độ chịu nén f'c 280 kG/cm2

1.4 cm2

16900 kG/cm2

18600 kG/cm2

2000000 kG/cm2

4000 kG/cm2

Cườn độ BT thời điểm căng cáp : 210 kG/cm2

Chọn ứng suất căng trước : 13950 kG/cm2

Kiểm tra điều kiện theo ACI 318-2008

14880

15886

I.VẬT LIỆU1.Bê tông

2.Cáp T15

3.Thép thường

Diện tích Aps

Giới hạn chảy fpy

Giới hạn bền fpu

Giới hạn chảy fy (Mpa)

Mođun đàn hồi Eps

1.Chọn ứng suất

OK

II. TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ

0.8

0.94

≤

pu

pi

py

ff

f

' '0.75= =ci cf f

0.75= =pi puf f

Nhóm 2 1


Chiều dày sàn 0.275

Chọn 28 cm

Trọng lượng bản thân sàn : 700 kG/m2

Tải trọng tiêu chuẩn (TLBT sàn + tải phụ ) : wD = 850 kG/m2

Hoạt tải tiêu chuẩn : wL = 200 kG/m2

Tổng tải trọng tiêu chuẩn : ww=wD+wL = 1050 kG/m2

Tải trọng tính toán toàn phần : wu=1.2wD+1.6wL = 1340 kG/m2

2.Chọn chiều dày sàn

3.Tải trọng

4.Mặt bàng sàn và quỹ đạo cáp

1 11( )

40 40= = =xh m L

=h

3. 2500( / ).γ = =h KG m h

Nhóm 2 2

Mặt bằng sàn

Nhóm 2 2


Hình dạng cáp theo phương X (A-B-C-D)

Lớp bê tông bảo vệ 3 cm

Tại nhịp biên

15 cm

Tại nhịp giữa

22 cm

5.Các tổn hao ứng suất

1

14 (28 3)4.5

2

+ −= − =a

2 28 3 3= − − =a

Nhóm 2 3

Ứng suất căng trước fpi 13950 kG/cm2

Hao ứng suất do ma sát : ∆ms =2.5% .(33/10) . fpi = 1151 kG/cm2

Ứng suất cáp sau hao ma sát : fp = fpi-∆ms = 12799 kG/cm2

Độ dãn dài của cáp : 22.1 cm

Hao us do biến dạng neo (cho phép 6mm ) : 364 kG/cm2

US cáp sau hao ma sát và biến dạng neo : f2 =fp−∆neo 12435 kG/cm2

Hao ứng suất do tác nhân khác : ∆i = 18%f2 2238 kG/cm2

Ứng suất cáp hiệu quả : fpe = f2 - ∆i 10197 kG/cm2

Để đánh giá sơ bộ tải trọng cân bằng,coi ứng suất nén trung bình của bê tông

trong giai đoạn sử dụng :

12 kG/cm2

Lực nén trên một đơn vị chiều rộng bản :

33600 kG/m

6.Tải trọng cân bằng

5.Các tổn hao ứng suất

∆∆ = =neo psE

L

/δ∆ = = =s s s psL f E L

. .100= =pcP f h

=pcf

Nhóm 2 3


Lực căng hiệu dụng của một cáp :

14276 kG

Lực nén tổng cộng trên một bước khung :

336000 kG

Số cáp ứng lực trước cho một bước khung :

23.5

Chọn 24 cáp

Lực căng thực tế trên một đơn vị chiều rộng bản :

34262 kG/m

Tải trọng cân bằng tại nhịp AB và CD:

.= =e ps peP A f

.10= = =e yF PL P

= =e

e

Fn

P

= =cap e

y

n PP

L

Nhóm 2 4

Tải trọng cân bằng tại nhịp AB và CD:

339.8 kG/m2

Tải trọng không được cân bằng :

710.2 kG/m2

Tại giữa nhịp BC

498.4 kG/m2

551.6 kG/m2

Độ cứng chống uốn của cột phía trên và dưới sàn đang xét :

7.Đặc trưng khung tương đương theo phương X (A-B-C-D)

18= =bal

Paw

L

= − =net w balw w w

28= =bal

Paw

L

= − =net w balw w w

4

2=

−c c

c

c

E IK

H h

Nhóm 2 4


Kích thước cột : b= 80 cm h= 80 cm

3413333 cm4

Xem mô đun đàn hồi cột sàn là như nhau qui ước lấy như sau :

1.0

49829.68 kGcm/rad/Ec

Độ cứng bản dọc theo trục cột :

3

12= =c

bhI

= =c csE E

4.2

2⇒ = =

−∑ c c

c

c

E IK

H h

( )3

2 2 2

9

1 /=

−∑ cs

t

E CK

l c l

3

1 0.63

= − ∑x x y

Cy

Nhóm 2 5

28 cm

80 cm

456308.9 cm4

110 cm

80 cm


Độ cứng tương đương của cột :


1 0.633

= −

∑Cy

= =x h

= =cy b

3

1 0.633

⇒ = − =

∑

x x yC

y

2 = =xl L

2 = =cc h

( )3

2 2 2

9.2

1 /⇒ = =

−

cst

E CK

l c l

1

1 1−

= + = ∑ec

c t

KK K

Nhóm 2 5


Độ cứng bản dầm khung tương đương được tính theo công thức :

1829333 cm4

Độ cứng dầm :


Tải trọng tính toán: 134 kN/m

8.Nội lực theo phương pháp khung tương đương

1

4

/ 2=

−cs s

s

x

E IK

L c

3

12= =

y

s

L hI

1

4

/ 2= =

−cs s

s

x

E IK

L c

.= =u yw w L

Nhóm 2 6

Sơ đồ tải trọng tính toán tác dụng lên khung tương đương (KN/m)

Biểu đồ Mô men do tải trọng tính toán (KN-m)

Nhóm 2 6


Biểu đồ lực cắt do tải trọng tính toán (KN)

9.Nội lực theo phương pháp Phần tử hữu hạn

Nhóm 2 7

Mô hình 3D

Nhóm 2 7


Dải thiết kế

Nhóm 2 8

Dải thiết kế

Tải trọng tính toán tác dụng lên sàn

Nhóm 2 8


Nhóm 2 9

Biểu đồ Mo men dải thiết kế (KN-m)

Nhóm 2 9


Nhóm 2 10

Biểu đồ lực cắt do tải trọng tính toán (KN)

Nhóm 2 10


Mặt gối tựa trái (KN-m)

Giữa nhịp (KN-

m)

Mặt gối tựa phải (KN-m)

EFM -1243.2 704.7 -1401.0

FEM -855.5 900.6 -1396.1

% sai lệch -11.58% -5.85% -0.15%

EFM -1353.3 673.4 -1353.3

FEM -1350.8 669.0 -1350.8

% sai lệch -0.08% 0.13% -0.08%

10.Bảng so sánh nội lực theo phương pháp khung tương đương và PPHH

0.28%

Lực cắt do tải tính

3380.1

3370.6

Phương pháp tính

toán

Mô men do tải tính toán

Mô men tổng cộng Mo (KN-m)

3348.8

3152.1

5.87%

Nhịp giữa

Nhịp biên

Nhịp

Nhóm 2 11

Mặt gối tựa trái

(KN)

Mặt gối tựa phải

(KN)

EFM -722.65 751.35

FEM -643.78 833.75

% sai lệch -2.36% -2.46%

EFM -737 737

FEM -776.75 776.75

% sai lệch 1.18% -1.18%

Phương X (A-B-C-D)Tải trọng tiêu chuẩn không được cân bằng gồm :

710.2 kG/m2 : nhịp biên

551.6 kG/m2 : nhịp giữa

11.Tính toán ứng suất của bê tông theo phương pháp khung tương đương

Phương pháp

tính toán

Lực cắt tổng cộng (KN)

1474.0

1477.5

-0.24%

1474.0

1553.5

-5.39%

Lực cắt do tải tính toán

Nhịp biên

Nhịp giữa

Nhịp

=netw

=netw

Nhóm 2 11


Tải trọng wnet tác dụng lên khung (KN/m)

Mô men uốn trên một đơn vị chiều rộng bản 1m :

Nhóm 2 12

Biểu đồ Mo men dải bề rộng 1m (KN-m/m)

Dải biên

Mo men tại mặt trong cột B : Mnet = 7178 KGm/m

5615.5 KGm/m

Mo men tại giữa nhịp : Mnet = 3600 KGm/m

Mô đun kháng uốn của sàn : 13066.7 cm3

2

6= =

bhS

3

− = − =net net

CM M V

Nhóm 2 12


Ứng suất kéo bê tông tại gối tựa :

30.7 26.5 kG/cm2

⇒phải bố trí cốt thường chịu kéo

Ứng suất kéo bê tông tại giữa nhịp :

15.3 9.0 kG/cm2

⇒phải bố trí cốt thường chịu kéo

Dải giữa

Mo men tại mặt trong cột B : Mnet = 5573 KGm/m

= + =t

P Mf

A S'0.5> =cf

= + =t

P Mf

A S'0.17> =cf

C

Nhóm 2 13

4359.4 KGm/m

Mo men tại giữa nhịp : Mnet = 2776 KGm/m

Mô đun kháng uốn của sàn : 13066.7 cm3

Ứng suất kéo bê tông tại gối tựa :

21.1 26.5 kG/cm2

⇒ không phải bố trí cốt thường chịu kéo

Ứng suất kéo bê tông tại giữa nhịp :

9.0 9.0 kG/cm2

⇒ không phải bố trí cốt thường chịu kéo

2

6= =

bhS

'0.5< =cf

= + =t

P Mf

A S

3

− = − =net net

CM M V

'0.17≤ =cf

= + =t

P Mf

A S

Nhóm 2 13


a. Tính toán độ võng cho ô bản biên theo phương A-B-C-D

1050.0 kG/m2

710.2 kG/m2 : nhịp biên

551.6 kG/m2 : nhịp giữa

Độ võng qui ước ở điểm giữa ô bản theo phương A-B ( ô biên ) với giả thiết hai đầu ngàm :

7102.1 kG/m

12.Tính toán độ võng sàn theo phương pháp khung tương đương

=netw

=netw

=ww

4

384∆ = x

o

c cs

wL

E I

.= =net yw w L

Nhóm 2 14

7102.1 kG/m

3.1E+09 kG/cm2

1829333 cm4

0.004775 m

Xem một cách gần đúng giải trên cột chiếm 64% và giải giữa nhịp chiếm 36%

mô men của toàn bản.Độ võng của giải trên cột và giải giữa nhịp theo phương

A-B-C-D như sau :

0.00611 m

0.00344 m

.= =net yw w L

=cE

=csI

4

384⇒ ∆ = =x

o

c cs

wL

E I

1.0,64.2∆ = ∆ = ∆ =c c cs

c o o

fr c c

M E I

M E I

1.0,36.2∆ = ∆ = ∆ =c c cs

m o o

fr c c

M E I

M E I

Nhóm 2 14


Góc xoay tại A :

0.000627 rad

Góc xoay tại B :

0.000142 rad

0.001057 m

0.007169 m

0.004495 m

b. Tính toán độ võng cho ô bản biên theo phương 1-2-3-4

71,02.θ = = =

yAA

ec ec

LM

K K

(71.76 55.73).θ

−= = =

yBB

ec ec

LM

K K

( )2 2 1

8θ θ∆ = ∆ = + =c m A B xL

1 2⇒ ∆ = ∆ + ∆ =cx c c

1 2⇒ ∆ = ∆ + ∆ =mx m m

Nhóm 2 15

7812.3 kG/m

3.1E+09 kG/cm2

1829333 cm4

0.003588 m

0.00459 m

0.00258 m

4

384∆ =

y

o

c cs

wL

E I

.= =net xw w L

=cE

=csI

4

384⇒ ∆ = =x

o

c cs

wL

E I

1.0,64.2∆ = ∆ = ∆ =c c cs

c o o

fr c c

M E I

M E I

1 .0,36.2∆ = ∆ = ∆ =c c csm o o

fr c c

M E I

M E I

Nhóm 2 15


Bỏ qua sự chênh lệch về mo men gối tựa :

0.004592 m

0.002583 m

c.Độ võng ngắn hạn tại giữa ô bản :Theo phương A-B-C-D :

0.009752 m

Theo phương 1-2-3-4 :

0.009087 m

Độ võng đánh giá là độ võng trung bình của 2 độ võng trên :

0.009419 m

1 2⇒ ∆ = ∆ + ∆ =cy c c

1 2⇒ ∆ = ∆ + ∆ =my m m

2 2 0⇒ ∆ = ∆ =c m

1∆ = ∆ + ∆ =cx my

2∆ = ∆ + ∆ =cy mx

1 2∆ + ∆

∆ = =

Nhóm 2 16

0.009419 m

d. Độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng :

Phần tải trọng dài hạn gây uốn :

590.2 kG/m2

Độ võng dài hạn :

0.015656 m

Độ võng tổng cộng tại giữa ô bản :

0.025075 m

0.00228 m 0.00208 m

⇒ không thỏa mản yêu cầu về độ võng

1 2

2

∆ + ∆∆ = =e

0.4= + =net Lw w w

, 2. .∆ = ∆ =c e sus e

net

wC

w

,∆ = ∆ + ∆ =t e c e susC

∆=t

L

1

480

∆ > = = L

Nhóm 2 16


Vẽ dải trên cột và giải giữa nhịp

Draw→Draw Design Strip→ chọn Column Strips cho dải trên cột

Draw→Draw Design Strip→ chọn Middle Strips cho dải giữa nhịp

13.Tính toán ứng suất và độ võng của bê tông theo phương pháp PTHH

Nhóm 2 17

Mặt bằng dải (Strip) theo phương X

Nhóm 2 17


Nhóm 2 18

Mặt bằng dải (Strip) theo phương Y

Nhóm 2 18


Khai báo vật liệu làm cáp T15Define →Material→A416MGr186

Nhóm 2 19

Khai báo tiết diện cáp T15Define →Tendon properties

Nhóm 2 19


Tính toán các số lượng cáp trên từng dải từ Momen tải trọng cân bằng

Chọn tải trọng cân bằng : w =90%TLBT = 630 kG/m2

Nhóm 2 20

Mô men do tải cân bằng gây ra cho các dải phương X

Nhóm 2 20


Nhóm 2 21

Mô men do tải cân bằng gây ra cho các dải phương Y

Lực căng hiệu dụng của một cáp :

14276 kG

Lực ứng lực trước yêu cầu cho dải :

Mcb : Mô men do tải cân bằng

a : độ lệch tâm của cáp

.= =e ps peP A f

= cbyc

MP

a

Nhóm 2 21


Bảng tóm tắt tính cáp theo phương X

a(mm) M(kGm) Bdải(m) Pyc(KG) Số cápSố bó cáp

220 51035 5 231977 16 3

220 48943 5 222468 16 3

220 13151 2.5 59777.3 4 1

220 20011 5 90959.1 6 1

220 17726 5 80572.7 6 1

Bảng tóm tắt tính cáp theo phương Y

a(mm) M(kGm) Bdải(m) Pyc(KG) Số cápSố bó cáp

220 49227 5.5 223759 16 3

220 13585 2.75 61750 4 1

220 16448 5.5 74763.6 5 1

220 13343 5.5 60650 4 1

MSA1,MSA4

Tên dải

CSA1

CSA2,CSA3

CSA7,CSA8

MSA2,MSA3

MSB2

Tên dải

CSB5,CSB6

CSB7,CSB8

MSB1,MSB3

Nhóm 2 22

220 13343 5.5 60650 4 1

Mặt bằng bố trí cáp theo phương X

MSB2

Nhóm 2 22


Khai báo loại cáp không kết dính và số cáp trong một bó :

Nhóm 2 23

Khai báo quỹ đạo cáp theo phương X :

Nhóm 2 23


Mặt bằng bố trí cáp theo 2 phương

Nhóm 2 24

Mặt bằng bố trí cáp theo 2 phương

Khai báo quỹ đạo cáp theo phương Y :

Nhóm 2 24


Gán giá trị ứng suất cáp :

Khai báo ứng suất mất mát :

Nhóm 2 25Nhóm 2 25


Các tải trọng cần nhập vào Safe để tính toán :

Tải trọng tiêu chuẩn : wD = 850 kG/m2

Hoạt tải tiêu chuẩn : wL = 200 kG/m2

Tải không cân bằng nhịp biên : 710.2 kG/m2

Tải không cân bằng nhịp giữa : 551.6 kG/m2

Khai báo Load case : ww=wD+wL

Khai báo Load case : wu=1.2wD+1.6wL

=netw

=netw

Nhóm 2 26

Ứng suất tại nhịp biên do ULT

Ứng suất tại nhịp biên do tải không cân bằng

Ứng suất kéo bê tông tại giữa nhịp biên

ft=4.42-3= 1.42 Mpa = 14.2 kG/cm2

Nhóm 2 26


Nhóm 2 27

Độ võng tại giữa ô biên từ phần mềm

Độ sai lệch

7.28%

1.18%Độ võng sàn (cm)

15.3 14.2

2.508 2.478

Bảng so sánh ứng suất bê tông và độ võng ô sàn biên theo 2 phương pháp :

EFM FEMPP Tính toán

Ứng suất bê

tông(kG/cm2)

Nhóm 2 27

Documents

San Btct Ult Full