Bàn về tính toán sàn điển hình

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN SÀN ĐIỂN HÌNH I./ PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH 1. Khái Niệm - Sàn phẳng bêtông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng. Nó có những ưu điểm quan trọng như : bền lâu, chống cháy tốt, có độ cứng lớn, dễ thoả mãn các yêu cầu về vệ sinh, dễ cơ giới hoá việc xây dựng và kinh tế hơn các loại sàn khác. - Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như khả năng cách âm không cao, khối lượng riêng lớn. - Kết cấu sàn trực tiếp chịu tác dụng của tải sử dụng (tĩnh tải và hoạt tải), sau đó truyền vào dầm, dầm truyền lên cột, cột truyền xuống móng. 2. Đặc Điểm Hệ Chịu Lực - Công trình được thiết kế với hệ chịu lực chính là khung chịu lực và sàn sườn toàn khối. - Sàn gồm có bản dầm và hệ dầm đúc liền khối với nhau. II./ TÍNH TOÁN SÀN Chọn Sơ Bộ Kích Thước Tiết Diện 1.1 Dầm - Dầm ngang - Chọn tiết diện dầm chính (DC,AB) có chiều dài l = 8.5 m Chọn = 300 (mm) Vậy chọn dầm ngang (AB,CD) có tiết diện là (300x700)mm - Chọn tiết diện dầm (BC) có chiều dài l = 2.4 m Chọn = 300 (mm) Vậy chọn dầm ngang (BC) có tiết diện là (300x300)mm Dầm phụ Vì trong cùng một mặt sàn không nên có nhiều diết diện dầm khác nhau nên chỉ chọn một loại tiết diện dầm phụ cho ô sàn lớn nhất chọn = 200 (mm) Vậy tiết diện dầm phụ (200x400)mm - Dầm dọc chọn chiều dài dầm dọc (9-10) để tính tiết diện dầm dôc chính có l=7.5m Vậy tiết diện dầm dọc là (300x700)mm Dầm phụ Vậy tiết diện dầm phụ là (200x400)mm Chọn tiết diện dầm môi là (200x300)mm 1.2 Sàn Chọn ô S1 để tính chiều dày sàn diển hình ln x ld = 3.8m x 4.5m Chọn sơ bộ chiều dày sàn (D =0.8 – 1.4; m= 40 – 45 hệ số kinh nghiệm đối với bản kê 4 cạnh) chọn hs = 10 cm 1.3. Bảng thống kê số liệu ô sàn. BẢNG PHÂN LOẠI SÀN Ký hiệuô sàn Ld (m) Ln(m) Tỷ sốLn\Ld Số lượng Loại ô bản S1 4.5 3.8 1.18 8 bản kê 4 cạnh S2 4.5 3.8 1.18 8 bản kê 4 cạnh S3 4 3.4 1.18 8 bản kê 4 cạnh S4 4 3.8 1.05 5 bản kê 4 cạnh S5 2.4 2 1.2 2 bản kê 4 cạnh S6 3.4 2.4 1.42 2 bản kê 4 cạnh S7 3.8 2.4 1.58 3 bản kê 4 cạnh S8 3.6 2.4 1.5 2 bản kê 4 cạnh S9 4 3.6 1.11 2 bản kê 4 cạnh S10 4.53 3.6 1.26 2 bản kê 4 cạnh S11 3.4 1.6 2.13 12 ngàm S12 1.6 1.35 1.19 2 bản kê 4 cạnh S13 4 1.35 2.96 2 ngàm S14 1.6 1 1.6 2 bản kê 4 cạnh 2. Xác định tải trọng. 2.1. Tĩnh tải - Tĩnh tải sàn gồm trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo sàn : gi = di * gi x*n Trong đó : di : chiều dày lớp vật liệu gi : khối lượng riêng của vật liệu n : hệ sốvượt tải 2.2 Hoạt tải sàn p=ptc*npi Tĩnh tải co hai loại :sàn không chống thấm và sàn chống thấm sàn không chống thấm sàn chống thấm CÁC GIÁ TRỊ TÍNH TOÁN TRONG BẢNG SAU Loại sàn Thành phần cấu tạo Chiều dày Trọng lượng Gtc Hệ số vượt tải Gtt TỔNG (cm) (kG/m3) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) Sàn thường Gạch Ceramic 0.8 2000 16 1.1 17.6 Vữa lót 3 1800 54 1.3 70.2 Sàn BTCT 10 2500 250 1.1 275 397.9 Hồ tô trần 1.5 1800 27 1.3 35.1 Sàn vệ sinh Gạch Ceramic 0.8 2000 16 1.1 17.6 Vữa lót 5 1800 90 1.3 117 Lớp BT chống thấm 5 2500 125 1.1 137.5 Sàn BTCT 10 2500 250 1.1 275 582.2 Hồ tô trần 1.5 1800 27 1.3 35.1 Hoạt tải tra bảng theo tiêu chuẩn”Tải trọng và tác động TCVN 2737-1995” stt chức năng sử dụng tải tiêu chuẩn (kG/m2) hệ số tinh cậy (n) tải tính toán (kG/m2) 1 Hoạt tải phòng vệ sinh 200 1.3 260 2 Hoạt tải sàn mái và hồ nước mái 75 1.3 97.5 3 Hoạt tải cầu thang, hành lang 300 1.2 360 4 Hoạt tải bếp, phòng ăn, phòng ngủ 150 1.3 195 5 Hoạt tải ban công 400 1.2 480 P n = 1.3 P n = 1.3 2.3 Trọng Lượng Tường Ngăn + Đối với những chỗ xây tường ngăn mà không có dầm thì ta phải tính thêm trọng lượng tường qui thành phân bố trên sàn : .(Kg/m2) với Gt = bt * ht * lt * gt * n Trong đó : gt : trọng lượng tường phân bố trên sàn có diện tích S. bt , ht , lt :bề rộng, chiều cao, chiều dài tường. gt = 1800 kg/m3 trọng lượng riêng của tường. n : hệ số vượt tải lấy n = 1.1 S : diện tích ô sàn. 2.4. Nội Lực Tính bản sàn theo sơ đồ đàn hồi, bản đơn. Gọi l2,l1 là cạnh dài và cạnh ngắn của các ô bản. Ta xét tỉ số l2/l1. Nếu l2/l1<2: sàn được tính theo bản kê bốn cạnh, nội lực được tra bảng ở SGK Bê Tông 2. Nếu l2/l1>2: sàn được tính theo loại bản đơn, cắt từng dải rộng 1 m theo phương cạnh ngắn để tính, dựa vào sơ đồ làm việc mà ta tính nội lực theo phương pháp tính toán kết cấu thông thường. 2.4.1. Tính toán các ô bản kê - Tải trọng tác dụng lên sàn q= gtt + ptt - Lực tập trung tác dụng lên diện tích ô bản: P = q*l2*l1 .(kG) - Tùy theo liên kết giữa các ô bản với dầm là ngàm, tựa đơn mà ta có các loại sơ đồ tính khác nhau. Sơ đồ tính Mô men giữa nhịp theo phương cạnh ngắn: M1 = mi1* P.(kG.m) Mô men giữa nhịp theo phương cạnh dài: M2 = mi2* P. (kG.m) Mô men ở gối theo phương cạnh ngắn: MI = ki1* P. (kG.m) Mô men ở gối theo phương cạnh dài: MII = ki1* P. (kG.m) Trong đó: i = 1,2,3… là chỉ số loại ô bản. mi1,mi2,ki1,ki2 là các hệ số tra bảng 1-19 sách sổ tay thực hành kết cấu công trình –Tác giả PGS.PTS Vũ Mạnh Hùng 2.4.2. Tính toán các ô bản dầm Do bản chỉ làm việc theo một phương nên chỉ cần cắt dải bản rộng 1 m theo phương cạnh ngắn để tính. - Tải trọng tác dụng lên sàn q= gtt + ptt Sơ đồ tính Tuỳ theo sơ đồ tính mà ta có các giá trị nội lực khác nhau Tính toán cốt thép Cốt thép các ô bản được tính toán như cấu kiện chịu uốn Ï Theo TCVN 2737-95=0.05, Thường lấy =0.1 Hợp lý nhất khi =0.3¸0.9 đối với sàn cốt thép được tính theo bảng sau . Các số lịêu ban đầu Bê tông Bê tông đá 1x2(cm) Mac250 có Rn=110(kG/ cm2) , Rk=8.8(kG / cm2) cho tất cả các cấu kiện . Thép Thép trơn CI có cường độ tính toán Ra=2100 (kG/ cm2) Thép gân CII có cường độ tính toán Ra=2700 (kG/ cm2) Xây tường gạch Xây tường gạch 100mm Mac75 Xây tường gạch 200mm Mac75 Lập bảng tính cốt thép cho bảng loại dầm BẢNG TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN LOẠI DẦM ( tải trọng đã nhân với 1m bề rộng dải ) Kí hiệu ô sàn Sơ đồ tính Chiều dài nhịp ( cạnh ngắn ) Tĩnh tải: g Hoạt tải Tổng tải trọng Giá trị momen uốn TLBT: gs Tường: gt p q Mmax M gối mét kG/m kG/m kG/m kG/m kGm kGm S11 Ngàm - Ngàm 1.6 397.9 0 480 877.9 93.64 187.29 S13 Ngàm - Ngàm 1.35 397.9 0 480 877.9 66.67 133.33 S15 Ngàm - Ngàm 1 397.9 0 360 757.9 31.58 63.16 BẢNG TÍNH CỐT THÉP CHO BẢN LOẠI DẦM Kí hiệu ô sàn Giá trị momen uốn kGm A g Fa ttcm2 Thép chọn Phimm Bước ( a )mm Fa chọncm2 m ( % ) s11 Mmax 93.64 0.011 0.994 0.56 6 200 2.55 0.32 Mg 187.29 0.023 0.989 1.13 8 200 4.53 0.57 s13 Mmax 66.67 0.008 0.996 0.40 6 200 1.98 0.25 Mg 133.33 0.016 0.992 0.80 8 200 3.52 0.44 s13 Mmax 31.58 0.004 0.998 0.19 6 200 1.42 0.18 Mg 63.16 0.008 0.996 0.38 8 200 2.51 0.31 Lập bảng tính cốt thép cho bảng kê 4cạnh Ô SÀN SƠ ĐỒ TÍNH ld ln ld/ln m91 m92 k91 k92 S1 9 4.5 3.8 1.18 0.0202 0.0147 0.0463 0.0339 S2 9 4.5 3.8 1.18 0.0202 0.0147 0.0463 0.0339 S3 9 4 3.4 1.18 0.0202 0.0147 0.0463 0.0339 s4 9 4 3.8 1.05 0.0187 0.0171 0.0437 0.0394 s5 9 2.4 2 1.20 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 s6 9 3.4 2.4 1.42 0.0207 0.0089 0.0472 0.0233 s7 9 3.8 2.4 1.58 0.0207 0.008 0.0452 0.0177 s8 9 3.6 2.4 1.50 0.0208 0.0093 0.0464 0.0206 s9 9 4 3.6 1.11 0.0199 0.0152 0.0452 0.0367 s10 9 4.53 3.6 1.26 0.0208 0.0125 0.0473 0.0299 s12 9 1.6 1.35 1.19 0.0201 0.0148 0.4666 0.0321 s14 9 1.6 1 1.60 0.0205 0.008 0.0452 0.0177 BẢN TÍNH CỐT THÉP CHO BẢN KÊ 4 CẠNH Kí hiệu ô sàn Giá trị momen uốn kGm A g Fa ttcm2 Thép chọn Phimm Fa chọncm2 m ( % ) Bước ( a )mm S1 M1 295.30 0.042 0.979 1.89 6 1.7 0.21 200 M2 214.90 0.031 0.984 1.36 6 1.7 0.21 200 MI 676.85 0.096 0.949 4.46 10 4.71 0.59 200 MII 495.58 0.070 0.963 3.21 10 4.71 0.59 200 S2 M1 204.80 0.029 0.985 1.30 6 1.7 0.21 200 M2 149.04 0.021 0.989 0.94 6 1.7 0.21 200 MI 469.42 0.067 0.965 3.04 8 3.02 0.38 200 MII 343.70 0.049 0.975 2.20 8 3.02 0.38 200 S3 M1 213.51 0.030 0.985 1.36 6 1.7 0.21 200 M2 155.83 0.022 0.989 0.98 6 1.7 0.21 200 MI 489.39 0.070 0.964 3.17 8 3.02 0.38 200 MII 358.32 0.051 0.974 2.30 8 3.02 0.38 200 S4 M1 168.53 0.024 0.988 1.07 6 1.7 0.21 200 M2 154.11 0.022 0.989 0.97 6 1.7 0.21 200 MI 393.83 0.056 0.971 2.53 8 3.02 0.38 200 MII 355.08 0.050 0.974 2.28 8 3.02 0.38 200 S5 M1 58.06 0.008 0.996 0.36 6 1.7 0.21 200 M2 40.40 0.006 0.997 0.25 6 1.7 0.21 200 MI 133.19 0.019 0.990 0.84 8 3.02 0.38 200 MII 92.49 0.013 0.993 0.58 8 3.02 0.38 200 S6 M1 100.15 0.014 0.993 0.63 6 1.7 0.21 200 M2 43.06 0.006 0.997 0.27 6 1.7 0.21 200 MI 228.36 0.032 0.984 1.45 8 3.02 0.38 200 MII 112.37 0.016 0.992 0.71 8 3.02 0.38 200 S7 M1 111.93 0.016 0.992 0.71 6 1.7 0.21 200 M2 43.26 0.006 0.997 0.27 6 1.7 0.21 200 MI 244.41 0.035 0.982 1.56 8 3.02 0.38 200 MII 95.71 0.014 0.993 0.60 8 3.02 0.38 200 S8 M1 106.55 0.015 0.992 0.67 6 1.7 0.21 200 M12 47.64 0.007 0.997 0.30 6 1.7 0.21 200 MI 237.69 0.034 0.983 1.51 8 3.02 0.38 200 MII 105.53 0.015 0.992 0.66 8 3.02 0.38 200 S9 M3 169.90 0.024 0.988 1.08 6 1.7 0.21 200 M4 129.77 0.018 0.991 0.82 6 1.7 0.21 200 MI 385.91 0.055 0.972 2.48 8 3.02 0.38 200 MII 313.34 0.045 0.977 2.00 8 3.02 0.38 200 S10 M23 201.12 0.029 0.986 1.28 6 1.7 0.21 200 M34 120.86 0.017 0.991 0.76 6 1.7 0.21 200 MI 457.34 0.065 0.966 2.96 8 3.02 0.38 200 MII 289.10 0.041 0.979 1.85 8 3.02 0.38 200 S12 M45 38.11 0.005 0.997 0.24 6 1.7 0.21 200 M56 28.06 0.004 0.998 0.18 6 1.7 0.21 200 MI 884.80 0.126 0.933 5.93 8 3.02 0.38 200 MII 60.87 0.009 0.996 0.38 8 3.02 0.38 200 S14 M67 28.80 0.004 0.998 0.18 6 1.7 0.21 200 M78 11.24 0.002 0.999 0.07 6 1.7 0.21 200 MI 63.49 0.009 0.995 0.40 8 3.02 0.38 200 MII 24.86 0.004 0.998 0.16 8 3.02 0.38 200