Tính toán và cấu tạo sàn điển hình

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO SÀN ĐIỂN HÌNH Cấu tạo sàn Bê Tông Cốt Thép đổ tại chổ với phương án là sàn có dầm. I./ Vật liệu Bêtông mác 300 : Rn = 130 KG/cm2; Rk = 10 KG/cm2; Thép sàn loại CII : Ra = 2600 KG/cm2; II./ Xác định bề dày sàn Quan niệm tính toán của nhà cao tầng là xem sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang, do đó bề dày của sàn phải đủ lớn để đảm các điều kiện sau: Tải trọng ngang truyền vào vách cứng, lõi cứng thông qua sàn; Sàn không bị rung động, dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang (gió, bão, động đất...) ảnh hưởng đến công năng sử dụng; Trên sàn, hệ tường ngăn không có hệ dầm đỡ có thể được bố trí bất kỳ vị trí nào trên sàn mà không làm tăng đáng kể độ võng của sàn; Chọn sơ bộ bề dày sàn: hs = 12 cm. III./ Xác định nội lực sàn Tĩnh tải và hoạt tải được tính toán theo bảng, trong đó tĩnh tải tính toán gồm trọng lượng bản thân và phần tường có trên sàn. 1./ Tĩnh tải Cấu tạo sàn điển hình STT Các lớp cấu tạo sàn g (KG/m3) d (m) n gtt (KG/m2) 1 Gạch men Ceramic 2000 0.01 1.2 24 2 Vữa lót sàn 1800 0.02 1.2 43.2 3 Bản BTCT 2500 0.12 1.1 330 4 Vữa trát trần 1800 0.015 1.2 32.4 5 Đường ống thiết bị 55 Tổng trọng lượng 485 Þ Trọng lượng bản thân sàn : gs = 485 KG/m2. Tải phân bố do kết cấu bao che gây ra trên sàn Tải trọng các vách tường được quy về tải phân bố đều theo diện tích ô sàn. Các vách ngăn là tường gạch ống dày 100 ; gtct = 180 KG/m2; Các vách ngăn là tường gạch ống dày 200 ; gtct = 330 KG/m2; Sàn Kích thước, diện tích sàn Diện tích tường trên sàn (m2) g (KG/m2) n gt tđ (KG/m2) S1 7.6m x 6.6m (50.16 m2) 54.6 m2 tường 10 180 1.1 215 S2 7.6m x 6.6m ( 50.16 m2) 51.1 m2 tường 10 180 1.1 202 S3 6.9m x 7.6m ( 52.44 m2) 56.3 m2 tường 10 180 1.1 147 S4 4.9m x 7.6m ( 37.24 m2) 32.34 m2 tường 10 180 1.1 172 S5 4.8m x 6.9m ( 33.12m2) Không có tường trên sàn S6 3.4m x 7.6m (25.84 m2 ) 23.43 m2 tường 10 11.22 m² tường 20 180 360 1.1 1.1 65 172 S7 3.4m x 7.6m (25.84 m2 ) Không có tường trên sàn S8 2m x 2.6m ( 5.2m2) Không có tường trên sàn S9 2.2m x 6.9m (15.18 m2) Không có tường trên sàn S10 1.2m x 7.6m (9.12 m2) Không có tường trên sàn S11 1.2m x 4m ( 4.8 m2) Không có tường trên sàn 2./ Hoạt tải Dựa vào công năng của các ô sàn ; tra trong TCVN 2737-1995 ta có Ptc ứng với các ô sàn, sau đó nhân thêm với hệ số giảm tải cho sàn. Hệ số giảm tải : y = 0.4 + ; với A : diện tích chịu tải > 9 (m2). Sàn Chức năng Diện tích (m2) ptc (KG/m2) Ptt (KG/m2) hệ số y pttsàn (KG/m2) S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 P.khách/ăn/bếp/WC P.khách/ăn/bếp/WC P.khách/ăn/bếp/WC Phòng ngủ Sảnh cầu thang Khách/ăn/ngủ Hành lang Sảnh cầu thang Phòng giặt, chứa đồ Ban công Ban công 50.16 50.16 52.44 37.24 33.12 25.84 25.84 5.2 15.18 9.12 4.8 200 200 200 200 300 200 300 300 200 200 200 240 240 240 240 360 240 360 360 240 240 240 0.654 0.654 0.649 0.695 1 0.754 1 1 0.862 1 1 157 157 156 167 360 181 360 360 207 240 240 bảng kết quả tĩnh tải và hoạt tải sàn Sàn Tĩnh tải tính toán (KG/m²) gtts (KG/m²) ptts (KG/m²) Tổng tải sàn TLBT Tường quy đổi S1 485 215 700 157 857 S2 485 202 687 157 844 S3 485 147 632 156 788 S4 485 172 657 167 824 S5 485 0 485 360 845 S6 485 237 722 181 903 S7 485 0 485 360 845 S8 485 0 485 360 845 S9 485 0 485 207 692 S10 485 0 485 240 725 S11 485 0 485 240 725 3./ Tính cốt thép Nguyên tắc phân loại ô sàn: Nếu < 2, thì tính sàn làm việc theo bản 2 phương; Nếu > 2, thì tính sàn làm việc theo bản dầm (bản 1 phương); Đối với bản làm việc theo 2 phương thì tra hệ số để tìm giá trị moment nhịp và moment gối, từ đó ta tính thép cho bản; Đối với bản làm việc theo bản dầm (bản 1 phương) thì cắt một dãi bản có bề rộng 1m để xác định nội lực, từ đó tính thép cho bản; a./ Tính cốt thép các ô loại bản kê bốn cạnh Các bản làm việc theo 2 phương ( < 2); liên kết ngàm 4 cạnh và tải phân bố đều. Tính toán các ô bản theo sơ đồ đàn hồi; Tra bảng các hệ số theo sơ đồ 9: m91; m92 ; k91 ; k92 Xác đinh các hệ số Bảng kết quả hệ số tra được theo sơ đồ 9 Sàn qs (KG/m²) Chiều dài Hệ số l1 (m) l2 (m) M91 M92 K91 K92 S1 857 6.6 7.6 1.15 0.0200 0.0150 0.0461 0.0349 S2 844 6.6 7.6 1.15 0.0200 0.0150 0.0461 0.0349 S3 788 6.9 7.6 1.10 0.0194 0.0161 0.0450 0.0372 S4 824 4.9 7.6 1.55 0.0206 0.0086 0.0459 0.0191 S5 845 5.6 6.9 1.45 0.0209 0.0100 0.0469 0.0223 S8 845 2 2.6 1.30 0.0208 0.0123 0.0475 0.0281 Xác định nội lực M1 = m91 ´ qs ´ l1 ´ l2 ; M2 = m92 ´ qs ´ l1 ´ l2 MI = k91 ´ qs ´ l1 ´ l2 ; MII = k92 ´ qs ´ l1 ´ l2 Bảng kết quả nội lực ô sàn 2 phương Sàn qs (KG/m²) Chiều dài Phương 1 Phương 2 l1 (m) l2 (m) M1 (Kg.m) MI (Kg.m) M2 (Kg.m) MII (Kg.m) S1 857 6.6 7.6 1.15 859.74 1981.71 644.81 1500.25 S2 844 6.6 7.6 1.15 846.70 1951.65 635.03 1477.49 S3 788 6.9 7.6 1.1 801.66 1859.52 665.30 1537.21 S4 824 4.9 7.6 1.55 632.13 1408.48 263.90 586.10 S5 845 5.6 6.9 1.45 584.92 1312.56 279.86 624.10 S8 845 2 2.6 1.3 91.40 208.72 54.05 123.47 Tính cốt thép Giả thiết: a = 2 cm; Þ ho = hs – a = 12 – 2 = 10 cm. Các công thức tính toán: A = ; a = 1 -; Fa = ; m %; mmin = 0.05 %; Bảng kết quả cốt thép cho M1 Ô sàn l2 (m) l1 (m) M1(KG.cm) h0(cm) A a Fa1(cm2) Chọnthép Fa1chọn m % S1 7.6 6.6 85974 10 0.066 0.068 3.40 Þ8a140 3.59 0.359 S2 7.6 6.6 84670 10 0.065 0.067 3.35 Þ8a150 3.35 0.335 S3 7.6 6.9 80166 10 0.062 0.064 3.18 Þ8a150 3.35 0.335 S4 7.6 4.9 63213 10 0.049 0.050 2.49 Þ8a200 2.52 0.252 S5 6.9 5.6 58492 10 0.045 0.046 2.30 Þ8a200 2.52 0.252 S8 2.6 2 9140 10 0.007 0.007 0.35 Þ8a200 2.52 0.252 Bảng kết quả cốt thép cho M2 Ô sàn l2 (m) l1 (m) M2(KG.cm) h0cm A a Fa1(cm2) Chọnthép Fa1chọn m % S1 7.6 6.6 64481 10 0.050 0.051 2.55 Þ8a190 2.65 0.265 S2 7.6 6.6 63503 10 0.049 0.050 2.5 Þ8a200 2.52 0.252 S3 7.6 6.9 66530 10 0.051 0.053 2.65 Þ8a180 2.79 0.279 S4 7.6 4.9 26390 10 0.020 0.021 1.05 Þ8a200 2.52 0.252 S5 6.9 5.6 27986 10 0.022 0.022 1.10 Þ8a200 2.52 0.252 S8 2.6 2 5405 10 0.004 0.004 0.20 Þ8a200 2.52 0.252 Bảng kết quả cốt thép cho MI Ô sàn l2 (m) l1 (m) MI(KG.cm) h0(cm) A a Fa1(cm2) Chọnthép Fa1chọn m % S1 7.6 6.6 198171 10 0.152 0.166 8.30 Þ12a130 8.70 0.870 S2 7.6 6.6 195165 10 0.150 0.163 8.15 Þ12a130 8.70 0.870 S3 7.6 6.9 185952 10 0.143 0.155 7.75 Þ10a100 7.85 0.785 S4 7.6 4.9 140848 10 0.108 0.115 5.75 Þ10a130 6.04 0.604 S5 6.9 5.6 131256 10 0.101 0.107 5.35 Þ10a140 5.61 0.561 S8 2.6 2 20872 10 0.016 0.016 0.80 Þ8a200 2.52 0.252 Bảng kết quả cốt thép cho MII Ô sàn l2 l1 MI(KG.cm) h0(cm) A a Fa1(cm2) Chọnthép Fa1chọn m % S1 7.6 6.6 150025 10 0.115 0.122 6.04 Þ10a130 6.04 0.604 S2 7.6 6.6 147749 10 0.114 0.120 6.00 Þ10a130 6.04 0.604 S3 7.6 6.9 153721 10 0.118 0.126 6.30 Þ10a120 6.54 0.654 S4 7.6 4.9 58610 10 0.045 0.046 2.30 Þ8a200 2.52 0.252 S5 6.9 5.6 62410 10 0.048 0.049 2.45 Þ8a200 2.52 0.252 S8 2.6 2 12347 10 0.009 0.010 0.50 Þ8a200 2.52 0.252 Tùy vào vị trí của các ô sàn, khi thi công ta có thể kéo thép ô sàn lớn để bố trí cho thép ô sàn nhỏ để hạn chế việc cắt thép không cần thiết, tốn chi phí. b./ Tính cốt thép các ô loại bản dầm Các bản làm việc 1 phương ( > 2); liên kết 2 đầu ngàm và tải phân bố đều. Ô sàn 6 Ta có: l2 = 7.6m; l1 = 3.4m; qS = 903 KG/m2; Tỉ số = 2.24 > 2 nên tính theo trường hợp bản dầm; Cắt 1 dãy bản rộng b=1m theo phương cạnh ngắn để tính; Xác đinh nội lực Mn = = = 434.95 KG.m; Mg = = = 869.89 KG.m; Tính cốt thép Giả thuyết rằng: a=2 cm; Þ ho = 12 – 2 = 10 cm; Tính cốt thép ở gối A = = = 0.067; a = 1 - = 0.069; Fa = = 3.45 cm2; Chọn cốt thép cho gối Þ8a140; với Fag chọn = 3.59 cm2; Tính cốt thép ở nhịp A = = = 0.033; a = 1 - = 0.034; Fa = = 1.7 cm2; Chọn cốt thép cho nhịp theo cấu tạo Þ8 a200; với Fan chọn = 2.52 cm2; Cốt thép đặt theo phương cạnh dài của ô bản, lấy theo cấu tạo Þ8a200; Ô sàn 7 Ta có: l2 = 7.6m; l1 = 3.4m; qS = 845 KG/m2; Tỉ số = 2.24 > 2 nên tính theo trường hợp bản dầm; Cắt 1 dãy bản rộng b=1m theo phương cạnh ngắn để tính; Xác đinh nội lực Mn = = = 407.01 KG.m; Mg = = = 814.02 KG.m; Tính cốt thép Giả thuyết rằng: a=2 cm; Þ ho = 12 – 2 = 10 cm; Tính cốt thép ở gối A = = = 0.063; a = 1 - = 0.065; Fa = = 3.25 cm2; Chọn cốt thép cho gối Þ8a150; với Fag chọn = 3.35 cm2; Tính cốt thép ở nhịp A = = = 0.031; a = 1 - = 0.032; Fa = = 1.6 cm2; Chọn cốt thép cho nhịp theo cấu tạo Þ8a200; với Fan chọn = 2.52 cm2; Cốt thép đặt theo phương cạnh dài của ô bản, lấy theo cấu tạo Þ8a200; Ô sàn 9 Ta có: l2 = 6.9m; l1 = 2.2m; qS = 692 KG/m2; Tỉ số = 3.14 > 2 nên tính theo trường hợp bản dầm; Cắt 1 dãy bản rộng b=1m theo phương cạnh ngắn để tính; Xác đinh nội lực Mn = = = 139.55 KG.m; Mg = = = 279.11 KG.m; Tính cốt thép Giả thuyết rằng: a=2 cm; Þ ho = 12 – 2 = 10 cm; Tính cốt thép ở gối A = = = 0.022; a = 1 - = 0.022; Fa = = 1.1 cm2; Chọn cốt thép cho gối theo cấu tạo Þ8a200; với Fag chọn = 2.52 cm2; Tính cốt thép ở nhịp A = = = 0.011; a = 1 - = 0.011; Fa = = 0.55 cm2; Chọn cốt thép cho nhịp theo cấu tạo Þ8a200; với Fan chọn = 2.52 cm2; Cốt thép đặt theo phương cạnh dài của ô bản, lấy theo cấu tạo Þ8a200; Ô sàn 10 & 11 Tỉ số > 2 nên tính theo trường hợp bản dầm; sơ đồ tính là một dầm công xôn. Cắt 1 dãy rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn; Ô 10: l1 = 1.2m; l2 = 7.6m; Ô 11: l1 = 1.2m; l2 = 4.0m; Tổng tải tác dụng: qs = 725 KG/m; Xác đinh nội lực Mg = = 522 KG.m; Tính cốt thép Giả thuyết rằng: a=2 cm; Þ ho = 12 – 2 = 10 cm; A = = = 0.040; a = 1 - = 0.041; Fa = = 2.05 cm2; Chọn cốt thép theo cấu tạo Þ8a200; với Fag chọn = 2.52 cm2; Cốt thép đặt theo phương cạnh dài của ô bản, lấy theo cấu tạo Þ8a200;