Thiết kế sàn tầng điển hình sàn sườn bê tông cốt thép

CHÖÔNG 1 THIEÁT KEÁ SAØN TAÀNG ÑIEÅN HÌNH SAØN SÖÔØN BEÂTOÂNG COÁT THEÙP ---------------–¯—---------------- 1.1. GIÔÙI THIEÄU CHUNG Saøn laø keát caáu chòu löïc, ñoàng thôøi laïi laø vaùch cöùng laøm cho ngoâi nhaø coù ñuû ñoä cöùng vaø ñoä oån ñònh caàn thieát theo phöông ngang. Saøn vaø maùi phaûi ñaày ñuû nhöõng yeâu caàu veà ñoä cöùng vaø cöôøng ñoä cuûa nhaø, phaûi thoaû maõn ñoøi hoûi veà kieán truùc vaø veà söû duïng. Vieäc boá trí maët baèng keát caáu cuûa saøn phuï thuoäc vaøo maët baèng kieán truùc vaø caùch saép xeáp caùc keát caáu chòu löïc chính. Kích thöôùc tieát dieän caùc boä phaän saøn phuï thuoäc vaøo nhòp cuûa chuùng treân maët baèng vaø taûi troïng taùc duïng. Tuy nhieân noù cuõng coù nhöõng nhöôïc ñieåm nhö khaû naêng caùch aâm khoâng cao, khoái löôïng rieâng lôùn. 1.2. LÖÏA CHOÏN SÔ BOÄ KÍCH THÖÔÙC CAÙC BOÄ PHAÄN SAØN 1.2.1. Löïa choïn tieát dieän daàm Chieàu cao tieát dieän daàm hd ñöôïc choïn theo nhòp: (1) Vôùi: l d - nhòp daàm ñang xeùt. md - heä soá phuï thuoäc vaøo tính chaát cuûa khung vaø taûi troïng. md = 12¸ 14 vôùi daàm chính. md = 14 ¸ 18 vôùi daàm phuï. Chieàu roäng tieát dieän daàm bd choïn trong khoaûng : Ñeå thuaän tieän thi coâng, choïn hd vaø bd laø boäi soá cuûa 50 mm. Kích thöôùc caùc tieát dieän daàm ñöôïc chon nhö sau: Kyù hieäu daàm D5,D3,D10 D1,D2.D6,D7 D4,D8,D9,D11 Tieát dieän (cm) 30x65 25x50 20x45 1.2.2. Chieàu daøy baûn saøn hb Chieàu daøy baûn saøn phuï thuoäc vaøo nhòp vaø taûi troïng taùc duïng. Sô boä xaùc ñònh chieàu daøy hb theo bieåu thöùc: (2) trong ñoù: Baûn loaïi daàm laáy m = 180 ¸ 200 vaø l laø nhòp cuûa baûn (caïnh baûn theo phöông chòu löïc). Choïn hb laø soá nguyeân theo cm, ñoàng thôøi ñaûm baûo ñieàu kieän caáu taïo hb ³ hmin. Ñoái vôùi saøn nhaø daân duïng hmin = 6 cm. Choïn oâ baûn S6 coù kích thöôùc 6,0x8,5m ñeå choïn tieát dieän Ta coù : (2)=> Vaäy choïn hb = 15 cm cho taát caû caùc loaïi oâ baûn. 1.2.3 Phaân loaïi oâ baûn saøn Soá hieäu oâ saøn ld(m) lng(m) Tæ soáld/lng Dieän tích(m2) Loaïi oâ baûn Chieàu daøyhb(cm) S1 7,825 5,85 1,34 45,77 baûn 2 phöông 15 S2 8 6,5 1,23 52 baûn 2 phöông 15 S3 8,5 6,5 1,3 55,25 baûn 2 phöông 15 S4 8,5 5,85 1,45 49,725 baûn 2 phöông 15 S5 5,85 3,5 1,67 20,475 baûn 2 phöông 15 S6 8 1,55 5,16 12,4 baûn 1 phöông 15 S7 3,5 1,55 2 5,43 baûn 1 phöông 15 S8 8 1,45 5,55 11,6 baûn 1 phöông 15 S9 8,5 1,45 5,86 12,3 baûn 1 phöông 15 S10 2,4 1,225 1,96 2,94 baûn 2 phöông 15 S11 8 6 1,33 48 baûn 2 phöông 15 S12 7,825 6,5 1,2 50,86 baûn 2 phöông 15 S13 1,6 1,225 1,2 2,08 baûn 2 phöông 15 S14 2,6 2,3 1,13 15 1.3. XAÙC ÑÒNH TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN O BAÛN SAØN Taûi troïng treân baûn saøn goàm coù: Taûi troïng thöôøng xuyeân (tónh taûi) bao goàm troïng löôïng baûn thaân caùc lôùp caáu taïo saøn: g = ågi.ngi = å.ngi (3) Trong ñoù: . gi - troïng löôïng baûn thaân lôùp caáu taïo thöù i. . ngi - heä soá ñoä tin caäy thöù i. -Troïng löôïng töôøng ngaên qui ñoåi thaønh taûi troïng phaân boá ñeàu treân saøn : (4) trong ñoù: .lt - chieàu daøi töôøng (m). . ht - chieàu cao töôøng (m). . gttc- troïng löôïng ñôn vò tieâu chuaån cuûa töôøng: gttc = 330 (kG/m2) vôùi töôøng 20 gach oáng, gttc = 180 (kG/m2) vôùi töôøng 10 gaïch oáng. .ld ,lng - kích thöôùc caïnh daøi vaø caïnh ngaén oâ baûn coù töôøng. Taûi troïng taïm thôøi (hoaït taûi) : Taûi troïng tieâu chuaån phaân boá ñeàu treân saøn laáy theo TCVN 2737 –1 995. ptt = ptc.np trong ñoù: . ptt - taûi troïng tieâu chuaån laáy theo TCVN 2737 – 1995. . np - heä soá ñoä tin caäy. a/ Troïng löôïng baûn thaân (taûi troïng thöôøng xuyeân): (3)=>gs = å.ngi = 0.008*2000*1.1+0.03*1800*1.3+0.15*2500*11+ +0.015*1800*1.3= 535.4 (kG/m2). gs = 535.4 (kG/m2). b/ Hoaït taûi söû duïng, söûa chöûa (taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn) : ñöôïc tra theo TCVN 2737-1995 “Taûi Troïng Vaø Taùc Ñoäng – Tieâu Chuaån Thieát Keá” -Hoaït taûi phoøng nguû, phoøng giaët, phoøng veä sinh: Ptc = 200 kG/m2 => Ptt = 200*1.2 = 240 kG/m2 -Hoaït taûi haønh lang thoâng vôùi caùc phoøng: Ptc = 300 kG/m2 => Ptt = 300*1.2 = 360 kG/m2 c/ Troïng löôïng töôøng ngaên (taûi taïm thôøi daøi haïn): Taát caû töôøng ngaên ñeàu laø töôøng 10cm xaây gaïch oáng, laáy gttc = 180 (kG/m2), heä soá ñoä tin caäy n = 1.3. Nguyeân taéc tính taát caû töôøng sau ñoù nhaân vôùi heä soá keå ñeán loå cöûa soå vaø cöûa ñi. Tính theo coâng thöùc soá (4). Baûng tính taûi töôøng qui ñoåi Kyù hieäu oâ baûn KT saøn (m) KT töôøng (m) gt Heä soá gt ld lng bt ht lt kG/m3 n kG/m2 S1 8 5.85 0.1 12 3.32 180 1.3 203.65 S2 8 6.5 0.1 16.8 3.32 180 1.3 250.99 S3 8.5 6.5 0.1 14.7 3.32 180 1.3 206.70 S4 8.5 5.85 0.1 15 3.32 180 1.3 234.35 S5 5.85 3.5 0.1 7.4 3.32 180 1.3 280.78 S11 8 6 0.1 16.6 3.32 180 1.3 268.6 S12 8 6.5 0.1 21.8 3.32 180 1.3 332.98 1.4. TÍNH TOAÙN CAÙC O BAÛN KE Caùc oâ baøn keâ 4 caïnh goàm caùc oâ baûn: S1, S2, S3, S4, S5, S11, S12, S13 Vì saøn töïa leân daàm beâ toâng coát theùp (ñoå toaøn khoái) coù: hd/hb > 3 => Lieân keát ñöôïc xem laø ngaøm, caùc oâ saøn S1, S2, S3, S4, S5, S6, S12,S13 Caùc oâ baûn keâ ñöôïc tính theo sô ñoà ñaøn hoài, khoâng keå ñeán söï aûnh höôûng cuûa caùc oâ keá caän. Tuyø theo lieân keát ôû caùc caïnh cuûa oâ baûn maø ta seõ löïa choïn sô ñoà tính theo 11 loaïi oâ baûn laäp saün. -Moâmen döông lôùn nhaát ôû giöõa baûn M1 = mi1 *P (kGm/m) (5) M2 = mi2 *P (kGm/m) (6) -Moâmen aâm lôùn nhaát ôû goái MI = ki1 *P (kGm/m) (7) MII = ki2 *P (kGm/m) (8) Trong ñoù: P = q*l1*l2 laø toång taûi troïng taùc duïng leân oâ saøn vaø q = gs + gt + p Caùc heä soá ñaõ ñöôïc tính saün, phuï thuoäc vaøo tæ soá l2/l1 , tra baûng phuï luïc 12 saùch “ keát caáu beâ toâng coát theùp 2 (caáu kieän nhaø cöûa) trang 377” l1,l2 : nhòp tính toaùn caùc oâ baûn laø khoaûng caùch giöõa caùc truïc daàm Baûng xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng leân caùc oâ baûn keâ Kyù hieäu oâ baûn KT saøn (m) Tænh taûi (kG/m2) Hoaït taûi Taûi troïng toaøn phaàn Toång taûi trong p q q ld lng gs gt kG/m2 kG/m2 kG S1 8 5.85 535.4 203.65 240 979.05 44817.2 S2 8 6.5 535.4 250.99 360 1146.39 59612.3 S3 8.5 6.5 535.4 206.7 360 1102.1 60891 S4 8.5 5.85 535.4 234.35 240 1009.75 50209.8 S5 5.85 3.5 535.4 280.78 240 1056.18 21625.3 S6 8 1.55 535.4 0 240 775.4 9614.96 S7 3.5 1.55 535.4 0 240 775.4 4206.55 S8 8 1.45 535.4 0 240 775.4 8994.64 S9 8.5 1.45 535.4 0 240 775.4 9556.81 S10 2.4 1 535.4 0 240 775.4 2279.68 S11 8 6 535.4 268.67 240 1044 50112 S12 8 6.5 535.4 332.98 240 1108.38 56375 S13 1.6 1 535.4 0 240 775.4 1519.78 S14 2.6 2.3 535.4 0 360 895.4 5354.49 Baûng xaùc ñònh caùc heä soá Kyù hieäu oâ baûn Sô ñoà tính Kích thöôùc Tyû soá m i1 m i2 k i1 k i2 l2tt(m) l1tt(m) l2tt /l1tt S1 7.825 5.85 1,34 0,02096 0,01163 0,04742 0,0265 S2 8 6.5 1.23 0,02058 0,01366 0.0471 0.03118 S3 8.5 6.5 1.3 0.0208 0.0123 0.0475 0.0281 S4 8.5 5.85 1.45 0.0209 0.01 0.0469 0.0223 S5 5.85 3.5 1,67 0.0201 0.0072 0.04428 0.01592 S10 2.4 1.225 1,96 0.01842 0.00472 0.03952 0.01016 S11 8 6 1,33 0,02092 0,01182 0.04744 0,02696 S12 7.825 6.5 1.2 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 S13 1.6 1.225 1.2 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 S14 2.6 2.3 1.33 0.03196 0,01808 0.07106 0.0403 Baûng tính caùc giaù trò noäi löïc Kyù hieäu oâ baûn Toång TT P (kG) Caùc heä soá Giaù trò caùc moment(kGm) m i1 m i2 k i1 k i2 M 1 M 2 M I M II S1 44817.2 0.02096 0.01163 0.04742 0.0265 939.37 521.224 2125.23 1187.66 S2 59612.3 0.02058 0.01366 0.0471 0.03118 1226.82 814.304 2807.74 1858.71 S3 60891 0.0208 0.0123 0.0475 0.0281 1266.53 748.959 2892.32 1711.04 S4 50209.8 0.0209 0.01 0.0469 0.0223 1049.38 502.098 2354.84 1119.68 S5 21625.3 0.0201 0.0072 0.04428 0.01592 434.67 155.702 957.568 344.275 S10 2279.68 0.01842 0.00472 0.03952 0.01016 41.99 10.7601 90.093 23.1615 S11 50112 0.02092 0.01182 0.04744 0.02696 1048.34 603.381 2421.69 1376.24 S12 56375 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 1150.05 800.525 2638.35 1832.19 S13 1519.78 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 31.00 21.5809 71.1257 49.3929 S14 5354.49 0.03196 0.01808 0.07106 0.0403 171.13 96.8092 380.49 215.786 1.4.1. Tính toaùn coát theùp Coát theùp ñöôïc tính vôùi daûi baûn coù beà roäng b = 1m theo caû 2 phöông vaø ñöôïc tính toaùn nhö caáu kieän chòu uoán, tieát dieän chöõ nhaät. Caùc coâng thöùc tính toaùn nhö sau: (9) (10) (11) Baûng keát quaû tính coát theùp oâ baûn keâ Kyù hieäu oâ baûn Giaù trò Moâment A g Fatt Theùp choïn µ% (kGm) (cm2) f(mm) a Fa (mm) (cm2) S1 M1 939.37 0.04276 0.97814 2.84 8 150 3.5 0.269 M2 521.224 0.02372 0.98799 1.56 8 200 2.5 0.192 MI 2125.23 0.09673 0.94904 6.63 12 150 7.9 0.608 MII 1187.66 0.05406 0.9722 3.61 8 120 4.02 0.309 S2 M1 1226.82 0.05584 0.97125 3.74 8 120 4.02 0.309 M2 814.304 0.03706 0.98111 2.46 8 150 3.5 0.269 MI 2807.74 0.1278 0.93139 8.92 12 120 9.05 0.696 MII 1858.71 0.0846 0.95574 5.75 12 200 6.55 0.504 S3 M1 1266.53 0.05765 0.97029 3.86 8 120 4.02 0.309 M2 748.959 0.03409 0.98265 2.25 8 200 2.5 0.192 MI 2892.32 0.13165 0.92916 9.21 12 110 10.2 0.785 MII 1771.04 0.08061 0.95792 5.47 12 200 6.55 0.504 S4 M1 1049.38 0.04776 0.97552 3.18 8 120 4.02 0.309 M2 502.098 0.02285 0.98844 1.50 8 200 2.5 0.192 MI 2354.84 0.10718 0.94318 7.39 12 150 7.9 0.608 MII 1119.68 0.05096 0.97383 3.40 12 200 5.65 0.309 S5 M1 434.67 0.01978 0.99001 1.30 8 200 2.5 0.192 M2 155.7 0.00709 0.99644 0.46 8 200 2.5 0.192 MI 957.568 0.04359 0.97771 2.90 8 150 3.5 0.269 MII 344.3 0.01567 0.9921 1.03 8 200 2.5 0.192 S10 M1 41.99 0.00191 0.99904 0.12 8 200 2.5 0.192 M2 10.76 0.00049 0.99976 0.03 8 200 2.5 0.192 MI 90 0.0041 0.99795 0.27 8 200 2.5 0.192 MII 23.16 0.00105 0.99947 0.07 8 200 2.5 0.192 S11 M1 1048.34 0.06785 0.96484 3.18 8 120 4.02 0.309 M2 603.38 0.02746 0.98607 1.81 8 200 2.5 0.192 MI 2421.24 0.11021 0.94147 7.61 12 150 7.9 0.608 MII 1376.24 0.06264 0.96763 4.21 12 200 5.65 0.387 S12 M1 1150 0.05234 0.9731 3.50 8 120 4.02 0.309 M2 800 0.03641 0.98145 2.41 8 200 2.5 0.192 MI 2638 0.12007 0.93585 8.34 12 120 9.05 0.696 MII 1832.2 0.0834 0.9564 5.67 12 200 6.55 0.504 S13 M1 31 0.00141 0.99929 0.09 8 200 2.5 0.192 M2 22 0.001 0.9995 0.07 8 200 2.5 0.192 MI 71 0.00323 0.99838 0.21 8 200 2.5 0.192 MII 49 0.00225 0.99887 0.15 8 200 2.5 0.192 S14 M1 171 0.00778 0.99609 0.51 8 200 2.5 0.192 M2 97 0.00442 0.99779 0.29 8 200 2.5 0.192 MI 380 0.0173 0.99128 1.13 8 200 2.5 0.192 MII 215 0.00979 0.99508 0.64 8 200 2.5 0.192 Caùc soá lieäu ban ñaàu: -Beâ toâng maùc 300 coù Rn = 130kG/cm2 , Rk = 10kG/cm2 -Coát theùp CII coù Ra = 2600kG/cm2 -Beà roäng daûi tính toaùn b = 100 cm Giaû thieát khoaûng caùch töø lôùp beâ toâng baûo veä ñeán troïng taâm lôùp coát theùp chòu löïc a = 2 cm ho = 15 – 2 = 13 cm Goïi laø haøm löôïng coát theùp thì haøm löôïng theùp cöïc ñaïi cuûa tieát dieän seõ laø: 1.5. TÍNH TOAÙN CAÙC O BAÛN LOAÏI DAÀM Caùc oâ baûn loaïi daàm bao goàm: S9, S10, S11, S12. Tính caùc oâ baûn naøy theo sô ñoà ñaøn hoài, caét baûn theo phöông caïnh ngaén vôùi beà roäng daûi 1m ñeå tính a/ Sô ñoà tính toaùn caùc oâ baûn daàm ñöôïc xaùc ñònh theo baûng sau: Baûng xaùc ñònh sô ñoà tính caùc oâ baûn loaïi daàm Kyù hieäu oâ baûn Chieàu cao daàm (cm) hb (cm) Tyû soá Lieân keát 2 ñaàu Sô ñoà tính hD1 hD2 hD1/hb hD2/hb hD1 hD2 S6 65 45 15 4.3 3 ngaøm ngaøm S8 65 45 15 4.3 3 ngaøm ngaøm S9 65 45 15 4.3 3 ngaøm ngaøm b/ Tính toaùn noäi löïc: Tuyø theo sô ñoà tính maø ta coù caùc giaù trò noäi löïc khaùc nhau, ñoái vôùi sô ñoà tính ñaõ ñöôïc xaùc ñònh theo baûng treân ta coù: Caùc giaù trò Moâmen: Moâmen nhòp: (12) Moâmen goái: (13) Trong sô ñoà tính: q = gstt + ptt + gttt. Keát quaû tính toaùn taûi troïng vaø noäi löïc ñöôïc trình baøy trong baûng sau: Baûng soá lieäu taûi troïng vaø Moâment Kyù hieäu oâ baûn Caïnh ngaénlng(m) Tónh taûi Hoaït taûip (kG/m2) Taûi troïng toaøn phaànq(kG/m2) Giaù trò moment gs(kG/m2) gt(kG/m2) Mnh(kGm) Mg(kGm) S6 1.55 535.4 0 240 775.4 77.6 155 S8 1.45 535.4 0 240 775.4 68 136 S9 1.45 535.4 0 240 775.4 68 136 c/ Tính toaùn coát theùp: Caùc oâ baûn ñöôïc tính toaùn nhö tính toaùn caáu kieän chòu uoán tieát dieän chöõ nhaät. Söû duïng caùc coâng thöùc (9), (10) vaø (11): Caùc soá lieäu ban ñaàu: -Beâ toâng maùc 300 coù Rn = 130kG/cm2 , Rk = 10kG/cm2 -Coát theùp CII coù Ra = 2600kG/cm2 -Beà roäng daûi tính toaùn b = 100 cm Giaû thieát khoaûng caùch töø lôùp beâ toâng baûo veä ñeán troïng taâm lôùp coát theùp chòu löïc a = 2 cm ho = 11 – 2 = 13m Goïi laø haøm löôïng coát theùp thì haøm löôïng theùp cöïc ñaïi cuûa tieát dieän seõ laø: Baûng keát quaû tính coát theùp Kyù hieäu oâ baûn Giaù trò moment A g Fatt Theùp choïn µ% (kGm) (cm2) f(mm) a Fa (mm) (cm2) S6 Mnh 78 0.00355 0.99822 0.23118 8 200 2,52 0,3 Mg 125 0.00569 0.99715 0.37088 8 200 2,52 0,3 S10 Mnh 68 0.0031 0.99845 0.2015 8 200 2,52 0,3 Mg 136 0.00619 0.9969 0.40362 8 200 2,52 0,3 S11 Mnh 68 0.0031 0.99845 0.2015 8 200 2,52 0,3 Mg 136 0.00619 0.9969 0.40362 8 200 2,52 0,3 1.6. KIEÅM TRA LAÏI CHIEÀU CAO LAØM VIEÄC (ho) Laáy lôùp baûo veä 1,5cm. Tính laïi vôùi tieát dieän 8 coù ho = 15– (1,5 +0,8/2) = 13m => Xaáp xæ vôùi giaù trò ñaõ duøng ñeå tính laø ho = 9 cm 1.7. BOÁ TRÍ COÁT THEÙP CHO SAØN -Coát theùp chòu Moâment aâm (muõ). Vôùi Pb > 3gb neân laáy ñoaïn keùo ra töø meùp daàm baèng ¼ L (nhòp) -Chuù yù: ñoái vôùi caùc oâ saøn coù töôøng ngaên, thì ta phaûi boá trí 412 a80 ñeå gia cöôøng döôùi chaân töôøng. (* Boá trí coát theùp ñöôïc theå hieän treân baûn veõ KC-1/6).