Tìm hiểu về tính toán sàn tầng điển hình

CHÖÔNG I TÍNH TOAÙN SAØN TAÀNG ÑIEÅN HÌNH Phaân tích keát caáu chòu löïc chính cuûa coâng trình Coâng trình coù heä khung chòu löïc laø keát caáu khung cöùng, caùc caáu kieän chòu löïc chuû yeáu laø coät xaø ngang ñöôïc lieân keát cöùng vôùi nhau (gaàn nhö lieân keát khoái hoaëc hoaøn toaøn lieàn khoái) taïo thaønh moät heä thoáng caùc khung phaúng hoaëc khung khoâng gian, heä khung cöùng coù khaû naêng tieáp thu taûi troïng ngang vaø thaúng ñöùng taùc ñoäng vaøo coâng trình, ngoaøi ra caùc saøn ngang cuõng tham gia chòu taûi troïng ngang vaøo caùc khung coù ñoä cöùng khaùc nhau. Taûi troïng ngang nhö aùp löïc gioù taùc ñoäng tröïc tieáp vaøo heä cöùng ngang roài truyeàn vaøo heä khung thaúng ñöùng vaø xuoáng moùng coâng trình. Ñoái vôùi nhaø cao taàng noäi löïc trong caùc keát caáu sinh ra chuû yeáu do taûi troïng ngang neân saøn phaûi coù chieàu daøy ñuû lôùn ñaûm baûo saøn tuyeät ñoái cöùng trong maët phaúng naèm ngang. Noùi chung toaøn boä heä chòu löïc chính cuûa keát caáu beân treân laø heä khung cöùng, moïi taûi troïng thaúng ñöùng, ngang sau khi truyeàn leân saøn, daàm doïc roài seõ truyeàn tröïc tieáp leân khung, sau ñoù thoâng qua heä coät cuûa khung thì toaøn boä taûi troïng ñöôïc truyeàn xuoáng moùng coâng trình. Trình töï tính toaùn Sau khi xaùc ñònh ñöôïc giaù trò taûi troïng nhö taûi troïng ñöùng, hoaït taûi, taûi troïng ngang ta tính saøn, tính xong saøn truyeàn taûi troïng leân ñeå tính caùc daàm doïc, ñaø moâi, caùc keát caáu nhö caàu thang, beå nöôùc cuõng ñöôïc tính ñeå xaùc ñònh taûi troïng. Sau khi tính xong caùc keát caáu chòu löïc coù taùc duïng leân khung, roài ñem caùc giaù trò naøy truyeàn leân khung ñeå tính khung. Maët baèng boá trí heä daàm saøn LÖÏA CHOÏN SÔ BOÄ KÍCH THÖÔÙC CAÙC BOÄ PHAÄN - 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. Kích thöôùc tieát dieän saøn Chieàu daøy baûn saøn phuï thuoäc vaøo nhòp vaø taûi troïng taùc duïng. Sô boä xaùc ñònh chieàu daøy hb theo bieåu thöùc: trong ñoù - Baûn loaïi daàm laáy m = 30 ¸ 35 vaø l laø nhòp cuûa baûn (caïnh baûn theo phöông chòu löïc) - Baûn keâ 4 caïnh laáy m = 40 ¸ 45 vaø l = lng. Choïn m beù vôùi baûn ñôn keâ töï do vaø m lôùn vôùi baûn keâ lieân tuïc. - Baûn consol laáy m = 10 ¸ 18. - D = 0.8 ¸ 1.4 phuï thuoäc vaøo hoaït taûi söû duïng 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. Ñeå thuaän tieän cho vieäc thi coâng sau naøy, ta neân thoáng nhaát choïn moät loaïi chieàu daøy baûn saøn. Tính sô boä chieàu daøy saøn : Choïn : D = 0.8; m = 44; l = lng = 5(m). Thay caùc heä soá vaøo bieåu thöùc . Vaäy choïn Chieàu daøy saøn vaø phaân loaïi oâ saøn ñöôïc trình baøy trong baûng sau Soá hieäu oâ saøn ld (m) lng (m) Tyû soá ld/lng Loaïi oâ baûn Chieàu daøy baûn (cm) S1 5.6 5.0 1.12 baûn 2 phöông 9 S2 5.2 5.0 1.04 baûn 2 phöông 9 S3 5.0 3.5 1.43 baûn 2 phöông 9 S4 5.0 5.0 1 baûn 2 phöông 9 S5 5.0 5.0 1 baûn 2 phöông 9 S6 5.6 3.2 1.75 baûn 2 phöông 9 S7 5.2 3.2 1.625 baûn 2 phöông 9 S8 3.5 3.2 1.09 baûn 2 phöông 9 S9 5.0 3.2 1.56 baûn 2 phöông 9 S10 5.6 5.0 1.12 baûn 2 phöông 9 S11 5.6 4.0 1.4 baûn 2 phöông 9 S12 5.2 4.0 1.3 baûn 2 phöông 9 S13 5.0 4.0 1.25 baûn 2 phöông 9 S14 5.6 1.5 3.73 baûn 1 phöông 9 S15 5.2 1.5 3.47 baûn 1 phöông 9 S16 5.0 1.5 3.33 baûn 1 phöông 9 Kích thöôùc tieát dieän daàm Chieàu cao tieát dieän daàm hd ñöôïc choïn theo nhòp Vôùi: ld: nhòp daàm ñang xeùt. . md = 8 ¸ 12 vôùi daàm chính . md = 12 ¸ 20 vôùi daàm phuï Beà roäng tieát dieän daàm bd choïn trong khoaûng Baûng choïn sô boä kích thöôùc tieát dieän daàm Nhòp l (m) hd (cm) bd (cm) A-B 5.0 45 25 B-C 3.2 40 25 C-D 5.0 45 25 D-F 7.2 60 25 F-G 1.5 40 25 1-2 5.6 50 25 2-3 5.2 45 25 3-4 3.5 30 25 4-5 5.0 45 25 5-6 3.5 30 25 6-7 5.2 45 25 7-8 5.6 50 25 XAÙC ÑÒNH TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN BAÛN SAØN Tónh taûi Taûi troïng thöôøng xuyeân (tónh taûi) bao goàm troïng löôïng baûn thaân caùc lôùp caáu taïo saøn: gb = ångi.giTC Vôùi: giTC : troïng löôïng baûn thaân lôùp caáu taïo thöù i. ngi : heä soá ñoä tin caäy thöù i. Caùc oâ saøn vôùi caùc lôùp caáu taïo nhö sau: Troïng löôïng töôøng ngaên qui ñoåi thaønh taûi troïng phaân boá ñeàu treân saøn Vôùi: lt : chieàu daøi töôøng (m) ht : chieàu cao töôøng (m) gttc = 330 (kG/m2) vôùi töôøng daøy 20 cm gaïch oáng; gttc = 180 (kG/m2) vôùi töôøng daøy 10 cm gaïch oáng (tra theo “Soå Tay Thöïc Haønh Keát Caáu Coâng Trình” cuûa Gs, Pts Vuõ Maïnh Huøng). ld,lng: kích thöôùc caïnh daøi vaø caïnh ngaén oâ baûn coù töôøng Troïng löôïng töôøng ngaên qui ñoåi thaønh taûi troïng phaân boá ñeàu treân saøn gtqñ Taát caû töôøng ngaên ñeàu laø töôøng 10 xaây gaïch oáng, laáy gttc = 180 (kG/m2), heä soá ñoä tin caäy n = 1.3 : gttt = gttc x n = 234 (kG/m2) Hoaït taûi - Hoaït taûi saøn tieâu chuaån laáy theo Baûng 3 TCVN 2737 – 1995, phuï thuoäc vaøo chöùc naêng cuï theå caùc phoøng. - Ñoái vôùi saøn khu ôû: ptc = 200 kG/m2, n = 1.2, suy ra ptt = ptc ´ n = 200 ´ 1.2 = 240 kG/m2 - Saøn khu duøng ñeå laøm kho, saûnh haønh lang thoâng vôùi caùc phoøng, ban coâng hay loâgia Laáy: ptc = 400 (kG/m2); n =1.2, suy ra ptt = ptc ´ n = 400 ´ 1.2 = 480 (kG/m2) TÍNH SAØN BAÛN KEÂ BOÁN CAÏNH Saøn thuoäc loaïi baûn keâ khi ld/ ln£ 2, baûn laøm vieäc hai phöôn Caùc giaû thieát tính toaùn - Lieân keát ñöôïc xem laø ngaøm: khi baûn töïa leân daàm beâtoâng coát theùp (ñoå toaøn khoái) coù hd/hb ³ 3 - Tính caùc oâ baûn ñôn theo sô ñoà ñaøn hoài, khoâng keå ñeán söï aûnh höôûng cuûa caùc oâ keá caän - Tính baûn theo sô ñoà ñaøn hoài. Caùc kích thöôùc oâ baûn laáy töø truïc daàm ñeán truïc daàm - Caét oâ baûn theo caïnh ngaén vaø caïnh daøi vôùi caùc daûi coù beà roäng 1m ñeå tính Soá lieäu tính toaùn + Beâtoâng Maùc 250: Rn= 110 kG/cm2, Rk= 8,8 kG/cm2 + Coát theùp nhoùm CI : Ra= R’a= 2000 kG/cm2 Trò soá taûi troïng tính toaùn Taûi troïng tính toaùn toaøn phaàn treân baûn : q = gstt + ptt + gttt Keát quaû tính toaùn taûi troïng vaø noäi löïc ñöôïc trình baøy trong baûng sau Xaùc ñònh sô ñoà tính caùc oâ baûn keâ Tuyø theo ñieàu kieän lieân keát cuûa baûn vôùi caùc daàm xung quanh (ngaøm hoaëc khôùp) maø ta löïa choïn sô ñoà tính baûn theo 11 loaïi oâ baûn laäp saün. Sô ñoà tính caùc baûn keâ 4 caïnh ñöôïc xaùc ñònh theo baûng sau OÂ baûn hbaûn hdaàm Tyû soá hdaàm/hbaûn Lieân keát Caùc caïnh Sô ñoà tính (cm) (cm) S1 9 hD1 50 5.5 Ngaøm hD1 50 5.5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm S2 9 hD1 45 5 Ngaøm hD1 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm S3 9 hD1 45 5 Ngaøm hD1 45 5 Ngaøm hD2 30 3.3 Ngaøm hD2 30 3.3 Ngaøm S4 9 hD1 45 5 Ngaøm hD1 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm S5 9 hD1 45 5 Ngaøm hD1 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm S6 9 hD1 50 5.5 Ngaøm hD1 50 5.5 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm S7 9 hD1 50 5 Ngaøm hD1 50 5 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm S8 9 hD1 40 4.4 Ngaøm hD1 40 4.4 Ngaøm hD2 30 3.3 Ngaøm hD2 30 3.3 Ngaøm S9 9 hD1 50 5.5 Ngaøm hD1 50 5.5 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm S10 9 hD1 50 5.5 Ngaøm hD1 50 5.5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm S11 9 hD1 60 6.6 Ngaøm hD1 60 6.6 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm hD2 45 5 Ngaøm S12 9 hD1 45 5 Ngaøm hD1 45 5 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm S13 9 hD1 45 5 Ngaøm hD1 45 5 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm hD2 40 4.4 Ngaøm Xaùc ñònh noäi löïc Sô ñoà tính toaùn noäi löïc (oâ baûn 9) Caùc giaù trò moâmen ñöôïc tính toaùn theo caùc coâng thöùc Moâmen döông lôùn nhaát ôû giöõa nhòp: M1 = mi1.P M2 = mi2.P Moâmen aâm lôùn nhaát ôû goái: MI = ki1.P MII = ki2.P Vôùi: . P = q.l1.l2 : toång taûi troïng taùc duïng leân oâ baûn. . q = gstt + ptt + gttt . mi1, mi2, mk1, mk2 : caùc heä soá ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch tra baûng, phuï thuoäc vaøo tyû soá l2/l1. Giaû thieát : a = 2 cm ® ho = hs-a= 9-2= 7cm Keát quaû noäi löïc ñöôïc tính toaùn theo baûng sau l1 l2 l1/l2 g p P mi1 M nhòp M goái OÂ Sô ñoà (m) (m) kg/m2 kg/m2 (kg) mi2 M1 MI saøn Ki1 M2 MII Ki2 (kgm) (kgm) S1 5 5.6 1.12 497 480 27356 0.01964 537.27 0.01566 428.39 0.04544 1243.06 0.03628 992.48 S2 5 5.2 1.04 359 240 15574 0.01854 288.74 0.01726 268.81 0.0433 674.35 0.03986 620.78 S3 3.5 5 1.43 359 240 10482.5 0.02094 219.50 0.01028 107.76 0.04706 493.31 0.02298 240.89 S4 5 5 1 514 240 18850 0.0179 337.42 0.0179 337.42 0.0417 786.05 0.0417 786.05 S5 5 5 1 668 480 28700 0.0179 513.73 0.0179 513.73 0.0417 1196.79 0.0417 1196.79 S6 3.2 5.6 1.75 359 480 15034.9 0.0197 296.19 0.0064 96.22 0.0431 648.00 0.0141 211.99 S7 3.2 5.2 1.625 359 480 13961 0.02032 283.69 0.00764 106.66 0.04484 626.01 0.01692 236.22 S8 3.2 3.5 1.09 359 480 9396.8 0.01926 180.98 0.0163 153.17 0.04474 420.41 0.03764 353.70 S9 3.2 5 1.56 359 480 13424 0.02058 276.27 0.00848 113.84 0.04576 614.28 0.01882 252.64 S10 5 5.6 1.12 497 240 20636 0.01964 405.29 0.01566 323.16 0.04544 937.70 0.03628 748.67 S11 4 5.6 1.4 497 480 21884.8 0.021 459.58 0.0107 234.17 0.0473 1035.15 0.024 525.24 S12 4 5.2 1.3 359 480 17451.2 0.0208 362.98 0.0123 214.65 0.0475 828.93 0.0281 490.38 S13 4 5 1.25 359 480 16780 0.0207 347.35 0.0133 223.17 0.0473 793.69 0.0303 508.43 Tính toaùn coát theùp Vaät lieäu Beâtoâng M250 Coát theùp CI a0 Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 110 8.8 2.65x105 2000 2000 21.105 0.58 Tính toaùn vaø boá trí coát theùp Coát theùp ñöôïc tính toaùn vôùi daûi baûn coù beà roäng b = 1m theo caû 2 phöông vaø ñöôïc tính toaùn nhö caáu kieän chòu uoán. Vôùi : , b = 100 cm: beà roäng daûi tính toaùn. h0 = hb – a: chieàu cao coù ích cuûa tieát dieän. Giaû thieát a = 1.5 cm: khoaûng caùch töø meùp beâtoâng chòu keùo ñeán troïng taâm coát theùp chòu keùo. Haøm löôïng coát theùp tính toaùn (m) trong daûi baûn caàn ñaûm baûo ñieàu kieän: Vôùi : . Theo TCVN laáy mmin = 0.05%. BAÛNG KEÁT QUAÛ COÁT THEÙP SAØN TAÀNG ÑIEÅN HÌNH M nhòp M goái ho A g Fa Choïn OÂ M1 MI saøn M2 MII (cm) (cm2) (kgm) (kgm) S1 537.27 7.5 0.087 0.9545 3.57 f8a140 428.39 7 0.079 0.9585 3.04 f6a160 1243.06 7.5 0.201 0.8867 8.90 f10a90 992.48 7 0.184 0.8974 7.52 f10a120 S2 288.74 7.5 0.047 0.9761 1.88 f6a150 268.81 7 0.050 0.9744 1.88 f6a160 674.35 7.5 0.109 0.9422 4.54 f8a110 620.78 7 0.115 0.9386 4.50 f8a120 S3 219.50 7.5 0.035 0.9819 1.42 f6a190 107.76 7 0.020 0.9899 0.74 f6a200 493.31 7.5 0.080 0.9584 3.27 f8a120 240.89 7 0.045 0.9771 1.68 f6a180 S4 337.42 7.5 0.055 0.9719 2.20 f6a120 337.42 7 0.063 0.9677 2.37 f6a120 786.05 7.5 0.127 0.9318 5.36 f8a90 786.05 7 0.146 0.9208 5.81 f8a90 S5 513.73 7.5 0.083 0.9566 3.41 f8a140 513.73 7 0.095 0.9498 3.68 f8a140 1196.79 7.5 0.193 0.8915 8.52 f10a100 1196.79 7 0.222 0.8728 9.33 f10a100 S6 296.19 7.5 0.048 0.9755 1.93 f6a140 96.22 7 0.018 0.9910 0.66 f6a190 648.00 7.5 0.105 0.9446 4.36 f8a110 211.99 7 0.039 0.9799 1.47 f6a180 S7 283.69 7.5 0.046 0.9765 1.84 f6a150 106.66 7 0.020 0.9900 0.73 f6a190 626.01 7.5 0.101 0.9466 4.20 f8a110 236.22 7 0.044 0.9776 1.64 f6a180 S8 180.98 7.5 0.029 0.9852 1.17 f6a200 153.17 7 0.028 0.9856 1.06 f6a180 420.41 7.5 0.068 0.9648 2.77 f8a120 353.70 7 0.066 0.9660 2.49 f6a120 S9 276.27 7.5 0.045 0.9772 1.80 f6a120 113.84 7 0.021 0.9893 0.78 f6a980 614.28 7.5 0.099 0.9476 4.12 f8a120 252.64 7 0.047 0.9760 1.76 f6a120 S10 405.29 7.5 0.066 0.9661 2.66 f8a180 323.16 7 0.060 0.9691 2.27 f6a130 937.70 7.5 0.152 0.9174 6.49 f10a120 748.67 7 0.139 0.9249 5.51 f8a90 S11 459.58 7.5 0.074 0.9614 3.04 f8a160 234.17 7 0.043 0.9778 1.63 f6a180 1035.15 7.5 0.167 0.9079 7.24 f10a110 525.24 7 0.097 0.9486 3.77 f8a140 S12 362.98 7.5 0.059 0.9698 2.38 f8a170 214.65 7 0.040 0.9797 1.49 f6a180 828.93 7.5 0.134 0.9278 5.67 f10a140 490.38 7 0.091 0.9522 3.50 f8a140 S13 347.35 7.5 0.056 0.9711 2.27 f6a120 223.17 7 0.041 0.9789 1.55 f6a190 793.69 7.5 0.128 0.9311 5.41 f8a90 508.43 7 0.094 0.9504 3.64 f8a140 TÍNH SAØN BAÛN DAÀM Saøn thuoäc loaïi baûn keâ khi ld/ ln³ 2, baûn laøm vieäc theo phöông caïnh ngaén Caùc giaû thieát tính toaùn Lieân keát ñöôïc xem laø ngaøm: khi baûn töïa leân daàm beâtoâng coát theùp (ñoå toaøn khoái) coù hd/hb ³ 3 Caét oâ baûn theo phöông caïnh ngaén daûi coù beà roäng 1m ñeå tính vaø sô ñoà tính laø daàm coù 2 ñaàu ngaøm. - Noäi löïc taïi ngaøm vaø giöõa nhòp: Taïi goái: M- = Taïi nhòp : M+ = Trong ñoù: qb = (p +g).b Keát quaû tính toaùn noäi löïc cho trong baûng sau OÂ saøn l1 (m) l2 (m) l2/l1 qtt (kg/m2) Mnh (kgm) Mg (kgm) S14 1.5 5.6 3.73 838.7 157.26 78.63 S15 1.5 5.2 3.47 838.7 157.26 78.63 S16 1.5 5.0 3.33 838.7 157.26 78.63 Caùch tính theùp saøn baûn daàm töông töï nhö saøn baûn keâ  BAÛNG KEÁT QUAÛ COÁT THEÙP SAØN TAÀNG ÑIEÅN HÌNH OÂ saøn M nhòp M goái ho A g Fa Choïn (kgm) (kgm) (cm) (cm2) S14 78.63 7.5 0.013 0.9936 0.50 f6a200 157.26 7 0.029 0.9852 1.09 f6a200 S15 78.63 7.5 0.013 0.9936 0.50 f6a200 157.26 7 0.029 0.9852 1.09 f6a200 S16 78.63 7.5 0.013 0.9936 0.50 f6a200 157.26 7 0.029 0.9852 1.09 f6a200