Tính toán kết cấu khung sàn tầng điển hình

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 3.1.Xác định sơ bộ các kích thước của bản sàn. Hình 3.1 – Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình 3.1.1 Kích thước tiết diện dầm Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức: Trong đó: -hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng =12 ÷ 16 đối với dầm khung nhiều nhịp =8 ÷ 12 đối với dầm khung một nhiều nhịp = 16÷20 đối với dầm phụ -nhịp dầm Bề rộng dầm được chọn theo công thức : Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong bảng 3.1 Bảng 3.1 –Sơ bô kích thước tiết diện dầm STT Loại dầm Ký hiệu Nhipdầm ld (m) Hệ số m Chiều cao hd (cm) Bề rộng bd (cm) Chọn tiết diện bd x hd 1 Dầm chính D1 3.6 12 63 30 20x30 2 D2 4 12 67 33 20x40 3 Dầm phụ D3 3.6 16 23 12 15x40 4 D4 1.4 12 12 6 20x30 6 D5 4 16 25 12 15x30 8 Dầm chính D6 4.6 12 38 20 20x40 9 D7 4.2 12 35 18 20x40 10 Dầm phụ D8 4.2 16 26 12 20x30 11 D9 3.6 16 23 12 20x30 12 D10 2.3 16 15 8 20x20 13 D11 4.2 16 26 12 20x30 14 D12 5.3 16 33 16 20x35 15 D13 1.1 16 16 8 20x20 3.1.2.Chiều dày bản sàn hS Xác định sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức: Trong đó: D = (0,8÷1,4): hệ số phụ thuộc tải trọng; ms = (30÷ 35) : đối vơi sàn làm việc một phương; ms = (40÷45 ): đối với sàn làm việc hai phương; l- độ dài cạnh ngắn của sàn; Chiều dày bản sàn được trình bày trong bảng 3.2 Bảng 3.2.Phân loai ô sàn và chiều dày sàn STT Ký hiệu Cạnh ngắn l1 Cạnh dài l2 Tỉ số l2/l1 Loại sàn Hệ số D Hệ số ms Diện tích (m2) Chiều dày hs(cm) 1 S1 3.6 4 1.11 Bản kê 4 cạnh 1.1 40 14.4 9 2 S2 1.4 4 2.85 Bản loại dầm 1.1 30 5.2 5 3 S3 1.4 3.6 2.57 Bản loại dầm 1.1 30 5.02 5 4 S4 3.6 4.6 1.27 Bản kê 4 cạnh 1.1 40 16.56 10 5 S5 2.4 3.6 1.5 Bản kê 4 cạnh 1.1 30 8.64 7 6 S6 4.2 4.6 1.09 Bản kê 4 cạnh 1.1 40 19.32 11 7 S7 1 2.2 2.2 Bản loại dầm 1.1 30 2.2 4 8 S8 1.8 4.2 2.3 Bản loại dầm 1.1 30 7.56 7 9 S9 3.2 4.2 1.31 Bản kê 4 cạnh 1.1 40 13.44 8 10 S10 1.2 2. 1.65 Bản kê 4 cạnh 1.1 40 2.4 5 Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn 10 3.2.Xác định tải trọng tác dụng lên bản sàn 3.2.1.Tải trọng thường xuyên ( tỉnh tải) a.Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn daN/m2 Trong đó : gi trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo thứ i ni hệ số độ tin cậy độ dày lớp thứ i Kết quả tính toán được trình bày trong bảng Bảng 3.3.Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn STT Các lớp cấu tạo (daN/m2) D (mm) n gstc (daN/m2) gstt (daN/m2) 1 Gạch ceramic 2000 10 1.1 20 22 2 vữa lót 1800 30 1.3 54 70.2 3 BTCT 2500 100 1.1 330 363 4 Vữa trát trần 1800 15 1.3 27 35.1 g 490.3 b.Trọng lượng tường ngăn Trọng lượng tường ngăn trên sàn được tính gần đúng bằng cách quy đổi về tải phân bố đều trên sàn có xét đến hệ số giảm tải do cửa sổ và cửa đi ở đồ án này lấy hệ số giảm tải là 30% .Tải trọng tường ngăn có xét đế hệ số giảm tải được tính theo công thức: Trong đó: t -trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường t= 180 daN/m2 (tường gạch 10 cm) ht -chiều cao tường lt -chiều dài tường n -hệ số độ tin cậy A -diện tích ô sàn có tường ngăn Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.4 Bảng 3.4.Tải trọng tường quy đổi phân bố đều trên sàn STT Ký hiệu Diện tích Sàn A (m2) Chiều dài tường lt (m) Chiều cao tường ht (m) TLđvị tuờng gttc (daN/m2) TL tường có lổ cửa 70%gttc Hệ số độ tin cậy TL tường quy đổi gt (daN/m2) 1 S1 14.4 2 3.2 180 126 1.3 67 2 S3 5.02 1.1 3.2 180 126 1.3 108 3 S4 16.56 2.2 3.2 180 126 1.3 66 3.2.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải) Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn được lấy theo bảng 3 TCVN 2737;1995 Hoạt tải tính toán : pStt =ptc.n (daN/m2) Trong đó : ptc - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng TCVN 2737;1995 phụ thuộc vào công năng của từng phòng. n - hệ số độ tin cậy , theo 4.3.3 TCVN 2737;1995 n =1.3ptc < 200 daN/m2 n =1.2ptc > 200 daN/m2 Theo 4.3.4 TCVN2737;1995 khi tính toán bản sàn tải trọng toàn phần trong bảng 3 được phép giảm như sau: Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 bảng 3 nhân với hệ số A1 (A > A1 = 9m2) Đối với các phòng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 bảng 3 nhân với hệ số A2 (A > A2 = 36 m2) trong đó : A là diện chịu tải Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.5 Bảng 3.5 .Hoạt tải tác dụng lên sàn STT Ký hiệu Công năng Diện tích sàn A(m2) Hệ số A Hoạt tải tiêuchuẩn ptc (daN/m2) Hệ số n Hoạt tải tính toán pStt (daN/m2) 1 S1 P.Ngủ,P.khách 14.4 0.87 200 1.3 226 2 S2 Ban công 5.2 400 1.2 480 3 S3 Ban công,VS 4.76 400 1.2 480 4 S4 PK,Hànhlang 16.56 0.84 300 1.2 302 5 S5 Hành lang 8.64 300 1.2 360 6 S6 Đại sành 19.32 0.81 300 1.2 292 7 S7 Hành lang 2.2 300 1.2 360 8 S8 Ban công 7.56 400 1.2 480 9 S9 Hành lang 13.44 0.93 300 1.2 335 10 S10 Hành lang 2.4 300 1.2 360 3.3 Tính toán các ô sàn 3.3.1 Tính toán các ô bản làm việc một phương ( bản loại dầm) Các ô bản làm việc một phương :S2,S3,S7,S8. Với giả thiết: - Các ô bản được tính như ô bản đơn, bỏ qua ảnh hưởng của các ô bên cạnh -Các ô bản được tính toán theo sơ đồ đàn hồi a. Sơ đồ tính bản sàn Cắt một dải bản có bề rông 1m để theo phương cạnh ngắn để tính toán Nhip tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm.Xét tỉ số để xác định liên kết giữa bản sàn với dầm, theo đó : ≥3 Sàn liên kết ngàm với dầm < 3Sàn liên kết khớp với dầm Sơ đồ tính của ô sàn được trình bày trong bảng 3.6 Bảng 3.6.Sơ đồ tính bản sàn một phương Ô sàn Chiều dày hs (cm) Dầm Chiều cao hd (cm) Tỉ số hd /hs Liên kết Sơ đồ tính S2 10 D2 60 6 Ngàm D6 30 3 Ngàm S3 10 D1 60 6 Ngàm D7 30 3 Ngàm S7 10 D8 60 6 Ngàm D12 30 3 Ngàm S8 10 D10 40 4 Ngàm D9 60 6 Ngàm b. Xác định nội lực Giá trị momen gối và momen nhịp của dải bản được tính theo côngthức Momen nhịp: Momen gối: Trong đó : q- tải trọng toàn phần; Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.7 Bảng 3.7. Bảng nội lực trong sàn một phương Ký hiệu Nhịp (m) Hoạt tải pstt (daN/m2) TT.Toàn phần q (daN/m2) Giá trị momen gstt (daN/m2) gt (daN/m2) Mn (daNm) Mg (daNm) S2 1.3 490.3 0 480 970.3 68.33 136.6 S3 1.3 490.3 108 480 1078.3 75.93 151.86 S7 1 490.3 0 360 850.3 35.43 70.86 S8 1.7 490.3 0 480 970.3 116.84 233.68 c. Tính toán cốt thép Ô bản được tính theo cấu kiện chịu uốn, bố trí cốt đơn Tiết diện tính: Giả thiết a = 2 cm -khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo b=100 cm - bề rộng tính toán của tiết diện Chiều cao làm việc của bản :h0 =h-a =10-2=8 (cm) Vật liệu: Bêtông Mác 300 Cốt thép CІ Rn (daN/cm2) Rk (daN/cm2) Eb (daN/cm2) Ra (daN/cm2) Ra’ (daN/m2) Ea (daN/cm2) 130 10 2.9x105 0.85 2300 2300 2.1x106 Tính: Kiểm tra điều kiện Từ đó tính Diện tích cốt thép: Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo điều kiện: Trong đó: (lấy theo bảng 15 TCVN 5574;1991) Chú ý :Đối với bản sàn hàm lượng cốt thép hợp lý là Kết quả tính toán cốt thép được trình bày trong bảng 3.8 Bảng 3.8 Bảng tính toán cốt thép cho sàn một phương Ký hiêu Giá trị momen (daNm) b cm h cm A Astt (cm2) Chọn thép % minmax Ф (mm) a (cm) Aschon (cm2) S2 68.33 100 8 0.008 0.008 0.36 6 200 1.41 0.16 Thỏa 136.6 100 8 0.016 0.016 0.65 6 200 1.41 0.16 Thỏa S3 75.93 100 8 0.009 0.009 0.41 6 200 1.41 0.16 Thỏa 151.86 100 8 0.018 0.018 0.82 6 200 1.41 0.16 Thỏa S7 35.43 100 8 0.004 0.004 0.2 6 200 1.41 0.16 Thỏa 70.86 100 8 0.009 0.009 0.41 6 200 1.41 0.16 Thỏa S8 116.84 100 8 0.014 0.014 0.64 6 200 1.41 0.16 Thỏa 233.68 100 8 0.028 0.028 1.30 6 200 1.41 0.16 Thỏa 3.3.2 Tính toán bản sàn làm việc hai phương (sàn bản kê 4 cạnh) Các ô sàn làm việc hai phương : S1,S4,S5,S6,S9,S10. Với giả thiết:- Các ô bản được tính như ô bản đơn,bỏ qua ảnh hưởng của các ô bên cạnh - Các ô bản được tính toán theo sơ đồ đàn hồi a. Sơ đồ tính Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo 2 phương để tính toán Nhip tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm.Xét tỉ số để xác Xác định liên kết giữa bản sàn với dầm, theo đó : ≥3 Sàn liên kết ngàm với dầm < 3Sàn liên kết khớp với dầm Sơ đồ tính của ô sàn được trình bày trong bảng 3.9 Bảng 3.9 .Sơ đồ tính bản sàn hai phương Ô sàn Chiều dày hs (cm) Dầm Chiều cao hd (cm) Tỉ số hd /hs Liên kết Sơ đồ tính S1 10 D1 60 6 Ngàm D2 60 6 Ngàm D3 30 3 Ngàm D2 60 6 Ngàm S4 10 D1 60 6 Ngàm D8 60 6 Ngàm D1 60 6 Ngàm D8 60 6 Ngàm S5 10 D1 60 6 Ngàm D8 60 6 Ngàm D11 30 3 Ngàm D8 60 6 Ngàm S6 10 D9 60 6 Ngàm D8 60 6 Ngàm D9 60 6 Ngàm S9 10 D13 40 4 Ngàm D2 60 6 Ngàm D9 60 60 Ngàm S10 10 D15 30 3 Ngàm D14 30 3 Ngàm D13 40 4 Ngàm D2 60 6 Ngàm Hình .-Sơ đồ tính bản kê 4 cạnh b. Xác định nội lực Momen dương lớn nhất giữa nhịp: Với : Trong đó: g - tỉnh tải ô bản đang xét P - hoạt tải ô bản đang xét mi1(2) –kí tự i là số hiệu ô bản đang xét,ki tự 1(2) là thứ tự ô bản đang xét.Theo bảng 3.9 các ô bản có 4 cạnh là ngàm nên thuộc ô bản số9,do đó i=9 Mômen âm lớn nhất trên gối: Với: Trong đó: P - Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản Các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.10 Bảng 3.10. Bảng nội lực trong sàn hai phương Kí hiệu l2 l2 l2/l2 m11 m12 m91 m92 k91 k92 S1 3.6 4 1.11 0.0399 0.0330 0.0194 0.0161 0.0450 0.0372 S4 3.6 4.6 1.27 0.0446 0.0275 0.0207 0.0128 0.0474 0.0271 S5 2.4 3.6 1.5 0.0480 0.0214 0.0208 0.0093 0.0464 0.0206 S6 4.2 4.6 1.09 0.0399 0.0330 0.0194 0.0161 0.0450 0.0372 S9 2.7 4.2 1.55 0.0484 0.0201 0.0206 0.0086 0.0459 0.0191 S10 1.2 2 1.65 0.0486 0.0179 0.0202 0.0074 0.0446 0.0206 Kí hiệu gstt daN/m2 gt daN/m2 pstt daN/m2 P’ daN P’’ daN P daN M1 daNm M2 daNm MI daNm MII daNm S1 490.3 67 226 1627 9652 11279 220 209.0 507.6 419.6 S4 490.3 66 302 2500 11712 11860 354 218.6 562.2 321.4 S5 490.3 360 1555 5791 7344 195.1 87.2 340.7 151.3 S6 490.3 292 2820 12293 15114 351 290.9 680.1 562.2 S9 490.3 335 1899 7459 9359 245.6 102.3 429.6 178.8 S10 490.3 360 432 1608 2040 119.4 43.9 90.98 42.3 Hình - Vị trí momen các ô bản kê c. Tính toán cốt thép Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 2cm . -khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo h0 chiều cao có ích của tiết diện; h0 = hS – a = 10- 2=8 cm b= 100 cm - bề rộng tính toán của dải bản. Đặc trưng vật liệu ,công thức tính toán , kiểm tra hàm lượng thép với điều kiện tương tự như 3.3.1 c. Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.11. Bảng 3.11.Tính toán cốt thép cho bản kê 4 cạnh Ký hiệu Giá trị momen (daNm) b cm h cm A Astt (cm2) Chọn thép % minmax Ф (mm) a (cm) Aschon (cm2) S1 220 100 8 0.0264 0.0267 1.210 6 200 1.7 0.2 thỏa 209 100 8 0.0251 0.0254 1.150 6 200 1.7 0.2 thỏa 507.6 100 8 0.0610 0.0629 2.847 8 200 3.018 0.4 thỏa 419.6 100 8 0.0504 0.0517 2.339 6 140 2.264 0.3 thỏa S4 354 100 8 0.0425 0.0434 1.964 6 160 1.981 0.2 thỏa 215.6 100 8 0.0259 0.0262 1.186 6 200 1.7 0.2 thỏa 562.2 100 8 0.0675 0.0699 3.162 8 180 3.520 0.4 thỏa 321.4 100 8 0.0386 0.0393 1.780 6 160 1.981 0.2 thỏa S5 195.1 100 8 0.0234 0.0236 1.070 6 200 1.7 0.2 thỏa 87.2 100 8 0.0104 0.0104 0.472 6 200 1.7 0.2 thỏa 340.7 100 8 0.0409 0.0417 1.890 6 160 1.981 0.2 thỏa 151.3 100 8 0.0181 0.0182 0.825 6 200 1.7 0.2 thỏa S6 351 100 8 0.0421 0.0430 1.945 6 160 1.981 0.2 thỏa 290.9 100 8 0.0349 0.0355 1.606 6 200 1.7 0.2 thỏa 680.1 100 8 0.0817 0.0853 3.860 8 160 4.024 0.5 thỏa 562.2 100 8 0.0675 0.0699 3.062 8 200 3.018 0.3 thỏa S9 245.6 100 8 0.0295 0.0299 1.354 6 200 1.7 0.2 thỏa 102.3 100 8 0.0123 0.0123 0.559 6 200 1.7 0.2 thỏa 429.6 100 8 0.0516 0.0530 2.396 8 200 3.018 0.3 thỏa 178.8 100 8 0.0214 0.0216 0.978 6 200 1.7 0.2 thỏa S10 119.4 100 8 0.0143 0.0144 0.651 6 200 1.7 0.2 thỏa 43.9 100 8 0.0053 0.0053 0.238 6 200 1.7 0.2 thỏa 90.98 100 8 0.0109 0.0109 0.493 6 200 1.7 0.2 thỏa 42.3 100 8 0.0050 0.0050 0.300 6 200 1.7 0.2 thỏa