Tính toán kết cấu sàn lầu điển hình

PHẦN 2 TÍNH KẾT CẤU CHƯƠNG I TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LẦU ĐIỂN HÌNH I.QUI PHẠM TẢI TRỌNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TÍNH TOÁN: Tải trọng sử dụng trong tính toán lấy từ cuốn tải trọng “ Tải trọng và tác động “ . Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737 – 1995. Do viện khoa học kỹ thuật xây dựng- Bộ xây dựng biên soạn. Vụ khoa học công nghệ- Bộ xây dựng đề nghị, Bộ xây dựng ban hành 01/12/1995 BẢNG VỀ CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO CÔNG TRÌNH Loại kết cấu Mác bêtông Rn ( kg/cm2 ) Rk ( kg/m2 ) Loại thép Ra ( kg/cm2 ) Sàn các tầng 250 110 8.8 AI 2100 Cầu thang 250 110 8.8 AII 2700 Khung dầm 250 110 8.8 AII 2700 Hồ nước 250 110 8.8 AII 2700 Móng 300 130 10 AII 2700 II.CÁC GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG Ở CÁC BỘ PHẬN CÔNG TRÌNH: Ta có mặt bằng chia ô sàn tính toán 1.Cấu tạo sàn: Gọi L1, L2 lần lượt là kích thước theo phương cạnh ngắn và cạnh dài của của các ô bản sàn Tất cả các ô sàn đều có kích thước theo phương cạnh ngắn L1 và lớn nhất là 4m Chọn chiều dày bản sàn theo điều kiện không bé hơn (D/m )* L1 khi dùng bêtông nặng. Công trình là chung cư nên hoạt tải sử dụng không lớn lắm,với D=0.8÷1.2. Tachọn D =1; m = 40÷45 Vậy chọn hs ³ L1 *1/40 = 4000 *1/40 = 100 mm Chọn hs = 100 mm =10 cm. Cấu tạo ô sàn các tầng ( trừ tầng sân thượng ): Lớp gạch ceramic dày d = 10 mm; g = 2000 kg/m3, n=1.2 Vữa lót ximăng M75 dày d = 20 mm; g = 1800 kg/m3, n=1.2 Riêng khu vực wc lớp vữa lót ximăng M100 trộn phụ gia Sikalatex, tạo độ dốc 1% . chỗ mỏng nhất dày d = 20 mm,g = 1800 kg/m3 Sàn bêtông cốt thép dày d = 100 mm; g = 2500 kg/m3, n=1.1 Lớp vữa trát trần ximăng M75 dày d = 15 mm; g = 1800 kg/m3, n=1.2 Cấu tạo ô sàn sân thượng: Lớp gạch ceramic dày d = 10 mm. Lớp vữa lót ximăng M100 trộn phụ gia Sikalatex chống thấm tạo dốc 2%, chỗ mỏng nhất dày d = 20 mm ; g = 1800 kg/m3 Lớp bitum chống thấm d = 10 mm; g = 1500 kg/m3 Bản sàn bêtông cốt thép M250; dày d = 100 mm; g = 2500 kg/m3 Lớp vữa trát trần ximămg M75 dày d = 15 mm; g = 1800 kg/m3 a)Tĩnh tải bản thân ô sàn các tầng: . Trọng lượng lớp gạch ceramic: g1 = gg * n * dg = 2000 * 1.2 * 0.01 = 24 kg/m2 . Trọng lượng vữa lót: g2 = gv * n * dv = 1800 * 1.2 * 0.02 = 43.2 kg/m2 . Trọng lượng đan sàn bêtông cốt thép: g3 = gbt * n * dbt = 2500 * 1.1 * 0.1 = 275 kg/m2 . Trọng lượng vữa trát trần: g4 = gv * n * dv = 1800 * 1.2 * 0.015 = 32.4 kg/m2 Sg = g1 + g2 + g3 + g4 Sg = 24 + 43.2 + 275 + 32.4 = 374.6 kg/m2, nhân với hệ số vượt tải 1.2 ta được: gstt=374.6*1.2=450 kg/m2 b)Tĩnh tải bản thân ô sàn sân thượng: . Trọng lượng lớp gạch ceramic: g1 = gg * n * dg = 2000 * 1.2 * 0.02 = 24 kg/m2 . Trọng lượng vữa lót: g2 = gv * n * dv = 1800 * 1.2 * 0.02 = 43.2 kg/m2 . Trong lượnglớp bitum chống thấm: g3 = gbitum * n * dbitum = 1500 * 1.3 * 0.01 = 19.5 kg/m2 . Trọng lượng bản sàn bêtông cốt thép: g4 = gbt * n * dbt = 2500 * 1.1 * 0.1 = 275 kg/m2 . Trọng lượng vữa trát trần: g5 = gv * n * dv = 1800 * 1.2 * 0.015 = 32.4 kg/m2 . Trọng lượng trần và đường ống kỹ thuật: g6 = gtc * n = 50 * 1.3 = 65 kg/ m2 Tổng tĩnh tải ô sàn sân thượng: Sg = g1 + g2 + g3 + g4 +g5 + g6= Sg = 24 + 43.2 + 19.5 + 275 + 32.4 + 65 = 459.1 kg/m2, nhân với hệ số vượt tải 1.2 ta được: gstt=459.1*1.2=551 kg/m2 * Hoạt tải: Tên ô sàn, chức năng sử dụng Hoạt tải tiêu chuẩn( kg/m2 ) Hệ số vượt tải Hoạt tải tính toán ( kg/m2 ) Ô sàn:1,2,7: phòng khách, phòng ngủ, phòng vệ sinh. 150 1.3 195 Ôâ sàn 4: ban công 200 1.2 240 Ôâ sàn 3, 5, 6, 8 hành lang 300 1.2 360 Ô sàn sân thượng (mái bằng có sử dụng ) 150 1.3 195 III.TÍNH TOÁN SÀN ĐIỂN HÌNH ( tầng 2 đến tầng 9 ) Đối với những ô sàn có cùng kích thước , cùng hoạt tải nhưng có tổng tĩnh tải khác nhau thì để thiên về an toàn, ta đi tính ô sàn có tổng tĩnh tải lớn hơn để tìm nội lực và thép. A. QUI ƯỚC KẾT CẤU : Khi hd > 3hs thì xem liên kết giữa bản sàn và dầm là liên kết ngàm Khi hd < 3hs thì xem bản sàn liên kết khớp với dầm hd : chiều cao của dầm, hs : chiều dày của bản sàn p : Hoạt tải. g : Tĩnh tải. q = p + g : Tổng tải trọng. TÀI LIỆU THAM KHẢO: Sách thiết kế công trình: tác giả : Võ Bá Tầm Sách sàn sườn toàn khối có bản dầm : tác giả : Nguyễn Đình Cống . C. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1. Ô sàn 1: Tải trọng bản thân sàn: gS = 384 kg/m2. Ta có L1=3.5m ,L2=3.5m. Xét tỷ số L2/L1=3.5/3.5=1 3hb=3*10=30 cm. Vậy bản thuộc loại bản kê 4 cạnh , bản liên kết với các dầm xung quanh là liên kết ngàm. Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L1: M1=m91p kgm/m Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L2: M2=m92p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L1: M11 =k91p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L2 : M22=k92p kgm/m Trong đó: p=qL1L2=(551+195)*3.5*3.5=9139 kg Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có L2/L1=1, tra bảng ta được : m91= m92 0.0179 k91= k92=0.0430 Từ đó ta được: M1= M2 =m91p=0.0179*9139=163.588 kgm/m, A=0.02, a=0.021, Fa=0.926cm2, m=0.108 (%), Fa(chọn)=Þ6a200 M11 = M22 =k91p=0.0430*9139=392.997 kgm/m, A=0.0479, a=0.049, Fa=2.188cm2, m=0.199 (%), Fa(chọn)=Þ8a200 2. Ô sàn 2: Tải trọng bản thân sàn: gS = 384 kg/m2. Ta có L1=3.5m ,L2=4.0m. Xét tỷ số L2/L1=4/3.5=1.1433hb=3*8=24 cm. Vậy bản thuộc loại bản kê 4 cạnh , bản liên kết với các dầm xung quanh là liên kết ngàm. Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L1: M1=m91p kgm/m Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L2: M2=m92p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L1 M11 =k91p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L2 M22=k92p kgm/m Trong đó: p=qL1L2=(511+195)*3.5*4.0=9884 kg Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có L2/L1=1.2903, tra bảng ta được : m91=0.0196 k91=0.0457 m92=0.0153 k92=0.0353 Từ đó ta được: M1=m91p=0.0196*9884=193.726 kgm/m, A=0.024, a=0.0245, Fa=1.098cm2, m=0.129(%), Fa=Þ6a200 M2=m92p=0.0153*9884=151.225 kgm/m, A=0.019, a=0.02, Fa=0.855cm2, m=0.1 (%) Fa=Þ6a200 M11 =k91p=0.0457*9884=451.699 kgm/m, A=0.056, a=0.058, Fa=2.6cm2, m=0.441 (%) Fa=Þ8a170 M22 =k92p=0.0353*9884=348.905 kgm/m, A=0.043, a=0.045, Fa=2.0cm2, m=0.235(%) Fa= Þ8a200 3. Ô sàn 3: Tải trọng bản thân sàn: gS = 384 kg/m2.Tải trọng tường xây trong ô bản sàn gt=bthtn(/s=(0.1*2.9*1.1*1800*8 )/4*3.1=370 kg/m Ta có L1=3m ,L2=3.5m. Xét tỷ số L2/L1=3.5/3=1.1663hb=3*8=24 cm. Vậy bản thuộc loại bản kê 4 cạnh , bản liên kết với các dầm xung quanh là liên kết ngàm. Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L1: M1=m91p kgm/m Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L2: M2=m92p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L1 M11 =k91p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L2 M22=k92p kgm/m Trong đó: p=qL1L2=(551+360)*3*3.5=9566kg Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có L2/L1=1.2903, tra bảng ta được : m91=0.0202 k91=0.0465 m92=0.0147 k92=0.0332 Từ đó ta được: M1=m91p=0.0202*9566=193.233 kgm/m, A=0.024, a=0.025, Fa=1.09cm2 m=0.128 (%) Fa(chọn)=Þ6a200 M2=m92p=0.0147*9566=140.620 kgm/m, A=0.0176, a=0.0178, Fa=0.795cm2, m=0.094 (%) Fa(chọn)= Þ6a200 M11 =k91p=0.0465*9566=444.819 kgm/m, A=0.055, a=0.057, Fa=2.565cm2, m=0.3 (%) Fa(chọn)= Þ8a170 M22 =k92p=0.0332*9566=317.59 kgm/m, A=0.039, a=0.04, Fa=1.816cm2, m=0.213(%) Fa(chọn)= Þ8a200 4. Ô sãn 4: Ta có L1=1.2, L 2=3.5m Xét tỷ số L2/L1=3.5/1.2=2.92 > 2. Vậy bản thuộc loại bản dầm , làm việc một phương theo cạnh ngắn .Cắt theo phương cạnh ngắn một dải có bề rộng b=1m , xem bản như một dầm đơn gối tựa là dầm dọc và dầm môi. Tải trọng tác dụng lên bản: Tĩnh tải: trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn: gs=385 kg/m2 Hoạt tải:do sàn truyền vào: ps=200*1.2=240 kg/m2 Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản q=gs+ps=551+240=791 kg/m2 Môment dương lớn nhất ở nhịp: Mn=(9/128)*ql2=80.08 kgm/m. Tại vị trí x=0.625l=0.625*1.2=0.75m Môment âm lớn nhất ở gối: Mg =-ql2/8=-142.38 kgm/m Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có : Mn=80.08 kgm/m, A=0.01, a=0.012, Fa=0.451 cm2, m=0.053 (%), Fa(chọn)=Þ6a200 Mg=142.38 kgm/m, A=0.0179, a=0.018, Fa=0.805 cm2, m=0.095 (%), Fa(chọn)= Þ6a200 5. Ô sàn 5: Tải trọng bản thân sàn: gS = 384 kg/m2. Ta có L1=3.2, L 2=4.6m Xét tỷ số L2/L1=4.6/4=1.443hb=3*8=24 cm. Vậy bản thuộc loại bản kê 4 cạnh , bản liên kết với các dầm xung quanh là liên kết ngàm. Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L1: M1=m91p kgm/m Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L2: M2=m92p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L1: M11 =k91p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L2 : M22=k92p kgm/m Trong đó: p=qL1L2=(551+240)*3.2*4.6=11644 kg Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có L2/L1=1.192, tra bảng ta được : m91=0.0201 k91=0.0470 m92=0.0137 k92=0.0315 Từ đó ta được: M1=m91p=0.0201*11644=234.04 kgm/m, A=0.029, a=0.03, Fa=1.33 cm2, m=0.156 (%), Fa(chọn)=Þ6a200 M2=m92p=0.0137*11644=159.52 kgm/m, A=0.02, a=0.02, Fa=0.90 cm2, m=0.1 (%) Fa(chọn)=Þ6a200 M11 =k91p=0.0470*11644=547.268 kgm/m, A=0.068, a=0.07, Fa=3.179 cm2, m=0.37 (%) Fa(chọn)=Þ8a150 M22 =k92p=0.0315*11644=366.786 kgm/m, A=0.046, a=0.047, Fa=2.1 cm2, m=0.34 (%) Fa(chọn)= Þ8a200 6. Ô sàn 6: Tải trọng bản thân sàn: gS = 384 kg/m2. Ta có L1=4.0, L 2=4.6m Xét tỷ số L2/L1=4.6/4=1.153hb=3*8=24 cm. Vậy bản thuộc loại bản kê 4 cạnh , bản liên kết với các dầm xung quanh là liên kết ngàm. Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L1: M1=m91p kgm/m Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp theo phương L2: M2=m92p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L1: M11 =k91p kgm/m Môment âm lớn nhất ở gối theo phương L2 : M22=k92p kgm/m Trong đó: p=qL1L2=(551+360)*4*4.6=16763 kg Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có L2/L1=1.192, tra bảng ta được : m91=0.0200 k91=0.0461 m92=0.015 k92=0.0349 Từ đó ta được: M1=m91p=0.0200*16763=335.26 kgm/m, A=0.042, a=0.043, Fa=1.92 cm2, m=0.225(%), Fa(chọn)=Þ6a150 M2=m92p=0.015*16763=251.445 kgm/m, A=0.031, a=0.032, Fa=1.432 cm2, m=0.168 (%) Fa(chọn)=Þ 6a150 M11 =k91p=0.0461*16763=772.77 kgm/m, A=0.097, a=0.1, Fa=4.56cm2, m=0.536 (%) Fa(chọn)=Þ10a170 M22 =k92p=0.0349*16763=585.028 kgm/m, A=0.073, a=0.076, Fa=3.407 cm2, m=0.4(%) Fa(chọn)=Þ8a150 Ô sàn 7: Ta có L1=1.8, L 2=4.3m Xét tỷ số L2/L1=4.3/1.8=2.38 > 2. Vậy bản thuộc loại bản dầm , làm việc một phương theo cạnh ngắn .Cắt theo phương cạnh ngắn một dải có bề rộng b=1m , xem bản như một dầm đơn gối tựa là dầm khung và dầm D4. Tải trọng tác dụng lên bản: Tĩnh tải: trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn: gs=385 kg/m2 Hoạt tải:do sàn truyền vào: ps=150*1.2=195 kg/m2 Trọng lượng tường xây trong ô bản: gt=(bthtLn()/s=(0.1*2.9*1.1*1.1*1800)/1.8*4.4=72.5 kg/m2 Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản q=gs+ps+gt =(551+195+72.5)=818.5 kg/m2 Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp: Mn=ql2/24=34.1 kgm/m. Môment âm lớn nhất ở gối: Mg =ql2/12=68.2 kgm/m Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có : Mn=34.1 kgm/m, A=0.0042, a=0.0043, Fa=0.26 cm2, m=0.03 (%), Fa(chọn)=Þ6a200 Mg=68.2 kgm/m, A=0.008, a=0.009, Fa=0.38 cm2, m=0.044 (%), Fa(chọn)= Þ6a200 Ô sàn 8: Ta có L1=0.8, L 2=3m Xét tỷ số L2/L1=3/0.8=3.75 > 2. Vậy bản thuộc loại bản dầm , làm việc một phương theo cạnh ngắn .Cắt theo phương cạnh ngắn một dải có bề rộng b=1m , xem bản như một dầm đơn . Tải trọng tác dụng lên bản: Tĩnh tải: trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn: gs=385kg/m2 Hoạt tải:do sàn truyền vào: ps=300*1.2=360 kg/m2 Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản q=gs+ps +gt=551+360=911kg/m2 Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp: Mn=ql2/24=38 kgm/m. Môment âm lớn nhất ở gối: Mg =ql2/12=76 kgm/m Tính cốt thép: từ M ta giả thiết a=1.5cm , ta tính h0=h-a=10-1.5=8.5 cm. Ta tính: A=M/Rnbh02 a=1-Ư1-2A Fa=a Rnbh0/Ra Phần trăm hàm lượng cốt thép: m=Fa/bh0(%) Ta có : Mn=38kgm/m, A=0.004, a=0.005, Fa=0.223 cm2, m=0.03 (%), Fa(chọn)= Þ6a200 Mg=76 kgm/m, A=0.01, a=0.01, Fa=0.461 cm2, m=0.05 (%), Fa(chọn)= Þ6a200 Bố trí và thống kê cốt thép xem bản vẽ kết cấu.