Tính toán kết cấu sàn tầng điển hình

PHẦN II: KẾT CẤU KHỐI LƯỢNG : 70% GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH I. LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC SÀN: I.1 Chọn loại vật liệu Các thông số vật liệu chọn Bêtông Mác 300 Cốt thép AI Rn (daN/cm2) Rk (daN/cm2) Ra (daN/cm2) R’a (daN/cm2) 130 10 2300 2300 0.58 I.2 Mặt bằng dầm sàn I.3 Kích thước sơ bộ tiết diện dầm -Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau: trong đó: - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; - đối với hệ dầm chính; - đối với dầm phụ; - nhịp dầm. -Bề rộng dầm chọn như sau: Bảng chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm: Kí hiệu Nhịp dầm (m) Kích thước tiết diện (cm) D1 6 25x60 D2 6 25x60 D3 6.9 25x60 D4 3 25x50 D5 3 25x50 D6 1.4 15x30 I.4 Chiều dày bản sàn hs -Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức sau trong đó: - hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; - đối với bản loại dầm; - đối với bản kê bốn cạnh; l - cạnh nhịp ngắn của ô bản. -Đối với nhà dân dụng thì chiều dày tối thiểu của sàn là hmin = 6 cm. -Chọn ô sàn có kích thước cạnh ngắn lớn nhất để tính chiều dày sàn Vậy chọn hs = 13 cm cho toàn sàn. II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN - Tải trọng tác dụng lên sàn gồm có: + Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn. Trong đó: gi trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i; ngi hệ số độ tin cậy. + Tải trọng tạm thời (hoạt tải). Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn lấy theo tiêu chuẩn “Tải trọng và tác động, TCVN 2737-1995”. ptt = ptc.np trong đó: ptt tải trọng tiêu chuẩn lấy theo TCVN 2737-1995; np hệ số độ tin cậy. II.1.Tĩnh tải Các lớp cấu tạo sàn: Bảng trọng lượng các lớp cấu tạo sàn: STT Các lớp cấu tạo g d gStc Hệ số độ tin cậy n gStt (daN/m3) (cm) (daN/m2) (daN/m2) 1 G Gạch Ceramic 2000 0.8 16 1.1 17.6 2 Lớp vữa lót 1800 3 54 1.3 70.2 3 Bản sàn 2500 13 325 1.1 357.5 4 Lớp vữa trần 1800 1.5 27 1.3 35.1 5 Trần treo 30 1.2 36 Tổng cộng: 516 II.2. Hoạt tải Bảng hoạt tải sàn: KÍ HIỆU Ô SÀN ptc (daN/m2) n Hệ số độ tin cậy ptt (daN/m2) Phòng ngủ 150 1.3 195 Phòng khách 150 1.3 195 Bếp 150 1.3 195 Ban công 200 1.2 240 Hành lang 300 1.2 360 Vệ sinh 150 1.3 195 Trọng lượng tường ngăn. Trọng lượng tường ngăn trên sàn được qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên. Tải trọng tường ngăn được tính theo công thức sau. Trong đó: n hệ số tin cậy, n=1.3; lt chiều dài tường; ht chiều cao tường; gttc = 180(daN/m2) - đối với tường 10 gạch ống A diện tích ô sàn có tường ngăn, A = l1.l2. Đối với tường có lổ cửa, lấy trọng lượng tường ngăn bằng 70% trọng lượng tường đặc Tải trọng tường quy đổi Kí hiệu Diện tích sàn A (m2) Chiều dài tường lt (m) Chiều cao tường ht (m) gttc (daN /m2) 70%gttc (daN /m2) n Tải trọng tường tính toán S1 40.8 6 3.6 180 126 1.3 86.72 S2 36 9 3.6 180 126 1.3 147.42 S5 41.4 10 3.6 180 126 1.3 142.43 III. TÍNH TOÁN Ô BẢN DẦM III.1 Các giả thiết tính toán: -Các ô bản dầm được tính toán như các ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của ô bản kế cận. - Liên kết được xem là ngàm: khi bản tựa lên dầm bêtông cốt thép (đổ toàn khối) có - Liên kết được xem là khớp: khi bản tựa lên dầm bêtông cốt thép (đổ toàn khối) có - Tính các ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi, không kể đến sự ảnh hưởng của các ô kế cận - Cắt ô bản theo cạnh ngắn với một dải có bề rộng 1m để tính III.2 Trị số tải trọng tính toán * Tải trọng tính toán toàn phần trên bản: q = gstt + ptt + gttt Kết quả tính toán tải trọng và nội lực được trình bày trong bảng sau: Tải trọng tác dụng lên ô bản loại dầm Ô bản Nhịp L1 (m) Hoạt tải Tĩnh tải Tải trọng toàn phần q (daN /m2) ptt (daN /m2) gstt (daN /m2) gttt (daN /m2) S4 3 360 516 0 876 III.3 Xác định sơ đồ tính Liên kết của hai đầu của hai đầu dầm xác định dựa vào tỷ số III.4 Xác định nội lực -Các giá trị momen tính theo công thức sau: Momen nhịp: Momen gối: trong đó: q tải trọng toàn phần, -Bảng tính toán nội lực bản dầm: Ô sàn Nhịp Tĩnh tải Hoạt tải Tải trọng toàn phần Giá trị mômen L1 (m) gstt (daN /m2) ptt (daN /m2) q (daN /m2) Mnh (daN.m) Mg (daN.m) S4 3 516 360 876 329 657 III.5 Tính toán cốt thép -Cốt thép của ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn Giả thiết: + a = 2cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo; + chiều cao có ích của tiết diện; + b = 100cm bề rộng tính toán. Sau khi tính toán cốt thép phải kiểm tra hàm lượng cốt thép với Theo TCVN qui định Kết quả tính toán cốt thép trình bày trong bảng sau: Ô sàn Giá trị mômen (daN.m) A Fatt (cm2) Thép chọn m (%) f (mm) a (mm) Fachọn (cm2) S4 Mnh 329 0.023 1.42 6 180 1.57 0.14 Mg 657 0.042 2.6 8 180 2.79 0.25 IV.TÍNH TOÁN CÁC Ô SÀN BẢN KÊ IV.1 Các giả thiết tính toán: - Tính các ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi, không kể đến sự ảnh hưởng của các ô kế cận - Cắt ô bản theo cạnh ngắn và cạnh dài với các dải có bề rộng 1m để tính. IV.2 Trị số tải trọng tính toán Tải trọng tính toán toàn phần trên bản : q = gstt + ptt + gttt Kết quả tính toán tải trọng được trình bày trong bảng sau: Ô bản Nhịp L1 (m) Hoạt tải ptt (daN /m2) Tĩnh tải Tải toàn phần q (daN /m2) gstt (daN /m2) gttt (daN /m2) S1 6 195 516 86.72 798 S2 6 195 516 147.42 858 S3 3 360 516 0 876 S5 6 195 516 142.43 853 Tải trọng tác dụng lên ô bản loại bản kê 4 cạnh IV.3 Sơ đồ tính Tuỳ theo điều kiện liên kết của bản với các dầm xung quanh (ngàm hoặc khớp) mà ta lựa chọn sơ đồ tính bản theo 11 loại ô bản lập sẵn IV.4 Xác định nội lực * Các ô bản tính theo sơ đồ đàn hồi, ô bản thuộc sơ đồ số 9, nội lực được tính theo các công thức sau : - Momen dương lớn nhất ở nhịp: - Momen âm lớn nhất ở gối: với phụ thuộc vào tỷ số l2/l1, tra bảng tài liệu IV.5 Tính toán cốt thép * Tính toán và bố trí cốt thép: - Cốt thép được tính toán với dải bản có bề rộng 1m cả 2 phương và được tính toán như cấu kiện chịu uốn. trong đó: b = 100cm: bề rộng dải tính toán; h0 = hb – a: chiều cao có ích của tiết diện. Giả thiết a = 2.0cm: khoảng cách từ mép bêtông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo. Suy ra: h0 = 13 – 2 = 11cm. - Hàm lượng cốt thép tính toán µ trong dãy bản cần đảm bảo điều kiện: Với : Theo TCVN lấy µmin = 0.05%. Tính toán cốt thép cho vài ô điển hình: a. Tính cốt thép ô sàn S2: Ô bản thuộc loại ô bản kê bốn cạnh (hd/hs = 600/130 = 4.6 > 3) theo ô sàn có sơ đồ số 9. Kích thước : l1 = 6.0 m, l2 = 6.0 m. Tải trọng : - Bản thân sàn : g = 516 (daN/m2). - Tường ngăn : gt = 147 (daN/m2). - Hoạt tải: ptt = 195 (daN/m2). Ta có q = g + gt + ptt = 516 + 147+ 195 = 858 (daN /m2). P = q * l1 *l2 = 858 * 6*6 = 30888 (daN). Xác định nội lực : -Tỷ số = = 1 tra sơ đồ 9 bảng 1-19 trang 34 “ SỔ TAY THỰC HÀNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH” Tác giả Vũ Mạnh Hùng. ==> Các hệ số : m91 = 0.0197 m92 = 0.0197 k91 = 0.0417 k92 = 0.0417 Gọi M1, M2 là mômen nhịp theo phương l1, l2 Gọi MI , MII là momen gối theo phương l1, l2 Ta có: M1 = m91 x P = 0.0197 x 30888 = 608 (daN.m). M2 = m92 x P = 0.0197 x 30888 = 608(daNm). MI = k91 x P = 0.0417 x 30888 = 1288(daNm). MII = k92 x P = 0.0417 x 30888 = 1288(daNm). Tính toán cốt thép: Vật liệu: -Bêtông mác 300 có Rn=130daN/cm2; Rk = 10 daN/cm2 , Ra a0= 0,58 Þ A0=0,412 - Thép sàn đường kính sử dụng thép AI, Ra = Ra’= 2300 daN/cm2; - Thép sàn đường kính sử dụng thép AII, Ra = Ra’= 2800 daN/cm2; -Tiết diện b*h = 100*13 cm, Thép nhịp: Cốt thép nhịp phương cạnh ngắn: - Chọn a=2 cm => h0 = hb- a = 13-2 = 11 cm Với M1 = 608 (daNm). = 0.0386 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.0394 Þ = 2.5 cm2 Cốt thép nhịp phương cạnh dài: dự kiến dùng thép : h02 = 11 – 0.8 = 10.2 cm Với M2 = 608 (daNm). = 0.045 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.046 Þ = 2.65 cm2 Thép gối: Cốt thép gối phương cạnh ngắn: Chọn a=2 cm => h0 = hb- a = 13-2 = 11 cm Với MI = 1288 (daNm). = 0.082 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.085 Þ = 4.7 cm2 Cốt thép gối phương cạnh dài: Chọn a=2 cm => h0 = hb- a = 13-2 = 11 cm Với MII = 1288 (daNm). = 0.082 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.085 Þ = 4.7 cm2 b. Tính cốt thép ô sàn S5: Ô bản thuộc loại ô bản kê bốn cạnh (hd/hs = 600/130 = 4.6 > 3) theo ô sàn có sơ đố số 9. Kích thước : l1 = 6.0 m, l2 = 6.9 m. Tải trọng : - Bản thân sàn : g = 516 (daN/m2). - Tường ngăn : gt = 142 (daN/m2). - Hoạt tải: ptt = 195 (daN/m2). Ta có q = g + gt + ptt = 516 + 142 + 195 = 853 (daN/m2). P = q * l1 * l2 = 853 * 6 * 6.9 = 35314 (daN). Xác định nội lực : -Tỷ số = = 1.15 tra sơ đồ 9 bảng 1-19 trang 34 “ SỔ TAY THỰC HÀNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH” Tác giả Vũ Mạnh Hùng. ==> Các hệ số : m91 = 0.020 m92 = 0.015 k91 = 0.0461 k92 = 0.0349 Gọi M1, M2 là mômen nhịp theo phương l1, l2 Gọi MI , MII là momen gối theo phương l1, l2 Ta có: M1 = m91 x P =0.020 * 35314= 706 (daNm). M2 = m92 x P =0.015 * 35314= 530 (daNm). MI = k91 x P =0.0461 * 35314= 1628 (daNm). MII = k92 x P =0.0349 * 35314= 1232 (daNm). Tính thép nhịp: - Cốt thép nhịp phương cạnh ngắn: Chọn a=2 cm => h0 = hb- a = 13-2 = 11 cm Với M1 = 706 (daNm). = 0.045< A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.046 Þ = 2.86 cm2 - Cốt thép nhịp phương cạnh dài: Chọn a=2 cm => h0 = 11 - 0.8 = 10.2 cm Với M2 = 530 (daNm). = 0.0337 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.034 Þ = 2.3 cm2 Tính thép gối: - Cốt thép gối phương cạnh ngắn: Chọn a=2 cm => h0 = hb- a = 13-2 = 11 cm Với MI = 1628 (daNm). = 0.1035 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.11 Þ = 6.0 cm2 - Cốt thép gối phương cạnh dài: Chọn a=2 cm => h0 = hb- a = 13-2 = 11 cm Với MII = 1232 (daNm). = 0.078 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - = 0.082 Þ = 4.5 cm2 c. Tính cốt thép ô sàn S4: - Ô bản thuộc loại ô bản dầm :bản liên kết một cạnh với dầm và có (600\130=4.6>3) dược coi là liên kết ngàm. Kích thước : l1 = 3.0m, l2 =6 m. Tải trọng : - Bản thân sàn : g = 516 (daN/m2). - Tường ngăn : gt = 0 (daN/m2). - Hoạt tải: ptt = 360 (daN/m2). Ta có q = g + gt + ptt = 516 + 0 + 360 = 876 (daN/m2). - Xác định nội lực : Nhịp tính toán : l1= 3.0 m. Nội lực: Moment gối : Mg = == 657 daN.m Moment nhịp: Mnh = ==328 daNm - Tính toán cốt thép: Chọn a=2 cm => h0 = hb- a = 13-2 = 11 cm Tính thép gối : Mg = 657 (daNm). = 0.042 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - =0.043 Þ = 2.7 cm2 Chọn F8a 180 (2.8 cm) Tính thép nhịp : Mnh = 328 (daNm). = 0.021 < A0 = 0.412 a = 1 - = 1 - =0.022 Þ = 1.4 cm2 Chọn F6a 180 (1.5 cm) Thép theo phương cạnh dài bố trí theo cấu tạo Chọn F6a 200 (1.41 cm)