Tính toán tầng sàn điển hình

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN TẦNG SÀN ĐIỂN HÌNH 1/ PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH 1.1/ Khái niệm - Sàn phẳng bêtông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp. Nó có ưu điểm quan trọng như :bền lâu chống cháy tốt, có độ cứng lớn, dễ thỏa mãn các yêu cầu về vệ sinh, dễ cơ giới hóa việc xây dựng và kinh tế hơn các loại sàn khác; -Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như khả năng cách âm không cao, khối lượng riêng lớn; -Kết cấu sàn trực tiếp chịu tác dụng của tải sử dụng (tĩnh tải và hoạt tải), sau đó truyền vào dầm, dầm truyền xuống cột, cột truyền xuống móng. 1.2/ Đặc điểm của hệ chịu lực - Công trình được thiết kế với hệ chịu lực chính là khung chịu lực và sàn sườn toàn khối ; - Sàn gồm có bản và hệ dầm đúc liền khối với nhau. 2/ TÍNH TOÁN SÀN 2.1/ Chọn sơ bộ các kích thước tiết diện ban đầu của các cấu kiện 2.1.1/ Dầm - Chiều cao dầm: với: m: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng ; m=8¸12 : đối với dầm chính, khung 1 nhịp; m=12¸16 :đối với dầm liên tục, khung nhiều nhịp; l : nhịp dầm. - Bề rộng dầm: bd=(1/2¸1/4)hd ; - Các tiết diện dầm được chọn Dầm Kích thước tdiện (cm) Dầm Kích thước tdiện (cm) D1-D6 25x50 D18 20x40 D7-D17 20x40 D19 25x50 2.1.2/ Sàn - Chiều dày được chọn theo công thức: với l : cạnh ngắn ô bản; D = 0,8¸1,4 : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; m = 40 ¸ 45: đối với bản kê 4 cạnh. - Chọn ô sàn có kích thước 6mx5m để tính do đó Þ Vậy chọn hs=12 (cm). 2.2/Phân loại ô bản sàn 2.2.1/ Mặt bằng phân loại ô bản sàn MẶT BẰNG PHÂN LOẠI Ô BẢN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 2.2.2/Bảng thống kê số liệu ô sàn BẢNG PHÂN LOẠI SÀN Số hiệu ô sàn ld (m) ln (m) Tỷ số ld/ ln Số lượng Loại ô bản S1 5.0 4.2 1.19 14 bản 2 phương S2 5.0 4.2 1.19 14 bản 2 phương S3 6.0 5.0 1.2 6 bản 2 phương S4 5.0 4.2 1.19 4 bản 2 phương S5 4.2 4.0 1.05 4 bản 2 phương S6 6.0 5.0 1.2 2 bản 2 phương S7 4.0 2.0 2 2 bản 2 phương S8 4.0 2.1 1.9 2 bản 2 phương S9 5.2 1.5 3.4 4 bản 1 phương S10 5.2 1.1 4.2 4 bản 1 phương S11 6.0 1.5 4 2 bản 1 phương 2.3/ Xác định tải trọng Tĩnh tải sàn gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn gi : trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn thứ i ; ngi: hệ số tin cậy của các lớp cấu tạo thứ i ; Tĩnh tải sàn : g= - Hoạt tải sàn : ptc : hoạt tải tác dụng lên sàn; npi : hệ số tin cậy của hoạt tải. 2.3.1/ Tĩnh tải - Tĩnh tải sàn có 2 loại :sàn không chống thấm và sàn có chống thấm 2.3.1.1/ Sàn không cần chống thấm gồm các ô bản S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S9,S10 các lớp cấu tạo sàn : Vậy ta có: g1 = Sgi.ngi = Sdi.gi.ngi = 0.008*2000*1.1+0.04*1800*1.3+0.12*2500*1.1+0.015*1800*1.3 =476.3(kG/m2) 2.3.1.1/ Sàn vệ sinh gồm các ô bản S8,S11 các lớp cấu tạo sàn : Vậy ta có: g1 = Sgi.ngi = Sdi.gi.ngi =0.008*2000*1.1+0.04*1800*1.3+0.05*2000*1.1+0.12*2500*1.1+0.015*1800*1.3+30*1.2 =622.3(kG/m2) 2.3.2/ Hoạt tải Tra theo bảng tiêu chuẩn “Tải trọng và tác động” 2737-1995 BẢNG TÍNH TOÁN HOẠT TẢI Kí hiệu ô sàn Loại sàn ptc (kG/m2) Hệ số tin cậy ptt (kG/m2) S1,S2,S3,S6 Phòng khách,ngủ 150 1.3 195 S4,S5 Phòng bếp 150 1.3 195 S8,S11 Phòng vệ sinh 200 1.2 240 S9,S10 Ban công 200 1.2 240 S7 Hành lang 300 1.2 360 2.3.3/ Trọng lượng tường ngăn Đối với ô sàn S6 kích thước (6mx5m) có tường ngăn xây bằng gạch ống dày 10cm có lỗ cửa -Tường có kích thước 6m x 3.3m -Trọng lượng tường qui đổi được xác định theo công thức: với lt : chiều dài tường; ht : chiều cao tường (có thể lấy bằng chiều cao tầng H); t : trọng lượng riêng tường ngăn; ld,ln: kích thước cạnh dài và ngắn của ô bản có tường. Vậy ta có -Do tường có lỗ cửa nên trọng lượng tường ngăn bằng 70% trọng lượng tường đặc: gt =0.7*118,8=83,16(kG/m2) 2.4/TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN DẦM gồm các ô bản :S9,S10,S11 - Các ô bản dầm được tính như bản đơn. Không xét đến sự ảnh hưỡng của các ô bản kế cận; - Tính bản theo sơ đồ đàn hồi; - Cắt bản theo phương cạnh ngắn với dãi có bề rộng 1m để tính . 2.4.1/Xác định sơ đồ tính BẢNG XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH CÁC Ô BẢN DẦM Kí hiệu ô bản Chiều cao dầm theo phương cạnh ngắn Chiều dày hS (cm) Tỷ số Lkết 2 đầu theo p.ngắn hn1 hn2 hn1/hs hn2/hs S9 40 25 12 3.3 2.08 ngàm khớp S10 40 25 12 3.3 2.08 ngàm khớp S11 40 25 12 3.3 2.08 ngàm khớp 2.4.2/ Xác định nội lực Tuỳ theo sơ đồ tính mà ta có các giá trị nội lực khác nhau Sơ đồ tính Moment ở nhịp : M1 = Moment ở đầu ngàm : MI = - BẢNG TẢI TRỌNG VÀ GIÁ TRỊ MOMEN CÁC Ô BẢN DẦM Kí hiệu ô bản Cạnh ngắn ln (m) Tĩnh tải (kG/m2) Hoạt tải Tải trọng tòan phần Giá trị Momen gs gt p q(kG/m2) Mn(kGm) Mg(kGm) S9 1.5 476.3 240 716.3 67.15 134.31 S10 1.1 476.3 240 716.3 36.11 72.23 S11 1.5 622.3 240 862.3 80.84 161.68 2.4.3/ Tính toán cốt thép Cốt thép các ô bản được tính toán như cấu kiện chịu uốn ; ; ; Các số liệu ban đầu: - Bêtông Mác 300 có Rn =130(kG/cm2) ; Rk=10(kG/cm2) - Cốt thép AI(d<10), Ra= 2300(kG/cm2); - Cốt thép AII(d>10), Ra= 2800(kG/cm2); - b=100cm :bề rộng dài tính tóan; - giả thiết a=2cm; Để tránh phá hoại giòn nên phải đảm bảo ; Theo TCVN =0.05% ,thường lấy =0.1% Hợp lí nhất khi m=0.3% - 0.9% đối với sàn. BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉP CÁC Ô BẢN DẦM Bêtông Mác 300 Ra (kG/cm2) Bề rộng b(cm) a (cm) hb (cm) ho (cm) mmax% Rn ao E (kG/cm2) 130 0.58 290000 2300 100 2 12 10 3.590 Kí hiệu ô bản Giá trị Momen (kGm) A g Fatt (cm2) Thép chọn m% f (mm) a (mm) Fa (cm2) S9 Mn 67.15 0.005 0.9974 0.29 8 200 2.51 0.25 Mg 134.31 0.010 0.9948 0.59 8 200 2.51 0.25 S10 Mn 36.11 0.003 0.9986 0.16 8 200 2.51 0.25 Mg 72.23 0.006 0.9972 0.31 8 200 2.51 0.25 S11 Mn 80.84 0.006 0.9969 0.35 8 200 2.51 0.25 Mg 161.68 0.012 0.9937 0.71 8 200 2.51 0.25 2.5/ TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN KÊ -Các ô bản kê được tính theo sơ đồ đàn hồi ,không kể đến sự ảnh hưởng của các ô kế cận; -Tùy theo liên kết ở các cạnh của ô bản (ngàm hoặc khớp) mà ta lựa chọn sơ đồ tính theo 11 loại ô bản lập sẵn. 2.5.1/ Xác định sơ đồ tính các ô bản kê Kí hiệu ô bản Chiều dày bản sàn hs (cm) Chcao dầm hd1(cm) hd2(cm) hn1(cm) hn2(cm) Các tỉ số hd1/hs hd2/hs hn1/hs hn2/hs Liên kết theo cacù cạnh Sơ đồ tính S1,S2,S3,S4 12 50 50 40 40 4 4 3.3 3.3 Ngàm Ngàm Ngàm Ngàm S5,S6,S7,S8 12 50 50 40 40 4 4 3.3 3.3 Ngàm Ngàm Ngàm Ngàm 2.5.2/ Xác định sơ nội lực Cacù ô bản kê tính theo sơ đồ đàn hồi,nội lực xác định theo công thức sau: - Momen dương lớn nhất ở nhịp : M1 = mi1.P ; M2 = mi2.P ; Momen âm lớn nhất ở gối : MI = ki1.P ; MII = ki2.P ; với P= q.l1.l2 và q = gsàn + gt + p BẢNG XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC Ô BẢN KÊ Kí hiệu ô bản Kích thước Tĩnh tải Hoạt tải Tải trọng toàn phần Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn ld ln gs gt (m) (m) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) q(kG/m2) P=ql1l2(kG/m2) S1 5.0 4.2 476.3 195 671.3 14097.3 S2 5.0 4.2 476.3 195 671.3 14097.3 S3 6.0 5.0 476.3 195 671.3 20139 S4 5.0 4.2 476.3 195 671.3 14097.3 S5 4.2 4.0 476.3 195 671.3 20139 S6 6.0 5.0 476.3 83.16 195 754.5 22635 S7 4.0 2.1 622.3 240 862.3 7243.3 S8 4.0 2.0 476.3 360 836.3 4290.4 BẢNG XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ:mi1, mi2, ki1, ki2 Kí hiệu ô bản Sơ đồ tính Kích thước Tỷ số mi1 mi2 ki1 ki2 ld ln ld/ ln S1 5.0 4.2 1.19 0.0203 0.0144 0.0467 0.0330 S2 5.0 4.2 1.19 0.0203 0.0144 0.0467 0.0330 S3 6.0 5.0 1.2 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 S4 5.0 4.2 1.19 0.0203 0.0144 0.0467 0.0330 S5 4.2 4.0 1.05 0.0187 0.0171 0.0437 0.0394 S6 6.0 5.0 1.2 0.0240 0.0142 0.0468 0.0.325 S7 4.0 2.0 2 0.0183 0.0046 0.0392 0.0098 S8 4.0 2.1 1.9 0.0190 0.0052 0.0407 0.0112 BẢNG TÍNH CÁC GIÁ TRỊ NỘI LỰC Kí hiệu ô bản Tổng tải trọng tdụng lên ô sàn P=ql1l2(kG/m) Các hệ số Các giá trị Momen(kGm) mi1 mi2 ki1 ki2 M1 M2 MI MII S1 14097.3 0.0203 0.0144 0.0467 0.0330 286.51 202.33 657.87 464.6 S2 14097.3 0.0203 0.0144 0.0467 0.0330 286.51 202.33 657.87 464.6 S3 20139 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 410.84 285.97 942.51 654.5 S4 14097.3 0.0203 0.0144 0.0467 0.0330 286.51 202.33 657.87 464.6 S5 20139 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 410.84 285.97 942.51 654.5 S6 22635 0.0240 0.0142 0.0468 0.0325 1059.32 735.64 461.75 321.4 S7 7243.3 0.0190 0.0052 0.0407 0.0112 137.35 37.46 294.98 81.44 S8 4290.4 0.0183 0.0046 0.0392 0.0098 122.43 30.78 262.26 65.57 2.5.3/ Tính toán cốt thép - Cốt thép các ô bản được tính toán như cấu kiện chịu uốn ; a = 1 - tra bảng; Fa = ; - Các số liệu ban đầu: - Bêtông Mác 300 có Rn =130(kG/cm2) ; Rk=10(kG/cm2); - Cốt thép AI(d<10), Ra= 2300(kG/cm2); - Cốt thép AII(d>10), Ra= 2800(kG/cm2); - giả thiết a=2cm