Tính toán sàn tầng điển hình

Tính toán sàn tầng điển hình Tính toán thiết kế nhà cao tầng ( viện y học các bệnh lâm sàn nhiệt đới ), chương 11 Tính nội lực...

HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 9 PHẦN II KẾT CẤU (50%) HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 10 CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 1-9) 1.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SÀN BÊTÔNG CỐT THÉP - Sàn bê tông cốt thép được dùng rộng rãi trong ngành xây dưng hiện nay - Sàn là kết cấu chòu lực, đồng thời là vách cứng phải có đủ độ cứng đảm bảo cho nhà có đủ độ cứng cần thiết và độ ổn đònh theo phương ngang. Sàn và mái phải có đủ yêu cầu về cường độ, thoả mãn những yêu cầu về kiến trúc, sử dụng… - Cường độ và độ cứng được kiểm tra thông qua tính toán khả năng chòu tải, biến dạng của các kết cấu sàn chòu uốn. - Sàn còn là kết cấu tham gia tải trọng ngang, trong mặt phẳng ngang sàn có độ cứng rất lớn (xem như tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang). - Trên sàn, hệ tường ngăn không có hệ dầm đỡ có thể được bố trí bất kỳ vò trí nào trên sàn mà không làm tăng đáng kể độ võng của sàn. - Việc lựa chọn phương án sàn BTCT phụ thuộc vào công dụng phòng, kích thước mặt bằng của nó, hình thức kiến trúc của trần, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũng như các yếu tố khác. - Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhòp của chúng trên mặt bằng và tải trọng tác dụng. 1.2. TÍNH TOÁN SÀN Các bước tính toán sàn: + Phân loại ô sàn, đánh số thứ tự dầm và sàn. + Chọn sơ bộ tiết diện ban đầu của dầm. + Xác đònh tải trọng (tónh tải, hoạt tải) theo TCVN 2737-1995. + Xác đònh sơ đồ tính cho từng ô bản. + Xác đònh nội lực. + Tính toán cốt thép cho từng loại ô bản. + Bố trí thép trên mặt bằng. HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 11 B C D E MẶT BẰNG TẦNG ĐIỂN HÌNH 2 3 4 5 6 1.2.1 Chọn chiều dày bản sàn Xác đònh sơ bộ kích thước tiết diện các bộ phận sàn, các điều kiện liên kết được trình bày trong bảng tính sau: Bảng 1.1: Phân loại ô sàn HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 12 Ô bản 1 8 4.3 4.0 17 1.06 Bản 2 phương Ô bản 2 6 6.0 4.3 25.5 1.41 Bản 2 phương Ô bản 3 2 4.3 3.8 15.9375 1.13 Bản 2 phương Ô bản 4 1 5.1 4.0 20.4 1.28 Bản 2 phương Ô bản 5 1 3.8 2.5 9.5 1.52 Bản 2 phương Ô bản 6 2 6.0 3.3 19.5 1.85 Bản 2 phương Ô bản 7 4 3.8 3.3 12.1875 1.15 Bản 2 phương Ô bản 8 2 6.0 4.3 25.5 1.41 Bản 2 phương Ô bản 9 4 4.3 3.8 15.9375 1.13 Bản 2 phương Ô bản 10 4 4.0 3.8 15 1.07 Bản 2 phương Ô bản 11 2 6.0 3.8 22.5 1.60 Bản 2 phương Ô bản 12 4 3.8 3.8 14.0625 1.00 Bản 2 phương PHÂN LOẠI Ô SÀN Ký hiệu sàn Phân loại ô sàn Tỷ số l 2 /l 1 Số lượng Cạnh dài l 2 (m) Cạnh ngắn l 1 (m) diện tích A(m 2 ) Chọn ô bản sàn có kích thước (6000x4250)mm làm ô điển hình để tính. Khi đó chiều dày bản tính: l m D h s s  (1.1) trong đó: 4.18.0 D - hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; 3530  s m - đối với bản loại dầm; 4540  s m - đối với bản kê bốn cạnh; l - cạnh nhòp ngắn của ô bản. Đối với nhà dân dụng thì chiều dày tối thiểu của sàn là h min = 6 cm Chọn: D =1; ms = 40 1 4250 944 45 hs x mm  Như vậy chọn h s =10cm cho tất cả các ô bản. Nhằm thỏa mãn điều kiện truyền tải trọng ngang cho các kết cấu đứng. 1.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm + Dựa vào nhòp của dầm ta có thể chọn sơ bộ tiết diện dầm. HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 13 - Chiều cao của dầm. 1 1 1 1 ( ) ( ) 8500 708 425 12 20 12 20 h L       - Chiều rộng của dầm. hb ) 4 1 2 1 (   Dầm chính : b x h = 700 x 350  Dầm phụ : b x h = 400 x 200 + Chiều dày của bản chọn sơ bộ theo công thức sau: l m D h b  Trong đó : - D = 0.8 – 1.4 phụ thuộc vào tải trọng. - m = 30 – 35 đối với bản dầm và l nhòp của bản theo phương chòu lực. - m = 40 – 45 đối với bản kê bốn cạnh và l là cạnh ngắn l 1 . + Do ô bản lớn hơn 6m do đó ta bố trí hệ dầm trực giao để giảm độ võng ô bản, cho nên ta có thể chọn sơ bộ chiều dày các ô bản là h b = 10 cm. 1.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN SÀN Tải trọng trên bản sàn gồm có:  Tónh tải Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn g =   i . i .n i (1.4) trong đó: .  I - trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i; .  i - bề dày lớp cấu tạo thứ i; . n i - hệ số độ tin cậy thứ i.  Hoạt tải Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn lấy theo TCVN 2737 –1995. p tt = p tc .n p (1.5) trong đó: . p tt - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo TCVN 2737 – 1995; . n p - hệ số độ tin cậy.  Trọng lượng tường ngăn Qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn 12 . ll ghl g tc ttt qd t  (1.6) trong đó: HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 14 .l t - chiều dài tường (m); . h t - chiều cao tường (m); . g t tc - trọng lượng đơn vò tiêu chuẩn của tường: g t tc = 340 (kG/m 2 ) với tường 20 gạch ống; g t tc = 180 (kG/m 2 ) với tường 10 gạch ống .l 2 ,l 1 - kích thước cạnh dài và cạnh ngắn ô bản có tường. 1.3.1 Tónh tải Cấu tạo sàn LỚP VỮA TRÁT TRẦN BẢN SÀN BÊTÔNG CỐT THÉP LỚP VỮA LÓT GẠCH CERAMIC Bảng 1.3: Trọng lượng bản thân sàn STT Các lớp cấu tạo γ (daN/m 3 ) δ (mm) n g s tc (daN/m 2 ) g s tt (daN/m 2 ) 1 Gạch Ceramic 2000 10 1,1 20 22 2 Vữa lót 1800 20 1,3 36 46,8 3 Sàn BTCT 2500 100 1,1 250 275 4 Vữa trát trần 1800 15 1,3 27 35,1 378,9 Σ g s tt 1.3.2 Hoạt tải Hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3 TCVN 2737 – 1995, phụ thuộc vào chức năng cụ thể các phòng. Đối với các phòng có công năng như: phòng khách, phòng ngủ, bếp, phòng vệ sinh, nhà kho (thuộc các phòng nêu ở mục 1, 2, 3, 4, 5 bảng 3 TCVN 2737 – 1995). Theo Điều 4.3.4 TCVN 2737 – 1995, hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 được phép giảm xuống bằng cách nhân với hệ số  A1 khi diện tích chòu tải A > 9m 2 . 9 6.0 4.0 1 A A   (1.7) Đối với các ban công, sảnh (thuộc các mục 6, 7, 8, 10, 12, 14 bảng 3 TCVN 2737 – 1995). Theo Điều 4.3.4 TCVN 2737 – 1995, hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 15 bảng 3 được phép giảm xuống bằng cách nhân với hệ số  A2 khi diện tích chòu tải A > 36 m 2 . 36 5.0 5.0 1 A A   (1.8) Bảng 1.4: Bảng tính toán hoạt tải các ô sàn 1 4.3 4.0 240 1.00 1.2 288 2 6.0 4.3 300 1.00 1.2 360 3 4.3 4.8 300 1.00 1.2 360 4 5.1 4.0 300 1.00 1.2 360 5 3.8 2.5 300 1.00 1.2 360 6 6.0 3.3 300 1.00 1.2 360 7 3.8 3.3 300 0.92 1.2 330 8 6.0 4.3 300 0.76 1.2 272 9 6.0 3.7 300 0.78 1.2 282 10 4.0 3.8 240 1.00 1.2 288 11 6.0 3.8 240 1.00 1.2 288 12 6.6 2.5 240 1.00 1.2 288 Nhà vệ sinh Văn phòng Nhà hàng Văn phòng n Hoạt tải p tt (daN/ m 2 ) Hoạt tải p tc (daN/m 2 ) ψ A Văn phòng Nhà hàng Ký hiệu sàn Công năng l 2 (m) l 1 (m) Nhà hàng Hành lang Hành lang Nhà hàng Nhà hàng Nhà hàng 12 Văn phòng 6.6 2.5 240 1.00 1.2 288 1.3.3 Tải trọng tường Trọng lượng tường xây trên sàn qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn (g t qđ ). Tường 10: g t tc = 180 (daN/m 2 ); n = 1.2 g t tt = 180 x 1.2 = 216 (daN/m 2 ) Tường 20: g t tc = 340 (daN/m 2 ); n = 1.2 g t tt = 340 x 1.2 = 408 (daN/m 2 ) Đối với tường có lỗ cửa, lấy trọng lượng tường ngăn bằng 70% trọng lượng tường đặc. Tải trọng tường truyền xuống sàn xem là phân bố đều trên diện tích sàn. Bảng 1.5: Bảng tính toán tải trọng tường các ô sàn HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 16 Ô sàn Tường KT sàn KT tường g t tt %g t g t qđ (m) (m) daN/m 2 l 2 l 1 l t h t daN/m 2 (do trừ cửa) (kG/m 2 ) 11 10 6.0 3.8 3.8 3.0 216.0 1.0 109.4 1.4 TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN * Tính toán các ô bản làm việc 2 phương (bản kê 4 cạnh) Các giả thiết tính toán: + Ô bản được tính toán như ô bản liên tục, có xét đến ảnh hưởng của ô bản bên cạnh + Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi. + Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán. + Nhòp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm. Hình 1.4: Mặt bằng sơ đồ tính 1.4.2.1 Xác đònh sơ đồ tính Xét tỉ số s d h h để xác đònh liên kết giữa bản sàn với dầm. Theo đó: s d h h ≥ 3 => Bản sàn liên kết ngàm với dầm; d s h h < 3 => Bản sàn liên kết khớp với dầm; Tương tự, các ô bản trên có tỷ số s d h h ≥ 3, do vậy xem các ô bản trên có cạnh liên kết ngàm với dầm. 1.4.2.2 Xác đònh nội lực Do các cạnh ô bản liên kết ngàm với dầm nên chúng thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản. Momen dương lớn nhất giữa nhòp là: M 1 = m 91 P (1.16) 2 1 h h 1m 1m h d h d h s h s d d h s HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 17 M 2 = m 92 P (1.17) Momen âm lớn nhất trên gối: M I = k 91 .P (1.18) M II = k 92 .P (1.19) với P = q.l 1 .l 2 – tổng tải tác dụng lên ô bản q=g s tt +p tt +g t tt Các hệ số m 91 , m 92 , k 91 , k 92 phụ thuộc vào tỉ số 1 2 l l . M II M II M 2 M II M II M 2 M I M I M 1 M I M 1 M I Hình 1.5: Sơ đồ tính và nội lực bản kê 4 cạnh Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 1.9 Bảng 1.9: Nội lực trong các ô bản kê 4 cạnh HUTECH ĐỒØ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2006 GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN SVTH: NGÔ MỘNG GIÁC LỚP: 06DXD2 18 Ô sàn l 2 (m) l 1 (m) l 2 /l 1 g s (daN/ m²) g t (daN/ m²) p (daN/ m²) P (daN/ m²) m91 0.0188 M1 213.59 m92 0.0169 M2 191.60 k91 0.044 MI 498.39 k92 0.039 MII 441.70 m91 0.021 M1 395.68 m92 0.0107 M2 201.61 k91 0.0437 MI 823.39 k92 0.024 MII 452.21 m91 0.0198 M1 232.70 m92 0.0154 M2 181.82 k91 0.0457 MI 537.70 k92 0.0358 MII 421.82 m91 0.0208 M1 313.53 m92 0.0123 M2 185.40 k91 0.0475 MI 715.99 k92 0.0281 MII 423.57 m91 0.0208 M1 146.01 m92 0.0093 M2 65.28 k91 0.0464 MI 325.71 k92 0.0206 MII 144.60 m91 0.0192 M1 276.64 m92 0.0056 M2 80.69 k91 0.0415 MI 597.95 k92 0.0122 MII 175.78 m91 0.02 M1 172.79 m92 0.015 M2 129.60 k91 0.0461 MI 398.29 k92 0.0349 MII 301.53 m91 0.021 M1 348.56 m92 0.0107 M2 177.60 k91 0.0473 MI 785.08 k92 0.024 MII 398.35 m91 0.0198 M1 208.13 m92 0.0154 M2 162.63 k91 0.0457 MI 480.94 k92 0.0358 MII 377.30 1 666.91.06 378.9 288.04.25 4.00 360.0 378.9 0.0 360.0 0.0 6 0.0 7 3.75 3.25 1.15 738.9 378.9 0.0 330.0 708.9 0.0 360.0 738.9 3 738.9 2 6.00 4.25 1.41 4.25 3.75 1.13 378.9 378.9 0.0 360.0 738.9 5 738.9 4 5.10 4.00 1.28 0.0 360.0 3.80 2.50 1.52 378.9 6.00 3.25 1.85 378.9 378.9 378.9 0.0 282.0 660.9 650.9 8 6.00 4.25 1.41 0.0 272.0 Hệ số Momen (daNm) 9 4.25 3.75 1.13 . 06DXD2 10 CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 1-9) 1.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SÀN BÊTÔNG CỐT THÉP - Sàn bê tông cốt thép được dùng. 06DXD2 10 CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 1-9) 1.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SÀN BÊTÔNG CỐT THÉP - Sàn bê tông cốt thép được dùng