Bài giảng kết cấu bê tông cốt thép chương 5 nguyễn khắc mạn

Trang 3 1065.1.2 Phân loại sànTheo phương pháp thi công: sàn toàn khối sàn lắp ghép sàn bán lắp ghépTheo sơ đồ kết cấuSàn sườn:- Sàn sườn có bản loại dầm- Sàn sườn có bản kê bốn cạnh- Sà

Trang 1

CHƯƠNG 5

KẾT CẤU SÀN

Trang 2

A KHÁI NIỆM CHUNG

5.1 Khái niệm chung

5.1.1 Giới thiệu

Sàn chịu lực trực tiếp tải trọng sử dụng truyền tải  dầm  cột  móng  nền

Ngoài ra, sàn còn đóng vai trò vách cứng ngang

- tăng độ cứng và độ ổn định cần thiết theo phương ngang cho công trình

Ưu điểm.

Nhược điểm

Phạm vi sử dụng.

Trang 3

5.1.2 Phân loại sàn

Theo phương pháp thi công :

sàn toàn khối sàn lắp ghép sàn bán lắp ghép

Theo sơ đồ kết cấu

Sàn sườn :

- Sàn sườn có bản loại dầm

- Sàn sườn có bản kê bốn cạnh

- Sàn sườn kiểu ô cờ

- Sàn gạch bộng (Hourdis)

- Sàn panen lắp ghép

Trang 4

Sàn không sườn :

- Sàn phẳng (flat slab): bản hoặc panen đặt trực tiếp lên cột, không có dầm

Flat-plate floor system

Trang 5

Slabs on beams

Trang 6

Flat plate Flat slab

Trang 7

5.1.3 Phân biệt bản loại dầm và bản kê bốn cạnh

Bản loại dầm :

Trang 8

Bản kê 4 cạnh :

 bản loại dầm, làm việc theo một phương

(phương cạnh ngắn)

2

1    l2  bản kê 4 cạnh, làm việc theo hai phương

QUY ƯỚC

Trang 9

EJ

l

q f

4 1 1 1

4 2 2 2

384

5



q l l

l

2

4 1

4 2 1



l l

l

2

4 1

4 1 2

1

4 2 2

l q

q

Ta phải có f1= f2

q1 + q2 = q

Phân phối tải trọng q trên ô

bản cho dải bản theo phương

ngắn (q 1 ) và dải bản theo

phương dài (q 2 )

tải trọng chủ yếu truyền theo phương cạnh ngắn nếu hệ số  lớn

Trang 10

B SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM

5.2 Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm

Trang 11

5.2.1 Sơ đồ kết cấu

Khoảng cách giữa các trục dầm phụ l1=1,7  3m

Khoảng cách giữa các trục dầm chính l2 = 4  7mNhịp dầm chính (khoảng cách cột) L = 5  8m

Chọn kích thước tiết diện các bộ phận

Chiều dày bản sàn (h b )

m = 30  35 đối với bản dầm

D = 0,8 1,4 phụ thuộc vào tải trọng

Trang 12

Chiều cao dầm

Dầm phụ:

Dầm chính:

Chiều rộng dầm b = (0,3 0,5)hNếu bản và dầm được kê lên tường chịu lực theo chu vi của sàn, thì đoạn kê lấy không nhỏ hơn 12cm đối với bản; 22cm đối với dầm phụ và 34cm đối với dầm chính Có thể cấu tạo bổ trụ tại chỗ dầm gối vào tường gạch

Trang 13

5.2.2 Thiết kế bản sàn

a Sơ đồ tính l 2 / l 1  2  bản một phương

Cắt dải bản rộng 1m theo phương vuông góc với các dầm phụ và xem dải bản này là dầm liên tục gối lên tường và các dầm phụ

Trang 14

c Tải trọng tính toán phân bố đều trên mặt sàn

q = g + p

Tĩnh tải g : căn cứ vào cấu tạo sàn

Hoạt tải p : p = ptc  np (lực/diện tích)

=> Tải trọng tính toán cho dải bản rộng 1m là:

Tổng tĩnh tải tính toán g =  các hàng trên

Trang 15

Moment nhịp biên, gối thứ hai:

Moment nhịp giữa, gối giữa :

11

2 2

b g

nb

ql M

Trang 16

e Tính toán và bố trí cốt thép bản sàn

Tính cốt thép chịu lực tại: nhịp biên và gối thứhai; nhịp giữa và gối giữa

Tiết diện chữ nhật (b=1m =100 cm ; h=hb ) Dùng công thức tính cốt đơn

Giả thiết a = 1,5  2 cm để tính h0 = h – a

Chọn cốt thép (, khoảng cách), kiểm tra hàm lượng, h0, chênh lệch Fa , …

Khoảng cách thép chịu lực : a = 70  200 mm.Bố trí thép : có thể theo phương án đơn giản(phân ly), hoặc phối hợp

Trang 17

Ghi chú :

Khoảng cách từ gối tựa đến mút cốt thép mũ là

vl (tùy tỷ số p/g) :

v = 1/4 khi p < 3g;

v = 0,3 khi 3g  p  5g;

v = 1/3 khi p > 5g

Chọn cốt thép cấu tạo

Cốt thép phân bố ở phía dưới :  20% diện tích cốt thép chịu lực theo tính toán

Cốt thép để liên kết các cốt mũ : 6 a 250300 Cốt thép mũ đặt vuông góc với dầm chính và tường biên :  50% diện tích cốt thép chịu lực theo tính toán ở các gối giữa , và  6 a200

Trang 18

 6a250-300

ĐẶT THÉP TRONG BẢN THEO CÁCH PHỐI HỢP

4 2

1

2

3

4 5

( l = nhịp tính toán của bản )

Trang 19

5.2.3 Thiết kế Dầm phụ

a Sơ đồ tính và nhịp tính toán

2 2 2

2

a t

b l

b     l = l2 – bdc

Trang 20

b Tải trọng tính toán

Dầm phụ chịu tải trọng phân bố đều

Tĩnh tải : g d = g l1 + g bt trong đó:

gl1 là tĩnh tải do bản sàn truyền vào,

gbt = 1,1  bdp(hdp – hb) là trọng lượng phần sườn của dầm phụ

Trang 21

c Xác định nội lực dầm phụ:

M =  q dp l2

Qmax = 0,6 q dp lb

theo sơ đồ biến dạng dẻo

Trang 22

d Tính toán cốt thép

Cốt dọc

Tại tiết diện chịu momen âm :

 Không xét cánh chịu nén

 Tính theo tiết diện chữ nhật bdp  hdp

 Dự kiến khớp dẻo sẽ xuất hiện ở gối nên cầnkiểm tra A  Ad nếu muốn đặt cốt đơn

Tại tiết diện chịu momen dương :

Kể một phần bản sàn làm cánh chịu nén củatiết diện dầm  tính theo tiết diện chữ T

S'c  1/6 nhịp tính toán của dầm S'c  9h'c khi h'c  0,1h

S' ½ khoảng cách 2 mép dầm

Trang 23

Nếu TTH qua cánh  tính như tiết diện chữ nhật b’c h

Trang 24

5.2.4.THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

a.Sơ đồ tính :Tính dầm chính theo sơ đồ đàn hồiCó thể xem dầm chính là dầm liên tục gối lêncột (và tường biên) khi thỏa các điều kiện sau :

- Trong kết cấu nhà đã có tường, vách cứng chịutải trọng ngang, các khung chỉ chủ yếu chịu tảitrọng thẳng đứng

- Độ cứng đơn vị của dầm lớn hơn 4 lần độ cứngđơn vị của cột

Trang 25

b Nhịp tính toán

Nhịp biên : khoảng cách từ trục cột đến trung tâm của gối tựa trên tường (hoặc trên cột biên).Nhịp giữa : khoảng cách giữa các trục cột

Trang 26

c.Tải trọng tính toán trên dầm chính

Dầm chính chịu tải trọng do dầm phụ truyền vào dưới dạng tải tập trung và trọng lượng bản thân dầm

Trang 27

d.Xác định nội lực

NGUYÊN LÝ VẼ BIỂU ĐỒ BAO

Đối với tĩnh tải : Tĩnh tải đặt suốt các nhịp.

Đối với hoạt tải : Có thể xét nhiều trường hợp :

- Muốn cho phản lực gối |R|max thì hoạt tải phải đặt

ở hai nhịp kề gối đó, rồi cách nhịp

Trang 28

CÁCH VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC:

Cách 1: Tổ hợp nội lực

- Tung độ biểu đồ bao moment

+ Nhánh dương : M max = M G + max{M pi }

+ Nhánh âm : M min = M G + min{M pi }

+ Tra bảng hệ số  để tính MG = Gl ; MPi = Pl

- Tung độ biểu đồ bao lực cắt

+ Nhánh dương : Q max = Q G + max{Q pi }

+ Nhánh âm : Q min = Q G + min{Q pi }

QG =  G và QPi =  P với hệ số  được tra bảng.

Trang 29

Các trường hợp tải trọng và các biểu đồ moment thành phần (dầm ba nhịp)

Biểu đồ bao moment (vẽ cho ½ dầm)

Trang 30

CÁCH VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC:

Cách 2: tra bảng trực tiếp

- Tung độ biểu đồ bao moment

+ Nhánh dương : Mmax = ( 0G + 1P)l

+ Nhánh âm : Mmin = ( 0G  2P)l

- Tung độ biểu đồ bao lực cắt

+ Nhánh dương : Qmax = 0G + 1P

+ Nhánh âm : Qmin = 0G  2P

Các hệ số i, i được tra bảng, phụ thuộc số nhịp dầm

Trang 31

Biểu đồ bao nội lực cho dầm ba nhịp

Trang 32

e.Tính cốt thép dầm chính

 Cốt dọc

Tính cốt dọc với tiết diện chịu momen âm

 Tính theo tiết diện chữ nhật bdchdc

 Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi, nên điều kiện đặt cốt đơn là A  A0

- Tính cốt dọc với tiết diện chịu momen dương

Xác định moment ở mép gối M mg

Trang 33

Cốt ngang

- Tương tự dầm phụ Thường dùng đai Þ8 – Þ10 Khi bdc khá lớn và cốt dọc nhiều thì dùng đai 3 nhánh, 4 nhánh

- Đặt đai dày trong đoạn từ gối tựa đến tiết diện có tải tập trung

- Có thể dùng cốt xiên tại chỗ có Q>Qđb

Cốt treo

- Tại chỗ dầm phụ kê lên dầm chính có lựctập trung  cần gia cường cốt treo cho dầmchính để tránh phá hoại cục bộ, chống nứt

Trang 34

CÁCH ĐẶT CỐT TREO

a

P G

F  

S = bdp + 2(hdc – hdp)

Số đai gia cường N  F tr

Diện tích cốt treo

dùng cốt vai bò lật ngược

(uốn hình chữ V)dùng cốt đai đặt dày

Trang 35

f Vẽ biểu đồ bao vật liệu

Biểu đồ bao vật liệu được vẽ trên cùng một trục, theo cùng một tỷ lệ với biểu đồ bao moment

Hình bao vật liệu có hai nhánh: nhánh dương tính với cốt thép đặt phía dưới, nhánh âm tính với cốt thép đặt phiá trên Xác định tung độ hình bao vật liệu dựa vào bài toán cơ bản của cấu kiện chịu uốn: biết Fa tính Mgh

Trang 36

Để đảm bảo khả năng chịu M trên tiết diện nghiêngthì điểm đầu của cốt xiên nàm trong vùng kéo phảicách tiết diện mà thanh cốt xiên đó được tận dụnghết khả năng chịu lực một đoạn  ½ h0

Trang 37

C SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN KÊ BỐN

CẠNH

5.3.Sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh

5.3.1 Sơ đồ kết cấu

Sàn gồm có bản và hệ dầm đúc liền khối Bản làm việc theo hai phương,

Chiều dày bản sànChiều cao dầm Chiều rộng dầm

2 1

1

2 



l l

1

Trang 38

5.3.2.Sự làm việc của bản kê bốn cạnh

CẠNHĐường nứt ở bản kê bốn cạnh

Mặt dưới bản Mặt trên bản

tải trọng phá

hoại và đặc

tính phá hoại

ứng với hai

cách đặt thép

Trang 39

5.3.3 Phân tích nội lực bản kê bốn cạnh

theo sơ đồ đàn hồi

a Bản đơn

CẠNH

q l l

l

2

4 1

4 1 2





8

2 1 1 1

l q

v

8

2 2 2 2

l q v

4 2

4 1

2 2

2 1 6

5 1

l l

6

5

2 11

Trang 40

Moment dương lớn nhất giữa nhịp

theo phương ngắn (l 1 ) M1 = mi1P

theo phương dài (l 2 ) M2 = mi2P

Moment âm lớn nhất trên gối

theo phương ngắn (l 1 ) MI = ki1P

theo phương dài (l 2 ) MII = ki2P

Trang 41

b Bản liên tục

CẠNH

Trang 42

Bản liên tục

Moment dương giữa nhịp

Trang 43

5.3.4 Phân tích nội lực bản kê bốn cạnh

theo sơ đồ khớp dẻo

a Quan niệm tính toán, thiết lập phương trình

tổng quát

CẠNH

Ở trạng thái cân bằng giới

hạn (state of ultimate

equilibrium), bản được xem

như gồm các miếng cứng nối

với nhau bằng các khớp dẻo

theo các đường nứt của bản.

Moment khớp dẻo không

phụ thuộc tải trọng ngoài mà

phụ thuộc vào diện tích cốt

thép cắt qua đường nứt.

Trang 44

1 2

2 1

1 2

2 1

) ' 2

( )

' 2

( 12

) 3

(

l M

M M

l M M

M l

l ql

II II

(Theo Baikov và Sigalov )

Trường hợp cốt thép đặt đều (theo mỗi phương):

 đưa phương trình về 1 ẩn số chính là M để giải !

Trang 45

C SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN KÊ

BỐN CẠNH

5.3.5 Tính toán dầm

Truyền tải từ sàn xuống dầm

(đang xét dầm giữa)

a Xác định tải trọng trên dầm

Dầm còn chịu các tải trọng khác.

b Xác định nội lực dầm

 giải khung

 giải dầm liên tục

10

8 , 0

2

l g M

2

l g M

2

l g M

M

16

5 , 0

2

l g M

M nhg  o  o

Trang 46

g0 là tải trọng phân

bố đều trên dầm (do

trọng lượng bản

thân, vv )

l

M Q

Q A  o  B

gối biên

mép trái gối thứ hai

các gối giữa

l

M Q

tr C

ph

LỰC CẮT

Trang 47

D SÀN PANEN LẮP GHÉP

5.4 Sàn panen lắp ghép

5.4.1 Khái quát

Trang 48

5.4.2 Các loại panen

Tấm đặc

Dày 815cm, nhịp nhỏ (hành lang, sàn nhà dân dụng với phòng nhỏ)

Ưu điểm : chế tạo dễ, nhanh, liên kết đơn giản,

chiều cao sàn thấp

Nhược điểm : cách âm kém, tốn nhiều bêtông.

Panen lỗ (panen hộp)

Panen có khoét lỗ hình thang, hình bầu dục, hình tròn, một lỗ hoặc nhiều lỗ

Ưu điểm : cách âm cao, tiết kiệm vật liệu, tạo

được mặt sàn phẳng

Trang 49

Chiều rộng :

-Loại một lỗ : B = 450, 600, 900

-Loại nhiều lỗ : B = 900  1500 (loại trung bình);

B = 1500, 2400, 3000 (loại lớn)

 Bề rộng cánh trên nhỏ hơn bề rộng cánh dưới.

 Chiều dài : tuỳ bước cột l =3 ; 4,5 ; 6 ; 12m

 Chiều cao : h = 160  300 (h=160; 200; 250; 280; 300)

 Chiều dày bản trên (cánh nén của tiết diện) : h’c  30 mm

 Chiều dày bản dưới (làm trần) : hc  25 mm

 Chiều dày sườn : bs  35 mm

Trang 50

Dùng cho nhà công nghiệp,

làm panen mái , không

đòi hỏi yêu cầu mỹ quan và

cách âm, cách nhiệt

5.4.3 Khái niệm tính toán panen

Tính uốn tổng thể

Tính uốn cục bộ

Biến dạng (độ võng, khe bề rộng khe nứt)

Kiểm tra panen khi vận chuyển và cẩu lắp

Trang 51

Ví dụ tính uốn cho panen hộp

Trang 52

Trang 53

Kiểm tra panen khi vận chuyển và cẩu lắp

Trang 54

E SÀN KHÔNG SƯỜN

5.5 SÀN KHÔNG SƯỜN

(flat slabs, flat plates)

5.5.1 Khái quát

Bản sàn tựa trực tiếp lên cột

Đầu cột có thể được loe rộng thành mũ cột, hoặc tăng chiều dày bản sàn xung quanh cột thành drop panel

Mũ cột hoặc/và drop panel có một số tác dụng sau:

Liên kết cột-bản sàn được vững chắc

Tăng cường khả năng chịu moment và lực cắt; giảm ứng suất cục bộ

Trang 55

Hình 5.30 Một số dạng sàn không dầm

(a) Tấm phẳng (flat plate floor)

(b) (c) (d) Sàn phẳng (flat slab floor)

Flat plate floor

Flat slab floor

Mũ cột : c = (0,2 0,25)l

Drop Panel : c = (0,3 0, 5)l;

chiều dày drop panel = (¼ ½) h b

Trang 56

Flat plates

Nhịp 6 ÷ 7.5m, hoạt tải 300 ÷ 500 kG/m2

Tiết kiệm ván khuôn, trần phẳng, thi công nhanh

Khả năng chống cắt và xuyên thủng khá thấp, độcứng không cao, có thể võng nhiều

Dùng rộng rãi trong nhà cửa dưới dạng BTCTthường hay BTCT ứng suất trước (sàn căng sau)

Flat slabs

Nhịp 6 ÷ 9m, hoạt tải 400 ÷ 750 kG/m2

Tốn nhiều ván khuôn hơn so với flat plate, đặt biệt

ở vị trí mũ cột

Thường dùng drop panel không có mũ cột

Trang 57

Tham khảo hướng dẫn của tiêu chuẩn ACI (Mỹ)

CHIỀU DÀY TỐI THIỂU CHO SÀN KHÔNG DẦM

Giới hạn

chảy của

thép f y

(kG/cm 2 )

Ô sàn biên

Ô sàn giữa

Ô sàn biên

Ô sàn giữa

Không có dầm biên

Có dầm biên

Không dầm biên Có dầm

biên

2800 1/33l n 1/36 l n 1/36 l n 1/36 l n 1/40 l n 1/40 l n

4200 1/30 l n 1/33 l n 1/33 l n 1/33 l n 1/36 l n 1/36 l n

ln _ nhịp tính toán, tính từ mép cột (hoặc mũ cột) đến mép cột (hoặc mũ cột), và  0,65l với l là khoảng cách giữa các trục cột

Trang 58

Trang 59

5.5.2.Khả năng chống xuyên thủng

- Lực gây xuyên thủng:

P = q [l1l2 (c +2h 0 ) 2 )]

- Điều kiện chống xuyên thủng

P  0,75 R k B tb h 0 (*)

h0 _ chiều dày hữu ích của bản

Btb _ chu vi trung bình của mặt đâm thủng

Btb = 4(c + h0)

Rk _ cường độ chịu kéo tính toán của bêtông

Nếu bêtông sàn không đủ chịu xuyên thủng thì có thể thêm các chi tiết thép chịu cắt dưới dạng cốt vai bò hai phương, dầm tích hợp, thép hình, T-stud

Trang 60

5.5.3 Phân tích nội lực kết cấu sàn không dầm

Phương pháp kinh nghiệm, hay phương pháp thiết kế trực tiếp (direct design method)

Phương pháp khung tương đương (equivalent frane method)

tiêu chuẩn

ACI (Mỹ)

a Phương pháp thiết kế trực tiếp

 Có ít nhất ba nhịp theo mỗi phương

 Lưới cột thỏa 1 ≤ l2/ l1 ≤ 2

 Theo mỗi phương, chiều dài hai nhịp kề nhau phải không

khác nhau quá 1/3 lần so với nhịp lớn hơn, nhịp biên không

dài hơn các nhịp giữa.

 Áp dụng khi tải trọng thẳng đứng phân bố đều, và hoạt tải

Trang 61

CÁC BƯỚC PHÂN TÍCH

Theo mỗi phương, chia mặt bằng sàn thành những dải trên cột và những dải giữa nhịp

Trang 62

của một ô bản theo

sơ đồ dầm đơn giản Nhịp tính toán

c

c c

Trang 63

Bước 3 Phân phối M0 và M0+ cho dải cột và dải giữa nhịp

c

t t

column

L l g L

l p

g M



/ 1 1

' ' )

5 , 0 (

08 ,

Tại các gối giữa, đoạn

cột trên và cột dưới

phải chịu moment

không cân bằng, do

đặt tải trên sàn như

hình vẽ.

Trang 64

(c) Sơ đồ tính với tải trọng ngang

(b) Sơ đồ tính đơn giản, chỉ với tải trọng đứng

(a) Mặt bằng

CÁC SƠ ĐỒ TÍNH

KHUNG TƯƠNG ĐƯƠNG

b Phương pháp khung tương đương

Trang 65

KHUNG TƯƠNG ĐƯƠNG

Slab Beam + Column

nội lực

 Xét được cả tải trọng đứng và tải trọng ngang

 Tải trọng đứng không cần phân bố đều trên toàn bộ sàn,có thể sắp xếp hoạt tải để tổ hợp

Trang 66

5.5.4 Tính toán cốt thép

Các phương pháp tính nội lực ở trên quá thiên an toàn Khi tính toán tiết diện, có thể giảm bớt cốt thép dọc

trong bản :

a

R h

M F

0

7,

0





( lấy gần đúng  = 0,9 )

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	9,62 MB