Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước, những ưu điểm của sàn BT UWLT so với BTCT thường

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN “THIẾT KẾ SÀN BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC, NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƯLT SO VỚI BTCT THƯỜNG” Giảng Viên Hướng Dẫn : KS: NGUYỄN VĨNH SÁNG Sinh Viên Thực Hiện : LÂM BÁ HOÀN - 1051012296 LÊ THỊ THÚY - 1051012642 Lớp : S13-K52C_XD TP.HCM 12/2014 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu lớp S13K52C-XD, Khoa xây dựng dân dụng công nghiệp, Trường Đại Học Thủy Lợi Cơ Sở 2, giảng dạy thầy giáo khoa, giúp đỡ tận tình thầy hướng dẫn nhóm nghiên cứu đề tài khoa học sinh viên, cộng với nỗ lực thân, chúng em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học với đề tài: “Thiết kế sàn bêtông ứng lực trước, ưu nhược điểm sàn ứng lực trước so với sàn bêtông cốt thép thường” Chúng em xin chân thành cảm ơn cấp lãnh đạo Trường Đại Học Thủy Lợi Cơ Sở tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứu trường Chúng em đặc biệt cảm ơn thầy giáo Th.s: Bùi Sĩ Mười KS Nguyễn Vĩnh Sáng – Người có cơng lớn việc hướng dẫn khoa học, tận tình bảo chúng em để hồn thành tốt đề tài nghiên cứu khoa học Trong việc tính tốn tìm hiểu vấn đề khơng thể tránh khỏi sai sót mong thầy Bộ mơn Xây dựng dân dụng công nghiệp cho chúng em ý kiến đóng góp để chúng em có cách nhìn tổng quan hơn, xác vấn đề Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC MỞ ĐẦU * Lý nghiêncứu * Mụcđíchnghiêncứu * Phƣơngphápnghiêncứu * Phạmvinghiêncứu CHƢƠNG I: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN SÀN BÊTÔNG CỐT THÉP THƢỜNG I.1 Kháiniệmvềsànbêtôngcốtthép (BTCT) thƣờng I.2 Phƣơngpháptínhsàn BTCT thƣờng I.2.1 Phânloạibảnsàn I.2.2 Chọn sơ kích thƣớc sàn, dầm phụ, dầm I.2.3 Tínhnộilựcsàn CHƢƠNG II: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TỚI SÀN BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC II.1 Tìmhiểuvềlịchsửhìnhthànhcủabêtơngứnglựctrƣớc II.2Giớithiệukháiqtvềviệcsửdụngbêtơngứngsuấttrƣớc Việt Nam Phântíchƣunhƣợcđiểmvàứngdụngthựctiễn II.2.1Giớithiệukháiquátvềviệcsửdụngbêtôngứngsuấttrƣớc Việt Nam II.2.2Đánhgiávềƣuđiểm, nhƣợcđiểmcủasànbêtơngứngsuấttrƣớc 12 II.3.Tìmhiểuvềkếtcấubêtơngứngsuấttrƣớcbaogồmcáckháiniệm, cácphƣơngphápgâyứngsuấttrƣớc, nhữngvậtliệusửdụngtrongbêtôngứngsuấttrƣớcvàcácthiếtbịsửdụngtạoứngsuấttrƣớc 13 II.3.1Kháiniệmchungvềbêtôngứngsuấttrƣớc 13 II.3.2Cácphƣơngphápgâyứngsuấttrƣớc 13 II.3.3Nhữngvậtliệusửdụngtrongbêtôngứngsuấttrƣớc 16 II.3.4Cácthiếtbịsửdụngtạoứngsuấttrƣớc 19 II.3.4.1Phƣơngphápcăngtrƣớc 19 II.3.4.2Phƣơngphápcăngsau 19 II.4Cácphƣơngpháptínhtốnsànbêtơngứngsuấttrƣớc 22 II.4.1Cácquanniệmphântíchkếtcấubêtơngứnglựctrƣớc 22 II.4.2.Cácphƣơngpháptínhtốnnộilựctrongsànphẳng 25 II.4.2.1Phƣơngphápphânphốitrựctiếp: 25 II.4.2.2Phƣơngphápkhungtƣơngđƣơng 27 II.4.2.3Phƣơngphápphầntửhữuhạn 30 II.4.3Thiếtkếbêtôngứngsuấttrƣớcvớilƣớicộtđềuđặnvàlƣớicộtngẫunhiên 31 II.4.3.1Thiếtkếbêtôngứngsuấttrƣớcvớilƣớicộtđềuđặn 31 II.4.3.2Thiếtkếbêtôngứngsuấttrƣớcvớilƣớicộtngẫunhiên 39 CHƢƠNG III: VÍ DỤ TÍNH TOÁN SO SÁNH 43 III.1 Tínhtốnsànbêtơngcốtthépthƣờng 43 III.1.1Chọnsơbộkíchthƣớccáccấukiện 43 III.1.2Xácđịnhtĩnhtải, hoạttải 44 III.1.3Tínhtốncụthểcho bảnđiểnhình 45 Tínhtốnmơmen 45 Tínhtốncốtthép 46 Tínhtốnvõng 47 III.2.Tínhtốnvàthiếtkếsànứnglựctrƣớc 53 III.2.1Các quan niệm phân tích kết cấu BT ƢLT 54 III.2.1.1Quanniệmthứnhất 54 III.2.1.2Quanniệmthứhai 54 III.2.1.3Quanniệmthứba 54 III.2.2Thôngsốđầuvào 56 III.2.2.1Kích thƣớc sàn 56 III.2.2.2Vật liệu 58 III.2.3Tải trọng cân 58 III.2.3.1Tải trọng tác dụng 58 III.2.4Thiết kế ô sàn 59 III.2.4.1Tải trọng cân 59 III.2.4.2Thông số ứng lực trƣớc 59 III.2.4.3Tổn hao ứng suất trƣớc 59 III.2.5Tính tốn số lƣợng cáp cần bố trí 61 III.2.5.1Chọn đƣờng cáp ứng lực trƣớc 61 III.2.5.2Tải trọng cân tính tốn 63 III.2.6Phânphốicápứnglựctrƣớc 65 III.2.7Xácđịnhđặctrƣngcủakhungtƣơngđƣơngtheophƣơng A’ – B – C – D’ 66 III.2.7.1Cột tƣơng đƣơng 67 III.2.7.2Xác định tiết diện cấu kiện khung tƣơng đƣơng 70 III.2.7.3Xác định nội lực khung 71 III.2.8Kiểmtraứngsuấttrongbêtông 71 III.2.8.1Kiểmtraứngsuấttảithờiđiểmbulông neo 71 III.2.8.2Kiểm tra ứng suất tải thời điểm sử dụng 74 III.2.8.3Kiểmtraứngđiềukiệnchịuuốn 77 III.2.9Lựccắtvàcƣờngđộmômentruyềntải cộtngồi 80 III.2.9.1Lựccắtvàmơmentruyềntải cộtngoài 80 III.2.9.2 Lựccắtvàmô men truyềntải cộtgiữa 82 III.2.10Tínhđộvõngcủasàn 85 III.2.10.1Tínhđộvõngcủadảisàntrênhàngcộttheophƣơngngangnhà 85 III.2.10.2Độvõngcủa sàn 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 MỘT SỐ KÝ HIỆU, VIẾT TẮT…………………………………………………… 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CA SN BT LT SO VI BTCT THNG Mở đầu * Lý nghiên cứu Trong tiến trình hội nhập phát triển nay, việc hiểu biết tiêu chuẩn thiết kế nước tiên tiến người làm công tác kỹ thuật cần thiết Tiêu chuẩn ACI318 – 2008 Mỹ áp dụng nhiều giới bê tông ứng lực trước Hiện nay, sàn bê tông ứng lực trước căng sau ứng dụng ngày phổ biến công trình xây dựng Trong tiêu chuẩn TCVN 5574 : 2012 ban hành chủ yếu đề cập đến thiết kế cấu kiện dầm bêtông ứng lực trước Đề tài “Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước căng sau,những ưu nhược điểm sàn ứng lực trước so với sàn bê tông cốt thép thường” đề cập tổng quan tiêu chuẩn ACI318 – 2002 trình tự thiết kế cụ thể cho sàn không dầm bêtông ứng lực trước * Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu quy định vật liệu, tải trọng nguyên lý cấu tạo sàn bê tông ứng suất trước Nghiên cứu quy trình thiết kế sàn khơng dầm bê tơng ứng lực trước theo tiêu chuẩn ACI318 – 2002 Trên sở để so sánh, đánh giá cách tổng quan sàn bê tông ứng lực trước sàn bê tông cốt thép thường * Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu tiêu chuẩn ACI318-2002, TCVN 5574-2012 tài liệu liên quan * Phạm vi nghiên cứu Sàn không dầm bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau nhà cao tầng SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG CHƢƠNG I: SƠ LƢỢC VỀ TÍNH TỐN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP THƢỜNG I.1 Khái niệm sàn bê tông cốt thép (BTCT) thƣờng: Sàn kết cấu chịu trực tiếp tải trọng sử dụng, hệ sàn đỡ hệ dầm, dầm truyền tải lên cột cột truyền xuống móng Sàn BTCT sử dụng phổ biến ưu điểm như: chịu lực lớn, chống cháy tốt, độ ổn định lớn,… sàn BTCT có khuyết điểm cách âm chưa thật tốt (cần phối hợp với vật liệu cách âm), thi công phức tạp, trọng lượng thân lớn I.2 Phƣơng pháp tính sàn BTCT thƣờng: I.2.1 Phân loại sàn: Theo sơ đồ kết cấu ta chia thành loại sàn sau: - - Sàn loại – dầm: (hay gọi sàn phương) dạng sàn chịu uốn theo phương phương phương lại chịu uốn nhỏ Liên kết kê lên tường đổ liền khối với dầm, cạnh đối diện Sàn loại kê bốn cạnh (còn gọi sàn phương): dạng sàn chịu uốn theo phương, liên kết kê lên tường (gối) đổ liền khối với dầm (ngàm), liên kết với dầm có nhiều cạnh kề Hay ta có bảng so sánh sau để phân biệt rõ sàn phương sàn phương: Bảng I.1 Phân biệt sàn phƣơng sàn phƣơng Sàn phƣơng Sàn phƣơng (Đúng hai ý sau) (Đúng ý sau)  Tỷ lệ cạnh dài cạnh ngắn >  Tỷ lệ cạnh dài cạnh ngắn ≤  Liên kết có cạnh đối diện  Liên kết có 2cạnh kề I.2.2 Chọn sơ kích thƣớc sàn, dầm phụ, dầm chính: - Xác định sơ chiều dày sàn: hb = D L1(I-1) m Với : D = 0,8  1,4 ; Với ô chịu uốn phương có cạnh liên kết song song lấy m = 30  35 SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Với ô liên kết cạnh, chịu uốn hai phương m = 40  50 Với ô phương dạng công xôn m = 10  15 L1 nhịp theo phương cạnh ngắn -  1 Xác định sơ kích thước dầm phụ: hdp =    nhịp  20 12  -  1 Xác định sơ kích thước dầm chính: hdc =    nhịp  15  - Bề rộng dầm bd = (0,25 – 0,5)hd I.2.3 Tính nội lực sàn: Tính nội lực sàn theo sơ đồ đàn hồi I.2.3.1 Nội lực phƣơng: I.2.3.1.1 Tính mơmen a Sơ đồ tính tốn Với phương, để tính toán nội lực người ta thường lấy dải rộng b làm đại diện, tính nội lực dải dầm Thông thường b = 1m Tải trọng toàn phần dải q phân bố đều: q = (g+p).b(kN/m)(I-2) Với ô tĩnh định dùng sơ đồ để xác định nội lực, tham khảo phụ lục trang 151 sách “Sàn Sườn Bê Tơng Tồn Khối” GS.TS Nguyễn Đình Cống Tải trọng: Tĩnh tải g (trọng lượng thân BTCT lớp cấu tạo ) Hoạt tải p (tải trọng sử dụng sàn) phân bố mặt sàn quy vềphân bố dải Với siêu tĩnh, liên tục, dùng sơ đồ đàn hồi sơ đồ dẻo.Ở ta tính với sơ đồ đàn hồi SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG b Tính theo sơ đồ đàn hồiTính dải phương, liên tục theo sơ đồ đàn hồi dùng phương pháp học kết cấu tính tốn dầm liên tục Trong trường hợp nhịp lt nhau, dùng cơng thức sau:M = (αa.g + αb.p)𝑙𝑡2 (I-3) Với hệ số αa, αb tính sẵn bảng I.2 bên Bảng I.2 Hệ số để tính tốn mơ men dải nhiều nhịp nhau, chịu tải trọng phân bố đều, theo sơ đồ đàn hồi I.2.3.1 Nội lực hai phƣơng: a Sơ đồ tính tốn: Xét có liên kết cạnh với nhịp tính tốn lt1 lt2 lt2 cạnh dài Tính tốn chịu uốn hai phương lt  Cũng tính tốn hai phương lt1 lt  với l1 l2 nhịp nguyên theo hai phương (nhịp nguyên khoảng cách trục lt1 gối tựa) SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Hình 1-1 Sơ đồ tính tốn hai phƣơng Khi tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn người ta chia thành phần tử tấm, tính tốn mơ men theo hai phương phần tử Khi tính tốn công thức người ta lấy hai giao bản, tính tốn mơ men cho hai dải đại diện Có thể tính tốn theo sơ đồ dẻo sơ đồ đàn hồi Ở ta tính theo sơ đồ đàn hồi b Tính theo sơ đồ đàn hồi  Ơ đơn có liên kết ngàm: Hình 1-2 Mơmen có cạnh ngàm SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG d ≈ 0,8.hs = 0,8.180 = 144 mm c1 = 700 mm ; c2 = 600 mm cm = c2 + d = 600 + 144 =744 mm ct  c1  d 144  700   772 mm 2 Ac  d(cm  2ct )  144  (744   772)  329472 (mm2) d 14, (c1  ) (70  ) 2 = = = d 14, 2(c1  )  (c2  d ) 2(70  )  (60  14, 4) 2 c 26,05 cm d c  d (c1  d / 2)3 (c1  d / 2)d d Jc    2d (c1  )(  c)  (c2  d )dc 6 2 14, 14, 14, 14,  (70  ) (70  )14, 43 70  14, 2  26, 05)  (60  14, 4) 14,  26, 052    14,  (70  )( 6 2 = 1897590 cm4   1 1  1  0,404 (70  14,4 / 2) (c1  d / 2) 1 1 (60  14,4) (c2  d) u  u  V .M.c  Ac Jc 417,58 0,404.14,4.0,2605  329472.106 1897590.108  u  1347 (kN/m2) Trong :  = 0.75 hệ số an toàn ' Vc lực cắt giới hạn xác định theo hệ thức: vc   p  fc  0.3  f pc  βp = 0,29 vp b0  d 0, 265   s  d 0, 265  40 14,  0,   0,  1,39 b0 154,6 SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 83 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Lấy βp = 0.29 αs : có giá trị sau: 40 cột nhịp 30 cột nhịp biên 20 cột góc b0 : chu vi giới hạn cột, với cột biên b0  (c1  d 14, )  (c2  d )  (70  )  (60  14, 4)  154, cm 2 Ứng suất nén ULT hiệu gây ra: fpc  Fe 438,23   2,43 (Mpa) A 1,0  0,18 Lực cắt giới hạn: vc  p  b0  d fc'  0.3  f pc  vp b0  d = 0, 29  26  0,3  2, 43  48, 79.103 1,546  0,144 = 2,43 (Mpa) = 2430 kN/m Vậy ta có: vu  1347  kN / m2    vc  0,75  2430  1823  kN / m2  Thỏa mãn SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 84 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG III.2.10TÍNH ĐỘ VÕNG CỦA SÀN: Độ võng sàn tính gần với độ võng sàn dựa kết tính tốn sàn theo sơ đồ khung: III.2.10.1 Tính độ võng dải sàn hàng cột theo phương ngang nhà Tính độ võng cho nhịp trục dải cột theo phương ngang nhà: Các tải trọng tác dụng lên sàn gồm có: - Trọng lượng thân sàn (sàn dày 0,18m): GL = 0,18x25x1 = 4,5 kN/m Trọng lượng tường phân bố sàn: DL = 2,4 kN/m Trọng lượng lớp vật liệu hoàn thiện: LL = 0,87 kN/m Tải trọng cân nhịp biên theo phương ngang nhà : Wbal = 41,39 kN/m2 Tải trọng cân nhịp theo phương ngang nhà : Wbal = 52,04 kN/m2 Một cách gần đúng, mô men sàn phân chia theo tỷ lệ bố trí cốt thép căng sàn Theo đó, mơ men uốn dải sàn cột chiếm 2/3, dải nhịp chiếm 1/3 tổng mô men uốn sàn Do độ võng dải hàng cột xác định từ độ võng dầm khung tương đương sau: c  M c Id d  d M d Ic Trong đó:  c Là độ võng dải sàn hàng cột  d Là độ võng dầm khung tương đương Md Là mô men dầm khung tương đương Mc Là mô men dải sàn hàng cột Xác định độ võng ngắn hạn sàn: Độ võng ngắn hạn ô sàn trọng lượng kết cấu: 4 GLl 4 4,5  77004 1   d1      14 mm 3 128 Ec I cs 128 24220  486 106 Trong đó: SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 85 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Ec Là mô đun đàn hồi, với bê tông nặng lấy I cs Là mơ men qn tính Ec  4750 f c'  24220 Mpa dầm khung tương đương: bh3 1000 1803 I cs    486 106 mm4 12 12 Độ vồng ngắn hạn ô sàn ứng lực trước gây truyền ứng suất trước: Xác định tổn hao thứ Do sàn áp dụng phương pháp căng sau nên có tổn hao: + Tổn hao biến dạng thiết bị neo σ3: 3  l Es  2.105  17,32 Mpa l 23100 + Tổn hao ma sát phận tiếp xúc σ4:    sp 1  e x     1395 1  e0,003.3,85   16,02 Mpa Vậy ứng lực trước có kể đến tổn hao có giá trị: P1 = Asp(σsp - σ3 – σ4) = 421.(1395 – 17,32 – 16,02) = 573259 N Độ võng : 2   d   P1  l 8E c I cs 573259  77002   e  ( e  e )       24220  486 106   36  (52  36)   23,3 mm Độ võng ngắn hạn ô sàn lớp hoàn thiện( tĩnh tải thêm vào) 4 DLl 4 2,4  77004 3   d      7,46 mm 3 128 Ec I cs 128 24220  486 106 Độ võng ngắn hạn ô sàn hoạt tải: 4 LLl 4 0,87  77004 4  d      2,7 mm 3 128 Ec I cs 128 24220  486 106 Độ võng ngắn hạn ô sàn truyền ứng suất trước:    1  ( )  14  23,3  9,3 mm SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 86 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Tổng độ võng ngắn hạn:  nh  1    3    14  23,3  7,46  2,7  0,86 mm Xác định độ võng dài hạn: Độ võng dài hạn (cuối cùng) sàn xác định theo phương pháp PCI Hệ số C1 lấy theo bảng 5.2 (sách “Kết cấu ứng suất trước căng sau” _PGS.TS Nguyễn Tiến Chương) Hệ số C2 tính theo cơng thức sau: C2  C1  1 As As Asp Asp Bảng 3.6: giá trị hệ số C1 để tính độ võng Giai đoạn chịu tải Giai đoạn cuối Độ võng- áp dụng cho độ võng đàn hồi trọng lượng thân kết cấu Hệ số C1 Độ võng- áp dụng cho độ võng đàn hồi ust truyền ứng suất trước 2.45 Độ võng- áp dụng cho độ võng đàn hồi tĩnh tải thêm vào 3.0 2.7 Độ võng dài hạn tính theo cơng thức:  dh   nh  C2 Ta có: As = 3616/7,7 = 470 mm2; Asp = (98,71.34)/7,7 = 436 mm2 SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 87 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Kết qua thể bảng sau: Bảng 3.7: kết tính tốn độ võng dài hạn sàn: STT Loại tải trọng Trọng lượng thân Ứng lực trước Tải hoàn thiện Hoạt tải 4  i 1 Độ võng ngắn Hệ số C1 hạn(mm) 14 2,7 -23,3 2,45 7,46 3,0 2,7 0,86 Hệ số C2 1,82 1,70 1,96 Độ võng hạn (mm) 25,48 -39,61 14,62 dài 0,49 i Độ võng cuối sàn 1,35 Kiểm tra đọ võng ngắn hạn hoạt tải: -  0,86     1,12.104      2,8.103 => Thỏa Mãn L 7700  L  360 Kiểm tra độ võng cuối cùng:  i 1 L - idh  1,35    1,75.104      4,2.103 => Thỏa Mãn 7700  L  240 Kết luận: độ võng đảm bảo III.2.10.2 Độ võng sàn SVTH: Lâm Bá Hồn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 88 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Để tính độ võng nhịp sàn, cần phân tích làm việc sàn theo hai phương Trường hợp sàn hình vuông thiết kế theo hai phương tính gần cách sử dụng kết phân tích phương để tính võng cho hai Đối với sàn ta tính gần theo cách đó, thể sau:  ys   xs  M s Id d  d M d Ic  ys   xc Độ võng điểm sàn tính sau:  m   xc   ys   xc  xc giá trị  c xác định ( phần phương ngang nhà) Xác định độ võng ngắn hạn sàn: Độ võng ngắn hạn ô sàn trọng lượng kết cấu: 3  m1   xc1   14  21 mm 2 Độ vồng ngắn hạn ô sàn ứng lực trước gây truyền ứng suất trước: 3    xc   (23,3)  34,95 mm 2 Độ võng ngắn hạn sàn lớp hồn thiện( tĩnh tải thêm vào) 3    xc3   7,46  11,19 mm 2 Độ võng ngắn hạn ô sàn hoạt tải: 3    d   xc3   2,7  4,05 mm 2 Độ võng ngắn hạn ô sàn truyền ứng suất trước:    1  ( )  21  25,02  4,02 mm Tổng độ võng ngắn hạn: SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 89 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG  nh  1    3    21  34,95  11,19  4,05  1,29 mm Xác định độ võng dài hạn: Độ võng dài hạn (cuối cùng) sàn xác định theo phương pháp PCI Hệ số C1 lấy theo bảng 5.2 (sách “Kết cấu ứng suất trước căng sau” _PGS.TS Nguyễn Tiến Chương) Hệ số C2 tính theo cơng thức sau: C2  C1  1 As As Asp Asp Độ võng dài hạn tính theo cơng thức:  dh   nh  C2 Ta có: As = 3616/7,7 = 470 mm2; Asp = (98,71.34)/7,7 = 436 mm2 Kết qua thể bảng sau: Bảng 3.8: kết tính tốn độ võng dài hạn sàn: STT Loại tải trọng Trọng lượng thân Ứng lực trước Tải hoàn thiện Hoạt tải 4  i 1 Độ võng ngắn Hệ số C1 hạn(mm) 21 2,7 -34,95 2,45 11,19 3,0 4,05 1,29 Hệ số C2 1,82 1,70 1,96 Độ võng hạn (mm) 38,22 -59,42 21,93 dài 0,73 i Độ võng cuối sàn 2,02 Kiểm tra độ võng ngắn hạn hoạt tải: -  1,29     1,68  104      2,8  103 => Thỏa Mãn L 7700  L  360 Kiểm tra độ võng cuối cùng:  i 1 L - idh  2,02    2,62  104      4,2  103 => Thỏa Mãn 7700  L  240 Kết luận: độ võng đảm bảo SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 90 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Bảng so sánh kết tính tốn thiết kế cho phƣơng án: Chỉ tiêu Phƣơng án sàn BTCT thƣờng Phƣơng án sàn bê tông ƢLT Khối lượng bê tông sàn Khối lượng cốt thép sàn 183,26 m3 146,25 m3 Chênh lệch % 20,19 Cạnh ngắn A’BCD’ 160 cáp T13 Cạnh dài 1,2,3,4,5,6 102 cáp T13 Thép thường 1,90 Tấn Tiến độ thi công Do công tác ván khuôn cốt thép sàn ƯLT đơn giản dễ thi sàn công nên tiến độ thi công sàn ƯLT nhanh sàn BTCT thường Độ võng lớn 4,74 mm 2,02 mm 57,38 8,63 Tấn SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 91 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CÔNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận :  Ƣu điểm : - Có khả khống chế hình thành vết nứt độ võng; - Bằng ví dụ cụ thể tính tốn theo phương án, từ ta thấy việc sử dụng sàn bê tông ƯLT có ưu hạn chế độ võng, giảm tải trọng thân so với sàn BTCT thường - Với việc sử dụng bê tông cốt thép cường độ cao làm tăng độ cứng kết cấu, cho phép giảm kích thước tiết diện,giảm trọng lượng thân kết cấu, giảm nội lực chân cột vượt độ lớn Áp dụng cho nhà cao tầng, nhịp lớn… - Tiết kiệm vật liệu bêtông cốt thép việc sử dụng vật liệu cường độ cao Trong kết cấu cơng trình dân dụng, hệ thống sàn quan tâm nhiều áp dụng công nghệ ứng lực trước do: sàn phận kết cấu có chi phí đáng kể nhất, chiếm phần lớn khối lượng BTCT so với cấu kiện khác - Tiến độ thi công sàn tăng nhanh, sử dụng bê tông mác cao kết hợp với phụ gia Ván khuôn đơn giản so với phương án sàn BTCT thường có dầm  Nhƣợc điểm : - - Việc gây ứng suất nén bê tơng số vùng gây ứng suất kéo số vùng khác kết cấu ( cần tính tốn để loại trừ khả nứt bê tông ứng suất kéo gây ra) Kết cấu bê tông ứng suất trước sử dụng bê tông cường độ cao cốt thép cường độ cao, giá thành cao Kết cấu bê tơng ứng suất trước căng sau, ngồi vật liệu bê tơng cốt thép, phải có vật liệu khác neo, ống gen, vữa bơm… Thi công kết cấu bê tông ứng suất trước phải sử dụng thiết bị chun dụng kích, neo cơng cụ, bệ căng (trường hợp căng trước)… So với kết cấu bê tơng cốt thép thi cơng kết cấu bê tơng ứng suất trước đòi hỏi nhiều chi phí nhân công hơn, yêu cầu tay nghề thi công cao Công tác kiểm soát chất lượng kết cấu bê tơng ứng suất trước đòi hỏi cao so với kết cấu bê tông cốt thép SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 92 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Kiến nghị - Nên áp dụng cho cơng trình cao tầng, phòng trưng bày, triển lãm cần giảm chiều cao tầng, tận dụng tối đa không gian nên sử dụng phương án sàn không dầm ƯLT đạt hiệu kinh tế sử dụng cao - Cần có tiêu chuẩn cụ thể, rõ ràng để tính tốn sàn bê tơng ứng lực trước theo Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam nhằm tạo điều kiện cho việc ứng dụng sử dụng tiêu chuẩn để việc áp dụng cấu kiện ứng lực trước phát triển SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 93 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG MỘT SỐ KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Các đặc trƣng hình học: b : chiều rộng tiết diện chữ nhật, chiều rộng sườn tiết diện chữ T chữ I; h : chiều cao tiết diện chữ nhật, chữ T chữ I a, a' : khoảng cách từ hợp lực cốt thép tương ứng với S S' đến biên gần tiết diện; h0, h'0 : chiều cao làm việc tiết diện, tương ứng h-a h-a'; x : chiều cao vùng bê tông chịu nén;  : chiều cao tương đối vùng bê tông chịu nén, x/h0; s : khoảng cách cốt thép đai theo chiều dài cấu kiện; e0 : độ lệch tâm lực dọc N trọng tâm tiết diện quy đổi e0p : độ lệch tâm lực nén trước P trọng tâm tiết diện quy đổi e0,tot : độ lệch tâm hợp lực lực dọc N lực nén trước P trọng tâm tiết diện quy đổi; e, e' : tương ứng khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến hợp lực cốt thép S S'; es, esp : tương ứng khoảng cách tương ứng từ điểm đặt lực dọc N lực nén trước P đến trọng tâm tiết diện cốt thép S; l : nhịp cấu kiện; l0 : chiều dài tính tốn cấu kiện chịu tác dụng lực nén dọc i : bán kính quán tính tiết diện ngang cấu kiện trọng tâm tiết diện; d : đường kính danh nghĩa cốt thép; As, A's : tương ứng diện tích tiết diện cốt thép khơng căng S cốt thép căng S'; xác định lực nén trước P - tương ứng diện tích phần tiết diện cốt thép khơng căng S S'; Asp, A'sp : tương ứng diện tích tiết diện phần cốt thép căng S S'; SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 94 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Asw : diện tích tiết diện cốt thép đai đặt mặt phẳng vng góc với trục dọc cấu kiện cắt qua tiết diện nghiêng; As,inc : diện tích tiết diện cốt thép xiên đặt mặt phẳng nghiêng góc với trục dọc cấu kiện cắt qua tiết diện nghiêng;  : hàm lượng cốt thép xác định tỉ số diện tích tiết diện cốt thép S diện tích tiết diện ngang cấu kiện bh0, không kể đến phần cánh chịu nén kéo; A : diện tích tồn tiết diện ngang bê tơng; Ab: diện tích tiết diện vùng bê tơng chịu nén; Abt : diện tích tiết diện vùng bê tơng chịu kéo; Ared : diện tích tiết diện quy đổi cấu kiện Aloc1 : diện tích bê tơng chịu nén cục bộ; S'b0, Sb0 : mơmen tĩnh diện tích tiết diện tương ứng vùng bê tông chịu nén chịu kéo trục trung hòa; Ss0, S's0 : mơmen tĩnh diện tích tiết diện cốt thép tương ứng S S' trục trung hòa; I : mơ men qn tính tiết diện bê tơng trọng tâm tiết diện cấu kiện; Ired : mô men quán tính tiết diện quy đổi trọng tâm Is : mơ men qn tính tiết diện cốt thép trọng tâm tiết diện cấu kiện; Ib0 : mơ men qn tính tiết diện vùng bê tông chịu nén trục trung hòa; Is0, I's0: mơ men qn tính tiết diện cốt thép tương ứng S S' trục trung hòa; Wred : mơ men kháng uốn tiết diện quy đổi cấu kiện thớ chịu kéo biên Các đặc trƣng vật liệu Rb, Rb,ser : cường độ chịu nén tính tốn dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thứ thứ hai; Rbn : cường độ chịu nén tiêu chuẩn dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thứ (cường độ lăng trụ); SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 95 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CÔNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG Rbt, Rbt,ser : cường độ chịu kéo tính tốn dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thứ thứ hai; Rbtn : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thứ nhất; Rbp : cường độ bê tông bắt đầu chịu ứng lực trước; Rs, Rs,ser : cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép ứng với trạng thái giới hạn thứ thứ hai; Rsw : cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép ngang Rsc : cường độ chịu nén tính tốn cốt thép ứng với trạng thái giới hạn thứ nhất; Eb : mô đun đàn hồi ban đầu bê tông nén kéo; Es : mô đun đàn hồi cốt thép Các đặc trƣng ứng suất trƣớc P: lực nén trước, có kể đến hao tổn ứng suất cốt thép ứng với giai đoạn làm việc cấu kiện; sp , 'sp : tương ứng ứng suất trước cốt thép S S' trước nén bê tông căng cốt thép bệ (căng trước) thời điểm giá trị ứng suất trước bê tông bị giảm đến không cách tác động lên cấu kiện ngoại lực thực tế ngoại lực quy ước Ngoại lực thực tế quy ước phải xác định phù hợp với yêu cầu , có kể đến hao tổn ứng suất cốt thép ứng với giai đoạn làm việc cấu kiện; bp: ứng suất nén bê tơng q trình nén trước có kể đến hao tổn ứng suất cốt thép ứng với giai đoạn làm việc cấu kiện; sp : hệ số độ xác căng cốt thép Các chữ viết tắt BTCT : Bê tông cốt thép ƯLT : Ứng lực trước PTHH : Phần tử hữu hạn THGH : Trạng thái giới hạn SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 96 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Nguyễn Tiến Chương (2010), Kết cấu bê tông ứng suất trước, NXB Xây dựng, Hà Nội PGS TS Lê Thanh Huấn, TS Nguyễn Hữu Việt, THS Nguyễn Tất Tâm (2010), Kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau nhà nhiều tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội PGS TS Phan Quang Minh (2010), Sàn phẳng bê tông ứng lực trước căng sau NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội GS TS Nguyễn Đình Cống (2008), Tính tốn thực hành cấu kiện bêtơng cốt thép theo TCXDVN 356 -2005 Tập II, NXB Xây dựng, Hà Nội Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCVN 5574 - 2012), Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội Tiêu chuẩn ACI318-2002 Mỹ GS.TS Nguyễn Đình Cống (2008) , Sàn sườn bê tơng tồn khối NXB Xây dựng, Hà Nội SVTH: Lâm Bá Hoàn – Lê Thị Thúy – Lớp 52C_XD 97 ... yếu đề cập đến thiết kế cấu kiện dầm b tông ứng lực trước Đề tài Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước căng sau ,những ưu nhược điểm sàn ứng lực trước so với sàn bê tông cốt thép thường đề cập... viên, cộng với nỗ lực thân, chúng em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học với đề tài: Thiết kế sàn b tông ứng lực trước, ưu nhược điểm sàn ứng lực trước so với sàn b tông cốt thép thường Chúng... ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SÀN BT ƢLT NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BT ƢLT SO VỚI BTCT THƢỜNG II.2.2 Đánh giá ƣu điểm, nhƣợc điểm sàn bê tông ứng suất trƣớc:  Ưu điểm: - Làm tăng độ cứng kết cấu, cho phép giảm