09 BANG TINH 51 61 CHUONG IV SAN LIEN HOP

SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TƠNG Bảng Tính Tựa Đề SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Sàn nhịp trục C-D 4.1 MẶT BẰNG BỐ TRÍ DẦM SÀN Hình 4.1 Mặt bố trí dầm sàn 4.2 DỮ LIỆU BAN ĐẦU 4.2.1 Tấm tôn thép (profile sheeting) Sử dụng tơn thép comflor 46 có dạng sau : Giới hạn chảy : Module đàn hồi : Chiều dày tôn : Chiều dày thiết kế : Diện tích tiết diện : Chiều cao tơn thép : Thể tích bê tơng Hình 4.2 Cấu tạo sàn liên hợp f yp = 350 N/mm2 Es = 210 kN/mm2 ts = 1,2 mm = 1,16 mm Ap = 1534mm2/m hp = 46 mm 51 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TƠNG đơn vị diện tích : Trọng lượng tơn thép : Mơmen qn tính dương : Mơmen qn tính âm : Sức kháng đặc trưng : Sức kháng mômen dương : Sức kháng mômen âm : Khoảng cách từ mặt tới trọng tâm tôn : Khoảng cách từ mặt tới trọng tâm tơn : Lực cắt đặc trưng : Lực cắt tính tốn : Thơng số kiểm tra cắt dọc : Vc = 0,101 (m3/m2) Wp = 0,13 (kN/mm2) I+ = 53 (cm4/m) I- = - (cm4/m) Mpa =6,59 (kNm/m) MRd+= 5,99 (kNm/m) M Rd-= 6,23 (kNm/m) e = 18,6 (mm) ep = 20,44 (mm) V pa = 92,73 (kN) V Rd = 92,73 (kN) m = 86,8 (N/mm2) k = 0,216 (N/mm2) 4.2.2 Đặc trưng sàn Chiều cao sàn liên hợp : h = 120 (mm) Chiều cao lớp bê tơng phía tơn hc = 74 (mm) Khoảng cách từ mặt đến trọng tâm tôn : dp = 101,4 (mm) 4.2.3 Bê tông Cấp độ bền bê tông : Trọng lương riêng : Cường độ chịu nén mẫu hình trụ : Cường độ chịu kéo mẫu hình trụ : Module đàn hồi cát tuyến : C20/25 γ = 25 (kN/m3) fck = 20 (N/mm2) fctm = 2,2 (N/mm2) Ecm = 29 (kN/mm2) 4.2.4 Đặc trưng cốt thép Đường kính cốt thép : Khoảng cách rải cốt thép : Diện tích cốt thép : Giới hạn đàn hồi : Module đàn hồi : ϕ = 10 (mm) a = 150 (mm) As = 523 (mm2/m) fsk = 390 (N/mm2) Ea = 210 (kN/mm2) 4.2.5 Hệ số an tồn Tĩnh tải : Hoạt tải : Bê tơng : Thép tôn, thép kết cấu : Cốt thép : Hệ số tính tốn lực cắt : γ G = 1,35 γQ = 1,5 γ c = 1,5 γap, γa = 1,1 γs = 1,15 γVS = 1,25 4.3 KIỂM TRA TRONG GIAI ĐOẠN THI CƠNG : có sử dụng chống đặt nhịp 52 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Cắt dải sàn bề rộng 1m Khoảng cách vách : 2,9 m Bề rộng cánh thép góc đỡ sàn : 75 mm Đoạn kê lên cánh : 50 mm Bề rộng gối đỡ chống : 100 mm Chiều dài tính tốn : 2900  75   100  50  Le   1375  mm  4.3.1 Kiểm tra trạng thái tới hạn (ULS) 4.3.1.1 Tải trọng (đã nhân với bề rộng 1m) Trọng lượng riêng bê tông tăng thêm 1kN/m3 bê tông ướt Tĩnh tải sàn: g  Wp  Vc   c  0,13  26  0,101  2,756 (kN/m) Tĩnh tải tính tốn : gtt  g   G  2,756 1,35  3,72 (kN/m) Hoạt tải phạm vi 3x3m : ps = 1,5 (kN/m) Giá trị tính tốn : ptt  ps   Q  1,5 1,5  2,25 (kN/m) Hoạt tải phạm vi lại : ps = 0,75 (kN,m) Giá trị tính tốn : ptt  ps   Q  0,75 1,5  1,125 (kN/m) 4.3.1.2 Kiểm tra khả chịu lực (Sơ đồ tính sàn dầm liên tục nhịp với Le nhịp = 1,375 m Để thuận tiện đơn giản tính tốn, dùng chương trình SAP2000 để lập mơ hình tính tốn giá trị mômen lực vắt độ võng) Trường hợp : Tải trọng đặt nhịp Hình 4.3 Sơ đồ chất tải trường hợp M1 (kNm) = ≤ MRd+ = 5,99 M1-2 (kNm) = 1,02 ≤ MRd+ = 5,99 M2 âm (kNm) = 0,71 ≤ MRd- = 6,23 V1 (kN) = 3,59 ≤ VRd = 84,3 V2 (kN) = 4,62 ≤ VRd = 84,3 Trường hợp : Tải trọng đặt hai nhịp OK OK OK OK OK 53 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG M1 (kNm) = M1-2 (kNm) = M2 âm (kNm) = M2-3 (kNm) = M3 (kNm) = V1 (kN) = V2 (kN) = V3 (kN) = Hình 4.4 Sơ đồ chất tải trường hợp ≤ MRd+ = 5,99 0,78 ≤ MRd+ = 5,99 1,41 ≤ MRd- = 6,23 0,78 ≤ MRd+ = 5,99 ≤ MRd+ = 5,99 3,08 ≤ VRd = 84,3 5,13 ≤ VRd = 84,3 3,08 ≤ VRd = 84,3 OK OK OK OK OK OK OK OK 4.3.2 Kiểm tra trạng thái sử dụng (SLS) 4.3.2.1 Tải trọng Sử dụng tải trọng tiêu chuẩn kể đến trọng lượng tôn bê tông ướt q =2,756 (kN/m) 4.3.2.2 Độ võng Trường hợp : Tải trọng đặt nhịp δmax (mm) = 1,38 ≤ Trường hợp : Tải trọng đặt hai nhịp δmax (mm) = 0,56 ≤ Le/180 = 7,63 OK Le/180 = 7,36 OK 4.4 KIỂM TRA TRONG GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP Khoảng cách vách : 2,9 m Bề rộng cánh thép góc đỡ sàn : 75 mm Bề dày sàn : 120 mm Chiều dài tính tốn : Le  2900  75   120  2870  mm  4.4.1 Kiểm tra trạng thái tới hạn (ULS) 4.4.1.1 Tải trọng (đã nhân với bề rộng 1m) Trọng lượng riêng bê tông tăng thêm 1kN/m3 bê tông ướt Tĩnh tải sàn: g  Wp  Vc   c  0,13  25  0,101  2,655 (kN/m) Tải tường phân bố sàn : gt = 1,8 (kN/m) Trọng lượng lớp hoàn thiện : g2 = 1,5 (kN/m) 54 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Trọng lượng đường ống trần treo : g3 =0,5 (kN/m) Tổng tĩnh tải: g = 2,655 + 1,8 + 1,5 + 0,5 = 6,455 (kN/m) Tổng tĩnh tải tính tốn : gtt  g   G  6,455 1,35  9,01 (kN/m) Hoạt tải : ps = (kN,m) Giá trị tính tốn : ptt  ps   Q  1,5  4,5 (kN/m) 4.4.1.2 Kiểm tra khả chịu mơmen dương Sơ đồ tính sàn dầm đơn giản với Le = 2,77 m Hình 4.5 Sơ đồ tính khả chịu mơmen dương sàn Hình 4.6 Biểu đồ mơmen Hình 4.7 Biểu đồ lực cắt Lực kéo tôn : A f 1534  350 3 N p  p yp  10  488,1 (kN)  ap 1,1 Chiều cao vùng bê tông chịu nén : Np 488,1103 x pl    43,07 (mm) < hc= 74 (mm) b  0,85 f ck 1000  0,85  20 1,5 c Vậy trục trung hòa nằm tơn thép 55 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TƠNG Khả chịu mơmen dương tiết diện MRd+ : M pl ,Rd  N p z  Ap f yp   ap x pl  43, 07   103  38,98 (kNm) dp    488,1 101,        Giá trị mômen dương tải trọng gây : MSd = 13,61 (kNm) → OK 4.4.1.3 Kiểm tra khả chịu cắt dọc (Longitudinal shear) Sử dụng phương pháp m-k Chiều dài đoạn chịu cắt Ls : Ls = L/4 = 2,87/4 = 0,7125 (m) Khả chịu cắt dọc VL,Rd :  A  VL , Rd  bd p  m p  k   bLs   VS 1534   103 VL , Rd  1000 101,   86,8  0, 216   34, 25 (kN) 1000  71, 25   1, 25 Giá trị lực cắt tải trọng gây : VSd = 18,96 (kN) → OK 4.4.1.5 Kiểm tra khả chịu cắt đứng (Vertical shear) Bề rộng trung bình sườn bê tơng : b0 =131,5 mm Cường độ chịu cắt τRd : 0,26 N/mm2 k1 = (1,6 – dp) = 1,6 – 0,101= 1,499 ≥ Tại vị trí gối tựa biên, diện tích hữu hiệu tôn thép Ap = 159,2 (mm2) Ap 159,   0,011 →  b0 d p 131,5 1000 → k2 = 1,2 + 40ρ = 1,67 Khả chịu cắt gối tựa biên VV,Rd : b 131,5 Vv , Rd  d p k1k2 Rd  101, 1, 499 1,67  0, 26  38, 23 (kN) b 1000 Giá trị lực cắt tải trọng gây gối biên : VSd = 18,96 (kN) → OK 4.4.2 Kiểm tra trạng thái sử dụng (SLS) 4.4.2.1 Tải trọng (đã nhân với bề rộng 1m) Tổng tĩnh tải: g = 2,655 + 1,8 + 1,5 + 0,5 = 6,455 (kN/m) Hoạt tải : ps = 1,5 (kN,m) 4.4.2.2 Độ võng Hệ số tính đổi n : E Ea 210 n  'a    10,8 Ecm   29  Ecm   29    Ecm    2  2 Mơmen qn tính tiết diện nứt : Khoảng cách trọng tâm đến mặt sàn xc : 56 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG xc   10,8.1534  nAp  2bd p 2.1000.101,   1  1  1  43,81 (mm)  1   b  nAp 1000 10,8.1534    x  bxc  c  bx   A d x 2I I cc  c  p p c p 12n n  43,81  1000.43,81  1000.43,81 2      1534 101,  43,81  53000 12.10,8 10,8  8198070 (mm ) Mơmen qn tính tiết diện khơng nứt : Khoảng cách trọng tâm đến mặt sàn xu : h   h2 b c  bm hp  h  p   nAp d p 2  Ai zi   xu  bhc  bm hp  nAp  Ai 1000  742 46    526.46 120    10,8.1534.101, 2    58,98 (mm) 1000.74  526.46  10,8.1534 h   bhc  xu  c  3 hp  bhc  bm hp bm hp   I cu      h  xu    Ap  d p  xu   I p 12n n 12n n  2 74   1000.74  58,98   3 1000.74  526.46   10,8   12.10,8 10,8 12.10,8 526.46 p  46   120  58,98    1534 101,  58,98   53000 10,8    13303371(mm ) Mơmen qn tính trung bình Im : I I 8198070  13303371 I m  cc cu   10750721(mm4) 2 Độ võng δmax = 3,68 (mm) < Le/250=11,1 mm → OK 4.4.2.3 Nứt bê tông Để đảm bảo tính liên tục vết nứt bê tơng vị trí có mơmen âm tiêu chuẩn qui định hàm lượng cốt thép tối thiểu phải đạt 0,4% diện tích bê tơng phía tơn Diện tích cốt thép tối thiểu As = 296 (mm2/m) < 523 → OK 4.4.3 Kiểm tra khả chống cháy sàn liên hợp - Có phương pháp để tính tốn khả chống cháy sàn liên hợp 57 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG phương pháp chuyên dành cho kỹ sư thiết kế chống cháy (fire engineering method) phương pháp đơn giản (simplified method) sử dụng bảng tra - Ở để giảm bớt mức độ phức tạp tính tốn khả chống cháy, phương pháp đơn giản sử dụng bảng tra theo tài liệu hướng dẫn hiệp hội cơng trình thép (Steel construction institute) lựa chọn - Về tải trọng , hoạt tải tác dụng không vượt 6,7 kN/m2 - Về nhịp sàn, nhịp 2,9 m thỏa yêu cầu < 3,6 m để áp dụng bảng tra - Chiều cao tôn 46 mm, nên chiều cao tối thiểu sàn phép giảm xuống (55-46) ~ 10 mm., thực tra bảng sau : Bảng 4.1 Bảng tra thơng số cốt thép chống cháy Kích thước tối thiểu Khả Lưới Nhịp Chiều cao sàn Chiều cốt tối Ds (mm) chống thép dày đa Bê Bê cháy chống sàn t (m) tông tông (giờ) (mm) cháy thường nhẹ 2,7 0,8 130 120 A142 0,9 130 120 A142 1,5 0,9 140 130 A142 0,9 155 140 A193 3,6 1 130 120 A193 3,6 1,5 1,2 140 130 A193 3,6 1,2 155 140 A252 Vậy với kích thước sàn chọn ta thấy bố trí lưới cốt thép A142 đủ, tương đương với ϕ6 @ 200 theo hai phương 58 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG LIÊN KẾT SÀN LIÊN HỢP – VÁCH BÊ TÔNG Liên kết sàn – vách Bảng Tính Tựa Đề 4.1 VỊ TRÍ LIÊN KẾT Hình 4.1 Vị trí liên kết 4.2 NỘI LỰC TÁC DỤNG Giá trị lực cắt tính tốn liên kết : VSd = 18.96 kN Hình 4.2 Biểu đồ lực cắt sàn tính liên kết 4.3 CHI TIẾT LIÊN KẾT Hình 4.3 Chi tiết liên kết 59 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG 4.4 KIỂM TRA LIÊN KẾT 4.4.1 Khả chịu lực thép góc L 150x7x10 Xem cánh thép góc ngàm với vách phản lực tác dụng lên liên kết theo sơ đồ sau : Mômen lệch tâm tác dụng lên liên kết M  18,96 103  37,5  711000 (Nmm) Mômen kháng uốn tiết diện cánh thép góc : bh2 1000 102 W   16666,67 (mm3) 6 (b=1 m, xét cắt dải sàn bề rộng 1m) Khả chịu mơmen cánh thép góc : f 260 M Rd  W y  16666,67  3939393,93 (Nmm) > M = 711000 (Nmm) → OK a 1,1 Diện tích chịu cắt Avc  t  b  10 1000  10000 (mm2) Khả chịu cắt tiết diện cánh thép góc : 0,9 Avc f y 0,9 10000  260 3 VRd   10  1350,9 (kN) > VSd = 18,96 (kN) → OK 3 M 4.4.2 Khả chịu lực bu lơng neo vào vách Sơ đồ tính sau : 60 SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Chọn bu lông neo vào vách ϕ12-4.6, bê tông vách C20/25 Mơmen tác dụng vào thép góc phân thành cặp ngẫu lực kéo nén bu lông neo : M 711000 N   7110 (N) h 100 Vậy ứng suất kéo/nén gây bu lông tương đối nhỏ N 7110 f    62,86 (N/mm2) < fy = 240 (N/mm2) → OK 12 As  Xác định chiều dài đoạn neo vào bê tông : T  fbd n   d  L Trong : T Lực kéo bu lơng d Là đường kính bu lơng n Số bu lơng neo chịu kéo L Chiều dài đoạn neo fbd Cường độ bám dính bê tơng lấy theo bảng tra 5.3 EN 1992-1-1, f tính theo cơng thức fbd  2, 25 ctk ,0,05 với γc =1,5 c Vậy chiều dài đoạn neo : T T 7110  fbd  L    82 (mm) n   d  L n    d  fbd 1  12  2,3 Vậy chọn bố trí đoạn neo ≥ 82 mm Theo cấu tạo, bố trí bu lơng neo ϕ12-4.6 a200 61 ... tra cắt dọc : Vc = 0,101 (m3/m2) Wp = 0,13 (kN/mm2) I+ = 53 (cm4/m) I- = - (cm4/m) Mpa =6,59 (kNm/m) MRd+= 5,99 (kNm/m) M Rd-= 6,23 (kNm/m) e = 18,6 (mm) ep = 20,44 (mm) V pa = 92,73 (kN) V Rd... TÔNG M1 (kNm) = M 1-2 (kNm) = M2 âm (kNm) = M 2-3 (kNm) = M3 (kNm) = V1 (kN) = V2 (kN) = V3 (kN) = Hình 4.4 Sơ đồ chất tải trường hợp ≤ MRd+ = 5,99 0,78 ≤ MRd+ = 5,99 1,41 ≤ MRd- = 6,23 0,78 ≤ MRd+... tác dụng không vượt 6,7 kN/m2 - Về nhịp sàn, nhịp 2,9 m thỏa yêu cầu < 3,6 m để áp dụng bảng tra - Chiều cao tôn 46 mm, nên chiều cao tối thiểu sàn phép giảm xuống (5 5-4 6) ~ 10 mm., thực tra bảng