Tính độ võng sàn trong thực hành thiết kế với CSI SAFE

Tính độ võng sàn thực hành thiết kế với SAFE v8 & v12 AE&M Engineer vào ngày 01 tháng 2011 lúc 12:56 sáng Trong thiết kế, việc tính tốn kiểm tra độ võng sàn trở thành u cầu cần thiết để đảm bảo tính kinh tế tình sau: - Chiều dài nhịp lớn - Tải trọng lớn, hay gặp sàn nhà dân dụng (landscape tầng 1, sàn mái đỡ thiết bị điện nặng…) Khi tính tốn võng cần ý: - Tổ hợp tải trọng theo TTGH thứ (khơng có hệ số vượt tải) - Sự xuất vết nứt bêtông chịu lực, dẫn tới giảm độ cứng tiết diện làm tăng độ võng - Sự làm việc dài hạn kết cấu BTCT, cần xét tới yếu tố từ biến co ngót tác dụng dài hạn loại tải trọng Theo TCXDVN 356-2005, độ võng toàn phần f tính sau: f = f1 - f2 + f3 đó: + f1: độ võng tác dụng ngắn hạn toàn tải trọng + f2: độ võng tác dụng ngắn hạn tải trọng dài hạn + f3: độ võng tác dụng dài hạn tải trọng dài hạn Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương, việc tính võng tiện thực hành dùng phương pháp PTHH có kể đến yếu tố tính biến dạng Dưới tơi xin trình bày cách áp dụng SAFE 8.x 12.x để tính tốn độ võng từ số kinh nghiệm thực hành thiết kế Tải trọng: để tính tốn võng thơng thường đưa vào trường hợp tải sau: - DEAD: kể đến trọng lượng thân (Self Weight Multiplier = 1) - SDEAD: trọng lượng lớp hồn thiện sàn (Superimpose) Trong ví dụ SDEAD=1500kgf/m2 - LIVE: hoạt tải tác dụng lên sàn Theo TCVN 2737-1995, hoạt tải có thành phần tác dụng dài hạn, thường chiếm 20%- 30% giá trị hoạt tải tồn phần Để thuận tiện, ví dụ dùng hệ số 0.3, LIVE=500kgf/m2 VD1: SAFE 8.8 - Kể đến tác dụng vết nứt: dùng Normal and Crack Deflections Analysis với cốt thép phân bố, ví dụ f16a300 phương Lựa chọn Cubic cho Interpolation Options, chương trình tính lặp lần - Kể đến tác dụng dài hạn: dùng hệ số Long Term Deflection Multiplier l≤2, công thức cụ thể lấy theo ACI 318 Trong ví dụ tạm lấy l=2, nhiên SAFE khai báo nhân hệ số bên ngồi - Các tổ hợp tính võng: + f1 = 1*DEAD+1*SDEAD+1*LIVE + f2 = 1*DEAD+1*SDEAD+0.3*LIVE + f3 = l*f2 = 2*f2 - Kết quả, lấy với độ võng max (đơn vị m): f1 = 0.051 f2 = 0.044 f3 = 2*f2 = 0.088 f = f1-f2+f3 = 0.095 VD2: SAFE 12.3.0 - Mơ hình sử dụng đặc trưng hình học, vật liệu tải trọng - Kể đến tác dụng vết nứt: Cracking Analysis Options: Quick Tension Rebar Specification f16a300 phương Phương pháp tính độ cứng sau nứt Modulus of Rupture: Program Default - Kể đến tác dụng dài hạn: dùng hai đặc trưng Creep Coefficient (CR) cho từ biến Shrinkage Strain (SH) cho co ngót Có thể tính theo nhiều tiêu chuẩn, ví dụ tính theo Eurocode với điều kiện: thời gian dài hạn, nhiệt độ độ ẩm mơi trường theo điều kiện Việt Nam Tính ra: CR=1.7 SH=0 Các tổ hợp tính võng: define Load Cases + f1, f2 trên, với Analysis Type Nonlinear (Cracked) + f3 f2, với Analysis Type Nonlinear (Longterm Crack); CR=1.7 SH=0.0003 - Kết quả, lấy với độ võng max (đơn vị m): f1 = 0.067 f2 = 0.055 f3 = 0.081 f = f1-f2+f3 = 0.093, phù hợp với tính theo SAFE VD3: Dùng State Analysis SAFE 12 SAFE v12 bổ sung tính năn phân tích theo State, cụ thể phần Define Load cases/ Initial Conditions/ Continue from State at End of Nonlinear Case Hiểu nôm na cho phép phân tích trường hợp tải với thông số trường hợp khác coi giai đoạn chịu tải trước (bạn dùng Plaxis quen với kiểu phân tích này) Chức thuận tiện phù hợp với thực tế làm việc kết cấu hơn, đặc biệt cho trường hợp tính võng Có thêm Load Cases với Sh cho ngắn hạn Lt cho dài hạn: + Sh1: 1*DEAD - Nonlinear (Crac ked) - Zero Initial Condition + Sh2: 1*SDEAD - Nonlinear (Crac ked) - Continue from State at End of Nonlinear Case Sh1 + Sh3-1: 1*LIVE - Nonlinear (Crac ked) - Continue from State at End of Nonlinear Case Sh2 + Sh3-2: 0.3*LIVE - Nonlinear (Crac ked) - Continue from State at End of Nonlinear Case Sh2 + Lt1: 1*DEAD - Nonlinear (Longterm Crac ked) - Zero Initial Condition + Lt2: 1*SDEAD - Nonlinear (Longterm Crac ked) - Continue from State at End of Nonlinear Case Lt1 + Lt3: 0.3*LIVE - Nonlinear (Longterm Crac ked) - Continue from State at End of Nonlinear Case Lt2 - Như vậy, tổ hợp theo TCXDVN là: f1 = Sh3-1, f2 = Sh3-2, f3 = Lt3 - Kết quả, lấy với độ võng max (đơn vị m): f1 = 0.0317 f2 = 0.0276 f3 = 0.0395 f = f1-f2+f3 = 0.0436, nhỏ nhiều so với hai ví dụ Cá nhân tơi thấy kết phù hợp hơn, việc phân tích theo giai đoạn mơ xác làm việc thực tế kết cấu: đảm bảo thay đổi độ cứng gây vết nứt phát triển giai đoạn trước kể đến phần tải trọng phụ thêm tác dụng giai đoạn sau Tham khảo nguồn: http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=246507&page=1 Kiểm tra độ võng sàn Rất xin lỗi thời gian vừa qua bận việc nên tiếp tục chủ đề Sau tính độ võng toàn phần f trên, việc quan trọng phải kiểm tra điều kiện thông thường f - Sàn công-xôn, L = * độ vươn cơng-xơn - Ơ sàn lưới cột chữ nhật làm việc theo hai phương với chiều dài nhịp phương L1, L2; L = (L1,L2) - Với lưới cột bất kỳ, L khoảng cách điểm kề sàn có độ cong biến dạng không, không thiết phải điểm gối (cột, vách) Còn độ võng f xác định khoảng cách lớn từ đường nối điểm đến mặt sàn sau biến dạng (xem hình vẽ, với d ký hiệu thay cho f) - Tương tự vậy, độ vươn công-xôn xác định khoảng từ điểm có độ cong khơng phía sàn đến điểm dọc mép sàn phần công-xôn (xem hình vẽ) Giá trị giới hạn để kiểm tra, người kỹ sư không nên cứng nhắc với giá trị thiết kế Tuỳ tình cụ thể, f > [f], nên cân nhắc chấp nhận để tránh tăng chiều dày sàn gây tốn kém: - Giá trị võng dài hạn lớn so với tức thời mang tính dự báo - Sàn thiết kế đảm bảo chịu lực theo điều kiện cường độ Điều kiện biến dạng phải cân nhắc yếu tố: + Thẩm mỹ cảm giác tiện nghi người sử dụng sàn, giá trị L/250 dùng để tham khảo + Giới hạn độ võng yêu cầu tránh gây hư hỏng vật liệu hoàn thiện sàn (kính, vách…) + Độ võng gây tác động xấu đến chức sử dụng sàn (sàn bể chứa…) - Khi có biện pháp bảo vệ vật liệu hồn thiện, chấp nhận độ võng vượt giá trị cho phép nêu Nhưng không vượt sai số chấp nhận lắp đặt cho vật liệu hoàn thiện Điều đặc biện quan trọng với tồ nhà văn phòng có Faỗade l kớnh tm ln (Ngun tham kho: Dr Bijan O Aalami - ADAPT Corporation) ... người sử dụng sàn, giá trị L/250 dùng để tham khảo + Giới hạn độ võng yêu cầu tránh gây hư hỏng vật liệu hoàn thiện sàn (kính, vách…) + Độ võng gây tác động xấu đến chức sử dụng sàn (sàn bể chứa…)... f2, với Analysis Type Nonlinear (Longterm Crack); CR=1.7 SH=0.0003 - Kết quả, lấy với độ võng max (đơn vị m): f1 = 0.067 f2 = 0.055 f3 = 0.081 f = f1-f2+f3 = 0.093, phù hợp với tính theo SAFE. .. tra độ võng sàn Rất xin lỗi thời gian vừa qua bận việc nên tiếp tục chủ đề Sau tính độ võng toàn phần f trên, việc quan trọng phải kiểm tra điều kiện thông thường f - Sàn công-xôn, L = * độ vươn