THUYET MINH PHAN SAN

PHẦN THỨ HAI : KẾT CẤU CHƯƠNG : TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG 1.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN: - Dùng bê tơng có cấp độ bền B20 có : Rb=11,5MPa ; Rbt=0,90 MPa -Cốt thép nhóm AI (Φ ≤ 8) có : Rsw=Rsc=225 MPa : Rsw=175 MPa Tra bảng có hệ số: ξ R = 0, 649; α R = 0, 437 - Cốt thép nhóm AII (Φ ≥ 10) : Rsw=Rsc=280 MPa : Rsw=225 MPa Tra bảng có hệ số: ξ R = 0, 650; α R = 0, 429 ( Các số liệu tra phụ lục: 3-5-8; Trang 364-371; sách Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép phần Cấu Kiện Cơ Bản ) 1.2 SƠ ĐỒ PHÂN CHIA Ô SÀN: 2100 6900 2700 20700 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 230 4800 4800 4800 57830 4800 230 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 1500 1550 4800 6900 1550 1500 4800 2100 20700 2700 2700 2700 2100 6900 2100 Hình 1.1: Sơ đồ phân chia sàn 57830 6900 * Quan niệm tính tốn: Nếu sàn liên kết với dầm xem liên kết biên ngàm, sàn liên kết với dầm biên liên kết biên xem liên kết khớp, sàn khơng dầm xem tự - Khi l2 ≥ : chủ yếu làm việc theo phương cạnh ngắn Bản loại dầm l1 - Khi l2 < : chủ yếu làm việc theo phương Bản kê cạnh l1 Trong đó: -l2: Kích thước theo phương cạnh dài -l1: Kích thước theo phương cạnh ngắn 1.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN: 1.3.1 Tính tốn sơ chiều dày sàn: • Chọn có kích thước lớn để tính: - Chiều dày sơ xác định theo công thức: hb = D.l > hmin m + D : hệ số phụ thuộc tải trọng (0,8 ÷ 1,4) Chọn D=1 + m : hệ số phụ thuộc loại sàn - m=30÷35 ; Với loại dầm - m=40÷45 ; Với kê cạnh - m=10÷18 ; Với console Chiều dày phải thỏa mãn điều kiện cấu tạo hb > hmin = 50mm sàn nhà dân dụng (Theo TCXDVN 365-2005) Ta lập bảng tính sau: Bảng 1.1 : Phân loại sàn tính tốn chọn chiều dày sàn Tên sàn Kích thước Tỉ số Loại D Bản kê m hb l1 l2 k= l2/l1 Bản dầm S1 2,1 4,8 2,29 x 30 35 0,07 0,06 0,08 S2 2,1 4,8 2,29 x 30 35 0,07 0,06 0,08 S3 2,1 4,8 2,29 x 30 35 0,07 0,06 0,08 S4 4,8 6,9 1,44 x 40 45 0,12 0,11 0,11 S5 4,8 6,9 1,44 x 40 45 0,12 0,11 0,11 S6 4,8 6,9 1,44 x 40 45 0,12 0,11 0,11 S7 1,5 2,7 1,80 x 40 45 0,04 0,03 0,08 S8 2,7 4,8 1,78 x 40 45 0,07 0,06 0,08 S9 2,7 4,8 1,78 x 40 45 0,07 0,06 0,08 S10 2,7 4,8 1,78 x 40 45 0,07 0,06 0,08 1.3.2 Tải trọng tác dụng lên sàn: Tải trọng tác dụng lên sàn bao gồm: Tĩnh tải; Trọng lượng thân sàn BTCT lớp cấu tạo, trọng lượng thân tường ngăn cửa Hoại tải: (Theo TCVN 2737-1995 tải trọng tác động tiêu chuẩn thiết kế) Tùy theo mục đích sử dụng 1.3.2.1 Tĩnh tải: Tĩnh tải tác dụng lên sàn tải trọng phân bố trọng lượng thân lớp cấu tạo truyền vào Căn vào lớp cấu tạo sàn mổi ô cụ thể, tra bảng tải trọng tính tốn vật liệu thành phần đẻ tính tc Ta có cơng thức : g = ∑ γ i δ i g tt = n.g tc Trong γ i ; δ i ; n trọng lượng riêng, bề dày, hệ số vượt tải lớp thứ i sàn Hệ số vượt tải lấy: (Theo TCVN 2737-1995 tải trọng tác động tiêu chuẩn thiết kế) Các lớp cấu tạo sàn: Lớp gạch Ceramic 300x300x10 Vữa xi măng B7,5 dày 30 Bản BTCT B20 dày 80 (110) Vữa trát trần B7,5dày 15 Hình 1.2: Mặt cắt lớp cấu tạo sàn Bảng 1.2 : Tải trọng thân sàn dày 110mm STT Các lớp cấu tạo δ (m) γ gtc (KN/m3) (KN/m2) n gtt (KN/m2) Gạch ceramic 0,01 22 0,22 1,1 0,242 Vữa lót 0,03 18 0,54 1,3 0,702 Sàn BTCT 0,11 25 2,75 1,1 3,025 Vữa trát trần 0,015 18 0,27 1,3 0,351 4,32 Tổng (1+2+3+4 ) Bảng 1.3 : Tải trọng thân sàn dày 80mm STT Các lớp cấu tạo δ (m) γ gtc (KN/m3) (KN/m2) n gtt (KN/m2) Gạch ceramic 0,01 22 0,22 1,1 0,242 Vữa lót 0,03 18 0,54 1,3 0,702 Sàn BTCT 0,08 25 1,1 2,2 Vữa trát trần 0,015 18 0,27 1,3 0,351 3.495 Tổng (1+2+3+4 ) Tĩnh tải tường ngăn tường bao che diện tích sàn Với sàn sàn có tường xây khơng có dầm đỡ ta cần tính thêm trọng lượng tường quy thành phân bố sàn đó: g t St + n c g c tc Sc gtc = (1) S Trong đó: gt: trọng lượng tính tốn 1m2 tường gt = ng.γ g.δg + 2ntr.γ tr.δtr ng: hệ số độ tin cậy gạch xây ntr: hệ số độ tin cậy lớp vữa trát γ g : Trọng lượng riêng gạch ống γ g = 15 kN/m3 γ tr : Trọng lượng riêng lớp vữa trát γ tr = 18 kN/m3 δg : Chiều dày lớp gạch xây δtr : Chiều dày lớp vữa trát tường St : Diện tích tường xây sàn Sc: Diện tích cửa sàn S: diện tích sàn xét - Với tường 100: gt10 = 1,1 15 0,1 + 1,3 0,015 18 = 2,001 (kN/m2) - Với tường 200: gt20 = 1,1 15 0,2 + 1,3 0,015 18 = 3.651 (kN/m2) Tải trọng cửa kính khung nhơm: Trọng lượng riêng kính : 20 kN/m3 Trọng lượng riêng nhôm :27 kN/m3 Lấy trọng lượng cửa kính khung nhơm là: 21 kN/ m3 Chọn cửa kính có chiều dày 0.8 cm: gc = 1.1*21*0.008 = 0.185 (kN/m2) - Ô sàn S4, S5 : Tổng diện tích sàn: S= 4,8 6,9 = 33.12 (m2) Diện tích cửa: Sc = 0,8 2,5 = (m2) Diện tích tường 100: St = (1,7+2,2+0,55+0,9) 3,9 – = 16,865 (m2) Tổng tải trọng tường cửa truyền vào ô sàn ( cửa ): G = 16,865 2,001 + 1,1 0,185 = 34,56 (kN) = Tải trọng quy phân bố tác dụng lên ô sàn S3 S4: gtc = 1.3.2.2 Hoạt tải: g t S t + nc g ctc S c S = 34,56 = 1,043 kN/m2 33.12 Ta có : ptt = n ptc ( KN/m2) Ptc : lấy theo TCVN 2737-1995 tùy theo công sử dụng ô sàn n : Hệ số độ tin cậy ,được lấy sau : Với ptc < (KN/m2) : n = 1,3 Với ptc ≥ (KN/m2) : n = 1,2 Bảng : Hoạt tải tác dụng vào sàn STT Loại phòng ptc (kN/m2) Hệ số vượt tải (n) Phòng làm việc 1,2 2,4 Phòng WC, Phòng tắm 1,2 2,4 Hành lang, sảnh tầng 1,2 3,6 1.3.3 Ta có: Ptt (kN/m2) Tải trọng tổng cộng ô sàn: q tt = g tt + p tt qtt: Tổng tải trọng tính tốn, gtt: Tĩnh tải tính tốn., ptt: Hoạt tải tính tốn Trong đó: Bảng : Tổng hợp tải trọng tác dụng vào sàn Tĩnh tải tác dụng lên sàn g (KN/m2) Tên ô sàn 1.4 Hoạt tải tính tốn Ptt (KN/m2) Tải trọng thân BTCT lớp cấu tạo Tải trọng thân tường ngăn + cửa Tĩnh tải tính tốn gstt S1 3,495 3,495 3,6 S2 3,495 3,495 3,6 S3 3,495 3,495 3,6 S4 4,32 1,043 5,363 2,4 S5 4,32 1,043 5,363 2,4 S6 4,32 4,32 3,6 S7 3,495 3,495 3,6 S8 3,495 3,495 3,6 S9 3,495 3,495 3,6 S10 3,495 3,495 3,6 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CÁC Ơ SÀN: 1.4.1 Phân tích sơ đồ kết cấu: Theo phương thẳng đứng sàn làm việc kết cấu chịu uốn Căn vào mặt phân chia ô sàn ta chia thành ô hình chữ nhật Bản chịu lực phân bố đều, tùy theo kích thước cạnh liên kết mà bị uốn phương hay phương 1.4.2 Xác định nội lực sàn: Nội lực sàn xác định theo sơ đồ đàn hồi Gọi l1 kích thước cạnh ngắn sàn l2 kích thước cạnh dài ô sàn Khi tỷ số l2/l1 ≤ 2: => sàn làm việc theo phương - Bản kê cạnh MI M2 M1 l 2/l1 > 2: => sàn làm việc theo phương cạnh ngắn Bản loại dầm M'I l2 MII M'II l1 Khi tính tốn ta quan niệm sau: + Liên kết sàn với dầm liên kết ngàm + Dưới sàn khơng có dầm xem tự + Sàn liên kết với dầm biên liên kết khớp 1.4.3 Tính tốn với kê cạnh: + Mômen dương lớn bản: M1 = αi1 P M2 = αi2 P + Mômen âm lớn gối: MI = -βi1 P MII = -βi2 P Trong đó: i = 1, 2, số sơ đồ bản, phụ thuộc liên kết cạnh bản: 1,2 số phương cạnh dài P = q l1 l2 (với q tải trọng phân bố sàn) M1, MI, MI’: Dùng để tính cốt thép đặt dọc cạnh ngắn M2, MII, MII’: Dùng để tính cốt thép đặt dọc cạnh dài (Các hệ số αi1, αi2, βi1, βi2 tra bảng 1-19 “ Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình” tùy theo sơ đồ bản.) Dùng MII’ để tính Dùng MI để tính Dùng MI’ để tính Dùng M để tính Dùng M1 để tính Dùng MII để tính 1.4.4 Đối với loại dầm: Cắt dải rộng 1m theo phương vng góc với cạnh dài 1m xem dầm l1 - Tải trọng phân bố tác dụng lên dầm : q = (ptt+gtt).1m N/m - Tuỳ liên kết cạnh mà có sơ đồ tính dầm : q q q l1 l1 l1 3/8l1 2 ql M = max - ql M = 2 - ql M = 12 9ql M = max 128 - ql M = 12 ql M = max 24 -Tính thép cấu kiện chịu uốn có bề rộng b = 1m = 1000 mm 1.5 TÍNH THÉP SÀN: 1.5.1 Lựa chọn vật liệu: • Dùng bêtơng có cấp bền B20:cường độ Rb = 11,5MPa • Dùng cốt thép: + Ø ≤ dùng cốt thép nhóm AI có cường độ Rs = 225MPa + Ø ≥ 10 dùng cốt thép nhóm AII có cường độ Rs = 280MPa * Với bêtơng cấp bền B20:Tra bảng phục lục 8(sách KCBTCT phần cấu kiện ) + Thép nhóm A-I : có ξ R = 0, 649; α R = 0, 437 + Thép nhóm A-II : có ξ R = 0, 650; α R = 0, 429 1.5.2 Các bước tính tốn: Tính cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật với bề rộng b=1m, chiều dày h=h b Khoản cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đén mép bê tông chịu kéo +Chiều dày lớp bảo vệ : abv = 15 mm (đối với sàn có chiều dày > 100 (mm)  a = 20 mm abv = 10 mm (đối với sàn có chiều dày ≤ 100 (mm)  a = 15 mm Chiều cao làm việc: ho = h - a + Xác định: α m = ( M Rb b.h0 ; Điều kiện hạn chế: α m ≤ α R (tránh phá hoại dòn) ⇒ ζ = 0,5 + − 2α m ) tt + Tính Astt : Diện tích cốt thép xác định theo công thức: AS = M mm2 Ra ζ h0 Chọn AS cho : + AS CH > AS TT MII + Thoả mãn điều kiện cấu tạo + Chọn đường kính thép ( khoảng cách thép): a s x1000 Stt = AStt mm MI M2 M1 M'I l2 + Thuận tiện thi cơng + Bố trí thép với khoảng cách thực tế s ≤ stt tính lại AS bố trí: A bts = a s x1000 S M'II +Tính kiểm tra hàm lượng cốt thép: µmin ASbt ≤ µ = 1000.h0 l1 100% ≤ µmax (Trong sàn µ = 0.3 ÷ 0.9% hợp lý) Cốt thép phải đặt thành lưới Trường hợp sàn dầm, cốt thép chịu lực đặt theo phương cạnh ngắn, cốt phân bố đặt theo phương cạnh dài liên kết với nhau, cốt phân bố đặt vào phía cốt chiụ lực, chọn theo cấu tạo, đường kính bé cốt chịu lực Đường kính cốt chịu lực từ Φ ÷ Φ10 ≤ hb 10 Khoảng cách cốt thép a= 70 ÷ 200 (mm) Nếu l2/l1 ≥ cốt thép phân bố khơng 10% cốt chịu lực l2/l1< cốt thép phân bố khơng 20% cốt chịu lực Khoảng cách ≤ 300 mm 1.5.3 Tính sàn S5 1.5.3.1 Số liệu tính tốn: l1 x l2 = 4,8 x 6,9(m) Xét tỉ số: l 6,9 = = 1.44 < ⇒ kê cạnh tính tốn theo sơ đồ đàn hồi: l1 4,8 1.5.3.2 Nội lực: - Bản kê cạnh thuộc sơ đồ 9, có cạnh ngàm (4N);(Sách sổ tay THKCCT) Xét tỉ số l 6,9 = = 1.44 < l1 4,8 Tải trọng : gtt = 5,363 ( kN/m2 ) ; ptt = 2,4 ( kN/m2 ) => qtt = 7,763 ( kN/m ) Nội suy xác định: Mômen nhịp: α91 = 0,0209 ⇒ M1 = 0,0209x7,763x4,8x6,9 = 5,374(kNm) α92 = 0,0102 ⇒ M2 = 0,0102x7,763x4,8x6,9 = 2.622 (kNm) Mômen gối: β91 = 0,0470 ⇒ MI = -0,0470x7,763x4,8x6,9 = - 12,084 (kNm) β92 = 0,0227 ⇒ MII = -0,0227x7,763x4,8x6,9 = - 5,836 (kNm) 1.5.3.3 Tính tốn cốt thép Tính thép sàn với tiết diện chữ nhật b x h = 100 x 11cm Mômen âm MI = - 12,084 (kN.m) Chọn a0=2 cm Vậy h0=h-a0=11-2 = cm αM ζ = M1 12,084 10 = = = 0,129 < α R = 0.437 R b bh02 11 5.1000.90 + − 2α M ⇒ Att = M ζRs h0 = = + − 2.0,129 = 0.93 < α R 12,084.10 = 515,61 (mm2) 0,93.280.90 515,61 Tính hàm lượng cốt thép : μtt = 100% = 1000 x90 100% = 0,57% → Ta thấy hàm lượng cốt thép hợp lý : 0,3% < μtt = 0,57% < 0,9% − Chọn thép Φ10, có fa = 78,5 (mm2) , xác định khoảng cách s theo tính tốn : stt = = 1000.78,5 = 152,2 (mm) Ta chọn sbt = 110 (mm) 515,61 Vậy ta bố trí cốt thép mũ theo phương cạnh ngắn ô sàn S5 Φ10s110 Với cốt thép lại (cốt thép mũ theo phương cạnh dài,các cốt thép lưới),ta tính tương tự với giá trị momen dùng để tính tốn MII, M1, M2 Trang: 13 Trang: 14 Trang: 15