Phân tích sàn bê tông cốt thép chịu tải trọng tường tự mang xây trực tiếp lên sàn

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN PHÂN TÍCH SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TƯỜNG TỰ MANG XÂY TRỰC TIẾP LÊN SÀN Học viên: TRẦN VĂN TÂM Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

TRẦN VĂN TÂM

PHÂN TÍCH SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG

TƯỜNG TỰ MANG XÂY TRỰC TIẾP LÊN SÀN

Chuyên ngành: Kĩ thuật xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học : GS.TS PHAN QUANG MINH

Đà Nẵng, Năm 2018

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Tác giả luận văn

Trần Văn Tâm

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tên đề tài 1

2 Lý do chọn đề tài 1

3 Mục đích của đề tài 1

4 Mục tiêu 1

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

6 Phương pháp nghiên cứu: Khảo sát số 2

7 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 2

CHƯƠNG 1 KẾT CẦU SÀN PHẲNG BẰNG BÊTÔNG CỐT THÉP 3

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 3

1.1.1 Bản dầm và bản kê bốn cạnh 3

1.1.2 Các loại hệ dầm-sàn 5

1.1.2.1 Sàn có dầm (sàn sườn) 5

1.1.2.2 Sàn phẳng 9

1.2 ỨNG DỤNG SÀN BTCT TRONG CÁC CÔNG TRÌNH Ở NHA TRANG 11

CHƯƠNG 2 SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢN SÀN DO TƯỜNG XÂY ĐẶT TRỰC TIẾP LÊN BẢN 12

2.1 TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢN SÀN 12

2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến nội lực của bản 12

2.1.2 Tải trọng tác dụng lên ô bản 13

2.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BẢN 14

2.2.1 Tính bản bằng phương pháp đàn hồi 14

2.2.2 Tính bản bằng phương pháp dẻo 20

2.3 BẢN CHỊU TẢI TRỌNG PHÂN BỐ THEO DẢI (BĂNG TẢI) 21

2.3.1 Các phương án kết cấu đỡ tường xây trên bản sàn 21

2.3.2 Phân phối lại tải trọng, giảm tải trọng truyền xuống bản sàn 22

2.3.3 Gia cường cho ô bản 24

2.4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAFE 25

CHƯƠNG 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN 26

3.1 CÁC VÍ DỤ KHẢO SÁT 26

3.2 NHẬN XÉT VỀ KẾT QUẢ TÍNH MÔMEN 50

3.3 NHẬN XÉT VỀ KẾT QUẢ TÍNH LỰC CẮT 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (BẢN SAO)

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

PHÂN TÍCH SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TƯỜNG TỰ MANG

XÂY TRỰC TIẾP LÊN SÀN

Học viên: TRẦN VĂN TÂM

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08, Khóa 33, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Trong thực tiễn thiết kế và thi công, nhiều trường hợp đòi hỏi phải bố trí xây tường gạch (tường ngăn, tường thu hồi…) ở vị trí bất lợi đối với sự làm việc của kết cấu: Bên ngoài

hệ dầm chính Giải pháp xử lý cho trường hợp này thường là bố trí dầm phụ tại vị trí bản sàn đỡ tường Nó đồng thời tăng độ cứng cho bản sàn, giảm độ võng, sơ đồ truyền tải rõ ràng làm cho việc tính toán trở nên đơn giản Tuy nhiên, giải pháp này cũng có khá nhiều nhược điểm, như : Tốn kém vật liệu (bê tông, cốt thép dầm phụ), tăng tĩnh tải cho công trình, tốn kém cốp pha, thời gian thi công kéo dài, ảnh hưởng đến yêu cầu kiến trúc và gây khó khăn trong việc lắp đặt hệ thống đường ống kỹ thuật Giải pháp xây tường gạch trực tiếp trên sàn (và sử dụng các biện pháp gia cường nếu cần thiết) sẽ giải quyết được những nhược điểm kể trên Mục đích của luận văn này là nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng do tường xây trực tiếp tác dụng lên bản sàn đến nội lực của bản sàn, trên cơ sở đó đưa ra giải pháp giải pháp quy đổi tải trọng tập trung của tường tư mang thành tải trọng phân bố phù hợp với từng loại ô sàn và vị trí tường xây

Từ khóa - Phân tích sàn bê tông cốt thép chịu tải trọng tường tự mang xây trực tiếp lên sàn, phân tích nội lực bản sàn khi xây tường tự mang trực tiếp lên sàn, tính toán nội lực của bản sàn khi xây tường trực tiếp lên sàn, tính toán nội lực sàn bê tông cốt thép khi xây tường trưc tiếp lên sàn (4

từ khóa)

ANALYTICAL ANALYSIS OF STEEL STRUCTURAL STEEL REINFORCING

STRUCTURES OF ORGANIC CONSTRUCTION

Summary: In the design and construction practice, many cases require the placement of brick walls (recessed walls, reclaimed walls .) at a disadvantage to the work of the structure: Beams main The solution for this is usually to place the secondary beam at the floor support plate

It also increases the hardness of the floor, reduces the sag, the clear transmission diagram makes the calculation simple However, this solution also has many disadvantages, such as: Material underweight (concrete, reinforced beams), increased static for construction, costly formwork, long construction time, influence To meet architectural requirements and make it difficult to install technical piping systems The solution to build bricks directly on the floor (and use reinforcement measures if necessary) will solve the weaknesses above mentioned points The purpose of this thesis is to investigate the effect of the wall-to-floor load on the floor to the internal force of the floor, on the basis of which the solution of the centralized loading of the wall The load is distributed to each type of floor tile and wall construction

Keywords - Analyze reinforced concrete floor with load bearing wall directly on the floor, analysis of floor forces when building the wall itself to bring directly to the floor, calculate the internal force of the floor when building the wall directly On the floor, calculate the reinforced concrete floor when building the wall directly onto the floor (4 keywords)

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

M Mômen

MA Mômen tại gối A

MB Mômen tại gối B

M1 Mômen uốn trong bản theo phương cạnh ngắn

M2 Mômen uốn trong bản theo phương cạnh dài

M1 Mômen dương trong bản theo phương cạnh ngắn

M2 Mômen dương trong bản theo phương cạnh dài

MA1 Mômen âm tại gối A theo phương cạnh ngắn

MB1 Mômen âm tại gối B theo phương cạnh ngắn

MA2 Mômen âm tại gối A theo phương cạnh dài

MB2 Mômen âm tại gối B theo phương cạnh dài

f1 Độ võng của dải bản theo phương cạnh ngắn

f2 Độ võng của dải bản theo phương cạnh dài

E Môđun đàn hồi của bê tông

J Mômen quán tính tiết diện dải bản đang xét

hb Chiều dày ô bản

hmin Chiều dày tối thiểu của bản

sb Đoạn kê gối tựa

b Bề rộng dải bản đang xét

Rb Cường độ tính toán của bêtông

lt Nhịp tính toán của ô bản

lt1 Nhịp tính toán của ô bản theo phương cạnh ngắn

lt2 Nhịp tính toán của ô bản theo phương cạnh dài

l Nhịp nguyên ô bản

l0 Nhịp thông thủy

lct Chiều dài cấu tạo

l1 Nhịp nguyên theo phương cạnh ngắn

l2 Nhịp nguyên theo phương cạnh dài

G Tải trọng tập trung

g Tải trọng phân bố đều

q Tải trọng toàn phần phân bố trên dải bản

P Tổng tải trọng trên toàn bản

R Hệ số phụ thuộc vào l1 và l2

1 Hệ số tính mômen bản đơn kê bốn cạnh (xem1.2.7.2)

1 Hệ số tính mômen bản đơn kê bốn cạnh (xem phụ lục 6)

2 Hệ số tính mômen bản đơn kê bốn cạnh (xem phụ lục 6)

Hệ số tính mômen bản ngàm hai phương (xem phần 1.2.7.3.)

i

A Hệ số tính mômen bản ngàm hai phương (xem phần 1.2.7.3.)

i

B Hệ số tính mômen bản ngàm hai phương (xem phần 1.2.7.3.)

1 Hệ số tính mômen bản ngàm hai phương (xem phụ lục 6)

2 Hệ số tính mômen bản ngàm hai phương (xem phụ lục 6)

m Hệ số tính toán chiều dày bản (xem phần 1.2.3)

rb Hệ số tính toán chiều dày bản (xem phần 1.2.3)

3.14 Bảng nhận xét kết quả mômen trường hợp tường xây song

song cạnh ngắn và nằm tại trung điểm cạnh dài 51

3.16 Bảng nhận xét kết quả mômen trường hợp tường xây song

song cạnh ngắn và nằm tại vị trí 1/4 cạnh dài 56

3.17

Bảng so sánh tỷ số

I

II M

3.18 Bảng nhận xét kết quả mômen trường hợp tường xây song

song cạnh dài và nằm tại trung điểm cạnh ngắn 61

3.19 Bảng so sánh tỷ số

I

II M

3.20 Bảng nhận xét kết quả mômen trường hợp tường xây song

song cạnh dài và nằm tại vị trí 1/4 cạnh ngắn 68

68

1.4 Sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh 7

2.1 Sơ đồ tính tấm chịu uốn theo Navier 15

2.3 Sơ đồ phân phối tải trọng của bức tường về bản và dầm biên 22 2.4 Sơ đồ cấu tạo giằng và trụ tăng cứng cho tường xây 23 2.5 Sơ đồ quy đổi tải trọng tường xây hình thang lên bản 24 3.1 Sàn (4mx6m) chịu tải trọng tường tự mang song song cạnh

Sàn (4mx6m) chịu tải trọng tường tự mang song song cạnh dài 30 3.9 Sàn (4mx6m), tường xây song song cạnh ngắn qui đổi thành

Số

3.10 Sàn (4mx6m), tường xây song song cạnh dài và nằm giữa cạnh

Sàn (4mx7m) chịu tải trọng tường tự mang song song cạnh dài 38 3.23 Sàn (4mx7m), tường xây song song cạnh ngắn qui đổi thành

3.30 Sàn (4mx5m), tường xây song song cạnh ngắn qui đổi thành

Số

3.31 Sàn (4mx5m), tường xây song song cạnh ngắn và nằm giữa

Sàn (4mx5m) chịu tải trọng tường tự mang song song cạnh dài 46 3.37 Sàn (4mx5m), tường xây song song cạnh ngắn qui đổi thành

3.44 Tường xây song song cạnh ngắn và nằm giữa cạnh dài 50 3.45 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.46 Mômen âm phương X, dải CSA1, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.47 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.48 Mômen âm phương X, dải CSA3, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.49 Mômen dương phương X, dải SA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.50 Mômen dương phương X, dải CSA1, ví dụ 5 khi tải trọng

3.51 Mômen dương phương X, dải CSA2, ví dụ 5 khi tải trọng

Số

3.52 Mômen dương phương X, dải CSA3, ví dụ 5 khi tải trọng

3.53 Mômen dương phương X, dải SA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.54 Mômen dương phương Y, dải SB2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.55 Mômen dương phương Y, dải CSB2, ví dụ 5 khi tải trọng

3.56 Mômen dương phương Y, dải CSB3, ví dụ 5 khi tải trọng

3.57 Mômen dương phương Y, dải SB2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.58 Sơ đồ gia cố thép khi tường xây song song cạnh ngắn và nằm

3.59

Tường xây song song cạnh ngắn và nằm tại vị trí 1/4 cạnh dài 55 3.60 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.61 Mômen âm phương X, dải CSA1, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.62 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.63 Mômen âm phương X, dải CSA3, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.64 Mômen dương phương X, dải SA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.65 Mômen dương phương X, dải CSA2, ví dụ 5 khi tải trọng

3.66 Mômen dương phương X, dải CSA3, ví dụ 5 khi tải trọng

3.67 Mômen dương phương X, dải SA2, ví dụ 5 khi tải trọng tường

3.68 Mômen âm phương Y, dải CSB1, ví dụ 3 khi tải trọng tường

Số

3.69 Mômen âm phương Y, dải SB1, ví dụ 3 khi tải trọng tường

3.70 Mômen âm phương Y, dải CSB1, ví dụ 3 khi tải trọng tường

3.71 Mômen âm phương Y, dải CSB2, ví dụ 3 khi tải trọng tường

3.72 Mômen âm phương Y, dải CSB3, ví dụ 3 khi tải trọng tường

3.73 Sơ đồ gia cố thép khi tường xây song song cạnh ngắn và nằm

3.74 Tường xây song song cạnh dài và nằm tại trung điểm cạnh

3.75 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.76 Mômen âm phương X, dải CSA1, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.77 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.78 Mômen âm phương X, dải CSA3, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.79 Mômen âm phương X, dải SA2, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.80 Mômen dương phương X, dải SA2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.81 Mômen dương phương X, dải CSA2, ví dụ 6 khi tải trọng

3.82 Mômen dương phương X, dải CSA3, ví dụ 6 khi tải trọng

3.83 Mômen dương phương X, dải SA2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.84 Mômen âm phương Y, dải CSB2, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.85 Mômen âm phương Y, dải CSB1, ví dụ 2 khi tải trọng tường

Số

3.86 Mômen âm phương Y, dải CSB2, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.87 Mômen âm phương Y, dải CSB3, ví dụ 2 khi tải trọng tường

3.88 Mômen dương phương Y, dải SB2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.89 Mômen dương phương Y, dải CSB1, ví dụ 6 khi tải trọng

3.90 Mômen dương phương Y, dải CSB2, ví dụ 6 khi tải trọng

3.91 Mômen dương phương Y, dải CSB3, ví dụ 6 khi tải trọng

3.92 Mômen dương phương Y, dải SB2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.93 Sơ đồ gia cố thép khi tường xây song song cạnh dài và nằm

3.94

Tường xây song song cạnh dài và nằm tại vị trí 1/4 cạnh ngắn 67 3.95 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.96 Mômen âm phương X, dải CSA1, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.97 Mômen âm phương X, dải CSA2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.98 Mômen âm phương X, dải CSA3, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.99 Mômen âm phương Y, dải CSB2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.100 Mômen âm phương Y, dải CSB1, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.101 Mômen âm phương Y, dải CSB2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.102 Mômen âm phương Y, dải CSB3, ví dụ 6 khi tải trọng tường

Số

3.103 Mômen dương phương Y, dải SB2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.104 Mômen dương phương Y, dải CSB1, ví dụ 6 khi tải trọng

3.105 Mômen dương phương Y, dải CSB2, ví dụ 6 khi tải trọng

3.106 Mômen dương phương Y, dải CSB3, ví dụ 6 khi tải trọng

3.107 Mômen dương phương Y, dải SB2, ví dụ 6 khi tải trọng tường

3.108 Sơ đồ gia cố thép khi tường xây song song cạnh dài và nằm tại

Trong thực tiễn thiết kế và thi công, nhiều trường hợp đòi hỏi phải bố trí xây

tường gạch (tường ngăn, tường thu hồi…) ở vị trí bất lợi đối với sự làm việc của kết

cấu: Bên ngoài hệ dầm chính Giải pháp xử lý cho trường hợp này thường là bố trí

dầm phụ tại vị trí bản sàn đỡ tường Nó đồng thời tăng độ cứng cho bản sàn, giảm

độ võng, sơ đồ truyền tải rõ ràng làm cho việc tính toán trở nên đơn giản Tuy

nhiên, giải pháp này cũng có khá nhiều nhược điểm, như : Tốn kém vật liệu (bê

tông, cốt thép dầm phụ), tăng tĩnh tải cho công trình, tốn kém cốp pha, thời gian thi

công kéo dài, ảnh hưởng đến yêu cầu kiến trúc và gây khó khăn trong việc lắp đặt

hệ thống đường ống kỹ thuật Giải pháp xây tường gạch trực tiếp trên sàn (và sử

dụng các biện pháp gia cường nếu cần thiết) sẽ giải quyết được những nhược điểm

kể trên Mục đích của luận văn này là nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng do tường

xây trực tiếp tác dụng lên bản sàn đến nội lực của bản sàn, trên cơ sở đó đưa ra giải

pháp giải pháp quy đổi tải trọng tập trung của tường tư mang thành tải trọng phân

bố phù hợp với từng loại ô sàn và vị trí tường xây

3 Mục đích của đề tài:

Mục đích của luận văn này là nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng do tường

tự mang xây trực tiếp tác dụng lên bản sàn đến nội lực của bản, trên cơ sở đó đưa ra

giải pháp quy đổi tải trọng tập trung của tường tư mang thành tải trọng phân bố phù

hợp với từng loại ô sàn và vị trí tường xây

4 Mục tiêu:

Do không phải thiết kế dầm chịu tải trọng cho tường tự mang cho nên tải trọng công trình sẽ giảm xuống, giảm chi phí vật liệu, cốt pha và nhân công thi công dầm, dễ dàng thi công các hệ thống kỹ thuật như điện, nước, điện thoại, PCCC dưới trần nhà, vì vậy chi phí xây dựng và tiến độ công trình sẽ giảm đi đáng kể

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Sàn sườn BTCT có tường tự mang xây trực tiếp trên sàn

- Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát ảnh hưởng của tường xây trực tiếp lên sàn lên nội lực sàn theo 2 quy trình tính toán: Quy đổi tải trọng tường thành trải trọng phân bố đều trên diện tích ô bản và đưa tải trọng tường theo vị trí dải bản trên sàn

6 Phương pháp nghiên cứu: Khảo sát số

7 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:

Cơ sở khoa học: Trong tính toán thiết kế cấu kiện sàn BTCT các tài liệu hiện nay chưa đưa ra giải pháp chuyển tải trọng tập trung của tường tự mang sang tải trọng phân bố đều Giải pháp xử lý cho trường hợp này thường là bố trí dầm phụ tại

vị trí bản sàn đỡ tường Nhưng với giải pháp này sẽ không ưu điểm hơn khi chúng

ta xây tường tự mang trực tiếp lên bản sàn, khi cần thiết có thể gia cường thép thêm sao cho sàn vẫn chịu lực tốt mà không cần phải thiết kế thêm dầm đỡ cho tường

Cơ sở thực tiễn: Mang lại nhiều hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong ngành xây dựng hiện nay vì không phải thiết kế dầm chịu tải trọng cho tường tự mang cho nên tải trọng công trình sẽ giảm xuống, giảm chi phí vật liệu, cốt pha và chi phí nhân công để thi công dầm, dễ dàng thi công các hệ thống kỹ thuật như điện, nước, điện thoại, PCCC dưới trần nhà, vì vậy chi phí xây dựng và tiến độ công trình sẽ giảm

đi đáng kể

CHƯƠNG 1 KẾT CẦU SÀN PHẲNG BẰNG BÊTÔNG CỐT THÉP

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Kết cấu có dạng sàn phẳng bằng bêtông cốt thép được dùng hết sức rộng rãi trong xây dựng nhà cửa (sàn và mái), xây dựng cầu đường (bản mặt cầu, mặt cầu cảng) và trong nhiều bộ phận của công trình thủy điện và thủy nông Cấu kiện cơ bản của sản phẳng là bản và dầm Gối đỡ sàn có thể là tường hoặc cột: Móng bè là loại sàn phẳng lật ngược Tường và đáy bể chứa hình chữ nhật cũng có dạng sàn phẳng

Trong hệ kết cấu nhà, sàn trực tiếp tiếp nhận tải trọng thẳng đứng truyền xuống tường và cột, sau đó là xuống móng; đồng thời sàn còn có vai trò vách cứng nằm ngang tiếp nhận tải trọng ngang (gió và động đất) để truyền vào các kết cấu thẳng đứng (khung, vách), qua đó truyền xuống móng Trong luận văn này chỉ đề cập đến sàn chịu tải trọng thẳng đứng

1.1.1 Bản dầm và bản kê bốn cạnh

Xét một bản tựa trên hai gối tựa A và B, chịu tải trọng phân bố đều trên toàn

bộ mặt bản (h.10.1b) Khi chịu tải trọng phân bố đều, mặt bản sẽ biến dạng thành

một lăng trụ Phương l 1 bị công còn phương l 2 vẫn thẳng Mômen uốn chỉ xuất hiện

trên phương l 1 Ta nói rằng tải trọng chỉ truyền theo phương l 1 hoặc bản chỉ chịu lực

theo phương (l 1 ) Khi đó bản làm việc như một dầm có nhịp là l 1 ta gọi là bản dầm Nếu xét một bản bị ngàm một phía (h.10.1a) (giống như ô văng) thì khi chịu tải trọng phân bố q trên toàn mặt bản, nó cũng làm việc như một dầm côngxon có độ

vươn l 1 và đó cũng là bản dầm

Hình 1.1 Bản dầm

a) Bản có một cạnh ngàm; b) Bản có hai cạnh gối khớp

Nếu xét một bản có kích thước l 2 x l 1 như hình trên nhưng nó được tựa trên

bốn cạnh (h.1.2) và cũng chịu tải trọng phân bố đều q thì mặt biến dạng của bản sẽ không phải là mặt trụ, bản bị công theo cả hai phương l 1 và l 2 Ta nói tải trọng q

được trường về gối tựa theo cả hai phương Nếu gọi tải trọng trường theo phương l1

là q1 và tải trọng trường theo phương l2 là q2, hãy tưởng tượng cắt hai dải ở chính giữa bản có chiều rộng là một đơn vị chiều dài và tính độ võng ở giữa nhịp

Ta có:

EJ

l q f

4 1 1

4 2 2 2

1 q l l

4

1

2 2 1

l

l q

thì q1 8lq2, có nghĩa rằng trên 98,7% tải

trọng q đã truyền theo phương l 1 Như vậy khi 3

Thực ra việc tính toán phân tải trọng theo hai phương l 1 và l 2 như trên chỉ để cung cấp khái niệm Việc tính nội lực của bản dựa trên phương trình lý thuyết đàn hồi của bản mỏng hoặc theo phương pháp cân bằng giới hạn Khi 2

1.1.2 Các loại hệ dầm-sàn

Trong kết cấu nhà BTCT, toàn bộ hệ kết cấu sàn được đặt lên kết cấu chịu tải trọng thẳng đứng như cột, vách, lõi cứng Bộ phận chính cấu tạo nên sàn là bản, bản sàn thông thường là ô hình chữ nhật Kết cấu sàn hình thành những tấm cứng ngang Chúng gia cường và liên kết các kết cấu chịu lực thẳng đứng của công trình đảm bảo cho nó làm việc như một kết cấu hoàn chỉnh dưới tác dụng của tải trọng ngoài Sàn tiếp nhận tải trọng thẳng đứng rồi truyền vào các kết cấu khung, vách, lõi Sàn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối tải trọng ngang vào các kết cấu khung, vách, lõi

Hình dạng và những kết cấu chịu lực của công trình quyết định tổ hợp các cấu kiện của sàn Việc lựa chọn đúng đắn các kết cấu sàn có ý nghĩa rất lớn, vì rằng các kết cấu này quyết định sơ đồ truyền tải trọng gió, tải trọng thẳng đứng và chúng ảnh hưởng đến việc chọn hệ chịu lực Chọn hệ kết cấu sàn chủ yếu do chiều cao của tầng, nhịp nhà và điều kiện thi công quyết định

Hệ kết cấu sàn ứng dụng trong kết cấu nhà nhiều tầng rất đa dạng, theo sơ đồ kết cấu có thể phân ra các dạng trong như sau:

1.1.2.1 Sàn có dầm (sàn sườn)

Kết cấu sàn phổ biến là hệ dầm sàn đổ bê tông tại chỗ Dầm được cấu tạo thành hai loại: Dầm chính đi qua các cột theo hai phương; dầm phụ chủ yếu làm nhiệm vụ đỡ tường và ngăn chia các ô sàn có diện tích lớn Trong các trường hợp này bản sàn có chiều dày bé, thường từ 12 cm đến 20 cm

Hệ sàn có dầm là hình thức kết cấu thường dùng nhiều, phạm vi ứng dụng rộng rãi đối với công trình có khẩu độ nhỏ và vừa (như chung cư, trụ sở làm việc

…) biện pháp thi công là hệ sàn, dầm đổ bê tông tại chỗ

Tuy nhiên hệ kết cấu sàn dầm này không thuận lợi đối với công trình có khẩu

độ lớn; có các khoảng không gian rộng, yêu cầu khoảng cách giữa các cột lớn (nhà

ga, siêu thị, trung tâm thương mại …) Vì rằng việc áp dụng hệ dầm sàn này đối với kết cấu nhịp lớn, sẽ làm tăng chiều cao của dầm vượt nhịp, làm giảm không gian sử dụng của công trình, làm cản trở việc lắp đặt các hệ thống thiết bị kỹ thuật, làm tăng

chiều cao tầng dẫn đến việc tăng chiều cao chung của công trình; như vậy giá thành công trình tăng thêm Thích hợp với nhịp sàn từ 4 - 8m

Trong sơ đồ sàn có dầm có thể chia ra:

a Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm (sàn làm việc một phương)

Hình 1.3 Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm

Đặc điểm của loại sàn này là bản được gối lên dầm phụ, dầm phụ được gối lên dầm chính, dầm chính gối lên cột và tường Vì 2

dễ dàng tính toán sơ bộ từ tải trọng) và cạnh ngắn l1 của bản dao động trong khoảng (2-4)m Tuy vậy độ cứng trong mặt phẳng của sàn (với vai trò của vách cứng nằm ngang) lại lớn nhờ bản được liên kết toàn khối với hệ dầm trực giao Nhịp dầm phụ lấy từ 4m đến 6m với chiều cao tiết diện được lấy bằng )l

20

1 12

1 ( Nhịp của dầm chính bằng bê tông cốt thép thường có thể lấy trong khoảng (5-8)m với chiều cao tiết diện được lấy bằng )l

12

1 8

1 ( Chiều rộng b của tiết diện dầm b ( 0 , 3 0 , 5 )h

Ưu điểm: kết cấu đơn giản

Nhược điểm: với kết cấu nhịp lớn, chiều cao dầm tăng, do đó chiều cao công trình cũng tăng làm tăng chi phí xây dựng, khó bố trí các đường ống hệ thống kỹ thuật trong nhà Thích hợp với nhịp sàn từ 4 - 8m

b Sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh (sàn làm việc hai phương)

Hình 1.4 Sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh

Đặc điểm của loại bản này có tỷ số 2

1

h b Cột đỡ trực tiếp hệ dầm, biên của sàn cũng

là dầm và cột Chiều cao tiết diện dầm phụ nhỏ hơn chiều cao tiết diện dầm chính

Ưu điểm: kết cấu có tính kinh tế nhất đối với nhịp sàn và tải trọng trung bình Nhược điểm: với kết cấu nhịp lớn, chiều cao dầm tăng, chiều cao toàn công trình tăng, làm tăng chi phí xây dựng Khó bố trí đường ống hệ thống kỹ thuật trong nhà Thích hợp với kết cấu nhịp 9m

c Sàn dày sườn (sàn ô cờ)

Hình 1.5 Sàn dày sườn

Đặc điểm:

Khi lưới cột lớn, khoảng cách cột có thể đạt tới 8m đến 10m, phải bố trí thêm nhiều dầm phụ với khoảng cách từ 1m đến 2m, chiều cao dầm chính có thể giảm bớt (với bề rộng đủ để chịu cắt), đôi khi chiều cao dầm chính và dầm phụ bằng nhau Sàn ô cờ thi công phức tạp nhưng giảm được chiều cao kết cấu

- Ưu điểm: khả năng vượt nhịp lớn, giảm nhẹ trọng lượng toàn kết cấu

- Nhược điểm: thi công phức tạp, chậm, khó lắp đặt cốt thép, chiều cao dầm cũng tăng khi nhịp sàn lớn Thích hợp với sàn nhịp (9–14)m

d Sàn nhiều sườn

Hình 1.6 Sàn nhiều sườn một phương

Hình 1.7 Sàn nhiều sườn một phương với dầm bẹt

Đặc điểm:

Thường dùng cho hệ sàn có khẩu độ lớn như: sàn mái vượt khẩu độ, mà chiều cao tầng hạn chế, sàn khu vực góc của kết cấu chịu lực dạng ống Khoảng cách các sườn từ (0,9-1,5)m, hay dùng 1,2 m Dùng sàn nhiều sườn bê tông thông thường

Ưu điểm: nhịp sàn lớn, trọng lượng toàn kết cấu giảm đáng kể

Nhược điểm: thi công phức tạp, tốn cốt pha, chậm Thích hợp với hệ lưới cột chữ nhật có nhịp dầm bé và nhịp sàn lớn, nhịp sàn từ (8-12)m; đối với sàn một phương có dầm bẹt, thích hợp với nhịp sàn 10m

e Sàn panen (lắp ghép)

Sàn được mođun hóa trong xưởng chế tạo và dùng công nghệ thi công hiện đại để lắp ghép tại công trình

Hình 1.8 Sàn Panen (lắp ghép) 1.1.2.2 Sàn phẳng

Hình 1.9 Sàn phẳng

Đặc điểm:

Sàn nấm là sàn không dầm, bản sàn tựa trực tiếp lên cột Dùng sàn nấm sẽ giảm được chiều cao kết cấu, việc làm ván khuôn đơn giản và dễ dàng bố trí cốt thép Sàn nấm có mặt dưới phẳng nên việc chiếu sáng và thông gió tốt, thoát nhiệt tốt hơn sàn có dầm Ngoài ra việc ngăn chia các phòng trên mặt sàn linh hoạt và rất thích hợp với các tường ngăn di động

Khi chịu tải trọng thẳng đứng, bản sàn có thể bị phá hoại về cắt theo kiểu bị cột đâm thủng Để tăng cường khả năng chịu cắt, có thể bố trí mũ cột hoặc bản đầu cột có chiều dày lớn hơn

Hình 1.10 Sàn có mũ cột

Bản có chiều dày lớn trên đầu cột còn có tác dụng tăng cường khả năng chịu mômen vì tiết diện sát đầu cột, mômen uốn trong bản đạt giá trị lớn nhất Chiều rộng thích hợp với sàn nấm thường là 4m đến 8m đối với bêtông cốt thép thường, khi nhịp của bản từ 7m trở lên nên có cốt thép ứng lực trước để giảm chiều dày bản

Ưu điểm: tiết kiệm vật liệu, tăng được số tầng, tạo được không gian lớn với kết cấu thanh mảnh, trần phẳng, không cần làm thêm trần treo che kết cấu; giải quyết cơ bản vướng mắc giữa yêu cầu công năng sử dụng trong thiết kế kiến trúc và giải pháp kết cấu phù hợp

Tuy nhiên khi dùng hệ kết cấu này, điều quan trọng là tìm bề rộng phù hợp của dầm nhằm thỏa mãn sự làm việc đồng thời của dầm và sàn, nhằm hạn chế độ võng của sàn Cần xét ảnh hưởng của hệ sàn có dầm đến độ cứng ngang của công trình, đặc biệt là trong kết cấu nhà nhiều tầng

Thích hợp với nhịp sàn 9m, nhịp dầm 15m

1.2 ỨNG DỤNG SÀN BTCT TRONG CÁC CÔNG TRÌNH Ở NHA TRANG

Tại Nha Trang, việc ứng dụng sàn bê tông cốt thép trong các công trình đã có

từ rất lâu Hiện nay vật liệu bê tông cốt thép để làm sàn cho các công trình hầu như

là phổ biến nhất Công trình nhà ở dân dụng, sàn nhà công nghiệp, sàn mặt cầu, sàn tầng hầm thì việc ứng dụng bê tông cốt thép để làm sàn là điều lựa chọn hàng đầu của các các chủ đầu tư cũng như các nhà thiết kế Ví dụ các công trình đã ứng dụng sàn bê tông cố thép như : Viện Hải Dương Học Nha Trang đã có từ năm 1923, về sau này đã phát triển rất nhiều như Khách sạn Nha Trang Palace, Khách sạn Hải Yến, Khách sạn Mường Thanh, khách sạn Hải Yến Nha Trang, bệnh viện tỉnh Khánh Hòa, đài truyền hình tỉnh Khánh Hòa, nhà văn phòng Bảo Việt Khánh Hòa, các công trình trường học 2 tầng trở lên trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa, ., công trình dân dụng 2 tầng trở lên hầu hết ứng dụng bê tông cốt thép làm sàn

CHƯƠNG 2

SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢN SÀN DO TƯỜNG XÂY

ĐẶT TRỰC TIẾP LÊN BẢN

2.1 TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢN SÀN

2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến nội lực của bản

a Kích thước của ô bản

Bản sàn bê tông cốt thép là kết cấu phổ biến trong thực tế trong các công trình dân dụng Bản sàn có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau Trong phạm luận văn này chỉ đề cập đến bản sàn chữ nhật thi công bằng bê tông cốt thép toàn khối Các kích thước của bản sàn gồm có:

1

l

l ảnh hưởng đến việc truyền tải trọng từ bản sàn về dầm

biên Với ô bản có tỷ lệ k > 2, người ta coi ô bản làm việc một phương, tải trọng của bản truyền về dầm biên theo phương cạnh ngắn (theo giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép – phần cấu kiện cơ bản NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006)

Chiều dày bản (hs) là thông số ảnh hưởng đến trọng lượng bản thân của bản Ngoài ra, hskhông ảnh hưởng đến quy luật phân bố nội lực trong ô bản

b Điều kiện biên

Kết cấu đỡ bản sàn có thể là tường chịu lực hoặc hệ dầm khung Vì vậy bản sàn có hai dạng liên kết chính : liên kết khớp và liên kết cứng

Liên kết khớp khi bản đặt hay gối tự do lên tường hoặc dầm Khi đó không xuất momen uốn theo phương vuông góc với cạnh ô bản có liên kết đó

Liên kết cứng khi bản được đúc toàn khối với dầm hoặc với tường bê tông cốt thép, có đủ cốt thép để chịu được nội lực ở liên kết Tại liên kết cứng, bản xuất hiện momen uốn và có thể có chuyển vị xoay

Liên kết ngàm là liên kết cứng tuyệt đối So với liên kết cứng, liên kết ngàm

có momen lớn hơn và không có bất kỳ chuyển vị nào (chuyển vị đứng, chuyển vị xoay)

2.1.2 Tải trọng tác dụng lên ô bản

A Dạng tải trọng tác dụng lên bản sàn

Có hai dạng tải trọng cơ bản :

a Tải trọng phân bố trên bản :

Gồm có tải trọng phân bố đều và tải trọng phân bố không đều Tải trọng phân bố đều tác dụng lên bề mặt bản với trị số bằng nhau ở mọi vị trí Tải trọng phân bố không đều có thể có nhiều hình dạng phân bố khác nhau (hình thang, hình tam giác…) Tải trọng phân bố không đều có thể quy đổi thành tải trọng phân bố đều để tính toán đơn giản với một hệ số vượt tải thiên về an toàn

b Tải trọng cục bộ (tập trung) trên bản :

Là tải trọng do tường xây, do máy móc thiết bị đặt trực tiếp lên bề mặt bản trên một diện tích nhỏ hoặc theo dải (băng) hẹp Tải trọng tập trung làm ô bản có một vùng chịu lực cục bộ Giá trị momen cũng như ứng suất và biến dạng của bản sàn ở vị trí này tăng cục bộ Nếu lấy giá trị momen dương lớn nhất của ô bản tại vị trí chịu lực cục bộ và momen âm lớn nhất ở cạnh ô bản làm số liệu thiết kế cốt thép thì sẽ rất lãng phí vì nội lực ở một vị trí chịu lực cục bộ không phản ánh đầy đủ trạng thái làm việc và nội lực của toàn bộ ô bản Vì vậy cần phân vùng chịu lực cho

ô bản để từ đó tiến hành phân tích nội lực của từng vùng, nghiên cứu giải pháp gia cường cho vùng ô bản chịu lực cục bộ đó

B Trị số của tải trọng

a Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

Tĩnh tải chủ yếu do trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo của mặt sàn được tính thành tải trọng phân bố đều trên mét vuông Ngoài ra còn tĩnh tải tập trung do trọng lượng của tường xây trực tiếp hoặc máy móc thiết bị đặt cố định lên trên bản

b Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

Hoạt tải được lấy phân bố đều trên mét vuông sàn Giá trị tiêu chuẩn và hệ số

độ tin cậy được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737: 1995

2.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BẢN

cụ thể

A.Phương pháp giải tích

(Theo bài giảng Lý thuyết tấm vỏ – PGS TS Lê Ngọc Hồng)

Bản sàn đang nghiên cứu là một dạng kết cấu tấm mỏng chịu uốn (có tỷ số giữa bề dày bản và nhịp làm việc s

1

100 80 l 10 5) Phương pháp giải tích giải bài toán tấm - vỏ đàn hồi chịu uốn mà điển hình là lý thuyết tấm kinh điển của Kirchhoff cho kết quả dưới dạng các phương trình và hệ phương trình vi phân Trong đó có phương trình vi phân độ võng của tấm (phương trình Sophie – Germain):

E.h12(1 ) : Độ cứng trụ của tấm

: Hệ số poisson

E: mô đun đàn hồi của tấm

Giải bài toán tấm uốn thực chất là giải phương trình Sophie – Germain để xác định độ võng w(x,y), từ đó tính được nội lực và ứng suất trong tấm Ở đây chỉ trình bày một số kết quả của việc giải phương trình Sophie – Germain cho tấm chữ nhật đàn hồi

a Lời giải của Navier (chuỗi lượng giác kép)

Hình 2.1 Sơ đồ tính tấm chịu uốn theo Navier

Áp dụng cho tấm chữ nhật cạnh a, b có bốn biên tựa khớp chịu tác dụng của tải trọng phân bố p(x,y) Điều kiện biên:

x 0,a

w 0 | ;

2

x 0,a 2

w

0 | x

y 0,b

w 0 | ;

2

y 0,b 2

b Lời giải của Levy (chuỗi lƣợng giác đơn)

Hình 2.2 Sơ đồ tính tấm chịu uốn theo Levy

Áp dụng cho tấm chữ nhật cạnh a, b có hai biên đối nhau x=0, x=a tựa khớp, hai biên còn lại điều kiện biên tùy ý chịu tác dụng của tải trọng phân bố p(x,y) Điều kiện biên tựa khớp:

x 0,a

w 0 | ;

2

x 0,a 2

w

0 | x

Do vậy các hệ số Cm, Dm trong phương trình (2.9) bằng không Nghiệm độ võng whđược thu gọn thành:

2 xy

w

2 x

x (2.17) ;

2 y

y (2.18) Kết quả lời giải của Levy nói chung vẫn còn cồng kềnh và bị giới hạn số trường hợp áp dụng

B Phương pháp số - Phương pháp phần tử hữu hạn

(Theo giáo trình Phương pháp phần tử hữu hạn – PGS.TS Chu Quốc Thắng,

NXB Khoa học và Kỹ thuật 1997)

Phương pháp số là một lĩnh vực của toán học chuyên nghiên cứu các phương pháp giải gần đúng các bài toán bằng cách dựa trên những dữ liệu số cụ thể và cho kết quả cũng dưới dạng số Nói cách khác, phương pháp số như bản thân tên gọi của

nó, có nghĩa là phương pháp giải các bài toán bằng những con số cụ thể

Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp số đặc biệt có hiệu quả để tìm dạng gần đúng của một hàm số chưa biết trong miền xác định V của nó Tuy nhiên, phương pháp PTHH không tìm dạng xấp xỉ của hàm cần tìm trên toàn miền

V mà chỉ tìm trong miền con Ve thuộc miền xác định V Do đó phương pháp này thích hợp với các bài toán vật lý và kỹ thuật trong đó hàm cần tìm được xác định trên những miền phức tạp gồm nhiều vùng nhỏ có đặc tính hình học, vật lý khác nhau, chịu những điều kiện biên khác nhau

Trong phương pháp PTHH, miền V được chia thành một số hữu hạn các miền con, gọi là phần tử Các phần tử này được nối kết với nhau tại các điểm định trước trên biên phần tử, gọi là nút Trong phạm vi mỗi phần tử đại lượng cần tìm được lấy xấp xỉ trong một hàm đơn giản được gọi là các hàm xấp xỉ (approximation fuction) Và các hàm xấp xỉ này được biểu diễn qua các giá trị của hàm tại điểm nút trên phần tử Các gía trị này được gọi là bậc tự do của phần tử và được xem là số ẩn cần tìm của bài toán

Với bài toán tấm chịu uốn nói riêng, bài toán cơ học vật rắn biến dạng, cơ kết cấu nói chung, tùy theo ý nghĩa vật lý của hàm xấp xỉ, người ta có thể phân tích bài toán theo ba mô hình sau:

a Mô hình tương thích

Xem chuyển vị là đại lượng cần tìm trước và hàm xấp xỉ biểu diễn gần đúng dạng phân bố của của chuyển vị trong phần tử Các ẩn số được xác định từ hệ phương trình thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Lagrange

b Mô hình cân bằng

Hàm xấp xỉ biểu diễn gần đúng dưới dạng phân bố của ứng suất hay nội lực trong phần tử Các ẩn số được xác định từ hệ phương trình thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân về ứng suất (nguyên lý Castigliano)

c Mô hình hỗn hợp

Coi các đại lượng chuyển vị và ứng suất là hai yếu tố độc lập Các hàm xấp

xỉ biểu diễn đúng dạng phân bố của cả chuyển vị và ứng suất trong phần tử Các ẩn

số được xác định từ hệ phương trình thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Reisner

Sau khi tìm được các ẩn số bằng việc giải một hệ phương trình đại số vừa nhận được thì cũng có nghĩa là ta đã tìm được các xấp xỉ biểu diễn đại lượng cần tìm trong tất cả các phần tử Và từ đó cũng tìm được các đại lượng còn lại

Trình tự các bước phân tích bài toán tấm chịu uốn theo phương pháp PTHH:

Bước 1: Rời rạc hóa miền khảo sát

Tấm chịu uốn (ô bản đang xét) được chia thành các phần tử có dạng hình học thích hợp Số điểm nút của mỗi phần tử không được lấy tùy tiện mà phải tùy thuộc vào hàm xấp xỉ đã chọn

Bước 2: Chọn hàm xấp xỉ thích hợp

Vì đại lượng cần tìm (ứng suất, độ võng …) chưa biết, nên ta giả thiết dạng xấp xỉ của nó sao cho đơn giản với tính toán bằng máy tính nhưng phải thỏa mãn những tiêu chuẩn hội tụ, và thường chọn ở dạng đa thức Sau đó biểu diễn hàm xấp

xỉ theo tập hợp giá trị và có thể cả các đạo hàm của nó tại các nút phần tử

Bước 3: Xây dựng phương trình phần tử, hay thiết lập ma trận độ cứng phần

Bước 4: Ghép nối các phần tử trên cơ sở mô hình tương thức mà kết quả là

Căn cứ vào các điều kiện biên của tấm để ra kết quả nhận được là hệ phương

trình : K q* * P* Đây là hệ phương trình để giải

Bước 5: Giải hệ phương trình đại số * * *

Với bài toán tuyến tính việc giải hệ phương trình đại số là không khó khăn

Kết quả nhận được là chuyển vị của các nút phần tử Nhưng với bài toán phi tuyến

thì nghiệm sẽ đạt được một chuỗi các bước lặp mà sau mỗi bước ma trận cứng K

thay đổi hay véc-tơ lực nút P thay đổi

Bước 6: Hoàn thiện

Từ kết quả ở trên, tiếp tục tìm ứng suất, chuyển vị hay biến dạng của tất cả

các phần tử trong tấm

Phương pháp PTHH càng chính xác khi tấm được chia nhỏ thành càng nhiều

phần tử Tuy nhiên khi càng chia nhỏ phần tử thì quá trình trính toán càng phức tạp,

cồng kềnh Điều này được giải quyết bằng các phần mềm tính toán phân tích kết

cấu phổ biến hiện nay như Sap2000, Safe …

2.2.2 Tính bản bằng phương pháp dẻo

Sơ đồ khớp dẻo của một hệ kết cấu siêu tĩnh nói chung, hay của bản chịu uốn

nói riêng, chính là một hệ kết cấu tĩnh định suy biến từ hệ kết cấu siêu tĩnh gốc do

xuất hiện đủ số lượng khớp dẻo tới hạn, chịu tải trọng và tác động đến mức cực hạn

Khi hình thành khớp dẻo, nội lực trong tấm chịu uốn được phân bố lại Các công

thức tính toán bản sàn kê 4 cạnh và dầm phụ đều dựa vào lý thuyết hình thành khớp dẻo

So với phương pháp đàn hồi thì phương pháp tính toán theo sơ đồ khớp dẻo

có ưu điểm và nhược điểm sau:

Sơ đồ khớp dẻo tận dụng vật liệu tốt hơn khi chấp nhận cho vật liệu làm việc ngoài giai đoạn đàn hồi Tuy nhiên độ an toàn của kết cấu kém hơn (kết cấu giảm bậc siêu tĩnh) và biến dạng lớn hơn Vì vậy các kết cấu chính thường được yêu cầu làm việc đàn hồi, còn các kết cấu phụ được cho phép làm việc dẻo (cho phép mở rộng vết nứt, thu hẹp chiều cao vùng nén)

Trong thực tế, việc phân tích bản chịu uốn bằng máy tính thường sử dụng sơ

đồ đàn hồi vì lý do các phần mềm chưa đủ mạnh để mô hình hóa sự hình thành khớp dẻo Mặt khác, máy tính đòi hỏi phải có đầy đủ thông số về cốt thép đặt trong bản sàn mới phân tích được (nên chỉ áp dụng cho bài toán kiểm tra)

Tính toán nội lực theo sơ đồ khớp dẻo có thể bằng các phương pháp cân bằng tĩnh (áp dụng cho dầm và bản một phương) hoặc phương pháp cân bằng công khả dĩ (thường áp dụng cho bản làm việc hai phương)

2.3 BẢN CHỊU TẢI TRỌNG PHÂN BỐ THEO DẢI (BĂNG TẢI)

2.3.1 Các phương án kết cấu đỡ tường xây trên bản sàn

a Bố trí dầm phụ đỡ tường

Dùng dầm phụ để đỡ tường xây là giải pháp thường gặp trong thực tế, nhất là với các ô bản có kích thước lớn Tải trọng từ tường xây được tác dụng qua dầm phụ rồi truyền lên dầm chính đưa về cột

* Ưu điểm

- Tăng độ cứng tổng thể cho công trình, giảm độ võng cho ô bản

- Sơ đồ truyền tải rõ ràng, đơn giản

* Nhược điểm

- Tốn kém vật liệu bê tông, cốt thép dầm phụ, tốn kém cốp pha

- Thi công phức tạp, thời gian thi công kéo dài

- Không tận dụng được hết khả năng chịu lực của bản

- Tăng trọng lượng bản thân cho công trình

- Ảnh hưởng đến kiến trúc công trình vì dầm lộ ra ở mặt dưới của bản sàn

- Ảnh hưởng đến việc lắp đặt hệ thống kỹ thuật (điện, nước, thông gió, điều hòa)

- Nếu độ cứng của dầm phụ không đủ lớn thì bản thân nó sẽ là tải trọng treo thêm trên bản, cùng với bức tường sẽ làm tăng độ võng cho ô bản

b Tăng chiều dày cho ô bản

Tường xây trực tiếp sẽ làm tăng độ võng cục bộ cho ô bản Việc tăng chiều dày bản giúp giảm độ võng của bản đến giới hạn cho phép

* Ưu điểm

- Biện pháp thi công đơn giản

- Không ảnh hưởng nhiều đến kiến trúc cũng như việc đi đường ống kỹ thuật

* Nhược điểm

- Tốn kém vật liệu

- Do tăng chiều dày cho toàn bộ ô bản để đảm bảo độ võng cục bộ nằm trong giới hạn cho phép nên nhiều vùng trên ô bản bị lãng phí khả năng chịu lực

- Tăng trọng lượng bản thân cho bản sàn

2.3.2 Phân phối lại tải trọng, giảm tải trọng truyền xuống bản sàn

Trong phạm vi luận văn đang nghiên cứu, bức tường đóng vai trò bao che, chỉ chịu tải trọng bản thân (tường tự mang) Đối với mảng tường đặc, người ta quan niệm rằng chỉ có phần bức tường trong phạm vi góc là truyền tải trọng lên bản sàn (theo một số tài liệu thì = 60 ) Phần còn lại tạo thành lực tập trung truyền xuống dầm biên đỡ bản sàn Việc phân phối tải trọng tường xây lên bản và dầm như vậy còn được gọi là “hiệu ứng vòm” Mức độ phân phối tải trọng trực tiếp về dầm biên của bức tường phụ thuộc vào độ cứng của nó Độ cứng của khối xây càng lớn, nhịp tính toán của bức tường càng nhỏ thì tỷ lệ phần tải trọng truyền về dầm biên dưới dạng lực tập trung càng lớn

Hình 2.3 Sơ đồ phân phối tải trọng của bức tường về bản và dầm biên

Với những bức tường có kích thước (bề dày, chiều cao) lớn, phần tải trọng truyền xuống bản sàn ảnh hưởng lớn đến nội lực cũng như độ võng của bản Vì vậy trong thực tế, người ta sử dụng hệ giằng và trụ bê tông cốt thép theo phương ngang

và phương đứng cho tường Hệ giằng và trụ này làm tăng độ cứng cho bức tường giúp truyền trực tiếp một phần lớn tải trọng tường xây về dầm biên theo hình thức lực tập trung Khi đó phần tải trọng truyền xuống bản sàn giảm đi đáng kể Hệ giằng và trụ này cũng có tác dụng làm tăng ổn định, chống nứt, chống biến dạng cho bức tường

Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo giằng và trụ tăng cứng cho tường xây

- Tăng tải trọng tác dụng trực tiếp lên dầm biên

Nội dung của luận văn này chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của tường xây tác dụng trực tiếp lên bản sàn (phần tải trọng phân bố qt- hình thang hay hình tam giác) Để đơn giản hóa trong tính toán, phần tải trọng phân bố không đều này được quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên bản như sau:

Gọi h là chiều cao bức tường như hình vẽ Gọi g là trọng lượng 1 2

m tường xây (gồm gạch và vữa)

Với tải tường hình thang:

Hình 2.5 Sơ đồ quy đổi tải trọng tường xây hình thang lên bản

a) Ưu điểm

- Biện pháp thi công đơn giản

- Không làm tăng trọng lượng bản thân kết cấu

b) Nhược điểm

- Việc gia cường cho bản sàn thường được thực hiện theo cảm tính, thiếu cơ

sở tính toán

- Phương gia cường cốt thép cũng như bề rộng của diện gia cường chưa được

đề cập rõ ràng trong nhiều tài liệu

- Chỉ áp dụng với những ô bản không quá lớn để đảm bảo độ võng