CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 1. Số liệu tính toán và tiêu chuẩn thiết kế kết cấu công trình 1. Số liệu tính toán H1 H2 p Vùng STT L1 (m) L2 (m) L3 (m) A (m) B (m) (m) (m) (daN/m2) gió 81 6,5 5,0 2,5 4,8 5,2 4,2 3,0 400 IIA Đặc điểm kết cấu công trình: Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối Khu vực xây dựng công trình có địa hình nhóm B Vật liệu: + Bê tông cấp độ bền B20 có: Rb = 11,5 Mpa; Rbt = 0,9 Mpa + Cốt thép đường kính f≤10 nhóm CI có: Rs = 225 Mpa; Rsw = 175 Mpa + Cốt thép đường kính f>10 nhóm CIII có: Rs=Rsc = 365 Mpa; Es = 20000 Mpa 1. Các tài liệu sử dụng trong tinh toán.
[1] Bộ Xây dựng. TCVN 5574:2018- Kết cấu bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế. NXB Xây dựng. 2018 [2] Bộ xây dựng.
TCVN 2737:2020- Tải trọng và tác động- Tiêu chuẩn thiết kế. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Bố trí hệ dầm sàn trên mặt bằng 1. Bố trí mặt bằng f e d c b a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 1.
Mặt bằng bố trí hệ dầm sàn 1. Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn. Chọn kích thước sàn căn cứ vào các cạnh của ô bản. SVTH: 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 Chiều dày sàn tính theo công thức: D hs=.
l m Trong đó : L: Chiều dài cạnh ngắn của ô sàn m = (3035) cho bản loại dầm, m = (3545) cho bản kê bốn cạnh. D = (0,81,4) Hệ số phụ thuộc và tải trọng tác dụng lên bản. - Tính đại diện cho ô sàn lớn nhất ô sàn S7 (l1xl2 = 5200mm×6500mm) Ta có: ; sàn làm việc theo 2 phương Tải trọng sàn tầng điển hình không lớn, ở đây ta chọn D = 1; m = 45 (mm). Đê thống nhất chiều dày sàn của tầng ta chọn chiều dày của bản sàn tầng điển hình và tầng mái là 120 mm.
Thống kê ô sàn tầng điển hình Kích thước Tính toán hs Chọn Tên l1 l2 D m htt hs Ghi chú Chức năng sàn l2/l1 (m) (m) chọn chọn (mm) (mm) S1 2,5 4,8 1,92 1 45 56 120 Bản kê 4 cạnh Hành lang S2 2,5 5,2 2,08 1 30 83 120 Làm việc 1 phương Hành lang S3 4 5,2 1,30 1 45 89 120 Bản kê 4 cạnh Phòng khách S4 4,8 5 1,04 1 45 107 120 Bản kê 4 cạnh Bếp S5 4,8 6,5 1,35 1 45 107 120 Bản kê 4 cạnh Phòng ngủ S6 4,8 6,5 1,35 1 45 107 120 Bản kê 4 cạnh WC S7 5,2 6,5 1,25 1 45 116 120 Bản kê 4 cạnh Phòng ngủ 1. Chọn sơ bộ kích thước thiết diện dầm Chọn kích thước dầm căn cứ vào nhịp dầm. Chiều cao tiết diện dầm: Trong đó: L: nhịp dầm m = 1/81/12, đối với dầm chính đơn; m = 1/101/14, đối với dầm chính liên tục m = 1/121/20, đối với dầm phụ; m = 1/81/4, đối với dầm conson SVTH: 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 Chiều rộng b = (0,30,5).h * Tính toán sơ bộ tiết diện dầm trục 1 đến trục 10 nhịp AB và EF có nhịp L=6,5(m) Đặc điểm là dầm chính, chọn m = 1/101/14 Chiều cao dầm cần thiết: Chọn chiều cao tiết diện dầm: h = 600 mm Bề rộng dầm cần thiết là: b = (0,30,5). Xác định tải trọng trên sàn 1.
Xác định tĩnh tải 1. Tĩnh tải phân bố trên sàn Theo cấu tạo sàn ta tính toán trọng lượng cho 1 m2 bản sàn: Bảng 1. Tải trọng các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình (gs) Tải Hệ Tải KL Chiều Các lớp tiêu số tính riêng dày cấu tạo chuẩn tin toán kN/m3 m kN/m2 cậy kN/m2 Lát gạch Ceramic 300x300 20 0,01 0,2 1,1 0,22 Vữa lót mác #75 18 0,03 0,54 1,3 0,702 Vữa trát trần mác #75 20 0,02 0,4 1,3 0,52 Tổng trọng lượng các lớp hoàn 1,442 thiện Bản sàn BTCT 25 0,12 2,5 1,1 3,3 Tổng cộng 4,742 Bảng 1. Tải trọng các lớp cấu tạo sàn tầng mái (gm) Tải Hệ Tải KL Chiều Các lớp tiêu số tính riêng dày cấu tạo chuẩn tin toán kN/m3 m kN/m2 cậy kN/m2 Lớp gạch gồm chống nóng 20 0,02 0,4 1,1 0,44 Vữa lót mác #75 18 0,03 0,54 1,3 0,702 Lớp BT chống nóng 20 0,08 1,6 1,2 1,92 Lớp màng chống thấm 18 0,008 0,144 1,2 0,173 Vữa trát trần mác #75 20 0,02 0,4 1,3 0,52 Tổng trọng lượng các lớp hoàn 3,755 SVTH: 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 thiện Bản sàn BTCT 25 0,12 2,5 1,1 3,3 Tổng cộng 7,055 1.
Tải trọng tường SVTH: 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 Bảng 1. Tĩnh tải tường gạch Chiều Tải tiêu Các lớp KL riêng Hệ số Tải tính dày chuẩn cấu tạo (kN/m3) tin cậy toán kN/m2 (m) kN/m2 Vữa trát 2 mặt 20 0,03 0,6 1,3 0,78 Tường gạch 100 16 0,1 1,6 1,1 1,76 Tường gạch 200 16 0,2 3,2 1,1 3,52 Tải trọng tường gạch 2,54 100 Tải trọng tường gạch 4,3 200 * Tải trọng tường đặt trực tiếp trên sàn là: Trong đó: gts – Tải trọng tường đặt trên sàn qui đổi về diện tích sàn gt0 – Tải trọng phân bổ theo diện tích tường St ,Sc,Ss – Diện tích tường, diện tích ô cửa (nếu có) và diện tích ô sàn Tại ô sàn S6 có chiều dài tường 100 là (4,8-0,2) + (2,0-0,2) =6,4 m. Chiều cao tường là 3,0-0,12 = 2,88m. Cửa đi có kích thước 0,7x2,1 (m) tải trọng tường quy đổi về tải phân bố trên sàn là: Tại ô sàn S7 có chiều dài tường 100 là (5,2-0,2) + (2,0-0,2+3-0,3) =9,5 m.
Chiều cao tường là 3,0-0,12 = 2,88m. Có 2 cửa đi có kích thước 0,7x2,1(m); có 1 cửa đi có kích thước 0,9x2,1(m) tải trọng tường quy đổi về tải phân bố trên sàn là: Bảng 1. Tĩnh tải sàn tầng điển hình Tải trọng Tải trọng Tải trọng Tĩnh tải sàn Tên sàn bản thân sàn lớp cấu tạo tường 100 (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) S1 3,3 1,442 4,742 S2 3,3 1,442 4,742 S3 3,3 1,442 4,742 S4 3,3 1,442 4,742 S5 3,3 1,442 4,742 S6 3,3 1,442 1,381 6,123 S7 3,3 1,442 1,641 6,383 SVTH: 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 1. Xác định hoạt tải Trong phạm vi đồ án sử dụng số liệu hoạt tải theo đề bài: ptc = 4 kN/m2; với hệ số vượt tải np = 1,2 ptt = np.ptc = 1,2×4 = 4,8 kN/m2 Với tầng mái, áp dụng TCVN 2737-2020, đối với loại mái bằng không sử dụng có: ptc = 0,75 kN/m2; với hệ số vượt tải np = 1,3 ptt = np.
Tính toán nội lực sàn 1. Tính toán nội lực ô sàn S7 1. Sơ đồ tính toán Kích thước: l1t×l2t = 5,2m×6,5m. Dầm bao quanh có tiết diện nhỏ nhất là 20x45cm.
Xét tỷ số: ; ô bản thuộc trường hợp bản kê 4 cạnh. Tỷ số Ô bản thuộc trường hợp 4 cạnh ngàm (sơ đồ 9) l02 MI MI M1 MII M2 MII' M1 l01 MI' MI' MII MII' M2 Hình 1. Sơ đồ tính bản liên kết ngàm 4 cạnh 1. Nội lực tính toán Bản kê bốn cạnh thuộc sơ đồ 9, nên Tải tọng tính toán: gs = 4,742 kN/m2; ps = 4,8 kN/m2 Phương pháp tính toán nội lực sàn theo sơ đồ đàn hồi Xác định các trị số: P; P’; P’’ P= =(4,8+4,742)×5,2×6,5 = 377,99 (kN).
P’ = SVTH: 9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 P’’ = Ô sàn sơ đồ 9 tra bảng phụ lục 15 – Kết cấu bê tông cốt thép tập 2 – Tác giả Võ Bá Tầm (với L2tt/L1tt = 1,25) ta có: m91= 0,0207 ; m92=0,0133 (ứng với trường hợp bản có 4 cạnh ngàm). Với mômen dương ở giữa bản: M1= (P’. Với mô men âm: MI = k91P = 0,0473×377,99 = 17,879 (kN. Tính toán nội lực ô sàn S2 1.
Sơ đồ tính toán Kích thước: l1t×l2t = 2,5m×5,2m. - Xét tỷ số: ; ô bản thuộc trường hợp làm việc theo 1 phương. Bản gối lên dầm theo phương cạnh ngắn có tiết diện 20x45cm Tỷ số Ô bản thuộc trường hợp 2 cạnh ngàm theo phương ngắn. l 02 Mg Mg Mnh qbcn l 01 Mnh Mg Mg Hình 1.
Sơ đồ tính bản làm việc theo một phương. SVTH: 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 1. Nội lực tính toán Tải trọng tính toán: q = gs + ps = 4,742+4,8 = 9,542 kN/m2 Phương pháp tính toán nội lực sàn theo sơ đồ đàn hồi. Ô bản làm việc theo phương cạnh ngắn: Mô men dương: (kN.m) Mô men âm: (kN.m) Tính toán tương tự cho ô sàn khác ta có kết quả nội lực như sau: Bảng 1.
Tải trọng tính toán các ô sàn gs ps Ô sàn l1t (m) l2t (m) l2t/l1t (kN / (kN / P (kN) P’ (kN) P’ (kN) m2) m2) S1 2,5 4,8 1,92 4,742 4,8 114,50 28,80 85,70 S2 2,5 5,2 2,08 4,742 4,8 S3 4 5,2 1,30 4,742 4,8 198,47 49,92 148,55 S4 4,8 5 1,04 4,742 4,8 229,01 57,60 171,41 S5 4,8 6,5 1,35 4,742 4,8 297,71 74,88 222,83 S6 4,8 6,5 1,35 6,123 4,8 340,80 74,88 265,92 S7 5,2 6,5 1,25 6,383 4,8 377,99 81,12 296,87 Ô M1 M1 M1 M1 m11 m12 m91 m92 k91 k92 sàn (kNm) (kNm) (kNm) (kNm) S1 0,0478 0,013 0,0188 0,0051 2,988 0,0405 0,0111 0,811 4,637 1,271 S2 2,485 4,970 S3 0,0452 0,0268 0,0208 0,0123 0,0475 0,0281 5,346 3,165 9,427 5,577 S4 0,0381 0,0345 0,0186 0,0172 0,0434 0,0398 5,383 4,935 9,939 9,115 S5 0,0462 0,0252 0,021 0,0114 0,0474 0,026 8,139 4,427 14,111 7,740 16,15 S6 0,0462 0,0252 0,021 0,0114 0,0474 0,026 9,044 4,918 8,861 4 17,87 S7 0,044 0,0282 0,0207 0,0133 0,0473 0,0303 9,714 6,236 11,453 9 SVTH: 11 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 1. Tính toán cốt thép sàn 1. Tính toán cốt thép sàn S2 Giả thiết khoảng cách từ mép cấu kiện đến trọng tâm cốt thép chịu lực là a0 = 20mm. Chiều cao tính toán của ô bản là: h0tt = h - a0 = 120 - 20 = 100 mm.
Cốt thép chịu mô men dương Theo phương cạnh ngắn: M1 = 2,485 kN. Ta có: % Chọn 8a200 (Bố trí cho 1m chiều dài bản) ASch = 252 mm2 > AttS = 111,7 mm2. Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Theo phương cạnh dài bố trí cốt thép theo cấu tạo: Chọn 8a200 (Bố trí cho 1m chiều dài bản) có ASch = 252mm2 1. Cốt thép chịu mô men âm Theo phương cạnh ngắn: MI = 4,97 kN.
Ta có: SVTH: 12 ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 % Chọn 8a200 (Bố trí cho 1m chiều dài bản) ASch = 252 mm2 > AttS = 243,4 mm2. Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Theo phương cạnh dài bố trí cốt thép theo cấu tạo: Chọn 8a200 (Bố trí cho 1m chiều dài bản) có ASch = 252mm2 1. Tính toán cốt thép sàn S7 Giả thiết chiều cao tính toán của ô bản là: h0tt = h - a0 = 120 - 20 = 100 mm.