Chương 1 CƠ SỞ THIẾT KẾ Chương này viết về các vấn đề sau: 1. Phân tích và lựa chọn hệ chịu lực chính cho công trình (khung phẳng, khung không gian, khung không gian kết hợp vách cứng, lõi cứng. Tiêu chuẩn thiết kế: Phần này cần thiết ghi rõ thiết kế công trình theo tiêu chuẩn nào (phần tính tải trọng, phần kết cấu bêtông cốt thép, phần thiết kế nền móng,…) Viết phần này nên tham khảo tài liệu số [1], [2], [3], [4], [5] (xem phần phụ lục sách tham khảo). Vật liệu chịu lực: Bêtông nên chọn cấp độ bền B 20 (Rb=115daN/cm2), Thép có 10 chọn thép A-I có Rs =2250daN/cm2 và thép có 12 chọn thép A-II có Rs =2800daN/cm2 hoặc A-III có Rs =3650daN/cm2).
Đối với kết cấu sàn có bề dày sàn nhỏ ta dùng thép A-I, đối với kết cấu dầm, cột, móng sử dụng thép A-II, A-III. Trang 4 HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - STU 4. Vật liệu bao che: thường dùng khối xây gạch. Về việc chọn hệ chịu lực chính, cần chú ý: Hệ chịu lực chính của công trình là kết cấu gánh đỡ toàn bộ tải trọng đứng và ngang của công trình để truyền xuống đất thông qua kết cấu móng.
L Khi tỷ số hai cạnh dài và ngắn của mặt bằng công trình 1,5 và vị trí các tâm cột nằm trên B các đường thẳng song song theo cả hai phương, các cột cách đều theo phương dọc của nhà, khi đó có thể xem độ cứng khối theo phương dọc rất lớn, chuyển vị ngang của nhà theo phương dọc là bằng không, từng khung ngang trừ hai khung đầu hồi chịu lực gần như nhau, do đó có thể chọn hệ chịu lực chính là khung phẳng theo phương ngang. Khi một trong các điều trên đây không thỏa, cần chọn hệ chịu lực chính là sơ đồ không gian. Sơ đồ không gian có thể là: khung không gian, khung không gian kết hợp vách cứng, lõi cứng… Chương 2 THIẾT KẾ SÀN SƯỜN BTCT TOÀN KHỐI Thiết kế sàn theo trình tự như sau: 1. Thiết kế mặt bằng hệ dầm sàn: Căn cứ bản vẽ kiến trúc chọn mặt bằng sàn tầng nào có nhiều tầng giống nhau, thiết kế hệ dầm sàn cho sàn tầng này, thể hiện thiết kế này trên bản vẽ mặt bằng hệ dầm sàn, nội dung thiết kế bao gồm định vị và chọn kích thước sơ bộ các loại dầm: -Hệ dầm chính là hệ dầm liên kết các cột theo phương ngang và phương dọc nhà, có nhiệm vụ nhận tải sàn, tải từ dầm phụ, tải tường xây trên dầm truyền xuống các đầu cột.
-Hệ dầm phụ tựa lên hệ dầm chính thường được chọn để: 1. Dầm phụ chia nhỏ ô bản nhằm giảm bề dày sàn, nhằm tránh sự chênh lệch quá lớn về kích thước mặt bằng giữa các ô sàn để có thể chọn cùng một bề dày trên một sàn tầng, dễ bố trí thép, dễ thi công. Dầm phụ chừa lỗ trống trên sàn (lỗ thông tầng, lỗ cầu thang, lỗ thang máy. Dầm phụ để hạ thấp sàn khu vực khối vệ sinh (nếu có).
Dầm phụ để đỡ tường ngăn phòng. * Nếu tường bằng vật liệu nhẹ có tải trọng nhỏ và sự có mặt của tường làm tăng nội lực và chuyển vị sàn không đáng kể, khi đó có thể cho xây tường trực tiếp lên sàn, nhưng người thiết kế cần kiểm tra xuyên thủng sàn, tính gần đúng sự gia tang nội lực và chuyển vị sàn ở mức ≤5%. Sau khi định vị hệ dầm sàn, ta đánh số các ô sàn trên mặt bằng sàn này. Thường chỉ cần xét kích thước hai phương giống nhau đánh cùng một số.
Trang 5 HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - STU 2. Chọn sơ bộ tiết diện dầm và bề dày sàn: -Về việc chọn sơ bộ tiết diện hệ dầm sàn ta có thể chọn theo kinh nghiệm như sau: Hệ dầm chính (ngang, dọc) là các kết cấu siêu tĩnh nên chọn: Tiết diện chữ nhật (b. Nếu các nhịp dầm có chênh lệch trong khoảng (10%-20%) có thể chọn một cỡ chiều cao, nếu chênh lớn phải thay đổi chiều cao dầm, chú ý chọn chiều cao và chiều rộng dầm phải 200. -Về việc chọn sơ bộ bề dày sàn Từ mặt bằng hệ dầm sàn đã có và chức năng của từng ô sàn, căn cứ vào chiều dài nhịp ngắn (L1) của từng ô sàn, ta tiến hành giả định bề dày sàn theo kinh nghiệm như sau: Bản hai phương (L2 /L1 ≤ 2) chọn hs =(1/40-1/50)L1.
Bản một phương tựa hai cạnh hoặc (L2 /L1 > 2) chọn hs =(1/20-1/30)Lnhịp. Bản console (nên tránh dùng ) chọn hs =(1/12-1/20)Lnhịp. Trên một sàn tầng có thể có từ 10-20 loại ô sàn khác nhau, nên chọn sơ bộ từ một đến hai bề dày sàn, nếu chỉ chọn một bề dày sàn thì chọn theo L1 max. *Phần chọn tiết diện dầm và bề dày sàn cần chú ý: -Kích thước tiết diện dầm phải là bội số của 5cm và ≥ 20cm -Bề dày sàn là bội số của 1cm và thỏa điều kiện cấu tạo, chóng cắt (với nhà dân dụng: ≥ 5cm, nhà công nghiệp ≥ 6cm và phải thỏa điều kiện chịu cắt không cốt đai).
hd -Điều kiện xác định nội lực sàn theo Lý thuyết bản đơn là 3 (với điều kiện này và hs 4 cạnh sàn đổ toàn khối với dầm chính thì có thể xem các ô bản làm việc độc lập nhau, tải trọng tác dụng lên ô này không ảnh hưởng ô lân cận, có thể xem bản ngàm 4 cạnh). Tải trọng sàn: -Vẽ cấu tạo sàn. Thường trên một sàn tầng có hai loại sàn: sàn thường và sàn vệ sinh. SÀN THƯỜNG SÀN VỆ SINH Trang 6 - Gạch ceramic dày 10 - Gạch ceramic dày 10 -Vữa lót dày 20 -Vữa lót tạo dốc có phụ gia -Bản BTCT dày ----- chống thấm dày trung bình 40 HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - STU a.
Tĩnh tải (daN/m2) Căn cứ cấu tạo sàn tính tĩnh tải tiêu chuẩn (trọng lượng riêng x thể tích), tính tải trọng tính toán bằng cách lấy tải trọng tiêu chuẩn nhân hệ số độ tin cậy, nên đưa kết quả tính vào bảng. Hoạt tải (daN/m2): dựa vào chức năng sàn tính hoạt tải toàn phần tiêu chuẩn, tính tải trọng tính toán bằng cách lấy tải trọng tiêu chuẩn nhân hệ số độ tin cậy. Tải trọng tính toán tác dụng lên sàn: q = g + p (daN/m2 ) với g, p lần lượt là tĩnh tải tính toán và hoạt tải toàn phần tính toán. Sơ đồ tính & xác định nội lực: Bản là kết cấu dạng tấm phẳng có bề dày thỏa mãn điều kiện tấm mỏng chịu uốn hai phương.
Xác định nội lực bản có thể theo hai cách: a. Tính như bản đơn: cách này phù hợp khi ta chỉ dùng hệ dầm sàn là dầm hd chính có 3 hs hd +Sơ đồ tính: khi 4 dầm chính đở ô bản thỏa tỷ số 3 , độ cứng dầm lớn, mặt cắt hs bản tại vị trí liên kết với dầm không xoay được, tải trọng ở ô bản này không ảnh hưởng đến ô bản liền kề, bản làm việc như bản đơn, sơ đồ tính là bản chữ nhật ngàm 4 cạnh. +Xác định nội lực: Theo lý thuyết bản đơn: -Khi L2 /L1 > 2 : sự tham gia chịu uốn của dải bản theo phương cạnh dài không đáng kể, bản chủ yếu chịu lực theo phương cạnh ngắn, tại vị trí giữa bản, cắt một dải bản rộng 1m theo cạnh ngắn, tính như dầm một nhịp. Không tính nội lực theo phương cạnh dài nhưng vẫn phải bố trí thép nhịp và gối bằng hàm lượng thép % min.
Trang 7 HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - STU -Khi L2 /L1 ≤ 2: sự tham gia chịu uốn của dải bản theo phương cạnh dài đáng kể, bản chịu uốn hai phương, xác định nội lực của bản bằng cách tra bảng theo sơ đồ 9 theo công thức M 1 = m91P M 2 = m92 P sau: M I = k 91P M II = k 92 P Trong đó: P = qL1L2 là tổng tải trọng tác dụng lên bản (daN); q = tải trọng tính toán bản (tải trọng phân bố đều trên diện tích, daN/m2); L1 , L2 là kích thước cạnh ngắn và cạnh dài của bản (m). Với ô bản ban công, cạnh tựa của bản ban công ở vị trí đầu dầm console là dầm môi, độ cứng không như hệ dầm chính, cạnh bản tại vị trí này nên chọn là liên kết khớp. Tính như bản liên tục: xem các ô bản tại một sàn tầng làm việc liên tục thì phù hợp hơn so với giả thiết bản đơn vì thực tế tất cả ô sàn của tầng được bố trí thép và đổ bê tông cùng lúc. Xác định nội lực của tất cả ô sàn của sàn tầng cùng lúc bằng cách mô hình trong SAP 2000, hay SAFE (chuyên dụng hơn) chú ý cần khai báo sao cho phần tử shell của bản và phần tử frame của dầm làm việc đồng thời.
Khi tính bản liên tục cần phải tổ hợp tải tìm trường hợp bất lợi nhất cho từng ô bản. Xác định cốt thép Thép sàn tính như cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật (b=100cm, h=bề dày sàn) đặt cốt đơn. Kết quả toàn bộ tính nội lực và thép sàn nên đưa vào bảng kết quả cho gọn vì quá trình tính thép sàn cho từng ô lập đi lập lại. Khi trị mô men quá nhỏ, lượng thép tính ra rất bé, ta vẫn phải bố trí thép nhịp và thép gối với hàm lượng cấu tạo là % min.
Hàm lượng thép % min cho bản có thể lấy 6a200 cho thép nhịp và 8a200 cho thép gối. Kiểm tra hàm lượng thép và độ võng sàn. Hàm lượng thép chọn % phải thỏa điều kiện: % min % % max Cần tính toán sao cho thép sàn gần với hàm lượng hợp lý {0,8%-0,9%-1,0%} 1 1 Độ võng của cấu kiện phải thỏa điều kiện: f max L L 200 250 Độ võng của dãi rộng 1m giữa sàn theo phương L1 có thể tính gần đúng theo công thức của sức bền vật liệu cho ô bản 4 cạnh ngàm như sau: Trang 8 HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - STU q1 L14 EI f = với D = là độ cứng trụ của bản. 384 D 1 − 2 EI là độ cứng uốn của dầm tiết diện chữ nhật (chính là dải bản b=100cm, h=bề dày sàn) L Với q1 = q 2 ( 2 ) 4 là tải tác dụng lên dải rộng 1m theo phương L1, q=q1 + q2, với q tải L1 toàn phần, là hệ số Poisson = 0,2.
