TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Sự phát triển kinh tế xã hội đã tạo ra những nhu cầu mới cho các ngành khoa học công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ xây dựng Ngành xây dựng hiện đang đối mặt với yêu cầu ngày càng cao về các loại dầm sàn có khả năng vượt nhịp lớn.
Tôi đã quyết định nghiên cứu đề tài tính toán sàn ô cờ để đáp ứng yêu cầu vượt nhịp lớn hơn so với các loại sàn thông thường hiện có.
Mục tiêu nhiệm vụ
Nghiên cứu tính toán cốt thép sàn sườn có hai phương với bước nhịp nhỏ với các loại sàn thông dụng là:
- Sàn sườn: Sàn bản dầm và sàn dày sườn, sàn ô cờ
Trong rất nhiều các loại sàn bê tông cốt thép tôi đã chọn nghiên cứu về sàn ô cờ.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tính toán sàn ô cờ bê tông cốt thép bằng lý thuyết và phần mềm tính toán ETABS
Tổng quan về sàn ô cờ
Sàn ô cờ là loại sàn sườn toàn khối có dầm sàn được đặt theo 2 phương, chia bản ra từng ô kiểu ô cờ
Thí dụ có một phần sàn ở giữa bốn cột ABCD, các dầm nối cột là dầm khung như dưới
Khi các kích thước L1, L2 là tương đối bé thì chỉ cần làm bản sàn kê lên các dầm khung
Khi kích thước lớn, việc chỉ sử dụng bản sàn sẽ dẫn đến chiều dày bản lớn Để giảm chiều dày bản, cần thiết phải thêm dầm sàn theo một hoặc hai phương.
Khi dầm sàn đặt theo 1 phương như dưới ta có được các dầm sàn
Khi lắp đặt dầm sàn theo hai phương, có thể xác định một phương là dầm chính và phương còn lại là dầm phụ Dầm chính thường được đặt theo phương nằm ngang với kích thước tiết diện lớn hơn so với các dầm phụ được lắp theo phương dọc.
Dầm phụ được kê lên dầm chính và dầm khung AB, CD, trong khi dầm chính lại được hỗ trợ bởi dầm khung AD, BC Tải trọng từ dầm phụ sẽ được truyền vào dầm chính.
Thông thường dùng dầm sàn theo hai phương là đồng cấp và tạo nên sàn ô cờ như hình dưới
Theo sơ đồ đồng cấp, kích thước tiết diện dầm ở hai phương là giống nhau, với mỗi dầm được kê lên các dầm khung Trong mỗi nhịp của dầm khung, có thể bố trí một hoặc nhiều dầm sàn.
Gọi kích thước lưới cột là L1*L2 với L1=6m và L2 tằng khả năng chịu lực cho tiết diện dầm
- Cốt xiên (thép số 2 trên tiết diện 2-2):
*) Tác dụng: đặt cốt xiên khi cốt đai không đủ chịu lực cắt Q (Cấu tạo xét ở phần tính toán theo cường độ trên tiết diện nghiêng)
II.1.4 Vật liệu xây dựng Đối với sàn ô cờ, ngoài đảm bảo khả năng chịu lực (trạng thái giới hạn thứ nhất), còn phải đảm bảo giới hạn về độ võng và vết nứt (trạng thái giới hạn thứ hai), do đó chọn vật liệu như sau :
- Bê tông có cấp độ bền B25 (mác 350) → Cường độ chịu nén, Rb5kG/cm 2 Cốt thép nhóm CIII → Cường độ tính toán, Rs = 3650kG/cm 2
Thiết lập bài toán
Theo công trình thực tế, tính với ô sàn lớn nhất : 13,5m x 9,0m;
- Dầm ô cờ có kích thước hình thang: đáy 120mm; đỉnh 240mm; chiều cao 260mm+40mm00mm; trong đó sàn ô cờ dày 40mm
+ Chiều dày sàn tính theo công thức ℎ 𝑏 = 1
𝑚 × 𝐿 𝑖 Trong đó: m = ( 40 ÷ 50) đối với bản kê bốn cạnh
- Khoảng cách dầm ô cờ theo hai phương : 900mm
II.2.1 Tải trọng trên sàn ô cờ
Bảng 2.1 Tĩnh tải sàn phòng
Tải trọng tiêu chuẩn (kG/m 2 )
Tải trọng tính toán (kG/m 2 )
Tải bàn ghế trung bình 100
Vữa lót+vữa trát trần 1,800 50 90 1,3 117
Sàn bê tông chịu lực 2,500 40 (máy tự tính)
❖ Hoạt tải HT : Theo TCVN 2737 - 1995; q =1,2 x400kG/m 2 = 480kG/m 2 ;
❖ Tổ hợp tải trọng : TH = TT + HT
II.2.2 Lập sơ đồ ETABS
1 Nội lực tính toán dầm ô cờ (Hình 2.4~2.7)
Hình 2.4 Biểu đồ mô men tại bụng và gối dầm (trục y-x → x=7,2)
Hình 2.5 Biểu đồ mô men tại bụng và gối dầm (trục y-x → x=4.5)
Hình 2.6 Biểu đồ mô men tại bụng và gối dầm (trục y-x → x=2.7)
Hình 2.7 Biểu đồ mô men tại bụng và gối dầm (trục y-x → x=1,8)
2, Tính toán cốt thép dầm ô cờ
Tính toán như tiết diện chữ T chịu uốn và chịu cắt
❖ Phương trục y-x → x=7,2 (Mô men trên Hình 1.2 )
- Tính toán cốt thép bụng dầm
Mô men bụng dầm : M = 351000kGcm
Tại bụng dầm, cánh chữ T nằm trong vùng nén;
Để tính chiều rộng cánh chữ T, ta có độ vươn của cánh Sf nhỏ hơn 1/6L, cụ thể là 0,9/6 = 0,15m Đồng thời, Sf cũng nhỏ hơn 6 x hf, với hf là 4cm, dẫn đến 6 x 4cm = 24cm Do đó, ta chọn Sf = 0,15m Chiều rộng cánh chữ T được tính bằng bf = 2 x 0,15 + 0,22 = 0,52m, tương đương 52cm Cuối cùng, ho được tính là 30 - 2,5 = 27,5cm.
Xác định vị trí trục trung hòa :
Mf = Rbbfhf(ho-0,5hf)5.52.4.(27,5-0,5.4) = 769080kGcm ;
Ta nhận thấy : M = 351000 < Mf = 769080 → Trục trung hòa đi qua cánh, tính như tiết diện chữ nhật có bề rộng bằng bf = 52cm;
Diện tích cốt thép bụng dầm :
- Tính toán cốt thép gối dầm
Mô men gối dầm : M = 387000kGcm;
Tại gối dầm, cánh chữ T nằm trong vùng kéo nên tính như tiết diện chữ nhật có bề rộng b = 12cm;
Diện tích cốt thép gối dầm :
❖ Phương trục y-x → x=4,5 (Mô men trên hình 1.3 )
Cách tính toán tương tự như mục 2.2.4.1
Cốt thép bụng Fsyc=3,18cm 2 ; chọn 20 → F s = 3,14cm 2 ;
Cốt thép gối Fsyc=3,72cm2; chọn 3 14 → F s = 3,8cm 2 ;
❖ Phương trục y-x → x=2,7 (Mô men trên hình 1.4 )
Cách tính toán tương tự như mục 2.2.4.1
Cốt thép bụng Fsyc=2,64cm 2 ; chọn 18 → F s =2,56 cm 2 ;
Cốt thép gối Fsyc=0,94cm 2 ; chọn 2 14 → F s = 1,57cm 2 ;
❖ Phương trục y-x → x=1,8 (Mô men trên hình 1.5 )
Cách tính toán tương tự như mục 2.2.4.1
Cốt thép bụng Fsyc=2,09cm2; chọn 16 → F s =2,011cm 2 ;
Cốt thép gối Fsyc=1,45cm2; chọn 2 14 → F s = 1,57cm 2 ;
3, Tính cốt đai dầm ô cờ
Hình 2.8 Biểu đồ lực cắt lớn nhất tại gối dầm (trục y-x → x=7,2)
Lực cắt lớn nhất tại gối dầm (Hình 2.8) : Qmax = 3,34T = 32,75 kN Điều kiện : Qmax