THIẾT KẾ SÀN ULT THEO TCVN

THIẾT KẾ SÀN ULT

Trang 1

TÍNH TỐN SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP ỨNG

SUẤT TRƯỚC, CĂNG SAU (THEO TCXDVN 356-2005)

10.1 SƠ ĐỒ TÍNH SÀN

Mặt bằng sàn bố trí đối xứng nên ta chỉ cần tính tốn nội lực và cốt thép cho một nửa sàn

theo 2 phương rồi bố trí cho tồn sàn theo cả 2 phương theo nguyên tắc đối xứng Ở đây, ta

tính cho nửa sàn từ trục 1, 2 đến trục 2, 3 theo phương X và tính nửa sàn từ trục A, B đến B,

B2 theo phương Y

32000

DẢI 1 DẢI 2 DẢI 3 DẢI 4 DẢI 5

DẢI 1

DẢI 2

DẢI 3

DẢI 4

Hình 10.1: Sơ đồ tính của sàn theo phương X

4000 4000 4000 2000

32000

DẢI 1 DẢI 2 DẢI 3 DẢI 4 DẢI 5 DẢI 4 DẢI 3 DẢI 2 DẢI 1

2000 4000 4000 4000 4000

Hình 10.2: Sơ đồ tính của sàn theo phương Y

Chia sàn thành các dải tính tốn như hình vẽ Tổng tải trọng tính tốn là 1325,7daN/m2,

trong đĩ phần tĩnh tải là 1085,7daN/m2; tổng tải trọng tiêu chuẩn là 1152,8daN/m2, trong đĩ

phần tĩnh tải là 944daN/m2

Trang 2

10.2 CHỌN THÉP VÀ ỨNG SUẤT CĂNG TRƯỚC

Chọn thép cường độ cao T15 đặt trong ống thép có bơm vữa Thép có cường độ bền chịu kéo

) cm / daN (

18600

s s

tính toán R 13900 ( daN / cm2)

15,2mm, diện tích 1,4cm2, độ giãn dài tối đa 2,5% Đặt 1 lớp cáp mỗi phương

Ứng suất căng trước  sp xác định bởi:

0, 2R HC P sp 0, 8R HC P

Trong đó:

) cm / daN ( 16700

HC 

0, 05 sp

Vậy, có: 3516(daN cm/ 2) sp12724(daN cm/ 2)

b

2

bt

Cốt thép mềm chọn thép AII, có R sR sc 2800(daN cm/ 2) Dùng thép 12, chiều dày lớp

bảo vệ là 16mm, vậy chiều dày lớp bảo vệ cáp ứng lực trước là: 16 + 12 + 12 = 40(mm)

Lượng cốt thép tối thiểu theo dự thảo tiêu chuẩn thiết kế BTCT ƯLT là  12a300 Đặt thép

thường  12a300,  = 0,31(%)

a Tính toán tổn hao ứng suất

- Tổn hao ứng suất do chùng ứng suất của cốt thép:

, er

0, 22 sp 0,1

s s

R



   

) cm / daN ( 855 12700 1 , 0 16700

12700 22 ,

















- Tổn hao ứng suất do sự biến dạng của neo đặt ở thiết bị căng:

2

E daN cm L

Trong đó: l1- biến dạng của êcu hay các bản đệm giữa các neo và bê tông, lấy bằng 1mm;

 - biến dạng của neo hình cốc, ê cu neo lấy bằng 1mm; l2

L - chiều dài cốt thép căng (một sợi), hoặc cấu kiện, mm;

800

- Tổn hao ứng suất do ma sát của cốt thép với thành ống:

1 1

ms sp

e  

     

Trong đó:



e Cơ số lôgarit tự nhiên

Theo bảng 7 trang 26 TCVN 356 - 2005, với ống cáp có bề mặt kim loại, có 0,003,  0, 35

- chiều dài tính từ thiết bị căng đến tiết diện tính toán, m

Trang 3

 sp- được lấy không kể đến hao tổn ứng suất

 Tổng góc quay của trục cốt thép, radian

Tính theo phương X:

Do cáp căng 2 đầu nên ta chỉ tính đến giữa nhịp, để thiên về an toàn tính cho đoạn cáp dài nhất

Chiều dày (đường kính) ống cáp là 20mm, mỗi ống chứa được đến 5 sợi cáp (ta dùng loại ống

cáp bẹt S6-4 và S6-5 cùng với ống cáp tròn đơn của VSL) Do ta có thể bố trí cho chiều cao

làm việc của cáp theo 2 phương bằng nhau, do đó có thể lấy chung chiều dày lớp bảo vệ cho

ống cáp là 40mm Khoảng cách từ trục trung hòa đến trục cáp là:

4000

Tổng góc xoay tính như sau:

3 2





1

7,5

  

2 3

7, 5 7, 5

Vậy:

Suy ra:

2 0,003.15 0,35.0,1875

1

e

     

- Tổn hao ứng suất do co ngót của bê tông:

Đối với bê tông nặng đông cứng tự nhiên tự số co lấy theo bảng 6 trang 23 (TCXDVN

356-2005), ta có bê tông cấp độ bền B40, phương pháp căng sau:

2

 

- Tổn hao do từ biến của bê tông:

Trong trường hợp sử dụng phương pháp căng sau, ứng suất trước gây nén lệch tâm trong bê

tông và ứng suất nén giảm khi có ngoại lực tác dụng

2

tb

bp

R



       

Trong đó  1 đối với bê tông đông đóng rắn tự nhiên

 bp- ứng suất nén trong bê tông trong quá trình nén trước

 bp- cường độ của bê tông khi bắt đầu chịu ứng lực trước

Tỷ số bp

bp

R



= 0,85 tra bảng 8 trang 28 (TCXDVN 356-2005)

- Tổng hao ứng suất:

2

h neo ms daN cm

     

2

       

2

     

Ứng suất hiệu quả trong thép là:

Trang 4

     

b Tính lực căng trước

Chọn lực căng trước sao cho ứng suất căng trước cân bằng với 80% tĩnh tải:

2

8

wl F f



Trong đó: f = 2.e = 2.0,075 = 0,15m

Tính lực căng trước cho nhịp lớn nhất 8m

2

0,8.1085, 7.8.8

8.0,15

Lực căng hiệu quả cho mỗi bó cáp là:

F A    daN

Số cáp cần là:

370586

32,7 11343,5

e

F n F

Vậy số bó cáp theo phương X là n = 4.32,7 = 130,8 (sợi) Chọn n = 130 (sợi)

Vậy số bó cáp theo phương Y là n = 3.32,7 = 98,1 (sợi) Chọn n = 98 (sợi)

9.3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE V12

Tính nội lực cho sàn bằng phần mềm SAFE V12 với các dải tính toán như vẽ ở trên

Hình 10.3: Momen uốn các dải theo phương X (Tm)

Trang 5

Hình 10.4: Momen uốn các dải theo phương Y (Tm)

Giá trị mômen uốn trong các dải sàn được trình bày ở bảng sau:

- Theo phương trục X:

1 -2,15 3,69 -12,62 5,6 -13,17 5,6 -12,62 3,69 -2,15

2 -4,41 8,19 -6,95 10,19 -6,12 10,19 -6,95 8,19 -4,41

3 -11,82 6,13 -22,66 9,98 -23,12 9,98 -22,66 6,13 -11,82

4 -0,37 2,66 -10,49 6,62 -13,06 6,62 -10,49 2,66 -0,37

5 -0,59 2,51 -10,58 5,91 -5,94 5,91 -10,58 2,51 -0,59

Bảng 10.1: Momen uốn các dải sàn theo phương X

- Theo phương trục Y:

1 -2,08 4,02 -2,68 0,99 -1,17 0,99 -2,68 4,02 -2,08

2 -4,82 10,08 -1,47 -6,11 -0,94 -6,11 -1,47 10,08 -4,82

3 -5,71 12,92 -23,75 -2,45 0,31 -2,45 -23,75 12,92 -5,71

4 -0,16 11,5 -3,99 0,07 2,63 0,07 -3,99 11,5 -0,16

5 -28,61 14,28 26,67 -12,19 5,15 -12,19 26,67 14,28 -28,61

Bảng 10.2: Momen uốn các dải sàn theo phương Y 10.4 TÍNH THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC

a) Các dải theo phương X

Phân bố cáp ứng lực trước theo tỉ lệ mômen giữa các dải bản:

Trang 6

Suy ra số bố cáp trong dải 1 = n.0,188 = 130.0,188 = 24,4 ( chọn 24 sợi)

Dải 2 chiếm 10,19.100 14,5(%)

Dải 3 chiếm 23,12.100 32,5(%)

Dải 4 chiếm 13, 06.100 18, 36(%)

Dải 5 chiếm 10, 58.100 14,88(%)

Giả thiết tiến hành căng cốt thép khi bê tông đạt 83,2% cường độ, tức sau 16 ngày từ ngày đổ

bê tông Khi đó cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông vào khoảng 0,832.20 =

16,64(daN/cm2), cường độ chịu nén tính toán Rbt0 = 0,832.220 = 183,04(daN/cm2) Tải trọng

tác dụng lên sàn trong giai đoạn này gồm: trọng lượng bản thân sàn và lực nén trước có kể đến

sh1

Do Mômen sàn do trọng lượng bản thân sàn gây ra luôn ngược dấu với lực nén trước nên ứng

suất trong bê tông nên công thức kiểm tra có dạng như sau:

max,min

    

10.4.1 Với dải 1

Xét tiết diện sàn 200cm.25cm, tải trọng tác dụng lên sàn gồm:

- Lực nén trước: NH  H FH

Trong đó:

2

Với, Fc – diên tích 1 sợi cáp

n – số sợi cáp trong dải 1

2

     

Vậy, có:

H

- Mômen do trọng lượng bản thân sàn gây ra:

944

1325, 7

Với:

H

e  cm

2

4

200.25

bh

J    cm

Vậy, có:

2 max,min

max 131 73, 9 45 12,1(daN cm/ ) 16, 64(daN cm/ )

trong giai đoạn chế tạo

2

      

Trang 7

10.4.2 Với dải 2

Trong đó:

2

H

2

     

Vậy, có:

H

944

1325,7

Với:

H

e  cm

2

4

400.25

bh

J    cm

Vậy, có:

2 max,min

nứt trong giai đoạn chế tạo

2

      

10.4.3 Với dải 3

Xét tiết diện sàn 312,5cm.25cm, tải trọng tác dụng lên sàn gồm:

Trong đó:

2

H

F   cm

2

     

Vậy, có:

H

944

1325,7

Với:

H

e  cm

2

4

312,5.25

bh

J    cm

Vậy, có:

2 max,min

Trang 8

2 2 max 147, 4 81, 9 50, 6 14, 9(daN cm/ ) 16, 64(daN cm/ )

nứt trong giai đoạn chế tạo

2

      

10.4.4 Với dải 4

Trong đó:

2

H

2

     

Vậy, có:

H

944

1325, 7

Với:

H

2

F bh  cm

4

225.25

bh

J    cm

Vậy, có:

2 max,min

2

      

10.4.5 Với dải 5

Trong đó:

2

H

F   cm

2

     

Vậy, có:

H

944

1325,7

Với:

H

e  cm

2

Trang 9

3 3

4

225.25

bh

J    cm

Vậy, có:

2 max,min

2

      

Do các giá trị ứng suất nén lớn nhất tính được đều nhỏ hơn 183,04(daN/cm2) nên ta căng cáp

sau khi đổ bê tông 16 ngày là đảm bảo tiết diện đủ khă năng chịu lực ngay sau khi căng cáp

10.5 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA TIẾT DIỆN

Điều kiện cường độ:

1 bt 0

Trong đó: xét trên 1m dài dải tính toán

Vế trái: giá trị lực cắt lớn nhất tính được bằng phần mềm SAFE 12 là Qmaxx 19614(daN)ở

dải 3, phương X

Vế phải:

8 , 0

k1 

2

bt

R  daN cm

) cm ( 100

b 

0

1, 2

2

Ta thấy VP >> VT suy ra điều kiện cường độ được thỏa mãn

10.6 TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN THEO KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT

Điều kiện để tiết diện không nứt:

c

Giá trị ứng suất căng trước hiệu quả:

2

 

10.6.1 Với dải 1

Momen gây nứt

944

1325,7

c

Trong đó momen của dải 1 theo phương X la 1317000 (daNcm)

Momen kháng uốn

Có:

3 0

200.25

bh

W    cm

Tiết diện chữ nhật có   1 , 75nên W n 1, 75W01, 75.2083336458(cm3)

h

Suy ra: M loimin  N H(e0r)33,6.8102,5(7,5 4, 2) 3185255(daNcm)

Trong đó: NH  H FH

Trang 10

Vậy, có: M n 20.3645831852553914415(daNcm)M c 937805(daNcm)

Vậy, tiết diện không nứt

10.6.2 Với dải 2

Momen gây nứt

944

1325, 7

c

Momen kháng uốn

Có:

3 0

400.25

bh

Tiết diện chữ nhật có   1 , 75nên W n 1, 75W01,75.4166772917(cm3)

h

r   cm

Suy ra: M loimin N H(e0r)26, 6.8102,5(7, 5 4, 2) 2521660(daNcm)

n

M    daNcm M  daNcm

10.6.3 Với dải 3

Momen gây nứt

944

1325,7

c

Momen kháng uốn

Có:

3 0

312,5.25

bh

W    cm

0

n

h

Suy ra: M loimin  N H(e0r)58,8.8102,5(7,5 4,2) 5574196(daNcm)

10.6.4 Với dải 4

Momen gây nứt

944

1325,7

c

Trong đó momen của dải 1 theo phương X la 1306000(daNcm)

Momen kháng uốn

Có:

3 0

225.25

bh

W    cm

0

n

Trang 11

Có: 25 4, 2( )

h

Suy ra: M loimin  N H(e0r)33,6.8102,5(7,5 4, 2) 3185255(daNcm)

10.6.5 Với dải 5

Momen gây nứt

944

1325, 7

c

Trong đó momen của dải 1 theo phương X la 1058000(daNcm)

Momen kháng uốn

Có:

3 0

225.25

bh

W    cm

Tiết diện chữ nhật có   1 , 75nên W n 1, 75W01, 75.2343841017(cm3)

h

r   cm

Suy ra: M loimin N H(e0r)26, 6.8102,5(7, 5 4, 2) 2521660(daNcm)

10.7 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CƯỜNG ĐỘ TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC

Công thức tính toán:

M R b x h  x R A h a R A a a

Đặt cốt thép thường đối xứng nên có A s A s', từ đó suy ra:

Ta tính thép cho mỗi dải với giá trị Mômen tính toán là giá trị lớn nhất của dải theo mỗi

trục, cách tính này là thiên về an toàn

Bố trí cốt thép thường theo phương trục tính toán nằm trên tại nhịp và nằm dưới tại gối, cách

bố trí này cũng thiên về an toàn do tại các tiết diện nguy hiểm, chiều cao làm việc của cốt thép

thường theo phương tính toán nhỏ hơn Dự kiến dùng thép 12 Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép

thường là 16mm, với thép lớp trên tại nhịp và lớp dưới tại gối có

) mm ( 22 2

12

16

'

với thép lớp dưới tại nhịp và lớp trên tại gối có

) mm ( 22 2

12

16

aH = 12 – 7,5 = 4,5(cm) và h0 25 4, 5 20, 5(cm) Tổng a + a' luôn không đổi

Theo điều 6.2.2.3 TCXDVN 356-2005 Hệ số hạn chế chiều cao vùng nén tính theo công thức

,

1,1

R

sR

sc u









Trang 12

Trong đó:

 sR - ứng suất giới hạn của cốt thép ở vùng chịu nén, được lấy như sau:

 sR= 400MPa

 - đặc trưng vùng chịu nén của bê tông, xác định theo công thức:

0, 008R b 0,85 0, 008.22 0, 674

 sR - ứng suất trong cốt thép (MPa), đối với cốt thép:

400

suy ra

2

    

Vậy, có:

0

0, 674

0, 402

Suy ra 0 0h 0, 402.20,58, 24(cm)

10.7.1 Kiểm tra điều kiện cường độ dải 1

Tiết diện tính toán có b.h=200cm.25cm, giá trị mômen tính toán là 13,17(Tm) Số cáp phân bố

trên dải là 24 bó, có:

FH = 24.1,4 = 33,6(cm2)

220.200

H H

b

R F

R b

Vế trái: M 1317000(daNcm)

Vế phải:

Đặt M a R A sc ' (s h0a')R A a s s( H a), vế phải trở thành

0

Ta thấy vế phải > vế trái => điều kiện cường độ thỏa mãn, cốt thép dọc chỉ cần đặt theo cấu

tạo, đặt thép 12a300

Tiết diện tính toán có b.h=400cm.25cm, giá trị Mômen tính toán là 10,19(Tm) Số cáp phân bố

FH = 19.1,4 = 22,6(cm2)

220.400

H H

b

R F

R b

Vế phải:

0

R b x h  x M   M  M

Trang 13

Tiết diện tính toán có b.h=312,5cm.25cm, giá trị mômen tính toán là 23,12(Tm) Số cáp phân

bố trên dải là 42 bó, có:

FH = 42.1,4 = 58,8(cm2)

220.312,5

H H

b

R F

R b

Vế phải:

0

R b x h  x M   M  M

FH = 24.1,4 = 33,6(cm2)

220.225

H H

b

R F

R b

Vế phải:

0

R b x h  x M   M  M

FH = 19.1,4 = 22,6(cm2)

220.225

H H

b

R F

R b

Vế phải:

0

10.7.6 Tính thép ứng lực trước theo phương Y

a) Các dải theo phương Y

Phân bố cáp ứng lực trước theo tỉ lệ Mômen giữa các dải bản:

Trang 14

Suy ra số bố cáp trong dải 1 = n.0,0516 = 98.0,0516 = 5,05 ( chọn 5 sợi)

Dải 2 chiếm 10,08.100 12, 9(%)

Dải 3 chiếm 23,75.100 30,5(%)

Dải 5 chiếm 28, 61.100 36, 7(%)

10.7.7 Tính toán kiểm tra cường độ ở giai đoạn căng cốt thép (khi chưa tháo cốp pha)

theo phương Y

a) Tính toán kiểm tra các dải theo phương Y (kết quả được lập thành bảng)

Dải n (cm F H 2

)

N H

(daN)

M (daNcm)

b (cm)

h (cm)

F (cm 2 )

J (cm 4 )

 max

(daN/cm 2 )

 min

(daN/cm 2 )

 max <16.64

 max <183.04 (daN/cm 2 )

1 5 7 76177.5 286224 200 25 5000 260417 -1.55 -28.92 Thỏa

2 12 16.8 182826 717696 400 25 10000 520833 -2.60 -33.97 Thỏa

3 30 42 457065 1691000 400 25 10000 520833 -4.02 -87.39 Thỏa

4 14 19.6 213297 818800 400 25 10000 520833 -2.59 -40.07 Thỏa

5 36 50.4 548478 2037032 400 25 10000 520833 -5.01 -104.69 Thỏa

10.7.8 Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện

Qmax

R bt

(daN/cm 2 )

b (cm)

h 0

(cm)

k 1 R bt b.h 0

(daN) Qmax<k 1 R bt b.h 0

10.7.9 Tính toán tiết diện theo khả năng chống nứt

Dải n b

(cm)

h (cm)

W 0

(cm 3 )

W n

(cm 3 )

 

(daN/cm 2 )

F H

(cm 2 )

N H

(daN)

(daN/cm 2 )

M c

(daN/cm 2 )

M n

(daN/cm 2 )

Kiểm tra

M c <M n

1 5 200 25 20833.3 36458 8102.5 7.0 56718 663595 286224 1392761 Thỏa

2 12 400 25 41666.7 72917 8102.5 16.8 136122 1592627 717696 3050961 Thỏa

3 30 400 25 41666.7 72917 8102.5 42.0 340305 3981569 1691000 5439902 Thỏa

4 14 400 25 41666.7 72917 8102.5 19.6 158809 1858065 818800 3316399 Thỏa

5 36 400 25 41666.7 72917 8102.5 50.4 408366 4777882 2037032 6236216 Thỏa

10.7.10 Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện thăng góc

Dải n b

(cm)

F H

(cm 2 )

R H

(daN/cm 2 )

b (cm)

R b

(daN/cm 2 )

x (cm)

M (daNcm)

R b b.x(h0-0.5x)+Ma (daN/cm 2 )

M<R b b.x(h0-0.5x)+Ma (daN/cm 2 )

2 12 400 16.8 13900 400 220 2.7 1008000 4477321 Thỏa

3 30 400 42 13900 400 220 6.6 2375000 10031409 Thỏa

4 14 400 19.6 13900 400 220 3.1 1150000 5163295 Thỏa

5 36 400 50.4 13900 400 220 8.0 2861000 11572933 Thỏa

Tiêu đề	Thiết Kế Sàn ULT Theo TCVN
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xây Dựng
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2000
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	5,86 MB