Thuyết minh tính toán dầm sàn cầu thang chung cư 5c

2.1. DANH MỤC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG 2.1.1 Các tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 2737 : 1995 Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCXD 229 : 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió TCVN 5574 : 2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế 2.1.2 Các tiêu chuẩn thi công: TCVN 4453 : 1995 Kết cấu BTCT toàn khối. Quy phạm thi công và nghiệm thu. TCVN 5674 : 1992 Công tác hoàn thiện trong xây dựng. Thi công và nghiệm thu TCVN 5718 : 1993 Mái và sàn BTCT trong công trình xây dựng. Yêu cầu kỹ thuật chống thấm nước 2.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG: + Vật liệu xây dựng cần cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt. + Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dạng cao có thể bổ sung tính năng chiu lực thấp. + Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão). + Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình. + Vật liệu có giá thành hợp lý. + Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế như dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào. Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác sử dụng như vật liệu hợp thépbê tông (composite), hợp kim nhẹ,…Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chưa được sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao.

THIẾT KẾ SÀN TẦNG 2 (TẦNG ĐIỂN HÌNH)

2.1 DANH MỤC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

2.1.1 Các tiêu chuẩn thiết kế:

- TCVN 2737 : 1995 Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động

- TCXD 229 : 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió

- TCVN 5574 : 2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

- Tiêu chuẩn thiết kế

2.1.2 Các tiêu chuẩn thi công:

- TCVN 4453 : 1995 Kết cấu BTCT toàn khối

Quy phạm thi công và nghiệm thu

- TCVN 5674 : 1992 Công tác hoàn thiện trong xây dựng

Thi công và nghiệm thu

- TCVN 5718 : 1993 Mái và sàn BTCT trong công trình xây dựng

Yêu cầu kỹ thuật chống thấm nước

2.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG:

+ Vật liệu xây dựng cần cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt

+ Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dạng cao có thể bổ sung tínhnăng chiu lực thấp

+ Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặplại (động đất, gió bão)

+ Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại,không bị tách rời các bộ phận công trình

ảng 2.1 Các thông số bê tông dùng cho các cấu kiện của công trình

2.2.2 Cốt thép:

Bả

ng 2.2 Các thông số thép dùng cho các cấu kiện của công trình

2.2.3 Lớp bê tông bảo vệ:

Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéotrên bệ) chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốtthép

+ Trong bản và tường có chiều dày:

+ Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: 10mm (15mm)

+ Khi chiều cao tiết diện cấu kiện từ 250mm trở lên: 15mm (20mm)

Chú ý: Giá trị trong ngoặc (…) áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt.( Theo TCVN 5574:2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế -Mục 8.3: Lớp bê tông bảo vệ )

2.3 BỐ TRÍ HỆ DẦM SÀN VÀ PHÂN CHIA Ô BẢN SÀN:

2.3.1 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 trọng tường xây trên dầm truyền xuống các đầu cột.Ngoài ra, dầm chính còn kết hợp với hệ cột tạo thành kết cấu khung, tham gia chịutải trọng ngang.

2.3.2 Hệ dầm phụ:

+ Dầm phụ có gối đỡ là dầm chính, có vai trò:

 Chia nhỏ ô bản sàn, làm sườn tăng độ cứng, giảm chiều dày, độ võng, rung vàgiảm lực cục bộ trên sàn

 Đỡ tường bao che và các kết cấu phụ như cầu thang,…

 Đóng khóa các lỗ mở sàn, lỗ kỹ thuật, giếng trời, giúp kết cấu sàn vững chắc và

dễ tính toán

 Dầm phụ để chia nhỏ ô sàn, hạ cốt cao độ như phòng vệ sinh, ban công,…

 Để đảm bảo vai trò tiếp nhận tải trọng từ bên trên và truyền tải nhanh nhất vàocác cấu kiện chịu lực thẳng đứng, ta bố trí hệ dầm sàn như hình bên dưới

7 6 5 4

(S1)S100

(S3)S100 (S13)

(S5)S100 (S4)S100

(S7)S100

(S8)S100

(S10)S80 (S11)S80

(S10)S80

(S9) S80 (DC1)D400x800

(S9) S80

750 600 900 800 450

250 150

(S14) S100

(S14) S100

(S14) S100

C13 C14

Hình 2.1 Phân nhóm ô bản sàn, dầm tầng điển hình

2.3.3 Quan điểm tính toán:

+ Xem các ô bản sàn như các ô bản đơn, không xét ảnh hưởng của các ô bản kế cận

+ Các ô bản được tính toán theo sơ đồ đàn hồi, nhịp tính toán là khoảng cách giữa haitim dầm

+ Về liên kết, bản được đổ toàn khối với dầm, ta có thể so sánh độ cứng của dầm vàbản sàn để xác định liên kết giữa dầm và bản sàn bằng cách tương đối dựa vào tỉ lệ

chiều cao dầm trên chiều cao sàn

d s h

 Nếu tỷ lệ:

3

d s

h

h  thì liên kết bản với dầm coi như khớp

+ Phân loại ô bản theo sơ đồ kết cấu:

 Ô bản làm việc 1 phương: là ô bản có liên kết 1 cạnh và 2 cạnh đối diện hoặc có

tỷ lệ cạnh lướn trên cạnh bé là

2 1

Bản làm việc 2 phương

4

3.25

1.11

Bản làm việc 2 phương

5

1.13

Bản làm việc 2 phương

Bản làm việc 1 phương

Bản làm việc 1 phương

Bản làm việc 1 phương

1.79

Bản làm việc 2 phương

1.86

Bản làm việc 2 phương

Bảng 2.3 Bảng thống kê các ô bản tính toán

2.4 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TIẾT DIỆN KẾT CẤU

2.4.1 Chọn chiều dày sàn:

Việc chọn sơ bộ kích thước sàn phụ thuộc vào nhịp và bước cột, các công thức được

đề xuất trên cơ sở thỏa mãn điều kiện độ võng

Xác định sơ bộ bề dày sàn theo công thức sau:

m = 30 ÷ 35 đối với bản sàn làm việc 1 phương

m = 40 ÷ 45 đối với bản sàn làm việc 2 phương

D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng

L1 là chiều dài cạnh ngắn của ô bản

- Chọn ô bản lớn nhất đại diện để tính toán: Chọn ô S7 (4250 mm x 7500 mm)

là ô bản làm việc 2 phương

1

1 4250 106, 2540

T

T

Tên ô sàn

L1

(m)

L2

(m)

hs sơ bộ (mm) hs chọn (mm)

Bảng 2.4 Bảng thống kê chiểu dày các ô bản tính toán

- Chọn chiều dày sàn tầng thượng và mái là hs = 100 mm

- Chọn dầm chính DC2 có chiều dài là 7500 mm và dầm phụ DP9 có chiều dài là

7500 mm để tính toán đại diện

- Kích thước dầm chính và dầm phụ được thể hiện trong bảng sau:

+ qi : Tải trọng phân bố trên 1 m2 sàn thứ i

+ Si : Diện tích truyền tải xuống tầng thứ i

+ k = 1,1 ÷ 1,5 : Hệ số kể đến tải trọng ngang

+ Rb = 14,5 MPa : Cường độ chịu nén của bê tông B25

+ Sơ bộ chọn q = 15 kN/m2

Hình 2.2 Diện tích truyền tải của cột giữa Hình 2.3 Diện tích truyền tải của cột biên

Sơ bộ tiết diện cột (C1;C9)

Tầ

ng

Diệ

n tíchtruyềntải (m2

)

Q(kN/

m2

)

N (KN)

h (cm)

F chọn(cm

2)Tầ

40

60

2400

C1

4700C5

40

55

2200

934.0138

40

50

2000

467.0069

40

45

1800

)

Q(kN/

m2

)

N (KN)

h (cm)

F chọn(cm

2)Tầ

3025.862

60

60

3600

2094.828

55

55

3025

50

2500

698.2759

45

45

2025

Bảng 2.8 Chọn sơ bộ kích thước cột biên

Sơ bộ tiết diện cột (C5;C10;C11;C12)

Tầ

ng

Diệ

n tíchtruyềntải (m2

)

Q(kN/

m2

)

N (KN)

h (cm)

F chọn(cm

2)Tầ

3994.138

50

80

4000

2765.172

45

75

3375

40

70

280012

65

26

14 5 41 0

Bảng 2.9 Chọn sơ bộ kích thước cột biên

Sơ bộ tiết diện cột (C6;C7;C8)

Tầ

ng

Diệ

n tíchtruyềntải (m2

)

Q(kN/

m2

)

N (KN)

h (cm)

F chọn(cm

2)Tầ

70

90

6300

65

85

5525

60

80

4800

55

75

4125

Bảng 2.10 Chọn sơ bộ kích thước cột giữa

2.4.4 Chọn tiết diện vách cứng:

+ Chiều dày vách của lõi cứng được lựa chọn dựa vào chiều cao tầng, số tầng,

….đồng thời đảm bảo các điều quy định theo điều 3.4.1 – TCVN 198:1997

+ Tổng diện tích mặt cắt ngang của vách (lõi) cứng có thể xác định theo công thứcgần đúng sau:

A vl 0,015.A si

Trong đó: Asi : diện tích sàn từng tầng

+ Chiều dày vách đổ toàn khối chọn không nhỏ hơn 150 mm và không nhỏ hơn 1/20chiều cao tầng

+ Chọn kích thước lõi thang máy và vách như sau:

Hình 2.4 Kích thước bề dày lõi thang

2.5 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

2.5.1 Tĩnh tải:

+ Cấu tạo sàn:

Hình 2.5 Cấu tạo sàn các tầng 1-11

+ Cấu tạo sàn nhà vệ sinh:

Hình 2.6 Cấu tạo sàn của tầng thượng và mái

2.5.1.2 Trọng lượng bản thân phần sàn:

Bảng 2.7 Trọng lượng bản thân sàn

2.5.1.3 Trọng lượng bản thân phần tường:

Chọn tường dày 200 mm để ngăn cách các phòng và tường 100 mm cho khu vệ sinh,tường xây trên dầm nếu không xây trên dầm thì phải có thép gia cường tại chân tường

ở dưới sàn Ta lấy hệ số lỗ cửa chọn n = 0,7

+ Tường xây trên dầm chính:

Tải trọng tường dày 220 mm từ tầng 1 tới tầng 15 tính theo công thức:

1  0, 7 1,1 18 0, 22 (3 0,8) 6,71(      / m)

+ Tường xây trên dầm phụ:

Tải trọng tường dày 200 mm từ tầng 1 tới tầng 15 tính theo công thức:

Trong đó:n: là hệ số lỗ cửa lấy n = 0,7

nt: là hệ số vượt tải;  : là trọng lượng riêng của tường.t

bt: là chiều dày của tường; ht: là chiều cao tường xây

2.5.2 Hoạt tải:

Ta tính hoạt tải tính toán như sau: p tt n p. tc

Trong đó: ptc: là hoạt tải tiêu chuẩn tra bảng 3 (TCVN 2737 – 1995)

ptt: là hoạt tải tính toán n: là hệ số vượt tải

Loại

phòng Loại nhà và công trình

Hoạt tải tiêu chuẩ

n (kN/

m2)

H

ệ s

ố vượttả

i n

Hoạt tải tính toán (kN/m2)

2

2.4

dưỡng, khách sạn, bệnhviện, trại giam, nhà máy

Bếp,

phòng

giặt

Nhà trẻ, mẫu giáo, trường học, nhà nghỉ, nhà hưu trí, nhà điều dưỡng, khách sạn, bệnhviện, trại giam, nhà máy

vũ, phòng đợi, phòng khán giả, phòng hòa nhạc, phòng thể thao, kho, ban công, lô gia

bê tông lắp ghép không

có người đi lại, chỉ có người đi lại sửa chữ, chưa kể các thiết bị đếnnước, thông hơi nếu có

Hệ số vượt tải n

Hoạt tải tínhtoán

Ban

Bảng 2.10 Bảng thống kê hoặt tải sàn

2.5.3 Tổng hợp tải trọng tính toán tác dụng lên các ô sàn:

Bảng 2.11 Tỉnh tải của sàn tầng 1-14

2.6.1 Tính sàn loại bản làm việc 2 phương:

Nội lực bản làm việc 2 phương được tính theo sơ đồ đàn hồi:

+ Momen dương lớn nhất ở giữa bản : M1 m P i1 ( kN.m/1m)

1 2

tt

L1: chiều dài cạnh ngắn của ô bản

L2: chiều dài cạnh dài của ô bản

P q L L tt .1 2 (kN/m2) ;

Trong đó:q tt : là tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn

g tt : là tổng tỉnh tải tính toán tác dụng lên bản sàn

p tt : là tổng hoạt tải tính toán tác dụng lên bản sàn

Hệ số m i1 , m i2 , k i1 , k i2 tra bảng (theo sơ đồ 9) các hệ số tính momen cho bản làm việc 2 phương cạnh chịu tải trọng phân bố đều phụ thuộc vào tỉ số L2/L1

Hình 2.8 Sơ đồ tính toán moment cho bản sàn làm việc 2 phương (sơ đồ 9).

* Xét các ô bản làm việc 1 phương có hdmin = 300 và hsmax = 100

d min smax

h 300

h 100

 

= 5 > 3

Vậy có thể coi các liên kết giữa bản với dầm làm ngàm Nội lực được tính toán

theo sơ đồ đàn hồi 9.

* Xét ô sàn S7 có kích thước L1 = 4.25m và L2 = 7.5m

Ta có:

2 1

- Hệ số , , , tra bảng (theo sơ đồ 9) các hệ số tính momen cho

bản làm việc 2 phương cạnh chịu tải trọng phân bố đều phụ thuộc vào tỉ số

2 1

L 1.76

L 

là: m i10.0196 , m i2 0.0063 , k i10.0429 , k i2 0.0138

- Nội lực bản làm việc 2 phương được tính theo sơ đồ đàn hồi:

+ Momen dương lớn nhất ở giữa bản : M1m P i1 0.0196 216.75 4.25  (kN.m/1m)

Ô bản làm việc 1 phương là ô bản có liên kết 1 cạnh,2 cạnh đối diện hoặc có L2/L1 ≥ 2.Khi chịu tác dụng của tải trọng thì bản sẽ làm việc theo 1 phương.

Sàn chỉ làm việc 1 phương cạnh ngắn (L1) nên khi tính toán ta có thể cắt ra dải cóchiều rộng 1m theo phương cạnh ngắn để xác định nội lực và tính toán cốt thép chịulực đặt theo phương cạnh ngắn (L1)

Tổng tải tính toán tác dụng lên ô bản phân bố trên 1m bề rộng bản sàn là:

.12

tt g

.24

tt n

q L

M 

(kN.m)

Hình 2.9 Sơ đồ tính toán moment cho bản sàn làm việc 1 phương.

* Xét các ô bản làm việc 1 phương có hdmin = 500 và hsmax = 100

d min smax

L 7500

2.05

L 3650  > 2  Bản làm việc 1 phương

- Ô sàn S5 có chức năng hành lang: ptt = 3.6 (kN/m2)

- Sàn chỉ làm việc 1 phương cạnh ngắn (L1) nên khi tính toán ta có thể cắt ra dải

có chiều rộng 1m theo phương cạnh ngắn để xác định nội lực và tính toán cốt thép chịulực đặt theo phương cạnh ngắn (L1)

- Tổng tải tính toán tác dụng lên ô bản phân bố trên 1m bề rộng bản sàn là:

(kN.m)

* Tính toán các ô sàn 1 phương khác tương tự Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau:

2.7 T

.( )4

s

; ∅ là đường kính tiết diện thép ta cần chọn

225

b R s

R R

Đối với bản sàn thì: 0,3% ≤ µ (%) ≤ 0,9% là hợp lí nhất nên chọn.

Bê tông cấp độ bền chọn là B25 có Rb = 14,5 MPa

Cốt thép CI có: Rs = 225 MPa, Rsc = 225 MPa, Rsw = 175 MPa

Cốt thép CII có: Rs = 280 MPa, Rsc = 280 MPa, Rsw = 225 MPa

Với B25, thép CI và b 1,0 tra bảng R 0, 427;R 0,618

Với B25, thép CII và b 1,0 tra bảng R 0, 418;R 0,595

 Tính toán 1 ô sàn 1 phương đại diện và 1 ô sàn 2 phương đại diện:

 Chọn ô sàn 1 phương điển hình là ô: S5

Nhịp 4.441 100 10 2 8 0.048 0.049 2250 2.51 2.51 0.314 8 200 2.51 0.314 S9 Gối 1.104 100 8 2 6 0.021 0.021 2250 0.83 0.83 0.138 8 200 2.51 0.419

Nhịp 0.52 100 8 2 6 0.011 0.011 2250 0.41 0.41 0.069 8 200 2.51 0.419 S10 Gối 1.104 100 8 2 6 0.021 0.021 2250 0.83 0.83 0.138 8 200 2.51 0.419

Nhịp 0.52 100 8 2 6 0.011 0.011 2250 0.41 0.41 0.069 8 200 2.51 0.419 S11 Gối 1.104 100 8 2 6 0.021 0.021 2250 0.83 0.83 0.138 8 200 2.51 0.419

Nhịp 0.52 100 8 2 6 0.011 0.011 2250 0.41 0.41 0.069 8 200 2.51 0.419 S12 Gối 1.104 100 8 2 6 0.021 0.021 2250 0.83 0.83 0.138 8 200 2.51 0.419

* Xét ô sàn 14 (chức năng nhà vệ sinh) có chi tiết lỗ gen kích thước 400x600mm

- Lượng cốt thép mất khi đi qua lỗ kích thước 200x500mm do đó ta phải gia cường cốt thép qua

vị trí ấy đúng bằng lượng cốt thép mất đi

+ Thép nhịp đi qua lỗ theo phương cạnh ngắn là 8a200 nên do đó ta phải gia cường mỗi bên lỗ 2 phi 10a50 theo phương song song cạnh ngắn

+ Thép nhịp đi qua lỗ theo phương cạnh dài là 8a200 nên do đó ta phải gia cường mỗi bên lỗ 2 phi 10a50 theo phương song song cạnh dài

* Nhận xét:

+ Ta thấy hệ số αm và ξ đều thỏa điều kiện nên đảm bảo an toàn

+ Hàm lượng tương đối hợp lí đối với thép sàn

Cốt thép phân bố:

+ Bản làm việc 1 phương:

 Cốt thép chịu moment âm theo phương cạnh dài L2 bố trí theo cấu tạo

2 max

6 20050%.A 0.5 5.2 2.6

cm

 Chọn 8a200

 Cốt thép chịu moment dương theo phương cạnh dài L2 bố trí theo cấu tạo:

Ascautao ≥ 20%.As khi 2.L1 ≤ L2 ≤ 3.L1

Ascautao ≥ 15%.As khi L2 ≥ 3.L1

một mặt phẳng ngang của tiết diện không nối quá 25% diện tích tổng cộng của mặt cắtngang đối với thép tròn trơn và không quá 50% đối với thép có gờ.

+ Phải thõa mãn điều kiện chiều dài nối không được nhỏ hơn 250 mm đối với thép chịu kéo

và không nhỏ hơn 200 mm đối với thép chịu nén

+ Khi nối buộc cốt thép ở vùng kéo phải uốn móc đối với thép tròn trơn, cốt thép có gờ khônguốn móc

+ Dây buộc dùng loại dây thép mềm có đường kính 1 mm

+ Trong các mối nối cần buộc ít nhất là 3 vị trí ( ở giữa và hai đầu)

Bảng 2.14 Bảng qui tắc nói buộc cốt thép

Cốt thép mũ:

+ Chiều dài thép mũ đoạn từ mép dầm lấy bằng ¼.L1 với L1 là chiều dài cạnh ngắn của ô bản tính cho cả cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo chịu lực mômen âm

Thép gia cường tại vị trí chân tường khi tường xây trực tiếp lên sàn:

+ Thép gia cường được đặt nằm trong sàn, dọc theo tường

+ Với các tường dày 100 mm cao dưới 4m thì đặt 210 thành 2 lớp chạy dọc theo chiều dài tường

Thép gia cường lỗ kĩ thuật:

+ Lượng thép bằng hoặc lớn hơn lượng thép mất đi

+ Lỗ kỹ thuật sát dầm đặt thành 2 lớp

+ Théo được đặt chéo tại vị trí góc lỗ kĩ thuật

2.8 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CỦA SÀN:

- Tính toán độ biến dạng của sàn có 2 trường hợp:

+ Khi bê tông vùng kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt

+ Khi bê tông vùng kéo của tiết diện đã hình thành khe nứt

o b

h Z B

Với cấu kiện chịu uốn: Mr = Mrp

Mrp - moment do ứng lực P đối với trục dùng để xác định Mr;

P - lực dọc tác dụng lên tiết diện bê tông được lấy bằng hợp lực o ứng lực trước gây ra Với

bê tông cốt thép thường thì ứng lực trước là do co ngót của bê tông và p là lực kéo

Wpl - Moment chống uốn (dẻo)

 - hệ số đàn hồi của bê tông v = 0,15 khi tính toán với tải tác dụng dài hạn và

v = 0,45 khi tính với tải tác dụng ngắn hạn

o f

h h

2.8.1 Tính độ võng f 1 do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn như sau:

10

o

x h

s f

21.10

7, 030.10

s b

E E

2.8.2 Tính với độ võng f 2 do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn:

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn như sau: q g tc tt 3,83(kN m/ 2)



s o

21.10

7, 030.10

s b

E E

2.8.3 Tính với độ võng f 3 do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn:

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn như sau: q g tt tc 3,83 3,83( kN m/ 2)

b h

4 3

21.10

7, 030.10

s b

E E