CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SÀN PHẲNG
3.4. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Để phản ánh ứng xử của sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để tính toán. Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y, phân tích lấy nội lực sàn theo dải.
Các bước tính toán sàn trong SAFE:
Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE.
Hình 3.8: Mô hình sàn bằng SAFE sàn phẳng
Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y.
Hình 3.9: Chia dải sàn theo phương X sàn phẳng
Hình 3.10: Chia sải sàn theo phương Y sàn phẳng
Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực.
Hình 3.11: Moment trip theo phương X sàn phẳng
Hình 3.12: Moment trip theo phương Y sàn phẳng
Kiểm tra độ võng đàn hồi của sàn:
Giá trị chuyển vị lớn nhất fsàn = 0.6161 cm Độ võng giới hạn:
Khi nhịp sàn phẳng nằm trong khoảng 6 m L 7.5 m thì [f] = 30 mm.(Theo TCVN 5574 : 2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
f 0.6161 cm f 3 cm
Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép.
Tuy nhiên đây chỉ là độ võng đàn hồi (chưa xét đến từ biến, co ngót, sự hình thành vết nứt của bê tông, tác dụng ngắn hạn, dài hạn của tải trọng). Do đó khi xét đến các yếu tố này, độ võng sẽ lớn hơn.
Hình 3.13: Độ võng sàn xuất từ SAFE sàn phẳng
Kiểm tra độ võng sàn bằng phần mềm Safe theo TTGH II
Sự xuất hiện của vết nứt trong bê tông khi chịu lực, dẫn tới giảm độ cứng tiết diện và làm tăng độ võng.
Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố từ biến và co ngót cũng như tác dụng dài hạn của các loại tải trọng. Theo TCVN 5574-2012, độ võng toàn phần f được tính như sau:
1 2 3
f f f f
Trong đó: f1: độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng.
f2: độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn.
f3: độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn.
Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương, việc tính võng chỉ tiện trong thực hành khi dùng phương pháp PTHH có kể đến các yếu tố trên khi tính biến dạng. Dùng chương trình SAFE 12.3 để tính toán độ võng trong thiết kế công trình là phù hợp với sự làm việc thực tế của công trình.
Kết quả tính toán độ võng bằng phần mềm Safe v12.3:
1 2 3
f f f f 9.17 8.291 25.732 26.607 mm 2.6607 cm
f 2.6607 cm f 3 cm
Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép.
Hình 3.14: Độ võng toàn phần f sàn phẳng
Tính toán và bố trí cốt thép:
Bê tông: B25 → Rb = 14.5 MPa
b = 1.00
Cốt thép: AIII → Rs = 365 Mpa
ξR = 0.563
Chọn ô bản S1 để tính đại diện.
Đối với mô men ở nhịp: M1 = 125.223 (kN.m) tính trên toàn bề rộng dãy strip 3.5m Ta quy đổi momen M1 = 125.157/3.5 = 35.76 (kN.m) về bề rộng dãy strip 1m
Ta có hs = 250(mm) ; a = 25 (mm) ho = hs – a = 250 - 25 = 225 (mm).
αm = 2
b o
M
R b h =
6 2
35.76 10 14.5 1000 225
= 0.0487
Suy ra ξ = 1 1 2 m = 1 1 2 0.0487 = 0.04995 As = . b b. . 0
s
R b h R
= 0.04995 1 14.5 1000 225 280
= 581.42 (mm2) Để tránh phá hoại giòn nên phải bảo đảm = s
o
100A
bh min.
Thường lấy min = 0,1%. Hợp lý nhất khi = 0.3% 0.9% đối với sàn.
Chọn ỉ10a130 cú As = 604 (mm2).
s 0
A 604
0.268%
bh 1000 225
R b b
min max
s
R 0.563 1 14.5
0.1% 100 2.24%
R 365
Các giá trị mô men còn lại tính toán tương tự. Kết quả cho trong bảng:
Kết quả tính toán thép dải phương X:
Bảng 3.6: Bảng tính cốt thép sàn theo phương X sàn phẳng Strip
M B As
à (%)
Chọn thép Max/Min
(kNm) m (mm2)/1m ỉ
(mm) a (mm)
As (mm2)
CSA1 51.4163 1.75 364.68 0.25 12 200 566
-116.264 1.75 849.14 0.46 14 150 1026
CSA2 119.6985 3.5 426.36 0.25 12 200 566
-54.2849 3.5 190.39 0.25 12 200 566
CSA3 164.3399 3.625 570.27 0.34 12 150 754 -338.006 3.625 1218.3 0.57 14 120 1283 CSA4 131.1465 3.75 436.19 0.25 12 200 566
-159.623 3.75 534.51 0.25 12 200 566 CSA5 189.9783 3.75 639.99 0.34 12 150 754 -404.741 3.75 1428.35 0.68 14 100 1539 CSA6 131.0022 3.75 436.19 0.25 12 200 566
-157.958 3.75 528.26 0.25 12 200 566 CSA7 165.3638 3.625 573.84 0.34 12 150 754 -337.203 3.625 1214.72 0.57 14 120 1283
CSA8 120.8202 3.5 430.83 0.25 12 200 566
-53.6264 3.5 188.6 0.25 12 200 566
CSA9 50.2183 1.75 356.64 0.25 12 200 566
-104.221 1.75 757.08 0.46 14 150 1026
Kết quả tính toán thép dải phương Y:
Bảng 3.7: Bảng tính cốt thép sàn theo phương Y sàn phẳng Strip
M B As
à (%)
Chọn thép Max/Min
(kNm) m (mm2)/1m ỉ
(mm) a (mm)
As (mm2)
CSB1 44.5592 2 276.2 0.25 12 200 566
-59.9749 2 373.62 0.25 12 200 566
CSB2 120.316 4 374.52 0.25 12 200 566
-26.0039 4 79.55 0.25 12 200 566
CSB3 141.4413 3.875 455.86 0.25 12 200 566 -325.498 3.875 1088.69 0.57 14 120 1283 CSB4 102.2956 3.75 338.76 0.25 12 200 566
-26.283 3.75 84.91 0.25 12 200 566
CSB5 145.3253 3.625 502.34 0.25 12 200 566 -300.55 3.625 1073.5 0.57 14 120 1283
CSB6 109.1178 3.5 387.92 0.25 12 200 566
-44.5118 3.5 156.42 0.25 12 200 566
CSB7 56.7971 2.75 254.74 0.25 12 200 566
-133.83 2.75 614.07 0.34 12 150 754
CSB8 31.8916 2 195.75 0.25 12 200 566
-42.8353 2 264.58 0.25 12 200 566
CSB9 57.6006 2.75 258.32 0.25 12 200 566
-127.662 2.75 583.67 0.34 12 150 754
CSB10 108.994 3.5 387.03 0.25 12 200 566
-44.342 3.5 156.42 0.25 12 200 566
CSB11 145.2762 3.625 502.34 0.25 12 200 566 -284.927 3.625 1014.5 0.57 14 120 1283 CSB12 102.1005 3.75 337.87 0.25 12 200 566
-26.054 3.75 84.91 0.25 12 200 566
CSB13 140.9262 3.875 454.07 0.25 12 200 566 -303.889 3.875 1011.82 0.57 14 120 1283
CSB14 120.4325 4 374.52 0.25 12 200 566
-30.1245 4 92.96 0.25 12 200 566
CSB15 46.3904 2 286.92 0.25 12 200 566
-76.2203 2 476.41 0.25 12 200 566
Bản vẽ (KC 02, KC 03).
3.5. KIỂM TRA CHỌC THỦNG SÀN.
Kiểm tra chọc thủng sàn phẳng theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574-2012.
Công thức kiểm tra FR u hbt m 0 Trong đó:
= 1: hệ số lấy đối với bê tông nặng.
- c
F P qA : lực xuyên thủng Fcx = R u hbt m 0
P: Tổng lực truyền vào cột (vách) đang xét theo diện truyền tải.
q: Lực phân bố đều trên ô sàn.
Ac: Diện tích đáy lớn tháp xuyên thủng.
Rb: Cường độ chịu kéo của bê tông.
Um: Giá trị trung bình của chu vi hai đáy tháp xuyên thủng.
ho=0.225m: Chiều cao làm việc của tiết diện sàn.
Nhận định tính toán:
Nhận xét thấy tại vị trí cột C14 là trường hợp nguy hiểm nhất. Vì vậy chỉ kiểm tra xuyên thủng tại vị trí cột C14.
Để đảm bảo an toàn, tải trọng phân bố trên sàn được lấy với hoạt tải lớn nhất và tĩnh tải lớn nhất, tải tường coi như phân bố đều trên sàn.
Tải tường: q14.4 (kN m/ 2)
Tĩnh tải tác dụng lên sàn: q2 8.837kN m/ 2
Hoạt tải tác dụng lên sàn: q31.2 3 3.6 ( kN/ m )2
Tổng tải tác dụng lên sàn:qtt 4.4 8.837 3.6 16.837( kN m/ 2) Ví dụ tính toán:
- Cột C14 có kích thước = 0.5 ×0.7 (m)
Story Pier Load Loc P
MÁI C14 CB_TT Top 687.726 - Diện tích đáy lớn tháp xuyên thủng:
Ac= (bv+2ho)(tv+2ho) = (0.7+2×0.225)(0.5+2×0.225) = 1.1 m2
Lực xuyên thủng F = P–Ac×16.837 = 687.726–1.1×16.837 = 669.21 (kN)
m
0.5+0.95 0.7+1.15
U = 2× + = 3.3 (m)
2 2
- Fcx = α × Rbt × Um × h0 = 1 × 1.05 x 103 × 3.3 × 0.225 = 779.63 (kN) Vậy F = 669.21 < Fcx = 779.63 (kN)
Chiều dày sàn thỏa điều kiện xuyên thủng.