CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
3.3 Mô hình sàn bằng phần mềm safe 12.3.2
3.3.1.1 Tĩnh tải.
Hình 3. 3: Tĩnh tải của các ô sàn 3.3.1.2 Hoạt tải
Hình 3. 4: Hoạt tải của các ô sàn
24 3.3.1.3 Khai báo từ biến co ngót cho SAFE
Khi tính toán võng cho các cấu kiện chịu uốn (sàn) các công trình cần chú ý:
Tổ hợp tải trọng theo TTGH II (tải trọng tiêu chuẩn)
Sự xuất hiện của vết nứt trong bêtông khi chịu lực sẽ làm giảm độ cứng của tiết diện và làm tăng độ võng cho cấu kiện.
Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố do từ biến và co ngót cũng như tác dụng dài hạn của các loại tải trọng. Theo TCVN 356-2005, độ võng toàn phần f được xác định theo công thức như: f = f1 – f2 + f3
Trong đó:
f1: độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng (Tĩnh tải + Hoạt tải dài hạn + Hoạt tải ngắn hạn) gây ra
f2: độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn (Tĩnh tải + Hoạt tải dài hạn) gây ra
f3: độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn (Tĩnh tải + Hoạt tải dài hạn) gây ra
Khai báo Load Cases bao gồm: Sh cho ngắn hạn (Shortterm) và Lt cho dài hạn (Longterm)
Bảng 3. 6: Bảng khai báo Load Cases có xét từ biến và co ngót Load case name Load name Scale factor
Sh1 Dead 1
Sh2 Sdead 1
Sh3-1 Live 1
Sh3-2 Live 0.3
Lt1 Dead 1
Lt2 Sdead 1
Lt3 Live 0.3
- Các tổ hợp tương ứng theo TCVN: f1 = Sh3-1 ; f2 = Sh3-2 và f3 = Lt3
- Sàn sử dụng B25 và có chiều dày 170, từ bản excel ta tính được hệ số từ biến là: 1.86 và hệ số co ngót là: 0.00028
25 3.3.2 Vẽ strip sàn
Vẽ strip theo 2 phương với bề rộng là L/4 3.3.2.1 Strip theo phương X
Hình 3. 5: Chia sàn thành các dải strip theo phương X 3.3.2.2 Strip theo phương Y
Hình 3. 6: Chia sàn thành các dải Strip theo phương Y
26 3.3.3 Kết quả nội lực
3.3.3.1 Nội lực theo dải strip
Hình 3. 7: Nội lực Strip theo phương X
Hình 3. 8: Nội lực Strip theo phương Y
27 3.3.3.2 Chuyển vị các ô sàn có xét đến từ biến co ngót
Hình 3. 9: Chuyển vị các ô sàn 3.3.4 Tính toán cốt thép
- Chọn bê tông B25 có Rb = 14.5 MPa b 1 - Thép AII có Rs = 280 MPa
- Giả thiết ao = 25 ho = h - ao = 170 – 25 = 145 mm - Từ giá trị Momen xuất ra từ kết qủa mô hình ta tính:
- m 2 m
b b o
M 1 1 2
R bh
b o
s
s
A R bh R
- Kiểm tra
s r b b
min max
o s
A R
0.05% 100 3.08%
bh R
28 Bảng 3. 7: Bảng kết quả tính toán cốt thép sàn theo Safe
BẢNG CHỌN THÉP SÀN ( SAFE)
SÀN Momen M b h0 Rb Rs
αm As
a As
m(%)
(kN.m) (mm) (mm) (MPa) (MPa) (mm2) (mm2)
S1
M1 19.50 1000 145 14.5 280 0.064 0.066 497 8 100 503 0.35
M2 18.43 1000 145 14.5 280 0.060 0.062 469 8 100 503 0.35
MI 26.47 1000 145 14.5 280 0.087 0.091 683 10 100 785 0.54
MII 29.89 1000 145 14.5 280 0.098 0.103 776 10 100 785 0.54
S2
M1 18.50 1000 145 14.5 280 0.061 0.063 470 8 100 503 0.35
M2 17.50 1000 145 14.5 280 0.057 0.059 444 8 100 503 0.35
MI 27.50 1000 145 14.5 280 0.090 0.095 711 10 100 872 0.60
MII 31.07 1000 145 14.5 280 0.102 0.108 809 10 100 872 0.60
S3
M1 14.82 1000 145 14.5 280 0.049 0.050 374 8 100 503 0.35
M2 13.40 1000 145 14.5 280 0.044 0.045 338 8 150 335 0.23
MI 25.33 1000 145 14.5 280 0.083 0.087 652 10 100 785 0.54
MII 26.68 1000 145 14.5 280 0.088 0.092 689 10 100 785 0.54
S4
M1 12.75 1000 145 14.5 280 0.042 0.043 321 8 150 335 0.23
M2 14.50 1000 145 14.5 280 0.048 0.049 366 8 150 335 0.23
MI 26.05 1000 145 14.5 280 0.085 0.089 672 10 100 785 0.54
MII 30.60 1000 145 14.5 280 0.100 0.106 796 10 100 785 0.54
S5
M1 3.11 1000 145 14.5 280 0.010 0.010 77 8 200 251 0.17
M2 2.63 1000 145 14.5 280 0.009 0.009 65 8 200 251 0.17
MI 2.85 1000 145 14.5 280 0.009 0.009 71 10 150 523 0.36
MII 9.35 1000 145 14.5 280 0.031 0.031 234 10 200 251 0.17
29 3.3.5 Tính toán nứt – độ võng ô sàn S2
3.3.5.1 Kiểm tra độ võng lớn nhất tai ô sàn 2
Độ võng lớn nhất của ô sàn S2 xuất ra từ mô hình SAFE là 28.116 mm Theo TCVN 5574-2012 về độ võng của sàn là:
1 7900
28.116 31.6( )
250 250
f L mm Vậy sàn thỏa mãn điều kiện độ võng.
3.3.5.2 Tính toán kiểm tra nứt tại ô sàn S2 - Nhịp của ô bản L1 = 7.9m, L2 = 8.5m.
- Tổng tải trọng toàn phần dài hạn tiêu chuẩn (tải thường xuyên + một phần tải trọng tạm thời) tác dụng lên ô bản:
q1 = gtc + ptc = 3.6 + 0.5x1.5 = 4.35 (kN/m2)
- Tổng tải trọng toàn phần ngắn hạn tiêu chuẩn (tải trọng tạm thời tác dụng thêm vào phần tải trọng dài hạn – toàn bộ tải trọng) tác dụng lên ô bản:
q2 = q1 + 0.5ptc = 4.35 + 0.51.5 = 5.1 (kN/m2)
- Tính toán ô bản theo bản kê 4 cạnh ta được M1 = 6.68 kN.m; M2 = 5.41 kN.m.
Tính toán kiểm tra nứt:
Tính toán khe nứt gồm 2 vấn đề chính:
Tính toán về sự hình thành khe nứt.
Tính toán theo độ mở rộng khe nứt.
Tính toán về sự hình thành khe nứt thẳng góc:
Tính toán kiểm tra theo điều kiện:
Mr ≤ Mcrc
Trong đó:
Mr = M (Đối với cấu kiện chịu uốn).
Mcrc = Rbt.serWpl ± Mrp
Wpl : Mômen chống uốn tính gần đúng: Wpl = γWred
γ : hệ số tính đổi đối với tiết diện chữ nhật: γ = 1.75
Wred : Mômen chống uốn của tiết diện lấy đối với mép chịu kéo.
Mrp : Mômen do ứng lực P đối với trục dùng để xác định Mr. Thông số vật liệu:
Bê tông B25: Rs.ser = 185 (kg/cm2); Rbt.ser= 16 (kg/cm2); Eb = 300000 (kg/cm2)
Cốt thép AII: Rs.ser = 2950 (kg/cm2); Es = 2100000 (kg/cm2)
Thép sàn S2 bố trí: Ф8a110, As = 4.57 cm2; As’ = 0.
Hệ số quy đổi giữa bê tông và cốt thép: s
b
E 21000000 E 300000 7
Đặc trưng hình học của tiết diện:
Tiết diện kiểm tra: bxh = 1000x170 (mm2).
30
Diện tích tiết diện tính đổi:
Ared = bh + α(As + As’
) = 100x17 + 7(4.57 + 0) = 1631.99 (cm2)
Mô men tĩnh của Ared lấy đối với trục qua mép chịu nén:
2 2
' ' 3
red s o s
bh 100x17
S (A h A a ) 7(4.57x14.5 0) 13231.87(cm )
2 2
Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu nén:
red o
red
S 13231.87
x 8.1 (cm)
A 1631.99
Mô men quán tính của Ared lấy đối với trục qua trọng tâm là Ired :
3 3
2 ' 2
o o
red s o o s o
3 3
2 4
b(h x ) bx
I A (h x ) A (x a')
3 3
100(17 8.1) 100x8.1
= 7x4.57(14.5 8.1) 0 35082 (cm )
3 3
Mô men chống uốn của tiết diện lấy đối với mép chịu kéo:
red 3 red
o
I 35082
W 4440(cm )
h x 17 8.1
Khoảng cách ro từ đỉnh lõi xa vùng kéo đến trọng tâm:
red o
red
W 4440
r 2, 7(cm)
A 1631.99
Mômen chống uốn tính gần đúng:
Wpl = γWred = 1.75 x 4440 = 7770(cm3)
Ứng suất σsc trong cốt thép thường do co ngót của bê tông (Phụ lục 10) đối với B25 tra được σsc = 400 (kg/cm2).
Tính toán khả năng chống nứt:
rp sc s o o pl sc s o pl
= 400x4.57(14.5 - 8.1 + 1
M A h –
.
x r A ’ x – a
41) - 0 = 12449 (kg.cm)
’ – r
Mô men chống nứt:
Mcrc = Rbt.serWpl – Mrp = 16x7770 – 12449 = 111871 (kg.cm) = 11.2 kN.m Kết luận:
M1*
= 6.68 kN.m < Mcr = 11.2 kN.m
M2*
= 5.41 kN.m < Mcr = 11.2 kN.m
Sàn S2 không bị nứt.