Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRỊNH ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN
HIỆU QUẢ CHO NHÀ NHỊP NHỎ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình
dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐÀO NGỌC THẾ LỰC


Phản biện 1: PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 2: PGS.TS. PHẠM THANH TÙNG

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng
và công nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào
ngày 18 tháng 05 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa
Đại học Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường
Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, công tác thiết kế thi công nhà dân dụng vẫn sử dụng
những phương thức truyền thống như giải pháp sàn BTCT đổ toàn
khối hay việc sử dụng một hệ lớn ván khuôn cây chống cho thi công
sàn. Những vấn đề này ảnh hưởng lớn đến giá thành công trình xây
dựng cũng như thời gian hoàn thành công trình. Do đó cần có những
phải pháp kết cấu, thi công mới hiệu quả hơn nhằm rút ngắn thời gian
chi phí xây dựng để đáp ứng nhu cầu lớn về nhà ở hiện nay. Ý tưởng
về giải pháp kết cấu sàn bán lắp ghép sử dụng tấm sàn deck (tấm tôn)
vừa làm ván khuôn trong giai đoạn thi công và là cốt thép chịu kéo
trong giai đoạn sử dụng của sàn kết hợp với hệ tường chịu lực sử
dụng gạch block không nung, giải pháp này sẽ giải quyết các vấn đề
thi công khi loại bỏ hệ ván khuôn cây chống cũng như làm cho kết
cấu sàn nhẹ hơn giúp giảm tải trọng cho móng và thuận tiện cho việc
sử dụng kết cấu tường chịu lực thay thế cho giải pháp khung
hiện nay.
Như vậy, với quan điểm trên luận văn sẽ thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ”
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu các giải pháp kết cấu sàn sử dụng trong xây dựng


hiện nay để từ đó đề xuất giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ;
- Nghiên cứu tính toán, thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất;
- Thực hiện ví dụ tính toán cụ thể cho sàn đề xuất;
- So sánh với hệ sàn bê tông cốt thép để đánh giá tính hiệu quả
của giải pháp sàn đề xuất;
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ


2
- Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng gıải pháp kết cấu sàn hıệu quả
cho nhà nhịp nhỏ
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các giải pháp kết cấu sàn sử
dụng trong xây dựng hiện nay để từ đó đề xuất giải pháp kết cấu sàn
cho nhà nhịp nhỏ;
- Nghiên cứu tính toán, thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất và so
sánh với hệ sàn bê tông cốt thép để đánh giá tính hiệu quả của giải
pháp sàn đề xuất.
5. Kết quả dự kiến
- Đề xuất giải pháp cấu tạo kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ;
- Xây dựng trình tự tính toán thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất;
- Đánh giá tính hiệu quả của giải pháp so với kết cấu sàn truyền
thống
6. Bố cục đề tài
Mở đầu:
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục tiêu đề tài
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
Chương 1: TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP SÀN TRONG
NHÀ DÂN DỤNG
Chương 2: CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP SÀN ĐỀ
XUẤT CHO NHÀ NHỊP NHỎ
Chương 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN
Kết luận và kiến nghị


3
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP SÀN TRONG
NHÀ DÂN DỤNG
1.1. Các giải pháp sàn sử dụng trong xây dựng

1.1.1. Sàn bê tông cốt thép toàn khối
1.1.2. Sàn bê tông dự ứng lực
1.1.3. Sàn liên hợp thép bê tông
1.1.4. Sàn bê tông cốt thép lắp ghép
1.1.5. Sàn bóng
1.1.6. U-boot Beton (Ubot Beton)
1.2. Các giải pháp sàn sử dụng cho nhà nhịp nhỏ

1.2.1. Giới thiệu nhà nhịp nhỏ
1.2.2. Giải pháp kết cấu sàn phù hợp cho nhà nhịp nhỏ
1.3. Kết luận chương 1

CHƯƠNG 2 – CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP SÀN
ĐỀ XUẤT CHO NHÀ NHỊP NHỎ
2.1. Cấu tạo giải pháp sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ
Căn cứ vào nghiên cứu đánh giá tổng quát các giải pháp kết
cấu sàn đang được sử dụng trong thực tế xây dựng, giải pháp kết cấu
sàn cho nhà nhịp nhỏ (L ≤ 5m) được đề xuất bao gồm các bộ phận
sau (Hình 2.1):
- Kết cấu sàn sử dụng sàn liên hợp thép – bê tông. Theo đó tấm
tôn sẽ được bố trí với mục đích làm ván khuôn sàn trong giai đoạn thi
công và là cốt thép tham gia chịu kéo trong giai đoạn sử dụng;
- Các khung cốt thép bố trí vào các rãnh tôn, lúc đó có thể hiểu
sự làm việc của sàn là sự làm việc của nhiều dầm chìm trong sàn và
tăng độ an toàn cho sàn.


4
- Sử dụng giải pháp tường chịu lực để thay thế kết cấu khung.
Tường được cấu tạo bởi gạch không nung có lổ, phần lổ này sẽ được
nhồi bê tông và bổ sung cốt thép từ móng để kết nối với sàn đảm bảo
độ toàn khối của hệ kết cấu.
- Như vậy giải pháp sàn đề xuất đáp ứng được sự toàn khối, độ
cứng tổng thể của sàn như sàn bê tông cốt thép và đáp ứng được việc
thi công nhanh, tiết kiệm như giải pháp sàn lắp ghép. Điều đó cho
thấy giải pháp sàn đề xuất sử dụng trong thực tế là khả thi.
Sµn liªn hîp dµy 10cm

B=

Mãng

T-êng x©y g¹ch block
190×190×390
300
0500
0
L

Hình 2.1 Giải pháp kết hợp sàn liên hợp với tường chịu lực
ThÐp gia c-êng t-êng

T-êng x©y g¹ch block
190×190×390

Mãng bª t«ng cèt thÐp

Hình 2.2 Giải pháp gia cố tường chịu lực


5
T¶i träng sµn q

Cèt thÐp neo tõ t-êng vµo sµn

BiÒu ®å M
Khung thÐp sµn

TÊm sµn deck (t«n)

Khung thÐp sµn
Cèt thÐp gia c-êng
t-êng g¹ch
TÊm t«n, t =1mm

T-êng x©y g¹ch block,
chÌn bª t«ng

Khung thÐp sµn

ThÐp chê tõ mãng
Mãng

Hình 2.3 Cấu tạo chi tiết liên kết sàn tường
2.2. Tính toán giải pháp sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ
Phần tính toán sàn liên hợp được thực hiện theo tiêu chuẩn
Eurocode 4 (EC4).

2.2.1. Mô tả sàn liên hợp và cấu tạo sàn liên hợp
2.2.2. Vật liệu sử dụng
2.2.3. Tải trọng tác dụng
2.2.4. Sự làm việc của sàn liên hợp
2.2.5. Xác định nội lực
2.2.6. Tính toán tiết diện
2.2.7. Tóm tắt quy trình thiết kế


6
Thông số đầu vào
- Bê tông fck , fct , Ecm
- Cốt thép fsk , E s
- Tấm tôn fyp , E a
- Chiều dày sàn h

Kiểm tra tấm tôn
trong giai đoạn thi công

Chọn khoảng cách
cây chống đỡ tấm tôn

Kiểm tra sàn
trong giai đoạn sử dụng

Xác định sơ đồ tính

- Tải trọng thi công
- Sơ đồ tính và nội lực

- KT tấm tôn về độ bền
- KT tấm tôn về biến dạng

- Xác định tải trọng
- Xác định nội lực

- Kiểm sàn về độ bền
- Kiểm sàn về biến dạng

2.3. Thit k sn bờ tụng ct thộp ton khi

2.3.1. Chn s b chiu dy ca sn v vt liu
2.3.2. Xỏc nh ti trng tỏc dng lờn sn
2.3.3. Xỏc nh ni lc
2.3.4. Tớnh toỏn ct thộp
2.4. Kt lun chng 2
CHNG 3 - V D TNH TON
3.1. Vớ d thit k gii phỏp kt cu sn xut s dng cho nh
nhp nh
Cho mt bng sn tng 2 ca mt nh 2 tng nh hỡnh v. Kớch
thc nhp l 5,0m. Chiu di nh 20m. Cụng nng s dng c b
trớ nh Hỡnh 3.3. Yờu cu: thit k h sn cho tng 2 s dng gii
phỏp sn liờn hp kt hp vi tng chu lc. Bit:
+ Bờ tụng cú cp bn: C20/25 (M350), fck
Ecm

29 103 N mm2

+ Tm tụn cú: f yp
tf

1mm; ha

330 N mm2 ; Ea 210 103 N mm2 ;

51mm

+ Ct thộp dc sn CI: 8 ( As
f sk

20 N mm2

235 N mm2 ; Es

50.3mm2 ) ,

210 103 N mm2

+ Ct thộp ai CI: 4 ( As 12.6mm2 ) ,


7
f sk

235 N mm2 ; Es

210 103 N mm2

+ Cốt thép sườn tường dùng thép CII 10 ( As
f sk

295 N mm2 Es

78.5mm2 ) ,

210 103 N mm2

+ Gạch xây tường sử dụng gạch block không nung kích thước
190×190×390 mm, có lổ rỗng bên trong như Hình 3.1

Hình 3.1 Kích thước gạch block xây tường
600
200

32

32
47.5

2
13

24

44

187

24 47.5

32

52

2.
82

32

200

13

2

t

51

200

ChiÒu dµy tÊm t«n

Hình 3.2 Mặt cắt ngang một tấm tôn
Hệ số an toàn của vật liệu, bê tông γc =1.5 ; cốt thép γs =1.15;
tấm tôn γap = 1,1; mối nối γv =1.25. Hệ số tổ hợp tải trọng theo EC4
lấy γG = 1.35 cho tải trọng dài hạn và γQ =1.5 cho trường hợp hoạt tải.

Hình 3.3 Mặt bằng sàn


8

3.1.1. Tính toán tấm tôn như cốp pha trong giai đoạn thi công
Mặt bằng nhà có chiều dài gấp 4 lần so với bề rộng, giải pháp
kết cấu sàn được chọn là sàn liên hợp gồm các tấm tôn bố trí theo
phương cạnh ngắn của nhà và gối lên các tường gạch block rỗng
được chèn thêm bê tông vào bên trong. Chiều dài đoạn tôn gối lên
tường lớn hơn bằng chiều dày sàn. Để tính toán tấm tôn trong giai
đoạn thi công, ta cắt một dải sàn có bề rộng bằng bề rộng của tấm tôn
b=0.6m như Hình 3.4.

Hình 3.4 Mặt bằng bố trí tấm tôn
Xác định tải trọng tác dụng lên tấm tôn
600
200

50

168

70

200

120

200

187

Hình 3.5 Mặt cắt cấu tạo sàn
a. Trọng lượng bản thân của bản:

- Tôn định hình Gap= 0.13kN/m2
- Trọng lượng bản thân của vữa bê tông h=120mm, γ=25kN/m2
Gc=[0.07×0.6×2500+(0.168+0.187)×0.05×0.5×2500×3]/0.6
= 286daN/m2

- Tổng trọng lượng bản thân của bản:
G = Gap + Gc =0.13 + 2.86 =2.99kN/m2


9

- Tải trọng trong quá trình thi công phân bố đều (HT thi công):
S1 = 0.75kN/m2

- Tải trọng trong quá trình thi công trên diện tích 3×3m:
S2 = 1.5kN/m2
b. Phân tích tổng thể, tính toán nội lực
Ở đây chỉ phân tích đàn hồi và lấy mô men quán tính là không
đổi theo nhịp bản
Khi thi công, để hạn chế nhịp tính toán của tấm tôn, một hệ xà
gồ đỡ tại giữa nhịp được bố trí. Như vậy tấm tôn làm việc như một
dầm liên tục 2 nhịp với gối đỡ là tường biên và xà gồ ở giữa nhịp
(Hình 3.6).
90

100

100

90

TÊm t«n, t =1mm

3300

Xµ gå

T-êng x©y g¹ch block
190×190×390

C©y chèng

T-êng x©y g¹ch block
190×190×390

2500

2500
5000

A

B

Hình 3.6 Mặt cắt ngang bố trí kết cấu sàn
+ Trường hợp 1. Tải trọng trên nhịp
S2
S1
G

L
M1
V1

M12

L
M2
V2

Hình 3.7 Sơ đồ tính tấm tôn lúc thi công


10
Trường hợp 1a. Trạng thái giới hạn về cường độ γG =1.35; γQ =1.5
Bỏ qua tải trọng bản thân của tấm tôn trong nhịp không chất tải.

Sp

G

(S1 S2 )

G

b 3.77kN / m

Q

2

M12 0.096S p L 0.096 3.77 2.52 2.262kNm
M2 0.063S p L2 0.063 3.77 2.52 1.48kNm
V1

0.437S p L

0.437 3.77 2.5

V2

0.626S p L

0.626 3.77

2.5

4.12kN
5.9kN

Trường hợp 1b. Trạng thái giới hạn biến dạng γG =1.0; γQ =1.0

Sp

G

(S1 S2 )

G

b 2.691kN / m

Q

2

M12 0.096S p L 0.096 2.691 2.52 1.61kNm
M2 0.063S p L2 0.063 2.691 2.52 1.06kNm
V1

0.437S p L

0.437 2.691 2.5

2.94kN

V2

0.626S p L

0.626 2.691 2.5

4.2kN

Trường hợp 2. Tải chất lên hai nhịp
3000
S2
S1
G

2500
M1

2500

M12

M2

Q1

Q2

Hình 3.8 Sơ đồ tính tấm tôn lúc thi công
Trường hợp 2a. Trạng thái giới hạn về cường độ γG =1.35; γQ =1.5
S pa

(G

S pb

S2

S1

G
Q

b

Q

) b

3.09kN / m

0.75 1.5 0.6

2

0.675kN / m

2

M12 0.07S pa L 0.0426S pb L 1.53kNm
M2 0.125S pa L2 0.0882S pb L2 2.79kNm
Q1

0.375S pa L

0.18S pb L

Q2

1.25S pa L

1.0164S pb L

3.2kN
11.37kN


11
Trường hợp 2b. Trạng thái giới hạn về biến dạng γG =1.0; γQ =1.0
S pa

(G

G

S pb

S2

Q

S1
b

Q

) b

2.244kN / m

0.75 1.0 0.6

2

0.45kN / m

2

M12 0.07S pa L 0.0426S pb L 1.1kNm
M2 0.125S pa L2 0.0882S pb L2 2.0kNm
Q1

0.375S pa L

0.18S pb L

Q2

1.25S pa L 1.0164S pb L

2.3kN
8.16kN

c. Tính toán mô men quán tính nguyên của tiết diện.
600

32

12

32

o

2

79

47.5 24
13

t=1

G'

12

2

ZG

10

32

52

G

200

200

32

50

200

44

24 47.5

187

ChiÒu dµy tÊm t«n
13

Hình 3.9 Kích thước tấm tôn
Góc nghiêng của sườn: α = 79 0
Diện tích tiết diện tôn hình trên bề rộng tấm:
Aa

So

(10

32 2 12 6

47.5 3

44

24 3

22) 2 1 853mm2

Mô men tĩnh nguyên so với mặt dưới So
Ai di [10 45 32 50 2 12 44 3 12 6 3

47.5 3 0 44 0 22 0 24 3 2] 2 1 11188mm3
Trọng tâm so với mặt dưới ZG:
ZG

So
Aa

11188
853

13.12mm

Mô men quán tính nguyên so với mặt dưới Io
Lh 2
t
12

Io

Ai d i2

504804.7mm 4

- Mô men quán tính nguyên đối với trọng tâm:
IG

Io

Aa zG2

504804.7 853 13.12

358421.4mm4

d. Tính toán tiết diện hiệu quả đối với trạng thái giới hạn biến dạng


12
M12,max

1.61kNm

1.61 106 (50 13.1)
165.8N / mm2
c
IG
358421.4
Giả sử toàn bộ sườn phía trên là hiệu quả với dải bề rộng chịu
nén lớn nhất bằng 32mm và σcom = σc.γM1
bp
32 165.8 1.1
com
1.052
1.052
0.496 0.673
pd
t Ek
1 210000 4
Tiết diện là hoàn toàn hiệu quả.
Mô men âm (trên gối trung gian): Dưới tác dụng của mô men
âm M2 (trường hợp 2b), ta tính toán các tiết diện chịu nén (cánh dưới
để xem nó có hiệu quả hay không:
M12,max z

M 2,max

2.0kNm

2 106 13.1
73N / mm2
358421.4

M 2,max z
c

IG

Giả sử toàn bộ vách dưới là hiệu quả với dải bề rộng chịu nén
lớn nhất bằng 47.5mm và σcom = σc.γM1
bp
47.5
73 1.1
com
1.052
1.052
0.489 0.673
pd
t Ek
1 210000 4
Kiểm tra tính hiệu quả của sườn phía dưới: Bề rộng của các
thành mỏng kề bên bp=47.5mm
bp 165
44
165
1.052
1.052
0.648 0.673
pd
Vậy
t Ek
1 210000 4
các tấm mỏng liền kề của sườn là hiệu quả với bề rộng là bp = 44mm
2

23.8

24

22

e. Kiểm tra tính hiệu quả của sườn dưới
Tiết diện của sườn:
As

(23.8

24

22) 1

69.8mm2

Mô men tĩnh của sườn (đối với dải phía dưới)


13
Ss

(23.8 0.0

24 2

Ss
As

zG

48mm3

22 0.0) 1

48
69.8

0.69mm

Mô men quán tính đối với mép dưới
Lh 2
t
12

Io

Ai di2

23.8 0.02

22 0.0 2

24 2 2

96mm 4

Mô men quán tính đối với G
I SG

Io

As zG2

69.8 0.692

96

62.7mm4

Sườn đủ cứng nếu:

I SG
As2
62.7
69.82

f yp
s

E

2

b0
t

3

0.0129 0.016

330
210000

2

44
1

3

0.00336

Vậy sườn dưới đủ cứng
f. Tính hiệu quả của sườn cứng để tính theo trạng thái giới hạn và để
tính các đặc trưng hình học của tiết diện
Diện tích hữu hiệu của các sườn cứng được tính theo công thức
t
As ,eff
b eff 1.2 b eff 2.2 bs
2
Trong đó beff là nửa bề rộng hữu hiệu của hai thành mỏng hai
bên sườn cứng, bs là chu vi sườn cứng. Điều này dẫn đến việc chia
đôi tất cả các đặc trưng hình học của sườn đã xác định ở trên khi tính
ứng suất.
Đối với sườn cứng bên dưới:
As 69.8
As ,eff
34.9mm2
2
2
I eff

I SG
2

62.7
2

31.35mm 4

Như vậy sườn làm việc hiệu quả nên, để tính toán ứng suất sử
dụng tiết diện tôn hình hoàn toàn hữu hiệu đối với mô men dương
cũng như mô men âm tức là:


14

IG 358421.4mm4

Ieff

g. Kiểm tra tấm tôn theo trạng thái giới hạn 2
Việc tính toán độ võng phải có xét đến hiệu ứng võng. Tải
trọng duy nhất được đưa vào tính toán là: γG = 1.0, G = 2.99kN/m2
G

2500

2500

Hình 3.10 Sơ đồ tính toán độ võng gây ra do tải trọng bản thân
Độ võng cho phép:
L
2300
f max
12.78mm
180 180
Mô men quán tính:

IG 358421.4mm4

Ieff

Độ võng:

5
1
GL4
384
EI eff

0.41

5GL4
384EI eff

f

k

f

0.41 5 2.99 10 3 600 25004
384 210000 358421.4

4.97 mm

f max

Độ võng nhỏ hơn L/250 =10mm và 20mm. Do vậy ta không
cần xét ảnh hưởng của hiệu ứng võng trước
Độ võng nhỏ hơn L/180 nên tấm tôn định hình chấp nhận được
3.1.2. Tính toán sàn liên hợp trong giai đoạn sử dụng
a. Xác định nội lực tác dụng trong bản
Tải trọng bản thân sàn: G1 2990 N / m2
Tải trọng bề mặt dài hạn: G2 1000 N / m2
Tải trọng sử dụng: Q3 2000 N / m2
Các hệ số an toàn tải trọng γG =1.35; γQ = 1.5
Trong giai đoạn sử dụng nhịp tính toán của nhà là L=4800m,
xem dải sàn làm việc như dầm đơn giản.
Tải trọng tổ hợp:

qtc

G

(G1 G2 )

Q

Q 3

5990N / m


15

qtt

G

(G1 G2 )

Q

8386.5N / m

Q 3
q = 8386.5N/mm

4800

Hình 3.11 Sơ đồ tính sàn
Mô men dương giữa nhịp:
q tc L2
8
tt 2
q L
8

M tc
M tt

5990 4.82
17251.2 Nm
8
8386.5 4.82
24153.1Nm
8

Tính lực cắt:
V tt

q tt L
2

8386.5 4.8
2

20127.6 N

b. Độ bền tiết diện và kiểm tra theo trang thái giới hạn thứ 1
600
200

200

0.85f ck
Ncf

70

x

c

dp

50

120

200

z

Na
Trôc träng t©m cña t«n sãng b»ng thÐp

Hình 3.12 Sơ đồ ứng suất tiết diện sàn liên hợp
Mô men dương, phá hoại bởi sự chảy dẻo của thép
Chiều cao của vùng bê tông chịu nén thính theo công thức:
Ap f yp
853 330
255900
ap
1.1
x
37.63mm
b 0.85 f ck 600 0.85 20
6800
1.5
c
Trục trung hòa dẻo tính toán nằm phía trên tấm tôn
Khoảng cách từ trọng tâm tấm tôn đến mặt dưới:
xG

13.12mm

Như vậy: d p 120 13.12 106.88mm


16
Tính mô men bền dương cực hạn:
Ap f yp d p 0.5x
M p , Rd
22.5 106 Nmm
ap

Kiểm tra lại: M

tt

24153.1Nm M p, Rd

22535.8Nm không

thỏa mãn điều kiện bền nên bổ sung thêm cốt thép vào vùng kéo.
Chọn đường kính và số cốt thép như hình bên dưới.
600
200

200

0.85f ck
Ncf

70

x

c

dp

50

120

200

z

Ns
3Ø8

3Ø8

3Ø8

Chiều cao của vùng bê tông chịu nén thính theo công thức:
As f sk
301.8 235

x

1.1
600 0.85 20
1.5

ap

b 0.85 fck
c

64475.5
9.48mm
6800

Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép dưới sàn a =
15mm
Như vậy: d p 120 15 105mm
Tính mô men bền dương cực hạn:
As f sk d p 0.5x
M p, Sd
6.46 106 Nmm
ap

Kiểm tra lại: M

tt

24153.1Nm M p,Rd M p,Sd 29000Nm

Vậy điều kiện bền được thỏa mãn.
c. Tính toán độ bền chịu cắt theo phương đứng
hc=70

dp=106.88

bo=168


17
V

b0 d p

, Rd

Rd

k (1.2

40 )

Khả năng chịu cắt ngang của sàn:
V , Rd

3 168 106.88 0.257 1.494 (1.2

40 0.02)

41364N

Kiểm tra: V
20127.6 N V , Rd 41364 N
d. Tính toán độ bền cắt theo phương ngang (khả năng liên kết giữa
tt

bê tông với tấm tôn)

VL, Rd
Lực
V

tt

bd p m

Ap
bLs

cắt

20127.6 N

k

9025.8N

vs

lớn

VL, Rd

1
nhất

9025.8N

trên

gối

tựa

ngoài:

không thỏa mãn điều kiện cắt

ngang. Do đó cần cấu tạo các chốt neo đầu sàn hoặc giải pháp làm
biến dạng sóng tôn như Hình 3.13.

Hình 3.13 Cấu tạo các chốt neo đầu sàn
e. Tính toán độ võng cho sàn
Không cần thiết kể đến độ võng của tấm tôn do trọng lượng
của nó và trọng lượng bê tông tươi trong việc kiểm tra này
Độ võng sàn liên hợp được tính theo các tải trọng sau:
Tải trọng dài hạn khi xây dựng G2
G2

kf

5G2 L4
384 EI m

1kN / m2
G L4
0.013 2
EI m

Trong đó kf lấy bằng 1 cho trường hợp sàn một nhịp trên gối
tựa đơn giản
Tải trọng sử dụng: Q 2kN / m2
G2

kf

5QL4
384 EI m

0.013

QL4
EI m

Im là mô men quán tính của tiết diện liên hợp là trung bình của


18
các mô men quán tính của tiết diện bị nứt và không bị nứt
Trong các công thức này, hệ số tương đương thép – bê tông có
thể lấy là trung bình các tác động dài hạn và ngắn hạn theo:
Ea

n

Ea
2
Ecm
3

Ecm
3

1
Ecm
2

210000
2
29 103
3

10.86

f. Tính mô men quán tính của tiết diện nứt và tiết diện không nứt
Chiều dày trung bình của sàn: d p
+ Tiết diện nứt:

106.88mm

xc là khoảng cách giữa trọng tâm đến mặt trên của sàn theo

xc

nAp

1

b

2bd p
nAp

1

44.05mm

Mô men quán tính:
I cc

bxc3
12n

bxc 0.5 xc

2

Ap (d p

n

xc ) 2

I p = 5095177.4mm 4

+ Tiết diện không nứt:
xu là độ cao vùng bê tông nén so với mặt trên sàn:
2
Ai zi b 0.5hc bo hp ht 0.5hp nAp d p
xu
Ai
bhc bo hp nAp
Mô men quán tính:

bhc3
12n

I cu

bhc xu

0.5hc
n

Ap ( d p

xu )

2

Ip

2

bo h3p

bo hp

12n

n

8023987.5mm

ht

xu

63.48mm

hp

2

2

4

Mô men quán tính trung bình:
Icc Icu 5095177.4 8023987.5
Im
6559582.5mm4
2
2
Tính toán độ võng riêng phần và độ võng toàn phần:
G2

0.013

G2 L4
EI m

0.013

10 3 600 48004
210000 6559582.5

3.0mm


19
Q

0.013
G2

QL4
EI m

Q

0.013

3.0

6.0

2 10 3 600 48004
210000 6559582.5

6.0mm

9.0mm

Eurocode 4 giới hạn độ võng sử dụng tới L/250 = 4800/250 =
19.2mm
Vậy điều kiện độ võng được thỏa mãn
500

120

190

Khung thÐp sµn

TÊm t«n, t =1mm

Khung thÐp sµn
Ø10a300

TÊm t«n, t =1mm

T-êng x©y g¹ch block
190×190×390

Khung thÐp sµn
1Ø8
2Ø8

Ø10a300

Ø4
a200

Mãng

3.2. Thiết kế sàn sử dụng kết cấu bê tông cốt thép
Thiết kế sàn tầng 2 của một nhà 2 tầng như hình vẽ. Kích
thước nhịp là 5,0m. Chiều dài nhà 20m. Công năng sử dụng được bố
trí như hình vẽ.Yêu cầu: thiết kế hệ sàn cho tầng 2 sử dụng kết cấu bê
tông cốt thép toàn khối. Biết:
+ Bê tông có cấp bền: C20/25 (M350), Rb 14.5 N mm2
Ec

30 103 N mm2

+ Cốt thép dọc sàn CI: Rs
Es

225 N mm2

210 103 N mm2

+ Cốt thép dầm CII: Rs 280 N mm2 ; Es 210 103 N mm2
Hệ số độ tin cậy của tải trọng lấy theo TCVN 2737-1995 và hệ


20
số tổ hợp tải trọng lấy theo TCVN 2737-1995_Tải trọng và tác động
- Dựa vào bản vẽ kiến trúc và hệ lưới cột bố trí hệ lưới dầm cho
sàn

Hình 3.14 Bố trí hệ dầm sàn
- Sơ bộ chọn chiều dày bản sàn hb =120mm, kích thước dầm
ngang và dầm dọc là b×h = 200×450mm, kích thước cột. b×h =
300×200mm

3.2.1. Xác định tải trọng tác dụng lên sàn
a. Tĩnh tải
ChiÒu dµy

C¸c líp sµn

Tr.l.riªng

T¶i t.chuÈn

3

daN/m

2

HÖ sè

T¶i t.to¸n

vît t¶i

daN/m2

mm

daN/m

- G¹ch l¸t

10

2000

20.0

1.10

22.0

- V÷a lãt

20

1800

36.0

1.30

46.8

- Líp sµn BTCT

120

2500

300.0

1.10

330.0

- V÷a tr¸t

15

1800

27.0

1.30

35.1

Céng

qb

383.0

b. Hoạt tải

p

Tổng

tải

trọng

240

673.9daN / m2

g

p

433.9

n. ptc

1.2 200

phân

433.9

240daN / m2

bố

3.2.2. Xác định nội lực
Xác định nội lực bằng phần mềm SAFE

trên

1m2

bản:


21

Hình 3.15 Biểu đồ mô men trong sàn theo phương dọc nhà

Hình 3.16 Biểu đồ mô men trong sàn theo phương ngang nhà

Hình 3.17 Biểu đồ mô men trong dầm
3.2.3. Tính toán cốt thép

Hình 3.19. Bố trí cốt thép sàn

Hình 3.20. Bố trí cốt thép dầm
3.3. Đánh giá giải pháp sàn đề xuất với sàn bê tông cốt thép
Qua tính toán thiết kế hai hệ sàn liên hợp và sàn kết cấu sàn bê


22
tông cốt thép, thực hiện tổng hợp và so sánh khả năng chịu tải và tính
kinh tế của hai giải pháp sàn về việc sử dụng vật liệu và thi công như
sau:
Về tải trọng tác dụng: Kết quả so sánh Bảng 3.1 cho thấy, với
hai trường hợp chiều cao sàn đều lấy bằng 120mm, giải pháp sàn liên
hợp giảm 8% trọng lượng bản thân và chịu được tổng tải trọng là
840daN/m2 (tải trọng đã tổ hợp) lớn hơn 15% so với sàn bê tông cốt
thép thường;
Bảng 3.1 So sánh hai phương án sàn về tải trọng tác dụng
Đơn vị
tính

Sàn liên
hợp

Sàn bê
tông
cốt
thép

- Tĩnh tải

daN/m2

400

430

- Hoạt tải

daN/m2

200

200

daN/m2

840

713

Nội dung

STT

1

- Tĩnh tải + hoạt
tải (đã tổ hợp)

So sánh Sàn
BTCT với
sàn liên hợp
giảm 7.5%

tăng 15%

Về vật liệu sử dụng và nhân công thi công: kết quả so sánh thể
hiện Bảng 3.2
- Khối lượng bê tông sử dụng cho sàn liên hợp ít hơn so với
sàn BTCT (trong trường hợp này tiết kiệm 21% khối lượng bê tông
sàn) giảm tải trọng xuống móng;
- Lượng thép thanh sử dụng trong sàn liên hợp ít hơn rất nhiều
so với sàn thường bê tông cốt thép, tuy nhiên xét tổng quát tổng khối
lượng của tôn và thép thanh lớp hơn so với sàn bê tông cốt thép, cụ
thể là 20%;


23
Bảng 3.3 So sánh hai phương án sàn về vật liệu và nhân công
STT
1

Nội dung

Đơn vị
tính

Sàn
liên
hợp

Sàn bê
tông cốt
thép

So sánh Sàn
BTCT với
sàn liên hợp

Vật liệu
- Khối lượng bê
tông sàn
- Khối lượng
thép thanh
- Khối lượng tôn

m3

11.82

14.26

giảm 21%

kg

773.4

1663.6

giảm 115%

m2 (kg)

100
(1300)

0.00

tăng 100%

- Số cây chống

cây

66.0

140.0

giảm 112%

- Ván khuôn

m2

10.0

130.2

giảm 13 lần

2

Nhân công (Ván
khuôn, cốt thép,
bê tông)

công

27.0

60.0

giảm 45%

3

Chi phí (Vật liệu,
nhân công)

Triệu
đồng
/m2 sàn

0,76

1,30

giảm 1.7 lần

- Một sự khác biệt rõ rệt của sàn liên hợp với sàn bê tông cốt
thép là số lượng ván khuôn cây chống dùng cho thi công sàn. Trong
khi cây chống tiết kiệm đến 112% thì ván khuôn sử dụng giảm đến
13 lần. Như vậy, hiệu quả thi công là đặc điểm nổi bậc trong giải
pháp sàn liên hợp;
- Do những thuận lợi về mặt thi công của giải pháp sàn liên
hợp so với sàn bê tông cốt thép nên số nhân công thực hiện giảm
45% so với sàn bê tông cốt thép điều đó ảnh hưởng đến chi phí thi
công 1m2 sàn, ở khía cạnh này sự chênh lệch lên đến 1.7 lần giữa hai
giải pháp sàn.
3.4. Kết luận chương 3


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×