Đồ án Thiết kế chung cư Đông Hưng 1

CHƯƠNG 3: TÍNH SÀN 3.1. CẤU TẠO SÀN Hình 3.1 Các lớp cấu tạo bản sàn Ghi chú: Ở đây, đối với những sàn ở khu vệ sinh do dùng vật liệu chống thấm cĩ dung trọng nhỏ và độ dày lớp chống thấm khơng lớn nên ta bỏ qua tải trọng của các lớp chống thấm. 3.2. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM SÀN a. Kích thước tiết diện dầm Chiều cao dầm được chọn sơ bộ theo công thức sau: hd = (3.1) trong đĩ: md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng: md = 12 16 - đối với dầm khung nhiều nhịp; md = 8 12 - đối với dầm khung một nhịp; md = 12 20 – đối với dầm phụ; ld: nhịp dầm. Bề rộng dầm được chọn theo cơng thức sau: (3.2) Kích thước dầm được trình bày trong bảng 3.1 Bảng 3.1: Sơ bộ chọn kích thước dầm Ký hiệu Nhịp dầm (m) Hệ số Chiều cao (cm) Bề rộng (cm) Chọn tiết diện (cmxcm) D1 8 12 66.6 33.3 70x30 D2 8 15 53.3 26.6 50x25 D3 8 12 66.6 33.3 70x30 D4 8 12 66.6 33.3 70x30 D5 8 15 53.3 26.6 50x25 D6 6.1 14 43.5 21.7 50x25 D7 6.1 14 43.5 21.7 50x25 D8 8.4 12 70 23 70x30 D9 8.4 15 56 28 50x25 D10 8.4 12 70 23 70x30 D11 8 14 57.1 28.5 50x25 D12 8 12 66.6 33.3 70x30 D13 8 15 53.3 26.6 50x25 D14 8.4 14 60 30 70x30 D15 4 14 30.6 15.3 30x25 D16 8.4 15 56 28 50x25 D17 4.8 14 34.28 17.14 50x25 D18 2.2 12 18 9 30x25 D19 1.6 12 13.3 6.667 30x25 D20 1.3 12 10.8 5.4 30x25 D21 1.9 12 15.8 7.9 30x25 D22 3.8 12 31.6 15.8 50x25 b. Xác định chiều dày bản sàn hs Chiều dày bản sàn được chọn sơ bộ theo cơng thức sau: (3.3) trong đĩ: D = 0.81.4  hệ số phụ thuộc tải trọng; ms = 3035 đối với sàn làm việc 1 phương; ms = 4045 đối với sàn làm việc 2 phương; l - độ dài cạnh ngắn của sàn. Chiều dày sàn được trình bày trong bảng 3.2 Bảng 3.2: Sơ bộ chọn chiều dày sàn Ký hiệu Cạnh ngắn ln (m) Cạnh dài ld (m) Tỉ số ld/ln Loại dầm Hệ số D Hệ số ms Diện tích (m2) Chiều dày (cm) S1 4 4 1 sàn 2 phương 1.1 40 16 10 S2 4 4.2 1.05 sàn 2 phương 1.1 40 16.8 10 S3 3.7 6.3 1.70 sàn 2 phương 1.1 35 23.31 11 S4 3 6.3 2.1 sàn 1 phương 1.1 40 18.9 8 S5 3 8 2.6 sàn 1 phương 1.1 35 24 9 S6 3 5.6 1.86 sàn 2 phương 1.1 35 16.8 9 S7 1.5 8 5.33 sàn 1 phương 1.1 35 12 4 S8 1.3 4 3.07 sàn 1 phương 1.1 35 5.2 4 S9 1.9 4.5 2.3 sàn 1 phương 1.1 35 8.55 6 S10 3.4 3.7 1.08 sàn 2 phương 1.1 40 12.58 9 Sơ bộ chọn chiều dày bản hs = 100mm 3.3. TẢI TRỌNG TRUYỀN LÊN CÁC SÀN Tải trọng tác dụng lên sàn gồm có: a. Trọng lượng bản thân sàn và các lớp cấu tạo Cơng thức tính: gs = (daN/m2 ) (3.4) trong đĩ: gi - khối lượng riêng của lớp thứ i; ni – hệ số độ tin cây; - độ dày lớp thứ i. Các lớp cấu tạo sàn được thể hiện ở dưới: Hình 3.3: Các lớp cấu tạo sàn Kết quả tính tốn được trình bày trong bảng 3.3. Bảng 3.3: Xác định trọng lượng các lớp cấu tạo STT Các lớp cấu tạo gi (daN/m3) ni gctc (daN/m2) gctt (daN/m2) 1 Gạch Ceramic 2000 10 1.1 20 22 2 Vữa lĩt 1800 30 1.3 54 70.2 3 Sàn BTCT 2500 100 1.1 250 275 4 Vữa trát trần 1800 15 1.3 27 35.1 5 Trần treo 1.2 100 120 Tổng 451 522.3 gstt = 522.3 (daN/m2) b. Trọng lượng tường ngăn Trọng lượng tường ngăn trên sàn được qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn (cách tính này đơn giản mang tính chất gần đúng). Tải trọng tường ngăn cĩ xét đến sự giảm tải (trừ đi 30% diện tích lỗ cửa) được tính theo cơng thức: gtqđ = (3.5) trong đĩ: n – hệ số tin độ cậy; lt – chiều dài tường; ht – chiều cao tường; - trọng lượng đơn vị tường tiêu chuẩn, =180daN/m2 (tường xây 100). Kết quả tính tốn được trình bày trong bảng 3.4 Bảng 3.4: Tính tải trọng tường qui đổi Ký hiệu Diện tích sàn A Chiều dài tường lt (m) Chiều cao tường ht h(m) (daN/m2) Hệ số độ tin cậy n Trị tiêu chuẩn trọng lượng tường qui đổi gtct (daN/m2) Trọng lượng tường qui đổi gtqđ(daN/m2) S1 16 15.4 2.8 180 1.3 339.57 441.44 S3 23.31 6.3 2.8 180 1.3 95.35 123.96 S10 12.5 7.1 2.8 180 1.3 200.39 260.50 Ghi chú: Chọn sàn S1 cĩ mật độ tường nhiều nhất để xác định tải trọng tường qui đổi (đơn giản trong tính tốn và thiên về an tồn). 2. Tải trọng tạm thời Tải trọng tạm thời (hoạt tải) tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn lấy theo bảng 3 TCVN 2737-1995: pstt = ptc.n (daN/m2) (3.6) trong đĩ: ptc – tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 TCVN 2737- 1995 phụ thuộc vào cơng năng cụ thể của từng phịng; n – hệ số vượt tải, theo TCVN 2737- 1995: n = 1.3 ptc < 200 daN/m2 n = 1.2 ptc 200 daN/m2 Theo TCVN 2737-1995, khi tính bản sàn, tải trọng tồn phần trong bảng 3 được phép giảm tải như sau: Đối với các phịng ở mục 1,2,3,4,5 bảng 3 nhân với hệ số (A > A1 = 9m2) (3.7) Đối với các phịng ở mục 6,7,8,9,10,12,14 bảng 3 nhân với hệ số (A > A2 = 36m2) (3.8) Kết quả tính tốn được trình bày trong bảng 3.5. Bảng 3.5: Hoạt tải tính toán các ô sàn Ký hiệu Công năng Diện tích(m2) Hệ số Hoạt tải tiêu chuẩn (daN/m2) Hệ số vượt tải n Hoạt tải tính toán (daN/m2) S1 Phịng khách, phịng ăn, buồng vệ sinh, phịng tắm,bếp 16 0.85 150 1.3 165.75 S2 Phịng khách, phịng ăn, buồng vệ sinh, phịng tắm,bếp 16.8 0.84 150 1.3 163.8 S3 Hành lang 23.31 0.77 300 1.2 278.21 S4 Nhà kho 18.9 0.81 300 1.2 293.05 S5 Hành lang 24 0.77 300 1.2 278.21 S6 Hành lang 16.8 0.84 300 1.2 302.09 S7 Ban công 12 0.91 400 1.2 441.41 S8 Ban công 5.2 1 400 1.2 480 S9 Ban công 8.55 1 400 1.2 480 S10 Hành lang 12.5 1 300 1.2 360 3.4. CÔNG THỨC TÍNH TOÁN a. Sàn bản kê - Khi a = < 2 thì bản được xem là bản kê, lúc này bản làm việc theo hai phương l2, l1: cạnh dài và cạnh ngắn cuả ô bản. - Tính toán ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi: Tùy theo điều kiện liên kết cuả bản với các tường hoặc dầm bêtông cốt thép xung quanh mà chọn sơ đồ tính bản cho thích hợp (có 10 ô bản). Hính 3.4. Bản sàn làm việc theo 2 phương - Công thức tính moment + Moment dương lớn nhất ở giữa bản M1 = mi1.P (daNm/m) (3.9) M2 = mi2.P (daNm/m) (3.10) + Moment âm lớn nhất ở gối: MI = ki1.P (daNm/m) (3.11) MII = ki2.P (daNm/m) (3.12) trong đó: i = ký hiệu ô bản đang xét (i=1,2,11) 1,2 = chỉ phương đang xét là l1 hay l2 l1,l2 = nhịp tính toán cuả ô bản là khoảng cách giữa các trục gối tựa. P = tổng tải trọng tác dụng lên ô bản. P = (p+g).l1.l2 Vơí p: Hoạt tải tính toán (daN/m2); g: Tĩnh tải tính toán (daN/m2); mi1, mi2,ki1,ki2 = các hệ số phụ thuộc vào hệ số . -Công thức tính cốt thép + Ở nhịp: * Theo phương cạnh ngắn: (3.13) (3.14) (3.15) m1 = (3.16) * Theo phương cạnh dài (3.17) (3.18) (3.19) m2 = (3.20) + Ở gối: * Theo phương cạnh ngắn: (3.21) (3.22) (3.23) mI = (3.24) * Theo phương cạnh dài: (3.25) (3.26) (3.27) mII = (3.28) - Kiểm tra hàm lượng cốt thép m theo điều kiện sau (3.29) trong đó: m min =0.05%( theo bảng 37 TCVN 356:2005); 3.59%; Giá trị hợp lý nằm trong khoảng 0.3% 0.9%. b. Sàn bản dầm - Khi a = > 2 thì bản được xem là bản dầm, lúc này bản làm việc theo 1 phương (phương cạnh ngắn) + Đối với những bản console có sơ đồ tính: Hình 3.5. Bản sàn làm việc như console Cách tính: Cắt bản theo cạnh ngắn vơí bề rộng b=1m để tính như dầm console + Moment: tại đầu ngàm : M- = (3.30) trong đó : qb = (p +q).b; (3.31) Cách tính thép tương tự như sàn bản kê. ¨Đối với những bản console có sơ đồ tính: HÌNH 3.6. Bản sàn làm viêc như console có gối tựa Cách tính: cắt bản theo cạnh ngắn vơí bề rộng b=1m để tính như dầm ngàm và 1 đầu tựa đơn. + Moment: Tại gối: M- = (3.32) Tại nhịp: M+ = (3.33) trong đó: qb = (p +q).b. Cách tính thép tương tự như sàn bản kê. ¨ Đối với những bản ngàm 2 cạnh: Hình 3.7. Bàn sàn làm việc chủ yếu theo 1 phương có 2 đầu ngàm Cách tính: cắt bản theo cạnh ngắn vơí bề rộng b=1m để tính như dầm có 2 đầu ngàm. + Moment: Tại gối: M- = (3.34) Tại nhịp : M+ = (3.35) trong đó: qb = (p +q).b. Cách tính thép tương tự như sàn bản kê. 3.5. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 3.5.1. Sàn 2 phương Xét các ô sàn S1;S2;S3;S6 có: - Để đơn giản tính toán chọn sơ bộ tiết diện dầm chính (3070) dầm phụ(25 50)cm, sàn 2 phương ngàm các ô sàn trên làm việc theo sơ đồ 9 (tức ngàm 4 cạnh). Sơ đồ tính của ô bản số 9 Hình 3.7. Bàn sàn làm việc theo 2 phương Xác định nội lực Bảng 3.6: Tải trọng tác dụng lên các ô bản Tên ô bản Loại ô l1 (m) l2 (m) l2/l1 g (daN/ m2) p (daN/ m2) g+p (daN/ m2) P (daN) S1 9 4 4 1 963.74 165.75 1129.4 18070.4 S2 9 4 4.2 1.1 522.3 163.8 686.1 11526.5 S3 9 3.7 6.3 1.7 522.3 278.21 800.5 18659.6 S6 9 3 5.6 1.9 522.3 302.09 824.4 13849.9 S10 9 3.4 3.7 1.1 782.8 360 1142.8 14376.4 Bảng 3.7: Xác định moment ở nhịp và gối trong từng ô sàn Tên ô bản M91 M1+ (daNm/ m) M92 M2+ (daNm/ m) k91 MI+ (daNm/ m) k92 MII+ (daNm/ m) S1 0.0179 323.5 0.0179 323.5 0.0417 753.5 0.0417 753.5 S2 0.0194 223.8 0.0161 185.6 0.0450 518.7 0.0372 426.5 S3 0.0200 373.2 0.0069 128.7 0.0438 817.3 0.0152 283.6 S6 0.0190 263.1 0.0052 72 0.0408 564.9 0.0113 156.5 S10 0.0194 278.9 0.0161 231.5 0.0450 646.9 0.0372 534.8 Tính toán cốt thép Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: + a1 =1.5cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bêtông chịu kéo. + a2 = 2cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh dài đến mép bêtông chịu kéo. ho chiều cao có ích của tiết diện ho1 = hs – a1 = 10 - 1.5 =8.5 cm ho2 = hs – a2 = 10 - 2 = 8 cm Bềâ rộng tính toán của dải bản b = 100cm - Đặc trưng vật liệu tương tự ở mục 2.2 Chương 2 - Các công thức tính thép tương tự ở mục 3.4 Chương 3 Kết quả tính toán đựơc trình bày trong bảng 3.8 Bảng 3.8: Tính và chọn thép sàn 2 phương Ký hiệu Vị trí Giá trị moment (daNm/m) b (cm) h01 (cm) h02 (cm) A (cm2/m) Chọn thép m% Nhận xét f a Fachon (cm2/m) S1 M1 323.5 100 8.5 0.034 0.036 1.89 6 150 1.89 0.22 thỏa M2 323.5 100 8 0.038 0.038 1.91 6 150 1.89 0.24 thỏa MI 753.5 100 8.5 0.080 0.083 4.39 8 110 4.57 0.53 thỏa MII 753.5 100 8 0.090 0.094 4.65 8 110 4.57 0.57 thỏa S2 M1 223.8 100 8.5 0.024 0.024 1.27 6 200 1.41 0.16 thỏa M2 185.6 100 8 0.022 0.022 1.13 6 200 1.41 0.17 thỏa MI 518.7 100 8.5 0.057 0.058 3.09 8 160 3.14 0.36 thỏa MII 426.5 100 8 0.054 0.055 2.7 8 180 2.79 0.35 thỏa S3 M1 373.2 100 8.5 0.039 0.039 2.09 6 140 2.02 0.23 thỏa M2 128.7 100 8 0.015 0.015 0.75 6 200 1.41 0.17 thỏa MI 817.3 100 8.5 0.087 0.091 4.78 8 110 4.57 0.53 thỏa MII 383.6 100 8 0.046 0.047 2.33 8 200 2.5 0.31 thỏa S6 M1 263.1 100 8.5 0.028 0.028 1.47 6 200 1.41 0.17 thỏa M2 72 100 8 0.009 0.009 0.44 6 200 1.41 0.18 thỏa MI 564.9 100 8.5 0.060 0.061 3.25 8 160 3.35 0.39 thỏa MII 156.5 100 8 0.018 0.018 0.89 8 200 2.5 0.31 thỏa S10 M1 278.9 100 8.5 0.029 0.029 1.54 6 180 1.57 0.18 thỏa M2 231.5 100 8 0.028 0.028 1.41 6 200 1.41 0.17 thỏa MI 817.3 100 8.5 0.087 0.091 4.79 8 110 4.57 0.53 thỏa MII 283.6 100 8 0.034 0.035 1.71 8 200 2.51 0.31 thỏa Bố trí thép sàn Cốt thép được bố trí trong bản vẽ KC – 01/08. 3.5.2. Sàn 1 phương 1. Xét các ô sàn S7, S8 và S9. - Để đơn giản tính toán chọn sơ bộ tiết diện dầm chính (3070) dầm phụ(2550)cm. - Các ô sàn S7;S8;S9 có: sàn 1 phương - Các giả thiết khi tính toán: + Các ô bản loại dầm được tính như ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô kế cận. + Các ô bản đựơc tính theo sơ đồ đàn hồi. + Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạhnh ngắn để tính toán. + Nhịp tính toán là khoảng cách giữa tim mép dầm. a. Sơ đồ tính của sàn Hình 3.8. Bàn sàn làm việc theo 1 phương có gối tựa b. Xác định nội lực Kết quả tính toán được trính bày trong bảng 3.9 Bảng 3.9: Xác định nội lực Ký hiệu Nhịp l (m) g (daN/ m2) p (daN/ m2) q = q+p (daN/ m2) Giá trị moment Mg (daNm) Mnh (daNm) S7 1.5 522.3 441.4 963.7 271 152.4 S8 1.3 522.3 480 1002.3 211.7 119.1 S9 1.9 522.3 480 1002.3 452.3 254.41 c. Tính toán cốt thép Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 1.5cm : khoảng cách từ trọng tâm cát thép đến mép bêtông chịu kéo. ho : chiều cao có ích của tiết diện ho = hs – a = 10 – 1.5 = 8.5cm b =100cm : bề rộng tính toán của dải bản Đặc trưng vật liệu tương tự ở mục 2.2 Chương 2 Các công thức tính thép tương tự ở mục 3.4 Chương 3 Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.10 Bảng 3.10: Bảng tính và chọn thép Ký hiệu Vị trí Giá trị moment (daNm) b (cm) ho (cm) A (cm2) chọn thép % Nhận xét a Fachon (cm2) S7 Gối 271 100 8.5 0.028 0.028 1.47 8 200 2.51 0.3 thỏa Nhịp 152.4 100 8.5 0.016 0.016 0.84 6 200 1.41 0.2 thỏa S8 Gối 211.7 100 8.5 0.023 0.023 1.21 8 200 2.51 0.3 thỏa Nhịp 119.1 100 8.5 0.012 0.012 0.66 6 200 1.41 0.2 thỏa S9 Gối 452.3 100 8.5 0.048 0.049 2.58 8 200 2.51 0.3 thỏa Nhịp 254.4 100 8.5 0.027 0.027 1.44 6 200 1.41 0.2 thỏa d. Bố trí cốt thép Cốt thép được bố trí trong bản vẽ KC – 01/08. 2. Xét các ô sàn S4 và S5 - Để đơn giản tính toán chọn sơ bộ tiết diện dầm chính (3070) dầm phụ(25 50)cm. - Các ô sàn S4;S5 có: sàn 1 phương ngàm - Các giả thiết khi tính toán: + Các ô bản loại dầm được tính như ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô kế cận. + Các ô bản đựơc tính theo sơ đồ đàn hồi. + Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạhnh ngắn để tính toán. + Nhịp tính toán là khoảng cách giữa tim mép dầm Sơ đồ tính của sàn Hình 3.9. Bản sàn làm việc chủ yếu 1 phương có 2 đầu ngàm Xác định nội lực Kết quả tính toán được trính bày trong bảng 3.11 Bảng 3.11: Xác định nội lực của ô bản S4&S5 Ký hiệu Nhịp l (m) g (daN/ m2) p (daN/ m2) q = q+p (daN/ m2) Giá trị moment Mg (daNm) Mnh (daNm) S4 3 522.3 293.1 815.4 611.5 305.7 S5 3 522.3 278.2 805.3 603.9 301.9 Tính toán cốt thép Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 1.5cm : khoảng cách từ trọng tâm cát thép đến mép bêtông chịu kéo. ho : chiều cao có ích của tiết diện ho = hs – a = 10 – 1.5 = 8.5cm b =100cm : bề rộng tính toán của dải bản Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.12 Bảng 3.12: Bảng tính và chọn thép Ký hiệu Vị trí Giá trị moment (daNm) b (cm) ho (cm) A (cm2) chọn thép % Nhận xét F a Fachon (cm2) S4 Gối 611.5 100 8.5 0.065 0.067 3.54 8 140 2.50 0.41 thỏa Nhịp 305.7 100 8.5 0.033 0.033 1.72 6 160 1.41 0.2 thỏa S5 Gối 603.9 100 8.5 0.064 0.067 3.5 8 140 2.50 0.41 thỏa Nhịp 301.9 100 8.5 0.032 0.033 1.72 6 160 1.41 0.2 thỏa d. Bố trí cốt thép Cốt thép được bố trí trong bản vẽ KC – 01/08. 3.6. Tính toán và kiểm tra độ võng  Điều kiện về độ võng f< [f]= 25mm trong đó: f : Độ võng tính toán; [f] : Độ võng giới hạn lấy theo bảng 4 TCVN 356 – 2005. Tính độ võng giống như đối với dầm đơn giản 2 đầu ngàm. 3.6.1. Sàn 1 phương Tính độ võng của ô sàn S5 Ta có: f (3.36) trong đó: ( theo phụ lục F TCVN 356 -2005); M = 301.9 ( daNm); C = 2 : Khi tải trọng tác dụng dài hạn ; B = kd x Eb x Jtđ ; trong đó: kd = 0.85 : Hệ số xét đến biến dạng dẻo của bêtông; Jtđ = ; Eb = 2.9x105 daN/cm2 ; B = 0.85 x 2.9 x105 x8333.3 = 20541 x105 cm2 ; Khi đó: f = = 0.27 cm = 2.7 mm f = 2.7mm thoả 3.6.2. Sàn 2 phương Tính độ võng của ô sàn S2 a. Theo phương cạnh dài ( l2 = 4.2m) Ta có: f trong đó: ( theo phụ lục F TCVN 356 -2005) ; M = 194 ( daNm ); C = 2 : Khi tải trọng tác dụng dài hạn; B = kd x Eb x Jtđ ; trong đó: kd = 0.85 : Hệ số xét đến biến dạng dẻo của bêtông; Jtđ = ; Eb = 2.9x105 daN/cm2 ; B = 0.85 x 2.9 x105 x8333.3 = 20541 x105 cm2 ; Khi đó: f= = 0.34cm = 3.4mm f = 3.4 mm thoả b. Theo phương cạnh ngắn (l1 = 4m) Ta có: f trong đó: ( theo phụ lục F TCVN 356 -2005); M = 233.8 ( daNm ); C = 2 : Khi tải trọng tác dụng dài hạn; B = kd x Eb x Jtđ ; trong đó: kd = 0.85 : Hệ số xét đến biến dạng dẻo của bêtông; Jtđ = ; Eb = 2.9x105 daN/cm2 ; B = 0.85 x 2.9 x105 x8333.3 = 20541 x105 cm2; Khi đó: f = = 0.37 cm = 3.7mm f = 3.7mm thỏa 3.7. KẾT LUẬN Các kết quả tính toán đều thỏa mãn khả năng chịu lực và các điều kiện kiểm tra nên các giả thiết ban đầu là hợp lý.