Đồ án Văn phòng viện dầu khí, phường Yên Hòa, quận Cầu Giấy, Hà Nội

các khẩu độ lớn; - Có khả năng khống chế sự hình thành vết nứt và độ võng; - Tiết kiệm được vật liệu bê tông và thép do việc sử dụng vật liệu cường độ cao. Mặc dù có những ưu điểm trên, nhưng do nhiều sự hạn chế ở nước ta về điều kiện thiết bị, điều kiện thi công, qui trình tính toán… nên kết cấu bê tông ứng lực trước gần như vắng bóng trong các công trình xây dựng dân dựng nói chung và kết cấu nhà cửa nói riêng. Trong khi đó thì ở các nước có nền khoa học công nghệ phát triển, hơn 75% tổng số khối lượng kết cấu ứng lực trước được dùng vào công trình nhà như ở Mỹ và Aủstralia, còn ở châu Âu thì tỷ lệ này chiếm khoảng 65%. Từ đầu những năm 1990 trở lại đây, trước yêu cầu xây dựng nhà nhiều tầng, nhà nhịp lớn tăng mạnh và do công nghệ nước ngoài được đưa vào nhiều hơn theo cùng với vốn đầu tư nước ngoài, công nghệ ứng lực trước đã bắt đầu được dùng trong kết cấu nhà cửa ở Việt Nam chủ yếu là trong thời kỳ đầu, công nghệ này đều do các hàng nước ngoài thực hiện trực tiếp hoặc hỗ trợ kỹ thuật (công trình nhà văn phòng cho thuê 63-65 Lý Thái Tổ - Hà Nội, Lake View Hotel – Hà Nội…) và họ đã sử dụng nó như một điều kiện lợi thế để cạnh tranh với các đơn vị xây dựng Việt Nam. Vì vậy, vài năm gần đây, các nhà chuyên môn trong nước đã và đang cố gắng thiết lập một quy trình ứng dụng công nghệ ứng lực trước (thiết kế, thi công…) thông qua một số dự án nghiên cứu khoa học hoặc công trình xây dựng thí điểm như: Nhà điều hành Đại học Quốc gia, Trung tâm thương mại Kim Liên… Đánh giá vai trò ứng lực trước trong hệ thống sàn Sở dĩ hệ thống sàn thường được quan tâm đến nhiều nhất khi áp dụng công nghệ ứng lực trước là do: đó là bộ phận kết cấu có chi phí đáng kể nhất, chiếm không dưới 50% tổng chi phí kết cấu toàn nhà tính trên một đơn vị diện tích sàn. Việc sử dụng bê tông cốt thép ứng lực trước sẽ tác động thuận lợi vào giá thành công trình theo hai hướng: - Thứ nhất, trọng lượng bản thân sàn được giảm nhẹ. Bề dày sàn ứng lực trước giảm xuống còn khoảng (65 - 80%) bề dày của sàn bê tông cốt thép bình thường với cùng kích thước nhịp và điều kiện tảI trọng. Khối lượng cốt thép cũng được giảm mạnh nhưng bù vào đó giá thành thép cường độ cao rất lớn ( gấp 3-4 lần thép xây dựng bình thường) nên chi phí về cốt thép không thay đổi bao nhiêu. Tuy vậy, việc giảm trọng lượng bản thân sàn sẽ kéo theo việc giảm khối lượng vật tư cho nhiều kết cấu khác như cột, tường, móng… và đảm bảo có lợi cho kết cấu nhà ở vùng chịu động đất do lực ngang quán tính giảm cùng với khối lượng sàn. - Thứ hai, tiến độ thi công sàn nhanh, do sử dụng bê tông mác cao kết hợp với phụ gia. Một số công trình đã được xây dựng cho thấy tiến độ thi công trung bình 7 - 10 ngày/tầng cho diện tích xây dựng 400 - 500 m2/ sàn. Công tác ván khuôn khá đơn giản nhất là đối với loại sàn không dầm, được dùng chủ yếu trong các công trình nhà nhiều tầng có sàn ứng lực trước. - Ngoài ra, việc mở rộng lưới cột, giảm chiều cao tầng nhà và các thiết bị, phụ kiện phục vụ cho việc gây ứng lực trước ngày càng được hoàn thiện, gọn nhẹ và hiệu quả, cũng đóng góp phần quan trọng vào sự thành công của sàn bê tông ứng lực trước. Phương pháp tạo ứng lực trước trong sàn Các sàn bê tông ứng lực trước ở Việt Nam hiện nay đều dùng phương pháp căng sau có hoặc không dính kết. Sau khi ván khuôn sàn được lắp dựng và kiểm tra theo đúng vị trí thiết kế, người ta tiến hành đặt cốt thép thường và cốt thép ứng lực trước cũng như các thiết bị neo. Để dảm bảo cho các cáp ứng lực trước phát huy tốt khả năng chịu lực, chúng được bố trí theo các đường tảI cáp định trước trên mặt bằng và trên mặt cắt sàn. Các phương pháp tính toán cấu kiện bê tông ứng lực trước Cấu kiện bê tông ƯLT được tính toán dựa trên ba quan niệm cơ bản sau đây: - Quan niệm thư nhất: ƯLT biến đổi bê tông thành một vật liệu đàn hồi. Quan niệm này coi bê tông ƯLT như vật liệu đàn hồi và tính toán theo lý thuyết đàn hồi. (Tính toán theo ứng suất cho phép). - Quan niệm thứ hai: ƯLT cho sự kết hợp của thép cường độ cao với bê tông. Quan niệm này coi bê tông ƯLT như BTCT và tính toán theo các trạng thái giới hạn.(Tính toán theo cường độ). - Quan niệm thứ ba: ƯLT nhằm đạt được cân bằng tải trọng. Quan niệm này coi ƯLT như một thành phần để cân bằng với một thành phần tảI trọng trên cấu kiện.(Tính toán theo phương pháp cân bằng tải trọng). Hiện nay, cả ba phương pháp tính toán đã trình bày ở trên được sử dụng cho bê tông ƯLT. Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng của nó. Việc lựa chọn quan niệm nào dùng để tính toán phụ thuộc vào hoàn cảnh và làm sao cho đơn giản hoá phân tích và thiết kế. Tuy nhiên, đối với hai phương pháp thiết kế đàn hồi và phương pháp thiết kế giới hạn, nếu một phương pháp được sử dụng trong thiết kế thì phương pháp kia được áp dụng để kiểm tra. Nếu phương pháp tính toán theo lý thuyết đàn hồi được sử dụng trong thiết kế thì cần phải kiểm tra cường độ giới hạn của tiết diện để tìm ra liệu cấu kiện có đủ cường độ chịu quá tải hay không. Nếu phương pháp tính toán theo giới hạn được sử dụng trong thiết kế thì phương pháp tính toán theo lý thuyết đàn hồi được áp dụng để xác định liệu tiết diện có chịu quá ứng suất dưới một trường hợp xác định của tải trọng. Số liệu tính toán Vật liệu Bêtông sử dụng loại cấp độ bền B25 có : Cốt thép ứng lực trước sử dụng loại cáp không dính kết T15, loại 1860 MPa, có các thông số: Diện tích tiết diện: As = 140 mm2 Đường kính ống ghen: D = 15,24 mm Đường kính vỏ: Dv = 20 mm Modul đàn hồi: Eps = 2.105 MPa = 2000 kN/mm2 Giới hạn bền của cáp: fpu = 1860 MPa = 1,86 kN/mm2 Thép thường CII: fy = 300MPa = 0,3 kN/mm2 Tiết diện các cấu kiện Chiều dày sàn: hs = 250 mm Kích thước cột r = 800 mm; r = 700 mm Kích thước dầm 2500x450 (mm) Kiểm tra chọc thủng Để kiểm tra điều kiện chọc thủng cho sàn ta kiểm tra tại vị trí nguy hiểm nhất. Do vậy ta kiểm tra cho sàn đặt trên cột C-5 ( là giao của trục C và trục 5). Kích thước cột: r = 800 mm Giá trị tải trọng tại vị trí cột C-5 như sau: Tĩnh tải: gtc = 6,74 kN/m2, gtt = 7,6 kN/m2. Hoạt tải: ptc = 1,4 kN/m2, ptt = 1,7 kN/m2. + Lực chọc thủng tính toán theo công thức sau: Pchọc thủng = (q + g).(l1 x l2- ( ac+ bc + 2 x h0 )2 ) (3-1) Trong đó: l1 x l2 là kích thước lưới cột l1 = 9 m ; l2 = 9 m ac , bc là kích thước mũ cột g, q là tĩnh tải, hoạt tải tác dụng lên sàn (kN/ m2) + Lực chống chọc thủng là: Pchống thủng = 0,75.Rbt.btb.h0. (3-2) Với: btb= 2.(ac + bc + 2h0 ) (3-3) Trong đó: ac , bc là kích thước cột đỡ sàn h0 = hs - a = 25 - 2 = 23 cm hs : chiều dày sàn a: khoảng cách từ mép trên sàn tới trọng tâm cốt thép chịu kéo. Chọn a = 2 cm. btb= 2 x ( 160 +160+ 2 x 23) = 732 cm. Vậy: Lực chọc thủng là: Pchọc thủng = (7,6+1,7 ).(9x9 - (1,6 + 1,6 + 2 x 0,2)2) = 632,8 (kN ). Bê tông chọn cấp độ bền B25 có Rbt = 1,05 MPa Lực chống chọc thủng: Pchống thủng = 0,75. 1,05.7320.230/1000 = 1326 (kN ) Pchống thủng > Pchọc thủng . Vậy sàn đảm bảo điều kiện chống chọc thủng khi không có ứng lực. Tính toán nội lực sàn Sơ đồ các dải tính Bản sàn được chia thành các dải trên cột và dải giữa nhịp, kích thước như sau: Dải trên cột trục giữa: bề rộng b = 1/2 (l1 + l2) Dải trên cột trục biên: bề rộng b= 1/4l Dải giữa nhịp: bề rộng b = 1/2l Phương pháp tính Sử dụng phần mềm Etabs V 9.7 cho bài toán không gian với các trường hợp tải trọng đã nêu ở phần tải trọng và tác động. Sau khi chạy nội lực trong Etabs ta kết hợp với phần mềm Safe để lấy nội lực của các dải bản.Tuy nhiên để tính thép thì chỉ cần lấy nội lực tại một số vị trí cần thiết. Chẳng hạn khi tính thép trên gối của dải cột , dải giữa nhịp thì cần lấy mô men âm có trị tuyệt đối lớn nhất (Mmin), khi tính thép ở nhịp của dải trên cột , dải giữa nhịp thì cần lấy giá trị mô men dương lớn nhất (Mmax). Hình 3-1: Sơ đồ tính toàn sàn Nội lực sàn Để đơn giản tính toán và thi công, đồng thời thiên về an toàn ta chỉ tính cốt thép ứng lực trước cho các dải bản trên cột và dải giữa nhịp có nội lực lớn, nguy hiểm nhất theo cả hai phương Từ nội lực của sàn ta rút ra nhận xét: + Đối với các dải trên cột dải bản qua trục C và qua trục 4 là hai dải bản theo 2 phương có nội lực lớn nhất. + Đối với các dải bản giữa nhịp thì dải bản giữa trục 4 - 5 và giữa trục C - D là hai dải bản theo có nội lực lớn nhất. + Do tính đối xứng nên chỉ xét dải trục C và giữa trục C - D Kết quả Nội lực được lấy từ phần mềm Safe V12 Mmin = - 262 kNm ( Dải MSA7 ) Mmax = 190 kNm ( Dải MSA6 ) Sau khi tổ hợp nội lực ta có biểu đồ mômen của các dải như sau: Hình 3-2: Biểu đồ mômen dải sàn trên cột trục C (kNm) – ComB1 Tính toán côt thép Chọn cốt thép Chọn thép cường độ cao T15 được bện thành bó, mỗi bó có 7 sợi, đường kính các sợi thép F5. Diện tích tiết diện: As = 140 mm2 Đường kính ống ghen: D = 15,24 mm Đường kính vỏ: Dv = 20 mm Modul đàn hồi: Eps = 2x105 MPa = 2000 kN/mm2 Giới hạn bền của cáp: fpu = 1860 MPa = 1,86 kN/mm2 Do sàn có bề dày h = 25 cm nên dự kiến chỉ đặt một lớp thép ứng lực trước, quỹ đạo thép uốn theo biểu đồ mômen của các dải (Hình 3-2). Thép thường CII: fy = 300MPa = 0,3 kN/mm2 Bêtông sử dụng loại cấp độ bền B25 có : Hàm lượng cốt thép thường trong Kết cấu sàn ứng lực trước được bố trí nhằm đảm bảo khả năng chống nứt và khả năng chịu lực của Kết cấu. Do thép ứng lực được căng sau và căng trong ống gen (công nghệ không bám dính) nên cốt thép thường trong bản chọn với hàm lượng không ít hơn 0,002A (A: diện tích tiết diện). Mặt khác cốt thép thường chọn loại có đường kính d ³ 12 mm, khoảng cách không lớn hơn 2.h hoặc 30 cm. Ta thấy với sàn đang tính có Với sàn không dầm, cốt thép thường phải đặt 2 lớp; chọn thép CII F12a375. Ta có diện tích chọn: > Vậy ta đặt thép thường theo cấu tạo: F 12a375. Tính các tổn hao ứng suất Trong quá trình làm việc, do rất nhiều nguyên nhân mà ứng suất trong cốt thép bị giảm đi (thậm chí bị triệt tiêu và hiệu quả của ứng lực trước hoàn toàn biến mất). Do đó việc đánh giá đầy đủ và chính xác các nguyên nhân gây ra hao tổn ứng suất trong cốt thép ứng lực trước là vấn đề hết sức quan trọng đối với việc thiết kế KCBT ứng lực trước. Căn cứ vào nguyên nhân gây hao tổn ứng suất, người ta chia ứng suất hao trong cốt thép ứng lực trước ra làm tám loại cơ bản sau: Do tính chùng ứng suất của cốt thép: sch Khi căng bằng phương pháp cơ học, ứng suất hao được tính bằng công thức sau (đối với thép sợi cường độ cao): (3-4) Trong đó ssp là trị số ứng suất trước giới hạn trong thép kéo căng, trị số này chọn theo chỉ dẫn 4.1( Kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau trong nhà nhiều tầng – PGS.TS Lê Thanh Huấn làm chủ biên). Trị số giới hạn ứng suất trước trong cốt thép căng ssp được quy định như sau : 0,2.Rsn + P £ s0 £ 0,8.Rsn – P (3-5) Trong đó : RHC : Là cường độ tiêu chuẩn của thép cường độ cao T15. P : Độ chênh lệch cho phép lấy bằng 0,05.ssp Þ 0,21.Rsn £ ssp £ 0,762.Rsn ssp £ 0,762.Rsn = 0,762.1680 = 1280,16 (MPa). Þ Chọn ssp = 1250 (MPa). Ta có: (MPa) Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và thiết bị căng: snh ứng suất hao snh xảy ra khi bê tông đông cứng trong điều kiện được dưỡng hộ nhiệt. Do công trình thi công trong điều kiện bình thường nên snh = 0. Do sự biến dạng của neo và sự ép sát các tấm đệm: sneo Khi đóng neo xuất hiện lực trượt nhẹ, các tấm đệm ép sát vào kết cấu trước khi neo chốt chặt, sự trượt này làm giảm ứng suất trong cáp căng. (3-6) Trong đó: L - chiều dài của cốt thép căng, mm. Trong phương pháp căng sau thì L là chiều dài đoạn thép trong cấu kiện. Để thiên về an toàn ta tính hao tổn sneo lớn nhất trong các đoạn thép bằng cách chọn L = Lmin; Lmin là đoạn thép ngắn nhất trong các đoạn thép ứng suất trước. Với các đoạn có chiều dài L30m thì căng thép ở hai đầu. Với đoạn có Lmin = 6,6 m nên căng cáp ở một đầu neo. l: tổng số biến dạng của bản thân neo, của khe hở tại neo, của sự ép sát các tấm đệm; l lấy theo số hiệu thực nghiệm. Do chưa có số liệu thực nghiệm lấy l = 2mm cho mỗi đầu neo; Esp = 2.104 kN/cm2 là môđun đàn hồi thép T15. Ta có: Do sự ma sát của cốt thép với thành ống: sms Trong phương pháp căng sau, sms được tính theo công thức: (3-7) Trong đó: e = 2,7183 là cơ số logarit tự nhiên. d,w: Hệ số xác định theo bảng 3.2 Do cốt thép đặt trong ống nhựa, ống với bề mặt bê tông là bó sợi tạo nên lõi mềm, nên theo bảng 3.2 ta có: w = 0,0015; d = 0,05. : chiều dài đoạn ống (m) kể từ thiết bị căng gần nhất tới tiết diện tính toán; Do ứng suất hao tổn tính trên toàn sợi cáp nên để thiên về an toàn ta tính cho sợi dài nhất có Lmax = 41 m > 30 m , cáp căng hai đầu nên hao tổn chỉ tính đến giữa nhịp, ta có = 41/2 = 20,5 m. q (rad): tổng số góc quay của trục cốt thép từ đầu đến giữa quỹ đạo. Có thể đo trực tiếp bằng thước tỷ lệ hoặc tính gần đúng bằng cách sau: Coi các đoạn cáp uốn cong là cạnh huyền của các tam giác tương ứng. Ta có :q =q1 + q2 + q3 + 2.q3 + 2.q3 + q6 Trong đó: qI là góc xoay của trục cốt thép (Xem quỹ đạo căng thép ƯLT). Cáp ứng lực trước được căng theo cả hai phương, lớp song song theo phương các trục B-F đặt dưới, lớp song song theo phương các trục 3-7 đặt trên, giả thiết lớp bảo vệ ống cáp phía trên (phía ngoài) là 30mm (trong đó đường kính thép thường lớp trên là 12mm, chiều dày lớp bảo vệ thép thường là abv=18mm). Khoảng cách lớn nhất từ trục cáp đến trục trung hoà của dải sàn: - Đối với lớp cáp nằm dưới (song song trục B-F): +Tại gối tựa: e1 = = 65 (mm) = 6,5 (cm). +Tại giữa nhịp: e2 = = 85 (mm) = 8,5 (cm). - Đối với lớp cáp nằm trên (song song trục 3-7): +Tại gối tựa: e1 = = 85 (mm) = 8,5 (cm). +Tại giữa nhịp: e2 = = 65 mm = 6,5 (cm). Dựa vào sơ đồ ta có giá trị các góc xoay sau: q1 = tgq1 = =0,02 rad; q2 = tgq2 = =0,01111 rad; q3 = tgq3 = =0,01555 rad; q4 = tgq4 = =0,02222 rad; q5 = tgq5 = =0,03111 rad; q6 = tgq3 = =0,02 rad; Vậy có: q = 0,02 + 0,01111 + 0,01555 + 2.0,02222 + 2.0,03111 + 0,02 = 0,173 rad. Ta có: Do từ biến của bê tông: stb Xảy ra sau một quá trình chịu nén lâu dài; đối với bê tông nặng: (3-8) Trong đó: k = 1 đối với bê tông đông cứng tự nhiên. R0 : cường độ khối vuông của bê tông lúc truyền ứng lực (buông cốt thép). sbH: ứng sức nén trước trong bê tông ở ngang mức trọng tâm của cốt thép kéo căng; tính sbH có kể đến các ứng suất hao đã có: sch, snh, sneo, sms. Trong trường hợp sử dụng phương pháp căng sau, ứng suất trước gây nén lệch tâm trong bê tông và ứng suất nén giảm khi có ngoại lực tác dụng. Ta chọn được sơ bộ: = 0,65 > 0,6 Do đó : stb = 400.1.( 0,65 - 0,3 ) = 140 ( MPa). Tổng tổn hao ứng suất + Hao tổn trong quá trình chế tạo: sh1 = sneo + sms = 60 + 52,96 = 112,96 (MPa). + Hao tổn trong quá trình sử dụng: sh2 = sch +stb = 79,61 + 140 = 219,61 (MPa). Tổng hao tổn ứng suất : sh = sh1 + sh2 = 112,96 + 219,61 = 332,57 (MPa). Tính thép ứng lực trước cho sàn Dựa vào biểu đồ nội lực tại các giải nguy hiểm nhất ta nhận thấy: để đơn giản tính toán và thi công, đồng thời thiên về an toàn thì chỉ cần tính cốt thép ứng lực trước cho các tiết diện trên gối và giữa nhịp. Đối với các dải trên cột và dải giữa nhịp ta thấy mô men lớn nhất theo cả hai phương có giá trị xấp xỉ gần bằng nhau nên ta chỉ tính thép cho phương có nội lực lớn nhất. Cụ thể chỉ cần tính thép cho các mặt cắt sau: + Mặt cắt chọn tính thép cho dải trên cột có: Mmin = 262 kNm + Mặt cắt chọn tính thép cho dải giữa nhịp có Mmax = 190 kNm Do tính chất của thép ứng lực trước kéo dài suốt cả dải nên cốt thép được tính chọn theo nội lực lớn nhất và đặt theo cả hai phương. Hình 3-3. Sơ đồ căng cáp ứng lực trước dọc trục Tính thép ứng lực trước theo điều kiện cường độ Điều kiện cường độ của cấu kiện tiết diện chữ nhật chịu uốn (xem sơ đồ): M£ Rb.b.x.(ho – 0,5.x) + Rs’.As’.(ho – a’) (3-9) Rb.b.x = Rs.As + Rsp.Asp – Rs’.As’ (3-9) Do cốt thép thường đặt đối xứng F12a375 nên có As = As’= 13,56 cm2 Thép CII có Rs = Rs’=280 MPa Vậy chiều cao vùng nén: Rb.b.x = Rsp.Asp Theo trên chọn lớp bảo vệ cốt thép thường là abv = 1,8 cm; vậy: a = a’ = 1,8+ = 2,4 cm; Do có hai lớp xen kẽ nhau nên: asp =1,8+1,2+= 4 cm và h0 = 25 – 4 =21 cm (khi thép ƯLT đặt trên) Và asp =1,8+1,2+2+= 6 cm và h0 = 25 – 6 =19 cm (khi thép ƯLT đặt dưới). Hệ số hạn chế chiều cao vùng nén: (3-10) trong đó: w - đặc trưng của miền bêtông chịu nén. w = d – 0,008.Rb = 0,85 – 0,008.14,5 = 0,734 (d = 0,85 với bêtông nặng). ssR – ứng suất trong cốt thép; ssR = RS + 400 - ssp Giá trị ssp được xác định với hệ số và kể đến các hao tổn ứng suất. ssp = 0,9.(1250 - 332,57) = 826 (MPa) Ta có: ssR = 1400 + 400 – 826 = 974 (MPa) Vậy: Tiết diện tính toán có b´h =450´22 cm. Sơ bộ chọn 13 bó cáp T15, mỗi bó 7 sợi F5, khoảng cách các bó là a = 375 mm; Để thiên và an toàn ta tính cáp cho lớp đặt dưới, tại vị trí trên cột thì bó này có chiều cao làm việc nhỏ hơn Ta có : Asp = 13´7´3,14´= 16,49 cm2. Điều kiện chiều cao vùng nén: Rbbx = Rsp.Asp x = = = 3,54 cm < xRh0 = 0,4´23 = 9,2 cm : Thoả mãn. Điều kiện cường độ: M £ Rnbx(ho – 0,5x) + Ra’As’(ho – a’) VP = 145´450´3,54´(23 - 0,5´3,54) + 2800´13,56´(16 – 2,4) = 3932373 (Kg.cm) = 39,33 (T.m) VT = M = 26,2 (T.m) Nhận thấy VT < VP nên điều kiện cường độ thoả mãn. Tính toán kiểm tra cường độ ở giai đoạn chế tạo Coi bê tông và cốt thép như 1 thể thống nhất, tính toán bêtông và cốt thép trong giai đoạn đàn hồi. Khi buông cốt thép ứng lực trước thì bê tông bị nén lại, ta phải kiểm tra khả năng chịu nén của bê tông khi chưa chịu tải trọng (chưa dỡ ván khuôn). Xét tiết diện của sàn b´h = 450´25 cm, tính toán sàn như 1 một cấu kiện chịu nén lệch tâm với lực gây nén có độ lớn như sau: (3-11) Trong đó: : Diện tích tiết diện của cáp cường độ cao. : giá trị ứng suất trong cáp, lấy giá trị ứng lực trước ngay sau khi chế tạo, có kể đến các hao tổn trong quá trình chế tạo: Ta có: (MPa) Thay số: N0 = 1137,04 ´16,49 = 187500 (Kg)=187,5 (T) + Tính toán ứng suất trong sàn: trong đó: esp = = = 6,5 (cm) J = = 399300 (cm4): mômen quán tính của tiết diện A = b.h = 450´25 = 9900 (cm2): diện tích của tiết diện. (kG/cm2) < R0 = 94,3 (kG/cm2) (kG/cm2) Với R0 : cường độ khối vuông của bê tông lúc truyền ứng lực (buông cốt thép), lấy Ro bằng 0,65 cường độ mác bêtông đang sử dụng: Ro = 0,65´145= 94,3 (kG/cm2). + Khi bê tông đạt 75% cường độ thì : 0,75´R0 = 0,75´94,3 =70,69 (kG/cm2) > (kG/cm2). Vậy khi bê tông đạt 75% cường độ ta có thể tiến hành căng ứng lực trước. Tính toán thép ứng lực trước theo điều kiện biến dạng Kết cấu sàn của công trình được tính theo yêu cầu không xuất hiện vết nứt. Giá trị nội lực kiểm tra khả năng chống nứt là giá trị tiêu chuẩn: Mtc = 25,4 (T.m). Khả năng chống nứt theo tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu uỗn xác định theo công thức: Mcrc = Rbt,ser.Wpl + Mrp (3-12) Trong đó: Rbt,ser : Khả năng chịu kéo của bêtông khi tính theo trạng tháI giới hạn 2, với bêtông cấp độ bền B25 có Rbt,ser = 16,0 (kG/cm2). Wpl : Mômen kháng chống nứt của tiết diện tương đương đối với mép chịu kéo. Mrp : Mômen do ứng lực trước No gây ra lấy đối với trục đi qua đỉnh lõi nằm xa nhất so với vùng bêtông chịu kéo cần kiểm tra chống nứt. M1 = No.(eo1 + r1) (3-13) r1 : khoảng cách từ đỉnh lõi nói trên tới trọng tâm tiết diện tương đương. eo1: độ lệch tâm của lực No lấy đối với trọng tâm tiết diện tương đương. Giá trị Wpl xác định theo công thức: Wpl = (3-14) Trong đó: - Mômen quán tính của tiết diện bêtông vùng nén, của cốt thép As và A’S lấy đối với trục trung hoà. Sk – Mômen tĩnh của diện tích vùng bêtông chịu kéo lấy đối với trục trung hoà. xo = 3,54 cm – chiều cao của vùng nén khi chưa xuất hiện vết nứt. Vị trí trục trung hoà được xác định từ điều kiện bằng không của mômen tĩnh của tiết diện tương đương: Sb + n.Ss’ – n.Ss – 0,5.(h - xo).Ak = 0 (3-15) Trong đó: n – hệ số quy đổi diện tích của cốt thép ra bêtông. n = = = 7. Ea, Eb : môđun đàn hồi của thép thường và của bêtông. Sb, Sa và Sa, - mômen tĩnh của diện tích bêtông vùng nén, của diện tích cốt thép Aa và A’s lấy đối với trục trung hoà. Ak : diện tích bêtông vùng kéo. Gọi l1, l2 (cm) là khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén và chịu kéo ngoài cùng. Ta có: Sb = b.xo.(l1 - ) (cm3) Ss = As.(l2 - a) = As.( h- l1 - a) (cm3) SS’ = A’s.(l1 - a) (cm3) Ak = (h - xo).b (cm2) Thay vào trên ta có: bxo(l1 - ) + dA’s´(l1 - a) – d´As´( h - l1 - a) - b´(h - xo)´(h - l1 - ) = 0 Û 450´3,54´(l1 - ) + 7´13,56´(l1 – 2,4) –7´13,56´(22 - l1 – 2,4) – 450´(25 – 3,54)´(25 – l1 - ) = 0 Û l1 = l2 = 11 cm Như vậy trục trung hoà của tiết diện tương đương trùng với trục trung hoà của tiết diện bêtông. Vậy có: Is = I’s = As´Zs2 = 13,56´(11– 2,4)2 = 1254 cm4. Ib = ´450´3,543 + 450´3,54´(11 - )= 137378 cm4. Sk = Ak´Zk = (h - xo)´b´(l2 - ) = (25 – 3,54)´450´(11- ) = 14703 cm3. Giá trị Wpl xác định như sau: Wpl = = 31489 cm3. Giá trị mômen do ứng lực trước No gây ra (có kể đến các tổn hao ứng suất), lấy đối với trục đi qua đỉnh lõi nằm xa nhất so với vùng bêtông chịu kéo cần kiểm tra chống nứt. Mrp = No.(eo1 + r1) (3-16) Với : r1 = l1 – a = 11– 2,4 = 8,6 cm eo1 = l2 – asp = 11– 6,0 = 5 cm No = Asp´sothực tế = Asp´(ssp - sh) = 16,49´(12500 - 3325,7) =151284 (Kg) Thay số: Mrp = No´(eo1 + r1) = 151284´(5 + 8,6) = 2057462 (Kgcm) Khả năng chống nứt theo tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu uỗn: Mcrc = Rbt,ser.Wpl + Mrp = 16´31489 + 2057462= 2561286 (Kgcm) Ta nhận thấy: Mcrc = 25,61 (Tm) > Mtc = 25,4 (Tm) KL: Cấu kiện đảm bảo khả năng chống nứt. Vậy các dải trên cột chọn 13 bó cáp T15, mỗi bó gồm 7 sợi F5, khoảng cách a =375 mm. Tính toán kiểm tra độ võng toàn phần của sàn Xác định tải trọng Sàn có nhiều dải bản có kích thước khác nhau, khi kiểm tra để thiên về an toàn ta lấy kích thước dải bản lớn nhất. - Kích thước dải bản : bxh = 450 x 25 (cm) - Tĩnh tải: gtc = 674 Kg/m2, gtt = 760 Kg/m2. - Hoạt tải: ptc = 140 Kg/m2, ptt = 170 Kg/m2. (phần dài hạn của hoạt tải là: 30 Kg/m2). - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dài hạn: gtcdh = 674 + 30 = 704 Kg/m2 - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng ngắn hạn: Ptcngh = 140 – 30 = 110 Kg/m2 - Các tính toán không kể đến tải trọng gió, động đất. - Với dải bản rộng b = 4,5 m ta có tải trọng phân bố theo chiều dài: qtcdh = 704 x 4,5 = 3168 Kg/m qtcngh = 110 x 4,5 = 495 Kg/m Xác định nội lực Mô men uốn do tải trọng tiêu chuẩn ngắn hạn: M1 Theo phương pháp thiết kế trực tiếp, tổng mô men tính toán của nhịp: Mô men âm tại tiết diện mép cột : M(-) = 0,65. M01 Mô men dương tại tiết diện giữa nhịp: M(+) = 0,35. M01 Khi tính võng, tại giữa nhịp có thể lấy: M1 = 0,4 x M01 = 0,4 x 3960 = 1584 kgm Mô men uốn do tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dài hạn: M2 Theo phương pháp thiết kế trực tiếp, tổng mô men tính toán của nhịp: Khi tính võng, tại giữa nhịp có thể lấy: M2 = 0,4 x M02 = 0,4 x 32076 = 12830,4 (Kgm) Tính độ võng toàn sàn Độ võng toàn bộ được xác định theo công thức : (3-17) Trong đó: : Độ võng do tác dụng của tải trọng ngắn hạn : Độ võng do tảI trọng thường xuyên tác dụng dài hạn : Độ vồng do tác động tức thời của lực nén trước N0 đặt lệch tâm : Độ vồng do tác động của các biến dạng từ biến. Tính - Tính (theo sách kết cấu bê tông WLT căng sau trong nhà nhiều tầng – PGS.TS Lê Thanh Huấn chủ biên) : hệ số kể đến tác động của tair trọng, đựoc lấy bằng 0,45 cho tải trọng ngắn hạn. - Tính - Cánh tay đòn nội lực Zb đựoc xác định theo công thức - Hệ số với (cốt thép sợi): Ta có: Wpl = 31489 cm Thay vào công thức: , vùng kéo không xuất hiện vết nứt, vậy ta lấy giá trị để tính toán. Lúc này ta có: - Tính độ cong ở giữa nhịp do tác dụng ngắn hạn của tảI trọng với =0,9: - Tính : Tính - Tính (theo sách kết cấu bê tông WLT căng sau trong nhà nhiều tầng – PGS.TS Lê Thanh Huấn chủ biên) : hệ số kể đến tác động của tải trọng, đựoc lấy bằng 0,15 cho tải trọng dài hạn. - Tính - Cánh tay đòn nội lực Zb đựoc xác định theo công thức - Hệ số với (tải trọng dài hạn): Wpl = 31489 cm Thay vào công thức: , vùng kéo không xuất hiện vết nứt, vậy ta lấy giá trị để tính toán. Lúc này ta có: - Tính độ cong ở giữa nhịp do tác dụng ngắn hạn của tảI trọng với =0,9: Tính Công thức tính độ cong gây ra do từ biến của bê tông khi cấu kiện vồng lên do tác dụng của ứng suất trước theo điều 11.2-đề tài KHCN RD 24-02: (3-18) Trong đó: ; Ta có =14 kN/cm2 Vậy có: (1/cm) - Tính : (cm). Tính Do lực nén trước theo phương pháp cân bằng tải trọng với việc việc sử dụng phần mềm ETABS theo trình tự sau: Tính mô men do lực căng cáp gây ra: MT = n.z0.p (3-19) Tính lực phân bố do lực căng cáp ở nhịp: (3-20) Tính lực phân bố do lực căng cáp ở gối: (3-21) Trong đó: n: Số sợi cáp trong dải tính toán. z0: Khoảng cách giữa trục đặt lực kéo và trọng tâm cáp ở giữa nhịp. p :Lực kéo cáp trong tiết diện khảo sát = 1,374 cm2 diện tích 1 bện cáp cường độ cao. : giá trị ứng suất trong cáp, lấy giá trị ứng lực trước ngay sau khi chế tạo, có kể đến các hao tổn trong quá trình chế tạo: Thay số vào ta có : p = 11370 x 1,374 = 15622 (Kg) ln : chiều dài nhịp dầm quy ước ở nhịp. : chiều dài nhịp dầm quy ước ở gối.