CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

2.1. Mặt bằng sàn tầng điển hìnhChọn sàn điền hình tầng 5 để tính toán.

Hình 2.1 Mặt bằng bố trí hệ dầm sườn

1

2.2. Chọn sơ bộ kích thước2.2.1. Chọn sơ bộ chiều dày sàn

Vì chiều dày ô các ô sàn là tương tự nhau nên lấy ô sàn có kích thước lớn nhất để tính chiều dày sau đó bố trí chung cho toàn bộ mặt bằng.

Chiều dày ô sàn xác định theo công thức:

Trong đó: D= 0.8÷1.4.m= 30÷35 bản dầm.

=40÷45 bản kê 4 cạnh.Lmin: chiều dài nhịp ngắn.

Chọn ô sàn có kích thước lớn nhất tính sơ bộ 8000x6500mm.

chọn chiều dày ô sàn 120 mm.

Cấu tạo các lớp sàn như sau:Vẽ hình

Lớp gạch ceramic dày 10mm, = 20 kN/m3

Lớp vữa lót dày 20mm, = 18 kN/m3

Bản bê tông cốt thép dày 100mm, = 25 kN/m3

Lớp vữa trát dày 15mm, = 18 kN/m3

Đối với sàn thường xuyên tiếp xúc với nước (sàn vệ sinh, sàn mái) thì cấu tạo có thêm một lớp chống thấm.

2.2.2. Chọn sơ bộ kích thước dầm Dầm chính:

Chọn hdcxbdc=600x300 mm

Dầm phụ:

Chọn hdpxbdp=400x200 mm

2.2.3. Tải trọng tác dụng lên sàn2.2.3.1.Tỉnh tải

2

Tĩnh tải tác dụng lên sàn bao gồm trọng lượng bản thân bản BTCT, trọng lượng các lớp hoàn thiện, đường ống thiết bị và trọng lượng tường xây trên sàn. Tải trọng sàn thường

Bảng 2.1: Tải trọng sàn thường

SốLoại vật liệu

Chiều dày

γi Hệ số ght

TT (cm) (kN/m3) vượt tải, (n) (kN/m2)

1 Gạch lát nền Ceramic 1 20 1.1 0.222 Vữa lót nền 2 18 1.3 0.4683 Bản BTCT 12 25 1.1 3.34 Vữa trát trần 2 18 1.3 0.468

Các lớp hoàn thiện sàn thường 4.456

Bảng 2.2: Tải trọng sàn mái, sàn vệ sinh

SốLoại vật liệu

Chiều dày

γi Hệ số ght

TT (cm) (kN/m3) vượt tải, (n) (kN/m2)

1 Gạch lát nền Ceramic 1 20 1.1 0.222 Vữa lót nền 2 18 1.3 0.4682 Bản BTCT 12 25 1.1 3.33 Lớp chống thấm sàn 1 22 1.2 0.2644 Vữa trát trần 2 18 1.3 0.4685 Đường ống, thiết bị 0.5

Các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh 5.22

Tải trọng tườngTải trọng phân bố:

Trong đó: ht: chiều cao của tường. bt: bề rộng tường, chọn. lt: chiều dài của tường. γt: khối lượng riêng của tường gạch lỗ, γt= 1.8 (kN/m3). n: hệ số vượt tải, n=1.1.

: diện tích ô sàn chứa tường.Bảng 2.3: Tải trọng tường

Ô sànδt Ht Lt S γt

nt

gt Σgt

(m) (m) (m) (m2)(kN/m3)

(kN/m2)

(kN/m2)

S10.1 3.48 5.2

481.8 1.2 0.06786

0.157910.2 3.48 3.45 1.8 1.2 0.09005

3

S20.1 3.48 11.5

521.8 1.2 0.13853

0.138530.2 3.48 0 1.8 1.2 0

S30.1 3.48 2.7

34.81.8 1.2 0.0486

0.2250.2 3.48 4.9 1.8 1.2 0.1764

S40.1 3.48 10.8

481.8 1.2 0.14094

0.240120.2 3.48 3.8 1.8 1.2 0.09918

S5 0.1 3.48 0 52 1.8 1.2 0 0.087940.2 3.48 3.65 1.8 1.2 0.08794

S60.1 3.48 0

23.21.8 1.2 0

00.2 3.48 0 1.8 1.2 0

S70.1 3.48 0

17.61.8 1.2 0

00.2 3.48 0 1.8 1.2 0

2.2.3.2.Hoạt tảiHoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo

TCVN 2737 : 1995). Kết quả được thể hiện trong bảng sau:Bảng 2.4: Hoạt tải phân bố trên sàn

STT Loại sàn nhàHoạt tải tiêu

chuẩn (kN/m2)

Hệ số vượt tải

Hoạt tải tính toán (kN/m2)

1 Sảnh, hành lang, cầu thang 3.00 1.2 3.6

2 Mái bằng không sử dụng 0.75 1.3 0.975

3 Phòng ăn, bếp, phòng khách 1.50 1.3 1.95

4 Phòng ngủ, WC 1.50 1.3 1.95

5 Ban công, lô gia 2.0 1.2 2.4

Bảng 2.5: Tổng tải trọng tác dụng lên sàn

Ô sàn

StổngSsàn (1)

Ssảnh(2)

Svs(3)

qtt qht q

 m2 m2 m2 m2 (1),(2) kN/m2

(3) kN/m2

(1),(3) kN/m2

(2) kN/m2 kN/m2

S1 48 48 0 0 4.456 5.22 1.95 3.6 6.406S2 52 46 0 6 4.456 5.22 1.95 3.6 6.494S3 34.8 3 24.3 7.5 4.456 5.22 1.95 3.6 7.723S4 52 46 0 6 4.456 5.22 1.95 3.6 6.494S5 48 48 0 0 4.456 5.22 1.95 3.6 6.406S6 23.2 0 23.2 0 4.456 5.22 1.95 3.6 8.056S7 17.6 0 17.6 0 4.456 5.22 1.95 3.6 8.056

4

S8 8.8 0 8.8 0 4.456 5.22 1.95 3.6 8.056

2.2.4. Tính toán thiết kế sàn (tính tay)

2.2.4.1. Sàn loại bản dầm

Ô sàn được tính theo loại bản dầm khi tỉ số , ở đây ta chọn hd ≥ 450 mm, hs = 150 mm nên liên kết giữa dầm và sàn được coi là liên kết ngàm.Cắt một dải bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn, sơ đồ tính như sau :

Mômen ở nhịp .

Mômen ở gối .

2.2.4.2. Sàn loại bản kê bốn cạnh.

b=1m L1

MI

MI

M1

L2

MII MII

M2

L2

L1

Hình 2.2: Sơ đồ tính sàn bản kê bốn cạnh.

Ô sàn được tính theo loại bản dầm khi tỉ số , ở đây ta chọn hd ≥ 450 mm, hs = 120 mm nên liên kết giữa dầm và sàn được coi là liên kết ngàm.Cắt một dải bề rộng 1m sơ đồ tính như sau :

Trong đó:P = qtt × l1 ×l2;M1 = m91 × P;MI = k91 × P;M2 = m92 × P;MII = k92× P

Các hệ số m91, k91, m92, k92 tra bảng theo sơ đồ 9.

5

2.2.4.3. Kết quả tính nội lực sàn

Bảng 2.6 Nội lực các ô sàn.

SỐ HIỆU L2 L1

L2/L1

m91 q P M1

Ô SÀN (m) (m)

m92

(kN/m2) (kN)

M2

k91 MI

k92 MII

1 2 3 4 5 6 7 8

S1

8 6

1.333

0.02092

7.98505383.28

28.018

8 60.0118

27.98505

383.282

4.53

8 60.0474

37.98505

383.282

18.179

8 60.0268

37.98505

383.282

10.283

S2

8 6.5

1.231

0.02029

7.87946409.73

28.313

8 6.50.0145

47.87946

409.732

5.958

8 6.50.0466

17.87946

409.732

19.098

8 6.50.0333

47.87946

409.732

13.66

S3

6 5.8

1.034

0.021 9.97281347.05

47.288

6 5.80.0110

49.97281

347.054

3.831

6 5.80.0473

49.97281

347.054

16.43

6 5.80.0249

29.97281

347.054

8.649

S4

8 6.5

1.231

0.02029

8.71065452.95

49.19

8 6.50.0145

48.71065

452.954

6.586

8 6.50.0466

18.71065

452.954

21.112

8 6.50.0333

48.71065

452.954

15.101

S5 8 6 1.333 0.02092

7.35865 353.215

7.389

6

8 60.0118

27.35865

353.215

4.175

8 60.0474

37.35865

353.215

16.753

8 60.0268

37.35865

353.215

9.477

S6

5.8 4

1.45

0.0209 8.056186.89

93.906

5.8 4 0.01 8.056186.89

91.869

5.8 4 0.0469 8.056186.89

98.766

5.8 4 0.0223 8.056186.89

94.168

S7

4.2 4

1.05

0.0187 10.2725172.57

83.227

4.2 4 0.0171 10.2725172.57

82.951

4.2 4 0.0437 10.2725172.57

87.542

4.2 4 0.0394 10.2725172.57

86.8

S8

4 2.2

1.818

0.0194 8.05670.892

81.375

4 2.2 0.0059 8.05670.892

80.418

4 2.2 0.042 8.05670.892

82.977

4 2.2 0.0127 8.05670.892

80.9

2.2.4.4. Tính toán cốt thép Vật liệu sử dụng Bê tông: B25 → Rb = 14.5 Mpa, Rbt = 14.5 Mpa, b = 1.00

Cốt thép: AI → Rs= 225 Mpa, α R=0.439, ξR=0.651

Cốt thép: AIII → Rs= 365 Mpa, α R=0.421, ξR=0.604 Tính toán cốt thép Trình tự tính toán như sau:

Chọn lớp bê tông bảo vệ a = 15 mm do đó ta giả thiết được a = 20 mmVới: b = 1000 mm; ho = 120 - 20 = 100 mm

Hàm lượng thép: μmin=0.01 % , μmax=2.4%

7

Bảng 2.7: Kết quả tính thép sàn

Kí hiệu

Mαm ξ

AsChọn

As chọn μ

kN.m (cm2) cm2 (%)

1 2 6 7 8 9 10 11

S1

8.018 0.0553 0.0569 3.67 Ø10a200

3.93 0.39

4.53 0.0312 0.0317 2.04 Ø8a200

2.56 0.26

18.179 0.1254 0.1344 5.34 Ø12a200

8.72 0.87

10.283 0.0709 0.0736 4.74 Ø8a100

5.03 0.5

S2

8.313 0.0573 0.059 3.8 Ø10a200

3.93 0.39

5.958 0.0411 0.042 2.71 Ø10a200

3.93 0.39

19.098 0.1317 0.1417 5.63 Ø12a200

9.81 0.98

13.66 0.0942 0.0991 6.39 Ø10a120

6.54 0.65

S3

7.288 0.0503 0.0516 3.33 Ø10a200

3.93 0.39

3.831 0.0264 0.0268 1.73 Ø8a200

2.56 0.26

16.43 0.1133 0.1206 7.77 Ø10a100

7.85 0.79

8.649 0.0596 0.0615 3.96 Ø10a200

3.93 0.39

S4

9.19 0.0634 0.0655 4.22 Ø10a180

4.36 0.44

6.586 0.0454 0.0465 3 Ø10a200

3.93 0.39

21.112 0.1456 0.1581 6.28 Ø12a180

6.28 0.63

15.101 0.1041 0.1102 7.1 Ø10a110

7.14 0.71

S5

7.389 0.051 0.0524 3.38 Ø10a200

3.93 0.39

4.175 0.0288 0.0292 1.88 Ø8a200

2.56 0.26

16.753 0.1155 0.1231 4.89 Ø12 a20 5.66 0.57

8

0

9.477 0.0654 0.0677 4.36 Ø10a180

4.36 0.44

S6

3.906 0.0269 0.0273 1.76 Ø8a200

2.56 0.26

1.869 0.0129 0.013 0.84 Ø8a200

2.56 0.26

8.766 0.0605 0.0625 4.03 Ø10a180

4.36 0.44

4.168 0.0287 0.0291 1.88 Ø8a200

2.56 0.26

S7

3.227 0.0223 0.0226 1.46 Ø8a200

2.56 0.26

2.951 0.0204 0.0206 1.33 Ø8a200

2.56 0.26

7.542 0.052 0.0534 3.44 Ø8a160

2.79 0.28

6.8 0.0469 0.0481 3.1 Ø8a160

3.14 0.31

S8

1.375 0.0095 0.0095 0.61 Ø8a200

2.56 0.26

0.418 0.0029 0.0029 0.19 Ø8a200

2.56 0.26

2.977 0.0205 0.0207 1.33 Ø8a200

2.56 0.26

0.9 0.0062 0.0062 0.4 Ø8a200

2.56 0.26

2.2.4.5. Tính độ võng sànTheo TCXD 5574-2012 thì độ võng của sàn kiểm tra theo điều kiện

f < fgh. Trong đó fgh – độ võng giới hạn, được nêu trong bảng 2, mục 1.8 tiêu chuẩn này là:

Khi nhịp L < 5m thì fgh = Khi 5m ≤ L ≤ 10m thì fgh = 2.5 cm

Khi L > 10m thì fgh = .Bảng ngàm 4 cạnh làm việc theo 2 phương (bản kê 4 cạnh) có độ võng được xác định

theo công thức: Trong đó:

9

α : hệ số phụ thuộc vào tỷ số của ô bản. qtc : tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ô sàn.

L1: chiều dài cạnh ngắn.

D: độ cứng trụ, được xác định theo công thức: .Với Eb = 30000000 (kN/m2).

h = 12 cm: chiều dày sàn.μ = 0.2: hệ số Poisson.

Bảng tra hệ số α

L2/L1 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Α 0.00126 0.00150 0.00172 0.00191 0.00207 0.00220

(kN.m)

Bảng 2.8 Kết quả tính độ võng các ô sàn.

Kí hiệu

qtc L1 L2L2/L1

D f

(kN/m2) (m) (m) (kN.m) (cm)

S1 5.57043 6 8 1.330.0019

64500 0.31

S2 5.64709 6.5 8 1.230.0017

84500 0.4

S3 6.71549 5.8 6 1.030.0013

34500 0.22

S4 5.64709 6.5 8 1.230.0017

84500 0.4

S5 5.57043 6 8 1.330.0019

64500 0.31

S6 7.00522 4 5.8 1.450.0021

34500 0.08

S7 7.00522 4 4.2 1.050.0013

84500 0.05

S8 7.00522 2.2 4 1.82 0.0022 4500 0.01

Độ võng của tất cả các ô sàn đều nhỏ hơn giá trị cho phép là 2.5 cm. Vậy sàn thỏa

điều kiện độ võng.

2.2.5. Tính toán nội lực sàn bằng phần mềm SAFE

10

Để phản ánh đúng 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.

2.2.5.1.Chọ sơ bộ kích thước cột Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo được tính toán một cách gần đúng

theo công thức sau:

Trong đó:- Rb: Cường độ tính toán về nén của bê tông. - N: Tổng lực nén sơ bộ, N ntầng × q × Fs

- Fs: Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét.- ntầng: Số tầng phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái.- q: Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, trong đó gồm tải

trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn.

- kt: Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như Moment uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột (kt = 1.1 ÷ 1.5). Lấy kt = 1.2

- Kết quả chọn sơ bộ tiết diện cột như bảng 2.1 sau:

Bảng 2.8: Kết quả chọn sơ bộ tiết diện cột

Tầng C1 C2 C3 C412÷14 300x300 300x300 300x300 300x3009÷11 300x300 400x400 350x350 350x3505÷8 400x400 550x550 450x450 450x4501÷4 450x450 650x650 500x500 550x550

Tầng C5 C6 C7 C811÷14 350x350 300x300 300x300 300x3009÷11 450x450 400x400 300x300 300x3005÷8 550x550 500x500 400x400 300x3001÷4 650x650 550x550 450x450 350x350

2.2.5.2. Mô hình sàn

11

Hình 2.3: mô hình sàn trên SAFE

12

Hình 2.4: Chia các dãi strip

Hình 2.5: Nội lực dãy strip theo phương X

13

Hình 2.5: Nội lực dãy strip theo phương Y

Hình 2.5: Chuyển vị sàn (m)

14

Độ võng của tất cả các ô sàn đều nhỏ hơn giá trị cho phép là 2.5 cm. Vậy sàn thỏa

điều kiện độ võng.2.2.5.3.

Kết quả chọn thép

Bảng 2.9 Kết quả chọn thép

Kí hiệuStation M

αm ξAs

Chọnm kN.m (cm2)1 2 6 7 8 9SA2 0.00 -6.93 0.0478 0.049 3.16 Ø10 a200SA2 2.95 11.03 0.0761 0.0792 5.1 Ø10 a140SA2 6.50 -18.72 0.1291 0.1387 5.51 Ø12 a200SA2 10.10 11.72 0.0808 0.0844 5.44 Ø10 a140SA2 16.50 -6.75 0.0466 0.0477 3.07 Ø10 a200SA4 0.00 -6.08 0.0419 0.0428 2.76 Ø10 a200SA4 3.00 10.55 0.0728 0.0757 4.88 Ø10 a160SA4 6.00 -17.48 0.1206 0.1289 5.12 Ø12 a200SA4 9.55 9.83 0.0678 0.0703 4.53 Ø10 a160SA4 12.50 -15.56 0.1073 0.1138 4.52 Ø12 a200SA4 14.63 4.34 0.0299 0.0304 1.96 Ø8 a200SA4 18.50 -7.88 0.0543 0.0559 3.6 Ø10 a200SA4 20.79 4.31 0.0297 0.0302 1.95 Ø8 a200SA4 22.50 -7.88 0.0543 0.0559 3.6 Ø10 a200SB2 0.00 -6.62 0.0457 0.0468 3.02 Ø10 a200SB2 4.00 8.09 0.0558 0.0575 3.71 Ø10 a200SB2 8.00 -17.13 0.1181 0.126 5.01 Ø12 a200SB4 0.00 -7.52 0.0519 0.0533 3.43 Ø10 a200SB4 4.00 9.95 0.0686 0.0711 4.58 Ø12 a200SB4 8.00 -18.82 0.1298 0.1395 5.54 Ø12 a200SB4 12.00 8.32 0.0574 0.0591 3.81 Ø10 a200SB4 16.00 -17.37 0.1198 0.128 5.08 Ø12 a200SB6 0.00 -4.23 0.0292 0.0296 1.91 Ø8 a200SB6 2.86 10.33 0.0712 0.0739 4.76 Ø10 a160SB6 8.00 -16.69 0.1151 0.1226 4.87 Ø12 a200SB6 11.07 7.28 0.0502 0.0515 3.32 Ø10 a200SB6 13.35 -7.24 0.0499 0.0512 3.3 Ø10 a200SB8 6.35 2.19 0.0151 0.0152 0.98 Ø8 a200SB8 6.90 1.59 0.011 0.0111 0.72 Ø8 a200SB8 8.00 -7.39 0.051 0.0524 3.38 Ø10 a200

15

SB8 10.96 3.36 0.0232 0.0235 1.51 Ø8 a200SB8 13.92 -5.38 0.0371 0.0378 2.44 Ø8 a200

16