Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Nguyên lý thực hành bảo hiểm Chương II
Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 79 Chương 4 : SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 4.1 Khái niệm chung : 4.1.1 Giới thiệu : Sàn là một bộ phận chòu lực trực tiếp tải trọng sử dụng và truyền tải này lên, dầm, cột, xuống móng, nền. Ngoài ra, sàn còn đóng vai trò vách cứng làm tăng thêm độ cứng và độ ổn đònh cần thiết theo phương ngang. Ưu điểm : sàn bêtông cốt thép có độ cứng lớn, bền vững, khả năng chòu lực cao, chống cháy tốt, chống thấm tương đối tốt, thỏa mãn các yêu cầu thẩm mỹ, vệ sinh và điều kiện kinh tế. Nhược điểm : nặng, thi công toàn khối phức tạp (nhiều công đoạn, yêu cầu kỹ thuật…), khả năng cách âm không cao. Phạm vi sử dụng : từ việc nghiên cứu kết cấu sàn phẳng, ta có thể phân tích được các kết cấu khác như mặt cầu giao thông, sàn cầu tàu bến cảng, móng bè, tường chắn đất, thành bể chứa, bunke có mặt bằng chữ nhật 4.1.2 Phân loại : a) Theo phương pháp thi công : sàn toàn khối, sàn lắp ghép, sàn bán lắp ghép b) Theo sơ đồ kết cấu : Sàn sườn : Sàn sườn có bản loại dầm : làm việc theo kiểu dầm (chòu uốn 1 phương) Sàn sườn có bản kê 4 cạnh : làm việc theo 2 phương Sàn sườn kiểu ô cờ : không có gối tựa tại điểm giao giữa các dầm. Sàn gạch bộng (Hourdis) : khi yêu cầu cách âm cao, hoạt tải không cao, thích hợp cho bệnh viện, trường học, cơ quan… Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 80 l1l2ql2ql1l2ql1Bản loại dầml1q1l2q2q2l1q1l2l1q1l2q2Bản kê bốn cạnh Sàn panen lắp ghép : yêu cầu cách âm và hoạt tải lớn hơn sàn gạch bộng Sàn không sườn : Sàn nấm (flat slab) : bản hoặc panen đặt trực tiếp lên cột, không có dầm. 4.1.3 Khái niệm về bản loại dầm và bản kê 4 cạnh : Bản loại dầm : khi bản sàn được liên kết (dầm hoặc tường) ở một cạnh (liên kết ngàm) hoặc ở hai cạnh đối diện (kê tự do hoặc ngàm) và chòu tải phân bố đều. Bản kê 4 cạnh : khi bản có liên kết ở cả 4 cạnh (tựa tự do hoặc ngàm), tải trọng tác dụng lên bản truyền đến các liên kết theo cả hai phương. Bản chòu uốn hai phương được gọi là bản hai phương hay bản kê 4 cạnh. Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 81 l2q2f2q1f11ml11m Xác đònh tải trọng truyền theo hai phương của bản kê 4 cạnh : Xét một ô bản được kê tự do ở 4 cạnh (kê lên tường), có kích thước l1, l2 (l1 l2), chòu tải trọng phân bố đều q. Cắt hai dải giữa của bản theo hai phương l1 và l2, có bề rộng b=1 đơn vò (1m). Dải theo phương ngắn l1 chòu tải trọng q1, dải theo phương dài l2 chòu tải trọng q2. Ta có q=q1+q2. (1) Xem mỗi dải như một dầm đơn giản, độ võng tại điểm chính giữa của mỗi dải : Dải theo phương l1 : EJlqf41113845 Dải theo phương l2 : EJlqf42223845 Tại điểm giữa, nơi hai dải giao nhau độ võng của chúng phải bằng nhau f1=f2 q1l14 = q2l24. (2) Từ (1) và (2) rút ra được : qlllq4241421 và qlllq4241412 Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 82 Từ (2) ta có : 4412414221llllqq với 12ll Như vậy tải trọng chủ yếu truyền theo phương cạnh ngắn nếu hệ số lớn. Theo qui phạm Việt Nam khi =2 q1 = 16q2 thì xem như toàn bộ tải trọng truyền theo phương cạnh ngắn. Sau đây là cách phân biệt giữa bản loại dầm và bản kê 4 cạnh : Khi 2ll22 : thuộc bản loại dầm, bản làm việc một phương theo phương cạnh ngắn. Thường được dùnh trong các nhà công nghiệp có hoạt tải lớn. Khi 212ll: thuộc bản kê 4 cạnh, bản làm việc theo hai phương ( thường dùng khi l1;l2 6m). Dùng rất rộng rãi trong các công trình dân dụng, công nghiệp có hoạt tải nhỏ. Ghi chú : theo Nga 221ll; theo Pháp 321ll; theo Mỹ 5,221llthì xem bản làm việc một phương. Thực ra các hệ số này không quan trọng vì còn phụ thuộc vào cách đặt cốt thép cấu tạo theo phương cạnh dài l2. 4.2 Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm : 4.2.1 Cấu tạo : Sàn gồm có bản và hệ dầm đúc liền toàn khối, sơ đồ kết cấu xem bản kê lên dầm phụ, dầm phụ kê lên dầm chính, dầm chính kê lên cột. Chiều dày sàn phụ thuộc vào nhòp và tải trọng tác dụng, có thể sơ bộ xác đònh chiều dày sàn theo các cách sau đây : 1lmDhb trong đó m=30-35 đối với bản dầm D=0,8-1,4 phụ thuộc vào tải trọng. Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 83 Hoặc chọn 1251lhb Chọn hb là một số nguyên theo cm, đồng thời phải đảm bảo điều kiện cấu tạo : hb 5cm đối với mái bằng hb 6cm đối với sàn nhà dân dụng (thực tế thường chọn hb=8cm) hb 7cm đối với sàn nhà công nghiệp (thực tế thường chọn hb8cm). Dầm phụ : khoảng cách giữa các trục dầm phụ l1=1 – 4m; thường chọn l1=1,7 – 2,8m. Chiều cao tiết diện dầm phụ : lh201121 Dầm chính : khoảng cách giữa trục các dầm chính 410m, thường chọn từ 57m. Nhòp dầm chính (khoảng cách các cột) từ 58m. Trong phạm vi mỗi nhòp của dầm chính, có thể đặt 1,2,3 dầm phụ hoặc có thể đặt nhiều hơn, trong đó nên đặt một dầm phụ ngay trên cột. Chiều cao tiết diện dầm chính : lh12181 Bề rộng tiết diện dầm : b = (0,30,5)h Nếu bản và dầm được kê lên tường chòu lực thì đoạn kê lấy như sau : Đối với bản : 10cm Đối với dầm phụ : 20cm Đối với dầm chính : 30cm l2 l2 l2l1l1l1l3l3l3l1l1l1l3l3l2l2l2l21223231234a) b) c)d)a) Sàn có dầm theo một phươngb) Sàn có dầm chính đặt dọc nhàc) Sàn có dầm chính đặt ngang nhàd) Mặt cắt ngang của sàn1-bản ; 2-dầm phụ ; 3-dầm chính ; 4-cộtSơ đồ kết cấu sàn sườn toàn khối bản loại dầm Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 84 4.2.2 Tính toán bản sàn : a) Tải trọng trên sàn : Tải trọng thường xuyên g (tónh tải) : bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn (gạch, vữa, đan bêtông…), trọng lượng các thiết bò treo, các đường ống trong sàn. Tónh tải tính toán trên bản : gb=n.gtc (n=1,1 – 1,2) Tải trọng tạm thời p (hoạt tải) : hoạt tải tiêu chuẩn trên sàn (ptc) lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, trong những trường hợp bình thường xét hoạt tải là phân bố đều. Hoạt tải tính toán trên bản : pb = n.ptc (n=1,2 – 1,4) khi tính toán, dùng trò số tải trọng tính toán (có nhân hệ số vượt tải). Tải trọng tính toán toàn phần trên bản : qb = gb + pb (daN/m²). b) Tính bản sàn theo sơ đồ đàn hồi : ( tham khảo) Sơ đồ này ít dùng vì những lí do sau : Khó đặt cốt thép vì mômen phân bố không đều. Tính toán cốt thép tại nhiều tiết diện. Giá trò mômen M ở gối chuyển thành mômen mép gối Mmg để tính cốt thép. Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 85 l3l2l2l2l3l1l1l1Dầm phụb=100cmaa/2bdpbdpbdplbl ll1bl1l1l1bl1l1 Sơ đồ này được sử dụng khi sàn có yêu cầu hạn chế nứt, tính an toàn cao. Thường áp dụng cho sàn chòu tải trọng rung động, sàn trong môi trường xâm thực, sàn cần yêu cầu chống thấm cao. Sơ đồ tính : cắt dải bản rộng 1m theo phương vuông góc với trục dầm phụ tính bản như dầm liên tục, tiết diện (b=1m; hb) gối lên tường và các dầm phụ. Nhòp tính toán : Nhòp biên : khoảng cách từ điểm đặt phản lực gối tựa tren tường đến trục dầm phụ đầu tiên. Nhòp giữa : khoảng cách giữa hai trục dầm phụ. Tải trọng tính toán khi dùng sơ đồ đàn hồi : Bản sàn được đúc liền với dầm dầm ngăn cản sự quay tự do của bản, do đó hạn chế tác dụng của hoạt tải từ nhòp này sang nhòp lân cận. Đó là tác dụng giảm hoạt tải, làm cho một phần hoạt tải (giảm 50%) có tác dụng gần giống như tónh tải chuyển một phần hoạt tải thành hoạt tải : Hoạt tải để tính : pb’ = 0,5pb (daN/m) Tónh tải để tính : gb’ = gb + 0,5pb. (daN/m) Xác đònh nội lực : Đối với bản không cần vẽ biểu đồ bao mômen. Xác đònh nội lực bằng cơ học kết cấu hoặc dùng công thức sau : Mômen dương : 2'1'lpgMbb Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 86 l2b=100cml1l2l1l1l3l3l2Dầm phụbdpbdpbdpa/2l1lblbl1llqll1laqlb1122ql*112ql162ql162ql162ql16Mômen trong bản Mômen âm : 2'2'lpgMbb Các hệ số , 1, 2 được tra bảng. Chiều dày bản thường thỏa điều kiện Qk1Rkbho (k1=0,8) không cần tính cốt ngang. c) Tính bản sàn theo sơ đồ biến dạng dẻo : Phù hợp với bêtông cốt thép là vật liệu đàn hồi dẻo. Xác đònh nội lực dễ dàng. Dễ bố trí cốt thép Có xét đến sự phân bố lại nội lực do sự hình thành các khớp dẻo. Sơ đồ tính : cắt dải bản rộng 1m theo phương vuông góc với trục dầm phụ tính bản như dầm liên tục, tiết diện (b=1m; hb) gối lên tường và các dầm phụ. Nhòp tính toán : Nhòp biên : khoảng cách từ điểm đặt phản lực gối tựa trên tường (được qui ước cách mép trong của tường một đoạn hb/2) đến mép dầm phụ : 2221bdpbhtbll (t: là chiều dày tường; bdp : bề rộng tiết diện dầm phụ) Nhòp giữa : khoảng cách giữa 2 mép dầm phụ : l = l1 – bdp. Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 87 Xác đònh nội lực : Với tải trọng phân bố đều trên dải bản q = qb.1m (kg/m) Khi nhòp tính toán chênh lệch nhau không quá 10% có thể dùng công thức lập sẵn : Nhòp biên : 112bnhbqlM Gối thứ 2 : 112*qlMgb với l* = max(lb,l) Nhòp giữa và gối giữa : 112qlM d) Tính cốt thép cho bản sàn : Tiết diện tính toán : b=1000m ; h=hb ; chọn a=1520 ho=h-a. Tính như cấu kiện chòu uốn : 2obbmbhRM tra bảng hoặc tính toán được ; m211 sobbsRhbRA Kết quả tính cốt thép được tóm tắt trong bảng : Tiết diện M (Kg.m) m Ast(mm²/m dài) Asc osbhA Þ @ Asc Nhòp Gối - - - - - - - - Lưu ý : Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 88 Nếu nội lực tính theo sơ đồ đàn hồi thì mômen tại mép gối (Mmg) để tính thép chòu mômen âm 2dpgốigốimgbQMM Nếu cả 4 cạnh ô bản được đúc liền với dầm thì được phép giảm 20%As tính toán. Kiểm tra hàm lượng cốt thép : %100osbhA thỏa min max. Nên chọn = 0,3% 0,9%. Nếu < min mà không thể giảm hb thì đặt thép theo cấu tạo. e) Đặt thép cho bản sàn : Cốt thép chòu lực (Fa) : Đường kính cốt thép Þ 1/10hb ; nên chọn một loại đường kính, hoặc hai loại chênh nhau đặt xen kẽ. Khoảng cách cốt thép 70a200 (với hb 150) Khi hb < 80 : không cần uốn cốt thép. Khi hb 80 : nên dùng các thanh uốn xen kẽ. (góc uốn 30o khi hb100 hoặc 45o khi hb lớn hơn). Đoạn thẳng từ mút cốt thép mũ đến mép dầm lấy bằng l. ( =1/4 khi pb 3gb; =1/3 khi pb > 3gb). Sau khi cốt thép dưới nhòp uốn lên gối, số còn lạïi kéo vào quá mép gối số này không ít hơn 1/3 số thanh nhòp.0chòu lựca1FL1cấu tạoaFa2Fchòu lực1LFacấu tạoL0/6 L> 80hb/4phân bố (Þ6 a200-300)Fa/4L0/4L0 0L /4Fchòu lựcaIIchòu lựcFaIIIFa1Fa2chòu lựcFaIFaI aIIFaIIIF [...]... 2M 2 M II M 'II l1 2f l1 thay vào ta có : WM 2f [(2M1 M I M 'II )l 2 2 M 2 M II M 'II l1 ] l1 cân bằng Wq = WM ta có : 2 ql1 (3l 2 l1 ) ( 2M1 MI M'I )l 2 2M2 MII M 'II l1 (*) 12 Nếu đặt M1 M1l 2 ; M 2 M 2l1; M I M I l 2 ; M'I M'I l 2 ; M II M II l1; M 'II M 'II l1 thì (*) trở thành : 2 ql1 (3l 2 l1 ) 2M1 MI M'I 2M2 MII M 'II 12 ... đònh Để giải bài toán này phải loại bớt 5 ẩn bằng cách chọn ẩn số chính là M1 Nếu bản có một số cạnh kê tự do (hoặc tự do hoàn toàn) thì momen uốn tại gối đó bằng không Tỉ số các momen chọn theo bảng sau: Giới hạn cho phép của tỉ ố các momen trong bản kê bốn s cạnh: α L2 L1 a2 M2 M1 αI 1-1.5 1-0.3 1.5-2 0.5-0.15 MI M' và α 'I I M1 M1 α II M II M' và α 'II II M1 M1 2.5-1.5 2-1 MII 2.5-0.8 1.3-0.3... lực : Với dầm chính cần thiết vẽ biểu đồ bao mômen và biểu đồ bao lực cắt Tung độ biểu đồ bao tại mỗi tiết diện diễn tả giá trò nội lực nguy hiểm nhất tại tiết diện đó Các tiết diện khá c nhau có thể có trường hợp đặt hoạt tải nguy hiểm nhất khác nhau Nguyên lý vẽ biểu đồ bao : Đối với tónh tải : Tónh tải đặt suốt các nhòp Đối với hoạt tải : có nhiều trường hợp : Muốn cho M+max tại nhòp nào... Thép 2 Cho phép nứt trong giới hạ n Cốt thép phân bố hợp lý, dễ thi công Dùng nhòp tính toán 1, l2 (lấy như bản loại dầm), ta l ûi trọng toàn phần q=g+p Xét một bản đơn đang ở trang thái cân bằng giới hạn, bản ï được xem như gồm các miếng cứng nối với nhau bằng cac ù khớp dẻo theo các đường nứt của bản Gọi M1, M2, MI, M’I, MII, M II là 6 thành phần mômen (trường hợp tổng quát) tương ứng với dải bản... làm giảm mômen uốn trong mỗi dải bản Đo ái với kê tự do bốn cạnh, lý thuyết đàn hồi cho 5 l2 l 2 a 1 4 1 2 4 6 l1 l 2 Từ đó, các giá trò mômen đã được hiệu chỉnh là : Trang 107 Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 M1 a 2 q1l1 8 và M2 a q 2l2 2 8 1m MI M1 q1 l1 1 m M1 1 m l1 q1 MI ' 1m l2 l2 q2 q2 M2 M II M ' II M2 Xét bản đơn ngàm bốn cạnh : Tương tự như trên, ta có mo... ở trên gối : Theo phương ngắn : MI = ki1.P Theo phương dài : MII = ki2.P m P” + m P’ i1 11 mi2.P” + m P’ 12 (kNm/m) (kNm/m) Ghi chú : Xác đònh mômen để tính thép cho gối nằm giữa 2 ô bả n khác loại : có thể dùng trò số trung bình hoặc trò số lớn nhất của mômen gối ở 2 ô bản kề nhau b)Theo bản sơ đồ khớp dẻo : M'I M 'II MI l1 MII 2 M1 M2 l2 Trang 110 Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông... trong mỗi đoạn để tiên cho việc thi công Nối cốt thép: Trên lí thuyết ta có thể nối cốt thép tại bất kỳ tiết diện nào cũng được nếu ta bảo đảm đoạ n nối chồng của hai thanh thép đó Tuy nhiên trong thực tế chỉ nên nối cốt thép tại tiế t diện có nội lực chỏ nhất, nhằn đảm bảo an toàn cho kết cấu Vì thế, dựa vào biểu đồ mômen đối với cốt thép ở nhòp chòu momen dương nên nối tại gối tựa còn đối với cốt thép... nhánh dương tính với cốt thép đặt phía dưới, nhánh âm tính với cốt thép đặt phiá trên Xác đònh tung độ hình bao vật liệu dựa vào bài toán nghòch của cấu kiện chòu uốn : biết As tính [M] Nguyên tắc : Biểu đồ bao vật liệu phải nằm trùm ra ngoài biểu đồ bao mômen (để đảm bảo M[M]) Trang 103 6 Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Chênh lệch tung độ (khoảng h ) giữa biểu đồ ở bao vật liệu và... dài (L2) đặt phần còn lại của dầm Lưới cốt thép chòu momen âm trên gối cả hai phương có bề rộng bằng 0.25L1 a/ A F aI Fa1 b/ FaI F a1 FaII L1 Fa 2 F a2 A B L2 Fa 1 B L2 L2 Trang 106 Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 F aI F aII L1 /4 Fa 1 L1 /4 Fa 2 F aII L1/4 Fa 2 L1/4 Fa 1 L1 Fa Phân bố L2 A-A L2 B-B Hình 7.22: Bố trí cốt thép trong bản kê bốn cạnh a/ Phương án dùng cốt ở nhòp uốn lên gối... thang là qd =qb.l1 (kg/m) với qb là tải trọng (tónh tải, ho c ặ hoạt tải) phân bố đều trên sàn Để đơn giản tính toán, cóthể chuyển tải trọ hình ng thang, hình tam giác ở trên thành tải phân bố đều tưng ơ đương (theo nguyên tắc đảm bảo mômen gối M i không gố đổi) Với tải hình tam giác ở hai bên dầm : qtd 5 q d 8 Với 2 tải 3 hình thang ở haiân be m dầ q tđ 1 2 q d k q d Với l1 . L> 80hb/4phân bố (Þ6 a200-300)Fa/4L0/4L0 0L /4Fchòu lựcaIIchòu lựcFaIIIFa1Fa2chòu lựcFaIFaI aIIFaIIIF Giáo n Môn Học : Kết Cấu Bêtông Cốt Thép 2 Trang 89. trò nội lực nguy hiểm nhất tại tiết diện đó. Các tiết diện khác nhau có thể có trường hợp đặt hoạt tải nguy hiểm nhất khác nhau. Nguyên lý vẽ biểu đồ bao