NG ĐHXD HÀ Ư Ủ Ấ Ế Ế ƯỜ THI T K SÀN N M (BÀI C A GIÁO S NGÔ TH PHONG - TR Ế N I)Ộ
Ch nh t, 23/11/2008 - 11:12:am ủ ậ
1. Khái ni m chung ệ
ự ấ ề ượ ộ ả ả ệ ố ơ ố ặ ướ ệ ẽ ự ế c chi u cao k t c u, vi c làm ván khuôn đ n gi n và d dàng b trí c t thép. t h n sàn có d m. ầ ớ ố ơ ấ ẽ ặ ạ ợ ng ngăn di đ ng. v.v... Sàn n m là sàn không có d m, b n sàn d a tr c ti p trên c t(hình 1). Dùng sàn n m s ầ ấ gi m đ ễ ế ấ ả Sàn n m có có m t d i ph ng nên vi c chi u sáng và thông gió t ế ẳ ấ Ngoài ra vi c ngăn chia các phòng trên m t sàn cũng s linh ho t và r t thích h p v i các ệ b c t ứ ườ ộ
ị ả ọ ể ị ể ả ắ ỏ i tr ng th ng đ ng, b n sàn có th b phá l m vì c t theo ki u b c t đâm ẳ ả ng kh năng ch u c t, có th t o ra mũ c t (hình 2a) ho c t o b n ể ạ ị ộ ặ ạ ứ ả ườ ộ Khi ch u t th ng. Đ tăng c ị ắ ể ủ đ ng c t có chi u dày l n h n (hình 2b). ề ộ ứ ớ ơ
>
ộ ả ầ ộ
ả ườ ị ề ệ ụ ạ ầ ộ t di n sát đ n c t, momen u n trong b n đ t giá tr l n nh t. ố ấ ế ườ ớ 7m tr lên nên có c t thép ng l i tr ườ ứ ở ng kh năng ch u momen, ả ấ ng là 4 đ n 8 mét đ i v i bê tông c t thép ố ớ ạ ướ ể ộ ề c đ có th gi m chi u ể ả ố ộ ể ấ ướ ứ ự ề ả ặ c, có th l y kho ng 1/30 nh p ho c ả ị ơ ộ >Hình 2. Mũ c t và b n đ u c t> > B n có chi u dày l n h n trên đ u c t còn có tác d ng tăng c ớ ơ ả ti vì ế ộ ị ớ ở ế Chi u r ng nh p thích h p v i sàn n m, th ợ ị ề ộ ng, khi nh p c a b n t th ị ủ ả ừ dày b n và gi m đ võng. ả ả Chi u dày các b n sàn n m không có ng l c tr ấ tính s b theo công th c ứ >
(1)
ng dài và ph ả ữ ộ ủ ả ộ ươ ươ ng
ả ọ i và tr ng l ọ ạ ả ượ ầ ả ồ ng b n thân. ả
ố ớ ả ầ ầ > Trong đó : l2, l1 – Nh p n i c a b n (kho ng cách gi a hai mép c t ) theo ph ị ng n.ắ q - T i tr ng toàn ph n (kpa) bao g m c ho t t K1 = 1 đ i v i ô b n n m gi a ữ ằ = 1,3 đ i v i ô b n n m gi a và có d m bo ằ ố ớ ữ = 1,6 đ i v i ô b n n m ngoài và không có d m bo ằ ố ớ hb - chi u dày c a b n sàn ả ả ủ ả ề
c tính theo :
b đ
ố ớ ầ ộ ượ ả c tăng chi u dày thì h ề ượ Đ i v i sàn có b n đ u c t đ >
(2)
>
c tăng thêm ít nh t b ng 1/4 chi u dày c a b n ả ề ượ ầ ộ ả ề ộ ỏ ơ ấ ằ ả ề ữ ầ ộ ớ ụ ủ ộ thi ủ ả ướ ế t ề ỏ ơ ướ ố ớ ủ ướ ộ ố ớ ả ủ ả ả ượ c, chi u dày c a b n có th s b gi ể ơ ộ ả i hai nh p. ị ể ạ c tính toán ki m tra đ lo i ể t k TCVN 5574-91 thì ph i tho mãn ả ủ ả ả ế ế ả ị
gi a ô ủ ả ở ữ B n đ u c t ph i có b dày đ ả và b r ng c a d i nên ph i không nh h n 1/3 kho ng cách gi a hai tr c c t (hai tr c ụ ụ ộ ủ ả c a b n đ u c t trùng v i tr c c a c t). ủ ả Đ i v i b n sàn n m có c t thép ng l c tr ự ứ ấ ố ớ ả không nh h n 1/42 c nh l n c a b c c t đ i v i b n sàn có không d ạ Chi u dày c a b n ho c chi u dày c a b n đ u c t ph i đ ầ ộ ề ặ ề tr kh năng b n b đâm th ng. Theo tiêu chu n thi ẩ ủ ừ ả đi u ki n sau : ệ ề > (3)
> >
ạ ặ ể ủ
ự ế ặ ạ ạ s l t m t phá ho i nghiêng thi ả ả i tr ng phân b đ u trên b n ả ọ ố ề ng b n thân), kích th ể i c t là l ả ử ướ ộ ướ ủ 1 l2 và q là t c mũ c t là c x c thì : ộ ả >Hình 3. M t phá ho i theo ki u đâm th ng> > Trong đó : P - T i tr ng gây nên s phá ho i theo ki u đâm th ng. Gi ả ọ m t góc 450 nh hình (3). Gi ộ ư (k c tr ng l ượ ể ả ọ >
(4)
ề ủ ặ
> i đ u c t h0 - chi u dày h u ích c a b n t ủ ả ạ ầ ộ ữ b - chu vi trung bình c a m t đâm th ng ủ nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; b = 4(c+h0) ng đ ch u kéo c a bê tông Rk - c ộ ị ườ ủ
i ta th ấ ả ườ ả ữ ả ả ườ i này đ u có chi u r ng b ng 1/2 b ề ộ ng chia b n ra thành d i b n trên ướ ộ ả ả c c t nh hình (4). ư ề ằ Trong tính toán và c u t o b n sàn n m, ng ấ ạ đ u c t và gi i gi a nh p, hai gi ị ầ ộ >
ả ả ế ả ạ >Hình 4. Hình nh bi n d ng và momen trong các d i b n> >
ạ ả ế ố ề ộ ư ủ ả ồ ồ ủ ầ ộ ủ ả i v trí gi ã nh p (1) đ võng ị ạ ị d i trên ể
i v trí 3 là f ươ i v trí 2 là f
3 s nh h n đ võng t
i tr ng trên b n là phân b đ u, xem xét bi n d ng c a d i trên đ u c t A1B ta i v trí đ u c t ( A, B ) đ võng c a b n b ng không, t ằ ng đàn h i (đ võng) ta suy ra d ng c a bi u đ momen u n ạ ộ A và MB là momen âm, M1 là momen d ộ ạ ị ố ả ữ ụ ị ằ ầ ộ ố ự ư ủ ể ồ ươ ươ nh bi n d ng và momen u n c a d i trên đ u c t và d i gi a nh p c a ph
3, M4 là momen âm. Hoàn toàn t ữ ầ ộ
ừ ng M ố ủ ả ể ng vuông ươ ố ng t ự ị ủ ế ả
ị ự ệ ể ể t di n nào đó c a b n có th dùng nhi u cách ề ng pháp ươ ớ ạ c dùng trong thi i tích ho c ph ủ ả i h n , có th dùng ph ể ượ s t Gi ả ử ả ọ th y t ộ ầ ộ ấ ạ ị là l n nh t. T đ ố ở ả ừ ườ ấ ớ ố ớ ả ng. Đ i v i d i đ u c t nh hình 4b, trong đó M ư ầ ộ ng gi a nh p 324 đ võng t ể ưở 2. Có th t ẽ ỏ ơ ạ ị ộ ữ t ả ng r ng d i gi a nh p 324 gi ng nh m t d m liên t c kê lên các g i t a là các d i ư ộ ầ ị ượ trên đ u c t A3D, B4C, v.v..T đó suy ra d ng c a bi u đ momen u n nh trên hình 4c, ạ , có th suy ra hình trong đó M2 là momen d ả ạ góc. 2. Tính toán nô l c. c các giá tr n i l c Đ tính đ ượ khác nhau d a trên lý thuy t đàn h i ho c cân b ng gi ự ế ng pháp s . gi ố ở ặ V n đ đ t ra là c n ph i tính đ ả m t ti ị ộ ự ở ộ ế ặ ồ ằ đây ch trình bày cách tính hay đ ỉ ượ t k . ế ế ầ ộ c các giá tr momen u n trong các d i b n trên đ u c t ươ ầ ả ả ề ặ ả ấ ố ị
i c t. Ng ị ả ữ ườ ả ả ử ụ ng s d ng
ả ự ế ả ệ ố ố ự ế ố ự ế i trên đ u c t. Các n ầ ộ ế ấ i ta th ng c a h l ủ ệ ướ ộ ườ ng pháp khung thay th . ế ươ ị ộ ự ủ ị ố ệ c Anh. Theo đó, ướ ả ủ ướ ơ c áp d ng khi : ụ ỉ ượ ươ ng pháp phân ph i tr c ti p và ph ng pháp phân ph i tr c ti p là xác đ nh tr c ti p các giá tr n i l c c a các d i gi a ữ c khác nhau cho các h s phân ph i khác nhau tuỳ theo ướ i n i l c trong k t c u, tính ch t làm vi c đàn h i d o c a ồ ẻ ủ ấ ố ạ ộ ự ộ ố ự ế ủ ệ ế ấ ệ ủ ả ự ộ ị
t quá 1,25 l n giá tr
2và không v
t quá 5 T/m i không đ c v ượ ượ ạ ả ượ ầ ị
ủ ả ớ ỉ ươ ấ c phân ph i cho b n (c ô b n v i kích th c l ng đang xét. ướ 1 x l2) và ấ ả ự ắ ượ ị ả ả ả ố ớ ộ ự ắ ủ ấ > ố ả và d i b n gi a nh p theo c hai ph ph ươ Ph ươ nh p và gi ị quan ni m v s phân ph i l ề ự ệ v t li u. D i đây trình bày m t cách tính toán khá đ n gi n c a n ậ ệ ng pháp phân ph i tr c ti p ch đ ph ươ - n đ nh ngang c a h k t c u không ph thu c vào s làm vi c c a b n và liên k t ế ổ ụ gi a c t và b n. ả ữ ộ - Giá tr c a ho t t ị ủ i. c a tĩnh t ả ủ - Sàn ph i có ít nh t ba kho ng c a b n v i nh p x p x nhau theo ph ả Các giá tr momen và l c c t đ ị cho c t trong b ng 1. ả >B ng 1 - Momen u n và l c c t c a sàn n m. >
ứ ứ Nh p gi a ữ G i t a gi a ữ ố ự ị G i t a th ố ự 2 Nh p th ị nh tấ G i t a biên ố ự Là t Là c tộ ngườ
-0,04FL -0,02FL 0,083FL -0,063FL 0,071FL 0,055FL
0,45F
>-> >-> 0,6F 0,022FL >-> >-> 0,5F 0,022FL 0,4F ố ủ ộ 0,04FL >->
Momen u n trong ố b nả L c c t ự ắ Momen u n c a c t >
1l2
ệ i tr ng tác d ng lên m t ô b n (F = (g + p)l ộ ả ổ ả ọ ng đang xét ụ ươ
ặ c phân ph i cho các gi ố ả ả ị i b n trên đ u c t và gi a nh p ầ ộ ữ ố ủ ả ượ cho trong b ng 2. ả
Trong b ng 1 đã s d ng các kí hi u sau : ử ụ F – là t ng t ả L - nh p tính toán theo ph ị L = l – 2hc/3 hc – c nh c a c t ho c mũ c t ộ ủ ộ ạ Giá tr momen u n c a b n đ ị theo t l ỷ ệ >B ng 2> ả >
>D i gi a nh p> ữ ả ị
>D i trên đ u ầ ả c t>ộ >75%> >55%> >25%> >45%> ngươ
Momen âm Momen d >
i trên đ u c t đ ị ả ả ự ầ ộ ượ ỏ ơ ầ ộ ả ụ ộ ườ ề ộ ạ ộ ỏ ự ầ ộ ấ ầ ộ ề ộ ằ v i b r ng c a d i. l ả ờ i theo t ỷ ệ ộ đ ả ầ ả ộ
ươ ể ng pháp này áp d ng khi s khác nhau v nh p (b c th c hi n Khi không có b n đ u c t, vi c chia ra d i gi a nh p và gi ệ ả ữ ệ theo hình (4). Khi có b n đàu c t mà c nh nh c a b n đ u c t nh h n 1/3 c nh nh c a ỏ ủ ầ ộ ỏ ủ ả ạ ô b n (tính theo tr c c t) thì b qua s có m t c a b n đ u c t. Trong tr ượ c ng h p ng ầ ộ ợ ặ ủ ả ả ề ộ l i thì b r ng c a d i trên đ u c t l y b ng b r ng c a b n đ u c t. Khi đó b r ng ủ ả ề ộ ủ ả ạ ầ ộ ằ gi a nh p có th s không b ng nhau, vi c phân c a d i trên đ u c t và b r ng c a d i ệ ủ ả ở ữ ủ ả ể ẽ ị ph i momen cho hai d i này theo b ng 2 đ ng th i còn ph i t ả ỷ ệ ớ ề ộ ủ ả ồ ả ố l Momen phân ph i cho c t theo b ng 2 c n ph i chia cho c t trên và c t d ộ ướ ộ ố c ng c a chúng. ứ ủ Đ so sánh d ướ ể u n. Ph ố ng pháp tr c ti p c a Úc đ xác đ nh momen ướ ộ ị ệ c c t) không quá 10%. Vi c i đây trình bày thêm ph ự ụ ự ế ủ ề ươ ị
ng ng ả ầ ộ ấ ữ ừ ị ươ ườ i
0 nh trên hình 5.
ả ư ố ị phân chia các d i gi a nh p và d i trên đ u c t l y theo hình 4a. Theo t ng ph ta tính giá tr momen u n M >
ủ ả nh p gi a> ữ nh p biên> ị ị ở ở
do trên đ u c t v i gi thi ế ầ ả ả ầ ộ ớ ớ ộ ụ ộ ề ộ ự ạ ằ ộ ằ t g n đúng r ng ướ ủ c c a c : ư ậ ượ ộ >Hình 5. S đ tính momen c a b n> ơ ồ >b) phân ph i momen ố >c) phân ph i momen ố > M0 là giá tr momen u n cho m t ô b n kê t ị ố ph n l c g i t a n m cách tr c c t m t đo n b ng 2/3(c/2) v i c là b r ng quy ả ự ố ự ằ mũ c t. Nh v y ta đ >
(5)
ầ ả ọ ặ ả ộ ơ ị ệ ố ươ i tr ng toàn ph n phân b trên m t đ n v di n tích m t b n. ị 1 và l2. ng vuông góc, ph i hoán v l ả
ữ ủ ả ố ự gi a nh p gi a c a ô b n. ng ữ ủ ở ữ ươ ả ị ố ự ứ ủ ả ố ự gi a nh p nh p biên c a ô b n. ng > Trong đó : q – là t Khi tính theo ph G i :ọ MG là t ng momen âm trên g i t a gi a c a ô b n. ổ MN là t ng momen d ổ MGB là t ng momen âm trên g i t a th 2 (g i t a B) c a ô b n . ổ MNB là t ng momen d ở ữ ổ ươ ủ ả ị ị
ở ố ự g i t a th nh t (g i t a 1). ứ ấ 0 cho g i và nh p đ ị ượ ố ự c ti n hành nh sau : ế ư ố bên trong : ả ở
MGA là t ng momen âm ổ Vi c phân ph i momen M ệ ố - Đ i v i các ô b n ố ớ MN = 0,35M0 MG = - 0,65M0 - Đ i v i các ô b n biên ( phía ngoài) thì phân ph i theo b ng 3. ố ớ ả ở ả ở ố
>> biên ả ả ở
ố ự
ạ do
0,80 0,75 0,60 0,50 MGA/M0 MNB/M0 MGB/M0 0 0,25
0,50 0,70 0,30
0,65 0,65 0,35
ng cho các d i trên đ u c t và gi a nh p cũng theo ầ ộ ươ ữ ả ị ị
ế ượ ự ắ ộ ự ể ố ị ủ ả ứ ẳ i ta coi sàn nh ghép t ừ ẳ ớ ị ả ọ ệ ộ ả ụ ủ ề ộ ả ả ậ ớ ộ ủ ề ộ ụ ề ệ ươ ơ ọ ế ấ ể ế ộ ỗ ượ ầ ộ ả ữ ể ị >B ng 3 - Phân ph i momen cho ô b n ố Tình tr ng g i t a biên T a t ự ự T a trên c t ộ ự ầ T a trên c t và d m ộ ự biên Ngàm hoàn toàn > Vi c chia các giá tr momen âm và d ệ l cho trong b ng 2. t ả ỷ ệ c dùng đ xác đ nh n i l c (momen u n và l c c t) cho ng pháp khung thay th đ Ph ươ ể ề i tr ng th ng đ ng và t i tr ng ngang, nh p c a b n có th đ u b n sàn và c t khi ch u t ộ ả ị ả ọ hai h khung ph ng vuông góc v i nhau đ ho c không đ u. Ng ể ề ư ườ ặ t, c t khung là c t nhà còn xà ngang khung là b n sàn tính toán n i l c m t cách riêng bi ệ ộ ộ ộ ự v i chi u r ng b ng kho ng cách gi a hai tr c c a hai ô b n lân c n v i c t. Hình 6 cho ữ ằ ớ m t s ví d v vi c xác đ nh b r ng c a b n tham gia vào xà ngang c a khung thay th ế ủ ả ộ ố ị ng x và y. Có th dùng các ph theo hai ph ng pháp c h c k t c u khác nhau đ xác ể ươ đ nh momen u n trong ô b n và c t. T i tr ng trên m i khung thay th là toàn b t i tác ả ọ ộ ả ả ố ị c cho các d i trên đ u c t và các d ng lên sàn. Vi c phân chia các giá tr momen tính đ ị ệ ụ d i gi a nh p có th theo b ng 2 ả ả >
ị ế ề ộ
ọ ố ữ ể ị ả ả ả ả ị ầ ấ ả ả ứ ố ọ ị ầ ộ ệ ơ ả c di n tích c t thép d c trong b n sàn theo các công th c chung ph n c u ki n c b n. t di n, có ệ ế ệ ế ộ ự ữ ớ ố ệ ọ ề ả ứ >Hình 6. Xác đ nh b r ng c a xà ngang khung thay th .> ủ > 3. Tính toán c t thép d c trong b n sàn T các giá tr momen trong các d i b n trên đ u c t và d i b n gi a nh p có th xác đ nh ừ đ ượ Đ xét đ n nh ng sai l ch thiên v an toàn trong tính toán n i l c và tính toán ti ể th gi m b t c t thép d c trong b n theo công th c : ể ả >
(6)
=0,9 ể ấ i và ph
0 c a b n đ i v i ph
ề ươ ố ặ ướ 0 l y theo chi u dày c a b n và b n mũi ầ t chi u cao h ệ ả ng có c t thép đ t d ấ ng có ươ ả ố ớ ề ề ầ ộ ẽ ượ ặ ủ ả c đ t hai ph n ba (2/3) trên băng ầ ạ ặ i đ t ầ ộ ủ ả ộ ủ ả ằ ủ ả ề ộ ị ộ
ấ i tr ng phân b đ u có th theo quy > Có th l y g n đúng C n phân bi ầ c t thép đ t trên khi có b n mũi c t, chi u cao h ặ ố c t. Côt thép ch u momen âm c a d i trên đ u c t s đ ộ ch y qua đ nh c t có chi u r ng b ng 1/2 chi u r ng c a d i trên đ u c t, 1/3 còn l ề ộ ỉ ạ sang hai bên. 4. B trí c t thép trong b n sàn n m ả ố Vi c b trí c t thép và c t c t thép đ i v i b n ch u t ắ ố ố ệ ố ố ớ ả ị ả ọ ố ề ể ố
ể ệ ả t c đ n gi n và an toàn th hi n trên hình 7 ắ ơ >
ố ố ả ấ
ố ố ộ ể ệ ả ố >Hình 7. B trí c t thép trong b n sàn n m.> > 5. B trí c t thép trong b n mũ c t và b n đ u c t ầ ộ ả ả B trí c t thép trong mũ c t và b n đ u c t đ c th hi n trên hình 8 ầ ộ ượ ộ ố >
>Hình 8>
>
ộ ả ề ề ả ả ủ ữ ố ố ớ ả ầ ộ ế ị c tho mãn thì có th đ t thêm c t thép ch u ể ặ ệ ố
ấ ị ề ố ớ ố ớ ộ ữ ằ b n sang c t. ả ườ ề ng án đ t thép đ gia c ộ ng b n ch u c t, ph ng án này c xác đ nh nh đ i v i d m. Tuy v y ậ ư ố ớ ầ ng đ i l n ( > 30cm). ươ ả ầ c t gi a b ng thép hình. Đ i v i c t biên c n ừ ả ể ị ắ ườ ươ ả Đ i v i nh ng sàn không có mũ c t ho c không có b n đ u c t n u đi u ki n 3 v ặ kh năng ch ng đâm th ng b n không đ ượ c t nh trên hình 9. ư ắ ............. C t đai hình 9a,b bao l y b n c t d c đ ố ố ọ ượ ố ng án dùng c t đai ch thích h p cho b n có chi u dày t ph ợ ỉ ố ươ Hình 9c th hi n vi c gia c ng b n ả ở ộ ệ ể ệ ph i có cách liên k t đ truy n momen t ế ể Hình 9d th hi n m t ph ộ ể ệ c th nghi m và t đã đ ử ặ ra r t hi u qu . ả ệ ươ ỏ ượ ệ ấ
