Tài liệu đánh giá hiệu quả thiết kế sàn bê tông cốt thép nhà nhiều tầng trên địa bàn thành phố đà nẵng

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ NHIỀU TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI Học viên: Nguyễn Thành Công . Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Mã số: 60580208. Khóa 32. Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng đang là xu hướng cho các đô thị đang phát triển. Trong thực tế thiết kế tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể nên các bộ phận kết cấu cùng loại (sàn, dầm...) trong một số công trình cùng công năng, cùng tính chất tải trọng hoặc kích thước đã được thiết kế với những giá trị khác nhau. Đối với nhà cao tầng vấn đề giảm tải trọng đến mức cho phép trong thiết kế kết cấu công trình luôn được các nhà thiết kế quan tâm. Thiết kế kết cấu sàn là khâu đầu tiên trong thiết kế công trình nhà cao tầng; do đó việc thiết kế sàn bê tông cốt thép hợp lý sẽ mang lại hiệu quả rất lớn cho các bước thiết kế kết cấu cho các cấu kiện tiếp theo. Tác giả nghiên cứu các bản vẽ thiết kế sàn bê tông cốt thép đã có, tính toán lại các yếu tố như: cách chọn bề dày sàn và hàm lượng cốt thép bố trí trong sàn theo lý thuyết đã được học, từ đó so sánh và đánh giá. Trên cơ sở đó, tác giả kiến nghị trong thiết kế nhà nhiều tầng cần phải luôn chú trọng việc tính toán thiết kế sàn bê tông cốt thép một cách hợp lý nhất để giảm được khối lượng của sàn mà vẫn đảm bảo đủ khả năng chịu lực. Trong đó yếu tố chọn bề dày sàn và bố trí thép với hàm lượng đảm bảo theo điều kiện tiêu chuẩn cho phép sẽ đem lại hiệu quả rất lớn cho thiết kế dầm, cột, móng cũng như thiết kế tổng thể công trình. Từ khóa – nhà nhiều tầng; sàn bê tông cốt thép; bề dày sàn; hàm lượng cốt thép (4 từ khóa) EVALUATING THE EFFICIENCY OF DESIGN OF CONCRETE FLOOR PLASTIC FORM OF QUANG NGAI BRANCH Abstract - The need to build multi-storey houses is a trend for developing cities. In reality, the design depends on the specific requirements of the same type of structure (floor, beam ...) in a number of buildings of the same capacity, load capacity or size has been designed with different values. For tall buildings the problem of reducing the load to the level allowed in the design of the structure is always interested in the design. Structural floor design is the first stage in the design of high-rise buildings; Therefore, the design of reinforced concrete floor will be very effective for the structural design steps for the next structure. The authors study the drawings of the design of reinforced concrete floor are available, recalculate the factors such as the choice of floor thickness and the amount of reinforcement in the floor according to the theory was learned, then compare and evaluation. Based on that, the author recommends in the design of multi-storey house should always pay attention to the design of reinforced concrete floor in the most reasonable way to reduce the volume of the floor but still ensure enough tolerance force. The choice of the floor thickness and the layout of the steel with the required standard conditions will bring great effect to the design of beams, columns, foundation as well as the overall design. Key words - multi-storey houses; reinforced concrete floor; floor thickness; layout of the steel. MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 1 4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 1 5. Bố cục đề tài ............................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ................................. 3 1.1. Tổng quan về sàn bê tông cốt thép ........................................................................... 3 1.2. Ưu, nhược điểm của các loại sàn bê tông cốt thép.. ................................................. 3 1.2.1. Hệ sàn sườn. ................................................................................................... 3 1.2.2. Hệ sàn ô cờ ..................................................................................................... 4 1.2.3. Sàn không dầm (sàn nấm) .............................................................................. 5 1.2.4. Sàn không dầm ứng lực trước ........................................................................ 6 1.3. Các công trình nhà nhiều tầng sử dụng sàn bê tông cốt thép trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi.. .................................................................................................................... 7 CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN................................................................. 11 2.1. Lý thuyết tính toán sàn bê tông cốt thép. ............................................................... 11 2.1.1. Đặc điểm và vai trò của kết cấu sàn trong nhà nhiều tầng ........................... 11 2.1.2.Các bộ phận của sàn sườn toàn khối ............................................................. 11 2.1.3. Các bước thiết kế kết cấu sàn ....................................................................... 12 2.2. Sơ đồ kết cấu, sự làm việc và cách tính sàn bê tông cốt thép ................................ 13 2.2.1. Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm ............................................................ 15 2.2.2. Sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh ........................................................... 21 * Kết luận chương 2 ............................................................................................... 27 CHƯƠNG 3. THU THẬP CÁC SỐ LIỆU CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THỰC TẾ - TÍNH TOÁN SO SÁNH ..................................................................................... 28 3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 28 3.2. Khảo sát công trình thực tế đã xây dựng, tính toán so sánh .................................. 28 3.2.1. Nhà làm việc Công ty TNHH MTV xổ số kiến thiết Quảng Ngãi .............. 28 3.2.2. Trung tâm huấn luyện và bồi dưỡng nghiệp vụ CA tỉnh Quảng Ngãi ......... 33 3.2.3. Nhà làm việc Trung tâm Công an tỉnh Quảng Ngãi .................................... 36 3.2.4. Trụ sở Phòng Quản lý xuất nhập cảnh CA tỉnh Quảng Ngãi ....................... 40 3.2.5. Nhà hiệu bộ - Trường Đại học Phạm Văn Đồng ......................................... 44 3.2.6. Nhà làm việc khối xây dựng lực lượng và hậu cần CA tỉnh Quảng Ngãi ... 47 3.2.7. Nhà làm việc khối cảnh sát Công an tỉnh Quảng Ngãi ................................ 51 3.3. Nhận xét, đánh giá . ................................................................................................ 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 57 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO). DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mặt cắt dầm sàn hệ sàn sườn 4 Hình 1.2 Mặt bằng ô sàn hệ sàn ô cờ 5 Hình 1.3 Mũ cột hệ sàn không dầm 6 Hình 1.4 Trụ sở làm việc Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết Quảng Ngãi 7 Hình 1.5 Trường Đại học Phạm Văn Đồng 8 Hình 1.6 Trung tâm HLBD nghiệp vụ CA tỉnh Quảng Ngãi 8 Hình 1.7 Trụ sở Phòng Quản lý XNC CA tỉnh Quảng Ngãi 9 Hình 1.8 Nhà làm việc Trung tâm Công an tỉnh Quảng Ngãi 9 Hình 1.9 Nhà làm việc khối cảnh sát CA tỉnh Quảng Ngãi 10 Hình 1.10 Nhà làm việc khối XDLL-HC CA tỉnh Quảng Ngãi 10 Hình 2.1 Kết cấu sàn khi dùng tường chịu lực 11 Hình 2.2 Kết cấu sàn với khung chịu lực 12 Hình 2.3 Biểu đồ nội lực của dầm có 2 đầu ngàm 14 Hình 2.4 Biểu đồ nội lực khi tại các gối hình thành khớp dẻo 14 Hình 2.5 Sơ đồ kết cấu sàn sườn toàn khối có bản loại dầm 15 Hình 2.6 Sơ đồ tính toán bản dầm làm việc theo một phương 17 Hình 2.7 Mômen trong dải bản liên tục, một phương 17 Hình 2.8 Mặt cắt bố trí cấu tạo cốt thép sàn 20 Hình 2.9 Sơ đồ tính bản sàn một phương theo sơ đồ đàn hồi 21 Hình 2.10 Sơ đồ kết cấu sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh 21 Hình 2.11 Vị trí xuất hiện vết nứt trên ô sàn có bản kê 4 cạnh 22 Hình 2.12 Sơ đồ tính toán ở bản hai phương 22 Hình 2.13 Sơ đồ ô bản kê bốn cạnh chịu uốn hai phương 23 Hình 2.14 Sơ đồ các ô bản có một số cạnh ngàm 23 Hình 2.15 Mômen trong ô bản có cạnh ngàm 24 Hình 2.16 Hai cách đặt cốt thép trong bản 25 Hình 2.17 Sơ đồ tính toán bản liên tục hai phương 26 Hình 3.1a Mặt đứng công trình 29 Hình 3.1b Mặt cắt công trình 29 Hình 3.1c Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp dưới) 30 Hình 3.1d Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp trên) 30 Hình 3.1e Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế với tính toán của tác giả 33 Hình 3.2a Mặt đứng công trình 33 Hình 3.2b Mặt cắt công trình 34 Hình 3.2c Mặt bằng thép sàn tầng 3,4,5 34 Hình 3.2d Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế với tính toán của tác giả 36 Hình 3.3a Mặt đứng công trình 37 Hình 3.3b Mặt cắt công trình 37 Hình 3.3c Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp dưới) 38 Hình 3.3d Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp trên) 38 Hình 3.3e Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế với tính toán của tác giả 40 Hình 3.4a Mặt đứng công trình 41 Hình 3.4b Mặt cắt công trình 41 Hình 3.4c Mặt bằng thép sàn tầng 2 42 Hình 3.4d Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế với tính toán của tác giả 44 Hình 3.5a Mặt đứng công trình 44 Hình 3.5b Mặt cắt công trình 45 Hình 3.5c Mặt bằng thép sàn tầng 2 45 Hình 3.5d Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế với tính toán của tác giả 47 Hình 3.6a Mặt đứng công trình 48 Hình 3.6b Mặt cắt công trình 48 Hình 3.6c Mặt bằng thép sàn tầng 2 49 Hình 3.6d Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế với tính toán của tác giả 51 Hình 3.7a Mặt đứng công trình 51 Hình 3.7b Mặt cắt công trình 52 Hình 3.7c Mặt bằng thép sàn tầng 2 52 Hình 3.7d Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế với tính toán của tác giả 54 DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Tên bảng Giá trị để tính toán M1 Các hệ số , A1, B1 để tính bản hai phương Kết quả tính thép sàn Kết quả tính khối lượng ô sàn Kết quả tính thép sàn Kết quả tính khối lượng ô sàn Kết quả tính thép sàn Kết quả tính khối lượng ô sàn Kết quả tính thép sàn Kết quả tính khối lượng ô sàn Kết quả tính thép sàn Kết quả tính khối lượng ô sàn Kết quả tính thép sàn Kết quả tính khối lượng ô sàn Kết quả tính thép sàn Kết quả tính khối lượng ô sàn Trang 23 24 32 32 35 36 40 40 43 43 47 47 50 50 54 54 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng đang là xu hướng cho các đô thị đang phát triển với nhiều lý do; đó là: mật độ dân số của các đô thị tăng nhanh cần dành nhiều quỹ đất cho hạ tầng kỹ thuật, đường xá giao thông; bên cạnh đó chất lượng sống ngày càng cao đòi hỏi phải bố trí quỹ đất cho các công trình công cộng, công viên, hồ nước, cây xanh; thành phố có nhiều nhà cao tầng thể hiện sự phát triển mạnh về kinh tế, chính trị, văn hóa – xã hội. Giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhiều tầng xu thế vẫn là sử dụng sàn bê tông cốt thép vì nó mang lại hiệu quả cao, chi phí hợp lý, dễ thi công, vật liệu để xây dựng cung cấp dễ dàng và có thể sử dụng nguồn vật liệu tại địa phương. Thành phố Quảng Ngãi là đô thị loại 2 và đang phát triển với tốc độ tương đối nhanh nên nhu cầu nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng là rất lớn. Trong thực tế thiết kế tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể nên các bộ phận kết cấu cùng loại (sàn, dầm...) trong một số công trình cùng công năng, cùng tính chất tải trọng hoặc kích thước đã được thiết kế với những giá trị khác nhau. Với mục tiêu nhằm đánh giá hiệu quả của việc thiết kế hợp lý sàn bê tông cốt thép và có cái nhìn tổng quát về khả năng chịu lực của các loại kết cấu đó. Đề tài: “Đánh giá hiệu quả thiết kế sàn bê tông cốt thép nhà nhiều tầng trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi” được lựa chọn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu các bản vẽ thiết kế sàn bê tông cốt thép đã có, tính toán lại các yếu tố như: cách chọn bề dày sàn và hàm lượng cốt thép bố trí trong sàn theo lý thuyết đã được học, từ đó so sánh và đánh giá. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu: Sàn bê tông cốt thép nhà nhiều tầng. + Phạm vi nghiên cứu: Các sàn trong công trình (có cùng công năng, cùng tính chất tải trọng, bê tông cùng cấp độ bền) trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết tính toán các loại sàn bê tông cốt thép. - Nghiên cứu trên các bản vẽ thiết kế công trình thực tế thu thập được trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi, tính toán lại theo lý thuyết đã được học So sánh, nhận xét, kết luận, kiến nghị đề xuất. 5. Bố cục đề tài I. Phần mục lục II. Phần mở đầu III. Phần nội dung Chương 1: Tổng quan về sàn bê tông cốt thép 1.1. Tổng quan về sàn bê tông cốt thép 1.2. Ưu, nhược điểm của các loại sàn bê tông cốt thép 2 1.3. Các công trình nhà nhiều tầng sử dụng sàn bê tông cốt thép trên địa bàn Quảng Ngãi. Chương 2: Lý thuyết tính toán 2.1. Lý thuyết tính toán sàn bê tông cốt thép 2.2. Sơ đồ kết cấu, sự làm việc và cách tính sàn bê tông cốt thép Chương 3: Thu thập các số liệu công trình xây dựng thực tế - tính toán so sánh 3.1. Đặt vấn đề 3.2. Khảo sát công trình thực tế đã xây dựng, tính toán so sánh 3.3. Nhận xét đánh giá IV. Kết luận, kiến nghị V. Tài liệu tham khảo 3 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1. TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP Sàn bê tông cốt thép được sử dụng khá rộng rãi trong xây dựng và dưới nhiều dạng khác nhau: sàn nhà dân dụng, công nghiệp, các dạng mái bằng, mái nghiêng, bản cấu thang, các dạng móng, đáy bể, tường chắn. Cấu kiện cơ bản của sàn phẳng là bản và dầm. Gối đỡ sàn có thể là tường hoặc cột. Móng bè là một loại sàn phẳng lật ngược. Tường và đáy của các bể chứa hình chữ nhật cũng có dạng sàn phẳng. Trong công việc thiết kế công trình, hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu. Sàn trực tiếp tiếp nhận tải trọng thẳng đứng để truyền xuống tường và cột, sau đó là xuống móng. Đồng thời sàn còn là vách cứng nằm ngang tiếp nhận tải trọng ngang (gió, động đất,…) để truyền vào các kết cấu thẳng đứng (khung, vách,…) qua đó truyền xuống móng. Việc lựa chọn phương án sàn hợp lí là rất quan trọng. Do vậy cần có sự phân tích đúng và hợp lí phù hợp với công trình để đưa ra phương án tốt nhất cho công trình. Phân loại sàn: - Theo phương pháp thi công: Có sàn toàn khối, sàn lắp ghép và sàn nửa lắp ghép. - Theo sơ đồ kết cấu: Có sàn sườn và sàn không sườn (sàn nấm). + Sàn sườn: Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm (bản sàn làm việc 1 phương); sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh (bản sàn làm việc 2 phương); sàn sườn ô cờ; sàn sườn pa nen lắp ghép; sàn sườn pa nen nửa lắp ghép. + Sàn không sườn (sàn nấm): Sàn nấm toàn khối; sàn nấm lắp ghép; sàn nấm nửa lắp ghép. - Theo số cạnh liên kết: Sàn có 1 cạnh, 2 cạnh, 3 cạnh và 4 cạnh liên kết. - Theo trạng thái ứng suất: Sàn bê tông cốt thép thường, sàn bê tông cốt thép ứng lực trước. 1.2. ƢU, NHƢỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.2.1. Hệ sàn sườn Là loại sàn có sườn gồm các bản sàn và hệ dầm tạo thành trên mặt bằng những ô hình chữ nhật. Hình thức bản dầm được áp dụng trong trường hợp nhịp của sàn tương đối lớn. Đạt hiệu quả kinh tế khi sàn có nhịp trung bình. Tuy nhiên sẽ tốn ván khuôn, mặt dưới sàn không phẳng và phải làm trần treo khi có yêu cầu. Được áp dụng khi khẩu độ phòng lớn hơn 3m. Sơ đồ kết cấu được tính xem như bản kê lên dầm phụ, dầm phụ gối lên dầm chính đặt lên cột. Các dầm chính được gác theo phương ngắn của phòng, có chiều dài thường 6-9m, không cần cột chống và cách nhau 4-6m. Dầm phụ đặt vuông góc với dầm chính, cách nhau khoảng 1,5-3m. Dầm phải được gác sâu vào tường 200-250mm. Theo chu vi sàn, bản và dầm chính có thể kê trực tiếp lên tường chịu lực (dưới đầu dầm cần đặt tấm đệm bê tông cốt thép) hoặc 4 60-100 60-100 đúc liền toàn khối với giằng tường. Bản sàn có chiều dày khoảng 60-100mm, tuỳ theo khẩu độ bản nhỏ hay lớn. Nhược điểm của loại sàn này là mặt trần không phẳng, chiếm nhiều không gian có ích của phòng. Để làm phẳng mặt trần có thể làm trần treo bằng vôi rơm, lưới thép phun vữa xi măng ở mặt dưới sàn, gỗ dán, thạch cao, nhựa… cách này có nhược điểm là đắt tiền và tốn công. Ngoài ra để làm phẳng mặt trần sàn, còn có thể cấu tạo sườn (dầm) quay lên phía trên, các khoảng trống được chèn bằng các vật liệu nhẹ như than xỉ, cát... Tuy nhiên cách này cũng có nhược điểm bản nằm ở vùng dưới không chịu nén nên không tham gia vào sự làm việc của dầm, đôi khi lượng thép chung tăng lên, khối lượng vật liệu tôn sàn tương đối lớn làm sàn sẽ nặng hơn. Kích thước tiết diện dầm và bản do tính toán quyết định. Sơ bộ có thể chọn: - Dầm chính: h=(1/8-1/15)l; b=(1/2-1/3)h. - Dầm phụ: h=(1/15-1/20)l; b=(1/2-1/3)h. Hình 1.1. Mặt cắt dầm sàn hệ sàn sườn * Ưu điểm: - Tính toán đơn giản. - Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công. * Nhược điểm: - Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu. - Không tiết kiệm không gian sử dụng. 1.2.2. Hệ sàn ô cờ 5 Là loại sàn mà kết cấu của sàn được cấu tạo bởi hệ dầm giao nhau theo hai phương, chia mặt sàn thành các ô bản kê bốn cạnh. Có thể chia ra hai loại sàn ô cờ: sàn ô cờ kiểu bản kê bốn cạnh và sàn ô cờ kiểu lưới ô nhỏ. Loại sàn ô cờ kiểu bản kê bốn cạnh là loại sàn sườn, trong đó dầm chính, dầm phụ lấy bằng nhau. Chỗ gặp nhau của dầm ngang, dầm dọc là các cột đỡ. Lưới cột tạo nên một mạng lưới ô vuông hay ô chữ nhật gần vuông, với diện tích ô không quá 36m2. Chiều cao của dầm lấy bằng 1/10-1/12 khẩu độ dầm. Bản sàn có chiều dày từ 80-150mm. Loại sàn ô cờ kiểu lưới ô nhỏ là loại sàn sườn, trong đó các dầm ngang dầm dọc lấy chiều cao bằng nhau, tạo thành lưới ô vuông từ 0,8-2m. Chiều cao dầm được lấy bằng 1/30-1/35l (l là khẩu độ lớn của phòng hay khẩu độ bước cột). Bản sàn có chiều dày 50mm, bản sàn tựa trực tiếp lên bốn tường hay các gối tựa xung quanh. Sàn có thể phủ lên phòng có diện tích 60-70m2 mà không cần cột đỡ ở giữa, chỉ dùng khi phòng có kích thước vuông hay gần vuông. Hệ thống dầm có thể song song với các cạnh của phòng hay đặt chếch 45o so với các cạnh của phòng. Hình 1.2. Mặt bằng ô sàn hệ sàn ô cờ * Ưu điểm: Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, dễ trang trí, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ... * Nhược điểm: - Không tiết kiệm, thi công phức tạp. - Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng. 1.2.3. Sàn không dầm (sàn nấm) Là loại sàn chỉ có bản, không có dầm chịu lực. Chiều dày bản sàn thường lấy bằng 1/35-1/40 khoảng cách cột, thường bằng 150-200mm, với một số trường hợp bản sàn có thể dày hơn. Bản sàn tựa lên một lưới cột 6x6m đến 8x8m. Chỗ sàn tựa lên đầu cột, ứng suất cục bộ rất lớn, có thể đâm thủng sàn. Để khắc phục, đầu cột được cấu tạo 6 có tán như hình nấm để đỡ sàn. Tán cột có thể là hình vuông, hình tròn, hình chữ nhật hay hình đa giác đều, trên loe to theo góc 45°, rộng 0,2-0,3 khẩu độ bước cột. Hình 1.3. Mũ cột hệ sàn không dầm * Ưu điểm: - Mặt trần phẳng, mỹ quan và có khả năng chịu lực chấn động, cũng như tải trọng lớn. - Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình. - Tiết kiệm được không gian sử dụng. - Dễ phân chia không gian. - Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước… - Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa. - Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản. - Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành. - Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm. * Nhược điểm: - Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu. - Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn, không kinh tế vì tốn vật liệu. 1.2.4. Sàn không dầm ứng lực trước * Ưu điểm: Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm: 7 - Giảm chiều dày sàn làm giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng. - Tăng độ cứng của sàn lên, làm cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường. - Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp với biểu đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép. * Nhược điểm: Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa phương án này như: - Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu. - Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được. 1.3. CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ NHIỀU TẦNG SỬ DỤNG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI (đƣợc khảo sát thiết kế so sánh) Các công trình được khảo sát là công trình nhà nhiều tầng trên địa bàn Quảng Ngãi có công năng làm việc chỉ cao từ 7 tầng trở xuống, có kết cấu móng cọc hoặc móng nông bê tông cốt thép, cột dầm sàn bê tông cốt thép toàn khối; khung dầm có nhịp và bước cột nhỏ (nhịp ≤ 6m, bước cột ≤ 3,9m), chỉ đơn thuần tính toán các ô sàn chịu tải trọng theo phương thẳng đứng và tính toán chịu tải trọng theo phương ngang cho cấu kiện dầm và cột. Hình 1.4. Trụ sở làm việc Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết Quảng Ngãi 8 Hình 1.5. Trường Đại học Phạm Văn Đồng Hình 1.6. Trung tâm huấn luyện và bồi dưỡng nghiệp vụ CA tỉnh Quảng Ngãi 9 Hình 1.7. Trụ sở Phòng Quản lý xuất nhập cảnh CA tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.8. Nhà làm việc Trung tâm Công an tỉnh Quảng Ngãi 10 Hình 1.9. Nhà làm việc Khối cảnh sát Công an tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.10. Nhà làm việc Khối XDLL - HC Công an tỉnh Quảng Ngãi 11 CHƢƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 2.1. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.1.1. Đặc điểm và vai trò của kết cấu sàn trong nhà nhiều tầng Đặc điểm chủ yếu của kết cấu sàn là nó ở vị trí nằm ngang. Kết cấu sàn được tựa lên các kết cấu đỡ (gối tựa) theo phương đứng là tường, cột, khung. Dưới tác dụng của tải trọng đứng kết cấu sàn làm việc chịu uốn. Trong nhà nhiều tầng kết cấu sàn còn làm nhiệm vụ vách cứng nằm ngang để truyền tải trọng gió lên các kết cấu chịu lực chính là các khung, vách cứng đứng và lõi cứng. Khi nhà bị lún không đều gây ra uốn tổng thể cho nhà, kết cấu sàn còn bị kéo hoặc bị nén theo phương dọc hoặc ngang nhà do sự uốn tổng thể đó. Kết cấu sàn cũng còn có thể chịu nội lực phát sinh do thay đổi nhiệt độ. Khi thiết kế kết cấu sàn chủ yếu chỉ tính toán với tải trọng thẳng đứng. Việc để kết cấu sàn làm được nhiệm vụ vách cứng ngang, chịu ảnh hưởng của lún không đều và thay đổi nhiệt độ thường được giải quyết bằng các biện pháp cấu tạo. Trong đề tài nghiên cứu này chỉ giới hạn trong việc tính toán thiết kế một số loại sàn sườn toàn khối. 2.1.2. Các bộ phận của sàn sườn toàn khối Bộ phận chủ yếu là kết cấu bản. Ngoài ra thường có thêm hệ dầm sàn. Với các gian nhà có mặt bằng tương đối bé, dùng tường chịu lực thì có thể chỉ làm một bản sàn liên kết với tường (hình 2.1a). Với gian nhà có mặt bằng không lới, dùng tường chịu lực, có thể bố trí các dầm sàn song song theo một phương, dầm sàn kê lên tường chịu lực (hình 2.1b) Trường hợp có dùng khung chịu lực mà khoảng cách giữa các khung không lớn, các dầm cũng có thể chỉ đặt theo một phương, nó vừa là dầm sàn, cũng là dầm khung (hình 2.2a) Hình 2.1. Kết cấu sàn khi dùng tường chịu lực 1. Bản sàn, 2. Dầm sàn, 3.Tường 12 4 3 2 1 A B C D E F G Hình 2.2. Kết cấu sàn với khung chịu lực 1. Cột, 2. Dầm khung, 3. Dầm sàn Khi gian nhà có mặt bằng khá rộng, dùng khung chịu lực, hệ dầm thường được đặt theo hai phương trong đó cần phân biệt dầm khung và dầm sàn (hình 2.2b). Dầm khung (còn được gọi là dầm chính) là dầm liên kết với cột tạo thành khung chịu lực. Dầm sàn (dầm phụ) là dầm trực tiếp đỡ bản và gối lên dầm khung hoặc tường. Trên hình 2.2b các dầm khung ở trục 1, 2, 3, 4, dầm sàn ở các trục A đến H, trong đó các dầm ở trục A, D, H có vai trò đặc biệt, cùng với cột tạo nên các khung dọc của nhà. Hình 2.2c thể hiện mặt bằng sàn mà các dầm vừa đóng vai trò dầm sàn vừa là dầm khung. 2.1.3. Các bước thiết kế kết cấu sàn Thiết kế kết cấu sàn chủ yếu là thiết kế bản và dầm sàn. Các dầm chính được tính toán theo kết cấu khung. Chỉ trong một số trường hợp đặc biệt, khi khung không chịu tải trọng gió (chỉ chịu tải trọng đứng) thì có thể tính dầm chính như một dầm liên tục thông thường. Thiết kế bản và dầm cũng như các kết cấu bê tông cốt thép khác, thường theo 7 bước sau: Bước 1: Mô tả kết cấu, nêu rõ tên gọi, vị trí trên mặt bằng kết cấu, nhiệm vụ, các đặc điểm (nếu có), các kích thước cơ bản. Bước 2: Sơ đồ kết cấu, liên kết, gối tựa, là kết cấu tĩnh định hay siêu tĩnh… Bước 3: Sơ bộ chọn kích thước; bề dày bản, bề cao và bề rộng tiết diện dầm. Bước 4: Xác định tải trọng gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) và tải trọng tạm thời (hoạt tải), xét các trường hợp bất lợi có thể xảy ra của hoạt tải. Bước 5: Tính toán, vẽ biểu đồ nội lực. Có nhiều phương pháp để xác định nội lực vì vậy trước hết cần nêu tên phương pháp và có thể nêu cả lý do chọn phương pháp đó.