Quy Trinh Thiet Ke

A2CHÖÔNG 1 TOÅNG QUAN VEÀ KEÁT CAÁU XAÂY DÖÏNG A2CHÖÔNG 2 TÍNH TOAÙN TAÁM 3D A2CHÖÔNG 1

TOÅNG QUAN VEÀ KEÁT CAÁU XAÂY DÖÏNG

BAÈNG TAÁM VAÄT LIEÄU 3D

1.1 Ñaëc tính kyõ thuaät cuûa vaät lieäu 3D Caùc thaønh phaàn panel 3D goàm taám 3D vaø 2 lôùp beâ toâng 2 beân. Taám 3D goàm lôùp EPS (Expanded Polystyrene) ôû giöõa, 2 lôùp löôùi theùp song song vaø nhöõng thanh theùp cheùo ñöôïc haøn vaøo 2 löôùi theùp doïc theo chieàu daøi. Theùp cheùo ñaâm xuyeân qua lôùp EPS vaø ñöôïc maï ñeå traùnh aên moøn. Löôùi theùp phuû khoâng caàn phaûi maï neáu lôùp beâ toâng ñuû daøy.

Hình 1.1

Hình 1.2

1

Hình 1.3 Phaân boá theùp cheùo vaø löôùi theùp phuû

1.2 Kích thöôùc tieâu chuaån cuûa taám 3D Kích thöôùc Panels: Chieàu daøi: Toái thieåu 2.0m, taêng daàn moãi böôùc 10 cm Toái ña 6.0m. Theo lyù thuyeát cuõng coù theå saûn xuaát loaïi panel daøi hôn Chieàu ngang: 1.2m (1.0m) EPS Ñoä nôû cuûa polystyrene theo tieâu chuaån ONORM B6050 phaûi coù maät ñoä xaáp xæ 15kg/m3. Daøy töø 40 ñeán 100mm, böôùc taêng giaûm 10mm. Löôùi phuû: Ñöôøng kính: 3.0mm; caáp theùp BST500 theo ONORM B4200, Khoaûng caùch oâ löôùi (e) 50 x 50mm Khoaûng caùch giöõa taám EPS vaø löôùi phuû (a): 13, 16 hoaëc 19mm, khoaûng caùch thöôøng aùp duïng nhaát laø 13mm. Theùp cheùo: Ñöôøng kính: 3.8mm, theùp maï trong nhoùm theùp BST500. Toái ña 4.5mm Khoaûng caùch: 100 hoaëc 200mm (=e1) Böôùc 100mm hoaëc 200mm; töùc laø 67-200 thanh theùp cheùo treân 1m2 Ñoä cheùo Ñoä nghieân cuûa theùp giaøn tuøy thuoäc vaøo khoaûng caùch e2 vaø e3. Trong saûn xuaát, gía trò e2 laø khoâng ñöôïc thaáp hôn giaù trò nhoû nhaát. Hieän nay panels ñöôïc saûn xuaát theo 2 kieåu boá trí thanh theùp giaøn.

Soá löôïng

Böôùc [mm]

e3 [mm]

100 200 60 200 100 40 Baûng 1.1 Boá trí theùp cheùo tieâu chuaån Ñoä cheùo goùc theùp giaøn laø:  d + 2a   α = arctan EPS e 3   2

Vì giaù trò e3 khoâng chaéc chaén, coù theå thay ñoåi vaøi milimeters. Trong tính toaùn keát caáu giaù trò "a" ñöôïc laáy baèng 20mm, khoaûng caùch giöõa löôùi phuû vaø EPS.

1.3 Beâ toâng 1.3.1 Beâ toâng troän taïi coâng tröôøng Tuøy thuoäc vaøo maùc beâ toâng, troän hoãn hôïp vaät lieäu trong 3-4 phuùt vôùi khoaûng 300 kg xi maêng vaø soá löôïng nöôùc theo yeâu caàu trong moät maùy troän tröôùc khi phun. Maùc beâ toâng thöïc teá cuõng tuøy thuoäc ñöôøng cong caáp phoái cuûa vaät lieäu coù ñöôïc qua thöû nghieäm.

1.3.2 Gradien giôùi haïn cuûa coát lieäu

Bieåu ñoà 1.1 Gradien giôùi haïn Caáp phoái chính xaùc khoâng nhöõng taïo ra beâ toâng coù chaát löôïng cao maø coøn quyeát ñònh ñeán hieäu quaû khi söû duïng maùy phun. Ñeå coù theå phun ñöôïc, coát lieäu phaûi chöùa moät soá löôïïng haït nhuyeãn nhoû nhaát coù ñöôøng kính döôùi 0,125mm. Sau khi raây saøng 0,125mm, khoái löôïng loït qua saøng ít nhaát 4-5% vaø khoâng quaù 8-9%. Caùc haït nhuyeãn phaûi baûo ñaûm giöõ ñöôïc löôïng nöôùc khi phun qua voøi bôm. Neáu khoâng ñuû löôïng haït nhuyeãn, phaûi thay theá baèng vaät lieäu khaùc. Trong tröôøng hôïp vaät lieäu laáy töø soâng, hoà thì gaàn nhö khoâng coù haït nhuyeãn.

1.3.3 Côõ haït Côõ haït thöôøng duøng tuøy thuoäc vaøo cöôøng ñoä vaø hieäu suaát cuûa maùy phun. Maùy phun khoâ deã daøng phun ñöôïc côõ haït toái ña 8 mm, haït duøng cho maùy bôm vöõa hoà lôùn nhaát laø 4-5 mm. Ñoái vôùi töôøng, cöôøng ñoä beâ toâng sau cuøng laø 10-15 N/mm2 (=fc), côõ haït lôùn nhaát laø 4 mm.

1.3.4 Xi maêng

Xi maêng trong beâ toâng phun laø khoaûng 300 kg/m3. Giaù trò naøy ñaûm baûo ñöôïc caû cöôøng ñoä laãn khaû naêng bôm. Neáu löôïng xi maêng lôùn thì ñoøi hoûi nhieàu nöôùc hôn. Löôïng xi maêng lôùn thì beâ toâng deã bò co vaø xuaát hieän veát nöùt.

1.3.5 Tyû leä nöôùc/xi maêng 3

Tyû leä nöôùc / xi maêng khoâng nhöõng aûnh höôûng ñeán khaû naêng thi coâng, maø noù coøn aûnh höôûng ñeán cöôøng ñoä vaø baûo veä coát theùp khoûi ræ seùt. Neáu löôïng nuôùc quaù nhieàu, caùc loã roãng xuaát hieän seõ aûnh höôûng ñeán chaát löôïng beâ toâng. Neân aùp duïng tyû leä nöôùc / xi maêng laø 0,5 – 0,6 .

QUAY VE CHÖÔNG 2

TÍNH TOAÙN TAÁM 3D A. TÍNH TOAÙN THEO TRAÏNG THAÙI GIÔÙI HAÏN THÖÙ NHAÁT 2.1 Yeâu caàu khi tính toaùn caùc caáu kieän 3D theo khaû naêng chòu löïc:

Tính toaùn ñöôïc tieán haønh theo tieát dieän thaúng goùc vôùi truïc, theo tieát dieän nghieâng. Ngoaøi ra caàn tieán haønh tính toaùn kieåm tra nhöõng vuøng chòu löïc taùc duïng cuïc boä. Theo tieát dieän thaúng goùc tính toaùn vôùi taùc duïng cuûa löïc doïc N, cuûa moment uoán M hoaëc cuûa toå hôïp goàm M vaø N. Tính toaùn theo tieát dieän nghieâng ôû nhöõng vuøng caáu kieän chòu löïc caét Q tính vôùi taùc duïng cuûa Q vaø cuûa M. Caáu kieän chòu uoán, tính theo khaû naêng chòu löïc treân tieát dieän thaúng goùc. 2.2 Tính toaùn caáu kieän chòu uoán:

Veà nguyeân taéc coù theå tính toaùn taám saøn 3D gioáng caùc tieâu chuaån thieát keá saøn beâ toâng coát theùp thoâng thöôøng. 4

Taát caû caùc nguyeân taéc tính toaùn noäi löïc vaø traïng thaùi chòu taûi cuûa beâ toâng coát theùp coù theå aùp duïng cho taám 3D. Tuy nhieân caàn phaûi löu yù söï giaûm khaû naêng chòu löïc do taám EPS. Thoâng thöôøng saøn 3D ñöôïc xem laøm vieäc theo sô ñoà daàm ñôn giaûn hoaëc daàøm lieân tuïc vì vaäy caùc thanh theùp (theùp phuû vaø theùp gia cöôøng) chòu löïc keùo vaø löïc neùn, beâ toâng chòu neùn. Nhöõng thaønh phaàn naøy ñöôïc thieát keá theo nhöõng quy öôùc cuûa keát caáu beâ toâng coát theùp thoâng thöôøng. 2.2.1 Bieåu ñoà bieán daïng öùng suaát cuûa beâ toâng

Bieåu ñoà bieán daïng öùng suaát cuûa beâ toâng laø moät ñöôøng cong khoâng tuyeán tính. Haàu heát caùc hình daïng toaùn hoïc thoâng thöôøng cuûa ñöôøng cong naøy laø moät ñöôøng parabol baäc hai ñaït cöïc ñaïi khi bieán daïng laø 2 0/00.

Bieåu ñoà 2.1 Ñoà thò ñieån hình bieán daïng-öùng suaát cuûa beâ toâng Trong khi haàu heát caùc tieâu chuaån, öùng suaát neùn khoâng ñoåi khi vöôït qua öùng suaát giôùi haïn naøy, keát quaû thöû nghieäm cho thaáy öùng suaát neùn giaûm xuoáng khi vöôït qua giôùi haïn 20/00. KHOÁI ÖÙNG SUAÁT NEÙN

Hình 2.1 Phaân phoái öùng suaát theo lyù thuyeát. Cöôøng ñoä khoái cuûa beâ toâng ñaït ñöôïc sau 28 ngaøy, do ñoù cöôøng ñoä chòu neùn theo lí thuyeát ñöôïc tính nhö sau: fc = 0.70 fW28 Trong ñoù fW28 laø cöôøng ñoä khoái beâ toâng sau 28 ngaøy. Ñoái vôùi beâ toâng maùc cao hôn thì giaûm heä soá xuoáng 0.55. Cöôøng ñoä cuûa maùc beâ toâng tieâu chuaån theo tính toaùn laø:

5

Maùc beâ toâng B15 fc [kG/cm2] 105

B25 175

B35 230

B45 270

B55 300

Baûng 2.1 Maùc beâ toâng [kG/cm2] Khi thieát keá maët caét 3D, khoái öùng suaát hình chöõ nhaät trong vuøng chòu neùn coù theå aùp duïng caùch tính gaàn ñuùng theo Hình 2.1. Phöông phaùp naøy giaû ñònh raèng toaøn vuøng neùn lyù thuyeát ñaõ ñöôïc aán ñònh tröôùc sao cho truïc trung hoaø khoâng naèm trong vaät lieäu EPS. Bieán daïng giôùi haïn vöôït qua ngoaøi phaïm vi 20/00 khoâng ñöôïc aùp duïng cho taám 3D. Khaû naêng chòu moment lôùn nhaát phaûi ñöôïc laáy thaáp hôn giôùi haïn.

2.2.2 Bieåu ñoà öùng suaát-bieán daïng cuûa theùp

Beà daøy cuûa toaøn boä vuøng beâ toâng chòu neùn ñöôïc tính töø tæ leä giöõa bieán daïng neùn cuûa beâ toâng vaø bieán daïng cuûa theùp. Chuùng phuï thuoäc vaøo bieán daïng cuûa theùp khi theùp ñaït ñöôïc giôùi haïn deûo. Caû hai vaät lieäu ñeàu coù bieán daïng giôùi haïn. Ñöôøng cong öùng suaát bieán daïng cuûa theùp luùc ñaàu ñöôïc xem nhö laø thaúng (ES = 20.600 kN/cm2). Vôùi module ñaøn hoài khoâng ñoåi, giôùi haïn deûo cuûa theùp, loaïi 5000 kG/cm2 (thöôøng laø theùp panel) ñaït ñöôïc khi bieán daïng laø 2,430/00.

Bieåu ñoà 2.2 Bieåu ñoà öùng suaát-bieán daïng cuûa theùp Ñeå tính toaùn caáu kieän chòu uoán, giôùi haïn söùc caêng cuûa theùp laø 50/00 roài tính toaùn bieán daïng neùn cuûa beâ toâng (giôùi haïn laø 3,50/00). Chieàu cao vuøng neùn cuõng ñöôïc giôùi haïn. Döïa treân nhöõng töông quan naøy, tæ leä giöõa chieàu cao vuøng neùn vaø chieàu cao aûnh höôûng coù theå ñöôïc tính toaùn nhö sau: Bieán daïng giôùi haïn Giôùi haïn bieán daïng chòu neùn cuûa beâ toâng Bieán daïng giôùi haïn cuûa theùp Vuøng neùn/Chieàu cao aûnh höôûng

3,50/00 5,00/00 41,20/00 6

Baûng 2.2 MOÂ HÌNH TÍNH

Hình 2.2 Khoái öùng suaát trong vuøng chòu neùn laø ñöôøng cong parabol ñeán 20/00 vaø moät khoái öùng suaát hình chöõ nhaät giöõa 20/00 vaø 3,50/00. Tuyø thuoäc vaøo bieán daïng neùn, phöông trình öùng suaát neùn cho phaàn parabol laø: fc ε = fc.

ε

ε max

.(2 −

ε

ε max

)

εmax = 20/00 ÖÙng suaát neùn ñöôïc cho laø khoâng ñoåi neáu bieán daïng neùn vöôït qua 3.50/00. Bieán daïng lôùn nhaát cuûa theùp theo tieâu chuaån ñöôïc laáy laø 50/00 cho caùc loaïi theùp. Tính toaùn Moment max theo moâ hình treân: M max

a 0.80t 2 × 0.95 fc × (d − )b 2 = 0.434 × t × fc × (d − a )b = 2 1.75 2

Trong ñoù: 1,75……. Heä soá an toaøn chung t2………….. ≤ d x 0.416 a…………….= t2 x 0.80 Dieän tích cuûa coát theùp ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc sau: As =

1.75 × M z × fy

Trong ñoù: 1,75……. Heä soá an toaøn chung M…………. Moment toái ña döôùi taûi taùc ñoäng z………….. Caùnh tay ñoøn noäi löïc, xaáp xæ 0,9 d Phöông phaùp thieát keá tieâu chuaån chæ coù theå tính ñöôïc öùng suaát neáu bieát ñöôøng cong öùng suaát-bieán daïng. Muoán xaùc ñònh bieán daïng giôùi haïn phaûi xeùt ñeán tính chaát ñòa phöông nhö laø ñaëc ñieåm kyõ thuaät cuûa theùp, heä soá an toaøn cuûa beâ toâng. Caùc giaû ñònh tröôùc cuûa bieán daïng giôùi haïn: Söùc neùn toái ña 20/00 ( ñöôøng cong parabol öùng suaát - bieán daïng) Bieán daïng deûo cuûa theùp 50/00. 7

Ñieàu naøy daãn ñeán haïn cheá chieàu cao vuøng neùn chæ ñaït ñöôïc 28,6% cuûa chieàu cao aûnh höôûng khi theùp ñaït ñeán traïng thaùi öùng suaát-bieán daïng giôùi haïn (bieán daïng deûo cuûa theùp). Söï haïn cheá treân thieân veà an toaøn cho keát caáu sau khi phaân boá laïi öùng suaát do söï töø bieán cuûa beâ toâng, vaø ñaûm baûo truïc trung hoaø phaûi luoân luoân naèm ôû lôùp beâ toâng phía treân (chòu neùn). MOÂ HÌNH THIEÁT KEÁ

Hình 2.3 Moâ hình thieát keá uoán taám 3D Moment cho pheùp döôùi taûi taùc ñoäng (Heä soá an toaøn chung laø 1,75) coù theå tính nhö sau : M = 0,0972 × fc × b × d2 ≤ 0,3810 × fc × t2 × b × (d – 0,375 × t2 ) Trong baûng 2.3 , kích thöôùc t2 (lôùp beâ toâng neùn) vaø dEPS ñöôïc tính baèng mm vaø moment laø Tm/m. Caùc moment ñöôïc tính döôùi taûi sinh hoaït bao goàm heä soá an toaøn (=1,75) vôùi caáp beâ toâng 175 kG/cm2 (=B25). Ñoái vôùi caùc caáp beâ toâng khaùc nhöõng giaù trò naøy phaûi ñöôïc nhaân vôùi fc/175 kG/cm2. Khoaûng caùch giöõa caïnh döôùi cuûa EPS vaø troïng taâm cuûa coát theùp laø 20mm. Lôùp beâ toâng Beà daøy EPS [mm] (neùn) 40 50 60 70 80 90 100 mm 50 2,06 2,45 2,87 3,33 3,83 4,35 4,91 60

2,45

2,87

3,33

3,83

4,35

4,91

5,51

70

2,87

3,33

3,83

4,35

4,91

5,51

6,14

80

3,33

3,83

4,35

4,91

5,51

6,14

6,80

Baûng 2.3 Moâ men M cho pheùp (T/m) fc=175 kG/cm2 Dieän tích coát theùp caàn thieát laø : AS =

Trong ñoù : ñoäng

1.75 × M z× fy

1,75……..Heä soá an toaøn chung M………….Moment toái ña döôùi taûi taùc z……………z caùnh tay ñoøn noäi löïc Giaù trò z xaáp xæ z = 0,9d.

2.3 Tính toaùn caáu kieän chòu caét: 8

Caùc thanh theùp cheùo cuûa taám 3D chòu löïc caét. ÖÙng suaát caét trong taám chính laø khaû naêng chòu löïc cuûa theùp cheùo vaø moái lieân keát haøn.

Hình 2.4 Löïc caét cho pheùp cuûa moái haøn (ñaõ nhaân vôùi heä soá an toaøn) phaûi töông ñöông ít nhaát 30% cöôøng ñoä chòu löïc lôùn nhaát maø thanh cheùo coù theå chòu ñöôïc. Cöôøng ñoä chòu löïc lôùn nhaát cuûa theùp cheùo chính laø giôùi haïn deûo cuûa theùp (fy). Löïc giôùi haïn trong thanh theùp cheùo ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: 2 d DIAG × π FDIAG = 0.3 × fy × 4 Tæ leä giöõa ñöôøng kính theùp cuûa löôùi phuû vaø ñöôøng kính theùp cheùo khoâng neân nhoû hôn 0.6. Ñoä maûnh cuûa theùp cheùo coù chieàu daøi tính toaùn baèng 75% chieàu daøi thöïc cuûa thanh theùp cheùo (chieàu daøi naèm giöõa 2 lôùp beâ toâng) .

Hình 2.5 Ñoái vôùi caùc loaïi panel tieâu chuaån, khoaûng caùch “a” giöõa löôùi vaø EPS laø 13,16 hay 19 mm. Thöôøng laø 13mm. Khoaûng caùc giöõa EPS vaø troïng taâm lôùp coát theùp coù theå ñöôïc laáy laø 20mm. Khoaûng caùch thöïc “e” cuûa theùp cheùo caùch giaù trò cho trong baûng chæ khoaûng vaøi mm. Loaïi Panel Böôùc Theùp cheùo/m2 e [mm] Loaïi 1 100mm 200 thanh 40 Loaïi 2 200mm 100 thanh 60 Baûng 2.4 Panel tieâu chuaån Trong haàu heát caùc tröôøng hôïp, panels loaïi 1 ñöôïc söû duïng laøm panel saøn tieâu chuaån. Tuy nhieân, theo phöông ngang cuûa taám saøn 3D khoâng chòu ñöôïc löïc caét. Goùc hôïp bôûi löôùi theùp phuû vaø theùp cheùo

9

trong tröôøng hôïp naøy laø 90o neân löïc caét vaø moment khoâng ñöôïc truyeàn qua.

Hình 2.6 Panel theo phöông ngang ÔÛ theá naèm ngang cuûa panels, caùc thanh theùp cheùo vaø EPS taïo ra moät lôùp tröôït giöõa hai lôùp beâ toâng. Do ñoù ñoä beàn cöùng cuûa taám panel giaûm ñaùng keå (theo phöông ngang). Ñoái vôùi taám saøn coù lôùp beâ toâng daøy 50mm ôû maët treân vaø taám EPS daøy 100mm , moment quaùn tính theo phöông chính laø 58,333 cm4 /m, vaø theo phöông ngang laø 2,083 cm4/m. Vì vaäy, coù theå xem taám saøn 3D nhö caáu truùc caùc daàm song song theo moät phöông vaø nhö moät saøn moûng theo phöông coøn laïi.

Hình 2.7 Maët caét töông ñöông goàm caùc daàm theo phöông chính vaø taám saøn moûng theo phöông ngang. Do ñoù coù theå thieát keá moät saøn hình vuoâng nhö taám saøn 3D laøm vieäc moät phöông. 2.3.1 Tính toaùn löïc cho pheùp trong thanh theùp cheùo (chòu löïc caét):

Chieàu daøi tính toaùn (baèng 75% chieàu daøi thöïc) ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh taûi troïng uoán doïc Chieàu daøi tính toaùn uoán lg e = 0,75 lg = 0.75 ×

λ=

lg e 4 × lg e = r d DIAG

d EPS sin α

Heä soá an toaøn cuûa theùp Heä soá an toaøn uoán doïc

⇒

f k, adm

ν =1.70 ν k =2.05

π2 E = 2× (Coâng thöùc Euler vôùi λ ≥75) λ νk fk,adm ≤ 0,3 × fy

Trong ñoù: lge…… chieàu daøi tính toaùn (mm) 10

lg…….. chieàu daøi theùo cheùo giöõa hai lôùp beâ toâng (mm) r………. baùn kính quaùn tính (mm) λ………. Ñoä maûnh E………. Module ñaøn hoài cuûa theùp cheùo (kN/mm2) dDIAG…. Ñöôøng kính theùp cheùo (mm) dEPS….. Beà daøy EPS (mm) fk,adm ÖÙng suaát tôùi haïn (kN/mm2) Neáu khoaûng caùch giöõa hai moái haøn nhoû thì khi tính toaùn maët caét 3D, coù theå xem caùc thanh theùp cheùo laøm vieäc nhö giaøn. Töông töï nhö tính toaùn giaøn, löïc caét V coù theå ñöôïc xem nhö laø thaønh phaàn löïc ñöùng cuûa caùc thanh theùp cheùo vaø coù theå ñöôïc tính theo caùc coâng thöùc sau: VDIAG = nR × FDIAG × sin α Tröôøng hôïp panel coù 200 thanh theùp cheùo/m2, lôùp beâ toâng phía treân daøy ít nhaát 60 mm vaø caùc moái haøn raát gaàn vôùi nhau (max 10 mm), coù theå boû qua lôùp beâ toâng phí treân trong quaù trình tính toaùn vaø buø laïi khoaûng caùch giöõa hai moái haøn ñöôïc xem laø chieàu daøi tính toaùn an toaøn. Neáu khoaûng caùch lôùn hôn (nhö 200 mm) thì khaû naêng chòu taûi thaät söï seõ khaùc nhau raát nhieàu. Neáu saøn ñöôïc laép ñaët bôùi caùc taám panel coù khoaûng caùch giöõa caùc thanh theùp cheùo lôùn thì caàn phaûi kieåm tra kó hôn. Neáu khoaûng caùch giöõa caùc ñieåm haøn lôùn thì khoâng theå xaùc ñònh chaéc chaén ñieåm naøo chòu löïc caét. Trong khi ñoù, neáu khoaûng caùch caùc thanh theùp cheùo nhoû (böôùc 100 mm, panel loaïi 1 theo baûng 2.4) hoaëc lôùp beâ toâng treân maët daøy hôn, thì ít nhaát theo lí thuyeát coù 1 ñieåm giao nhau giöõa caùc thanh theùp cheùo vaø cung neùn, ñieåm giao nhau vôùi cung chòu keùo khoâng theå giaû ñònh ñöôïc ngay caû khi phaân tích moät caùch lyù töôûng. Vì vaäy moment uoán phaûi ñöôïc truyeàn trong cung chòu keùo. Neáu khoaûng troáng giöõa caùc thanh thanh cheùo lôùn (böôùc 200 mm) thì khoâng toàn taïi ñieåm giao nhau vôùi truïc cung neùn. Luùc ñoù, troïng taâm cuûa cung neùn phuï thuoäc vaøo ñoä daøy cuûa lôùp beâ toâng phía treân, vaø trong tröôøng hôïp ñaëc bieät, noù naèm cao hôn ñieåm giao nhau cuûa theùp cheùo.

11

Hình 2.8 Noäi löïc trong maët caét 3D Löïc caét ngang S laø löïc keùo treân töøng ñôn vò daøi vaø hình chieáu cuûa löïc ngang trong theùp cheùo.

Hình 2.9 Moâ hình löïc caét. Löïc caét phöông ngang laø toång caùc thaønh phaàn ngang cuûa löïc trong theùp cheùo HC vaø HT, vì vaäy löïc caét ngang laø : S = Σ (HC + HT) Döïa theo quan ñieåm naøy, löïc caét cho pheùp coù theå tính theo coâng thöùc sau : VDIAG = S × z = Σ (HC + HT) × z = FDIAG × cos α × nDIAG × z z…… caùnh tay ñoøn noäi löïc z=0,95d. Neáu lôùp beâ toâng daøy hôn, giaù trò naøy cuõng taêng leân töông öùng. Vì maët caét hoaït ñoäng nhö moät voøm, caùnh tay ñoøn lyù thuyeát gaàn goái ñôõ khoâng choïn cao hôn ñieåm giao nhau lyù thuyeát cuûa theùp cheùo.

Hình 2.10 2.3.2 Theâm theùp gia cöôøng caét 12

Ñoái vôùi quy öôùc saøn beâ toâng coát theùp thoâng thöôøng, löïc caét trong thieát keá saøn ñöôïc xaùc ñònh ñöôïc ngay taïi meùp goái vaø khoâng xa hôn 1 ñoaïn d/2 (hay d). Löïc caét trong saøn 3D ñöôïc xeùt ngay taïi meùp goái.

Hình 2.11 Neáu löïc caét vöôït quaù khaû naêng choáng caét cuûa panels, caàn thieát phaûi gia cöôøng coát choáng caét, coù theå söû duïng moät soá giaûi phaùp sau : Ñaø beâ toâng ñuùc taïi coâng tröôøng (theùp ñai chòu caét) Ñaø choáng caét baèng löôùi noái chöõ U Ñaø theùp chöõ V haøn saün 2.3.2.1 Ñaø choáng caét ñuùc taïi coâng tröôøng

Hình 2.12 Löïc caét cuûa theùp chòu caét ñöôïc tính theo coâng thöùc:

VADM =

aS × fy × z 1.75

Trong ñoù: 1,75……………….. Heä soá an toaøn z………………………. baèng 0,95 d as………………………. dieän tích theùp chòu caét fy………………………. Cöôøng ñoä coát theùp Phaàn löïc caét beâ toâng chòu tuøy thuoäc vaøo chaát löôïng beâ toâng vaø beà ngang cuûa ñaø. Theo quy taéc, toaøn boä löïc caét phaûi ñöôïc coát theùp chòu hoaøn toaøn neáu öùng suaát lôùn (≥ τ 02). Choïn chieàu cao hieäu quaû laø 130 vaø 180mm. Caùc tính chaát naøy töông öùng vôùi panel loaïi 50mm vaø 100mm EPS vaø lôùp beâtoâng maët treân laø 60mm. 2.3.2.2 Löôùi theùp chòu caét

13

Ñeå söû duïng löôùi theùp noái hình chöõ U chòu löïc caét, caàn thieát phaûi ñaët caùc löôùi theùp hình chöõ U naøy ôû moät hoaëc caû hai meùp taám saøn panel. Chæ khi nhöõng löôùi noái chöõ U naøy ñöôïc phuû ñaày beâ toâng thì noù môùi ñaûm baûo khaû naêng chòu löïc caét. Khoâng caàn quan taâm ñeán aûnh höôûng cuûa beâ toâng bôûi vì beà roäng cuûa vuøng beâ toâng naøy raát nhoû thöôøng chæ vaøi cm. Thieát keá gioáng nhö thieát keá daàm beâ toâng bình thöôøng. Löïc choáng caét do löôùi noái taïo ra laø: aS ×fy ×z VAD M = 1.75 Trong ñoù : z……………..xaáp xæ 0,95d 1,75……….heä soá an toaøn chung Ñoái vôùi taám saøn tieâu chuaån (EPS-100, lôùp beâ toâng maët treân 60mm) vôùi as = 1.41cm2/m vaø fy = 50 kG/cm2, löïc caét cho pheùp ñoái vôùi moãi löôùi noái chöõ U laø V = 0.65 T, coù theå ñaët löôùi noái chöõ U ôû meùp panels hoaëc keïp vaøo phaàn nhoû panel (roäng khoaûng 5 cm). ÖÙng suaát caét trong ñaø beâ toâng roäng 5cm naøy laø : V 0.65 τ= = = 0,008 T/cm 2 = 8 kG/ cm 2 b × z 5 × 0.95 × 18 Trò soá naøy naèm trong giôùi haïn cho pheùp (aùp duïng cho taát caû caùc caáp beâ toâng öùng suaát caét toái ña cho pheùp laø τ03. Khi ñaët löôùi noái giöõa caùc taám panels, khoaûng caùch ñaët löôùi phaûi ñöôïc löu yù khi boá trí panels.

Hình 2.13 Löôùi noái gia cöôøng caét

Hình 2.14 Maët caét A-A

14

Vì trong haàu heát caùc tröôøng hôïp, vieäc boå sung theùp choáng caét chæ ñaët treân dieän tích nhoû cuûa taám saøn neân vieäc söû duïng löôùi noái chöõ U xem ra deã aùp duïng. Ñoái vôùi nhöõng tröôøng hôïp caàn coát chòu löïc caét lôùn , giaûi phaùp thöôøng ñöôïc aùp duïng laø ñaø choáng caét. 2.3.2.3 Ñaø theùp chöõ V haøn saün

Hình döôùi theå hieän noäi löïc cuûa moät taám saøn vôùi ñaø chöõ V. Löïc caét ngang S ñöôïc tính tröïc tieáp töø löïc caêng T trong theùp cheùo vaø goùc nghieâng α. Khoâng caàn chuù yù goùc β.

Hình 2.15 Noäi löïc beân trong cuûa ñaø chöõ V. Thanh giaèng trong beâ toâng nghieâng 450, löïc caét ngang S (=ñoåi cung löïc treân meùt) ñöôïc tính nhö coâng thöùc döôùi ñaây khi söû duïng ñaø hình chöõ V coù hai thanh cheùo: S = T × (sin α + cos α) = 2 ×

aS × f y step

(sin α + cos α)

Trong ñoù : T………………….Löïc caêng trong thanh cheùo as…………………dieän tích caét ngang cuûa moät thanh cheùo step…………..Khoaûng caùch caùc thanh cheùo Vôùi thanh giaèng trong beâ toâng nghieân 450, sinα laø beâ toâng neùn cheùo vaø cosα laø phaàn löïc keùo trong thanh theùp cheùo Löïc caét V : V=

S× z 175

Trong ñoù : 1,75…………….Heä soá an toaøn z…………………..xaáp xæ 0,95d Trong moïi tröôøng hôïp, thanh giaèng trong lôùp beâ toâng cuõng phaûi ñöôïc kieåm tra öùng suaát caét τ=

∆V ≤ τ 03 b×z

Trong ñoù: ∆V……………Löïc caét khoâng coù söï tham gia cuûa panel

15

b……………….Beà ngang cuûa maët caét beâ toâng. Ñoái vôùi ñaø chöõ V, noù töông öùng vôùi beà ngang giöõa 2 panel (10-12 cm) 2.4 Tính toaùn caáu kieän chòu neùn

Taát caû caùc böùc töôøng 3D ñeàu coù theå thieát keá nhö töôøng chòu löïc. Phöông phaùp gaàn ñuùng ñöôïc söû duïng ñeå tính taûi troïng thaúng ñöùng cho pheùp. Tuy nhieân cuõng coù theå tính toaùn töôøng 3D theo nhöõng tieâu chuaån thieát keá töôøng beâ toâng coát theùp thoâng thöôøng. Phöông phaùp gaàn ñuùng tính toaùn ñoä maûnh cuûa töôøng thoâng qua caùnh tay ñoøn noäi löïc theâm vaøo cuûa taûi troïng ñöùng. Ñoä leäch taâm theâm vaøo do söï thieáu chính xaùc trong suoát quaù trình laép döïng cuõng ñöôïc ñöa vaøo tính toaùn, boû qua söï bieán daïng cuûa töø bieán, co giaõn hoaëc caùc aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä. Ngoaøi ra, caàn phaûi xem xeùt ñoä leäch taâm cuûa taám saøn do bieán daïng gaây ra taïi goái ñôõ. Coù theå laáy ñoä leäch taâm nhoû nhaát cuûa töôøng 3D naèm giöõa 20 vaø 40 mm. Löôùi theùp cuûa töôøng 3D laø khoâng quan troïng neân coù theå boû qua löôïng theùp naøy. Ñeå xaùc ñònh khaû naêng chòu taûi cuûa maët caét beâ toâng moûng khoâng coù coát theùp thì söû duïng moät phöông phaùp ñôn giaûn laø taêng heä soá an toaøn. Coù theå boû qua aûnh höôûng cuûa vuøng beâ toâng chòu keùo. Trong moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät, moät lôùp beâ toâng phaûi ñuû khaû naêng chòu ñöôïc löïc neùn. Baèng phöông phaùp gaàn ñuùng, löïc neùn doïc truïc cho pheùp No (khoâng veùt uoán doïc) cuûa maët caét töôøng 2 lôùp beâ toâng khoâng coù theùp ñöôïc tính baèng caùc phöông trình sau. Caùc lôùp beâ toâng cuõng coù theå coù beà daøy khaùc nhau. 1 F0 = × b × f c × k 1 (1) υ vôùi s=

t2 ×

k 1 = t 1 × (1 −

e

e max

) + t2

vaø e max = s −

t2 2

t2 t + t 1 × (h − 1 ) 2 2 t1 + t 2

Trong ñoù : υ ………….Heä soá an toaøn bao goàm caùc heä soá an toaøn töøng phaàn, chaúng haïn υ = 3.0 t1………….Beà daøy beâ toâng chòu keùo t2………….Beà daøy beâ toâng chòu neùn s………….Khoaûng caùch giöõa ñieåm ñaët löïc ñeán meùp vuøng neùn eMAX…..Ñoä leäch taâm toái ña cho pheùp cuûa taûi troïng taùc duïng döôùi taûi taùc duïng fc………..cöôøng ñoä neùn cuûa beâ toâng

16

h………….Toång beà daøy töôøng (beâtoângBEÂN TRONG + EPSBEÂN NGOAØI +beâtoângBEÂN NGOAØI) Giaù trò k1 theå hieän xaáp xæ bieán daïng phi tuyeán cuûa beâ toâng. Do caùc lôùp beâ toâng raát moûng neân chaát löôïng coâng trình seõ bò aûnh höôûng lôùn neáu quaù trình laép döïng khoâng chuaån xaùc, do ñoù neân aùp duïng heä soá an toaøn 3.0 khi duøng töôøng 3D. Ñeå xaùc ñònh taûi troïng cho pheùp cuûa maët caét khoâng coù coát theùp, caàn theâm vaøo heä soá giaûm k2 (ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình (2)) ñeå ñaûm baûo an toaøn choáng uoán doïc. Theo lí thuyeát giôùi haïn thöù hai, heä soá naøy ñöôïc ñöa vaøo tính toaùn do tính gaàn ñuùng cuûa ñoä leäch taâm ngaãu nhieân vaø ñoä uoán cuûa töôøng. λ m   k 2 = 1 − (1 + ) 3   140

(2)

Trong ñoù : e m = Ñoä leäch taâm cuûa taûi taùc duïng quy vaøo giöõa phaàn ba x döôùi taûi taùc duïng M e= Ñoä leäch taâm lôùn nhaát cuûa taûi troïng taùc duïng quy F vaøo trung taâm phaàn ba chieàu daøi uoán döôùi taûi taùc duïng W x= Giöõa phaàn ba maët caét töôøng chòu neùn Ac Ac = ( t1 + t2 ) × b Dieän tích beâ toâng caét ngang cuûa töôøng 3D  t1 t 2 2 t 13 + t 32  I = b ×  t 1 × ( h − s − ) + t 2 × (s − ) +  Moment quaùn tính cuûa 2 2 12   maët caét töôøng W=

I s

Moment choáng uoán cuûa maët caét töôøng chòu neùn

(xem phöông trình (1) ) lge Chieàu daøi tính toaùn cuûa töôøng 3D lg e r I r= Ac

λ=

Ñoä maûnh Baùn kính quaùn tính

Löïc neùn cho pheùp cuûa töôøng 3D laø :

N = k2 × N0

17

Phöông phaùp gaàn ñuùng coù theå xaùc ñònh löïc neùn cho pheùp ñoái vôùi nhöõng böùc töôøng 3D coù beà daøy caùc lôùp beâ toâng, maùc beâ toâng khaùc nhau. Giaù trò xaáp xæ coù ñöôïc seõ thieân veà an toaøn khi söû duïng heä soá an toaøn chung v = 3.0. Nhö vaäy, löïc neùn cho pheùp :

1 N = × b × f c × k1 × k 2 3

(4)

Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng cho töôøng coù ñoä maûnh λ ≤ 70. 2.4.1 Uoán doïc trong tröôøng hôïp taûi troïng nhoû

Neáu taûi troïng böùc töôøng raát nhoû, coù theå taêng giaù trò ñoä maûnh leân giöõa 70 vaø 100. Luùc naøy coù theå boû qua moät phaàn cuûa lôùp beâ toâng neân baùn kính quaùn tính seõ taêng leân. Ñoä leäch taâm ñeå xaùc ñònh k1 laø ñoä leäch taâm cuûa maët caét nguyeân veïn. Vì maët caét tính toaùn cuûa beâ toâng giaûm raát nhanh neân chæ coù theå aùp duïng phöông phaùp naøy cho taûi troïng raát nhoû (taûi maùi).

Hình 2.16 Lyù thuyeát giaûm maët caét. Chieàu daøi tính toaùn toái ña cuûa töôøng 3D khi ñaõ giaûm maët caét phaûi nhoû hôn giaù trò sau lge ≤ 70 × h/2 = 35 × h Ñeå oån ñònh, ñoä maûnh naøy chæ neân aùp duïng cho töôøng khoâng chòu löïc, nhö nhöõng töôøng ngaên. Chieàu daøi uoán EPS 50 EPS 100 Beà daøy beâ toâng 40mm 50mm 40mm 50mm 3,25 3,64 4,97 5,35 λ = 70 lge = 35 h 4,55 5,25 6,30 7,00 Baûng 2.5 Chieàu daøi tính toaùn toái ña ñeà nghò cuûa böùc töôøng 3D (m) Neáu vöôït quaù caùc giaù trò naøy thì phaûi aùp duïng moät phöông phaùp chính xaùc hôn. Trong tröôøng hôïp ñoù caàn xeùt 18

theâm ñoä bieán daïng cuûa töôøng coù theå goùp phaàn ñaùng keå vaøo toång bieán daïng. 2.4.2 Töôøng coù maët caét khoâng ñoái xöùng

Ñaëc bieät ñoái vôùi nhöõng böùc töôøng ñuùc saün coù theå coù beà daøy beâ toâng khaùc nhau ngöôïc laïi vôùi töôøng ñöôïc ñuùc taïi choã baèng suùng phun beâ toâng. Trong tröôøng hôïp naøy, lôùp beâ toâng ngoaøi cuøng phaûi thaät moûng. Lôùp beâ toâng beân trong trôû thaønh boä phaän chòu taûi cuûa böùc töôøng. Phöông phaùp trong muïc naøy cuõng ñöôïc aùp duïng töông töï nhö töôøng chòu löïc. Löïc neùn chæ truyeàn ñöôïc trong lôùp beâ toâng. Neáu lôùp beâ toâng phía trong coù beà daøy hôn 10 cm thì caàn tính toaùn theo ñoä leäch taâm boå sung. Neân laáy ñoä leäch taâm ngaãu nhieân ít nhaát laø t2/10, trong ñoù t2 laø chieàu daøy cuûa lôùp beâ toâng chòu neùn. Ngöôïc laïi vôùi töôøng 3D coù lôùp beâ toâng moûng, öùng suaát trong töôøng beâ toâng naøy coù daïng hình thang vaø tam giaùc.

Hình 2.17 Töôøng coù maët caét khoâng ñoái xöùng. Nhöõng giaù trò trung gian coù theå ñöôïc noäi suy. Beà daøy t2 luoân baèng beà daøy cuûa lôùp beâ toâng beân trong, ñoä maûnh λ coù theå ñöôïc xaùc ñònh vôùi baùn kính quaùn tính cuûa toång maët caét.

B. TÍNH TOAÙN THEO TRAÏNG THAÙI GIÔÙI HAÏN THÖÙ HAI 2.5 Tính toaùn ñoä voõng

Giaù trò bình quaân cuûa moment quaùn tính hieäu quaû coù theå aùp duïng treân toaøn chieàu daøi nhòp saøn. Moment quaùn tính hieäu quaû tuøy thuoäc vaøo moment quaùn tính cuûa maët caét nöùt vaø maët caét khoâng nöùt vaø tyû leä giöõa moment nöùt vaø moment hieän coù. Ngay khi thöïc hieän tính toaùn ngaén, caàn phaûi tính aûnh höôûng cuûa töø bieán Ví Duï:

19

5 × q × lg 4 ∆= 384 × E C × I E

Hình 2.18 Saøn laøm vieäc theo sô ñoà ñôn giaûn  M I E =  CR  M MAX

3   M   × I G + 1 −  CR   M MAX 

  

3

  × I CR 

Trong ñoù: MCR…… Moment nöùt MMAX….Moment toái ña döôùi taûi taùc duïng ICR…… Moment quaùn tính cuûa maët caét nöùt IE…….. Moment quaùn tính aûnh höôûng

Hình 2.19 Noäi löïc cuûa saøn 3D ICR = As × (d-x) × z × (ES / EC) M CR =

f R × IG yt

Trong ñoù : fR…….. Modul phaù hoaïi cuûa beâ toâng fR = 0.623 × fc fc coù ñôn vò [N/mm2] fR = 1.97 × fc fc coù ñôn vò [kG/cm2] yt…….. Khoaûng caùch töø truïc trung hoøa ñeán thôù chòu keùo Ñoä voõng laâu daøi theâm vaøo do töø bieán vaø co cuûa caùc thaønh phaàn uoán seõ ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch nhaân ñoä voõng töùc thôøi do taûi troïng gaây ra vôùi heä soá : λ=

ξ 1 + 50ρ '

Trong ñoù: p’……….. Tyû leä theùp chòu neùn As’ ôû nhòp giöõa ñoái vôùi sô ñoà laøm vieäc ñôn giaûn vaø lieân tuïc, coøn ñoái vôùi console laø löôïng theùp chòu neùn taïi goái ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: p’ = As’/bd ξ……………Cho pheùp laáy heä soá ξ do taûi troïng gaây ra baèng 2,0 (5 naêm hoaëc hôn)

20

Khi boû qua coát theùp, moment quaùn tính aûnh höôûng cuûa maët caét coù theå laáy IE = IG / 5 (IG laø moment quaùn tính cuûa maët caét)

CHÖÔNG 3

THIEÁT KEÁ NHAØ BAÈNG TAÁM VAÄT LIEÄU 3D 3.1 Tính toaùn saøn. 3.1.1 Sô ñoà tính

Saøn 3D ñöôïc thieát keá theo sô ñoà daàm ñôn giaûn hoaëc daàm lieân tuïc, khoâng laøm vieäc theo 2 phöông.

Hình 3.1 Sô ñoà tính saøn Vì vaäy caùc taám 3D phaûi ñöôïc goái ñôõ lieân tuïc. ÔÛ nhöõng vò trí khoâng coù goái ñôõ, ví duï nhö treân cöûa ñi coù cuøng chieàu cao vôùi töôøng, phaûi ñöôïc thieát keá daàm chìm ñeå choáng ñôõ taám 3D. Caùc taám saøn ñöôïc thieát keá goái ñôõ lieân tuïc. Caùc goái ñôõ naøy phaûi ñöôïc xem xeùt thieát keá khi caùc panel trong caùc oâ saøn ñöôïc boá trí cuøng chieàu. 21

Hình 3.2 Heä thoáng saøn choáng ñôõ lieân tuïc vaø saøn choáng ñôõ ñôn giaûn. Trong moät soá tröôøng hôïp coù theå noái keát taám console vôùi moät taám saøn khaùc. Tuy nhieân trong tröôøng hôïp naøy, moment cho pheùp cuûa console raát nhoû. Neáu moment vöôït quaù moment cho pheùp, caàn phaûi coù giaûi phaùp caàn thieát. Giaù trò cuûa taûi taäp trung taùc ñoäng leân console bò giôùi haïn trong moät khoaûng nhaát ñònh. 3.1.2 Löôïng theùp toái thieåu:

Beà daøy cuûa taám saøn Panels tuøy thuoäc vaøo beà daøy cuûa taám EPS ngaên caùch (40 ñeán 100mm). Ñeå troïng löôïng baûn thaân khoâng quaù naëng, beà daøy lôùp beâ toâng maët döôùi taám saøn khoâng quaù 40-50mm. Thöôøng thöôøng beà daøy beâ toâng maët treân taám saøn töø 50 ñeán 60mm. Neáu saøn ñöôïc tính toaùn theo sô ñoà daàm lieân tuïc (coù xuaát hieän moment aâm) thì beà daøy lôùp beâ toâng beân döôùi toái thieåu phaûi baèng 50mm . Neáu lôùp beâ toâng beân döôùi chæ daøy 40mm, taám saøn ñöôïc tính toaùn theo sô ñoà daàm ñôn giaûn. Raát khoù ñaët saét gia coá cho taám saøn khi lôùp beâ toâng maët döôùi chæ coù 40mm. Beâ toâng maùc B25 ( cöôøng ñoä fc= 175 kG/cm2). Khi söû duïng loaïi beâ toâng naøy thì khoâng caàn gia coá nhieàu cho taám saøn. Löôïng saét gia gia cöôøng yeâu caàu toái thieåu theo coâng thöùc döôùi ñaây :

µ min =

As k .f = o r AcT fs

As……. Dieän tích theùp gia cöôøng AcT….. dieän tích theùp cuûa vuøng beâ toâng chòu keùo. K0……. 0.4 ñoái vôùi maët caét chòu uoán 1 ñoái vôùi maët caét chòu keùo fr…….. cöôøng ñoä phaù hoaïi cuûa beâ toâng fr = 2.5 W282/3 [kG/cm2] vôùi W28 laø cöôøng ñoä cuûa khoái beâ toâng sau 28 ngaøy fS……..öùng suaát hieäu quaû cuûa theùp

22

Trò soá fS tuøy thuoäc vaøo ñöôøng kính vaø vò trí cuûa thanh theùp . Cöôøng ñoä sôïi theùp trong panels (∅ 3.0mm, ST500) luoân coù giaù trò laø 4000 kG/cm2. Khi duøng theùp döôùi ST500, giaù trò fS khoâng ñöôïc lôùn hôn 80% öùng suaát ñaøn hoài. ÖÙng suaát fS tuøy thuoäc vaøo ñöôøng kính thanh theùp coù theå trong tra baûng. 3.1.3 Tính theùp ôû goái

Kích thöôùc thöïc teá cuûa thanh theùp gia cöôøng hình chöõ U ñaët ôû goái. Ít nhaát moät nöûa löôïng theùp lôùn nhaát cuûa saøn phaûi neo vaøo goái. Nghóa laø löôïng theùp ôû goái ít nhaát phaûi baèng moät nöûa löôïng theùp giöõa nhòp. Hình 3.3 theå hieän caùc löïc xuaát hieän ôû goái. Thanh theùp cheùo chòu löïc neùn C theo goùc 45o, löïc keùo T baèng vôùi löïc caét V. Söï laøm vieäc naøy gioáng söï laøm vieäc cuûa taám 3D. Do ñoù löôïng theùp phaûi ñöôïc tính toaùn thieát keá chòu ñöôïc löïc caét V.

Hình 3.3 Sô ñoà truyeàn löïc caét Khi caùc taám saøn chòu taûi troïng nhoû, löôïng theùp ôû goái khoâng ñöôïc nhoû hôn löôïng theùp toái thieåu (∅ 8mm, a=25 cm). 3.1.4 Taûi troïng taäp trung

Neáu taûi troïng taäp trung taùc ñoäng leân taám saøn 3D thì coù theå thieát keá taám saøn theo phöông chính vôùi beà roäng aûnh höôûng laáy theo baûng 3.1. Ñeå thieát keá, caàn phaûi tính noäi löïc do taûi troïng taäp trung gaây ra döïa treân nguyeân taéc phaân tích keát caáu thoâng thöôøng vaø phaân phoái chuùng leân beà roäng aûnh höôûng cuûa taám saøn.

Hình 3.4 Taám saøn 3D vôùi taûi taäp trung vaø taûi phaân boá.

23

Dieän tích chòu taûi troïng taäp trung taêng theo hình thaùp tuøy thuoäc vaøo beà daøy saøn. Tuy nhieân, khi tính toaùn taûi taäp trung beà daøy saøn naøy chæ phuï thuoäc vaøo beà daøy cuûa lôùp beâ toâng maët treân chöù khoâng phuï thuoäc vaøo toång beà daøy saøn. Neáu nhieàu taûi troïng taäp trung taùc ñoäng leân cuøng beà roäng aûnh höôûng thì khi tính toaùn caàn phaûi coäng theâm noäi löïc dieän tích aûnh höôûng naøy phaûi chòu. Giaù trò trong baûng 3.1 bò giôùi haïn theo dieän tích chòu taûi troïng sau : Taûi troïng taäp trung: Beà roäâng aûnh höôûng theo × phöông ngang tY ≤ 0,4 lg Beà roäâng aûnh höôûng theo phöông doïc tX × ≤ 0,2 lg Taûi troïng ñöôøng: Beà roäâng aûnh höôûng theo phöông ngang tY ≤ 0,2 × lg Beà roäâng aûnh höôûng theo phöông doïc tX ≤ 1.0 × lg Neáu vöôït quaù phaïm vi cuûa dieän tích chòu taûi troïng, phaûi chia taûi thaønh nhieàu taûi taäp trung hoaëc phaûi tính toaùn theo phöông phaùp chính xaùc (phaàn töû höõu haïn). Chieàu daøi x trong baûng 1 chæ vò trí cuûa taûi troïng taäp trung. Ngoaøi noäi löïc theo phöông chòu löïc cuûa saøn, caàn phaûi xeùt theo phöông ngang. Trong tröôøng hôïp naøy caùc moment vaø löïc caét ñeàu xuaát hieän, nhöng chuùng chæ taùc ñoäng leân lôùp beâ toâng maët treân taám saøn. Khi kieåm tra tính toaùn noäi löïc theo phöông ngang thì tính toaùn theo sô ñoà ñôn giaûn. Trong tröôøng hôïp saøn coù moät hoaëc hai ñaàu ngaøm thì nhöõng giaù trò naøy thieân veà an toaøn.

24

Baûng 3.1 Beà roäng aûnh höôûng cuûa taûi troïng taäp trung Ñoái vôùi saøn laøm vieäc theo sô ñoà ñôn giaûn, moment theo phöông ngang coù theå tính nhö sau: F Mt = 10 Trong ñoù: Mt……. Moment theo phöông ngang F………. Taûi troïng taäp trung Neáu taûi troïng taäp trung taùc ñoäng taïi meùp töï do cuûa taám saøn console hoaëc caùch ñoù 1 ñoaïn döôùi lg/6 thì moment Mt naøy phaûi ñöôïc laáy gaáp ñoâi. Moment theo phöông ngang ñoù taùc ñoäng leân beà roäng lg/3. Coát theùp gia coá caàn thieát phaûi coù chieàu daøi baèng 2/3 nhòp tính toaùn cuûa taám saøn coäâng theâm ñoaïn neo. Ñoái vôùi saøn console thì laáy chieàu daøi theùp baèng 4/3 chieàu daøi console theo phöông ngang. Ngoaøi ra, theùp gia coá theo phöông chính phaûi ñöôïc keùo daøi theâm 1/3 nhòp console töø ñieåm ñaët taûi troïng vaø ñöôïc neo baèng theùp chöõ U taïi ñaàu töï do (xem hình 3.5, beân phaûi). Theùp coù saün cuûa panel chòu moment aâm nhoû theo phöông ngang vaø ñöôïc boû qua.

25

Hình 3.5 Moment theo phöông ngang ÖÙng suaát caét cuûa taûi troïng taäp trung coù theå ñöôïc tính toaùn baèng thaùp xuyeân. Do ñoù, caàn thieát phaûi ñaûm baûo an toaøn ñoái vôùi chu vi caét cuûa lôùp beâ toâng maët treân (lôùp beâ toâng maët treân khoâng bò phaù hoaïi trong chu vi caét). Moái lieân keát vôùi lôùp beâ toâng maët döôùi taám saøn khoâng ñöôc tính ñeán do tính bieán daïng baát lôïi cuûa caùc thanh theùp cheùo. ÖÙng suaát caét taïi meùp taûi troïng taäp trung phaûi ñöôïc tính toaùn sao cho ñaûm baûo an toaøn ñoái vôùi vuøng ñöôïc khoanh.

Hình 3.6 Chu vi caét Chu vi caét chaïy song song xung quanh dieän tích chòu taûi taäp trung. chu vi caét coù baùn kính r = d2/2 taïi caùc goùc (d2 laø chieàu saâu aûnh höôûng cuûa lôùp beâ toâng maët treân cuûa taám saøn). Trong tröôøng hôïp chòu taûi troïng lôùn, khoaûng caùch 1,5 x d2 ñöôïc theâm vaøo chu vi caét töø caùc goùc (xem hình 3.6). Hình 3.7 Neáu söû duïng panel coù EPS moûng hôn trong dieän tích chòu taûi troïng taäp trung, taûi troïng taäp trung cho pheùp seõ taêng ñaùng keå. Do ñoù coù theå haïn cheá ruûi ro bò thuûng baèng caùch söû duïng taám panel moûng hôn, vaø taát nhieân laø lôùp beâ toâng phía treân daøy hôn. Taám saøn laøm baèng panel moûng. 3.1.5 Taûi troïng ñöôøng taùc ñoäng theo phöông chòu löïc cuûa taám

Töông töï nhö taûi troïng taäp trung, moment ngang cuûa taûi troïng ñöôøng laø : 26

Mt =

q × lg 25

Trong ñoù: lg…….. q………

Chieàu daøi nhòp Taûi phaân ñöôøng

Neáu taûi troïng ñöôøng naøy taùc ñoäng taïi meùp töï do cuûa taám saøn console hoaëc caùch ñoù döôùi lg/6, moment Mt naøy phaûi nhaân ñoâi. Moment ngang seõ aûnh höôûng treân toaøn boä nhòp saøn. Giaù trò moment theo phöông ngang chæ taêng trong moät ñoaïn ≤ 1g/6 chieàu daøi console tính töø meùp töï do. Gioáng nhö tröôøng hôïp cuûa taûi troïng taäp trung, coát theùp gia coá phaûi coù chieàu daøi baèng 2/3 nhòp tính toaùn taám saøn coäng theâm chieàu daøi neo. Ñoái vôùi saøn console thì laáy chieàu theùp baèng 4/3 chieàu daøi console theo phöông ngang.

Hình 3.8 Ngoaøi ra, cuõng caàn phaûi tính löïc caét theo phöông ngang. Coâng thöùc döôùi ñaây aùp duïng cho troïng taûi ñöôøng thaúng. q Vt = 2 Trong ñoù: Vt…… Löïc caét theo phöông ngang q…….. löïc phaân boá ñöôøng thaúng. Sau chieàu daøi lg/3 löïc caét giaûm döôùi 10%, keát quaû laø phaïm vi cuûa löïc caét ngang gioáng moment ngang. Taïi meùp ngoaøi cuûa taám saøn console, hai laàn löïc caét ñöôïc tính treân chieàu daøi lg/6. Vì vaäy neân coù daàm bieân trong tröôøng hôïp taám nhaø console chòu taûi troïng taäp trung. Trong haàu heát caùc tröôøng hôïp, caùc giaù trò naøy thoûa. Neáu söû duïng panel coù EPS moûng hôn trong dieän tích chòu taûi troïng phaân boá, taûi troïng phaân boá cho pheùp seõ taêng ñaùng keå. Do ñoù coù theå giaûi quyeát vaán ñeà baèng caùch söû duïng taám panel moûng hôn, vaø taát nhieân laø lôùp beâ toâng phía treân daøy hôn. 27

3.1.6 Taûi troïng ñöôøng theo phöông ngang taám 3D

Taûi troïng phaân boá theo phöông ngang treân chieàu daøi nhoû hôn 0,4 lg phaûi ñöôïc thieát keá nhö taûi troïng taäp trung. Neáu lôùn hôn 0.4lg, taûi troïng phaûi ñöôïc phaân ra ñeå tính toaùn. Trong tröôøng hôïp taûi troïng phaân boá cuûa moät keát caáu cöùng nhö töôøng 3D, taûi ñöôøng naøy ñöôïc chia ra laøm 3 ñoaïn ñeå tính toaùn kieåm tra, ôû 2 ñaàu meùp cuûa taûi ñöôøng, kieåm tra taám nhö chòu taûi taäp trung vôùi löïc taäp trung ñöôïc laáy baèng q × 0,4 × lg hoaëc phaân nöûa toång taûi ñöôøng thaúng (xem hình 3.9). Phaàn taûi troïng coøn laïi ñöôïc xem laø taûi phaân boá lieân tuïc. Khi ñoù noäi löïc trong maët caét ngang chæ ñöôïc tính toaùn vôùi hai taûi troïng taäp trung.

Hình 3.9 Taûi troïng phaân boá tröïc giao vôùi höôùng cuûa panel saøn. 3.1.7 Caùc moment taäp trung taùc duïng leân saøn

Beà roäng aûnh höôûng cuûa saøn hoaëc töôøng phuï thuoäc khoâng chæ vò trí cuûa ñieåm ñaët löïc maø trong tröôøng hôïp coù nhieàu moment, noù coøn phuï thuoäc khoaûng caùch giöõa caùc moment.

Hình 3.10 Töôøng chòu moment 28

Beà roäng aûnh höôûng cuûa saøn ñoái vôùi moment ñôn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc :

b=

  e e   y   ×  b1 + h +  0.3 −   ×  2 − 1.6 × lg  1.6 × lg   2 . 5 × lg  

(1)

Trong ñoù: lg…….. Chieàu daøi nhòp b1………. Beà roäng vuøng chòu taûi cuûa moment y………. Khoaûng caùch gaàn nhaát töø moment ñeán meùp töôøng trong maët phaúng chöùa moment b,h nhö hình 3.10 Neáu e > 1,6 × lg thì giaù trò b khoâng thay ñoåi Beà roäng aûnh höôûng cuûa saøn ñaït giaù trò nhoû nhaát neáu moment ñaët ôû giöõa nhòp. Neáu caét boû moät khoaûng vuoâng EPS taïi ñieåm ñaët moment töông töï hình 8.1, thì beà roäng aûnh höôûng ñöôïc laáy baèng hai laàn giaù trò b theo coâng thöùc (1). Do ñoù, trong tröôøng hôïp naøy, maët caét vuoâng khoâng coù EPS phaûi töông ñöông vôùi toång beà roäng aûnh höôûng.

3.2 Daàm 3.2.1 Thieát keá daàm baèng taám 3D

Hình 3.11 Coát theùp coù saün trong taám panel raát nhoû, söùc caêng neùn cuûa beâ toâng luoân döôùi 0,50/00 . Ñeå ñôn giaûn, ñöôïc cong öùng suaát söùc caêng cuûa theùp ñöôïc xem nhö tuyeán tính. Do ñoù an toaøn vaãn ñöôïc ñaûm baûo vaø coù theå boû qua vieäc kieåm tra caùc tính toaùn öùng suaát keùo cuûa theùp cheùo. Ñoái vôùi maët caét thoâng thöôøng, coát theùp panel töông ñoái nhoû, coù theå aùp duïng caùch tính gaàn ñuùng sau: x……………toái ña 0,10 d z…………..khoaûng 2/3 d Caùc giaù trò naøy chæ ñöôïc duøng neáu panel keùo daøi heát vuøng chòu keùo hoaøn toaøn (dp ≈ d-x). Giaù trò cuûa x giaûm khi beà roäng cung neùn taêng vaø cöôøng ñoä beâ toâng taêng. Giaù trò 0,10 d ñöôïc aùp duïng vôùi beà roäng 20 cm vaø cöôøng ñoä 29

beâ toâng laø 105 kG/cm2 cuõng nhö coát theùp panel thoâng thöôøng (2 × 1,41 cm2/m vaø ST500). Moment cho pheùp ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: 2 × as × fy × d 2 × me M= 1.75 Dp/d 0,9 0,8 0,7 0,6 me 0,30 0,30 0,30 0,29 Baûng 3.2 Heä soá moment me

0,5 0,27

0,4 0,25

0,3 0,21

0,2 0,16

0,1 0,09

Neáu tyû leä dp/d > 0,9 thì me ñöôïc laáy 0.30. Caùc giaù trò trung gian ñöôïc noäi suy tuyeán tính theo baûng. Baûng 3.2 laø caùc moment cho pheùp khoâng coù coát theùp gia cöôøng cho chieàu cao lanh toâ töø 30 ñeán 100 cm. Chieàu cao d phuø hôïp vôùi hình 3.11 vaø phuï thuoäc chieàu cao tính toaùn khi beà daøy saøn laø 20 cm. Neáu beà daøy taám saøn nhoû hôn, keát quaû seõ thieân veà an toaøn. d [cm] M[Tm]

30 0.16

40 50 0.34 0.584 8 Baûng 3.3 Moment cho pheùp theùp gia cöôøng [Tm]

60 70 80 0.87 1.18 1.547 0 4 ñoái vôùi daàm panel

90 100 1.95 2.41 8 7 khoâng coát

Neáu vöôït quaù moment cho pheùp, caàn söû duïng theâm coát theùp. Tuy nhieân, keát quaû laø noäi löïc giaûm do khaû naêng chòu taûi cuûa theùp trong panel nhoû hôn (vuøng neùn keùo daøi = giôùi haïn cuûa vuøng keùo). Khoâng neân aùp duïng bieán daïng neùn cuûa cuûa beâ toâng (20/00) cho daàm. Coù theå söû duïng nhöõng giaù trò sau: Bieán daïng neùn toái ña cuûa beâ toâng 3.50/00 Bieán daïng keùo toái ña cuûa theùp 50/00 Vuøng chòu keùo coù theå giaûm ñeán khoaûng 60% chieàu cao aûnh höôûng cuûa daàm. Do ñoù, khi dp/d > 0,6 thì me ñöôïc laáy baèng 0.29. Moment vaãn coù theå tính gaàn ñuùng baèng 2/3 moment cho trong baûng 3.2 vaø 3.3. Tuy nhieân, khaû naêng choáng uoán ñöôïc thieát keá khi öùng suaát caét naèm trong daõy 1 theo DIN 1045 (τ0 < τ012). Nghóa laø öùng suaát keùo toái ña cuûa beâ toâng B15 laø 5.0 kG/cm2, B25 laø 7.5 kG/cm2. Neáu öùng suaát caét lôùn hôn thì theùp trong panel phaûi ñuû khaû naêng chòu ñöôïc öùng suaát naøy. Vì khaû naêng chòu moment nhoû, daàm 3D khoâng coù coát theùp gia cöôøng chæ ñöôïc duøng haïn cheá cho lanh toâ cöûa ñi vaø cöûa soå vôùi tæ leä giöõa chieàu cao vaø chieàu daøi thích hôïp. Tuy nhieân neáu tæ leä naøy vöôït quaù giaù trò cho trong baûng 3.4

30

thì khoâng theå xem lanh toâ laø moät daàm maûnh. Trong tröôøng hôïp naøy, phaûi tính toaùn nhö moät daàm cöùng (daàm saâu) Daàm ñôn Daàm lieân tuïc (meùp) Daàm lieân tuïc (beân trong) Daàm console Baûng 3.4 Chieàu cao thieát keá

dMAX = 0,5 x chieàu daøi dMAX = 0,4 x chieàu daøi dMAX = 0,3 x chieàu daøi dMAX = 1,0 x chieàu daøi toái ña cuûa daàm 3D maûnh

3.2.2 Daàm saâu (cöùng) Nhöõng daàm maûnh ñöôïc xem laø daàm cöùng neáu d/l0 vuôït quaù giaù trò 0,5. Trong tröôøng hôïp naøy d laø chieàu cao aûnh höôûng cuûa daàm cöùng vaø lo laø khoaûng caùch giöõa caùc ñieåm moment baèng 0 nhö khi tính toaùn keát caáu thoâng thöôøng. Töông töï, ta coù baûng phaân loaïi daàm nhö sau: Daàm ñôn Daàm lieân tuïc (meùp) Daàm lieân tuïc (beân trong) Daàm console

d= ≥ 0,5 x chieàu daøi d= ≥ 0,4 x chieàu daøi d= ≥ 0,3 x chieàu daøi d= ≥ 1,0 x chieàu daøi

Baûng 3.5 3.2.3 Thieát keá uoán

Khi tính toaùn theùp chòu keùo phaûi chuù yù ñeán caùnh tay ñoøn cuûa daàm cöùng coù heä soá nhoû hôn cuûa daàm maûnh. Ngoaøi ra, söùc caêng toái ña cuûa theùp laø 41,2 kN/cm2. Vieäc naøy trôû neân ñaëc bieät caàn thieát vì ñoái vôùi daàm cöùng, söï bieán daïng cuûa maët caét nöùt seõ daãn ñeán veát nöùt roäng hôn, vaø heä quaû laø vieäc söû duïng seõ bò haïn cheá. Vì vaäy, öùng suaát neùn vaø öùng suaát keùo, chieàu cao vuøng keùo, caùnh tay ñoøn noäi löïc phaûi luoân döïa treân maët caét khoâng bò nöùt. Ñoái vôùi daàm cöùng, coù theå boû qua tính toaùn kieåm tra öùng suaát neùn. Baûng 3.6 neâu roõ caùnh tay ñoøn noäi löïc cho caùc loaïi daàm cöùng khaùc nhau. Nhöõng giaù trò naøy duøng cho moment döông vaø moment aâm. Caùnh tay ñoøn ñöôïc tính toaùn baèng caùch ñoù vaãn giöõ nguyeân chieàu cao aûnh höôûng d = 1,0 lg hoaëc d = 2,0 lg (ñoái vôùi phaàn console). Soá lieäu ôû haøng thöù hai (daàm lieân tuïc – bieân) cuõng aùp duïng cho moment aâm ôû goái thöù nhaát beân trong. Nhòp ñôn

0,5 < d/lg < 1,0 d/lg ≥ 1,0

Nhòp lieân tuïc (bieân)

0,4 < d/lg < 1,0 d/lg ≥ 1,0

Z= 0,3 d (3,0 – d/lg) Z= 0,60 lg Z= 0,5 d (1,9 – d/lg) 31

Nhòp lieân tuïc (beân trong)

0,3 < d/lg < 1,0 d/lg ≥ 1,0

Daàm console

0,1 < d/lg < 2,0 d/lg ≥ 2,0

Z= 0,45 lg Z= 0,5 d (1,8– d/lg) Z= 0,40 lg Z= 0,65 d + 0,10 d Z= 0,85 lg

Baûng 3.6 Caùnh tay ñoøn noäi löïc Do ñoù coát theùp gia cöôøng caàn thieát laø : AS =

1.75 × M MAX fy × z

Trong ñoù : 1,75……… Heä soá an toaøn fy…………. giôùi haïn deûo tieâu chuaån cuûa theùp 2 ≤ 41.2 kN/cm z………….. Caùnh tay ñoøn theo baûng 11.5 3.2.4 Thieát keá caét

Phaûn löïc cuûa goái ñôõ ñaàu tieân cuûa daàm lieân tuïc phaûi taêng 15%. Khaû naêng choáng caét taïi goái ñôõ ñöôïc xaùc ñònh bôûi öùng suaát neùn cuûa caùc thanh theùp cheùo. Vì vaäy caùch tính coát theùp choáng caét nhö trong tröôøng hôïp cuûa daàm laø khoâng caàn thieát. ÖÙng suaát keùo cuûa thanh theùp cheùo ôû vuøng gaàn goái ñôõ ñöôïc phuû baèng löôùi theùp toái thieåu. Löôùi theùp toái thieåu naøy neân boá trí ôû moãi beân ít nhaát 0,05% cuûa maët caét beâ toâng (hoaëc töông öùng 1.5 cm2/m), töùc laø xaáp xæ löôùi theùp phuû cuûa taám 3D. Tuy nhieân, treân lyù thuyeát caàn coát theùp nhieàu hôn coát theùp löôùi coù saün (0.15% moãi beân). Theo giaù trò naøy, dieän tích coát theùp cuûa löôùi cô baûn cho töôøng 2 lôùp beâ toâng 50 mm laø 1,5 cm2/m. Giaù trò naøy töông ñöông vôùi haàu heát caùc löôùi theùp phuû cuûa panel. Neáu maët caét beâ toâng, ñoøi hoûi ñeå chòu caùc löïc neùn, vöôït quaù 50mm moãi beân, töôøng panel seõ phaûi ñöôïc thay theá baèng töôøng beâ toâng thoâng thöôøng. ÖÙng suaát p taïi goái ñôõ cuûa daàm cöùng coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc döôùi ñaây: VMAX fc p= ≤ ( t 1 + t 2 ) × s 2.1 Trong ñoù : s……………..Chieàu cao goái ñôõ. S phaûi ñöôïc choïn khoâng quaù 1/5 nhòp nhoû nhaát caïnh goái ñôõ 2.1…………Heä soá an toaøn (beâ toâng phaù hoaïi) Ngoaøi ra, coù nhöõng tieâu chuaån yeâu caàu kieåm tra öùng suaát keùo trong caùc thanh theùp cheùo. öùng suaát keùo naøy khoâng ñöôïc vöôït quaù giaù trò toái ña cuûa öùng suaát caét cho pheùp 32

trong maët caét coát theùp (= t03). Töông töï nhö daàm, öùng suaát keùo trong thanh theùp cheùo chòu taûi troïng phaân boá ñeàu laø : VMAX σ1 = 1.2 × (t 1 + t 2 ) × d Trong ñoù : d ≤ lg 3.2.5. Boá trí coát theùp

Boá trí coát theùp trong daàm cöùng khaùc nhau ñaùng keå so vôùi boá trí coát theùp trong moät daàm bình thöôøng. Ngoaøi ra, ñoái vôùi coát theùp chòu uoán, caàn söû duïng löôùi theùp gia cöôøng toái thieåu nhö ôû muïc 3.2.4. Boá trí coát theùp xem hình 3.12 vaø hình 3.13. Löôùi theùp gia cöôøng toái thieåu: Ñaët choàng caùc taám löôùi theùp noái leân choã gheùp noái caùc taám panel. Beà daøi löôùi choàng taïi vò trí vuøng keùo phaûi ít nhaát 4 oâ löôùi, vì vaäy phaàn beân döôùi cuûa daàm cöùng phaûi söû duïng löôùi theùp noái beà ngang 45 cm. Taûi troïng treo maët ñaùy phaûi ñöôïc ñaûm baûo bôûi coát theùp treo (coát ñai boø). Coát theùp naøy phaûi môû roäng ñeán lg/2 töø meùp döôùi vaø phaûi ñöôïc neo hoaøn toaøn. Tónh taûi cuûa böùc töôøng ñeán ñoä cao naøy ñöôïc coi laø taûi troïng treo ôû ñaùy. Coát theùp maët ñaùy : Ñaët toaøn boä coát theùp ñaùy treân chieàu cao 0,1 lg Taïi khu vöïc giöõa 0,1 lg vaø 0,3 lg, theâm 50% coát theùp ôû giöõa nhòp, nhö vaäy coù theå bao goàm luoân khu vöïc gia coá baèng löôùi theùp toái thieåu. Ñaët coát theùp treân toaøn chieàu daøi vaø neo vaøo goái ñôõ. Taïi goái ñôõ, neân söû duïng theùp quai hình chöõ U ñaët ngang thay vì ñaët ñöùng. Phaûi thieát keá phuû löôùi theùp noái beân treân vaø beân trong goái ñôõ suoát chieàu daøi.

Coát theùp maêt treân : Ñaët toaøn boä coát theùp maët treân taïi vuøng giöõa 0,3 lg vaø 0,7 lg hoaëc taïi meùp treân böùc töôøng. Taïi caùc phaàn saâu lieân tuïc 50% coát theùp maët treân ñöôïc ñaët suoát chieàu daøi cuûa nhòp. Boá trí theâm 30% coát theùp maët treân taïi vuøng giöõa 0,1 lg vaø 3,0 lg, nhö vaäy coù theå bao goàm luoân khu vöïc gia coá baèng luôùi theùp toái thieåu.

33

Hình 3.12 Boá trí coát theùp trong daàm cöùng.

Hình 3.13 Boá trí coát theùp maët döôùi . 3.2.6 Daàm chìm

Saøn 3D laøm vieäc theo 1 phöông thì caàn ñöôïc thieát keá theo sô ñoà daàm lieân tuïc. Taïi choã goái ñôõ bò giaùn ñoaïn, coù theå thieát keá daàm. Ñeå traùnh söï bieán daïng lôùn cuûa saøn theo phöông daàm, chieàu daøi daàm nhoû hôn 15 laàn chieàu ngang taám saøn. Trong tröôøng hôïp nhòp tính toaùn lôùn hôn, caàn söû duïng daàm cao hôn ñeå traùnh nöùt taïi caùc böùc töôøng taàng treân. Coù theå söû duïng daàm chìm trong taám 3D ñeå truyeàn taûi troïng taäp trung. Ñaëc bieät daàm hình chöõ V haøn saün raát thích hôïp cho vieäc gia coá naøy vaø chieàu cao daàm coù theå vöôït quaù 1/15 nhòp tính toaùn. Daàm chìm ñöôïc thieát keá nhö daàm hình chöõ I, trong tröôøng hôïp naøy beà daøy cuûa taám saøn töông öùng vôùi hai lôùp beâ toâng. Moät caùch gaàn ñuùng coù theå laáy beà roäng aûnh höôûng cuûa taám saøn theo hình 3.14 vaø 3.15. Ngoaøi ra, ñoái vôùi saøn 3D, beà roäng vuøng coù moment döông vaø aâm ñeàu gioáng nhau. Beà roäng ñoù ñöôïc tính theo coâng thöùc : bM = bTöôøng + 2 × 0,1 × lg bV = bTöôøng Trong ñoù : 34

bTöôøng……..beà roäng böùc töôøng Ñoái vôùi daàm bieân bM = bTöôøng + 0,1 × lg. Beà roäng töôøng ñöôïc söû duïng ñeå thieát keá löïc caét.

Hình 3.14 Daàm chìm Beà roäng aûnh höôûng cuûa taám saøn ñoái vôùi moät daàm chìm theo phöông chòu taûi ñöôïc xaùc ñònh theo caùch töông töï. Tuy nhieân, beà roäng daàm phaûi baèng beà roäng böùc töôøng. Trong tröôøng hôïp beà roäng daàm lôùn, nhöõng giaù trò trong baûng 3.1 khoâng ñöôïc vöôït qua maø khoâng coù tính toaùn kieåm tra chính xaùc. Trong caû hai tröôøng hôïp, moái noái choáng caét vôùi caùc lôùp beâ toâng phaûi ñöôïc ñaûm baûo baèng caùch gia cöôøng theâm coát theùp (nhö löôùi noái).

Hình 3.15 Daàm chìm. 3.3 Thieát keá töôøng

Caùc böùc töôøng 3D Panels coù theå ñöôïc xaùc ñònh nhö laø töôøng chòu löïc. Ñieàu kieän cô baûn cuûa töôøng chòu löïc 3D laø : Ñoä maûnh λ khoâng ñöôïc vöôït quaù 70. Maùc beâ toâng khoaûng 300 kG/m3. Caùc lôùp beâ toâng phaûi daøy ít nhaát 40mm (maët trong) vaø 50 mm (maët ngoaøi). Töôøng ñöôïc xem nhö daàm ñôn giaûn trong moät soá tröôøng hôïp. Moái noái töôøng vôùi saøn ñöôïc thieát keá khoâng chòu moment. Moâ men choáng uoán seõ taùc ñoäng leân keát caáu khung cuûa coâng trình. Töôøng 3D khoâng ñöôïc thieát keá ñeå chòu nhöõng moment lôùn. Neáu chòu nhöõng moment lôùn thì phaûi ñaët theâm theùp cho taám 3D, vaø ñieàu ñoù seõ laøm taêng giaù thaønh cuûa coâng trình. Nhöõng moment nhoû coù theå truyeàn theo theùp coù 35

saün ñeán goái saøn vaø gaây theâm moät ñoä leäch taâm boå sung cho taûi troïng doïc truïc. 3.3.1 Xaùc ñònh chieàu daøi tính toaùn vaø ñoä leäch taâm

Ñieåm then choát cuûa thieát keá böùc töôøng laø xaùc ñònh beà daøi tính toaùn cuûa noù (beà daøi hieäu quaû). Trong moïi tröôøng hôïp tính toaùn theo Euler chæ xaûy ra moät trong 4 sô ñoà cô baûn, sô ñoà 2 vaø 3 ít khi xaûy ra treân thöïc teá. Thöôøng aùp duïng sô ñoà 1 vaø sô ñoà 4.

Hình 3.16 Sô ñoà tính cuûa töôøng Ñoái vôùi töôøng 3D, sô doà 1 vaø 4 ñöôïc söû duïng chuû yeáu, chieàu daøi tính toaùn lge trong caùc sô ñoà naøy laø : Sô ñoà 1 : lge = 1,0 × lgU Sô ñoà 2 : lge = 2,0 × lgU Ñoái vôùi chieàu daøi tính toaùn naøy, ñoä maûnh laø : λ = lge/r Giaù trò r laø baùn kính quaùn tính cuûa böùc töôøng. Phöông phaùp gaàn ñuùng chæ coù theå aùp duïng trong nhöõng tröôøng hôïp ñoä maûnh böùc töôøng λ ≤ 70. Neáu ñoä maûnh thöïc teá lôùn hôn 70, coù vaøi caùch thieát keá ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy maø khoâng gia taêng beà daøy taám 3D. Ñoä leäch taâm e laø moät tham soá khaùc ñeå tra bieåu ñoà. Ñoä leäch taâm laø khoaûng caùch giöõa ñieåm ñaët taûi troïng vaø troïng taâm maët caét. Ñoä leäch taâm naøy bao goàm : Caùc moâ men uoán trong maët phaúng Löïc keùo giaû ñònh tröôùc Coù theå tính löïc caêng giaû ñònh tröôùc vôùi caùc ñoä leäch taâm toái thieåu sau: * Töôøng beân ngoaøi : h/6 * Töôøng beân trong : h/8 Trong coâng thöùc naøy h laø toång beà daøy cuûa böùc töôøng. Nhöõng böùc töôøng cao hôn 3,0 m, ñoä leäch taâm seõ taêng theo tyû leä. Vì vaäy trong haàu heát caùc tröôøng hôïp coù theå laáy ñoä leäch taâm laø 30mm. 36

Ñoái vôùi nhöõng böùc töôøng nhö hình 3.17, taûi troïng taùc ñoäng xem nhö ñaët taïi troïng taâm lôùp beâtoâng chòu taûi (haàu heát laø lôùp trong). Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät naøy khi söû duïng taám coù beà daøy beâ toâng khaùc nhau thì khaû naêng chiïu taûi seõ taêng roõ reät neáu so saùnh vôùi taám cuøng beà daøy. Hình 3.17 Töôøng beân ngoaøi vôùi lôùp caùch nhieät lieân tuïc. Taûi troïng taám saøn chæ ñöôïc truyeàn taûi qua lôùp beâ toâng beân trong. Döïa treân moâ men M vaø löïc F ñoä leäch taâm eo laø: eo = M/F Coù theå aùp duïng phöông phaùp gaàn ñuùng khi ñoä leäch taâm gaàn troïng taâm cuûa hai lôùp beâ toâng. 3.3.2 Lieân keát cöùng

Nhôø moái lieân keát cöùng giöõa töôøng vaø caùc boä phaän xung quanh (saøn hoaëc moùng) chieàu daøi tính toaùn coù theå giaûm 60 – 80% chieàu cao böùc töôøng. Chieàu daøi tính toaùn phuï thuoäc ñoä cöùng cuûa caùc boä phaän maø noù keát noái. Chieàu daøi tính toaùn lge cuûa taám 3D coù theå tính gaàn ñuùng nhö sau: Truôøng hôïp : Ngaøm moät ñaàu lge = 0,9 x chieàu daøi töï do. Moät böùc töôøng coù moät taám saøn 3D hoaëc saøn beâ toâng ôû treân, chieàu cao thoâng taàng coù theå ñöôïc xem nhö laø chieàu daøi töï do.

Hình 3.18 Lieân keát cöùng cuûa töôøng. 3.3.3 Töôøng giao nhau

Chieàu daøi tính toaùn lge cuûa böùc töôøng 3D coù theå giaûm khi coù töôøng cöùng caét ngang. Nhöõng böùc töôøng cöùng phaûi ñöôïc xaây döïng baèng töôøng 3D hoaäc töôøng beâ toâng, khoaûng caùch toái ña giöõa caùc böùc töôøng laø 8 m, (hoaëc 12 m neáu coù taám saøn 3D hoaëc saøn beâ toâng coát theùp ôû treân). Chieàu daøi cuûa töôøng cöùng ít nhaát baèng 1/5 chieàu cao. 37

Ig e = Igu.

Ig e = Igu.

a Igu 2 + a 2

a Igu 2 + (3a ) 2

Hình 3.19 Maët caét ngang cuûa töôøng cöùng Trong caû hai tröôøng hôïp lgU laø chieàu daøi töï do cuûa töôøng khoâng coù töôøng cöùng caét ngang. Neáu coù khoaûng troáng vöôït quaù 1/3 cuûa chieàu cao böùc töôøng (hình 3.20) thì böùc töôøng naøy phaûi ñöôïc xem laø khoâng lieân tuïc, vì vaäy chuùng phaûi ñöôïc tính toaùn nhö tröôøng hôïp töôøng töï do moät ñaàu nhö hình 3.19 (döôùi) Hình 3.20 Töôøng coù khoaûng troáng vöôït quaù 1/3 cuûa chieàu cao böùc töôøng.

CHÖÔNG 4:

COÂNG TRÌNH 3D ÑUÙC SAÜN 4.1 Giôùi thieäu

Coù nhieàu caùch thieát keá khaùc nhau caùc thaønh phaàn ñuùc saün baèng taám 3D ñeå laøm töôøng vaø saøn. Töôøng ñuùc saün phaûi ñaûm baûo ñuùng chieàu daøy thieát keá. Töôøng ngoaøi coù 38

lôùp beâ toâng maët trong daøy hôn ñöôïc söû duïng cho caùc coâng trình coù saøn ñuùc saün. Chieàu daøi saøn ñaët leân goái ñôõ khoâng döôùi 10 - 12 cm. Toaøn boä tuôøng ñöôïc saûn xuaát taïi xöôûng beâ toâng ñuùc saün, sau ñoù töøng khoái töôøng seõ ñöôïc chuyeån tôùi coâng tröôøng. Ñeå vaän chuyeån deã daøng, chieàu daøi böùc töôøng haïn cheá ôû möùc 12-14m. Tuy nhieân, trong tröôøng hôïp naøy, do töôøng ñöôïc laøm baèng beâ toâng thöôøng neân troïng löôïng cuûa noù seõ raát naëng. Vì vaäy neân söû duïng beâ toâng nheï vaø taêng ñoä daøy cuûa caùc lôùp beâ toâng. Hình daïng vaø kích côõ cuûa taám saøn neàn khoâng cho pheùp vaän chuyeån nhö moät taám lôùn neân phaûi ñöôïc chia thaønh nhieàu taám vôùi beà ngang toái ña 2 - 2,5m. Chæ coù maët döôùi taám saøn ñöôïc ñoå beâ toâng taïi nôi saûn xuaát (thaønh phaàn baùn tieàn cheá, nöûa taám saøn). Chaát löôïng beâ toâng cuûa caùc thaønh phaàn ñuùc saün naøy deã kieåm tra hôn chaát löôïng beâ toâng phun/traùt taïi hieän tröôøng. Lôùp beâ toâng maët treân taám saøn luoân ñöôïc ñoå taïi hieän tröôøng. 4.2 Töôøng ñuùc saün 4.2.1 Vaät lieäu

Beâ toâng nheï coù cöôøng ñoä keùm hôn beâ toâng thöôøng. Ñaëc bieät laø beâ toâng thaät nheï (beâ toâng ga, beâ toâng foam) thöôøng coù cöôøng ñoä 50 ñeán 100 kG/cm2. Trong tröôøng hôïp naøy töôøng ñöôïc tính nhö moät taám töôøng beâ toâng phaúng. Ñoái vôùi beâ toâng coù cöôøng ñoä thaáp (cöôøng ñoä chæ ñaït ñeán 100 kG/cm2), heä soá an toaøn neân laáy laø 3.5. Vieäc haïn cheá söû duïng beâ toâng nheï tuøy thuoäc vaøo quy ñònh cuûa töøng ñòa phöông. Khaû naêng chòu taûi cuûa töôøng hai lôùp beâ toâng baèng beâ toâng B5 seõ ñöôïc tính toaùn kieåm tra. Caáu taïo töông öùng vôùi hình 3.2. Ñeå thi coâng coâng trình vaø choáng aên moøn, beà daøy toái thieåu lôùp beâ toâng beân ngoaøi phaûi lôùn hôn baèng 6 cm.

39

4.2.2 Chi tieát laép gheùp

Töôøng chòu taûi phaûi ñöôïc laép raùp baèng bu loâng hoaëc caùc boä phaän lieân keát khaùc (hình 4.1) ñeå ñaït yeâu caàu veà ñoä cöùng. Treân töôøng phaûi laøm saün loã lieân keát, caùc loã naøy sau khi laép döïng phaûi ñöôïc phun beâ toâng vaøo, caùc choã noái phaûi baûo ñaûm thaät chaéc chaén. Ñoái vôùi caùc böùc töôøng nheï beân trong(töôøng khoâng chòu löïc) , chæ caàn xeû raõnh treân töôøng. Saøn phaûi coù caùc daàm voøng. Vôùi taám saøn laøm vieäc theo 2 phöông ñöôïc ñoå taïi choã, chæ caàn duøng 2 sôïi theùp ∅ 8mm laøm daàm voøng. Neáu söû duïng taám saøn ñuùc saün, coát theùp toái thieåu cuûa daàm voøng laø 4 sôïi theùp ∅ 8 mm. Hình 4.1 Khaû naêng raùp noái töôøng tieàn cheá (maët baèng cuûa böùc töôøng)

Hình 4.2 Sô ñoà caáu taïo töôøng 3D ñuùc saün vôùi beân toâng nheï.

4.2.3 Tính toaùn

Tính toaùn gioáng nhö thaønh phaàn chòu neùn. Ñoä leäch taâm trong maët phaúng naèm veà beân truïc cuûa lôùp beâ toâng trong, vì vaäy, phaân phoái öùng suaát ñöôïc xeùt chuû yeáu ôû lôùp beâ toâng naøy. Ñoä leäch taâm ngaãu nhieân ñoái vôùi truïc troïng taâm laáy baèng 1/10 beà daøy lôùp beâ toâng beân trong.

40

Hình 4.3 Phaân phoái öùng suaát trong töôøng 3D vôùi taûi troïng caùc lôùp beâ toâng coù beà daøy khaùc nhau treân moät maët. Ñoä leäch taâm ngaãu nhieân laø t2/10. Heä soá an toaøn laø 3,5 (xem muïc 4.2.1). Baûng 4.1 bieåu thò taûi troïng ñöùng cho pheùp cuûa töôøng. Baûng ñöôïc thieát laäp döïa theo thoâng soá döôùi ñaây : Ñoä leäch taâm = taûi troïng chæ ôû moät beân coäng t2/10 (= ñoä leäch taâm giaû ñònh) Lôùp beâ toâng ngoaøi = 6cm beâ toâng Taám ngaên caùch =10 cm EPS Maùc beâ toâng = B5 Caùc giaù trò caàn thieát ñeå xaùc ñònh taûi troïng ñöùng cho pheùp: t2 = Beà daøy lôùp beâ toâng beân trong (chòu neùn) (cm) lgU = Chieàu cao böùc töôøng Lôùp beâ toâng beân trong[cm] Chieàu cao böùc töôøng lgU [m] 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,25 5,50 5,75 6,00

7

10

12

15

18

20

F[T/m]

F[T/m]

F[T/m]

F[T/m]

F[T/m]

F[T/m]

3,31 3,18 3,05 2,92 2,78 2,65 2,52 2,39 2,25 2,12 1,99 1,86 1,72 1,59 1,46 1,33 1,18

4,90 4,73 4,57 4,40 4,23 4,06 3,89 3,72 3,55 3,39 3,22 3,05 2,88 2,71 2,54 2,38 2,21

5,97 5,78 5,59 5,40 5,21 5,02 4,83 4,63 4,44 4,25 4,06 3,87 3,68 3,49 3,30 3,11 2,92

7,60 7,37 7,15 6,93 6,71 6,49 6,26 6,04 5,82 5,60 5,37 5,15 4,93 4,71 4,49 4,26 4,04

9,25 9,00 8,75 8,50 8,25 8,00 7,75 7,50 7,25 7,00 6,75 6,50 6,25 6,00 5,75 5,50 5,25

10,37 10,10 9,83 9,57 9,30 9,03 8,77 8,50 8,23 7,97 7,70 7,43 7,17 6,90 6,63 6,37 6,10

Baûng 4.1 Thieát keá böùc töôøng taûi troïng chæ ôû moät beân. Caùc giaù trò trung gian coù theå ñöôïc noäi suy tuyeán tính.

41

4.3 Taám saøn ñuùc saün 4.3.1 Taám saøn khoâng coù ñaø chöõ V

Taám saøn ñuùc saün ñöôïc saûn xuaát toaøn boä hoaëc töøng phaàn taïi xöôûng beâ toâng ñuùc saün, vaø seõ ñöôïc hoaøn thaønh taïi coâng tröôøng. Lôùp beâ toâng maët treân taám saøn ñöôïc ñoå taïi coâng tröôøng seõ ñaûm baûo hieäu quaû phaân phoái taûi troïng trong maët caét ngang. Lôùp beâ toâng maët döôùi ñöôïc ñoå tröôùc (beân traùi hình 4.4) hoaëc ñöôïc traùt, phun sau ñoù (hình 4.4, beân phaûi). Caùch thöù hai deã aùp duïng taïi coâng tröôøng, khoâng caàn caàn caåu. Ñaàu tieân, caùc taám panel ñöôïc ñaët leân treân giaøn coät choáng, laät maët döôùi leân treân vaø ñoå lôùp beâ toâng thöù nhaát khoaûng 3cm, sau moät ngaøy coù theå duøng tay laät ngöôïc taám panel laïi.

Hình 4.4 Taám saøn ñoå tröôùc lôùp beâ toâng maët döôùi Trong hình 4.4, coát theùp ñöôïc ñaët lieân tuïc phía döôùi theo phöông ngang. Tuy nhhieân, khoâng caàn phaûi noái lieàn caùc taám panels ôû maët döôùi. Söï phaân boá öùng suaát chæ coù ôû lôùp beâ toâng maët treân. Beâ toâng caùc choã noái ñöôïc phuû sau ñeå ñaûm baûo yeâu caàu veà thaåm mó. Hình 4.5 Panels saøn ñöôïc toâ beâ toâng ñaày ñuû maët döôùi.

4.3.2 Taám saøn coù ñaø chöõ V

Taám saøn 3D panels bò giôùi haïn ñaùng keå khaû naêng chòu caét. Tuøy loaïi panel, löïc caét toái ña cho pheùp laø 1100 – 1400 kG/m. Caùc giaù trò naøy thöôøng khoâng ñuû, vì vaäy caàn gia cöôøng theâm. Giaûi phaùp ñôn giaûn ñeå taêng khaû naêng chòu caét laø ñaët coát choáng caét gaàn goái ñôõ. Tuy nhieân, neáu löïc caét lôùn hôn nhieàu löïc caét cho pheùp, caàn söû duïng giaûi phaùp khaùc, thöôøng laø duøng ñaø doïc theo chieàu daøi taám saøn. Ñaø khoâng nhöõng chæ coù theùp choáng caét maø coøn coù theùp chòu keùo phía döôùi. Ñeå kinh teá, neân xöû duïng ñaø chöõ V haøn saün. Nhöõng loaïi ñaø naøy haàu heát ñöôïc söû duïng nhö moät phaàn cuûa thaønh phaàn beâ toâng ñuùc saün. Coù theå phuû moät lôùp 42

beâ toâng moûng (10-12 cm) leân ñaø, hoaëc duøng moät taám saøn beâ toâng lôùn hôn (1-2,5m beà ngang) coù caû ñaø vaø panel.

Hình 4.6 Ñaø hình chöõ V ñoã saün lôùp beâ toâng moûng.

Hình treân theå hieän ñaø chöõ V vôùi coát theùp gia cöôøng theo chieàu daøi trong khi saøn chòu taûi troïng lôùn. Nhöõng ñaø naøy ñöôïc thieát keá theo quy taéc tính toaùn beâ toâng coát theùp thoâng thöôøng. Ñoái vôùi lôùp beâ toâng moûng ñöôïc ñoå tröôùc, neân laép ñaët panel baèng caùch raûi theùp (ít nhaát laø φ 10mm) ôû giöõa, caùch taám ngaên caùch EPS vaø löôùi theùp phuû 50 cm (soá 2 trong hình 4.6), sau ñoù ñoå beâ toâng maët döôùi baèng thuû coâng hoaëc maùy phun. Neáu khoaûng caùch giöõa caùc ñaø lôùn (beà ngang panel) hôn 60 cm, phaûi kieåm tra lôùp beâ toâng maët treân. Trong tröôøng hôïp taám saøn chòu taûi lôùn vaø nhòp saøn roäng, neân söû duïng nhieàu ñaø. Phaûi chia ñoâi taám panelä, nhöng beà ngang khoâng nhoû hôn 60 cm. Trong tröôøng hôïp naøy, toát hôn laø duøng ñaø ñoâi. Thöôøng thì gia coá baèng löôùi theùp ôû maët treân taám saøn, coù theå boû qua neáu löïc caét nhoû.

Hình 4.7. Taám saøn daøy vôùi ñaø ñôn hoaëc ñaø ñoâi vaø panels. 43

4.3.3 Caùc thaønh phaàn taám saøn ñuùc saün

Hình 4.8 Taám saøn vôùi ñaø chöõ V vaø Panels Taám saøn ñuùc saün naëng neân caàn duøng ñeán caàn caåu thích hôïp. Tuy nhieân noù laïi tieát kieäm thôøi gian thi coâng ñaùng keå, ñaëc bieät laø vieäc toâ/phun lôùp beâ toâng maët döôùi taám saøn toán khaù nhieàu thôøi gian. Vaán ñeà kyõ thuaät chuû yeáu laø thieát keá lieân keát giöõa caùc thaønh phaàn saøn Chi tieát 1, beâ toâng chöa ñoå ñeán meùp 3D panel. Choã noái seõ ñöôïc traùm beâ toâng vaø gia coá baèng löôùi theùp noái. Chi tieát 2, meùp cuûa thaønh phaàn saøn khoâng duøng panel. Sau ñoù boá trí löôùi theùp vaø toaøn boä khu vöïc naøy ñöôïc ñoå beâ toâng. Ngoaøi ra coù theå laáp caùc choã noái maët döôùi baèng beâ toâng (hình 4.5). Caùc meùp cuûa thaønh phaàn saøn phaûi laøm hôi moùp vaøo. Do saøn laøm vieäc theo 1 phöông, coù theå boû qua coát theùp theo phöông ngang. 4.3.4 Daàm ñuùc saün

Neáu nhòp saøn quaù lôùn, toång beà daøy 20-23 cm khoâng ñuû, caàn söû duïng daàm ñuùc saün. Hình 4.9 laø ví duï coù theå aùp duïng cho saøn coù nhòp leân tôùi 8-10 m.

Hình 4.9 Daàm ñuùc saün 4.4 Tính toaùn keát caáu

44

So vôùi taám saøn panel ñôn giaûn, söï khaùc bieät chính laø khaû naêng chòu caét cuûa ñaø chöõ V. Löïc caét quyeát ñònh ñoái vôùi panel xaûy ra gaàn goái ñôõ, trong khi ñoù thieát keá ñaø chöõ V coù theå baét ñaàu töø löïc caét nhoû hôn ôû khoaûng d/2 (hình beân traùi).

Khi söû duïng ñaø chöõ V vôùi 2 thanh cheùp cheùo löïc caét cho pheùp ñöôïc tính nhö sau:

V = 2×

a S × fy × z × (sin α + cos α) 1.75

Trong ñoù : as…………..dieän tích theùp cheùo treân meùt z……………caùnh tay noäi löïc, khoaûng 95% beà saâu aûnh höôûng. 1,75………. Heä soá an toaøn Trong moïi tröôøng hôïp, thanh giaèng beâ toâng phaûi ñöôïc kieåm tra theo öùng suaát caét τ. Kieåm tra theo coâng thöùc:

τ=

∆V ≤ τ 03 b0 × z

Trong ñoù : ∆V………………Löïc caét khoâng coù söï tham gia cuûa panel bo………………..Beà ngang maët caét beâ toâng. Ñoái vôùi ñaø chuõ V laø beà ngang giöõa caùc panels (khoaûng 10-12cm) ÖÙng suaát caét khoâng ñöôïc vöôït quaù giaù trò τ03. Neáu cung treân cuûa ñaø khoâng ñuïng maët treân lôùp beâ toâng (hình 4.10 beân phaûi), phaûi xaùc ñònh öùng suaát caét ôû ñaàu treân caây ñaø chöõ V. Toång löïc caét phaûi ñöôïc trieät tieâu bôûi beâ toâng. Vì vaäy, öùng suaát caét khoâng ñöôïc vöôït quaù giaù trò τ01. Neáu khoâng gaàn goái ñôõ phaûi theâm ñaø chöõ V beân treân ñaø coù saün.

45

Hình 4.10 Thaønh phaàn taám saøn laøm saün hoaëc taám saøn gaân. 4.5. Chi tieát

Khi söû duïng ñaø chöõ V, ñeå an toaøn caàn phaûi tính toaùn tæ mæ moät soá chi tieát. Ñieàu baøy tuøy thuoäc söï thieát keá goái töïa, söï caàn thieát cuûa söôøn ngang cho nhòp tính toaùn lôùn vaø vò trí cuûa theùp gia coá. Chi tieát goái töïa :

Hình 4.11.a. Goái töïa ≥ 12 cm 4.11.c. Goái töïa < 7 cm.

Hình 4.11.b. Goái töïa < 12 cm Hình

Neáu goái töïa cuûa ñaø chöõ V ngaén hôn 12 cm, caàn keùo daøi coát theùp döôùi. Giaûi phaùp hieäu quaû nhaát laø ñaët theùp quai hình U trong lôùp beâ toâng. Tuy nhieân, caàn phaûi ñaët theùp quai ôû lôùp beâ toâng phía treân. Neáu goái ngaén hôn 7 cm, caàn theâm thanh choáng khi ñoå beâ toâng. Söôøn ngang

Hình 4.11.d. Gôø ngang cho nhòp hieäu quaû hôn 6.0 m Khi saøn coù nhòp tính toaùn hôn 6.0 m, caàn theâm söôøn ngang giöõa nhòp saøn. Cöù moãi 1,5 m caàn coù moät söôøn ngang. Coát theùp cho söôøn ngang (maët treân vaø maët döôùi) phaûi töông öùng vôùi coát theùp cuûa ñaø hình chöõ V bao goàm caû theùp gia cöôøng treân toaøn boä beà roäng taám saøn. Phaûi gôõ boû EPS trong khu vöïc söôøn ngang (ñoát baèng ñeøn xì).

46

Coát theùp gia cöôøng maët treân vaø maët döôùi taám saøn phaûi ñöôïc phaân phoái töông öùng vôùi tyû leä giöõa khaû naêng chòu caét cuûa panel vaø ñaø chöõ V. Trong tröôøng hôïp taám saøn phaûi coù khaû naêng chòu caét laø 2800 kG/m trong khi khaû naêng chòu caét cuûa panel khoaûng 1400 kG/m, panel vaø ñaø chöõ V phaûi coù gaàn moät nöûa theùp chòu keùo. Neáu khoâng ñuû choã taïi lôùp beâ toâng moûng, coù theå ñaët moät phaàn coát theùp gia coá beân treân lôùp beâ toâng moûng. Tuy nhieân khi tính toaùn caàn xaùc ñònh beà saâu aûnh höôûng nhoû hôn. Phaàn coøn laïi cuûa coát theùp phaûi ñöôïc ñaët vaøo panel. Khoâng caàn nhaát thieát phaûi phaân phoái coát theùp theo tyû leä 50/50, coù theå laáy tæ leä 40/60.

CHÖÔNG 5

CAÁU TAÏO MOÄT SOÁ CHI TIEÁT

SAØN NEÀN – TÖÔØNG BEÂN TRONG

47

NEÀN - TÖÔØNG BEÂN NGOAØI

48

LIEÂN KEÁT VÔÙI NEÀN TRUÏC TÖÔØNG BAÈNG TRUÏC DAÕY RAÕNH CHÖÕ U

49

NOÁI KEÁT PANEL TÖÔØNG – TÖÔØNG

50

Noái caùc böùc töôøng TÖÔØNG – TÖÔØNG

51

GOÙC NGOAØI

OÁNG THOAÙT NÖÔÙC

LOÃ TROÁNG TREÂN TÖÔØNG

52

53

54

55

56

SAØN – TÖÔØNG KHOÂNG CHÒU TAÛI BEÂN TRONG

57

SAØN – DAÀM

TÖÔØNG CAO

58

CHI TIEÁT ÑÆNH

59

CHI TIEÁT MAÙI HIEÂN

MAÙI CONSOLE 60

CHÖÔNG 6

CAÙCH TÍNH TOAÙN THEO CAÙC TAÙC GIAÛ VAØ CAÙC NHAØ NGHIEÂN CÖÙU HIEÄN HAØNH ÔÛ VIEÄT NAM 6.1 Caùc böôùc tính toaùn:

Quy ñoåi caùc lôùp vaät lieäu cuûa taám 3D thaønh 1 vaät lieäu ñoàng nhaát vôùi caùc modul ñaøn hoài vaø modul ñaøn hoài tröôït theo 2 phöông khaùc nhau. Nhaäp thoâng soá theo vaät lieäu tröïc höôùng vaøo caùc chöông trình tính keát caáu vaø giaûi ra caùc trò soá noäi löïc. 61

Kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa vaät lieäu vaø tính toaùn theùp theo caùc trò soá noäi löïc treân. 6.2 Modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông Gs cuûa lôùp giöõa goàm theùp xieân vaø moáp theo phöông chòu löïc:

Löôùi theùp phuû

Lôùp moáp

Theùp cheùo

Hình 5.1

d 2 ∆nEπ G s = kG m + G t = kG m + sin α(16h 2 cos 2 α + 12d 2 sin 4 α ) 2 64bh L

Trong ñoù: Gm _modul ñaøn hoài tröôït cuûa moáp Gt _modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông cuûa theùp: Gt =

d 2 ∆nEπ sin α(16h 2 cos 2 α + 12d 2 sin 4 α) 2 64bh L

h_chieàu cao lôùp moáp b_khoaûng caùch giöõa 2 lôùp theùp xieân k_heä soá thöïc nghieäm gia taêng modul ñaøn hoài tröôït cuûa moáp α _goùc hôïp bôûi thanh theùp xieân vaø phöông ngang ∆_chuyeån vò cöôõng böùc n_soá thanh theùp xieân treân 1 m chieàu daøi d_ñöôøng kính thanh theùp xieân E_modul ñaøn hoài cuûa theùp xieân 6.3 Modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông Gs cuûa lôùp giöõa goàm theùp xieân vaø moáp theo phöông ngang:

Löôùi theùp phuû

Lôùp moáp

Theùp cheùo

Hình 5.2 G s = kG m + G t = kG m +

3n∆πd 4 sin 3 α 16bh 2 L

62

Gt: modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông cuûa theùp: Gt =

3n∆πd 4 sin 3 α 16bh 2 L

L = 1m _modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông ñöôïc tính treân 1 ñôn vò chieàu daøi ∆ = 1 _chuyeån vò cöôõng böùc ngang 1 ñôn vò

Modul ñaøn hoài töông ñöông Eg cuûa lôùp giöõa goàm theùp xieân vaø moáp theo phöông chòu löïc: 6.4

Eg = Em +

n cos3 αE t πd 2 3n sin 4 α cos αE t πd 2 + 4bh 16bh 3

Trong ñoù: d _ñöôøng kính thanh theùp xieân E _modul ñaøn hoài cuûa theùp xieân b _khoaûng caùch giöõa 2 lôùp theùp xieân h _chieàu cao lôùp moáp n _soá thanh theùp xieân treân 1 m daøi α _goùc hôïp bôûi thanh theùp xieân vaø phöông ngang k _heä soá thöïc nghieäm gia taêng modul ñaøn hoài tröôït cuûa moáp 6.5 Tính modul ñaøn hoài töông ñöông Etd vaø modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông Gtd theo 2 phöông cuûa toaøn boä tieát dieän:

63

Ebt

Beâ toâng coát theùp Moáp Etd vaø theùp Beâ toâng coát Ebt theùp 3 lôùp khoâng ñoàng nhaát

Etd

1 lôùp ñoàng nhaát

Modul ñaøn hoài töông ñöông: E td =

2E bt ( t 3 + 3t (h + t ) 2 ) + h 3 E g (h + 2t )3

Trong ñoù: Eg _modul ñaøn hoài töông ñöông cuûa lôùp vaät lieäu giöõa goàm theùp xieân vaø moáp töông öùng vôùi phöông ngang vaø doïc t _chieàu cao lôùp beâ toâng Modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông G td =

Trong ñoù: laø heä soá löïc caét

ηht

 h  t h    (h + 2 t ) + β −  G G G bt s bt     E g h 2 t (h + t )   h + E bt 8 2   β= Eg h3  t 3 t (h + t ) 2   + 2 + E bt 12  12 4 

η _heä soá quy ñoåi tieát dieän (1.3 – 1.5)

Gbt, Gs _modul ñaøn hoài tröôït töông öùng cuûa beâ toâng vaø lôùp vaät lieäu giöõa.

CHÖÔNG 7

CAÙC VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN 64

7.1 Thieát keá saøn:

Tính toaùn saøn 3D theo hình 6.1

Tónh taûi Beâ toâng (50+60mm) 275 kG/m2 Caùc keát caáu coøn laïi 175 kG/m2 Tónh taûi: = 450 kG/m2 Hoaït taûi = 200 kG/m2 TOÅNG TAÛI q = 650 kG/m2 F=2T Söû duïng taám saøn 50 + 100 + 60 mm, theùp cheùo/m2

Trong ñoù: a = 16.5 mm hEPS = 100 mm e = 40 mm Tính khaû naêng chòu caét cuûa taám 3D (50 + 100 + 60 ): α = arctg(

h EPS + 2a 100 + 2 × 16.5 ) = arctg( ) = 73.26 0 e 40

Chieàu daøi tính toaùn:

65

lge = 0.75 * lg = 0.75 × Baùn kính quaùn tính: r=

d EPS 100 = 0.75 × = 78.32 mm. sin α sin 73.26 0

d DIAG 3.8 = = 0.95 mm. 4 4

Ñoä maûnh: λ=

lg e 78.32 = = 82.44 r 0.95

ÖÙng suaát cho pheùp cuûa 1 thanh theùp cheùo: π 2 × E π 2 × 2.06 × 10 6 f k ,adm = 2 = = 1459.27 kG/cm2 2 λ ×ν k 82.44 × 2.05 Löïc moãi thanh theùp cheùo coù theå chòu ñöôïc: FDIA = fk,adm × As = 1459.27 × π × (0.38)2/4 = 165.49 kG. Löïc caét theo phöông ngang cuûa toaøn boä caùc thanh theùp cheùo treân 1 m2: S = FDIA × cos α × nDIA = 165.49 × cos(73.260) × 200/1m2 = 9533.65 kG. Löïc caét cho pheùp: VDIAG = S × z = 9533.65 × 149.61 = 1426329.19 kGmm/m2 = 1.426 T/m. Taïi nhòp saøn 3: q = 450 + 200 = 650 kG/m2. Moment Mu laø: q × l 2 650 × 2.7 2 Mu = = = 592.31 kGm/m. 8 8

Moment tôùi haïn: Mth = 0.0972 × fc × b × d2 = 0.0972 × 175 × 104 × (0.18)2 = 5511.24 kGm/m. Trong ñoù: fc=175 kG/cm2 (=B25)=175 × 104 kG/m2 b=1 m d=0.18 m Vaäy Mu = 592.31 kGm/m < Mth = 5511.24 kGm/m. Löôïng theùp caàn thieát: As =

1.75 × M 1.75 × 592.31 = = 1.278 cm2/m. z × fy 0.9 × 0.18 × 5000

Taûi troïng taäp trung. Chieàu cao aûnh höôûng d2 cuûa lôùp beâ toâng phía treân: d2 = 60 – 15 = 45 mm. Chieàu daøi caïnh cuûa dieän tích aûnh höôûng: b = 3 . d2 = 3 . 45 = 135 mm Chu vi chòu löïc caét laø u = 4 . b + 2 . π . d2 = 823mm Do ñoù, öùng suaát caét laø:

66

τ=

F 2000 = = 5.4 kG/cm2 >5 kG/cm2 u.d 82.3 × 4.5

Maø khaû naêng chòu caét cuûa beâ toâng B25 laø 5 kG/cm2 neân lôùp beââ toâng maët treân khoâng chòu ñöôïc taûi taäp trung ñaõ cho. Coù hai caùch ñeå taêng cöôøng khaû naêng chòu taûi maø khoâng thay ñoåi toång beà daøy Söû duïng daàm chìm Söû duïng panel 50 mm EPS (thay vì 100mm) chòu taûi ñaõ cho Trong tröôøng hôïp naøy, duøng EPS 50mm. Ñeå ñôn giaûn chæ caàn söû duïng panel vôùi 100 thanh theùp xieân treân 1 m2.. Löïc choáng caét cho pheùp cuûa taám EPS 50mm laø 1.09 T/m. Kieåm tra, tính toaùn taám 3D theo phöông doïc chòu taûi taäp trung Do lôùp beâ toâng daøy hôn 50 mm neân tónh taûi taêng theâm 125 kG/m2. Vì vaäy, noäi löïc döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng phaân boá ñeàu laø: q = 650 + 125 = 775 kG/m2 M = ql2/8 = 7,06 kGm/m V = ql/2 = 10,46 kG/m Beà roäng phaân boá chòu moment vaø löïc caét laø: bM = ty + 1.5 × x × (1-x/lg) = 0,15 +1,5 . 1,25 . ( 1 - 1,25/2,50) = 1,09m ≈ 1.0m bV = ty + 0.5x = 0,15 + 0,5 . 1,25 = 0,78m ≈ 0,8m Moment cuûa daàm ñôn giaûn chòu taûi troïng taäp trung ôû giöõa nhòp laø: ∆M = F . lg/4 = 2000 × 2.5/4 = 1250 kGm. Do ñoù löôïng theùp caàn theâm laø : ∆As =

1.75 × (∆M + M ) × 100 1.75 × (1250 + 706) × 100 = − 1.0 × 1.41 = 2.82 cm2 z × fy 0.9 × 18 × 5000

Choïn ( 6∅8mm = 3,02 cm2) Löïc caét taêng theâm laø F/2 =2000/2= 1000 kG. Löïc caét thieát keá taïi goái ñöôïc laáy taêng 10%, Do ñoù toång löïc caét laø : 1 1     ×F × 2000     = 1.10 × 1046 + 2  = 2526 kG/m > 1090 V = 1.10 ×  V + 2 0.8  0.8           

kG/m. Löïc caét caàn thieát ñeå thieát keá theùp choáng caét laø : ∆V= (V-VADM) × 0,80 = (2526 – 1090) × 0,80 = 1140 kG Löôùi U trong panel 50+100+60, as = 1.41 cm2/m chòu ñöôïc löïc caét: V=

as × fy × z 1.75

=

1.41 × 5000 × 0.95 × 0.17 = 650 kG. 1.75

67

Vì vaäy caàn 2 löôùi theùp noái hình U. Löïc caét döôùi taûi troïng taäp trung coøn laïi laø : lg = 2526 – ( 1,25 . 775) = 1557 kGm/m > 10,9 kGm/m Vì vaäy, löôùi theùp noái phaûi chaïy suoát chieàu daøi nhòp. Trong tröôøng hôïp naøy, neân duøng löôùi noái hình chöõ U taïi caû hai ñieåm noái panel treân dieän tích chòu taûi taäp trung. Nhaèm ñaûm baûo löôùi theùp naèm trong beà roäng phaân boá noäi löïc, beà roäng cuûa taám panel moûng hôn phaûi ñaït khoaûng 60cm. Trong tröôøng hôïp naøy vieäc tính toaùn thieân veà an toaøn. Kieåm tra, tính toaùn 3D theo phöông ngang chòu taûi taäp trung: Moment ngang döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng ñôn: F = 200 kGm/m 10 1.75M t 1.75 × 200 × 100 As = = = 0,82 cm2/m < 1,41 cm2/m 0.9d 2 f y 0.9 × 9.5 × 5000 Mt =

Theùp ñaët theo phöông ngang cuûa panel ñuû chòu löïc. Moâ men ngang bò trieät tieâu taïi vò trí thay ñoåi chieàu daøy töø 110mm thaønh 60mm cuûa lôùp beâ toâng phía treân. Taïi vò trí naøy cuûa panels, löôùi theùp phía treân seõ chaïm vaøo lôùp beâ toâng daøy hôn. Ngoaøi ra, phaûi ñaët löôùi theùp roäng 45 cm ngay döôùi taûi. Tính toaùn daàm chìm Giöõa saøn thöù 1 vaø 2 laø moät ñoaïn 2,5 m khoâng coù goái töïa. Ñeå goái ñôõ ñöôïc lieân tuïc, caàn phaûi ñaët moät daàm chìm. Tyû leä : lg/h = 2,70/0,21 = 13 < 15 naèm trong giôùi haïn cho pheùp. Taûi troïng taùc duïng leân daàm ñöôïc xaùc ñònh töø tónh taûi vaø phaûn löïc goái töïa cuûa saøn thöù 1 vaø saøn thöù 3. Phaûn löïc cuûa saøn thöù 3 ñöôïc xaùc ñònh thoâng qua tính toaùn saøn. Tuy nhieân saøn thöù nhaát cuõng caàn tính toaùn phaûn löïc goái ôû caïnh theo phöông doïc. Sô ñoà tính saøn 3D taïi meùp panel. Loaïi lieân keát chaïy doïc theo chieàu daøi caïnh (ngaøm hoaëc goái töïa ñôn giaûn) khoâng aûnh höôûng quan troïng ñeán caïnh ngaén.

Taûi troïng Tónh taûi = 0,21 × 0,15 × 2500 Saøn 1 = 650 × 4.15 /8 Saøn 3 Toång taûi

= 79 kG/m = 337 kG/m = 8,78 kG/m ≈ 13,00 kG/m

68

Noäi löïc gaây ra do taûi troïng phaân boá ñeàu ñöôïc tính laø : M = ql2/8 = 1185 kGm V = ql/2 = 1755 kG Löôïng theùp chòu moment laø : As =

1.75M t 1.75 × 1185 × 100 = = 2.71cm 2 ( 3 ∅ 12, As = 3.39cm2) 0.9d 2 f y 0.9 × 17 × 5000

ÖÙng suaát caét laø: τ=

V 1755 = = 7.2 kG/cm2 b × z 15 × 0.95 × 17

Theùp ñai chòu caét: as =

1.75 × 0.4 × 7.2 × 25 = 2 × 1.26 cm2/m (∅ 8,e = 25 cm, as = 2x2,01 50

cm2/m)

Keát caáu saøn maùi Maùi nhaø 3D, phaàn nhoâ ra laø 60cm ôû caùc caùc beân. Ñoä doác maùi 250. Vì taûi troïng nhoû neân söû duïng panel 50mm EPS, beâ toâng ôû maët treân vaø maët döôùi daøy 50mm. Hai maùi naøy töïa laãn nhau. Löïc ngang xuaát hieän treân saøn maùi vaø truyeàn qua töôøng theo phöông Y. Caàn phaûi ñaët theùp gia coá theo phöông ngang. Söû duïng löôùi noái ñeå gia coá 1/3 maùi ôû phaàn döôùi, ôû choã goái ñôõ phaûi gia coá caû hai beân treân vaø döôùi baèng löôùi theùp coù beà roäng 45cm.

Moâ hình tính toaùn

69

Taûi troïng Beâ toâng = 50 + 50 mm = 250 kG/m2 Maùi ngoùi = 50 kG/m2 Tónh taûi = 300 kG/m2 Hoaït taûi = 100 kG/m2 Toång taûi = 400 kG/m2 Taûi troïng gioù ngang Aùp löïc gioù qw : qw = 150 kG/m2 Taûi troïng gioù taùc ñoäng treân maùi theo phöông ngang : W = qw × hR = 150 × 1,9 = 290 kG/m Löïc ngang H1 laø löïc ngang khoâng xeùt ñeán taûi troïng gioù. ΣMA = H1 × h – Vtotal e = 0 Vtotal = ql = 400 × (3.5 + 0.6) = 1640 kG H1 = 1640 × 1,45 /1,63 = 1460 kG/m Löïc ngang H treân ñænh laø toång cuûa löïc ngang H1 vaø moät nöûa taûi troïng gioù W. Vì vaäy löïc ngang H laø : H = 290/2 + 1460 = 1600 kG/m

HV = H × sin 250 = 680 kG/m HN = H × cos 250 = 1450 kG/m Sô ñoà tính saøn maùi Saøn maùi truyeàn löïc ngang töø ñænh maùi ñeán caùc böùc töôøng ( töôøng beân trong vaø töôøng ñaàu hoài) Caùc böùc töôøng laøm chöùc naêng nhö daàm ñôõ. Daàm naøy chòu moment vaø löïc 70

caét treân maët phaúng saøn maùi. Taûi troïng töông öùng vôùi löïc HN. Aûnh höôûng cuûa phaàn nhoâ ra 60cm khoâng ñaùng keå.

Chieàu daøi saøn maùi d = (3,5 + 0,6) / cos

(25 ) = 4,5 m 0

Sô ñoà tính cuûa saøn maùi (theo phöông truïc X) Tyû leä beà saâu/beà daøi = 450/520 =0,87 nhö tính toaùn daàm cöùng.

Thieát keá uoán Khi tính toaùn uoán chæ caàn tính toaùn cho nhòp 5.2 m. zB = 0.5 × d × (1.9 – d/lg) = 0,5 × 4,5 × ( 1,9 – 4,5/5,2) = 2,33m (Caùnh tay ñoøn cuûa theùp lôùp döôùi) zT = 0.45 × lg = 0,45 × 2,7 = 2,03m (Caùnh tay ñoøn cuûa theùp lôùp treân) ASdöôùi astreân = Vôùi:

=

1.75 × 1.1 × M zf y

1.75 × 1.1 × M zf y

=

=

1.75 × 1.1 × 323500 = 0,65cm2 233 × 4120

1.75 × 1.1 × 36.78 = 0,84 cm2 2.33 × 41.2

fy ≤ 4120 kG/cm2

Löôïng theùp taïi giöõa nhòp (= 0,1 lg, xem hình ) laø: ASPANEL=2 × 0.1 × lg × 1.41 = 2 × 0,1 × 5,20 × 1,41 = 1,47 cm2 > 0,65cm2 , khoâng caàn theâm theùp Löôïng theùp ôû treân taïi goái ñôõ (=0,4 lg): aspanel = 2 × 0.4 × lg × 1.41 = 2 × 0,4 × 2,7 × 1,41 = 3,05 cm2 > 0,84 cm2 , khoâng caàn theâm theùp

71

Saøn maùi khoâng caàn ñaët theùp theo phöông ngang theo bieåu ñoà noäi löïc. Caàn phaûi taêng cöôøng ôû nhöõng nôi chòu löïc yeáu . Trong tröôøng hôïp naøy phaûi theâm goái ñôõ ñeå laøm giaûm chieàu daøi tính toaùn cuûa nhòp. Moät saøn maùi ñuû roäng Trong haàu heát caùc tröôøng hôïp, neáu saøn maùi ñuû roäng thì coù theå xem noù nhö moät daàm cöùng. Phaûn löïc taïi goái Phaûn löïc goái töïa trong bieåu ñoà noäi löïc ñöôïc truyeàn vaøo töôøng theo phöông Y (töôøng ñaàu hoài vaø töôøng trong) taïi ñieåm keát noái cuûa panel. Cho pheùp boû qua tính toaùn löïc caét trong maët phaúng saøn maùi. Tuy nhieân vò trí deã bò phaù hoaïi nhaát laø taïi ñieåm noái giöõa saøn maùi vaø töôøng. Do ñoù, löôùi theùp noái hình L ñöôïc thieát keá sao cho truyeàn ñöôïc löïc trong maët saøn. ÖÙng suaát chòu caét cuûa theùp ñöôïc laáy baèng 60% cöôøng ñoä giôùi haïn deûo (fs = 0,6 × 5000 = 3000 kG/cm2) Vmax = 4477 kG As = 1,75 × 4477 / 3000 = 2,61 cm2 Vì vaäy, treân moãi phiaù cuûa töôøng, chieàu daøi toái thieåu cuûa theùp noái laø 2,61 / 1,41 = 1,63m. Chieàu daøi cuûa vaùch laø 3,8m. 7.2 Thieát keá töôøng ngoaøi

Tính böùc töôøng beân ngoaøi cuûa toaø nhaø ba taàng. Taûi troïng cuûa saøn ñöôïc cho laø 675 kG/m2. Töôøng 3D Panel loaïi 100mm EPS, hai lôùp beâ toâng 2 x 50 mm, caáp beâ toâng B25 ( fc = 175 kG/cm2 ). Sô ñoà tính:

Maët caét vaø maët ñöùng toaø nhaø Taûi troïng Taûi troïng cuûa taám saøn :

72

Fsaøn = 675 × (2,00 + 0,5 × 5,50) = 3206 kG/m Taûi troïng cuûa töôøng laø : Ftöôøng = 2500 kG/m3 × (0,05 + 0,05m) × 2.91 = 730 kG/m Ftaàng = = 3936 kG/m FTOTAL = 3 (taàng) × 3936 = 11808 kG/m Do ñoù, toång taûi troïng taùc ñoäng treân coät töôøng cuûa taàng treät laø : Freq = 11.808 × ( 3,00/2 + 1,00 + 1,50/2 ) = 38.376 T Thieát keá Caùc giaù trò caàn thieát ñeå tra bieåu ñoà ôû phaàn phuï luïc : h = 50 + 100 + 50 mm e = 30 mm Tính khaû naêng chòu neùn lôùn nhaát cuûa taám 3: D50 + 100 + 50 mm Khoaûng caùch giöõa troïng taâm vaø meùp chòu neùn: s=

t2 ×

t2 t 50 50 + t 1 × (h − 1 ) 50 × + 50 × (200 − ) 2 2 = 2 2 = 100mm t1 + t 2 50 + 50

Ñoä leäch taâm toái ña: 50 t2 = 100 − = 75mm 2 2 e 30 ⇒ k 1 = t 1 × (1 − ) + t 2 = 50 × (1 − ) + 50 = 80mm e max 75 e max = s −

Dieän tích beâ toâng caét ngang cuûa töôøng 3D: Ac = ( t1 + t2 ) × b = (5+5) × 100 = 103 cm2 Moment quaùn tính cuûa maët caét töôøng 

t1 2 t t 3 + t 32  ) + t 2 × (s − 2 ) 2 + 1  2 2 12   3 3  5 2 5 2 5 +5  4  = 58333cm =100 × 5 × (20 − 10 − ) + 5 × (10 − ) + 2 2 12  

I= b ×  t 1 × (h − s −

Moment choáng uoán cuûa maët caét töôøng chòu neùn I 58333 W= = = 5833.3cm 3 s 10

Chieàu cao giöõa phaàn ba maët caét töôøng chòu neùn x=

W 5833.3 = 5.8333cm = Ac 1000

Tæ leä cuûa ñoä leäch taâm cuûa taûi quy vaøo giöõa phaàn ba döôùi taûi taùc ñoäng m=

e 3 = 0.514 = x 5.8333 73

Chieàu daøi tính toaùn: lge= 2.7m Baùn kính quaùn tính r=

I 58333 = = 7.64cm Ac 1000

Ñoä maûnh: 270 lg e = 35.34 = 7.64 r  λ  m   35.34  0.514  ⇒ k 2 = 1 − 1 +  = 1 − 1 +  = 0.704 3   140  3   140  λ=

Cöôøng ñoä chòu neùn tôùi haïn:

1 1 N = × b × f c × k 1 × k 2 = × 100 × 175 × 8 × 0.704 = 32.853T 3 3

Hoaëc tra bieåu ñoà, ta ñöôïc taûi troïng töôøng cho pheùp laø 32.5 T: Fadm = 195 × 175 / 105 = 32.5 T < Freq khoâng thoûa Ñieàu ñoù cho thaáy böùc töôøng chöa ñuû chòu löïc. Ñeå giaûi quyeát, caàn phaûi xaây döïng coät töôøng baèng loaïi EPS 50mm nhöng coù cuøng beà daøy vôùi böùc töôøng (nghóa laø caùc lôùp beâ toâng coät töôøng daøy hôn). h = 50 + 50 + 100 λ = 2700/64.0 = 42.2 e = 30 mm Theo bieåu ñoà phuï luïc taûi troïng töôøng cho pheùp laø : Fadm = 250 × 17,5 / 10,5 = 417 kN > Freq Thoûa 7.3 Lanh toâ cöûa

Treân moät böùc töôøng beân ngoaøi coù hai lanh toâ cöûa vôùi toång chieàu cao laø : h = 60 + 21 + 81 cm Chieàu cao aûnh höôûng laáy laø 76 cm Taûi troïng Taûi troïng saøn = 3390 kG/m2 Tónh taûi = 0,6 × 0,1 × 2500 = 150 kG/m2 Toång taûi = 3540 kG/m2 hai lanh toâ

Sô ñoà tính cuûa

Neáu chuùng ñöôïc xem nhö daàm ñôn giaûn thì caû hai lanh toâ ñöôïc thieát keát nhö daàm.

74

Tæ leä giöõa chieàu cao panel vaø chieàu cao aûnh höôûng laø: dp/d = 55/76 = 0,72 Moment cho pheùp laø : M=

2 × as × fy × d 2 × me 2 × 1.41 × 5000 × 0.7 2 × 0.3 = = 1397 kGm 1.75 1.75

Vôùi me tra baûng sau: dp/d 0,9 0,8 0,7 me 0,30 0,30 0,30

0,6 0,29

0,5 0,27

0,4 0,25

0,3 0,21

0,2 0,16

0,1 0,09

Caùc moment giöõa nhòp laø: M1 = 3540 × 3,202/8 = 4531 kGm M2 = 3540 × 1,702/8 = 1279 kGm Chæ coù lanh toâ 1 caàn theâm theùp, löïc caét toái ña trong lanh toâ 1 laø V1 = 3540 × 3,2/2 = 5664 kG = 5.664 T ÖÙng suaát caét : τ=

V 56.64 = = 8.3 kG/cm2 b × z 2 × 5 × 0.9 × 76

Khi bò voõng, coát theùp cuûa panels ñöôïc tính toaùn theo löïc caét theo giôùi haïn 1, vì vaäy, coát theùp choáng uoán phaûi ñöôïc thieát keá ñeå chòu ñöôïc toaøn boä moâ men. Coát theùp chòu keùo laø As =

1.75 × M 1.75 × 453100 = 0.9 × d × fy 0.9 × 76 × 5000

= 2,32 cm2

( 3 ∅ 12mm = 3,39 cm2 )

Coát choáng chòu caét phaûi ñöôïc thieát keá ñeå chòu moät öùng suaát caét laø: τ=

τ 02 8.3 2 = = 3.8 kG/cm2 τ 02 18

Keát quaû laø coát choáng caét laø as = 100 ×

1.75 × 3.8 × 2 × 5 = 2 × 0.67 cm2/m 5000

Löôùi phuû laø ñuû

7.4 Töôøng trong

75

Tính toaùn moät böùc töôøng cuûa toaø nhaø ôû 3 taàng. Taûi troïng cuûa taám saøn laø 675 kG/m2. Böùc töôøng 3D panels loaïi 100 mm EPS, hai lôùp beâ toâng 2 x 50 mm, caáp beâ toâng B25 (fc= 175 kG/cm2). Lanh toâ cöûa khoâng tính trong ví duï naøy. Sô ñoà keát caáu

Maët caét vaø maët ñöùng böa töôøng beân trong Taûi troïng Taûi troïng taùc ñoäng töø taám saøn ñöôïc xaùc ñònh baèng phaàn meàm ñieän toaùn veà daàm lieân tuïc. Fslab = 4740 kG/m 3 × Fwall =2500 kG/m (0.05+0.05) 2.91= 730 kG/m Fstorey = 5470 kG/m Taûi töôøng cuûa caùc taàng treân phaân boá treân beà roäng 4m ñeán rìa töôøng. Löïc cuûa lanh toâ truyeàn xuoáng taàng treät treân moät beà roäng lgu/2=2.7/2=1.35m.

Do ñoù toång taûi taùc duïng truyeàn xuoáng coät cuûa taàng treät laø: F3 = 1,35 × 5470 × (2,40/2 + 4,00)/4,0 = 9600 kG F2 = 1,35 × 5470 × (2,40/2 + 4,00)/4,0 = 9600 kG × F1 = 5470 (2,40 / 2 + 1,35) = 13900 kG Freq = = 33100 kG Thieát keá Caùc giaù trò caàn thieát ñeå tra bieåu ñoà hoaëc tính toaùn nhö töôøng ngoaøi: 76

h = 50 + 100 + 50mm

Ig e = Igu.

Ig e = Igu.

a Igu 2 + a 2

a Igu + (3a ) 2 2

Ta choïn hình döôùi ñuùng theo sô ñoà tính: lg e = lg u

3a 2

lg u + (3a ) 2

= 270

3 × 400

270 2 + (3 × 400) 2

= 263cm

λ = 2630/76,4 = 34,4 e = 30 mm Ñeå an toaøn, phaûi choïn cuøng moät ñoä leäch taâm ñeå tính caùc böùc töôøng beân trong Theo bieåu ñoà phuï luïc taûi troïng cho pheùp cuûa töôøng laø : Fadm = 1,35 × 19 .5 × 175 / 105 = 43.9 T > Freq Thoûa Ñieàu ñoù cho thaáy böùc töôøng ñaùp öùng yeâu caàu. Trong tröôøng hôïp khaùc cuõng coù theå thieát keá coät beâ toâng coát theùp thöôøng taïi ñieåm naøy. Traùi laïi vôùi töôøng 3D, heä soá an toaøn cuûa coät naøy coù theå laáy laø 2,1. Aûnh höôûng cuûa ñoä maûnh bieåu hieän khaù roõ raøng. Ñoái vôùi böùc töôøng 3D loaïi 50mm EPS vaø hai lôùp beâ toâng 2 x 50mm, khaû naêng chòu taûi chæ khoaûng 29.5 T.

77

PHUÏ LUÏC

Töôøng daøy = 40 + 50 + 40 mm Baùn kính quaùn tính r = 46,5 mm. Ñoä leäch taâm toái ña eMAX = 45 mm (fc=10,5 N/mm2 ; heä soá an toaøn = 3,0)

78

Töôøng daøy = 50+50+50 mm Baùn kính quaùn tính r = 52,0 mm Ñoä leäch taâm toái ña eMAX = 50mm (fc=10,5 N/mm2 ; heä soá an toaøn = 3,0)

79

Taûi troïng ñöùng cho pheùp (50+50+50 mm) Töôøng daøy = 40 + 50 + 90 mm Baùn kính quaùn tính r = 57,7 mm. Ñoä leäch taâm toái ña eMAX = 35mm. (fc=10,5 N/mm2 ; heä soá an toaøn = 3,0)

80

Taûi troïng ñöùng cho pheùp (40+50+90 mm)

81

Töôøng daøy = 50 + 50 + 100 mm Baùn kính quaùn tính r = 64.0 mm, Ñoä leäch taâm toái ña eMAX = 42 mm (fc=10,5 N/mm2 ; heä soá an toaøn = 3,0)

Taûi troïng ñöùng cho pheùp (50+50+100 mm)

82

Töôøng daøy = 40 + 100 + 40 mm Baùn kính quaùn tính r = 70,9 mm, Ñoä leäch taâm toái ña eMAX = 70 mm (fc=10,5 N/mm2 ; heä soá an toaøn = 3,0)

Taûi troïng ñöùng cho pheùp (40+100+40 mm) Töôøng daøy = 50 + 100 + 50 mm Baùn kính quaùn tính r = 74,4 mm, Ñoä leäch taâm toái ña eMAX = 75mm 83

(fc=10,5 N/mm2 ; heä soá an toaøn = 3,0)

Taûi troïng ñöùng cho pheùp (50+100+50 mm)

84

Taám saøn 50 + 50 + 60 mm. Ñoä coá ñònh 0/0

Taám saøn 50 + 50 + 60 mm . Ñoä coá ñònh 0,5/0

85

Taám saøn 50 + 50 + 60 mm, ñoä coá ñònh 0,5/0,5

Taám saøn 50 + 100 + 60 mm, ñoä coá ñònh 0/0

86

Taám saøn 50 + 100 + 60mm, ñoä coá ñònh 0,5/0

Taám saøn 50 + 100 + 60 mm, ñoä coá ñònh 0,5/0,5 W28

Fc

t03 87

B15 B20 B25 B30 B35 B45 B55

[kG/cm²] 105 145 175 200 230 270 300

[kG/cm²] 20 25 30 35 40 50 60

MUÏC LUÏC LÔØI NOÙI ÑAÀU

1

Chöông 1 : TOÅNG QUAN VEÀ KEÁT CAÁU XAÂY DÖÏNG BAÈNG TAÁM VAÄT LIEÄU 3D 1.1 Ñaëc tính kyõ thuaät cuûa vaät lieäu 3D3 1.2 Kích thöôùc tieâu chuaån cuûa taám 3D 4 1.3 Beâ toâng 5 1.3.1 Beâ toâng troän taïi coâng tröôøng 5 1.3.2 Gradien giôùi haïn cuûa coát lieäu 5 1.3.3 Côõ haït 6 1.3.4 Xi maêng 6 1.3.5 Tyû leä nöôùc/xi maêng 6

Chöông 2 : TÍNH TOAÙN TAÁM 3D A. TÍNH TOAÙN THEO TRAÏNG THAÙI GIÔÙI HAÏN THÖÙ NHAÁT 88

2.1 Yeâu caàu khi tính toaùn caùc caáu kieän 3D theo khaû naêng chòu löïc 7 2.2 Tính toaùn caáu kieän chòu uoán 7 2.2.1 Bieåu ñoà bieán daïng öùng suaát cuûa beâ toâng 7 2.2.2 Bieåu ñoà öùng suaát-bieán daïng cuûa theùp 9 2.3 Tính toaùn caáu kieän chòu caét 12 2.3.1 Tính toaùn löïc cho pheùp trong thanh theùp cheùo (chòu löïc caét) 13 2.3.2 Theâm theùp gia cöôøng caét 16 2.3.2.1 Ñaø choáng caét ñuùc taïi coâng tröôøng 16 2.3.2.2 Löôùi theùp chòu caét 17 2.3.2.3 Ñaø theùp chöõ V haøn saün 18 2.4 Tính toaùn caáu kieän chòu neùn 19 2.4.1 Uoán doïc trong tröôøng hôïp taûi troïng nhoû 21 2.4.2 Töôøng coù maët caét khoâng ñoái xöùng 22

B. TÍNH TOAÙN THEO TRAÏNG THAÙI GIÔÙI HAÏN THÖÙ HAI 2.5 Tính toaùn ñoä voõng

23

Chöông 3 : THIEÁT KEÁ NHAØ BAÈNG TAÁM VAÄT LIEÄU 3D

3.1 Tính toaùn saøn 26 3.1.1 Sô ñoà tính 26 3.1.2 Löôïng theùp toái thieåu 27 3.1.3 Tính theùp ôû goái 27 3.1.4 Taûi troïng taäp trung 28 3.1.5 Taûi troïng ñöôøng taùc ñoäng theo phöông chòu löïc cuûa taám 31 3.1.6 Taûi troïng ñöôøng theo phöông ngang taám 3D 32 3.1.7 Caùc moment taäp trung taùc duïng leân saøn 33 3.2 Daàm 34 3.2.1 Thieát keá daàm baèng taám 3D 34 3.2.2 Daàm saâu (cöùng) 36 3.2.3 Thieát keá uoán 36 3.2.4 Thieát keá caét 37 3.2.5. Boá trí coát theùp 38 3.2.6 Daàm chìm 39 3.3 Thieát keá töôøng 41 3.3.1 Xaùc ñònh chieàu daøi tính toaùn vaø ñoä leäch taâm 41 3.3.2 Lieân keát cöùng 43 3.3.3 Töôøng giao nhau 43

Chöông 4 : COÂNG TRÌNH 3D ÑUÙC SAÜN 4.1 Giôùi thieäu45 4.2 Töôøng ñuùc saün 45 4.2.1 Vaät lieäu 45 4.2.2 Chi tieát raùp noái 46 4.2.3 Tính toaùn cô baûn 48 89

4.3 Taám saøn ñuùc saün 48 4.3.1 Taám saøn khoâng coù ñaø chöõ V 48 4.3.2 Taám saøn coù ñaø chöõ V49 4.3.3 Caùc thaønh phaàn taám saøn ñuùc saün 50 4.3.4 Daàm ñuùc saün 50 4.4 Tính toaùn keát caáu 51 4.5 Chi tieát 52

Chöông 5 : CAÁU TAÏO MOÄT SOÁ CHI TIEÁT Chöông 6 : CAÙCH TÍNH TOAÙN THEO CAÙC TAÙC GIAÛ VAØ CAÙC NHAØ NGHIEÂN CÖÙU HIEÄN HAØNH ÔÛ VIEÄT NAM 6.1 Caùc böôùc tính toaùn 68 6.2 Modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông Gs cuûa lôùp giöõa goàm theùp xieân vaø moáp theo phöông chòu löïc 68 6.3 Modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông Gs cuûa lôùp giöõa goàm theùp xieân vaø moáp theo phöông ngang 69 6.4 Modul ñaøn hoài töông ñöông Eg cuûa lôùp giöõa goàm theùp xieân vaø moáp theo phöông chòu löïc 70 6.5 Tính modul ñaøn hoài töông ñöông Etd vaø modul ñaøn hoài tröôït töông ñöông Gtd theo 2 phöông cuûa toaøn boä tieát dieän 70

Chöông 7 : CAÙC VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN 7.1 7.2 7.3 7.4

Thieát keá saøn 72 Thieát keá töôøng ngoaøi Lanh toâ cöûa 84 Töôøng trong 85

81

PHUÏ LUÏC 88

90