7 Bước Tính Toán Nội Lực Sàn Sườn Btct Toàn Khối
1. Chọn chiều dày sơ bộ cho sàn
Giả sử gọi Hb là chiều dày sàn, thì tiêu chí để chọn chiều dày sơ bộ cho bản sàn cần phải thỏa mãn.
- 1- Đủ khả năng chịu lực, từ đó suy ra ta có công thức chọn chiều dày sàn sơ bộ:
- Với Rb: Là cường độ tính toán của bê tông
- Giá trị Hb sau khi tính được, cần chọn là Hb là tròn số, theo bội số của 10mm hoặc 20mm để thuận tiện cho thi công.
- Để thuận tiện bạn nên tổng kết những gì tôi chia sẻ ở trên vào 1 bảng như dưới
2. Xác định nhịp tính toán cho sàn
Xét một ô bản đơn kê lên tường như dưới
Như trên hình, bạn sẽ thấy các giá trị L ( nhịp của bản ) khác nhau. Do đó, ở mục này tôi sẽ giúp bạn phân biệt sự khác nhau của các loại nhịp này
- Tổng kết lại, công thức để xác định nhịp tính toán cho bản như sau:
- Với hai liên kết cứng: Lt=Lo
- Với hai gối kê: Lt= Lo+C1+C2 ( hình b ở bên trên )
- Với một gối kê và một liên kết cứng: Lt=Lo+C ( hình a ở bên trên )
3. Xác định tải trọng cho sàn
Với tải trọng của sàn, ta sẽ có hai loại tải trọng đó là: Tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời. Ở mục này tôi sẽ giúp bạn lần lượt xác định 2 loại tải trọng đó.
- Chú ý khi tính tĩnh tải cho sàn, ta sẽ có giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán. Trong đó:
[Giá trị tính toán = Giá trị tiêu chuẩn *1,1 ]
- Khi trên bản có tải trọng tập trung G thì ta có thể xử lí theo hai cách:
- Cách 1: Tính nội lực với cả g và G ( với g là giá trị tính toán của tải trọng bản thân các lớp cấu tạo sàn, còn G là giá trị tính toán của tải trọng tập trung )
- Cách 2: Đổi G thành tải trọng phân bố đều tương đương, rồi gộp vào với g để tính nội lực
- Xem cách tính chi tiết tải trọng này ở bài viết " Cách tính toán sàn chịu tải trọng tập trung"
4. Xác định nội lực của sàn làm việc 1 phương
- Với sàn làm việc 1 phương, để tính toán nội lực người ta thường lấy một dải bản rộng là b làm đại diện rồi tính toán nội lực của dải sàn như đối với dầm.
- Công thức tải trọng toàn phần trên dải sàn sẽ được lấy như sau:
[ q= (g+p).b ( kN/m ) ]
- Với kiểu sàn là kết cấu tĩnh định này, ta chỉ sẽ dùng các công thức cho các dạng sơ đồ được lập sẵn như ở bên dưới ( C hú ý vì sàn làm việc 1 phương, nên ta cắt ra 1 dải sàn 1m để tính nội lực nên bây giờ sơ đồ tính nội lực sàn sẽ giống như tính sơ đồ nội lực cho dầm ).
- Lý thuyết về cách tính này tôi đã trình bày trong bài viết " Tính nội lực theo sơ đồ dẻo ". Bạn có thể xem lại bài viết này để hiểu hơn về phương pháp tính
- Còn cách tính thực tế, khi dài sàn liên tục có các nhịp Lt cạnh nhau chênh lệch không quá 10% thì ta có thể dùng công thức lập sẵn theo sơ đồ tính như bên dưới
- Lấy hệ số φa=24-32 tùy thuộc vào sự đánh giá độ cứng của dầm, với ngàm tuyệt đối cứng và tính theo sơ đồ dẻo thì φa=16.
- Với dài bản nhiều nhịp, khi chênh lệch giữa nhịp lớn nhất và bé nhất không quá 10% thì để đơn giản hóa việc tính toán ta có thể lấy Lt theo nhịp lớn nhất để tính toán cho tất cả các momen ở 2 biểu đồ trên.
5. Xác định nội lực của sàn làm việc 2 phương
- Xét ô bản có liên kết bốn cạnh với nhịp tính toán và Lt1 và Lt2 trong đó Lt2 là cạnh dài hơn
- Trong trường hợp này ô sàn là kết cấu siêu tĩnh, momen trong hai dải bản đại diện là M1 và M2 như hình dưới
- Giá trị momen M1 và M2 sẽ được tính theo công thức:
- Giá trị φ1 theo r sẽ được tra ở bảng bên dưới:
- Giá trị momen M1 và M2 sẽ được tính theo công thức:
- Giá trị α1 và α2 được tra ở bảng bên dưới
- Lấy ô bản có 4 cạnh ngàm, xét hai dải bản đại diện. Trên mỗi dải bản có momen dương (M1,M2) và momen âm (Ma1,Mb1,Ma2,Mb2) như dưới
- Các momen được xác định theo công thức
- Các hệ số θ, Ai, Bi được xác theo bảng tra
- Còn hệ số D được tính theo hai trường hợp
- : Khi cốt thép để chịu momen dương được đặt đều theo mỗi phương trong toàn ô bản thì D được xác định theo công thức: D=(2+A1+B1).Lt2 + (2θ+A2+B2).Lt1
- : Khi cốt thép để chịu momen dương được đặt không đều, ở vùng giữa ô sàn đặt dày còn trong phạm vi các dải biên rộng Lk đặt cốt thép với khoảng cách thưa gấp đôi so với vùng giữa bản. Thì D được xác định theo công thức:
D=(2+A1+B1).Lt2 + (2θ+A2+B2).Lt1 - (2+2θ).Lk
+ Lưu ý: chỉ nên đặt cốt thép không đều khi ô bản khá lớn và thường lấy Lk= (0,2÷0,5)Lt1
- Giá trị momen M1 và M2 sẽ được tính theo công thức:
- Giá trị momen Ma1 và Mb1 được tính theo công thức:
- Giá trị momen Ma2 và Mb2 được tính theo công thức:
- Hệ số α1, α2, β1, β2 tra ở bảng bên dưới
- Các ô bản liên tục có các nhịp tính toán ( hoặc nhịp nguyên ) gần bằng nhau theo mỗi phương ( sai khác dưới 10% ) có thể được tính toán bằng cách tách thành từng ô riêng trong đó:
- Các gối tựa giữa được thay bằng liên kết ngàm
- Còn các gối tựa biên thay bằng gối kê tự do hoặc ngàm đàn hồi.
- Công thức tính các ô bản đơn đã được nêu ở mục trên, chỉ lưu ý với gối tựa là ngàm đàn hồi thì Ai,Bi lấy bằng (0,3-0,5) lần giá trị cho trong bảng dưới
- Để hiểu hơn, bạn hãy xem ví dụ ở hình bên dưới. Ta xét các ô sàn I,II,III,IV. Tách mỗi ô thành ô bản đơn trong đó ô I có hai cạnh kê tự do và hai cạnh ngàm, ô II và III có ba cạnh ngàm ( ô II cạnh tự do theo L2, ô III cạnh tự do theo L1), ô IV có bốn cạnh ngàm.
- Khi nhịp tính toán Lt1, Lt2 ( hoặc nhịp nguyên L1,L2 ) gần bằng nhau theo mỗi phương cũng có thể tách thành các ô bản đơn để tính toán.
- Lúc này để kể đến vị trí bất lợi của hoạt tải p người ta xem xét các trường hợp hoạt tải cách ô và hoạt tải đặt trên toàn sàn
- Với momen âm Ma và Mb trên các gối tựa lấy hoạt tải trên toàn sàn, tính Ma và Mb theo công thức
- Với momen dương M1 và M2 giữa nhịp lấy hoạt tải cách ô ta có
- Trong đó αo1 và αo2 lấy theo bảng dưới
- Trong đó α1 và α2 lấy theo bảng dưới
6. Xác định lực cắt trong sàn
- Trong bàn của sàn sườn ta thường không đặt cốt thép ngang chịu lực cắt do đó chiều dày bản phải được chọn để cho riêng bê tông đủ khả năng chống cắt.
- Thông thường lực cắt trong bản của sàn sườn là khá bé, điều kiện vừa nêu thường được thỏa mãn nên có thể bỏ qua việc tính toán và kiểm tra theo lực cắt
- Trường hợp 1: Ô sàn tĩnh định
Với trường hợp này ta dùng sẵn các công thức lực cắt cho dải bản như đối với dầm tĩnh định như bên dưới
- Trường hợp 2: Bản sàn siêu tĩnh một phương, tính theo sơ đồ dẻo thì ta có công thức lực cắt như sau:
- Với các ô bản giữa, dùng công thức: Q=0,5*q*Lt
- Trường hợp 3: Bản sàn siêu tĩnh một phương, tính theo sơ đồ đàn hồi thì ta có công thức lực cắt như sau:
- Lực cắt Q được trong trường hợp này được tính theo công thức
7. Xác định nội lực sàn trong trường hợp thực tế
- Là ô bản dưới dạng công xôn, là 1 ô bản tĩnh định có liên kết ngàm theo cạnh AA1 ( không làm dầm đỡ ra phía ngoài )
- Có kích thước 4200x5200 làm việc hai phương trong đó có các cạnh AB, BB1 và A1B1 có thể xem là cạnh kê tự do. Riêng cạnh AA1 được xem là gối tựa giữa hoặc ngàm đàn hồi, dọc theo cạnh đó có momen âm do bản conson 1 gây ra
- Có kích thước 1000x4600 chịu uốn theo 1 phương
- Có kích thước 2400x3200 chịu uốn hai phương, các cạnh tiếp giáp với ô sàn 3 và ô sàn 5 là gối tựa giữa, hai cạnh còn lại là gối biên.
- Có kích thước là 3800x4200 chịu uốn hai phương, có cạnh CD, DD1, D1C1 là gối biên, cạnh CC1 là gối giữa.
- Như vậy với mặt bằng đơn giản ở trên bạn thấy có tới tận 9 ô sàn khác nhau. Chưa kể tới các mặt bằng kết cấu phức tạp khác, do đó việc tính toán chính xác nội lực là rất phức tạp. Do đó để xác định nội lực trong thực tế có thể dùng cách gần đúng như sau:
- Ô bản conson được tính riêng theo sơ đồ ô bản tĩnh định, lấy 1 dải bản làm đại diện
- Ô bản chịu uốn hai phương: Lấy 1 dải bản làm đại diện, theo vị trí của ô bản mà xem dải đang xem xét thuộc nhịp biên hay nhịp giữa của 1 dải liên tục. Cũng cần xét tương quan về kích thước của các ô bản cạnh nhau để có sự điều chỉnh phù hợp ( xem bài viết về cách điểu chỉnh nội lực để hiểu cách làm này )
- Ô bản chịu uốn hai phương: tách riêng từng ô để tính toán và điều chỉnh momen cho phù hợp với hướng dẫn ở bài viết điều chỉnh nội lực
- Khi cấu tạo và tính toán cốt thép cho các ô bản cảu sơ đồ hỗn hợp không nên máy móc tuân theo quy ước: Cốt thép chịu lực đặt ra phía ngoài, cốt thep cấu tạo ( hoặ chịu lực theo phương cạnh dài ) đặt bên trong. Làm như vậy sẽ rất phức tạp khi thi công vì các ô bản cạnh nhau có thể có phương làm việc chủ yếu khác nhau
- Cốt thép dương ( đặt ở mặt dưới ) trong sơ đồ hỗn hợp nên được đặt theo 1 quy ước thống nhất cho tất cả các ô sàn. Ví dụ cốt thép theo phương ngang nhà đặt xuống dưới ( hoặc ngược lại ) trong tất cả các ô
- Cần dựa vào sơ đồ bố trí cốt thép để lấy chiều cao tính toán Ho của từng ô sàn sát đúng với thực tế ( khi tính cốt thép )