Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
KHẢO SÁT ĐỘ VÕNG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI
CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG DẦM BIÊN
Nguyễn Ngọc Thắng
Bộ môn XDDD&CN, khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi, email: thangnn@tlu.edu.vn
1. KẾT CẤU SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP sở phân tích bằng phần mềm SAFE 2000 mô
(BTCT) hình bản BTCT có kích thước và điều kiện
Trong kết cấu công trình BTCT dân dụng, biên khác nhau.
giải pháp sàn phẳng được sử dụng khá rộng
2. KHẢO SÁT ĐỘ VÕNG SÀN BTCT
rãi, bên cạnh vai trò chịu tải trọng đứng, kết
THEO TỶ SỐ ĐỘ CỨNG TƯƠNG ĐỐI
cấu sàn còn liên kết các thành phần kết cấu
GIỮA BẢN VÀ DẦM BIÊN (HỆ SỐ )
chịu tải trọng ngang như cột, vách, lõi để tạo
độ cứng tổng thể và độ ổn định chung cho 2.1. Lựa chọn các thông số của sàn BTCT
toàn hệ [1]. Dựa vào phương pháp thi công,
trạng thái ứng suất và vật liệu, sàn BTCT Công thức tính toán lựa chọn chiều dày
được phân ra thành một số loại điển hình theo [2] đưa ra là khá đơn giản và phù hợp
như: Sàn BTCT toàn khối; Sàn BTCT lắp với TCVN [5], trong đó:
ghép, bán lắp ghép; Sàn BTCT ứng suất a) Chiều dày sàn hb:
trước; Sàn BTCT liên hợp… D
hb L1
Đặc trưng cho trạng thái làm việc chịu uốn m
của kết cấu bản là độ võng. Khi tính toán kết Trong đó:
cấu BTCT theo trạng thái giới hạn 2, cùng L1 - Cạnh ngắn tính toán của ô bản.
với bề rộng vết nứt thì độ võng của bản cần D = 0,81,4 phụ thuộc vào hoạt tải tiêu
được kiểm soát chặt chẽ. Độ võng của ô bản chuẩn, khi p = 1000kG/m2 (khá lớn) lấy D =
khi vượt quá giới hạn cho phép sẽ ảnh hưởng 1,4; p = 400kG/m2 (trung bình) lấy D = 1; p =
trực tiếp đến thẩm mỹ và chức năng làm việc 150kG/m2 (nhẹ) lấy D = 0,8.
bình thường của công trình, gây ra những m: Chọn trong khoảng 30-35 với bản loại
cảm nhận tiêu cực đối với các giác quan con dầm; trong khoảng 40-45 với bản kê bốn cạnh.
người; đặc biệt làm giảm độ bền lâu và sự an Ngoài ra chiều dày sàn không nhỏ hơn các
toàn của kết cấu [2]. Phương pháp tính toán trị số sau đây: 5 cm đối với sàn mái; 6cm đối
độ võng bản BTCT đã được nhiều tác giả đề với sàn nhà dân dụng và 7cm đối với sàn nhà
cập, các kết quả nghiên cứu đã được sử dụng công nghiệp.
trong các tài liệu về chỉ dẫn thiết kế và tiêu b) Chọn kích thước dầm:
chuẩn BTCT hiện hành [5, 6, 7, 8]. Các tiêu
Chiều cao tiết diện dầm chính:
chuẩn thiết kế BTCT đưa ra chỉ dẫn lựa chọn
1 1
chiều dày tối thiểu hmin của ô bản dựa trên h Ld ; tiết diện dầm conson:
tham chiếu tương quan giữa chiều dày và giới 8 12
hạn độ võng ngắn hạn của ô bản [2, 3, 4]. 1 1
h Ld ; chiều cao tiết diện dầm phụ:
Trong bài báo này tác giả trình bày kết quả 5 7
khảo sát mối quan hệ giữa độ võng ngắn hạn 1 1
h Ld ; bề rộng tiết diện dầm: b =
của bản sàn BTCT toàn khối với tỷ số độ 12 20
cứng tương đối của bản và dầm biên trên cơ (0.3 - 0.5)h.
156
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Tuy nhiên trong công thức tính toán lựa hiện trong thiết kế. TCVN [5] khi phân tích độ
chọn tham số sàn BTCT trên đây các trị số m võng của bản sàn BTCT hai phương thường
và trị số D dao động trong khoảng khá lớn dựa trên các công thức thực nghiệm để chọn ra
chưa thuận tiện cho bài toán thiết kế và với chiều dày sàn tối thiểu thoả mãn yêu cầu về độ
các thông số này, hệ số tương quan độ cứng võng cho phép. Chiều dày này phụ thuộc vào
Ed J d các yếu tố như: Tỉ lệ cạnh (L2/L1), tỉ số
dầm và sàn thường đạt 2 phù hợp
Es J s nhịp/chiều cao làm việc của bản (L/h) và tương
với ô sàn mà dầm đỡ có độ cứng lớn, chưa quan độ cứng giữa dầm và bản qua hệ số .
thích hợp với sàn không dầm hoặc sàn dầm Độ cứng chống uốn của dầm và sàn được
mà dầm biên có độ cứng nhỏ. 4Ed J d 4 Eb J b
xác định theo và và tỉ số hệ số
L L
2.2. Ảnh hưởng độ cứng chống uốn của tương quan độ cứng dầm và sàn, tính theo
dầm tới độ võng ngắn hạn của sàn 4Ed J d L E J
d d trong đó Ed và Es
Hình 1 minh họa sự truyền tải trong kết L 4Es J s Es J s
cấu sàn BTCT hai phương chịu tải trọng phân tương ứng là mô đun đàn hồi của bê tông
bố đều, bản kê lên dầm cứng. Trường hợp dầm và bê tông sàn; Jd và Js - mô men quán
này quá trình truyền lực và biến dạng võng tính của dầm và sàn. Cách xác định độ cứng
phụ thuộc vào độ cứng của dầm khung [2]. chống uốn của dầm và ô bản sàn được thể
hiện trong hình 2 dưới đây.
L2/2 L2/2 L2/2
hw (kh«ng lín h¬n 4h) bw+2hw (kh«ng lín h¬n bw+2(4h)
h
h
hw
hw
bw
MÆt c¾t tÝnh Ib dÇm biªn MÆt c¾t tÝnh Ib dÇm giòa
L2/2
L2/2 L2/2
h
h
MÆt c¾t tÝnh Is sμn biªn MÆt c¾t tÝnh Is sμn giòa
Hình 1. Sơ đồ truyền tải ô sàn BTCT Hình 2. Xác định độ cứng chống uốn
làm việc hai phương của dầm và sàn
Biến dạng ngắn hạn của bản hai phương 2.3. Kết quả khảo sát độ võng sàn
phụ thuộc nhiều vào dầm biên, nguyên nhân
đến từ chuyển vị võng và biến dạng xoắn của a) Mô hình 1- Khảo sát sự phụ thuộc độ
các dầm, điều này khiến cho gối tựa của dải võng của bản vào tỉ số L/h
bản trong sơ đồ tính là không cứng. Tuy Thông số các mô hình trong bảng 1, sàn dày
nhiên khi kích thước của dầm biên lớn, độ hs = 20 cm, tải trọng phân bố đều, cột BTCT
cứng tương đối giữa dầm so với bản khá lớn, tiết diện 0.3 0.3m bố trí tại bốn góc ô bản.
nhiều tiêu chuẩn tính toán [5,7,8] cho phép Bảng 1. Thông số mô hình bài toán 1
bỏ qua ảnh hưởng biến dạng xoắn trong dầm.
Dựa trên độ cứng của dầm biên ta có thể L2
Tên mô hình Kích thước Tải trọng
phân loại bản hai phương theo sự làm việc của h
chúng thành hai loại, loại 1: Bản gối lên dầm
cứng và loại 2: Bản gối lên dầm mềm hoặc Mô hình 1 4m 8m 20 1 T/m2
không dầm. Sự làm việc của hai loại bản sàn Mô hình 2 5m 8m 25 1 T/m2
này là hoàn toàn khác nhau; do đó nội lực, Mô hình 3 6m 8m 30 1 T/m2
chuyển vị và cách tính toán thiết kế của chúng
là khác nhau. Việc xác định độ võng của sàn Mô hình 4 7m 8m 35 1 T/m2
hai phương là một vấn đề phức tạp và khó thực Mô hình 5 8m 8m 40 1 T/m2
157
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Hình 3 cho kết quả tính toán độ võng lớn Tỷ số giữa hai cạnh ô bản bản (L2/L1)
nhất tại giữa bản theo tỷ số giữa nhịp/ chiều -0.09
dày bản (L/h), trong đó L là chiều dài cạnh -0.07
ngắn của ô bản. Từ kết quả tính toán cho thấy
Độ võng (m)
-0.05
khi tỷ số L/h tăng độ võng của bản tăng lên;
tuy nhiên độ dốc của đường cong giảm dần, -0.03
điều đó cho thấy mức độ gia tăng độ võng -0.01
còn phụ thuộc vào tương quan kích thước hai
1 1.25 1.5 1.75 2
cạnh của ô bản. Tốc độ tăng độ võng ô bản
Hình 4. Kết quả tính toán độ võng bài toán 2
đạt giá trị lớn nhất 29.6% khi mà tỉ số hai
cạnh ô bản L2/L1 bằng 0,5 và giảm dần về Kết quả tính toán cho thấy khi càng lớn
24.6% khi mà tỉ số hai cạnh ô bản L2/L1 đạt độ võng giữa bản càng nhỏ, giá trị cực đại độ
giá trị bằng 1. võng giữa bản giảm 81% khi hệ số tăng từ
tăng từ 0.05 (MH1) đến 52.6 (MH6). Mức độ
Tỷ số giữa nhịp và chiều dày bản (L/h)
20 25 30 35 40
biến thiên độ võng tỷ lệ thuận với tỷ số hai
0 cạnh L2/L1 của ô bản. Khi L2/L1 biến thiên từ
1.0 đến 1.25 độ võng tăng 14.4%; khi L2/L1
5
biến thiên từ 1.25 đến 2.0 độ võng tăng
Độ võng (mm)
10 47.5%. Độ võng ứng với cực đại là không
đổi, không phụ thuộc kích thước của ô bản.
15 Mô hình tính toán 1 3. KẾT LUẬN
20 Độ võng ngắn hạn của bản BTCT hai
phương tăng theo tỷ số giữa nhịp/ chiều dày
Hình 3. Độ võng lớn nhất tại giữa bản trong bản (L/h) và tốc độ gia tăng độ võng giảm
mô hình bài toán 1 dần khi kích thước hai cạnh ô bản tiến dần tới
b) Mô hình bài toán 2 - Khảo sát sự phụ bằng nhau. Mức độ biến thiên độ võng tỷ lệ
thuộc của độ võng của bản vào độ cứng nghịch với tương quan độ cứng, hệ số
tương đối giữa dầm và bản nhưng biến thiên độ võng chỉ rõ rệt khi tỷ số
kích thước hai cạnh của ô bản L2/L1 ≥1,25.
Bảng 2. Mô hình khảo sát bài toán 2 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong,
Nguyễn Đình Cống, 2009, Kết cấu bê tông
cốt thép cấu kiện cơ bản, NXB KHKT, HN.
[2] Nguyễn Đình Cống, 2010, Sàn bê tông cốt
thép toàn khối, Nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật, Hà Nội.
[3] Lê Ngọc Hồng, 2012, Lý thuyết tấm vỏ, Nhà
xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[4] Nguyễn Viết Trung, 2000, Thiết kế kết cấu
BTCT hiện đại theo tiêu chuẩn ACI, NXB
giao thông vận tải, Hà Nội.
[5] TCXDVN 5575: 2012, Kết cấu bê tông và
bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
[6] D.E, Branson, 1977, Deformation of
Concrete Structure, New York.
[7] BS:8810, 2007, Structural use of Concrete.
Hình 4 cho kết quả tính toán độ võng giữa
[8] ACI 318, 2010, Control of Deflection in
bản với các hệ số khác nhau. Concrete Str.
158
nguon tai.lieu . vn
