Sàn bê tông cốt thép

Read more: Đề cử thuật ngữ, http://vi.ketcau.wikia.com/wiki/Th%E1%BB%83_lo%E1%BA%A1i:Www.ketcau.com

• Edited by A Wikia contributor
• View full history

Mục lục 1 Khái niệm 2 Ứng dụng 3 Thiết kế 3.1 Các phương pháp tính toán nội lực 3.1.1 Tách riêng ô bản độc lập 3.1.2 Sàn liên tục 3.2 Khống chế độ võng sàn 4 Tĩnh võng 5 Bố trí thép sàn thuận tiện cho thi công 6 Một số vấn đề cần lưu ý 7 Bình chọn đưa vào các bài viết chọn lọc 8 Xem thêm 9 Tham khảo 10 Liên kết ngoài

Khái niệm Edit

Ví dụ về một sàn bê tông cốt thép

Added by Ketcau

Sàn là một khái niệm nói chung về các hệ kết cấu chịu lực nằm ngang, dùng phổ biến trong xây dựng nhà cửa (sàn và mái), xây dựng cầu đường (bản mặt cầu, mặt cầu cảng) và trong nhiều bộ phận của các công trình thủy điện và thủy nông. Các cấu kiện cơ bản trong hệ kết cấu sàn bao gồm bản và dầm. Gối đỡ sàn có thể là tường hoặc cột. Trường hợp đặc biệt, móng bè cũng là một loại sàn lật ngược, hay thậm chí cả tường và đáy bể chứa hình chữ nhật cũng có dạng sàn phẳng.

Sàn bao gồm: kết cấu chịu lực (bản, dầm, panen sàn, vv.), lớp phủ mặt sàn. Mặt sàn ghép bằng các tấm gỗ ván có tên gọi là sàn packê (gọi theo tiếng Pháp - parquet).

Khi phân loại sàn có thể có những cách sau:

Theo phương pháp thi công:

• Sàn toàn khối
• Sàn lắp ghép
• Sàn nửa lắp ghép

Theo sơ đồ kết cấu:

• Sàn dầm (sàn sườn toàn khối)
• Sàn không dầm (sàn nấm)
• Sàn bê tông ứng lực trước

Trong sơ đồ sàn có dầm (sàn sườn) lại chia ra:

• Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm
• Sàn sườn toàn khói có bản kê 4 cạnh
• Sàn dày sườn
• Sàn nhiều sườn
• Sàn có dầm bẹt
• Sàn panen (lắp ghép)^[1]

Ứng dụng Edit

Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp vì nó có ưu điểm là: chịu được tải trọng lớn, độ cứng lớn, tốn ít công tu sửa, không cháy, sử dụng được trong nhà và ngoài trời…

Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối thường gặp trên thực tế là sàn ngăn cách giữa các tầng, sàn mái, sàn mặt cầu, móng bè, đáy và nắp bể chứa …

Thiết kế Edit

• Để giải nội lực có thể phân tích đàn hồi, phương pháp dẻo(yield line method) dựa trên cơ cấu phá hoại.
• Cần thiết phải tính độ võng dài hạn sau 30 năm của sàn. Việc tính toán độ võng dài hạn, hạn chế độ mở của vết nứt hết sức cần thiết dù trong bất cứ tiêu chuẩn nào. Từ biến chỉ có ở bê tông ( vùng chịu nén) , thép không có từ biến. Bê tông khi chịu nén với một lực không đổi thì biến dạng sẽ tăng theo thời gian.

Các phương pháp tính toán nội lực Edit

Hiện nay, có hai cách để tính toán nội lực sàn là coi là các ô bản độc lập (bản kê ở cách cạnh) và liên tục.

Tách riêng ô bản độc lập Edit

Khi tính toán sàn đơn là tách ra hoàn toàn và tính toán sàn ngàm 4 cạch.

• Ưu điểm là dễ làm, dễ thể hiện trên bản vẽ thuyết minh tính toán.
• Nhược điểm là không đúng tại các vị trí ở biên xem dầm là vị trí ngàm cho sàn (khai báo ngàm là chưa chính xác do còn tùy thuộc vào độ cứng chống xoắn của dầm biên) dẫn đến mô men âm thì lớn mà mô men dương thì nhỏ(khi khai báo ngàm).^[2]

Sàn liên tục Edit

Trong đồ án bê tông của sinh viên thường là sàn liên tục được tính bằng cách tách bản rộng 1m đễ tính, chỉ đúng khi sàn có L₁≥2L₂. Do vậy trong thực tế không thể tính sàn liên tục mà phải tính sàn trong không gian làm việc với hệ dầm cột.

Ưu điểm là có thể kể đến ảnh hưởng của tải trọng và chuyển vị của dầm lên hệ sàn. Ngoài ra khi chạy không gian cũng giúp kỹ sư hình dung được sự phân phối mô men trên toàn nhà của hệ sàn (tại các vị trí cột mô men âm sẽ rất lớn, lớn hơn nhiều ở vị trí giữa dầm)

Có người cho rằng việc tách riêng ô bản độc lập và tính toán theo sàn liên tục có chênh lệch không đáng kể ^[3] tuy nhiên điều này không hoàn toàn đúng, đặc biệt đối với nhà cao tầng.

Khống chế độ võng sàn Edit

Việc khống chế độ võng của bản sàn đã được chú ý ngay từ khi lựa chọn chiều dày của bản sàn. Tiêu chuẩn ACI 318 đã đưa ra một số khuyến nghị về tỷ số tối thiểu giữa chiều dày bản sàn và nhịp sàn, phụ thuộc vào các loại hình cụ thể của tải trọng và chức năng của sàn. Nói chung tỷ số này được quy định vào khoảng (L/16:L/25) với bản công xôn và (L/40:L/50) đối cới bản nhiều nhịp chịu lực theo 2 phương.

Trong trường hợp cần thiết phải đánh giá một cách tương đối chính xác độ võng của bản sàn không dầm làm việc hai phương, người ta sử dụng lại giá trị độ cứng uốn đã được tính toán trong quá trình xác định nội lực bằng phương pháp khung tương đương

Thực tế cho thấy đối với ô bản hình chữ nhật thì độ võng của dải trên cột theo phương cạnh dài có giá trị khá lớn trong tổng độ võng ở giữa ô bản. Vì vậy xét về mặt an toàn thì nên tính độ võng giữa ô bản bằng cách cộng độ võng của dải trên cột theo phương cạnh dài với độ võng của dải giữa nhịp theo phương cạnh ngắn. Riêng đối với ô bản ngoài cùng, độ võng của dải trên cột nằm theo phương vuông góc với cạnh biên thường có giá trị lớn mặt dù cạnh dài của ô bản có thể nằm song song cạnh biên^[4]

Tĩnh võng Edit

Trong thiết kế, việc tính toán kiểm tra độ võng sàn trở thành yêu cầu cần thiết để đảm bảo tính kinh tế đối với các tình huống sau:
- Chiều dài nhịp lớn
- Tải trọng lớn, rất hay gặp đối với các sàn nhà dân dụng (landscape tầng 1, sàn mái đỡ thiết bị cơ điện nặng…)
Khi tính toán võng cần chú ý:
- Tổ hợp tải trọng theo TTGH thứ 2 (không có hệ số vượt tải)
- Sự xuất hiện của vết nứt trong bêtông khi chịu lực, dẫn tới giảm độ cứng tiết diện và làm tăng độ võng
- Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố từ biến và co ngót cũng như tác dụng dài hạn của các loại tải trọng. Theo TCXDVN 356-2005, độ võng toàn phần f được tính như sau:
f = f1 - f2 + f3trong đó:
+ f1: độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng
+ f2: độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn
+ f3: độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn
Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương, việc tính võng chỉ tiện trong thực hành khi dùng phương pháp PTHH có kể đến các yếu tố trên khi tính biến dạng. Dưới đây tôi xin trình bày cách áp dụng SAFE 8.x và 12.x để tính toán độ võng từ một số kinh nghiệm trong thiết kế công trình.
1. Tải trọng: để tính toán võng thông thường đưa vào các trường hợp tải sau:
- DEAD: chỉ kể đến trọng lượng bản thân (Self Weight Multiplier = 1)
- SDEAD: trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn (Superimpose). Trong ví dụ SDEAD=1500kgf/m2
- LIVE: hoạt tải tác dụng lên sàn. Theo TCVN 2737-1995, hoạt tải cũng có thành phần tác dụng dài hạn, thường chiếm 20%-30% giá trị của hoạt tải toàn phần. Để thuận tiện, các ví dụ dưới đây dùng hệ số 0.3, LIVE=500kgf/m2
2. VD1: SAFE 8.8 - Kể đến tác dụng của vết nứt: dùng Normal and Crac ked Deflections Analysis với cốt thép phân bố, trong ví dụ là f16a300 hai phương. Lựa chọn Cubic cho Interpolation Options, chương trình sẽ tính lặp 3 lần.
- Kể đến tác dụng dài hạn: dùng hệ số Long Term Deflection Multiplier: lamda≤2, công thức cụ thể lấy theo ACI 318. Trong ví dụ tạm lấy lamda=2, tuy nhiên trong SAFE vẫn khai báo bằng 1 và nhân hệ số này ở bên ngoài.
- Các tổ hợp tính võng:
+ f1 = 1*DEAD+1*SDEAD+1*LIVE
+ f2 = 1*DEAD+1*SDEAD+0.3*LIVE
+ f3 = lamda*f2 = 2*f2
- Kết quả, lấy với độ võng max (đơn vị m):
f1 = 0.051
f2 = 0.044
f3 = 2*f2 = 0.088
f = f1-f2+f3 = 0.095
3. VD2: SAFE 12.3.0 - Mô hình sử dụng cùng các đặc trưng hình học, vật liệu và tải trọng
- Kể đến tác dụng của vết nứt: Crac king Analysis Options: Quick Tension Rebar Specification f16a300 2 phương. Phương pháp tính độ cứng sau khi nứt Modulus of Rupture
- Kể đến tác dụng dài hạn: dùng hai đặc trưng là Creep Coefficient (CR) cho từ biến và Shrinkage Strain (SH) cho co ngót.
Có thể tính theo nhiều tiêu chuẩn, trong ví dụ tính theo Eurocode 2 với các điều kiện: thời gian dài hạn, nhiệt độ và độ ẩm môi trường theo điều kiện Việt Nam.
Tính ra: CR=1.7 và SH=0.0003 (nếu có yêu cầu tôi sẽ trình bày cụ thể cách tính theo Eurocode)
- Các tổ hợp tính võng: define trong Load Cases
+ f1, f2 như trên, với Analysis Type là Nonlinear (Crac ked)
+ f3 như f2, với Analysis Type là Nonlinear (Longterm Crac ked); CR=1.7 và SH=0.0003
- Kết quả, lấy với độ võng max (đơn vị m):
f1 = 0.067
f2 = 0.055
f3 = 0.081
f = f1-f2+f3 = 0.093, khá phù hợp với tính theo SAFE 8

Bố trí thép sàn thuận tiện cho thi công Edit

Trong khi thi công lớp thép trên của bản sàn hay còn gọi cốt thép mô men âm, để đạt được quy cách theo yêu cầu của thiết kế là rất khó thực hiện nên thường không đạt yêu cầu. Đây là một trong những nguyên nhân gây võng vả nứt sàn. Thông thường nhà phố (nhà dân) làm sàn dày 8-10cm (nên làm sàn dày 10cm vì sàn 8cm rất khó thi công và 2 lớp thép dính lại với nhau không đảm bảo được chiều cao h₀ như khi tính toán, ngoài ra khỏi bị rung khi đi)các công trình khác thường làm dày hơn. Ngoài ra còn tùy thuộc vào tải trọng, vì chọn sàn dày tương ứng với tải càng nặng thêm lại không kinh tế.^{[5] [6]}.(Xem thêm Thi công thép sàn nhà dân tự xây). Để thi công hạn chế việc thép bị dẫm đạp lên cần có con bọ kê thép mũ, có ván đi trên sàn để đổ bê tông. Còn bố trí 1 lớp thép thì không nên cho thép sàn luồn dưới thép dầm, bố trí đặt trên dầm coi như bản kê tự do. ^[7]

Thép để dùng cho sàn, để thuận lợi thi công thông thường sàn nhịp nhỏ, thì dùng tất cả thép Φ8, nếu sàn nhịp lớn hơn nên dùng thép Φ10 để thuận tiện thi công. Hiện nay, nhiều công trình hay làm sắt 2 lớp đổ dày từ 12 cm để đảm bảo khoảng cách 2 lớp thép. ^[7]. Không nên sợ tốn thép khi dùng thép lớn vì bố trí thép theo diện tích, khi dùng thép lớn số thanh sẽ ít hơn.^[5]

Theo kinh nghiệm của một người làm xây dựng, cách cắt thép âm ở 1/4 nhịp, sàn hay bị nứt ở chỗ móc thép chịu momen âm ấy. Vì nếu tính sàn theo phương pháp thông thường là theo phương pháp khớp dẻo, tiết kiệm nhưng cho phép nứt và biến dạng lớn, nó chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ mà không ảnh hưởng đến an toàn về mặt chịu lực của công trình. (Tuy nhiên công trình cao tầng thường sàn còn có tác dụng làm vách cứng sàn cho nên không nên cho phép nứt và nên làm thép hai lớp). ^[7]

Một số vấn đề cần lưu ý Edit

• Tường xây trên sàn: theo một số giáo viên Trường Đại học Xây dựng cụ thể là Lê Bá Huế thì tường xây trên sàn là bài toán phức tap, thường được bố trí dầm để đở hoặc khi tính dàn đều tải trọng của tường cho sàn ^[8]. Có người đặt 2 cây thép phi 12 dưới chân tường(dĩ nhiên là thép nằm trong sàn) để gia cố. Tuy nhiên, nói chung không nên gia cố sàn như thế, vì đặt thép đường kính to đối với loại sàn có chiều dày nhỏ dễ gây nứt (điều này thể hiện trong công thức tính nứt). Các tiêu chuẩn nước ngoài khuyến cáo không nên đặt thép có đường kính to quá h_b/10. Ngoài ra, khi tường kê trực tiếp lên sàn thì dải phá hoại (phạm vi diện sàn chịu tải tường) của sàn có dạng hình gần hình elip trục dài trùng với trục tường, cạnh ngắn vuông góc với trục tường nằm giữa nhịp bản(có công thức xác định kích thước cạnh ngắn). Trong trường hợp này nên đặt dày hơn lưới thép phân bố một chút dưới chân tường chứ không nên đặt thep đường kính lớn.(Nếu muốn tính toán chính xác thì khai báo thêm một dầm bxh(b là rộng tường còn h là dày bản) tại vị trí tường sau đó cho tải trọng phân bố của tường lên dầm đó, có thể chia bản theo dầm đó sẽ cho thấy hình ảnh của ứng suất tập trung trên bản tại vị trí tường). Để tính toán tường xây trên sàn có thể tham khảo "Qui phạm Anh quốc BS8110-1997 -Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép" Nhà Xuất bản xây dựng.^[9]
• Sàn dày - dầm bẹt.
• Phân tích kỹ hơn cho các ô sàn ngoài trời: sự biến dạng dẻo của sàn tại các đầu cột tránh thấm sàn^[10]

^{Theo vi.ketcau.wikia.com}