Xin chào bạn, tôi Lương Trainer đây
Hôm nay tôi sẽ tiếp tục chia sẻ với bạn 1 bài viết tiếp theo về chủ đề " Sàn phẳng bê tông cốt thép". Một bài viết chuyên sâu giúp bạn bóc trần toàn bộ những kiến thức chuyên sâu nhất về chủ đề này, để từ đó bạn có thể tự tin khi bắt tay vào tính toán hay triển khai bản vẽ với kết cấu sàn BTCT này.
Nào chúng ta cùng bắt đầu tìm hiểu đó là những kiến thức gì nhé
1. Cấu tạo của sàn phẳng bê tông cốt thép
- Cấu tạo cơ bản của sàn phẳng bê tông cốt thép gồm bản và dầm, còn gối đỡ sàn có thể là tường hoặc cột.
- Một số trường hợp đặc biệt của sàn phẳng BTCT như
- Móng bè là 1 loại sàn phẳng lật ngược
- Tường và đáy của các bể chứa hình chữ nhật cũng là 1 dạng sàn phẳng.
- Bản mặt cầu, mặt cầu càng trong xây dựng cầu đường
- Và trong nhiều bộ phận khác của công trình thủy điện hoặc thủy nông
- Nhiệm vụ của sàn trong hệ kết cấu nhà:
- Trực tiếp tiếp nhận tải trọng thẳng đứng để truyền xuống tường và cột, sau đó là xuống móng
- Đồng thời sàn còn đóng vai trò là vách cứng nằm ngang tiếp nhận tải trọng ngang ( như gió và động đất ) để truyền vào các kết cấu thẳng đứng ( khung, vách ) qua đó truyền xuống móng.
- Lưu ý khi thiết kế kết cấu sàn:
- Khi tính toán kết cấu sàn, ta chủ yếu chỉ tính toán với tải trọng thẳng đứng.
- Và để kết cấu sàn làm được nhiệm vụ vách cứng ngang, chịu ảnh hưởng của lún không đều và thay đổi nhiệt độ thì ta phải giải quyết tốt các biện pháp cấu tạo cho sàn. Phần này tôi sẽ trình bày sâu ở những mục sau
2. Phân biệt bản dầm và bản kê 4 cạnh
Khi tính toán kết cấu sàn, bạn sẽ thường xuyên gặp phải 2 khái niệm quan trọng đó là bản dầm và bản kê bốn canh. Ở mục này tôi sẽ giúp bạn làm rõ hai khái niệm này cũng như chỉ ra sự khác nhau giữa hai loại bản trên
- Bản Dầm
- Ta xét 1 bản tựa trên hai gối tựa A và B, chịu tải trọng phần bố đều trên toàn bộ mặt bản như hình dưới
- Khi chịu tải trọng phân bố đều, mặt bản sẽ biến dạng thành một mặt trụ. Phương L1 bị cong còn phương L2 vẫn thẳng.
- Momen uốn chỉ xuất hiện trên phương L1, từ đó ta thấy rằng tải trọng chi truyền theo phương L1 hoặc bản chỉ chịu lực theo một phương (L1). Khi đó bản làm việc như 1 dầm có nhịp là L1 và ta gọi đó là bản dầm
- Bản kê 4 cạnh
- Nếu ta xét 1 bản có kích thước là L1xL2 nhưng nó được tựa trên bốn cạnh và cũng chịu tải phân bố đều q như dưới
- Khi chịu tác động của tải trọng, bản sẽ bị biến dạng cong theo cả phương L1 và phương L2. Như vậy momen uốn xuất hiện trên cả hai phương L1 và L2
- Lúc đó ta nói, tải trọng q được truyền về gối tựa theo cả hai phương hay bản làm việc theo cả hai phương.
- Giả sử gọi:
- Tải trọng truyền theo phương L1 là q1
- Tải trọng truyền theo phương L2 là q2
- Sau đó hãy tưởng tượng, ta sẽ tiến hành cắt hai dải ở chính giữa bản, với mỗi dải có chiều rộng là một đơn vị chiều dài.
- Tiếp đến ta tính độ võng ở giữa nhịp của hai dải bản trên, thì ta có:
- Do hai dải bản dính chặt với nhau nên độ võng của 2 dải bản sẽ như nhau, tức là f1=f2.
- Từ điều kiện trên, ta cho 2 biểu thức f1 và f2 bằng nhau thì suy ra được công thức
- Từ biểu thức trên ta rút ra kết luận:
- Nếu L2/L1>=3 thì q1>=81q2. Có nghĩa trên 98,7% tải trọng q đã được truyền theo phương L1 => Như vậy khi L2/L1>=3 mặc dù là bản kê trên bốn cạnh nhưng có thể xem nó như bản loại dầm ( truyền lực theo 1 phương L1)
- Trong thực tế khi tính toán kết cấu, để đơn giản mà vẫn phù hợp với các yêu cầu cấu tạo ( cốt chịu lực và cốt phân bố ) người ta vẫn tính bản kê bốn cạnh như bản dầm khi L2/L1>=2
- Khi L2/L1<2 người ta gọi bản là bản kê bốn cạnh, vì lúc đó tải trọng sẽ truyền theo cả hai phương của bản.
3. Các loại sàn BTCT trên thị trường hiện nay
Khi thi công hoặc tính toán thiết kế, bạn sẽ được gặp rất nhiều loại tên gọi sàn khác nhau. Do đó để tránh tình trạng nhầm lẫn tôi sẽ giới thiệu cho bạn từng cách phân loại ứng với tên gọi của các loại sàn khác nhau trong chuyên mục này.
- Phân loại theo phương pháp thi công
- Sàn sườn toàn khối: Là sàn được đổ bê tông ngay tại vị trí thiết kế
- Sàn lắp ghép: Là sàn được chế tạo sẵn và được vận chuyển tới vị trí thiết kế để lắp ghép
- Sàn nửa lắp ghép: Là sàn lai của hai loại sàn trên
- Phân loại theo sơ đồ kết cấu
- Sàn dầm ( hay còn gọi là sàn sườn )
- Sàn không dầm ( hay còn gọi là sàn nấm )
- Trong sơ đồ sàn có dầm ( sàn sườn ) lại được chia ra
- Sàn sườn toàn khối có bản dầm
- Sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh
- Sàn dày sườn ( hay còn gọi là sàn ô cờ )
- Sàn nhiều sườn
- Sàn có dầm bẹt
- Sàn panen ( hay còn gọi là sàn lắp ghép )
4. Bảy bước thiết kế kết cấu dầm sàn bê tông cốt thép
Thiết kế kết cấu sàn chủ yếu là thiết kế sàn và dầm sàn.
Do đó sau đây, tôi sẽ giới thiệu với bạn quy trình thiết kế 7 bước được dùng cho tất cả các loại sàn khi tính toán kết cấu. Để bạn có thể nắm rõ trình tự cũng như có 1 bức trành tổng quan trước khi đi sâu chi tiết vào tính toán từng loại sàn ở các bài viết sau.
- Bước 1: Mô tả kết cấu
- Trong bước này, bạn cần nêu rõ tên gọi, vị trí trên mặt bằng kết cấu cũng như nhiệm vụ, đặc điểm của dầm sàn nếu có. Kèm theo chỉ rõ các kích thước cơ bản của dầm sàn
- Bước 2: Sơ đồ kết cấu
- Chỉ ra được các liên kết, gối tựa cho sàn là kết cấu tĩnh định hay siêu tĩnh. Nếu bạn chưa hiểu kết cấu tĩnh định và siêu tĩnh là gì bạn xem thêm bài viết về " Nội lực trong kết cấu" để hiểu về 2 kết cấu này.
- Bước 3: Chọn sơ bộ kích thước cho sàn
- Trong phần này, dựa vào các công thức kinh nghiệm ta sẽ chọn bề dày cho dầm, sàn
- Bước 4: Xác định tải trọng cho dầm sàn
- Tải trọng cho dầm sàn gồm: Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải ) và tải trọng tạm thời ( hoạt tải ) cũng như xét các trường hợp bất lợi có thể xảy ra của hoạt tải
- Bước 5: Tính toán và vẽ biểu đồ nội lực cho dầm sàn
- Có nhiều phương pháp để xác định nội lực cho sàn, vì vậy trước khi tính toán kết cấu sàn cần nêu tên phương phương sử dụng và lý do chọn phương pháp đó là gì. Kèm theo chú ý kết cấu đang xét là kết cấu tĩnh định hay siêu tĩnh
- Với kết cấu tĩnh định: Chỉ dùng một phương pháp, một sơ đồ duy nhất đó là sơ đồ tính theo đàn hồi. Để giảm nhẹ việc tính toán ta nên dùng các biểu đồ và công thức lập sẵn cho các sơ đồ dầm ứng với các trường hợp tải trọng
- Với siêu tĩnh ( dầm và bản liên tục ): Ta có thể dùng sơ đồ đàn hồi hoặc sơ đồ dẻo trong đó có xét tới sự phân phối lại nội lực do tính chất dẻo của vật liệu, do sự hình thành khớp dẻo.
- Với sơ đồ đàn hổi ta có thể dùng phương pháp bảng tra, phương pháp lực, phương pháp chuyển vị, pháp pháp phần tử hữu hạn hoặc dùng chương trình phần mềm tính toán kết cấu như sap 2000, etabs , robot
- Nếu bạn chưa biết sơ đồ đàn hồi và sơ đồ dẻo là gì, bạn có thể xem lại bài viết " Nội lực trong kết cấu "
- Bước 6: Tính toán về bê tông cốt thép
- Tới đây ta có thể giải 1 trong 2 bài toán:
- Bài toán kiểm tra
- Bài toán tính toán kết cấu
- Khi tính toán cần nói rõ dùng phương pháp và tiêu chuẩn nào, hiện nay tiêu chuẩn mới nhất về bê tông cốt thép là TCVN 5574-2012
- Bước 7: Thiết kế chi tiết và thể hiện bản vẽ thi công
- Bản vẽ kết cấu dầm sàn cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn về vẽ xây dựng
- Trên bản vẽ trình bày mặt bằng kết cấu, các mặt chính của cấu kiện, các mặt cắt và các chi tiết cấu tạo
- Hình vẽ phải rõ ràng, đúng quy cách, ghi đầy đủ các kích thước,...
- Ngoài ra trên các bản vẽ còn cần ghi các chú thích có liên quan đến vật liệu, bảng thống kê vật liệu và những chú ý cần thiết khi thi công.
Như vậy bạn đã nắm được những kiến thức bao quát nhất, một bức tranh tổng quan liên quan tới phần kết cấu sàn bê tông cốt thép. Đừng quên quay lại website trong thời gian tới để theo dõi những bài viết với chuyên sâu tiếp theo của chủ đề này nhé.
P/S: Nếu chưa có thời gian ghi chép và hệ thống lại kiến thức, đừng quên share bài viết về tường facebook để lưu lại khi động tới là có bạn của tôi nhé.