Bài giảng Kết cấu công trình: Kết cấu sàn

 Môn học: KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
 Ngành: Kiến Trúc & Quy hoạch
 KẾT CẤU SÀN
KHOA XÂY DỰNG, TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM 1
 A. KHÁI NIỆM CHUNG
1 Khái niệm chung
 1.1 Giới thiệu
 Sàn chịu lực trực tiếp tải trọng sử dụng truyền 
 tải dầm cột móng nền. 
 Ngoài ra, sàn còn đóng vai trò vách cứng ngang 
 tăng độ cứng và độ ổn định cần thiết theo 
 phương ngang cho công trình.
 Ưu điểm.
 Nhược điểm. 
 Phạm vi sử dụng.
 2
 A. KHÁI NIỆM CHUNG
1.2 Phân loại sàn
 Theo phương pháp thi công : 
 sàn toàn khối 
 sàn lắp ghép 
 sàn bán lắp ghép
 Theo sơ đồ kết cấu
 Sàn sườn:
 - Sàn sườn có bản loại dầm
 - Sàn sườn có bản kê bốn cạnh
 - Sàn sườn kiểu ô cờ
 - Sàn gạch bộng (Hourdis) 
 - Sàn panen lắp ghép
 3
A. KHÁI NIỆM CHUNG
 Sàn không sườn :
 - Sàn phẳng (flat slab): bản hoặc panen đặt trực 
 tiếp lên cột, không có dầm.
 Flat-plate floor system
 4
A. KHÁI NIỆM CHUNG
 Slabs on beams
 5
 A. KHÁI NIỆM CHUNG
 Flat plate Flat slab
Slab on beams Waffle slab
 6
 A. KHÁI NIỆM CHUNG
1.3 Phân biệt bản loại dầm và bản kê bốn cạnh
 Bản loại dầm : 
 7
 A. KHÁI NIỆM CHUNG
 Bản kê 4 cạnh :
 QUY ƯỚC
 l
 2 2 bản loại dầm, làm việc theo một phương
 l
 1 (phương cạnh ngắn)
 l
1 2 2 bản kê 4 cạnh, làm việc theo hai phương
 l1 8
 A. KHÁI NIỆM CHUNG
 Phân phối tải trọng q trên ô 
 bản cho dải bản theo phương 
 ngắn (q1) và dải bản theo 
 phương dài (q2)
 q1 + q2 = q
 5 q l 4 5 q l 4
 f 1 1 f 2 2
 1 384 EJ 2 384 EJ
 Ta phải có f1= f2
 4
 l 4 l 4 q l 4 l 
 q 2 q q 1 q 1 2 2 4
 1 4 4 2 4 4 4 
 l1 l2 l1 l2 q2 l1 l1 
tải trọng chủ yếu truyền theo phương cạnh ngắn nếu hệ số lớn
 9
B. SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM
 2. Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm
 10
11
B. SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM
 2.1 Sơ đồ kết cấu
 Khoảng cách giữa các trụcdầm phụ l1=1,7  3m
 Khoảng cách giữa các trụcdầmchính l2 =4 7m
 Nhịp dầmchính (khoảng cách cột) L = 5  8m
 Chọn kích thước tiết diện các bộ phận
 Chiềudàybảnsàn(hb)
 D
 hlcm 7
 b m 1
 m=30 35 đốivớibảndầm
 D=0,81,4 phụ thuộcvàotải trọng
 12
B. SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM
 Chiều cao dầm
 11
 Dầm phụ: hldp  2
 20 12
 11
 Dầm chính: hLdc  
 12 8
 Chiều rộng dầm b = (0,3 0,5)h
 Nếu bản và dầm được kê lên tường chịu lực theo 
 chu vi của sàn, thì đoạn kê lấy không nhỏ hơn 
 12cm đối với bản; 22cm đối với dầm phụ và 
 34cm đối với dầm chính. Có thể cấu tạo bổ trụ tại 
 chỗ dầm gối vào tường gạch.
 13
B. SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN DẦM
 Ghi chú :
 Khoảng cách từ gốitựa đếnmútcốtthépmũlà
 vl (tùytỷ số p/g):
 v = 1/4 khi p < 3g;
 v = 0,3 khi 3g p 5g;
 v =1/3khip>5g.
 Chọn cốt thép cấu tạo
 Cốt thép phân bố ở phía dưới: 20% diện tích 
 cốt thép chịu lực theo tính toán .
 Cốt thép để liên kết các cốt mũ: 6 a 250300 
 Cốt thép mũ đặt vuông góc với dầm chính và 
 tường biên: 50% diện tích cốt thép chịu lực theo 
 tính toán ở các gối giữa , và 6 a200 . 14
 lb / 6 vlb bdp vl vl bdp vl
 l / 4 bdc l / 4
 .. a .. .. a .. 6a250-300 .. a ..
 3 .. a .. 4 7 5 7 cấu tạo
 6 8 ( l = nhịp tính toán của bản 
 )
hb
 .. a .. .. a ..
 1 dầm phụ 2 dầm phụ
 tường 6
 lb l dầm phụ
 l1 l1 dầm chính
 ĐẶT THÉP TRONG BẢN THEO CÁCH ĐƠN GIẢN
 vlb bdp vl vl bdp vl vl bdp vl
 lb / 6 l / 6 l / 6 l / 6 l / 6 l / 6
 .. a ..
 2 .. a .. .. a .. .. a .. .. a ..
 6 2 3 7 5 7 5 7
hb
 .. a .. .. a .. .. a ..
 1 2 dầm phụ 4 5 5
 tường 6 6
 lb l l
 l1 l1 l1
 2
 5
 5
 5
 3
 1 5
 4 5
 ĐẶT THÉP TRONG BẢN THEO CÁCH PHỐI HỢP
 Ví dụ bố trí cốt thép trong sàn sườn có bản dầm 15
 CÁCH ĐẶT CỐT TREO
 dùng cốt vai bò lật ngược 
 dùng cốt đai đặt dày
 (uốn hình chữ V)
 S = bdp + 2(hdc –hdp)
 G P
 F 
Diện tích cốt treo tr
 Ra
 F
 Số đai gia cường N tr
 nfđ 16
C. SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN KÊ BỐN 
 CẠNH
 3.Sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh
 3.1 Sơ đồ kết cấu
 Sàn gồm có bản và hệ dầm đúc liền khối 
 l
 Bản làm việc theo hai phương, 1 2 2
 l
 . Chiều dày bản sàn 1
 11
 hlcmb  1 7
 50 40
 Chiều cao dầm 
 1 1 
 h  l
 16 12 
 Chiều rộng dầm 
 1 2 
 b  h 17
 3 3 
C. SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN KÊ BỐN 
 CẠNH
 3.2.Sự làm việc của bản kê bốn cạnh
 Đường nứt ở bản kê bốn cạnh 
 Mặt dưới bản Mặt trên bản 
tải trọng phá
hoại và đặc
tính phá hoại
ứng với hai
cách đặt thép
là như nhau 18
 D. SÀN PANEN LẮP GHÉP 
4. Sàn panen lắp ghép
 4.1 Khái quát
 19
 D. SÀN PANEN LẮP GHÉP 
4.2 Các loại panen
 Tấm đặc
 Dày 815cm, nhịp nhỏ (hành lang, sàn nhà dân 
 dụng với phòng nhỏ).
 Ưu điểm : chế tạo dễ, nhanh, liên kết đơn giản, 
 chiều cao sàn thấp.
 Nhược điểm : cách âm kém, tốn nhiều bêtông.
 Panen lỗ (panen hộp)
 Panen có khoét lỗ hình thang, hình bầu dục, hình 
 tròn,... một lỗ hoặc nhiều lỗ.
 Ưu điểm : cách âm cao, tiết kiệm vật liệu, tạo 
 được mặt sàn phẳng.
 Khuyết điểm : chế tạo khó khăn. 20
 D. SÀN PANEN LẮP GHÉP 
.Chiều rộng :
 -Loại một lỗ : B = 450, 600, 900 
 -Loại nhiều lỗ : B = 900 1500 (loại trung bình);
 B = 1500, 2400, 3000 (loại lớn)
. Bề rộng cánh trên nhỏ hơn bề rộng cánh dưới.
. Chiều dài : tuỳ bước cột l =3 ; 4,5 ; 6 ; 12m
. Chiều cao : h = 160300 (h=160; 200; 250; 280; 300)
. Chiều dày bản trên (cánh nén của tiết diện) : h’c 30 mm
. Chiều dày bản dưới (làm trần) : hc 25 mm
 21
. Chiều dày sườn : bs 35 mm 
 D. SÀN PANEN LẮP GHÉP 
 Panen sườn
 -Dài L = 4,5  6m
 -Rộng B = 600 1500mm
 -Cao H=180  300mm
 Dùng cho nhà công nghiệp,
 làm panen mái..., không
 đòi hỏi yêu cầu mỹ quan và
 cách âm, cách nhiệt
4.3 Khái niệm tính toán panen
 Tính uốn tổng thể 
 Tính uốn cục bộ 
 Biến dạng (độ võng, khe bề rộng khe nứt)
 Kiểm tra panen khi vận chuyển và cẩu lắp
 22
D. SÀN PANEN LẮP GHÉP 
 Ví dụ tính uốn cho panen hộp
 23
D. SÀN PANEN LẮP GHÉP 
 Ví dụ tính uốn cho panen sườn 24
D. SÀN PANEN LẮP GHÉP 
 Kiểm tra panen khi vận chuyển và cẩu lắp
 25
 SÀN BTCT KHÔNG DẦM
 (flat slabs, flat plates)
Khái quát
  Sàn không dầm gồm có bản sàn tựa trực tiếp lên cột. 
 Xung quanh vùng sàn gối lên cột có thể loe rộng đầu cột 
 ra thành mũ cột, hoặc tăng chiều dày bản sàn thành 
 drop panel (hình 5.30). Mũ cột hoặc/và drop panel có 
 một số tác dụng sau:
  Làm cho liên kết cột-bản sàn được vững chắc.
  Tăng cường khả năng chịu moment và lực cắt; giảm 
 ứng suất cục bộ.
  Chống lại hiện tượng xuyên thủng bản 
 26
SÀN BTCT KHÔNG DẦM
 27
 SÀN BTCT KHÔNG DẦM
 Phạm vi sử dụng
 Tấm phẳng: 
 2
  Nhịp 6 ÷ 7.5m, hoạt tải 300 ÷ 500 kG/m
  Tiết kiệm chi phí ván khuôn, trần phẳng, thi công nhanh
  Khả năng chống cắt và xuyên thủng khá thấp, độ cứng 
 cũng không cao, có thể võng nhiều.
  Dùng rộng rãi trong nhà cửa dưới dạng BTCT thường hay 
 BTCT ứng suất trước (sàn căng sau)
 Sàn phẳng:
 2
  Nhịp 6 ÷ 9m, hoạt tải 400 ÷ 750 kG/m .
  Tốn nhiều ván khuôn hơn so với flat plate, đặt biệt ở vị trí 
 mũ cột
  Thường dùng drop panel không có mũ cột.
 28
SÀN BTCT KHÔNG DẦM
 Nói chung, sàn không 
 dầm có mặt dưới phẳng 
 nên việc thông gió và 
 chiếu sáng tốt hơn sàn 
 có dầm; việc thoát nhiệt 
 khi hỏa hoạn cũng thuận 
 lợi hơn. Vách ngăn được 
 bố trí linh hoạt trên sàn. 
 Chiều cao tầng nhà có 
 thể được giảm nhờ việc 
 giảm chiều cao của hệ 
 kết cấu sàn.
 29
  Có thể tham khảo hướng dẫn của tiêu chuẩn ACI (Mỹ) để chọn 
 chiều dày cho sàn không dầm theo bảng dưới đây.
 CHIỀU DÀY TỐI THIỂU CHO SÀN KHÔNG DẦM 
 Không Drop Panel Có Drop panels
Giới hạn chảy 
 Ô sàn biên Ô sàn biên
 của thép 
 f (kG/cm2) Ô sàn
 y Ô sàn giữa Không dầm 
 Không có Có dầm biên Có dầm giữa
 dầm biên biên biên
 2800 1/33ln 1/36 ln 1/36 ln 1/36 ln 1/40 ln 1/40 ln
 4200 1/30 ln 1/33 ln 1/33 ln 1/33 ln 1/36 ln 1/36 ln
  ln _ nhịp tính toán, tính từ mép cột (hoặc mũ cột) đến mép cột 
 (hoặc mũ cột), nhưng không lấy nhỏ hơn 0,65l với l là khoảng 
 cách giữa các trục cột
 30
SÀN BTCT KHÔNG DẦM
 Khả năng chống xuyên thủng của sàn không dầm
  Cho lưới cột l1 l2,
 tổng tải trọng phân bố đều
 trên sàn là q ( kể cả trọng 
 lượng bản thân),kích thước
 mũ cột là c c. 
  Giả thiết mặt phá hoại 
 nghiêng một góc 450, có 
 dạng một hình tháp, thì lực gây xuyên thủng là 
 2
 P = q [ l1l2 (c +2h0) ) ]
  Kích thước của bản sàn, mũ cột hoặc drop panel (nếu có) 
 phải thỏa điều kiện chống xuyên thủng : 
 P 0,75 Rk Btb h0 (*) 
 trong đó :
 -h0 _ chiều dày hữu ích của bản 
 -Btb chu vi trung bình của mặt đâm thủng Btb = 4(c + h0)
 -Rk _ cường độ chịu kéo tính toán của bêtông
 31
Nếu điều kiện (*) không thỏa thì có thể khả năng chống xuyên 
thủng cho sàn bằng các chi tiết thép chịu cắt dưới dạng cốt vai 
bò hai phương, dầm tích hợp, thép hình, T-stud 
 32
SÀN BTCT KHÔNG DẦM
  Phân tích nội lực kết cấu sàn không dầm
  Kết cấu sàn không dầm là hệ siêu tĩnh bậc cao, phân tích 
 chính xác rất khó. Hai phương pháp tính đơn giản theo tiêu 
 chuẩn ACI (Mỹ) là:
 - Phương pháp kinh nghiệm: pp thiết kế trực tiếp (direct 
 design method)
 - Phương pháp chính xác hơn: pp khung tương đương 
 (equivalent frame method)
 33
 SÀN CĂNG SAU
(BÊTÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC, KHÔNG DẦM)
 34
SÀN 
CĂNG 
SAU
 35
SÀN CĂNG SAU
 Vùng neo
 36
37
  Những ưu điểm của sàn căng
 Có thể giảm tỉ số chiều cao tiết diện / nhịp.
 Ít tốn bêtông hơn so với sàn thường cùng nhịp.
 Phần lớn tải trọng được chịu bởi thép ứng lực trước, do đó 
 cốt thép được chuẩn hóa và đơn giản hóa.
 Cho phép tháo dỡ cốppha sớm.
 Ứng lực trước đã cân bằng với phần lớn tải trọng dài hạn, 
 nên hạn chế tối đa độ võng và ứng suất kéo.
 Ưùng suất trước sẽ triệt tiêu phần lớn ứng suất kéo gây ra 
 nứt.
 38
 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN
 Dựa trên nguyên lý cân 
 bằng tải trọng.
 phương trình đặt cáp : 
 2
 x x 
 Y 4 h 
 L l 
 39
SÀN CĂNG SAU
 Vùng neo
 40
SÀN CĂNG SAU
 41
42
Lắp đặt neo và thép dự ứng lực
 43
44
 SÀN HỖN HỢP THÉP-BÊTÔNG
Số tầng càng cao, BTCT thuần tuý rất nặng, xử lý móng phức
tạp, tốn kém. Do vậy, kết cấu thép sẽ là hệ chịu lực thay thế.
Kết cấu thép lại chịu lửa kém, cần được bảo vệ bằng bê tông,
do vậy xuất hiện bê tông cốt cứng. Sàn thép ồn, rung, độ cứng
kém, chi phí bảo trì, cao, cần được “ốp” bê tông, xuất hiện sàn
BTCT liên hợp. Và kết cấu bê tông cốt cứng, sàn liên hợp, gọi
chung là kết cấu liên hợp.
Nhà cao tầng, có khẩu độ lớn, để dễ bố trí, kiến trúc nên dùng
dầm BTCT DUL thì vẫn nặng. Dầm thép và sàn liên hợp sẽ là
phương án tối ưu. Khẩu độ có khi vượt đến 20m. Một số trường
hợp khác, hệ dầm thép còn được thay thế bằng hệ dàn thép,hay
sử dụng dầm bê tông cốt cứng (dầm liên hợp).
 45
Một số dạng Sàn thép –bêtông hỗn hợp
 Bản sàn:
 BTCT tòan khối
 Tấm BT đúc sẵn (dày 
 40÷50mm) làm coppha, 
 lớp bêtông toàn khối 
 phủ lên trên
 Tấm deck bằng thép + 
 bản BTCT
 Dầm:
 Dầm thép
 Dàn thép
 Dầm bêtông cốt cứng
 46
47
Bêtông mặt trên: đúc tại chỗ
trên tấm deck bằng thép
[đóng vai trò coppha + thép]
. Cốt thép đặt thêm trong
bêtông: chống nứt; lúc hỏa
họan tấm deck không chịu lực
. Thi công nhanh phổ biến.
Nếu nhịp < 3.5m cóthểbỏ
cây chống tạm
 48
49
Sàn sử dụng kết cấu khơng gian thép ống
 Showroom suzuki  tháng 05/2003
Sàn sử dụng kết cấu khơng gian thép ống
 Cơng ty XD số 3 Hải Phịng  tháng 06/2001