chƯƠng 6. hƯỚng dẪn ĐỒ Án khung toÀn...

CHƯƠNG 6 - HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN KHUNG TOÀN KHỐI Trang147

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa

CHƯƠNG 6. HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN KHUNG TOÀN KHỐI

Thiết kế khung BTCT toàn khối cho nhà ở có quy mô 5 tầng . Công trình xây dựngtại TP. HCM có các bản vẽ mặt bằng , mặt cắt như hình 6.1, hình 6.2.

Các bước thiết kế theo thứ tự như sau:

Lựa chọn phương án, lập sơ đồ tính toán của kết cấu khung.

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện, chọn vật liệu.

Xác định các loại tải trọng, các trường hợp tải có thể tác dụng lên kếtcấu.

Tính toán nội lực ứng với từng trường hợp tải trọng , tổ hợp nội lực.

Tính toán tiết diện BTCT, kiểm tra các điều kiện sử dụng.

Thể hiện bản vẽ kết cấu khung.(Mặt cắt dọc khung, mặt cắt ngang tiếtdiện dầm, cột khung).



Hình 6.1 Mặt bằng kiến trúc



Hình 6.2 Mặt cắt kiến trúc



6.1 SƠ ĐỒ TÍNH.

Hệ khung là hệ thanh liên kết giữa các thanh đứng (là cột), thanh ngang (là dầm) tạothành các nút cứng khung. Điều kiện cần và đủ để khung ổn định là hệ bất biếnhình. Đối với khung BTCT toàn khối nhiều nhịp, nhiều tầng là hệ siêu tĩnh. Nútcứng khung có chuyển vị, khác với ngàm cứng giũa cột với móng cao trình ngàm tạimặt trên móng. Vì vậy khi công trình không có sàn hầm và có sàn hầm c ao trìnhngàm tính khung quy ước như trong chương 1.

Mô hình tính toán khung thể hiện trục cột, trục dầm. Có thể quy ước khi tỉ số L/B>2, công trình có mặt bằng chạy dài, khung dọc nhiều nhịp hơn khung ngang nên độcứng khung ngang nhỏ hơn nhiều lần so với độ cứng khung dọc ,nội lực chủ yếugây ra trong khung ngang.Khi đó tách riêng từng khung phẳng để xác định nội lựctrong cột và dầm ngang, còn nội lực trong dầm dọc được tí nh như dầm liên tụcnhiều nhịp. Giải pháp phân tích sơ đồ tính kết cấu như vậy chỉ phù hợp cho côngtrình có bước cột theo phương dọc đều nhau, và kết quả nội lực khung phẳng ngangsẽ lớn hơn so với kết quả nội lực của khung ngang này khi được xác lập mô h ìnhtính theo khung không gian.

Vì vậy khái niệm khung nguy hiểm là khung ít phần tử, dựa vào số nhịp của khungvà diện tích sàn truyền tải lên khung.

Đà kiềng thường được xem không phải là bộ phận khung ngang (thiên về an toàn).Tuy nhiên có ảnh hưởng nhất định đối với khung như:

Giảm chiều dài tính toán cột giảm độ mảnh cột tầng trệt.

Tăng độ cứng không gian của công trình khắc phục lún không đều.

Đà kiềng được gán vào tính khung khi có đúc bêtông sàn trệt ( công trình khu vựcnền đất yếu). Đối với công trình có sàn hầm cùng cao độ với đà giằng móng và mặtđài ( hình 1.1) nếu gán đà giằng móng vào cao trình ngàm tính khung, thì nhịp tínhtoán đà giằng không chính xác vì không kể tới kích thước đài móng.

6.1.1 THIẾT KẾ THEO MÔ HÌNH KHUNG PHẲNG NGANG.



Hình 6.4 Sơ đồ tính khung phẳng



6.1.2 THIẾT KẾ THEO MÔ HÌNH KHUNG KHÔNG GIAN.

Hình 6.5. Sơ đồ tính khung không gian



6.1.3 CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG

Bê tông cấp độ bền B20

Thép nhóm AI cho loại đường kính ø ≤ 10

Thép nhóm AII cho loại đường kính ø ≥ 12

Thép nhóm AIII cho loại đường kính ø ≥ 20

6.1.4 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN.

a. Chiều dày sàn :

+ Sàn có dầm

cmLhb )2,93,10(415.45

1

40

1.

45

1

40

1

Có thể chọn chiều dày theo công thức kinh nghiệm sau nhằm khống chế độvõng.

cmnChuvibansà

h 6,9180

)450415(2.

180min

Chọn sàn dày 10cm

+ Sàn phẳng , sàn nấm (sàn không dầm)

Lhb .40

1

30

1

b. Tiết diện dầm khung :

- Chiều cao dầm khung : h

Dầm liên kết với cột: Lh .12

1

14

1

Dầm liên kết với dầm: Lh .14

1

16

1



- Chiều rộng dầm khung: hb .2

1

3

1

- Đối với tiết diện dầm bẹt (sử dụng khi kiến trúc yêu cầu giảm chiều cao tầng)

..32

.18

1

20

1

hb

Lh

Tiết diện dầm ngang : nhịp 3,15m ; 4,5m và 4,15m.

3462964150.12

1

14

1

3753214500.12

1

14

1

2622253150.12

1

14

1

h

h

h

Chọn kích thước tiết diện dầm ngang DN(200x350), nếu chênh lệch cạnh hkhông

nhiều, kết hợp với yêu cầu kiến trúc ,có thể chọn tiết diện dầm ngang bằngnhau.

Tiết diện dầm dọc : nhịp 4,5m và 6,5m

5414646500.12

1

14

1

3753214500.12

1

14

1

h

h

Chọn kích thước tiết diện dầm dọc : DD(200x350) và (2 00x500).

c. Tiết diện cột khung :

Diện tích tiết diện cột được sơ bộ theo công thức:

bb R

NKA

Trong đó



K= 1,1÷1,25 : hệ số kể tới ảnh hưởng momen trong cột

N= q. S. n .

q= g+p (KN/m2), giá trị tải trọng đứng sơ bộtrên một m2 sàn, có thểlấy trị số sau:

q= 0,8 ÷1 (KN/m2) đối với cao ốc văn phòng, tường là vách nhẹ.

q= 1,1 ÷1,3 (KN/m2) đối với chung cư, tường là vách gạch.

S (m2) diện tích sàn truyền tải lên cột khung.

n : số tầng nhà.

Sơ bộ kích thước tiết diện cột

N= q. S. n .(KN)

Ab(cm2)Chọn (bxh) cm

Têncột

S (m2) q= g+p(KN/m2)

n=5 n=2 n=5 n=2Cộtbiênk=1,25

½ 4,5x½(4,15+4,5)=9,73 1.1 53.52 21.41 608

25x3024325x25

Cộtgiữak=1,1

½(4,5+6,5)x½(4,15+4,5)=23,79 1.1 130.95 52.34 1308

30x4052330x30

Kích thước tiết diện cột cần đáp ứng yêu cầu về chịu lực, phần tử cột nên có độcứng lớn hơn phần tử dầm, và đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của kiến trúc.

d. Chiều dày vách : chiều dày vách được chọn theo chiều cao mỗi tầng nhà

cmhh gvach 10&.25

1tan

min

6.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

6.2.1 TĨNH TẢI :

- Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn,chống thấm, dầm ,cột.

- Trọng lượng đường ống kỹ thuật

- Tải trọng tường xây, vách hầm, vách thang.



Bảng kết quả giá trị tĩnh tải sàn tầng.

Các lớpcấu tạo sàn

Chiềudày(cm)

Hệ sốtincậy

Trọng lượngthể tích(daN/m3)

Tải trọng tiêuchuẩngc(daN/m2)

Tải trọng tínhtoán g(daN/m2)

Gạchceramic

1,1 25 27,5

Vửa lót 2 1,2 1800 36 43,2Đan BTCT 10 1,1 2500 250 275Vửa trát 1,5 1,2 1800 27 32,4Thiết bị kỹthuật

1,1 50 55

Tổng gc= gi=388 g= gi=433,1

Trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn : không kể trọng lượng chiều dày đan BTCT.

gc= gi=388- 250= 138 daN/m2

g= gi=433,1- 275= 158,1 daN/m2

Đối với ô sàn vệ sinh, sàn mái ngoài trọng trượng các lớp cấu tạo trên cộng thêm

trọng lượng lớp chống thấm ( vửa hồ dầu, sika, hay flinkote,..)

Trọng lượng lớp chống thấm gc=10 daN/m2 , n=1,2

6.2.2 HOẠT TẢI:

- Tùy theo chức năng sử dụng của sàn, giá trị tải trọng lấy theo TCXDVN 2737 -1995 (xem phụ lục 1 trang 232)

Giá trị tiêuchuẩn

(daN/m2)

Giá trị tính toán.

(daN/m2)Loại phòng

Toànphần

Phầndài hạn

Hệ sốtin cậy

nToànphần

Phầndài hạn

Phầnngắnhạn

Phòng ngủ, ăn, 150 30 1.3 195 39 156



bếp.

Phòng học, bancông

200 70 1.2 240 84 156

Cầu thang, hànhlang

300 100 1.2 360 120 240

6.2.3 TẢI TRỌNG GIÓ:

Công trình có chiều cao H<40m, nên theo TCXD 2737 -1995 không kể tới thànhphần động của tải trọng gió.

Gió tĩnh : W= Wc . n . c . k . B

Trong đó

Wc : Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam,phụ lục 10

Bảng 6.1.Giá trị áp lực gió chuẩn (tại cao độ 10m)

Vùng áp lực gió trên bản đồ I II III IV VWc (daN/m2) 65 95 125 155 185

n : hệ số tin cậy, tùy theo tuổi thọ công trình.

Bảng 6.2 .Hệ số tin cậy n

Thời gian sử dụng giảđịnh của công trình

n

50 năm 1.240 năm 1.1530 năm 120 năm 1.110 năm 0.95 năm 0.75



c : hệ số khí động .

Các mặt phẳng thẳng đứng :

Đón gió c = +0.8.

Khuất gió c= -0.6.

Các mặt phẳng nghiêng góc : khi nhà có mái dốc hai phía, lấy theoTCVN 2737-1995)- bảng chỉ dẫn xác định hệ số khí động c.

h1/LHệ số α độ0 0,5 1 ≥2

Ce1 0204060

0+0,2+0,4+0,8

-0,6-0,4+0,3+0,8

-0,7-0.7-0,2+0,8

-0.8-0.8-0.4+0,8

Ce2 ≤60 -0,4 -0,4 -0,5 -0,8

Theo đề bài

34,18,12

1,17

L

H

Ce1= - 0,466 và Ce2= - 0,5.

k : hệ số độ cao tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao z., ứng vớidạng địa hình xác định theo công thức sau:(TCXD229 -1999)

2

1.844tm

t gt

zk z

z

Trong đó:

ztg – độ cao của địa hình dạng t mà ở đó vận tốc gió không còn chịu ảnh hưởng của

mặt đệm, còn gọi là độ cao gradient;

mt – số mũ tương thích với địa hình dạng t.

Bảng 6.3. Độ cao gradient và hệ số m t

Dạng địa hình ztg (m) mt

A 250 0.070



BC

300400

0.0900.140

Địa hình A là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao không quá

1,5m( bờ biển thoáng, mặt sông ,hồ lớn, cánh đồng,..)

Địa hình B là địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không

quá 10m( vùng ngoại ô ít nhà , thị trấn, làng mạc,..)

Địa hình C là địa hình bị che chắn mạnh , có nhiều vật cản sát nhau cao từ 10m

trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm…)

Công trình xây dựng tại TP.HCM tra phụ lục 10 vùng gió IIA và dạng địa hình C dovậy ,

Wo= 95-12= 83daN/m2 (vùng ít ảnh hưởng gió bão được giảm 12daN/m 2.

ztg = 400 ; mt = 0,14.

14,0.2

400844,1)(

x

t

zzk

B: bề rộng đón gió, được xác định tùy theo cách nhập tải trọng gió vào phầnmềm tính khung

Khi gán tải vào phần tử cột, thì B(m) là trung bình cộng của hai bướccột liền kề được gán tải, cách nhập này khá mất cô ng vì tải gió sẽ khácnhau cho từng cột theo mỗi phương do giữa các phương x, y có bướccột khác nhau. Có thể dùng cách gán tải này nếu chúng ta chọn giảipháp tính nội lực cho khung phẳng (gán áp lực gió đẩy, gió hút vào 2cột biên của khung).

Khi gán tải vào phần tử dầm, thì B(m) là trung bình cộng của chiềucao hai tầng nằm liền kề cao trình z(m) đang xét. Cách nhập nàynhanh và tiện vì lực gió theo hai phương trong từng tầng sẽ như nhau,không phụ thuộc vào bước cột phương x,y.

Khi gán tải tập trung vào nút cột biên mỗi tầng, gió đẩy và gió hútđược cộng dồn giá trị, nghĩa là áp lực gió được tính với hệ số khíđộng c=1,4.



Khi gán tải tập trung vào tâm cứng sàn mỗi tầng (phần mềm ETAB cóthêm chức năng này), gió đẩy và gió hút được cộng dồn giá trị, ngh ĩalà áp lực gió được tính với hệ số khí động c=1,4. Vì vậy, B(m 2) làdiện tích mặt đón gió theo chiều rộng hoặc chiều dài nhà.

Gió phương X

→ B(m2)= bề rông nhà theo phương X x Trung bình cộng của chiều cao hai tầng

liền kề cao trình đang xét.

Gió phương Y

→ B(m2)= bề rông nhà theo phương Y x Trung bình cộng của chiều cao hai tầng

liền kề cao trình đang xét.

Bảng kết quả áp lực gió

Tầng ChiềucaoTầng(m)

Cao độZ(m)

kGió đẩyWđ(daN/m2)C=0,8

Gió hútWh

(daN/m2)C=-0,6

W(daN/m2)C=1,4

MáiTầng 5Tầng 4Tầng 3Tầng 2Tầng 1

3,33,33,33,33,33,9

17,113,810,57,23,90

0,760,720,670.60,5

60,5657,3753,3947,8139,84

45,4243,0340,0435,8629,88

106100,493,4383,6769,72

Trong đó W (daN/m2) = 83. 1,2 . c . k

6.3 CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI NHẬP VÀO MÔ HÌNH TÍNH KHUNG

Các trường hợp tải trọng Diễn giảiTĨNH TẢI ( DEAD) Tải thường xuyên+ Phần tải dài hạn

của hoạt tảiHOẠT TẢI 1 (LIVE) Chất đầy phần tải ngắn hạn của hoạt

tảiHOẠT TẢI 2 (LIVE) Chất cách nhịp phần tải ngắn hạn

của hoạt tảiHOẠT TẢI 3 (LIVE) Chất cách nhịp phần tải ngắn hạn



của hoạt tải (chất ngược với HT2)GIÓ TX (WIND) Gió phương X từ trái GIÓPX (WIND) Gió phương -X từ phải GIÓ TY (WIND) Gió phương Y từ trước GIÓ PY (WIND) Gió phương -Y từ sau

Lưu ý khi tính khung phẳng chỉ có tải GIO TX, GIO PX.

TRÌNH TỰ CHẤT TẢI LÊN KHUNG KHÔNG GIAN.

(1) DEAD :

Tải trọng tác dụng lên sàn (daN/m2) được phần mềm tính toán kếtcấu (SAP, ETAB) tự động hóa trọng lượng bản thân các cấu kiệnsàn, dầm, cột, vách BTCT.

Trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn cộng với phần dài hạn của hoạttải.

Giá trị tải thường xuyên được nhập dưới dạng tải phân bố trên sàn có chiều gravity.

Giá trị tiêu chuẩn(daN/m2)

Giá trị tính toán.(daN/m2)Loại phòng

LớpHoànthiện

Phầndài hạn

TảiThườngxuyên

LớpHoànthiện

Phầndài hạn

TảiThườngxuyên

Phòng ngủ, ăn,bếp.

138 30 168 158 39 197

Phòng học, bancông

138 70 208 158 84 242

Trọng lượng tường xây :( xem phụ lục 4)

Tường dày 100, gtc = 180daN/m2, tường dày 200, gt

c = 330daN/m2

gt = gtc x 1,1x (htầng -hdầm)



Tường dày 100 Tường dày 200Tải trọngtường(daN/m)

Cao 3,9m Cao 3,3m Cao 3,9m Cao 3,3m

Dầm cao35cm

703 584 1289 1071

Dầm cao50cm

673 555 1234 1016

CHÚ Ý:

Nếu mô hình cầu thang, hồ nước mái chứa khai báo được vào mô hình khung không

gian, thì cần nhập thêm vào khung các giá trị tải sau:

+ Tải trọng phân bố trên đoạn dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới do bản thang truyềnvào.

+ Tải trọng tập trung tại các trục cột do hồ nước mái truyền vào .

(2) LIVE : Hoạt tải ngắn hạn có giá trị tải không lớn so với giá trị tảitrọng thường xuyên, nên chúng ta có thể chất tải lên khung chỉ mộttrường hợp hoạt tải chất đầy. Dưới đây có trình bày so sánh kết quảnội lực khi xét hoạt tải chất đầy và khi xét nhiều trường hợp hoạt tảilên khung.

(3) WIND

- Tính khung không gian nên gán tải gió phân bố lên dầm biên mỗi tầng,hoặc gán vào tâm cứng sàn.

Giá trị lực gió gán lên dầm biên mỗi tầng.

Sàn Tầng 2B=3.6

Tầng 3B=3.3

Tầng 4B=3.3

Tầng 5B=3.3

Tầng máiB=1.65

Wđ(daN/m) 143 158 176 189 100

Wh(daN/m) 108 118 132 142 75

Với B là bề rộng đón gió (m)



Giá trị lực gió gán vào tâm cứng sàn

Sàn Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4 Tầng 5 Tầng mái

Phương XW (daN)

B=46.083213

B=42.243534

B=42.243946

B=42.244241

B=21.122239

Phương YW (daN)

B=55.83890

B=51.154280

B=51.154779

B=51.155135

B=25.582711

Với B là diện tích mặt đón gió (m 2)

Giá trị lực gió gán tập trung vào nút cột biên mỗi tầng .

LỰC GIÓ PHƯƠNG X (daN)Cao trình

TRỤC AB=2,075m

TRỤC BB=4,325m

TRỤC CB=4,325m

TRỤC DB=2,075m

Mái 363 718 718 363

Tầng 5 687 1433 1433 687

Tầng 4 640 1333 1333 640

Tầng 3 573 1194 1194 573

Tầng 2 521 1086 1086 521

LỰC GIÓ PHƯƠNG Y (daN)Caotrình TRỤC 1

B=2,25mTRỤC 2B=5.5m

TRỤC 3B=5.5m

TRỤC 4B=2,25m

Mái 394 962 962 394

Tầng 5 745 1822 1822 745

Tầng 4 694 1696 1696 694

Tầng 3 621 1519 1519 621

Tầng 2 565 1380 1380 565



TR ÌNH TỰ CHẤT TẢI LÊN KHUNG PHẲNG .

Khác với khung không gian, tải đứng trên sàn truyền vào khung phẳng trục 2 cầndựa trên mặt bằng “diện tích sàn truyền tải lên khung”, theo nguyên tắc truyền tảisàn vào dầm của sàn 1 phương và 2 phương .Khi đó phần diện tích sàn có dạng hìnhthang , tam giác hay chữ nhật, vì vậy có 2 dạng tải : tải phân bố truyền trực tiếp vàodầm khung, tải tập trung tại nút do sàn thông qua dầm dọc truyền vào (xem hình

6.6).

H ình 6.6 . Mặt bằng diện tích sàn truyền tải lên khung trục 2.

(1) DEAD :

Nhịp AB :

-Do sàn truyền vào dầm khung tải phân bố dạng tam giác

gs1 = g x ½ L1 = 433 x ½ 4,15 = 898 daN/m.



-Do tường dày 200 truyền vào dầm khung tải phân bố đều

gt = 330 x 1,1 x (3,3 – 0,35) = 1071 daN/m

-Tải tập trung :

Tại nút A

Do sàndaNxgSP 56,2021433)

215,4

25,4

(.

Do tường dày 200.

Pt = 330 x 1,1 x (3,3 – 0,35)x ½ 4,5 = 2409daN

Tại vị trí DPgối lên dầm khung:

Do sàndaN

xgSP 844433)

2

6,05,6(.1

Do tường ban công cao 1,2m

Pt = 330 x 1,1 x 1,2 x ½ 6,5 = 1415daN

Nhịp BC

-Do sàn truyền vào dầm khung tải phân bố dạng tam giác.

gs1 = g x L1 =433 x 4,5 = 1948,5 daN/m


gt = 330 x 1,1 x (3,3 – 0,35) = 1071 daN/m


Tại nút B,C

Do sàndaN

xgSP 6960433)8,2

2

25,31

2

5,45,4(.1

Do tường dày 100

Nút B:Pt = 180 x 1,1 x (3,3 – 0,35)x ½ (4,5+6,5) = 3213 daN



Nút C: Pt = 180 x 1,1 x (3,3 – 0,35)x ½ 4,5 = 1314 daN

Nhịp CD :


gs1 = g x ½ L1 = 433 x ½ 4,15 = 898 daN/m.

gs2 = g x ½ L1 = 433 x ½ 2,5 = 541 daN/m.


gt = 180 x 1,1 x (3,3 – 0,35) = 584 daN/m


+ Tại nút D

Do sàn truyền tải vào dầm trục D

daNxxgSP 3415433)25.12

9,125,3215,4

25,4

(.

Do tường truyền tải vào dầm trục D

Pt = 330 x 1,1 x (3,3 – 0,35)x ½ (4,5+6,5) = 5891daN

+ Tại vị trí DP gối lên dầm khung :

Do sàndaNx

xgSP 2238433)25.1

2

9,125,3

2

6,05,6(.

(2)LIVE

Nhịp AB :


ps1 = p x ½ L1 = 240 x ½ 4,15 = 498 daN/m.


Tại nút A



Do sàndaNxpSP 1121240)

215,4

25,4

(.

Tại vị trí DPgối lên dầm khung:

Do sàn daNx

pSP 468240)2

6,05,6(.1

Nhip BC

-Do sàn truyền vào dầm khung tải phân bố dạng tam giác.

ps1 = p x L1 = 240 x 4,5 = 1080daN/m


Tại nút B,C

Do sàn daNx

pSP 3858240)8,22

25,31

2

5,45,4(.1

Nhịp CD :


ps1 = p x ½ L1 = 240 x ½ 4,15 = 498 daN/m.

ps2 = px ½ L1 = 240 x ½ 2,5 = 300 daN/m.


+ Tại nút D

Do sàn truyền tải vào dầm trục D

daNxxpSP 1893240)25.12

9,125,3215,4

25,4

(.

+ Tại vị trí DP gối lên dầm khung :

Do sàn daNxx

pSP 1240240)25.12

9,125,3

2

6,05,6(.

(3) WIND

- Tính khung phẳng nên gán tải gió tập trung tại nút cột biên mỗi tầng



Sàn Tầng 2B=3,6x5,5

Tầng 3B=3,3x5,5

Tầng 4B=3.3x5,5

Tầng 5B=3.3x5,5

Tầng máiB=1.65x5,5

Wđ(daN) 1380 1519 1696 1822 962

6.4 TÍNH TOÁN NỘI LỰC VỚI TỪNG TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG,TỔ HỢP NỘI LỰC

Khung là kết cấu siêu tĩnh bậc cao, hiện nay thường sử dụng các chương trình tính

kết cấu đã được lập trình sẵn để xác định nội lực do từng trường hợp tải trọ ng gâyra.

Theo TCVN 2737-95, tổ hợp tải trọng gồm có tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt.

Tổ hợp cơ bản gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tạmthời ngắn hạn.

Tổ hợp đặc biệt gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tạmthời ngắn hạn có thể xảy ra và một trong các tải trọng đặc biệt.

Tổ hợp tải trọng cơ bản có từ 2 tải trọng tạm thời trở lên thì phải nhân với hệ số tổhợp 0,9

Trong phạm vi đồ án môn học chỉ cần tính toán với tổ hợp nội lực cơ bản.

Định nghĩa các tổ hợp nội lực :

Khi tính theo phương án khung phẳng bao gồm 7 tổ hợp (t ừ comb1 ÷ comb7) và 13tổ hợp (t ừ comb1 ÷ comb13) khi tính theo phương án khung không gian. Phầnmềm tính toán mặc định các COMBO theo kiểu cộng đại số (linear add) và 1 tổ hợpBAO (mặc định Envelope) để lấy giá trị max, min từ các tổ hợp trên.

Các tổ hợpTổ hợp Cấu trúcCOMB1 TĨNH TẢI+ HT1COMB2 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TX)COMB3 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PX)COMB4 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TX)COMB5 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PX)COMB6 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TX)COMB7 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PX)COMB8 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TY)COMB9 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PY)COMB10 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TY)



COMB11 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PY)COMB12 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TY)COMB13 TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PY)BAO Envelope (COMB1, COMB2,…, COMB13)

6.5 TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN BÊ TÔNG CỐ T THÉP

6.5.1 THÉP CỘT :

Xuất bảng giá trị nội lực cột khung chỉ định ,chọn tất cả các COMBO khai báo.Như vậy, tại mỗi vị trí tiết diện ngang của cột sẽ lực có 7 cặp nội lực khi tính theophương án khung phẳng và 13 cặp nội lực khi tính theo ph ương án khung khônggian. Cần làm thêm buớc lọc kết quả trước khi tính thép. Do tính chất đối xứng khitính và bố trí thép cột, không cần phân biệt momen âm hay dương ,chỉ cần lấy cáccặp nội lực bất lợi cho cột như sau:

Khung phẳng: Nmax →Mtư

Mmax →Ntư

Khung không gian : Nmax → Mxtư ; My

tư

Mxmax → Ntư ; Mytư

Mymax → Ntư ; Mxtư

Từ mỗi cặp nội lực, dùng phương pháp tính thép cột theo bài toán nén lệch tâmphẳng hay nén lệch tâm xiên đã đ ược học trong BTCT phần 1, tính và chọn giá trịdiện tích thép As lớn nhất bố trí.

6.5.2 THÉP DẦM :

Đối với phần tử dầm, là cấu kiện chịu uốn chỉ cần xuất nội lực của 1 tổ hợp BAO.Tương tự như cột, tại mỗi tiết diện dầm ta lọc các cặp nội lực sau:

Mmax → tính thép dọc cho miền dưới

Mmin → tính thép dọc cho miền trên

Qmax → tính bước đai cho dầm

Lưu ý, khi sử dụng phần tính nội lực khung ,nên hạn chế chọn số vị thép trí mặt cắtcho phần tử cột, dầm (2-3 mặt cắt) thì việc xuất và lọc kết quả nội tính .



6.6 KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG

Đối với cấu kiện chịu uốn phải đảm bảo yêu cầu về chiều cao tối thiểu của tiếtdiện, và tỷ lệ cao tiết diện trên chiều dài nhịp.Khi thỏa mãn các quy định này, hầuhết các kết cấu đều đảm bảoyêu cầu về độ võng.

Theo TCVN356-2005 cho phép không cần tính toán kiểm tra sự mở rộng vết nứtvà biến dạng nếu qua thực nghiệm hoặc thực tế sử dụng các kết cấu tương tự đã

khẳng định được : bề rộng vết nứt ở mọi giai đoạn không vượt quá giá t rị cho phépvà kết cấu có đủ độ cứng ở giai đoạn sử dụng.

- Kiểm tra võng của tấm sàn : sử dụng công thức của S. Timoshenko&S.Woinowsky- Krieger (sách Theory of Plates and shells)

D

qa 4

)1(12 2

3

EtD

- Kiểm tra võng và bề rộng vết nứt của các cấu kiện bê tông cốt thép tiếtdiện chữ nhật chịu uốn, cốt thép đơn bằng công thức đơn giản và các biểu đồ từ 1đến 5(xem phụ lục 1).

Công thức xác định độ võng :

oh

lTf

2

Công thức xác định bề rộng vết nứt

Adan

Trong đó: f – độ võng (cm);

an – bề rộng vết nứt (mm);

l – khẩu độ (nhịp)cấu kiện (m);

ho – chiều cao có ích của tiết diện cấu kiện (cm);



d – đường kính cốt thép (cm);

T và A – hệ số tra biểu đồ từ 1 đến 5 phụ thuộc vào:

+ Hàm lượng cốt thép %.

+ Số hiệu bê tông (cấp độ bền B) và cốt thép.

+ Tỉ lệ phần tải trọng tác dụng dài hạn trên tổng tải trọng (r) .

cc

cdh

c

pg

pgr

Có thể xem kết quả từ phần mểm tính khung độ võng của từng trường hợp tải trọngsau:

B

EJxff danhoiBTCT

fđàn hồi = kết quả tính theo phần mềm SAP2000.

bredb

b

ss

s

AEAE

ZhB

0



6.7 NỘI DUNG PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

Trong thuyết minh tính khung cần trình bày các sơ đồ tính, biểu đồ nội lực , và cácbảng giá trị nội lực được xuất từ phần mềm tính toán theo thứ tự sau:

Mô hình tính khung ( phẳng, hay không gian )

Sơ đồ tính khung phẳng được chỉ định tính, có hiển thị tên phần tử .



Sơ đồ tính khung phẳng được chỉ định tính, có hiển thị kích thước tiếtdiện phần tử .

Các sơ đồ chất tải lên khung phẳng có hiển thị giá trị tải trọng (phương án khung phẳng, theo mặt phẳng x-z).

Các mặt bằng chất tải đứng lên khung không gian có hiển thị giá trị tảitrọng ( phương án khung không gian, theo mặt phẳng x-y).

Nếu tải gió được vào phần tử dầm khung, hoặc tâm cứng sàn, thì hiểnthị tải gió theo mô hình (3 -d).

Biểu đồ M,Q, N của từng trường hợp tải trọng tác dụng lên khung.

Biểu đồ bao M,Q, N của tổ hợp bao.

Xuất bảng giá trị nội lực phần tử cột của khung được chỉ định,chọn tấtcả các combo.

Xuất bảng giá trị nội lực phần tử dầm của khung được chỉ định, chỉchọn tổ hợp bao.



6.7.1 KHUNG KHÔNG GIAN



Hình 1. Sơ đồ phần tử khung trục 2



Hình 2. Sơ đồ kích thước tiết diện khung trục 2



CÁC TRƯỜNG HỢP CHẤT TẢI LÊN KHUNG KHÔNG GIAN

TĨNH TẢI CHẤT ĐẦY



HT1-HOẠT TẢI CHẤT ĐẦYHT2-HOẠT TẢI Ô CỜ

HT3- HOẠT TẢI BÙ HT2 (chất ô cờ)



TĨNH TẢI TƯỜNG



GIÓ TRÁI X



GIÓ PHẢI X



GIÓ TRÁI Y



GIÓ PHẢI Y

KẾT QUẢ NỘI LỰC KHUNG TRỤC 2

(tính theo mô hình khung không gian)



BIỂU ĐỒ BAO MOMEN (M33) KHUNG 2



BIỂU ĐỒ BAO MOMEN (M22) KHUNG 2



BIỂU ĐỒ BAOLỰC DỌC KHUNG B



BIỂU ĐỒ BAO MOMEN KHUNG B



BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT KHUNG B



KẾT QUẢ TÍNH THÉP CỘT KHUNG B.

CỘT TẦNG 1, 2.AsX AsY

P.tửbxh

(cm2) (cm2)ASx chọn(cm2) μ

(cm2)AsY chọn(cm2) μ%

1-2 25x30 5.9 3Φ16 6.03 0.95 5.9 3Φ16 6.03 0.956-7 25x35 7.8 4Φ16 8.04 0.84 7.8 4Φ16 8.04 0.84

11-12 25x35 7.8 4Φ16 8.04 0.84 7.8 4Φ16 8.04 0.8416-17 25x30 5. 3Φ16 6.03 0.95 5. 3Φ16 6.03 0.95

CỘT TẦNG 3.AsX AsY

P.tửbxh

(cm2) (cm2)ASx chọn(cm2) μ

(cm2)AsY chọn(cm2) μ%

1-2 25x30 5.9 3Φ16 6.03 0.95 5.9 3Φ16 6.03 0.956-7 25x35 7.8 4Φ16 8.04 0.84 7.8 4Φ16 8.04 0.84

11-12 25x35 7.8 4Φ16 8.04 0.84 7.8 4Φ16 8.04 0.8416-17 25x30 5. 3Φ16 6.03 0.95 5. 3Φ16 6.03 0.95

CỘT TẦNG 4, 5.

AsX AsYP.tử

bxh(cm2) (cm2)

ASx chọn(cm2) μ(cm2)

AsY chọn(cm2) μ%

1-2 25x25 5.9 3Φ16 6.03 0.95 5.9 3Φ16 6.03 0.956-7 25x30 7.8 4Φ16 8.04 0.84 7.8 4Φ16 8.04 0.84

11-12 25x30 7.8 4Φ16 8.04 0.84 7.8 4Φ16 8.04 0.8416-17 25x25 5. 3Φ16 6.03 0.95 5. 3Φ16 6.03 0.95

KẾT QUẢ TÍNH THÉP DẦM KHUNG B.



6.7.2 KHUNG PHẲNG TRỤC 2

Sơ đồ phần tử khung trục 2



Kích thước tiết diện khung trục 2



CÁC TRƯỜNG HỢP CHẤT TẢI LÊN KHUNG



Tĩnh tải chất đầy.

HT1- Hoạt tải chất đầy.



HT2- Hoạt tải cách nhịp chẳn.



HT3- Hoạt tải cách nhịp lẻ (bù hoạt tải 2)



KẾT QUẢ NỘI LỰC KHUNG TRỤC 2

Biểu đồ bao lực dọc



Biểu đồ bao Momen



Biểu đồ bao lực cắt.



6.8 THỂ HIỆN BẢN VẼ

Tất cả thiết kế của đồ án thể hiện trong bản vẽ khổ giấy A1, yêu cầu bố cục các hìnhsau:

Mặt bằng bố trí điển hình thép sàn 1 tầng (TL1/100).

Hai mặt cắt bố trí thép theo phương X, phương Y trên mặt bằng sàn (TL1/25)

Thể hiện thép trên mặt cắt dọc khung được chỉ định (TL 1:20 ; 1/25 hay1/50).

Bố trí thép trên các mặt cắt ngang t iết diện dầm , tiết diện cột (TL 1/10;1/20; hay 1/25).

Bảng thống kê cốt thép ( thép sàn, cột ,dầm)

Ghi chú vật liệu sử dụng.

chƯƠng 6. hƯỚng dẪn ĐỒ Án khung toÀn...

Documents