Đề tài Nhà ở cao tầng Linh Đàm

Trường đại học xây dựng khoa xây dựng dân dụng và công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp: phần iii : thi công (45%) đề tài : nhà ở cao tầng linh đàm Giáo viên hướng dẫn chính :nguyễn ngọc thanh Giáo viên hướng dẫn kết cấu :Lại Văn Thành Sinh viên thực hiện :Nguyễn Thị Lan Anh Nhiệm vụ thi công: -lập biện pháp thi công móng - lập biện pháp thi công đài giằng móng -lập biện pháp thi công phần thân -lập tiến độ -Tổng mặt bằng thi công Trường đại học xây dựng khoa xây dựng dân dụng và công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp: phần i : kiến trúc (10%) đề tài : nhà ở cao tầng linh đàm Giáo viên hướng dẫn chính :nguyễn ngọc thanh Giáo viên hướng dẫn kết cấu :Lại Văn Thành Sinh viên thực hiện :Nguyễn Thị Lan Anh Nhiệm vụ kiến trúc: -nghiên cứu giải pháp kiến trúc - nghiên cứu công năng sử dụng Trường đại học xây dựng khoa xây dựng dân dụng và công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp: phần ii : kết cấu (45%) đề tài : nhà ở cao tầng linh đàm Giáo viên hướng dẫn chính :nguyễn ngọc thanh Giáo viên hướng dẫn kết cấu :Lại Văn Thành Sinh viên thực hiện :Nguyễn Thị Lan Anh Nhiệm vụ thiết kế : -Tính toán kết cấu khung trục C -Tính toán móng khung trục C -Tính toán kết cấu sàn tầng điển hình -Tính toán cầu thang bộ -Tính toán lõi thang máy a-chọn phương án kết cấu : phương án 1: Chọn hệ kết cấu khung chịu lực . Hệ này được tạo thành từ các thanh đứng (cột )và ngang (dầm) liên kết cứng tại chỗ giao nhau (nút).Các khung phẳng được liên kết với nhau bằng hệ dầm dọc tạo thành khối khung không gian.Với hệ kết cấu này thì tải trọng đứng và tải trọng ngang đều do dầm và cột đảm nhiệm truyền xuống móng .Ưu điểm khi sử dụng kết cấu này là :sơ đồ truyền lực rõ ràng ,không gian bố trí linh hoạt ,có thể đáp ứng những yêu cầu thích dụng của công trình .Tuy nhiên với nhà cao tầng thì độ cứng ngang của khung nhỏ ,năng lực chống lại biến dạng do tải trọng ngang tương đối kém .Để đáp ứng được yêu cầu chống động đất và tải trọng do gió thì kích thước tiết diện dầm và cột lớn ,lượng thép dùng nhiều .Dưới tác dụng của tải trọng ngang khung có biến dạng tương đối lớn kết cấu bao che công trình và trang thiết bị bên trong dễ bị nứt và bị hư hỏng . phương án 2: Chọn hệ kết cấu khung -vách cứng Kết cấu khung -vách cứng là hệ kết cấu kết hợp giữa hai hệ kết cấu khung và hệ kết cấu vách cứng .Ưu điểm của hệ kết cấu này là công trình vừa có không gian sử dụng ,mặt bằng rộng ,vừa có khả năng chống lại lực ngang tốt.Vách cứng trong hệ kết cấu này là tường thang máy được đổ bê tông toàn khối .Khung là khung bê tông Sự làm việc của hệ kết cấu : Dưới tác động của tải trọng ngang biến dạng khung cứng giống biến dạng lực cắt gây ra trong khi vách cứng lại có biến dạng uốn chiếm ưu thế .Khi chúng cùng làm việc với nhau phần trên của công trình sẽ biến dạng theo khung cứng còn phần dưới theo vách cứng .Tải trọng ngang chủ yếu do vách cứng đảm nhận ,độ cứng ngang của vách lớn hơn nhiều so với độ cứng ngang của khung do vậy đã giảm chuyển vị tương đối giữa các tầng cũng như chuyển vị điểm đỉnh công trình .Vách cứng đảm nhiệm 80% tải trọng ngang .Vì vậy mà lực cắt tăng mà khung phân phối dưới tác động của tải trọng ngang được phân bố đều theo chiều cao ,mô men uốn của cột ,dầm các tầng tương đối bằng nhau có lợi cho việc giảm kích thước cột thuận lợi cho việc thi công . chọn phương án : Dựa vào quá trình phân tích đặc điểm của hai phương án kết cấu ở trên ,đồng thời kết hợp với yêu cầu kiến trúc và công năng của công trình ta chọn phương án hai để tính toán kết cấu cho công trình . Đó chính là hệ kết cấu khung -vách cứng .Sơ đồ tính toán là sơ đồ khung -giằng . Xác định sơ đồ kết cấu : Mặt bằng kết cấu có dạng hình chữ nhật. Sự làm việc của khung theo hai phương là khác nhau. Các khung ngang được liên kết với nhau bằng một hệ dầm dọc quy tụ tại nút khung và bản sàn. Dầm dọc có tác dụng giữ ổn định khung ngang, làm tăng khả năng làm việc không gian giữa các khung. Dàm ngang được liên kết với các cột tạo thành khung chịu các tải trọng công trình ngoài tải trọng đứng còn phải chịu tải trọng ngang. Dưới tác dụng tải trọng ngang dầm ngang có tác dụng truyền lực giữa các cột . Để thuận tiện cho việc tính toán ta tách ra từng khung phẳng để tính . ở đây ta tính toán khung K3 ( Khung trục 3 ). Theo sơ đồ khung giằng ở trên ta có mô hình tính toán : - Các hệ kết cấu chịu lực ngang là lõi cứng, vách cứng được ngàm vào móng ( sơ đồ thanh công sôn) - Sàn được coi là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó I- sơ bộ lựa chọn kích thước cột, dầm, sàn: Các kích thước sơ bộ được chọn dựa theo nhịp của các kết cấu (đối với bản và dầm), theo yêu cầu về bền, về độ ổn định (đối với cột) và các yêu cầu kiến trúc, cụ thể như sau: Kích thước bề dầy sàn: Công trình có 4 loại ô sàn : 3.6x5.1m; 3.6x3.9m;3.6x5.4m ;3.6x4.2m a.Ô bản loại 1 (l1xl2=3.6x 5.1m) Xét tỉ số =1.417<2 Vậy ô bản làm việc theo 2phương ị tính bản theo sơ đồ bản kê 4 cạnh . Chiều dày bản sàn đượcxác định theo công thức : hb= ( l: cạnh ngắn theo phương chịu lực) Với bản kê 4 cạnh có m=40á 50 chọn m=43 D= 0.8 á1.4 chọn D=1.2 Vậy ta có hb== 10.04 cm b. Ô bản loại 2 (l1xl2=3.6 x 3.9m) Xét tỉ số =1.0833<2 Vậy ô bản làm việc theo 2phương ị tính bản theo sơ đồ bản kê 4 cạnh . Ta có hb== 10.04cm ( Chọn D=1.2) c. Ô bản loại 3 (l1xl2=5.4x3. 6m) Xét tỉ số =1.5<2 Vậy ô bản làm việc theo 2phương ị tính bản theo sơ đồ bản kê 4 cạnh . Ta có hb== 10.04cm ( Chọn D=1.2) d. Ô bản loại 4 (l1xl2=4.2x3. 6m) Xét tỉ số =1.167<2 Vậy ô bản làm việc theo 2phương ị tính bản theo sơ đồ bản kê 4 cạnh . Ta có hb== 10.04cm ( Chọn D=1.2) KL: Vậy ta chọn chiều dày chung cho các ô sàn toàn nhà là 12 cm Kích thước tiết diện dầm: Chiều cao dầm được chọn theo công thức: Trong đó: Hệ số md = 10á16 (Sách kết cấu BTCT phần nhà cửa T96). ld: Nhịp của dầm Đối với dầm nhịp 5.4m chọn md = 13. Ta có: ịChọn hd = 45cm. Bề rộng dầm bd = (0,3á0.5)hd = (13.5á22.5)cm ịChọn tiết diện dầm bxh = 22x45cm. Đối với dầm nhịp 5.1 m chọn md = 13. Ta có: ịChọn hd = 45cm. Bề rộng dầm bd = (0,3á0.5)hd = (13.5á22.5)cm ịChọn tiết diện dầm bxh = 22x45cm. Đối với dầm nhịp 4.2 m chọn md = 12. Ta có: ịChọn hd = 45cm. Bề rộng dầm bd = (0,3á0.5)hd = (13.5á22.5)cm ịChọn tiết diện dầm bxh = 22x45cm. - Đối với dầm chạy dọc nhà là dầm liên tục nhịp 3.6 m chọn tiết diện 22x30 cm Tóm lại hệ thống dầm trong công trình có tiết diện như sau: - Dầm loại 1có tiết diện: 22x45cm. - Dầm loại 2có tiết diện: 22x30cm. Kích thước cột: Xét tỉ số chiều dài theo hai phương của công trình: <2 ị Kết cấu của nhà làm việc theo phương ngang là chủ yếu . Do đó lựa chọn cột có tiết diện chữ nhật. Việc tính toán lựa chọn được tiến hành theo công thức: A Trong đó: +ồ N = A.B.q.n - N - tải trọng tác dụng lên đầu cột. - A.B - diện tích chịu tải của cột, diện tích này gồm hai loại là trên đầu cột biên và trên đầu cột giữa. -q: tải trọng phân bố đều trên sàn được lấy theo kinh nghiệm (q=1200kg/cm2). n- số tầng nhà trong phạm vi mà dồn tải trọng về cột. - Acyc- diện tích yêu cầu của tiết diện cột. - Rb- cường độ chịu nén của bêtông cột. Bêtông cột mác 250# có Rb=110kg/cm2. - k- hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen tác dụng lên cột.Lấy k=1.4 * Chọn sơ bộ kích thước cột cho cột trục B : ị0.184738m2=1847.38cm2 Sau khi xác định được Acyc ta xác định cạnh của tiết diện cột :35x55cm.Ta chọn kích thước cột chung cho toàn nhà 35x55 cm II -Sơ đồ dồn tải : Ta có thể xác định tải trọng tác dụng lên dầm bằng các qui tấc dồn tải thông qua hệ số dồn tải áp dụng TCVN 2737-95 dùng hệ số qui đổi tải trọng về phân bố đều : Tải trọng tam giác :a=5/8 tải trọng hình thang : Trong đó : ; l1 :Cạnh ngắn l2 :Cạnh dài Sau đây là trường hợp trải trọng sàn coi như được dồn về dầm và phân bố đều bao gồm : q54=q sàn +q tường +q dầm Trong đó: q sàn :Tải trọng phân bố đều do sàn gây ra q tường :Tải trọng phân bố đều do tường gây ra ở đây ta chỉ đến tải trọng gây ra do tường và sàn phân bố đều lên dầm ,còn tải trọng do bản thân cột khung thì chương trình SAP2000 sẽ tự tính = ==0,8148 qsàn=2.S5/2 .gs =S5.gs =a .gs.l1 =0,8148.490.3,6=1436 (Kg/m) qtường =1,1.0,22.(3,3-0,45).1,8=1,2415(t/m)=1241,5(Kg/m) => q54=1436+1241,5=2677,5(Kg/m) Với cơ sở như trên như trên ta có bảng kết quả tải trọng sàn được dồn về dầm ở trang sau (vì tất cả các ô sàn của công trình đều là các ô bản có sự làm việc của hai phương Xác định tải trọng lên dầm A/phần tĩnh tải: Tải trọng tập trung 1.Phần tải tầng 2 - 8 : Từ sơ đồ phân tải đã trình bày ở trên và kết quả phân bố tải sàn, ta có: - Tải trọng tập trung trục 5 : Do tường dọc : Pt = n´b´h´l´gt Do sàn nhà : P s = 2S1/2 = qtg1´lnhịp Do dầm dọc : Pd = n´b´l´h´gd =>Tổng tải trọng : P5 = 7.334 (t) -Tải trọng tập trung trục 4 Do tường dọc : P1 = n´b´h´l´gt Do sàn nhà : P2 = 2(S1+S2)/2= (qtg1+ qtg2)´lnhịp = (0.5513 +0.5625)´3.6 Do dầm dọc : P3 = n´b´l´h´gd =1.1´0.22´3.6´0.3´2. =0.6534(t) =>Tổng tải trọng : P4 = 7.0134(t) - Tải trọng tập trung trục 3 Do tường dọc : P1= n´b´h´l´gt =1.1´0.22´(3.3 - 0.3)´3.6´1.8 = 4.7(t) Do sàn nhà : P2 = 2(S2+S3)/2= S2+S3 =(qtg2+ qtg3)´lnhịp = (0.401 +0.5625)´3.6=0.96(t) Do dầm dọc : P3 = 0.22´0.3´1.1´2.5´3.6=0.6534(t) =>Tổng tải trọng : P3 =4.7 + 0.96 + 0.6534 = 6.3134(t) -Tải trọng tập trung trục 2*: Do tường dọc : P1= 2.35 (t) Do sàn nhà : P2 = 2 S3 =2´qth3´lnhip =2´0.401´3.6 = 2.89(t) Do dầm dọc : P3 = 0.6534 (t) =>Tổng tải trọng tập trung trục 2*: PC* = 5.8934 (t) -Tải trọng tập trung trục 2: Do tường dọc : P1= 2.35 (t) Do sàn nhà : P2 =(S3 + S3* + S4 + S4*)/2=(qth3 + qth3* + qth4 + qth4*)´lnhip =(0.401 + 0.401 + 0.551 + 0.394 )´3.6/2 = 3.145(t) Do dầm dọc : P3 = 0.6534 (t) =>Tổng tải trọng tập trung trục 2: PD = 6.1484 (t) - Tải trọng tập trung trục 1*: Do tường dọc : P1= 1.1´0.11´(3.3 - 0.3)´1.8´3.6/2 = 1.175(t) Do sàn nhà : P2 = (S5 + S4*)/2=(qth4 * + qth5)´lnhip/2 =(0.394 + 0.561)´3.6/2 = 1.71902(t) Do dầm dọc : P3 = 0.6534 (t) =>Tổng tải trọng tập trung trục 1*: P1* = 3.5483 (t) - Tải trọng tập trung trục 1: Do tường dọc : P1= 1.1´0.22´(3.3 - 0.3)´3.6´1.8 = 2.35(t) Do sàn nhà : P2 =(S5 + S4)/2 =(qth5 + qth4)´lnhip/2 =(0.561 + 0.545)´3.6/2 = 1.9908(t) Do dầm dọc : P3 = 0.6534 (t) =>Tổng tải trọng tập trung trục G: P1 = 4.9942(t) Ta thấy do yêu cầu của kiến trúc :trục của cột không trùng với trục của dầm do vậy lực tập trung lúc này truyền về tâm cột do đó phải kể đến mô men gây ra do độ lệch tâm này: - Tại trục 1 : * ) Tầng 2, 3, 4 : e = (0.55 - 0.22)/2 = 0.165(m) M = e ´ PG = 0.165 ´ 4.9908 = 0.824 (tm) * ) Tầng 5, 6, 7, 8 : M = e ´ P = (0.45 - 0.22)/2 ´ 4.9942 = 0.5743 (tm) - Tại trục 2 : * ) Tầng 2, 3, 4 : M = (0.55 - 0.11)/2 ´ 6.1484 = 1.3526 (tm) * ) Tầng 5, 6, 7, 8 : M = (0.45 - 0.11)/2 ´ 6.1484 = 1.0452 (tm) - Tại trục 3 : * ) Tầng 2, 3, 4 : M = e ´ P = (0.55 - 0.22)/2 ´ 6.3134 = 1.0417 (m) * ) Tầng 5, 6, 7 ,8: M = e ´ P = (0.45 - 0.22 )/2 ´ 6.3134 = 0.72604 (tm) - Tại trục 4 : * ) Tầng 2, 3, 4 : M = e ´ P D = (0.55 - 0.11)/2 ´ 7.0134 = 1.5429 (tm) * ) Tầng 5, 6, 7, 8 : M = (0.45 - 0.11)/2 ´ 7.0134 =1.1922 (tm) - Tại trục 5 : * ) Tầng 2, 3, 4 : M = e ´ P A = (0.55 - 0.22)/2 ´ 7.334 = 1.2101 (tm) * ) Tầng 5, 6, 7, 8 : M = e ´ P A = (0.45 - 0.22)/2 ´ 7.334 =0.8434 (tm) 2. Phần tải tầng mái : - Tải trọng tập trung ở trục 1, 5 : Do tường dọc : P 1 = 1.1 ´ 0.22 ´ 1 ´1.8 ´ 3.6 = 1.57 (tấn) Do sàn nhà : P2 = 2 (S1 + S2* )/2 = 3.6 ´ (0.45 + 0.192) = 2.31 (tấn) Do dầm dọc : P3 = 1.1 ´ 0.3 ´ 0.22 ´ 2.5 ´ 3.6 = 0.6534 (tm) => P1 = 1.57 + 2.31 + 0.6534 = 4.5334 (tấn) - Tải trọng tập trung ở trục 2, 3, 4 : Do sàn nhà : P1 =( S1 + S2 )/2 = (0.45 +0.45) ´ 3.6 = 3.24 (tấn) Do dầm dọc : P2 = 0.3 ´ 0.22 ´ 2.5 ´ 3.6 ´ 1.1 = 0.6534 (tấn ) => Tổng tải trọng :P2 = 3.24 +0.6534 = 3.8934 (tấn) - Mô men gây ra do độ lệch tâm : Do trục 5, 1 : M = e ´ P 1 = (0.45 - 0.22)/2 ´ 4.533 = 0.5212 (tấn) Do trục 2, 3, 4 : M = e ´ P2 = (0.45 - 0.22)/2 ´ 3.8934 = 0.44774 (tấn) Tải trọng Phân bố 1. Phân tải tầng 2 - 8 : - Tải trọng phân bố đoạn 5 - 4: Do tường ngang : qt = n ´ b ´ h ´ g =1.1 ´ 0.22 ´ (3.3 - 0.45) ´ 1.8 = 1.2415 (tấn/m) Do sàn nhà : q s = 2 ´ q th5 = 2 ´ 0.7187 = 1.44 (t/m) => Tổng tải trọng phân bố lên đoạn 5 -4 : q54 = qt + q s = 1.2415 + 1.44 = 2.6815 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 4 - 3: Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ (3.3 - 0.45) ´ 1.8 = 1.2415 (tấn/m) Do sàn nhà : q s = 2 ´ q th5 = 2 ´ 0.64023 = 1.28 (t/m) => Tổng tải trọng phân bố lên đoạn 5 - 4 : q43 = qt + q s = 1.2415 + 1.28 = 2.52192 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 3 - 2*; 2* - 2 : Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ (3.3 - 0.45) ´ 1.8 = 1.2415 (tấn/m) Do sàn nhà : q s = 2 ´ S7 = 2 ´ 0.2833 = 0.57 (t/m) => Tổng tải trọng phân bố lên đoạn 2 - 2*; 2* - 3 : q3-2* = qt + q s = 1.2415 + 0.57 = 1.808 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 2 - 1* : Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ (3.3 - 0.45) ´ 1.8 = 1.2415 (tấn/m) Do sàn nhà : q s = (S9 + S10 )= 0.701 + 0.401 = 1.102 (t/m) => Tổng tải trọng phân bố lên đoạn 2 - 1* : q 2- 1* = qt + q s = 1.2415 + 1.102 = 2.3435 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 1 - 1* : Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ (3.3 - 0.45) ´ 1.8 = 1.2415 (tấn/m) Do sàn nhà : q s = (t/m) => Tổng tải trọng phân bố lên đoạn D - G* : q 1 - 1* = qt + q s = (t/m) 2.Phân tải tầng mái : - Tải trọng phân bố đoạn 5 - 4 : Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ 1 ´ 1.8 = 0.4356 (t/m) Do sàn nhà : qs = 2 ´ S5 = 2 ´0.586 = 1.17 (t/m) => q54= qt + qs = 1.17 + 0.4356 = 1.6076 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 2 - 3 : Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ 1 ´ 1.8 = 0.4356 (t/m) Do sàn nhà : qs = 2 ´ S6 = 2 ´ 0.484 = 0.97 (t/m) => q2-3 = qt + qs = 0.4356 + 0.97 = 1.4056 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 3-4 : Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ 1 ´ 1.8 = 0.4356 (t/m) Do sàn nhà : qs = 2 ´ 0.51218 = 1.02 (t/m) => q34 = qt + qs = 1.02 + 0.4356 = 1.4556 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 1-2 : Do tường ngang : qt = 1.1 ´ 0.22 ´ 1 ´ 1.8 = 0.4356 (t/m) Do sàn nhà : qs = 2 ´ S8 = 2 ´0.572 = 1.14 (t/m) => q12 = qt + qs = 1.14 + 0.4356 = 1.5756 (t/m) - Tải trọng phân bố đoạn 1 - 1**; 5 - 5* : Do sàn nhà : qs = S1* = 0.125 (t/m) => q5-5* = 0.125 (t/m) phần hoạt tải: - Tương tự như với phần tĩnh tải, ta cũng phân bố tải trọng với hoạt tải. Kết quả được thê hiện trong bảng sau : Tải tập trung P5(t) P4 P3 P2* P2 P1* P1 Tầng mái 0.3636 0.7272 0.7272 0 0.7272 0 0.3636 Tầng điển hình 0.9504 1.4544 1.7892 1.7892 1.70 1.577 0.7272 Tải trọng phân bố q45 q34 q32* q2*2 q21* q1*1 Tầng mái 0.264 0.23 0.218 0.218 0.256 0.256 Tầng điển hình 0.528 0.46 0.42 0.42 0.44 0.48 Mô men tập trung M5 M4 M3 M2 M1 Tầng mái 0.0418 0.12368 0.0836 0.12368 0.0418 Tầng điển hình 0.1568 0.3199 0.2952 0.374 0.1199 Tầng 5, 6, 7, 8 0.0418 0.2625 0.2057 0.1955 0.08363 Tải trọng ngang ( Tải trọng gió ) Công trình có độ cao h = <40m nên theo qui phạm tải trọng gió chỉ tính đến thành phần tĩnh của tải trọng gió, không tính đến thành phần động. Tải trọng gió được xác định theo công thức : W = Wo ´ K ´ C ´ n Trong đó : - Wo (kg/cm2) : áp lực gió tuỳ thuộc vào vùng áp lực gió. Công trình được xây dựng ở Hà Nội thuộc vùng II B có Wo = 95 kg/cm2. - K : Hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió và dạng địa hình . Công trình được xây dựng trong thành phố. Tải gió phân bố được tính ở phần II.6. - Khi công trình chịu tải ngang ( tải trọng gió ) theo phương ngang nhà thì các khung và lõi sẽ làm việc theo tỉ lệ độ cứng giữa chúng, sự làm việc không gian. Nếu độ cứng lớn, xa tâm cứng thì sẽ phải chịu nhiều tải trọng gió truyền vào. Để xác định được gần đúng tải trọng tính toán do gió gây ra vào khung K3 ta phải xác định được tỉ lệ độ cứng của khung so với toàn bộ công trình. Mặt khác, công trình còn có tâm cứng không trùng, với tâm hình học do vậy các khung còn bị ảnh hưởng bởi hiện tượng xoắn. Để xác định đựoc độ cứng của khung cũng như của lõi, ta xác định độ cứng của từng khung và của lõi thông qua chuyển vị D của nút khung và J lõi. Sự chuyển vị khung khi chịu tải trọng ngang có thể được xác định khi ta sử dụng chương trình SAP 2000 hỗ trợ tính toán. - Đưa hệ khung, cột dầm của khung điển hình vào chương trình SAP 2000 với tải trọng ngang đặt tại nút ở đỉnh của khung P = 1 tấn . Ta được kết quả chuyển vị của khung tầng trên cũng là : D1 = 0.704 ´ 10-2(m) D2= 0.115 ´ 10-2(m) D3 = 0.372 ´ 10-2(m) Ta coi các khung này như những vách cứng tương đương bằng chính chuyển vị bằng khung. Từ bài toán SBVL ta có công thức tính chuyển vị của một thanh consol khi tác dụng lực tập trung P tại đầu tự do. l : chiều cao công trình (m). l = 27.6m - Độ cứng tương đương của khung loại 1 : - Độ cứng tương dương của khung loại 2 : - Độ cứng tương đương của khung loại 3 : Xác định độ cứng của lõi : Chọn hệ trụ toạ độ như hình vẽ . Gọi toạ độ trọng tâm lõi là G (xG , yG) Lõi đối xứng nhau qua trục Oy => Sy = 0 => xG = 0 Vậy ta chỉ cần tìm y G* : - Độ cứng chống uốn của lõi : Jlõi = 2 ´ J1 + 2 ´ J2 +J3 => Jx lõi = 2 ´ J1 + 2 ´ J2 +J3 = 2 ´ 0.51235 + 2 ´ 0.44695 + 0.7913 =2.7099(m4) Xác định toạ độ tâm cứng của công trình. Vì ta giải bài toán phẳng. Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ. Toạ độ tâm cứng của công trình được xác định theo công thức: -Độ cứng toàn bộ công trình : Như vậy, tải trọng ngang ( gió ), Ty không đi qua tâm cứng ( theo phương ngang ) mà cách tâm cứng một khoảng (b - xTC) = 14.4 -15.3515 = -0.9515 (m) Nên tải trọng ngang được phân bố như sau: Trong đó : EJxi là độ cứng chống uốn của khung cần phân phối tải trọng ngang. Với khung trục 3 EJx= 0.609 ´ 106 (Tm2) rxi : Khoảng cách từ tâm cứng của khung đến tâm cứng của công trình theo phương ox EKt : độ cứng chống xoắn của cả hệ Thay vào (1) ta có : Ty: Tổng tải trọng ngang tác dụng lên diện tích mặt đón gió hình chữ nhật B ´ H = 28.8 ´ 27.6 = 749.88 (m2) Ta có bảng phân phối tải trọng gió vào khung K3 như : - Tầng 1, 2: Tầng Wđ Wh Tđy Thy 1 0.28 - 0.21 0.0814 0.0308 2 0.3 - 0.23 0.0435 0.0329 3 0.32 - 0.24 0.0463 0.0359 4 0.34 - 0.26 0.04914 0.0372 5 0.36 - 0.27 0.0505 0.0379 6 0.36 - 0.27 0.0526 0.0400 7 0.39 - 0.30 0.05616 0.0428 8 0.41 - 0.31 III-Tính toán nội lực Đưa số liệu vào chương trình tính toán kết cấu: - Quá trình tính toán kết cấu cho công trình được thực hiện với sự trợ giúp của máy tính, bằng chương trình Sap 2000 Chất tải cho công trình: Căn cứ vào tính toán tải trọng, ta tiến hành chất tải cho công trình theo các trường hợp sau: -Trường hợp 1: Tĩnh tải. - Trường hợp 2: Hoạt tải 1. - Trường hợp 3: Hoạt tải 2 ,chất lệch tầng ,lệch nhịp - Trường hợp 4, 5: 2 gió ( ngang nhà). Tổ hợp nội lực: - Căn cứ vào kết quả nội lực của từng trường hợp tải trọng, tiến hành tổ hợp tải trọng với 2 tổ hợp cơ bản sau: + Tổ hợp cơ bản 1 : Bao gồm tĩnh tải và 1 hoạt tải bất lợi nhất ( Hoạt tải sử dụng hoặc gió ). + Tổ hợp cơ bản 2: Bao gồm tĩnh tải và 2 hoạt tải với hệ số 0,9 ( Hoạt tải sử dụng và 1 trường hợp gió ). - Sau khi tiến hành tổ hợp cần chọn ra tổ hợp nguy hiểm nhất cho từng tiết diện để tính toán. kết quả tổ hợp nội lực của các kết cấu xem phụ lục. B- Thiết kế các cấu kiện cơ bản Thiết kế cột: - Tính toán cốt thép cho cột ta sử dụng các cặp nội lực trong bảng tổ hợp gồm: Mx, My và N. - Cốt thép trong cột đuợc tính toán với mômen lớn hơn trong 2 mômen ( Mx hoặc My ) và lực dọc N. Cốt thép theo phương còn lại của cột được bố trí và kiểm tra theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên. A- Cốt thép trong cột được tính toán theo các bước sau: Các thông số tính toán: - Tiết diện cột: bxh. - Chiều cao cột lấy theo chiều cao các tầng: l tầng. - Bê tông mác 250# có Rn = 110kg/cm2. - Cốt thép nhóm AII có Ra = Ra’ =2700 kg/cm2. - Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới mép chịu kéo và nén của tiết diện là; a=a’= 4cm ị Chiều cao làm việc của tiết diện là h0 = h – a. Tính toán cốt thép chịu lực: - Chiều dài tính toán của cột: lo = 0,7xl. - Xét tỷ số + Nếu <8 : bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc h=1. + Nếu >8: thì cấu kiện dài và mảnh do đó ngoài độ cong cột do M sinh ra còn có độ cong phụ do lực dọc trục sinh ra. Vì vậy phải xét tới ảnh hưởng của uốn dọc Tính h. h= Nth= Trong đó: Ja,Jb : mô men quán tính của toàn bộ tiết diện cốt thép dọc đối với trục đi qua trọng tâm tiết diện và vuông góc với mặt phẳng uốn . S: hệ số kể đến ảnh hưởng đến độ lệch tâm e0 S= kđh: hệ số tính đến tính chất của tải trọng kđh=1- Với y là khoảng cách từ trọng tâm hình học của tiết diện đến mép chịu kéo (hoặc nén ) của tiết diện khi chịu tải toàn phần Mvà N ,Mdh và Ndh là phần nội lực do tải trọng dài hạn gây ra. - Độ lệch tâm: e0 = e0’ + e01 + Độ lệch tâm ban đầu: e01 = . + Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e0’ = max ( 2cm, h/25, H/600 ). - Khoảng cách từ lực dọc đến trọng tâm cốt thép: + Chịu kéo : e = he0 + h/2 – a + Chịu nén : e’ = he0 + h/2 + a’ - Chiều cao vùng nén: x = + Nếu x < 2a’: diện tích tiết diện ngang của cốt thép là: Fa = Fa’ = + Nếu 2a’xÊa0h0 : Fa=Fa’ = Trong đó: a0 - Hệ số tra phụ lục 6 sách KCBTCT (Phần cấu kiện cơ bản) trang 154. (Với bêtông mác 250# và cốt thép nhóm AII có Ra = 2700 kg/cm2 , ta có a0 = 0.58). + Nếu x> a0h0 : Ta phải tính lại chiều cao vùng nén theo he0 . he0 Ê 0,2h0 thì x = h- ( + 1,8 – 1,4a0 )he0 . 0,2 h 0 < he0 Ê e0gh thì x = 1,8( e0gh - he0 ) + a0h0 . he0 > e0gh thì x= a0h0. Với e0gh = 0,4 ( 1,25h - a0h0 ) Fa = Fa’ = - Hàm luợng cốt thép: mt = .100% So sánh mt với mmin = 0,mmax = 3% + Nếu mt < mmin : Bố trí thép cấu tạo với diện tích cốt thép là: Fa = Fa’ = mmin . + Nếu mt > mmax : Nên giảm kích thước cột. Bố trí cốt đai: - Cốt đai trong cốt được chọn đường kính và bố trí theo yêu cầu cấu tạo như sau: + Đường kính cốt đai: ặ đai > 1/4ặmax của cốt dọc và ặ đai 8mm. + Khoảng cách giữa các cốt đai : u Ê 15ặ min của cốt dọc chịu nén và u Ê1/2b cạnh bé của tiết diện. Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc khoảng cách các cốt đai không vượt quá 10ặ min cốt dọc chịu nén. Cốt đai được bố trí trên mặt bằng sao cho cứ cách một cốt dọc phải có 1 cốt dọc nằm ở góc cốt đai. Nhiệm vụ tính một cụ thể một phần tử cột điển hình ,các phần tử còn lại trình bày trong bảng:tính toán 3 cột có nội lực lớn và bố trí cho các cột còn lại (khung mang tính đối xứng) .Ta tính khung trục G,D,C 2.1.1.4 Tính toán cột tầng 1: (phần tử 1) - Tiết diện cột: bxh=350x550cm - Chiều cao cột lấy theo chiều cao tầng: tầng1=450cm - Bê tông mác 250# có Rn = 110kg/cm2. - Cốt thép nhóm AII có Ra = Ra’ =2700 kg/cm2. - Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới mép chịu kéo và nén của tiết diện là; a=a’= 4cm ị Chiều cao làm việc của tiết diện là h0 = h – a. -Chọn cặp nội lực để tính toán : .Cặp 1 :Lực dọc lớn nhất : Nmax=-152341 Kg ; Mtư=-11249 Kgm Cặp 2 :Mô men âm lớn nhất : Ntư=-122091 Kg ; Mmax=-11894Kgm .Cặp 3: Có mô men dương lớn nhất : Ntư=-145460Kg ; Mmin=9668Kgm *Tính toán cốt thép chịu lực: + Ta tính với cặp nội lực có lực dọc lớn nhất :(cặp1) Cặp 1 :Lực dọc lớn nhất : Nmax=-152341 Kg ; Mtư=-11249 Kgm - Chiều dài tính toán của cột: lo = 0,7xl.=0.7x450=315 cm - Xét tỷ số + >4: cấu kiện dài và mảnh do đó ngoài độ cong cột do M sinh ra còn có độ cong phụ do lực dọc trục sinh ra. Vì vậy phải xét tới ảnh hưởng của uốn dọc Tính h. h= Nth= -Môdul đàn hồi của bê tông Eb=26.5x104 (Kg/cm2) -Mô men quán tính: Jb= _Giả thiết hàm lượng cốt thép trong cột :% Ja=xbxho(0.5xh-a)2 =0.02x35x51x(0.5x55-4)2 =19715.315(cm4) -S: hệ số kể đến ảnh hưởng đến độ lệch tâm e0 S= kđh: hệ số tính đến tính chất của tải trọng kđh=1- Với y là khoảng cách từ trọng tâm hình học của tiết diện đến mép chịu kéo (hoặc nén ) của tiết diện khi chịu tải toàn phần Mvà N ,Mdh và Ndh là phần nội lực do tải trọng dài hạn gây ra. - Độ lệch tâm: e0 = e0’ + e01 + Độ lệch tâm ban đầu: e01 = + Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e0’ = max ( 2cm, h/25, H/600 )=2.2(cm) => e0 = e0’ + e01= 2.2+7.384=9.584 cm) h= - Khoảng cách từ lực dọc đến trọng tâm cốt thép: + Chịu kéo : e = he0 + h/2 – a =1.0604x9.584+55/2-4=33.663(cm) + Chịu nén : e’ = he0 + h/2 + a’=1.0604x9.584+55/2+4=41.6628(cm) - Chiều cao vùng nén: x = + Trong đó: a0 - Hệ số tra phụ lục 6 sách KCBTCT (Phần cấu kiện cơ bản) trang 154. (Với bêtông mác 250# và cốt thép nhóm AII có Ra = 2700 kg/cm2 , ta có a0 = 0.58). + x> a0h0 :(x=39.56cm>0.58x51=29.58cm Ta phải tính lại chiều cao vùng nén theo he0 . he0 Ê 0,2h0 (1.0604x9.584=10.16Ê0.2x51=10.2 cm x = h- ( + 1,8 – 1,4a0 )he0 = 55-(+1.8-1.4.0.58)x1.0604x9.584 =39.479 Fa = Fa’ = Ta chọn 4f20(Fa=12.56cm2) Hàm luợng cốt thép: mt = Ta có : mmax = 3% >mt > mmin = 0,1% Như vậy cốt thép được đặt là hợp lý + Ta tính với cặp nội lực có mô men âm lớn nhất : Cặp 3: Có mô men âm lớn nhất : Ntư=-122091Kg ; Mmin=-11894 Kgm -Độ lệch tâm: e0 = e0’ + e01 + Độ lệch tâm ban đầu: e01 = +Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e0’ = max ( 2cm, h/25, H/600 )=2.2(cm) => e0 = e0’ + e01= 2.2+7.804=10.004(cm) S: hệ số kể đến ảnh hưởng đến độ lệch tâm e0 S= kđh: hệ số tính đến tính chất của tải trọng kđh=1- Với y là khoảng cách từ trọng tâm hình học của tiết diện đến mép chịu kéo (hoặc nén ) của tiết diện khi chịu tải toàn phần Mvà N ,Mdh và Ndh là phần nội lực do tải trọng dài hạn gây ra. h= Khoảng cách từ lực dọc đến trọng tâm cốt thép: + Chịu kéo : e = he0 + h/2 – a =1.0479x10.004+55/2-4=33.9832(cm) + Chịu nén : e’ = he0 + h/2 + a’=1.0479x10.004+55/2+4=41.9832(cm) - Chiều cao vùng nén: x = + Trong đó: a0 - Hệ số tra phụ lục 6 sách KCBTCT (Phần cấu kiện cơ bản) trang 154. (Với bêtông mác 250# và cốt thép nhóm AII có Ra = 2700 kg/cm2 , ta có a0 = 0.58) + x> a0h0 :(x=31.71cm>0.58x51=29.58cm) . 0,2 h 0 < he0 Ê e0gh (0.2x51=10.2 cm<1.0479x10.004=10.4832<15.668) Với e0gh = 0,4 ( 1,25h - a0h0 ) =0.4x(1.25x55-0.58x51)=15.668 Vậy: x = 1,8( e0gh - he0 ) + a0h0. =1,8(15.668-1.0479x10.004)+0.58x51=38.912(cm) Fa = Fa’ = Ta thấy với cặp nội lực này Fa tính ra nhỏ hơn ở trên vậy ta chọn Fa theo cặp ở trên + Ta tính với cặp nội lực có mô men dương lớn nhất : Cặp 3: Có mô men âm lớn nhất : Ntư=-101147Kg ; Mmin=9668 Kgm -Độ lệch tâm: e0 = e0’ + e01 + Độ lệch tâm ban đầu: e01 = +Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e0’ = max ( 2cm, h/25, H/600 )=2.2(cm) => e0 = e0’ + e01= 2.2+9.558=11.758(cm) S: hệ số kể đến ảnh hưởng đến độ lệch tâm e0 S= kđh: hệ số tính đến tính chất của tải trọng kđh=1- Với y là khoảng cách từ trọng tâm hình học của tiết diện đến mép chịu kéo (hoặc nén ) của tiết diện khi chịu tải toàn phần Mvà N ,Mdh và Ndh là phần nội lực do tải trọng dài hạn gây ra. h= Khoảng cách từ lực dọc đến trọng tâm cốt thép: + Chịu kéo : e = he0 + h/2 – a =1.0479x11.758+55/2-4=36.3059(cm) + Chịu nén : e’ = he0 + h/2 + a’=1.0479x11.758+55/2+4=44.3059(cm) - Chiều cao vùng nén: x = + Trong đó: a0 - Hệ số tra phụ lục 6 sách KCBTCT (Phần cấu kiện cơ bản) trang 154. (Với bêtông mác 250# và cốt thép nhóm AII có Ra = 2700 kg/cm2 , ta có a0 = 0.58) + x0.58x51=29.58cm) =>Nén lệch tâm lớn + Vì 2a’=2x4=8x=26.27Êa0h0 : Fa=Fa’ = = Trong đó: a0 - Hệ số tra phụ lục 6 sách KCBTCT (Phần cấu kiện cơ bản) trang 154. (Với bêtông mác 250# và cốt thép nhóm AII có Ra = 2700 kg/cm2 , ta có a0 = 0.58). Ta thấy với cặp nội lực này Fa tính ra nhỏ hơn ở trên vậy ta chọn Fa theo cặp ở trên Bố trí cốt đai: - Cốt đai trong cốt được chọn đường kính và bố trí theo yêu cầu cấu tạo như sau: + Đường kính cốt đai: ặ đai > 1/4ặmax của cốt dọc và ặ đai 8mm.Ta chọn cốt đai cho cột là phi 8 + Khoảng cách giữa các cốt đai : u Ê 15ặ min =15x18=270 và u Ê 1/2 b=1/2*350=175 (b Ê.h) Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc khoảng cách các cốt đai không vượt quá 10ặ min cốt dọc chịu nén.=10x18=180 . Như vậy ta chọn khoảng cách giữa các cốt đai là 150 Cốt đai được bố trí trên mặt bằng sao cho cứ cách một cốt dọc phải có 1 cốt dọc nằm ở góc cốt đai. Nhiệm vụ tính một cụ thể một phần tử cột điển hình ,các phần tử còn lại trình bày trong bảng cốt thép cột được tính toán và ghi trong bảng xem phụ lục. 1.3Thiết kế dầm: Cặp nội lực để tính toán và bố trí cốt thép cho dầm gồm có mô men uốn M và lực dọc Q. Đối với dầm ta phải tính toán với 3 mặt cắt. A- Cốt thép trong dầm được tính toán với các bước sau: Các thông số tính toán: - Tiết diện dầm : bxh - Bê tông mác 250# có Rn = 110 kg/cm2 và Rk = 8.3 kg/cm2. - Cốt thép nhóm AII có Ra = Ra’ = 2700 kg/cm2. - Cốt đai nhóm AI có Rađ = 1700 kg/cm2. Tính toán cốt thép dọc: b1- Với mô men âm: - Giả thuyết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo tới mép chịu kéo: a=6,5 cm ( đặt cốt thép 2 lớp ) và a=4cm ( đặt cốt thép 1 lớp ) và a’=4 cm ( đặt 1 lớp ) khi tính cốt kép. Khi đó chiều cao làm việc của tiết diện là: h0 = h - a. - Ta có: A = ; A0 = a0( 1 – 0,5a0 ) do bêtông 250# thép AIII : a0=0,58 + Nếu A > A0 = 0,412 tính toán đặt cốt kép ( cốt dọc chịu nén ) huy động hết khả năng chịu lực của bê tông vùng nén lấy x = a0h0 . Diện tích tiết diện ngang cốt thép: Fa’ = Fa= + Nếu A Ê A0 = 0,412 thì tính -Diện tích tiết diện ngang cốt chịu kéo: Fa = - Diện tích cốt thép cấu tạo: Fact = mminbh0 = 0,0015.b.h0 + Nếu Fa Fact thì chọn cốt thép bố trí theo Fa. + Nếu Fa < Fact thì lấy Fa = Fact để bố trí cốt thép. b2- Với mô men dương: - Tính theo tiết diện chữ T, cách nằm trong vùng nén, hc =18 cm. - Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu lực tới mép chịu kéo: a = 6,5 cm ( đặt cốt thép 2 lớp ) và a = 4 cm ( đặt cốt thép 1 lớp ). Khi đó chiều cao làm việc của tiết diện là : h0 = h - a. - Để tính bề rộng cách chữ T ta lấy giá trị c là min trong 3 giá trị sau: + 1/2 khoảng cách 2 mép dầm. + 1/6 ld. + 9hC khi hC > 0,1 h + 6 hC khi hC Ê 0,1 h ị bc=b+2c - Để phân biệt truờng hợp trục trung hoà qua cách hay qua sườn ta tính: Mc = Rnbc hc ( h0-hc/2) + Nếu M Ê Mc thì trục trung hoà đi qua cánh, việc tính toán được tiến hành như với tiết diện chữ nhật bc xh0 ( giống phần a ). + Nếu M > Mc thì trục trung hoà đi qua sườn, phải kể đến phần cánh tham gia chịu lực với sườn. - Tính toán trong trường hợp M > Mc: Ta có: A = + Nếu A>A0 =0,412 thì tăng chiều cao dầm hoặc đặt cốt kép (cốt dọc chịu nén) + Nếu A<A0 =0,412 thì tính a = 1-. - Diện tích của tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo: Fa= - Diện tích cốt thép cấu tạo: Fact = mmin bh0 = 0,0015bh0 + Nếu Fa > Fact thì chọn cốt thép bố trí theo Fa. + Nếu Fa < Fact thì lấy Fa=Fact để bố trí cốt thép. Tính toán cốt thép ngang ( Cốt đai ): - Tính các giá trị sau + K1 Rk bh0 + K0 Rn bh0 - Kiểm tra K1 Rk bh0 Ê Q Ê K0 Rn bh0 + Nếu Q < K1 Rk bh0 thì đặt cốt đai theo cấu tạo. + Nếu Q > K0 Rn bh0 thì tăng h hoặc Rn. + Nếu K1 Rk bh0 Ê Q Ê K0 Rn bh0 thì tính toán cốt đai. - Lực cắt mà cốt đai chịu được phân bố trên 1 đơn vị chiều dài: qđ = - Chọn đường kính cốt đai, chọn số nhánh cốt đai ta có: Fđ= n fđ - Khoảng cách giữa các cốt đai được chọn lấy theo giá trị min trong 3 giá trị sau: + utt = + uct = h/3 + umax = Tính toán cốt thép chịu lực tập trung : ở chỗ dầm phụ kê lên dầm chính ta phải gia cố thêm cốt đai hoặc cốt xiên cho dầm chính gọi là cốt treo .Khi dùng cốt đai để làm cốt treo thì diện tích tất cả các thanh là : Ftr= ;Trong đó Ra :Cường độ tính toán của cốt thép P1 :Lực tập trung từ dầm phụ truyền cho dầm chính Số cốt treo cần thiết là : ntreo= Số cốt treo này phải đặt vào hai bên mép dầm phụ và chỉ đặt trong khoảng Str=bdp+2h1 Khi đoạn Str là quá bé không đủ đặt các cốt treo dạng cốt đai thì phải dùng cốt treo dạng vai bò lật ngược. Trong trường hợp này do các dầm không có sự thay đổi về tiết diện nên ta sẽ tính cho vị trí có lực tập trung lớn nhất sau đó đặt cốt thép đã tính được cho những vị trí khác có lực tập trung nhỏ hơn.Như vậy độ an toàn của công trình cao hơn .ở công trình này ta sẽ tính cho vị trí có lực tập trung là P= 5893 Kg Ftr===2,1825(cm2) Ta chọn 2f18 có Fa=5,09 cm2 Yêu cầu : tính toán dầm trong phạm vi khung trục 3 cột của khung có hai lần thay đổi tiết diện .Vì vậy ta chọn ra các dầm có nội lực lớn nhất trong phạm vi một loại tiết diện cột để tính: +Dầm tầng 1; Phần tử: 14,13,64,57,91,90 +Dầm tầng 2; Phần tử :40,38,49,47,59,51 +Dầm tầng 5; Phần tử :36,37,74,73,97,96 +Dầm tầng mái : Phần tử :15,106,82,86,88,56 Sau đây là phần tính toán cụ thể một phần tử (phần tử 14): Ta chọn ra ba cặp nội lực ứng với ba mặt cắt tiết diện của một dầm từ trái qua phải: + Cặp 1: M-max=-12892Kgm ; Qtư=-11316Kg + Cặp 2:M+max=4750 Kgm :Qtư=-1752 Kg + Cặp 3: M-max=-13522 Kgm ;Qtư=11444Kg - Với mô men âm: - Giả thuyết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo tới mép chịu kéo: a=6,5 cm ( đặt cốt thép 2 lớp ) và a=4cm ( đặt cốt thép 1 lớp ) và a’=4 cm ( đặt 1 lớp ) khi tính cốt kép. Khi đó chiều cao làm việc của tiết diện là: h0 = h - a.=45-6.5=38.5cm - Ta có: A = do bêtông 250# thép AIII: a0=0,58 A0 = a0( 1 – 0,5a0 ) =0.58(1-0.5x0.58)=0.412 + Do A Ê A0 = 0,412 => tính =0.75 -Diện tích tiết diện ngang cốt chịu kéo: Fa = Ta chọn 3f20+3f22(Fa=17.68cm2) - Với mô men dương: - Tính theo tiết diện chữ T, cách nằm trong vùng nén, hc =12 cm. - Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu lực tới mép chịu kéo: a = 6,5 cm ( đặt cốt thép 2 lớp ) và a = 4 cm ( đặt cốt thép 1 lớp ). Khi đó chiều cao làm việc của tiết diện là : h0 = h - a.=45-4=41 cm - Để tính bề rộng cách chữ T ta lấy giá trị c là min trong 3 giá trị sau: + 1/2 khoảng cách 2 mép dầm.=(540-22)x0.5=259cm + 1/6 ld. =1/6x540=90 cm + 9hC =9x12=108cm khi hC > 0,1 h Ta chọn c1=90cmị bc=b+2c=22+2x90=202 cm - Để phân biệt truờng hợp trục trung hoà qua cách hay qua sườn ta tính: Mc = Rnbc hc ( h0-hc/2)=110x90x12(41-12/2)=4158000Kgcm + Vì M=475000Kgcm Ê Mc =4158000Kgcm trục trung hoà đi qua cánh, việc tính toán được tiến hành như với tiết diện chữ nhật bc xh0 - Ta có: A = do bêtông 250# thép AIII: a0=0,58 A0 = a0( 1 – 0,5a0 ) =0.58(1-0.5x0.58)=0.412 + Do A Ê A0 = 0,412 => tính =0.92 -Diện tích tiết diện ngang cốt chịu kéo: Fa = Ta chọn 2f18 (Fa=5.09cm2) Tính toán cốt thép ngang ( Cốt đai ): - Tính các giá trị sau + K1 Rk bh0 =0.6x8.3x22x41=4491.96 kg + K0 Rn bh0 =0.35x110x22x41=34727(kg) Ta thấy Qmax=11444Kg K1 Rk bh0 Ê Q Ê K0 Rn bh0 ịphải tính toán cốt đai. - Lực cắt mà cốt đai chịu được phân bố trên 1 đơn vị chiều dài: qđ = - Chọn đường kính cốt đai, chọn số nhánh cốt đai ta có: Fđ= n fđ =2x0.283=0.566 - Khoảng cách giữa các cốt đai được chọn lấy theo giá trị min trong 3 giá : + utt = (cm) + uct = h/3=45/3=15(cm) + umax = Vậy ta chọn a=150mm Tính hàm lượng thép :mt=%=%=2.5% Phần tử này là phần tử có giá trị mô men lớn nhất trong cả khung được chọn để tính điển hình , ở dầm này mt=2,5% đảm bảo điều kiện mmin ==%Ê mt Êmmax ==% (Sách kết cấu bê tông cốt thép phần nhà cửa ) 1.4 Thiết kế cầu thang Số liệu tính toán Bê tông mác 250 có Rn>110 Kg/cm2 Ru = 8,3 Kg/cm2 Thép dùng cho bản thang loại AI có Ra=2100 Kg/cm2 Ao = 0,412 ;=0,58 Cấu tạo cầu thang: Cầu thang 3 vế có 2 chiếu nghỉ Chiều cao tầng 3,3 m Cao độ chiếu nghỉ thứ nhất +1,2m gồm 8 bậc Cao độ chiếu nghỉ thứ 2 +2,1m gồm 6 bậc Chiều cao mỗi bậc thang h==15cm Bề rộng của cầu thang b=30cm -Bản thang dày 8cm các bản thang coi như được gối lên các dầm thang (bản kê) Các dầm coi như gối lên dầm khung và gối lên tường Hình1 Cốn thang ( li môn) Tính toán bản thang chiếu nghỉ Bản thang gồm 2 loại: Loại 1: Góc nghiêng cos ==0,868 Loại 2: Góc nghiêng cos ==0,51 Xác định tải trọng Chọn chiều dày bản thang 10cm *) Tải trọng tác dụng lên bản thang Tải trọng bản thân: g1=.h.n=2500.0,1.1,1=275 (Kg/m2) Tải trọng lởp trát bụng thang dày 1,5cm: g2=.hv.n=2000.0,015.1,3=39(Kg/m2) - Trọng lượng bậc gạch: g3 g3=.(bbx).n.m m :số bậc thang trong 1m dài m= = 3,3 bậc g3= 1800.(0,3. ).1,3.3,3=174 (Kg/m2) -Trọng lượng lớp ganito láng mặt bậc: g4 g4=.Fg.m.n=2500.0,015.(0,3+0,15).112.3,3=22,6(Kg/m2) Tính tải trọng g=g1+g2+g3+g4=510.6(Kg/m2) Hoạt tải p=ptc.n=300.1,3=390(Kg/m2) Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang: q=p+g=510.6+390=900.6 (Kg/m2) Tải trọng q =900.6 (Kg/m2) chia thành hai phần song song và vuông góc với bản thang Tải trọng tác dụng lên bản thang theo phương vuông góc qb=q.cos =900,6. cos *) Tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ :Các lớp khác tương tự như trên (trừ bậc gạch ) tổng tĩnh tải: g= g1+g2+g4=275+39+22,6=336,6(Kg/m2) hoạt tải : p=ptc.n=300.1,2=360 (Kg/m2) tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ: qc=336,6+360=696,6 (Kg/m2) + Tính bản thang Bản thang và chiếu nghỉ được tính toán bền Hình 2 Tiết diện bản thang, chiếu nghỉ: (l1.l2)=(1 và 2.l2) l2=2,175 m diện tích : (2,175x1,575)m2 ==1,38095<2 Tính như bản loại làm việc theo hai phương *) Tính bản thang 1 -Tải trọng tác dụng xuống bản: qb= 900,6(Kg/m) - Chiều dài tính toán theo 2 phương: lt1= 1,5 +0,1=1,6m lt2= (2,1 - 0.11+0.1)/0.868=2,4078m ===1,504 Từ ta tra bảng được mg1=0,048 kg1=0,0214 - Mô men dương giữa bản: M1= mg1.lt1.lt2.q=0,048.1,6.2,4078.900,6=166,54(Kg.m) M2= mg2.lt1.lt2.q=0,0225. 1,95.1,35.1040 =46,3(Kg.m) A===0,024 =0,988 Fa===1,005cm2 Diện tích cốt thép quá nhỏ vì vậy ta đặt cốt thép cho bản thang này theo cấu tạo a150 *) Tính bản chiếu nghỉ : -Tải trọng tác dụng xuống bản: qb= 696,6(Kg/m) - Chiều dài tính toán theo 2 phương: lt1= 1,5 +0.1=1,6m lt2=1,5 +0.1=1,6m ===1 Từ ta tra bảng được mg1=0,0365 mg2=0,0365 - Mô men dương giữa bản: M1= mg1.lt1.lt2.q=0,0365.1,6.1,6.696,4=65,072(Kg.m) A===0,00924 =0,995 Fa===0,389cm2 Diện tích cốt thép quá nhỏ vì vậy ta đặt cốt thép cho bản thang này theo cấu tạo a200 Chọn thép a200 Chọn a200 theo phương cạnh dài của chiếu nghỉ đặt a200 Chọn a200 làm cốt mũ *) Tinh toán bản thang 2:(bản thang ngang) tiết diện bản thang: (l1.l2) l1=1,5m l2==1,75m ==1,17 < 2 Tính bản thang 2 theo bản kê 4 cạnh: - Tải trọng: q=900,6 (Kg/m2) - Chiều dài tính toán theo 2 phương: lt1= (1,5+0,1)/0,51 =3,14m lt2= 1,5 +0,1=m ===1,9607 Từ ta tra bảng được mg1=0,0475 mg2=0,0118 Mô men dương giữa bản: M1= mg1.lt1.lt2.q=0,0475.1,6.3,14.900,6=214,92(Kg.m) M2= mg2.lt1.lt2.q=0,0118. 1,6.3,14.900,6=39,71(Kg.m) A===0,0305=0,985 Fa===1,2987cm2 Vì rất nhỏ nên ta đặt thép theo cấu tạo cho cả mômen âm và dương: a200 Thép bản thang 2 a200 Thép bản thang 1 và chiếu nghỉ Tính toán limon (cốn thang): Cốn thang chọn b=15cm, h=30cm Sơ đồ cốn thang là dầm đơn giản 2 đầu khớp chịu tải trọng phân bố đều từ bản thang, chiếu nghỉ và tay vịn truyền vào .Ta xác định tải trọng tác dụng lên các dầm thang theo phương pháp qui tải trọng phân bố đều 2.1Tính limon 1 (limon ngang) STT Cạnh ngắn Cạnh dài q qtg qht 1 1.6 1.6 696.25 0.5 0.625 348.125 348,125 2 1.575 2.4 900.6 0.328125 0.819996 443.2641 581.5595 3 1.6 3.14 900.6 0.254777 0.886715 450.3 638.8606 chiều dài tính toán: l=1,75m Diện tích truyền tải từ bản thang và chiếu nghỉ truyền vào cốn thang: Tải trọng tác dụng: -Trọng lượng bản thân: (g1) g1=.h.n=2500.0,15.1,1.0,3=123,75 (Kg/m2) -Trọng lượng vữa trát cốn:( x=1,5cm) g2 g2=.hv.Fv=2000.1,2.0,01.(0,15.2+0,3)=14,4(Kg/m2) -Trọng lượng tay vịn: g3= 1,1.0,15.600.1,2=118,8(Kg/m) -Trọng lượng do bản thang truyền vào: g4 g4=pth =638,86(Kg) Tải trọng phân bố đều trên cốn thangnằm ngang: qv= q=123,75+14,4+118,8+638,86=895,81(Kg/m) Sơ đồ tính: M= q.==1104,041(Kg.m) Qmax= =895,81.=1406,42 (Kg ) c ) Tính toán cốt thép:Tính toán cốt dọc A===0,09898 =0,948 Fa===1,6589cm2 ==0,42537 Vì Fa quá nhỏ nên ta chọn cốt thép theo cấu tạo Đặt 2 cho cốt chịu lực(Fa=6,28cm2) 2 cho cốt cấu tạo -Tính cốt đai:Ta thấy Q=1406,42 Kg Q1=k1.Rk.b.ho =0,6.8,3.15.32,5=2427,75(Kg) Như vậy bê tông đã chịu đủ lực cắt ,ta đặt cốt đai theo cấu tạof6a200 2.2 Tính limon 2 :(theo phương dọc) Tải trọng phân bố trên li môn nghiêng: qc=123,75+14,4+118,8+581,56=838,51(Kg/m ) Tải trọng phân bố trên phần dầm thẳng : qb=123,75+14,4+384.125+450.3=972(Kg/m) Tải trọng tập trung tại B: PB =895,81x3,1/2+965,5x1,5/2=2112,66(Kg/m) Tải trọng tập trung tại C: Pc =895,81x3,1/2+965,5x1,5/4=1750,57 (Kg/m) Từ các kết quả trên ta đổi lại cốn thang về dạng nằm ngang như vậy tải trọng lúc này cũng qui về như khi cốn đó làm việc nằm ngang lúc đó tải trọng trên cốn ngang trên đoạn AB là : qcngang =q cnghiêng /cosa qcngang =838,51/cosa=966,025 =0 Vc.2,1-2112,66.2,1-972.1,8.(1,8/2+2,1)-966,25.-1750,57.(2,1+1,8) =0 Vc=4780,178(Kg) VA=2290,43 (Kg) -Cắt mặt cắt tại đoạn AB xét phần bên trái : MB + qAB. -VA.z = 0 ị MB =- qAB.+ VA.z Với z=0 ị MB =0 Với z=2,1 ị MB =2679,8225(Kgm) -Cắt mặt cắt tại đoạn BC xét phần bên trái tính với mốc z=0 từ điểm C : MB +qBC. +VC.z-1750,57.z = 0 ị MB = -qNC.+ VC.z+1750,57.z Với z=0 ị MB =0 Với z=1,8 ị MB =3878,65 (Kgm) - Tính thép chịu mô men dương đoạn CB: Mmax=387865 (Kg.cm) A===0,3477 =0,78 Fa===7,0835cm2 lấy 2 Fa=7,6 > 7,0835cm2 - Tính thép chịu mô men dương đoạn AB: Mmax=2679,8225 (Kg.m) A===0,24 =0,86 Fa===4,4388cm2 lấy 2 Fa=5,09 > 4,4388cm2 Tính cốt đai:Ta thấy QBC=4780,17-1750,57-972.1,8=1280Kg QAB=4780,17-1750,57-972.1,8-2112,66=-832,66Kg Q1=k1.Rk.b.ho =0,6.8,3.15.26=2427,75(Kg) Như vậy bê tông đã chịu đủ lực cắt ,ta đặt cốt đai theo cấu tạof6a200 1.5 Tính cốt thép bản sàn 1.Sơ đồ tính. Sàn tầng của công trình là sàn bêtông cốt thép toàn khối liên tục, các sàn được kê lên các dầm đổ toàn khối cùng sàn. Xét tỷ số kích thước các ô bản ta có hai loại bản kê 4 cạnh liên tục làm việc theo một phương và theo hai phương. Gọi các cạnh bản là A1, B1, A2, B2. Các cạnh đó có thể kê tự do ở cạnh biên, là liên kết cứng hoặc là các cạnh giữa của ô bản liên tục. Gọi mômen âm tác dụng phân bố trên các cạn đó là MA1, MB1, MA2, MB2. Các mômen đó tồn tại trên các gối giữa hoặc cạnh liên kết cứng. Với cạnh biên tự do các mômen tương ứng trên các cạnh ấy bằng không. ở vùng giữa của ô bản có mômen dương theo hai phương là M1 và M2. Cốt thép trong mỗi phương được bố trí đều nhau, dùng phương trình sau: Trong phương trình trên có 6 mômen. Lấy M1 làm ẩn số chính và quy định tỷ số sẽ đưa phương trình về còn một ẩn số M1 và dễ dàng tính ra nó. Sau đó dùng các tỉ số đã qui định theo bảng 6.2 (Quyển sàn bê tông cốt thép toàn khối ) để tính lại các mômen khác 2. Tính ô bản 1. a.Tính toán nội lực: kích thước ô sàn 5,4x3,6m có:(Tính theo sơ đồ khớp dẻo ) ô bản sàn là bản kê bốn cạnh có bốn phía đều được giới hạn bởi các dầm=> bản làm việc theo hai phương, có mômen theo hai phương. Tổng tĩnh tải và hoạt tải: q=0,49+0,18=0,67kg/m2. Nhịp tính toán: lt1=5,4-0,22=5,18m; lt1=3,6-0,22=3,38m; . Tra bảng ta có: q = 0,6; A1=B1=1; A2=B2=0,78 Thay vào phương trình: Giải pt ta tìm được: M1=262,957kg.m; M2=157,77kg.m; MA1=MB1=205,106kg.m; MA2=MB2=262,957kg.m b.Tính toán cốt thép. Các số liệu về vật liệu: Bêtông mác 250 có Rn=110kg/cm2; cốt thép AI có Ra=2100kg/cm2, bản dày h=10cm. Chọn ao=1,5cm cho mọi tiết diện, ho=12-1,5=10,5cm. Tính cho 1m dài b=100cm Với mômen dương M1=262,957kg.m ta có: . Ta chọn thép f6 a200 có Fa=1,42 cm2 Với mômen dương M2=157,77kg.m ta thấy mômen dương này nhỏ hơn mômen dương đã tính ở trên vì vậy ta đặt cốt thép giống như ở trên(Vì cốt thép ở trên được đặt như thép cấu Với mômen âm MA1=MB1=262,957kg.m Ta tính toán tương tự như với mô men dương và đặt cốt thép cấu tạo 3. Tính ô bản phòng vệ sinh.(Tính theo sơ đồ đàn hồi) Do yêu cầu cao đối với phòng vệ sinh về khả năng chống nứt ,do đó phân tích các ô bản này theo sơ đồ đàn hồi . Kích thước ô bản như sau: 1,95x3,6m. Tổng tĩnh tải và hoạt tải: q=913 kg/m2. Cắt bản ra dải rộng b=1m .Gọi M11 , M22 là mô men âm theo phương cạnh ngắn và cạnh dài .Còn M1 , M2 là mômen dương theo phương cạnh ngắn và dài . Nhịp tính toán: lt1=1,95m; lt1=3,6m; . Tra bảng với sơ đồ 9 SGK BTCT : m1=0,0192 k1=0,0415 m2=0,0056 k2=0,0122 Giá trị mô men : M1=m1.P1 M2=m2.P1 M11=k1.P1 M22=k2.P1 P là lực tập trung đặt giữa bản có giá trị : P=q.l1.l2=913.3,6.1,95=6409,26(Kg) Các trị số mô men: M1=0,0192.6409,26=123,05(Kgm) M11=0,0415.6409,26=265,98(Kgm) M1=0,0056.6409,26=35,89(Kgm) M11=0,0122.6409,26=78,19(Kgm) Tính thép theo phương cạnh ngắn : +Mômen dương : M=123,05 (Kgm) Sử dụng thép f6 Ta có Ra=Ra’=2700 Kg/cm2 Chọn lớp bảo vệ a=1,5 cm => ho=10,5 cm A= Tra bảng :g=0,9945 Diện tích cốt thép : Fa= Do Fa quá nhỏ => vậy ta đặt cốt thép theo cấu tạo 5f6( hay f6a200) +Mô men âm: M11=256.98(kgm) ho=10,5 cm A= Tra bảng :g=0,98824 Diện tích cốt thép : Fa= Chọn 5f6( hay f6a200 ;Fa=1,42cm2) Tính thép theo phương cạnh dài: +Mômen dương : M2=35,89Kgm + Mô men âm : M22 =78,19 Kgm Ta thấy M2=35,89Kgm < M1=123,05 Kgm Mà với M1=123,05 Kgm ta đã đặt thép theo cấu tạo dod lượng thép tính ra quá nhỏ . Vậy với M1 ta cũng đặt cốt thép theo cấu tạo f6a200 hay 5f6 trong 1m Hàm lượng cốt thép : mt =%= 0,137 %>0,1 % Kết quả các ô bản cụ thể được thể hiện trên các bảng biểu . chương : tính toán lõi thang máy Các vách cứng (tường ngang thẳng đứng ) được tính toán với tải trọng gió như các dầm công xôn ngàm vào nền đất. Coi lõi thang máy như thanh conxon ngàm vào mặt móng, chiều dài độ cứng của thanh conxon bằng chiều cao, độ cứng của lõi.Thanh conxon làm việc như cấu kiện chịu nén uốn đồng thời.Lấy sơ bộ thanh conxon ngàm ở cao trình ±0.0m. Giả thiết vách không bị biến dạng trượt và bỏ qua độ cứng chống xoắn thuần tuý của lõi.như vậy mỗi một phân tố của lõi bao gồm 2 thành phần ứng suất: -ứng suất pháp gây ra do lực dọc và mômen uốn; -úng suất tiếp gây ra do lực cắt: s= tyz=; txz= Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng ,đối với các vách cứng có tỷ số b/H<0,5 việc tính toán chính xác bằng cách áp dụng thêm các công cụ của lý thuyết đàn hồi với độ chính xác không lớn hơn 5%. Với công trình Nhà ở Linh Đàm ta có b/H= 22/280=0,07857<0,5 Số liệu tính toán Bê tông mác 250 có Rn>110 Kg/cm2 Ru = 8,3 Kg/cm2 Thép dùng cho lõi thang máy loại AII có Ra=2700Kg/cm2 Ao = 0,412 ;=0,58 Sơ đồ tính toán lõi : -Từ sơ đồ phân tải ta xác định tải trọng tác dụng lên lõi cầu thang : a. Tĩnh tải : *Tầng điển hình: Như vậy tải trọng sàn ở lưới cột có lõi này sẽ truyền một nửa xuống dầm khung và dầm dọc còn nửa còn lại sẽ truyền vào lõi thang máy và nó chịu khối lượng dầm -tường phần nằm trong vùng chịu tải Tổng tải trọng từ sàn truyền vào lõi : Ta qui về thành một lực tập trung đặt tại trung điêm đoạn FD: Ps =(1,8(5,1+1,85)+ 1,95.2,4+(5,1+1,85)2,4)0,12.0,49=1,925(T) Tổng tải trọng do hệ dầm truyền vào là : Pd=(0,18.(6,6.2+2,4+1,95)+0,33(5,1+1,95.3)2,5.0.22=3,725(T) Tổng tải trọng do hệ dầm sàn truyền vào lõi là : P= Ps+ Pd =1,925+3,725=5,65(T) *Tầng mái : Tổng tải trọng từ sàn truyền vào lõi : Ta qui về thành một lực tập trung đặt tại trung điêm đoạn FD: Ps =(1,8(5,1+1,85)+ 1,95.2,4+(5,1+1,85)2,4)0,12.0,4=1,5714(T) Tổng tải trọng do hệ dầm truyền vào là : Pd=(0,18.(6,6+2,4+1,95)+0,33(5,1+1,95.3)2,5.0.22=3,0714(T) Tổng tải trọng do hệ dầm sàn truyền vào lõi là : P= Ps+ Pd =1,5714+3,0714=4,6423(T) Tải trọng bản thân lõi : Tải trọng bản thân được qui về tại tâm lõi : Tại tầng 1: P1=((0,6.0,22+0,22.3,76)2+2,62.0,22)4,5.2,5=28.066(T) Tại tầng điển hình : Pn=((0,6.0,22+0,22.3,76)2+2,62.0,22)3,3.2,5=20,582(T) Vậy tải trọng do tĩnh tải đặt lên từng tầng lõi là : Tầng 1: P1=5,65+28.066=33,716(T) Tại tầng điển hình : P2=20,582+5,65=26,142(T) Tầng mái : P3=20,582+4,6423=25,2243(T) b. Hoạt tải : *Tầng điển hình Ph=0,3. (1,8(5,1+1,85)+ 1,95.2,4+(5,1+1,85)2,4)0.12=1,178(T) *Tầng mái : Ph=0,075. (1,8(5,1+1,85)+ 1,95.2,4+(5,1+1,85)2,4)0,12=0,2946(T) Ngoài những tải trọng tác dụng vào thang máy còn có tải trọng của người và tải trọng thiết bị tác dụng lên lõi .Những giá trị đó được lấy như sau : +Tải trọng của người :1tấn +Tải trọng của máy móc thiết bị : 1tấn ịPngoài =2 tấn và được coi là tải trọng bản thân của lõi c.Tải trọng ngang Khi tính toán nội lực do tải trọng ngang cho vách lõi ta quan niệm công trình làm việc như một công xôn ,ở đây thành phần mô men xoắn khá nhỏ cho nên ta bỏ qua thành phần này Tải trọng do gió truyền vào lõi :ta phân tải gió với độ cứng sau khi đã phân phối lại : -Trong đó EJxi là độ cứng chống uốn của lõi cần phân phối tải trọng ngang EJxi=5,67.106 (tm2) - rxi :Khoảng cách từ tâm cứng của lõi đến tâm cứng của công trình theo phương ox rxi=2,4m Thay vào (1) ta có : Ty: Tổng tải trọng ngang tác dụng lên diện tích mặt đón gió hình chữ nhật B ´ H = 28.8 ´ 27.6 = 749.88 (m2) Ta có bảng phân phối tải trọng gió vào lõi như : - Tầng 1, 2: Tầng Wđ Tđy 1 0.28 0.285 2 0.3 0.285 3 0.32 0.305 4 0.34 0.324 5 0.36 0.344 6 0.36 0.354 7 0.39 0.368 8 0.41 3.Xác định nội lực : Từ tải trọng như trên ta xác định nội lực tác dụng lên lõi thang máy như sau: Ta xác định tại tiết diện nguy hiểm nhất là tại chân thang máy : Mht1-1= 0,285x4,5+0,285x7,8+0,305x11,1+0,324x14,4+0,344x17,7+0,354x21+0,368x24,3 +0,184x27,6=39,1002(tm) Ntt1-1=25,2243+26,42x6+25,22+2=210,9643(T) Nht1-1=0,2946+1,178x7=8,5406(T) Qht1-1=0.285x2+0,305+0,324+0,344+0,354+0,368+0,184=2,449(T) Ta tổ hợp nội lực như sau: Tĩnh tải +0,9Hoạt tải +0,9 Gió M=0,9x39,1002=35,19018(Tm) N=210,9643+0,9.8,5406=218,650(T) Q=0,9x2,449=2,2041(T) 4.Tính toán cốt thép cho vách Để tính toán nội lực và ứng suất trong lõi ta dùng công thức của sức bền vật liệu s= t= Để tính S ta qui đổi tiết diện lõi thang máy về một tiết diện chữ I tương đương với các kích thước sau: ứng suất tiếp đạt giá trị cực đại tại điểm I của sườn tiết diện Diện tích cánh F1=2,62x0,22=0,5764(m2) Diện tích cánh F2=1,2x0,22=0,264(m2) Diện tích sườn :F3=0,44x2,76=1,2144(m2) Diện tích sườn phía trên đường trung hoà: F3t=0,44x1,278=0,56322(m2) Diện tích sườn phía dưới đường trung hoà: F3d=0,44x1,922=0,84568(m2) Sx=F1xy1+F3txy3t=0,5764x1,168+0,56322x0,529 Sx =0,97118(m3) t== Đối với mặt cắt của lõi ta phải tìm điểm có ứng suất pháp lớn nhất để tính ta nhận thấy rằng tại các điểm phía ngoài của mép cánh là điểm có ứng suất pháp lớn nhất Ta chọn cặp nội lực để tính toán như sau : M=35,19018tm; N=218,65 tấn ;Q=2,2041 tấn s== t===0,000081x2204,1=0,1795(Kg/cm2) Các ứng suất kéo chính trong vách cứng được tính toán với công thức sau: (Kg/cm2) (Kg/cm2) Ta có ứng suất kéo chính skch =10,33 Kg/cm2 lớn hơn trị số Rk=8,3 Kg/cm2 vì vậy ta đặt lưới cốt thép dưới dạng lưới cốt thép hàn . Diện tích tiết diện của thanh cốt thép trong lưới trên mỗi phương được xác định theo công thức : Trong đó : d : chiều dày vách lõi thang a : khảng cách các thanh cốt thép Rct :cường độ chịu kéo của cốt thép Do trong cấu tạo cốt thép đối với lõi TCVN198:1997 có yêu cầu đối với kể cả cốt thép thẳng đứng cũng như cốt thép nằm ngang :Đường kính cốt thép chọn không nhỏ hơn 10mm và không nhỏ hơn 0,1b .Phải đặt hai lớp lưới thép và hai lớp lưới thép này phải liên kết với nhau bằng các móc đai hình chữ s với mật độ 4 móc /m2.Khoảng cách giữa các cốt thép chọn ³200 với b< 300 Như vậy ta đặt cốt thép f22a200 Khi tính cốt thép thì quan niệm : toàn bộ ứng suất kéo đều do cốt thép chịu, Bêtông chịu ứng suất nén . Trong trường hợp ứng suất nén vượt quá cường độ Rn thì đặt cốt thép chịu nén. Do vách có tiết diện d = 220 nên xem điều kiện chống trượt của vách được thoả mãn. Tính toán lõi thang máy *************** Vật liệu: sử dụng vật liệu giống như vật liệu cột. Coi lõi thang máy như thanh conxon ngàm vào mặt móng, chiều dàI độ cứng của thanh conxon bằng chiều cao, độ cứng của lõi. Thanh conxon làm việc như cấu kiện chịu nén uốn đồng thời. Lấy sơ bộ thanh conxon ngàm ở cao trình ±0.0m. Giả thiết vách không bị biến dạng trượt và bỏ qua độ cứng chống xoắn thuần tuý của lõi.như vậy mỗi một phân tố của lõi bao gồm 2 thành phần ứng suất: -ứng suất pháp gây ra do lực dọc và mômen uốn; -úng suất tiếp gây ra do lực cắt: s= tyz=; txz= Xác định tảI trọng tác dụng vào lõi. + tảI trọng do gió + tảI trọng do trọng lượng bản thân + tảI trọng do phần sàn, cầu thang trong phạm vi chịu tảI của lõi + tảI trọng do thiết bị Cụ thể các loạI tảI trọng được tính toán như sau: TảI trọng thường xuyên TảI trọng do trọng lượng bản thân lõi TảI trọng này bao gồm tảI trọng phần thân lõi và phần trát: vữa trát 2 bên chiều dày 2d=0.03m. Tỷ lệ khối lượng giữa phần trát và bê tông lõi: =0.1276 Vậy khối lượng cả lõi so với phần bê tông gấp 1+0.1276=1.1276 TảI trọng một tầng đIún hình được chia thành phần có cửa và phần không cửa: p1=p11+p12 phần có cửa p11=HcF1gbt.1.1x1.1276 trong đó: Hc-chiều cao cửa F1-diện tích tiết diện giảm yếu F1=3x2.15x0.25+5.25x0.25x2-2x1.2x0.25 F1=1.6125+2.825-0.6=4.4375-0.6=3.8375 m2 vậy p112.5x3.8375x2.5x1.1x1.1276=29.75 T phần không cửa p12=(Ht-Hc).F2. gbt.1.1x1.1276 trong đó: Ht-chiều cao tầng, lấy trung bình 10 tầng là 3.42 m p12=(3.42-2.5)x4.4375x2.5x1.1x1.1276=12.66 T suy ra: p1=29.75+12.66=42.41 T Tổng tĩnh tảI do trọng lượng bản thân lõi thang máy là: P1=10p1=424.1 T TảI trọng do thiết bị Giả thiết thang máy mỗi cáI nặng 2000 kg, P2=2x2000=4000 kg TảI trọng do sàn truyền vào do dầm: có 2 dầm tựa lên lõi, tiết diện dầm (25x70) qd==4.72 T do sàn: ta coi như tảI phân bố đều trên diện tích tương ứng (6.2x9.5)m trừ phần lõi (2.4x5)m. qs=(6.1x9.5-2.4x5).q.1,1 Tầng máI: qm=(6.1x9.5-2.4x5)x0.684x1.1 qm=36 T Các tầng khác: qm=(6.1x9.5-2.4x5)x0.493x1.1 qm=26 T (Hệ số 1.1 kể đến tảI trọng của dầm thang, cốn thang…) Vậy tổng tảI trọng do sàn truyền vào là: P3=10x4.72+9x26+36=316 T TảI trọng tạm thời: gồm có ở sàn và cầu thang, lấy trung bình q=400kg/m2,tầng máI q=98kg/m2 P4=9x(61x9.5-2.4x5)x0.4+6.1x9.5x0.098=227 T TảI trọng gió Theo như phần phân phối tảI trọng ngang, tảI trọng gió tác dụng vào lõi Tlõi=0.1144xTy. -Từ z=0-z=7.8m T=0.1144x(3739.2+2804.4)=748.6kg/m -Từ z=7.8-z=17.7 T=0.1144x(4139.3+3104.47)=826.7kg/m -Từ z=17.7-z=27.6 T=0.1144x(4481+3360.79)=897kg/m -Tư z=27.6-z=34.2 T=0.1144(4674+3505.5)=935.7kg/m Tính toán nội lực ứng suất trong lõi Vì đã không tính đến khả năng chịu xoắn thuần tuý của lõi nên úng suất tại các đIểm trên tiết diện của lõi chỉ gồm ứng suất pháp do lực dọc và mômen; ưngs suất tiếp do lực cắt. Việc tính toán cho các mặt cắt khác nhau được tiến hành tính toán giống nhau về nguyên tắc và quá trình tính toán, do vậy để giảm khối lượng tính toán ta chỉ tính toán cho mặt cắt có giá trị nội lực lớn nhất tạI mặt móng. TạI cao trình mặt móng ta có: Nội lực Mômen: M=0.826x9.9x(7.8+4.95)+0.897x9.9x(17.7+4.95)+ 0.935x6.6x(27.6+3.3) M=518.8 Tm Lực cắt: Q=0.748x7.8+0.826x9.9+0.897x9.9+0.935x6.6 Q=29 T Lực dọc: -Do tảI trọng thường xuyên: Nt=P1+P2+P3=424.1+0.4+316=741 T -Do hoạt tảI:Nh=227 T ứng suất + ứng suất pháp: Hoạt tảI gây ra ứng suất nén trong lõi, vì vậy nó sẽ làm giảm ứng suất kéo chính, do vậy khi tính ứng suất kéo ta bỏ qua thành phần của hoạt tải. Công thức tính ứng suất pháp: Do lực dọc: Do mômen: Với F diện tích tiết diện không trừ đI ô cửa, F=4.44m2 Các lực dọc gây ra ứng suất pháp đều trên toàn tiết diện. Tĩnh tảI: stĩnh==-167T/m2=-16.7kg/cm2 Hoạt tảI: shoạt ==-51.15T/m2=-5.115kg/cm2 Khi gió thổi từ tráI qua phảI hoặc từ phảI qua tráI đều sinh ra mômen M=518.8Tm. sgió = Qui đổi tiêt diện của lõi thành tiết diện chữ I có: Chiều dày bụng db=3d=3x250=750 Chiều dày cánh dc=d=250 Bề rộng cánh b1=5000+250=5250 b2=1600+2x700=3000 Chiều cao tiết diện h=2400+250=2650 Xác định hệ trục quán tính chính trung tâm: Toạ độ trọng tâm tiết diện: yc== yc=1.3837 m Vậy toạ độ trọng tâm tiết diện C(0; 1.1378) Jx=+1.38372x0.25x3.0++0.25x5.25x1.01632++0.18372x0.75x2.15 Jx=3.478 m4 Khi gió thổi theo chiều dương trục y, ứng suất kéo lớn nhất tạI đIểm có toạ độ y=-1.3873-0.25/2=-1.6337m s1 ==x1.6337=243.7 T/m2 ứng suất nén lớn nhất s1 ==x(2.65-1.6337)=151.6 T/m2 Khi gió thổi theo chiều ngược lạI, ứng suất tạI các vị trí sẽ đổi dấu kéo thành nén và ngược lại. Vậy ứng suất kéo lớn nhất do gió gây ra là: skg=24.4 kg/cm2 ứng suất nén lớn nhất do gió gây ra là: sng=15.16 kg/cm2 + ứng suất tiếp: sinh ra do lực cắt. Công thức tính ứng suất tiếp: t= Trong đó: bc-bề rộng thực hoặc bề rộng phân bố ứng suất tiếp bc=0.25 với phần cánh bc=0.75 với phần bụng Sxc-mômen tĩnh của phần diện tích tiết diện giới hạn bởi bề rộng b đI qua đIểm tính ứng suất Jx-mômen quán tính của toàn tiết diện, Jx=3.478 m4 Qy-lực cắt tính toán, Qy=29T Các giá trị tính toán được ghi trên hình ứng suất nén chính là úng suất trên mặt chính. Mặt chính tạI một đIểm là mặt cắt đI qua đIểm đó và trên mặt cắt đó không có thành phần của ứng suát tiếp. Xét một phân tố hình lăng trụ tam giác tạI một đIểm trên cặt cắt đang xét. Phân tố có mặt nghiêng song song với trục ox,một mặt đứng và một mặt ngang vuông góc với trục oy,oz. Phân tố được vẽ trên mặt phẳng yoz với các ứng suất như hình vẽ sau: Theo tính toán của môn Sức bền vật liệu, ứng suất chính là ứng suất cực trị khi đó ứng suất tiếp=0. ứng suất chính sẽ có giá trị là: smax= Với s=sgió-stĩnh =24.4-16.7=7.7 kg/cm2 t=4.433 kg/cm2 smax ==9.72 kg/cm2 skc=smax=9.72 kg/cm2 tg2a==1.15 đ 2a=49o ; a=24.5o smax =9.72 kg/cm2>Rk=8.8 kg/cm2. Tuy nhiên độ chênh không lớn lắm, do đó ta có thể đặt cốt thép theo cấu tạo mà không cần tính toán. Tương tự ta cũng có úng suất nén chính: snc=- Trong đó: s=sgió+stĩnh +shoạt =24.4+16.7+5.115=46.215 kg/cm2 snc=-=-46.63 kg/cm2 tg2a==0.19 đ 2a=10.76o ; a=5.4o Góc a nhỏ nên ta coi như phương của ứng suất nén chính trùng với phương của úng suất nén. snc=46.63 kg/cm2<Rn=110kg/cm2 nên ta không cần tính cốt thép chịu nén và bê tông cũng không bị ép vỡ. Nhận xét: khi gió thổi theo phương trục x sẽ gâynguy hiểm cho các vách song song với trục x.tuy nhiên không nguy hiểm bằng các vách song song với trục oy vì một cách định tính sau: -Ta có Jy>Jx tạI các mặt cắt Jy==3.65>Jx=3.478 - TảI trọng gió theo phương ox nhỏ hơn tảI trọng gió theo phương oy vì diện tích đón gió nhỏ hơn.