Hệ kết cấu khung bê tông cốt thép

CHƯƠNG 6: HỆ KẾT CẤU KHUNG BTCT 6.1. Phân tích hệ chịu lực của công trình: 6.1.1. Chọn hệ kết cấu chịu lực: - Công trình có kích thước L × B = (42m × 21.8m) và có chiều cao H = 38.6m. - Ta có tỷ số: kích thước phương ngang và dọc lệch không nhiều nên hệ kết cấu khung của công trình làm việc theo không gian. Khi tính toán nội lực ta phải tính theo sự làm việc không gian của hệ kết cấu. - Trong hệ kết cấu khung thì các cấu kiện chịu lực chính là dầm và cột. Sàn chỉ là cấu kiện tiếp nhận tải trọng đứng truyền vào dầm từ đó truyền vào cột. Bên cạnh đó sàn còn làm cho độ cứng của công trình theo phương ngang được tăng lên từ đó làm tăng thêm khả năng chịu tải gió, động đất của công trình. - Sơ đồ tính là trục của dầm và cột theo hai phương, liên kết giữa cột và móng là liên kết ngàm, liên kết giữa cột và dầm theo hai phương là liên kết nút cứng tạo thành hệ khung không gian có khả năng tiếp nhận tải trọng ngang, dọc và thẳng đứng tác động vào công trình. - Vị trí cột ngàm với móng tại mặt trên của móng, khi tính khung để thiên về an toàn ta bỏ qua đà kiềng. 6.1.2. Trình tự tính toán: - Xác định tải trọng đứng tác dụng lên sàn (gồm tĩnh tải và hoạt tải). - Xác định tải trọng gió. - Đem các giá trị đã xác định đặt lên khung để tính toán tìm nội lực. - Lấy tổ hợp nguy hiểm để tính toán và chọn thép bằng EXCEL. 6.1.3. Chọn vật liệu sử dụng cho khung: - Bê tông Mác 300 có: Rn = 130 daN/cm2. Rk = 10 daN/cm2. Eb = 2.9×105 daN/cm2. - Thép sử dụng: AII có: Ra = Ra’= 2800 daN/cm2. Ea = 2.1×106 daN/cm2. AI có: Ra = Ra’= 2300 daN/cm2. Ea = 2.1×106 daN/cm2. Rađ = 1800 daN/cm2. 6.2. Chọn sơ bộ tiết diện khung: - Do hệ chịu lực của nhà là hệ kết cấu siêu tĩnh nên nội lực trong khung không những phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu, tải trọng mà còn phụ thuộc vào độ cứng của các cấu kiện. Do đó cần phải xác định sơ bộ kích thước tiết diện các phần tử trong khung. 4.2.1. Chọn tiết diện dầm: - Chọn kích thước dầm theo công thức kinh nghiệm sau: (L – nhịp dầm) - Kết hợp với yêu cầu kiến trúc ta chọn kích thước các dầm như sau: + Nhịp L = 9m. Chọn b×h = (350mm×800mm). + Nhịp L = 6m. Chọn b×h = (200mm×500mm). + Nhịp L = 3.8m. Chọn b×h = (350mm×500mm). Dầm consol: L = 1.4m. Chọn b×h = (200mm×400mm). Dầm consol: L = 1.8m. Chọn b×h = (350mm×400mm). Dầm môi: L = 6.4m. Chọn b×h = (200mm×500mm). L = 6m. Chọn b×h = (200mm×500mm). - Dầm đỡ hồ nước (đã chọn trong Chương 3: Tính toán hồ nước mái): dầm theo phương cạnh 6m (250mm×500mm) và dầm theo phương cạnh 3.8m(200mm×400mm). - Dầm chiếu nghỉ cầu thang (đã chọn trong Chương 2: Tính toán cầu thang điển hình): là (200mm×300mm). - Trọng lượng bản thân dầm: + Dầm 350×800: 0.35 × (0.8 – 0.1) × 2500 × 1.1 = 673.75 daN/m. + Dầm 350×500: 0.35 × (0.5 – 0.1) × 2500 × 1.1 = 385 daN/m. + Dầm 350×400: 0.35 × (0.4 – 0.1) × 2500 × 1.1 = 288.75 daN/m. + Dầm 200×400: 0.2 × (0.4 – 0.1) × 2500 × 1.1 = 165 daN/m. + Dầm 200×500: 0.2 × (0.5 – 0.1) × 2500 × 1.1 = 220 daN/m. 6.2.2. Chọn tiết diện cột: - Chọn tiết diện cột sơ bộ theo diện tích truyền tải từ sàn xuống cột. - Xác định sơ bộ lực dọc truyền lên cột bằng cách lấy tải trọng từ sàn truyền xuống mỗi cột theo diện truyền tải. Gọi diện tích truyền tải tầng thứ i là . Tải trọng tính toán truyền lên cột trong phạm vi diện truyền tải gồm có: tổng tải trọng tác dụng lên sàn , trọng lượng bản thân dầm dọc và dầm ngang . - Lực dọc tác dụng lên chân cột của một tầng bất kì đang xét: Ni = qs × Ss + gd 6.2.2.1. Tính nội lực cột: Tính tiết diện cột: - Tiết diện cột thay đổi sau 3 tầng, do đó lực dọc cột được tính như sau: - Tổng lực dọc tác dụng lên chân cột của tầng bất kì đang xét: - Sơ đồ tính lực cột: Sơ đồ tính nội lực cột. - Chọn sơ bộ tiết diện cột theo công thức: - Trong đó: + k =1 + Fc : diện tích tiết diện cột. + N : lực nén tính toán dưới cùng của đoạn cột đó. + Rn = 130 daN : cường độ chịu nén tính toán của bê tông. Khung trục 3: Cột biên: Tải trọng truyền xuống cột của tầng mái: Diện tích sàn truyền tải xuống cột tầng mái +Tĩnh tải: qtt = 386.2 daN/m2. + Hoạt tải: qht = 75 × 1.3 = 97.5 daN/m2. + Trọng lượng dầm: gd = 673.75 ×4.5 + 220 × 12 = 5671.875 daN. + Diện tích sàn: S = 6 × 4.5 =27 m2. N = (qtt +qht) × S + gd = (386.2 + 97.5) × 27 + 5671.875=18731.775 daN. + Tải trọng truyền xuống cột của tầng 1,2,3…9. Diện tích sàn truyền tải xuống cột tầng1,2,3…9. + Tĩnh tải: qtt = 386.2 daN/m2. + Hoạt tải: + Phòng ngủ: qht = 150 × 1.3 = 195 daN/m2. + Ban công: qht = 200 × 1.2 = 240 daN/m2. + Hoạt tải truyền xuống sàn: ght = 195 × (6 × 4.5) + 240 × (6 × 1.8) = 7857 daN. + Trọng lượng dầm: gd = 673.75 × 4.5 + 220 × 18 + 288.75 × 1.8 = 7511.625 daN + Diện tích sàn: S = 6 × 6.3 =37.8 m2. N = qtt × S + ght + gd = 386.2 × 37.8 + 7857 + 7511.625 = 29966.985 daN. - Tải trọng truyền xuống cột của tầng trệt, tầng lửng và tầng hầm: Diện tích sàn truyền tải xuống cột tầng trệt, lửng và hầm. + Tĩnh tải: qtt = 386.2 daN/m2. + Hoạt tải: qht = 150 × 1.3 = 195 daN/m2. + Trọng lượng dầm: gd = 673.75 × 4.5 + 220 × 12 = 5671.875 daN. + Diện tích sàn: S = 6 × 4.5 =27m2. N = (qtt + ght) × S + gd = (386.2 + 195) × 27 + 5671.875 = 21364.275 daN. Cột giữa : - Tải trọng truyền xuống cột của tầng mái: Hình 4.6_Diện tích sàn truyền tải xuống cột tầng mái. + Tĩnh tải: qtt = 386.2 daN/m2. + Hoạt tải: qht = 75 × 1.3 = 97.5 daN/m2. + Trọng lượng dầm: gd = 673.75 × 4.5 + 220 × 15 + 385 x 1.9 = 7063.375 daN. + Diện tích sàn: S = 6 × 6.4 = 38.4 m2. N = (qtt + qht) × S + gd = (386.2+ 97.5) × 38.4 + 7063.375 = 25637.5 daN. - Tải trọng truyền xuống cột của tầng 1, 2, 3…9. Diện tích sàn truyền tải xuống cột tầng 1, 2, 3…9. + Tĩnh tải: qtt = 386.2 daN/m2. + Hoạt tải: Hành lang: qht = 300 × 1.2 = 360 daN/m2. Cầu thang: qht = 300 × 1.2 = 360 daN/m2 Phòng ngủ: qht = 150 × 1.3 = 195 daN/m2. + Hoạt tải truyền xuống sàn: ght = 195 × (3 × 4.5+ 3 × 2) + 360 × (6 × 1.9 + 2.5 × 3) = 10606.5 daN. + Trọng lượng dầm: gd = 673.75 × 4.5 + 220 × 15 + 385 × 1.9 = 7063.375 daN. + Diện tích sàn: S = 6 × 6.4= 38.4 m2. N = qtt × S + ght + gd = 386.2 × 38.4 + 10606.5 + 7063.375 = 32499.9 daN. - Tải trọng truyền xuống cột của tầng trệt, tầng lửng và tầng hầm: Diện tích sàn truyền tải xuống cột tầng trệt, lửng và hầm. + Tĩnh tải: qtt = 386.2 daN/m2. + Hoạt tải: : Hành lang: qht = 300 × 1.2 = 360 daN/m2. Cầu thang: qht = 300 × 1.2 = 360 daN/m2 Phòng ngủ: qht = 150 × 1.3 = 195 daN/m2.S + Hoạt tải truyền xuống sàn: ght = 195 × (3 × 4.5+ 2.5 × 3) + 360 × (6 × 1.9 +2 x 3) = 10359 daN. + Trọng lượng dầm: gd = 673.75 ×4.5 + 220 × 15 + 385× 1.9 = 7063.4 daN. + Diện tích sàn: S = 6 × 6.4 = 38.4m2. N = qtt × S + ght + gd = 386.2 × 38.4 + 10359 + 7063.4 =32252.5 daN. Bảng tính tiết diện cột: Cột Tầng tính toán Lực nén (daN) DT tính toán (cm2) Tiết diện cột chọn (cm2) DT cột chọn (cm2) Cột khung trục 3 Cột biên Tầng hầm →lửng 322560.5 2481.235 40 × 65 2600 Tầng 1→3 258467.65 1988.213 40 × 55 2200 Tầng 4→6 168566.7 1296.667 35 × 45 1575 Tầng 7→ mái 78665.745 605.1211 35 ×35 1225 Cột giữa Tầng hầm →lửng 382394.2 2941.494 50 × 60 3000 Tầng 1→3 285636.7 2197.205 40 × 55 2200 Tầng 4→6 188137 1447.208 35 × 45 1575 Tầng 7→ mái 90637.3 697.21 35 × 35 1225 Kích thước tiết diện dầm cột khung trục 3 6.3.Xây dựng mô hình tính toán trong ETABS: - Các kết cấu bao che khác như tường, lan can, cầu thang, mái ngói,… được chuyển thành tĩnh tải tác dụng lên khung. - Kích thước của mô hình ta lấy bằng kích thước giữa hai trục của cột, chiều cao tầng tính toán lấy bằng chiều cao tầng của công trình. . Mô hình kết cấu công trình trong ETABS 6.4. Tải trọng tác dụng lên khung: 6.4.1. Tĩnh tải: - Tĩnh tải tác dụng lên khung bao gồm: trọng lượng bản thân các dầm, cột, các lớp cấu tạo sàn, tường bao che… 6.4.1.1. Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn: - Các phòng chức năng: phòng khách, phòng ngủ, bếp,… Sàn phòng vệ sinh do sử dụng biện pháp chống thấm là dùng lớp chống thấm TU (Black) có khối lượng tiêu chuẩn là 1.6 kg/m2, do khối lượng này nhỏ nên ta bỏ qua và lấy tĩnh tải cấu tạo các lớp cấu tạo sàn vệ sinh bằng với các phòng chức năng. Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn phòng chức năng. Cấu tạo các lớp sàn n Gạch Ceramic 2000 8 1.1 16 17.6 Lớp vữa lót 1800 25 1.3 45 58.5 Sàn BTCT 2500 100 1.1 250 275 Lớp vữa trát 1800 15 1.3 27 35.1 Tổng 338 386.2 _Sàn mái: Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn sân thượng Các lớp cấu tạo n Đan BTCT cách nhiệt 2500 80 1.1 200 220 Vữa tạo độ dốc #75 1800 40 1.3 72 93.6 Lớp vữa trát, #75 1800 15 1.3 27 35.1 Lớp chống thấm TU (Black) 1.2 1.6 1.9 Tổng 300.6 350.6 .4.1.2. Trọng lượng tường xây quy thành tải phân bố tác dụng lên sàn: - Trong Chương 1: Tính toán sàn tầng điển hình ta đã tính được các tải tường phân bố đều lên các ô bản sàn tầng điển hình. 6.4.1.3. Trọng lượng tường xây trên dầm: - Theo như chức năng làm sử dụng của công trình là nhà chung cư căn hộ. Để bảo đảm cách nhiệt, cách âm ta chọn tường biên dày 200mm; tường ngăn dày 100mm. +Tải phân bố lên dầm của tường biên: daN/m +Tải phân bố lên dầm của tường ngăn: daN/m 6.4.1.4. Tải do cầu thang truyền vào dầm: - Giá trị tải phân bố tác dụng lên dầm: + Cầu thang CT (đã tính ở Chương 3): daN/m 6.4.1.5. Trọng lượng hồ nước: Q = 44640 daN. - Tải trọng hồ nước truyền xuống 4 cột: 6.4.1.6. Tải trọng thang máy: R2 = 4400 daN. - Tải trọng thang máy truyền xuống 2 cột: R1 = 4050 daN. - Tải trọng thang máy truyền xuống 2 cột: 6.4.1.1. Áp lực đất tầng hầm: - Bỏ qua vì ta xem các tường chắn làm việc độc lập đã chịu hết tải này. 6.4.2.Hoạt tải: Theo bảng 3 TCVN 2737 – 1995 6.4.2.1.Hoạt tải sàn: - Tùy theo chức năng của các ô sàn mà ta có các loại sau: Bảng 1.2: Hoạt tải tác dụng lên sàn STT Loại sàn ptc (daN/m2) n ptt (daN/m2) 1 Phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn, vệ sinh 150 1.3 195 2 Ban công 200 1.2 240 3 Hành lang,sảnh 300 1.2 360 4 Kiốt, phòng sinh hoạt cộng đồng 400 1.2 480 5 Garage tầng hầm 500 1.2 600 6.4.2.2. Hoạt tải sửa chữa mái: 6.4.2.2. Gió tĩnh: Theo TCVN 2737 - 1995: - Vì công trình có độ cao < 40m nên không tính tải của phần gió động mà chỉ tính phần tác dụng của gió tĩnh. - Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió ở độ cao zj so với mặt đất được xác định theo tính theo công thức: -Trong đó: + C: hệ số khí động được lấy như sau: Phía đón gió: C = +0.8 Phía hút gió: C = -0.6 + n: hệ số tin cậy, n= 1.2 + k – hệ số tính đến sự thay đổi độ cao của áp lực gió, k thay đổi theo từng tầng (tra theo Bảng 5 trong TCVN 2737 – 1995). + Công trình nằm tại Thành phố Hồ Chí Minh nên nằm trong vùng áp lực gió II.A, có áp lực gió tiêu chuẩn là 95 daN/m2. Theo mục 6.4.1 TCVN 2737_1995: khu vực nằm trong vùng A là vùng chịu ảnh hưởng của bão là yếu nên áp lực gió sẽ được giảm đi 12 daN/m2 _Áp lực gió tiêu chuẩn tác dụng lên công trình là: . - Áp lực gió thay đổi tăng dần theo độ cao. Để đơn giản trong tính toán ta xem trong khoảng chiều cao mỗi tầng áp lực gió phân bố đều. Khi tính toán nội lực khung tải trọng gió được truyền vào dầm bằng cách nhân thành phần tĩnh của tải trọng gió với chiều cao truyền tải hai bên dầm. - Ta xét áp lực gió ở độ cao từ sàn tầng trệt (cao trình: +2.5m). Bảng áp lực gió tính toán Sàn Độ cao k Cột tầng WđóndaN/m2 WhútdaN/m2 Tầng lửmg 2.5 1.0 Tầng triệt 79.68 59.76 1 5 1.07 Tầng lửng 85.26 63.94 2 8.4 1.15 1 91.63 68.72 3 11.8 1.2 2 95.62 71.71 4 15.2 1.24 3 98.80 74.10 5 18.6 1.28 4 101.99 76.49 6 22 1.31 5 104.38 78.29 7 25.4 1.33 6 105.97 79.48 8 28.8 1.36 7 108.36 81.27 9 32.2 1.38 8 109.96 82.47 Tầng mái 35.6 1.40 9 111.55 83.66 - Ap lực gió tác dụng lên khung trục là: . B: bề rộng đón gió của khung Gió đón theo phương x Cột tầng Khung trục A và D Khung trục B và C B qđón(daN/m) B qđón(daN/m) Tầng triệt 4.5 358.56 6.4 509.95 Tầng lửng 4.5 383.67 6.4 545.66 1 4.5 412.335 6.4 586.43 2 4.5 430.29 6.4 611.97 3 4.5 444.6 6.4 632.32 4 4.5 458.955 6.4 652.74 5 4.5 469.71 6.4 668.03 6 4.5 476.865 6.4 678.21 7 4.5 487.62 6.4 693.50 8 4.5 494.82 6.4 703.74 9 4.5 501.975 6.4 713.92 Gió hút theo phương x Cột tầng Khung trục A và D Khung trục B và C B qhútdaN/m B qhútdaN/m Tầng triệt 4.5 268.92 6.4 382.46 Tầng lửng 4.5 287.73 6.4 409.22 1 4.5 309.24 6.4 439.81 2 4.5 322.70 6.4 458.94 3 4.5 333.45 6.4 474.24 4 4.5 344.21 6.4 489.54 5 4.5 352.31 6.4 501.06 6 4.5 357.66 6.4 508.67 7 4.5 365.72 6.4 520.13 8 4.5 371.12 6.4 527.81 9 4.5 376.47 6.4 535.42 Gió đón theo phương y Cột tầng Khung trục 1 và 8 Khung trục 2,3,4,5,6 và 7 B qđóndaN/m B qđóndaN/m Tầng triệt 3 239.04 6 478.08 Tầng lửng 3 255.78 6 511.56 1 3 274.89 6 549.78 2 3 286.86 6 573.72 3 3 296.4 6 592.8 4 3 305.97 6 611.94 5 3 313.14 6 626.28 6 3 317.91 6 635.82 7 3 325.08 6 650.16 8 3 329.88 6 659.76 9 3 334.65 6 669.3 Gió hút theo phương y Cột tầng Khung trục 1 và 8 Khung trục 2,3,4,5,6 và 7 B qhútdaN/m B qhútdaN/m Tầng triệt 3 179.28 6 358.56 Tầng lửng 3 191.82 6 383.64 1 3 206.16 6 412.32 2 3 215.13 6 430.26 3 3 222.3 6 444.6 4 3 229.47 6 458.94 5 3 234.87 6 469.74 6 3 238.44 6 476.88 7 3 243.81 6 487.62 8 3 247.41 6 494.82 9 3 250.98 6 501.96 6.5. Các trường hợp tải trọng và cấu trúc tổ hợp: 6.5.1. Các trường hợp tải trọng: Trường hợp 1: Tĩnh tải chất đầy. Trường hợp 2: Hoạt tải cách tầng 1. Trường hợp 3: Hoạt tải cách tầng 2. Trường hợp 4: Hoạt tải cách dãy 1 theo phương. Trường hợp 5: Hoạt tải cách dãy 2 theo phương. Trường hợp 6: Hoạt tải cách dãy 1 theo phương. Trường hợp 7: Hoạt tải cách dãy 2 theo phương. Trường hợp 8: Tải trọng gió theo phương x: (đẩy +hút). Trường hợp 9: Tải trọng gió theo phương -x: (hút +đẩy). Trường hợp 10: Tải trọng gió theo phương y: (đẩy +hút) Trường hợp 11: Tải trọng gió theo phương-y: (hút +đẩy). Tĩnh tải chất đầy Hoạt tải cch tầng lẽ Hoạt tải cch tầng chẳn Hoạt tải cách dãy 1 theo phương. Hoạt tải cách dãy 2 theo phương. Hoạt tải cách dãy 1 theo phương. Hoạt tải cách dãy 2 theo phương - TH8: Gió X Tải trọng gió theo phương x: (đẩy +hút). Tải trọng gió theo phương trừ x: (đẩy +hút). Tải trọng gió theo phương y: (đẩy +hút) Tải trọng gió theo phương trừ y: (hút +đẩy). 6.5.2. Cấu trúc tổ hợp: BẢNG TỔ HỢP TẢI TRỌNG Tổ hợp Trường hợp tải trọng Hệ số tổ hợp 1 1 + 2 1 + 1 2 1 + 3 1 + 1 3 1 + 4 1 + 1 4 1 + 5 1 + 1 5 1 + 6 1 + 1 6 1 + 7 1 + 1 7 1 + 2 + 8 1 + 0.9 + 0.9 8 1 + 2 + 9 1 + 0.9 + 0.9 9 1 + 2 + 10 1 + 0.9 + 0.9 10 1 + 2 + 11 1 + 0.9 + 0.9 11 1 + 3 + 8 1 + 0.9 + 0.9 12 1 + 3 + 9 1 + 0.9 + 0.9 13 1 + 3 + 10 1 + 0.9 + 0.9 14 1 + 3 + 11 1 + 0.9 + 0.9 15 1 + 4 + 8 1 + 0.9 + 0.9 16 1 + 4 + 9 1 + 0.9 + 0.9 17 1 + 4 + 10 1 + 0.9 + 0.9 18 1 + 4 + 11 1 + 0.9 + 0.9 19 1 + 5 + 8 1 + 0.9 + 0.9 20 1 + 5 + 9 1 + 0.9 + 0.9 21 1 + 5 + 10 1 + 0.9 + 0.9 22 1 + 5 + 11 1 + 0.9 + 0.9 23 1 + 6 + 8 1 + 0.9 + 0.9 24 1 + 6 + 9 1 + 0.9 +0.9 25 1 + 6 + 10 1 + 0.9 + 0.9 26 1 + 6 + 11 1 + 0.9 + 0.9 27 1 + 7 + 8 1 + 0.9 + 0.9 28 1 + 7 + 9 1 + 0.9 + 0.9 29 1 + 7 + 10 1 + 0.9 + 0.9 30 1 + 7 + 11 1 + 0.9 + 0.9 31 1 + 2 + 3 + 8 1 + 0.9+0.9+0.9 32 1 + 2 + 3 + 9 1 + 0.9+0.9+0.9 33 1 + 2 + 3 + 10 1 + 0.9+0.9+0.9 34 1 + 2 + 3 + 11 1 + 0.9+0.9+0.9 6.6. Tính toán các phần tử khung: 6.6.1. Lý thuyết tính toán phần tử khung : 6.6.1.1. Cấu kiện chịu uốn (Dầm) : - Diện tích cốt thép trong cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật tính theo các công thức sau: - Trong đó: M – giá trị momen tại tiết diện cần tính cốt thép, daNm; b, h – chiều rộng và chiều cao của tiết diện, cm; h0 – chiều cao làm việc của tiết diện, , với a là khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép, cm; Rn – cường độ chịu nén tính toán của bê tông daN/cm2; Ra – cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép daN/cm2. a0 =0.42 – tra trong “Sổ tay thực hành KẾT CẤU CÔNG TRÌNH”-Vũ Mạnh Hùng - Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép: 0.05%££ a)Tính toán cốt đai: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: Þ không cần phải thay đổi tiết diện, ngược lại phải thay đổi tiết diện cho hợp lý. Trong đó: đối với bêtông #400 trở xuống. - Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông: Þ bêtông đủ khả năng chịu lực cắt nên không cần tính toán cốt đai, chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo, ngược lại phải tính cốt đai. Trong đó đối với dầm. Khoảng cách cốt đai tính toán: Khoảng cách cốt đai cực đại: - Khoảng cách cấu tạo: + Trên đoạn dầm gần gối tựa(đoạn L/4): Khi Þ Khi Þ + Trên đoạn còn lại ở giữa dầm (đoạn L/2): Khi Þ - Sau khi tính được khoảng cách cốt đai (utt, uct,umax) khoảng cách thiết kế phải lấy nhỏ hơn hoặc bằng giá trị bé nhất trong số các giá trị ở trên. b)Tính cốt treo: - Ngay vị trí dầm phụ kê lên dầm chính phải gia cố thêm cốt treo. - Lực dầm phụ truyền lên dầm chính là N. - Diện tích cốt treo cần thiết là: (cm2) - Số cốt treo là: (đai) Chọn số đai n - Bề rộng để bố trí cốt treo là: Str = bd +2h1 (mm) - Khoảng cách các cốt treo: (mm) (Xem chi tiết cấu tạo khung và bố trí cốt thép khung trong bản vẽ) 6.6.1.2. Cấu kiện chịu nén (Cột): Do cột làm việc theo 2 phương, nên ta tính thép cho từng phương. Từ nội lực trong khung, ta chọn các cặp nội lực sau để tính thép cho từng phương: Nmax, Mtư Mmax, Ntư Trình tự tính toán: Độ lệch tâm: - Độ lệch tâm: - Độ lệch tâm ngẫu nhiên: - Độ lệch tâm tính toán: - Độ lệch tâm giới hạn: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc: - Mô men quán tính của tiết diện bê tông: - Giả thiết hàm lượng cốt thép là mt - Mô men quán tính của tiết diện cốt thép: - Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm eo: + Khi : + Khi : + Khi : - Chiều dài tính toán: Trong đó: m – hệ số phụ thuộc vào liên kết 2 đầu cột ; H – chiều cao của 1 tầng. - Lực nén tới hạn: - Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc: Tính toán cốt thép cột: - Độ lệch tâm tính toán: - Chiều cao vùng bê tông chịu nén: + Nếu : tính theo lệch tâm lớn Nếu thì: Nếu thì: + Nếu : tính theo lệch tâm bé, tính lại chiều cao vùng bê tông chịu nén theo công thức: Nếu thì: Nếu thì: - Cốt thép được tính theo công thức: - Kiểm tra hàm lượng cốt thép . 6.6.2. Tính toán cốt thép cho các dầm và cột trong khung: - Chọn cặp nội lực để tính toán: + Đối với dầm: ta sử dụng kết quả nội lực của trường hợp tổ hợp bao của tất cả các trường hợp tổ hợp nội lực vì đây là trường hợp nguy hiểm nhất của dầm trong quá trình làm việc. + Đối với cột: chọn các cặp nội lực của tất cả các combo: (Nmax; Mtư), (Mmax; Ntư) để tính toán cốt thép cột. - Lập bảng tính Excell dựa vào Lý thuyết tính toán các phần tử khung đã nêu ở trên ta được kết quả sau: Kết quả tính toán cốt thép dầm:Chọn a = 4 cm. Phần tử dầm-cột khung trục 3 Bảng tính thép dầm khung trục 3 Bảng tính thép dầm khung trục 3 (tầng 1,2) Thứ tự Tên cấu kiện Phầntử Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fa (chịu M+) Fa (chịu M-) Fa Fa’ 1 nhịp AB B32 10.67 -15.1 3 Þ18+2 Þ16 (11.65) 3 Þ20+2 Þ24 (18.45) B33 10.56 0 3 Þ18+2 Þ16 (11.65) 3 Þ20 (9.41) B34 6.59 -17.69 3 Þ18+2 Þ16 (11.65) 3 Þ20+2 Þ24 (18.45) 2 nhịpBC B35 3.35 -7.09 3 Þ14 (4.61) 3 Þ20 (9.41) B36 3.34 -7.09 3 Þ14 (4.61) 3 Þ20 (9.41) 3 Nhịp CD B37 6.59 -17.68 3 Þ18+2 Þ16 (11.65) 3 Þ20+2 Þ24 (18.45) B38 10.56 0 3 Þ18+2 Þ16 (11.65) 3 Þ20 (9.41) B39 10.67 -15.11 3 Þ18+2 Þ16 (11.65) 3 Þ20+2 Þ24 (18.45) Bảng tính thép dầm khung trục 3 (tầng3, 4.5.6) Thứ tự Tên cấu kiện Phầntử Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fa (chịu M+) Fa (chịu M-) Fa Fa’ 1 Ban công 1.8(trụcA) B31 0.19 -6.34 2 Þ14 (3.08) 3 Þ20 (9.41) 2 nhịp AB B32 12.15 -15.35 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ22+3 Þ20 (17.01) B33 12.23 0 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 3 Þ20 (9.41) B34 8.15 -16.22 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ22+3 Þ20 (17.01) 3 nhịpBC B35 1.43 -8.66 3 Þ14 (4.61) 3 Þ20 (9.41) B36 1.43 -8.66 3 Þ14 (4.61) 3 Þ20 (9.41) 4 Nhịp CD B37 8.15 -16.22 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ22+3 Þ20 (17.01) B38 12.23 0 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 3 Þ20 (9.41) B39 12.35 -15.36 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ22+3 Þ20 (17.01) 5 Ban công 1.8 (trục D) B40 0.35 -6.34 2 Þ14 (3.08) 3 Þ20 (9.41) Bảng tính thép dầm khung trục 3 (tầng 7.8.9) Thứ tự Tên cấu kiện Phầntử Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fa (chịu M+) Fa (chịu M-) Fa Fa’ 1 Ban công 1.8(trụcA) B31 0.2 -6.48 2 Þ14 (3.08) 3 Þ20 (9.41) 2 nhịp AB B32 13.63 -11.81 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ18+3 Þ20 (14.5) B33 13.51 0 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 3 Þ20 (9.41) B34 8.32 -13.38 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ18+3 Þ20 (14.5) 3 nhịpBC B35 0 -8.43 3 Þ14 (4.61) 3 Þ20 (9.41) B36 0 -8.43 3 Þ14 (4.61) 3 Þ20 (9.41) 4 Nhịp CD B37 8.32 -13.38 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ18+3 Þ20 (14.5) B38 13.51 0 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 3 Þ20 (9.41) B39 13.63 -11.81 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 2Þ18+3 Þ20 (14.5) 5 Ban công 1.8 (trục D) B40 0.36 -6.48 2 Þ14 (3.08) 3 Þ20 (9.41) Bảng tính thép dầm khung trục 3 (tầng 10.11.12) Thứ tự Tên cấu kiện Phầntử Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fa (chịu M+) Fa (chịu M-) Fa Fa’ 1 Ban công 1.8(trụcA) B31 0.22 -6.49 2 Þ14 (3.08) 3 Þ18 (7.63) 2 nhịp AB B32 14.09 -8.37 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 5 Þ18 (12.72) B33 13.98 0 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 3 Þ18 (7.63) B34 7.68 -10.62 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 5 Þ18 (12.72) 3 nhịpBC B35 0 -7.18 3 Þ14 (4.61) 3 Þ18 (7.63) B36 0 -7.18 3 Þ14 (4.61) 3 Þ18 (7.63) 4 Nhịp CD B37 7.68 -7.89 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 5 Þ18 (12.72) B38 13.98 0 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 3 Þ18 (7.63) B39 14.09 -8.37 2 Þ22+3 Þ18 (15.23) 5 Þ18 (12.72) 5 Ban công 1.8 (trục D) B40 0.37 -6.49 2 Þ14 (3.08) 3 Þ18 (7.63) Kết quả tính toán cốt thép cột: - Chọn . BẢNG TÍNH THÉP CỘT KHUNG TRỤC 3 Cột trục A (biên) Thứ tự Phần tử Tên cấu kiện Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fax Fay Fax Fay 1 C35 1-2-3 13.31 25.5 2Þ28+1 Þ20 (18.6) 3Þ28+2 Þ22 (26.07) 2 C35 4-5-6 8.16 20.42 2Þ26+1 Þ16 (13.84) 3Þ26+2 Þ22 (22.33) 3 C35 7-8-9 5.74 14.35 2 Þ22+1 Þ16 (9.611) 4Þ22 (15.2) 4 C35 10-11-12 2.17 2.33 2 Þ16 (4.02) 2 Þ16 (4.02) Cột trục D (biên) Thứ tự Phần tử Tên cấu kiện Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fax Fay Fax Fay 1 C43 1-2-3 13.31 25.5 2Þ28+1 Þ20 (18.6) 3Þ28+2 Þ22 (26.07) 2 C43 4-5-6 8.16 20.42 2Þ26+1 Þ16 (13.84) 3Þ26+2 Þ22 (22.33) 3 C43 7-8-9 5.74 14.35 2 Þ22+1 Þ16 (9.611) 4Þ22 (15.2) 4 C43 10-11-12 2.17 2.33 2 Þ16 (4.02) 2 Þ16 (4.02) Cột trục B(giữa) Thứ tự Phần tử Tên cấu kiện Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fax Fay Fax Fay 1 C38 1-2-3 11.2 11.04 4 Þ22 (15.2) 4 Þ22 (15.2) 2 C38 4-5-6 8.16 10.83 3 Þ20 (9.41) 4Þ20 (12.56) 3 C38 7-8-9 5.74 9.83 3 Þ18 (7.63) 4 Þ18 (10.17) 4 C38 10-11-12 2.17 5.43 2 Þ16 (4.02) 3 Þ16 (6.03) Cột trục C (giữa) Thứ tự Phần tử Tên cấu kiện Fa tính toán (cm2) Fa chọn (cm2) Fax Fay Fax Fay 1 C40 1-2-3 11.2 11.04 4 Þ22 (15.2) 4 Þ22 (15.2) 2 C40 4-5-6 8.16 10.83 3 Þ20 (9.41) 4Þ20 (12.56) 3 C40 7-8-9 5.74 9.83 3 Þ18 (7.63) 4 Þ18 (10.17) 4 C40 10-11-12 2.17 5.43 2 Þ16 (4.02) 3 Þ16 (6.03) - Do trong cột có lực cắt nhỏ nên ta không cần tính cốt đai mà chỉ bố trí theo cấu tạo f6a200 và phải theo các quy định về cấu tạo cốt thép khung nhà cao tầng trong TCXD 198 - 1997 Kết quả tính toán cốt thép dầm phụ giữa trục A_B: Chọn Phần tử dầm khung trục B Biểu đồ bao momen Biểu đồ bao lực cắt BẢNG KẾT QUẢ DẦM KHUNG TRỤC B Bảng tính thép dầm phụ trục B tầng Thứ tự Tên cấu kiện Phần tử Fa tính toán Fa chọn Fa (chịu M+) Fa (chịu M-) Fa (chịu M+) Fa (chịu M-) 1 Dầm nhịp 1-2 B138 3.89 -7.84 2Þ16 (4.02) 4 Þ16 (8.04) 2 Dầm nhịp 2-3 B139 2.06 -4.97 2Þ16 (4.02) 4 Þ16 (8.04) 3 Dầm nhịp 3-3’ B140 3.52 -5.74 2 Þ16+1 Þ14 (5.55) 4 Þ16 (8.04) 4 Dầm nhịp 3’-4 B141 4.71 -5.41 2 Þ16+1 Þ14 (5.55) 4 Þ16 (8.04) 5 Dầm nhịp 4-5 B142 3.21 -6.88 2Þ16 (4.02) 4 Þ16 (8.04) 6 Dầm nhịp 5-6 B143 1.87 -4.71 2Þ16 (4.02) 4 Þ16 (8.04) 7 Dầm nhịp 6-7 B144 2.59 -6.2 2Þ16 (4.02) 4 Þ16 (8.04) 8 Dầm nhịp 7-8 B145 3.78 -7.69 2Þ16 (4.02) 4 Þ16 (8.04)