Phân tích lựa chọn về giải pháp kết cấu

I . Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu. - Lựa chọn hệ kết cấu cho công trình : Giải pháp kết cấu phần thân được lựa chọn là hệ hỗn hợp kết cấu khung cột chịu lực,dầm bêtông cốt thép kết hợp với lõi chịu tải trọng ngang (sơ đồ khung giằng) . - Vật liệu sử dụng . Chọn vật liệu là bêtông cốt thép với các đặc trưng sau : + Bêtông mác #300 có Rn = 130Kg/cm2 , Rk = 10 Kg/cm2 . + Thép chịu lực AII có Ra = R’a = 2800 Kg/cm2 + Thép cấu tạo AI có Ra = 2300 Kg/cm2 II . Lập mặt bằng kết cấu và chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện. a. Chọn chiều dày sàn : Chọn chiều dày sàn theo công thức kinh nghiệm : hb = Trong đó : D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng m : Hệ số phụ thuộc loại bản, với bản kê 4 cạnh m = 40 ÷ 45 , với bản loại dầm m = 30 ÷ 35 , với bản côngxôn m = 10 ÷18 l : là cạnh ngắn của ô bản . Xét các ô bản tầng điển hình : Vừa có loại bản làm việc theo 2 phương (bản kê 4 cạnh) , vừa có ô bản làm việc theo một phương (bản loại dầm) . Xét ô bản (3,3x3,1)m (bản kê 4 cạnh) ta có h = = 8,27 cm Xét ô bản (3,3x2,2)m (bản kê 4 cạnh) ta có h = = 6,84 cm Xét ô bản (2,1x5,4)m (bản loại dầm) ta có h = = 7,2 cm Xét ô bản (3,0x5,3)m (bản kê 4 cạnh) ta có h = = 8,0 cm Xét ô bản (3,5x5,3)m (bản kê 4 cạnh) ta có h = = 10,5 cm Vậy chọn chiều dày bản d = 12cm cho tất cả các ô bản . b. Chọn kích thước tiết diện dầm: Chiều cao tiết diện dầm hd chọn sơ bộ theo nhịp : hd = Trong đó : ld : Nhịp của dầm đang xét md :Hệ số , với dầm phụ md =12 ÷20 ,với dầm chính md = 8 ÷12,với đoạn dầm công xôn md = 5÷7 Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng (0,3 ÷ 0,5)hd - Chiều cao tiết diện dầm chính có nhịp l = 6,9 m hd = = 57,5 cm => chọn bxh = 220x600 - Chiều cao tiết diện dầm dọc có nhịp l = 8,4 m hd = = 60 cm => chọn bxh = 220x600 Các dầm ngoài biên do yêu cầu kiến trúc nên bố trí tiết diện dầm xuống đến tận lanhtô . Do đó chọn tiết diện dầm ngoài biên là : bxh = 220 x 800 - Chiều cao tiết diện dầm phụ dọc d3 có nhịp l = 5,3 m hd = = 33,13 cm => chọn bxh = 220x350 - Chiều cao tiết diện dầm phụ còn lại (các dầm đỡ tường ngăn) chọn chung tiết diện là : 110x350 c. Sơ bộ xác định kích thước cột: Công thức xác định : F = (1,2 – 1,5) Trong đó : F - Diện tích tiết diện cột N - Lực dọc tính toán theo diện truyền tải R - Cường độ chịu nén của vật liệu làm cột Bêtông mác #250 có Rn = 130 (Kg/cm2) , Rk = 10 (Kg/cm2) Tính toán sơ bộ N như sau : N= (Trọng lượng sàn+Trọng lượng dầm+Trọng lượng tường trên dầm+Hoạt tải) + Với cột biên trục (1-C) ta có : Trọng lượng sàn = 4,2x(2,55+3,45)x0,12x2500 = 6300 Kg Trọng lượng dầm = [(3,45+2,55) x0,22x0,6 + 4,2x0,22x0,6 + 4,2x0,11x0,35] x 2500 = 3770 Kg Trọng lượng tường = [(3,45+2,55)x0,22x1,0 +4,2x0,22x2,5+4,2x0,11x2,5] x1800x0,7 = 6029 Kg Hoạt tải = 1,2 x 4,2 x (3,55 + 5,45) x 200 = 6048 Kg Tổng tải trọng là : N = 12x(6300+3770+6029+6048) = 265 764 Kg => Fc = 1,3 x [] = 2658 cm2 Từ diện tích cần thiết của cột Fc như trên ta chọn tiết diện cột biên C1 như sau : Tầng 1,2,3,4 : bxh = 500x600 Tầng 5,6,7,8,9,10,11,12 : bxh = 500x500 + Với cột giữa trục (2-C) ta có : Trọng lượng sàn = 8,4x(2,55+3,45)x0,12x2500 = 12600 Kg Trọng lượng dầm = [(3,45+2,55) x0,22x0,6 + 8,4x0,22x0,6 + 2x8,4x0,11x0,35] x 2500 = 6369 Kg Trọng lượng tường = [(3,45+2,55)x0,22x2,5 +8,4x0,22x2,5+2x0,11x2,5] x1800x0,7 = 10672 Kg Hoạt tải = 1,2 x 8,4x (3,55 + 5,45) x 200 = 12096 Kg Tổng tải trọng là : N = 12x(12600+6369+10672+12096) = 500 844 Kg => Fc = 1,3 x [] = 5008 cm2 Từ diện tích cần thiết của cột Fc như trên ta chọn tiết diện cột giữa C2 như sau : Tầng 1,2,3,4 : bxh = 500x900 Tầng 5,6,7,8,9,10,11,12 : bxh = 500x800 + Với cột giữa trục (4-C) - cột C3 : Chọn theo cấu tạo 400x400 III . Xác định tải trọng tác dụng lên công trình. 1. Tĩnh tải 1.1 Tĩnh tải các bản sàn : + Tĩnh tải sàn : Cấu tạo bản sàn : Bản vẽ kiến trúc . Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán . Bảng 1. Tĩnh tải tác dụng lên sàn TT Cấu tạo các lớp qtc ( Kg/m2 ) n qtt (Kg/m2 ) 1 Gạch lát Ceramic , 300x300 0,01x2000 20 1,1 22 2 Vữa lót d dày 20 0,02 x 1800 36 1,3 46,8 3 Bản BTCT dày 120 0,12x2500 300 1,1 330 4 Vữa trát trần dày 15 0,015x1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng 383 433,9 Bảng 2. Tĩnh tải tác dụng lên sàn vệ sinh TT Cấu tạo các lớp qtc ( Kg/m2 ) n qtt (Kg/m2 ) 1 Gạch chống trơn :200x200x20 0,02x2000 40 1,1 44 2 Vữa lót d dày 20 0,02 x 1800 36 1,3 46,8 3 Bản BTCT dày 120 0,12x2500 300 1,1 330 4 Vữa trát trần dày 15 0,015x1800 27 1,3 35,1 5 Thiết bị vệ sinh 50 1,1 55 Tổng cộng 403 510,9 + Tĩnh tải mái . Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán . Bảng 3. Tĩnh tải tác dụng lên sàn mái TT Cấu tạo các lớp qtc ( Kg/m2 ) n qtt (Kg/m2 ) 1 Một lớp gạch lá nem : 0,02x1800 36 1,1 39,6 2 Lớp vữa lót d dày 15 0,015 x 1800 27 1,3 35,1 3 Bản BTCT sàn mái dày 100 0,12x2500 300 1,1 330 4 Vữa trát trần dày 15 0,015x1800 27 1,3 35,1 5 Mái tôn + xà gồ 50 1,3 65 Tổng cộng 440 504,8 Ngoài trọng lượng mái còn trọng lượng bể chứa nước , bể có dung tích 50m3 . Trọng lượng bản thân bể và kết cấu dầm đỡ bể : tường xây bể dày 220 , vữa trát bể dày 15 , bể cao 2m , bản Bê tông cốt thép dày 200 , lớp vữa cả trên và dưới dày 50 , kích thước bể : 5,1x5,3m ; do đó ta có : Qtcb = 2x1000+ 0,2x2500+0,05x1800 = 2590 (Kg / m2) Qttb = 1,1x2x1000+ 1,1x0,2x2500+1,3x0,05x1800 = 2867 (Kg / m2) + Tĩnh tải cầu thang . Cấu tạo bản sàn cầu thang: Bản vẽ kiến trúc . Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán . Bảng 4 Tĩnh tải tác dụng lên bản thang TT Cấu tạo các lớp qtc ( Kg/m2 ) n qtt (Kg/m2 ) 1 Đá Granito 0,02 0,02x2000 40 1,1 44 2 Lớp vữa lót d dày 20 0,02 x 1800 36 1,3 46,8 3 Lớp gạch lỗ xây bậc 0,825x1500 123,75 1,1 136,13 4 Bản BTCT dày 100 0,12x2500 300 1,1 330 5 Lớp vữa trát dày 0,015x1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng 526,75 592,03 1.2 Trọng lượng tường ngăn và tường bao che : Tường ngăn giữa các phòng trong một căn hộ dày 110 , tường bao chu vi nhà và tường ngăn giữa các căn hộ dày 220 . Chiều cao tường được xác định : ht = H – hd,s Trong đó : Ht - Chiều cao tường H - Chiều cao tầng nhà H - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng. Và mỗi bức tường cộng thêm 3cm vữa trát (2 bên) : có g = 1800Kg/m3 Ngoài ra khi tính trọng lượng tường, một cách gần đúng ta phải trừ đi phần trọng lượng do cửa đi, cửa sổ chiếm cho ta giảm đi 30% bằng cách ta nhân với hệ số 0.7. + Dầm cao h = 600 - Tường gạch 220: qtc = 0,7x [0,22(3,2-0,6)x1800 ] = 720,72 Kg/m qtt = 1,1x720,72 = 792,79 Kg/m - Tường gạch 110 : qtc = 0,7x [0,11(3,2-0,6)x1800 ] = 360,36 Kg/m qtt = 1,1x720,72 = 396,40 Kg/m + Dầm cao h = 350 - Tường gạch 220: qtc = 0,7x [0,22(3,2-0,35)x1800 ] = 790,02 Kg/m qtt = 1,1x720,72 = 869,02 Kg/m - Tường gạch 110 : qtc = 0,7x [0,11(3,2-0,35)x1800 ] = 395,01 Kg/m qtt = 1,1x720,72 = 434,51 Kg/m + Tường biên (dầm cao 220x800) : qtc = 0,7x [0,22(3,2-0,8)x1800 ] = 665,3 Kg/m qtt = 1,1x665,3= 731,83 Kg/m 2.2. Hoạt tải sử dụng. Hoạt tải của các phòng được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737- 1995 và được thống kê trong bảng 6 . Ngoài ra theo tiêu chuẩn cũng chỉ rõ khi tính toán hoạt tải đứng cho nhà cao tầng , cho phép sử dụng hệ số giảm tải để kể đến khả năng sử dụng không đồng thời trên toàn nhà , hệ số này được xác định như sau : + Đối với loại phòng ngủ , phòng ăn , phòng khách , phòng vệ sinh , văn phòng , phòng nồi hơi , phòng động cơ … có diện tích A thoả mãn điều kiện : A > A1 = 9m2 thì nhân với hệ số : yA1 = 0,4 + trong đó A - diện tích chịu tải , tính bằng mét vuông. + Đối với các loại phòng đọc sách , cửa hàng , triển lãm , phòng hội họp , kho , ban công …có diện tích A thoả mãn điều kiện : A>A2 = 36m2 nhân hệ số: yA1 = 0,5 + trong đó A - diện tích chịu tải , tính bằng mét vuông. Bảng 5 : Hoạt tải sàn các phòng Loại sàn Hoạt tải tiêu chuẩn Ptc (daN/m2) n Hoạt tải tính toán Ptt (daN/m2) Phòng ngủ 150 1,3 195 Phòng ăn , phòng khách, buồng vệ sinh, phòng tắm, bếp . 150 1, 3 195 Sảnh , hành lang, cầu thang 300 1,2 360 Mái bằng (tầng kỹ thuật) 75 1,3 97,5 Mái tôn 30 1,3 39 Bảng 6 :Hoạt tải sàn các phòng khi kể đến hệ số giảm tải Loại sàn Hoạt tải (Kg/m2) Diện tích phòng (m2) Quy định hệ số giảm tải Hoạt tải (Kg/m2) Phòng ngủ , Phòng ăn , phòng khách, buồng vệ sinh, phòng tắm, bếp . 195 17,5 10,2 0,83 0,96 161,85 187,2 Sảnh , hành lang, cầu thang 360 11,13 0,94 338,4 IV. Tính toán khung K2 IV.1. Xác định tải trọng tác dụng lên khung K2 IV.1.1. Cách tính toán và quy đổi. Tải trọng truyền vào khung gồm tĩnh tải và hoạt tải dưới dạng tải tập trung và tải phân bố đều . + Tĩnh tải: trọng lượng bản thân cột, dầm sàn, tường, các lớp trát.. + Hoạt tải: Tải trọng sử dụng trên nhà Ghi chú: Tải trọng do sàn truyền vào dầm của khung được tính toán theo diện chịu tải . Để đơn giản cho tính toán ta quy tải tam giác và hình thang về dạng phân bố đều + Tải dạng tam giác có lực phân bố lớn nhất tại giữa nhịp là qmax, tải phân bố đều tương đương là: qtđ=5xqmax/8 + Tải hình thang có lực phân bố đều ở giữa nhịp là q1, tải phân bố đều tương đương là: qtđ=(1-2b2+b3)q1 Với b=l1/(2.l2) trong đó: l1: phương cạnh ngắn l2: phương cạnh dài Dầm dọc nhà, dầm bo tác dụng vào cột trong diện chịu tải của cột dưới dạng lực tập trung. IV.1.2. Xác định tải trọng tác dụng lên khung K2. Tĩnh tải phân bố trên sàn được phân vào các khung theo diện chịu tải xác định theo đường phân giác của hai cạnh ô sàn (bản kê 4 cạnh). Tĩnh tải do trọng lượng tường trên dầm được phân trực tiếp cho dầm. Sơ đồ truyền tải vào khung điển hình như sau: Khung 2 của tầng điển hình: Tải trọng được dồn về khung như sau: Ký hiệu các ô sàn trong tính toán dồn tải về khung K2 + Ô sàn Ô1 kích thước 3100 x 3300: - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng tam giác và 2 lực tập trung tại hai nút: Tải hình thang có qmax là: qmax=3,1.qtt/2=3,1.433,9/2=672,55kG/m Qui đổi tải hình thang về dạng tải phân bố đều có giá trị là q1=445,49 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 445,49x3,3/2 = 735 Kg Tải tam giác có qmax là: qmax=3,1.qtt/2=3,1.433,9/2=672,55kG/m Qui đổi tải hình tam giác về dạng tải phân bố đều có giá trị là q2=420,34 kG/m - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 188,9 Kg/m Tải tập trung : P = 330 Kg Tính toán tương tự cho các ô sàn tiếp theo ta có : + Ô sàn Ô2 kích thước 3100 x 2100: (ô sàn có nhà vệ sinh) - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 510,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng hình thang và 2 lực tập trung tại hai nút: Tải hình thang có qmax là: qmax=2,1.qtt/2=2,1.510,9/2= 536,4kG/m Qui đổi tải hình thang về dạng tải phân bố đều có giá trị là q1=434,2 kG/m Tải tam giác có qmax là: qmax=2,1.qtt/2=2,1.510,9/2=536,4 kG/m Qui đổi tải hình tam giác về dạng tải phân bố đều có giá trị là q2=335,3 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 335,3x2,1/2 = 352 Kg - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 165,7 Kg/m Tải tập trung : P = 174 Kg Tại ô sàn Ô2 ở vị trí hành lang : qtt = 360 Kg/m2 Tải phân bố : q = 306 Kg/m Tải tập trung : P = 321Kg + Ô sàn Ô3 kích thước 2100 x 5300: - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng phân bố đều : (bản kê 2 cạnh) Tải phân bố đều có : q=2,1.qtt/2=2,1.433,9/2= 455,6kG/m - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 204,8 Kg/m Tại ô sàn Ô3 ở vị trí hành lang : qtt = 360 Kg/m Tải phân bố : q = 378 Kg/m + Ô sàn Ô4 kích thước 3300 x 2200: - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng hình tam giác và 2 lực tập trung tại hai nút: Tải hình thang có qmax là: qmax=2,2.qtt/2=2,2.433,9/2=477,3 kG/m Qui đổi tải hình thang về dạng tải phân bố đều có giá trị là q1=388,9 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 388,9x3,3/2 = 642 Kg Tải tam giác có qmax là: qmax=2,2.qtt/2=2,2.433,9/2=477,3 kG/m Qui đổi tải hình tam giác về dạng tải phân bố đều có giá trị là q2=298,3 kG/m - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 134,1 Kg/m Tải tập trung : P = 288 Kg + Ô sàn Ô5 kích thước 3100 x 3000: - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng hình thang và 2 lực tập trung tại hai nút: Tải hình thang có qmax là: qmax=3,0.qtt/2=3,0.433,9/2= 650,9 kG/m Qui đổi tải hình thang về dạng tải phân bố đều có giá trị là q1= 419,8 kG/m Tải tam giác có qmax là: qmax=3,0.qtt/2=3,0.433,9/2=650,9 kG/m Qui đổi tải hình tam giác về dạng tải phân bố đều có giá trị là q2= 406,8 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 406,8x3/2 = 610 Kg - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 188,7 Kg/m Tải tập trung : P = 274 Kg + Ô sàn Ô6 kích thước 3000 x 5300: - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng hình thang và 2 lực tập trung tại hai nút: Tải hình thang có qmax là: qmax=3,0.qtt/2=3,0.433,9/2= 650,9 kG/m Qui đổi tải hình thang về dạng tải phân bố đều có giá trị là q1= 561,4 kG/m Tải tam giác có qmax là: qmax=3,0.qtt/2=3,0.433,9/2=650,9 kG/m Qui đổi tải hình tam giác về dạng tải phân bố đều có giá trị là q2= 406,8 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 406,8x3/2 = 610 Kg - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2,khi kể đến hệ số giảm tải qtt = 161,85 Kg/m Tải phân bố : q = 209,4Kg/m Tải tập trung : P = 228 Kg + Ô sàn Ô7 kích thước 3500 x 3100: - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng hình tam giác và 2 lực tập trung tại hai nút: Tải hình thang có qmax là: qmax=3,1.qtt/2=3,1.433,9/2= 672,5 kG/m Qui đổi tải hình thang về dạng tải phân bố đều có giá trị là q1= 467,1 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 467,1x3,5/2 = 817 Kg Tải tam giác có qmax là: qmax=3,1.qtt/2=3,1.433,9/2=672,5 kG/m Qui đổi tải hình tam giác về dạng tải phân bố đều có giá trị là q2= 420,3 kG/m - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 188,9 Kg/m Tải tập trung : P =367 Kg + Ô sàn Ô8 kích thước 3500 x 1600: (ô sàn có nhà vệ sinh) - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 510,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc là 2 lực tập trung tại hai nút: (bản kê 2 cạnh) Tải phân bố đều trên sàn là: q=1,6.qtt/2=1,6.510,9/2= 408,72 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 408,72x3,5/2 = 715 Kg - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải tập trung : P = 273 Kg + Ô sàn Ô9 kích thước 3500 x 3700: - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng hình thang và 2 lực tập trung tại hai nút: Tải hình thang có qmax là: qmax=3,5.qtt/2=3,5.433,9/2= 759,3 kG/m Qui đổi tải hình thang về dạng tải phân bố đều có giá trị là q1= 499,9 kG/m Tải tam giác có qmax là: qmax=3,5.qtt/2=3,5.433,9/2=759,3 kG/m Qui đổi tải hình tam giác về dạng tải phân bố đều có giá trị là q2= 474,6 kG/m Tải này lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 474,6x3,5/2 = 831 Kg - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 224,7 Kg/m Tải tập trung : P = 373 Kg + Ô sàn Ô10 kích thước 2200 x 800: (ô sàn ban công) - Tĩnh tải phân bố đều trên sàn: qtt = 433,9 kG/m2. Tải trọng của ô sàn truyền vào dầm phụ dọc có dạng phân bố đều và 2 lưc tập trung : Tải phân bố đều có : q=0,8.qtt/2=0,8.433,9/2= 173,6 kG/m Phần tải còn lại đựơc dồn về dưới dạng lực tập trung P = 173,6x2,2/2 = 191 Kg - Tương tự hoạt tải tác dụng lên sàn là : qtt = 195 Kg/m2 Tải phân bố : q = 78 Kg/m Tải tập trung : P = 86 Kg Tải trọng tường trên dầm dọc là tải phân bố,tường trên dầm phụ ngang được dồn về dầm phụ dọc dưới dạng lực tập trung , sau đó tất cả các tải trọng tác dụng trên các dầm này lại được dồn về khung tính toán dưới dạng lực tập trung. Tải trọng tập trung do tường trên dầm dồn về dầm dọc như sau : + tường trên ô 3,3m : tường 110 trên dầm 350. P = 434,5 x 3,3 / 2 = 717 (Kg) + tường trên ô 2,1m : P = 434,5x2,1/2 = 456 (Kg) + tường trên ô 3,0m : P = 434,5x3,0/2 = 652 (Kg) + tường trên ô 3,5m : P = 434,5x3,5/2 = 760 (Kg) Lực tập trung tác dụng lên khung của tầng điển hình như sau : Tầng mái : IV.1.3. Tải trọng gió Giá trị tiêu chuẩn của thành phần gió tĩnh (W) ở độ cao (Z) được xác định theo công thức : Wtc = W0 . K.c Giá trị tính toán : Wtt = W0 . K.c Trong đó : n : là hệ số vượt tải n = 1,2 W0 : giá trị áp lực gió (W0 = 95Kg/m2) . Khu vực Hà nội thuộc vùng áp lực gió II.B k : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo cao độ và dạng địa hình c : Hệ số khí động C = +0,8 với mặt đón gió C = - 0,6 với mặt hút gió => Phía gió đẩy : Wtt đ = 1,2 x 95 x 0,8 x k = 92,1 x k (Kg/m2) => Phía gió hút : Wtt h = 1,2 x 95 x 0,6 x k = 68,4 x k (Kg/m2) Áp lực gió tại các mức sàn : Bảng 7 . Áp lực gió tại cao trình mức sàn Sàn tầng Cao độ Z(m) k Wtt đ (Kg/m2) Wtt h (Kg/m2) 2 4.5 0.86 78.432 58.824 3 7.7 0.9448 86.166 64.624 4 10.9 1.0144 92.513 69.385 5 14.1 1.0656 97.183 72.887 6 17.3 1.103 100.594 75.445 7 20.5 1.1345 103.466 77.600 8 23.7 1.1633 106.093 79.570 9 26.9 1.1921 108.720 81.540 10 30.1 1.2206 111.319 83.489 11 33.3 1.2398 113.070 84.802 12 36.5 1.259 114.821 86.116 Sàn Mái 39.7 1.2782 116.572 87.429 Lực tập trung đặt tại đỉnh mái : S đ = 686 (Kg) S h = 514 (Kg) Dồn tải trọng gió về khung K2 theo độ cứng . - Xác định độ cứng khung K2 :Coi khung K2 như một thanh công xôn có độ cao là h , độ cứng là K , khi chịu một lực tác dụng là P=1 đơn vị sẽ có chuyển vị là Δ . Theo sức bền vật liệu , ta có thể xác định được chuyển vị này : Δ = hay Δ = - Sử dụng chương trình Sap2000 ta có thể xác định đựơc chuyển vị này với việc khai báo khung K2 cùng các thông số về độ cứng của từng cấu kiện thanh (frame) . Mômen quán tính Jx ,Jy xác định như sau : J = (do dầm , cột đều có tiết diện chữ nhật) Tiết diện và độ cứng khai báo lần lượt là : +Cột C1 : từ tầng 1 đến tầng 4 : A = 0,5x0,6 m2 Jx = 0,6x0,53 / 12 = 6,25x10-3 m4 Jy = 0,5x0,63 / 12 = 9x10-3 m4 +Cột C2 : từ tầng 1 đến tầng 4 : A = 0,5x0,9 m2 Jx = 0,9x0,53 / 12 = 9,375x10-3 m4 Jy = 0,5x0,93 / 12 = 30,375x10-3 m4 +Cột C1 : từ tầng 5 đến tầng 12 : A = 0,5x0,5 m2 Jx = 0,5x0,53 / 12 = 5,2x10-3 m4 Jy = 0,5x0,93 / 12 = 5,2x10-3 m4 +Cột C2 : từ tầng 5 đến tầng 12 : A = 0,5x0,8 m2 Jx = 0,8x0,53 / 12 = 8,33x10-3 m4 Jy = 0,5x0,83 / 12 = 21,33x10-3 m4 +Dầm trên tất cả các tầng : A = 0,22x0,6 m2 Jx = 0,22x0,63 / 12 = 3,96x10-3 m4 Jy = 0,6x0,223 / 12 = 0,5324x10-3 m4 Với số liệu đầu vào này , chương trình Sap2000 cho ta kết quả chuyển vị khi chịu lực P=1(Kg) như sau : Δ = 2,619x10-6 (m) Với kết quả này ta xác định được Jx = 1,18 (m4) . Vậy độ cứng của khung K2 là: K2= 1,18E . - Xác định độ cứng khung K1 : bằng cách tương tự ta có độ cứng khung K1 : Δ = 2,855x10-6 (m) => Jx = 1,08 (m4) Vậy độ cứng khung K1 là : K1= 1,08E - Xác định độ cứng lõi thang máy và vách cứng: Theo SBVL ta có thể quy đổi lõi thang máy về một vách có độ cứng tương đương như sau : + Trước hết xác định toạ độ trọng tâm của lõi thang máy : Xác định diện tích của lõi A = Xác định mômen tĩnh đối với các trục : Sx = yC .A Sy = xC .A Từ đó xác định được toạ độ trọng tâm C : (như hình vẽ) xC = yC = + Xác định mômen quán tính chính trung tâm (mômen quán tính đối với trục chính trung tâm) : Iu = Ix + a2.A Iv = Iy + b2.A Từ đó ta có : I1 = = 2,1746 (m4) I2 = = 1,022 (m4) I3 = = 0,0018 (m4) I4 = = 0,2828 (m4) I5 = = 0,0258 (m4) I = 2I1 + I2 + I3 + 2I4 + I5 = 5,9641 (m4) Vậy độ cứng của lõi thang máy là Kt = 5,9641E Với vách cứng : I= = 2,157 (m4) Vậy độ cứng của vách là : Kv = 2,157E Tải trọng gió phân về khung K2 : W2 = = = 0,0787. W Giá trị áp gió tại cao trình các mức sàn phân về khung K2 như sau : Bảng 8 . Áp lực gió tại cao trình mức sàn Sàn tầng Cao độ Z(m) k Wtt đ (Kg/m) Wtt h (Kg/m) 2 4.5 0.86 311.10 233.32 3 7.7 0.9448 341.77 256.33 4 10.9 1.0144 366.95 275.21 5 14.1 1.0656 385.47 289.10 6 17.3 1.103 399.00 299.25 7 20.5 1.1345 410.40 307.80 8 23.7 1.1633 420.82 315.61 9 26.9 1.1921 431.23 323.43 10 30.1 1.2206 441.54 331.16 11 33.3 1.2398 448.49 336.37 12 36.5 1.259 455.43 341.58 Sàn Mái 39.7 1.2782 462.38 346.78 IV.2.Tổ hợp nội lực Sau khi kiểm tra kết quả tính toán ta tiến hành tổ hợp nội lực nhằm tìm ra nội lực nguy hiểm nhất để thiết kế cấu kiện. Nội lực được tổ hợp theo hai tổ hợp cơ bản: Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải cộng với một trường hợp hoạt tải, trong đó hệ số tổ hợp lấy bằng 1,0 . Tổ hợp cơ bản 2: gồm tĩnh tải cộng với hai trường hợp hoạt tải trở lên, trong đó hoạt tải được nhân với hệ số 0,9 Tổ hợp nội lực dầm: cần xét các cặp nội lực sau: MMAX MMIN QMAX QTƯ QTƯ MTƯ Tổ hợp nội lực cột : cần xét các cặp nội lực sau: MMAX MMIN NMAX NTƯ NTƯ MTƯ Các trường hợp tải trọng: Trường hợp tĩnh tải. Trường hợp hoạt tải( bao gồm hai loại hoạt tải chất cách tầng cách nhịp) . Trường hợp gió trái Trường hợp gió phải Nội lực cột và dầm được tổ hợp và lập thành bảng.(Xem bảng tổ hợp nội lực). VI.3. Tính và bố trí cốt thép khung K2 VI.3.1. Tính thép cột a. Tính cột tầng 1 trục D: (cột C1) Tiết diện cột 50x60 cm Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được 3 cặp nội lực để tính toán như sau: Cặp 1: Mmax và Ntư: M = 21397 kGm N = -398639 kG Cặp 2: Mmin và Ntư: M = -21675 kGm N = -431348 kG Cặp 3: Mtư và Nmax: M = 20617 kGm N = -498735 kG Tính toán cốt thép cho 1 cặp nội lực nguy hiểm Ta chọn cặp thứ 3 là cặp có lực dọc với trị tuyệt đối lớn nhất và mômen cũng lớn để tính thép và kiểm tra cho 2 cặp còn lại. Tiết diện cột là: bxh=50x60cm Giả thiết a = 5 cm Þ h0 = h-a = 60 – 5 = 55 cm Chiều dài tính toán là: l0 =0,7.495=346,5 cm Nhận thấy : = 346,5/60 = 5,78 Vậy khi tính toán ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc. Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = max () = = 2,4 cm Độ lệch tâm ban đầu: 4,13cm Độ lệch tâm toàn phần: e0 = eng + e01 = 2,4 + 4,13=6,53 cm Độ lệch tâm giới hạn: e0gh = 0,4(1,25h - a0h0) = 0,4(1,25.60 – 0,58.55) = 17,24cm > e0 = 6,53cm Þ Tính theo lệch tâm bé Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Fa: e = e0 + 0,5h – a = 6,53 + 0,5.60 – 5 = 31,53 cm Chiều cao vùng chịu nén: cm Ta có x = 76,73 cm > a0h0 = 0,58.55 = 31,9cm nên x được tính lại theo công thức: x = = 60-(1,8 + 0,5.60/55 – 1,4.0,58)6,53 = 49,98 cm Diện tích cốt thép: cm2Hàm lượng cốt thép: mt = Kiểm tra cho cặp thứ nhất:( cặp có mômen dương lớn nhất) Cặp 1: Mmax và Ntư: M = 21397 kGm N = -398639 kG Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = max () = = 2,4 cm Độ lệch tâm ban đầu: cm Độ lệch tâm toàn phần: e0 = eng + e01 = 2,4 + 5,37= 7,77 cm Độ lệch tâm giới hạn: e0gh = 0,4(1,25h - a0h0) = 0,4(1,25.60 – 0,58.55) = 17,24 cm > e0 = 7,77cm Þ Tính theo lệch tâm bé Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Fa: e = e0 + 0,5h – a = 7,77 + 0,5.60 – 5 = 32,77 cm Chiều cao vùng chịu nén: cm Ta có x = 61,33cm > a0h0 = 31,9 cm nên x được tính lại theo công thức: x = = 60-(1,8 + 0,5.60/55 – 1,4.0,58)7,77 = 48,09 cm =>Kiểm tra điều kiện cường độ theo điều kiện: Ne £ Rnbx(h0 – 0,5x) + Ra’Fa’ (h0 – a’ ) VT = 398639.32,77= 13 063 400 kGcm VP = 130.50.48,09.(55 – 0,5.48,09) + 2800.42,68(55-5) = 15 651 269 > VT (thỏa mãn) Vậy thép đã tính thỏa mãn chịu cặp mômen Mmax và Ntư Kiểm tra cho cặp thứ hai:( cặp có mômen âm lớn nhất) Cặp 2: Mmin và Ntư: M = -21675 kGm, N = -431348 kG Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = max () = = 2,4 cm Độ lệch tâm ban đầu: cm Độ lệch tâm toàn phần: e0 = eng + e01 = 2,4 + 5,02= 7,42 cm Độ lệch tâm giới hạn: e0gh = 0,4(1,25h - a0h0) = 0,4(1,25.60 – 0,58.55) = 17,24cm > e0 =7,42cm Þ Tính theo lệch tâm bé Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Fa: e = e0 + 0,5h – a = 7,42+ 0,5.60 – 5 = 32,42 cm Chiều cao vùng chịu nén: cm Ta có x =66,36cm > a0h0 = 0,58.55 = 31,9cm nên x được tính lại theo công thức: x = = 60-(1,8 + 0,5.60/55 – 1,4.0,58)7,42 = 48,62 cm =>Kiểm tra điều kiện cường độ theo điều kiện: Ne £ Rnbx(h0 – 0,5x) + Ra’Fa’ (h0 – a’ ) VT = 431348.32,42= 13 984 302 kGcm VP = 130.50.48,62.(55 – 0,5.48,62) + 2800.42,68(55-5) = 15 674 161 > VT (thỏa mãn) Vậy thép đã tính thỏa mãn chịu cặp mômen Mmin và Ntư Cốt thép tính toán cho cột A1 và D1 là 42,68 cm2. Bố trí cốt thép : Chọn thép 5f36 (Fa = 50,89 cm2) Bố trí : b. Tính cột tầng 1 trục C: (cột C2) Tiết diện cột 50x90 cm Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được 3 cặp nội lực để tính toán như sau: Cặp 1: Mmax và Ntư: M = 30065 kGm N = -630590 kG Cặp 2: Mmin và Ntư: M = -27966 kGm N = -566404 kG Cặp 3: Mtư và Nmax: M = -22630 kGm N = -797385 kG Tính toán cốt thép cho 1 cặp nội lực nguy hiểm Ta chọn cặp thứ 3 là cặp có lực dọc với trị tuyệt đối lớn nhất và mômen cũng lớn để tính thép và kiểm tra cho 2 cặp còn lại. Tiết diện cột là: bxh=50x90cm Giả thiết a = 5 cm Þ h0 = h-a = 90 – 5 = 85 cm Chiều dài tính toán là: l0 =0,7.495=346,5 cm Nhận thấy : = 346,5/90 = 3,85 Vậy khi tính toán ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc. Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = max () = = 3,6 cm Độ lệch tâm ban đầu: 2,84cm Độ lệch tâm toàn phần: e0 = eng + e01 = 3,6 + 2,84 = 6,44 cm Độ lệch tâm giới hạn: e0gh = 0,4(1,25h - a0h0) = 0,4(1,25.90 – 0,58.85) = 25,28 cm > e0 = 6,44cm Þ Tính theo lệch tâm bé Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Fa: e = e0 + 0,5h – a = 6,44 + 0,5.90 – 5 = 46,44 cm Chiều cao vùng chịu nén: cm Ta có x = 122,67 cm > a0h0 = 0,58.85 = 49,3 cm nên x được tính lại theo công thức: x = = 90-(1,8 + 0,5.90/85 – 1,4.0,58)6,44 = 80,23 cm Diện tích cốt thép: =60,82cm2Hàm lượng cốt thép: mt = Kiểm tra cho cặp thứ nhất:( cặp có mômen dương lớn nhất) Cặp 1: Mmax và Ntư: M = 30065 kGm N = -630590 kG Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = max () = = 3,6 cm Độ lệch tâm ban đầu: 4,77cm Độ lệch tâm toàn phần: e0 = eng + e01 = 3,6 + 4,77 = 8,37 cm Độ lệch tâm giới hạn: e0gh = 0,4(1,25h - a0h0),, = 0,4(1,25.90 – 0,58.85) = 25,28 cm > e0 = 8,37cm Þ Tính theo lệch tâm bé Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Fa: e = e0 + 0,5h – a = 8,37 + 0,5.90 – 5 = 48,37 cm Chiều cao vùng chịu nén: cm Ta có x = 97,01cm > a0h0 = 49,3 cm nên x được tính lại theo công thức: x = = 90-(1,8 + 0,5.90/85 – 1,4.0,58)8,37 = 77,30 cm =>Kiểm tra điều kiện cường độ theo điều kiện: Ne £ Rnbx(h0 – 0,5x) + Ra’Fa’ (h0 – a’ ) VT = 630590.48,37= 30 501 638 kGcm VP = 130.50.77,3.(85 – 0,5.77,3) + 2800.60,82(85-5) = 36 912 238 > VT (thỏa mãn) Vậy thép đã tính thỏa mãn chịu cặp mômen Mmax và Ntư Kiểm tra cho cặp thứ hai:( cặp có mômen âm lớn nhất) Cặp 2: Mmin và Ntư: M = -27966 kGm N = -566404 kG Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = max () = = 3,6 cm Độ lệch tâm ban đầu: 4,94cm Độ lệch tâm toàn phần: e0 = eng + e01 = 3,6 + 4,94 = 8,54 cm Độ lệch tâm giới hạn: e0gh = 0,4(1,25h - a0h0),, = 0,4(1,25.90 – 0,58.85) = 25,28 cm > e0 = 8,54cm Þ Tính theo lệch tâm bé Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Fa: e = e0 + 0,5h – a = 8,54 + 0,5.90 – 5 = 48,54 cm Chiều cao vùng chịu nén: cm Ta có x = 87,14cm > a0h0 = 49,3 cm nên x được tính lại theo công thức: x = = 90-(1,8 + 0,5.90/85 – 1,4.0,58)8,54 = 77,04 cm =>Kiểm tra điều kiện cường độ theo điều kiện: Ne £ Rnbx(h0 – 0,5x) + Ra’Fa’ (h0 – a’ ) VT = 566404.48,54= 27 493 250 kGcm VP = 130.50.77,04.(85 – 0,5.77,04) + 2800.60,82(85-5) = 36 899 005 > VT (thỏa mãn) Vậy thép đã tính thỏa mãn chịu cặp mômen Mmin và Ntư Cốt thép tính toán cho cột A1 và D1 là 60,82 cm2. Bố trí cốt thép : Chọn thép 5f40 (Fa = 63,83 cm2) Bố trí : c. Tính cột tầng 5 trục D: (cột C1) Tiết diện cột 50x50 cm Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được 3 cặp nội lực để tính toán như sau: Cặp 1: Mmax và Ntư: M = 17326 kGm N = -300197 kG Cặp 2: Mmin và Ntư: M = -16856 kGm N = -281533 kG Cặp 3: Mtư và Nmax: M = -16624 kGm N = -324001 kG Tính toán tương tự như trên ta có được kết quả như sau : Diện tích cốt thép: =20,39cm2Hàm lượng cốt thép: mt= Chọn thép 5f25 (Fa = 24,54 cm2) Bố trí : c. Tính cột tầng 5 trục C: (cột C2) Tiết diện cột 50x80 cm Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được 3 cặp nội lực để tính toán như sau: Cặp 1: Mmax và Ntư: M = 14953 kGm N = -462891 kG Cặp 2: Mmin và Ntư: M = -16769 kGm N = -462695 kG Cặp 3: Mtư và Nmax: M = -3424 kGm N = -520752 kG Tính toán tương tự như trên ta có được kết quả như sau : Diện tích cốt thép: =19,02cm2Hàm lượng cốt thép: mt= Chọn thép 5f25 (Fa = 24,54 cm2) Bố trí : VI.3.1. Tính thép dầm Nội lực tính toán được chọn như đã đánh dấu trong bảng tổ hợp nội lực. Ở đây ta chọn các cặp nội lực có mô men dương và mô men âm lớn nhất để tính thép dầm. Tính toán cốt dọc chịu lực: Tính toán với tiết diện chịu mô men âm : Tính toán theo sơ đồ đàn hồi, với bê tông Mác 300 có A0 = 0,412 b Fa’ x h0 a h Fa Vì cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua, tính toán với tiết diện b x h Tính giá trị: h0 = h – a A = - Nếu A £ A0 thì tra hệ số g theo phụ lục hoặc tính toán : g = 0,5.(1 + ) Diện tích cốt thép cần thiết: Fa = Kiểm tra hàm lượng cốt thép : (%) mmin = 0,15% < m% < mmax Nếu m < mmin thì giảm kích thước tiết diện rồi tính lại. Nếu m > mmax thì tăng kích thước tiết diện rồi tính lại. - Nếu A > A0 thì nên tăng kích thước tiết diện để tính lại. Nếu không tăng kích thước tiết diện thì phải đặt cốt thép chịu nén F’a và tính toán theo tiết diện đặt cốt kép. Tính toán với tiết diện chịu mô men dương: Do bản sàn đổ liền khối với dầm nên nó sẽ cùng tham gia chịu lực với sườn khi nằm trong vùng nén. Vì vậy khi tính toán với mô men dương ta phải tính theo tiết diện chữ T. Fa b Sc bc Sc hc h0 a h Bề rộng cánh đưa vào tính toán : bc = b + 2.Sc Trong đó độ vươn của sải cánh Sc được quy định như sau: + Sc £ min(;6.hc’,1/2.kcd), Với l là nhịp của dầm hc’ là chiều cao của cánh kcd là khoảng cách giữa hai mép trong của dầm Xác định vị trí trục trung hoà: Mc = Rn.bc.hc’.(h0 - 0,5.hc’) Nếu M £ Mc trục trung hoà qua cánh, lúc này tính toán như đối với tiết diện chữ nhật kích thước bc.h. Nếu M > Mc trục trung hoà qua sườn, cần tính cốt thép theo trường hợp vùng nén chữ T. Áp dụng lý thuyết tính toán cho các cấu kiện dầm trong khung: a.Tính thép dầm D1(tầng1) : Tiết diện Nội lực tính toán M (KgM) Q (Kg) 0 (I) -36414 -22222 3.45 (II) 25919 11565 6.9 (III) -39982 22296 Dầm D1 tầng 1 có kích thước là bxh=22x60cm Bề rộng cánh đưa vào tính toán: bc = b + 2.Sc Trong đó Sc được quy định như sau: + Sc £ = = 115cm + Sc £ 9.hc’=9.12=108 (cm) + Sc £ 1/2.kcd=1/2.668=334 (cm) Vậy chọn Sc = 108 (cm) Þ bc = b + 2.Sc = 22 + 2.108=238 (cm) Giả thiết a = 4 cm Þ h0 = 60 – 4 = 56 (cm) Xác định giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hòa đi qua mép dưới của cánh: Mc = Rn.bc.hc.(h0 - 0,5.hc) = 130.238.12.(56 - 0,5.12) = 18 564 000 (kGcm). Tiết diện I: - Tiết diện này chịu Mômen âm Tính toán cốt thép chịu Mômen âm: M= -3 641 400 kGcm Tính toán như tiết diện hình chữ nhật: 22 × 60 cm A = = 0,406 < A0 = 0,412 => g = 0,5.(1 + ) = 0,5.(1+) = 0,717 Diện tích cốt thép cần thiết: Fa = = = 32,39 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép : (%) = 2,6% > mmin = 0,05 % Chọn thép Fa: 5f30 (Fa = 35,34 cm2) Tiết diện II: Tính toán cốt thép chịu Mômen dương: Nội lực tính toán: M= 2 591 900 Kgcm Ta có M= 2 591 900 kGcm < Mc =18 564 000 kGcm nên trục trung hòa đi qua cánh, tính toán như tiết diện chữ nhật 238 x60 cm. A = < A0 = 0,412 Fa = (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: m% = > mmin = 0,05 % Chọn thép 3f28 (Fa = 18,48cm2) Tiết diện III: Tính toán cốt thép chịu Mômen âm: M= -39 982 00kGcm Tính toán như tiết diện hình chữ nhật: 22 × 60 cm A = > A0 = 0,412 Tiết diện này tính cốt kép Fa’= (cm2) Fa = = = 35,26 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: m% = > mmin = 0,05 % Chọn thép Fa: 5f30 (Fa = 35,34cm2) Bố trí : b.Tính thép dầm D2(tầng1) : Tiết diện Nội lực tính toán M (KgM) Q (Kg) 0 (I) -32459 -21904 2,55 (II) 15175 9037 5,1 (III) -31629 19667 Dầm D2 tầng 1 có kích thước là bxh=22x60cm Bề rộng cánh đưa vào tính toán: bc = b + 2.Sc Trong đó Sc được quy định như sau: + Sc £ = = 85cm + Sc £ 9.hc’=9.12=108 (cm) + Sc £ 1/2.kcd=1/2.668=244 (cm) Vậy chọn Sc = 85 (cm) Þ bc = b + 2.Sc = 22 + 2.85=192 (cm) Giả thiết a = 4 cm Þ h0 = 60 – 4 = 56 (cm) Xác định giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hòa đi qua mép dưới của cánh: Mc = Rn.bc.hc.(h0 - 0,5.hc) = 130.192.12.(56 - 0,5.12) = 14 976 000 (kGcm). Tiết diện I: - Tiết diện này chịu Mômen âm Tính toán cốt thép chịu Mômen âm: M= -32 459 00 kGcm Tính toán như tiết diện hình chữ nhật: 22 × 60 cm A = = 0,362 < A0 = 0,412 => g = 0,5.(1 + ) = 0,5.(1+) = 0,763 Diện tích cốt thép cần thiết: Fa = = = 27,13 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép : (%) = 2,2% > mmin = 0,05 % Chọn thép Fa: 4f30 (Fa = 28,27cm2) Tiết diện II: Tính toán cốt thép chịu Mômen dương: Nội lực tính toán: M= 15 175 00 Kgcm Ta có M= 15 17500 kGcm < Mc =14 976 000 kGcm nên trục trung hòa đi qua cánh, tính toán như tiết diện chữ nhật 192 x60 cm. A = < A0 = 0,412 Fa = (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: m% = > mmin = 0,05 % Chọn thép 2f28 (Fa = 12,32cm2) Tiết diện III: Tính toán cốt thép chịu Mômen âm: M= -31 629 00kGcm Tính toán như tiết diện hình chữ nhật: 22 × 60 cm A = < A0 = 0,412 => g = 0,5.(1 + ) = 0,5.(1+) = 0,771 Diện tích cốt thép cần thiết: Fa = = = 26,16 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép : (%) = 2,12% > mmin = 0,05 % Chọn thép Fa: 4f30 (Fa = 28,27cm2) Bố trí : c.Tính thép dầm D3(tầng1) : Tiết diện Nội lực tính toán M (KgM) Q (Kg) 0 (I) -33036 -22971 2,55 (II) 16024 6968 5,1 (III) -27989 17613 Dầm D3 tầng 1 có kích thước là bxh=22x60cm Bề rộng cánh đưa vào tính toán: bc = b + 2.Sc Trong đó Sc được quy định như sau: + Sc £ = = 90cm + Sc £ 9.hc’=9.12=108 (cm) + Sc £ 1/2.kcd=1/2.518=259 (cm) Vậy chọn Sc = 90 (cm) Þ bc = b + 2.Sc = 22 + 2.90=202 (cm) Giả thiết a = 4 cm Þ h0 = 60 – 4 = 56 (cm) Xác định giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hòa đi qua mép dưới của cánh: Mc = Rn.bc.hc.(h0 - 0,5.hc) = 130.202.12.(56 - 0,5.12) = 15 756 000 (kGcm). Tiết diện I: - Tiết diện này chịu Mômen âm Tính toán cốt thép chịu Mômen âm: M= -33 036 00 kGcm Tính toán như tiết diện hình chữ nhật: 22 × 60 cm A = = 0,368 < A0 = 0,412 => g = 0,5.(1 + ) = 0,5.(1+) = 0,757 Diện tích cốt thép cần thiết: Fa = = = 27,83 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép : (%) = 2,26% > mmin = 0,05 % Chọn thép Fa: 4f30 (Fa = 28,27cm2) Tiết diện II: Tính toán cốt thép chịu Mômen dương: Nội lực tính toán: M= 16 024 00 Kgcm Ta có M= 16 024 00 kGcm < Mc =14 976 000 kGcm nên trục trung hòa đi qua cánh, tính toán như tiết diện chữ nhật 202 x60 cm. A = < A0 = 0,412 Fa = (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: m% = > mmin = 0,05 % Chọn thép 2f28 (Fa = 12,32cm2) Tiết diện III: Tính toán cốt thép chịu Mômen âm: M= -27 989 00kGcm Tính toán như tiết diện hình chữ nhật: 22 × 60 cm A = < A0 = 0,412 => g = 0,5.(1 + ) = 0,5.(1+) = 0,807 Diện tích cốt thép cần thiết: Fa = = = 22,12 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép : (%) = 1,8% > mmin = 0,05 % Chọn thép Fa: 2f30 + 2f25 (Fa = 23,95cm2) Bố trí : d. Tính toán cốt đai cho dầm. Để đơn giản trong thi công, ta tính toán cốt đai cho dầm có lực cắt lớn nhất và bố trí tương tự cho các dầm còn lại. Lực cắt lớn nhất trong các dầm: Qmax = -22971 (kG) Kiểm tra điều kiện đảm bảo bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: Qmax £ k0.Rn.b.h0 Trong đó: Hệ số k0=0,35 với bê tông Mác 300 VP = 0,35.130.22.56 = 56056 (kG) Qmax = 22971 (kG) < 56056 (kG) Þ Thoã mãn điều kiện. Kiểm tra điều kiện bêtông có đủ khả năng chịu cắt không: Qmax £ k1.Rk.b.h0 Trong đó: Hệ số k1=0,6 đối với dầm VP = 0,6.10.22.56 = 7392 (kG) Qmax = 22971 (kG) > 7392 (kG) Như vậy bê tông không đủ khả năng chịu cắt dưới tác dụng của ứng suất nghiêng. Ta cần phải tính toán cốt đai. Chọn đường kính cốt đai là f8 thép AI, có diện tích tiết diện là fđ = 0,503 cm2, Rađ = 1800 kG/cm2. Số nhánh cốt đai n = 2. Khoảng cách cốt đai được lấy như sau: Trong đó: Khoảng cách tính toán của cốt đai: ut = 18,94 (cm) Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai: umax = 45,05(cm). Khoảng cách cấu tạo của cốt đai: = 20cm Vậy , lấy u=15 cm Đoạn gần gối tựa, khoảng nhịp, đặt cốt đai f8a150, đoạn còn lại đặt f8a200