Thết kế khung k5 trục 5

Chương IV Thết kế khung k5 trục 5 I. Chọn sơ bộ kích thước khung, các số liệu tính toán: 1. Các kích thước khung: a. Kích thước phương ngang: Theo kích thước kiến trúc. b. Kích thước theo phương đứng: - Các tầng trên: H = 3900. - Tầng 1: H = 3900 + 1000 = 4900. (1000mm là ta giả thiết sơ bộ từ cos 0.000 cho đến mặt cổ móng). c. kích thước cột: Cột trục B: 220 300mm. Cột trục C Tầng 1: 220 500mm;Tầng 2-5: 220 400mm. Cột trục D Tầng 1: 220 500mm;Tầng 2-5: 220 400mm. Cột trục E Tầng 1: 220 500mm;Tầng 2-5: 220 400mm. 2. Số liệu tính toán: - Bê tông : Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có: Rb= 11,5MPa, Rbt= 0,90MPa, Eb= 27.103MPa. - Thép chịu lực C- II có Rs= Rsc= 280 MPa, Es= 21 x104MPa. - Thép cấu tạo C- I có: Rs= Rsc= 225MPa - Từ cấp độ bền của bê tông B20 và nhóm cốt thép cấu tạo C-I, tra phụ lục số 8 ta có: Hệ số = 0,645, aR = 0,437. - Từ cấp độ bền của bê tông B20 và nhóm cốt thép cấu tạo C-II, tra phụ lục số 8 ta có: Hệ số = 0,623, aR = 0,429. II. Sơ đồ tính: Ta có sơ đồ hình học như hình vẽ. III. Xác định tải trọng. 1. Tải trọng các lọai sàn: - Tải trọng phân bố do sàn truyền vào khung dạng hình thang một phía được tính như sau: qtđ = k ´ qs ´ l1´0,5 + l1 : Cạnh ngắn của ô sàn. + k: Hệ số quy đổi tải trọng được tính riêng cho từng ô ghi trong bảng. + k = 1 - 2´b2 + b3; b = l1/ 2´l2 Hình 1:Tải trọng phân bố do sàn truyền vào khung dạng hình thang - Tải trọng truyền về phía cạnh dài theo phương cạnh ngắn. + Đối với ô bản loại dầm được tính như sau: qtđ = qmax=0,5´ qs ´ l1. Hình 2. Tải trọng truyền về phía cạnh dài theo phương cạnh ngắn. tải trọng phân bố do sàn truyền vào khung dạng hình tam giác được tính như sau: qtd= qmax, mà : qmax= 0,5.qs.l1. Hình 3: Sơ đồ khung K5 trục 5. a. Tĩnh tải sàn tầng 1 tầng 5. Bảng 1. Tải trọng sàn,hành lang TT Loại tải trọng Dày (m) (kN/) Tải trọng tiêu chẩn (kN/) n Tải trọng tính toán (kN/) 1 TL bê tông sàn 0,10 25 2,5 1,1 2,75 2 Lớp vữa lót 0,02 18 0,36 1,3 0,468 3 Gạch Ceamic 0,10 22 0,22 1,1 0,242 4 Lớp vữa trát trần 0,015 18 0,27 1,3 0,351 Tổng 3,35 3,811 Bảng 2. Tải trọng sàn mái sê nô. TT Loại tải trọng Dày (m) g (kN/) Tải trọng tiêu chẩn (kN/) n Tải trọng tính toán (kN/) 1 2lớp gạch lá nem 0.04 20 0,6 1,1 0,66 2 BT chống thấm 0.04 25 1 1,1 1,1 3 TL bê tông sàn 0,10 25 2,50 1,1 2,75 4 Lớp vữa trát 0,015 18 0,27 1,3 0,350 Tổng 4,37 4,86 b. Tải trọng tường: - tường 220 Bảng 3. Tải trọng tường 220 TT Loại tải trọng Dày (m) (kN/) Tải trọng tiêu chẩn kN/) n Tải trọng tính toán (kN/) 1 Gạch 0,22 18 3,96 1,1 4,356 2 Lớp vữa trát 0,03 18 0,54 1,3 0,702 Tổng 4,50 5,054 - Tường 110: Bảng 4. Tải trọng tường 110 TT Loại tải trọng Dày (m) (kN/) Tải trọng tiêuchẩn (kN/) n Tải trọng tính toán (KN/) 1 Gạch 0,11 18 1,98 1,1 2,178 2 Lớp vữa trát 0,03 18 0,54 1,3 0,702 Tổng 2,52 2,88 c. Hoạt tải: Bảng 5.Hoạt tải tác dụng lên sàn Cấu tạo ptc (kN/m2) n ptt (kN/m2) 1. Phòng làm việc 2,0 1,2 2,40 2. Phòng họp, hội thảo 4,0 1,2 4,80 3. Hành lang, sảnh, cầu thang 3,0 1,2 3,60 4. Phòng vệ sinh 2,0 1,2 2,40 5. Sàn tầng mái 0,75 1,3 0,975 6. Mái tôn 0,30 1,3 3,9 IV. Tính toán tải trọng tác dụng lên khung K5, trục 5: - Tải trọng truyền vào khung gồm có tĩnh tải và hoạt tải , dưới dạng tải trọng phân bố đều (q) và tải trọng tập trung (P). a. Tĩnh tải phân bố đều: Bao gồm: - Trọng lượng bản thân sàn truyền vào, lấy theo kết quả tải trọng quy đổi. - Trọng lượng bản thân do dầm khung. - Lớp trát dầm khung. - Trọng lượng do tường xây trên dầm ( nếu có). b. Tĩnh tải tập trung: Tác dụng lên nút khung bao gồm: - Trọng lượng bản thân dầm dọc:Pdi= gixltinh - Lớp trát đầm dọc. - Trọng lượng bản thân sàn, truyền vào dầm dọc, truyền vào nút khung: Psi==( Pgi đựơc lấy theo kết quả quy đổi). - Tường xây trên dầm dọc( nếu có):Pti=gtix ltinh - Trọng lượng bản thân cột: Pc=gcx htầng. c. Hoạt tải sàn: Hoạt tải phân bố đều- là hoạt tải sử dụng trên sàn truyền vào dầm khung theo diện truyền tải hình thang, hình tam giác. Ta lấy theo kết qua đã tính tải trọng quy đổi ở phần trước. d. Hoạt tải tập trung: Truyền từ sàn vào dầm dọc và truyền vào nút khung như đã tính ở tải trọng quy đổi. 1.Tĩnh tải: Tải trọng tác dụng lên 1 sàn tường( ta chỉ tính với các sàn kề khung đang tính). Gọi g2i: là tải phân bố đều tác dụng lên dầm tầng thứ i. Gọi G2i: là tải tập trung tác dụng lên cột trục A, B, C, D, E ở tầng thứ i. . Tầng 2,3,4 : a.Tải phân bố : Hình 4. Mặt bằng phân tải tầng 2,3,4 Bảng 6.Tải trọng phân bố đều KH Loại tải Giá trị (kN/m) g1 TLBT dầm khung (220x500) 1,1x25x0,22x0,5= 3,025 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x2x(0,5-0,1)= 0,3 TLBT sàn Ô6 (hình thang) (0,786x3,811x3,9x0,5)x2= 11,68 TLBT tường 220(đặc) 5,054x(3,9-0,5)= 17,18 Tổng 32,2 g2 TLBT dầm khung (220x300) 1,1x25x0,22x0,3= 1,815 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)= 0,218 Tổng 1,96 g3 TLBT dầm khung (220x400) 1,1x25x0,22x0,4= 2,42 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x2x(0,4-0,1)= 0,21 TLBT sàn Ô10(hình tam giác) (0,625x0,5x3,811x3,6 ) = 4,3 TLBT tường 220(đặc) 5,054x(3,9-0,4)= 17,67 Tổng 24,6 b.Tải tập trung: Bảng 7. Tải tập trung KH Loại tải Giá trị (kN) G1 TLBT dầm dọc D1 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3.9= 7,1 Lớp trát dầm D1 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x3,9= 0,55 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x3,9x0,7= 49,67 Tải sàn tam giác Ô6 3,811x2x(1,95x1,95/2) = 14,49 TLBT cột (220x400) 1,1x25x0,22x0,4 x3,6= 8,71 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,4)x2x3,6 = 1,57 Tổng 82,09 G2 TLBT dầm dọc D2 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3,9 = 7,1 Lớp trát dầm D2 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x3,9= 0,55 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x3,9x0,7= 49,67 Tải sàn tam giác Ô6 3,811x2x(1,95x1,95/2) = 14,49 Do sàn hình chữ nhật Ô5 3,811x2x1,95x0,9= 13,37 TLBT cột (220x400) 1,1x25x0,22x0,4 x3,6= 8,71 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,4)x2x3,6 = 1,57 Tổng 95,46 G3 TLBT dầm dọc D3 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3,9 = 7,1 Lớp trát dầm D3 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x3,9= 0,55 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x1,95 x0,7= 24,8 Tải sàn hình thang Ô10 3,811x1,8x(0,15+0,95)/2 = 3,77 Do sàn hình chữ nhật Ô5 2x1,95x0,9x3,811 = 13,37 TLBT cột (220x400) 1,1x25x0,22x0,4 x3,6= 8,71 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,4)x2x3,6 = 1,57 Lan can 0,8x0,11 2,88x0,8x1,95= 4,49 Tổng 64,36 G4 TLBT dầm dọc D4 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x1,95 = 3,54 Lớp trát dầm D4 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x1,95= 0,27 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x1,95 x0,7= 24,8 Tải sàn hình thang Ô10 3,811x1,8x(0,15+0,95)/2= 3,77 TLBT cột (220x300) 1,1x25x0,22x0,3 x3,6= 6,53 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,3)x2x3,6 = 1,39 Tổng 40,3 1.2. Tầng 5 : Hình 5.Mặt bằng phân tải tầng 5. a.Tải phân bố : Bảng 8.Tải trọng phân bố đều KH Loại tải Giá trị (kN/m) g51 TLBT dầm khung (220x500) 1,1x25x0,22x0,5= 3,025 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x2x(0,5-0,1)= 0,3 TLBT sàn Ô6 (hình thang) (0,786x3,811x3,9x0,5)x2= 11,68 Tổng 15 g52 TLBT dầm khung (220x300) 1,1x25x0,22x0,3= 1,815 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)= 0,218 Tổng 1,96 g53 TLBT dầm khung (220x400) 1,1x25x0,22x0,4= 2,42 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x2x(0,4-0,1)= 0,21 TLBT sàn Ô10(hình tam giác) (0,625x0,5x3,811x3,6 ) = 4,3 TLBT tường 220(đặc) 5,054x(3,9-0,4)= 17,67 Tổng 24,6 b.Tải tập trung: Bảng 9. Tải tập trung KH Loại tải Giá trị (kN) G51 TLBT dầm dọc D1 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3.9= 7,1 Lớp trát dầm D1 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x3,9= 0,55 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x3,9x0,7= 49,67 Tải sàn tam giác Ô6 3,811x2x(1,95x1,95/2)= 14,49 TLBT cột (220x400) 1,1x25x0,22x0,4 x3,6= 8,71 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,4)x2x3,6 = 1,57 Tổng 82,09 G52 TLBT dầm dọc D2 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3,9 = 7,1 Lớp trát dầm D2 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x3,9= 0,55 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x3,9x0,7= 49,67 Tải sàn tam giác Ô6 3,811x2x(1,95x1,95/2)= 14,49 Do sàn hình chữ nhật Ô5 3,811x2x1,95x0,9 = 13,37 TLBT cột (220x400) 1,1x25x0,22x0,4 x3,6= 8,71 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,4)x2x3,6 = 1,57 Tổng 95,46 G53 TLBT dầm dọc D3 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3,9 = 7,1 Lớp trát dầm D3 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x3,9= 0,55 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x1,95 x0,7= 24,8 Tải sàn hình thang Ô10 3,811x1,8x(0,15+0,95)/2 = 3,77 Do sàn hình chữ nhật Ô5 3,811x2x1,95x0,9= 13,37 TLBT cột (220x400) 1,1x25x0,22x0,4 x3,6= 8,71 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,4)x2x3,6 = 1,57 Lan can 0,8x0,11 2,88x0,8x1,95= 4,49 Tổng 64,36 G54 TLBT dầm dọc D4 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x1,95 = 3,54 Lớp trát dầm D4 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)x1,95= 0,27 TL từơng xây 220 rỗng(trừ 30% cửa) 5,054x(3,9-0,3)x1,95 x0,7= 24,8 Tải sàn hình thang Ô10 3,811 x1,8x(0,15+0,95)/2 = 3,77 TLBT cột (220x300) 1,1x25x0,22x0,3 x3,6= 6,53 Lớp trát cột 1,3x18x0,015x(0,22+0,3)x2x3,6 = 1,39 Tổng 40,3 1.3. Tầng mái : a.Tải phân bố : Hình 6.Mặt bằng phân tải tầng mái. Bảng 10.Tải trọng phân bố đều KH Loại tải Giá trị (kN/m) gm1 TLBT dầm khung (220x300) 1,1x25x0,22x0,3= 1,815 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)= 0,14 Tổng 1,96 gm2 TLBT dầm khung (220x500) 1,1x25x0,22x0,5= 3,025 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x(2x(0,5-0,1)+0,22)= 0,36 TLBT sàn Ô6 (hình thang) (0,786x4,86x3,9x0,5)x2= 14,9 Tổng 18,29 gm3 TLBT dầm khung (220x300) 1,1x25x0,22x0,3= 1,815 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)= 0,218 Tổng 2,03 gm4 TLBT dầm khung (220x400) 1,1x25x0,22x0,4= 2,42 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x2x(0,4-0,1)= 0,21 TLBT sàn Ô13 (hình chữ nhật) (0,5x4,86x0,71 )= 1,73 TLBT sàn Ô10 (hình tam giác) (0,625x0,5x4,86x3,6 )= 5,47 Tổng 9,91 gm5 TLBT dầm khung (220x300) 1,1x25x0,22x0,3= 1,815 Lớp trát dầm khung 1,3x18x0,015x2x(0,3-0,1)= 0,14 TLBT sàn Ô15 (hình tam giác) (0,625x0,5x4,86x0,71 )= 1,1 Tổng 3,06 b.Tải tập trung : Bảng 11. Tải tập trung KH Loại tải Giá trị (kN) GM1 TLBT dầm dọc DM1 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3,9 = 7,1 Lớp trát dầm DM1 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)x3,9= 0,85 Do sàn hình chữ nhật Ô14 4,86x0,71/2x3,9= 6,73 Sênô 0,6x0,11 (Đặc) 2,88x0,6x 3,9= 6,74 Tổng 21,42 GM2 TLBT dầm dọc DM2 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3.9= 7,1 Lớp trát dầm DM2 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)x3,9= 0,85 Tải sàn tam giác Ô6 4,86x2x(1,95x1,95/2)= 18,48 Do sàn hình chữ nhật Ô14 4,86x0,71/2x3,9= 6,73 Tổng 33,16 GM3 TLBT dầm dọc DM3 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3,9 = 7,1 Lớp trát dầm DM3 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)x3,9= 0,85 Tải sàn tam giác Ô6 4,86x2x(1,95x1,95/2)= 18,48 Do sàn hình chữ nhật Ô5 4,86x2x1,95x0,9= 17,06 Tổng 43,49 GM4 TLBT dầm dọc DM4 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x3,9 = 7,1 Lớp trát dầm DM4 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)x3,9= 0,85 Tải sàn hình thang Ô10 4,86x1,8x(0,15+0,95)/2 = 4,81 Do sàn hình chữ nhật Ô5 4,86x2x1,95x0,9= 17,06 Do sàn hình chữ nhật Ô12 0,5x(4,86x0,71/2x3,9)= 3,37 Do sàn hình chữ nhật Ô13 4,86x0,355x1,8x3,19/3,9= 2,54 Tổng 35,73 GM5 TLBT dầm dọc DM5 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x1,95 = 3,54 Lớp trát dầm DM5 1,3x18x0,015x(2x(0,3-0,1)+0.22)x1,95 0,42 Tải sàn hình thang Ô10 4,86x1,8x(0,15+0,95)/2= 4,81 Do sàn hình chữ nhật Ô14 4,86x0,355x(1,95+0,355)= 4 Do sàn hình tam giác Ô15 4,86x(0,355x0,355)/2= 0,3 Tổng 13,07 GM6 TLBT dầm dọc DM6 (220x300) 1,1x25x0,22x0,3x(1,95+0,355) = 4,18 Lớp trát dầm DM6 1,3x18x0,015x(2x0,2+0.22)x2,305 0,5 Do sàn hình chữ nhật Ô14 4,86x0,355x(1,95+0,355)= 4 Do sàn hình tam giác Ô15 4,86x(0,355x0,355)/2= 0,3 Tổng 8,98 Hình 7: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung 2. Hoạt tải: 2.1. Tầng 2,3,4,5: - Để xét đến trường hợp kết cấu làm việc nguy hiểm khi hoạt tải ở các phòng không xuất hiện cùng 1 lúc, ta chất hoạt tải thành 2 phương án lệch tầng lệch nhịp mà tổng của chúng bằng tổng hoạt tải đặt đều ở các phòng. a. Trường hợp chất tải 1: Hình 8. Mặt bằng phân tải tầng 2,3,4,5 ( trường hợp 1) Bảng 12. Hoạt tải tầng 2,3,4,5( trường hợp 1) Tập trung Ký hiệu Các loại tải trọng Giá trị kN Tổng P1 Sàn Ô5 hình chữ nhật 12,64  12,64 2x(0, 9x1,95)x3,6 Hình 9. Mặt bằng phân tải tầng mái ( trường hợp 1) Bảng 13. Hoạt tải tầng mái( trường hợp 1) Phân bố ký hiệu Các loại tải trọng Giá trị kN/m Tổng q1 Sàn Ô15 hình tam giác 0,53 0,625 .0,5.2,4.0,71 0,53 Tập trung ký hiệu Các loại tải trọng Giá trị kN Tổng P2 Sàn Ô14 hình chữ nhật 1,35 2x(0,355x1,95)x0,975 1,35 P3 Sàn Ô5 hình chữ nhật 3,42 2x(0, 9x1,95)x0,975 3,42  P4 Sàn Ô14 hình chữ nhật 2,11 (0,355x2,305)x2,4 1,96 Sàn Ô15 hình tam giác (0,355x0,355)/2x2,4 0,15 b.Trường hợp chất tải 2: Hình 10. Mặt bằng phân tải tầng 2,3,4,5 ( trường hợp 2) Hình 11. Mặt bằng phân tải tầng mái ( trường hợp 2) Bảng 14. Hoạt tải tầng 2,3,4,5( trường hợp 2) Phân bố ký hiệu Các loại tải trọng Giá trị kN/m Tổng q1 Sàn Ô6 hình thang 7,36 0,786 .0,5.2,4.3,9.2 7,36 q2 Sàn Ô10 hình tam giác 2,7 0,625 .0,5.2,4.3,6 2,7 Tập trung ký hiệu Các loại tải trọng Giá trị kN Tổng P1 Sàn Ô6 hình tam giác 9,13 1.2,4.(1,95.1.95/2).2 9,13 P2 Sàn Ô10 hình thang 4,54 2,4.(0,15+1,95).1,8/2 4,54 Bảng 15. Hoạt tải tầng mái ( trường hợp 2) Phân bố ký hiệu Các loại tải trọng Giá trị kN/m Tổng q3 Sàn Ô6 hình thang 3 0,786 .0,5.0,975.3,9.2 3 q4 Sàn Ô10 hình tam giác 1,45 0,625 .0,5.0,975.3,6 1,1 Sàn Ô13 hình chữ nhật 0,5.0,975.0,71 0,35 Tập trung ký hiệu Các loại tải trọng Giá trị kN Tổng P3 Sàn Ô6 hình tam giác 9,13 1.0,975.(1,95.1.95/2).2 3,7 P4 Sàn Ô10 hình thang 6,04 0,975.(0,15+1,95).1,8/2 1,84 Sàn Ô12 hình chữ nhật 2,4.1,95.0,355 1,66 Sàn Ô13 hình chữ nhật 4,86x0,355x1,8x3,19/3,9 2,54 P5 Sàn Ô10 hình thang 1,84 0,975.(0,15+1,95).1,8/2 1,84 2.2. Kết quả hoạt tải tác dụng lên khung: Trường hợp 1: Hình 12. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên khung( trường hợp 1) b.Trường hợp 2 : Hình 13. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên khung( trường hợp 2) 3. Tải trọng gió: a. Tải trọng gió phân bố đều Tải trọng gió gồm 2 thành phần tĩnh và động. Đối với công trình dân dụng có chiều cao < 40 m thì chỉ cần tính với thành phần gió tĩnh. Tải trọng gió phân bố trên 1 bề mặt thẳng đứng của công công trình được tính như sau: W = n ´ W0 ´ k ´ c Trong đó: n: Hệ số độ tin cậy. n = 1,2 W0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn (công trình ở thành phố Hải Dương thuộc khu vực II-B có W0 = 0,95 (kN/ m2 ). K: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình ( lấy theo địa hình B- theo bảng 5 TCVN2737-1995). C: Hệ số khí động: phụ thuộc vào tỉ số h1/l. Ta có h1/l= 19,5/10,8= 1,81 ( lấy theo mặt bằng nhà) Tra bảng 6 sách TCVN 2737-1995, ta có: + Phía đón gió C = + 0,8 + Phía hút gió C = - 0,6 - Tải trọng gió phân bố đều: q = W´B = n ´W0´k ´ c ´B qđ = n ´W0 ´ k ´ cđ ´ B qh = n ´ W0 ´ k ´ch ´B Với B: Bước gian( B = bước cột )= 3,9m Tính tải trọng gió phân bố đều: Bảng 16. Bảng tính toán tải trọng gió phân bố đều. Loại tải h W0 n B K cd ch qd qh m (kN/m2) ( m ) ( kN/ m ) ( kN/ m ) q1đ,h 3.9 0,95 1.2 3,9 0.836 0.8 0.6 2,97 2,23 q2đ,h 7.8 0,95 1.2 3,9 0.947 0.8 0.6 3,37 2,53 q3đ,h 11.7 0,95 1.2 3,9 1.027 0.8 0.6 3.65 2,74 q4đ,h 15.6 0,95 1.2 3,9 1.086 0.8 0.6 3,86 2,9 q5đ,h 19,5 0,95 1.2 3,9 1.125 0.8 0.6 4 3 b. Tải trọng gió tập trung: -Tính hệ số C: Với q0=0,95, góc nghiêng Tỷ số: , tra bảng 6 TCVN 2737 – 1995, ta có: + Phía gió đẩy: C = + 0,8 + Phía gió hút: C = - 0,6 - Tính hệ số K: + Với địa hình B, đỉnh mái cao 21,1 m có hệ số độ cao K= 1,14. - Tính lực tập trung ở đỉnh cột tầng trên cùng: +Phía trái: p1=n ´w0 ´k ´B´C ´h=1,2 ´0,95´1,14´3,9 ´ 0,8´1,6=6,5kN. +Phía phải: p2=n ´w0 ´k ´B´C ´h=1,2 ´0,95´1,14´3,9 ´ (-0,6)´1,6= -4,87kN. - Ta tính toán cho 2 trường hợp chất hoạt tải gió: + Gió thổi từ trái sang. + Gió thổi từ phải sang. Hình 14. Sơ đồ gió trái: Hình 15. Sơ đồ gió phải V.Tính toán cốt thép: - Từ kết quả chạy máy ta tiến hành tổ hợp nội lực cho một số phần tử cột và dầm điển hình, ở những vị trí bất lợi nhất: 1.Tính toán cốt thép cho một số phần tử điển hình: 1.1.Tính toán cho phần tử số 20( Cột trục D): a.Tính cốt thép dọc: - Để đơn giản trong tính toán ta chọn giải pháp đặt cốt thép đối xứng cho cột (Fa = Fa’). Căn cứ vào bảng tổ hợp nội lực ta có cặp nội lực (Nmax, MTư) của tổ hợp cơ bản 2 do phương án tải 3,6,8 ( TT,HT toàn phần và GP) gây nên ta có: M =128,3 (KN.m) N = 783,7 (KN) Kích thước cột 220x500(mm) Cột khung bố trí thép đối xứng, giả thiết có a = a’= 50mm ; ho = 500 - 50 = 450mm, có mt=1,0 %. Cấp độ bền B20 có Rb =11,5Mpa; Rbt =0,9Mpa; Eb =27000Mpa cột được đổ BT theo phương thẳng đứng, yêu cầu mỗi lớp đổ không quá 1,5m. Không xét hệ số điều kiện làm việc. Cốt thép: CI thép đai có R=RSC =225MPa CII thép dọc chịu lực có R=RSC =280Mpa; Es=210000Mpa Với cấp độ bền B20 và cốt thép AII có: Độ lệch tâm : Lệch tâm ngẫu nhiên: Cấu kiện thuộc kết cấu siêu tĩnh: Ast=mtbho= 0,01.22.50=11 cm2, Is=mtbh0(0,5h-a)2 =0,01.22.50.(0,5.50-5)2 =4400 cm4 Xác định h: lh=lo/h = (4,9.0,7)/ 0,5=6,86 > 4 cần kể đến ảnh hưởng của uốn dọc Trong đó: + Với (1) Eb: Môđun đàn hồi của bêtông, Eb = 24.103MPa. l0 - chiều dài tính toán của cột. l0 = 0,7.4900 = 3430 (mm). I - mômen quán tính của tiết diện, Is - mômen quán tính của toàn bộ diện tích cốt thép đối với trọng tâm của tiết diện: Is = mt.b.h0.(0,5.h - a) = 0,01.220.440.(0,5.500-60)= 183920 (mm4) S - hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm, Với: jl - hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trong tác dụng dài hạn: Với: Y - là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo, với tiết diện chữ nhật: y = 0,5.h - a = 0,5.500 - 50 = 200mm. Ml, Nl - nội lực do tải trọng tác dụng dài hạn (tĩnh tải), Ml = 17,17kN.m; Nl = 745,62kN. M; N - nội lực của các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán gây ra, Mmax = 128,3kN.m; NT..Ư = 783,7kN. β - hệ số phụ thuộc vào loại bêtông, ở đây dùng bêtông nặng → β = 1. - Xác định e = h.e0 + 0,5.h – a = 1,57.164 + 0,5.500 – 50 = 457,48 (mm) - Xác định đ tính x gần đúng theo công thức: Trong đó: Vậy: - Tính cốt thép: Kiểm tra hàm lượng: b. Tính và bố trí cốt đai: - Đường kính cốt đai: đ chọn F = 6mm. - Khoảng cách cốt đai: + Trong khoảng nối chồng cốt thép dọc: + Trong khoảng không nối chồng cốt thép dọc: - Cốt thép đai trong cột có tác dụng giữ ổn định cho cốt dọc chịu nén, giữ vị trí của các cốt dọc khi đổ bê tông. - Cốt đai cũng có tác dụng chịu lực cắt, chỉ tính cốt đai khi cột phải chịu lực cắt khá lớn, thông thường thì cốt đai được đặt theo cấu tạo - Đường kính của cốt đai không dưới 5 mm và không bé hơn 0,25 lần đường kính lớn nhất (d1) của cốt dọc chịu nén. - Khoảng cách giữa các cốt đai không được vượt quá 15 lần đường kính bé nhất (d2) của cốt dọc chịu nén và không lớn hơn cạnh của cột (bc). - Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc, khoảng cách cốt đai không được vượt quá 10d2. 2.Tính toán cho phần tử số 21( Cột trục E): a.Tính cốt thép dọc: - Để đơn giản trong tính toán ta chọn giải pháp đặt cốt thép đối xứng cho cột (Fa = Fa’). Căn cứ vào bảng tổ hợp nội lực ta có cặp nội lực (Nmax, MTư) của tổ hợp cơ bản 2 do phương án tải 3,6,8 ( TT,HT toàn phần và GP) gây nên ta có: M =117,2 (KN.m) N = 924,7 (KN) Kích thước cột 220x500(mm) Cột khung bố trí thép đối xứng, giả thiết có a = a’= 50mm ; ho = 500 - 50 = 450mm, có mt=1,0 %. Cấp độ bền B20 có Rb =11,5Mpa; Rbt =0,9Mpa; Eb =27000Mpa cột được đổ BT theo phương thẳng đứng, yêu cầu mỗi lớp đổ không quá 1,5m. Không xét hệ số điều kiện làm việc. Cốt thép: CI thép đai có R=RSC =225MPa CII thép dọc chịu lực có R=RSC =280Mpa; Es=210000Mpa Với cấp độ bền B20 và cốt thép AII có: Độ lệch tâm : Lệch tâm ngẫu nhiên: Cấu kiện thuộc kết cấu siêu tĩnh: Ast=mtbho= 0,01.22.50=11 cm2, Is=mtbh0(0,5h-a)2 =0,01.22.50.(0,5.50-5)2 =4400 cm4 Xác định h: lh=lo/h = (4,90.7)/ 0.5=6,86 > 4 cần kể đến ảnh hưởng của uốn dọc Trong đó: + Với (1) Eb: Môđun đàn hồi của bêtông, Eb = 24.103MPa. l0 - chiều dài tính toán của cột. l0 = 0,7.4900 = 3430 (mm). I - mômen quán tính của tiết diện, Is - mômen quán tính của toàn bộ diện tích cốt thép đối với trọng tâm của tiết diện: Is = mt.b.h0.(0,5.h - a) = 0,01.220.440.(0,5.500-60)= 183920 (mm4) S - hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm, Với: jl - hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trong tác dụng dài hạn: s Với: Y - là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo, với tiết diện chữ nhật: y = 0,5.h - a = 0,5.500 - 50 = 200mm. Ml, Nl - nội lực do tải trọng tác dụng dài hạn (tĩnh tải) Ml = 13,39 kN.m; Nl = 703 kN. M; N - nội lực của các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán gây ra, MT.Ư = 117,2 kN.m; Nmax = 924,7 kN. β - hệ số phụ thuộc vào loại bêtông, ở đây dùng bêtông nặng → β = 1. - Xác định e = h.e0 + 0,5.h - a = 1,78.127 + 0,5.500 - 50 = 426 (mm) - Xác định đ tính x gần đúng theo công thức: Trong đó: Vậy: - Tính cốt thép: Kiểm tra hàm lượng: b.Tính và bố trí cốt đai: - Đường kính cốt đai: đ chọn F = 6mm. - Khoảng cách cốt đai: + Trong khoảng nối chồng cốt thép dọc: + Trong khoảng không nối chồng cốt thép dọc: - Cốt thép đai trong cột có tác dụng giữ ổn định cho cốt dọc chịu nén, giữ vị trí của các cốt dọc khi đổ bê tông. - Cốt đai cũng có tác dụng chịu lực cắt, chỉ tính cốt đai khi cột phải chịu lực cắt khá lớn, thông thường thì cốt đai được đặt theo cấu tạo - Đường kính của cốt đai không dưới 5 mm và không bé hơn 0,25 lần đường kính lớn nhất (d1) của cốt dọc chịu nén. - Khoảng cách giữa các cốt đai không được vượt quá 15 lần đường kính bé nhất (d2) của cốt dọc chịu nén và không lớn hơn cạnh của cột (bc). - Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc, khoảng cách cốt đai không được vượt quá 10d2.