Thiết kế khung k2 (trục 2)

thiết kế khung k2 (Trục 2) i. Sơ đồ tính và dồn tải. - Trước khi tính toán tải trọng vào khung ta thường phải phân tích sơ đồ kết cấu để chọn ra sơ đồ tính toán hợp lý nhất. - Khi chọn sơ đồ tính toán thường có khung hướng tìm cách đơn giản hoá có thể được, nhằm giảm nhẹ việc tính toán nhưng vẫn không gây ảnh hưởng tới quá trình tính toán. - Sơ đồ tính toán ta chọn phải phủ hợp với sơ đồ làm việc thực tế của khung, phản ánh tương đối đúng các liên kết mắt tại khung, việc đơn giản hoá thường hướng vào việc phân chia khung thành một số phần riêng lẻ để tính toán. - Nhưng để đơn giản hoá khi tính toán khung: + Coi khung làm việc như một khung phẳng với diện truyền tải chính bằng bước khung + Với những khung phẳng bình thường có thể bỏ qua ảnh hưởng của biến dạng trượt tới độ cứng chống uốn của cấu kiện. + Khi phân phối tải trọng thẳng đứng cho một khung nào đó cho phép bỏ qua tính liên tục của dầm dọc hoặc dầm ngang, nghĩa là tải trọng truyền vào khung được tính như phản lực của dầm đơn giản đối với tải trọng thẳng đứng truyền truyền từ 2 phía lân cận khung. 1. Chọn kích thước tiết diện khung K2 trục 2: - Xây tường bao che các trục dọc và ngang có bt = 220 cm - Tường lan can, tường chắn mái có bt = 110 cm a. Chọn kích thước tiết diện dầm khung. - Chọn chiều cao dầm dựa vào công thức thực nghiệm: hd = - Chọn chiều rộng bd = bt = 220 cm - Dầm dọc bd´hd = (220´300) cm - Dầm khu vệ sinh, dầm bo bd´hd = (200´300) cm + Dầm trục A á B, có Lnh = 6,0 m. hd = ị hd = (0,75 á 0,5) m ị hd = 0,5 m; bd´hd = (220´500) cm + Dầm trục B á C, có Lnh = 2,1 m. hd = ị hd = (0,26 á 0,18) m ị hd = 0,35 m; bd´hd = (220´350) cm + Dầm trục C á D, có Lnh = 6,0 m. hd = ị hd = (0,75 á 0,5) m ị hd = 0,5 m; bd´hd = (220´500) cm + Dầm ban công trục D, có Lnh = 1,5 m. ị hd = 0,35 m; bd´hd = (220´350) cm + Dầm mái dàn Tơrat từ trục A á C. ị hd = 0,30 m; bd´hd = (220´300) cm b. Chọn kích thước tiết diện cột khung. - Tiết diện cột sơ bộ chọn theo công thức sau: Fc = bc´hc = k. k = (1,2á1,5) đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm Bê tông 250 có Rn = 110 kG/cm2, Rk = 8,8 kG/cm2; Tính toán sơ bộ như sau: ă Xác định tiết diện của cột trục B2. - Với diện truyền tải của cột như hình vẽ: - Diện tích truyền tải: S = 4,05.3,3 = 13,37 m2 - Tải trọng cho 1m2, lấy qi = 1000 kG/m2 = 1t/m2 N = = 5.13,37.1 = 66,85t Fc = 1,2. 729 cm2 - Chọn b thường lấy (0,3 á 0,4).h ị Lấy b = 0,4.h ị 0,4h´h = 729 cm2; h = = 42,7 cm2 ị b = 0,4.h = 0,4.42,7 = 17,08 cm2 Ta chọn cột trục B2 có kích thước tiết diện: bc´hc = (220´450) cm ă Kiểm tra điều kiện ổn định: lb Ê lob với lob = 30 cấu kiện chịu nén chính. Giả thiết khung ngàm vào móng ở độ sâu 1m. lb = 14,64 < lob = 30 - Vậy tiết diện cột (22´450) cm, thoả mãn điều kiện ổn định. ă Xác định tiết diện của cột trục A; C; D. - Bằng cách tính tương tự ta chọn tiết diện cột cho các trục A; B; C như sau: bc´hc = (220´450) cm Điều kiện ổn định đều thoả mãn: lb = 14,64 < lob = 30 * Kết luận: - Chọn tiết diện cột từ trục A á D có bc´hc = (220´450) cm, từ tầng 1 á 2. - Chọn tiết diện cột từ trục A á D có bc´hc = (220´400) cm, từ tầng 3 á 5. - Chọn tiết diện cột mái dàn Tơrat có bc´hc = (220´250) cm. 2. Sơ đồ kết cấu và tính toán: Sơ đồ tính toán khung K2 trục 2 iI. Xác định tải trọng. Tải trọng tác dụng lên sàn gồm: -Tĩnh tải và hoạt tải truyền vào từ hai bên của khung, tải trọng này truyền vào dưới dạng hình thang và hình tam giác để đơn giản ta quy về phân bố đều. - Trọng lượng bản thân dầm và trọng lượng tường xây phía trên các tải trọng này ta đưa về phân bố đều. 1. Tải trọng thẳng đứng. a. Xác định tĩnh tải. - Từ cấu tạo sàn ta xác định được tĩnh tải tác dụng lên sàn các tầng sau: - Tải trọng tiêu chuẩn phân bố trên 1m2 sàn cho từng lớp. gtc = di.gi (kG/m2) - Tải trọng tính toán phân bố trên 1m2 sàn cho từng lớp. gtt = gtc.ni (kG/m2) Trong đó: di - Chiều dày lớp thứ i gi - Trọng lượng lớp thứ i ni - Hệ số vượt tải của lớp thứ i ă. Tĩnh tải sàn mái. Số TT Các lớp cấu tạo d (m) g (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 - 2 lớp gạch lá nem. 0,04 1200 48 1,1 52,8 2 - 1 lớp gạch thông tâm 6 lỗ. 0,105 1500 158 1,1 173,3 3 - Lớp vữa láng, xi măng cát vàng. 0,02 1800 36 1,3 46,8 4 - Bản sàn BTCT. 0,10 2500 250 1,1 275,0 5 - Vữa trát trần xi măng cát. 0,015 1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng: 519 583,0 ă. Tĩnh tải sàn mái sênô. Số TT Các lớp cấu tạo d (m) g (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 - Lớp vữa láng, xi măng cát vàng. 0,02 1800 36 1,3 46,8 2 - Bản sàn BTCT. 0,10 2500 250 1,1 275,0 3 - Vữa trát trần xi măng cát. 0,015 1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng: 313 357,0 ă. Tĩnh tải sàn. - Gồm các lớp cấu tạo sau: Số TT Các lớp cấu tạo d (m) g (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 - Sàn lát gạch Viglacera. 0,01 2000 20 1,1 22,0 2 - Lớp vữa lót xi măng cát vàng. 0,02 1800 36 1,3 46,8 3 - Bản sàn BTCT. 0,10 2500 250 1,1 275,0 4 - Vữa trát trần xi măng cát. 0,015 1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng: 333 379,0 ă. Tĩnh tải tường (kể cả lớp trát). - Tĩnh tải tường truyền xuống dầm ta tính tải phân bố đều trên 1m dài, khi có cửa thì phải trừ đi 30% diện tích của cửa. gt = bt.ht.gt.nt (kG/m) Số TT Loại tường (kể cả lớp trát) bt (m) ht (m) g (kG/m3) gtc (kG/m) n gtt (kG/m) 1 - Tường thành sênô. 0,14 0,60 1800 151 1,1 166 2 - Tường ngang. 0,25 3,10 1800 1395 1,1 1535 3 - Tường dọc (Tường có cửa). 0,25 3,30 1800 1485 1,1 1143 4 - Tường lan can. 0,14 0,90 1800 227 1,1 250 ă. Trọng lượng bản thân cột, dầm. Số TT Loại dầm, cột bd (m) hd (m) g (kG/m3) gtc (kG/m) n gtt (kG/m) 1 - Cột: 220x450 0,22 0,45 2500 248 1,1 272 2 - Cột: 220x400 0,22 0,40 2500 220 1,1 242 3 - Cột: 220x250 0,22 0,25 2500 138 1,1 151 4 - Dầm: 220x500. 0,22 0,50 2500 275 1,1 303 5 - Dầm: 220x350. 0,22 0,35 2500 193 1,1 212 6 - Dầm: 220x300. 0,22 0,30 2500 165 1,1 182 b. Hoạt tải tác dụng lên công trình. - Hoạt tải tác dụng lên công trình được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam : TCVN 2737- 1995 phụ thuộc vào chức năng sử dụng bên trong công trình. ă. Hoạt tải mái. Số TT Mái Ptc (kG/m2) n Ptt (kG/m2) 1 - Mái bằng không sử dụng. 75 1,3 97,5 ă. Hoạt tải sàn. Số TT Loại phòng Ptc (kG/m2) n Ptt (kG/m2) 1 - Phòng ngủ. 200 1,2 240 2 - Hàng lang thông các phòng. 300 1,2 360 3 - Ban công. 400 1,2 480 bảng số liệu tính toán khung k2 – trục 2 Số TT Loại tải trọng Đơn vị Kết quả 1 - Tĩnh tải sàn mái. kG/m2 583 2 - Tĩnh tải sàn mái sênô. kG/m2 357 3 - Tĩnh tải sàn. kG/m2 379 4 - Tường thành sênô. kG/m 166 5 - Tường ngang (tường ngăn). kG/m 1535 6 - Tường dọc (tường có cửa). kG/m 1143 7 - Tường lan can. kG/m 250 8 - Cột: 220x450 kG/m 272 9 - Cột: 220x400 kG/m 242 10 - Cột: 220x250 kG/m 151 11 - Dầm: 220x500. kG/m 303 12 - Dầm: 220x350. kG/m 212 13 - Dầm: 220x300. kG/m 182 2. Tính toán tải trọng truyền vào khung. a. Nguyên tắc dồn tải: - Tải trọng thẳng đứng trên sàn gồm có tĩnh tải, hoạt tải. - Tải trọng truyền từ sàn vào dầm, từ dầm vào cột. - Dồn tải từ bản sàn vào khung, tải trọng phân bố theo hình thang và hình tam giác được quy đổi thành tải trọng phân bố đều hình chữ nhật tương đương. - Tải trọng từ sàn truyền vào khung được phân phối theo diện truyền tải: + L2/L1 ³ 2, sàn làm việc theo một phương L1. + L2/L1 < 2, sàn làm việc theo 2 phương. ă Tải trọng phân bố dạng hình thang qui về tải phân bố đều: qtd qtđ = k.qmax + k = 1 - 2b2 + b3; trong đó b = b/L - L : là cạnh dài của ô bản - b = 1/2 cạnh ngằn ô bản + qmax = q.b ; b = 1/2 cạnh ngắn vì góc truyền lực a = 450 ă Tải trọng phân bố dạng tam giác qui về tải phân bố đều: qtd qtđ = .qmax = 0,625.qmax Sơ đồ quy đổi hình thang Sơ đồ quy đổi hình tam giác b. Dồn tải trọng vào khung. ă. Phần tĩnh tải: 1.b. Xác định mặt bằng truyền tải: Mặt bằng truyền tải sàn mái vào khung K2 Phần tĩnh tải - Sàn mái Mặt bằng truyền tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 vào khung K2 Phần tĩnh tải - Sàn 2.b. Tính toán tải trọng truyền vào khung: - Từ mặt bằng dồn tải ta xác định qtđ cho từng ô sàn. ă. Tính toán cho từng ô Sàn mái: bảng tính tĩnh tải qtđ cho từng ô sàn mái Tên ô Kích thước một ô L2´L1 (m) Dạng phân bố b (m) q (kG/m2) qmax (kG/m) b 1-2.b2+b3 qtđ (kG/m) 1 6,0 ´ 3,3 Hình tam giác 1,65 583 962 601 2 6,0 ´ 3,3 Hình thang 1,65 583 962 0,275 0,870 837 3 3,3 ´ 2,1 Hình thang 1,05 583 612 0,318 0,830 508 4 3,3 ´ 2,1 Hình tam giác 1,05 583 612 383 5 3,3 ´ 1,5 Hình chữ nhật 0,75 357 268 268 6 2,7 ´ 1,5 Hình chữ nhật 0,75 357 268 268 7 2,1 ´ 1,8 Hình thang 0,9 357 321 0,428 0,712 229 8 2,1 ´ 1,8 Hình tam giác 0,9 357 321 201 ă. Tính toán cho từng ô sàn tầng 2; 3; 4; 5: bảng tính tĩnh tải qtđ cho từng ô sàn tầng 2; 3; 4; 5 Tên ô Kích thước một ô L2´L1 (m) Dạng phân bố b (m) q (kG/m2) qmax (kG/m) b 1-2.b2+b3 qtđ (kG/m) 1 6,0 ´ 3,3 Hình tam giác 1,65 379 625 391 2 6,0 ´ 3,3 Hình thang 1,65 379 625 0,275 0,870 544 3 3,3 ´ 2,1 Hình thang 1,05 379 398 0,318 0,830 330 4 4,8 ´ 3,3 Hình thang 1,65 379 625 0,344 0,804 503 5 2,1 ´ 1,8 Hình tam giác 0,9 379 341 213 6 2,1 ´ 1,8 Hình thang 0,9 379 341 0,428 0,712 243 7 3,3 ´ 2,1 Hình tam giác 1,05 379 398 249 8 2,7 ´ 1,5 Hình chữ nhật 0,75 379 284 284 9 3,3 ´ 1,5 Hình chữ nhật 0,75 379 284 284 10 3,3 ´ 1,2 Hình chữ nhật 0,60 379 227 227 3.b. Dồn tải trọng vào khung. - Số liệu tính toán được lập thành bảng. Sơ đồ dồn tĩnh tải sàn mái vào khung K2 bảng tính tải trọng truyền vào khung k2 của tĩnh tải sàn mái Tên tải Loại tải trọng Các loại tải trọng tạo thành Giá trị Đơn vị - Trọng lượng bản thân dầm khung = 303 - Vữa trát dầm. q1 Tải phân bố đều 0,8.0,015.1800.1,3 = 28 116 kG/m - Do sàn Ô2 truyền vào = 837 Cộng: 1168 - Trọng lượng bản thân dầm khung = 212 - Vữa trát dầm. q2 Tải phân bố đều 0,72.0,015.1800.1,3 = 25 1003 kG/m - Do sàn Ô4 + Ô7 truyền vào 383 + = 766 Cộng: 1003 - Trọng lượng bản thân dầm khung = 303 - Vữa trát dầm. q3 Tải phân bố đều 0,8.0,015.1800.1,3 = 28 2005 kG/m - Do sàn Ô2 truyền vào 837 . 2 = 1674 Cộng: 2005 - Trọng lượng bản thân dầm khung = 212 - Vữa trát dầm. q4 Tải phân bố đều 0,72.0,015.1800.1,3 = 25 403 kG/m - Do tường sênô = 166 Cộng: 403 - Do dầm + cột dàn tơrat truyền vào = 1008 - Do tường sênô 166 . 3,3/2 = 274 - Dầm DM4 truyền vào P1 Tải tập trung 182 . 3,3/2 = 300 2597 kG - Vữa trát dầm. 0,4.0,015.1800.1,3.3,3/2 = 23 - Do sàn Ô1 truyền vào 601 . 3,3/2 = 992 Cộng: 2597 - Do dầm + cột dàn tơrat truyền vào P2 Tải tập trung Vữa trát dầm + cột = 1490 1490  kG - Do dầm + cột dàn tơrat truyền vào = 1248 - Dầm DM3 truyền vào 182 . 3,3 = 601 P3 Tải tập trung - Vữa trát dầm. 3906 kG 0,4.0,015.1800.1,3.3,3 = 46 - Do sàn Ô1 + Ô3 truyền vào (601 + 508) . 3,3/2 = 1830 - Do sàn Ô8 truyền vào 201 . 1,8/2 = 181 Cộng: 3906 - Do dầm + cột dàn tơrat truyền vào = 768 - Dầm DM2 truyền vào 182 . 3,3 = 601 P4 Tải tập trung - Vữa trát dầm. 4417 kG 0,4.0,015.1800.1,3.3,3 = 46 - Do sàn Ô1 + Ô3 truyền vào 601. 3,3 = 1983 - Do sàn Ô3 truyền vào 508 . 3,3/2 = 838 - Do sàn Ô8 truyền vào 201.1,8/2 = 181 Cộng: 4417 - Dầm DM1 truyền vào 182 . 3,3 = 601 - Vữa trát dầm. P5 Tải tập trung 0,4.0,015.1800.1,3.3,3 = 46 3434 kG  - Do sàn Ô5 truyền vào 268 . 3,3/2 = 442 - Do sàn Ô6 truyền vào 268 . 2,7/2 = 362 - Do sàn Ô1 truyền vào 601 . 3,3 = 1983 Cộng: 3434 - Do tường sênô 166 . 3,3 = 548 - Dầm DM7 truyền vào 182 . 3,3 = 600 P6 Tải tập trung - Vữa trát dầm. 2035 kG 0,72.0,015.1800.1,3.3,3 = 83 - Do sàn Ô5 truyền vào 268 . 3,3/2 = 442 - Do sàn Ô6 truyền vào 268 . 2,7/2 = 362 Cộng: 2035 Sơ đồ dồn tĩnh tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 vào khung K2 bảng tính tải trọng truyền vào khung k2 của tĩnh tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 Tên tải Loại tải trọng Các loại tải trọng tạo thành Giá trị Đơn vị - Trọng lượng bản thân dầm khung = 303 - Vữa trát dầm. q1 Tải phân bố đều 0,8.0,015.1800.1,3 = 28 2093 kG/m - Trọng lượng tường ngăn ngang = 1535 - Do sàn Ô10 truyền vào = 227 Cộng: 2093 - Trọng lượng bản thân dầm khung = 303 - Vữa trát dầm. q2 Tải phân bố đều 0,8.0,015.1800.1,3 = 28 2369 kG/m - Trọng lượng tường ngăn ngang = 1535 - Do sàn Ô4 truyền vào = 503 Cộng: 2369 - Trọng lượng bản thân dầm khung = 212 - Vữa trát dầm. q3 Tải phân bố đều 0,72.0,015.1800.1,3 = 25 729 kG/m - Do sàn Ô6 + Ô7 truyền vào 243 + 249 = 492 Cộng: 729 - Trọng lượng bản thân dầm khung = 303 - Vữa trát dầm. q4 Tải phân bố đều 0,8.0,015.1800.1,3 = 28 2954 kG/m - Trọng lượng tường ngăn ngang = 1535 - Do sàn Ô2 truyền vào 544 x2 = 1088 Cộng: 2954 - Trọng lượng bản thân dầm khung = 212 - Vữa trát dầm. q5 Tải phân bố đều 0,72.0,015.1800.1,3 = 25 1055 kG/m - Trọng lượng tường lan can = 250 - Do sàn Ô8+ Ô9 truyền vào 284.2 = 568 Cộng: 1055 - Trọng lượng tường lan can + tường dọc (250 + 1143) . 3,3/2 = 2298 - Do trọng lượng cột 272 . 3,1 = 843 - Vữa trát cột. 0,73.0,015.1800.1,3.3,1 = 79 - Dầm D4 truyền vào P1 Tải tập trung 182 . 3,3/2 = 300 3918 kG - Vữa trát dầm. 0,4.0,015.1800.1,3.3,3/2 = 23 - Do sàn Ô10 truyền vào 227 . 3,3/2 = 375 Cộng: 3918 - Trọng lượng tường ngăn dọc 1143 . 3,3/2 = 1886 - Dầm D5 truyền vào 182 . 3,3/2 = 300 P2 Tải tập trung - Vữa trát dầm. 3229 kG 0,4.0,015.1800.1,3.3,3/2 = 23 - Do sàn Ô1+ Ô10 truyền vào (391 + 227) . 3,3/2 = 1020 Cộng: 3229 - Trọng lượng tường ngăn dọc 1143 . 3,3 = 3772 - Do trọng lượng cột 272 . 3,1 = 843 - Vữa trát cột. P3 Tải tập trung 0,73.0,015.1800.1,3.3,1 = 79 6723 kG - Dầm D3 truyền vào 182 . 3,3 = 601 - Vữa trát dầm. 0,4.0,015.1800.1,3.3,3 = 46 - Do sàn Ô1 + Ô3 truyền vào (391 + 330) . 3,3/2 = 1190 - Do sàn Ô5 truyền vào 213 . 1,8/2 = 192 Cộng: 6723 - Trọng lượng tường ngăn dọc 1143 . 3,3 = 3772 - Do trọng lượng cột 272 . 3,1 = 843 - Vữa trát cột. P4 Tải tập trung 0,73.0,015.1800.1,3.3,1 = 79 7368 kG - Dầm D2 truyền vào 182 . 3,3 = 601 - Vữa trát dầm. 0,4.0,015.1800.1,3.3,3 = 46 - Do sàn Ô1 truyền vào 391. 3,3 = 1290 - Do sàn Ô5 truyền vào 213 . 1,8/2 = 192 - Do sàn Ô3 truyền vào 330 . 3,3/2 = 545 Cộng: 7368 - Trọng lượng tường ngăn dọc 1143 . 3,3 = 3772 - Do trọng lượng cột 272 . 3,1 = 843 - Vữa trát cột. 0,73.0,015.1800.1,3.3,1 = 79 P5 Tải tập trung - Dầm D1 truyền vào 182 . 3,3 = 601 7483 kG - Vữa trát dầm. 0,4.0,015.1800.1,3.3,3 = 46 - Do sàn Ô1truyền vào 391 . 3,3 = 1290 - Do sàn Ô8truyền vào 284 . 2,7/2 = 383 - Do sàn Ô9truyền vào 284 . 3,3/2 = 469 Cộng: 7483 - Trọng lượng tường lan can 250 . 3,3/2 = 413 - Dầm D10 truyền vào 182 . 3,3 = 600 P7 Tải tập trung - Vữa trát dầm. 1949 kG 0,72.0,015.1800.1,3.3,3 = 84 - Do sàn Ô8 truyền vào 284 . 2,7/2 = 383 - Do sàn Ô11 truyền vào 284 . 3,3/2 = 469 Cộng: 1949 ă. Phần hoạt tải: 1.c. Xác định mặt bằng truyền tải: Mặt bằng truyền hoạt tải sàn mái vào khung K2 Phần hoạt tải - Phương án 1 Mặt bằng truyền hoạt tải sàn mái vào khung K2 Phần hoạt tải - Phương án 2 Mặt bằng truyền hoạt tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 vào khung K2 Phương án 1 - Tầng 3 và 5 Phương án 2 - Tầng 2 và 4 Mặt bằng truyền hoạt tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 vào khung K2 Phương án 1 - Tầng 2 và 4 Phương án 2 - Tầng 3 và 5 2.c. Tính toán tải trọng truyền vào khung: - Từ mặt bằng dồn tải ta xác định qtđ cho từng ô sàn. ă. Tính toán cho từng ô Sàn mái: bảng tính hoạt tải qtđ cho từng ô sàn mái Tên ô Kích thước một ô L2´L1 (m) Dạng phân bố b (m) q (kG/m2) qmax (kG/m) b 1-2.b2+b3 qtđ (kG/m) 1 6,0 ´ 3,3 Hình tam giác 1,65 97,5 161 101 2 6,0 ´ 3,3 Hình thang 1,65 97,5 161 0,275 0,870 140 3 3,3 ´ 2,1 Hình thang 1,05 97,5 102 0,318 0,830 85 4 3,3 ´ 2,1 Hình tam giác 1,05 97,5 102 64 5 3,3 ´ 1,5 Hình chữ nhật 0,75 97,5 73 73 6 2,7x1,5 Hình chữ nhật 0,75 97,5 73 73 7 2,1x1,8 Hình thang 0,9 97,5 88 0,428 0,712 63 8 2,1x1,8 Hình tam giác 0,9 97,5 88 55 ă. Tính toán cho từng ô sàn tầng 2; 3; 4; 5: bảng tính hoạt tải qtđ cho từng ô sàn tầng 2; 3; 4; 5 Tên ô Kích thước một ô L2´L1 (m) Dạng phân bố b (m) q (kG/m2) qmax (kG/m) b 1-2.b2+b3 qtđ (kG/m) 1 6,0 ´ 3,3 Hình tam giác 1,65 240 396 248 2 6,0 ´ 3,3 Hình thang 1,65 240 396 0,275 0,870 345 3 3,3 ´ 2,1 Hình thang 1,05 360 378 0,318 0,830 314 4 4,8 ´ 3,3 Hình thang 1,65 240 396 0,344 0,804 318 5 2,1x1,8 Hình tam giác 0,9 360 324 203 6 2,1x1,8 Hình thang 0,9 360 324 0,428 0,712 231 7 3,3 ´ 2,1 Hình tam giác 1,05 360 378 236 8 2,7x1,5 Hình chữ nhật 0,75 480 360 360 9 3,3 ´ 1,5 Hình chữ nhật 0,75 480 360 360 10 3,3 ´ 1,2 Hình chữ nhật 0,60 360 216 216 3c. Dồn tải trọng vào khung. - Số liệu tính toán được lập thành bảng. Sơ đồ dồn hoạt tải sàn mái vào khung K2 Phương án 1 Sơ đồ dồn hoạt tải sàn mái vào khung K2 Phương án 2 bảng tính tải trọng truyền vào khung k2 của hoạt tải sàn mái Tên tải Loại tải trọng Các loại tải trọng tạo thành Giá trị Đơn vị q'1 Tải phân bố đều - Do sàn Ô2 truyền vào = 140 140 kG/m - Do sàn Ô2 truyền vào q'2 Tải phân bố đều 140 . 2 = 280 280 kG/m - Do sàn Ô1 truyền vào P'1 Tải tập trung 101 . 3,3/2 = 167 167 kG - Do sàn Ô1 truyền vào P'2 Tải tập trung 101 . 3,3 = 343 343 kG  - Do sàn Ô4 +Ô7 truyền vào q''1 Tải phân bố đều 64 +63 = 127 127 kG/m - Do sàn Ô3 truyền vào P''1 Tải tập trung 85 . 3,3/2 = 140 - Do sàn Ô8 truyền vào 190 kG 55 . 1,8/2 = 50 Cộng  190  - Do sàn Ô5 truyền vào P''2 Tải tập trung 73 . 3,3/2 = 120 219 kG - Do sàn Ô6 truyền vào 73 . 2,7/2 = 99 Cộng: 219 Sơ đồ dồn hoạt tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 vào khung K2 Phương án 1 - Tầng: 3 và 5 Phương án 2 - Tầng: 2 và 4 Sơ đồ dồn hoạt tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 vào khung K2 Phương án 1 - Tầng: 2 và 4 Phương án 2 - Tầng: 3 và 5 bảng tính tải trọng truyền vào khung k2 của hoạt tải sàn tầng 2; 3; 4; 5 Tên tải Loại tải trọng Các loại tải trọng tạo thành Giá trị Đơn vị - Do sàn Ô6 + Ô7 truyền vào q'1 Tải phân bố đều 231+236 = 467 467 kG/m - Do sàn Ô3 truyền vào P'1 Tải tập trung 314 . 3,3/2 = 518 701 kG - Do sàn Ô5 truyền vào 203 . 1,8/2 = 183 Cộng:  701  - Do sàn Ô8 truyền vào P'2 Tải tập trung 360 . 2,7/2 = 486 - Do sàn Ô8 truyền vào 1080 kG 360 . 3,3/2 = 594 Cộng:  1080  q''1 Tải phân bố đều - Do sàn Ô10 truyền vào = 216 216 kG/m q''2 Tải phân bố đều - Do sàn Ô4 truyền vào = 318 318 kG/m - Do sàn Ô2 truyền vào q''3 Tải phân bố đều 345 . 2 = 690 690 kG/m - Do sàn Ô10 truyền vào P''1 Tải tập trung 216 . 3,3/2 = 356 356 kG - Do sàn Ô1 + Ô10 truyền vào P''2 Tải tập trung (248 + 216) . 3,3/2 = 766 766 kG - Do sàn Ô1 truyền vào P''3 Tải tập trung 248 . 3,3/2 = 409 409 kG - Do sàn Ô1 truyền vào P''4 Tải tập trung 248 . 3,3 = 818 818 kG 3. Tải trọng gió tác dụng lên công trình (Tải trọng ngang). - Tải trọng gió tác dụng lên công trình phụ thuộc vào địa điểm xây dựng. Từ khu vực xây dựng công trình, các hệ số như độ cao, hệ số khí động, áp lực gió tác dụng lên 1m2 bề mặt thẳng đứng. - Tải trọng gió lên 1m2 bề mặt thẳng đứng của công trình được xác định theo công thức sau: W = Wo.k.c.n (kG/m2) Trong đó: Wo: Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737 – 1995. Tỉnh Hà giang nằm trong khu vực I-A có áp lực gió : Wo = 65 kG/m2 k : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió. Tra trong bảng 5 “sách Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737 - 1995” n = 1,2 : Hệ số vượt tải c : Hệ số khí động + Với gió đẩy: cđ = 0,8 + Với gió hút: ch = - 0,6 - Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống ta qui về lực phân bố đều, theo công thức: Với: q = W.a (a: Là bước khung) a = 3,3m bảng xác định tải trọng gió lên khung K2 Tầng H (m) k Wđ (kG/m2) Wh (kG/m2) qđ (kG/m) qh (kG/m) 1 4,05 1,035 64,58 48,44 213 -160 2 7,65 1,163 72,57 54,43 239 -180 3 11,25 1,194 74,51 55,88 246 -184 4 14,85 1,222 76,25 57,19 252 -189 5 18,45 1,272 79,37 59,53 262 -196 - Tại khung K2 trục 2 có lan can lôgia cao 0,9m . Do vậy ta tính gió qui về lực tập trung đặt tại nút khung. - Tại khung K2 có 1/2 bước khung có lan can. Vì vậy ta có công thức tính q như sau: Với lan can lôgia: q = W.a/2 (a: Là bước khung) a = 3,3m Sênô mái: q = W.a Tầng H (m) k Wđ (kG/m2) Wh (kG/m2) qđ (kG/m) qh (kG/m) 1 4,95 1,061 66,21 49,65 109 -82 2 8,55 1,161 72,45 54,33 120 -90 3 12,15 1,195 74,57 55,93 123 -92 4 15,75 1,256 78,37 58,78 129 -97 5 19,95 1,270 79,25 59,44 262 -196 * Tính Pđ : - Với sênô cao 0,6 m - Lan can cao 0,9 m - Pđ1 = 109.0,9 = 98 kG - Pđ2 = 120.0,9 = 108 kG - Pđ3 = 123.0,9 = 111 kG - Pđ4 = 129.0,9 = 116 kG - Pđ5 = 262.0,6 = 157 kG * Tính Ph : - Với sênô cao 0,6 m - Lan can cao 0,9 m - Ph1 = 82. 0,9 = 74 kG - Ph2 = 90. 0,9 = 81 kG - Ph3 = 92. 0,9 = 83 kG - Ph4 = 97. 0,9 = 87 kG - Ph5 = 196. 0,6 = 118 kG - Đơn vị dài: mm - Đơn vị lực: tấn sơ đồ chất tĩnh tải khung k2 - trục 2 sơ đồ chất hoạt tải khung k2 - trục 2 Phương án 1 sơ đồ chất hoạt tải khung k2 - trục 2 Phương án 2 - Đơn vị dài: mm - Đơn vị lực: tấn sơ đồ truyền gió trái vào khung k2 - trục 2 - Đơn vị dài: mm - Đơn vị lực: tấn sơ đồ truyền gió phải vào khung k2 - trục 2 Tính toán cốt thép khung K2 - Trục 2 - Tính toán cốt thép cho khung được dựa vào kết quả của việc tổ hợp nội lực. Căn cứ vào bảng tổ hợp nội lực bất lợi nhất của mỗi tiết diện trong từng phần tử, ta chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính thép cho phần tử đó. I. Chọn vật liệu. + Bê tông mác 250 có: - Rn = 110 kG/cm2 - Rk = 8,8 kG/cm2 - Eb = 2,65.105 kG/cm2 + Thép nhóm AII có: Ra = 2800 kG/cm2 + Thép nhóm A1 có Ra = 2300 kG/cm2 - Ea = 2,1.106 kG/cm2 + Tra bảng hệ số ao = 0,58; Ao = 0,412 II. Tính toán cốt thép cột. - Tính cho phần tử 41; 42; 43; 44; 45. - Để đơn giản trong tính toán ta chọn giải pháp đặt cốt thép đối xứng cho cột (Fa = Fa’). 1. Tính thép cho phần tử 41: a. Tính cho tiết diện trên: - Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất: M = 4,692 T.m ; Mdh = 2,886 Tm N = - 16,602 T ; Ndh = - 13,141 T - Chiều dài tính toán: Lo = n.H; với nhà khung bê tông cốt thép đổ toàn khối n = 0,7. Lo = 0,7.3,6 = 2,52 m = 252 cm - Kích thước tiết diện: b´h = (220´400) cm - Giả thiết chọn a = a’ = 3 cm ị ho = 40 - 3 = 37 cm ho’ = 37 - 3 = 34 cm - Độ lệch tâm eo: eo = eo1 + eng eo1: là độ lệch tâm do nội lực. eo1 = 0,283 m = 28,3 cm eng: là độ lệch tâm ngẫu nhiên. eng = 1,6 cm; ị Lấy eng = 2 cm ị Độ lệch tâm: eo = 28,3 + 2 = 30,3 cm - Hệ số uốn dọc: Ta thấy: 0,05h = 2cm < eo = 30,3cm < 5h = 200cm ị Ta có: S = 0,228 Kdh là hệ số kể tới tính chất dài hạn của tải trọng. Kdh = 1,856 Jb = 117333 cm Giả thiết mt% = 1%, Tính Ja = mt.b.ho.(0,5.h - a)2 Ja = 0,01.22.37.(0,5.40 -3)2 = 2352 cm - Tính lực dọc tới hạn: Nth = =882726 kG h = 1,019 - Tính độ lệch tâm tính toán: e = h.eo + 0,5.h – 3 = 1,019.30,3 + 0,5.40 – 3 = 47,86 cm e’ = h.eo - 0,5.h + 3 = 1,019.30,3 - 0,5.40 + 3 = 13,86 cm - Xác định trường hợp lệch tâm: x = 6,86 cm x = 6,86 cm < ao.ho = 0,58.37 = 21,46 cm ị Xảy ra trường hợp nén lệch tâm lớn: - Tính cốt thép dọc: Ta thấy: x = 6,86 cm > 2.a’ = 2.3 = 6 cm ; tính Fa = Fa’ theo công thức: Fa = Fa’ = 2,492 cm2 Kiểm tra: mmin = 0,2% Ê m Ê mmax = 3,5% m = 0,616% b. Tính cho tiết diện dưới: - Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất: M = 3,491 T..m ; Mdh = 2,420 T.m N = - 16,602 T ; Ndh = - 13,141 T - Bằng cách tính toán tương tự như phần tiết diện cột trên ta được. Fa = Fa’ = 1,193 cm2 ă Kết quả tính toán đối với các phần tử 42; 43; 44; 45 được tính tương tự như phân tử 41 và được lập thành bảng. c. Tính và bố trí cốt đai: - 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. III. Tính toán cốt thép dầm. - Tính thép cho phần tử: 25á26; 27; 28á29; 30 - Vật liệu ta sử dụng như trên. - Từ kết quả nội lực ta chọn ra các cặp nội lực của mỗi phần tử có giá trị nguy hiểm nhất. Tại các Mặt cắt I-I (trái); Mặt cắt II-II (giữa); Mặt cắt III-III (phải). - Dầm được đổ liền khối với bản sàn, xem một phần bản tham gia chịu lực với dầm như là cánh của tiết diện chữ T . Tuỳ theo momen là dương hay âm mà trong khi tính toán ta có thể kể đến hoặc không kể đến. - Tiết diện tính toán của dầm theo sơ đồ sau: Tính Momen âm Tính Momen dương Cánh thuộc vùng chịu kéo Cánh thuộc vùng chịu nén 1. Tính cốt thép dọc: ă Tính toán cụ thể cho phần tử 25á26. a. Tính toán cho mặt cắt I-I (Trái). - Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất: M = - 14,436 T.m = 1443600 kG.cm Q = 14,098 T = 14098 kG - Với tiết diện đầu dầm chịu momen âm, cánh thuộc vùng chịu kéo tính toán theo tiết diện chữ nhật b´h = (22´50) cm + Giả thiết a = 4 cm; ị ho = h - a = 50 - 4 = 46 cm 0,282 < Ao = 0,412 Fa = 13,504 cm2 Kiểm tra 1,334% mmin = 0,15% < m = 1,334% < mmax = 2,28% b. Tính toán cho mặt cắt II-II (Giữa). - Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất: M = 7,09 T.m = 709000 kG.cm Q = - 1,506 T = 1506 kG - Với tiết diện giữa dầm chịu momen dương, cánh thuộc vùng chịu nén tính toán theo tiết diện chữ T. - Xác định trục trung hoà: Mc = Rn.bc.hc.(ho - 0,5.hc) Trong đó : hc = hbs = 10 cm bc = b + 2.c1 = 22 + 2.90 = 202 cm Với c1 = min(195cm; 100cm; 90cm) ị c1 = 90 cm ị Mc = 110.202.10.(46 – 0,5.10) = 9110200 kG.cm M = 709000 kG.cm < Mc = 9110200 kG.cm ị Trục trung hoà đi qua cánh, tính như tiết diện chữ nhật: bc´h = (202´50) cm 0,015 < Ao = 0,412 Fa = 5,549 cm2 Kiểm tra 1,334% mmin = 0,15% < m = 1,334% < mmax = 2,28% c. Tính toán cho mặt cắt III-III (Phải). - Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất: M = - 14,201 T.m = 1420100 kG.cm Q = 12,584 T = 12584 kG - Với tiết diện cuối dầm chịu momen âm, cánh thuộc vùng chịu kéo tính toán theo tiết diện chữ nhật b´h = (22´50) cm 0,277 < Ao = 0,412 Fa = 13,22 cm2 Kiểm tra 1,306% mmin = 0,15% < m = 1,306% < mmax = 2,28% ă Kết quả tính toán đối với các phần tử 27; 28á29; 30 được tính toán tương tự như phần tử 25á26 và được lập thành bảng. 2. Tính toán cốt đai: - Để thuận lợi cho quá trình thi công và dễ dàng trong tính toán ta tính cho mặt cắt có lực cắt lớn nhất và bố trí cho toàn dầm. - Mặt cắt I-I (Trái) có giá trị lực cắt: Q = Qmax = 14,098 T = 14098 kG - Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: Qmax < Ko.Rn.b.ho Qmax = 14098 kG < 0,35.110.22.46 = 38962 kG ị Thoả mãn điều kiện hạn chế. - Kiểm tra điều kiện tính toán: Qmax > K1.Rk.b.ho = 0,6.8,8.22.46 = 5343 kG ị Phải tính cốt đai. + Chọn đai F6; nđ = 2; có Ưđ = 0,283 cm2; Rađ = 1800 kG/cm2 + Khoảng cách Uđ phải thoả mãn các điều kiện sau: U = Umin (Utt; Umax; Uct) + Tính Utt: Utt = 17 cm + Tính Umax: Umax = 43,6 cm + Tính Uct = 15 cm; đoạn đầu dầm. Uct = 20 cm; đoạn giữa dầm. Chọn đoạn đầu dầm Lđ = 1/4Ld có U = F6a15cm. Chọn đoạn giữa dầm Lđ = 1/2Ld có U = F6a20cm. ă Kiểm tra điều kiện cốt xiên: qđ = 68 kG Qđb = = 14928 kG Qđb = 14928 kG > Qmax = 14098 kG ị Không phải tính cốt xiên. - Tại gối trái, phải nếu có cốt xiên chỉ là do lợi dụng uốn cốt dọc ở giữa nhịp lên. Góc uốn a = 45o, điểm uốn giữa 2 cốt xiên cách nhau một đoạn ho/2. 3. Tính toán cốt treo: - Tại vị trí dầm dọc kê lên dầm khung có lực tập trung cần phải có cốt treo để gia cố cho dầm khung. Lực tập trung do dầm dọc truyền vào là: P = P1 + P2 - Trong đó: P1: Là lực tập trung do tĩnh tải truyền vào. P2: Là lực tập trung do hoạt tải truyền vào. ă Tính cho phần tử 28á29. - Có: P1 = 3,755 T ; P2 = 0,782 T P = 3,755 + 0,782 = 4,537 T = 4537 kG - Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai, diện tích cần thiết là: Ftr = 1,973 cm2 - Dùng đai F6, hai nhánh thì số lượng đai cần thiết là: 3,5 ị Chọn = 4 đai ị Đặt sát hai bên mép dầm phụ, mỗi bên 4 đai F6a5cm. IV. Chọn và bố trí cốt thép khung K3 - Trục 3: - Chọn và bố trí cốt thép trong khung được thể hiện trên bản vẽ, theo tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5574 - 1991, 5898 - 1995. So sánh: - Từ kết quả của bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán cốt thép cho cột + dầm khung K3 trục 3 có kết quả tính toán so với tính bằng máy như sau: + Đối với dầm khung: Kết quả tính toán cốt thép tại gối trái; phải và giữa nhịp diện tích cốt thép tương đương với tính bằng máy. + Đối với cột khung: Kết quả tính toán cho phần tử xẩy ra trường hợp lệch tâm lớn thì diện tích cốt thép tương đương với tính bằng máy, còn phần tử xẩy ra trường hợp lệnh tâm bé diện tích cốt thép tính ra ít hơn tính bằng máy. Kết luận: - Từ kết quả tính thép khung bằng máy và tính tay. Để thiên về an toàn và đơn giản trong tính toán ta lấy kết quả diện tích cốt thép chạy máy để chọn và bố trí thép cho cột, dầm khung. - Diện tích thép tại các mặt cắt gối và nhịp lấy từ kết quả tính bằng máy. (Phầm mền tính toán kết cấu khung phẳng KP) Chọn và bố trí thép khung K3 - trục 3 Phương án chọn