Thiết kế khung trục A

CHƯƠNG V THIẾT KẾ KHUNG TRỤC A I.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỘT KHUNG TRỤC A 1.Cột A1, A4 a.Tiết diện cột tầng 1, 2 -Do sàn truyền vào: P = qs .S Trong đó : qs : Tổng tải trọng tác dụng lên sàn S : diện tích truyền tải từ sàn lên cột - Sàn sân thượng : + Tĩnh tải : gs = 798,2 kG/ m2 + Hoạt tải : ps = p.np = 75.1,3 = 97,5 kG/m2 +Tổng tải trọng : qs = gs + ps = 798,2 + 97,5 = 895,7 kG/m2 -Sàn tầng : + Tĩnh tải : gs = 380,9, kG/ m2 +Hoạt tải : : ps = p.np = 200.1,2 = 240 kG/m2 +Tổng tải trọng : qs = gs + ps = 380,9 + 240 = 620,9 kG/m2 -Vậy tải trọng do sàn truyền vào : P1 = 2,5.2.375(895,7 + 620,9.10 ) = 42184 kG -Do dầm ngang truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 - 0.1) . 2500 . 1,1 . 2,375 . 11 = 7184 kG -Do dầm dọc truyền vào : P3 = 0,25.(0,5-0.1).2500.1,1.2,5.11 = 7563 kG -Do tường xây : P4 = 0,2 ( 2,5 + 2,375 ) .1800 .1,1 ( 3,8 + 3,3 .10 ) = 71042 kG Tổng tải trọng : P = P1 + P2 + P3 + P4 = 42184 + 7184 + 7563 + 71042 = 127973 kG Tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : F = .k Trong đó : k = (1,1 – 1,5 ) – hệ số xét đến ảnh hưởng của gió Cột giữa : k = 1,1 Cột biên : k = 1,2 Cột góc : k = 1,3 Vậy F = 1,3 =1280 cm2 Chọn tiết diện cột tầng 1, 2 : 25x50 cm ( F = 1250 cm2 ) b.Tiết diện cột tầng 3, 4 ,5 -Do sàn truyền vào P1 = 2,5. 2,375 . (895,7 + 620,9.8 ) = 34811 kG -Do dầm ngang truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 – 0,1 ) . 2500 . 1,1 . 2,375 . 9 = 5878 kG -Do dầm dọc truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 – 0,1 ) . 2500 . 1,1 . 2,5 . 9 = 6188 kG -Do tường xây : P4 = 0,2 ( 2,5 + 2,375 ) .1800 .1,1 . 3,3 .8 = 50965 kG Tổng tải trọng : P = P1 + P2 + P3 + P4 = 34811 + 5878 + 6188 + 50965 kG = 97842 kG Tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : F = .k = 1,3 = 978 cm2 Chọn tiết diện cột tầng 3,4,5 : 25x40 cm ( F = 1000 cm2 ) c.Tiết diện cột tầng 6,7,8 -Do sàn truyền vào P1 = 2,5. 2,375 . (895,7 + 620,9.5 ) = 23751 kG -Do dầm ngang truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 – 0,1 ) . 2500 . 1,1 . 2,375 . 6 = 3919 kG -Do dầm dọc truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 – 0,1 ) . 2500 . 1,1 . 2,5 . 6 = 4125 kG -Do tường xây : P4 = 0,2 ( 2,5 + 2,375 ) .1800 .1,1 . 3,3 .6 = 38224 kG Tổng tải trọng : P = P1 + P2 + P3 + P4 = 23751 + 3919 + 4125 + 38224 = 70019 kG Tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : F = .k = 1,3 = 700 cm2 Chọn tiết diện cột tầng 6,7,8 : 25x30 cm ( F = 750 cm2 ) d.Tiết diện cột tầng 9,10,11 : - Chọn tiết diện cột tầng 9,10,11 : 25x25 cm ( F = 625 cm2 ) 2.Cột D2 , D3 - Do sàn truyền vào : P1 = (2,375 + 2.5 ) .2,5 (895,7 + 620,9 .10 ) = 86589 kG -Do dầm ngang truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 - 0.1) . 2500 . 1,1 . (2,375 + 2,5 ) . 11 =14747 kG -Do dầm dọc truyền vào : P3 = 0,25.(0,5-0.1).2500.1,1.2,5.11 = 7563 kG -Do tường xây : P4 = 0,2 ( 2,5 + 2,375 ) .1800 .1,1 ( 3,8 + 3,3 .10 ) = 71042 kG Tổng tải trọng : P = P1 + P2 + P3 + P4 = 86589 + 14747 + 7563 + 71042 = 179941 kG Tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : F = .k Trong đó : k = (1,1 – 1,5 ) – hệ số xét đến ảnh hưởng của gió Cột giữa : k = 1,1 Cột biên : k = 1,2 Cột góc : k = 1,3 Vậy F = 1,2 =1661 cm2 Chọn tiết diện cột tầng 1, 2 : 30x55 cm ( F = 1650 cm2 ) b.Tiết diện cột tầng 3, 4 ,5 - Do sàn truyền vào : P1 = (2,375 + 2.5 ) .2,5 (895,7 + 620,9 .8 ) = 71454 kG -Do dầm ngang truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 - 0.1) . 2500 . 1,1 . (2,375 + 2,5 ) . 9 =12066 kG -Do dầm dọc truyền vào : P3 = 0,25.(0,5-0.1).2500.1,1.2,5.9 = 6188 kG -Do tường xây : P4 = 0,2 ( 2,5 + 2,375 ) .1800 .1,1 . 3,3 .8 = 50965 kG Tổng tải trọng : P = P1 + P2 + P3 + P4 = 71454 + 12066 + 6188 + 50965 = 140673 kG Tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : F = .k = 1,2 = 1299 cm2 Chọn tiết diện cột tầng 3,4,5 : 30x45 cm ( F = 1350 cm2 ) c.Tiết diện cột tầng 6,7,8 - Do sàn truyền vào : P1 = (2,375 + 2.5 ) .2,5 (895,7 + 620,9 .5 ) = 48752 kG -Do dầm ngang truyền vào : P2 = 0,25 . (0,5 - 0.1) . 2500 . 1,1 . (2,375 + 2,5 ) . 6 =8044 kG -Do dầm dọc truyền vào : P3 = 0,25.(0,5-0.1).2500.1,1.2,5.6 = 4125 kG -Do tường xây : P4 = 0,2 ( 2,5 + 2,375 ) .1800 .1,1 . 3,3 .5 = 31853 kG Tổng tải trọng : P = P1 + P2 + P3 + P4 = 48752 + 8044 + 4125 + 31853 = 92774 kG Tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : F = .k = 1,2 = 856 cm2 Chọn tiết diện cột tầng 6,7,8 : 25x35 cm ( F = 875 cm2 ) d.Tiết diện cột tầng 9,10,11 : - Chọn tiết diện cột tầng 9,10,11 : 25x30 cm ( F = 750 cm2 ) * Vậy tiết diện cột được chọn sơ bộ như sau : -Cột A1 , A4 : + Tầng 1,2 : 25 x 50 cm + Tầng 3 , 4 , 5 : 25 x 40 cm + Tầng 6 , 7 , 8 : 25 x 30 cm + Tầng 9 ,10 ,11 : 25x 25 cm -Cột A2 , A3 : + Tầng 1,2 : 30 x 55 cm + Tầng 3 , 4 , 5 : 30 x 40 cm + Tầng 6 , 7 , 8 : 25 x 35 cm + Tầng 9 ,10 ,11 : 25x 30 cm I.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC D SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI TỪ SÀN VÀO KHUNG TRỤC A CỦA SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH VÀ SÀN SÂN THƯỢNG 1.Tải trọng phân bố tác dụng lên dầm khung trục A a.Do sàn truyền vào Sàn tầng điển hình : Tĩnh tải : gs = 380,9 kG/m2 Hoạt tải : ps = 240 kG/m2 Sàn sân thượng : Tĩnh tải gs = 789,2 kG/m2 Hoạt tải : ps = 75. 1,3 = 97,5 kG/m2 * Nhịp 1-2 , 3-4 : Sàn tầng điển hình : -Do nhịp A- B truyền vào : -Tải trọng do sàn truyền vào từ nhịp A-B là tải trọng phân bố dạng tam giác có trị số lớn nhất là: g12 = gs. = 380,9. = 904,6 kG/m p12 = .904,6 = 570 kG/m - Qui về tải trọng phân bố đều tương đương : g= . g12 = . 904,6 = 565,4 kG /m p= . p12 = . 570 = 356,3 kG /m Sàn sân thượng : g12 = gs. = 789.2. = 1874,4 kG/m p12 = . 1874,4 = 231,6 kG/m - Qui về tải trọng phân bố đều tương đương : g= . g12 = . 1874,4 = 1172 kG /m p= . p12 = . 231,6 = 145 kG /m * Nhịp 2-3 : Sàn tầng điển hình : -Do nhịp A- B truyền vào : Tải trọng do sàn truyền vào từ nhịp A-B là tải trọng phân bố dạng tam giác có trị số lớn nhất là: g23 = gs. = 380,9. = 952,3 kG/m p23 = .952,3 = 600 kG/m - Qui về tải trọng phân bố đều tương đương : g= . g23 = . 952,3 = 595 kG /m p= . P23 = . 600 = 375 kG /m Sàn sân thượng : g23 = gs. = 789,2. = 1973 kG/m p23 = .1973 = 243,75 kG/m - Qui về tải trọng phân bố đều tương đương : g= . g23 = . 1973 = 1233 kG /m p= . P23 = . 243,75 = 152 kG /m b.Do trọng lượng bản thân dầm : gd = 0,25 ( 0,5 – 0,1 ) . 2500 . 1,1 = 275 kG/m c. Do tường xây trên dầm : gt = 0,2 . 3,3 . 1800 . 1,1 = 1307 kG d. Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm khung trục A : * Sàn tầng điển hình : - Do tĩnh tải : + Nhịp 1-2 , 3-4 : g = gs + gd + gt = 565,4 + 275 + 1307 = 2147 kG + Nhịp 2-3 : g = gs + gd + gt = 595 + 275 + 1307 = 2177 kG * Sàn sân thượng : -Do tĩnh tải : + Nhịp 1-2 , 3-4 : g = gs + gd = 1172 + 275 = 1447 kG + Nhịp 2-3 : g = gs + gd = 1233 + 275 = 1508 kG 2.Tải trọng tập trung tại nút khung trục A : 2.1.Do sàn truyền vào : a.Sàn tầng điển hình : *Tại 1 và 4 : - Do tĩnh tải : G1 = G4 = . 2,375 .380,9 = 1244 kG - Do hoạt tải : P1 = P4 = 1244 = 784 kG * Tại 2 và 3 : - Do tĩnh tải : G2 =G3 = ( 2,375 + 2,5 .2,5 ) .380,9 = 2434 kG - Do hoạt tải : P2 = P3 = 2434 = 1534 kG b.Sàn sân thượng : * Tại 1 và 4 : - Do tĩnh tải : G1 = G4 = 1244 = 2577 kG - Do hoạt tải : P1 = P4 = 2577 = 318 kG *Tại 2 và 3 : - Do tĩnh tải : G1 = G4 = 2434 = 5043 kG - Do hoạt tải : P1 = P4 = 1534 = 479 kG 2.2.Do trọng lượng bản thân dầm dọc : Gd = 0,25. ( 0,5-0.1 ) .2500 .1,1. 2,5 = 688 kG 2.3.Do tường xây trên dầm : a.Tại 1 và 4 : - Tầng trệt : Gt = 0,2 . 3,8 . 1800 .2,5 . 1,1 = 3762 kG - Tầng 2 đến 11 : Gt = 0,2 . 3,3 . 1800 .2,5 .1,1 = 3267 kG b. Tại 2 và 3 : - Tầng trệt : Gt = 0,2 . 3,8 . 1800 .2,5 . 1,1 = 3762 kG - Tầng 2 đến 11 : Không có tường xây trên dầm dọc 2.4. Do trọng lượng bản thân Đà kiềng : - Chỉ có ở tầng trệt : a. Tại 1 và 4 : Gdk = 0,2 . 0,5 . ( 2,5 + 2,375 ) . 2500 . 1,1 = 1341 kG b. Tại 2 và 3 : Gdk = 0,2 . 0,5 ( 2,375 + 2,5 + 2,5 ) .2500 . 1,1 = 2028 kG 2.5.Do trọng lượng bản thân cột : 1. Tại 1 và 4 : - Tại nút ở sàn tầng trệt Gc = 0,25.0,5.3,8.2500.1,1 = 1306 kG - Tại nút ở sàn tầng 2 : Gc = 0,25.0,5.3,3.2500.1,1 = 1134 kG - Tại nút ở sàn tầng 3,4,5 : Gc = 0,25.0,4.3,3.2500.1,1 = 908 kG - Tại nút ở sàn tầng 6 , 7, 8 : Gc = 0,25.0,3 .3,3.2500.1,1 = 681 kG - Tại nút ở sàn tầng 9, 10, 11 : Gc = 0,25.0,25 . 3,3.2500 .1,1 = 567 kG 1. Tại 2 và 3 : - Tại nút ở sàn tầng trệt Gc = 0,3.0,55 . 3,8.2500.1,1 = 1724 kG - Tại nút ở sàn tầng 2 : Gc = 0,3 . 0,55 .3,3.2500.1,1 = 1497 kG - Tại nút ở sàn tầng 3,4,5 : Gc = 03 .0,4.3,3.2500.1,1 =1089 kG - Tại nút ở sàn tầng 6 , 7, 8 : Gc = 0,25.0,35 .3,3.2500.1,1 = 794 kG - Tại nút ở sàn tầng 9, 10, 11 : Gc = 0,25.0,3 . 3,3.2500 .1,1 = 681 kG TẢI TRỌNG PHÂN BỐ TÁC DỤNG LÊN DẦM KHUNG TRỤC A Nhịp1-2 và 3-4 Nhịp 2-3 Dầm tầng gs (kG/m) gd (kG/m) gt (kG/m) Tổng tải trọng (kG/m) gs (kG/m) gd (kG/m) gt (kG/m) Tổng tải trọng (kG/m) 1 đến 10 565.4 275 1307 2147 595 275 1307 2177 11 1172 275 0 1447 1233 275 0 1508 TẢI TRỌNG TẬP TRUNG TÁC DỤNG TẠI NÚT TẠI 1 VÀ 4 DO TĨNH TẢI Nút tầng Do sàn Gs(kG) Do dầmdọc Gd ( kG ) Do tường Gt (kG ) Do đàkiềng Gdk (kG ) Do TLBT cột Gc (kG ) Tổng tải trọng G (kG) Trệt 0 0 3762 1341 1306 6409 1 1244 688 3267 0 1134 6333 2 1244 688 3267 0 908 6107 3 1244 688 3267 0 908 6107 4 1244 688 3267 0 908 6107 5 1244 688 3267 0 681 5880 6 1244 688 3267 0 681 5880 7 1244 688 3267 0 681 5880 8 1244 688 3267 0 567 5766 9 1244 688 3267 0 567 5766 10 1244 688 3267 0 567 5766 11 2577 688 0 0 3265 TẢI TRỌNG TẬP TRUNG TÁC DỤNG TẠI NÚT TẠI 2 VÀ 3 DO TĨNH TẢI Nút tầng Do sàn Gs(kG) Do dầmdọc Gd ( kG ) Do tường Gt (kG ) Do đàkiềng Gdk (kG ) Do TLBT cột Gc (kG ) Tổng tải trọng G (kG) Trệt 0 0 3762 2028 1724 7514 1 2434 688 0 0 1497 4619 2 2434 688 0 0 1089 4211 3 2434 688 0 0 1089 4211 4 2434 688 0 0 1089 4211 5 2434 688 0 0 794 3916 6 2434 688 0 0 794 3916 7 2434 688 0 0 794 3916 8 2434 688 0 0 681 3803 9 2434 688 0 0 681 3803 10 2434 688 0 0 681 3803 11 5043 688 0 0 0 5731 3.Hoạt tải gió : - Theo tiêu chuẩn : Tải trọng và tác động TCVN 2737 – 1995 , tải trọng gió gồm 2 thành phần tĩnh và động . a.Thành phần tĩnh : * Gió đẩy: - Cường độ tính gió đẩy được xác định theo công thức: W=W0.k.c.n.B * Gió hút: - Cường độ tính toán gió hút được xác định theo công thức: W’=W0.k.c’.n.B Trong đó : W0 – giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng ở phụ lục D và điều 6.4 trong TCVN 2737 – 1995 Địa điểm xây dựng công trình ở 34 Hoàng Việt –Quận Tân Bình – TP.HCM thuộc khu vực II-A nên Wo = 83 kG/ m2 . k- hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình theo bảng 5 TCVN 2737 – 1995 + Địa điểm xây dựng công trình nằm trong thành phố là dạng địa hình bị che chắn mạnh có nhiều vật cản sát nhau cao từ 10 m trở lên do đó thuộc dạng địa hình C c,c’- hệ số khí động , xác định theo bảng 6 , TCVN 2737 – 1995 với cách xác định mốc chuẩn theo phụ lục G, TCVN 2737 - 1995 + Đối với gió đẩy c = + 0,8 + Đối với gió hút c = - 0,6 n – hệ số tin cậy , n=1,2 B – bề rộng đón gió của khung . b. Thành phần động : không cần xét đến vì công trình nằm trong vùng ít chịu ảnh hưởng của bão và chiều cao nhà < 40m - Kết quả tính toán tải trọng gió tác dụng lên khung trục D được trình bày tóm tắt trong bảng sau : Bảng tính tải trọng gió tác dụng lên khung trục A Z(m) k W0 (kG/m2) c c' n B(m) W (kG/m) W' (kG/m) 3.8 0.498 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 99 -74 7.1 0.5904 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 118 -88 10.4 0.6664 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 133 -100 13.7 0.7192 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 143 -107 17 0.764 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 152 -114 20.3 0.8027 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 160 -120 23.6 0.8324 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 166 -124 26.9 0.8621 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 172 -129 30.2 0.8916 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 178 -133 33.5 0.918 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 183 -137 36.8 0.9444 83 0.8 -0.6 1.2 2.5 188 -141 1.TĨNH TẢI 2.HOẠT TẢI CHẤT ĐẦY GIÓ TRÁI GIÓ PHẢI ` II.TÍNH NỘI LỰC 1.Tổ hợp tải trọng : - Sau khi xác định các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung trục A, tiến hành tổ hợp tải trọng để xác định các trường hợp tải trọng gây ra nội lực nguy hiểm nhất tại các vị trí trên khung trục D. *Các cấu trúc tổ hợp : Tổ hợp chính : -Tổ hợp 1 : Tĩnh tải + Hoạt tải chất đầy -Tổ hợp 2 : Tĩnh tải + Gió trái -Tổ hợp 3 : Tĩnh tải + Gió phải Hệ số tổ hợp : 1-1, 1-1 , 1-1 . Tổ hợp phụ : -Tổ hợp 4 : Tĩnh tải + Hoạt tải chất đầy + Gió trái -Tổ hợp 5 : Tĩnh tải + Hoạt tải chất đầy + Gió phải Hệ số tổ hợp : 1 – 0.9 – 0.9 , 1 – 0.9 – 0.9. 2.Tính nội lực -Dùng phần mềm SAP 2000 V10 để giải nội lực của khung . SỐ THỨ TỰ PHẦN TỬ DẦM VÀ CỘT