Tìm giải pháp kết cấu và xác định tải trọng

Phần kết cấu A.giải pháp kết cấu và xác định Tải trọng I. giải pháp kết cấu Đối với việc thiết kế công trình, việc lựa chọn giải pháp kết cấu đóng một vai trò rất quan trọng, bởi vì việc lựa chọn trong giai đoạn này sẽ quyết định trực tiếp đến giá thành cũng như chất lượng công trình. Có nhiều giải pháp kết cấu có thể đảm bảo khả năng làm việc của công trình do vậy để lựa chọn được một giải pháp kết cấu phù hợp cần phải dựa trên những điều kiện cụ thể của công trình. 1. Hệ kết cấu khung chịu lực. Là hệ kết cấu không gian gồm các khung ngang và khung dọc liên kết với nhau cùng chịu lực. Để tăng độ cứng cho công trình thì các nút khung là nút cứng Ưu điểm: Tạo được không gian rộng. Dễ bố trí mặt bằng và thoả mãn các yêu cầu chức năng Nhược điểm: Độ cứng ngang nhỏ. Tỷ lệ thép trong các cấu kiện thường cao. Hệ kết cấu này phù hợp với những công trình chịu tải trọng ngang nhỏ. 2. Hệ kết cấu vách chịu lực. Đó là hệ kết cấu bao gồm các tấm phẳng thẳng đứng chịu lực. Hệ này chịu tải trọng đứng và ngang tốt áp dụng cho nhà cao tầng. Tuy nhiên hệ kết cấu này ngăn cản sự linh hoạt trong việc bố trí các phòng. 3. Hệ kết cấu lõi-hộp. Hệ kết cấu này gồm 2 hộp lồng nhau. Hộp ngoài được tạo bởi các lưới cột và dầm gần nhau, hộp trong cấu tạo bởi các vách cứng. Toàn bộ công trình làm việc như một kết cấu ống hoàn chỉnh. Lõi giữa làm tăng thêm độ cứng của công trình và cùng với hộp ngoài chịu tải trọng ngang. Ưu điểm: Khả năng chịu lực lớn, thường áp dụng cho những công trình có chiều cao cực lớn. Khoảng cách giữa 2 hộp rất rộng thuận lợi cho việc bố trí các phòng. Nhược điểm: Chi phí xây dựng cao. Điều kiện thi công phức tạp yêu cầu kỹ thuật cao. Hệ kết cấu này phù hợp với những cao ốc chọc trời (>80 tầng) khi yêu cầu về sức chịu tải của công trình khiến cho các hệ kết cấu khác khó đảm bảo được. 4. Hệ kết cấu hỗn hợp khung-vách-lõi chịu lực. Về bản chất là sự kết hợp của 2 hệ kết cấu đầu tiên. Vì vậy nó phát huy được ưu điểm của cả 2 giải pháp đồng thời khắc phục được nhược điểm của mỗi giải pháp trên. trên thực tế giải pháp kết cấu này được sử dụng rộng rãi do những ưu điểm của nó. Tuỳ theo cách làm việc của khung mà khi thiết kế người ta chia ra làm 2 dạng sơ đồ tính: Sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng. Sơ đồ giằng : Khi khung chỉ chịu tải trọng theo phương đứng ứng với diện chịu tải, còn tải ngang và một phần tải đứng còn lại do vách và lõi chịu. Trong sơ đồ này các nút khung được cấu tạo khớp, cột có độ cứng chống uốn nhỏ. Sơ đồ khung giằng: Khi khung cũng tham gia chịu tải trọng đứng và ngang cùng với lõi và vách. Với sơ đồ này các nút khung là nút cứng. Kết luận Sự kết hợp của giải pháp kết cấu khung-vách-lõi cùng chịu lực tạo ra khả năng chịu tải cao hơn cho công trình. Dưới tác dụng cảu tải trọng nhang (tải trọng đặc trưng cho nhà cao tầng) khung chịu cắtlà chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên là nhỏ, của các tầng dưới lớn hơn. trong khi đó lõi và vách chịu uốn là chủ yếu, tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dưới.điều này khiến cho chuyển vị của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau. Với những ưu điểm đó em quyết định chọn giải pháp kết cấu khung-vách-lõi chịu lực. Lựa chọn phương án sàn Trong kết cấu nhà cao tầng sàn là vách cứng ngang, tính tổng thể yêu cầu tương đối cao. Hệ kết cấu sàn được lựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào, chiều cao tầng, nhịp và điều kiện thi công. Sàn sườn toàn khối Là hệ kết cấu sàn thông dụng nhất áp dụng được cho hầu hết các công trình, phạm vi sử dụng rộng, chỉ tiêu kinh tế tốt thi công dễ dàng thuận tiện. Sàn nấm Tường được sử dụng khi tải trọng sử dụng lớn, chiều cao tầng bị hạn chế, hay do yêu cầu về kiến trúc sàn nấm tạo được không gian rộng, linh hoạt tận dụng tối đa chiều cao tầng. Tuy nhiên sử dụng sàn nấm sẽ không kinh tế bằng sàn sườn. Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng điển hình là 3,6m là tương đối cao đối với nhà làm việc, đồng thời để đảm bảo tính linh hoạt khi bố trí các vách ngăn mềm, tạo không gian rộng, ta chọn phương án sàn sườn toàn khối với các ô sàn 3,6x3m và 4x3,6m. II. Tải trọng thẳng đứng lên sàn 1.Tĩnh tải sàn: Bê tông dùng cho công trình ta dùng bê tông mác 300 +Tĩnh tải sàn tác dụng dài hạn do trọng lượng bê tông sàn được tính: gts = n.h.g (KG/m2) n: hệ số vượt tải xác định theo tiêu chuẩn 2737-95 h: chiều dày sàn g: trọng lượng riêng của vật liệu sàn 2/Hoạt tải: Do con người và vật dụng gây ra trong quá trình sử dụng công trình nên được xác định: p = n. p0 n: hệ số vượt tải theo 2737-95 n = 1,3 với p0 < 200KG/m2 n = 1,2 với p0 ³ 200KG/m2 p0: hoạt tải tiêu chuẩn Cấu tạo sàn: Hình vẽ Tên CK Các lớp- Trọng lượng riêng Tải trọng TC2 (kg/m2 ) Hệ số VT n TTtính toán (kg/m2 ) Tổng (kg/m2 ) Sàn Gạch lát dày 1cm g= 2000 kg/m3 Vữa lát dày 2 cm g= 1800 kg/m3 Sàn bê tông cốt thép 8cm g= 2500 kg/m3 Vữa trát 1,5 cm g= 1800 kg/m3 20 36 200 27 1.1 1.3 1.1 1.3 22 46.8 220 35.1 325 Mái Hai lớp gạch lá nem 2x2 cm g= 1800 kg/m3 Lớp vữa lót 2 cm g= 1800 kg/m3 Lớp gạch chống nóng 10 cm g= 800kg/m3 Bê tông sàn 8 cm g= 2500 kg/m3 Vữa trát 1,5 cm g= 1800 kg/m3 72 36 80 200 27 1.1 1.3 1.1 1.1 1.3 79.2 46.8 88 220 35.1 470 Phần mái dốc Ngói ốp dày 1 cm g= 1800 kg/m3 Lớp vữa lót 2 cm g= 1800 kg/m3 Bê tông sàn 8 cm g= 2500 kg/m3 Vữa trát 1,5 cm g= 1800 kg/m3 18 36 200 27 1.1 1.3 1.1 1.3 19.8 46.8 220 35.1 322 Cầu thang (điển hình) Bản thang dày 8 cm g= 2500 kg/m3 Trát đáy bản thang 1,5 cm g= 1800 kg/m3 Bậc gạch cao 16,0 cm g= 1800 kg/m3 200 27 144 1.1 1.3 1.1 220 35.1 158.4 415 Hoạt tải: Tên Giá trị tiêu chuẩn kg/m2) Hệ số vượt tải Giá trị tính toán (kg/m2) Sảnh,Hành lang 300 1,2 360 Văn phòng 200 1,2 240 Phòng triển lãm, siêu thị 400 1,2 480 Phòng ăn 200 1,2 240 Nhà vệ sinh 200 1,2 240 Mái bằng không sử dụng 75 1,3 97,5 Đường xuống ô tô 300 1,2 360 Cầu thang 300 1,2 360 Vách ngăn di động 100 1,3 130 Các hoạt tải của các phòng làm việc được cộng thêm với hoạt tải của vách ngăn di động =130 kg/m2. II. Sơ bộ chọn kích thước tiết diện: 1. Chiều dày sàn hb = . l Trong đó: m = 40 á45 đối với bản kê 4 cạnh. D = 0,8 á1,4 phụ thuộc vào tải trọng. l : nhịp của bản lấy l = 3m Chọn hb = 8 cm * Bề dầy của vách, lõi lấy sơ bộ 22 cm * Bề dầy tường tầng hầm lấy sơ bộ 25 cm 2, Chọn kích thước dầm a. Kích thước dầm chính ngang - Chiều cao dầm được tính sơ bộ theo công thức hd = . ld md = 8 á 12 ld : Nhịp của dầm lấy là 6 m. ta chọn hd = 55 cm - Chiều rộng dầm bd = ( 0.3 á 0.5 ) hd , ta chọn bd = 25 cm. b.Kích thước dầm phụ ngang Ta chọn hdp = 55 cm. chọn bdp = 12 cm c. Xác định kích thước dầm chính dọc - Chiều cao dầm. hd = ld md = 8 á12. ld = 7,2 m Ta chọn hd = 55 cm - Chiều rộng dầm bd = (0,3 á0,5) hd , ta chọn bd = 25 cm. d. Kích thước dầm phụ dọc Chọn hdp = 55 cm ; bdp = 125 cm 3. Tiết diện cột: Cột từ tầng hầm đến tầng 3: Để xác định sơ bộ tiết diện cột ta dùng công thức: N là lực dọc lớn nhất có thể xuất hiện trong cột N =F.(tải bản thân + hoạt tải sàn) = 6.7,2.(325+ 370). 12 =409536 kg Chọn tiết diện cột 70´50 cm Cột từ tầng 4 đến tầng 8 N= 7,2.6.(325+ 370).8=273024 kg Chọn tiết diện cột 60´40 cm Cột từ tầng 9 đến tầng 12: N= 7,2.6.(325+ 370).4=136512 kg Chọn tiết diện cột 50´30 cm Kết quả chọn tiết diện: Cột: Tầng hầm đến tầng 3 70 . 50 cm Tầng 4 đến tầng 8 60 . 40 cm Tầng 9 đến tầng 12 50 . 30 cm Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm: tĩnh tải ; hoạt tải; tải trọng do gió. Khối lượng chuẩn tính toán cho 1m dài dầm, tường từng loại: Dầm 550x250 2500 . 0,55 . 0,25 = 344 kg/m 550x120 2500 . 0,55 . 0,12 = 165 kg/m Cột 700x500 2500 . 0,7 . 0,5 = 875kg/m 600x400 2500 . 0,6 . 0,4 = 600 kg/m 500x300 2500 . 0,5 . 0,3 = 375 kg/m Tải trọng tường xây Tầng Chiều cao tường (m) Trọng lượng (kg/m2) Hệ số vượt tải Giá trị tính toán (kg/m) Giá trị tính toán tường có lỗ cửa Tầng 1 - Tường 110 -Tường 220 3,5 180 330 1,2 630 1155 504 924 Tầng 2 - Tường 110 -Tường 220 4,1 180 330 1,2 738 1353 590 1083 Tầng điển hình -Tường 110 -Tường 220 2,9 180 330 1,2 522 957 418 766 III. Phân phối tải trọng đứng lên khung trục 2 Theo cấu tạo tải trọng của gara sẽ truyền trực tiếp lên đất nền mà không truyền vào cột. Vậy sơ đồ truyền tải trong tầng 1 à 11 sẽ giống nhau. Mái do có mỗi chiều thu vào 90 cm để tạo góc mái dốc 750 nên sơ đồ phân tải có sự thay đổi. 1. Tĩnh tải ( sơ đồ như hình vẽ ) -Với ô sàn 3x3,6 m thì có tung độ phân bố lớn nhất mỗi bên là : g1 = 0,5.l.325 = 0,5.3.325 = 570 kg/m. Trọng lượng của tải phân bố tam giác = 855 kg. Trọng lượng của tải phân bố hình thang = 1197 kg. -Với ô sàn 4x3,6 m thì có tung độ phân bố lớn nhất mỗi bên là : g2 = 0,5.3,6.325 = 685 kg/m Trọng lượng của tải phân bố tam giác = 1232 kg. Trọng lượng của tải phân bố hình thang = 1506 kg. Tải cầu thang dồn lên khung tại mỗi tầng: Trọng lượng bản thân cầu thang dồn lên cốn thang, rồi truyền xuống dầm dọc chính trục A,B thành các lực tập trung tại vị trí các cốn thang P = 415.3,6.4/8 = 846 kg 2 dầm dọc chính truyền tải cầu thang vào cột A2, B2: P = 846 kg Tầng 1 Dầm chính DE - Lực phân bố trên dầm chính DE do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 2.g1 =2.570 = 1140 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính DE do dầm phụ dọc gồm: G sàn = 4.1197 = 4788 kg G dầm phụ = 7,2.0,12.(0,55-0,08) x 2500 x 1.1 = 1070 kg GDE = 4788 + 1070 = 5858 kg Dầm chính CD, BC Ta thấy tĩnh tải phân vào dầm chính CD, BC giống như dầm chính DE Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 2.g1 =2.570 = 1140 kg/m GCD =4788 kg Dầm chính AB -Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max gAB = 2.g2 = 2.685 = 1370 kg/m -Lực phân bố đềutrên dầm chính AB do tường: gT = 924kg/m -Lực tập trung trên cột E gồm : G dầm chính dọc+tường= 7,2.[ 0,25.(0,55-0,08).2500.1,1+ 924]= 8881 kg G dầm phụ ngang= 0,5.6. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 = 445,5 kg G sàn = Gsàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc =2.855 + 2.1197= 4105 kg GE= 13432 kg - Lực tập trung trên cột D gồm : G dầm chính dọc = 7,2. 0,25.(0,55-0,08).2500.1,1= 2227,5 kg G dầm phụ ngang= 6. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 = 891 kg G sàn = Gsàn truyền vào 4 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc =4.855 + 4.1197 = 8208 kg GD = 11417 kg - Lực tập trung trên cột C giống như trên cột D= 11417 kg: - Lực tập trung trên cột B: G dầm chính dọc +tường= 8881 kg G dầm phụ ngang+tường= (0,5.4+0,5.6). 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1+ 0,5.4.924] = 2591 kg G sàn = Gsàn truyền vào 4 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc =(2.855+1506.3/2) + (1197.2+1232.3/2)= 8211 kg Gcầu thang= 846 kg GB = 20529 kg - Lực tập trung trên cột A: G dầm chính dọc +tường= 8881 kg G dầm phụ ngang+tường= 0,5.4. [0,12.(0,55-0,08).2500.1,1+ 924] = 2145 kg G sàn = Gsàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc = 1506.3/2 + 1197.3/2 = 4107 kg Gcầu thang= 846 kg GA = 15979 kg Tầng 2 Dầm chính BC, CD, DE: Tải phân bố tam giác với giá trị max g = 2.g1 =2.570 = 1140 kg/m -Lực phân bố trên dầm chính do tường: gT = 1083 kg/m GDE = 5858 kg Dầm chính AB -Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max gAB = 1370 kg/m -Lực phân bố trên dầm chính AB do tường: gT = 1083 kg/m -Lực tập trung trên cột E gồm : G dầm chính dọc+tường= 7,2.[ 0,25.(0,55-0,08).2500.1,1+ 1083]= 10025 kg G dầm phụ ngang+tường= 0,5.6. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 + 0,25.3.1083 =1258 kg G sàn = Gsàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc = 4105 kg GE = 15388 kg - Lực tập trung trên cột D gồm : G dầm chính dọc= 2227,5 kg G dầm phụ ngang+tường= 6. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 +0,25.3.1083= 1704 kg G sàn = Gsàn truyền vào 4 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc = 8208 kg GD = 12140 kg - GC = GD - G tường = 12140 - 812,3 = 11328 kg: - Lực tập trung trên cột B: G dầm chính dọc +tường = 10025 kg G dầm phụ ngang+tường= (0,5.6+0,5.4). 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1+ 0,25.4.1083 = 1826 kg G sàn = Gsàn truyền vào 4 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc = 8211 kg Gcầu thang= 846 kg GB = 20908 kg - Lực tập trung trên cột A: G dầm chính dọc +tường = 10025 kg G dầm phụ ngang+tường= 0,5.4. [0,12.(0,55-0,08).2500.1,1+ 0,5.1083] = 1380 kg G sàn = Gsàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+Gsàn truyền vào 2 dầm chính dọc = 4107 kg Gcầu thang= 846 kg GA = 15596 kg Tầng 3 á 11 Dầm chính BC, CD, DE Tải phân bố tam giác với giá trị max g = 2.g1 =2.570 = 1140 kg. G = 5858 kg -Lực phân bố trên dầm chính CD,DE do tường: gT = 766 kg/m Dầm chính AB Tải phân bố hình thang với giá trị max gAB = 2.g2 = 2.685 = 1370 kg -Lực tập trung trên cột E gồm : G dầm chính dọc+tường= 7,2.[ 0,25.(0,55-0,08).2500.1,1+ 766]= 7743 kg G dầm phụ ngang+tường= 0,5.6. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 + 0,25.3.766 =1020 kg G sàn = 4105 kg GE = 12868 kg - Lực tập trung trên cột D gồm : G dầm chính dọc= 2227,5 kg G dầm phụ ngang+tường= 6. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 +0,25.3.766= 1465,5 kg G sàn = 8208 kg GD = 11901 kg - GC = GD - G tường = 11901 - 574,5 = 11327 kg - Lực tập trung trên cột B: G dầm chính dọc+tường = 7743 kg G dầm phụ ngang+tường= (0,25.6+0,25.4). 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1+ 0,25.4.766 = 1138 kg G sàn = 8208 kg Gcầu thang= 846 kg GB = 17935 kg - Lực tập trung trên cột A: G dầm chính dọc +tường = 7743 kg G dầm phụ ngang+tường= 0,25.4. [0,12.(0,55-0,08).2500.1,1+ 766] =915 kg G sàn = 4107 kg Gcầu thang= 846 kg GA = 13611 kg Tầng 12 Giống như tầng điển hình, chỉ không có cầu thang và tải tập trung tại cột A và E thay đổi do có phần mái dốc 322 kg/m2. G mái dốc = 322 ..7,2 = 8641 (kg) GE = G dầm chính+G dầm phụ+ Gsàn + G mái dốc = 15420 kg GA = G dầm chính+G dầm phụ+ Gsàn + G mái dốc = 15891 kg GB = 17089 kg GD = 11901 kg GC = 11327 kg: gAB = 1370 kg GBC = GCD = GDE = 5858 kg. gCD = gBC = gDE = 1140 kg Mái Tổng tĩnh tải 525 kg/m2 Ô sàn giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 788 1182 1654 2,7x3 709 957 1170 2,1x2,7 552 580 910 2,1x3,6 552 580 1406 2,7x3,1 709 957 1241 3,1x3,6 814 1262 1669 -Ta có : Tải phân bố trên dầm DE: Bên trái là tải tam giác có gmax = 2.788 = 1576 kg Bên trái là tải tam giác có gmax =2.552= 1104 kg -Lực tập trung tại giữa dầm chính DE gồm : G sàn = .2.(1654+1406) = 6119 kg G dầm phụ = 1070 (kg) GDE = 6119 + 1070 = 7189 kg) Dầm BC, CD Tải tam giác có gmax =1576 kg GBC = GCD = G sàn + G dầm phụ = 4.1654+1070 = 7686 kg Dầm AB: Tải tam giác có gmax = 2.814 = 1628 kg - Lực tập trung trên cột E gồm : G dầm chính = 6,3. 0,25. (0,55-0,08).2500.1,1= 1950 kg G dầm phụ ngang= 2,1. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 = 312 kg G sàn = 2.580 + [1406+0,5.(910+1406)] = 3724 kg GE= 5986 kg - Lực tập trung trên cột C,D gồm : G dầm chính = 1950 kg G dầm phụ ngang= 3. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 = 446 kg G sàn = (3.1182 +1170) +(3.1654 +957) = 10635 kg GC,D= 13031 kg - Lực tập trung trên cột B gồm : G dầm chính = 1950 kg G dầm phụ ngang= 0,5.(4+3). 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 = 520 kg Gsàn =(1182.3/2 + 0,5.1170 +1262.3/4 +0,25.1241) + [(1654+1669).3/2 +957] = 9557 kg GB= 12027 kg - Lực tập trung trên cột A gồm : G dầm chính = 1950 kg G dầm phụ ngang= 0,5.4. 0,12.(0,55-0,08).2500.1,1 = 297 kg G sàn = (1262.3/4 +0,25.1241) +(1669.3/4 +0,25.957) = 2748 kg GA= 4995 kg 2. Tính toán hoạt tải 1. (sơ đồ như hình vẽ). Tải ở nhịp AB và CD tầng 1,3,5,7,9,11,máí. Tải ở nhịp BC và DE tầng 2,4,6,8,10,12 Tầng 1 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 610 915 1373 1922 3,6x4 370 666 1200 1467 Tải cầu thang dồn lên khung tại mỗi tầng: Hoạt tải cầu thang dồn lên cốn thang, rồi truyền xuống dầm dọc chính trục A,B thành các lực tập trung tại vị trí các cốn thang P = 360.3,6.4/8 = 648 kg 2 dầm dọc chính truyền tải cầu cầu thang vào cột A2, B2: P = 648 kg Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 2.p1 =2.915 = 1830 kg -Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do dầm phụ dọc gồm: GCD = 4.1922 = 7688 kg Dầm chính AB -Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max gAB = 2.g2 = 2.666 = 1332 kg/m - Lực tập trung trên cột D gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =2.1373 + 2.1922 = 6590 kg - Lực tập trung trên cột C giống như trên cột D = 6590 kg: - Lực tập trung trên cột B: P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =1467.3/4 + 1200.3/2= 2899 kg P cầu thang= 648 kg PB = 3547 kg - Lực tập trung trên cột A giống như cột B = 3547 kg Tầng 3, 5, 7, 9, 11 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 370 555 833 1166 3x3,6 360 540 810 1134 3,6x4 370 666 1200 1467 Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 555+540 = 1095 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do dầm phụ dọc gồm: GCD = 2.(1166 +1134)= 4600 kg Dầm chính AB -Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max gAB = 2.666 = 1332 kg/m - Lực tập trung trên cột D gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =833 +810 +1166 +1134 = 3943 kg - Lực tập trung trên cột C giống như trên cột D = 3943 kg: - Lực tập trung trên cột B: P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =1467.3/4 + 1200.3/2= 2899 kg P cầu thang= 648 kg PB = 3547 kg - Lực tập trung trên cột A giống như cột B = 3547 kg Tầng mái Ô sàn Hoạt tải Giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 97,5 147 220 309 3,6x3,1 97,5 152 236 312 Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 2.147 = 294 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do dầm phụ dọc gồm: GCD = 2.309= 618 kg Dầm chính AB -Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max gAB = 2.152 = 304 kg/m - Lực tập trung trên cột D gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =2.220 +2.309 = 1058 kg - Lực tập trung trên cột C giống như trên cột D = 1058 kg: - Lực tập trung trên cột B: P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =236 + 2.312= 860 kg P cầu thang= 648 kg PB = 1508 kg - Lực tập trung trên cột A giống như cột B = 1508 kg Tầng 2 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 370 555 833 1166 3x3,6 360 540 810 1134 Dầm chính BC - Lực phân bố trên dầm chính BC do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pBC = 555 +540 =1095 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính BC do dầm phụ dọc GBC = 2.(1166 +1134)= 4600 kg Dầm chính DE -Lực phân bố trên dầm chính do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max gAB = 2.555 = 1110 kg/m GDE = 4.1166 = 4664 kg - Lực tập trung trên cột B gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =833 +810 +1166 +1134= 3943 kg - Lực tập trung trên cột C giống như trên cột B = 3943 kg: - Lực tập trung trên cột D, E = 2.833 +2.1166 =3996 kg Tầng 4, 6, 8, 10, 12 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 370 555 833 1166 3x3,6 360 540 810 1134 Dầm chính BC - Lực phân bố trên dầm chính BC do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pBC = 2.555 =1110 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính BC do dầm phụ dọc GBC = 4.1166 = 4664 kg Dầm chính DE giống như dầm chính BC Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 1110 kg/m GDE = 4664 kg - Lực tập trung trên cột B gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =2.833 +2.1166 = 3998 kg - Lực tập trung trên cột C, D, E giống như trên cột B = 3998 kg: 3. Tính toán hoạt tải 2 Tải ở nhịp BC và DE tầng 1,3,5,7,9,11,máí. Tải ở nhịpAB và CD tầng 2,4,6,8,10,12 Tầng 1 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 610 915 1373 1922 Dầm chính BC - Lực phân bố trên dầm chính BC do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pBC = 2.915 =1830 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính BC do dầm phụ dọc GBC = 4.1922= 7688 kg Dầm chính DE -Lực phân bố trên dầm chính DE giống như trên dầm chính BC: `Tải phân bố tam giác với giá trị max gAB = 1830 kg/m GDE =7688 kg - Lực tập trung trên cột B gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =2.1373 +2.1922 = 6588 kg - Lực tập trung trên cột C ,D, E giống như trên cột B = 6588kg. Tầng 3, 5, 7, 9, 11 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 370 555 833 1166 3x3,6 360 540 810 1134 Dầm chính BC - Lực phân bố trên dầm chính BC do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pBC = 2.555 =1110 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính BC do dầm phụ dọc GBC = 2.1166 +2 0,5.(1166+1134) = 4632 kg Dầm chính DE Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 1110 kg/m GDE = 4.1166 = 4664 kg - Lực tập trung trên cột D,E gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =2.833 +2.1166 = 3998 kg - Lực tập trung trên cột B,C =833 +0,5.(833+810) +1166 +0,5.(1166+1134) = 3971kg Tầng mái Ô sàn Hoạt tải Giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 97,5 147 220 309 3,6x2,1 97,5 103 108 263 Dầm chính BC - Lực phân bố trên dầm chính BC do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pBC = 2.147 =294 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính BC do dầm phụ dọc GBC = 4.309 = 1236 kg Dầm chính DE Bên trái: tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 294 kg/m Bên phải: tải phân bố tam giác với giá trị max = 106 kg/m GDE = 2.309+2.263 = 1144 kg - Lực tập trung trên cột D, E gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =(220+108) +(309+263) = 900 kg - Lực tập trung trên cột B, C =2.220+2.309 = 1058 kg Tầng 2 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 370 555 833 1166 3x3,6 360 540 810 1134 3,6x4 370 666 1200 1467 Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 555+540 = 1095 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do dầm phụ dọc gồm: GCD = 2.(1166 +1134)= 4600 kg Dầm chính AB -Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max gAB = 2.666 = 1332 kg/m - Lực tập trung trên cột D gồm : P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =810 +833 +1166 +1134 = 3943 kg - Lực tập trung trên cột C giống như trên cột D = 3943 kg: - Lực tập trung trên cột B: P = p sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang+p sàn truyền vào 2 dầm chính dọc =1467.3/4 + 1200.3/2= 2899 kg P cầu thang= 648 kg PB = 3547 kg - Lực tập trung trên cột A giống như cột B = 3547 kg Tầng 4, 6, 8, 10, 12 Ô sàn Hoạt tải giá trị max của lực phân bố (kg) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kg) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kg) 3x3,6 370 555 833 1166 3x3,6 360 540 810 1134 3,6x4 370 666 1200 1467 Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do sàn truyền vào : Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 1095 kg/m -Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do dầm phụ dọc : GCD =4600 kg Dầm chính AB Tải phân bố hình thang với giá trị max gAB = 1332 kg/m - Lực tập trung trên cột C, D gồm : P = 3943 kg - Lực tập trung trên cột A,B: P = 3547 kg. IV. Tải trọng gió Công trình cao 46.2m nên cần xét đến có 2 thành phần tĩnh và động của gió. 1. Xác định thành phần tĩnh của gió: Giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió Wj ở độ cao hi so với mặt đất xác định theo công thức: Wj =W0. k. C Giá trị tính toán theo công thức Wtt = n.W0. k. c W0: giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió ở độ cao 10m lấy theo phân vùng gió, khu vực thành phố Hà Nội thuộc vùng IIB W0 = 95 KG/m2. k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao. c: hệ số khí động (đón gió : c= +0,8 ; hút gió: c= -0,6). n: hệ số độ tin cậy n= n1. n2 với n1: hệ số vượt tải của tải trọng gió = 1,2 n2 : hệ số điều chỉnh áp lực gió = 1 (công trình ³ 50 năm). Vậy tải trọng phân bố đều là : _ Phía đón gió W= 1,2 . 95. 0,8 k = 91,2 k _ Phía hút gió W= 1,2 . 83. 0,6 k = 68,4 k. Lập bảng: Tầng Chiều cao (m) W0 (kg/m2) K C n Gió đẩy (kg/m2) Gió hút (kg/m2 ) Đẩy Hút Hầm+1+2 0-10,2 95 0,9 +0,8 -0,6 1,2 83 62 3-4 10,2-17,4 95 1,054 +0,8 -0,6 1,2 97 73 5-6 17,4-24,6 95 1,138 +0,8 -0,6 1,2 104 78 7-8 24,6-31,8 95 1,202 +0,8 -0,6 1,2 110 83 9-10 31,8-39,0 95 1,253 +0,8 -0,6 1,2 115 86 11-12 39,0-46,2 95 1,296 +0,8 -0,6 1,2 119 89 Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung đặt tại mức sàn Theo công thức: Pi =[ * Kết quả gió Với B= 39,6m Sàn Cao trình hi Wi h i+1 Wi+1 Pđ(kg) Ph=0,75Pđ 1 1,2 2,4 83 4,2 83 10846 8165 2 5,4 4,2 83 4,8 83 14790 11093 3 10,2 4,8 83 3,6 97 14802 11102 4 13,8 3,6 97 3,6 97 13828 10371 5 17,4 3,6 97 3,6 104 14327 10746 6 21 3,6 104 3,6 104 14826 11120 7 24,6 3,6 104 3,6 110 15254 11441 8 28,2 3,6 110 3,6 110 15682 11762 9 31,8 3,6 110 3,6 115 16038 12029 10 35,4 3,6 115 3,6 115 16394 12296 11 39,0 3,6 115 3,6 119 16680 12510 12 42,6 3,6 119 3,6 119 16964 12723 Mái 46,2 3,6 119 0 119 8482 6362 2. Xác định thành phần động của gió: gió động: Để tính thành phần gió động tác dụng lên công trình, ta cần tính tần số dao động riêng. Dao động riêng của công trình được tính bằng cách coi công trình là thanh công xôn ngàm tại mặt móng có các khối lượng tập trung tại các mức sàn rồi tính dao động bằng chương trình SAP90. Khối lượng tập trung tại mức sàn được lấy = (tĩnh tải +0,5 hoạt tải) của 0,5tầng trên + 0.5 tầng dưới. Tính toán khối lượng: Khối lượng M13(đặt tại mức sàn mái): Trọng lượng sàn : 415.842,4 = 391716 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34.1,8 = 22950 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.1,8 = 12870 kg Trọng lượng tường : 418.0,5.65,6 +766.0,5.148,2 = 7047 kg Trọng lượng hoạt tải : 0,5.75.842,4 = 31590 kg Khối lượng M13 : 618597.10-3/10 = 61, 86 T.s2/m Khối lượng M12(đặt tại mức sàn T12): Trọng lượng sàn : 283 .842,4 = 280520 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34.3,6 = 45900 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.3,6 = 25740 kg Trọng lượng tường : 418.65,6 +766.148,2 = 140942 kg Trọng lượng hoạt tải : 0,5.(300.561,6 + 300.280,8)= 126360 kg Khối lượng M12 : 771886.10-3/10 = 77,19 T.s2/m M9 =M10 =M11 =M12 = 77,19 T Khối lượng M8(đặt tại mức sàn T8): giống như M12 chỉ khác: Trọng lượng cột : (375 +600).34 .1,8 = 59670 kg Khối lượng M8 : = 785656.10-3/10 = 78,57 T.s2/m M4 =M5 =M6 =M7 = 78,57 T.s2/m Khối lượng M3(đặt tại mức sàn T3): Trọng lượng sàn : 283 .842,4 = 280520 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : (600 +875).34.1,8 = 90270 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.(1,8+2,4) = 30030 kg Trọng lượng tường :[(418.65,6+590.37,2)+(766.148,2+1083.194,6)].0,5=186821 Trọng lượng hoạt tải : = 126360 kg Khối lượng M3 :866425.10-3/10 = 86,65 T.s2/m Khối lượng M2(đặt tại mức sàn T2) : Trọng lượng sàn : 283.800 = 266400 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34. (2,4 +2,1) = 57375 kg Trọng lượng vách : 2500.0,22.13.(2,4 +2,1) = 32175 kg Trọng lượng tường :[(590.37,2+504.37,6)+(1083.194,6+924.173,2)].0,5=205844 Trọng lượng hoạt tải : 0,5.(300.316,8 + 300.483,2) = 120000 kg Khối lượng M2 :834218.10-3/10 = 83,43 T.s2/m Khối lượng M1(đặt tại mức sàn T1): Trọng lượng sàn : 283 .842,4 = 280520 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34.(2,1 +3) = 65025 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.(2,1+3) = 36465 kg Trọng lượng tường : 418.65,6 +766.148,2 = 140942 kg Trọng lượng hoạt tải : 0,5.(500.424,8 +300.86,4+300.331,2) = 168840 kg Khối lượng M1 :844216.10-3/10 = 84,43 T.s2/m Tính toán độ cứng của công trình: Ta xác định độ cứng của các khung và quy khung về các vách tương đương: Xác định độ cứng khung ngang Coi khung là một thanh công sôn ngàm ở mặt móng chịu lực phân bố đều p = 1000kg/m. Nhờ vào mối quan hệ giữa lực tác dụng và chuyển vị ta xác định được độ cứng tương đương của khung. Chạy chương trình SAP 90 ta có chuyển vị do p= 1000 kg/m Y = 0,066568 m Vậy EJ tđ của khung tính từ công thức J = Khung K1 -> K4,K6 có Y = 0,066568 m JX = 3,733 m4 = b.h3/12 JY = 0,005 m4 = h.b3/12 ta quy về vách tương đương có tiết diện bxh = 0,22 x 5,9 m, F = 1,298m2. Khung K7 có Y =0.084778 m Vậy EJ tđ của khung tính từ công thức J = JX = m4 = b.h3/12 JY = 0,005 m4 = h.b3/12 Ta quy về vách tương đương có tiết diện bxh = 0,22 x 5,5 m, F = 1,21m2. Tính độ cứng của khung K5 Ta thấy khung K5 có lõi thang máy, lúc này thang máy làm việc như 1 cột rỗng. Ta quy thang máy về vách có trục trùng với trục 6, có chiều cao tiết diện bằng chiều rộng của thang máy rồi khai báo cùng với khung K6 để tính độ cứng của khung. Lõi thang máy: Ta dễ dàng xác định được trọng tâm của lõi: Xc = 0 YG = 0,8942 m F = 0,22.(4,22 +3.2,28 +2.0,56 +0,9) = 2,9216(m2) JX) = 6,951 m4 . JY = 9,086 Ta quy lõi về vách tương đương có tiết diện dxh = 0,966x4,42m, F = 4,27m2. Sử dụng chương trình Sap90 ta được chuyển vị tại đỉnh khung K5 khi chịu tải phân bố đều p=1000kg Y = 0,025108 m -> JX = 9,9 m4 X = 4,8042 m -> JY = 0,052 m4 Ta quy khung K5 thành vách tương đương có tiết diện: bxh = 0,462x6,36 m có F = 2,938m2 Xác định độ cứng khung dọc: Khung KE, KD, KC: Sử dụng chương trình Sap90 ta được chuyển vị tại đỉnh khung khi chịu tải phân bố đều p=1000kg X = 0,064058 m à JY = 3,88 m4 Y = 22,1m à JX = 0,011 m4 Ta quy khung về vách cứng có tiết diện bxh = 2,9x5,44 m Khung KB, KA có lõi thang máy. Ta quy 1/2 lõi thang máy về cho mỗi khung. JY = 1,289 m4 Ta quy thang máy về vách cứng có tiết diện: bxh = 0,77x2,72 m Sử dụng chương trình Sap90 ta được chuyển vị tại đỉnh khung khi chịu tải phân bố đều p=1000kg/m Y = 0.03448m à JX = 7,21 m4 X = 22,1m à JY = 0,011 m4 Ta quy khung về vách cứng có tiết diện bxh = 0,27x6,86 m b. Xác định tâm cứng của toàn nhà: XTC = Ta chọn trục toạ độ Y trùng với trục của khung trục 7. Chiều của trục Y từ trục À trục E . trục toạ độ X trùng với trục của khung trục A. Chiều của trục X từ trục !à trục 7. Khung 1: EJX = E.3,733kgm2, l 1 = 39,6 m Khung 2: EJX = E.3,733 kgm2, l 2 = 32,4 m Khung 3: EJX = E.3,733 kgm2, l 3 = 25,2 m Khung 4: EJX = E.3,733 kgm2, l 4 = 18,0 m Khung 5: EJX = E.9,9 kgm2, l 5 = 10,8 m Khung 6: EJX = E.3,733 kgm2, l 6 = 3,6 m Khung 7: EJX = E.2,931 kgm2, l 7 = 0,0 m Tacó XTC = 17,5 m. YC = Khung A: EJY = E.7,21kgm2, l 1 = 0,0 m Khung B: EJY = E.7,21 kgm2, l 2 = 4,0 m Khung C: EJY = E.3,88 kgm2, l 3 = 10,0 m Khung D: EJY = E.3,88 kgm2, l 4 = 16,0 m Khung E: EJY = E.3,88 kgm2, l 5 = 22,0 m Ta có YTC = 8,25m Độ cứng của công trình: EJX = EJXK1 + EJXK2+ EJXK3 + EJXK4 + EJXK5 + EJXK6 + EJXK7 EJX = E.[(3,733+2,752 .1,298) +(3,733+2,752.1,298) +(3,733+2,752.1,298) + (3,733+2,752.1,298)+(11,733+2,752.3,055)+(3,733+2,752.1,298)+(2,931+2,752.1,21) EJX= E114,66 kgm2. Sử dụng chương trình Sap90 để tính dao động cho thanh cong xon có độ cứng bằng độ cứng của công trình chịu các khối lượng tập trung ta có 3 dạng dao động đầu tiên: F1 = 0,86 Hz F2 = 4,81 Hz F3 = 11,91 Hz Ta thấy f1< fL = 1,3 Hz < f2 thành phần động của gió động cần kể đến tác dụng của xung vận tốc gió và lực quán tính ứng với dạng dao động1. Thành phần gió động được tính theo công thức: WP(I\ị) = MJ .xi .yi.yji Trong đó: Wp(j1): Tải gió, có đơn vị tính toán phù hợp với đơn vị của WFj khi tính toán hệ số y1. Mj : khối lượng tập trung tại phần j của công trình lấy bằng khối lượng tập trung tại các mức sàn đã tính. xi : hệ số động lực ứng với dạng dao động 1 phụ htuộc vào thông số e và độ giảm lôga của dao động: Tra biểu đồ ta được x1 = 1,5. y1: Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần đó tải trọng gió có thể coi là không đổi: WFj: Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, được xác định theo công thức: WFj = Wj. xi. Sj. n ở đây: Wj: Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình. (Bằng áp lực gió đã xác định trong phần gió tĩnh chia cho hệ số vượt tải 1,2) zi: Hệ số áp lực động của tải gió biến thiên theo chiều cao, nội suy theo TCVN 2737-1995. Sj: Diện đón gió của phần j, gió tĩnh đã được quy về tập trung tại các mức sàn nên lấy Sj=1. n: Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, ở đây ta tính cho dạng dao động thứ nhất nên n = n1. Hệ số này lấy theo TCVN 229-1999. Công trình có bề rộng mặt đón gió D = 36,6m, chiều cao đón gió H = 46,2m. Dựa vào tiêu chuẩn, nội suy được hệ số tương quan không gian áp lực gió n1 = 0,664. Ta tính được WFj: (Tác dụng của WFj bằng tổng tác dụng của cả gió đẩy lẫn gió hút) yi1: Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ nhất. Từ kết quả SAP90 ta lập bảng chuyển vị theo phương ngang của từng phần công trình ứng với dạng dao động thứ nhất. Sàn Cao trình W1 kG z yi m WFi kG M kG y1 Wi kG T1 1,2 15843 0,517 2,64.10-5 5439 84422 68,01 227 T2 5,4 21570 0,516 9,37.10-5 7390 83422 68,01 797 T3 10,2 21587 0,485 2,14.10-4 6952 86643 68,01 1891 T4 13,8 20166 0,475 3,30.10-4 6360 78566 68,01 2645 T5 17,4 20895 0,465 4,63.10-4 6451 78566 68,01 3711 T6 21,0 21617 0,456 6,12.10-3 6545 78566 68,01 4905 T7 24,6 22246 0,451 7,73.10-3 6662 78566 68,01 6195 T8 28,2 22870 0,446 9,34.10-3 6773 78566 68,01 7486 T9 31,8 23390 0,441 1,13.10-3 6849 77189 68,01 8898 T10 35,4 23909 0,436 1,30.10-3 6922 77189 68,01 10236 T11 39,0 24325 0,431 1,49.10-3 6961 77189 68,01 11732 T12 42,6 24740 0,427 1,67.10-2 7014 77189 68,01 13150 Tmái 46,2 12370 0,425 1,85.10-3 3491 61860 68,01 11674 Giá trị tính toán cuả gió động: Gió đẩy WttP = WP .g . b .0,8/1,4 Gió hút WttP = WP .g . b .0,6/1,4 Với g = 1,2, b = 1 với công trình có thời gian sử dụng >50 năm. Bảng giá trị tính toán tải gió Sàn Cao trình Wtĩnh kG Wđộng kG Tgió kG Gió đẩy Gió hút Gió đẩy Gió hút Gió đẩy Gió hút T1 1,2 10846 8165 2,64.10-5 6527 10976 8262 T2 5,4 14790 11093 9,37.10-5 8869 15246 11435 T3 10,2 14802 11102 2,14.10-4 8343 15883 11913 T4 13,8 13828 10371 3,30.10-4 7633 15339 11504 T5 17,4 14327 10746 4,63.10-4 7742 16447 12336 T6 21,0 14826 11120 6,12.10-3 7855 17629 13222 T7 24,6 15254 11441 7,73.10-3 7995 18794 14096 T8 28,2 15682 11762 9,34.10-3 8128 19959 14970 T9 31,8 16038 12029 1,13.10-3 8219 21122 15842 T10 35,4 16394 12296 1,30.10-3 8306 22243 16683 T11 39,0 16680 12510 1,49.10-3 8354 23384 17538 T12 42,6 16964 12723 1,67.10-2 8417 24478 18359 Tmái 46,2 8482 6362 1,85.10-3 4189 15153 11365 Phân phối tải trọng gió về khung K2: Tải trọng gió phân về khung K2 theo 2 thành phần: Do TY đặt tại tâm cứng và do mô men xoắn được xác định theo công thức: TY = . TY + . MY Trong đó: EJX: Mômen chống uốn của khung.2 = 3,733E kgm2 Σ EJY = E.(5.3,733 +9,9 +2,931) = 31,496E kgm2 TY: Tổng tải trọng ngang. TYK2: Tải trọng ngang phân cho khung K2 Mt: Mônmen xoắn do tải trọng ngang Mt = (19,8 -17,5). TY Mt =2,3 TY Ekt: Độ cứng chống xoắn của công trình. Ekt = Σ r2X EJX Ekt = 22,12 E.3,733 + 14,92 E.3,733 + 7,72 E.3,7333 + 0,52E3,733 + 6,72 E9,9 + 13,92 E.3,733 + 17,52 2,931 Ekt = 4938.E TYK2 = . TY + . 2,3 TY TYK2 = 0,13. TY BảNG PHÂN TảI Gió LÊN SàN KHUNG 2 sàn tầng TYđẩy kg TYhút Kg TK2đẩy kg TK2hút kg 1 10976 8262 1427 1074 2 15246 11435 1982 1487 3 15883 11913 2065 1549 4 15339 11504 1994 1496 5 16447 12336 2138 1604 6 17629 13222 2292 1719 7 18794 14096 2443 1832 8 19959 14970 2595 1946 9 21122 15842 2746 2059 10 22243 16683 2892 2169 11 23384 17538 3040 2280 12 24478 18359 3182 2387 Mái 15153 11365 1970 1477 V. Xác định nội lực Để tính toán nội lực của công trình xây dựng, có nhiều phương pháp của cơ học kết cấu được sử dụng. Trong đó phương pháp phân phối mô men (trong phương pháp H.CROSS và phương pháp G.KANI là những phương pháp đã được áp dụng nhiều trong thực tế đồng thời cũng là phương pháp cơ bản dùng làm cơ sở cho việc nghiên cứu các phương pháp khác) hay được sử dụng hơn cả vì những ưu điểm lớn của nó. Đó là phương pháp tính đúng dần cho kết quả sát với kết quả tính chính xác nếu như quá trình tính kéo dài. Phương pháp H.CROSS: Thực chất nội dung của phương pháp này là một hình thức khác của phương pháp chuyển vị, trong đó giải hệ phương trình chính tắc theo phương pháp đúng dần có mang ý nghĩa vật lý. Ưu điểm: Hầu hết các phép tính trong phương pháp này chỉ là những phép tính cộng và nhân. Do đó chỉ dùng phép tính phổ thông cũng đủ để thực hiện phương pháp này đòi hỏi phải giải một số phương trình rất ít so với số lượng phương trình tính theo phương pháp chính xác. Có những trường hợp không phải giải hệ phương trình. Do đó phương pháp này thích hợp với những hệ siêu tĩnh bậc cao như kết cấu khung nhà nhiều tầng nhiều nhịp Phương pháp G.KANI: Ngoài các ưu điểm giống phương pháp H.CROSS, còn có những ưu điểm nổi bật nữa là có thể tự động khử được những sai lầm (nếu mắc phải) xảy ra trong các chu trình tính toán. Bản chất của phương pháp này là phương pháp chuyển vị, trong đó giải hệ phương trình chính tắc theo phương pháp lặp Zeidel, là cách giải có khả năng tự động khử những sai lầm mắc phải trong quá trình tính lặp. Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều có những hạn chế như: Mất nhiều thời gian tính toán, không hiệu quả khi tính những kết cấu phức tạp. Chẳng hạn phương pháp H.CROSS thích hợp cho việc giải khung dầm nhưng lại không phù hợp với kết cấu có nút khung chuyển vị thẳng. Phương pháp G.KANI hợp lý khi giải khung có nút chuyển vị thẳng nhưng lại rất khó khăn khi giải kết cấu có thanh xiên. Phương pháp phần tử hữu hạn ra đời đã giải quyết được các tồn tại nói trên. Trên cơ sở phân tích, đánh giá và so sánh em chọn chương trình SAP2000 để tính toán. Đây là phần mềm rất mạnh trong lĩnh vực tính toán, thiết kế, thẩm định kết cấu các loại, nhà có khẩu độ lớn và các công trình có kết cấu hệ thanh đặc biệt. Đồng thời nó đòi hỏi khai báo tải trọng cũng như phần tử đơn giản, kiểm tra kết quả tính toán một cách trực quan. Có thể nói nếu như các phương pháp phân phối momen là phương pháp đúng dần thì phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp chính xác. Kết quả nội lực của khung K2 xem phần phụ lục: VI. Tổ hợp nội lực Sau khi chạy chương trình SAP2000 thu được kết quả nội lực trong các tiết diện do từng trường hợp tải trọng gây ra. Cần phải tổ hợp tất cả các nội lực đó lại để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất có thể xuất hiện trong từng tiết diện của mỗi cột , mỗi sàn. + Có hai loại tổ hợp cơ bản : tổ hợp cơ bản 1 & tổ hợp cơ bản 2 - Tổ hợp cơ bản 1 gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực một trong các họat tải . - Tổ hợp cơ bản 2 gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực các hoạt tải (hoạt tải sử dụng và hoạt tải gió). + Trong mỗi tổ hợp cần xét ba cặp nội lực nguy hiểm - Cặp mô men dương lớn nhất và lực dọc tương ứng (Mmax,Ntư ) - Cặp mô men dương nhỏ nhất và lực dọc tương ứng (Mmin,Ntư ) - Cặp lực dọc lớn nhất và mô men tương ứng (Nmax,Mtư ) Đối với tổ hợp cơ bản I. Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men dương lớn nhất trong số các mô men do hoạt tải. Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men với giá trị tuyệt đối lớn nhất. Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị lực dọc lớn nhất. Đối với tổ hợp cơ bản II. Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men là dương. Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men là âm. Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có gây ra lực dọc. Ngoài ra còn lấy thêm nội lực của hoạt tải dù không gây ra lực dọc nhưng gây ra mô men cùng chiều với mô men tổng cộng đã lấy tương ứng với N max.