Tính dầm dọc trục D tầng điển hình

PHẦN II NOÄI DUNG TÍNH TOAÙN : TÍNH TOAÙN SAØN TAÀNG ÑIEÅN HÌNH. TÍNH DAÀM DOÏC TRUÏC D TAÀNG ÑIEÅN HÌNH. TÍNH CAÀU THANG TAÀNG ÑIEÅN HÌNH. TÍNH HOÀ NÖÔÙC MAÙI. TÍNH KHUNG TRỤC 4. CHƯƠNG I THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 1.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN 1.1.1 Mặt bằng sàn Tiết diện dầm được chọn theo công thức : - Chiều cao dầm : hd = (1.1) - Bề rộng dầm : bd = (1.2) => Đối với dầm chính có nhịp L = 8m .Chọn bh =300650 => Đối với dầm chính có nhịp L = 4m .Chọn bh =300500 => Đối với dầm phụ có nhịp L = 4.5m .Chọn bh = 200400 1.1.2 Chọn chiều dày bản sàn - Chiều dày sơ bộ sàn chọn theo công thức: (1.3) với: - D = 0,8 ÷1,4 : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào hoạt tải sử dụng. - m = 40 ÷45 : đối với sàn bản kê bốn cạnh. - m = 30 ÷35 : đối với sàn bản loại dầm. - m = 10 ÷ 18 : đối với bản console. - Ta chọn : D = 1 ; m = 45 với ô bản có kích thước lớn nhất : (4 x 4.5) cm . => Vậy chọn chiều dày của bản sàn là 10cm cho tất cả ô sàn của sàn tầng điển hình. 1.2 CẤU TẠO CÁC MẶT SÀN 1.2.1 Cấu tạo các mặt sàn phòng ở và ban công 1.2.2 Cấu tạo các mặt sàn khu vệ sinh và bếp 1.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN 1.3.1 Tĩnh tải - Tĩnh tải sàn bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn và trọng lượng tường xây trong ô mà không có dầm đỡ quy ra phân bố đều trên toàn ô sàn được tính theo công thức: (1.4) Trong ñoù : ;ht – bề dày, chiều cao của tường. - khoái löôïng rieâng cuûa töôøng. a. Đối với ô sàn phòng ở và ban công Các lớp vật liệu Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (daN/m2) Gạch ceramic 300x300x10 g = 2000 daN/m3. Vữa lót dày 20 g = 1800 daN/m3 Bản BTCT dày 100 g = 2500 daN/m3 Vữa trát dày 15 g = 1800 daN/m3 2,5 36 250 27 1,2 1,2 1,1 1,2 27 43,2 275 32,4 Tổng cộng 377,6 b. Đối với ô sàn nhà vệ sinh và bếp Các lớp vật liệu Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (daN/m2) Gạch ceramic 300x300x10 g = 2250 daN/m3 Vữa liên kết dày 20 g = 1800 daN/m3. Bản BTCT dày 100 g = 2500 daN/m3. Vữa trát dày 15 g = 1800 daN/m3. Trần và các thiết bị treo treo. Tường ngăn Tổng cộng 2,5 36 250 27 50 148,5 1,2 1,2 1,1 1,2 1,2 1,2 27 43,2 275 32,4 60 178,2 615,8 1.3.2 Hoạt tải Coâng naêng (daN/m2) ni (m) (daN/m2) Nhaø ôû 150 1.2 180 Ban coâng 200 1.2 240 Haønh lang ,Saûnh 300 1.2 360 Maùi 150 1,3 195 Cöûa haøng 400 1,2 480 Nhaø kho 400 1,2 480 - Döïa vaøo coâng naêng cuûa caùc oâ saøn ; tra trong TCXD 2737-1995.Ñoái vôùi caùc oâ saøn coù dieän tích chòu taûi (A>A1=9 m2), hoaït taûi ñöôïc nhaân vôùi heä soá Heä soá giaûm taûi : (1.5) OÂ soá L1 L2 A (m) (m) (m2) (daN/m2) 1 4 4.5 18 0.824 148.32 2 4 4 16 0.850 153 3 4 4.5 18 0.824 148.32 4 2.5 4 10 0.969 174.42 Tổng tải trọng tác dụng lên các ô phòng ngủ, phòng khách và phòng ăn: q1 = 377,6 + 174,42 = 552 (daN/m2) Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn vệ sinh và bếp: q2 = 615,8 + 174,42 = 790,22 (daN/m2) Để đơn giản hơn trong việc chia ô sàn và tính toán thiên về an toàn ta dùng tải trọng của sàn nhà vệ sinh và bếp để tính toán thiết kế cho cả tầng sàn điển hình. 1.4 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO CÁC Ô SÀN - Xét tỷ số giữa hai cạnh của ô bản: + Khi tỷ số L2/L1 < 2 : Thuộc loại bản kê 4 cạnh. + Khi tỷ số L2/L1 ³ 2 : Thuộc loại bản dầm. Với: L1 là cạnh ngắn của ô bản. L2 là cạnh dài của ô bản. 1.4.1 Tính loại bản kê 4 cạnh - Sơ đồ tính: - Khi bản tựa lên dầm bêtông cốt thép (đổ toàn khối ) nên được xem là ngàm. Ta có công thức: Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn: P = qb.L1.L2 (daN) (1.6) Momen dương lớn nhất ở giửa bản : (1.7) M1 = mi1.P M2 = mi2.P Momen âm lớn nhất ở gối : (1.8) MI = ki1.P MII = ki2.P Trong đó : mi1 ; mi2 ; ki1 ; ki2 đã được tính sẵn,tra bảng phụ lục 10 sơ đồ 9 của sách Kết cấu bê tông cốt thép II- Võ Bá Tầm. Sơ đồ 9 1.4.2 Tính loại bản dầm - Để tính loại bản dầm ta cắt theo phương cạnh ngắn một dải b =1m để tính. Tuỳ thuộc vào chiều cao dầm và bề dày của bản mà ta có sơ đồ tải trọng là liên kết hai đầu ngàm hoặc một đầu ngàm một đầu khớp. - Sơ đồ tính : + Sơ đồ hai đầu ngàm: khi hd/ hb 3 ql2/12 ql2/12 ql2/24 Momen lớn nhất ở giữa nhịp: (daN.m) (1.9) Momen lớn nhất ở gối: (daN.m) (1.10) + Sơ đồ 1 đầu ngàm, 1 đầu khớp(khi hd/hb<3) 9ql2/128 ql2/8 Momen lớn nhất ở giữa nhịp: (daN.m) (1.11) Momen lớn nhất ở gối: (daN.m) (1.12) 1.4.3 Tính và bố trí cốt thép - Cấp độ bền của bê tông B20 (M250): Chịu nén Rb = 11.5 Mpa = 115 (daN/cm2) Chòu keùo Rbt = 0.9 MPa = 9 (daN/cm2) Môđun đàn hồi : Eb = 27.103 MPa - Cốt thép chịu lực nhóm AII có Rs = Rsc = 280 MPa. - Coát theùp ñai nhoùm AI coù Rs = Rsc = 225 MPa ; Rsw = 175 MPa. - Với Bêtông B15(M200) và Cốt thép AII tra bảng ta có =0,441;= 0,656 - Ta chọn hb = 10 (cm).Với abv=1.5(cm) => h0 =8.5(cm) ; - Công thức xác định cốt thép : (1.13) (1.14) (cm2) (1.15) .100 ; (1.16) - Ô số S5, S6 thuộc loại bản dầm ,các ô còn lại thuộc loại bản kê 4 cạnh. - Chuù yù + Ñoái vôùi caùc oâ saøn S1,S2,S3,S4,S7 ta tính toaùn vôùi sô ñoà 1 ñaàu ngaøm 1 ñaàu khôùp ; söû duïng caùc coâng thöùc (1.11) vaø (1.12) ñeå tính toaùn. - Döïa treân caùc coâng thöùc thieát laäp saün ôû treân ta duøng phaàn meàm Microsoft Ecxel ñeå laäp baûng tính toaùn coát theùp cho caùc oâ saøn cuûa taàng ñieån hình. - Keát quaû ñöôïc theå hieän ôû caùc baûng sau: Baûng 1.1.  Tính toaùn taûi troïng caùc oâ thuoäc loaïi baûn daàm Ô soá L1 L2 g qb (m) (m) (daN/m2) (daN/m2) (daN/m2) S5 1.5 4.5 3 377.6 240 617.6 S6 1 4 4 615.8 180 795.8 Baûng 1.2.  Tính toaùn taûi troïng caùc oâ thuoäc loaïi baûn keâ 4 caïnh OÂ soá L1 L2 g qb P (m) (m) (daN/m2) (daN/m2) (daN/m2) (daN) S1 4 4.5 1.125 615.8 148.32 764.12 13754.46 S2 4 4 1 615.8 153 768.8 12300.8 S3 4 4.5 1.125 615.8 148.32 764.12 13754.46 S4 4 4 1 615.8 153 768.8 12300.8 Baûng 1.3. Boá trí coát theùp caùc oâ saøn thuoäc loaïi baûn daàm OÂ soá Vò trí M (daN.m) ho (cm) As (cm2) (mm) Achoïn (cm2) S5 Nhòp 97.7 8.5 0.012 0.012 0.42 f8 s 200 2.5 0.29 Goái 173.7 8.5 0.021 0.021 0.73 f8 s 200 2.5 0.29 S6 Nhòp 55.9 8.5 0.007 0.007 0.24 f8 s 200 2.5 0.29 Goái 99.5 8.5 0.012 0.012 0.42 f8 s 200 2.5 0.29 Baûng 1.4. Boá trí coát theùp caùc oâ saøn thuoäc loaïi baûn keâ 4 caïnh OÂ soá Tra baûng M ho As (cm2) (mm) Achoïn (cm2) (daN.m) (cm) S1 m91 0.0197 207.96 8.5 0.028 0.028 0.982 f6s200 1.41 0.29 m92 0.0155 213.19 8.5 0.022 0.022 0.770 f6s200 1.41 0.29 k91 0.0455 625.83 8.5 0.064 0.066 2.312 f8s200 2.5 0.59 k92 0.0361 496.54 8.5 0.051 0.052 1.821 f8s200 2.5 0.49 S2 m91 0.0179 220.18 8.5 0.023 0.023 0.795 f6s200 1.41 0.29 m92 0.0179 220.18 8.5 0.023 0.023 0.795 f6s200 1.41 0.29 k91 0.0417 512.94 8.5 0.052 0.052 1.883 f8s200 2.5 0.29 k92 0.0417 512.94 8.5 0.052 0.052 1.883 f8s200 2.5 0.29 S3 m91 0.0179 220.18 8.5 0.023 0.023 0.795 f6s200 1.41 0.29 m92 0.0179 220.18 8.5 0.023 0.023 0.795 f6s200 1.41 0.29 k91 0.0417 512.94 8.5 0.052 0.052 1.883 f8s200 2.5 0.29 k92 0.0417 512.94 8.5 0.052 0.052 1.883 f8s200 2.5 0.29 S4 M91 0.0321 253.66 8.5 0.026 0.026 0.918 f6s200 1.41 0.29 M92 0.0125 98.78 8.5 0.010 0.010 0.355 f6s200 1.41 0.29 K91 0.0678 535.77 8.5 0.055 0.056 1.969 f8s200 2.5 0.29 K92 0.0265 209.41 8.5 0.021 0.022 0.756 f8s200 2.5 0.29 . Trong quá trình bố trí , có 1 vài nơi thép sàn được bố trí khác với tính toán trong thuyết minh vì nhằm mục đích dễ thi công nhưng vẫn an toàn. Kết quả bố trí thép sàn tầng điển hình được trình bày ở bản vẽ KC. 1.5 TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG - Tính toán về biến dạng cần phân biệt 2 trường hợp là khi bêtông vùng chịu kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt và khi bêtông vùng chịu kéo của tiết diện đã có khe nứt hình thành . Ở đây , chỉ xác định biến dạnh theo trường hợp thứ nhất. - Ta chọn ô sàn có kích thước lớn nhất để tính toán : S5 (4 x 4.5) m - Độ võng tiêu chuẩn : [ f ] = == 22.5 mm - Độ võng tính toán : f = (1.17) Trong đó : =: bản dầm được ngàm ở hai đầu. M = qb L2 = 764.12 4.52 = 664.12 (daNm) C = 2 : hệ số xét đến ảnh huởng từ biến của bêtông B = kd .Eb .Jtd (1.18) Vôùi kd = 0.85 : hệ số xét đến biến dạng dẻo của bêtông; Eb = 3.105 ( daN / cm2) Jtd = = 8333.33 (cm4) Suy ra : B = 0.85 3.105 8333.33 = 21250.105 (daNcm2) Vaäy : f == 0.03 (cm) = 0.3 (mm) f = 0.3 mm < [ f ] = 30 mm . Thoûa Vậy các ô bảng đều đảm bảo yêu cầu về độ võng . cccóóóddd CHÖÔNG II THIEÁT KEÁ DAÀM DOÏC TRUÏC D 2.1 TẢI TRỌNG TRUYỀN VÀO DẦM DỌC 2.1.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm Tiết diện dầm được chọn theo công thức : - Chieàu cao daàm : hd = (2.1) - Beà roäng daàm : bd = (2.2) => Ñoái vôùi daàm chính coù nhòp L = 8m .Choïn bh = 300650 => Ñoái vôùi daàm chính coù nhòp L = 4.5m, 4m .Choïn bh = 300500 => Ñoái vôùi daàm phuï .Choïn bh = 200400 2.1.2 Sơ đồ tính - Là dầm liên tục nhiều nhịp chịu tải phân bố điều gồm tĩnh tải g và họat tải p.Tính theo sơ đồ đàn hồi nhịp tính toán lấy theo trục của các gối tựa. Sơ đồ tính được chuyển sang tải phân bố đều tương đương : ` 2.2 XAÙC ÑÒNH TAÛI TROÏNG PHAÂN BOÁ ÑEÀU Taûi troïng töø saøn truyeàn vaøo daàm xaùc ñònh gaàn ñuùng theo dieän truyeàn taûi nhö treân maët baèng saøn 2.2.1 Tĩnh taûi - Troïng löôïng baûn thaân daàm (gd )ñöôïc khai baùo tröïc tieáp trong SAP vôùi tieát dieän bxh=30x50 (cm) - Troïng löôïng töôøng xaây treân daàm (tính ñôn giaûn thieân veà an toaøn) (2.3) Trong đó : ;ht - bề dày ,chiều cao của tường. - khối lượng riêng của tường. - Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn (gs ).Tải trọng truyền vào dầm dọc trục B có dạng tải hình thang hay tam giác được qui về tải phân bố đều tương đương và tải tập trung ta có công thức chuyển đổi: + Tải có dạng tam giác:Trị số lớn nhất là (daN/m),chuyển sang tải phân bố đều tương đương là : . (daN/m) (2.4) gs.Ln/2 gtd1 gd => + Tải có dạng hình thang:Trị số lớn nhất là (daN/m), chuyển sang tải phân bố đều tương đương là : gs.Ln/2 (daN/m) (2.5) vôùi gtd2 gd => + Tải trọng tương đương do sàn là: gtd = gtd1 + gtd2 ,(daN/m) (2.6) => Tổng tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm: g =gd + gt + gtd (daN/m) (2.7) Bảng 2.1. Bảng tải trọng ( tỉnh tải ) truyền vào dầm dọc Taûi nhòp oâ Saøn gs daN/m2 Ln m Ld m gtd daN/m daN/m gt daN/m daN/m 1-2,2-3, 7-8, 12-13, 14-15, 15-16 oâ saøn 1 (Dạng tam giác) 377.6 4 4.5 472 1241.75 574.2 1815.95 oâ saøn 2 (Dạng tam giác) 615.8 4 4 769.75 3-4 8 - 9 13-14 oâ saøn 1 (Dạng tam giác) 377.6 4 8 472 1241.75 574.2 1815.95 oâ saøn 2 (Daïng tam giaùc) 615.8 4 8 769.75 4-5,5-6 6-7 vaø 9-10 10-11 11-12 oâ saøn 1 (Dạng tam giác) 615.8 4 4.5 769.75 769.75 1148.4 1918.15 Thông tầng 0 0 0 0 2.2.2 Hoạt tải: Do sàn truyền vào có dạng tam giác và hình thang như tĩnh tãi ta có: + Taûi coù daïng tam giaùc:Trò soá lôùn nhaát laø (daN/m), chuyeån sang taûi phaân boá ñeàu töông ñöông laø : (daN/m) (2.8) + Taûi coù daïng hình thang:Trò soá lôùn nhaát laø (daN/m),chuyeån sang taûi phaân boá ñeàu töông ñöông laø : (daN/m) (2.9) vôùi => Toång hoaït taûi töông ñöông: = + (daN/m) (2.10) Bảng 2.2. Bảng tải trọng ( hoạt tải ) truyền vào dầm dọc Taûi nhòp oâ Saøn ps daN/m2 Ln m Ld m ptd daN/m daN/m 1-2,2-3, 7-8, 12-13, 14-15, 15-16 oâ saøn 1 (Dạng tam giác) 360 4 4.5 450 675 oâ saøn 2 (Dạng tam giác) 180 4 4 225 3-4 8 - 9 13-14 oâ saøn 1 (Dạng tam giác) 360 4 8 450 675 oâ saøn 2 (Dạng tam giác) 180 4 8 225 4-5,5-6 6-7 vaø 9-10 10-11 11-12 oâ saøn 1 (Dạng tam giác) 360 4 4.5 450 450 Thông tầng X X X X 2.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TẬP TRUNG 2.3.1 Tĩnh tải Tải trọng của sàn truyền lên dầm dọc rồi truyền lên nút khung dưới dạng lực tập trung bao gồm các tải trọng : Do saøn : Gs = gs . S (daN) (2.11) Với S là diện tích truyền tải từ sàn vào dầm dọc trục( phần diện tích gạch ô vuông trên mặt bằng diện truyền tải) - Trọng lượng bản thân của dầm phụ : gdp = (hd – hb).bd .ng..L ( daN ) (2.12) - Troïng löôïng töôøng xaây treân daàm phuï: ( daN ) (2.13) => Tổng tĩnh tải đặt tại nút : G = Gs + Gd + Gt ( daN ) (2.14) 2.3.2 Hoạt tải Hoạt tải tác dụng lên diện tích S truyền vào dầm dọc dưới dạng lực tập trung: P = ps .S (daN ) (2.15) Bảng 2.3. Bảng tải trọng tập trung truyền vào dầm dọc Taûi nhòp ô sàn gs daN/m2 S m2 daN Gd daN Gt daN G daN ps daN/m2 P daN 3-4 8-9 13-14 oâ saøn 1 ½ Hình thang 377.6 2.5 943.75 356.4 574.2 1874.35 180 450 TÍNH NOÄI LÖÏC CUÛA DAÀM DOÏC - Daàm doïc truïc D laø daàm doïc lieân tuïc 15 nhòp chòu taûi phaân boá ñeàu vaø löïc taäp trung. - Caùc goái laø caùc töïa ñôn ( khoáng cheá chuyeån vò thaúng) trong ñoù coù goái bieân laø lieân keát kôùp ( khoáng cheá chuyeån vò ngang cho toaøn heä ) - Ñeå thuaän tieän trong vieäc tính toaùn noäi löïc ta coù theå söû duïng phaàn meàm SAP 2000 v10. ñeå phaân tích noäi löïc. Các trường hợp chất tải TĨNH TẢI CHẤT ĐẦY ( KN/m) HOẠT TẢI 1: CÁCH NHỊP 1 (KN) HOẠT TẢI 2: CÁCH NHỊP 2 (KN) HOẠT TẢI 3: LIỀN GỐI 2 (KN) HOẠT TẢI 4: LIỀN GỐI 3 (KN) HOẠT TẢI 5: LIỀN GỐI 4 (KN) HOẠT TẢI 6: LIỀN GỐI 5 (KN) HOẠT TẢI 7: LIỀN GỐI 6 (KN) HOẠT TẢI 8: LIỀN GỐI 7 (KN) HOẠT TẢI 9: LIỀN GỐI 8 (KN) HOẠT TẢI 10: LIỀN GỐI 9 (KN) 2.4.2 Bảng tổ hợp tải trọng Caáu truùc toå hôïp Toå hôïp Heä soá TOÅ HÔÏP 1 TH1=TINH TAI + HT1 1 / 1 TOÅ HÔÏP 2 TH2= TINH TAI + HT2 1 / 1 TOÅ HÔÏP 3 TH3= TINH TAI + HT3 1 / 1 TOÅ HÔÏP 4 TH4= TINH TAI + HT4 1 / 1 TOÅ HÔÏP 5 TH5= TINH TAI + HT5 1 / 1 TOÅ HÔÏP 6 TH6= TINH TAI + HT6 1 / 1 TOÅ HÔÏP 7 TH7= TINH TAI +HT7 1 / 1 TOÅ HÔÏP 8 TH8= TINH TAI + HT8 1 / 1 TOÅ HÔÏP 9 TH9= TINH TAI + HT9 1 / 1 TOÅ HÔÏP 10 TH10= TINH TAI + HT10 1 / 1 TOÅ HÔÏP 11 TH11= TINH TAI + HT1+HT2 1 / 0.9/ 0.9 BAO BAO= ( COMBO1, COMBO2, .. COMBO11) 1 / 1 Töø caùc taûi troïng vaø toå hôïp treân ta Söû duïng phaàn meàn SAP 2000 V10 ñeå phaân tích noäi löïc ta coù bieåu ñoà noäi löïc : BIEÅU ÑOÀ BAO MOMENT (KN.m) BIEÅU ÑOÀ BAO LÖÏC CAÉT (KN) 2.4.3 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm dọc trục D Sử dụng các chỉ tiêu về cường độ và các qui định của TCXDVN 356:2005 để tính toán thiết kế. - Cấp độ bền của bê tông B20 (M250) Cường độ tính toán của bê tông : Chịu nén Rb = 11.5 MPa. Chịu kéo Rbt = 0.9 MPa. Môđun đàn hồi : Eb = 27.103 Mpa Cường độ tính toán của cốt thép : Cốt thép chịu lực nhóm AII có Rs = Rsc = 280 MPa. Cốt thép đai nhóm AI có Rs = Rsc = 225 MPa ; Rsw = 175 MPa. - Với Bêtông B15(M200) và Cốt thép AII tra bảng ta có =0,441;= 0,656 - Với h = 50 cm ;giả thuyết a = 4 cm => ho = 46 cm - Công thức xác định cốt thép : (2.16) => (2.17) => (cm2) ; (2.18) => .100 ; 3.5%= µmax > µ > µmin = 0.1% (2.19) Vì sô ñoà tính từ nhịp 1-2 đến nhịp 6-7 giống từ nhịp 9-10 đến nhịp 15-16 nên ta chỉ cần tính thép một bên rồi bố trí thép đối xứng. Döïa treân caùc coâng thöùc thieát laäp saün ôû treân ta duøng phaàn meàm Microsoft Ecxel ñeå laäp baûng tính toaùn coát theùp cho daàm ( töø truïc 1 - 9 ). Baûng 2.4: Baûng boá trí coát theùp daàm doïc truïc D VÒ TRÍ M (daN.m) ho (cm) As (cm2) (%) (mm) Achoïn (cm2) (%) NHỊP 1-2 3899 46 0.053 0.055 3.113 0.226 216 4.02 0.291 GOÁI 1 0 46 0.000 0.000 0.000 0.000 216 4.02 0.291 NHÒP 2-3 2940 46 0.040 0.041 2.331 0.169 216 4.02 0.291 GOÁI 2 2875 46 0.039 0.040 2.278 0.165 216 4.02 0.291 NHÒP 3-4 11184 46 0.153 0.167 9.475 0.687 320 9.42 0.683 GOÁI 3 11817 46 0.162 0.178 10.069 0.730 320 9.42 0.683 NHÒP 4-5 2648 46 0.036 0.037 2.095 0.152 216 4.02 0.291 VÒ TRÍ M (daN.m) ho (cm) As (cm2) (%) (mm) Achoïn (cm2) (%) GOÁI 4 12251 46 0.168 0.185 10.481 0.759 322  11.4 0.826 NHỊP 5-6 2814 46 0.039 0.039 2.229 0.161 216 4.02 0.291 GOÁI 5 2793 46 0.038 0.039 2.212 0.160 216 4.02 0.291 NHỊP 6-7 2867 46 0.039 0.040 2.271 0.165 216 4.02 0.291 GOÁI 6 4939 46 0.068 0.070 3.974 0.288 216 4.02 0.291 NHỊP 7-8 2971 46 0.041 0.042 2.356 0.171 216 4.02 0.291 GỐI 7 2486 46 0.034 0.035 1.964 0.142 216 4.02 0.291 NHỊP 8-9 11143 46 0.153 0.167 9.437 0.684 320 9.42 0.683 GỐI 8 11995 46 0.164 0.181 10.237 0.742 322  11.4 0.826 NHỊP 9-10 2735 46 0.037 0.038 2.165 0.157 216 4.02 0.291 GỐI 9 12208 46 0.167 0.184 10.440 0.757 322  11.4 0.826 NHỊP 10-11 2806 46 0.038 0.039 2.222 0.161 216 4.02 0.291 GỐI 10 2641 46 0.036 0.037 2.089 0.151 216 4.02 0.291 NHỊP 11-12 2875 46 0.039 0.040 2.278 0.165 216 4.02 0.291 GỐI 11 4666 46 0.064 0.066 3.746 0.271 216 4.02 0.291 NHỊP 12-13 2879 46 0.039 0.040 2.281 0.165 216 4.02 0.291 GỐI 12 2587 46 0.035 0.036 2.045 0.148 216 4.02 0.291 NHỊP 13-14 11205 46 0.153 0.168 9.495 0.688 320 9.42 0.683 GỐI 13 11859 46 0.162 0.178 10.109 0.733 320 9.42 0.683 NHỊP 14-15 2839 46 0.039 0.040 2.249 0.163 216 4.02 0.291 GỐI 14 11652 46 0.160 0.175 9.914 0.718 320 9.42 0.683 NHỊP 15-16 3901 46 0.053 0.055 3.114 0.226 216 4.02 0.291 GỐI 15 2851 46 0.039 0.040 2.259 0.164 216 4.02 0.291 - Kiểm tra thấy vaø naèm trong khoaûng ( 0.3 – 1.5)% ( hôïp lyù ) - Cốt thép dọc chịu moment dương đặt ở phía dưới và lớn nhất ở khoảng giữa mỗi nhịp , cốt thép chịu moment âm đặt ở phía trên và lớn nhất ở gối tựa . Các cốt thép này có thể được đặt độc lập lẫn nhau hoặc có phối hợp với nhau … - Trong thực tế , để dễ dàng thi công và thiết kế cũng như linh hoạt trong việc chọn lựa sắp xếp cốt thép chúng ta sẽ tiến hành bố trí cốt thép độc lập trong từng nhịp và từng gối . 2.4.4 Tính cốt thép ngang cho dầm dọc trục D Tính toán cốt đai cho vùng kéo có (1/4 đầu nhịp) lực cắt lớn nhất tại mặt cắt của phần tử ta có với Qmax = 103.47 KN. Gồm 4 bước tính toán sau: a. BƯỚC 1 : Xác định nội lực (dựa vào biểu đồ bao) b. BƯỚC 2: Kiểm tra các điều kiện hạn chế Công thức Qbo = (jn +1)jb3 gb Rbbh0 (2.20) Trong đó: jb3: hệ số phụ thuộc loại bê tông , jb3 = 0.6 ( tra bảng 4.1 trang 54 sách tính toán thực hành cấu kiện bê tông cố thép theo TCXDVN 356-1995) jn = 0 gb = 0.95 Rb = 11.5 Mpa b: bề rộng dầm, b= 30 cm h0 : chiều cao có ích của tiết diện , h0 =46cm Từ (22) => Qbo=0.6*(1+0)*0.95*11.5*10*30x46=90.46 KN Qmax = 103.47 KN Qbo =90.46 < Qmax = 103.47 KN Phải đặt cốt đai * Kiểm tra điều kiện chịu ép(nén) Q ≤ 0.3jw1jb1Rbbh0 (2.21) c. BƯỚC 3: Tính các bước đai 1. Tính smax Công thức Smax= (2.22) Trong đó: jb4: hệ số phụ thuộc loại bê tông , jb4 = 1.5 ( tra bảng 4.1 trang 54 sách tính toán thực hành cấu kiện bê tông cố thép theo TCXDVN 356-2005) Từ (2.22) => Smax==78 cm 2. Tính stt S1 = Rsw.Asw.n. (2.23) Trong đó: jb2: hệ số phụ thuộc loại bê tông , jb4 = 4 ( Tra bảng 4.1 trang 54 sách Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo TCXDVN 356-2005) Rs: 225Mpa => Rsw= 225*0.8= 175 MPa ( Tra phụ lục 6 trang 120 sách Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo TCXDVN 356-20055) Asw= 0.283 cm2 ( chọn đai f6 2 nhánh), n= 2 Từ (2.23) =>Stt==40.17cm 3. Tính sct * Đầu dầm: h/3= 50/3 = 17 cm 50cm sct =min sct= 17 cm * Giữa dầm: 3h/4= 3*50/4 = 38 cm 50cm sct =min sct=38 cm 4. Tính stk Smax = 78cm Stt = 40 cm Sct = 17 cm Stt =min stt= 17 cm Vaäy choïn s=30 cm ñoaïn giuõa daàm, s= 17cm ñoaïn ñaàu daàm d. BÖÔÙC 4: Kieåm tra ñieàu kieän chòu eùp vôõ bôûi öùng suaát neùn chính Qbt ≤ 0.3jw1jb1Rbbgh0 (2.24) Trong ñoù jw1 = 1+ 5amw =1 + 5 * 7.78 *1.6*10-3 = 1.06S <1.3 (;) jb1 = 1- 0.01.Rb = 1- 0.01*11.5 = 0,885 0,3.jw1.jb1.Rb.b.gh0 = 0.3 *1.05*0.885*115*0.95*30 *46=42029 (daN) Qmax = 10347 daN < 0.3jw1jb1Rbbgh0 = 42029 daN ( khoâng bò eùp vôõ) Vaäy khoâng caàn phaûi taêng tieát dieän 2.4.4 Tính coát treo ôû choå daàm phuï goái leân daàm chính Ôû choã daàm phuï keâ leân daàm chính caàn coù coát treo ñeå gia coá cho daàm chính vaø choáng caét do coù löïc caét taäp trung . Löïïc taäp trung lôùn nhaát do daàm phuï truyeàn leân daàm chính laø: G + P = 1874.35+ 450 = 2324.35 daN Dieän tích caàn thieát cuûa coát treo daïng ñai : == 1.328 cm2 Choïn ñai f6 ; 2 nhaùnh coù : As =0,283 cm2 Soá ñai duøng : ==2.3 Choïn moãi beân 2 ñai : Atr =2.2.2.0,283 = 2.264 cm2 . => Taïi ñieåm daàm phuï goái leân daàm chính boá trí 2 ñai6s50 (mm) cho moãi beân. - Boá trí theùp daàm ñöôïc theå hieän chi tieát trong baûn veõ KC cccóóóddd CHÖÔNG III TÍNH TOAÙN CAÀU THANG TAÀNG ÑIEÅN HÌNH DAÏNG BAÛN 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG - Cầu thang là bộ phận kết cấu của công trình dân dụng và công nghiệp có mục đích phục vụ giao thông đứng ở công trình , được hình thành từ các bậc liên tiếp tạo thành thân (vế) thang , các vế thang nối với nhau bằng chiếu nghỉ , chiếu tới để tạo thành cầu thang . Cầu thang là một yếu tố quan trọng về công dụng và nghệ thuật kiến trúc , nâng cao tính thẩm mĩ của công trình . - Các bộ phận chính của cầu thang gồm có: thân thang , chiếu nghỉ , chiếu tới , lan can , tay vịn , dầm thang . - Công trình có tất cả 2 loại cầu thang chính: + Cầu thang máy bố trí đối diện với cầu thang bộ của công trình (xem bản vẽ KT), dùng để đi từ tầng trệt lên đến tầng 10. + Cầu thang thoát hiểm (thang bộ) đi từ tầng trện lên đến tầng mái, dùng để thoát hiểm khi có sự cố. Cầu thang được thiết kế trong công trình là loại cầu thang 3 vế dạng bản , không có limon , đúc bằng bêtông cốt thép , bậc gạch . 3.2 TÍNH TOÁN CẦU THANG 3 VẾ H3.1 Cấu tạo và kích thước bản thang 3 vế 3.2.1 TÍNH Ô BẢN THANG SỐ 1-3 3.2.1.1 Kích thước và cấu tạo * Vật liệu Caáp ñoä beàn cuûa beâ toâng B20 (M250) Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa beâ toâng : Chòu neùn Rb = 11.5 MPa. Chòu keùo Rbt = 0.9 MPa. Moâñun ñaøn hoài : Eb = 27.103 Mpa Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa coát theùp : Coát theùp chòu löïc nhoùm AII coù Rs = Rsc = 280 MPa. Coát theùp ñai nhoùm AI coù Rs = Rsc = 225 MPa ; Rsw = 175 MPa. Vôùi Beâtoâng B20(M250) vaø Coát theùp AII tra baûng ta coù =0,441;= 0,656 * Caáu taïo H3.2 Caáu taïo caàu thang Lôùp vaät lieäu h (cm) g (daN/m3) n Ñaù maøi Vöõa loùt Beâ toâng coát theùp Baäc thang gaïch Vöõa traùt 1.0 1.5 12 17+30 1.0 2000 1800 2500 1800 1800 1.2 1.2 1.1 1.1 1.1 Tính theo sơ đồ tính: cắt dải rộng 1m dọc theo chiều dài thang, xem là dầm đơn giản hai đầu là gối lên dầm chiếu nghỉ và dầm sàn. 3.2.1.2 Tải trọng 3.2.1.2.1 Trên bản thang * Tĩnh tải : Việc xác định tải trọng tác dụng lên bản thang được lập theo công thức sau: (daN/m2) (3.1) Trong đó : : là khối lượng của lớp thứ i ; : là hệ số tin cậy của lớp thứ i ; : chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng ; · Lớp đá mài g1=20000.011.2 (0.17+0.3) = 33 daN/m2 · Lớp vữa lót g2 =18000.0151.2 = 28.4 daN/m2 · Bậc thang daN/m2 · Bản đan BTCT daN/m2 · Lớp vữa trát daN/m2 · Tĩnh tải do tay vịn daN/m2 Tổng tĩnh tải tác dụng trên bản thang daN/m2 * Hoạt tải : = np (3.2) Trong đó : ptc - là hoạt tải tiêu chuẩn ; np - là hệ số tin cậy ; Vì thang phục vụ cho khu nhà ở công cộng nên theo TCVN :2737 – 1995 thì giá trị hoạt tải = 400 daN/m2, n=1.2 => daN/m2 Tổng tải trọng tác dụng trên bản thang daN/m2 3.2.1.2.2 Trên chiếu nghỉ * Tĩnh tải : g1 = 1.2 0.01 2000 = 24 daN/m2 · Lớp vữa lót = 1.20.0151800 = 32.4 daN/m2 · Lớp BTCT g3 = 1.1 0.12 2500 = 330 da/m2 · Lớp vữa trát g4 = 1.1 0.01 1800 = 19.8 daN/m2 · Tĩnh tải do tay vịn 1.230 = 36 daN/m2 Tổng tĩnh tải tác dụng trên chiếu nghỉ daN/m2 * Hoạt tải : Vì thang phục vụ cho khu nhà ở công cộng nên theo TCVN :2737 – 1995 thì giá trị hoạt tải = 400 daN/m2, n=1.2 => daN/m2 Tổng tải trọng tác dụng trên chiếu nghỉ daN/m2 3.2.1.3 Xác định nội lực Tính bản thang Tính theo sơ đồ tính: cắt dải rộng 1m dọc theo chiều dài thang, xem là dầm đơn giản hai đầu là gối lên dầm chiếu nghỉ và dầm sàn. Sơ đồ tính toán vế 1 H3.3 Sơ đồ tính bản thang hai đầu khớp( vế 1) == 2818 daN =2287 daN Xét tại một tiết diện bất kỳ, cách gối tựa A một đoạn là x, tính moment tại tiết diện đó : (3.3) Moment lớn nhất ở nhịp được xác định từ điều kiện : « đạo hàm của moment là lực cắt và lực cắt tại đó phải bằng 0 ». Lấy đạo hàm của Mx theo x và cho đạo hàm đó bằng 0, tìm được x : Thay x vừa tìm được vào (3.3) tính được Mmax : H3.4 Biểu đồ moment tính vế 1 Sơ đồ tính toán vế 3 : H3.5 Sơ đồ tính bản thang vế 3 Kết quả tính toán vế 3 tương tự như vế 1 H3.6 Biểu đồ moment tính vế 3 Biểu đồ momen trên cũng là moment lớn nhất trong bản ; do đó khi tiến hành bố trí cốt thép tại gối để cho an toàn ta lấy moment gối bằng 40% Mmax và momen nhịp bằng 70% Mmax .Từ biểu đồ trên ta có Mmax = 1925 daN.m Moment ôû nhòp laáy baèng : Mn = 0.7 Mmax = 1347.5 daN.m Moment ôû goái laáy baèng : Mg = 0.4 Mmax = 770 daN.m 3.2.1.4 Tính toaùn vaø boá trí coát theùp - Coâng thöùc xaùc ñònh coát theùp : (3.3) (3.4) (3.5) (3.6) - Tính cốt thép : Chọn =0.4% ; ( Từ (3.3)& (3.4) suy ra : Từ (3.5) : Từ (3.6) : Chọn hb= 12 cm - Vôùi hb =12cm ; giaû thieát a= 1.5 cm => ho = h – a = 12 – 1.5 = 10.5 cm - Döïa treân caùc coâng thöùc thieát laäp saün treân ta duøng phaàn meàm Microsoft Ecxel ñeå laäp baûng tính toaùn coát theùp cho baûn thang : - Keát quaû tính coát theùp theo baûng sau : Baûng 3.1 Loaïi CK Vò Trí M daNm ho cm As cm2 mm Achoïn cm2 µ% Baûn 1 ; 3 Nhòp 1347.5 10.5 0.094 0.089 4.2 f10 s180 4.63 0.4 Goái 770 10.5 0.06 0.062 2.67 f8 s 180 2.79 0.26 Thép bản có nằm trong khoảng từ 0.3- 0.9%. Vậy kết quả tính toán ở trên ta vừa tính là hợp lý, không cần tính lại. 3.2.2 TÍNH OÂ BAÛN SOÁ 2 3.2.2.1 Xaùc ñònh noäi löïc Veá 2 ñöôïc xem nhö 1 oâ baûn coù sô ñoà tính nhö sau : H3.7 Sô ñoà tính baûn 2 Với: L2=1.5 m; L1= Taûi troïng taùc duïng leân oâ baûn theo phöông maët phaúng nghieâng cuûa baûn: q2.cos Moment: Mn1=q2cosl12 (3.7) Mg2=q2cosl22 (3.8) M12=q2cosl22 (3.9) Vôùi cos=0.722 ; q2=922.2 daN/m2 ; =0.9 Caùc heä soá ,, phuï thuoäc vaøo tyû soá Tra baûng phuï luïc 13 saùch Keát caáu beâ toâng coát theùp- Taäp 3 Thaày Voõ Baù Taàm ta coù : =0.0202 ; =0.0669; =0.1037 => M1=37.15 daNm ; M2= 100.22 daNm ; M12 =155.35 daNm 3.2.2.2 Tính toaùn vaø boá trí coát theùp - Trình töï tính toaùn gioáng baûn 1- 3 .Söû duïng caùc coâng thöùc (3.3)ñeán (3.6) ñeå tính:  ;  ; (cm2) ; .100 ; - Vôùi hb =12cm ; giaû thieát a = 1.5 cm => ho = h – a = 12 – 1.5 = 10.5 cm - Keát quaû tính coát theùp tính theo baûng sau : Baûng 3.2 Loaïi CK Vò Trí M daNm ho cm As cm2 mm Achoïn cm2 µ% Baûn 2 Nhòp 37.15 10.5 0.003 0.003 0.13 f8 s200 2.5 0.24 Goái 100.22 10.5 0.008 0.008 0.35 f8 s200 2.5 0.24 3.2.3 TÍNH DAÀM CHIEÁU NGHÆ 3.2.3.1 Taûi troïng taùc duïng leân daàm - Nhòp daàm L = 4 m. - Choïn sô boä kích thöôùc daàm chieáu nghæ ; . - Tieát dieän daàm choïn :b h = 200350 mm. - Daàm saøn truøng vôùi daàm chính: b h = 300500 mm. - Taûi troïng taùc duïng goàm : + Troïng löôïng töôøng xaây treân daàm gt = 0.21800 (3.4-1.32) 1.1=824 daN/m + Troïng löôïng baûn thaân daàm gd = 0.20.3525001.1=192.5 daN/m - Do baûn thang truyeàn vaøo,laø phaûn löïc cuûa caùc goái töïa ñöôïc quy veà daïng phaân boá ñeàu : q1=gd + + gt = 192.5 + + 824 =3029 daN/m q2 = + + gt = ++ 824 = 3213 daN/m q3= gd + + gt = 192.5 + + 824 = 2650 daN/m 3.2.3.2 Tính noäi löïc - Tính theo sô ñoà: daàm chieáu nghæ goái leân 2 coät. Sô ñoà tính daàm chieáu nghæ 2 ñaàu khôùp Moment tại A: (3.10) Phản lực tại D: (3.11) =6473 daN Xét tại điểm E bất kỳ cách A một đoạn x. Moment tại E: (3.12) Lực cắt tại E: (3.13) Moment lớn nhất khi lực cắt bằng 0. QE=0 khi x bằng: Thay vào (3.12) ta tìm được Mmax=7323 daN/m - Moment treân laø moment lôùn nhaát trong daàm ; do ñoù khi tieán haønh boá trí coát theùp taïi goái ñeå cho an toaøn ta laáy moment goái baèng 40% Mmax vaø momen nhòp baèng 70% Mmax .Töø bieåu ñoà treân ta coù Mmax = 7323 daN.m . => Moment ôû nhòp laáy baèng : Mn = 0.7 Mmax = 5126 daN.m Moment ôû goái laáy baèng : Mg = 0.4 Mmax = 2929 daN.m Tính toaùn vaø boá trí coát theùp - Trình töï tính toaùn gioáng baûn soá 1 .Söû duïng caùc coâng thöùc (3.3) ñeán (3.6)  ;  ; (cm2) ; .100 ; - Giaû thieát a=3.5 cm Þ h0 = 35 – 3.5 =31.5 cm - Keát quaû tính coát theùp theo baûng sau : Baûng 3.3 Loaïi CK Vò Trí M daN.m ho cm As cm2 mm Achoïn cm2 µ% Daàm CN Nhòp 5126 31.5 0.224 0.257 6.64 3f18 7.63 1.05 Goái 2929 31.5 0.128 0.137 3.54 2f18 5.09 0.8 Kieåm tra thaáy vaø naèm trong khoaûng ( 0.9– 1.2)% ( hôïp lyù ) Tính coát ñai cuûa daàm chieáu nghæ - Choïn ñai 6 , soá nhaùnh coát ñai n = 2 ; Asw = 2 . 0,283 =0,566 cm2 Rbt = 0,9 MPa Rsw = 175 MPa - Böôùc caáu taïo coát ñai : (h = 350 cm) + ÔÛ ñoaïn gaàn goái töïa : sct ≤ h/2 = 17 cm vaø sct ≤ 15 cm + ÔÛ ñoaïn giöõa daàm : sct ≤ 3h/4 = 38 cm vaø sct ≤ 50 cm - Ñeå tính coát theùp ngang cho daàm doïc ta choïn trò soá löïc caét lôùn nhaát ñeå tính. Qmax = 6818 daN - Xeùt ñieàu kieän: Q ≤ 0.3jw1jb1Rbbh0 jw1 = 1+ 5amw =1 + 5 7.78 1.310-3 = 1.05 (;trong ñoù taïm laáy s = 15 cm böôùc toái thieåu theo caáu taïo) jb1 = 1- 0.01.Rb = 1- 0.0111.5 = 0,885 0,3.jw1.jb1.Rb.b.h0 = 0.3 1.05 0.885 115 20 31.5= 20197 daN Qmax = 6818 daN < 0.3 jw1jb1Rbbh0 = 20197 daN => Nên không cần tăng kích thước tiết diện. - Tính coát ñai cho daàm : ==0,47 < 0,5 (vôùi b’f laáy khoâng lôùn hôn b + 3h’f =30+3.12 = 66 cm ) Vì beâtoâng thöôøng laáy => =1.47 S1 = Rsw.Asw.= 1750 0.566=45cm So =39 cm * Khoaûng caùch ñöôïc choïn : S1 S S0 Theo ñieàu kieän caáu taïo ( Sct ) Vì coát ñai tính laáy theo giaù trò min cuûa caùc giaù trò treân neân ta boá trí nhö sau: Boá trí 6s150 mm cho ñoaïn ñaàu nhòp L/4 6s200 mm cho ñoaïn giöõa nhòp coøn laïi. cccóóóddd CHÖÔNG IV TÍNH TOAÙN HOÀ NÖÔÙC MAÙI 4.1 KHAÙI NIEÄM CHUNG - Hồ nước mái được bố trí trên tầng mái nhằm mục đích cung cấp nước sinh hoạt cho các hộ dân ở các tầng lầu phía dưới và dự trữ nước phục vụ công tác cứu hỏa. - Bể nước được phân làm 3 loại : Bể nước thấp khi: ≤ 3 vaø h ≤ 2a ; Beå nöôùc cao khi: ≤ 3 vaø h > 2a ; Bể dài dài thấp khi: >3 vaø h ≤ 2a ; Trong đó : a - chiều dài ; b – chiều rộng ; h – chiều cao của bể. - Các bộ phận của bể gồm : Bản nắp : là bêtông cốt thép toàn khối hoặc lắp ghép ;trên nắp bể có bố trí lỗ thăm . Dầm nắp có hoặc không có , thường dầm nắp được bố trí nhằm mục đích để liên kết coát theùp baûn naép vaøo baûn thaønh . Chieàu daøy baûn naép hbn ≥ 60 . Bản thành : mỗi bản thành làm việc như 1 bản liên kết ngàm với dầm đáy và hai bản thành thẳng góc với nó , còn cạnh thứ tư được xem là tự do nếu không có bản nắp hoặc bản nắp lắp ghép ; tựa đơn nếu nắp đổ toàn khối . Chiều dày bản thành hbt ≥ 100 . Bản đáy b: bản đáy làm việc hoàn toàn giống bản sàn và dầm đáy được tính như dầm đơn giản , tựa lên các cột . Chiều dày của bản đáy thường được chọn là: hbñ ≥ 100 . Cột : cột được tính toán đơn giản , xem cọt như cấu kiện chịu nén đúng tâm (bỏ qua moment do tải trọng gió gây ra ). 4.2 YÊU CẦU VỀ CÔNG NĂNG VÀ KÍCH THƯỚC 4.2.1 Yêu cầu công năng - Hồ nuớc mái cung cấp nước sinh hoạt cho toàn công trình ,lượng nước cho cứu hỏa . - Yêu cầu sử dụng nước theo tiêu chuẩn là 200 (lít/người/ngày đêm) . Do đó thể tích nước yêu cầu cho công trình 10 tầng (mỗi tầng ước tính có khoảng 100 người là: Vyc= 200 10 50 = 100000 (lít/ngaøy ñeâm) =100 m3 - Từ yêu cầu trên , kích thước của một hồ nước đươc chọn thiết kế là 482.0 (m) . Được đặt trên các cột của công trình ,tại cao trình sàn kỹ thuật . Như vậy , thể tích hồ nước mái là: Vhoà = 2(482.0) = 128 (m3) > Vyc (thoûa maõn). - Nước được lấy từ hệ thống cấp nước thành phố và bơm lên 2 hồ nước mái bằng máy bơm tự động, mỗi ngày bơm 1 lần . Do đó thể tích nước được cung cấp cho công trình 1 ngày đêm là : V = 128 (m3/ ngày đêm). 4.2.2 Xác định sơ bộ kích thước tiết diện MẶT BẰNG HỒ NƯỚC MÁI - Kích thước hình học của bể ab h = (842)m Chiều dài hồ: a = 8m ; Chiều rộng hồ: b = 4m ; Chiều cao mực nước khi bơm đầy: h = 2 m. Ta coù: =2 ≤ 3 vaø h =2m ≤ 2a =16m Þ hồ nước mái thuộc dạng bể thấp. - Dung tích của bể chứa là: V =64 m3. - Lổ thăm kích thước 600mm×600mm, được bố trí ở 2 góc hồ nước. - Chiều dày của bản nắp và bản đáy của hồ nước mái được chọn giống như bản sàn ; tức là chiều dày bản phụ thuôc vào độ dài của nhịp và tải trọng tác dụng ta có thể chọn theo công thức: (4.1) với: D = 0,8 ÷1,4 : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào hoạt tải sử dụng. m = 40 ÷45 : đối với sàn bản kê bốn cạnh. m = 30 ÷35 : đối với sàn bản loại dầm. m = 10 ÷ 18 : đối với bản console. L1 : là cạnh nhịp ngắn của ô bản. Vậy từ đó ta có thể chọn sơ bộ : Chiều dày của bản đáy là : hbđ = 12 (cm) Chiều dày của bản nắp là : hbn = 8 (cm) Chiều dày của bản thành là : hbt = 12 (cm) - Tương tự ta chọn chiều cao tiết diện dầm cũng được chọn giống như dầm sàn ; ta có thể chọn theo công thức như sau : Chieàu cao daàm : hd = (4.2) Beà roäng daàm : bd = (4.3) Vậy từ đó ta có thể chọn tiết diện dầm sơ bộ như sau : Bảng 4.1. Kích thước dầm hồ nước mái KÝ HIỆU LOẠI DẦM NHỊP (m) h (m) b (m) KÍCH THƯỚC CHỌN (cm) b(cm) DN1 Dầm biên 4 0.20.5 0.10.2 40 20 DN2 Dầm giữa 4 0.20.5 0.10.2 40 20 DN3 Dầm biên 4 0.20.5 0.10.2 40 20 DĐ1 Dầm biên 4 0.20.5 0.1250.25 50 25 DĐ2 Dầm giữa 4 0.20.5 0.1250.25 50 25 DĐ3 Dầm biên 4 0.20.5 0.1250.25 50 25 4.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ¨ Hoạt tải : Hoạt tải ở đây chủ yếu là hoạt tải do sửa chữa ( đối với bản nắp ) . Tra bảng theo tiêu chuẩn “TCVN 2737_1995 : Tải trọng và tác động”. => = n = 75 ´ 1.3 = 97.5 daN/m2 ¨ Áp lực thủy tĩnh: pttĩnh = gn x h x np = 1000 x 2 x 1.1 = 2200 daN/m2 ¨ Tĩnh tải : Bao gồm tải trọng của tất cả các lớp cấu tạo tác dụng lên từng cấu kiện của hồ nước. Ta có thể áp dụng công thức : STT Vật liệu Chiều dày (m) ( daN/m) Hệ số n Tải tính toán gtt (daN/m2) 1 Lớp gạch men 0.01 2000 1.2 24 2 Lớp vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 3 Lớp BT chống thấm 0.01 2000 1.1 22 4 Bản đáy BTCT 0.12 2500 1.1 330 5 Lớp vữa trát 0.01 1800 1.3 23.4 Tổng tải trọng g 446.2 gtt = (daN/m2) Bảng 4.2. Bảng tính tĩnh tải bản đáy hồ nước STT Vật liệu Chiều dày (m) ( daN/m) Hệ số n Tải tính toán gtt (daN/m2) 1 Lớp vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 2 Lớp BT chống thấm 0.01 2000 1.1 22 3 Bản nắp BTCT 0.08 2500 1.1 220 4 Lớp vữa trát 0.01 1800 1.3 23.4 Tổng tải trọng g 312.2 Bảng 4.3. Bảng tính tĩnh tải bản nắp hồ nước Bảng 4.4. Bảng tính tĩnh tải bản thành hồ nước STT Vật liệu Chiều dày (m) ( daN/m) Hệ số n Tải tính toán gtt (daN/m2) 1 Lớp gạch men 0.01 2000 1.2 24 2 Lớp vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 3 Lớp BT chống thấm 0.01 2000 1.1 22 4 Bản thành BTCT 0.12 2500 1.1 330 5 Lớp vữa trát 0.01 1800 1.3 23.4 Tổng tải trọng g 446.2 ¨ Tải trọng toàn phần cho bản đáy : = + gtt = 2200 + 446.2 = 2646.2 daN/m2 ¨ Tải trọng toàn phần cho bản nắp : tt + gtt = 97.5 + 312.2 = 409.7 daN/m2 ¨ Ap lực gió : · Vôùi gioù huùt : Wh = Wc n k c’ Wh = 831.3 1.2614 0.6 = 81.663daN/m2 · Vôùi gioù ñaåy : Wñ = Wc n k c Wñ = 831.31.26140.8 = 108.88 daN/m2 Trong ñoù : Wc = 83 daN/m2 ( taïi TPHCM ) n =1.3 ( heä soá vöôït taûi ) . c’ = 0.6 : heä soá khí ñoäng ( gioù huùt ) c = 0.8 : heä soá khí ñoäng ( gioù ñaåy ) k : heä soá thay ñoåi aùp löïc gioù theo ñoä cao vaø daïng ñòa hình (coâng trình cao 36.90 m ; ñòa hình B ) => k = 1.2614 ¨ Taûi troïng toaøn phaàn cho baûn thaønh : gtt +qh+Wh=391.2+2000x1.1+81.663=2672.86daN/m2 4.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CỦA HỒ NƯỚC MÁI 4.4.1 Tính toán bản nắp và bản đáy 4.4.1.1 Sơ dồ tính Bản nắp được chia thành 2 ô bản như hình 4.1. Ta có: => Bản làm việc 2 phương Tính bản theo sơ đồ đàn hồi. Các kích thước ô bản lấy từ trục dầm đến trục dầm. Cắt ô bản theo cạnh ngắn và cạnh dài với các dải có bề rộng 1m để tính. Hình 4.1. Các kích thước liên quan để xét sơ đồ tính Các cạnh ô bản được tính như liên kết ngàm (liên kết với dầm D1, D2 và D3). Ta có sơ đồ tính như sau: Hình 4.2. Sơ đồ tính bản nắp - Đối với bản nắp ta sẽ tính toán với ô bản có kích thước a b = 8 4 (m). Riêng đối với bản đáy do có các hệ thống dầm đáy phân chia nên bản đáy được chia ra thành 2 ô bản . Tuy nhiên , kích thước các ô bản này đều giống nhau (4 4 m) nên ta chỉ cần tính toán với 1 ô bản là được .Liên kết với các dầm được xem là liên kết ngàm => ứng với ô bản thứ 9 trong 11 ô bản. - Bản nắp và bản đáy được đổ toàn khối ; do đó sơ đồ tính của bản nắp tùy thuộc vào tỉ số . Nếu < 2 : bản thuộc loại bản kê 4 cạnh ; khi tính toán tiến hành cắt các dải có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính. Nếu > 2 : bản thuộc loại bản dầm làm việc 1 phương theo phương cạnh ngắn ; khi tính toán tiến hành cắt 1 dải có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính. 4.4.1.3 Xác định nội lực - Việc tính toán xác định nội lực các ô bản nắp và bản đáy của hồ nước mái được thực hiện 1 cách tương tự như việc tính toán các ô bản sàn tầng điển hình đa được trình bày ở chương I(Tính toán sàn tầng điển hình) . Ta có công thức: Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn: P = qb.a.b (daN) (4.5) Momen dương lớn nhất ở giửa bản : (4.6) M1 = mi1.P M2 = mi2.P Momen âm lớn nhất ở gối : (4.7) MI = ki1.P MII = ki2.P Trong đó : mi1 ; mi2 ; ki1 ; ki2 đã được tính sẵn,tra bảng phụ lục 10 sơ đồ 9 của sách giáo trình thầy Võ Bá Tầm. 4.4.1.4 Tính và Bố trí cốt thép - Cấp độ bền của bê tông B20 (M250): Chịu nén Rb = 11.5 Mpa = 115 (daN/cm2) Chịu kéo Rbt = 0.9 MPa = 9 (daN/cm2) Môđun đàn hồi : Eb = 27.103 MPa - Cốt thép chịu lực nhóm AII có Rs = Rsc = 280 MPa. - Cốt thép đai nhóm AI có Rs = Rsc = 225 MPa ; Rsw = 175 MPa. - Với Bêtông B20 (M250) và Cốt thép AII tra bảng ta có =0,441;= 0,656 - Ta chọn hb = 8 (cm).Với abv=1.5(cm) => h0 =6.5(cm) ; - Cắt theo 2 phương của bản 1 dải có bề rộng b = 1m ; để tính toán . - Công thức xác định cốt thép : (4.8) => (4.9) => (cm2) ; (4.10) => .100 ; (4.11) - Dựa trên các công thức thiết lập sẵn trên ta dùng phần mềm Microsoft Ecxel để lập bảng tính toán cốt thép cho ô bản của hồ nước mái . - Kết quả được thể hiện như sau : Bảng 4.1 Tải trọng tác dụng lên các ô bản Caáu kieän L1 L2 gtt ptt qb P Ghi chuù m m daN/m2 daN/m2 daN/m2 daN Baûn naép 4 8 2 284.8 90 374.8 12368.4 Baûn keâ 4 caïnh Baûn ñaùy 4 4 1 521.3 2400 2921.3 48201.5 Baûng 4.2 Keát quaû coát theùp cho baûn naép vaø baûn ñaùy Caáu kieän Tra baûng M ho As cm2 mm Achoïn cm2 daN.m cm Baûn naép m91 0.0183 226.34 6.5 0.047 0.048 1.274 f8s200 2.5 0.38 m92 0.0046 56.89 6.5 0.012 0.012 0.333 f8s200 2.5 0.38 k91 0.0392 484.84 6.5 0.100 0.105 2.812 f8s150 3.35 0.52 k92 0.0098 121.21 6.5 0.025 0.025 0.675 f8s200 2.5 0.38 Baûn ñaùy m91 0.0179 221.39 10.5 0.017 0.018 0.760 f8s200 2.5 0.38 m92 0.0179 221.39 10.5 0.017 0.018 0.760 f8s200 2.5 0.38 k91 0.0417 515.76 10.5 0.041 0.042 1.791 f8s200 2.5 0.38 k92 0.0417 515.76 10.5 0.041 0.042 1.791 f8s200 2.5 0.38 Kieåm tra thaáy vaø<=0,441 ; <= 0,656 ( hôïp lyù ) 4.3.2 Tính toán dầm nắp và dầm đáy 4.3.2.1 Xác định tải trọng * Dầm nắp : Hình 4.4. Sơ đồ tải trọng truyền vào dầm nắp - Dầm nắp 1 ( DN1)200300 Trọng lượng bản thân dầm : gn1 = (0.3 – 0.08) 0.2 2500 1.1 = 121 ( daN/m) Do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác : gntd1 = . == 468 (daN/m) Þ Tổng tải trọng tác dụng lên D1: qn1 =121 + 468 = 589 (daN/m) - Dầm nắp 2 ( DN2) 200400 Trọng lượng bản thân dầm : gn3 = (0.4 – 0.08) 0.2 2500 1.1 = 176 ( daN/m) Do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác : gntd3 = 2. . = 2= 937 (daN/m) Þ Tổng tải trọng tác dụng lên DN2 : qn3 =176 + 937 = 1113 (daN/m) - Dầm nắp 3 ( DN3)200300 Trọng lượng bản thân dầm : gn1 = (0.3 – 0.08) 0.2 2500 1.1 = 121 ( daN/m) Do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác : gntd2 = . == 468 (daN/m) Þ Tổng tải trọng tác dụng lên D2: qn2 =121 + 468 = 589 (daN/m) * Dầm đáy : Hình 4.5. Sơ đồ tải trọng truyền vào dầm đáy. - Dầm đáy 1 ( DĐ1)250500 Trọng lượng bản thân dầm : gđ1 = (0.5 – 0.12) 0.25 2500 1.1 = 261 ( daN/m) Trọng lượng thành hồ : gt = 0.10 2.0 2500 1.1 = 550 (daN/m) Do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác : = ( daN/m) Þ Tổng tải trọng tác dụng lênDĐ1 : qđ1 = 261 + 3651 + 550 = 4622 (daN/m) - Dầm đáy 2 (DĐ2) 250600 Trọng lượng bản thân dầm : gđ2 = (0.6 – 0.12) 0.25 2500 1.1 = 330 (daN/m ) Do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác : (daN/m) Þ Tổng tải trọng tác dụng lên DĐ2 : qđ2 = 330 + 7302 = 7632 (daN/m) - Dầm đáy 3 ( DĐ3)250500 Trọng lượng bản thân dầm : gđ1 = (0.5 – 0.12) 0.25 2500 1.1 = 261 ( daN/m) Trọng lượng thành hồ : gt = 0.10 2.0 2500 1.1 = 550 (daN/m) Do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác : gđtd1 = . == 3651 (daN/m) Þ Tổng tải trọng tác dụng lên DĐ3 : qđ3 = 478.5 + 3651 + 550 = 4622 (daN/m) 4.3.2.2 Sơ đồ tính * Dầm nắp DN1, DN2 :  - Đối với DN1 và DN2, hai đầu của các dầm đều gối lên cột, nên ta xem là hai liên gối cố định theo sơ đồ tính sau: Hình 4.6. Sô ñoà tính cuûa daàm DN1, DN2 - Đối với DN3, ta xem đây là dầm liên tục đều nhịp gối lên các cột, ta có thể dùng phần mềm SAP 2000 V10. để tổ hợp tìm nội lực. Các trường hợp tải trọng của dầm DN3 được thể hiện như sau : TH1 : TĨNH TẢI CHẤT ĐẦY TH2 : HOẠT TẢI CÁCH NHỊP TH3 : HOẠT TẢI LIỀN NHỊP * Daàm ñaùy  Ta sử dụng liên kết ngàm dầm đáy vào cột vì đây là hồ nước, không được phép nứt, sơ đồ tính của các dầm đáy DĐ1, DĐ2 được thể hiện như sau: 4.3.2.3 Xác định nội lực * Dầm nắp Các gi trị nội lực trong dầm D1 và D3 được xác định theo công thức sau: ; Giá trị nội lực của dầm DN3 được xác định bằng chương trình Sap2000 + Dầm nắp DN1, DN2: Hình 4.7. Các giá trị nội lực dầm nắp DN1, DN3 + Dầm nắp DN2: Hình 4.8. Các giá trị nội lực dầm nắp DN3 * Daàm ñaùy  + Dầm đáy DĐ1, DĐ2: Hình 4.9. Các giá trị nội lực dầm đáy DĐ1 và DĐ2 Hình 4.10. Các giá trị nội lực dầm đáy DĐ3 4.3.2.3 Xác định nội lực và bố trí cốt thép - Vì các dầm có sơ đồ đơn giản nên ta áp dụng công thức tính nội lực Momen cực đại giữa nhịp: Mmax= (daN.m) (4.14) Lực cắt lớn nhất: Qmax= (daN) (4.15) - Dựa trên các công thức (4.8 ) đến (4.11) thiết lập sẵn trên ta dùng phần mềm Microsoft Ecxel để lập bảng tính toán cốt thép cho các dầm của hồ nước mái . Bảng 4.3 Tính toán và bố trí cốt thép dầm hồ nước mái Caáu kieän M ho As cm2 mm Achoïn cm2 daN.m cm Daàm naép D1 1848 27 0.110 0.117 2.596 2f14 3.08 0.57 D2 3083 36 0.103 0.109 3.236 2f16 4.02 0.56 D3 1845 27 0.110 0.117 2.592 2f14 3.08 0.57 Daàm ñaùy D4 11336 45 0.195 0.219 10.101 3f22 11.4 2.11 D5 20018 55 0.230 0.265 14.987 4f22 15.2 2.13 D6 12396 45 0.213 0.242 11.194 3f22 11.4 2.11 Bảng kết quả cốt thép trên tính cho moment nhịp cũng là moment lớn nhất trong dầm ; do đó khi tiến hành bố trí cốt thép tại gối để cho an toàn ta lấy moment gối bằng 40% moment nhịp . Ta được bảng thống kê cốt thép cho nhịp dầm và gối dầm như sau : Bảng 4.4 Thống kê cốt thép cho nhịp và gối dầm Caáu kieän Hoà nöôùc maùi Taïi Nhòp Taïi Goái AS choïn Coát Theùp Coát Theùp Daàm naép D1 3.08 2f14 2f12 (2.26) D2 4.02 2f16 2f14 (3.08) D3 3.08 2f14 2f12 (2.26) Daàm ñaùy D4 11.4 3f22 2f16 (4.02) D5 15.2 4f22 2f22 (7.6) D6 11.4 3f22 2f20 (6.28) 4.3.2.4 Kieåm tra khaû naêng chòu caét cuûa caùc daàm - Choïn ñai 6 , soá nhaùnh coát ñai n = 2 ; Asw = 2 . 0,283 =0,566 cm2 Rbt = 0,9 MPa Rsw = 175 MPa - Böôùc caáu taïo coát ñai : + ÔÛ ñoaïn gaàn goái töïa : sct ≤ h/3 vaø sct ≤ 30 cm khi h > 450 mm sct ≤ h/2 vaø sct ≤ 15 cm khi h 450 mm + ÔÛ ñoaïn giöõa daàm : sct ≤ 3h/4 vaø sct ≤ 50 cm khi h > 300 mm - Xeùt ñieàu kieän: Q ≤ 0.3jw1jb1Rbbh0 jw1 = 1+ 5amw =1 + 5 7.78 1.310-3 = 1.05 (;trong ñoù taïm laáy s = 15 cm böôùc toái thieåu theo caáu taïo) jb1 = 1- 0.01.Rb = 1- 0.0111.5 = 0.885 Kieåm tra : Qmax Neân khoâng caàn taêng kích thöôùc tieát dieän. - Tính coát ñai cho daàm : < 0,5 (vôùi b’f laáy khoâng lôùn hôn b + 3h’f =30+3.10 = 60 cm ) Vì beâtoâng thöôøng laáy => S1 = Rsw.Asw. So = * Khoaûng caùch ñöôïc choïn : S1 S S0 Theo ñieàu kieän caáu taïo ( Sct ) Baûng 4.5 Tính toaùn vaø boá trí coát ñai daàm CAÁU KIEÄN QmaxdaN b cm h0cm 0.3jw1jb1Rbbh0 Kieåm tra S1 cm S0 cm Sct Schoïn cm goái giuõa D1 1663 20 27 23083 Ko taêng td 422.4 155 15 30 15 D2 2077 20 36 28854 Ko taêng td 664.5 218 15 30 15 D3 2964 20 27 32087 Ko taêng td 697.3 246 15 30 15 D4 11103 25 45 83356 Ko taêng td 189.3 265 23 50 20 D5 10016 25 55 81556 Ko taêng td 175.4 105 23 50 20 D6 13803 25 45 85319 Ko taêng td 193.7 273 15 31 15 4.3.3 Tính toán bản thành Sơ bộ chọn chiều dày bản thành lấy là 10 cm. Kích thước bản thành : BT1 (5.52.0 m) ; BT2 (62.0 m) Như vậy , các ô bản thành đều có >2 => các ô bản thành là các bản 1 phương ; tiến hành cắt 1 dải rộng 1m theo phương cạnh ngắn đễ tính toán. 4.3.3.1 Xác định tải trọng Tĩnh tải: do bản thành làm việc theo phương ngang nên bỏ qua tĩnh tải theo phương thẳng đứng. Hoạt tải: hoạt tải tác dụng lên bản thành là áp lực nước thủy tĩnh có dạng tam giác tăng theo độ sâu, giá trị lớn nhất của áp lực thủy tĩnh tại chân bản thành qtt = n h = 1.2 1000 2.0 = 2400 (daN/m2) Tải gió: Ap lực gió hút tại độ cao 37.4 m được tính theo công thức : Wh = Wtt = Wo´ n ´ c´ k (daN/ m2) (4.16) Trong đó: W0 = 83 (daN/ m2) (tính cho thành phố Hồ Chí Minh, địa hình IIA). n =1.2 - hệ số tin cậy. c - hệ số khí động ; c = 0.6 (hút gió ) ; c = 0.8 ( đón gió) k =1.43 - hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao Z = 39.7 m (Tra bảng 5 -TCVN 2737-1995) Vậy thay vào ta được : Gio1 hút : Wh = Wtt = 83 1.2 0.6 1.431 = 85.46 (daN/m) Gió đẩy: Wđ = Wtt = 83 1.2 0.8 1.431 = 113.9 (daN/m) 4.3.3.2 Sơ đồ tính - Sơ bộ chọn chiều dày bản thành lấy là 10 cm. - Sơ đồ tính là sơ đồ một đầu ngàm và một đầu khớp. - Các trường hợp tải trọng tác dụng lên thành bể: Hồ đầy nước , không có gió . Hồ đầy nước có gió đẩy . Hồ đầy nước, có gió hút . Hồ không có nước , có gió đẩy (hút) . - Gió hút cùng chiều áp lực nước sẽ càng gây nguy hiểm cho bản thành nên lấy trường hợp bể nước đầy,gió hút để tính toán.Ta có sơ đồ tính: Sơ đồ làm việc của bản thành 4.3.3.3 Xác định nội lực và bố trí cốt thép Sơ đồ tính bản thành tương đối đơn giản nên ta dùng phương pháp cơ học kết cấu để tính nội lực cho trường hợp tải trên,kết quả được tình như sau: - Momen lớn nhất tại gối : M-g = ==682.73 (daN.m) (4.17) - Momen lôùn nhaát taïi nhòp :(Tính gaàn ñuùng) M+n = = = 309.75 (daN.m)(4.18) Bieåu ñoà momen - Giả thiết : a = 1.5 cm ; ® ho = h – a = 10 – 1.5 = 8.5 cm - Cấp độ bền của bê tông B20 (M250) Cường độ tính toán của bê tông : Chịu nén Rb = 11.5 MPa. Chịu kéo Rbt = 0.9 MPa. Môđun đàn hồi : Eb = 27.103 Mpa Cường độ tính toán của cốt thép : Cốt thép chịu lực nhóm AII có Rs = Rsc = 280 MPa. Cốt thép đai nhóm AI có Rs = Rsc = 225 MPa ; Rsw = 175 MPa. - Với Bêtông B15(M200) và Cốt thép AII tra bảng ta có =0,441;= 0,656 - Dựa trên các công thức (4.8 ) đến (4.11) thiết lập sẵn trên ta dùng phần mềm Microsoft Ecxel để lập bảng tính toán cốt thép cho thành của hồ nước mái . Bảng 4.6 Tính toán và bố trí cốt thép thành hồ nước mái Caáu kieän Vò trí M ho As cm2 mm Achoïn cm2 daN.m cm Baûn thaønh Goái 682.73 8.5 0.082 0.086 3.00 f8s160 3.14 0.37 Nhòp 309.75 8.5 0.037 0.038 1.33 f8s200 2.5 0.29 Kieåm tra thaáy vaø naèm trong khoaûng ( 0.3 – 1.9)% ( hôïp lyù ) cccóóóddd CHƯƠNG V THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 4 5.1 KHÁI NIỆM VỀ CÁC HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC 5.1.1 Sơ lược về kết cấu nhà cao tầng - Ngôi nhà như thế nào được gọi là nhà cao tầng ? Vấn đề này nói chung trên thế giới chưa có sự thống nhất . Tuy nhiên , để phân biệt nhà cao tầng với nhà thông thường ít tầng ,Uỷ Ban Nhà Cao Tầng Quốc Tế đã đưa ra định nghĩa nhà cao tầng như sau :“ Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế , thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường thì được gọi là nhà cao tầng “. - Theo định ngĩa trên đây thì nhà cao tầng là một khái niệm có tính tương đối với các quốc gia , các địa phương và phụ thuộc vào các thời điểm điều kiện kinh tế kỹ thuật và xã hội . Ví dụ: một số công trình sẽ được xem là nhà cao tầng ớ các quốc gia : + Trung Quốc : nhà ở 10 tầng trở lên ; các công trình khác 24m + Hoa kì : nhà trên 7 tầng hoặc cao trên 22 – 25m + Pháp : nhà ở cao trên 50m ; công trình khác 28m + Anh : nhà có chiều cao 24,3 m trở lên + Nhật Bản : nhà 11 tầng và cao 31m trở lên ; Ngoài ra , nhiều nước trên thế giới còn thừa nhận sự phân loại sau đây : + Nhà cao tầng loại I : từ 9 đến 16 tầng (từ 40 đến 50m) ; + Nhà cao tầng loại II : từ 17 đến 25 tầng (dưới 80m) ; + Nhà cao tầng loại III : từ 26 đến 40 tầng (dưới 100m) ; + Nhà rất cao tầng : trên 40 tầng (trên 100m) ; - Theo tiêu chuẩn , quy phạm thiết kế , tính toán kết cấu hiện hành trong nước và 1 số nước khác (TCVN 2737 – 1995 : Tải trọng và tác động ; TCXD 198 – 1997 : Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng bêtông toàn khối) thì đối với những ngôi nhà có chiều cao từ 40m trở lên , kết cấu chịu lực phải được tính toán cả phần động của tải trọng gió và kiểm tra theo tải trọng động đất từ cấp 7 trở lên (theo thang MSK-64) được xem là nhà cao tầng . Trong một số tiêu chuẩn hiện hành nước ngoài còn quy định các chiều cao lớn nhất thích hợp cho nhà bêtông cốt thép toàn khối . 5.1.2 Phân loại kết cấu nhà cao tầng - Nếu căn cứ vào vật liệu của kết cấu thì kết cấu nhà cao tầng trong thực tế xây dựng hiện nay có các loại : kết cấu thép ; kết cấu bêtông cốt thép và kết cấu tổ hợp thép – bêtông cốt thép. - Nếu căn cứ vào sơ đồ làm việc và cấu tạo của kết cấu thì có thể phân chia kết cấu nhà cao tầng thành các loại như sau :kết cấu cơ bản ; kết cấu hỗn hợp và kết cấu đặc biệt . Các dạng kết cấu nhà cao tầng cơ bản thường dùng trong thực tế gồm có : kết cấu khung , kết cấu tường chịu lực kết cấu lõi và kết cấu ống . Sự kết hợp các dạng kết cấu cơ bản tạo ra các dạng được gọi là kết cấu hỗn hợp . Các dạng kết cấu hỗn hợp thường gặp trong thực tế bao gồm : kết cấu khung – giằng ; kết cấu khung – vách ; kết cấu ống – lõi ; kết cấu ống tổ hợp . - Ngoài các dạng kết cấu trên đây trong thực tế còn có các dạng kết cấu đặc biệt , đó là : kết cấu có hệ thống dầm truyền , kết cấu có các tầng cứng , kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có hệ khung ghép . Cũng phải nói rằng các kết cấu được đề cập trên đây cũng chỉ là những đại diện điển hình ; có thể nói rằng kết cấu nhà cao tầng là một thế giới đa dạng và phong phú về chủng loại … 5.1.3 Nhận xét về độ cứng của khung Hình 5.1. Mặt bằng bố trí hệ cột dầm sàn tầng điển hình Dựa vào mặt bằng hệ dầm sàn ta đưa ra các nhận xét sau : Các khung trục 1, 2, 3,…8 giống nhau về kích thước cột; dầm; điều kiện lien kết. Riêng khung trục 4 ta thấy: - Tổng chiều dài các nhịp là 22m. - Tải trọng tác dụng lớn do có cầu thang, dầm console - Nhịp C- D có thong tầng do đó độ mảnh ngoài mặt phẳng khung lớn độ cứng khung ngoài mặt phẳng nhỏ cần phải kiểm tra. => Ta chọn khung trục 4 để tính toán thiết kế. 5.2 TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 4 - Đây là công trình thuộc dạng khung chịu lực Theo phương ngang :Hệ cột và các dầm sàn ngang tạo thành các khung ngang Theo phương dọc : Hệ cột và các dầm sàn dọc tạo thành các khung dọc ; - Như vậy , một công trình có nhiều khung ngang và nhiều khung dọc . Khi chịu tải các khung ngang và các khung dọc hợp thành hệ không gian cùng chịu lực gọi là : khung không gian . - Để đơn giản hóa khi tính toán , người ta quy ước như sau : + Khi tỉ số 1.5 ( công trình có mặt bằng chạy dài ) nội lực chủ yếu chạy trong khung ngang vì độ cứng của khung ngang nhỏ hơn nhiều lần so với dộ cứng khung dọc (khung ngang ít nhịp hơn khung dọc) , cũng có thể xem gần đúng : khung dọc “tuyệt đối cứng” . Vì thế cho phép tách riêng từng khung phẳng để tính nội lực khung phẳng . + Khi tỉ số < 1.5 : độ cứng khung ngang và khung dọc chênh lệch không nhiều , lúc này phải tính nội lực theo khung không gian . Vậy Công trình đang thiết kế có L = 72 m và B = 22 m = 3.3 nên ta tiến hành tính toán hệ khung chịu lực của công trình theo khung phẳng . - Nhiệm vụ tính toán trong chương này là tính toán khung trục 4 - Kết cấu khung phẳng tính toán khá đơn giản có thể dùng các phương pháp cơ học kết cấu hoặc có thể dùng các chương trình tính toán kết cấu thông dụng như :Sap 2000 để giải. 5.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện khung Vật liệu -Sử dụng các chỉ tiêu về cường độ và các qui định của TCVN 356:2005 để tính tóan. -Cấp độ bền bê tông chọn B25 : Rb= 11.5 (MPa) Rbt= 1.05 (MPa) Eb=30x103(MPa) -Thép AI : Rs= Rsc = 225(MPa) Rsw=175 (MPa) Es=2.1x105 (MPa) 5.2.1.1 Tiết diện dầm Tiết diện dầm được chọn theo công thức : - Chiều cao dầm : hd = (5.1) - Bề rộng dầm : bd = (5.2) => Đối với dầm chính khung trục 4 có nhịp L = 8m.Chọn bh = 300650 => Đối với dầm chính khung trục 4 có nhịp L = 4,5m, 4m.Chọn bh = 300500 => Đối với dầm phụ có nhịp L = 4m . Chọn bh = 200400 5.2.1.2 Tiết diện cột Tiết diện cột được giảm dần từ dưới lên trên theo lực dọc tính toán sơ bộ trong diện truyền tải của mỗi cột. Dựa vào giáo trình tính toán tiết diện cột của giáo sư NGUYỄN ĐÌNH CỐNG ta có các bước tính toán như sau : - Chia hệ cột toàn bộ ngôi nhà ra thành những nhóm cột có diện truyền tải mỗi tầng và số tầng trên toàn bộ chiều cao cột gần giống nhau. - Theo kinh nghiệm thiết kế hoặc bằng cách tính toán gần đúng.Diện tích sơ bộ của cột có thể xác định sơ bộ theo công thức sau : (5.3) Trong đó : Rb :cường độ tính toán về nén của bê tông k :Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép ,độ mảnh của cột ,…Xét đến sự ảnh hưởng này phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thiết kế (k=1.11.5) N : Lực nén ,được tính gần đúng như sau : N=m.sq.Fs (5.4) ms :số sàn phía trên tiết diện đang xét ms=2 Fs :Diện tích mặt sàn truyền tải lên cột q : Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, trong đó gồm tải thường xuyên và tải trọng tạm thời trên bản sàn .Giá trị này lấy theo kinh nghiệm thiết kế ,do bề dày sàn bé chọn q=12 KN/m2. - Cột tầng trệt (chọn cột giữa C2 để tính ) Ta có Fs= 84.5=36 m2 Vì cột giữa nên chọn k=1.1 Từ (5.4) => N=101.236 = 432KN Từ (5.3) => Chọn cột C2 có tiết diện 5065 cm (A0= 3250 cm2) Tương tự cho các cột tầng trên ta có bản kết quả sau : Bảng 5.1. Bảng chọn tiết diện dầm cột Tầng Tiết diện Cột C1 C2 C3 8,9 2525 2525 2530 6,7 2530 2530 2535 4,5 2535 2540 2540 2,3 3040 3045 2545 Trệt,1 3545 3050 3550 Kiểm tra độ cứng của cột so với độ cứng của dầm theo điều kiện: > Bảng 5.2. Bảng so sánh độ cứng dầm cột Tầng lc (cm) ld (cm) hc (cm) bc (cm) hd (cm) bd (cm) Jc (cm4) Jd (cm4) Trệt 238 400 45 35 40 25 265781 133333 4808E 858E 1 238 800 45 35 40 25 265781 133333 4808E 858E 2 238 800 40 30 40 25 160000 133333 4808E 858E 3 238 800 40 30 40 25 160000 133333 3025E 858E Tầng lc (cm) ld (cm) hc (cm) bc (cm) hd (cm) bd (cm) Jc (cm4) Jd (cm4) 4 238 800 35 25 35 25 89323 89323 3025E 858E 5 238 800 35 25 35 25 89323 89323 3025E 858E 6 238 800 30 25 30 25 56250 56250 1313E 858E 7 238 800 30 25 30 25 56250 56250 1313E 858E 8 238 800 25 25 25 20 32552 26041 1313E 858E 9 238 800 25 25 25 20 32552 26041 565E 390E Ghi chú: Sau khi đã chọn kích thước dầm –cột ,sẽ tiến hành tính toán nội lực, tính cốt thép cho từng cấu kiện. Lúc này kiểm tra lại kích thước đã chọn, dựa vào hàm lượng cốt thép, nếu không thỏa phải thay đổi kích thước tiết diện. 5.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC 4 5.3.1 Sơ đồ tính Hình 5.2. Mặt bằng truyền tải sàn vào dầm khung trục 4 5.3.2 Tĩnh tải - Tương tự như đã được tính toán ở Chương I ta có trọng lượng các lớp cấu tạo sàn là : gs = 393 daN/m2 - Trọng lượng bản thân dầm (gd )được khai báo trực tiếp trong SAP v 10.- Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn (gs ).Tải trọng truyền vào dầm trục 4 có dạng tải hình thang hay tam giác ta qui về tải phân bố đều tương đương và tải tập trung ta có Công thức chuyển đổi: + Tải có dạng tam giác: Trị số lớn nhất là (daN/m),chuyển sang tải phân bố đều tương đương là :. (daN/m), ( 5.5 ) + Tải có dạng hình thang: Trị số lớn nhất là (daN/m), chuyển sang tải phân bố đều tương đương là :(daN/m),với ( 5.6 ) -Trọng lượng tường xây trên dầm (thiên về an tòan) tính theo công thức gt=.ht.ng.gt (5.7) Trong đó : ;ht - bề dày ,chiều cao tường. =1800(kg) trọng lượng riêng tường ng = 1.1hệ số vượt tải Từ (5.7) =>gt = 0.1x(3.4-0.5)x1.1x1800 = 574 (daN/m) => Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm là : = gt + (daN/m) (5.8) Bảng 5.3. Bảng tĩnh tải tác dụng lên dầm khung trục 4 Tải Nhịp Ô sàn gs daN/m2 L1 m L2 m gtd daN/m daN/m gt daN/m daN/m console Ô sàn S3 (dạng chữ nhật) Không truyền vào dầm khung 574 574 Ô sàn S4 (dạng chữ nhật) A-B Ô sàn S2 (dạng hình thang) 377.6 4 4.5 527 1054 574 1628 Ô sàn S2 (dạng hình thang) 377.6 4 4.5 527 B-C Ô sàn S5 (dạng tam giác) 377.5 2.5 4 295 822 574 1396 Ô sàn S1 (dạng hình thang) 377.6 4 4.5 527 C-D Thông tầng Không có tải 574 574 Cầu thang Không truyền vào dầm khung D-E Ô sàn S1 (dạng hình thang) 377.6 4 4.5 527 1054 574 1628 Ô sàn S1 (dạng hình thang) 377.6 4 4.5 527 E-F Ô sàn S1 (dạng hình thang) 377.6 4 4.5 527 1054 574 1628 Ô sàn S1 (dạng hình thang) 377.6 4 4.5 527 console Ô sàn S3 (dạng chữ nhật) Không truyền vào dầm khung 574 574 Xác định các lực tập trung tại các nút từ tầng trệt – tầng 10 Tải trọng của sàn truyền lên dầm dọc rồi truyền lên nút khung dưới dạng lực tập trung bao gồm các tải trọng : + Trọng lượng bản thân dầm (Gd ) và cột ( Gc ) được khai báo trực tiếp trong SAP. + Trọng lượng bản thân của dầm dọc : Gd = (hd – hb).bd .ng..Ld ( daN ) (5.9) + Trọng lượng tường xây trên dầm dọc : Gt=bt.ht.nt.gtL t (5.10) + Do sàn : Gs = gs . S (daN) (5.11) Với S là diện tích truyền tải từ sàn vào dầm dọc trục ( phần diện tích gạch ô vuông trên mặt bằng diện truyền tải ) => Tổng tĩnh tải đặt tại nút : G = Gs + Gd + Gt (daN) (5.12) Nút N1 - Do trọng lượng dầm sàn : Từ (5.9)=>. - Do bản sàn truyền vào dầm dọc: Từ (5.11)=> Gs =377.6 3= 1133 (daN). Tải tập trung nút N1 là : G=454+637= 1091 (daN). Nút D - Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc : Từ (5.10)=> - Do trọng lượng dầm sàn Từ (5.9)=> (daN) -Do trọng lượng bản thân dầm cầu thang Từ(5.9)=> (daN) -Do trọng lượng bản truyền vào dầm thang là phản lực gối tựa C, D (tính toán ở chương III) RD=2287 (daN) Tải tập trung nút N1 là : G=6534+1815+616+2287= 11252(daN) Nút A - Do trọng lượng dầm sàn Từ (5.9)=> = 1540 (daN) - Do bản sàn truyền vào dầm dọc: Từ (5.11)=> (daN) - Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc : Từ (5.10)=> Tải tập trung nút N1 là : G=1540+4342+6732=12614 (daN) Tính tương tự cho các nút khác ta có bàn kết quả sau : Bảng 5.4. Tải trọng tập trung tác dụng lên dầm khung trục 4 Nút ô Sàn gs daN/m2 S m2 Gs daN Gd daN Gt daN G daN N1, N2 Ô sàn S3 (1/4 hình chữ nhật) 377.6 1.5 566 660 0 1226 A Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 4 1510 1210 6732 12614 Ô sàn S4 (hình chữ nhật) 377.6 4 1510 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 2 755 330 Ô sàn S3 (1/4 hình chữ nhật) 377.6 1.5 566 B Ô sàn S5 (dạng hình thang) 377.6 3.4 1284 1210 6732 12576 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 4 1510 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 2 755 330 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 2 755 N3 Ô sàn S5 (dạng hình thang) 377.6 3.4 1284 660 4752 6696 C Thông tầng 0 0 0 6533 6732 14275 Ô cầu thang 0 0 0 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 1.8 680 330 Thông tầng 0 0 0 D Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 4 1510 6533 6732 15860 Ô cầu thang 0 0 0 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 2 755 330 Thông tầng 0 0 0 E Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 4 1510 6533 6732 18125 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 4 1510 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 2 755 330 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 2 755 Nút ô Sàn gs daN/m2 S m2 Gs daN Gd daN Gt daN G daN F Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 4 1510 6533 6732 16497 Ô sàn S3 (1/4 hình chữ nhật) 377.6 1.7 637 Ô sàn S1 (dạng tam giác) 377.6 2 755 330 5.3.3 Họat tải: + Tải trọng có dạng tam giác :Trị số lớn nhất là (daN/m),chuyển sang tải phân bố đều tương đương là : (daN/m) + Tải có dạng hình thang :Trị số lớn nhất là :(daN/m),chuyển sang phân bố đều tương đương là : (daN/m ) vôùi Bảng 5.5. Bảng xác định hoạt tải tác dụng lên dầm khung trục 4 Tải Nhịp Ô sàn ps daN/m2 L1 m L2 m ptd daN/m daN/m A-B Ô sàn S1 (dạng hình thang) 360 4 4.5 502 1004 Ô sàn S1 (1/2 hình thang) 360 4 4.5 502 B-C Ô sàn S5 (dạng tam giác) 360 2.5 4 281 783 Ô sàn S1 (dạng hình thang) 360 4 4.5 502 C-D Ô thông tầng Không truyền vào dầm khung 0 Ô cầu thang D-E Ô sàn S1 (dạng hình thang) 360 4 4.5 502 1004 Ô sàn S1 (dạng hình thang) 360 4 4.5 502 E-F Ô sàn S1 (dạng hình thang) 360 4 4.5 502 1004 Ô sàn S1 (dạng hình thang) 360 4 4.5 502 Xác định các lực tập trung tại các nút từ tầng (trệt-9) Hoạt tải tác dụng lên diện tích S truyền vào gối dạng lực tập trung : P = psS (daN) (5.13) -Nút N1, N2 : SN=1.7 m2 Từ (5.13)=> PN1 = ps.SN1 = 1801.7=306 (daN)= PN2 -Nút A : SN=11.7 m2 Từ (5.13)=> PA = ps.SE =11.7360= 4212 (daN) -Nút B : SN=11.4 m2 Từ (5.13)=> PN2 = ps.SN2 =11.4360=4104(daN) -Nút N3 : SN= 3.4 m2 Từ (5.13)=> PN2 = ps.SN2 =3.4360=1224(daN) -Nút C : SN= 1.8 m2 Từ (5.13)=> PC = ps.SC = 1.8360 =648 (daN) -Nút D : SN= 6m2 Từ (5.13)=> PD = ps.SD = 6360 =2160(daN) -Nút E : SN=12m2 Từ (5.13)=> PE = ps.SE = 12360 =4320(daN) -Nút F : SN=7.7m2 Từ (5.13)=> PF = ps.SF = 7.7360 =2772(daN) 5.3.4 Tải trọng gió - Do nước ta hầu như không chịu ảnh hưởng của động đất ,và hiện nay qui phạm thiết kế của nước ta cho nhà chịu ảnh hưởng bởi động đất chưa nói rõ, nên ta bỏ qua thành phần tải trọng này chỉ xét đến tải trọng gió mà thôi. - Tải trọng gió tác động vào công trình chỉ có thành phần tĩnh vì công trình có chiều cao nhỏ hơn 40 m ; tải trọng gió được tính toán như sau : Wtt = Wo´ n ´ c ´ k (daN/ m2) ( 5.14 ) + Theo Qui phạm TCVN 2737 – 1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế ở Tp. HCM nằm trong vùng áp lực gió II.A có áp lực gió tiêu chuẩn là 95 (daN/m2) . +Theo mục [6.4.1] -Vùng II.A :Giá trị của áp lực gió giảm đi 12 (daN/m2 ). Địa hình dạng C (địa hình tương đối trống trải). + Trong suốt chiều cao công trình ta xét tải gió tác động vào khung là thành phần tĩnh . W0 = 95 – 12 = 83 (daN/m2 ) + n = 1,2 - hệ số tin cậy. + c = hệ số khí động Trong đó : c = 0.6 ( khuất gió ) c = 0.8 ( đón gió ) + k - hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao (Tra bảng 5 -TCVN 2737-1995) Tải trọng tác dụng lên dầm khung : qđ = Wđ B (5.15) qh = Wh B (5.16) B- bề rộng đón gió. B= 6 m Wđ- thành phần gió đẩy Wh- thành phần gió hút Kết quả được trình bày trong bảng sau : Bảng 5.6. Bảng xác định giá trị thành phần gió tĩnh Tầng Chiều cao hi ( m ) Cao độ Z ( m ) B (m) Hệ số k Phía đón gió Phía khuất gió c qđ (daN/m) c qh (daN/m) Trệt 4.5 4.5 6 0.52 0.8 248.6 0.6 186.45 1 3.4 7.9 6 0.60 0.8 286.85 0.6 216.14 2 3.4 11.3 6 0.71 0.8 339.43 0.6 254.58 3 3.4 14.7 6 0.74 0.8 353.78 0.6 265.33 4 3.4 18.1 6 0.78 0.8 372.90 0.6 279.67 5 3.4 21.5 6 0.81 0.8 387.24 0.6 290.43 6 3.4 24.9 6 0.85 0.8 406.37 0.6 304.77 7 3.4 28.3 6 0.87 0.8 415.93 0.6 311.94 8 3.4 31.7 6 0.90 0.8 430.27 0.6 322.70 9 3.4 35.1 6 0.93 0.8 444.61 0.6 333.46 5.4 TÍNH NỘI LỰC KHUNG 5.4.2 Các trường hợp tải Phân bố: KN/m Hình 5.3. Tĩnh tải chất đầy Tập trung: KN Phân bố: KN/m Hình 5.4 Hoạt tải cách tầng chẳn HT1 Tập trung: KN Phân bố: KN/m Hình 5.5 Hoạt tải cách tầng lẻ HT2 ( kN) Tập trung: KN Phân bố: KN/m Hình 5.6 Hoạt tải cách nhịp chẳn HT3 Tập trung: KN Phân bố: KN/m Hình 5.7 Hoạt tải cách nhịp lẻ HT4 Tập trung: KN Hình 5.8 Gió trái GT ( kN/m) Hình 5.9 Gió phải GP ( kN/m) Bảng 5.7. Bảng tổ hợp tải trọng TỔ HỢP HỆ SỐ CHỨC NĂNG COMB1 TINH TAI + HT1 1 / 1 LinearADD COMB2 TINH TAI + HT2 1 / 1 LinearADD COMB3 TINH TAI + HT3 1 / 1 LinearADD COMB4 TINH TAI + HT4 1 / 1 LinearADD COMB5 TINH TAI + GT 1 / 1 LinearADD COMB6 TINH TAI + GP 1 / 1 LinearADD COMB7 TINH TAI + HT1+HT2 1 / 0.9/ 0.9 LinearADD COMB8 TINH TAI + HT1+HT2+GT 1/0.85/0.85/0.85 LinearADD COMB9 TINH TAI + HT1+HT2+GP 1/0.85/0.85/0.85 LinearADD BAO BAO(COMB1,BOMB2…..BOMB9) 1 / 1 Envelope 5.4.3 Biểu đồ nội lực Hình 5.10. Biểu đồ bao mômen ( kNm) Hình 5.11. Biểu đồ bao lực cắt (KN) Hình 5.12. Biểu đồ bao lực dọc ( kN) 5.5 BỐTRÍ CỐT THÉP KHUNG TRỤC 4 5.5.1 Bố trí cốt thép dầm 5.5.1.1 Cơ sở lý thuyết - Đối với cốt thép dầm, ta lấy kết quả nội lực ở ba tiết diện nguy hiểm nhất bao gồm : tiết diện giữa nhịp và tiết diện 2 đầu gối ; đối với gối ta sẽ so sánh giữa hai tiết diện , tiết diện nào cho kết quả tổ hợp nội lực lớn hơn thì ta lấy kết quả ấy để tính toán và bố trí cốt thép cho cả hai tiết diện.Ta tính thép dầm cho 3 tầng 1 lần, chọn nội lực lớn nhất trong 3 tầng để tính thép rồi bố trí cho cả 3 tầng. - Nhận xét : Trong nhà cao tầng nếu khung có dầm được liên kết với lõi cứng thì nội lực trong dầm sẽ tăng lên theo chiều cao tầng . Do đó , để đảm bảo liên kết giữa dầm với vách cứng và có hàm lượng cốt thép trong dầm hợp lý thì phải thay đổi tiết diện dầm theo chiều cao tầng .Đối với khung không có dầm liên kết với vách cứng trung tâm thì nội lực dầm sẽ ít thay đổi theo chiều cao tầng , do đó không cần thay đổi tiết diện dầm . Trong đồ án này , nhiệm vụ được giao thiết kế khung trục 5 không có dầm liên kết với vách cứng nên khi tính toán không cần thay đổi tiết diện dầm . 5.5.1.2 Bảng kết quả nội lực cho dầm D1 theo từng nhịp Đối với các moment ở gối ta tiến hành so sánh chọn lựa ra moment lớn nhất để bố trí . Riêng moment ở nhịp ta sẽ dùng kết quả nội lực ở trên để tiến hành tính toán.Trong quá trình tính toán bố trí thép , có thể có 1 số sai lệch nhưng sự sai lệch ấy là cho phép . Bảng 5.7. Bảng tính nội lực dầm khung TẦNG NHỊP VI TRÍ MOMENT (KNm) Q max (KN) Trệt console M gối 29.606 24.155 1 console M gối 29.606 24.155 2 console M gối 29.606 24.155 3 console M gối 29.606 24.155 4 console M gối 29.606 24.155 5 console M gối 29.606 24.155 6 console M gối 29.606 24.155 7 console M gối 29.606 24.155 8 console M gối 29.606 24.155 9 console M gối 29.606 24.155 Trệt A-B M gối 91.673 78.011 M nhịp 31.658 M gối 79.995 1 A-B M gối 102.073 82.687 M nhịp 40.319 M gối 80.612 2 A-B M gối 105.164 83.990 M nhịp 42.064 M gối 76.462 TẦNG NHỊP VI TRÍ MOMENT (KNm) Q max 3 A-B M gối 104.789 83.755 M nhịp 40.533 M gối 67.929 4 A-B M gối 102.537 82.825 M nhịp 37.924 M gối 57.939 5 A-B M gối 99.179 81.218 M nhịp 33.946 M gối 50.755 6 A-B M gối 92.520 78.105 M nhịp 29.232 M gối 41.185 7 A-B M gối 87.362 75.955 M nhịp 27.941 M gối 29.909 8 A-B M gối 81.023 73.139 M nhịp 26.145 M gối 21.836 9 A-B M gối 59.441 66.280 M nhịp 24.640 M gối 34.141 Trệt B-C M gối 120.513 104.904 M nhịp 65.385 M gối 108.214 1 B-C M gối 129.324 107.192 M nhịp 65.763 M gối 63.275 2 B-C M gối 131.329 105.383 M nhịp 66.246 M gối 109.617 3 B-C M gối 127.192 103.417 M nhịp 66.336 M gối 64.165 4 B-C M gối 122.302 101.294 M nhịp 66.281 M gối 99.681 5 B-C M gối 116.506 99.064 M nhịp 67.340 M gối 92.698 6 B-C M gối 105.901 95.353 M nhịp 68.814 M gối 85.048 TẦNG NHỊP VI TRÍ MOMENT (KNm) Q max (KN) TẦNG NHỊP VI TRÍ MOMENT (KNm) Q max (KN) 7 B-C M gối 98.121 92.965 M nhịp 68.816 M gối 80.092 8 B-C M gối 89.753 90.887 M nhịp 69.059 M gối 75.546 9 B-C M gối 78.007 91.022 M nhịp 76.146 M gối 64.165 Trệt C-D M gối 55.169 34.493 M nhịp 35.282 M gối 53.099 1 C-D M gối 61.221 39.239 M nhịp 45.670 M gối 63.764 2 C-D M gối 58.586 38.554 M nhịp 44.178 M gối 62.518 3 C-D M gối 52.216 35.927 M nhịp 38.790 M gối 57.397 4 C-D M gối 45.181 33.903 M nhịp 34.966 M gối 53.127 5 C-D M gối 38.223 30.059 M nhịp 27.038 M gối 45.679 6 C-D M gối 32.060 25.091 M nhịp 16.578 M gối 36.264 7 C-D M gối 25.058 21.975 M nhịp 10.595 M gối 29.933 8 C-D M gối 18.506 18.634 M nhịp 6.125 M gối 23.047 9 C-D M gối 25.158 16.418 M nhịp 0.541 M gối 12.467 Trệt D-E M gối 68.624 77.709 M nhịp 29.515 M gối 91.130 TẦNG NHỊP VỊ TRÍ MOMENT (KNm) Q max (KN) TẦNG NHỊP VỊ TRÍ MOMENT (KNm) Q max (KN) 1 D-E M gối 72.089 82.387 M nhịp 38.441 M gối 101.859 2 D-E M gối 66.486 83.949 M nhịp 29.515 M gối 105.466 3 D-E M gối 59.595  83.096 M nhịp 38.655 M gối 103.463 4 D-E M gối 53.254 81.816 M nhịp 36.265 M gối 100.441 5 D-E M gối 45.956 79.988 M nhịp 32.267 M gối 96.145 6 D-E M gối 37.846 76.616 M nhịp 29.397 M gối 87.889 7 D-E M gối 31.365 73.930 M nhịp 27.620 M gối 81.606 8 D-E M gối 25.971 71.309 M nhịp 26.823 M gối 74.402 9 D-E M gối 19.677 70.288 M nhịp 29.799 M gối 64.643 Trệt E-F M gối 82.954 76.575 M nhịp 29.799 M gối 88.172 1 E-F M gối 86.751 79.893 M nhịp 35.131 M gối 95.643 2 E-F M gối 84.603 80.280 M nhịp 35.165 M gối 96.610 3 E-F M gối 78.235 79.061 M nhịp 31.778 M gối 93.974 4 E-F M gối 70.495 77.160 M nhịp 29.318 M gối 89.598 TẦNG NHỊP VI TRÍ MOMENT (KNm) Q max (KN) TẦNG NHỊP VI TRÍ MOMENT (KNm) Q max (KN) 5 E-F M gối 64.287 75.079 M nhịp 27.590 M gối 85.084 6 E-F M gối 55.297 71.642 M nhịp 24.816 M gối 77.546 7 E-F M gối 45.718 68.774 M nhịp 24.020 M gối 70.855 8 E-F M gối 38.365 65.642 M nhịp 24.428 M gối 63.814 9 E-F M gối 38.365 61.307 M nhịp 24.390 M gối 47.977 Trệt console M gối 29.606 24.155 1 console M gối 29.606 24.155 2 console M gối 29.606 24.155 3 console M gối 29.606 24.155 4 console M gối 29.606 24.155 5 console M gối 29.606 24.155 6 console M gối 29.606 24.155 7 console M gối 29.606 24.155 8 console M gối 29.606 24.155 9 console M gối 29.606 24.155 5.5.1.3 Tính và Bố trí cốt thép dầm - Cấp độ bền của bê tông B20 (M250): Chịu nén Rb = 11.5 Mpa = 115 (daN/cm2) Chịu kéo Rbt = 0.9 MPa = 9 (daN/cm2) Môđun đàn hồi : Eb = 27.103 MPa - Cốt thép chịu lực nhóm AII có Rs = Rsc = 280 MPa. - Cốt thép đai nhóm AI có Rs = Rsc = 225 MPa ; Rsw = 175 MPa. - Với Bêtông B20(M250) và Cốt thép AII tra bảng ta có ; = 0,622 a) Tính với môment âm: Tiết diện chữ T ,cánh nằm trong vùng chịu kéo .Bỏ qua tác dụng của cánh ,tính toán theo tiết diện chữ nhật bxh - Công thức xác định cốt thép : am= (5.17) => x=1- < xR = 0,622 (5.18) => g=1-0.5x (5.19) => (5.20) .100 ,m>mmin=0.1% (5.21) Và mmin=0.1 m mmax =3.5% Với h=40 cm, giả thiết a=4 cm =>ho=36cm Tính thép cho tầng trệt : - Nhịp console Gối A có MG =296060 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.176 Từ (5.18) => x = 1- = 0.195 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.5x0.195 = 0.9025 Từ (5.20) => As = = 4.34 (cm2) Từ (5.21) => m% == 0.8 %> µmin = 0,1% (thỏa) -Nhịp A-B MG = 916730 daN.cm Từ (5.17) => am = =0.307 Từ (5.18) => x = 1- = 0.378 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.50.378 = 0.811 Từ (5.20) => As = = 11.214 (cm2) Từ (5.21) => m% == 1.55 %> µmin = 0,1% (thỏa) Mnhip =316580 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.106 Từ (5.18) => x = 1- = 0.112 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.5 0.112 = 0.944 Từ (5.20) => As = = 3.326 (cm2) Từ (5.21) => m% == 0.462% > µmin = 0,1% (thỏa) MG =799950 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.268 Từ (5.18) => x = 1- = 0.319 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.50.319 = 0.84 Từ (5.20) => As = = 9.447 (cm2) Từ (5.21) => m% == 1.31% > µmin = 0,1% (thỏa) -Nhịp B-C MG =1205130 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.404 Từ (5.18) => x = 1- = 0.561 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.50.561 = 0.719 Từ (5.20) => As = = 16.628(cm2) Từ(5.21)=> m% == 2.31 > µmin =0,1% (thỏa) Mnhip=653850 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.219 Từ (5.18) => x = 1- = 0.250 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.50.250 = 0.875 Từ (5.20) => As = = 7.413 (cm2) Từ (5.21) => m% == 1.03% > µmin = 0,1% (thỏa) MG =1082140 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.363 Từ (5.18) => x = 1- = 0.476 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.50.476 = 0.762 Từ (5.20) => As = = 14.088(cm2) Từ(5.21)=> m% == 1.95% > µmin =0,1% (thỏa) -Nhịp C-D MG =551690 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.185 Từ (5.18) => x = 1- = 0.206 < xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.50.206 = 0.897 Từ (5.20) => As = = 6.101 (cm2) Từ (5.21) => m% == 0.85%> µmin = 0,1% (thỏa) Mnhip = 352820 daN.cm Từ (5.17) => am = = 0.118 Từ (5.18) => x = 1- = 0.126< xR = 0,622 (thỏa) Từ (5.19) => g =1-0.50.126 = 0.937 Từ (5.20) => As = = 3.735 (cm2) Từ (5.21) => m% == 0.518 > µmin = 0,1% (thỏa) Tính toán tương tự cho các tầng và các nhịp còn lại ta có bảng kết quả sau: Bảng 5.8. Bảng bố trí thép dầm khung Tầng Nhịp Vị trí Moment (KNm) h0 (cm) am x g As (cm2) m (%) f (mm) Achọn (cm2) Trệt console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f20 6.28 1 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f20 6.28 2 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 3 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 4 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 5 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 6 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f20 6.28 7 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 4.02 8 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f16 4.02 9 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f16 5.09 Trệt A-B Mgối 91.673 36 0.308 0.380 0.810 11.225 1.559 2f20+4f16 14.32 Mnhịp 31.658 36 0.106 0.113 0.944 3.328 0.462 3f16 6.03 Mgối 79.995 36 0.268 0.319 0.840 9.444 1.312 2f20+4f16 14.32 1 A-B Mgối 102.073 36 0.342 0.439 0.781 12.971 1.802 4f20 12.56 Mnhịp 40.319 36 0.135 0.146 0.927 4.315 0.599 3f16 6.03 Mgối 80.612 36 0.270 0.322 0.839 9.534 1.324 4f20 12.56 2 A-B Mgối 105.164 36 0.353 0.457 0.771 10.527 1.879 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 42.064 36 0.141 0.153 0.924 4.518 0.628 3f14 4.62 Mgối 110.462 36 0.257 0.302 0.849 12.936 1.241 5f18 12.72 3 A-B Mgối 104.789 36 0.352 0.455 0.772 10.458 1.869 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 40.533 36 0.136 0.147 0.927 3.340 0.603 2f14 3.08 Mgối 117.929 36 0.228 0.262 0.869 11.756 1.077 3f18+3f14 12.25 Tầng Nhịp Vị trí Moment (KNm) h0 (cm) am x g As (cm2) m (%) f (mm) Achọn (cm2) 4 A-B Mgối 102.537 36 0.344 0.441 0.779 10.053 1.813 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 37.924 36 0.127 0.137 0.932 4.038 0.561 2f14 3.08 Mgối 57.939 36 0.194 0.218 0.891 6.452 0.896 3f18+2f14 10.71 5 A-B Mgối 99.179 36 0.333 0.422 0.789 10.467 1.732 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 30.946 36 0.114 0.121 0.939 3.085 0.498 2f14 3.08 Mgối 80.755 36 0.170 0.188 0.906 9.557 0.772 3f18+2f14 10.71 6 A-B Mgối 72.520 36 0.310 0.384 0.808 7.361 1.578 2f20+1f16 8.291 Mnhịp 49.232 36 0.098 0.103 0.948 6.058 0.425 2f20 6.28 Mgối 41.185 36 0.138 0.149 0.925 4.415 0.613 4f18 10.18 7 A-B Mgối 67.362 36 0.293 0.357 0.822 7.548 1.465 3f18 7.63 Mnhịp 27.941 36 0.094 0.099 0.951 2.916 0.405 2f14 3.08 Mgối 59.909 36 0.100 0.106 0.947 5.133 1.435 4f18 10.18 8 A-B Mgối 51.023 36 0.272 0.324 0.838 5.594 1.333 3f16 6.03 Mnhịp 26.145 36 0.088 0.092 0.954 2.719 0.378 2f16 4.02 Mgối 21.836 36 0.073 0.076 0.962 2.252 0.313 3f16 6.03 9 A-B Mgối 49.441 36 0.199 0.225 0.888 5.643 0.923 3f16 6.03 Mnhịp 24.640 36 0.083 0.086 0.957 2.555 0.355 2f16 4.02 Mgối 34.141 36 0.115 0.122 0.939 3.607 0.501 3f16 6.03 Trệt B-C Mgối 120.513 36 0.404 0.563 0.719 16.634 2.310 2f20+4f16 14.32 Mnhịp 65.385 36 0.219 0.251 0.875 7.417 1.030 3f16 6.03 Mgối 108.214 36 0.363 0.477 0.762 14.094 1.958 2f20+4f16 14.32 1 B-C Mgối 129.324 36 0.434 0.636 0.682 18.816 2.613 3f18+3f14 12.25 Mnhịp 65.763 36 0.221 0.252 0.874 7.467 1.037 2f14 3.08 Mgối 63.275 36 0.212 0.241 0.879 7.139 0.992 3f18+3f14 12.25 2 B-C Mgối 131.329 36 0.441 0.655 0.672 13.377 2.691 5f18 12.72 Mnhịp 66.246 36 0.222 0.255 0.873 4.531 1.046 3f14 4.62 Mgối 109.617 36 0.368 0.486 0.757 12.363 1.995 5f18 12.72 3 B-C Mgối 127.192 36 0.427 0.617 0.691 18.249 2.535 4f25 19.63 Mnhịp 66.336 36 0.223 0.255 0.872 7.543 1.048 2f22 7.6 Mgối 64.165 36 0.215 0.245 0.877 7.256 1.008 4f18 10.18 4 B-C Mgối 122.302 36 0.410 0.576 0.712 17.046 2.368 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 66.281 36 0.222 0.255 0.873 7.536 1.047 2f14 3.08 Mgối 99.681 36 0.334 0.425 0.788 12.554 1.744 3f18+2f14 10.71 Tầng Nhịp Vị trí Moment (KNm) h0 (cm) am x g As (cm2) m (%) f (mm) Achọn (cm2) 5 B-C Mgối 93.215 36 0.391 0.533 0.734 11.455 2.188 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 47.340 36 0.226 0.260 0.870 4.677 1.066 3f14 4.62 Mgối 92.698 36 0.311 0.385 0.807 11.390 1.582 3f18+2f14 10.71 6 B-C Mgối 105.901 36 0.355 0.462 0.769 13.662 1.897 2f20+1f16 8.291 Mnhịp 68.814 36 0.231 0.266 0.867 7.875 1.094 2f20 6.28 Mgối 85.048 36 0.285 0.345 0.828 10.195 1.416 4f18 10.18 7 B-C Mgối 62.121 36 0.329 0.415 0.792 6.287 1.706 3f18 7.63 Mnhịp 38.816 36 0.231 0.266 0.867 7.876 1.094 2f14 3.08 Mgối 71.092 36 0.269 0.320 0.840 7.458 1.914 4f18 10.18 8 B-C Mgối 59.753 36 0.301 0.369 0.815 5.921 1.517 3f16 6.03 Mnhịp 39.059 36 0.232 0.267 0.866 3.909 1.098 2f16 4.02 Mgối 65.546 36 0.253 0.298 0.851 5.806 1.223 3f16 6.03 9 B-C Mgối 58.007 36 0.262 0.310 0.845 5.156 1.272 3f16 6.03 Mnhịp 36.146 36 0.255 0.301 0.850 3.891 1.235 2f16 4.02 Mgối 54.165 36 0.215 0.245 0.877 5.256 1.008 3f16 6.03 Trệt C-D Mgối 55.169 36 0.185 0.206 0.897 6.103 0.848 2f20+4f16 14.32 Mnhịp 35.282 36 0.118 0.126 0.937 3.736 0.519 3f16 6.03 Mgối 53.099 36 0.178 0.198 0.901 5.845 0.812 2f20+4f16 14.32 1 C-D Mgối 61.221 36 0.205 0.232 0.884 6.872 0.954 4f20 12.56 Mnhịp 45.670 36 0.153 0.167 0.916 4.944 0.687 3f16 6.03 Mgối 63.764 36 0.214 0.244 0.878 7.203 1.000 4f20 12.56 2 C-D Mgối 58.586 36 0.197 0.221 0.890 10.534 0.907 5f18 12.72 Mnhịp 44.178 36 0.148 0.161 0.919 4.767 0.662 3f14 4.62 Mgối 62.518 36 0.210 0.238 0.881 7.040 0.978 3f18+2f14 10.71 3 C-D Mgối 52.216 36 0.175 0.194 0.903 5.737 0.797 3f18+3f14 12.25 Mnhịp 38.790 36 0.130 0.140 0.930 3.138 0.575 2f14 3.08 Mgối 57.397 36 0.193 0.216 0.892 6.383 0.887 3f18+2f14 10.71 4 C-D Mgối 45.181 36 0.152 0.165 0.917 4.886 0.679 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 34.966 36 0.117 0.125 0.937 3.700 0.514 2f14 3.08 Mgối 53.127 36 0.178 0.198 0.901 5.849 0.812 3f18+2f14 10.71 5 C-D Mgối 38.223 36 0.128 0.138 0.931 4.072 0.566 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 27.038 36 0.091 0.095 0.952 2.816 0.391 2f14 3.08 Mgối 45.679 36 0.153 0.167 0.916 4.945 0.687 3f18+2f14 10.71 Tầng Nhịp Vị trí Moment (KNm) h0 (cm) am x g As (cm2) m (%) f (mm) Achọn (cm2) 6 C-D Mgối 32.060 36 0.108 0.114 0.943 3.373 0.468 2f20+1f16 8.291 Mnhịp 16.578 36 0.056 0.057 0.971 1.693 0.235 2f20 6.28 Mgối 36.264 36 0.122 0.130 0.935 3.848 0.534 4f18 10.18 7 C-D Mgối 25.058 36 0.084 0.088 0.956 2.600 0.361 3f18 7.63 Mnhịp 10.595 36 0.036 0.036 0.982 1.070 0.149 2f14 3.08 Mgối 29.933 36 0.100 0.106 0.947 3.136 0.436 4f18 10.18 8 C-D Mgối 18.506 36 0.062 0.064 0.968 1.897 0.263 3f16 6.03 Mnhịp 6.125 36 0.021 0.021 0.990 0.614 0.085 2f16 4.02 Mgối 23.047 36 0.077 0.081 0.960 2.382 0.331 3f16 6.03 9 C-D Mgối 25.158 36 0.084 0.088 0.956 2.611 0.363 3f16 6.03 Mnhịp 0.541 36 0.002 0.002 0.999 0.054 0.007 2f16 4.02 Mgối 12.467 36 0.042 0.043 0.979 1.264 0.176 3f16 6.03 Trệt D-E Mgối 68.624 36 0.230 0.265 0.867 7.850 1.090 2f20+4f16 14.32 Mnhịp 29.515 36 0.099 0.104 0.948 3.090 0.429 3f16 6.03 Mgối 91.130 36 0.306 0.377 0.812 11.138 1.547 2f20+4f16 14.32 1 D-E Mgối 72.089 36 0.242 0.281 0.859 8.323 1.156 4f20 12.56 Mnhịp 38.441 36 0.129 0.139 0.931 4.098 0.569 3f16 6.03 Mgối 101.859 36 0.342 0.437 0.781 12.933 1.796 4f20 12.56 2 D-E Mgối 66.486 36 0.223 0.256 0.872 7.563 1.050 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 29.515 36 0.099 0.104 0.948 3.090 0.429 3f14 4.62 Mgối 105.466 36 0.354 0.459 0.770 13.582 1.886 3f18+2f14 10.71 3 D-E Mgối 59.595 36 0.200 0.225 0.887 6.663 0.925 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 38.655 36 0.130 0.139 0.930 4.122 0.573 2f14 3.08 Mgối 103.463 36 0.347 0.447 0.776 13.218 1.836 3f18+2f14 10.71 4 D-E Mgối 113.254 36 0.179 0.198 0.901 11.865 0.815 3f18+3f14 12.25 Mnhịp 36.265 36 0.122 0.130 0.935 3.848 0.534 2f14 3.08 Mgối 100.441 36 0.337 0.429 0.786 10.685 1.762 3f18+2f14 10.71 5 D-E Mgối 95.956 36 0.154 0.168 0.916 10.689 0.691 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 32.267 36 0.108 0.115 0.943 3.396 0.472 3f14 4.62 Mgối 90.145 36 0.323 0.404 0.798 10.955 1.660 3f18+2f14 10.71 6 D-E Mgối 37.846 36 0.127 0.136 0.932 4.029 0.560 2f20+1f16 8.291 Mnhịp 29.397 36 0.099 0.104 0.948 3.076 0.427 2f20 6.28 Mgối 87.889 36 0.295 0.359 0.820 10.630 1.476 4f18 10.18 Tầng Nhịp Vị trí Moment (KNm) h0 (cm) am x g As (cm2) m (%) f (mm) Achọn (cm2) 7 D-E Mgối 31.365 36 0.105 0.111 0.944 3.295 0.458 4f16 8.04 Mnhịp 27.620 36 0.093 0.097 0.951 2.880 0.400 2f14 3.08 Mgối 81.606 36 0.274 0.327 0.836 9.680 1.344 4f18 10.18 8 D-E Mgối 25.971 36 0.087 0.091 0.954 2.700 0.375 3f16 6.03 Mnhịp 26.823 36 0.090 0.094 0.953 2.793 0.388 2f16 4.02 Mgối 64.402 36 0.250 0.292 0.854 6.645 1.201 3f16 6.03 9 D-E Mgối 19.677 36 0.066 0.068 0.966 2.021 0.281 3f16 6.03 Mnhịp 29.799 36 0.100 0.106 0.947 3.121 0.433 2f16 4.02 Mgối 61.643 36 0.217 0.247 0.876 6.319 1.016 3f16 6.03 Trệt E-F Mgối 82.954 36 0.278 0.334 0.833 9.880 1.372 2f20+4f16 14.32 Mnhịp 29.799 36 0.100 0.106 0.947 3.121 0.433 3f16 6.03 Mgối 88.172 36 0.296 0.361 0.820 10.673 1.482 2f20+4f16 14.32 1 E-F Mgối 86.751 36 0.291 0.354 0.823 10.454 1.452 4f20 12.56 Mnhịp 35.131 36 0.118 0.126 0.937 3.719 0.517 3f16 6.03 Mgối 95.643 36 0.321 0.401 0.799 11.871 1.649 4f20 12.56 2 E-F Mgối 84.603 36 0.284 0.342 0.829 10.127 1.407 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 35.165 36 0.118 0.126 0.937 3.723 0.517 3f14 4.62 Mgối 96.610 36 0.324 0.407 0.797 12.032 1.671 3f18+2f14 10.71 3 E-F Mgối 78.235 36 0.262 0.311 0.845 9.189 1.276 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 31.778 36 0.107 0.113 0.944 3.341 0.464 2f14 3.08 Mgối 93.974 36 0.315 0.392 0.804 10.597 1.611 3f18+2f14 10.71 4 E-F Mgối 70.495 36 0.236 0.274 0.863 8.104 1.126 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 29.318 36 0.098 0.104 0.948 3.068 0.426 2f14 3.08 Mgối 89.598 36 0.301 0.368 0.816 10.896 1.513 3f18+2f14 10.71 5 E-F Mgối 64.287 36 0.216 0.246 0.877 7.272 1.010 3f18+2f14 10.71 Mnhịp 27.590 36 0.093 0.097 0.951 2.877 0.400 2f14 3.08 Mgối 85.084 36 0.285 0.345 0.828 10.200 1.417 3f18+2f14 10.71 6 E-F Mgối 55.297 36 0.186 0.207 0.897 6.119 0.850 4f16 8.04 Mnhịp 24.816 36 0.083 0.087 0.956 2.574 0.357 2f14 3.08 Mgối 77.546 36 0.260 0.307 0.846 9.090 1.263 4f18 10.18 7 E-F Mgối 45.718 36 0.153 0.167 0.916 4.950 0.687 3f18 7.63 Mnhịp 24.020 36 0.081 0.084 0.958 2.488 0.345 2f14 3.08 Mgối 70.855 36 0.238 0.276 0.862 8.153 1.132 4f18 10.18 Tầng Nhịp Vị trí Moment (KNm) h0 (cm) am x g As (cm2) m (%) f (mm) Achọn (cm2) 8 E-F Mgối 38.365 36 0.129 0.138 0.931 4.089 0.568 3f16 6.03 Mnhịp 24.428 36 0.082 0.086 0.957 2.532 0.352 2f16 4.02 Mgối 53.814 36 0.214 0.244 0.878 5.210 1.001 3f16 6.03 9 E-F Mgối 38.365 36 0.129 0.138 0.931 4.089 0.568 3f16 6.03 Mnhịp 24.390 36 0.082 0.085 0.957 2.528 0.351 2f16 4.02 Mgối 47.977 36 0.161 0.177 0.912 5.220 0.725 3f16 6.03 Trệt console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f20 6.28 1 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f20 6.28 2 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 3 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 4 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 5 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 6 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f20 6.28 7 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f18 5.09 8 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f16 4.02 9 console Mgối 29.606 27 0.177 0.196 0.902 4.341 0.804 2f16 4.02 - Để đơn giản thi công và thiên về an toàn ta dùng mômen gối lớn để bố trí thép cho gối. Một vài điều cần lưu ý khi tiến hành cắt & neo cốt thép trong dầm . - Có hai dạng cắt cốt thép : cắt bỏ hẳn một vài thanh thép nào đấy hoặc cắt thanh đường kính lớn để nối vào thanh có đường kính bé hơn . Khi dự kiến cắt một số thanh nào đó thì ta trừ chúng ra và xác định As là diện tích tiết diện của các thanh thép còn lại (trong As có kể cả các thanh đường kính bé sẽ được nối vào nếu dự kiến có sự nối đó ) . - Để cốt thép phát huy được tác dụng thì đầu mút của nó phải được neo chắc chắn . Khi cắt cốt thép trong vùng kéo cần xác định đoạn kéo dài .Cốt thép ở phía dưới được neo chắc vào gối tựa có diện tích không ít hơn 1/3 cốt thép ở giữa nhịp , trong đó hai thanh ở góc tiết diện phải được neo vào gối , đặc biệt chú ý không được cắt hoặc uốn hai thanh này . - Tại gối biên đoạn neo cốt thép đối với bêtông có mác từ 200 trở lên là lớn hơn hoặc bằng 10d . - Tại gối giữa , cốt thép có thể được kéo suốt từ nhịp này qua nhịp khác hoặc được đặt riêng . Khi cốt thép đặt riêng cho từng nhịp thì đầu mút phải được neo chắc chắn , đoạn chồng lên nhau không dưới 20d . - Trong mỗi nhịp dầm nên dùng cốt thép nguyên , khi không đủ chiều dài có thể nối . Tránh nối thép vào vùng chịu nội lực lớn có nghĩa là tránh nối cốt thép bên dưới trong vùng giữa nhịp và tránh nối cốt thép bên trên trong vùng gần gối tựa . 5.5.2.3 Tính cốt thép ngang cho dầm khung trục 3 Tính cốt thép đai dầm nhịp 4m Dầm tiết diện chữ T có : b=200mm , h=400mm , ho=360mm , hf=100mm Tra bảng 4.1,trang 54(sách tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo TCXDVN 356-2005 tác già GS.TS NGUYỄN ĐÌNH CỐNG). jb2=2 , jb3=0.6 , jb4=1.5, b =0.01 Tính toán cốt đai cho vùng kéo có (1/4 đầu nhịp) lực cắt lớn nhất tại mặt cắt của phần tử. BƯỚC 1 : Xác định nội lực (dựa vào biểu đồ bao) BƯỚC 2: Kiểm tra các điều kiện hạn chế Qbo = (jn +1+jf)jb3 gb Rbtbh0 (5.22) Trong đó: jb3: hệ số phụ thuộc loại bê tông, jb3 = 0.6 jn = 0 gb = 0.95 Rb = 11.5 Mpa b: bề rộng dầm, b= 20 cm h0 : chiều cao có ích của tiết diện , h0 =36cm uf = min(3hf=240 và bf=1210)=240mm Từ (5.21) => Qbo=0.6 (1+0+0.25) 0.9592036= 4617 N= 46.17 KN Q=61.37 KN > 46.17 KN => phải đặt cốt đai Riêng nhịp C-D thông tầng, lực cắt nhỏ, không cần đặt cốt đai. Kiểm tra điều kiện chịu ép(nén) QA Qbt = 0,3.jw1.jb1.Rb.b.h0 (5.23) BƯỚC 3: Tính các bước đai 1. Tính smax Smax= (5.24) Trong đó: jb4: hệ số phụ thuộc loại bê tông , jb4 = 1.5 2. Tính stt Stt = Rsw.Asw.n. (5.25) 3. Tính sct h/2= 36/2 = 18 cm 20cm * Đầu dầm: sct =min =>sct= 15 cm * Giữa dầm: 3h/4= 3x36/4 = 27 cm 50cm sct =min =>sct=30 cm Trong đó: jb2: hệ số phụ thuộc loại bê tông , jb2 = 2 Rs: 225Mpa => Rsw= 225x0.8= 175 MPa Asw= 0.283 cm2 ( chọn đai f6 2 nhánh), n= 2 b. BƯỚC 4: Kiểm tra điều kiện chịu ép vỡ bởi ứng suất nén chính QA Qbt = 0,3.jw1.jb1.Rb.b.h0 Trong đó: jw1 = 1+ 5amw =1 + 5 7.78 1.610-3 1.09 <1.3 (;) jb1 = 1- 0.01.Rb = 1- 0.0111.5 = 0,988 0,3.jw1.jb1.Rb.b.gh0 = 0.3 1.090.9881150.952036= 25413N=254.13KN Chọn đai 6, số nhánh cốt đai n = 2 ;Asw = 2.0.283 =0.56 cm2 Bảng 5.9. Bảng bố trí cốt đai đoạn giữa dầm Tầng Q ( daN ) 0.3jw1jb1Rbbh0 ( daN ) Kiểm Tra Smax ( cm ) Stt ( cm ) Sct ( cm ) Sc ( cm ) Trệt – T2 107192 25413 Không cần tăng kích thước 51.57 14.5 18.3 14 T3 – T5 103419 52.03 14.7 18.3 14 T6 – T8 95353 53.37 15 18.3 14 T9 -Mái 91022 53.92 15.2 18.3 14 Vậy chọn f6 s150mm đoạn 1/4 đầu dầm ,f6s300mm đoạn giữa dầm. Tính cốt đai dầm console b=200mm , h=300mm , ho=270mm Tra bảng 4.1, trang 54(sách Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo TCXDVN 356-2005 - GS.TS NGUYỄN ĐÌNH CỐNG) jb2=2 , jb3=0.6 , jb4=1.5, b =0.01 BƯỚC 1 : Xác định nội lực (dựa vào biểu đồ bao) BƯỚC 2: Kiểm tra các điều kiện hạn chế Dầm tiết diện chữ T có : b=200mm , h=300mm , ho=270mm , hf=80mm Qbo = (jn +1+jf)jb3 gb Rbtbh0 (5.22) Trong đó: jb3: hệ số phụ thuộc loại bê tông, jb3 = 0.6 jn = 0 gb = 0.95 Rbt = 0.9 Mpa b: bề rộng dầm, b= 20 cm h0 : chiều cao có ích của tiết diện , h0 =27cm uf=min(3hf=240 và bf=560)=240mm Từ (5.22) => Qbo=0.6(1+0+0.144)0.9592027=3169 N= 31.69 KN Qbo =31.69 KN > Qmax =24.55 KN => không cần phải đặt cốt đai. Vậy dầm console không cần đặt cốt đai. Bố trí thép dầm được thể hiện chi tiết trong bản vẻ KC. 5.5.3 Tính toán và bố trí cốt thép cột  5.5.3.1 cơ sở lý thuyết  - Đối với cột ta chỉ lấy kết quả tổ hợp nội lực ở hai đầu tiết diện cột . - Chọn ra 3 cặp nội lực : M+max – Ntư ; M-max – Ntư ; Nmax – Mtư (từ COMB1 đến COMB 9). -Chọn trong bản tổ hợp nội lực các cặp được coi là nguy hiểm ,không cần chú ý đến dấu momem.Cặp nội lực nguy hiểm có thể là cặp có Nmax,eomax hoặc cả M và N cùng lớn để tính cốt thép dối xứng cho tất cả các cặp . - Cột chịu nén N là chủ yếu .Ngoài ra còn có thể bị uốn theo một phương hoặc hai phương . - Khi cột chỉ chịu một lực nén N đặt đúng dọc theo trục của nó ,cột chịu nén đúng tâm .Thực ra nén đúng tâm chỉ là trường hợp lý tưởng ,trong thực tế rất ít khi gặp . - Các công thức tính toán : - Cột có độ mảnh: < 8 à không cần xét uốn dọc và từ biến. > 8 à cần xét uốn dọc và từ biến. - Xét cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính.Theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 độ lệch tâm ea trong mọi trường hợp lấy không nhỏ hơn 1/600 chiều dài cấu kiện và 1/30 chiều cao tiết diện .Độ lệch tâm ban đầu eo lấy như sau : eo = max (e1 ; ea) - Tính độ lệch tâm do lực: e1 = M/N (cm) - Tính độ lệch tâm ngẩu nhiên: ea max - Độ lệch tâm tính toán : e = h.e0 + - a ; (5.26) Trong đó : h = (5.27) Theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 cho công thức tính Ncr như sau : (5.28) Trong đó : lấy bằng tỷ số nhưng không nhỏ hơn =0.5-0.01 -0.01Rb (5.29) : hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép ứng lực trước, đến độ cứng của cấu kiện (khi không có cốt thép ứng lực trước =1) Cb : hệ số ứng với bê tông nặng và bê tông hạt nhỏ nhóm A lấy Cb =6.4 : hệ sô xác định theo công thức (5.30) M : mômen lấy đối với mép tiết diện chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn do tác dụng của toàn bộ tải trọng . M1 : mômen lấy đối với mép tiết diện chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn do tác dụng của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn . J , Js : moment quán tính của tiết diện bêtông và toàn bộ cốt thép dọc lấy đối với trục đi qua trung tâm tiết diện và vuông góc với mặt phẳng uốn. Công thức (5.28) đã kể đến nhiều nhân tố ảnh hưởng đến Ncr nhưng việc tính toán khá phức tạp .Đã có một số công thức thực nghiệm khác đơn giản hơn do giáo sư NGUYỄN ĐÌNH CỐNG đề xuất : (5.31) Trong đó : :hệ số xét đến độ lệch tâm (5.32) - Tính chiều cao vùng bê tông chịu nén: (cm) ( Đặt cốt thép đối xứng ) (5.33) Nếu: à Bài toán lệch tâm lớn. à Bài toán lệch tâm bé. Bài toán lệch lớn:(Tính cốt thép đối xứng). -Nếu: x < 2.a’ Giả thiết: tính J (cm4) , Js(cm4), Ncr ; ; e ; + Tính diện tích cốt thép đối xứng: + Tính theo trường hợp đặc biệt : (5.34) Với : Za=ho-a’ + Cốt thép đối xứng lấy A’s=As + Tính hàm lượng cốt thép (5.35) - Nếu: x 2.a’ Các bước tính tương tự như trên nhưng chỉ có diện tích thép tính khác. (5.36) - Cốt thép đối xứng lấy A’s=As - Tính hàm lượng cốt thép: ; Bài toán lệch tâm bé: ( Tính cốt thép đối xứng) - Giả thiết: tính J (cm4) , Jb(cm4) ; Ncr ; ; e ; - Tính chiều cao vùng bê tông nén: (5.37) Với : - Tính diện tích cốt thép đối xứng : As= (5.38) Với : - Tính hàm lượng cốt thép: ; (5.39) - Kiểm tra lại m : mmin 0.1%£ m £ mmax3.5% - Trình tự tính toán cốt thép cột nén lệch tâm được tóm tắt trong sơ đồ sau : Chuẩn bị sô liệu tính toán : Rb,Eb ,Rs ,Rsc ,Es, Giả thiết a,a’ ,tính ho,Za Xét uốn dọc ,tính Ncr, Tính e1,e0,e Rsc=Rs,tính x1= x x As= Đánh giá xử lý kết quả Lệch tâm lớn Lệch tâm bé Tính thép đối xứng Số liệu cho trước :b,h,lo,M,N,ea Chủng loại vật liệu bê tông cốt thép Bảng 5.10. Bảng tổ hợp nội lực cột Tầng Cột Mmax (KN.m) Ntư (KN) Mmin (KN.m) Ntư (KN) Nmax (KN) Mtư (KN.m) Trệt A 190.428 -1781.518 -192.684 -2099.991 -1777.862 14.001 1 A 57.255 -1613.963 -64.774 -1887.052 -1611.201 -16.153 2 A 40.903 -2118.325 -42.246 -2121.088 -1445.525 -21.832 3 A 45.647 -1846.657 -35.343 -1848.697 -1278.808 -25.027 4 A 45.880 -1575.225 -30.225 -1577.265 -1108.110 -20.257 5 A 42.125 -1304.722 -27.738 -1306.762 -932.673 -8.760 6 A 36.928 -1036.591 -28.137 -1037.866 -754.415 -6.837 7 A 33.654 -771.573 -26.674 -772.848 -571.213 -0.203 8 A 30.929 -508.704 -24.791 -509.979 -382.491 9.121 9 A 33.169 -235.115 -21.176 -249.927 -189.908 18.060 Trệt B 189.684 -3497.618 -204.485 -3474.681 -3471.025 28.105 1 B 74.628 -3120.958 -110.325 -3123.721 -3120.958 74.628 2 B 93.237 -2771.252 -85.382 -2774.015 -2771.252 93.237 3 B 90.970 -2422.438 -71.034 -2424.478 -2422.438 90.970 4 B 87.449 -2074.666 -66.933 -2076.706 -2422.438 90.970 5 B 88.465 -1727.543 -61.812 -44.199 -1727.543 88.465 6 B 67.650 -1381.718 -49.225 -34.375 -1381.718 67.650 7 B 60.921 -1036.592 -49.457 -32.464 -1034.379 3.721 8 B 54.449 -692.119 -41.463 -27.742 -689.362 14.989 9 B 53.253 -389.210 -32.165 -19.205 -345.038 42.521 Trệt C 73.740 -2184.419 -57.095 -14.747 -2182.731 -42.160 1 C 89.552 -1962.378 -74.366 48.061 -1961.103 -74.328 2 C 76.268 -1744.019 -79.726 45.881 -1742.744 -79.726 3 C 64.593 -1526.866 -70.497 39.732 -1525.718 -70.497 4 C 62.630 -1483.492 -65.689 37.508 -1308.822 -65.689 5 C 58.904 -1238.669 -66.675 36.935 -1092.664 -65.036 6 C 43.529 -993.163 -49.767 27.440 -875.569 10.636 7 C 42.997 -746.451 -45.859 26.134 -657.166 1.535 8 C 36.646 -499.422 -39.409 22.369 -439.262 -5.636 9 C 33.016 -251.580 -43.861 22.611 -221.497 -22.180 Trệt D 63.738 -2022.092 -67.097 -21.534 -1997.254 29.805 1 D 56.071 -1815.184 -67.849 -36.017 -1794.656 54.610 2 D 57.097 -1593.877 -55.942 32.140 -1593.877 57.097 3 D 49.034 -1394.186 -51.305 28.640 -1394.186 49.034 4 D 43.033 -1200.197 -48.006 26.776 -1194.679 42.294 5 D 39.240 -1172.727 -45.766 24.911 -995.293 36.554 6 D 28.579 -796.392 -33.360 18.217 -795.542 -33.360 7 D 23.171 -596.591 -26.877 14.720 -595.741 -26.877 Tầng Cột Mmax (KN.m) Ntư (KN) Mmin (KN.m) Ntư (KN) Nmax (KN) Mtư (KN.m) 8 D 16.899 -396.922 -20.867 11.108 -396.072 -20.867 9 D 12.670 -232.341 -10.922 5.794 -195.509 -1.589 Trệt E 200.011 -2627.093 -194.158 -45.057 -2623.437 -15.520 1 E 91.847 -2367.484 -79.688 -36.672 -2364.721 -57.156 2 E 70.044 -2106.824 -73.557 42.236 -2104.061 -73.557 3 E 57.039 -1844.871 -73.274 38.327 -1842.831 -73.274 4 E 50.491 -1582.917 -69.706 35.352 -1580.877 -69.706 5 E 44.678 -1319.781 -66.650 32.743 -1317.741 -66.650 6 E 36.399 -1056.313 -51.182 25.759 -1055.038 -51.182 7 E 32.836 -793.377 -43.789 22.537 -789.889 13.411 8 E 25.648 -677.621 -37.057 18.272 -525.642 2.403 9 E 16.550 -340.594 -30.635 12.882 -261.630 -20.785 Trệt F 193.023 -2433.065 -190.089 -45.231 -2110.936 -11.722 1 F 63.212 -2182.890 -58.816 -28.076 -1907.039 20.064 2 F 39.153 -2287.869 -35.843 18.379 -1705.576 27.539 3 F 31.850 -1992.598 -39.839 17.251 -1504.085 31.504 4 F 27.981 -1299.699 -38.903 14.818 -1299.699 27.981 5 F 21.777 -1407.842 -33.523 12.068 -1091.639 18.283 6 F 22.644 -1118.495 -29.272 10.865 -881.297 15.282 7 F 19.357 -833.350 -25.384 8.651 -666.389 9.328 8 F 16.553 -551.073 -21.730 6.597 -446.743 0.991 9 F 13.166 -271.928 -20.985 8.297 -223.585 -5.369 5.5.3.3 Tính thép một vài cột điển hình : -Tầng trệt Cột A có Nmax=1777.862 KN, Mtư= 14.001KNm , cột có tiết diện b=350 mm, h=450 mm , l=3.4m Độ lệch tâm : =8 mm Độ lệch tâm ngẩu nhiên ea max=(5.66,17) =>ea=17mm Cột thuộc kết cấu siêu tĩnh :eo=max(e1,ea)=17mm Giả thiết a=a’=50mm =>ho=450-50 =400m =>Za=ho-a’=400-50=350mm Chiều dài tính toán lo==0.7x3400=2300mm ( Trong đó khung không thông tầng và kiểm tra trong mặp phẳng uốn ) <8 vì vậy không cần xét tới uốn dọc và từ biến,lấy - Độ lệch tâm tính toán : e = h.e0 + - a = Chiều cao vùng bê tông chịu nén : Từ (5.33)=> So sánh x với 2a =250=100mm và Ta thấy 2a bài toán lệch tâm bé Tính lại chiều cao vùngs bê tông chịu nén : Từ (5.37)=>= Với Tính diện tích cốt thép đối xứng : Từ (5.