Tính toán kết cấu khung trục 3

PHAÀN II CHÖÔNG 4 TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU KHUNG TRUÏC 3 ---------------–¯—--------------- Keát caáu khung laø moät heä khung baát bieán hình laø keát caáu chòu löïc raát quan troïng trong coâng trình vì noù tieáp nhaän tröïc tieáp taûi troïng söû duïng töø saøn roài truyeàn xuoáng moùng. Keát caáu khung goàm heä coät vaø daàm. Nuùt khung laø giao ñieåm giöõa coät vaø daàm Khung coù theå laø: phaúng, khoâng gian, moät nhòp, nhieàu nhòp, moät taàng, nhieàu taàng… Caùc böôùc tính khung BTCT: -Sô boä choïn kích thöôùc tieát dieän. -Laäp sô ñoà tính. -Xaùc ñònh taûi troïng vaø taùc ñoäng leân khung. -Toå hôïp noäi löïc (toå hôïp taûi troïng). -Tính toaùn coát theùp khung. -Kieåm tra laïi kích thöôùc tieát dieän daàm coät. -Boá trí coát theùp, theå hieän baûn veõ. 1. CHOÏN SÔ BOÄ KÍCH THÖÔÙC TIEÁT DIEÄN CHO KHUNG TRUÏC *Kích thöôùc tieát dieän coät: -Kích thöôùc tieát dieän coät ñöôïc choïn döïa vaøo taûi troïng töø saøn theo coâng thöùc: Trong ñoù: (34) + Fb : dieän tích tieát dieän ngang cuûa coät. + Rn = 130 (kG/cm2): cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâtoâng Maùc 300. + N: löïc neùn taùc duïng leân coät N = ns *qi*S (ns laø soá taám saøn ôû phía treân). (35) (36) qi=1000kg/m2 + k: heä sôù keå ñeán ñoä leäch taâm cuûa coät (k = 1,2 1,5). Thöôøng choïn: Caùc coät giöõa: k = 1.2, Caùc coät bieân: k = 1.3, Caùc coät goùc: k = 1.5 Sô ñoà chuyeàn taûi coät bieân Sô ñoà chuyeàn taûi coät giöõa -Caên cöù vaøo caùc ñieàu kieän vöøa neâu tieát dieän coät ñöôïc choïn nhö sau: Tieát dieän coät bieân Tieát dieän coät giöõa Taûi trong töøng taàng (kg) 36300 Taûi trong töøng taàng (kg) 51000 Dieän tích chuyeàn taûi vao coät(m2) 36,3 Dieän tích chuyeàn taûi vao coät(m2) 51 Soá TT Heä soá Fc m2 Tieát dieän Soá TT Heä soá Fc m2 Tieát dieän Treät,1 1,3 3267 (50x70)cm Treät,1 1,2 4590 (55x85)cm Taàng2, 3,4 1,3 2541 (40x60)cm Taàng2, 3,4 1,2 3295 (45x75)cm Taàng 5,6 1,3 1452 (30x50)cm Taàng 5,6 1,2 2219 (35x65)cm Taàng 7,8 1,3 726 (30x40)cm Taàng 7,8 1,2 942 (35x55)cm  *Kích thöôùc tieát dieän daàm: -Chieàu cao tieát dieän daàm sô boä xaùc ñònh theo coâng thöùc: (24) 2. XAÙC ÑÒNH SÔ ÑOÀ TÍNH Coâng trình goàm heä khung ñöôïc ñuùc toaøn khoái vôùi moùng, choã tieáp giaùp vôùi coät vaø moùng (coå moùng) ñöôïc xem nhö ngaøm. Khi ta tính thì boû qua ñaø kieàng. 3. XAÙC ÑÒNH TAÛI TROÏNG 6.3.1 Tænh taûi caùc taàng Chæ tính taûi troïng caùc lôùp vöõa (3)=>gtt = å.ngi = 0.008*2000*1.1+0.03*1800*1.3 +0.015*1800*1.3= 122.9 (kG/m2). -Caên cöù vaøo phaàn tính toaùn saøn, khi tính khung ta laáy töông töï nhö ôû phaàn tính saøn, ôû nay ta can xeùt theâm caáu taïo cuûa saøn saân thöôïng coù choáng thaám. -Caáu taïo lôùp vaät lieäu saøn choáng thaám taàng thöôïng: + Lôùp thaïch anh: ,,n = 1,1 + Lôùp vöõa loùt #75: ,,n = 1,3 + Lôùp asplalt choáng thaám vaø lôùp taïo ñoä doùc: ,,n = 1,3 + Baûn BTCT: ,,n = 1,1 + Vöõa traùt: ,,n = 1,3 Ta coù: g2tt = 0,008*2000+*1,1 + (0,02*1800+0,06*1800+0,015*1800)*1,3 g2tt = 240 (kG/m2). 3.2 Hoaït taûi -Caên cöù vaøo muïc ñích söû duïng treân maët baèng coâng trình, ta coù caùc loaïi hoaït taûi sau: + Saøn saân thöôïng: Ptc = 75 (kG/m2), n = 1,2 => Ptt = 75*1,2 = 90 (kG/m2). + Caùc phoøng coøn laïi: Ptc = 200 (kG/m2), n = 1,2 => Ptt = 200*1,2 = 240 (kG/m2). + Haønh lang: Ptc = 300 (kG/m2), n = 1,2 => Ptt = 300*1,2 = 360 (kG/m2). 3.3 Taûi troïng gioù Chieàu cao coâng trình H = 35.6 m. Chieàu cao khung H = 32.5 m. Do coâng trình coù chieàu cao H < 40m neân khoâng xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa gioù ñoäng maø ta chæ xeùt ñeán gioù tónh. -AÙp löïc gioù tónh: W = W0*k*C*n*B (37) Vôùi: W0 : aùp löïc gioù tieâu chuaån. K : heä soá tính ñeán söï thay ñoåi cuûa aùp löïc gioù theo ñoä cao. C : heä soá khí ñoäng. C = 0,8 (phía ñoùn gioù),C = 0,6 (phía huùt gioù) n = 1,3: heä soá tinh caäy. B : beà roäng ñoùn gioù. Do coâng trình naèm ôû ñòa baøn thaønh phoá Hoà Chí Minh laø vuøng IIA (tra theo TCVN 2737-1995) neân Wtc0 = 83 (kG/m2). Vì coâng trình cao 32,5m ñöôïc xem laø töông ñoái cao so vôùi caùc coâng trình laân caän neân ta tra theo tieâu chuaån TCVN 2737-1995 xem nhö coâng trình ôû ñòa hình B (ñòa hình töông ñoái troáng traûi). Laàn löôït ôû töøng ñoä cao choïn thay ñoåi aùp löïc gioù, tra baûng xaùc ñònh ñöôïc caùc heä soá k sau: BAÛNG XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC GIOÙ Z (m) K B=4m B=4.5m Wñaåy (kG/m) Whuùt (kG/m) Wñaåy (kG/m) Whuùt (kG/m) 11.5 1.024 367,9 275,9 397  298 22 1.148 401,6 301,2  445  334 32,5 1.235 428 321  479  359 4. TRUYEÀN TAÛI TROÏNG LEÂN KHUNG Ta nhaäp taûi trong vao chöông trình SAP 5. TOÅ HÔÏP NOÄI LÖÏC -Duøng chöông trình Sap2000 ñeå tính vaø toå hôïp noäi löïc. Keát quaû ñöôïc trình baøy trong phaàn phuï luïc vaø treân baûn veõ * Caùc tröôøng hôïp taûi: Tænh taûi. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 1. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 2. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 3. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 4. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 5. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 6. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 7. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 8 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 9. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 10 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 11 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 12 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 13 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 14 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 15 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 16 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 17 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 18 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 19 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 20 Hoaït taûi caùch taàng (1) Hoaït taûi caùch taàng (2) Hoaït taûi gioù traùi maët tröôùc. Hoaït taûi gioù phaûi maët sau. Hoaït taûi gioù traùi maët beân. Hoaït taûi gioù phaûi maët beân * Toå hôïp taûi trong: -Tröôøng hôïp 1: Tónh taûi + 1 hoaït taûi - Tröôøng hôïp 2 : tónh taûi + 0.9( 1 hoaït taûi + gioù)1 Tónh Taûi chaát ñaày 2. hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 1 3. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 4. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 3 5. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 4 6. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 5 7. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 6 8. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 7 9. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 8 10. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 9 11. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 10 12. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 13. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 12 14. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 13 15. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 14 16. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 15 17. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 16 18. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 17 19. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 18 20. Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 19 21 Hoaït taûi caùch taàng caùch nhòp 20 21.Hoaït taûi caùch taàng 22.Hoaït taûi caùch taàng 23.Gioù maët tröôùc vaø maët sau 23.Gioù maët beân 6. TÍNH TOAÙN VAØ BOÁ TRÍ COÁT THEÙP 6.1 Tính toaùn coát theùp cho coät: Tính theo tröôøng hôïp ñaët coát theùp ñoái xöùng. Theùp coät söû duïng theùp AIII coù Ra = Raù = 3600 Kg/cm2 Theùp daàm söû duïng theùp AII coù Ra = Raù = 2800 Kg/cm2 Theùp ñai söû duïng theùp AI coù Rañ =1800 Kg/cm2 Caùc coâng thöùc tính coät: -Chieàu daøi tính toaùn: +Taàng treät: lo = 0,7*5,5 = 3.85 m +Caùc taàng coøn laïi: lo = 0,7*3.5 = 2,45 m -Tính ñoä leäch taâm ban ñaàu: eo = eo1 + eng Trong ñoù: eo1 : laø ñoä leäch taâm do noäi löïc (). (38) eng : laø ñoä leäch taâm ngaåu nhieân do sai leäch kích thöôùc khi thi coâng vaø do cöôøng ñoä beâ toâng khoâng ñoàng nhaát (). -Ñoä leäch taâm tính toaùn: (39) (40) Trong ñoù: (41) (42) -Tính heä soá uoán doïc: Vì coät chieäu neùn leäch taâm neân ta can phaûi keå ñeán heä soá uoán doïc . Ja, Jb : laø moment quaùn tính cuûa tieát dieän, ñi qua trung taâm tieát dieän vaø vuoâng goùc vôùi maët phaúng uoán. Tröôøng hôïp ta choïn (43) (44) Giaû thieát haøm löôïng coát theùp ban ñaàu S : laø heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa ñoä leäch taâm. +Khi eo laáy S = 0,84. +Khi eo > 5*h => laáy S = 0,122. +Khi 0,05*h eo 5*h => laáy: (45) Kdh : laø heä soá keå ñeán taùc duïng daøi haïn cuûa taûi troïng. (46) -Tröôøng hôïp leäch taâm: +Neùn leäch taâm beù: (47) +Neùn leäch taâm lôùn: -Tính coát theùp ñoái xöùng: *Tröôøng hôïp neùn leäch taâm lôùn: -Neáu => (48) -Neáu => (49) *Tröôøng hôïp neùn leäch taâm beù: Tính x’ (chieàu cao vuøng neùn): -Neáu => (50) -Neáu => vôùi (51) (52) => (53) -Tính haøm löôïng coát theùp: (54) Sau ñoù so saùnh vôùi haøm löôïng ban ñaàu, neáu coù sai khaùc nhieàu thì giaû thieát laïi coù giaù trò baèng trung bình coäng cuûa haøm löôïng coát theùp vöøa tính vaø luùc ñaàu => Töø caùc coâng thöùc tính toaùn, ta laäp thaønh baûng tính töï doing döïa treân Microsoft Excel. 6.2 Tính toaùn coát theùp cho daàm -Tính toaùn coát doïc chòu löïc: +Töø caùc giaù trò moment döông lôùn nhaát ôû giöõa baûn vaø moment aâm lôùn ôû goái vaø vôùi caùc soá lieäu giaû thieát ban ñaàu ta laàn löôïc tính caùc thoâng soá sau: (9) (10) (11) +Sau ñoù kieåm tra laïi haøm löôïng coát theùp: -Tính toaùn coát ñai: +Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá veà löïc caét: (55) +Tính toaùn vaø thou ñieàu kieän sau: Neáu: thì khoâng can tính toaùn, chæ ñaët coaát ñai theo caáu taïo. Neáu ngöôïc laïi thì phaûi tính toaùn coát theùp chòu löïc caét. +Löïc caét coát ñai phaûi chòu: (20) +Choïn ñöôøng kính coát ñai: fd : laø dieän tích coát ñai. Thoâng thöôøng choïn ñai (fd = 0,503 cm2) Ñai hai nhaùnh coù: n = 2 +Khoaûng caùch tính toaùn coát ñai: (21) +Khoaûng caùch cöïc ñaïi giöõa hai coát ñai: (22) Khoaûng caùch coát ñai thöôøng choïn khoâng ñöôïc vöôït quaù Utt vaø Umax ñoàng thôøi phaûi tuaân theo caùc yeâu caàu veà caáu taïo: Vôùi: (cm) thì Vôùi: (cm) thì +Yeâu caàu veà caáu treân laø ñoái vôùi ñoaïn daàm daøi ñoaïn gaàn goái töïa. ÔÛ ñoaïn giöõa nhòp coù theå ñaët thöa hôn nhöng cuõnh khoâng quaù vaø 50 (cm). +Khaû naêng chòu caét cuûa beâtoâng vaø coát ñai treân tieát dieän nghieâng nguy hieåm laø: (56) Kieåm tra ñieàu kieän: Qmax < Qñb Neáu thoaû thì coát ñai ñöôïc boá trí ñuû khaû naêng chòu löïc caét, khoâng caàn boá trí coát xieân. Neáu ngöôïc laïi thì ta phaûi boá trí coát xieân Neáu coát xieân uoán leân moät goùc , thì ta xem gaàn ñuùng laø tieát dieän nghieâng nguy hieåm nhaát caét qua lôùp coát xieân coù dieän tích laø: (57) 6.1. Tính toaùn daàm doc