Tính toán thiết kế khung không gian

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN KHUNG KHÔNG GIAN 5.1 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN CÔNG TRÌNH 5.1.1 Kích thước sơ bộ tiết diện sàn Đã được chọn ở chương 2. 5.1.2 Kích thước sơ bộ tiết diện dầm Đã được chọn ở chương 2. 5.1.3 Kích thước sơ bộ tiết diện cột Dự kiến thay đổi tiết diện cột một lần tại tầng 4. Diện tích tiết diện cột A được xác định theo công thức : A = k (5.1) trong đó: R : cường độ về nén của bê tông; N : lực nén được tính như sau: N = m . q . A . A : diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét; m : số sàn phía trên tiết diện đang xét; q : tải trọng tương đương trên mỗi mét vuông mặt sàn, trong đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm tường cột phân bố đều trên sàn. Với bề dày sàn bé (100-140mm), q = 10-14kN/m ; k : hệ số xét đến ảnh hưởng của momen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột: Cột giữa: k = 1.1 Cột biên: k = 1,3 Cột biên: N = 8. 22,8. 1,2 = 218,88 T A = = 2474 cm Chọn tiết diện cột: 55 x 55 (cm) N =6. 22,8. 1,2 = 164,16 T A = = 1855 cm Chọn tiết diện cột: 40 x 40 (cm) Cột giữa: N = 8. 36. 1,2 = 345,6 T A = = 3306 cm Chọn tiết diện cột: 60x 60 (cm) N = 6. 36. 1,2 = 172,8 T A = = 1653 cm Chọn tiết diện cột: 50 x 50 (cm) N = 3. 36. 1,2 = 129,6 T A = = 1240 cm Chọn tiết diện cột : 40 x 40 (cm) Tiết diện cột ở các tầng được thể hiện trong bảng 5.1 Bảng 5.1: Tiết diện cột sơ bộ ở các tầng Tầng Cột giữa (mm) Cột biên (mm) Hầm-tầng2 600 x 600 550 x 550 Tầng 3-tầng6 500 x 500 450 x 450 Tầng 7-tầng9 400 x 400 400 x 400 5.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH Tải trọng tác dụng lên sàn gồm có: 5.2.1 Tĩnh tải Đã được xác định ở chương 2. Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.2 Bảng 5.2: Tĩnh tải tác dụng lên sàn Trọng lượng các lớp hoàn thiện: g = 402,3 – 275 = 127,3 Kg/m Tải trọng do tường xây trên dầm: g = b . h . g = 0,1x (3,4-0,5)x 1800 = 522 Kg/m Tải trọng do hồ nước mái có dạng lực tập trung tại đầu cột: N = 300 Kg Tĩnh tải của trọng lượng bản thân dầm, sàn ( để chương trình tự tính toán ). 5.2.2 Hoạt tải Đã được xác định ở chương 2. 5.2.3 Tải gió Áp lực gió tĩnh phân bố theo bề rộng mặt đón gió của công trình được tính theo công thức: W = B.W.n.c.k (T/m) trong dó: W = 83 (Kg/m) : tính theo thành phố Hồ Chí Minh, địa hình IIA; n = 1,2 : hệ số độ tin cậy; c : hệ số khí động (phía đón gió c=+0.8, phía khuất gió c=-0.6); k : hệ số xét đến sự thay đổi áp lực theo độ cao (Tra bảng 7 – TCVN 2737-1995, theo dạng địa hình A); B : bề rộng đón gió. Gió X : Phía đón gió: Trục A-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.8 3.4 1.01 0.24143 1.2 3 0.083 0.8 6.8 1.1 0.26294 1.2 3 0.083 0.8 10.2 1.18 0.28207 1.2 3 0.083 0.8 13.6 1.22 0.29163 1.2 3 0.083 0.8 17 1.26 0.30119 1.2 3 0.083 0.8 20.4 1.29 0.30836 1.2 3 0.083 0.8 23.8 1.32 0.31553 1.2 3 0.083 0.8 27.2 1.34 0.32031 1.2 3 0.083 0.8 29.2 1.36 0.32509 Trục B-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.9 0.083 0.8 3.4 1.01 0.47481 1.2 5.9 0.083 0.8 6.8 1.1 0.51712 1.2 5.9 0.083 0.8 10.2 1.18 0.55473 1.2 5.9 0.083 0.8 13.6 1.22 0.57354 1.2 5.9 0.083 0.8 17 1.26 0.59234 1.2 5.9 0.083 0.8 20.4 1.29 0.60644 1.2 5.9 0.083 0.8 23.8 1.32 0.62055 1.2 5.9 0.083 0.8 27.2 1.34 0.62995 1.2 5.9 0.083 0.8 29.2 1.36 0.63935 Trục C-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.4 0.083 0.8 3.4 1.01 0.43457 1.2 5.4 0.083 0.8 6.8 1.1 0.4733 1.2 5.4 0.083 0.8 10.2 1.18 0.50772 1.2 5.4 0.083 0.8 13.6 1.22 0.52493 1.2 5.4 0.083 0.8 17 1.26 0.54214 1.2 5.4 0.083 0.8 20.4 1.29 0.55505 1.2 5.4 0.083 0.8 23.8 1.32 0.56796 1.2 5.4 0.083 0.8 27.2 1.34 0.57656 1.2 5.4 0.083 0.8 29.2 1.36 0.58517 Trục D-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 2.5 0.083 0.8 3.4 1.01 0.20119 1.2 2.5 0.083 0.8 6.8 1.1 0.21912 1.2 2.5 0.083 0.8 10.2 1.18 0.23506 1.2 2.5 0.083 0.8 13.6 1.22 0.24302 1.2 2.5 0.083 0.8 17 1.26 0.25099 1.2 2.5 0.083 0.8 20.4 1.29 0.25697 1.2 2.5 0.083 0.8 23.8 1.32 0.26294 1.2 2.5 0.083 0.8 27.2 1.34 0.26693 1.2 2.5 0.083 0.8 29.2 1.36 0.27091 Phía khuất gió: Trục A-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.6 3.4 1.01 0.18107 1.2 3 0.083 0.6 6.8 1.1 0.19721 1.2 3 0.083 0.6 10.2 1.18 0.21155 1.2 3 0.083 0.6 13.6 1.22 0.21872 1.2 3 0.083 0.6 17 1.26 0.22589 1.2 3 0.083 0.6 20.4 1.29 0.23127 1.2 3 0.083 0.6 23.8 1.32 0.23665 1.2 3 0.083 0.6 27.2 1.34 0.24024 1.2 3 0.083 0.6 29.2 1.36 0.24382 Trục B-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.9 0.083 0.6 3.4 1.01 0.35611 1.2 5.9 0.083 0.6 6.8 1.1 0.38784 1.2 5.9 0.083 0.6 10.2 1.18 0.41605 1.2 5.9 0.083 0.6 13.6 1.22 0.43015 1.2 5.9 0.083 0.6 17 1.26 0.44426 1.2 5.9 0.083 0.6 20.4 1.29 0.45483 1.2 5.9 0.083 0.6 23.8 1.32 0.46541 1.2 5.9 0.083 0.6 27.2 1.34 0.47246 1.2 5.9 0.083 0.6 29.2 1.36 0.47951 Trục C-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.4 0.083 0.6 3.4 1.01 0.32593 1.2 5.4 0.083 0.6 6.8 1.1 0.35497 1.2 5.4 0.083 0.6 10.2 1.18 0.38079 1.2 5.4 0.083 0.6 13.6 1.22 0.3937 1.2 5.4 0.083 0.6 17 1.26 0.40661 1.2 5.4 0.083 0.6 20.4 1.29 0.41629 1.2 5.4 0.083 0.6 23.8 1.32 0.42597 1.2 5.4 0.083 0.6 27.2 1.34 0.43242 1.2 5.4 0.083 0.6 29.2 1.36 0.43888 Trục D-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 2.5 0.083 0.6 3.4 1.01 0.15089 1.2 2.5 0.083 0.6 6.8 1.1 0.16434 1.2 2.5 0.083 0.6 10.2 1.18 0.17629 1.2 2.5 0.083 0.6 13.6 1.22 0.18227 1.2 2.5 0.083 0.6 17 1.26 0.18824 1.2 2.5 0.083 0.6 20.4 1.29 0.19273 1.2 2.5 0.083 0.6 23.8 1.32 0.19721 1.2 2.5 0.083 0.6 27.2 1.34 0.2002 1.2 2.5 0.083 0.6 29.2 1.36 0.20318 Gió Y : Phía đón gió: n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 4.1 0.083 0.8 3.4 1.01 0.32995 1.2 4.1 0.083 0.8 6.8 1.1 0.35936 1.2 4.1 0.083 0.8 10.2 1.18 0.38549 1.2 4.1 0.083 0.8 13.6 1.22 0.39856 1.2 4.1 0.083 0.8 17 1.26 0.41163 1.2 4.1 0.083 0.8 20.4 1.29 0.42143 1.2 4.1 0.083 0.8 23.8 1.32 0.43123 1.2 4.1 0.083 0.8 27.2 1.34 0.43776 1.2 4.1 0.083 0.8 29.2 1.36 0.4443 Trục 2-A n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5 0.083 0.8 3.4 1.01 0.40238 1.2 5 0.083 0.8 6.8 1.1 0.43824 1.2 5 0.083 0.8 10.2 1.18 0.47011 1.2 5 0.083 0.8 13.6 1.22 0.48605 1.2 5 0.083 0.8 17 1.26 0.50198 1.2 5 0.083 0.8 20.4 1.29 0.51394 1.2 5 0.083 0.8 23.8 1.32 0.52589 1.2 5 0.083 0.8 27.2 1.34 0.53386 1.2 5 0.083 0.8 29.2 1.36 0.54182 Trục 3-A n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 6 0.083 0.8 3.4 1.01 0.48286 1.2 6 0.083 0.8 6.8 1.1 0.52589 1.2 6 0.083 0.8 10.2 1.18 0.56413 1.2 6 0.083 0.8 13.6 1.22 0.58326 1.2 6 0.083 0.8 17 1.26 0.60238 1.2 6 0.083 0.8 20.4 1.29 0.61672 1.2 6 0.083 0.8 23.8 1.32 0.63107 1.2 6 0.083 0.8 27.2 1.34 0.64063 1.2 6 0.083 0.8 29.2 1.36 0.65019 Trục 4-A n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.8 3.4 1.01 0.24143 1.2 3 0.083 0.8 6.8 1.1 0.26294 1.2 3 0.083 0.8 10.2 1.18 0.28207 1.2 3 0.083 0.8 13.6 1.22 0.29163 1.2 3 0.083 0.8 17 1.26 0.30119 1.2 3 0.083 0.8 20.4 1.29 0.30836 1.2 3 0.083 0.8 23.8 1.32 0.31553 1.2 3 0.083 0.8 27.2 1.34 0.32031 1.2 3 0.083 0.8 29.2 1.36 0.32509 Phía khuất gió: Trục 1-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 4.1 0.083 0.6 3.4 1.01 0.24747 1.2 4.1 0.083 0.6 6.8 1.1 0.26952 1.2 4.1 0.083 0.6 10.2 1.18 0.28912 1.2 4.1 0.083 0.6 13.6 1.22 0.29892 1.2 4.1 0.083 0.6 17 1.26 0.30872 1.2 4.1 0.083 0.6 20.4 1.29 0.31607 1.2 4.1 0.083 0.6 23.8 1.32 0.32342 1.2 4.1 0.083 0.6 27.2 1.34 0.32832 1.2 4.1 0.083 0.6 29.2 1.36 0.33322 Trục 2-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5 0.083 0.6 3.4 1.01 0.30179 1.2 5 0.083 0.6 6.8 1.1 0.32868 1.2 5 0.083 0.6 10.2 1.18 0.35258 1.2 5 0.083 0.6 13.6 1.22 0.36454 1.2 5 0.083 0.6 17 1.26 0.37649 1.2 5 0.083 0.6 20.4 1.29 0.38545 1.2 5 0.083 0.6 23.8 1.32 0.39442 1.2 5 0.083 0.6 27.2 1.34 0.40039 1.2 5 0.083 0.6 29.2 1.36 0.40637 Trục 3-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 6 0.083 0.6 3.4 1.01 0.36215 1.2 6 0.083 0.6 6.8 1.1 0.39442 1.2 6 0.083 0.6 10.2 1.18 0.4231 1.2 6 0.083 0.6 13.6 1.22 0.43744 1.2 6 0.083 0.6 17 1.26 0.45179 1.2 6 0.083 0.6 20.4 1.29 0.46254 1.2 6 0.083 0.6 23.8 1.32 0.4733 1.2 6 0.083 0.6 27.2 1.34 0.48047 1.2 6 0.083 0.6 29.2 1.36 0.48764 Trục 4-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.6 3.4 1.01 0.18107 1.2 3 0.083 0.6 6.8 1.1 0.19721 1.2 3 0.083 0.6 10.2 1.18 0.21155 1.2 3 0.083 0.6 13.6 1.22 0.21872 1.2 3 0.083 0.6 17 1.26 0.22589 1.2 3 0.083 0.6 20.4 1.29 0.23127 1.2 3 0.083 0.6 23.8 1.32 0.23665 1.2 3 0.083 0.6 27.2 1.34 0.24024 1.2 3 0.083 0.6 29.2 1.36 0.24382 Gió –X : Phía đón gió: Trục A-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.8 3.4 1.01 0.24143 1.2 3 0.083 0.8 6.8 1.1 0.26294 1.2 3 0.083 0.8 10.2 1.18 0.28207 1.2 3 0.083 0.8 13.6 1.22 0.29163 1.2 3 0.083 0.8 17 1.26 0.30119 1.2 3 0.083 0.8 20.4 1.29 0.30836 1.2 3 0.083 0.8 23.8 1.32 0.31553 1.2 3 0.083 0.8 27.2 1.34 0.32031 1.2 3 0.083 0.8 29.2 1.36 0.32509 Trục B-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.9 0.083 0.8 3.4 1.01 0.47481 1.2 5.9 0.083 0.8 6.8 1.1 0.51712 1.2 5.9 0.083 0.8 10.2 1.18 0.55473 1.2 5.9 0.083 0.8 13.6 1.22 0.57354 1.2 5.9 0.083 0.8 17 1.26 0.59234 1.2 5.9 0.083 0.8 20.4 1.29 0.60644 1.2 5.9 0.083 0.8 23.8 1.32 0.62055 1.2 5.9 0.083 0.8 27.2 1.34 0.62995 1.2 5.9 0.083 0.8 29.2 1.36 0.63935 Trục C-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.8 3.4 1.01 0.24143 1.2 3 0.083 0.8 6.8 1.1 0.26294 1.2 3 0.083 0.8 10.2 1.18 0.28207 1.2 3 0.083 0.8 13.6 1.22 0.29163 1.2 3 0.083 0.8 17 1.26 0.30119 1.2 3 0.083 0.8 20.4 1.29 0.30836 1.2 3 0.083 0.8 23.8 1.32 0.31553 1.2 3 0.083 0.8 27.2 1.34 0.32031 1.2 3 0.083 0.8 29.2 1.36 0.32509 Trục D-4 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.9 0.083 0.8 3.4 1.01 0.47481 1.2 5.9 0.083 0.8 6.8 1.1 0.51712 1.2 5.9 0.083 0.8 10.2 1.18 0.55473 1.2 5.9 0.083 0.8 13.6 1.22 0.57354 1.2 5.9 0.083 0.8 17 1.26 0.59234 1.2 5.9 0.083 0.8 20.4 1.29 0.60644 1.2 5.9 0.083 0.8 23.8 1.32 0.62055 1.2 5.9 0.083 0.8 27.2 1.34 0.62995 1.2 5.9 0.083 0.8 29.2 1.36 0.63935 1.2 2.5 0.083 0.8 29.2 1.36 0.27091 Phía khuất gió: Trục A-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.6 3.4 1.01 0.18107 1.2 3 0.083 0.6 6.8 1.1 0.19721 1.2 3 0.083 0.6 10.2 1.18 0.21155 1.2 3 0.083 0.6 13.6 1.22 0.21872 1.2 3 0.083 0.6 17 1.26 0.22589 1.2 3 0.083 0.6 20.4 1.29 0.23127 1.2 3 0.083 0.6 23.8 1.32 0.23665 1.2 3 0.083 0.6 27.2 1.34 0.24024 1.2 3 0.083 0.6 29.2 1.36 0.24382 Trục B-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.9 0.083 0.6 3.4 1.01 0.35611 1.2 5.9 0.083 0.6 6.8 1.1 0.38784 1.2 5.9 0.083 0.6 10.2 1.18 0.41605 1.2 5.9 0.083 0.6 13.6 1.22 0.43015 1.2 5.9 0.083 0.6 17 1.26 0.44426 1.2 5.9 0.083 0.6 20.4 1.29 0.45483 1.2 5.9 0.083 0.6 23.8 1.32 0.46541 1.2 5.9 0.083 0.6 27.2 1.34 0.47246 1.2 5.9 0.083 0.6 29.2 1.36 0.47951 Trục C-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5.4 0.083 0.6 3.4 1.01 0.32593 1.2 5.4 0.083 0.6 6.8 1.1 0.35497 1.2 5.4 0.083 0.6 10.2 1.18 0.38079 1.2 5.4 0.083 0.6 13.6 1.22 0.3937 1.2 5.4 0.083 0.6 17 1.26 0.40661 1.2 5.4 0.083 0.6 20.4 1.29 0.41629 1.2 5.4 0.083 0.6 23.8 1.32 0.42597 1.2 5.4 0.083 0.6 27.2 1.34 0.43242 1.2 5.4 0.083 0.6 29.2 1.36 0.43888 Trục D-1 n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 2.5 0.083 0.6 3.4 1.01 0.15089 1.2 2.5 0.083 0.6 6.8 1.1 0.16434 1.2 2.5 0.083 0.6 10.2 1.18 0.17629 1.2 2.5 0.083 0.6 13.6 1.22 0.18227 1.2 2.5 0.083 0.6 17 1.26 0.18824 1.2 2.5 0.083 0.6 20.4 1.29 0.19273 1.2 2.5 0.083 0.6 23.8 1.32 0.19721 1.2 2.5 0.083 0.6 27.2 1.34 0.2002 1.2 2.5 0.083 0.6 29.2 1.36 0.20318 D. Gió –Y : Phía đón gió: Trục 1-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 4.1 0.083 0.8 3.4 1.01 0.32995 1.2 4.1 0.083 0.8 6.8 1.1 0.35936 1.2 4.1 0.083 0.8 10.2 1.18 0.38549 1.2 4.1 0.083 0.8 13.6 1.22 0.39856 1.2 4.1 0.083 0.8 17 1.26 0.41163 1.2 4.1 0.083 0.8 20.4 1.29 0.42143 1.2 4.1 0.083 0.8 23.8 1.32 0.43123 1.2 4.1 0.083 0.8 27.2 1.34 0.43776 1.2 4.1 0.083 0.8 29.2 1.36 0.4443 Trục 2-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5 0.083 0.8 3.4 1.01 0.40238 1.2 5 0.083 0.8 6.8 1.1 0.43824 1.2 5 0.083 0.8 10.2 1.18 0.47011 1.2 5 0.083 0.8 13.6 1.22 0.48605 1.2 5 0.083 0.8 17 1.26 0.50198 1.2 5 0.083 0.8 20.4 1.29 0.51394 1.2 5 0.083 0.8 23.8 1.32 0.52589 1.2 5 0.083 0.8 27.2 1.34 0.53386 1.2 5 0.083 0.8 29.2 1.36 0.54182 Trục 3-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 6 0.083 0.8 3.4 1.01 0.48286 1.2 6 0.083 0.8 6.8 1.1 0.52589 1.2 6 0.083 0.8 10.2 1.18 0.56413 1.2 6 0.083 0.8 13.6 1.22 0.58326 1.2 6 0.083 0.8 17 1.26 0.60238 1.2 6 0.083 0.8 20.4 1.29 0.61672 1.2 6 0.083 0.8 23.8 1.32 0.63107 1.2 6 0.083 0.8 27.2 1.34 0.64063 1.2 6 0.083 0.8 29.2 1.36 0.65019 Trục 4-D n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.8 3.4 1.01 0.24143 1.2 3 0.083 0.8 6.8 1.1 0.26294 1.2 3 0.083 0.8 10.2 1.18 0.28207 1.2 3 0.083 0.8 13.6 1.22 0.29163 1.2 3 0.083 0.8 17 1.26 0.30119 1.2 3 0.083 0.8 20.4 1.29 0.30836 1.2 3 0.083 0.8 23.8 1.32 0.31553 1.2 3 0.083 0.8 27.2 1.34 0.32031 1.2 3 0.083 0.8 29.2 1.36 0.32509 Phía khuất gió: Trục 1-A n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 4.1 0.083 0.6 3.4 1.01 0.24747 1.2 4.1 0.083 0.6 6.8 1.1 0.26952 1.2 4.1 0.083 0.6 10.2 1.18 0.28912 1.2 4.1 0.083 0.6 13.6 1.22 0.29892 1.2 4.1 0.083 0.6 17 1.26 0.30872 1.2 4.1 0.083 0.6 20.4 1.29 0.31607 1.2 4.1 0.083 0.6 23.8 1.32 0.32342 1.2 4.1 0.083 0.6 27.2 1.34 0.32832 1.2 4.1 0.083 0.6 29.2 1.36 0.33322 Trục 2-A n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 5 0.083 0.6 3.4 1.01 0.30179 1.2 5 0.083 0.6 6.8 1.1 0.32868 1.2 5 0.083 0.6 10.2 1.18 0.35258 1.2 5 0.083 0.6 13.6 1.22 0.36454 1.2 5 0.083 0.6 17 1.26 0.37649 1.2 5 0.083 0.6 20.4 1.29 0.38545 1.2 5 0.083 0.6 23.8 1.32 0.39442 1.2 5 0.083 0.6 27.2 1.34 0.40039 1.2 5 0.083 0.6 29.2 1.36 0.40637 Trục 3-A n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 6 0.083 0.6 3.4 1.01 0.36215 1.2 6 0.083 0.6 6.8 1.1 0.39442 1.2 6 0.083 0.6 10.2 1.18 0.4231 1.2 6 0.083 0.6 13.6 1.22 0.43744 1.2 6 0.083 0.6 17 1.26 0.45179 1.2 6 0.083 0.6 20.4 1.29 0.46254 1.2 6 0.083 0.6 23.8 1.32 0.4733 1.2 6 0.083 0.6 27.2 1.34 0.48047 1.2 6 0.083 0.6 29.2 1.36 0.48764 Trục 4-A n B (m) Wo (T/m2) C Z (m) k Wtt (T/m) 1.2 3 0.083 0.6 3.4 1.01 0.18107 1.2 3 0.083 0.6 6.8 1.1 0.19721 1.2 3 0.083 0.6 10.2 1.18 0.21155 1.2 3 0.083 0.6 13.6 1.22 0.21872 1.2 3 0.083 0.6 17 1.26 0.22589 1.2 3 0.083 0.6 20.4 1.29 0.23127 1.2 3 0.083 0.6 23.8 1.32 0.23665 1.2 3 0.083 0.6 27.2 1.34 0.24024 1.2 3 0.083 0.6 29.2 1.36 0.24382 5.3 Tính toán nội lực: Dùng bê tông mác 250 có môđun đàn hồi E = 2.65e6. Hệ số Poisson ע = 0.2. 5.3.1 Các trường hợp tải và tổ hợp tải trọng: Từ đặc điểm mặt bằng của công trình ta xét các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng như sau: Các trường hợp tải: 1. Tải trọng bản thân. 2. Hoạt tải sử dụng. 3. Gió trái theo phương X. 4. Gió trái theo phương Y. 5. Gió phải theo phương X (XX). 6. Gió phải theo phương Y (YY). Các tổ hợp tải trọng: 1. 1+2 2. 1+ 0.9 x (2+3) 3. 1+ 0.9 x (2+4) 4. 1+ 0.9 x (2+5) 5. 1+ 0.9 x (2+6) 5.3.2 Xác định các tổ hợp nội lực bất lợi: Từ các số liệu tải trọng trên dùng phần mềm Etabs tính nội lực cho công trình. Từ các tổ hợp nội lực trên sẽ chọn ra các tổ hợp nội lực bất lợi nhằm để tính toán cấu kiện cột, dầm, . . . Kết quả tổ hợp nội lực khung được trích ra và trình bày trong phụ lục thuyết minh. Mô hình tổng thể khung không gian : Tính khung trục 3 : Hình 5.2 : Mô hình mặt bằng tầng điển hình trong ETABS. Hình 5.3 : Biểu đồ và giá trị moment phần tử thanh khung trục 3. Hình 5.4 : Biểu đồ và giá trị lực dọc phần tử thanh khung trục 3. Hình 5.5 : Biểu đồ và giá trị lực cắt phần tử thanh khung trục 3. TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO CỘT KHUNG TRỤC 3 - Cột trong khung không gian làm việc theo 2 phương nên cột chịu nén lệch tâm xiên. Tuy nhiên việc tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên là khá phức tạp, do vậy trong đồ án này ta sẽ tính cột chịu nén lệch tâm theo từng phương để tìm ra lượng thép bố trí cho tiết diện cột; sau đó sẽ tiến hành kiểm tra và điều chỉnh lượng thép theo cột chịu nén lệch tâm xiên. 5.4.1. Chọn nội lực để tính thép cho khung trục 3 - Đối với cột, việc tổ hợp chỉ lấy kết quả tổ hợp nội lực ở tiết diện hai đầu mỗi đoạn cột có tiết diện không đổi. - Do khung tính toán là khung không gian, nên sẽ tính cốt thép cột theo cả 2 phương X và Y. Từ tổ hợp nội lực đã xác định như trên, ta chọn ra 3 cặp nội lực của cột trên mỗi phương như sau: (Nmax, Mtư ), (Mmax, Ntư), (Mmin. Ntư). - Trên mỗi phương, tính toán cốt thép cột với cặp nội lực (Nmax, Mtư), sau đó kiểm tra với 2 cặp nội lực còn lại. - Đối với cột ta tính toán cốt thép 4 tầng 1 lần, chọn cột có giá trị lớn nhất trong 4 tầng đó để tính cốt thép và bố trí chung cho cả 4 tầng. - Kết quả chọn nội lực tính toán cốt thép cột được trình bày trong bảng sau: Bảng: Nội lực cột 3 - A theo 2 phương X và Y Story Pmax Mytu Mxtu Ptu Mymax Mxtu Ptu Mytu MxMax 1 -276,23 0,02 -14,28 -265,92 -8,82 -3,69 -276,23 0,02 -14,28 2 -251,56 0,57 -13,97 -242,37 -7,64 -7,11 -251,56 0,57 -13,97 3 -216,66 1,36 -6,87 -209,08 -5,95 -2,81 -216,66 1,36 -6,87 4 -181,67 1,44 -6,24 -175,80 -4,67 -3,45 -181,67 1,44 -6,24 5 -146,76 1,81 -5,53 -138,22 3,90 -1,59 -146,76 1,81 -5,53 6 -112,55 0,94 -2,21 -109,36 -2,60 -2,10 -112,14 0,91 -4,40 7 -80,11 1,13 -3,45 -76,26 2,46 -1,78 -79,51 1,06 -4,80 8 -47,60 1,28 -2,91 -45,56 2,15 -1,64 -47,13 1,14 -3,83 9 -15,14 1,11 -4,36 -14,60 1,57 -3,36 -13,83 -0,81 6,67 Bảng: Nội lực cột 3 - B theo 2 phương X và Y Story Pmax Mytu Mxtu Ptu Mymax Mxtu Ptu Mytu MxMax 1 -351,17 -0,23 0,16 -339,37 -15,02 -0,33 -341,66 -0,25 -20,96 2 -310,16 -0,59 0,03 -299,69 -11,16 -0,12 -301,88 -0,35 -13,35 3 -268,93 0,09 -0,40 -259,81 -7,24 -0,31 -261,79 0,45 -7,77 4 -227,55 -0,35 0,19 -219,81 -6,17 0,29 -216,78 -2,76 -5,10 5 -186,14 -0,35 0,38 -176,43 5,50 -0,69 -176,71 -1,87 -4,72 6 -144,77 -0,13 0,32 -139,82 -4,23 0,35 -138,43 -1,39 -3,65 7 -105,74 -0,70 0,70 -102,15 -3,91 0,81 -100,75 -0,98 -3,08 8 -66,66 -0,44 0,54 -64,44 -2,46 0,66 -63,47 -0,03 2,12 9 -27,91 -1,20 1,46 -25,43 2,40 -1,60 -25,58 1,02 -2,63 Bảng : Nội lực cột 3 - C theo 2 phương X và Y Story Pmax Mytu Mxtu Ptu Mymax Mxtu Ptu Mytu MxMax 1 -285,17 8,18 18,96 -255,25 -15,98 -0,22 -274,55 -1,56 -20,91 2 -250,86 3,43 12,45 -224,80 -15,86 0,15 -241,11 -4,73 -13,21 3 -216,36 1,62 6,94 -195,54 -13,34 0,04 -207,99 -5,12 -7,56 4 -182,34 -0,41 5,14 -166,74 -12,84 0,51 -178,97 -0,59 -5,59 5 -149,12 -2,28 4,00 -138,35 -13,12 0,70 -145,75 2,09 -5,26 6 -116,31 -3,40 0,44 -109,45 -7,84 0,35 -114,58 0,60 -3,73 7 -85,66 -5,65 0,69 -81,29 -9,25 0,60 -83,75 1,67 -3,12 8 -55,86 -5,90 0,63 -53,54 -8,21 0,57 -52,38 4,32 2,07 9 -26,53 -6,17 1,77 -25,79 -7,22 1,73 -24,74 2,96 -2,88 Bảng 6.13: Nội lực cột 3 - D theo 2 phương X và Y Story Pmax Mytu Mxtu Ptu Mymax Mxtu Ptu Mytu MxMax 1 -184,68 5,43 11,40 -168,85 -7,78 1,33 -184,68 5,43 11,40 2 -163,31 4,72 10,64 -149,22 -7,32 3,59 -163,31 4,72 10,64 3 -140,89 4,43 7,91 -129,30 -5,86 3,23 -140,89 4,43 7,91 4 -118,45 3,49 6,92 -109,50 -5,17 3,43 -118,45 3,49 6,92 5 -96,19 2,99 6,58 -89,75 -4,57 3,77 -96,19 2,99 6,58 6 -74,42 2,08 4,78 -70,18 -3,28 2,21 -74,42 2,08 4,78 7 -55,01 1,27 5,33 -52,32 -3,06 3,36 -55,01 1,27 5,33 8 -35,97 0,56 4,63 -34,47 -2,17 3,24 -35,97 0,56 4,63 9 -17,26 -0,23 4,26 -16,55 -1,42 3,42 -17,26 -0,23 4,26 5.4.2. Tính toán cốt thép dọc cho cột khung trục 3 (trường hợp cột chịu nén lệch tâm theo mỗi phương) - Cột khung trục 3 được tính toán theo trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm (bố trí thép đối xứng trên mỗi phương). Theo [11], trình tự tính toán như sau: + Tính độ mảnh của cột: λ = l0/h; + Xác định độ lệch tâm do lực e01 = M/N, độ lệch tâm ngẫu nhiên e0nn, từ đó tính được độ lệch tâm tính toán e0 = e01 + e0nn; + Tính chiều cao vùng nén x: x = N/(Rnb); + Giả thiết a = 5 cm, tính h0. - Trường hợp lệch tâm lớn x < α0h0: Giả thiết hàm lượng cốt thép dọc μ, tính hệ số uốn dọc η. Nếu λ < 8 thì η = 1, không cần xét đến hiện tượng từ biến và uốn dọc. Nếu x ≥ 2a’, tính diện tích cốt thép đối xứng (với N = Rnbx): Nếu x < 2a’, tạm thời bỏ qua cốt thép nén, tính: (6.9) Lấy x = 2a’, tính: (6.10) Lấy Fa = Fa’ = min (Fa1, Fa2). Trường hợp lệch tâm bé x > α0h0: Giả thiết hàm lượng cốt thép dọc μ, tính hệ số uốn dọc η. Tính lại chiều cao vùng nén x: Nếu e0 > 0.2h0: x = 1.8(e0gh – e0) + α0h0 (6.13) Nếu e0 < 0.2h0: Tính diện tích cốt thép chịu nén nhiều: Nếu e0 < 0.15h0 thì tích diện tích cốt thép chịu nén ít Fa: Nếu e0 ≥ 0.15h0 thì tích diện tích cốt thép chịu kéo Fa theo giá trị tối thiểu Fa = μ minbho.( μ min = 0.05%) Lấy Fa = Fa’ = max (Fa, Fa’). - Sau khi tính được Fa, Fa’ cần tính lại hàm lượng cốt thép và so sánh với giá trị giả thiết ban đầu. Nếu sai biệt không quá 5% thì chấp nhận kết quả tính, nếu không thỏa phải giả thiết lại μ và lặp lại các bước tính toán cho đến khi sai biệt giá trị μ giữa 2 lần tính không quá 5%. - Giá trị diện tích cốt thép chọn phải thoả điều kiện: μ min ≤ μ ≤ μ max. (với μ max = ; μ = ; μ min =0.05%). Trình tự giải bài toán cột chịu nén lệch tâm được thể hiện trong lưu đồ sau: Không thoả LTB Thoả LTL Không thoả Thoả Không thoả Thoả Giả thiết m Tính h Giả thiết m Giả thiết m Tính h Tính h Không thoả Thoả Không thoả Không thoả Giả thiết lại m Giả thiết lại m Chọn và bố trí thép Lưu đồ tính toán cốt thép đối xứng cột chịu nén lệch tâm Trong lưu đồ trên: e – khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc lệch tâm đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo, e = ηe0 + 0.5h – a; e’ – khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc lệch tâm đến trọng tâm của cốt thép chịu nén, e’= ηe0 - 0.5h + a’; Độ lệch tâm tính toán: e0 = e01 + e0nn; Độ lệch tâm do lực: e01 = M/N; Độ lệch tâm ngẫu nhiên e0nn không nhỏ hơn h/25 và 2 cm đối với cột và tấm có chiều dày từ 25 cm trở lên. Kết quả tính tốn thép cột 3-A Tầng N Mx My b h Fax Fay Chọn Thép µ Kiểm tra T T.m T.m cm cm cm2 cm2 x y % Hầm-2 -276,23 0,02 -14,28 55 55 14,30 3,14 5Þ20 2Þ20 1,27 Thỏa 3 - 5 -181,67 1,44 -6,24 45 45 10,84 2,54 5Þ18 2Þ18 1,32 Thỏa 6 - 9 -80,11 1,13 -3,45 40 40 8,80 2,01 5Þ16 2Þ16 1,54 Thỏa Kết quả tính tốn thép cột 3-B Tầng N Mx My b h Fax Fay Chọn Thép µ Kiểm tra T T.m T.m cm cm cm2 cm2 x y % Hầm-2 -341,66 -0,25 -20,96 60 60 21,01 4,91 5Þ25 2Þ25 1,57 Thỏa 3 - 5 -216,78 -2,76 -5,1 50 50 13,40 3,14 5Þ20 2Þ20 1,47 Thỏa 6 - 9 -100,75 -0,98 -3,08 40 40 8,80 2,01 5Þ16 2Þ16 1,54 Thỏa Tầng N Mx My b h Fax Fay Chọn Thép µ Kiểm tra T T.m T.m cm cm cm2 cm2 x y % Hầm-2 -285,17 8,18 18,96 60 60 21,01 4,91 5Þ25 2Þ25 1,57 Thỏa 3 - 5 -182,34 -0,41 5,14 50 50 13,40 3,14 5Þ20 2Þ20 1,47 Thỏa 6 - 9 -85,66 -5,65 0,69 40 40 8,80 2,01 5Þ16 2Þ16 1,54 Thỏa Tầng N Mx My b h Fax Fay Chọn Thép µ Kiểm tra T T.m T.m cm cm cm2 cm2 x y % Hầm-2 -184,68 5,43 11,4 55 55 14,30 3,14 5Þ20 2Þ20 1,27 Thỏa 3 - 5 -118,45 3,49 6,92 45 45 10,84 2,54 5Þ18 2Þ18 1,32 Thỏa 6 - 9 -55,01 1,27 5,33 40 40 8,80 2,01 5Þ16 2Þ16 1,54 Thỏa Kết quả tính tốn thép cột 3-C Kết quả tính tốn thép cột 3-D Tính toán cốt thép dầm Nội lực của dầm được lấy từ kết quả tổ hợp nội lực tại 3 tiết diện nguy hiểm: tiết diện giữa nhịp và tiết diện ở 2 đầu gối. Nếu 2 dầm ở 2 bên cột có nội lực khác nhau thì lấy nội lực của gối lớn nhất để tính cốt thép cho cả dầm. Đối với tiết diện gối, chọn để tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật Chọn a = 6.5 cm Kiểm tra hàm lượng cốt thép Kết quả tính toán được trình bày trong các bảng sau: Kí Hiệu M Q b h a A s A's Chọn Thép μ T.m T cm cm cm cm2 cm2 % D1 3,07 6,52 20 40 5 3,33 0,00 2Þ16+3Þ18 0,48 D1 6,52 6,52 20 40 5 7,74 0,00 2Þ16+3Þ18 1,11 D1 5,26 8,66 20 40 5 6,03 0,00 2Þ16+1Þ16 0,86 D1 8,66 8,66 20 40 5 11,06 0,00 3Þ16+2Þ18 1,58 D1 3,07 6,52 20 40 5 3,33 0,00 2Þ16+3Þ18 0,48 D1 6,52 6,52 20 40 5 7,74 0,00 2Þ16+3Þ18 1,11 D2 0,19 4,22 20 40 5 0,20 0,00 2Þ16+3Þ16 0,03 D2 4,22 4,22 20 40 5 4,70 0,00 2Þ16+3Þ16 0,67 D2 5,09 10,09 20 40 5 5,81 0,00 2Þ16+3Þ16 0,83 D2 10,09 10,09 20 40 5 13,72 0,00 2Þ20+3Þ18 1,96 D2 3,37 7,88 20 40 5 3,69 0,00 2Þ16+3Þ18 0,53 D2 7,88 7,88 20 40 5 9,78 0,00 2Þ16+3Þ18 1,40 D3 0,19 4,24 20 40 5 0,20 0,00 2Þ16+3Þ18 0,03 D3 4,24 4,24 20 40 5 4,73 0,00 2Þ16+3Þ18 0,68 D3 5,12 10,20 20 40 5 5,84 0,00 2Þ16+3Þ18 0,83 D3 10,20 10,20 20 40 5 13,94 0,00 2Þ16+3Þ18 1,99 D3 3,43 8,08 20 40 5 3,75 0,00 2Þ16+3Þ18 0,54 D3 8,08 8,08 20 40 5 10,10 0,00 2Þ16+3Þ18 1,44 D4 0,19 4,23 20 40 5 0,19 0,00 2Þ16+3Þ18 0,03 D4 4,23 4,23 20 40 5 4,72 0,00 2Þ16+3Þ18 0,67 D4 5,11 10,02 20 40 5 5,83 0,00 2Þ16+3Þ18 0,83 D4 10,02 10,02 20 40 5 13,57 0,00 2Þ16+3Þ18 1,94 D4 3,35 7,77 20 40 5 3,66 0,00 2Þ16+3Þ18 0,52 D4 7,77 7,77 20 40 5 9,61 0,00 2Þ16+3Þ18 1,37 D5 0,19 4,21 20 40 5 0,19 0,00 2Þ16+3Þ18 0,03 D5 4,21 4,21 20 40 5 4,69 0,00 2Þ16+3Þ18 0,67 D5 5,14 9,63 20 40 5 5,88 0,00 2Þ16+3Þ18 0,84 D5 9,63 9,63 20 40 5 12,82 0,00 2Þ16+3Þ18 1,83 D5 3,32 7,47 20 40 5 3,62 0,00 2Þ16+3Þ18 0,52 D5 7,47 7,47 20 40 5 9,15 0,00 2Þ16+3Þ18 1,31 D6 0,18 4,45 20 40 5 0,18 0,00 2Þ16+3Þ18 0,03 D6 4,45 4,45 20 40 5 4,99 0,00 2Þ16+3Þ18 0,71 D6 5,25 9,33 20 40 5 6,01 0,00 2Þ16+3Þ18 0,86 D6 9,33 9,33 20 40 5 12,25 0,00 2Þ16+3Þ18 1,75 D6 3,29 7,51 20 40 5 3,59 0,00 2Þ16+3Þ18 0,51 D6 7,51 7,51 20 40 5 9,20 0,00 2Þ16+3Þ18 1,31 D7 0,18 4,46 20 40 5 0,18 0,00 2Þ16+3Þ18 0,03 D7 4,46 4,46 20 40 5 5,01 0,00 2Þ16+3Þ18 0,72 D7 5,25 8,67 20 40 5 6,01 0,00 2Þ16+3Þ18 0,86 D7 8,67 8,67 20 40 5 11,07 0,00 2Þ16+3Þ18 1,58 D7 3,05 6,61 20 40 5 3,32 0,00 2Þ16+3Þ18 0,47 D7 6,61 6,61 20 40 5 7,87 0,00 2Þ16+3Þ18 1,12 D8 0,18 4,41 20 40 5 0,18 0,00 2Þ16+3Þ18 0,03 D8 4,41 4,41 20 40 5 4,95 0,00 2Þ16+3Þ18 0,71 D8 5,15 8,27 20 40 5 5,89 0,00 2Þ16+3Þ18 0,84 D8 8,27 8,27 20 40 5 10,40 0,00 2Þ16+3Þ16 1,49 D8 2,89 5,61 20 40 5 3,12 0,00 2Þ16+3Þ18 0,45 D8 5,61 5,61 20 40 5 6,48 0,00 2Þ16+3Þ18 0,93 D9 0,00 0,00 20 40 5 0,00 0,00 2Þ16+3Þ18 0,00 D9 0,00 0,00 20 40 5 0,00 0,00 2Þ16+3Þ18 0,00 D9 4,16 5,64 20 40 5 4,63 0,00 2Þ16+3Þ18 0,66 D9 5,64 5,64 20 40 5 6,53 0,00 2Þ16+3Þ18 0,93 D9 1,72 3,58 20 40 5 1,82 0,00 2Þ16+3Þ18 0,26 D9 3,58 3,58 20 40 5 3,93 0,00 2Þ16+3Þ18 0,56 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông Lực cắt trên dầm được chọn từ tổ hợp có để tính cốt đai cho dầm Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính, cần phải thoả mãn điều kiện Kiểm tra Kiểm tra Lực cốt đai phải chịu: Chọn cốt đai Khoảng cách tính toán cốt đai: Khoảng cách đai lấy theo cấu tạo Trên đoạn gần gối tựa Trên đoạn giữa dầm Khoảng cách cốt đai được chọn là U = min(Utt, Uct, Umax). Tính toán cốt xiên Với khoảng cách bố trí cốt đai như trên, lực cắt cốt đai gần gối tựa phải chịu: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: Theo [5], trong phạm vi chiều dài 3hd (hd là chiều cao tiết diện bêtông của dầm) kể từ mép cột phải đặt đai dày hơn khu vực giữa dầm. Khoảng cách giữa các đai không lớn hơn giá trị tính toán theo yêu cầu chịu lực cắt, đồng thời phải 0.25hd và không lớn hơn 8 lần đường kính cốt thép dọc. Trong mọi trường hợp khoảng cách này cũng không vượt quá 150mm. Tại khu vực giữa dầm (ngoài phạm vi nói trên), khoảng cách giữa các đai chọn 0.5hd và không lớn hơn 12 lần đường kính cốt thép dọc, đồng thời không vượt quá 300mm. Kết quả tính toán cốt thép dầm dọc trục B –Tầng 2 Kí Hiệu M Q b h a A s A's Thép chọn μ kN.m kN cm cm cm cm2 cm2 % D1 214,00 6,52 30 60 7 16,64 0,00 6Þ20 1,05 D1 186,00 6,52 30 60 7 14,13 0,00 6Þ18 0,89 D1 82,70 8,66 20 40 5 10,41 0,00 5Þ18 1,49 D1 86,40 8,66 20 40 5 11,03 0,00 5Þ18 1,58 D1 86,40 6,52 20 40 5 11,03 0,00 5Þ18 1,58 D1 88,90 6,52 20 40 5 11,46 0,00 5Þ18 1,64