THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG Chọn vật liệu sử dụng Bảng 7 1 Chỉ tiêu cường độ vật liệu bê tông Cấp độ bền Kết cấu sử dụng Bê tông cấp độ bền.
Chương 1: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG 1.1.1 Chọn vật liệu sử dụng Bảng 1: Chỉ tiêu cường độ vật liệu bê tông Cấp độ bền Kết cấu sử dụng − Bê tông cấp độ bền B20: Rb = 11.5MPa = 115daN / cm + Cường độ chịu nén: − Dầm sàn − Cầu thang Rbt = 0.9 MPa = 9daN / cm + Cường độ chịu kéo: − Cột Eb = 27.5 × 10 MPa = 2.75 × 10 daN / cm + Môđun đàn hồi: − Bê tông cấp độ bền B25: Rb = 14.5MPa = 145daN / cm + Cường độ chịu nén: Rbt = 1.05MPa = 10.5daN / cm + Cường độ chịu kéo: Eb = 30 × 103 MPa = × 105 daN / cm + Môđun đàn hồi: − Móng ∗ Các tiêu cường độ tính tốn bê tông dựa theo TCVN 5574 – 2018 Bảng 2: Chỉ tiêu cường độ vật liệu Loại thép − Thép CB240-T: + Cường độ chịu kéo: Rs = 210MPa = 2100daN / cm Rsw = 170MPa = 1700daN / cm Rsc = 210 MPa = 2100daN / cm + Cường độ chịu nén: Es = 20 × 104 MPa = 20 × 105 daN / cm + Môđun đàn hồi: − Thép CB400-V: + Cường độ chịu kéo: Rs = 350 MPa = 3500 daN / cm Rsw = 280 MPa = 2800daN / cm + Cường độ chịu nén: Rsc = 350 MPa = 3500daN / cm Môđun đàn hồi: Es = 20 × 104 MPa = 20 × 105 daN / cm ∗ Các tiêu cường độ tính tốn bê tơng dựa theo bảng 13,14 TCVN 5574 – 2018 1.1.2 Phân tích kết cấu khung ∗ Cấu tạo phân tích mặt bằng: − Tải trọng tác dụng lên khung gồm có tĩnh tải, hoạt tải sử dụng hoạt tải gió Khung phân tích phầm mềm SAP Tìm nội lực cho tất phần tử sau lấy kết tiến hành tính tốn thiết kế dầm, cột cho khung ∗ Cấu tạo phân tích mặt đứng: − Khung cơng trình khung bê tơng cốt thép đổ tồn khối − Khung có phận cột dầm khung chịu lực Liên kết cột móng liên kết ngàm, nút khung nút cứng − Khung chịu tải trọng thẳng đứng (tải trọng cơng trình, hoạt tải sử dụng) tải trọng ngang (tải trọng gió) − Kết cấu khung hệ bất biến hình, kết cấu quan trọng cơng trình chống đở, tiếp nhận tải trọng từ sàn và phận khác cơng trình truyền xuống móng 1.2 MƠ HÌNH HĨA CƠNG TRÌNH TRONG SAP − Cột, dầm mơ tả thành phần tử (frame) − Sàn, lõi thang máy mô tả thành phần tử (shell) − Nội lực khung không phụ thuộc vào sơ đồ tính, tải trọng mà cịn phụ thuộc vào độ cứng cấu kiện khung Cho nên để tính tốn nội lực khung ta phải chọn sơ tiết diện cấu kiện trước 1.3 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN KHUNG 1.3.1 Chọn sơ tiết diện dầm − Chọn sơ kích thước dầm chính: + Chiều cao tiết diện dầm: 1 h = ÷ ÷× L 16 (L – nhịp dầm) + Bề rộng tiết diện dầm: 1 1 b = ữ ữì h Bng 3: Xác định sơ tiết diện dầm Chọn kích thước Chiều dài nhịp dầm (m) Tính sơ chiều cao dầm h (cm) 6.0 ÷ 75 37.5 50 20 ÷ 37.5 18.75 30 20 Chiều cao dầm hd ( cm ) Bề rộng dầm bd ( cm ) 1.3.2 Chọn sơ tiết diện cột: Tiết diện cột thay đổi sau tầng Chọn sơ kích thước tiết diện cột theo công thức sau: N F= Rb k Trong đó: • Rb: cấp độ bền chịu nén bê tông B20: Rb = 11.5 MPa= 115 daN/cm2 • k – hệ số xét đến ảnh hưởng moment cấu kiện chịu nén lệch tâm Chọn k = 1.2 N: tổng lực dọc tác dụng lên cột, chưa giải kết cấu nên chưa biết xác lực dọc nên ta tính sơ tải tác dụng lên sàn, dầm truyền vào cột theo ngun tắc chia đơi N=α×n×q× L1 × L2 Trong đó: L1, L2: kích thước truyền tải tác dụng lên cột theo phương q: 1.1 – 1.3 T/m2 n: số tầng truyền tải α =1.1-1.25 Lưu ý: − Tiết diện cột tính tiết diện cột tầng gần móng nhất, ta tính dồn tải tầng đến chân cột, sau ta giảm tiết diện cột theo tầng, tầng giảm 5cm 10cm − Để đơn giản thiết kế cột có diện tích truyền tải gần có kích thước − Bởi bước tính sơ để có tiết diện nhập vào chương trình giải kết cấu nên độ xác chưa cao, sau giải kết cấu xong ta có lực dọc xác cột, tiến hành tính thép điều chỉnh tiết diện (cho phù hợp hàm lượng) →sau nhập lại tiết diện vào chương trình giải kết cấu, tính lại thép đến thỏa Thơng thường mức độ chênh lệch tiết diện ít, nên khơng cần phải giải lại kết cấu sai số khơng lớn Hình 1: Sơ đồ truyền tải vào cột Tiết diện cột b, h nên chọn theo tỷ lệ h = (1 ÷ 3)b Cơng trình dạng mặt vng, độ lệch tâm nên chọn tiết diện vuông h = b, dạng mặt chữ nhật chênh lệch nhịp theo phương nhiều (lệch tâm nhiều) nên chọn tiết diện chữ nhật h/b không nên vượt lần làm cho cột có độ mảnh ngang lớn Cột : tính đại diện cột tầng 1, trục C11 Hình 2: Sơ đồ truyền tải cột giữa C6 Tổng lực dọc tác dụng lên cột N=α×n×q× L1 × L2 =1.1×7×1.1×2.9×6 = 147.378 T = 147378 daN Tiết diện cột chọn sơ bộ: F= N 147378 k= x1.2=1538 cm2 Rb 115 Vậy chọn tiết diện cột bxh= 40x50 cm, có tiết diện F=2000 cm2 Cột biên : tính đại diện cột biên tầng 1, trục 2A: Chọn tiết diện sơ cho cột biên 2/3 cột 2 F biên = Fgiữa = ×1538 = 1025 cm 3 Vậy chọn tiết diện cột biên bxh= 40x40cm, có tiết diện F=1600 cm2 Bảng 4: Kết chọn sơ cột khung Loại cột Cột Cột biên Phần tử b(cm) h(cm) Cột tầng 1,2 40 50 Cột tầng 3,4 35 40 Cột tầng 5,6 30 30 Cột tầng 7,8 25 25 Cột tầng 1,2 40 40 Cột tầng 3,4 35 35 Cột tầng 5,6 30 30 Cột tầng 7,8 25 25 1.3.3 Xác định tải trọng tính tốn − Tải trọng tác động lên kết cấu xác định dựa theo TCVN 2737 – 1995 : Tiêu chuẩn tải trọng tác động, bao gồm phần sau : + Tải trọng đứng : tĩnh tải tác dụng lên sàn lớp cấu tạo nên sàn hoạt tải sử dụng sàn + Tải trọng ngang : chủ yếu tải trọng gió a) Tĩnh tải: Trọng lượng thân phần tử khung: Loại sàn Sàn tầng STT Cấu tạo Độ dày (m) Trọng Hệ số lượng vượt (daN/m ) tải Gạch Granit 600x600 0.01 2800 1.1 30.8 Lớp vữa lót B5 0.02 1600 1.3 41.6 Sàn BTCT (Bê tông B20) 0.12 2500 1.1 - Vữa trát trần B5 0.015 1600 1.3 31.2 Tổng tĩnh tải G Sàn vệ sinh Tải trọng tính tốn (daN/m2) 103.6 Gạch Granit 300x300 0.01 2800 1.1 30.8 Lớp vữa lót B5 0.02 1600 1.3 41.6 Lớp vữa tạo dốc B5 0.02 1600 1.3 41.6 Bê tông gạch vỡ 0.12 1600 1.3 208 Sàn BTCT (Bê tông B20) 0.12 2500 1.1 - Vữa trát trần B5 0.015 1600 1.3 31.2 Tổng tĩnh tải G 353.2 Bảng 5: Tĩnh tải tác dụng lên sàn Cấu tạo Độ dày (m) Trọng lượng (daN/m3) Hệ số vượt tải Tải trọng tính tốn (daN/m2) Gạch tàu 300x300 0.02 1600 1.3 41.6 Lớp vữa XM bảo vệ B5 0.02 1600 1.3 41.6 Loại sàn STT Sàn mái Bê tông đá mi B7.5 0.03 1600 1.3 62.4 Gạch chống nóng chử U 0.08 720 1.2 69.1 Lớp vữa XM B5 0.02 1600 1.3 41.6 Sàn BTCT (Bê tông B20) 0.12 2500 1.1 - Vữa trát trần B5 0.015 1600 1.3 31.2 Tổng tĩnh tải G Sàn sê nô 218.4 Lớp vữa XM B5 0.02 1600 1.3 41.6 Lớp vữa XM tạo dốc B5 0.02 1600 1.3 41.6 0.12 2500 1.1 - 0.015 1600 1.3 31.2 Sàn BTCT (Bê tông B20) Vữa trát trần B5 Tổng tĩnh tải G 114.4 Tải trọng tường xây dầm: - Tường bao che đặt trực tiếp dầm tĩnh tải tác dụng vào khung dạng phân bố đều: gt = nt ×γt×(ht – hd) (kg/m) Trong đó: nt: hệ số vượt tải (n = 1.1) γt: khối lượng 1m2 tường tường dày 200mm, tải trọng 330 (kg /m2) tường dày 100mm, tải trọng 180 (kg /m2) ht,hd : chiều cao tường chiều cao dầm (m) Bảng 6: Bảng tính toán tải trọng tường Vị trí Chiều cao tầng (m) Chiều cao tường (ht – hd) (m) Chiều dày tường (m) Tải tiêu chuẩn (daN/m2) Tải trọng tường gt (daN/m) Tầng 1-7 3.6 3.1 0.2 330 1125 3.1 0.1 180 Tải trọng thang bộ: lấy phản lực gối kết cấu vế thang 614 3.6 Cầu thang giải tính tốn “Chương 3: Thiết kế kết cấu cầu thang”, tải trọng từ thang truyền vào hệ khung Bằng phần mềm Etabs 18.1 ta lấy phản lực từ thang cầu thang làm lực tác dụng lên hệ khung: lực tập trung lên cột khung (do thang truyền vào dầm chiếu nghỉ, từ dầm chiếu nghỉ truyền vào cột), lực phân bố lên dầm sàn (do thang truyền vào dầm chiếu đến – dầm sàn, ta quy lực phân bố đều) Cụ thể: Ta nhập vào cột với giá trị phản lực gối dầm thang: R1=8842.26 daN, R2=8452.7 daN Tại dầm sàn ta lấy giá trị phản lực thang gối quy đểu dầm sàn với giá trị: VT1= VT3= 1751.58 daN đoạn dầm 1.9m P= 1751.19 = 1167.46 daN /m 1.5 Tải trọng bể nước mái truyền vào: L Bồn nước mái 20000L cộng thêm phụ kiện hoạt tải sửa chữa 500kg đặt ô sàn mái trục E, F, 1, quy thành tải tác dụng vào sàn để nhập vào khung: 20000 =556 daN /m2 6×6 Tải thang máy: Hình 3: Thông số kỹ thuật thang máy Theo bảng kỹ thuật thang máy, chọn thang máy có mã hiệu P18-C060 với tải trọng 1250 daN, phản lực R1= 8450 daN, R2= 5600 daN, R3= 10150 daN, R4=8300 daN Để đơn giản ta tính gán tải tập trung nút đỉnh cột đáy cột thang máy Tại đỉnh cột thang máy: P= R1+R2 8450+5600 = =3152.5 daN 4 Tại chân cột thang máy: b) Hoạt tải Hoạt tải tác dụng lên sàn F= R3+R4 10150+8300 = = 4612.5 daN 4 ... gió Khung phân tích phầm mềm SAP Tìm nội lực cho tất phần tử sau lấy kết tiến hành tính tốn thiết kế dầm, cột cho khung ∗ Cấu tạo phân tích mặt đứng: − Khung cơng trình khung b? ? tơng cốt thép. .. tạo dốc B5 0.02 1600 1.3 41.6 B? ? tông gạch vỡ 0.12 1600 1.3 208 Sàn BTCT (B? ? tông B2 0) 0.12 2500 1.1 - Vữa trát trần B5 0.015 1600 1.3 31.2 Tổng tĩnh tải G 353.2 B? ??ng 5: Tĩnh tải tác dụng lên... vữa XM B5 0.02 1600 1.3 41.6 Sàn BTCT (B? ? tông B2 0) 0.12 2500 1.1 - Vữa trát trần B5 0.015 1600 1.3 31.2 Tổng tĩnh tải G Sàn sê nô 218.4 Lớp vữa XM B5 0.02 1600 1.3 41.6 Lớp vữa XM tạo dốc B5 0.02