Tinh toan cau thang bo tang dien hinh 203036

I CHUẩN Bị Số LIệU TíNH TOáN I.1 Chọn phơng án kết cấu cho công trình Mặt kiến trúc có hình bát giác đối xứng theo hai phơng công trình chịu lực theo hai phơng gần nh Chiều cao công trình lớn tải trọng ngang lớn, kết cấu chịu tải trọng ngang tốt sử dụng hệ vách lõi Kết hợp với hệ thống thang máy thang đối xứng tập trung khu vực công trình nên ta chọn hệ kết cấu khung vách lõi kết hợp Đặc điểm công trình nhà tiêu chuẩn cao nhịp lớn, sử dụng kết cấu hệ sàn dầm kích thớc dầm lớn làm xấu kiến trúc công trình Mặt khác với hệ thống tờng ngăn linh hoạt việc bố trí hệ dầm gặp nhiều khó khăn Vì giải pháp tốt cho kết cấu sàn chọn hệ sàn không dầm, có hệ thống dầm bo nối cột biên với hệ dầm vị trí ô cầu thang để đỡ thang Vì công trình làm việc theo hai phơng nh nên cột đợc chọn có tiết diện vuông không thay đổi tiết diện theo chiều cao tầng Công trình có chiều cao lớn nên tải trọng chân cột lớn , điều kiện địa chất khu vực xây dựng không tốt nên ta chọn giải pháp móng cho công trình cọc nhồi I.2 Chọn vật liệu cho công trình Hệ kết cấu sàn hệ sàn phẳng nhịp lớn nên lực cắt đầu cột lớn phải dùng bê tông mác cao Chọn bê tông mác 350 cho cột - dầm - sàn - vách - cầu thang Cốt thép dầm - sàn chọn thép < 10 nhóm AI,  10 nhãm AII Cèt thÐp cét - v¸ch  < 25 nhãm AII ,   25 nhãm AIII, cốt đai nhóm AI I.3 Xác định tải trọng tác động lên công trình I.3.1 Tĩnh tải Trong phần tĩnh tải cha kể đến trọng lợng thân kết cấu chịu lực sử dụng chơng trình Sap 2000 để tính toán nội lực kể đến trọng lợng thân cách sử dụng hệ số selfweight a Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng : Lớp gạch lát dày cm = 1,8 t/m3 : g1 = n1 h1 1 = 1,1 0,01 1,8 = 0,02 t/m2 Líp vữa lát dày cm = 1,8 t/m3 : g2 = n2 h2 2 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m2 Lớp trát trần dày cm  = 1,8 t/m3 : g3 = n3 h3 3 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m2 Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn lµ : g = g1 + g2 + g3 = 0,02 + 0,047 + 0,047 = 0,114 t/m2 b Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng điển hình ( từ tầng đến tầng 16 ) : Lớp gạch lát dày cm = 1,8 t/m3 : g1 = n1 h1 1 = 1,1 0,01 1,8 = 0,02 t/m2 Lớp vữa lát dày cm  = 1,8 t/m3 : g2 = n2 h2 2 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m2 Lớp trát trần dày cm = 1,8 t/m3 : g3 = n3 h3 3 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m2 Têng gạch qui phân bố sàn theo công thøc : - ThuyÕt minh kÕt cÊu g4 = G ∑F G : Tæng träng lợng tờng sàn F : Tổng diện tích sàn , lÊy b»ng 788 m2 G = n4 h  ( 0,11 l1 + 0,22 l2 ) n4 : hệ số vợt tải, lấy 1,1 h : chiÒu cao têng, lÊy b»ng 3,08 m : trọng lợng riêng, lấy 1,8 t/m3 l1 : tỉng chiỊu dµi têng 110, lÊy b»ng 190 m l2 : tỉng chiỊu dµi têng 220, lÊy b»ng 100 m G = 1,1 3,08 1,8 ( 0,11 190 + 0,22 100 ) = 261,6 t 261,6 g4 = 788 = 0,332 t/m2 Tæng tÜnh tải tác dụng lên sàn : g = g1 + g2 + g3 + g4 = 0,02 + 0,047 + 0,047 + 0,332 = 0,446 t/m2 c TÜnh tải tác dụng lên sàn tầng thợng : Hai lớp gạch nem dày cm, = 1,8 t/m3 : g1 = n1 h1 1 = 1,2 0,05 1,8 = 0,108 t/m2 Lớp bê tông lới thép dày tạo dốc 2% dày trung bình 10 cm,  = 2,5 t/m3 : g2 = n2 h2 2 = 1,3 0,1 2,5 = 0,325 t/m2 Lớp trát trần dày cm = 1,8 t/m3 : g3 = n3 h3 3 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m2 Tæng tĩnh tải tác dụng lên sàn : g = g1 + g2 + g3 = 0,108 + 0,325 + 0,047 = 0,48 t/m2 d Tĩnh tải tác dụng lên mái tum : Hai lớp gạch nem dày cm,  = 1,8 t/m3 : g1 = n1 h1 1 = 1,2 0,05 1,8 = 0,108 t/m2 Lớp bê tông lới thép dày tạo dốc 2% dày trung bình 10 cm, = 2,5 t/m3 : g2 = n2 h2 2 = 1,3 0,1 2,5 = 0,325 t/m2 Lớp trát trần dµy cm  = 1,8 t/m3 : g3 = n3 h3 3 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m2 Tổng tĩnh tải tác dụng lên sµn lµ : g = g1 + g2 + g3 = 0,108 + 0,325 + 0,047 = 0,48 t/m2 e Tĩnh tải bể nớc mái : Bể nớc m¸i cao m  qtt = n = t/m2 f Tĩnh tải tác dụng lên dầm bo : Tờng gạch dày 22 cm cao 3,08 m : g = n h  1,1 3,08 0,22 1,8 = 1,34 t/m I.3.2 Hoạt tải sử dụng (lấy theo TCVN 2737 1995) a Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng : Tầng đợc sử dụng làm nơi bán hµng, lÊy qtc = 400 kG/m2 = 0,4 t/m2  qtt = n qtc = 1,2 0,4 = 0,48 t/m2 b Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng điển hình ( từ tầng đến tầng 16 ) : - ThuyÕt minh kÕt cÊu Trên tầng diện tích chủ yếu hộ nên lấy chung cho sàn : qtc = 150kG/m2 = 0,15 t/m2  qtt = n qtc = 1,3 0,15 = 0,195 t/m2 Trên ban công lấy qtc = 400kG/m2 = 0,4 t/m2  qtt = n qtc = 1,2 0,4 = 0,48 t/m2 c Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng thợng : Tầng thợng phần mái dùng để nghỉ ngơi, lấy qtc = 150 kG/m2 = 0,15 t/m2  qtt = n qtc = 1,3 0,15 = 0,195 t/m2 d Ho¹t tải tác dụng lên mái tum : Với mái không sư dơng lÊy qtc = 75kG/m2 = 0,075 t/m2  qtt = n qtc = 1,3 0,075 = 0,0975 t/m2 I.3.3.T¶i träng giã a T¶i träng giã tĩnh : Vì công trình có mặt phức tạp, nên xác định hệ số khí động cho mặt công trình mà xác định thành phần hệ số cản diện ứng với diện tích hình chiếu công trình lên mặt phẳng vuông góc với hớng gió Để xác định hệ số cản diện, công trình đợc coi nh hình lăng trụ có mặt hình bát giác Khi thành phần tĩnh áp lực gió tác dụng lên công trình đơn vị diện tích hình chiếu công trình lên mặt phẳng vuông góc với híng giã lµ : W = n W0 k c W0 : Gía trị áp lực gió phụ thuộc vào vùng lănh thổ địa hình, công trình xây dựng Hà Nội lấy W0 = 95 kG/m2 = 0,095 t/m2 n : Hệ số vợt tải lấy 1,2 k : Hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao c : Hệ số cản diện, xác định nh sau : c = k1 c  c phơ thc vµo hƯ sè Reynold ( Re ) √W k(h ).γ 105 Re = 0,88 d d : đờng kính đờng tròn ngoại tiếp mặt công trình, d = 36,4 m k(h) : hệ số thay đổi áp lực gió đỉnh công trình , h = 60 m k(60) = 1,38  : hƯ sè ®é tin cËy , lÊy b»ng 1,2 95.1,38.1,2.10 Re = 0,88 36,4 Re > 105  c = 1,5 HƯ sè k1 phơ thc vµo hƯ sè e √ = 402 105 h 60 e = b = 32 = 3,75 <  k1 = 0,6 c = 0,6 1,5 = 0,9 Tải trọng gió tĩnh đợc qui lực tập trung tác dụng sàn tầng theo công thức : TtÜnh = A W = A n W0 k c A : diƯn tÝch mỈt đón gió phần công trình Z(m ) 3.6 K W(t/m2) A(m2) TtÜnh( t ) 0.82 0.084132 122.47 10.304 - ThuyÕt minh kÕt cÊu 6.9 10.2 13.5 16.8 20.1 23.4 26.7 30 33.3 36.6 39.9 43.2 46.5 49.8 53.1 0.90 1.04 1.1 1.13 1.15 1.19 1.22 1.23 1.26 1.28 1.29 1.32 1.34 1.35 0.09275 117.15 10.866 0.1026 0.10753 117.15 117.15 12.02 12.597 0.11286 0.115938 0.118708 117.15 117.15 117.15 13.22 13.582 13.907 0.1224 117.15 14.34 0.1252 0.127 117.15 117.15 14.667 14.878 0.12948 117.15 15.168 0.131328 0.133174 0.13564 117.15 117.15 15.385 15.60 117.15 15.89 0.13748 0.1387 117.15 117.15 16.106 16.25 T¶i träng giã tÜnh tác dụng vào phần mái tum bể nớc đợc qui lực tập trung đặt mái tum với gÝa trÞ : StÜnh = Abn n W0 k ( chót + c®Èy ) Atum : diện tích mặt đón gió mái tum , Abn=100m2 k : hệ số độ cao đỉnh mái tum, k = k(60) = 1,38 chót : hƯ sè khÝ ®éng phần gió hút, chút = 0,6 cđẩy : hệ số khí động phần gió đẩy, cđẩy = 0,8 n : hệ số vợt tải, 1,2 Stĩnh=100.1,2.0,095.1,38(0,6+0,8)=22,0248t b Tải trọng gió động : tính tải trọng gió động, ta phải tìm dạng dao động riêng Sử dụng chơng trình Sap 2000 để tính dao động, sơ đồ làm việc đợc khai báo Sap gần giống với sơ đồ làm việc thực tế công trình Sau chạy chơng trình Sap với 17 dạng dao động riêng ta đợc tần số ứng với dạng dao động riêng công trình nh sau: Dạng dao động Tần số (Hz) Dạng 0.666343 Dạng 0.936505 Dạng 0.94244 Theo tiêu chuẩn TCVN 2737 - 1995, công trình có s dạng dao động riêng nhỏ giá trị giới hạn fL phải tính gió động với s dạng dao động riêng Với công trình bê tông cốt thÐp vµ víi vïng tÝnh giã ë Hµ Néi ta cã f L = 1,3 Hz Nh vËy ta ph¶i tính gió động với dạng dao động Do nhà nhiều tầng có độ cứng, khối lợng bề mặt đón gió không đổi theo chiều cao nên giá trị tiêu chuẩn thành phần gió động ®é cao z ®ỵc tÝnh nh sau : z WP = 1,4 h .Wph Wph :giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió độ cao h đỉnh công trình, xác định theo công thức sau: - ThuyÕt minh kÕt cÊu Wph =Wh.. Wh:giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió đỉnh công trình, xem nh mái tum : hệ số động lực, tra bảng theo hệ số phụ thuộc vào áp lực gió W0 tần số dao động riêng W 940 f i = W0 : ¸p lực gió Hà Nội, 950 N/m : hệ số độ tin cậy tải trọng gió, 1,2 fi : tần số giao động dạng dao động riêng thứ I Dạng dao động Dạng Dạng Dạng Tần số(Hz) 0.666343 0.936505 0.94244 0.0539 0.03835 0.038  1,55 1.45 1.45  : hÖ sè tơng quan không gian áp lực động tải trọng gió, phụ thuộc vào tham số Với công trình có bề mặt xét vuông góc với phơng gío bằngbề rộng mặt đón gío, 35,5 m chiều cao công trình, 60 m tra bảng theo đợc giá trị 0,66375 Ta thấy thành phần động gió tỉ lệ thuận với nên ta chọn giá trị lớn để tính Cụ thể ta chọn =1,55 để tính toán Wph =Wh.. = 0,1387.1,55.0,666375 = 0,142696 Thành phần động tải trọng gió đợc qui lực tập trung đặt vị trí tải trọng gió tĩnh theo công thức : Tđộng = n Wp A Vậy tải trọng gió tác dụng lên công trình theo phơng tổng tải trọng gió động tải trọng gió tĩnh theo phơng T = Ttĩnh + Tđộng - ThuyÕt minh kÕt cÊu Đô cao (m) 3.600 6.900 10.200 13.500 16.800 20.100 23.400 26.700 30.000 33.300 36.600 39.900 43.200 46.500 49.800 53.100 Theo ph ¬ng X Wp(t/m2) T®( t ) TtÜnh( t ) 0.021 3.084 10.304 0.040 5.654 10.866 0.059 8.358 12.020 0.079 11.062 12.597 0.098 13.766 13.220 0.117 16.470 13.582 0.136 19.174 13.907 0.156 21.878 14.340 0.175 24.582 14.667 0.194 27.286 14.878 0.213 29.990 15.168 0.233 32.694 15.385 0.252 35.398 15.600 0.271 38.102 15.890 0.290 40.806 16.106 0.310 43.510 16.250 T( t ) 13.388 16.520 20.378 23.659 26.986 30.052 33.081 36.218 39.249 42.164 45.158 48.079 50.998 53.992 56.912 59.760 Sơ đồ tải trọng gió đợc cho hình vẽ sau : I.3.4 Tải trọng ®éng ®Êt Theo TCXD 198 - 1997, chu k× dạng dao động T > 0,4 s tải trọng động đất đợc tính với dạng dao động riêng Để tính tải trọng động đất ta chia công trình thành r phần theo chiều cao phần có trọng lợng Qk với công trình lấy Qk = 700 t Tải trọng động đất tác dụng lên tầng thứ k theo dạng dao động thứ i đợc xác định theo công thức : Fki = Cki Qk Cki : Hệ số địa chấn ứng với tầng thứ k dạng dao động thø i : Cki = K0 K1 K2 Ki ki K0 : Lấy gía trị 0,1 ; 0,2 ; 0,4 ứng với cấp động đất , , với công trình lấy K0 = 0,1 ứng với động đất cấp - ThuyÕt minh kÕt cÊu K1 : HƯ sè xÐt tíi møc h háng cho phÐp cđa nhµ ( K1 = 0,12 - ) công trình lấy K1 = 0,25 K2 : Hệ số xét tới giải pháp kết cấu ( K2 = 0,5 - 1,5 ) lÊy b»ng 1,2 KHÖ sè gi¶m chÊn ( K = - 1,5 ) lÊy K = i : HƯ sè ®éng lùc ứng với dạng dao động thứ i Với công trình đợc xây dựng đất loại (cát, sét loại khác) lấy : i = 1,5 Ti thoả mÃn điều kiện 0,8 i 1,5 Dạng 1: 1= T =0,9995 >0,8 nên lấy 1=0,9995 1,5 -D¹ng 2:  = T =1,40475 >0,8 nên lấy =1,40475 2 1,5 -Dạng 3: 3= T =1,41366 >0,8 nªn lÊy 3=1,41366 r ∑ Qk x ki k =1 r ∑ Qk x ki ki = xki k=1 xki : ChuyÓn vị ngang phần thứ k theo dạng dao động thứ i Công trình đợc chia thành 18 phần theo chiều cao có khối lợng gần nh nên ta cã : r ∑ x ki k =1 r ∑.x ki = xki k=1 ki T¶i träng động đất đợc tính toán bảng sau - ThuyÕt minh kÕt cÊu ChuyÓn vị điểm sàn tầng đến sàn tầng 18 joint Chuyển vị dạng1 Chuyển vị dạng Chuyển vị dạng 2590 0.1408 -0.0000486 -0.000032 1257 0.128 -0.001263 -0.0000118 1346 0.128 -0.003183 -0.0000249 1435 0.128 -0.005582 -0.0000282 1524 0.128 -0.008339 -0.000027 1613 0.128 -0.011352 -0.000023 1702 0.128 -0.014536 -0.000018 1791 0.128 -0.017819 -0.0000112 1880 0.128 -0.021138 -0.0000037 1969 0.128 -0.024437 0.0000037 2058 0.128 -0.027673 -0.0000107 2147 0.128 -0.030806 0.0000167 2236 0.128 -0.033809 0.0000212 2325 0.128 -0.036661 0.0000236 2414 0.128 -0.039353 0.0000236 2503 0.128 -0.041885 0.000023 2758 0.1408 -0.044268 0.0000124 2649 0.069 -0.047141 0.000000888 Bảng tính toán tải trọng động đất cho dạng dao động thứ Tầng (k) Xk1 Xk12 k1 Ck1 Fk1( t ) 0.1408 0.01982464 1.10176852 0.033036529 23.1256 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 10 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 11 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 12 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 13 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 14 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 15 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 16 0.128 0.016384 1.001607746 0.030033208 21.0232 17 0.1408 0.01982464 1.10176852 0.033036529 23.1256 18 0.069 0.004761 0.539929175 0.016189776 11.3328 Tæng 2.2706 0.29017028 - ThuyÕt minh kÕt cÊu B¶ng tính toán tải trọng động đất cho dạng dao động thø TÇng (k) Xk2 Xk22 k2 Ck2 Fk2( t ) -0.0000486 2.36196E-09 0.001473357 6.2091E-05 0.04346 -0.001263 1.59517E-06 0.038289103 0.001613599 1.12952 -0.003183 1.01315E-05 0.096495816 0.004066575 2.8466 -0.005582 3.11587E-05 0.16922389 0.007131518 4.99206 -0.008339 6.95389E-05 0.252805092 0.010653839 7.45769 -0.011352 0.000128868 0.344147188 0.014503223 10.1523 -0.014536 0.000211295 0.440673319 0.018571075 12.9998 -0.017819 0.000317517 0.540200735 0.022765409 15.9358 -0.021138 0.000446815 0.640819526 0.027005737 18.904 10 -0.024437 0.000597167 0.740831997 0.031220512 21.8544 11 -0.027673 0.000765795 0.83893456 0.0353548 24.7484 12 -0.030806 0.00094901 0.933914576 0.039357495 27.5502 13 -0.033809 0.001143048 1.024953512 0.043194103 30.2359 14 -0.036661 0.001344029 1.111414733 0.046837795 32.7865 15 -0.039353 0.001548659 1.193025395 0.050277073 35.194 16 -0.041885 0.001754353 1.269785497 0.053511935 37.4584 17 -0.044268 1.342028516 Bảng tính toán0.001959656 tải trọng động đất cho dạng dao0.056556437 ®éng thø 39.5895 18 -0.047141 0.002222274 1.429126372 0.060226958 42.1589 TÇng (k) Xk3 Xk32 k3 Ck3 Fk3( t ) Tỉng -0.4092936 0.013500912 -0.000032 1.024E-09 0.301022 0.01276627 8.936388831 -0.0000118 1.3924E-10 0.111002 0.004707562 3.295293381 -0.0000249 6.2001E-10 0.234233 0.009933754 6.953627559 -0.0000282 7.9524E-10 0.265275 0.011250275 7.875192657 -0.000027 7.29E-10 0.253987 0.01077154 7.540078076 -0.000023 5.29E-10 0.216359 0.009175756 6.423029472 -0.000018 3.24E-10 0.169325 0.007181027 5.026718717 -0.0000112 1.2544E-10 0.105358 0.004468194 3.127736091 -0.0000037 1.369E-11 0.034806 0.0014761 1.033269959 10 0.0000037 1.369E-11 -0.03481 -0.0014761 -1.03326996 11 -0.0000107 1.1449E-10 0.100654 0.004268721 2.988105015 12 0.0000167 2.7889E-10 -0.1571 -0.006662397 -4.66367792 13 0.0000212 4.4944E-10 -0.19943 -0.008457654 -5.9203576 14 0.0000236 5.5696E-10 -0.222 -0.009415124 -6.59058676 15 0.0000236 5.5696E-10 -0.222 -0.009415124 -6.59058676 16 0.000023 5.29E-10 -0.21636 -0.009175756 -6.42302947 17 0.0000124 1.5376E-10 -0.11665 -0.00494693 -3.46285067 18 0.000000888 7.88544E-13 -0.00835 -0.000354264 -0.24798479 Tỉng -0.000065412 6.9536E-09 I.4 Tỉ hỵp néi lùc Sau tính toán nội lực chơng trình Sap 2000 với trờng hợp tải trọng ta tiến hành tổ hợp nội lực Nội lực động đất với dạng dao động riêng đợc lấy nh sau : - ThuyÕt minh kÕt cÊu √ N 12+ N 22+ N 32 N= Trong ®ã : N1 , N2 , N3 : Néi lùc øng với dạng dao động riêng Tổ hợp bao gồm tĩnh tải cộng với hoạt tải gây nội lực nguy hiểm Tổ hợp gồm tĩnh tải cộng với 0,9 hoạt tải Tổ hợp đặc biệt gồm 0,9 tĩnh tải cộng với 0,8 hoạt tải dài hạn cộng với tải trọng đậc biệt (trong trờng hợp tải trọng đặc biệt tải trọng động đất) Tải trọng gió không đợc tính đến tổ hợp đặc biệt ®éng ®Êt Víi néi lùc cđa t¶i träng ®éng ®Êt đợc tính nh trình tổ hợp phải lấy dấu cho nội lực tổ hợp đợc nguy hiểm I.5 Lựa chọn sơ kích thớc tiết diện I.5.1 Chọn chiều dày sàn Theo tiêu chuẩn ACI chọn chiều dày không dầm theo c«ng thøc : 7000 ln =218 ,75 mm hb = 32ữ35 = 32 Chọn chiều dày hb = 220 mm I.5.2 Chän tiÕt diƯn dÇm a Các dầm bo : Chọn bề rộng tiết diện dầm chiều dày tờng chung cho dầm bo 220 mm Chọn chiều cao dầm theo công thức : 1 hd =( ÷ )l n 12 Víi ln nhịp tính toán dầm, lấy gần khoảng cách hai tâm vách biên nhà ln = 7000 mm hd = 1 l n = 7000 12 12  583mm KÕt hỵp víi yêu cầu kiến trúc, chọn hd = 700 mm cho dầm bo b Các dầm liên kết vách cầu thang với lõi thang máy : Chọn bề rộng dÇm bd = 200 mm 1 l n= 3200 12 hd = 12 = 266,66 mm Chän chiÒu cao dÇm hd = 300 mm I.5.3 Chän tiÕt diƯn cột a Xác định sơ tải trọng tác dụng lên sàn : - Tĩnh tải : Lớp gạch lát dày cm = 1,8 t/m3 : g1 = n1 h1 1 = 1,1 0,01 1,8 = 0,02 t/m2 Lớp vữa lát dày cm  = 1,8 t/m3 : - ThuyÕt minh kÕt cÊu 10