CHƯƠNG 5: KHUNG KHÔNG GIAN ( ĐỒÁNTỐT NGHIỆP)

CHƯƠNG 5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG – TRỤC 55.1.. Trình tự tính tốn  Xác định các trường hợp tải trọng tác động lên công trình.. Kích thước tiết di

CHƯƠNG 5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG – TRỤC 5

5.1 Trình tự tính tốn

 Xác định các trường hợp tải trọng tác động lên công trình

 Giải bài toán trong miền đàn hồi theo phương pháp phần tử hữu hạn bằngchương trình ETABS Version 9.7 Xác định nội lực tương ứng với các trườnghợp tải trọng

 Tổ hợp nội lực công trình theo TCVN 2737:1995 và TCVN 198, Tính toán vàbố trí thép cho cột, dầm trục 5

5.2 Hệ chịu lực của cơng trình

Hình 5.1: Sơ đồ hệ chịu lực của công trình

5.2.1 Sàn

.ms - số sàn phía trên tiết diện đang xét;

.q - tải trọng tương đương tính trên 1m2 mặt sàn gồm tải trọng thườngxuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng bản thân dầm,tường, cột phân bố đều trên sàn

.kt - hệ số xét đến ảnh hưởng của momen uốn, độ mảnh của cột, hàmlượng cốt thép hệ số này phụ thuộc vào kinh nghiệm thiết kế.Lấy k = 1.5 đối với cột góc; k =1.3 đối với cột bên và k = 1.1 đốivới cột giữa

Tính toán cho cột 5-C

N     k n q Fs  1.1 9.5 12 7.5 8      75240 kN

2

7524

0.52 14500

t c

- Cột góc có tiết diện 40x60 cm;

- Cột biên có tiết diện 50x70 cm;

- Cột giữa có tiết diện 70x80 cm;

Cột được thay đổi tiết diện 3 tầng một lần Kích thước tiết diện cột thay đổi theođộ cao chọn sơ bộ theo bảng 5.1 như sau:

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 54

Bảng 5.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột

5A, 5D

Cột biên

Tầng 6 - Tầng 8 40 x 50Tầng 3 - Tầng 5 40 x 60

 Bề rộng dầm: b d 0.25 0.5 h d

Trong đó lt là nhịp tính toán nhưng để đơn giản có thể lấy nhịp nguyên hoặc nhịpthông thủy

Tính toán sơ bộ ta chọn :

+Dầm khung nhịp 7m, 7.5m và 8.5m:

Chọn dầm có kích thước bxh = 300x500

+Dầm môi kích thước bxh = 150x200

5.3 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH

Các giá trị tải trọng (giá trị tính toán) tác động lên công trình được xác định như sau:

Được xác định như phần 2.2.1 của chương 2 Giá trị này lấy theo bảng 5.3 và

bảng 5.4

Bảng 5.2: Tải trọng các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn mái

Các lớp Chiều dày

g s tc (daN/m 2 )

Hệ số độ tin cậy n

Tải trọng tính toán

g s tt (daN/m 2 )

Tổng tải trọng: 306 Bảng 5.3: Tải trọng các lớp hoàn thiện tác dụng lên các sàn điển hình

Các lớp

Chiều dày

g s tc (daN/m 2 )

Hệ số độ tin cậy n

Tải trọng tính toán

g s tt (daN/m 2 )

Tổng tải trọng: 163

5.3.2 Hoạt tải

+ Hoạt tải tác dụng lên sàn từ tầng 2 đến tầng 10

Xác định tương tự phần 2.2.2 chương 2 bảng 2.4 theo [1], ta có:

Bảng 5.5: Hoạt tải tác dụng lên sàn từ tầng 2 đến 10

+ Hoạt tải tác dụng lên sàn mái

Hoạt tải mái với mái bằng hoạt tải sửa chữa có giá trị ptc=75 daN/m 2

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 56

 ptt = ptc x n = 75 x 1.3 = 97.5 daN/m 2

5.3.3 Tải trọng gió

Tải trọng gió tác độïng lên công trình gồm thành phần tĩnh và thành phần động,nhưng với công trình này có chiều cao < 40m nên chỉ xét đến tác động của gío tỉnh, đã

được xác định trong phần 4.2.3 của chương 4 (hệ số độ tin cậy của gió tĩnh lấy n = 1.2).

Trong mô hình khung không gian của ETABS, ta xử lý tải trọng gió như sau:

- Gió tĩnh: là lực tập trung được gán tại tâm cứng từng tầng theo từng phương.Áp lực gió tĩnh: W(z)= n.c.kt(z).Wo (lực/diện tích)

với: W0 = 83 daN/m2 - áp lực gió tiêu chuẩn khu vực II-A (khu vực Tp.HCM); .k - hệ số ảnh hưởng độ cao và dạng địa hình,

(nội suy theo bảng 5,[1] dạng địa hình C).Ch = 0.6 - hệ số khí động gió hút;

.Cđ = 0.8 - hệ số khí động gió đẩy;

5.3.4 Tải trọng hồ nước

Tải trọng hồ nước được qui về 4 cột hồ nước

5.4 Xác định nội lực khung

5.4.1 Các trường hợp tải trọng tác động lên công trình

- Tải trọng bản thân TLBT

- Tải tường TUONG

Tổ hợp nội lực cho cột khung không gian cần xét các trường hơpï sau:

|Mxmax|, Mytư và Ntư;

|Mymax |, Mxtư và Ntư;

|Nmax|, Mxtư và Mytư;

Tải trọng hồ nước tác dụng lên khung

H : Chiều sâu tầng hầm

Kcd :Hệ số áp lực chủ động theo lý luận của Coulomb Trong trường hợp lưng

tường thẳng đứng, mặt tường nhẵn , mặt đất nằm ngang ta được

Hoạt tải cách tầng lẽ HT2 (kN/m 2 )

Hoạt tải cách nhịp chẵn HT3 (kN/m 2 )

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 60

Hoạt tải cách nhịp lẽ HT4 (kN/m 2 )

Hoạt tải liền nhịp C HT6 (kN/m 2 )

- Khai báo tâm cứng cho sàn

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 62

-Kiểm tra vị trí tâm cứng và tâm hình học

Vị trí tâm cứng và tâm khối lượng

- Gió tĩnh theo phương X (GX)

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 64

- Gió tĩnh theo phương -X (GXX)

- Gió tĩnh theo phương Y (GY)

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 66

- Gió tĩnh theo phương -Y (GYY)

Bảng 5.7: Cấu trúc các tổ hợp nội lực để tính toán

TT TLBT + HONUOC + APLUCDAT + HOANTHIEN + TUONG

5.5 Tính toán cốt thép khung

5.5.1 Chọn nội lực để tính toán cốt thép cột khung trục 5

Biểu đồ bao lực moment khung trục 5 (kNm)

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 70

Biểu đồ bao lực dọc khung trục 5(kN)

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 72

- Kiểm tra tải trọng tại chân cột

s

Trong đó

N - lực nén tại chân cột

Fs - diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét;

n - số sàn phía trên tiết diện đang xét;

q - tải trọng tương đương tính trên 1m2 mặt sàn gồm tải trọng thườngxuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng bản thân dầm,tường, cột phân bố đều trên sàn

k - hệ số xét đến ảnh hưởng của momen uốn, độ mảnh của cột, hàmlượng cốt thép hệ số này phụ thuộc vào kinh nghiệm thiết kế.Lấy k = 1.3 đối với cột góc; k =1.2 đối với cột bên và k = 1.1 đốivới cột giữa

Diện truyền tải vào cột khung trục 5

Cột trục 5-A

So sánh với lực dọc xuất ra từ Etabs

- Cột biên chênh lệch nhiều nhất 4277 3890 100 9%

- Cơ sở lý thuyết để tính cốt thép cho cột :

Phương pháp tính toán gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiênthành lệch tâm phẳng tương đương để bố trí cốt thép Quá trình tính toán được tóm tắt như sau:

Điều kiện x1 y1

M M

+ Cx: Cạnh cột theo phương x

+ Cy: Cạnh cột theo phương y

+ Mx1= xMx

+ My1= yMy

+ x, y : Hệ số

+ Mx :Moment theo phương x

+ My :Moment theo phuong y

Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:



+ Khi x1>ho thì mo = 0.4

Tính Moment tương đương:

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 74

+ ea: độ lệch tâm ngẩu nhiên, ea = max (l/600, h/30), với L là chiều cao cột.

+ e1: là độ lệch tâm tĩnh học, e1 = M N

Tính toán độ mảnh theo 2 phương ox

x x

l i

y y

l i

  = max( y , x )

Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán:

a.Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0

0

e h

  0.3 tính toán như sau:

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm:

1(0.5 )(2 )

e

 

   Khi  14 lấy  = 1, khi 14 <<104 lấy  theo công thức sau:

 = 1.028-0.00002882 -0.0016Diện tịch cốt thép dọc Ast:

e b e st

N

R bh A

e h

 Diện tích toàn bộ cốt thép chịu nén tính theo công thức:

b.Trường hợp 2: Khi 0

0

e h

  0.3 đồng thời x1 R o h tính toán như trường hợpnén lệch tâm bé

Xác định chiều cao x vùng chịu nén theo công thức sau:

Diện tích toàn bộ cốt thép Ast tính theo công thức sau:

( 0 / 2)

b st

sc a

Ne R bx h x A

  0.3 đồng thời x1R o h thì tính toán theo trường hợplệch tâm lớn Diện tích cốt thép được tính toán theo công thức sau:

Kiểm tra lại :

   

Tổ hợp cơ bản 1

Tổ hợp cơ bản 2

Bảng tính toán và bố trí cốt thép cột

chọn (kN.m

0 STORY1

0.326667 6Þ16STORY1

0.286667 6Þ16STORY1

-0

COMB2 3

0.312222 6Þ16

-5.6.Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm khung trục C

a : khoảng cách từ mép bêtông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

ho:chiều cao có ích của tiết diện

h o h d  a

Diện tích cốt thép được tính bằng công thức sau:

0

s S

M A

Tính tốn tay cho tiết diện gối trái dầm AB tầng 9

135.9

7.17 280000*0.966*600

s a

Kết quả tính tốn thép dầm được trình bày trong bảng tính sau

Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 88

Bảng giá trị moment dầm tổ hợp BAO (kNm)

Moment gối phải -245.54 30 75 0.100 0.106 12.35 0.59 4Þ22

Moment nhịp 224.22 30 75 0.092 0.096 11.22 0.53 2Þ22+2Þ18

Tính toán cốt đai dầm

Qmax =-196.01kN (dầm AB tầng 3 tổ hợp BAO MIN)

Chọn cốt đai dsw = 8, số nhánh n = 2, Rsw = 175Mpa, chọn khoảng cách cốt đai s = 150mm