thuyết minh đồ án văn phòng giao dịch công ty xây dựng số 3

trờng đại học xây dựngbản vẽ kèm theo: 2 bản cấu tạo thép khung k2 1 bản cấu tạo thép sàn tầng điển hình 1 bản móng Giáo viên hớng dẫn: võ mạnh tùng Sinh viên thực hiện : nguyễn anh dũng

trờng đại học xây dựng

bản vẽ kèm theo:

2 bản cấu tạo thép khung k2

1 bản cấu tạo thép sàn tầng điển hình

1 bản móng

Giáo viên hớng dẫn: võ mạnh tùng Sinh viên thực hiện : nguyễn anh dũng

Phần Kết cấu

i lập mặt bằng kết cấu và chọn kích thớc các cấu

kiện

1, Quan niệm tính toán:

Công trình Văn phòng Giao dịch Công ty Xây dựng Số 3 (28 Láng Hạ) là công trình cao

12 tầng , bớc nhịp trung bình là 4,5m, Vì vậy tải trọng theo phơng đứng và phơng ngang

là khá lớn, Do đó ở đây ta sử dụng hệ khung dầm kết hợp với các vách cứng của khu thang máy để cùng chịu tải trọng của nhà, Kích thớc của công trình theo phơng ngang là 20,8m và theo phơng dọc là 35m, Nh vậy ta có thể nhận thấy độ cứng của nhà theo ph-

ơng dọc lớn hơn nhiều so với độ cứng của nhà theo phơng ngang, Do vậy ta có thể tính toán nhà theo sơ đồ khung ngang phẳng,

Vì quan niệm tính nhà theo sơ đồ khung phẳng nên khi phân phối tải trọng ta bỏ qua tính liên tục của dầm dọc hoặc dầm ngang, Nghĩa là tải trọng truyền lên khung đợc tính

nh phản lực của dầm đơn giản đối với tải trọng đứng truyền từ hai phía lân cận vào khung,

Sơ bộ chọn kích thớc cột, dầm, sàn

Khung là kết cấu, nội lực trong khung phụ thuộc vào độ cứng của các cấu kiện dầm, cột,

Do vậy trớc hết ta phải sơ bộ xác định kích thớc của các tiết diện, Gọi là sơ bộ vì sau này còn phải xem xét lại, nếu cần thiết thì phải sửa đổi,

D: là hệ số phụ thuộc tải trọng D=1

m: là hệ số phụ thuộc loại bản, Với bản kê 4 cạnh m=40

Rn N

Rn: Cờng độ chịu nén của bêtông, bêtông ta chọn mác 250 có Rn=110Kg/m2

N: Tải trọng tác dụng lên cột, sơ bộ với nhà có sàn 12cm ta lấy cả tĩnh tải và hoạt tải là : q=1 Tấn/m2

⇒ N=n,N1

n: Số tầng = 12

N1: tải trọng tác dụng lên cột ở tầng một N1=Fxq

Cột giữa có: N1=6,75x4,05x1=27,34 Tấn ⇒ N=12x27,34=328,08 Tấn

+ Diện tích tiết diện ngang cột:

328080

F=1,2x = 3580 cm2

110

Vậy chọn tiết diện cột:

+ Cột biên trục A,G: 450x450 mm

+ Cột giữa trục B,C,D,E: tầng 1,2,3: 600x600mm

tầng 4ữ12: 500x500mm

c Chọn kích thớc dầm ngang, dầm dọc:

ld 450 0+ Dầm ngang: hd = = = 562,5 (mm); chọn hd = 600 mm

md 8

b = ( 0,3 ữ 0,5 )h chọn b = 300 (mm)

ldp 9000+ Dầm dọc : hdp = = = 750 chọn hdp1 = 800 mm ; b = 300mm

+ Hoạt tải: Tải trọng sử dụng trên nhà

- Ghi chú: Tải trọng do sàn truyền vào dầm của khung đợc tính toán theo diện chịu tải,

đợc căn cứ vào đờng nứt của sàn khi làm việc, Nh vậy tải trọng truyền từ bản vào dầm theo hai phơng:

Theo phơng cạnh ngắn l1: hình tam giác

Theo phơng cạnh dài l2: hình thang hoặc tam giác

- Để đơn giản cho tính toán và vào SAP90 chỉ cho nhập 1 loại tải trọng phân bố lên phần tử trong một trờng hợp tải, không thể gán cả tải phân bố (tờng) và tải hình thang (sàn) lên cùng một phần tử,

Vì vậy ta quy tải tam giác và hình thang về dạng phân bố đều,

+ Tải dạng tam giác có lực phân bố lớn nhất tại giữa nhịp là qmax, tỉa phân bố đều

cÊu chuÈn tin cËy to¸n

m x

−+

S3=0,5x0,5x4,5x4,5=5,0625 m2

S4=[ ( ) ] 4,86 2

2

6,35,06,35,45,4

m x

x

=

−+

s2 s1 s2

s4 s5 s3 s3 s3 s4

s1

s3

s3 s3

s2 s2

+ Tæng t¶i träng tËp trung t¹i nót D lµ:

PD=8230,734+5019,5+3960=17210 Kg

- Nót E:

+ Do sµn: Ps = (S3+S2)xqs0=(5,0625+5,0225)x432,4=4360,754 Kg

+ Do dÇm : Pd = 1,1x2500x0,3x(0,5-0,12)x4,5= 1410,75Kg + Träng lîng b¶n th©n cét: Pc=1,1x2500x0,6x0,6x4=3960 Kg

+ Tæng t¶i träng tËp trung t¹i nót E lµ:

s3s3

s2s1

- Tải trọng phân bố đều trên nhịp AB:

+ Do trọng lợng bản thân dầm l=3,6m nhịp CD :

d b

Kg P

Kg P

Kg P

Kg P

B

t c d

s

18158688

,28223366

7,4088

49,7880

Kg P

Kg P

Kg P

C c

d

s

156163366

3,5019

734,8230

Kg P

Kg P

Kg P

Kg P

E

t c d

s

11896688

,28223366

75,1410

4345,4296

Kg P

Kg P

Kg P

Kg P

G

t c d

s

8242316

,2879

375,1893

75,1410

7645,2058

s3s3

s2s1

- Tải trọng phân bố đều trên nhịp AB:

Kg P

Kg P

I d

s

253075

,1410

094,1119

Kg P

Kg P

I d

s

26000875

,313

36,2286

Kg P

Kg P

Kg P

B c

d

s

125565

,2337

7,4088

27,6129

Kg P

Kg P

D C c

d

s

145375

,2337

3,12199

, ,

Kg P

Kg P

Kg P

E

t c d

s

9782688

,2822

5,2337

75,1410

57,3210

+ Nút G: P Kg

Kg P

Kg P

Kg P

Kg P

,2879

375,1893

75,1410

7645,2058

- Sơ đồ truyền tải của sàn vào khung :

- Tải trọng phân bố đều trên nhịp IB:

s3

s4s5s3s3s2s2

- Tải trọng phân bố đều trên nhịp CD:

i

Kg P

Kg P

I t

d

s

584634

.3332

3,762

625,1751

Kg P

Kg P

Kg P

B c

t

d s

153785

,2337

688,2822

10218,

Kg P

Kg P

D C c

d

s

145375

,2337

3,12199

Kg P

Kg P

Kg P

Kg P

E

t c d

s

9782688

,2822

5,2337

75,1410

57,3210

1,5, Phân tải tầng 11:

a Tải trọng phân bố:

- Sơ đồ truyền tải của sàn vào khung :

Tải trọng phân bố đều trên dầm bầng tầng dới cộng thêm tải trọng do tờng bằng: qt=1037 kg/m

+ Tải trọng phân bố đều trên nhịp IB: 396+1037=1433Kg/m

+ Tải trọng phân bố đều trên nhịp BC: 1612+1037=2649Kg/m

+ Tải trọng phân bố đều trên nhịp CD: 1369+1037=2406Kg/m

+ Tải trọng phân bố đều trên nhịp DE: 1612+1037=2649Kg/m

+ Tải trọng phân bố đều trên nhịp EJ: 396+1037=1433Kg/m

b Tải trọng tập trung: Do sơ đồ sàn giống tầng dới, tải tập trung tơng tự tầng dới

s3

s5 s4 s3 s4

s4 s3 s3 s3 s4 s5

s3 s3 s3

s1 s2

Tra trong tiªu chuÈn TCVN 2737-95:

- Ho¹t t¶i kho hµng:

qtc = 400 Kg/m2 , n=1,2 ⇒ qtt = 1,2x400=480 Kg/m2

- Ho¹t t¶i s¶nh, cÇu thang, hµnh lang, ban c«ng, l«gia:

qtc=400 Kg/m2, n=1,2 ⇒ qtt=1,2x400=480 Kg/m2

cb

1.360.1,4.8

52

1 1

2

1.360.5,4.8

52

1 5

q tt 3,6.360 810 /

8

5.6

q tt 4,5.360 1012,5 /

8

5.5

q tt 4,1.360 922,5 /

8

5.1

2,2 Ho¹t t¶i tËp trung:

2,2,1 Tr êng hîp ho¹t t¶i 1:

- Ho¹t t¶i chÊt nhÞp DE, BC tÇng 2:

(

=+

−

PI = 924,6 + 4,5.240

2

8,1

1240.2

1,4.2

5,41,45,4.2

1

Kg

=+

PB = PC = PD = 240 2126,25( )

4

5,4.4

1240.4

5,4.2

PI = PB = 340,2(Kg) ; PC = PD = 476,3(Kg) ; PE = PJ = 198,5(Kg)

2,2,2 Tr êng hîp ho¹t t¶i 2:

- Ho¹t t¶i chÊt nhÞp AB, BC, EG tÇng 2:

-,Công trình đợc thiết kế với các cấu kiện chịu lực chính là khung cứng và vách cứng là

lõi thang máy, Hệ khung – lõi kết hợp cùng tham gia chịu lực theo sơ đồ khung giằng thông qua vai trò cứng tuyệt đối trong mặt phẳng ngang của sàn (δ= 12cm),

- Hiện nay có rất nhiều phơng pháp phân tải trọng ngang cho khung – vách , ở đây ta lựa chọn phơng pháp quy đổi từ khung thành vách tơng đơng khi chịu tải trọng ngang,

- Nhận xét : Dới tác dụng của tải trọng ngang biến dạng của khung và vách là 2 đờng không đồng điệu,

- Vì nội dung của phơng pháp này là quy đổi khung về 1 vách tơng đơng có cùng độ cao, cùng chuyển vị tại đỉnh, Nhng biến dạng không đồng điệu của khung – vách nên càng lên cao khoảng cách giữa 2 điểm của đờng đàn hồi trên 2 đờng có cùng độ cao sẽ càng

xa nhau, Vì đây chỉ là phơng pháp gần đúng nên ta chọn điểm cân bằng chuyển vị sao cho có đợc nhiều điểm gần nhau nhất, ta tính chuyển vị tai cao trình 0,8H,

- Ta lập công thức tính chuyển vị của thanh công sôn khi chịu tải PK = 1 đặt tại đỉnh gây ra tại điểm Z = 0,8H theo phơng pháp nhân biểu đồ:

h

z

p=1 p=1

3

22

11

z H EJ

Z Z

Z H EJ

z z y

td

2 Phân loại và tính độ cứng tơng đơng của từng khung,

- Nhà có 4 loại khung : khung K1 có H= 37,2m ( khi chạy Sap ta tách làm 2 khung )

Ki : là khung đi qua trục thứ i

+ Với H=37,2 m ⇒ Z=0,8H=30,4m, Chọn nút tính chuyển vị là nút tầng 9

+ Với H=43 m ⇒ Z=0,8H=33,8m, Chọn nút tính chuyển vị là nút tầng 10

- Dùng trơng trình SAP90 tính chuyển vị tại các nút cần tính chuyển vị khi chịu tải trọng

P= 1000Kg tại đỉnh gây ra, sơ đồ các khung nh sau ( trang bên )

- Kết quả:

+ Khung K1 có chuyển vị tại nút tầng 9 là: y=0,008551

+ Khung K2 có chuyển vị tại nút tầng 9 là: y=0,005376

+ Khung K3 có chuyển vị tại nút tầng 9 là: y=0,006566

+ Khung K4 có chuyển vị tại nút tầng 9 là: y=0,001523

Dựa vào công thức lúc trớc đã thành lập cho lực P=1 ta có công thức tính độ cứng tơng

232

E = 2,65,109 Kgm2 là môdun đàn hồi của bêtông

30,433,833,833,8

0,0085510,0053760,0065660,001523

0,57793,6671,0914,7023

961056,

3

m F

3 3

3

84,222,008,1222,076

22,0522,026,225,012

26,222,0212

22,008,112

22,076

,

0

2

m x

x x x

x x

x x

x x

x x

x

J X

=+

+

++

- Theo TCVN 2737 : 1995 thành phần động của tải trọng gió phải đợc kể đến khi tính toán công trìng tháp trụ, các nhà nhiều tầng cao hơn 40m và tỉ số độ cao trên bề rộng H/B > 1,5,

- Công trình số 8 Láng Hạ có chiều cao công trình H=43m (46m tính đến đỉnh mái), chiều rộng B=20,8m,

- Để xác định đợc thành phần gió động của tải trọng gió ta phải tìm đợc các dạng dao

động cơ bản đầu tiên rồi so sánh với tần số dao động riêng giới hạn fL của công trình,

- Theo TCXD 229 : 1999 chu kỳ dao động riêng cơ bản của các nhà có thể tính theo công thức thực nghiệm:

f = 1,31

12064,0

11

=

=

x T

- Xác định giá trị tần số dao động giới hạn của công trình

Nhà bê tông cốt thép tra theo TCXD ta có độ giảm loga dao động của kết cấu δ = 0,3

Kết hợp với vùng áp lực gió là vùng II ta có đợc fL = 1,3

- So sánh hai giá trị f = 1,31 > fL =1,3 ⇒ theo TCXD trên , giá trị tiêu chuẩn của thành

phần động của áp lực gió Wpj tác dụng lên phần thứ j chỉ cần kể đến tác dụng của

xung vận tốc gió, Khi đó giá trị tiêu chuẩn của thành phần động của áp lực gió Wpj

tác dụng lên phần thứ j của công trình đợc xác định theo công thức sau:

Wpj = Wj,ξj,ν

Trong đó:

+ Wj - là giá trị tiêu chuẩn thành phầntĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của

công trình, Theo phần gió tĩnh ta có Wj = 133k (Kg/m2)

+ ξj - là hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần thứ j của công

trình, không thứ nguyên, tra theo bảng trong TCVN 2737-95, phụ thuộc vào độ cao

+ ν - hệ số tơng quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng vói các dạng dao

động khác nhau của công trình, không thứ nguyên, Lấy theo TCVN 2737-95, phụ

thuộc vào các thông số χ,ρ, Với nhà chữ nhật có mặt phẳng tạo độ cơ bản song song

với bề mặt tính toán ta có χ = L = 20,8(m) ; ρ = D = 35(m), Tra bảng ta có ν =

c, Phân tải trọng gió về khung

Vì nhà có mặt bằng đối xứng, tâm cứng nằm trên trục đối xứng, không có thành phần

mômen xuắn do lệch tâm, tải ngang đợc phân về vách theo công thức sau:

J

J z P EJ

EJ z

i

i y

n

i i

i yi

TYi (z): là tải trọng ngang phân về vách thứ i ở độ cao z

PY(z): là tổng tải trọng ngang đua về ở độ cao z

Ji: là độ cứng của vách thứ i

E: có giá trị không đổi cùng bằng = E của bêtông

bảng phân phối tải trọng gió về khung k2

9 31,9 1,2314 0,443 64,0003 119 7616,04 23387,2 31003,2 4650,4858

10 35,3 1,2518 0,43768 64,2793 119 7649,23 23774,7 31423,9 4713,59

11 38,7 1,2722 0,43292 64,6163 119 7689,34 24161,1 31850,4 4777,5667

12 42,1 1,2922 0,429 65,0379 101,5 6601,34 20932,9 27534,2 4130,1366Mái 45,5 1,313 0,42675 65,7382 31,2 2051,03 6538,11 8589,14 1288,3711Diện tích chịu tải trọng gió xác định theo công thức:

trong đó b: là bề rộng công trình h1: chiều cao tầng phía dới của vị trí sàn phân tải h2: chiều cao tầng phía trên của vị trí sàn phân tải

iii tính nội lực và cốt thép khung k2 iii 1 xác định nội lực khung k2

- Sử dụng chơng trình SAP 90 để giải tìm nội lực cho khung K2 với các trờng hợp tải

sau:

+ Tĩnh tải

+ Hai trờng hợp tải chất cách tầng cách nhịp

+ Hai trờng hợp tải trọng gió ( gió trái, gió phải )

- Sơ đồ rời rạc hoá khung nh hình vẽ

- Các kết quả nội lực đợc lấy ra từ tệp kết quả K2.f3f và đợc đa ra để tổ hợp : tổ hợp

Số nhịp khung > 2, kết cấu BTCt đổ toàn khối

 chiều dài tính toán của cột ltt = 0,7H (H: là chiều cao từ sàn tầng i tới sàn tầng

- Do cột có hình dạng đối xứng và mômen: Mmax+,Mmin- chênh lẹch nhau không nhiều,

để tiện cho thi công ta đặt cốt thép đối xứng cho cột

c Tính cốt thép đối xứng với cặp 1:

M=42517 Kgm ; N=312118 Kg ; Q=11035,7 Kg

cm h

560.5,0.274802072

,5411).5,0(

).5,0(

−+

−+

+

=

−+

−+

+

=

a h N M

a h N

11,01

,01

,

0

11,

0

0

=++

=

++

=

h e S

+ Lực dọc tới hạn:

)(566886645375

.10.21010

.108.10.265.877,1

4,0420

4,6

4

,

2 0

kg Ja

Ea Jb Eb k

S l

11

N

60.110

7,32.5,05543,32.60.11042.312118)

'('

)5,0(

a h Ra

x h

bx R Ne Fa

,38479

560.5,0.274802072

,5411

).5,0(

).5,0(

−+

−+

+

=

−+

−+

+

=

a h N M

a h N

M

dh

+ Hệ số xét đến độ lệch tâm:

11,01

,01

,

0

11,

0

0

=++

=

++

=

h e S

+ Lùc däc tíi h¹n:

)(628787047438

.10.21010

.108.10.265.746,1

4,0420

4,6

4

,

2 0

kg Ja

Ea Jb Eb k

S l

11

4,367125

=

b Rn

3,38.5,0553,38.60.1107,38.4,367125)

'('

)5,0(

a h Ra

x h

bx R Ne Fa

+ ThÐp AI cã Ra = 1700 Kg/cm2

1 TÝnh dÇm D56 tÇng 1, nhÞp BC:

• Nội lực tính toán: Do đặc điểm của khung là nội lực do tải trọng gió lớn, mômen

d-ơng ở đầu dầm lớn vì vậy ta sẽ tính 2 cặp nội lực ở đầu dầm, và sẽ có 5 cặp nội lực cần phải tính

cm nhip

21030

4505,0

10812.99

754506

16

1min1

=> c1 = 75 cm ; bc = 30 + 2.75 = 180 cm

Mc = 110x180x12(55-0,5x12)=11642400 Kgm

Với M = 18043,1 Kgm < Mc => trục đi qua cánh, tính toán nh tiết diện 60x108 cm

038,055.180.110

1804310

2 2

95,1155.98,0.2700

)55,52(95,11.27002028830

)''.(

'

A bh

R

a h F R

R

F

a

a a n

a =α + =

Chọn 3φ22+2φ16 có Fa = 15,42 cm2

- Tính toán cốt thép ở cuối dầm tơng tự ở đầu dầm:

+ Tính với mômen dơng ở cuối dầm: M = 16860,3 < Mc

035,055.180.110

1686030

2 2

)55,52(95,11.27002205340

)''.(

'

A bh

R

a h F R

R

F

a

a a n

a =α + =

Chän 3φ22+2φ16 cã Fa = 15,42 cm2

- TÝnh tiÕt diÖn gi÷a dÇm chÞu m«men d¬ng M = 1482,66 Kgm

Víi M = 1482,66 Kgm < Mc => trôc ®i qua c¸nh, tÝnh to¸n nh tiÕt diÖn 60x108 cm

003,055.180.110

148266

2 2

01,155.1.2700

82,

=

• TÝnh to¸n cèt ®ai:

Tõ b¶ng tæ hîp ta cã Qmax = 11091,7Kg ( tiÕt diÖn III )

- KiÓm tra ®iÒu kiÖn h¹n chÕ:

Q ≤ k0Rnbh0

VT = 11091,7 Kg

VP = 0,35x110x30x52,5 = 60637,5 Kg > VT

Th¶o m·n ®iÒu kiÖn h¹n chÕ bªt«ng kh«ng bÞ ph¸ ho¹i trªn tiÕt diÖm nghiªng

- KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña bªt«ng :

1

3Ø22 10

Ø8 a150

4

1

3Ø22

6 3 8 7

+ Khoảng cách tính toán:

cm x

x x x x x x Q

bh R nf R

a ad

1009,11

5,52308,88503,021700

8

6 2

2 2

x x Q

bh R

7,11091

5,52308,85,15

,

0

+ Khoảng cách cấu tạo:

uct = min(h/3=20cm,30cm) => uct = 20 cm

+ Khoảng cách cốt đai:

u ≤ min( utt ; umax ; uct ) = min( 81 ; 98,4 ; 20 )

Chọn khoảng cách cốt đai u = 15cm Thiên về an toàn và tiện thi công ta bố trí khoảng cách cốt đai đều u = 15 cm cho toàn dầm

Với khoảng cáhc cốt đai nh đã chọn thì lực cắt mà cốt đai chịu: qđ

cm Kg x

x u

nf R

q ad d

15

503,02

Kg x

x x x q

bh R