BÀI TẬP MÔN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD TS NGUYỄN VIỆT HƯNG BÀI TẬP MÔN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG I) GIẢI PHÁP KẾT CẤU Sử dụng kết cấu khung – vách cứng là hệ kết cấu kết hợp thuần khung và vách cứng[.]
BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG I) GIẢI PHÁP KẾT CẤU - Sử dụng kết cấu khung – vách cứng hệ kết cấu kết hợp khung vách cứng, lấy lợi bổ sung bất lợi kia, cơng trình vừa có khơng gian sử dụng, vừa chống tải trọng ngang Vách cứng bố trí đứng riêng lợi dụng làm tường ngăn thang máy, tường ngăn cầu thang - Kết cấu khung – vách cứng có ưu điểm phù hợp với qui mơ cơng trình cho phép giảm kích thước cột tối đa phạm vi cho phép, khung có độ cứng chống uốn tốt, độ cứng chống cắt kém, vách cứng ngược lại, có độ cứng chống cắt tốt độ cứng chống uốn Sự tương tác khung vách chịu lực tải trọng ngang tạo hiệu ứng có lợi cho làm việc kết cấu hỗn hợp khung – vách - Việc bố trí vách nhà cao tầng quan trọng, ứng với đặc điểm mặt cơng trình, bố trí vách theo hai phương, liên kết với tạo thành lõi cứng đặt tâm cơng trình, có độ cứng theo hai phương gần nhau, tránh tượng cơng trình bị xoắn dao động II) CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM VÀ CỘT KHUNG -Sơ chọn chiều dày sàn: Xét kích thước phía bên hệ cột ta có L2/L1=1 < nên làm việc theo phương Chiều dày chọn sơ theo cạnh ngắn L1 lớn 4.5m hb = ÷ ÷L1 = ÷ ÷4500 = (90 ÷112)( mm) ⇒ hb = 100( mm) 40 50 40 50 Vì diện tích sàn hành lang chiếm diện tích khơng lớn nên ta lựa chọn chiều dày bên -Chọn sơ tiết diện dầm: • Tiết diện dầm chính: Ln = 9000(mm) -Nhịp có SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG 1 1 1 1 hdc = ÷ ÷Ldc = ÷ ÷9000 = (562 ÷ 750)( mm) ⇒ hdc = 600(mm) 12 16 12 16 1 1 1 1 bdc = ÷ ÷hdc = ÷ ÷600 = (150 ÷ 300)(mm) ⇒ bdc = 300( mm) 2 4 2 4 -Chọn tiết diện tương tự cho nhịp 9000(mm) Ln = 9000(mm) -Nhịp có 1 1 1 1 hdc = ÷ ÷Ldc = ÷ ÷9000 = (563 ÷ 750)(mm) ⇒ hdc = 600(mm) 12 16 12 16 1 1 1 1 bdc = ÷ ÷hdc = ÷ ÷600 = (150 ÷ 300)(mm) ⇒ bdc = 300(mm) 2 4 2 4 Lcs = 1500(mm) -Dầm Consol 1 1 1 1 hcs = ÷ ÷Lcs = ÷ ÷1500 = (94 ÷ 125)(mm) ⇒ hdc = 300(mm) 12 16 12 16 b = 200( mm) • Tiết diện dầm phụ: Ln = 9000(mm) -Nhịp có 1 1 hdp = ÷ ÷Ldp = ÷ ÷9000 = (450 ÷ 563)( mm) ⇒ hdp = 500(mm) 16 20 16 20 1 1 1 1 bdp = ÷ ÷hdp = ÷ ÷500 = (125 ÷ 250)(mm) ⇒ bdp = 250( mm) 2 4 2 4 -Chọn tiết diện tương tự cho nhịp 8000(mm) Ln = 9000(mm) -Nhịp có SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG 1 1 hdp = ÷ ÷Ldp = ÷ ÷9000 = (450 ÷ 563)( mm) ⇒ hdp = 500(mm) 16 20 16 20 1 1 1 1 bdp = ÷ ÷hdp = ÷ ÷500 = (125 ÷ 250)(mm) ⇒ bdp = 250( mm) 2 4 2 4 SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG -Sơ chọn kích thước cột Xét tỉ số L 40 = = 1.568 H 25.5 >1.5 => mặt có dạng chạy dài nên ta lựa chọn cột tiết diện hình chữ nhật để tăng độ cứng theo phương ngang nhà Tiết diện cột Ac chọn sơ thơng qua ước lượng tổng tải đứng tác dụng cột: Ac = k×N Rb -k : Hệ số điều chỉnh kể đến cột chịu tải ngang khả vượt tải trọng tải trọng đứng (k = 1.1 - 1.5) + k = 1.1 Đối với cột + k = 1.2 Đối với cột biên + k = 1.3 Đối với cột góc -Rb : Cường độ chịu nén dọc trục bê tơng, bê tơng có cấp độ bền B30 có cường độ chịu nén Rb =17Mpa=1700 T/m2 -N : lực nén tác dụng lên cột ước lượng sau: N = S s qs n + n: số sàn bên cột xét + Ss: diện truyền tải đứng tiết diện cột xét Ss=(x1+x2) × (y1+y2) + qs: Sơ tổng tải trọng tác dụng lên sàn xét Ở ta lấy sơ q=1.2 T/m2 -Để tiết kiệm vật liệu tận dụng khả chịu lực vật liệu, tầng ta thay đổi tiết diện lần -Tiết diện thay đổi có độ cứng khơng nhỏ 70% so với tiết diện ban đầu SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG BẢNG CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT -Sơ tiết diện vách cứng -Theo mục 3.4.1 TCXD 198-1997: +Khi thiết kế cơng trình có sử dụng vách cứng chịu tải trọng ngang, phải bố trí vách cứng đơn ngun trục vách cứng khơng gặp điểm +Thiết kế vách cứng giống nhau, vách có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái có độ cứng khơng thay đổi tồn chiều cao +Độ dày thành vách ⇒ 150mm b ≥ H 4000 20 = 20 = 200mm Chọn b=300(mm) SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Mặt kết cấu cơng trình III) TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG -Các loại tải trọng tác dụng lên cơng trình xác định theo “TCVN 2737 : 1995 tải trọng tác động ” 1.Tĩnh tải a Trọng lượng thân kết cấu (TLBT) Do phần mềm ETABS tự xác định với hệ số độ tin cậy 1.1 b Trọng lượng lớp hồn thiện (HOANTHIEN) SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG GACH CERAMIC DÀY 10 VUA XI MĂNG DÀY 30 BẢN BTCT DÀY 100 VU A TRÁT DÀY 15 Các lớp cấu tạo sàn Sàn bình thường Ơ sàn vệ sinh chống thấm : SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Mặt gán tải trọng hồn thiện sàn SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG c Trọng lượng tường xây (TUONG) -Trọng lượng tường xây dầm (được quy đổi phân bố m dài dầm) xác định sau qttt= ht x gt Với: +gt=180 daN/m2: tường dày 10mm 612 daN/m +gt=330 daN/m2: tường dày 20mm 1122 daN/m ⇒ ⇒ × qttt= 3.4 × qttt= 3.4 180 = 330 = - Dựa vào vẽ kiến trúc ta gán tải cho dầm có tường xây bên Sơ đồ gán tải trọng tường xây 2.Hoạt tải: -Xác định theo bảng mục 4.3.1 TCVN 2737-1995 “Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng tác động” ptc = 300(daN/ m2 ) → ptt = 300 × 1.2 = 360(daN/ m2 ) -Hành lang: -Mái: ptc = 75(da N / m2 ) → ptt = 75 × 1.3 = 97.5(da N / m2 ) SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Tính tốn lực động đất theo phương Y: Xét dạng dao động tự nhiên thứ (mode 1) T1= 2.325s 2.5 TC TD 2.5 0.8 × ag S q T = 0.084 ×1× 3.9 × 2.3252 = 0, 0159 TD = 2s ≤ T = 2.324s ⇒ S d (T ) ≥ β ag = 0.2 × 0.084 = 0.0168 Chọn Sd(T)= 0.0168 MODE STORY STORY19 STORY18 STORY17 STORY16 STORY15 STORY14 STORY13 STORY12 STORY11 STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1 Phân phối tải trọng động đất theo phương Y ứng với MODE Sd(T1) = 0,0168 WX.1 = 203780,69 Wj (kN) Y1.j (m) 0,0095 0,009 0,0085 0,008 0,0075 0,0069 0,0064 0,0058 0,0052 0,0046 0,0039 0,0033 0,0027 0,0022 0,0016 0,0011 0,0007 0,0004 0,0001 12265,712 15364,444 15364,444 15364,444 15411,667 15466,966 15466,966 15556,701 15661,579 15661,579 15720,355 15785,189 15785,189 15865,053 15954,676 15954,676 15903,303 15844,19 15975,585 TỔNG SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Y1.j x Wj 116,5243 138,2800 130,5978 122,9156 115,5875 106,7221 98,9886 90,2289 81,4402 72,0433 61,3094 52,0911 42,6200 34,9031 25,5275 17,5501 11,1323 6,3377 1,5976 1326,3969 Y1.j x Wj 1,1070 1,2445 1,1101 0,9833 0,8669 0,7364 0,6335 0,5233 0,4235 0,3314 0,2391 0,1719 0,1151 0,0768 0,0408 0,0193 0,0078 0,0025 0,0002 8,6334 FY,1 (kN) 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 3423,516 FjY,1 (kN) 300,76 356,91 337,08 317,25 298,34 275,46 255,50 232,89 210,20 185,95 158,24 134,45 110,00 90,09 65,89 45,30 28,73 16,36 4,12 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Xét dạng dao động tự nhiên thứ (mode 4) T4= 0.596s 2.5 TC 2.5 0.8 ag S q T = 0.084 × 1× 3.9 × 0.596 = 0.072 TC = 0.4 s ≤ T ≤ TD = 2s ⇒ S d (T ) ≥ β ag = 0.2 × 0.084 = 0.0168 Chọn Sd(T)= 0.072 Phân phối tải trọng động đất theo phương Y ứng với MODE MODE Sd(T1) = 0,072 STORY Y1.j (m) Wj (kN) STORY19 STORY18 STORY17 STORY16 STORY15 STORY14 STORY13 STORY12 STORY11 STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1 0,0098 0,0077 0,0055 0,0033 0,0011 -0,001 -0,0029 -0,0046 -0,0059 -0,0069 -0,0074 -0,0075 -0,0072 -0,0064 -0,0054 -0,0042 -0,0029 -0,0016 -0,0006 SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 12265,712 15364,444 15364,444 15364,444 15411,667 15466,966 15466,966 15556,701 15661,579 15661,579 15720,355 15785,189 15785,189 15865,053 15954,676 15954,676 15903,303 15844,19 15975,585 TỔNG WX.1 = Y1.j x Wj 120,2040 118,3062 84,5044 50,7027 16,9528 -15,4670 -44,8542 -71,5608 -92,4033 -108,0649 -116,3306 -118,3889 -113,6534 -101,5363 -86,1553 -67,0096 -46,1196 -25,3507 -9,5854 -625,8098 45281,89 Y1.j x Wj 1,1780 0,9110 0,4648 0,1673 0,0186 0,0155 0,1301 0,3292 0,5452 0,7456 0,8608 0,8879 0,8183 0,6498 0,4652 0,2814 0,1337 0,0406 0,0058 8,6489 FY,1 (kN) 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 3260,296 Trang … FjY,1 (kN) -626,23 -616,34 -440,24 -264,15 -88,32 80,58 233,68 372,81 481,40 562,99 606,05 616,77 592,10 528,98 448,84 349,10 240,27 132,07 49,94 BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Xét dạng dao động tự nhiên thứ (mode 8) T7= 0.263s TB = 0.15s ≤ T ≤ TC = 0.4 s ⇒ S d (T ) = ag S 2.5 2.5 = 0.084 × 1× = 0.0538 q 3.9 Chọn Sd(T)= 0.0538 MODE STORY STORY19 STORY18 STORY17 STORY16 STORY15 STORY14 STORY13 STORY12 STORY11 STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1 Phân phối tải trọng động đất theo phương Y ứng với MODE Sd(T1) = 0,0538 WX.1 = 18538,12 Y1.j (m) -0,0093 -0,0057 -0,002 0,0015 0,0043 0,0063 0,0071 0,0066 0,005 0,0025 -0,0004 -0,0033 -0,0058 -0,0074 -0,0079 -0,0073 -0,0058 -0,0037 -0,0016 SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Wj (kN) 12265,712 15364,444 15364,444 15364,444 15411,667 15466,966 15466,966 15556,701 15661,579 15661,579 15720,355 15785,189 15785,189 15865,053 15954,676 15954,676 15903,303 15844,19 15975,585 TỔNG Y1.j x Wj -114,0711 -87,5773 -30,7289 23,0467 66,2702 97,4419 109,8155 102,6742 78,3079 39,1539 -6,2881 -52,0911 -91,5541 -117,4014 -126,0419 -116,4691 -92,2392 -58,6235 -25,5609 -401,9365 Y1.j x Wj 1,0609 0,4992 0,0615 0,0346 0,2850 0,6139 0,7797 0,6776 0,3915 0,0979 0,0025 0,1719 0,5310 0,8688 0,9957 0,8502 0,5350 0,2169 0,0409 8,7146 FY,1 (kN) 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 997,351 FjY,1 (kN) 283,05 217,31 76,25 -57,19 -164,44 -241,79 -272,49 -254,77 -194,31 -97,16 15,60 129,26 227,18 291,32 312,76 289,00 228,88 145,47 63,43 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Nhận thấy phản ứng dạng dao động i j độc lập với nhau: Ti / T j < 0.9 Vậy sử dụng phương pháp SRSS (Căn bậc tổng bình phương) theo TCXDVN 375-2006 để tố hợp dạng dao động: Emax = k ∑E i =1 i Bảng tổng hợp tải trọng động đất theo phương X STORY FjX,3 (kN) FjX,6 (kN) FjX,11 (kN) Fx (kN) STORY19 313 -489,37 410,1 711,08 STORY18 365,16 -469,53 324,75 677,69 STORY17 342,1 -326,06 118,09 487,13 STORY16 315,19 -176,07 -76,76 369,10 STORY15 289,17 -32,71 -242,83 379,02 STORY14 263,13 105,04 -362,58 460,15 STORY13 236,04 223,2 -410,14 523,21 STORY12 210,16 330,14 -388,6 551,52 STORY11 188,07 412,14 -300,94 543,87 STORY10 160,65 471,96 -162,51 524,37 STORY9 137,65 500,42 6,04 519,04 STORY8 114,52 509,19 181,99 552,73 STORY7 90,83 482,39 333,65 593,53 STORY6 71,44 437,69 445,08 628,31 STORY5 51,89 372,45 490,52 618,08 STORY4 35,92 291,19 472,12 555,86 STORY3 23,87 209,25 391,15 444,25 STORY2 11,89 20,17 267,92 268,94 STORY1 6,78 128,93 129,17 SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Bảng tổng hợp tải trọng động đất theo phương Y STORY STORY19 STORY18 STORY17 STORY16 STORY15 STORY14 STORY13 STORY12 STORY11 STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1 SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Fjy,1 (kN) Fjy,4 (kN) Fjy,8 (kN) Fy (kN) 300,76 -626,23 283,05 750,16 356,91 -616,34 217,31 744,64 337,08 -440,24 76,25 559,69 317,25 -264,15 -57,19 416,77 298,34 -88,32 -164,44 351,92 275,46 80,58 -241,79 375,28 255,5 233,68 -272,49 440,61 232,89 372,81 -254,77 508,07 210,2 481,4 -194,31 560,08 185,95 562,99 -97,16 600,81 158,24 606,05 15,6 626,56 134,45 616,77 129,26 644,35 110 592,1 227,18 643,66 90,09 528,98 291,32 610,58 65,89 448,84 312,76 551,02 45,3 349,1 289 455,46 28,73 240,27 228,88 333,08 16,36 132,07 145,47 197,16 4,12 49,94 63,43 80,84 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Nhập tải trọng gió tải trọng động đất vào mơ hình ETABS Gió tĩnh theo phương X SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Gió tĩnh theo phương Y Gió động theo phương X SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Gió động theo phương Y Động đất theo phương X Động đất theo phương Y SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG Tổ hợp tải trọng: - - - Tổ hợp + TH1: TT + HT + TH2: TT + GIOX + TH3: TT + GIOXX + TH4: TT + GIOY + TH5: TT + GIOYY + TH6: TT + DDX + TH7: TT + DDXX + TH8: TT + DDY + TH9: TT + DDYY Tổ hợp + TH10: TT + 0.9HT + 0.9GIOX + TH11: TT + 0.9HT + 0.9GIOXX + TH12: TT + 0.9HT + 0.9GIOY + TH13: TT + 0.9HT + 0.9GIOYY Tổ hợp đặc biệt Xét theo mục 3.2.4 TCVN 375-2006: với: + + + + TH = TT + ΨHT + DD TH14: TT + 0.3HT + DDX TH15: TT + 0.3HT + DDXX TH16: TT + 0.3HT + DDY TH17: TT + 0.3HT + DDYY SVTH: AN SƠN TÙNG MSSV: 1211070243 Trang … BÀI TẬP MƠN HỌC KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG + TH18: TT + 0.3HT + DDX +0.3DDY + TH19: TT + 0.3HT + DDY +0.3DDX Chú thích: IV) KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH CƠNG TRÌNH Kiểm tra độ cứng Theo TCVN 375-2006 Chuyển vị theo phương ngang đỉnh kết cấu nhà cao tầng tính theo phương pháp đàn hổi phải thỏa mãn điều kiện: • Kết cấu khung BTCT: f/H • Kết cấu khung vách : f/H ≤ ≤ ≤ 1/500 1/750 • Kết cấu vách : f/H 1/1000 Trong đó: + f : chuyển vị ngang lớn đỉnh cơng trình + H: chiều cao cơng trình Sử dụng ETABS để xác định giá trị chuyển vị ngang lớn theo phương X, Y: + Theo phương X : f = 0.0318m + Theo phương Y: f = 0.0556m f 0.0556 1 f ⇒ = ≈