ChUONG 4 TINH KHUNG IN(45 100)

ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG IV : CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG TÍNH TOÁN KHUNG KHÔNG GIAN I SƠ ĐỒ HÌNH HỌC: Chọn sơ đồ không gian để giải tìm nội lực cho khung - Chọn vò trí mặt ngàm cột khung đặt cos = - 1m so với mặt hoàn thiện công trình - Chọn vật liệu sử dụng cho khung là: + Bê tông B20 : Rb = 115 daN\cm2 Rbt= daN\cm2 Eb= 2,7.105 daN\cm2 + Cốt dọc dùng thép CII: Rs = Rs’ = 2800 daN\cm2 Es= 2,1.106 daN\cm2 + Cốt đai dùng thép CI: Rsw = 1750 daN\cm2 GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 44 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN KHUNG TRỤC 4: CĐ +10,5 m CĐ +7.2 m TẦN TẦN CĐ +3.8 m CS CĐ -1,0 m 3900 A A' 2400 B 3500 KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM: - Chiều cao tiết diện dầm chọn sơ dựa vào nhòp dầm: hd = × ld m Trong đó: ld - Nhòp dầm xét: m = ( ÷ 12 ) × Ld => ta chọn sơ kích thước dầm: Hd = ( ÷ 12 ) × 3900 = 325 ÷ 487.5mm 1 Chiều rộng dầm chọn sơ khoảng ( ÷ ) hd GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 45 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG C ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG Sơ bộø chọn kích thước tiết diện dầm: MẶT BẰNG ĐÀ KIỀNG MẶT BẰNG DẦM LẦU GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 46 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG MẶT BẰNG DẦM LẦU MẶT BẰNG DẦM SÀN NƯỚC GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 47 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG KÍCH THƯỚC CỘT: - Diện tích tiết diện cột xác đònh sơ sau: Fcot = k × - N Rn Diện tích sơ xác đònh sau: Fc = (1 ÷ 1,5)N/ Rn N= n ∑ (q S i + Ni) s i i Với: + qs, Si: tải trọng diệân tích ô sàn truyền lên cột xét + Ni: lực nén cột tầng thứ i + i : số sàn + k = ÷1,1 - hệ số kể tới tải trọng ngang - Lực dọc sơ xác đònh từ tải trọng sau:  Tónh tải, hoạt tải tầng diện tích tác dụng lên cột  Tải trọng dầm dọc, dầm ngang tầng diện tích truyền lên cột  Tải trọng tường tầng diện tích truyền lên cột  Tổng trọng lượng tầng a Xác đònh tải trọng tác dụng lên trục cột A’-4: • Tải trọng mái: BẢNG 3.1 : TẢI TRỌNG SÀN MÁI: Loại tải Tónh Tải Cấu tạo Lớp hồ dầu Vữa lót XM Đan BTCT Vữa trát trần Trần treo Chiều dày ( m) Trọng lượng riêng  (daN/m ) 0.01 0.02 0.1 0.01 1700 1800 2500 1800 TỔNG TĨNH TẢI • Tónh tải mái ngói : Tải Tiêu chuẩn (daN/m2) 17 36 250 18 50 371 Hệ số Vượttải Tải Tính toán (daN/m2) 1.2 1.2 1.1 1.2 1.2 20,4 43,2 275 21,6 60 420.2 Ta quy đổi tải trọng mái ngói tải tập trung truyền vào cột đỡ mái Cấu tạo mái: GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 48 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG -Mái lợp ngói màu sẫm loại 22viên/m2 -Lati gỗ 30x30 cách 250mm -Cầu phong sắt 40x60 cách 500mm -Xà gồ 50x100 cách 800mm Cos α =cos280 =0.883 Tra sổ tay kết cấu công trình mái ngói xà gồ gỗ cóù trọng lượng là: gtc= 60 kg/m2 → gtt=1.2x60=72 kg/m2 - Diện tích truyền tải sàn lên cột B Sàn mái: Fsm = F1 = 5.5 3.9 × = 5.36 (m2) 2 - Trọng lượng thân dầm lớp vữa: gd = n.bd.(hd-hb) γ bt + n γ v.(bd+2.hd) γ v =1,1.0,2.(0,3-0,1).2500+1,2.0,015.{0,2+2.(0,3-0,1)}.1800 = 129,44 (daN) => tải tập trung tường dầm tác dụng lên cột: Gd = gd 3.9 5.5 2.4 ld + + = 129,44 ( ) = 763.7 (daN) 2 2  Tónh tải mái gây lực tập trung Gsm = gsm.Fsm = 420.2 × 5.36 = 2252.27 (daN)  Tónh tải mái ngói gây lực tập trung  Hoạt tải mái gây lực tập trung Pm = ps.Fsm = 1,3 × 75 × 5.36 = 522.6 (daN)  Trọng lượng bồn nước 2000l -Trọng lượng cột gây lực tập trung(giả sử cột có tiết diện (20x20) Gc = n.Fc.hc γ c = 1,2 (0,2.0,2).(1,7-0,3).2500 = 168 (daN) GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 49 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG => Lực tập trung mái gây ra: Nsm = 2252.72 +763.7 +522.6 + 168 + 500 + 1051 = 5258 (daN) • Tải trọng lầu 2: - Diện tích truyền tải sàn lên cột B Sàn: Fm = F1 + F2 + F3 + F4 = 2.3 × 3.9 4.9 × 3.9 4.9 × 2.4 2.4 × 5.5 + + + = 19.59 (m2) 4 4 - Trọng lượng thân dầm dọc lớp vữa: gdd = n.bd.(hd-hb) γ bt + n γ v.(bd+2.hd) γ v =1,1.0,2.(0,4-0,1).2500+1,2.0,015.{0,2+2.(0,4-0,1)}.1800 = 173,424 (daN) => tải tập trung tường dầm tác dụng lên cột: Gdd = gd 5.5 4.9 2.4 3.9 ld + + + = 173,424 ( ) = 1448 (daN) 2 2 Tónh tải sàn gây lực tập trung Gs = gs.Fs =g1.F1 + g2 (F2 + F3 + F4) = 491,4.2.24 + 421,8.17.35 = 8419 (daN)  Hoạt tải sàn gây lực tập trung Ps = ps.Fs = p1.(F1 + F2+F3 +F4) = 180x19.59 = 3526.2 (daN)  Tónh tải tường tác dụng: 5.5 3.9 2.4 + + gt = n.bt.ht γ t.lt =1,1.0,1.(3.4 - 0,3).1800.( )= 3621.42 (daN/m) 2 -Trọng lượng cột gây lực tập trung(giả sử cột có tiết diện (20x20) Gc = n.Fc.hc γ c = 1,2 (0,2.0,2).(3.4-0,3).2500 = 372 (daN) => Lực tập trung sàn lầu gây ra: N2 = Gs + Ps +Gc+ gd + gt = 8419 + 3526.2 +372 +1448 + 3621.42 = 17386.62 (daN) • Tải trọng lầu 1: GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 50 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG Tải trọng lầu giống lầu nên ta có: N1 = N2 = 17386.62 (daN) • Tải trọng tầng : - Trọng lượng thân đà kiềng tác dụng vào cột,ta chọn sơ kích thước đà kiềng 20x 30 gđk1 = n.bđk.hđk.γbt = 1.1.0.2.0.3.2500 = 165 (daN/m)  Lực tập trung đà kiềng tác dụng lên cột Gđk = gđk.lđk = 165.( 3.9 + 5.5 + 2.4 )= 973.5 (daN) - Trọng lượng tường gây lực tập trung cột : 3.9 + 2.4 gt = n.bt.ht γ t.lt =1,1.0,1.(3.8 - 0,4).1800 = 2120.58 (daN)  Trọng lượng cột tầng (tính đến cổ móng) giả sử chiều sâu chôn móng hm=1 (m) đoạn cột từ cổ móng đến mặt đà kiềng giã thuyết (m) Gc = n.γbt.hc.Fc = 1.1.2500.(4.8 – 0.4).0.2.0.2 = 484 (daN) Lực tập trung tải tầng gây cho cột trục B Ntr = Gđk + Gt + Gc = 973.5 + 2120.58 + 484 = 3578.1 (daN) b Xác đònh kích thước cột: Nc =5258 +17386.62+17386.62 + 3578.1 = 43609(daN) N 43609 = 493 cm2 => Tiết diện cột : Fcot = k × R = 1.3 × n => Chọn :cột tầng cột lầu 1, lầu 115 : b x h = 20 x 25 cm : b x h = 20 x 20 cm II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG: GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 51 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG TẢI TRỌNG TẬP TRUNG TẠI NÚT KHUNG: a)Tải trọng mái: • Tónh tải mái : Ta quy đổi tải trọng mái ngói tải tập trung truyền vào cột đỡ mái Cấu tạo mái: -Mái lợp ngói màu sẫm loại 22viên/m2 -Lati gỗ 30x30 cách 250mm -Cầu phong sắt 40x60 cách 500mm -Xà gồ 50x100 cách 800mm Cos α =cos280 =0.883 Tra sổ tay kết cấu công trình mái ngói xà gồ gỗ cóù trọng lượng là: gtc= 60 kg/m2 → gtt=1.2x60=72 kg/m2 C B A' A 1' 1" MẶT BẰNG MÁI - Khung Trục 1: GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 52 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG + Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 1-A: 2 g1-A=qxS1-A={(0.7+ )x 6.3 } x72/cos α = 436.64 daN + Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 1-B: 2 g1-B=qxS1-B={(0.7+ )x(0.7 + 6.3 )} x72/cos α =533.68 daN - Khung Trục 1”: +Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 1”-A: g1”-A=qxS1”-A={ 6.3 x( + )} x72/cos α = 642.13 daN 2 + Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 1”-B: g1”-B=qxS1”-B={(0.7+ 6.3 )x( + )} x72/cos α = 784.82 daN 2 - Khung Trục 2: + Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 2-A: g2-A=qxS2-A={ 6.3 1.5 x( + )} x72/cos α = 578 daN 2 +Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 2-B 1.5 6.3 1.5 3.5 )x + ( +0.7)x } x72/cos α 2 2 g2-B=qxS2-B={( + = 784.8 daN +Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 2-C: g3-C=qxS3-C={(0.7+ 3,5 1.5 ) x ( +0.7)} x72/cos α = 289.67 daN 2 - Khung Trục 3: +Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 3-A: g3-A=qxS3-A={( 1,5 5.5 6,3 + )x } x72/cos α = 899 daN 2 + Tải trọng tập trung mái ngói tác dụng vào cột 3-B GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 53 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG Gối trái Gối phải Gối trái Gối phải Gối trái Gối phải Gối 5639 8953 6360 2602 3997 3985 509 20 20 20 20 20 20 20 Gối trái Gối phải Gối trái Gối phải Gối trái Gối phải 4089 5008 2466 2705 5173 4323 20 20 20 20 20 20 Gối trái Gối phải Gối trái Gối phải Gối trái Gối phải 2547 2894 803 407 300 451 20 20 20 20 20 20 CS1 TẦNG 45 68.58 45 27.21 40 41.57 40 248.33 40 105.24 40 105.87 30 3384.93 TẦNG 40 100.56 40 67.04 40 276.48 40 229.78 40 62.83 40 89.97 TẦNG ÁP MÁI 30 135.18 30 104.71 30 1360.05 30 5294.16 30 9744.13 30 4311.54 72.44 45.63 49.52 121.03 78.79 79.03 322.73 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 24177.89 24177.89 21229.37 21229.37 21229.37 21229.37 15332.32 77.02 62.88 127.71 116.42 60.88 72.85 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 21229.37 21229.37 21229.37 21229.37 21229.37 21229.37 64.49 56.76 204.57 403.61 547.56 364.23 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15332.32 15332.32 15332.32 15332.32 15332.32 15332.32 - Chọn đường kính cốt đai dsw = mm, số nhánh đai Bố trí s = 150mm đoạn L = 1/4, đoạn nhòp bố trí s = 250mm Cốt thép cột: a/ Nội lực tính toán: - Sử dụng chương trình tính toán tự động để tổ hợp nội lực cho cột, từ cặp nội lực tính toán sau: (1) : N max , Mx Mytư (2) : M x max ,My Ntư (3) : M y max , Mx Ntư - Sau dùng (1) để tính thép so sánh để tìm hàm lượng A smax để bố trí cho tiết diện tương ứng dùng (2), (3) để kiểm tra lại khả chòu lực cột b Tính toán thép cột: GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 86 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG Phương pháp tính toán gần dựa việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép Giáo sư Nguyễn Đình Cống dựa vào nguyên tắc để lập công thức điều kiện tính toán để phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356-2005 Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp 0,5 ≤ CX ≤ , cốt thép đặt theo chu vi phân bố cốt thép đặt theo phương CY cạnh ngắn có mật độ dày Tiết diện chòu lực nén N, momen uốn Mx=M2 , My=M3, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax,eay.Sau xét uốn dọc theo phương, tính hệ số η x ,η y Momen gia tăng M x1 = η x M x ; M y1 = η y M y Tùy theo tương quan giá trò Mx1;My1với kích thước cạnh mà đưa mô hình tính toán theo phương X phương Y Điều kiện kí hiệu theo bảng sau: Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện M x1 M y1 > Cx Cy M y1 h = Cx ; b = C y h = C y ; b = Cx M = M x1 ; M = M y1 M = M y1 ; M = M x1 ea = eax + 0, 2eay ea = eay + 0, 2eax Kí hiệu Cy > M x1 Cx Giả thiết a, ta giả thiết a = 40mm cho tất cột GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 87 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG Tính h0 = h – a; Z = h – 2a, chuẩn bò số liệu Rb, Rs, Rsc, ξR trường hợp lệch tâm phẳng.Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng Với: x1 = N Rbb Hệ số chuyển đổi m0: x1 ≤ h0 m0 = − x1 > h0 0, x1 h0 m0 = 0, Tính momen tương đương (biến đổi lệch tâm xiên lệch tâm phẳng) M = M1 + m0 M Độ lệch tâm e1 : e1 = h b M ; N Theo TCXDVN 356:2005 độ lệch tâm ngẫu nhiên ea trường hợp lấy   600 l ea ≥  ,với l- chiều dài cấu kiện; h- chiều cao tiết diện 1 h  30 Độ lệch tâm ban đầu : +với kết cấu tónh đònh e0 = e1 + ea + với kết cấu siêu tónh e0 = max(e1 , ea ) h Độ lệch tâm tính toán: e = e0 + − a l0 y l0 x Tính toán độ mãnh hai phương λx = i ; λ y = i ; λ = max λx ; λ y x y { } Dựa vào độ lệch tâm e0 giá trò x1 để phân biệt trường hợp tính toán GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 88 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG e0 Trường hợp 1: Nén lệch tâm bé: ε = h ≤ 0,3 tính toán gần nén tâm Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm γ e : γe = (0,5 − ε )(2 + ε ) Hệ số uốn dọc phụ thêm xét nén tâm ϕe : (1 − ϕ )ε ϕe = ϕ + 0,3 Khi λ ≤ 14 ⇒ ϕ = ; 14 < λ < 104 lấy theo công thức sau: ϕ = 1,028 − 0,0000288λ − 0,0016λ Diện tích toàn cốt thép dọc Ast : γeN − Rbbh ϕe Ast ≥ Rsc − Rb e Trường hợp 2: ε = h > 0,30 x1 > ξ R h0 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé Xác đònh chiều cao vùng nén x theo dẫn sau đây:  − ξR  e x =  ξR + h ε0 = ÷ 0; + 50ε  h  Diện tích toàn cốt thép Ast tính theo công thức sau: x Ne − Rbbx (h0 − ) ; Ast = kRsc Z lấy k = 0,4 e Trường hợp 3: ε = h > 0, 03; x1 ≤ ξ R h0 , tính toán theo nén lệch tâm lớn Tính Ast theo công thức sau: Ast = N ( e + 0,5 x1 − h0 ) ; kRs Z lấy k = 0,4 Cốt thép đặt theo chu vi, cạnh ngắn dặt cốt thép dày Đánh giá xử lý kết quả: Giá trò Ast tính theo công thức dương, âm, lớn bé Đánh giá mức A st độ hợp lý tỉ lệ cốt thép µt = C C x y Kiểm tra lại µ : µ ≤ µ ≤ µmax ( µ = 0, 4%; µmax = 3,5% ) GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH 89 SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG ĐỒ ÁN TỔNG HP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG Nếu µ khác nhiều với µt giả thiết dùng µ tính lại N cr η ( ∆µ nên lấy ≤ 0, 25% ).Khi tính Ast