3.1.1. Cơ sở xây dựng sơ đồ kết cấu khung
- Một đoạn cột hoặc một đoạn dầm được mô hình bằng 1 thanh đặt ở vị trí trục hình hình của thanh, kèm theo các thông số kích thước: b, h (hoặc A, I) của tiết diện; tính năng vật liệu: môđun, trọng lượng riêng…
- Liên kết các thanh với nhau bằng nút khung, trong kết cấu khung toàn khối thường dùng nút khung cứng.
3.1.2. Sơ đồ hình học của khung
3.1.3. Sơ đồ kết cấu khung
Mô hình hóa kết cấu khung ngang thành các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) với trục của hệ kết cấu được tính đến trọng tâm tiết diện của các thanh.
- Nhịp tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột. + Xác định nhịp tính toán dầm AB: LAB = 7,6 + 0,11 + 0,11 - 0,35/2 - 0,40/2 = 7,45 (m). + Xác định nhịp tính toán dầm BC: LBC = 3,7 + 0,4/2 – 0,11 + 0,4/2 – 0,11 = 3,88 (m). + Xác định nhịp tính toán dầm CD: LCD = 7,6 + 0,11 + 0,11 - 0,35/2 - 0,40/2 = 7,45 (m).
- Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trọng tâm dầm. + Xác định chiều cao của cột tầng hầm:
h0 = 3,0 (m)
(trong đó quy định vị trí mặt móng tại mặt nền tầng hầm ) + Xác định chiều cao của cột tầng 1:
h1 = 4,0 (m)
+ Xác định chiều cao cột tầng 2,3…10. h2 = h3 = … = h10 = 3,6 (m).
3.2. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG3.2.1. Tĩnh tải phân bố và tĩnh tải tập trung tác dụng lên khung 3.2.1. Tĩnh tải phân bố và tĩnh tải tập trung tác dụng lên khung
Hệ số quy đổi tải trọng
a). Với ô sàn nhịp 3,8x7,2 m.
Tải trọng phân bố lên khung dạng hình thang quy đổi tải trọng về dạng hình chữ nhật ta xác định hệ số quy đổi: k = 1- 2β2 + β3 với β = 2BL = 23,8x7,2 = 0,26
Suy ra: k = 0,88.
b). Với ô sàn nhịp 3,7x7,2 m.
Ta quy đổi tương tự như ô sàn 3,8x7,2 lấy hệ số quy đổi k = 0,88.
Đối với tải trọng phân bố lên khung dạng hình tam giác quy đổi tải trọng về dạng hình chữ nhật ta tính toán với hệ số k = 5/8 = 0,625 m.
3.2.1.1. Tĩnh tải tầng 1
Hình 3.18. Sơ đồ tĩnh tải tầng 1
Tĩnh tải phân bố - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 2
g1
Do tải trọng tường xây 110 cao: 4 - 0,65 = 3,35 dài 0,54 m: 1,022
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất là:
0,414 * 0,625 * (3,8 – 0,15 – 0,19)/2
1,47
1,022
1 2
g1
Do tải trọng tường xây 110 cao 3,35 dài 3,8 – 0,59 – 0,125 = 3,085 m:
1,022
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất là: 0,414 * 0,625 * (3,8 – 0,15 – 0,19)/2 1,47 1,022 0,448 1 2 g3
Do tải trọng tường xây 110 cao 3,35 dài 3,7 - 0.22 = 3,48 m: 1,022
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất là:
2 * 0,414 * 0,625 * (3,7 – 0,22)/2
1,922
1,022 0,90 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung g4
độ lớn nhất là:
2 * 0,414 * 0,625 * (3,8 – 0,3)/2
0,906
0,906
Tĩnh tải tập trung - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 2 3 4
GA
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng tường 220 xây trên dầm dọc truyền vào (1 phần xây kín và 1 phần có lỗ mở):
1,694 * (6,86/2) + 1,186 * (6,9/2) Do trọng lượng sàn dạng hình thang truyền vào:
0,414 * 0,88 * (3,8 – 0,315)/2 * 6,9/2 Do trọng lượng sàn dạng hình chữ nhật truyền vào:
0,414 * (2,945/2) * 6,86/2 17,747 3,564 9,902 2,190 2,091 1 2 3 G1
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,25 x 0,45 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,25 * 0,45 * 3,6
Do trọng lượng tường 110 xây trên dầm dọc truyền vào: 1,022 * 3,6
Do trọng lượng sàn dạng hình chữ nhật truyền vào: 0,414 * (2,945/2) * 6,86/2
6,884
1,114 3,679 2,091
1 2
G2
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,25 x 0,45 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,25 * 0,45 * 3,6
Do trọng lượng sàn dạng hình thang truyền vào:
2 * 0,414 * 0,88 * (3,8 – 0,315)/2 * (7,2 – 0,25)/2 5,526 1,114 4,412 1 2 3 4 GB
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng tường 220 xây trên dầm dọc truyền vào (1 phần xây kín và 1 phần có lỗ mở):
1,694 * (6,86/2) + 1,186 * (6,9/2)
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 3,7m truyền vào: 2 * 0,414 * 0,88 * (3,48/2) * (7,2 – 0,315)/2 Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 3,8m truyền vào:
0,414 * 0,88 * (3,8 – 0,315)/2 * 6,9/2 20,021 3,564 9,902 4,365 2,190 1 2 3 4 GC
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng tường 220 xây trên dầm dọc truyền vào (1 phần xây kín và 1 phần có lỗ mở):
1,694 * (6,86/2) + 1,186 * (6,9/2)
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 3,7m truyền vào: 2 * 0,414 * 0,88 * (3,48/2) * (7,2 – 0,315)/2 Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 3,8m truyền vào:
2 * 0,414 * 0,88 * (3,8 – 0,315)/2 * 6,9/2 22,211 3,564 9,902 4,365 4,380 1 2 G3
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,25 x 0,45 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,25 * 0,45 * 7,2
Do trọng lượng sàn dạng hình thang truyền vào:
4 * 0,414 * 0,88 * [(3,8 – 0,315)]/2 * (6,9/2 + 6,86/2) 19,693 2,223 17,470 1 2 3 GD
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng tường 220 xây trên dầm dọc truyền vào (có lỗ mở):
1,186 * (6,9/2 + 6,86/2) Do trọng lượng sàn dạng hình thang truyền vào:
2 * 0,414 * 0,88 * [(3,8 – 0,315)]/2 * (6,9/2 + 6,86/2)
20,459
3,564 8,160 8,735
3.2.1.2. Tĩnh tải tầng 2
Hình 3.19. Sơ đồ tĩnh tải tầng 2…10
Tĩnh tải phân bố - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 2
g1
Do tải trọng tường xây 110 cao: 3,6 - 0,65 = 2,95 m: 0,907
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất là:
2 * (0,523 +0,583)/2 * 0,625 * (3,8 – 0,315)/2
2,112
0,907
1 2
g2
Do tải trọng tường xây 110 cao: 3,6 - 0,65 = 2,95 dài 1,4m: 0,907
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất là: 2 * (0,537 +0,484)/2 * 0,625 * (3,8 – 0,315)/2 2,019 0,907 1,112 1 2 g3
Do tải trọng tường xây 220 cao 3,6 – 0,4 =3,2 m có cửa mở: 0,635
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác là: 0,414 * 0,625 * (3,7 – 0,22)/2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình chữ nhật là: 0,414 * (1,8 – 0,15 – 0,125)/2 1,401 0,635 0,450 0,316 Tĩnh tải tập trung - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 2 3
GA = GD
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng tường 220 xây trên dầm dọc truyền vào (1 phần có lancan 0,02 T/m và 1 phần tường có lỗ mở):
2 * 0,02 * 3,3 + 2 * 1,186 * 6,9/2 Do trọng lượng sàn dạng hình thang truyền vào:
(0,523 + 0,583)/2 * 0,88 * (3,485/2) * (6,86 + 6,9)/2 17,762 3,564 8,315 2,883 1 2 3 4 G1
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,25 x 0,45 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,25 * 0,45 * 7,2
Do trọng lượng tường 110 xây trên dầm dọc truyền vào (1 phần tường có lỗ mở và 1 phần tường 110 dài 3,5m):
1,022 * 3,43 + 1,46 * 3,5
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 12 truyền vào: (0,523 + 0,537)/2 * 0,88 * 2* (3,485/2) * 6,86/2 Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 23 truyền vào: (0,538 + 0,484)/2 * 0,88 * 2* (3,485/2) * 6,9/2 21,825 2,228 8,615 5,575 5,407
1 2 3 4 5 GB = GC
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng tường 220 xây trên dầm dọc truyền vào (1 phần tường xây kín và 1 phần tường có lỗ mở):
1,694 * (6,86/2) + 1,186 * (6,9/2)
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 12 truyền vào: 0,537 * 0,88 * (3,485/2) * 6,86/2
Do trọng lượng sàn dạng hình chữ nhật nhịp 12 truyền vào: 0,414 * (1,8 – 0,15 – 0,125)/2 * 6,86/2
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 23 truyền vào: (0,484 + 0,414)/2 * 0,88 * (3,485/2 + 3,48/2) * 6,9/2 22,050 3,564 9,902 2,750 1,083 4,751 3.2.1.3. Tĩnh tải tầng mái
Tĩnh tải phân bố - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung g1 độ lớn nhất là:
2 * 0,573 * 0,625 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2
1,248
1,248 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung g2
độ lớn nhất là:
2 * 0,573 * 0,625 * (3,7 – 0,22)/2
1,246
1,246
Tĩnh tải tập trung - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 2 3 4 5 GA = GD
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng sàn dạng hình thang truyền vào: 0,573 * 0,88 * (3,485/2) * (6,86 + 6,9)/2 Do trọng lượng sàn Sêno dạng hình chữ nhật truyền vào:
0,414 * 0,49 * (6,86 + 6,9)/2
Do trọng lượng bản thân dầm Sêno 110x500 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,11 * 0,5 * 7,2
Do trọng lượng bản thân tường xây 110 cao 1m trên dầm Sêno truyền vào:
1,8 * (0,03 * 1,3 + 0,11 * 1,1) * 1 * 7,2 14,172 3,564 6,045 1,400 1,089 2,074 1 2 3 G1
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,25 x 0,45 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,25 * 0,45 * 7,2
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 12 truyền vào: 2 * 0,573 * 0,88 * (3,485/2) * 6,86/2 Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 23 truyền vào:
2 * 0,573 * 0,88 * (3,485/2) * 6,9/2 15,654 3,564 6,027 6,063 1 2 GB = GC
Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,3 x 0,6 truyền vào: 2,5 * 1,1 * 0,3 * 0,6 * 7,2
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 3,8m truyền vào: 0,537 * 0,88 * (3,485/2) * (6,86 +6,9)/2
17,705
3,564 5,665
3 4 5
Do trọng lượng sàn dạng hình thang nhịp 3,7m truyền vào: 0,573 * 0,88 * (3,480/2) * (6,9 + 6,86)/2
Do trọng lượng bể nước kích thước 3,7x2,0x1,2 (m) truyền vào với tải 1T/m3:
1 * (3,7 * 1,2 * 2)/4
Do trọng lượng gạch kê 220 cao 0,4m (bể nước truyền xuống 2 hàng gạch kê lên trục B, trục C và bắt đầu từ trục 3, dài 2,22 m)
1,8 * (0,03 * 1,3 + 0,22 * 1,1) * 0,4 * 1,1
6,036 2,22
3.2.2. Hoạt tải tác dụng lên khung3.2.2.1. Hoạt tải 1 3.2.2.1. Hoạt tải 1
Tầng 1
Hình 3.22. Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung tầng 1
Hoạt tải 1 - Tầng 1 - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung p1 độ lớn nhất là:
0,24 * 0,625 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2
0,261
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung p2 độ lớn nhất là: 2 * 0,24 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 0,522 0,522 1 2 PA
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ lớn nhất là:
0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * 6,9/2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình chữ nhật với tung độ lớn nhất là:
0,24 * 2,945/2 * 6,86/2
1,422
1,270 0,152 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình chữ nhật với tung P1
độ lớn nhất là:
0,24 * 2,945/2 * 6,86/2
0,152
0,152 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ P2
lớn nhất là:
2 * 0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * 6,9/2
2,539
2,539 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PB
lớn nhất là:
0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * 6,9/2
1.270
1,270 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PC
lớn nhất là:
0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 +6,86)/2
2,532
2,532 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ P3
lớn nhất là:
2 * 0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 +6,86)/2
5,064
5,064 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PD
lớn nhất là:
0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 +6,86)/2
2,532
Tầng 2
Hình 3.23. Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung tầng 2
Hoạt tải 1 - Tầng 2 - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 2
p1
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất là:
0,36 * 0,625 * (3,7 – 0,22)/2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình chữ nhật với tung độ lớn nhất là:
0,36 * (1,8 – 0,125 – 0,15)/2
0,667
0,392 0,275
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PB = PC lớn nhất là: 0,36 * 0,88 *(3,7 – 0,22)/2 * 6,9/2 1,902 1,902 Tầng mái
Hoạt tải 1 - Tầng Mái - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung p1 độ lớn nhất là: 0,098 * 0,625 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 0,261 0,261 1 2 PA = PD
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ lớn nhất là:
0,098 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 + 6,86)/2 Do tải trọng từ sàn Sêno truyền vào dạng hình hình chữa nhật:
0,098 * 0,49 * (6,9 + 6,86)/2
1,364
1,034 0,330 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ P1
lớn nhất là:
0,098 * 0,88 * 2 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 + 6,86)/2
2,068
2,068 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PB = PC
lớn nhất là:
0,098 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 + 6,86)/2
1,034
3.2.2.2. Hoạt tải 2
Tầng 1
Hình 3.25. Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung tầng 1
Hoạt tải 2 - Tầng 1 - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung p1 độ lớn nhất là:
2 * 0,36 * 0,625 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2
0,783
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PB = PC lớn nhất là: 0,36 * 0,88 * (3,7 – 0,11 – 0,11)/2 * (6,9 + 6,86)/2 3,792 3,792 Tầng 2
Hoạt tải 2 - Tầng 2 - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung p1 độ lớn nhất là:
2 * 0,24 * 0,625 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2
0,522
0,522 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PA = PD
lớn nhất là:
0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 + 6,86)/2
2,532
2,532 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ P1
lớn nhất là:
2 * 0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 + 6,86)/2
5,064
5,064 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PB = PC
lớn nhất là:
0,24 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 + 6,86)/2
2,532
Tầng mái
Hình 3.27. Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung tầng mái
Hoạt tải 2 - Tầng Mái - T/m
STT Loại tải trọng và cách tính Kết quả
1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình tam giác với tung p1 độ lớn nhất là:
2 * 0,098 * 0,625 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2
0,213
0,213 1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang với tung độ PB = PC
lớn nhất là:
0,098 * 0,88 * (3,8 – 0,19 – 0,125)/2 * (6,9 + 6,86)/2
1,034
3.2.3. Tải trọng gió tĩnh tác dụng lên khung
Công trình xây dựng tại thành phố Hà Nội, thuộc vùng gió IIB có áp lực gió đơn vị W0 = 0,095 T/m2. Công trình được xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên thuộc dạng địa hình C.
Công trình có chiều cao H = 37,6 (m) nhỏ hơn 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió.
“ Để đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn ta bỏ qua tính toán độ cứng của lõi thang máy và quy toàn bộ tải trọng ngang do khung ngang chịu.”