b) Chọn kích thước
Kích thước cốn thang có thể chọn sơ bộ theo công thức:
mm Chọn hc = 200mm. Chọn bc = 100mm. c) Xâc định tải trọng - Trọng lượng bản thđn cốn: g1= =1,1x25x0,1x (0,2-0,08) +1.3x16x(2x0.3+0.1-0.08)x0.015= 0.523 (KN/m). - Trọng lượng lan can : =0.3 (KN/m)
- Do ô săn 1 truyền văo cốn C1: g3= (KN/m)
- Do ô săn 2 truyền văo cốn C2: g’3= (KN/m) Tổng tải trọng tâc dụng theo phương thẳng đứng của cốn thang C1:
Tổng tải trọng tâc dụng theo phương thẳng đứng của cốn thang C2: = 0.523+0.3+4.69 = 5.513 (KN/m) d) Xâc định tải trọng * Cốn thang C1=C2: Mmax= (KN.m) Qmax = = (KN) N = = (KN) e) Tính cốt thĩp cốn (C1=C2) * Thĩp dọc:
Tính như cấu kiện chịu uốn có tiết diện chữ nhật: Ta có : Mmax = (kN.m)
Giả thiết a = 3 cm.
Chiều cao tính toân: h0 = h – a = 30 – 3 = 27 cm
Tính αm .
Ta có αm < αR =4,27
As=
Tính hăm lượng cốt thĩp
μ%= As
Chọn 1 12 có As= 1,131 cm2
Kiểm tra hăm lượng cốt thĩp đê chọn:
μ%= As
b.ho .100% = = 0.41 % * Thĩp đai:
Ta có: Qmax = 6.19 (KN) Số liệu tính toân:
b = 100mm; ho = 270mm(a=30mm); h = 300mm; Rb = 14.5 MPa; Rbt = 1.05MPa; Rsw = 175MPa; Es = 210000MPa; Eb = 30000 MPa; câc hệ số ϕb2=2 ; ϕb3=0.6 ;
ϕb4=1.5 ; β=0.01 ;N=-11.47(KN)
=0.027; Tải trọng phđn bố đều trín dầm gồm:
+ Phần tĩnh tải:
Do TLBT dầm , vữa trât + trọng lượng lang can + tải trọng do bản thang truyền văo. g = g1+ g2+ =0.523+0.3+ =3.89(kN/m)
+ Phần hoạt tải:
Do phản lực bản thang truyền văo(phần hoạt tải).
p = (KN/m)
- Kiểm tra điều kiện tính toân : Q ≤ Qb,o Tính câc giâ trị:
q1 = g+p/2 = 3.89+0.5x1.61= 4.695(kN/m)
=> = 180(cm) => Qb,o =
Qbmin =
Kiểm tra Qb,o< Qbmin nín lấy Qb,o= Qbmin = 17.7 (kN)
Tính lại C=
=> Q = Qmax– q1C = –4.695x0.674= 3.03kN)
Kiểm tra Q < Qb,o nín không cần tính toân cốt đai, bố trí theo cấu tạo: - Trong đoạn 1/4l (l: nhịp dầm) = 0.658(m)
h=300mm < 450mm, chọn Φ6 hai nhânh Bước cốt đai s = min(150,h/2=150) = 150mm - Trong đoạn giữa nhịp:
h=300mm , chọn Φ6 hai nhânh Bước cốt đai chọn s=300mm 4.5. Tính toân dầm chiếu nghỉ (DCN=DCT)
4.5.1. Sơ đồ tính
Hình 4.4 Sơ đồ tính nội lực dầm chiếu nghỉ 4.5.2. Xâc định kích thước tiết diện
mm Chọn hc = 300mm.
Chọn bc = 200mm.
Vậy kích thước tiết diện dầm lă: bxh = 200 ¿ 300. 4.5.3. Xâc định tải trọng
Trọng lượng phần bítông:
q1= =1.1x25x0.2x (0,3-0,08) = 1.32 (KN/m) Trọng lượng phần vữa trât:
q2 = =1.3x16x0.015x ( 2x0.3+0.2-2x0.08) = 0.2 (KN/m) Do săn Ô3 truyền văo:
(N/m) Do săn Ô1 ( Ô2 ) truyền văo:
(KN/m)
Vậy tải trọng phđn bố trín dầm chiếu nghỉ lă:
q =q1+ q2 + q3 + q4 =1.32+0.2+6.56+0 = 8.08 (KN/m) q’’ =q1+ q2 + q3 =1.32+0.2+6.56= 8.08 (KN/m)
q’ =q1+ q2 + q3 + q4’ =1.32+0.2+6.56+0 = 8.08 (KN/m) Tải trọng tập trung do cốn C1 vă C2 truyền văo:
PC1 = = (KN)
4.5.4. Xâc định nội lực
Sử dụng phần mềm sap 2000 ta có kết quả nội lực: Mnh = 16.18(KN/m) Qg = 21.54(KN) Qnh = 1.64 (KN) 4.5.5. Tính toân cốt thĩp a) Tính cốt thĩp dọc Ta có Mnh = 16.18 (KN.m).
Giả thiết a = 3cm , tính được h0 = 30 - 3 = 27cm.
Tính m: <R = 0,427
Tính diện tích cốt thĩp:
Tính hăm lượng cốt thĩp:
Chọn 214 có As =3.079 cm2 đặt phía dưới. Kiểm tra hăm lượng cốt thĩp đê chọn.
μ%= As
b.ho .100% = = 0.57 %
b) Thĩp đai
Tải trọng phđn bố đều trín dầm gồm: + Phần tĩnh tải:
Do TLBT dầm , vữa trât + tải trọng do bản thang truyền văo +do chiếu nghĩ truyền văo,phản lực cốn thang.
g =1.32+0.2 +0+ + =14.5(kN/m) + Phần hoạt tải:
Do bản chiếu nghỉ truyền văo vă bản thang:
p = (kN/m)
Lập bảng tính cốt thĩp đai:
- Kết quả tính toân cốt thĩp đai: Phụ lục 2, bảng 3.
c) Tính toân cốt treo tại vị trí có lực tập trung + Dùng cốt treo dạng đai:
Ta có : Pc2 =14.5 (KN) hs bc hc h s h c Pc
Hình 4.5 Sơ đồ bố trí cốt treo Trong đó:
hs: khoảng câch từ vị trí đặt lực tập trung đến trọng tđm cốt thĩp dọc
Từ điều kiện cđn bằng lực của phần phâ hoại ta tính được số thanh cốt treo :
Trong đó : a : số thanh cốt treo cần bố trí n : số nhânh
: cường độ chiệu kĩo của thĩp Chọn cốt đai 6, 2 nhânh.
Bố trí 2 thanh cốt đai 6, 2 bín cốn tại vị trí cốn giao với dầm chiếu nghỉ.
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÂN THIẾT KẾ DẦM PHỤ
Đồ ân năy sinh viín chọn dầm phụ trục 5 thuộc tầng 4 để tính toân vă thiết kế, câc dầm phụ khâc lăm theo quy trình tương tự.
5.1. Vật liệu sử dụng
- Bí tông: Cấp độ bền B25 có: Rb = 14.5 MPa; Rbt = 1.05 MPa; Eb = 30x103 MPa. Cốt thĩp:
- Thĩp CI (Ø <10 mm) có: Rs = Rsc = 225 MPa; Rsw = 175 MPa; Es = 2.1x106 MPa. - Thĩp CIII (Ø ≥10 mm) có: Rs = Rsc = 365 MPa; Rsw = 290 MPa; Es = 2.1x106 MPa.
5.2. Quan niệm tính vă sơ đồ tính
5.2.1. Quan niệm tính
Dầm phụ được tính như dầm liín tục tựa lín câc gối tựa lă câc dầm chính, chịu tải trọng bản thđn, tải trọng tường xđy trín nó vă tải trọng từ câc ô săn lđn cận truyền về, nhịp tính chính lă khoảng câch tim giữa câc gối tựa.
5.2.2. Sơ đồ tính
Dầm được tính toân theo sơ đồ đăn hồi, nhịp dầm lă khoảng câch giữa tim câc gối tựa (dầm chính).
Hình 5.1 Sơ đồ tính dầm phụ 5.3. Sơ bộ tiết diện
Tiết diện dầm phụ được sơ bộ theo công thức: ,
Trong đó: hdp lă chiều cao dầm phụ; bdp lă chiều rộng dầm phụ; L lă nhịp dầm.
Với nhịp L = 7,95m, ta có: chọn (mm)
(mm) chọn (mm)
5.4. Tải trọng tâc dụng
5.4.1. Xâc định tải trọng
a) Tĩnh tải
Trọng lượng bản thđn dầm: do phần bí tông giao nhau giữa dầm vă săn đê được tính văo tĩnh tải săn, nín ta chỉ tính trọng lượng phần không giao nhau.
- Trọng lượng phần bí tông:
(kN/m) - Trọng lượng lớp vữa trât dăy 15mm:
(kN/m) Trong đó: = 1.1 lă hệ số tin cậy của bí tông, = 25 kN/m3lă trọng lượng riíng của BTCT; = 1.3 lă hệ số tin cậy lớp vữa trât; = 16 kN/m3 lă trọng lượng riíng của vữa trât; lă chiều dăy lớp vữa trât.
Căn cứ văo loại ô săn lă bản kí hay bản dầm, ta suy ra được sơ đồ truyền tải từ săn văo dầm như sau:
Hình 5.2 Tải trọng săn quy về dầm Bản dầm (ô S1, S2): tải trọng truyền về phđn bố đều trín dầm.
+ Ô S1: (kN/m)
+ Ô S2: (kN/m)
- Bản kí (ô S1, S2, S5, S6, S10, S11, S16, S17): tải trọng truyền về dạng hình thang, tam giâc theo góc 45 độ.
+ Ô S5: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S6: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S10: (kN/m)
+ Ô S11: (kN/m)
Dạng hình thang
+ Ô S16: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S17: (kN/m) Dạng hình tam giâc
- Tải trọng nút dầm phụ truyền văo: + Trọng lượng phần bí tông dầm:
(kN/m) + Trọng lượng lớp vữa trât dăy 15mm:
(kN/m)
+ Trọng lượng của Ô S1 truyền văo: (kN/m)
+ Trọng lượng của Ô S2 truyền văo: (kN/m) + Trọng lượng tường trín dầm truyền văo:
= (kN/m)
(kN/m)
(kN/m)
b) Hoạt tải
Hoạt tải từ săn truyền lín dầm được xâc định tùy thuộc văo loại ô bản. - Bản dầm (ô S12, S14,S17): tải trọng truyền về phđn bố đều trín dầm.
+ Ô S1: (kN/m)
+ Ô S2: (kN/m)
- Bản kí (ô S10, S11): tải trọng truyền về dạng hình thang, tam giâc theo góc 45 độ.
+ Ô S5: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S6: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S10:
Dạng hình thang
+ Ô S11:
Dạng hình thang
+ Ô S16: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S17: (kN/m) Dạng hình tam giâc
5.4.2. Tổ hợp nội lực
Do hoạt tải có tính chất xuất hiện bất kỳ, nín ta phải tiến hănh tổ hợp để tìm ra những giâ trị nội lực nguy hiểm nhất do hoạt tải gđy ra.
Hình 5.3 Sơ đồ tĩnh tải chất đầy dầm
Hình 5.4 Hoạt tải 1
Hình 5.5 Hoạt tải 2
Hình 5.6 Hoạt tải 3
Hình 5.7 Hoạt tải 4 b) Tổ hợp nội lực
Sử dụng sự hỗ trợ của phần mềm phđn tích kết cấu Sap2000 để tiến hănh tổ hợp vă phđn tích nội lực của dầm phụ:
Hình 5.8 Tổ hợp nội lực (kN.m)
Hình 5.9 Lực cắt (kN/m) c) Kiểm tra chuyển vị của dầm
Hình 5.10 Chuyển vị của dầm U3 (mm)
Theo bảng M.1.2 TCVN 5574 – 2018, độ võng ngân hạn của săn được kiểm tra theo điều kiện f < [fgh]. Với nhịp lớn nhất trong ô bản khoảng L=7,5(m). Độ võng giới hạn (TCVN 5574 – 2018) có giâ trị lă:
Nhận xĩt: fmax = 2mm < [fgh] = 41.2mm. Dầm thỏa điều kiện độ võng. 5.5. Tính toân cốt thĩp
5.5.1. Thĩp dọc chịu lực
- Kết quả tính toân cốt thĩp dọc chịu lực: Phụ lục 3, bảng 1. a) Thĩp dọc chịu momen dương ở nhịp
Nhận thấy, dầm vă săn được đổ toăn khối, khi tính toân cốt thĩp chịu momen dương, để tiết kiệm thì ta nín kể đến khả năng chịu nĩn của phần cânh, độ vươn của phần cânh được xâc định theo “điều 6.2.2.7 – TCVN 5574 – 2012 [18]” vă tham khảo ý kiến của “Giâo trình săn sườn bí tông toăn khối – Nguyễn Đình Cống [5]”:
Với , độ vươn ra của cânh được lấy:
; vă (mm)
Chọn (mm) (mm).
Căn cứ văo nhóm cốt thĩp CIII vă cấp độ bền bí tông B25, tra “Phụ lục 8 – Giâo trình KCBTC – PGS,TS.Phan Quang Minh [1]” ta có: ,
Giả thiết a = 40mm, ta có: h0 = 500 – 40 = 460mm. Xâc định vị trí của trục trung hòa từ momen phđn giới:
(kN.m) *Tại giữa nhịp 1: (kN.m) trục trung hòa đi qua cânh, ta tính toân với tiết diện chữ nhật kích thước (mm).
- Ta có: <
- Diện tích cốt thĩp: (cm2)
- Tính hăm lượng cốt thĩp:
*Tại giữa nhịp 2: (kN.m) trục trung hòa đi qua cânh, ta tính toân với tiết diện chữ nhật kích thước (mm).
(cm2); Chọn thĩp 218 có: (cm2)
b) Thĩp dọc chịu momen đm ở gối
Tiết diện chịu momen đm có cânh nằm trong vùng kĩo, nín ta tính toân với tiết diện hình chữ nhật (mm).
Căn cứ văo nhóm cốt thĩp CIII vă cấp độ bền bí tông B25, tra “Phụ lục 8 – Giâo trình KCBTC – PGS,TS.Phan Quang Minh [1]” ta có: ,
Giả thiết a = 40mm, ta có: h0 = 500 – 40 = 460mm. *Tại gối 2: (kN.m)
- Ta có: <
- Diện tích cốt thĩp: (cm2)
- Tính hăm lượng cốt thĩp:
Chọn thĩp 422 có: (cm2) *Tại gối 3: (kN.m)
(cm2);
Nhận xĩt: Hăm lượng cốt thĩp đều biến thiín xung quanh khoảng , nín tiết diện dầm đê chọn lă hợp lý.
5.5.2. Thĩp đai
Tải trọng phđn bố đều trín dầm gồm: a) Phần tỉnh tải
Trọng lượng bản thđn dầm + trọng lượng lớp vữa trât + trong lượng câc ô săn truyền về. gD1_250x500=2.75+0.25+9.4=12.04 (kN/m) gD2_250x500=2.75+0.25+21.2=24.2 (kN/m) gD3_250x500=2.75+0.25+8.92=11.92 (kN/m) gD4_250x500=2.75+0.25+4.12=7.12 (kN/m) b) Phần hoạt tải
Do bản chiếu nghỉ truyền văo vă bản thang
pD1_250X500 = 2.63+2.63=5.26(kN/m) pD2_250X500 = 6.18+6.18=12.36(kN/m) pD3_250X500 = 2.59+2.59=5.18(kN/m) pD4_250X500 = 1.2+1.2=2.4(kN/m) Lập bảng tính cốt thĩp đai:
- Kết quả tính toân cốt thĩp đai dầm phụ: Phụ lục 3, bảng 2. 5.6. Bố trí thĩp
CHƯƠNG 6. TÍNH TOÂN VĂ THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 1
6.1. Sơ đồ tính khung trục 1
Hình 6.1 Sơ đồ khung trục 1
6.2. Xâc định sơ bộ kích thước câc cấu kiện
Kích thước cấu kiện được chọn theo kinh nghiệm thiết kế "Kết cấu bí tông cốt thĩp Phần cấu kiện cơ bản "(trường Đại Học Xđy Dựng) vă đảm bảo theo tiíu chuđ̉n thiết kế cấu kiện BTCT TCVN 5574-2018. Trong đó kích thước của cấu kiện phải đảm bảo câc yíu cầu sau:
+ Đảm bảo khả năng chịu lực (điều kiện bền)
+ Đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường ( điều kiện về biến dạng)
+ Đảm bảo tính kinh tế trong thiết kế, cũng như câc điều kiện thi công thuận lợi( hăm lượng cốt thĩp, tận dụng tối đa khả năng lăm việc kết cấu ,...)
6.2.1. Xâc định sơ bộ kích thước tiết diện dầm
- Tiết diện dầm phụ được sơ bộ theo công thức: ,
Trong đó: hdp lă chiều cao dầm phụ; bdp lă chiều rộng dầm phụ; L lă nhịp dầm.
Với nhịp L = 7,95m, ta có: chọn (mm)
(mm) chọn (mm)
- Tiết diện dầm chính được sơ bộ theo công thức: ,
Trong đó: hdch lă chiều cao dầm chính; bdch lă chiều rộng dầm phụ; L lă nhịp dầm.
Với nhịp L = 7.5m ta có: chọn (mm)
(mm) chọn (mm)
6.2.2. Xâc định sơ bộ kích thước tiết diện cột
Diện tích cột được xâc định sơ bộ theo công thức :
A=k.N Rb
Trong đó :
A : Diện tích tiết diện ngang của cột.
Rb : Cường độ tính toân về nĩn của bí tông ;.
k : Lă hệ số xĩt đến ảnh hưởng khâc như momen uốn, hăm lượng thĩp, độ mảnh ( lấy k = 1,3 với cột biín ta lấy, k = 1,2 với cột trong nhă, k = 1,5 với cột góc nhă).
N : Lực nĩn trong cột , tính gần đúng N = S ¿ n ¿ q
q : lă tải trọng tương đương tính trín 1m2 săn,lấy q = 10-12 (kN/m2). n : lă số tầng trín cột đang xĩt.
Kiểm tra độ mảnh của cột theo công thức:
Trong đó:
lo : Chiều dăi tính toân cột với nhă nhiều khung nhiều nhịp ( ). b : bề rộng của cột
Trong nhă nhiều tầng, theo chiều cao nhă từ móng đến mâi, lực nĩn trong cột giảm dần.Để đảm bảo sự hợp lý về sử dụng vật liệu, theo chiều cao tầng nín giảm tiết diện cột.
Bảng 6.1: Bảng chọn sơ bộ tiết diện cột
6.2.3. Xâc định sơ bộ kích thước vâch
Theo TCXD 198-1997 Nhă cao tầng -Thiết kế kết cấu bítông cốt thĩp toăn khối
t Chọn t = 300 mm
6.3. Xâc định tải trọng đứng tâc dụng lín công trình
6.3.1. Tải trọng phđn bố tâc dụng lín câc ô săn
Hình 6.2 Cấu tạo bản săn a) Trọng lượng câc lớp cấu tạo nín săn
Trong đó: (kN/m3): trọng lượng riíng của vật liệu thứ i.
: hệ số độ tin cậy của tải trọng lấy theo TCVN2737-1995. : Bề dăy của lớp thứ i
Ta có bảng tính tải trọng tiíu chuđ̉n vă tải trọng tính toân sau:
Bảng 6.3: Bảng trọng lượng bản thđn câc lớp cấu tạo sang tầng mâi
b) Trọng lượng tường ngăn vă tường bao che trong phạm vi ô săn
Đối với câc ô săn có tường đặt trực tiếp trín săn không có dầm đỡ thì xem tải trọng đó phđn bố đều trín săn. Trọng lượng tường ngăn trín dầm được qui đổi thănh tải trọng phđn bố truyền văo dầm.
Công thức qui đổi tải trọng tường trín ô săn về tải trọng phđn bố trín ô săn: gpt = (kN/m2).
Trong đó:
S :Diện tích ô săn đang xĩt * Tải trọng đơn vị tường :
Với:
nt : Hệ số độ tin cậy đối với tường nt=1.1.
δt : Chiều dăy của tường (m).
γt : Trọng lượng riíng của tường (kN/m3).
Tường xđy bằng gạch ống . nv : Hệ số độ tin cậy đối với vữa nv=1.3 .
δv = 0.015(m): chiều dăy vữa
γv = 16 (kN/m3) : trọng lượng riíng của vữa.
1m2 tường 200 có tải trọng : * Trọng lượng của cửa:
Trong đó:
nc : hệ số độ tin cậy đối với cửa nc=1.1 .
: Trọng lượng của cửa kính khung nhôm . gcktc = 0.15(KN/m2 ) Bảng 6.4: Bảng tải trọng tường truyền lín săn tầng 1
Bảng 6.5: Bảng tải trọng tường truyền lín săn tầng 2-11
Bảng 6.6: Bảng tải trọng tường truyền lín săn tầng 12
c) Tải trọng phđn bố tâc dụng lín câc dầm
* Trọng lượng bản thđn dầm (chỉ tính phần tỉnh tải do câc lớp trât, phần tải trọng bản thđn để chương trình Etabs tự tính).
* Trọng lượng bản thđn cột(chỉ tính phần tỉnh tải do câc lớp trât, phần tải trọng bản thđn săn chương trình Etabs tự tính).
* Tải trọng tường truyền lín dầm vă cột.
Đối với mảng tường đặc :chỉ có tường trong phạm vi 600 lă truyền lực lín dầm phần còn lại tạo thănh lực tập trung truyền xuống nút khung.
Hình 6.3: Sơ đồ truyền tải trọng tường đặc lín dầm vă cột Gọi gt lă trọng lượng 1m2 tường (xđy gạch vă trât)