.4 Hoạt tải 1

Hình 5.5 Hoạt tải 2

Hình 5.6 Hoạt tải 3

Hình 5.7 Hoạt tải 4b) Tổ hợp nội lực b) Tổ hợp nội lực

Sử dụng sự hỗ trợ của phần mềm phân tích kết cấu Sap2000 để tiến hành tổ hợp và phân 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 ngán hạn của sàn 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 giá trị là: 7500 41.2( ) 182 182 gh L fmm       

Nhận xét: fmax = 2mm < [fgh] = 41.2mm. Dầm thỏa điều kiện độ võng. 5.5. Tính tốn cốt thép

5.5.1. Thép dọc chịu lực

- Kết quả tính tốn cớt thép dọc chịu lực: Phụ lục 3, bảng 1. a) Thép dọc chịu momen dương ở nhịp

Nhận thấy, dầm và sàn được đổ tồn khới, khi tính tốn cớt thép chịu momen dương, để tiết kiệm thì ta nên kể đến khả năng chịu nén của phần cánh, độ vươn của phần cánh được xác định theo “điều 6.2.2.7 – TCVN 5574 – 2012 [18]” và tham khảo ý kiến của “Giáo trình sàn sườn bê tông tồn khới – Nguyễn Đình Cớng [5]”:

Với hf 0,1h , độ vươn ra của cánh được lấy:

7270 1210 6 6 f L S    ; Sf 6.hf 6.110 660 và Sf  12.Ltt 12.3300 1650 (mm)  Chọn Sf 600(mm) bf 250 600.2 1450  (mm).

Căn cứ vào nhóm cốt thép CIII và cấp độ bền bê tông B25, tra “Phụ lục 8 – Giáo trình KCBTC – PGS,TS.Phan Quang Minh [1]” ta có: R 0,563, R 0,405

Giả thiết a = 40mm, ta có: h0 = 500 – 40 = 460mm. Xác định vị trí của trục trung hịa từ momen phân giới:

0

. . .( 0,5. ) 14,5.1450.110.(460 0,5.110) 936,66

fbfff

M  R b h h  h    (kN.m)

*Tại giữa nhịp 1: M 154,08Mf 936,66 (kN.m)  trục trung hịa đi qua cánh, ta tính tốn với tiết diện chữ nhật kích thước b xhf 1450 500x (mm).

- Ta có: 6 22 0 154,08.10 0,035 . . 14,5.1450.460 m bf M R b h     < R 0,405  1 1 2. 1 1 2.0,035 0,982 2 2 m          - Diện tích cớt thép: 4 0 154,08.10 9,34 . . 365.0,982.460 s s M A R  h    (cm2)

- Tính hàm lượng cớt thép: 0 min

.100 9,34.100 0,81% 0,1% . 25.46 s A b h        Chọn thép 418 có:As 10,18 (cm2)

*Tại giữa nhịp 2: M 82,5Mf 936,66(kN.m)  trục trung hòa đi qua cánh, ta tính tốn với tiết diện chữ nhật kích thước b xhf 1450 500x (mm).

4 0 82,5.10 4,96 . . 365.0,99.460 s s M A R  h    (cm2);  0, 43%min 0,1%  Chọn thép 218 có:As 5,09 (cm2)

b) Thép dọc chịu momen âm ở gối

Tiết diện chịu momen âm có cánh nằm trong vùng kéo, nên ta tính tốn với tiết diện hình chữ nhật bxh250 500x (mm).

Căn cứ vào nhóm cốt thép CIII và cấp độ bền bê tông B25, tra “Phụ lục 8 – Giáo trình KCBTC – PGS,TS.Phan Quang Minh [1]” ta có: R 0,563, R 0,405

Giả thiết a = 40mm, ta có: h0 = 500 – 40 = 460mm. *Tại gối 2: M 206,39 (kN.m) - Ta có: 6 22 0 206,39.10 0, 269 . . 14,5.250.460 m b M R b h     < R 0,405

 1 1 2. 1 1 2.0, 269 0,84 2 2 m          - Diện tích cớt thép: 4 0 206,39.10 14,64 . . 365.0,84.460 s s M A R  h    (cm2)

- Tính hàm lượng cớt thép: 0 min

.100 14,64.100 1,27% 0,1% . 25.46 s A b h        Chọn thép 422 có:As 15, 21 (cm2) *Tại gối 3: M 138,87 (kN.m) 9, 2 s A  (cm2);  0,8%min 0,1%  Chọn thép 222+118 có:As 10,15 (cm2)

Nhận xét: Hàm lượng cốt thép đều biến thiên xung quanh khoảng (0,6% 1,2%) ,

nên tiết diện dầm đã chọn là hợp lý. 5.5.2. Thép đai

Tải trọng phân bố đều trên dầm gồm: a) Phần tỉnh tải

Trọng lượng bản thân dầm + trọng lượng lớp vữa trát + trong lượng các ô sàn 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 vào và 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 cớt thép đai:

- Kết quả tính tốn cớt thép đai dầm phụ: Phụ lục 3, bảng 2. 5.6. Bố trí thép

Xem bản vẽ chi tiết dầm phụ.

CHƯƠNG 6. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 1

6.1. Sơ đồ tính khung trục 1

6.2. Xác định sơ bộ kích thước các cấu kiện

Kích thước cấu kiện được chọn theo kinh nghiệm thiết kế "Kết cấu bê tông cốt thép Phần cấu kiện cơ bản "(trường Đại Học Xây Dựng) và đảm bảo theo tiêu chuẩn thiết kế cấu kiện BTCT TCVN 5574-2018. Trong đó kích thước của cấu kiện phải đảm bảo các yêu 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 các điều kiện thi công thuận lợi( hàm lượng cốt thép, tận dụng tối đa khả năng làm việc kết cấu ,...)

6.2.1. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện dầm

- Tiết diện dầm phụ được sơ bộ theo công thức:

1 1 12 20 dp h   L     , 0.3 0.5 dpdp b   h

Trong đó: hdp là chiều cao dầm phụ; bdp là chiều rộng dầm phụ; L là nhịp dầm.

Với nhịp L = 7,95m, ta có: 1 1 7.5 375 625 12 20 dp h           chọn hdp 500(mm)  bdp 0.3 0.5 500150 250  (mm) chọn bdp 250(mm)

- Tiết diện dầm chính được sơ bộ theo cơng thức:

1 1 8 12 dc h   L     , 0.3 0.5 dcdc b   h

Trong đó: hdch là chiều cao dầm chính; bdch là chiều rộng dầm phụ; L là nhịp dầm.

Với nhịp L = 7.5m ta có: 1 1 7.5 625 937.5 8 12 dc h           chọn hdc 750(mm)  bdc 0.3 0.5 750210 350  (mm) chọn bdc 300(mm)

6.2.2. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện cột

Diện tích cột được xác định sơ bộ theo cơng thức : Trong đó :

A : Diện tích tiết diện ngang của cột.

Rb : Cường độ tính tốn về nén của bê tông ;.

k : Là hệ số xét đến ảnh hưởng khác như momen uốn, hàm lượng thép, độ mảnh ( lấy k = 1,3 với cột biên ta lấy, k = 1,2 với cột trong nhà, k = 1,5 với cột góc nhà).

N : Lực nén trong cột , tính gần đúng N = Snq

S : là diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột (m2)

q : là tải trọng tương đương tính trên 1m2 sàn,lấy q = 10-12 (kN/m2). n : là số tầng trên cột đang xét.

Kiểm tra độ mảnh của cột theo công thức:

o b l b   Trong đó:

lo : Chiều dài tính tốn cột với nhà nhiều khung nhiều nhịp (lo 0.7 (l l h )). b : bề rộng của cột

Trong nhà nhiều tầng, theo chiều cao nhà từ móng đến mái, lực nén trong cột giảm dần.Để đảm bảo sự hợp lý về sử dụng vật liệu, theo chiều cao tầng nên giảm tiết diện cột.

Bảng 6.1: Bảng chọn sơ bộ tiết diện cột

6.2.3. Xác định sơ bộ kích thước vách

t t h3400 170 2020 150        Chọn t = 300 mm

6.3. Xác định tải trọng đứng tác dụng lên cơng trình

6.3.1. Tải trọng phân bố tác dụng lên các ô sàn

Cấu tạo các lớp sàn:

Hình 6.2 Cấu tạo bản sàn a) Trọng lượng các lớp cấu tạo nên sàn a) Trọng lượng các lớp cấu tạo nên sàn

1 n btiii i gn      

Trong đó: i (kN/m3): trọng lượng riêng của vật liệu thứ i.

i

n : hệ số độ tin cậy của tải trọng lấy theo TCVN2737-1995.

i

 : Bề dày của lớp thứ i

Ta có bảng tính tải trọng tiêu ch̉n và tải trọng tính tốn sau:

Bảng 6.2: Bảng trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo san tầng 1-12

Bảng 6.3: Bảng trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sang tầng mái

b) Trọng lượng tường ngăn và tường bao che trong phạm vi ô sàn

Đối với các ô sàn có tường đặt trực tiếp trên sàn không có dầm đỡ thì xem tải trọng đó phân bố đều trên sàn. Trọng lượng tường ngăn trên dầm được qui đổi thành tải trọng phân bố truyền vào dầm.

Công thức qui đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn: gpt =

G S



Trong đó: G  gt*st  gc*sc

S :Diện tích ơ sàn đang xét

* Tải trọng đơn vị tường : gt ( * *nt  tt2* * * )nv  vv

Với:

nt : Hệ số độ tin cậy đối với tường nt=1.1. : Chiều dày của tường (m).

: Trọng lượng riêng của tường (kN/m3). Tường xây bằng gạch ống t 15(KN m/ 3).

nv : Hệ số độ tin cậy đối với vữa nv=1.3 . = 0.015(m): chiều dày vữa

= 16 (kN/m3) : trọng lượng riêng của vữa.

1m2 tường 100 có tải trọng :gt1002.274(KN m/ 2)

1m2 tường 200 có tải trọng :gt2003.924(KN m/ 2)

* Trọng lượng của cửa: gc  ncgcktc 1.1 0.15 0.165( KN m/ 2)

Trong đó:

nc : hệ số độ tin cậy đối với cửa nc=1.1 .

tc ck

g : Trọng lượng của cửa kính khung nhôm . gcktc = 0.15(KN/m2 ) Bảng 6.4: Bảng tải trọng tường truyền lên sàn tầng 1

Bảng 6.5: Bảng tải trọng tường truyền lên sàn tầng 2-11

Bảng 6.6: Bảng tải trọng tường truyền lên sàn tầng 12

c) Tải trọng phân bố tác dụng lên các dầm

* Trọng lượng bản thân dầm (chỉ tính phần tỉnh tải do các lớp trát, phần tải trọng bản thân để chương trình Etabs tự tính).

* Trọng lượng bản thân cột(chỉ tính phần tỉnh tải do các lớp trát, phần tải trọng bản thân sàn chương trình Etabs tự tính).

* Tải trọng tường truyền lên dầm và cột.

Đới với mảng tường đặc :chỉ có tường trong phạm vi 600 là truyền lực lên dầm phần còn lại tạo thành lực tập trung truyền xuống nút khung.

Hình 6.3: Sơ đồ truyền tải trọng tường đặc lên dầm và cột Gọi gt là trọng lượng 1m2 tường (xây gạch và trát) Gọi gt là trọng lượng 1m2 tường (xây gạch và trát)

2

ttttvvv

g       n   n   nt : Hệ số độ tin cậy đối của tường nt=1.1. : Chiều dày của tường (m).

: Trọng lượng riêng của tường (kN/m3). Tường xây bằng gạch ống t 15(KN m/ 3).

nv : Hệ số độ tin cậy đối với vữa nv=1.3 . = 0.015(m): chiều dày vữa.

= 16(kN/m3) : trọng lượng riêng của vữa.

1m2 tường 200 có tải trọng :gt2003.924(KN m/ 2)

Gọi ht là chiều cao tường (= chiều cao tầng –chiều cao dầm ) Tải trọng lên dầm có dạng hình thang qui đổi về phân bố đều:

Trương hợp ld bé : phần tương truyền lên dầm có dạng tam giác

Đối với mảng tường có cửa : Xem gần đúng tải trọng tác dụng lên dầm là tồn bộ trọng lượng tường+cửa phân bớ đều trên dầm.

= d G l  (kN/m). Trong đó: c tc ttcc G g   Sng S 

ld-chiều dài dầm đang xét.

St :Diện tích tường trong nhịp đang xét. Sc :Diện tích cửa trong nhịp đang xét. nc : Hệ số độ tin cậy đối của cửa g nc=1.1

tc c

g : Trọng lượng tiêu chuẩn của 1m2 cửa.

Nếu hai biên của tường không có cột thì xem như toàn bộ tường truyền vào dầm. Phần lớn các tường đều có cửa sổ hoặc khơng hồn tồn đặc nên chỉ có trọng phân bố đều lên dầm.

Bảng 6.7: Bảng tải trọng tường truyền lên dầm tầng 1

Bảng 6.9: Bảng tải trọng tường truyền lên dầm tầng mái

Các dầm khơng có tường xây phía trên chỉ xét trọng lượng bản thân dầm nên không đề cập trong bảng tính.

6.3.2. Hoạt tải sàn

Tùy theo chức năng sử dụng của các khu vực sàn mà ta có các giá trị hoạt tải khác nhau. Giá trị hoạt tải sử dụng và hệ số tin cậy được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN2737 -1995.

Đối với nhà cao tầng, khi số tầng nhà tăng lên thì xác suất xuất hiện đồng thời tải trọng sử dụng ở tất cả các tầng càng giảm, nên khi thiết kế các kết cấu thẳng đứng của nhà cao tầng người ta sử dụng hệ số giảm tải. Trong TCVN 2737:1995 hệ số giảm tải được qui định như sau:

Khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng tải trọng toàn phần trong bảng 3 TCVN2737-1995 được phép giảm tải như sau:

Đới với các phịng ở nêu ở các mục 1,2,3,4,5( phòng ngủ, phòng ăn, phịng bếp... ) nhân với hệ sớ A1 (khi A>A1=9 m2):

A1=0.4+ (1) Trong đó : A-diện chịu tải, tính bằng m2.

Đới với phịng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 (ban công ,logia... ) nhân với hệ số A2

(khi A>A2=36 m2):

A2=0.5+ (2)

Khi xác định lực dọc để tính cột, tường và mép chịu tải trọng từ 2 sàn trở lên, giá trị tải trọng được phép giảm bằng cách nhân với hệ số n :

Đới với các phịng nêu ở mục 1,2,3,4,5 trong bảng 3:  n1=0.4+ (3)

Đới với các phịng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 bảng 3:  n2=0.5+ (5)

Trong đó: a1, A2 đã xác định theo (1), (2).

Bảng 6.11: Bảng hoạt tải tầng 2-11

Bảng 6.12: Bảng hoạt tải tầng 12

Hoạt tải sàn tầng mái: các ô sàn đều chịu tải trọng là Psm = 0,75.1,3 = 0.975 kN/m2.

Bảng 6.14: Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng lên tầng 12

6.4. Xác định các tải trọng ngang tác dụng vào cơng trình

*Tải trọng gió

Tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995. Do chiều cao cơng trình tính từ cos 0.00 đến mái là 48.65 >40m nên căn cứ vào tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tải trọng gió.

6.4.1. Thành phần gió tĩnh

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: Wtc = W0.k.c (kN/m2)

Giá trị tính tốn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: Wtt = n.W0.k.c (kN/m2).

Trong đó:

Wo : giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng. Công trình xây dựng tại quận Ninh kiều, TP Cần Thơ, thuộc vùng II.A có Wo= 0,83(kN/m2).

C : hệ sớ khí động, xác định bằng cách tra bảng 6 TCVN 2737-1995 đối với

mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = - 0.6. Hệ số c tổng cho cả mặt hút gió và đón gió: c = 0.8 + 0.6 = 1.4

k : hệ sớ tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao tra bảng 5. n : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.

tt

dod

W   n k W C : Áp lực gió đẩy tác dụng vào công trình.

tt

hoh

W   n k W C : Áp lực gió hút tác dụng vào công trình.

Cao trình cốt +0.00 của công trình so với mặt đất tự nhiên: +0.7m Bảng 6.15: Bảng thành phần tính tốn của tải gió

1

Z : cao trình công trình đối với mặt đất tự nhiên dùng để tính tải trọng gió. Quan niệm truyền tải trọng gió tĩnh: quy áp lực gió về tác dụng thành lực tập trung vào từng tầng (đặt ở tâm hình học của sàn).

.

tttt

jji

P W S

Si=Bi.hi: (m2 ) là diện tích mặt đón gió theo phương đang xét. Bi(m): Bề rộng mặt đón gió theo phương đang xét

hi = 0,5(ht + hd) (m): Chiều cao đón gió của tầng đang xét(h đón gió ).

Wtt Wtt Wtt

j  d  h

Gió nhập và tâm hình học :

Bảng 6.16: Bảng lực gió tĩnh tác dụng lên công trình tại các mức sàn

6.4.2. Thành phần gió động

a) Xác định các đặc trưng động lực của công trình

- Dùng phần mềm ETABS 2017 mô hình hố kết cấu cơng trình với dạng sơ đồ không gian ngầm tại mặt móng.

- Gán đầy đủ các đặc trưng hình học (đặc trưng vật liệu, tiết diện sơ bộ…) lên mô hình.

- Tiến hành chất tải lên mô hình, gồm tĩnh tải (TT) và hoạt tải (HT) - Khai báo khới lượng tham gia tính dao động:

0,5. 1,15 1, 2 TTHT KLT   . Trong đó:

HT: trường hợp hoạt tải chất lên toàn bộ trên tất cả các cấu kiện của công trình.