CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN BẢN SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE
2.3.1: Kết quả độ võng
Hình 2 - 9 Độ võng của sàn
Độ võng sàn f = 5.389 (mm) < [1/f] = L1/200 = 4200/200 = 21 (mm)
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP Kết quả phương án sàn bằng mơ hình Safe
Hình 2 - 10 Biểu đồ moment theo phương x
PHÁP
Hình 2 - 13 So sánh moment qua mặt cắt 1-1
Hình 2 - 14 So sánh moment qua mặt cắt 2-2
Nhận xét:
Có sự khác nhau ở giá trị momen gối và nhịp do có sự phân bố momen, momen ở nhịp theo phương pháp tính tay lớn hơn phương pháp phần tử hữu hạn tính SAFE một số vị trí và ở gối thì ngược lại.
Phần mềm safe là phương pháp tính hữu hạn, dầm sàn làm việc với nhau. Khi chịu tải tác động dầm sàn đều bị võng nên moment nhịp có xu hướng tăng lên.
Phương pháp tra bảng xem liên kết giữa dầm và sàn là liên kết cứng lên moment gối phương pháp này thường lớn hơn phương pháp tính bằng safe.
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TƠNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG
Tổng moment ở một số ơ bản giữa 2 phương pháp có khác nhau là do phương pháp tra bảng không kể đến sự làm việc đồng thời các ô bản; mỗi ô bản làm việc như bản đơn. Nên moment có thể khác phương pháp bằng safe.
Bảng 2 - 3 chon thép theo momen của safe Ơ bản Kí hiệu M (kN.m) M1 3.116 1 M2 3.049 MI 4.365 MII 6.603 M1 4.615 2 M2 4.301 MI 5.487 MII 5.556 M1 2.648 3 M2 1.754 MI 5.216
MII 3.164
M1 4 M2 MI MII M1 5 M2 MI MII M1 6 M2 MI MII 7 MI
Sử dụng phương pháp tra bảng và phương pháp phần mềm SAFE cho ra kết quả khơng giống nhau, có sự sai lệch giữa các giá trị nội lực. Bên cạnh đó, cũng có sự tương đối về giá trị nội lực của 1 số ô sàn, cho ra chệnh lệch rất nhỏ.
Nguyên nhân:
Khi tính tốn bằng phương pháp tra bảng, chúng ta tính tốn theo ơ bản đơn, việc tra bảng dựa trên những kiến thức đã thông qua thực nghiệp chứng minh và kết quả cho ra tương đối chấp nhận được, gần đúng so với thực tế. Có thể thấy, khi sử dụng phương pháp tra bảng, ta mặc định ô bản 4 cạnh ngàm theo ô bản số 9 làm việc độc lâp, dẫn tới giá trị momen gối luôn lớn hơn momen ở nhịp. Tuy nhiên thực tế, không tồn tại điều kiện ngàm hay khớp lý tưởng củng như các ô bản độc lập như giả thiết của phương pháp.
Mặt khác, khi tính tốn bằng phần mềm, ngồi việc ổ bản làm việc độc lập, chúng cịn kể tới điều kiện biên giữa các ơ bản, điều kiên liên kết giửa các ô bản nằm kề nhau, độ võng của sàn cũng được quan tâm khi ta thể hiện trên phân mềm. Điều này cho phép mô phỏng gần đúng điều kiện làm việc của kết cấu. Bên cạnh đó, khi chúng ta mơ hình sàn, đã dùng phương pháp phần tử hữu hạn chia nhỏ ơ sàn để tính tốn được chính xác hơn. Do đó, momen nhịp và gối co thề thay đổi khác nhau tuỳ thuộc vao điều kiện liên kết giữa các ổ bản sàn.
Do tính tốn bằng phần mềm, ta mặc định mơ hình tính cho sàn là các ơ bản liên tục và có xét đến sự ảnh hưởng của nhau cùng với đó, các ơ bản được mặc định là tựa lên các gối (dầm). Cịn khi tính tay, ta tính các ơ bản một cách độc lập. Sự khác biệt trong lựa chọn giữa tính tốn theo ơ bản đơn và ơ bản liên tục gây ra sự chênh nhau về giá trị moment, nhưng chung quy, cả 2 phương pháp đếu cho ra kết quả tương đối chính xác và độ chệnh lệch có thể chấp nhận.
Kết luận:
Khơng thể kết luận phương pháp nào cho ra kết quả chính xác. Bởi việc tính tốn dựa trên những giả thuyết khác nhau, trong tính tốn kỹ thuật, các sai số là không thể tránh khỏi cho tất cả các phương pháp. Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm khác
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG nhau. Dù phương pháp giải bằng phần mềm có thể thoả mãn điều kiện cường độ và ứng dụng được trong nhiều trường hợp thực tế, mô phỏng gần với điều kiện làm việc của cấu kiện. Nhưng song song đó, hiện nay phương pháp giải tay theo ô bản đơn vẫn được tin tưởng sử dụng, vì có thể tính tốn với điều kiện kinh tế tối ưu hơn, việc tính tốn là hồn tồn có thể kiểm sốt đồng thời giả thuyết các ơ bản tựa lên gối (dầm) trong tính tốn bằng phần mềm ngồi thực tế là khơng phù hợp vì dầm khơng thể được xem là 1 điểm nhỏ như định nghĩa gối tựa. Ngoài ra, trong điều kiện làm việc thực tế, còn phải xét đến độ võng của các dầm mà ô bản tựa lên, điều này ảnh hưởng đến liên kết giữa ô bản và dầm. Chính vì thế việc lựa chọn phương pháp cịn tùy thuộc vào nhiều yếu tố, nếu đảm bảo sự chính xác và kiểm sốt tốt dữ liệu củng như khai báo thì có thể ưu tiên lựa chọn giải bằng phần mềm, đặc biệt đối với nhà cao tầng nên ưu tiên dùng phương pháp này. Ngược lại nếu muốn kiểm sốt tốt và chủ động được q trình tính tốn thì có thể lựa chọn giải bằng phương pháp tra bảng.
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KẾT CẤU KHUNG3.1: Các giả thuyết. 3.1: Các giả thuyết.
Tùy theo mặt bằng cơng trình mà lựa chọn phương án tính khung phù hợp.
Ta chấp nhận các giả thuyết.
Khi L > 2B (độ cứng theo phương B và theo phương L có sự khác biệt khá nhiều) nên ta có thể tách cơng trình thành nhiều khung phẳng để tính tốn.
Trong đó:
L : chiều dài cơng trình.
B : kích thước theo chiều rộng cơng trình. Theo để bài đã cho: L = 61.6 (m), B = 14.4 (m).
BL = 14.461.6
= 4.28 > 2
Vậy ta tách cơng trình thành nhiều khung phẳng để tính tốn nội lực.
3.2: Sơ bộ kích thước tiết diện cột.
Chiều cao tầng: Base: 1500 mm Tầng 1: 4400 mm Tầng 2: 3600 mm Tầng 3: 3600 mm Tầng 4: 3600 mm Tầng 5: 3600 mm Tầng 6: 3100 mm
3.2.1: Kích thước tiết diện dầm.
Xác định sơ bộ kích thước dầm:
1 Chiều cao dầm: hd = 16 hd = 400 ( mm) Bề rộng dầm: bd bd = 200 ( mm)
Vậy dầm có tiết diện b × h = 200 × 400 (mm)
3.2.2: Kích thước tiết diện cột.
Diện tích tiết diện ngang của cột được xác định sơ bộ theo cơng thức:
N
F
b = (1.2 ÷1.5) Rn
Trong đó:
Fb là diện tích tiết diện ngang của cột.
Rb là cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng. N là lực nén lớn nhất xuất hiện trong cột.
Dựa vào kích thước hình học cũng như cấu tạo cơng trình, ta thấy cột theo phương trục 4 chịu tải trọng lớn nhất.
Chiều dày tường phương trục A: 0.2 m Chiều dày tường phương trục B: 0.1 m Chiều dày tường phương trục C: 0.2 m Chiều dày tường phương trục D: 0.1 m Chiều dày tường phương trục E: 0.2 m Chiều dày tường phương trục 4: 0.2 m Chiều dày tường mái trục A, E: 0.2 m Chiều cao tường mái trục A, E: 1.0 m
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG Khối lượng riêng của tường: γt =1800(daN / m2)
Hình 3 - 1 Sơ đồ truyền tải
Cột 4 – A.
Tải trọng do sàn của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – A là:
N s = ( q1 + q 2
Tải trọng do sàn tầng thượng truyền xuống vị trí cột 4 – A là:
Nst = ∑ s i q i = 2 × 2.2 × 2.1 × 4.89 = 45.15 ( kN )
Tải trọng do tường của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – A là:
Nt = ∑nγ t δt ht Lt = 1.1×1800 × 0.2 × 4.4 × (3.6 − 0.35) ×10−2
+1.1×1800 × 0.2 × 2.1× (3.6 − 0.4) ×10−2 = 83.24(kN)
Tải trọng do tường của tầng thượng truyền xuống vị trí cột 4 – A là:
Ntt = ∑nγ t δt ht Lt = 1.1×1800 × 0.2 ×1.0 × 4.4 ×10−2 =17.42 (kN)
Vì chỉ chọn sơ bộ tiết diện nên ta bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm và cột. Chọn tiết diện thay đổi mi tng:
F = (1.2 ữ1.5) b = (1.2 ữ1.5)ì Chn tit diện cột 4 – A ở tầng 1 là: 25×30(cm). Tiết diện cột 4 – A ở tầng 2 và tầng 3: F = (1.2 ữ1.5) b = (1.2 ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 – A ở tầng 2, 3 là: 25×25 (cm). Tiết diện cột 4 – A ở tầng 4 và tầng 5: F = (1.2 ữ1.5) b = (1.2 ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 – A ở tầng 4, 5 là: 20×20 (cm). Cột 4 – B.
Tải trọng do sàn của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – B là:
Ns = ∑ s i qi = 2.2 × 2.1 × (5.458 + 8.308) + (2.2 × 1.5) × (7.108 + 5.458)
105.07 ( kN )
Tải trọng do sàn tầng thượng truyền xuống vị trí cột 4 – B là:
Nst = ∑ s i q i = 4.4 × (2.1 + 1.5) × 4.89 = 77.40 ( kN )
Tải trọng do tường của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – B là:
Nt = ∑nγ t δt ht Lt = 1.1×1800 × [(0.1× 4.4 + 0.2 × (2.1 + 1.5)] × (3.6 − 0.35) ×10−2 = 77.40 (kN) Vì chỉ chọn sơ bộ tiết diện nên ta bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm và cột.
Chọn tiết diện thay đổi ở mỗi tầng:
F = (1.2 ÷1.5) b (1.2 ÷ 1.5) ×77.40 + 4 × 105.0 7 3+ 4 × 74.65 = (0.07 ÷ 0.08)m2 14.5×10 Chọn tiết diện cột 4 – B ở tầng 1 là: 30×30 (cm). Tiết diện cột 4 – B ở tầng 2 và tầng 3: F = (1.2 ÷1.5) b (1.2 ÷ 1.5) ×77.40 + 3 × 105.0 7 + ×3 74.65 = (0.05 ữ 0.06)m2 14.5ì103 Chn tit din ct 4 B ở tầng 2, 3 là: 20×30 (cm). Tiết diện cột 4 – B ở tầng 4 và tầng 5: F = (1.2 b = (1.2 ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 B tầng 4, 5 là: 20×20 (cm). Cột 4 – C.
Tải trọng do sàn của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – C là:
Ns = ∑ s i q i = (3 + 2.2) × (5.458 + 7.108) = 82.94 ( kN )
Tải trọng do sàn tầng thượng truyền xuống vị trí cột 4 – C là:
Nst = ∑ s i q i = 3 × 4.4 × 4.89 = 64.50 ( kN )
Tải trọng do tường của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – C là:
Nt = ∑ n γ t δ t h t L t = 1.1 × 18 × 0.2 × (3.6 − 0.35) × (2.2 + 3) = 66.92 ( kN )
Vì chỉ chọn sơ bộ tiết diện nên ta bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm và cột. Chọn tiết diện thay đổi ở mỗi tầng:
F = (1.2 ữ1.5) b = (1.2 ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 C ở tầng 1 là: 25×30 (cm). Tiết diện cột 4 – C ở tầng 2 và tầng 3: F = (1.2 ÷1.5) b = (1.2 ÷1.5)× Chọn tiết diện cột 4 – C ở tầng 2, 3 là: 25×25 (cm). Tiết diện cột 4 – C ở tầng 4 và tầng 5: F = (1.2 b = (1.2 ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 C tầng 4, 5 là: 20×20 (cm).
Để xác định sơ bộ tải trọng tác dụng lên các cột 4 – D và 4 – E cần xác định tải trọng cầu thang của các tầng điển hình và tầng trệt.
Hình 3 - 2 Mặt cắt bản thang tầng trệt
Hình 3-3 Cấu tạo bản thang
Bảng 3-1 Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ
STT 1 2 3 4 5
SVTH: HOÀNG THẾ PHONG TRANG 34 ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TƠNG CỐT THÉP STT 1 2 3 4 5
Góc nghiêng bản thang: Cosα = 0.840
Bản thang: phần bản nghiêng. Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng: δtdi
Lớp đá hoa cương: δ
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG
Hình 3 - 4 Mặt cắt cầu thang tầng điển hình
Tải trọng tác dụng lên bản nghiêng. Kích thước bậc thang Rộng (mm)
262
Góc nghiêng bản thang: Cosα = 0.839
Bản thang: phần bản nghiêng. Chiều dày tương đường của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng: δtdi
Lớp đá hoa cương: δ
Lớp vữa: δ td
Lớp bậc thang: δtd =
Trọng lượng của lancan, tay vịn là 0.3 kN/m. Quy tải này về tải đơn vị trên 1 m2
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG
Hoạt tải
Hoạt tải tính tốn p tt = p tc × n , trong đó ptc = 3 kN/m2 là hoạt tải tiêu chuẩn đối với cầu thang, n=1.2 là hệ số vượt tải (theo TCVN 2737-1995)
p tt = 3 × 1.2 = 3.6(kN / m2) Tổng tải trọng:
Bản thang có bề rộng B = 1.5 m, quy tải phân bố đều theo chiều dài. Chiếu nghỉ: qcn = gtt × B = (3.6 + 3.4) × 1.5 = 10.5(kN / m) Chiếu tới: qct = gtt × B = (3.6 + 3.27) × 1.5 = 10.30(kN / m) Phần bản nghiêng: Tầng trệt: qbn = ( gtt + gk )B = (3.6 + 5.80 + 0.2) × 1.5 = 14.40(kN / m) Tầng điển hình: qbn = ( gtt + gk )B = (3.6 + 5.7 + 0.2) × 1.5 = 14.25(kN / m) Sơ đồ tính tốn: Cầu thang tầng trệt:
Hình 3 - 5 Sơ đồ tính cầu thang tầng trệt
Hình 3 - 6 Sơ đồ tính cầu thang tầng điển hình
Cột 4 – D.
Tải trọng do sàn của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – D là:
Ns = ∑ s i qi = ( 2.2 × 1.5 ) × ( 7.108 + 5.45 8 ) + ( 2.2 × 2.1 ) × 5.458 = 66.68 (kN )
Tải trọng do sàn tầng thượng truyền xuống vị trí cột 4 – D là:
Nst = ∑ si q i = ( 4.4 × 1.5 + 2.1× 2.2 ) × 4.89 = 54.83 (kN )
Tải trọng do tường của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – D là:
t
= ∑ t t t t
N nγ δ h L
Tải trọng do tường mái che cầu thang truyền xuống vị trí cột 4 – D là:
Ntm = ∑nγ tδt hLtt = 1.1×18× (3.1− 0.35) × 0.2× (2.1+ 2.2) =46.83(kN)
Tải trọng do cầu thang tầng trệt truyền xuống vị trí cột 4 – D là:
Nct = 34.202 (kN)
Tải trọng do cầu thang tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – D là:
N 'ct = 30.216 (kN)
Vì chỉ chọn sơ bộ tiết diện nên ta bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm và cột.
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG
Chọn tiết diện thay đổi ở mỗi tầng:
Tiết diện cột 4 – D ở tầng 1: F = (1.2 ÷1.5) b =(1.2 ÷1.5) Chọn tiết diện cột 4 – D ở tầng 1 là: 30×30 (cm). Tiết diện cột 4 – D ở tầng 2 và tầng 3: F = (1.2ữ1.5) b =(1.2ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 D ở tầng 2, 3 là: 20×30 (cm). Tiết diện cột 4 – D ở tầng 4 và tầng 5: F = (1.2 ÷1.5) b =(1.2 ÷1.5)× Chọn tiết diện cột 4 – D ở tầng 4, 5 là: 20×20 (cm). Cột 4 – E.
Tải trọng do sàn của 1 tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – E là:
Ns = ∑ s i q i = 2.2 × 2.1 × 5.458 = 25.22 ( kN )
Tải trọng do sàn tầng thượng truyền xuống vị trí cột 4 – E là:
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG Tải trọng do tường tầng mái truyền xuống vị trí cột 4 – E là:
Ntm = ∑ nγ t δ t h t L t 1.1 × 18 × 0.2 × (3.1 − 0.4) × ( 2.2 + 2.1 ) + 1.1 × 18 * 0.2 *1* 2.2 = 55.54( kN )
Tải trọng do cầu thang tầng trệt truyền xuống vị trí cột 4 – E là:
Nct = 27.80(kN )
Tải trọng do cầu thang tầng điển hình truyền xuống vị trí cột 4 – E là:
N 'ct = 27.40 (kN)
Vì chỉ chọn sơ bộ tiết diện nên ta bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm và cột.
Chọn tiết diện thay đổi ở mỗi tầng: Tiết diện cột 4 – E ở tng 1: F = (1.2 ữ1.5) b =(1.2ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 – E ở tầng 1 là: 25×30 (cm). Tiết diện cột 4 – E ở tầng 2 và tầng 3: F = (1.2 ữ1.5) b =(1.2 ữ1.5)ì Chn tit din ct 4 E ở tầng 2, 3 là: 25×25 (cm). Tiết diện cột 4 – E ở tầng 4 và tầng 5: F = (1.2 ÷1.5)
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG
Bảng 3 - 4 Bảng tổng hợp cột lựa chọn
VỊ TRÍ CỘT
3.3: Chọn sơ đồ tính.
Căn cứ vào tình hình địa chất cơng trình, giải pháp nền móng, kích thước hình học của khung, người thiết kế phải quyết định một sơ đồ tính tốn và cấu tạo khung, trong đó điều rất quan trọng là phải chỉ rõ vị trí các liên kết cứng (nút cứng) và các liên kết khớp (nếu có).
Ởđây, liên kết giữa dầm và cột là các nút cứng, liên kết giữa cột và móng là liên kết ngàm. Ta có sơ đồ tính như hình vẽ:
ĐỒ ÁN: KCCT BÊ TƠNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN NGỌC DƯƠNG
Hình 3 - 7 Sơ đồ tính khung trục 4.
Tải trọng tác dụng lên khung bao gồm: tĩnh tải, hoạt tải (dài hạn và ngắn hạn). Để