Cao ốc văn phòng 21 Bà triệu, Hà Nội

PHẦN XÂY DỰNG A. Giải pháp kết cấu và xác định Tải trọng: I. Giải pháp kết cấu: Đối với việc thiết kế công trình, việc lựa chọn giải pháp kết cấu đóng một vai trò rất quan trọng, bởi vì việc lựa chọn trong giai đoạn này sẽ quyết định trực tiếp đến giá thành cũng như chất lượng công trình. Có nhiều giải pháp kết cấu có thể đảm bảo khả năng làm việc của công trình do vậy để lựa chọn được một giải pháp kết cấu phù hợp cần phải dựa trên những điều kiện cụ thể của công trình. 1. Hệ kết cấu khung chịu lực: Là hệ kết cấu không gian gồm các khung ngang và khung dọc liên kết với nhau cùng chịu lực. Để tăng độ cứng cho công trình thì các nút khung là nút cứng Ưu điểm: Tạo được không gian rộng. Dễ bố trí mặt bằng và thoả mãn các yêu cầu chức năng Nhược điểm: Độ cứng ngang nhỏ. Tỷ lệ thép trong các cấu kiện thường cao. Hệ kết cấu này phù hợp với những công trình chịu tải trọng ngang nhỏ. 2. Hệ kết cấu vách chịu lực: Đó là hệ kết cấu bao gồm các tấm phẳng thẳng đứng chịu lực. Hệ này chịu tải trọng đứng và ngang tốt áp dụng cho nhà cao tầng. Tuy nhiên hệ kết cấu này ngăn cản sự linh hoạt trong việc bố trí các phòng. 3. Hệ kết cấu lõi-hộp: Hệ kết cấu này gồm 2 hộp lồng nhau. Hộp ngoài được tạo bởi các lưới cột và dầm gần nhau, hộp trong cấu tạo bởi các vách cứng. Toàn bộ công trình làm việc như một kết cấu ống hoàn chỉnh. Lõi giữa làm tăng thêm độ cứng của công trình và cùng với hộp ngoài chịu tải trọng ngang. Ưu điểm: Khả năng chịu lực lớn, thường áp dụng cho những công trình có chiều cao cực lớn. Khoảng cách giữa 2 hộp rất rộng thuận lợi cho việc bố trí các phòng. Nhược điểm: Chi phí xây dựng cao. Điều kiện thi công phức tạp yêu cầu kỹ thuật cao. Hệ kết cấu này phù hợp với những cao ốc chọc trời (>80 tầng) khi yêu cầu về sức chịu tải của công trình khiến cho các hệ kết cấu khác khó đảm bảo được. 4. Hệ kết cấu hỗn hợp khung-vách-lõi chịu lực: Về bản chất là sự kết hợp của 2 hệ kết cấu đầu tiên. Vì vậy nó phát huy được ưu điểm của cả 2 giải pháp đồng thời khắc phục được nhược điểm của mỗi giải pháp trên. trên thực tế giải pháp kết cấu này được sử dụng rộng rãi do những ưu điểm của nó. Tuỳ theo cách làm việc của khung mà khi thiết kế người ta chia ra làm 2 dạng sơ đồ tính: Sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng. Sơ đồ giằng: Khi khung chỉ chịu tải trọng theo phương đứng ứng với diện chịu tải, còn tải ngang và một phần tải đứng còn lại do vách và lõi chịu. Trong sơ đồ này các nút khung được cấu tạo khớp, cột có độ cứng chống uốn nhỏ. Sơ đồ khung giằng: Khi khung cũng tham gia chịu tải trọng đứng và ngang cùng với lõi và vách. Với sơ đồ này các nút khung là nút cứng. Kết luận: Sự kết hợp của giải pháp kết cấu khung-vách-lõi cùng chịu lực tạo ra khả năng chịu tải cao hơn cho công trình. Dưới tác dụng cảu tải trọng ngang (tải trọng đặc trưng cho nhà cao tầng) khung chịu cắt là chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên là nhỏ, của các tầng dưới lớn hơn. trong khi đó lõi và vách chịu uốn là chủ yếu, tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dưới.điều này khiến cho chuyển vị của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau. Với những ưu điểm đó em quyết định chọn giải pháp kết cấu khung-vách-lõi chịu lực. Lựa chọn phương án sàn: Trong kết cấu nhà cao tầng sàn là vách cứng ngang, tính tổng thể yêu cầu tương đối cao. Hệ kết cấu sàn được lựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào chiều cao tầng, nhịp và điều kiện thi công. +, Sàn sườn toàn khối: Là hệ kết cấu sàn thông dụng nhất áp dụng được cho hầu hết các công trình, phạm vi sử dụng rộng, chỉ tiêu kinh tế tốt thi công dễ dàng thuận tiện. +, Sàn nấm: Tường được sử dụng khi tải trọng sử dụng lớn, chiều cao tầng bị hạn chế, hay do yêu cầu về kiến trúc sàn nấm tạo được không gian rộng, linh hoạt tận dụng tối đa chiều cao tầng. Tuy nhiên sử dụng sàn nấm sẽ không kinh tế bằng sàn sườn. Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng điển hình là 3,6m là tương đối cao đối với nhà làm việc, đồng thời để đảm bảo tính linh hoạt khi bố trí các vách ngăn mềm, tạo không gian rộng, ta chọn phương án sàn sườn toàn khối với các ô sàn 3,6x3m và 4x3,6m. II. Tải trọng thẳng đứng lên sàn: 1.Tĩnh tải sàn: Bê tông dùng cho công trình ta dùng bê tông mác 300 +Tĩnh tải sàn tác dụng dài hạn do trọng lượng bê tông sàn được tính: gts = n.h.g (kG/m2) n: hệ số vượt tải xác định theo tiêu chuẩn 2737-95 h: chiều dày sàn g: trọng lượng riêng của vật liệu sàn 2. Hoạt tải: Do con người và vật dụng gây ra trong quá trình sử dụng công trình nên được xác định: p = n. p0 n: hệ số vượt tải theo 2737-95 +, n = 1,3 với p0 < 200 kG/m2 +, n = 1,2 với p0 ³ 200 kG/m2 p0: hoạt tải tiêu chuẩn. Cấu tạo sàn: Tĩnh tải: Tên CK Các lớp - Trọng lượng riêng Tải trọng TC2 (kG/m2) Hệ số VT n TTtính toán (kG/m2) Tổng (kG/m2) Sàn Gạch lát dày 1cm g= 2000 kG/m3 Vữa lát dày 2 cm g= 1800 kG/m3 Sàn bê tông cốt thép 10cm g= 2500 kG/m3 Vữa trát 1,5 cm g= 1800 kG/m3 20 36 200 27 1.1 1.3 1.1 1.3 22 46.8 220 35.1 325 Mái Hai lớp gạch lá nem 2x2 cm g= 1800 kG/m3 Lớp vữa lót 2 cm g= 1800 kG/m3 Lớp gạch chống nóng 10 cm g= 800kg/m3 Bê tông sàn 10 cm g= 2500 kG/m3 Vữa trát 1,5 cm g= 1800 kG/m3 72 36 80 200 27 1.1 1.3 1.1 1.1 1.3 79.2 46.8 88 220 35.1 470 Phần mái dốc Ngói ốp dày 1 cm g= 1800 kG/m3 Lớp vữa lót 2 cm g= 1800 kG/m3 Bê tông sàn 8 cm g= 2500 kG/m3 Vữa trát 1,5 cm g= 1800 kG/m3 18 36 200 27 1.1 1.3 1.1 1.3 19.8 46.8 220 35.1 322 Cầu thang (điển hình) Bản thang dày 8 cm g= 2500 kG/m3 Trát đáy bản thang 1,5 cm g= 1800 kG/m3 Bậc gạch cao 16,0 cm g= 1800 kG/m3 200 27 144 1.1 1.3 1.1 220 35.1 158.4 415 Hoạt tải: Tên Giá trị tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải Giá trị tính toán (kG/m2) Sảnh, Hành lang 300 1,2 360 Văn phòng 200 1,2 240 Phòng triển lãm, siêu thị 400 1,2 480 Phòng ăn 200 1,2 240 Nhà vệ sinh 200 1,2 240 Mái bằng không sử dụng 75 1,3 97,5 Đường xuống ô tô 300 1,2 360 Cầu thang 300 1,2 360 Vách ngăn di động 100 1,3 130 Các hoạt tải của các phòng làm việc được cộng thêm với hoạt tải của vách ngăn di động =130 kG/m2. II. Sơ bộ chọn kích thước tiết diện: 1. Chiều dày sàn: hb = . l Trong đó: m = 40 ¸45 đối với bản kê 4 cạnh.Với bản liên tục ta lấy m=45. D = 0,8 ¸1,4 phụ thuộc vào tải trọng.Lấy D=1 vì hoạt tải 200kG/ m2 thuộc loại trung bình. l: nhịp của bản lấy l = 3 m à hb = 7cm .Ta chọn hb=8 cm * Bề dầy của vách, lõi lấy sơ bộ 22 cm * Bề dầy tường tầng hầm lấy sơ bộ 25 cm 2. Chọn kích thước dầm: a. Kích thước dầm chính ngang: - Chiều cao dầm được tính sơ bộ theo công thức: với: md = 8 ¸ 12 ld: Nhịp của dầm lấy là 6 m. Chọn giá trị md lớn hơn( md=10) đối với dầm liên tục và chịu tải trọng tương đối bé. Thay vào công thức trên ta được: Ta chọn hd = 60 cm - Chiều rộng dầm. bd = (0.3 ¸ 0.5).hd, ta chọn bd = 30 cm. b. Kích thước dầm phụ ngang: Đối với dầm phụ thì md = 12 ¸ 20. Ta chọn md = 15. Thay vào công thức ở trên ta được: Ta chọn hdp = 40 cm. à Chọn bdp = 20 cm c. Xác định kích thước dầm chính dọc: - Chiều cao dầm Với: md = 8 ¸12 ld = 7,2 m Tương tự như trên ta chọn md =12. Thay vào công thức trên ta được: Ta chọn hd = 60 cm. - Chiều rộng dầm: bd = (0,3 ¸0,5) hd, ta chọn bd = 30 cm. d. Kích thước dầm phụ dọc: -Hoàn toàn tương tự ta chọn md =18. . Chọn hdp = 40 cm; bdp = (0,3 ¸0,5) hd = 20 cm III. Thiết kế cầu thang 1. Tính toán bản thang Chiều dài quy đổi của bản thang . Bề rộng bản thang = (4-0,05)/2=1,975m. (Khoảng hở giữa 2 bản thang=5cm). Ta tính theo sơ đồ bản loại dầm. Bản thang 2 vế giống nhau do đó chỉ cần tính thép cho 1 vế rồi bố trí thép cho cả 2 vế. Chiều dầy bản thang dự kiến 8cm Chọn a = 1,5cm Þ h0 =6,5cm. Tính cho dải bản rộng 1m. Tải trọng phân bố q= g +p= 360+ 415= 775 kG/m2. Ta có: q.cosα = 775.cos33=775.0,839 = 650 kG/m2. - Tính thép theo phương cạnh dài: M = =317 kGm. A = = 0,058, g= 0,5[1 + ] = 0,97cm2 Fa = = = 2,39cm2 Chọn thép F8 a200 có Fa = 2,5cm2. Tỷ lệ cốt thép m == 0,39% > mmin = 0,1% àHợp lý. - Tính thép phương cạnh ngắn: M = =81,25 kGm. A = = 0,015, g= 0,5[1 + ] = 0,992cm2 Fa = = = 0,6cm2 Chọn thép F6 a200 có Fa = 1,41cm2. Tỷ lệ cốt thép m == 0,22% > mmin = 0,1% àHợp lý. Cốt thép âm chọn F6 a200. 2. Tính toán chiếu nghỉ Chiếu nghỉ kích thước 1,5x4m. Tính toán coi như bản loại dầm. Tính cho băng rộng 1m(Cắt 1 dải bản rộng 1m vuông góc với dầm chiếu nghỉ). Chiều dày ô bản dự kiến là 8cm; a0 =1,5cm Þ h0 =6,5cm Từ phần tính toán tải trọng ta có: - Tổng tĩnh tải g = 415 kG/m2 - Hoạt tải p = 360 kG/m2 Phần tĩnh tải của chiếu nghỉ phải trừ đi phần bậc gạch g = 415 - 159 = 256 kG/m2 q = g + p = 256 + 360 = 616 kG/m2 - Tính cốt thép theo phương cạnh dài: M = = 174 kG.m A = = 0,032, g = 0,5[1 + ] = 0,984 cm2 Fa = = = 1,3cm2 Chọn thép F8 a200 (có Fa= 2,5cm2 ). Tỷ lệ cốt thép m ==0,39% > mmin = 0,1% àHợp lý. - Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn: M = = 77 kG.m A = = 0,014, g = 0,5[1 + ] = 0,993 cm2 Fa = = = 0,57cm2 Chọn thép F6 a200 có Fa = 1,41cm2. Tỷ lệ cốt thép m == 0,22% > mmin = 0,1% àHợp lý Khi tính toán ta coi liên kết giữa bản chiếu nghỉ và dầm thang là liên kết khớp nhưng thực tế ở đây có mômen âm nên ta bố trí cốt thép âm để chịu mômen này chọn F6 a200. 3. Thiết kế cốn thang Cốn thang là dầm đơn giản nhịp 5m chịu tải trọng do bản thang truyền vào. Sơ bộ lấy tiết diện 15x30 cm. Ta coi cốn thang là dầm đơn giản kê lên 2 gối tựa là dầm thang và cốn thang. Tải trọng tác dụng: - Tải trọng từ bản thang truyền vào g1= 0,5.q.l1 = 0,5.775.1,975 = 765,3 kG/m. - Tải trọng bản thân g2 = 0,3.0,15.2500.1,1 = 123,75 kG/m. - Tải trọng do lan can tay vịn g2 = 20.1,1 = 22 kG/m. Tổng tải trọng: q = 765,3 +123,75 +22 =912 kG/m. M = =1665 kGm. Chọn a = 3cm Þ h0 = 30 -3 = 27 cm A = = 0,117 àg = 0,5[1 + ] = 0,937. Vậy: Fa = = = 3,44 cm2 Chọn 2F16 có Fa = 4,02 cm2. Tỷ lệ cốt thép: == 0,99% € (0,81,5%)àHợp lý. Tính toán cốt đai Lực cắt : Q = = 1596 kG Kiểm tra điều kiện: k0 Rnbh0 = 0,35.130.20.27 = 24570 kG > QàThoả mãn điều kiện hạn chế về lực cắt. k1 Rnbh0 = 0,6.10.20.27 = 3240 kG > Q Nên không cần tính cốt đai mà đặt theo cấu tạo. Uct = 15 cm đối với dầm cao 30cm < 45cm Chọn cốt đai F6 a150. 4. Thiết kế dầm thang Dầm thang là dầm đơn giản nhịp 4m chịu tải trọng do cốn thang và bản chiếu nghỉ truyền vào. Sơ bộ lấy tiết diện 20x35 cm. Tải trọng tác dụng: - Tải trọng từ bản chiếu nghỉ truyền vào g1= 0,5.q.l1 = 0,5.616.1,5 = 462 kG/m - Tải trọng bản thân g2 = 0,35.0,2.2500.1,1 = 192,5 kG/m Tổng tải trọng: q = 462 +192,5 = 654,5 kG/m - Tải trọng tập trung do cốn thang P = 0,5.912. = 1903 kG. Mmax = =4086 kGm. Chọn a = 3cm Þ h0 = 35 -3 = 32 cm A = = 0,154 à g = 0,5[1 + ] = 0,916. Fa = = = 5,16 cm2 Chọn 2F20 có Fa = 6,28 cm2 . Tỷ lệ cốt thép: == 0,98% € (0,81,5%)àHợp lý. Tính toán cốt đai: Lực cắt: Q = = 3893 kG Kiểm tra điều kiện : k0 Rnbh0 = 0,35.130.20.32 = 29120 kG > QàThoả mãn điều kiện hạn chế về lực cắt. k1 Rnbh0 = 0,6.10.20.32 = 3940 kG > Q nên không cần tính cốt đai mà đặt theo cấu tạo. Uct = 15 cm đối với dầm cao 35cm < 45cm. Chọn cốt đai F6 a150. IV. Thiết kế ô sàn điển hình 1 Thiết kế ô sàn WC (Ô1) Sàn nhà vệ sinh làm việc trong môi trường xâm thực nên được thiết kế theo sơ đồ đàn hồi để kiểm soát được sự xuất hiện và khống chế bề rộng của khe nứt. Bê tông mác 300; Rn = 130 kg/cm2 Thép AI; Ra = 2100 kg/cm2 Tĩnh tải tính toán: 325 kG/ m2 Hoạt tải tính toán: 240 kG/ m2 qb = 325 + 240 = 565 kG/m2 Nhịp tính toán của ô bản lt1 = 360 - 25 = 335 cm lt2 = 400 - 25 = 375 cm Có : = = 1,12 < 2 à bản kê 4 cạnh M1 = m1P; MI = k1P. M2 = m2P; MII = k2P. Tra bảng phụ lục 6 với ta có: m1 = 0,0197, k1 = 0,0456 m2 = 0,0156, k2 = 0,0361 Tính cho một dải bản rộng 1 m P = lt1 x lt2 x q P = 3,75 x 3,35 x 565 = 7098 kg M1 = 0,0197 x 7098 = 140 kgm MI = -0,0456 x 7098 = -324 kgm M2 = 0,0156 x 7098 = 111 kgm MII = -0,0361 x 7098 = -257 kgm Tính thép theo phương l1 Chọn ao = 1,5 (cm) Thép dương: A = = = 0,026. g = 0,5 [1 + ] = 0,987 Fa = = = 1,04 cm2 Chọn 8 a200 Có Fa = 2,5 cm2 Thép âm: A = = = 0,059 g = 0,5 [1 - ] = 0,97 Fa = = = 2,45 cm2 Chọn 8 a200 Fa = 2,5 cm2 Tính thép cho phương l2 Tính thép dương: A = = = 0,02 g = 0,5 [1 + ] = 0,99 Fa = = = 0,83 cm2 Chọn 8 a200 Fa = 2,5 cm2 Thép âm: A = = = 0,0468 g = 0,5 [1 - ] = 0,976 Fa = = = 1,93 cm2 Chọn 8 a200 Fa = 2,5 cm2 2. Thiết kế ô sàn 3 x 3,6m (Ô3) Thiết kế theo sơ đồ bản kê bốn cạnh.Ta sử dụng sơ đồ khớp dẻo để tính toán Tĩnh tải tính toán: 325 kG/ m2 Hoạt tải tính toán: 240 kG/ m2 qb = 325 + 240 = 565 kG/m2 Xác định nhịp tính toán: Lt1 = 300 - 25= 275 (cm) Lt2 = 360 - 25 = 335 (cm) r = = = 1,22 Dùng phương trình 6.3a tính toán cốt thép bố trí đều nhau trong mỗi phương: = (2M1 + MA1 + MB1)lt2 + (2M2 + MA2 + MB2)lt1 A1 = ; B1 = ; A2 = ; B2 = ; q = Tra bảng 6.2 (Nội suy theo r )à q = 0,78; A1 = B1 = 1,112; A2 = B2 = 0,912 Thay vào phương trình ta có: = (2 +1,112 +1,112) .3,35. M1 +(2 +0,912 +0,912). 2,75.M1 M1 = 105,4 kGm =10540 kGcm. à M2 = 0,78.10540 =8222 KGcm. MA1 = MB1 = 1.112.10540=11721 KGcm. MA2 = MB2 = 0,912.8222=7499 KGcm. Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn. Chọn a = 1,5(cm) à h0 = 6,5 cm Cốt thép dương: A = = = 0,019 g = 0,5 [1 + ] = 0,99 Fa = = = 0,78 cm2 Chọn thép 6 a 200 có Fa = 1,41 cm2 Cốt thép âm: A = = = 0,0214 g = 0,5 [1 + ] = 0,989 Fa = = = 0,868 cm2 Chọn thép 6 a 200 có Fa = 1,41 cm2 Tính cốt thép theo phương cạnh dài. Theo phương cạnh dài ta có : Cốt thép dương M2 = 8222 kGm < M1 = 10540 kGm. Cốt thép âm MA2 = 7499 kGm < MA1 = 11721 kGm. Thép theo phương cạnh dài đặt theo cấu tạo 6 a 200. 3. Thiết kế ô sàn 3,6 x 4m (Ô5) Thiết kế theo sơ đồ bản kê bốn cạnh.Ta sử dụng sơ đồ khớp dẻo để tính toán Tĩnh tải tính toán: 325 kG/ m2 Hoạt tải tính toán: 240 kG/ m2 qb = 325 + 240 = 565 kG/m2 Xác định nhịp tính toán: Lt1 = 360 - 25= 335 (cm) Lt2 = 400 - 25 = 375 (cm) r = = = 1,15 Dùng phương trình 6.3a tính toán cốt thép bố trí đều nhau trong mỗi phương: = (2M1 + MA1 + MB1)lt2 + (2M2 + MA2 + MB2)lt1 A1 = ; B1 = ; A2 = ; B2 = ; q = Tra bảng 6.2 (Nội suy theo r )à q = 0,85; A1 = B1 = 1,12; A2 = B2 = 0,94. Thay vào phương trình ta có: = (2 +1,12 +1,12) .3,75. M1 +(2 +0,94 +0,94). 3,35.M1 M1 = 144,4 kGm =14440 kGcm. à M2 = 0,85.14440 =12274 KGcm. MA1 = MB1 = 1.12.14440=16173 KGcm. MA2 = MB2 = 0,94.12274=11538 KGcm. Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn. Chọn a = 1,5(cm) à h0 = 6,5 cm Cốt thép dương: A = = = 0,026 g = 0,5 [1 + ] = 0,987 Fa = = = 1,07 cm2 Chọn thép 6 a 200 có Fa = 1,41 cm2 Cốt thép âm: A = = = 0,029 g = 0,5 [1 + ] = 0,985 Fa = = = 1,21 cm2 Chọn thép 6 a 200 có Fa = 1,41 cm2 Tính cốt thép theo phương cạnh dài. Theo phương cạnh dài ta có : Cốt thép dương M2 = 8222 kGm < M1 = 10540 kGm. Cốt thép âm MA2 = 7499 kGm < MA1 = 11721 kGm. Thép theo phương cạnh dài đặt theo cấu tạo 6 a 200. V. Tiết diện cột Cột từ tầng hầm đến tầng 3: Để xác định sơ bộ tiết diện cột ta dùng công thức: N là lực dọc lớn nhất có thể xuất hiện trong cột N =F.(tĩnh tải + hoạt tải sàn).n = 6.7,2.(325+ 240). 12 = 292896 kG Chọn tiết diện cột 70´50 cm.(Fb = 3500 cm2). Cột từ tầng 4 đến tầng 8 N= 7,2.6.(325+ 240).8=195264 kG Chọn tiết diện cột 60´40 cm.(Fb = 2400 cm2). Cột từ tầng 9 đến tầng 12: N= 7,2.6.(325+ 240).4=97632 kG Chọn tiết diện cột 50´30 cm. (Fb = 1500 cm2). Kết quả chọn tiết diện: Cột: Tầng hầm đến tầng3: 70x50 cm Tầng 4 đến tầng 8: 60x40 cm Tầng 9 đến tầng 12: 50x30 cm Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm: tĩnh tải; hoạt tải; tải trọng do gió. Khối lượng chuẩn tính toán cho 1m dài dầm, tường từng loại: Dầm:600x300 2500. 0,6. 0,3 = 450 kG/m 400x200 2500. 0,4. 0,2 = 200 kG/m Cột : 700x500 2500. 0,7. 0,5 = 875kg/m 600x400 2500. 0,6. 0,4 = 600 kG/m 500x300 2500. 0,5. 0,3 = 375 kG/m Tải trọng tường xây: Tầng Chiều cao tường (m) Trọng lượng (kG/m2) Hệ số vượt tải Giá trị tính toán (kG/m) Giá trị tính toán tường có lỗ cửa Tầng 1 - Tường 110 -Tường 220 3,6 180 330 1,2 778 1426 545 999 Tầng 2 - Tường 110 -Tường 220 4,2 180 330 1,2 908 1664 636 1165 Tầng điển hình -Tường 110 -Tường 220 3 180 330 1,2 648 1188 454 832 VI. Phân phối tải trọng đứng lên khung trục 4: Theo cấu tạo tải trọng của gara sẽ truyền trực tiếp lên đất nền mà không truyền vào cột. Vậy sơ đồ truyền tải trong tầng 1 à 11 sẽ giống nhau. Mái do có mỗi chiều thu vào 90 cm để tạo góc mái dốc nên sơ đồ phân tải có sự thay đổi. 1. Tĩnh tải (sơ đồ phân tải như hình vẽ): -Với ô sàn 3x3,6 m thì có tung độ tải phân bố lớn nhất mỗi bên là: g1 = 0,5.l1.325 = 0,5.3.325 = 487,5 kG/m. Trọng lượng của tải phân bố tam giác = .1,5.3.325 = 732 kG. Trọng lượng của tải phân bố hình thang = .1,5.325 = 1024 kG. -Với ô sàn 4x3,6 m thì có tung độ phân bố lớn nhất mỗi bên là: g2 = 0,5.3,6.325 = 585 kG/m. Trọng lượng của tải phân bố tam giác = .1,8.3,6.325 = 1053 kG. Trọng lượng của tải phân bố hình thang = .1,8.325 = 1287 kG. Tầng 1: Dầm chính DE - Tường 110 phân bố đều trên dầm DE có cường độ 545 kG/m. - Lực phân bố trên dầm chính DE do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 2.g1 =2.487,5 = 975 kG/m - Lực tập trung tại giữa dầm chính DE: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác trên các dầm phụ truyền vào: G sàn = 4G hình thang + 2G tam giác = 4.1024 + 2.732 = 5560 kG. + Do dầm phụ dọc giữa trục D,E: G dầm phụ = 7,2.0,2.(0,4 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 1426 kG. G giữa DE = 5560 + 1426 = 6986 kG. Lực tập trung tại biên trục E4: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = 2G hình thang + G tam giác = 2.1024 + 732 = 2780 kG. + Do dầm chính trục E: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. + Do tường phân bố trên trục E (Tường 220): G tường = 1426.7,2 = 10267 kG. G E = 2780 + 3089 + 10267 = 16136 kG. Lực tập trung tại trục D4: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = 4G hình thang + 2G tam giác = 4.1024 + 2.732 = 5560 kG. + Do dầm chính trục D: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. + Do tường phân bố trên trục D (Tường 110): G tường = 778.7,2 = 5602 kG. G D = 5560 + 3089 + 5602 = 14251 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính DE: Dầm chính DC - Tường 110 phân bố đều trên dầm DC có cường độ 545 kG/m. - Lực phân bố trên dầm chính DC do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 2.g1 =2.487,5 = 975 kG/m - Lực tập trung tại giữa dầm chính DC: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác trên các dầm phụ truyền vào: G sàn = 4G hình thang + 2G tam giác = 4.1024 + 2.732 = 5560 kG. + Do dầm phụ dọc giữa trục D,C: G dầm phụ = 7,2.0,2.(0,4 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 1426 kG. G giữa DC = 5560 + 1426 = 6986 kG. - Lực tập trung tại trục C4 = Lực tập trung tại D4 = 14251 kG (Đã tính ở phần trên). - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính DC: Dầm chính BC - Nhận xét: Dựa vào sơ đồ phân tải ta thấy tải phân bố tam giác, lực tập trung giữa dầm và lực tập trung tại C4 hoàn toàn giống với dầm chính DC. - Tính lực tập trung tại B4 + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = 2.G hình thang1 + G tam giác1 + 2.G tam giác2 + G hình thang2 = 2.1024 + 732 + 2.1053 + 1287 = 6173 kG. + Do dầm chính trục B: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. + Do tường phân bố trên trục B (Tường 110): G tường = 778.7,2 = 5602 kG. G B = 6173 + 3089 + 5602 = 14864 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BC: Dầm chính BA - Tường 110 phân bố đều trên dầm DC có cường độ 545 kG/m. - Lực phân bố trên dầm chính BA do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max gDE = 2.g2 =2.585 = 1170 kG/m Lực tập trung tại biên trục A4: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = G hình thang + 2G tam giác = 1287 + 2.1053 = 3393 kG. + Do dầm chính trục E: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. + Do tường phân bố trên trục A (Tường 220): G tường = 1426.7,2 = 10267 kG. G A = 3393 + 3089 + 10267 = 16749 kG. Lực tập trung tại trục B4: G B = 14864 kG (Đã tính ở trên). - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BA: Tầng 2: - Nhận xét: Sơ đồ dồn tải và các giá trị tải sàn phân bố như tầng 1 tuy nhiên do chiều cao tầng khác nhau nên chiều cao của tường có thay đổi. Các giá trị dồn tải của tĩnh tải sàn ta lấy lại như ở trên còn lực phân bố và lực tập trung liên quan đến tĩnh tải tường ta sẽ tính lại: Dầm chính DE - Tường 110 phân bố đều trên dầm DE có cường độ 636 kG/m. + Tường phân bố trên trục E (Tường 220): G tường = 1664.7,2 = 11980 kG. G E = 2780 + 3089 + 11980 = 17849 kG + Tường phân bố trên trục D (Tường 110): G tường = 908.7,2 = 6538 kG. G D = 5560 + 3089 + 6538 = 15187 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính DE: Dầm chính DC - Tường 110 phân bố đều trên dầm DC có cường độ 636 kG/m. Dầm chính BC - Tường 110 phân bố đều trên dầm DC có cường độ 636 kG/m. + Do tường phân bố trên trục B (Tường 110): G tường = 908.7,2 = 6538 kG. G B = 6173 + 3089 + 6538 = 15800 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BC: Dầm chính BA + Do tường phân bố trên trục A (Tường 220): G tường = 1664.7,2 = 11981 kG. G A = 3393 + 3089 + 11981 = 18463 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BA: Tầng 3 à12(Tầng điển hình): -Lập luận tương tự như ở tầng 2: Dầm chính DE - Tường 110 phân bố đều trên dầm DE có cường độ 454 kG/m. + Tường phân bố trên trục E (Tường 220): G tường = 1188.7,2 = 8554 kG. G E = 2780 + 3089 + 8554 = 14423 kG + Tường phân bố trên trục D (Tường 110): G tường = 648.7,2 = 4666 kG. G D = 5560 + 3089 + 4666 = 13315 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính DE: Dầm chính DC - Tường 110 phân bố đều trên dầm DC có cường độ 454 kG/m. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính DC: Dầm chính BC - Tường 110 phân bố đều trên dầm DC có cường độ 454 kG/m. + Do tường phân bố trên trục B (Tường 110): G tường = 648.7,2 = 4666 kG. G B = 6173 + 3089 + 4666 = 13928 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BC: Dầm chính BA + Do tường phân bố trên trục A (Tường 220): G tường = 1188.7,2 = 8554 kG. G A = 3393 + 3089 + 8554 = 15036 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BA: Tầng mái -Với ô mái 3x3,6 m thì có tung độ tải phân bố lớn nhất mỗi bên là: g1 = 0,5.l1.470 = 0,5.3.470 = 705 kG/m. Trọng lượng của tải phân bố tam giác = .1,5.3.470 = 1058 kG. Trọng lượng của tải phân bố hình thang = .1,5.470 = 1481 kG. -Với ô mái 4x3,6 m thì có tung độ phân bố lớn nhất mỗi bên là: g2 = 0,5.3,6.470 = 846 kG/m. Trọng lượng của tải phân bố tam giác = .1,8.3,6.470 = 1523 kG. Trọng lượng của tải phân bố hình thang = .1,8.470 = 1862 kG. Dầm chính DE - Lực phân bố trên dầm chính DE do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 2.g1 =2.705 = 1410 kG/m - Lực tập trung tại giữa dầm chính DE: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác trên các dầm phụ truyền vào: G sàn = 4G hình thang + 2G tam giác = 4.1481 + 2.1058 = 8040 kG. + Do dầm phụ dọc giữa trục D,E: G dầm phụ = 7,2.0,2.(0,4 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 1426 kG. G giữa DE = 8040 + 1426 = 9466 kG. Lực tập trung tại biên trục E4: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = 2G hình thang + G tam giác = 2.1481 + 1058 = 4020 kG. + Do dầm chính trục E: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. G E = 4020 + 3089 = 7109 kG. Lực tập trung tại trục D4: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = 4G hình thang + 2G tam giác = 4.1481 + 2.1058 = 8040 kG. + Do dầm chính trục D: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. G D = 8040 + 3089 = 11129 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính DE: Dầm chính DC - Lực phân bố trên dầm chính DC do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max gDE = 1410 kG/m - Lực tập trung tại giữa dầm chính DC: G giữa DC = G giữa DE = 9466 kG. - Lực tập trung tại trục C4 = Lực tập trung tại D4 = 11129 kG (Đã tính ở phần trên). - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính DC: Dầm chính BC - Nhận xét: Dựa vào sơ đồ phân tải ta thấy tải phân bố tam giác, lực tập trung giữa dầm và lực tập trung tại C4 hoàn toàn giống với dầm chính DC. - Tính lực tập trung tại B4 + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = 2.G hình thang1 + G tam giác1 + 2.G tam giác2 + G hình thang2 = 2.1481 + 1058 + 2.1523 +1862 = 8928 kG. + Do dầm chính trục B: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. G B = 8928 + 3089 = 12017 kG. - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BC: Dầm chính BA - Lực phân bố trên dầm chính BA do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max gDE = 2.g2 =2.846 = 1692 kG/m Lực tập trung tại biên trục A4: + Do tĩnh tải sàn phân bố hình thang và tĩnh tải sàn phân bố tam giác: G sàn = G hình thang + 2G tam giác = 1862 + 2.1523 = 4908 kG. + Do dầm chính trục E: G dầm chính = 7,2.0,3.(0,6 - 0,08) x 2500 x 1.1 = 3089 kG. G A = 4908 + 3089 = 7997 kG. Lực tập trung tại trục B4: G B = 12017 kG (Đã tính ở trên). - Sơ đồ dồn tải vào dầm chính BA: Tính mô men lệch tâm do thay đổi tiết diện cột: MT3A = 5.(15036++454.+3,6.600).0,05 + +[4.(15036++454.+3,6.375)+9466+].0,1 = = 13413 kGm = 13,413 Tm. MT3E = 5.(14423 + 454.3 + + ).0,05 + + [4.(14423 + 454.3 + + ) + +7109 +].0,1 = 14877 kGm = 14,877 Tm. MT8A =[4.(15036 + + 454.+3,6.375)+ 9466 +].0,1 = 8565 kGm = 8,565 Tm. MT8E =[4.(14423 + 454.3 + + ) + +7109 +].0,1 = 9692 kGm = 9,692 Tm. 2. Tính toán hoạt tải 1 (sơ đồ như hình vẽ) - Tải ở nhịp AB và CD tầng 1,3,5,7,9,11,máí. Tải ở nhịp BC và DE tầng 2,4,6,8,10,12. - Sơ đồ phân tải và cách tính giá trị tải trọng và dồn tải như ở phần tĩnh tải.Các giá trị tính được cho trong bảng sau đây: Tầng 1 Ô sàn Hoạt tải (kG/m) Giá trị max của lực phân bố (kG/m) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang (kG) 3x3,6 480 720 1080 1512 3,6x4 240 432 778 950 Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 2.p1 =2.720 = 1440 kG. - Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do hoạt tải sàn truyền vào thông qua dầm phụ dọc gồm: PCD = 4.P hình thang + 2.P tam giác = 4.1512 + 2.1080 = 8208 kG. - Lực tập trung tại D4 = Lực tập trung tại C4: P D = PC = 2.P hình thang + P tam giác = 2.1512 + 1080 = 4104 kG. Dầm chính AB - Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max pAB = 2.p2 = 2.432 = 864 kG/m. - Lực tập trung tại B4 = Lực tập trung tại A4 gồm: P = P sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang + P sàn truyền vào 2 dầm chính dọc. = P hình thang + 2.P tam giác = 950 + 2.778 = 2506 kG. Tầng 3, 5, 7, 9, 11 Ô sàn Hoạt tải Giá trị max của lực phân bố (kG) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kG) 3x3,6 240 360 540 756 3,6x4 240 432 778 950 Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 2.p1 =2.360 = 720 kG. - Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do hoạt tải sàn truyền vào thông qua dầm phụ dọc gồm: PCD = 4.P hình thang + 2.P tam giác = 4.756 + 2.540 = 4104 kG. - Lực tập trung tại D4 = Lực tập trung tại C4: PD = PC = 2.P hình thang + P tam giác = 2.756 + 540 = 2052 kG. Dầm chính AB - Đã tính ở tầng 1 (Do giá trị hoạt tải không thay đổi). Tầng mái Ô sàn Hoạt tải Giá trị max của lực phân bố (kG) tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kG) 3x3,6 97,5 147 220 307 3,6x4 97,5 178 316 386 Dầm chính CD - Lực phân bố trên dầm chính CD do mái truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 2.p1 =2.147 = 294 kG. - Lực tập trung tại giữa dầm chính CD do hoạt tải sàn truyền vào thông qua dầm phụ dọc gồm: PCD = 4.P hình thang + 2.P tam giác = 4.307 + 2.220 = 1668 kG. - Lực tập trung tại D4 = Lực tập trung tại C4: PD = PC = 2.P hình thang + P tam giác = 2.307 + 220 = 834 kG. Dầm chính AB - Lực phân bố trên dầm chính AB do sàn truyền vào: Tải phân bố hình thang với giá trị max pAB = 2.p2 = 2.178 = 356 kG/m. - Lực tập trung tại B4 = Lực tập trung tại A4 gồm: P = P sàn truyền vào 2 dầm phụ ngang + P sàn truyền vào 2 dầm chính dọc. = P hình thang + 2.P tam giác = 386 + 2.316 = 1018 kG. Tầng 2, 4, 6, 8, 10, 12 Ô sàn Hoạt tải (kG/m) Giá trị max của lực phân bố (kG/m) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang (kG) 3x3,6 240 360 540 756 Dầm chính ED - Lực phân bố trên dầm chính ED do sàn truyền vào: Tải phân bố tam giác với giá trị max pCD = 2.p1 =2.360 = 720 kG. - Lực tập trung tại giữa dầm chính ED do hoạt tải sàn truyền vào thông qua dầm phụ dọc gồm: PED = 4.P hình thang + 2.P tam giác = 4.756 + 2.540 = 4104 kG. - Lực tập trung tại E4 = Lực tập trung tại D4: PE = PD = 2.P hình thang + P tam giác = 2.756 + 540 = 2052 kG. Dầm chính BC - Giống như dầm chính ED do kích thước ô sàn và giá trị hoạt tải như nhau Tính mô men lệch tâm do thay đổi tiết diện cột: MT3A = 2.(1440+).(0,05+0,1) +(1018+).0,1 = 858 kGm = 0,858 Tm. MT3E =[3.2052+3.+3.].0,05+[2.2052+2.+2.].0,1= = 1815 kGm = 1,815 Tm. MT8A=2.(1440++1018+).0,1= = 760 kGm = 0,76 Tm. MT8E=[2.2052+2.+2.].0,1= 1037 kGm = 1,037 Tm. 3. Tính toán hoạt tải 2 Tải ở nhịp BC và DE tầng 1,3,5,7,9,11,máí. Tải ở nhịpAB và CD tầng 2,4,6,8,10,12 Tầng 1 Ô sàn Hoạt tải (kG/m) Giá trị max của lực phân bố (kG/m) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang (kG) 3x3,6 480 720 1080 1512 - Kết quả dồn tải của nhịp BC, ED giống như nhịp DC của trường hợp hoạt tải 1 của tầng 1. Lấy lại kết quả ta được: - Dầm chính ED: Dầm chính CB: Tầng 3, 5, 7, 9, 11 Ô sàn Hoạt tải (kG/m) Giá trị max của lực phân bố (kG/m) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang (kG) 3x3,6 240 360 540 756 - Kết quả dồn tải của nhịp BC, ED giống như nhịp DC của trường hợp hoạt tải 1 của tầng 3, 5, 7, 9, 11. Lấy lại kết quả ta được: - Dầm chính ED: - Dầm chính CB: Tầng mái Ô sàn Hoạt tải Giá trị max của lực phân bố (kG) tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang(kG) 3x3,6 97,5 147 220 307 - Kết quả dồn tải của nhịp BC, ED giống như nhịp DC của trường hợp hoạt tải 1 của tầng mái. Lấy lại kết quả ta được: - Dầm chính ED: - Dầm chính CB: Tầng 2, 4, 6, 8, 10, 12 Ô sàn Hoạt tải (kG/m) Giá trị max của lực phân bố (kG/m) Tổng tải trọng phân bố tam giác (kG) Tổng tải trọng phân bố hình thang (kG) 3x3,6 240 360 540 756 3,6x4 240 432 778 950 - Kết quả dồn tải của nhịp DC giống như nhịp ED và CB của trường hợp hoạt tải 1 của tầng 2, 4, 6, 8, 10, 12. Lấy lại kết quả ta được: - Kết quả dồn tải của nhịp BA giống như nhịp BA của trường hợp hoạt tải 1 của tầng 1, 3, 5, 7, 9, 11. Lấy lại kết quả ta được: Tính mô men lệch tâm do thay đổi tiết diện cột: MT3A = 3.(1440+).0,05+2.(1440+).0,1= = 837 kGm = 0,837 Tm. MT3E =(2.2052+2.+2.).(0,05+0,1)+(834++).0,1= = 1766 kGm = 1,766 Tm. MT8A = 2.(1440+).0,1 = 478 kGm = 0,478 Tm. MT3E = (2.2052+2.+2.+834++).0,1= = 1248 kGm = 1,248 Tm. VII. Tải trọng gió Công trình cao 46.2m nên cần xét đến có 2 thành phần tĩnh và động của gió. 1. Xác định thành phần tĩnh của gió: Giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió Wj ở độ cao hi so với mặt đất xác định theo công thức: Wj =W0. k. C Giá trị tính toán theo công thức Wtt = n.W0. k. c W0: giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió ở độ cao 10m lấy theo phân vùng gió, khu vực thành phố Hà Nội thuộc vùng IIB W0 = 95 KG/m2. k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao. c: hệ số khí động (đón gió : c= +0,8 ; hút gió: c= -0,6). n: hệ số độ tin cậy n= n1. n2 với n1: hệ số vượt tải của tải trọng gió = 1,2 n2 : hệ số điều chỉnh áp lực gió = 1 (công trình ³ 50 năm). Vậy tải trọng phân bố đều là : - Phía đón gió W= 1,2 . 95. 0,8 k = 91,2 k - Phía hút gió W= 1,2 . 83. 0,6 k = 68,4 k. Lập bảng: Tầng Chiều cao (m) W0 (kg/m2) K C n Gió đẩy (kg/m2) Gió hút (kg/m2 ) Đẩy Hút Hầm+1+2 0-10,2 95 0,9 +0,8 -0,6 1,2 83 62 3-4 10,2-17,4 95 1,054 +0,8 -0,6 1,2 97 73 5-6 17,4-24,6 95 1,138 +0,8 -0,6 1,2 104 78 7-8 24,6-31,8 95 1,202 +0,8 -0,6 1,2 110 83 9-10 31,8-39,0 95 1,253 +0,8 -0,6 1,2 115 86 11-12 39,0-46,2 95 1,296 +0,8 -0,6 1,2 119 89 Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung đặt tại mức sàn Theo công thức: Pi =[.B * Kết quả gió Với B= 39,6m Sàn Cao trình hi Wi h i+1 Wi+1 Pđ(kg) Ph=0,75Pđ 1 1,2 2,4 83 4,2 83 10846 8165 2 5,4 4,2 83 4,8 83 14790 11093 3 10,2 4,8 83 3,6 97 14802 11102 4 13,8 3,6 97 3,6 97 13828 10371 5 17,4 3,6 97 3,6 104 14327 10746 6 21,0 3,6 104 3,6 104 14826 11120 7 24,6 3,6 104 3,6 110 15254 11441 8 28,2 3,6 110 3,6 110 15682 11762 9 31,8 3,6 110 3,6 115 16038 12029 10 35,4 3,6 115 3,6 115 16394 12296 11 39,0 3,6 115 3,6 119 16680 12510 12 42,6 3,6 119 3,6 119 16964 12723 Mái 46,2 3,6 119 0,0 119 8482 6362 2. Xác định thành phần động của gió: gió động: Để tính thành phần gió động tác dụng lên công trình, ta cần tính tần số dao động riêng. Dao động riêng của công trình được tính bằng cách coi công trình là thanh công xôn ngàm tại mặt móng có các khối lượng tập trung tại các mức sàn rồi tính dao động bằng chương trình SAP. Khối lượng tập trung tại mức sàn được lấy = (tĩnh tải +0,5 hoạt tải) của 0,5tầng trên + 0,5 tầng dưới. Tính toán khối lượng: - Khối lượng M13(đặt tại mức sàn mái): Trọng lượng sàn : 470.842,4 = 391716 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34.1,8 = 22950 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.1,8 = 12870 kg Trọng lượng tường : 418.0,5.65,6 +766.0,5.148,2 = 7047 kg Trọng lượng hoạt tải : 0,5.75.842,4 = 31590 kg Khối lượng M13 : 618597.10-3/10 = 61, 86 T.s2/m - Khối lượng M12(đặt tại mức sàn T12): Trọng lượng sàn : 325 .842,4 = 280520 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34.3,6 = 45900 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.3,6 = 25740 kg Trọng lượng tường : 418.65,6 +766.148,2 = 140942 kg Trọng lượng hoạt tải : 0,5.(300.561,6 + 300.280,8)= 126360 kg Khối lượng M12 : 771886.10-3/10 = 77,19 T.s2/m - M9 =M10 =M11 =M12 = 77,19 T - Khối lượng M8(đặt tại mức sàn T8): giống như M12 chỉ khác: Trọng lượng cột : (375 +600).34 .1,8 = 59670 kg Khối lượng M8 : = 785656.10-3/10 = 78,57 T.s2/m - M4 =M5 =M6 =M7 = 78,57 T.s2/m - Khối lượng M3(đặt tại mức sàn T3): Trọng lượng sàn : 325 .842,4 = 280520 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : (600 +875).34.1,8 = 90270 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.(1,8+2,4) = 30030 kg Trọng lượng tường : [(418.65,6+590.37,2)+(766.148,2+1083.194,6)].0,5=186821 kg Trọng lượng hoạt tải : = 126360 kg Khối lượng M3 :866425.10-3/10 = 86,65 T.s2/m - Khối lượng M2(đặt tại mức sàn T2) : Trọng lượng sàn : 325.800 = 266400 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34. (2,4 +2,1) = 57375 kg Trọng lượng vách : 2500.0,22.13.(2,4 +2,1) = 32175 kg Trọng lượng tường : [(590.37,2+504.37,6)+(1083.194,6+924.173,2)].0,5=205844 kg Trọng lượng hoạt tải : 0,5.(300.316,8 + 300.483,2) = 120000 kg Khối lượng M2 :834218.10-3/10 = 83,43 T.s2/m - Khối lượng M1(đặt tại mức sàn T1): Trọng lượng sàn : 325 .842,4 = 280520 kg Trọng lượng dầm : 344.336,8 +165.221,6 = 152424 kg Trọng lượng cột : 375.34.(2,1 +3) = 65025 kg Trọng lượng lõi : 2500.0,22.13.(2,1+3) = 36465 kg Trọng lượng tường : 418.65,6 +766.148,2 = 140942 kg Trọng lượng hoạt tải :0,5.(500.424,8 +300.86,4+300.331,2) = 168840 kg Khối lượng M1 :844216.10-3/10 = 84,43 T.s2/m a. Tính toán độ cứng của công trình: Ta xác định độ cứng của các khung và quy khung về các vách tương đương: Xác định độ cứng khung ngang Coi khung là một thanh công sôn ngàm ở mặt móng chịu lực phân bố đều p = 1000kg/m. Nhờ vào mối quan hệ giữa lực tác dụng và chuyển vị ta xác định được độ cứng tương đương của khung. Chạy chương trình SAP 2000 ta có chuyển vị do p= 1000 kg/m Y = 0,066568 m Vậy EJ tđ của khung tính từ công thức J = Khung K1 -> K4,K6 có Y = 0,066568 m JX = 3,733 m4 = b.h3/12 JY = 0,005 m4 = h.b3/12 Ta quy về vách tương đương có tiết diện bxh = 0,22 x 5,9 m, F = 1,298m2. Khung K7 có Y =0.084778 m Vậy EJ tđ của khung tính từ công thức J = JX = m4 = b.h3/12 JY = 0,005 m4 = h.b3/12 Ta quy về vách tương đương có tiết diện bxh = 0,22 x 5,5 m, F = 1,21m2. Tính độ cứng của khung K5 Ta thấy khung K5 có lõi thang máy, lúc này thang máy làm việc như 1 cột rỗng. Ta quy thang máy về vách có trục trùng với trục 6, có chiều cao tiết diện bằng chiều rộng của thang máy rồi khai báo cùng với khung K6 để tính độ cứng của khung. Lõi thang máy: Ta dễ dàng xác định được trọng tâm của lõi: Xc = 0 YG = 0,8942 m F = 0,22.(4,22 +3.2,28 +2.0,56 +0,9) = 2,9216(m2) JX = 6,951 m4 . JY = 9,086 Ta quy lõi về vách tương đương có tiết diện dxh = 0,966x4,42m, F = 4,27m2. Sử dụng chương trình Sap2000 ta được chuyển vị tại đỉnh khung K5 khi chịu tải phân bố đều p=1000kg Y = 0,025108 m -> JX = 9,9 m4 X = 4,8042 m -> JY = 0,052 m4 Ta quy khung K5 thành vách tương đương có tiết diện: bxh = 0,462x6,36 m có F = 2,938m2 Xác định độ cứng khung dọc: Khung KE, KD, KC: Sử dụng chương trình Sap2000 ta được chuyển vị tại đỉnh khung khi chịu tải phân bố đều p=1000kg X = 0,064058 m à JY = 3,88 m4 Y = 22,1m à JX = 0,011 m4 Ta quy khung về vách cứng có tiết diện bxh = 2,9x5,44 m Khung KB, KA có lõi thang máy. Ta quy 1/2 lõi thang máy về cho mỗi khung. JY = 1,289 m4 Ta quy thang máy về vách cứng có tiết diện: bxh = 0,77x2,72 m Sử dụng chương trình Sap2000 ta được chuyển vị tại đỉnh khung khi chịu tải phân bố đều p=1000kg/m Y = 0.03448m à JX = 7,21 m4 X = 22,1m à JY = 0,011 m4 Ta quy khung về vách cứng có tiết diện bxh = 0,27x6,86 m b. Xác định tâm cứng của toàn nhà: XTC = Ta chọn trục toạ độ Y trùng với trục của khung trục 7. Chiều của trục Y từ trục Aà trục E . Trục toạ độ X trùng với trục của khung trục A.Chiều của trục X từ trục1à trục 7. Khung 1: EJX = E.3,733kgm2, l 1 = 39,6 m Khung 2: EJX = E.3,733 kgm2, l 2 = 32,4 m Khung 3: EJX = E.3,733 kgm2, l 3 = 25,2 m Khung 4: EJX = E.3,733 kgm2, l 4 = 18,0 m Khung 5: EJX = E.9,9 kgm2, l 5 = 10,8 m Khung 6: EJX = E.3,733 kgm2, l 6 = 3,6 m Khung 7: EJX = E.2,931 kgm2, l 7 = 0,0 m Tacó XTC = 17,5 m. YC = Khung A: EJY = E.7,21kgm2, l 1 = 0,0 m Khung B: EJY = E.7,21 kgm2, l 2 = 4,0 m Khung C: EJY = E.3,88 kgm2, l 3 = 10,0 m Khung D: EJY = E.3,88 kgm2, l 4 = 16,0 m Khung E: EJY = E.3,88 kgm2, l 5 = 22,0 m Ta có YTC = 8,25m Độ cứng của công trình: EJX = EJXK1 + EJXK2+ EJXK3 + EJXK4 + EJXK5 + EJXK6 + EJXK7 EJX = E.[(3,733+2,752 .1,298) +(3,733+2,752.1,298) +(3,733+2,752.1,298) + (3,733+2,752.1,298)+(11,733+2,752.3,055)+(3,733+2,752.1,298)+(2,931+2,752.1,21) EJX = E.114,66 kgm2 Sử dụng chương trình Sap2000 để tính dao động cho thanh cong xon có độ cứng bằng độ cứng của công trình chịu các khối lượng tập trung ta có 3 dạng dao động đầu tiên: F1 = 0,86 Hz F2 = 4,81 Hz F3 = 11,91 Hz Ta thấy f1< fL = 1,3 Hz < f2 thành phần động của gió động cần kể đến tác dụng của xung vận tốc gió và lực quán tính ứng với dạng dao động1. Thành phần gió động được tính theo công thức: WP(I\ị) = MJ .xi .yi.yji Trong đó: Wp(j1): Tải gió, có đơn vị tính toán phù hợp với đơn vị của WFj khi tính toán hệ số y1. Mj : khối lượng tập trung tại phần j của công trình lấy bằng khối lượng tập trung tại các mức sàn đã tính. xi : hệ số động lực ứng với dạng dao động 1 phụ htuộc vào thông số e và độ giảm lôga của dao động: Tra biểu đồ ta được x1 = 1,5. y1: Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần đó tải trọng gió có thể coi là không đổi: WFj: Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, được xác định theo công thức: WFj = Wj. xi. Sj. n Ở đây: Wj: Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình. (Bằng áp lực gió đã xác định trong phần gió tĩnh chia cho hệ số vượt tải 1,2) . zi: Hệ số áp lực động của tải gió biến thiên theo chiều cao, nội suy theo TCVN 2737-1995. Sj: Diện đón gió của phần j, gió tĩnh đã được quy về tập trung tại các mức sàn nên lấy Sj=1. n: Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, ở đây ta tính cho dạng dao động thứ nhất nên n = n1. Hệ số này lấy theo TCVN 229-1999. Công trình có bề rộng mặt đón gió D = 36,6m, chiều cao đón gió H = 46,2m. Dựa vào tiêu chuẩn, nội suy được hệ số tương quan không gian áp lực gió n1 = 0,664. Ta tính được WFj: (Tác dụng của WFj bằng tổng tác dụng của cả gió đẩy lẫn gió hút) yi1: Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ nhất. Từ kết quả SAP2000 ta lập bảng chuyển vị theo phương ngang của từng phần công trình ứng với dạng dao động thứ nhất. Sàn Cao trình W1 kG z yi m WFi kG M kG y1 Wi kG T1 1,2 15843 0,517 2,64.10-5 5439 84422 68,01 227 T2 5,4 21570 0,516 9,37.10-5 7390 83422 68,01 797 T3 10,2 21587 0,485 2,14.10-4 6952 86643 68,01 1891 T4 13,8 20166 0,475 3,30.10-4 6360 78566 68,01 2645 T5 17,4 20895 0,465 4,63.10-4 6451 78566 68,01 3711 T6 21,0 21617 0,456 6,12.10-3 6545 78566 68,01 4905 T7 24,6 22246 0,451 7,73.10-3 6662 78566 68,01 6195 T8 28,2 22870 0,446 9,34.10-3 6773 78566 68,01 7486 T9 31,8 23390 0,441 1,13.10-3 6849 77189 68,01 8898 T10 35,4 23909 0,436 1,30.10-3 6922 77189 68,01 10236 T11 39,0 24325 0,431 1,49.10-3 6961 77189 68,01 11732 T12 42,6 24740 0,427 1,67.10-2 7014 77189 68,01 13150 Tmái 46,2 12370 0,425 1,85.10-3 3491 61860 68,01 11674 Giá trị tính toán cuả gió động: Gió đẩy WttP = WP .g . b .0,8/1,4 Gió hút WttP = WP .g . b .0,6/1,4 Với g = 1,2, b = 1 với công trình có thời gian sử dụng >50 năm. Bảng giá trị tính toán tải gió Sàn Cao trình Wtĩnh kG Wđộng kG Tgió kG Gió đẩy Gió hút Gió đẩy Gió hút Gió đẩy Gió hút T1 1,2 10846 8165 2,64.10-5 6527 10976 8262 T2 5,4 14790 11093 9,37.10-5 8869 15246 11435 T3 10,2 14802 11102 2,14.10-4 8343 15883 11913 T4 13,8 13828 10371 3,30.10-4 7633 15339 11504 T5 17,4 14327 10746 4,63.10-4 7742 16447 12336 T6 21,0 14826 11120 6,12.10-3 7855 17629 13222 T7 24,6 15254 11441 7,73.10-3 7995 18794 14096 T8 28,2 15682 11762 9,34.10-3 8128 19959 14970 T9 31,8 16038 12029 1,13.10-3 8219 21122 15842 T10 35,4 16394 12296 1,30.10-3 8306 22243 16683 T11 39,0 16680 12510 1,49.10-3 8354 23384 17538 T12 42,6 16964 12723 1,67.10-2 8417 24478 18359 Tmái 46,2 8482 6362 1,85.10-3 4189 15153 11365 Phân phối tải trọng gió về khung K4: Tải trọng gió phân về khung K4 theo 2 thành phần: Do TY đặt tại tâm cứng và do mô men xoắn được xác định theo công thức: TY = . TY + . MY Trong đó: EJX: Mômen chống uốn của khung 4 = 3,733E kgm2 S EJY = E.(5.3,733 +9,9 +2,931) = 31,496E kgm2 TY: Tổng tải trọng ngang. TYK4: Tải trọng ngang phân cho khung K4. Mt: Mônmen xoắn do tải trọng ngang. Mt = (19,8 -17,5). TY Mt =2,3 TY Ekt: Độ cứng chống xoắn của công trình. Ekt = S r2X EJX Ekt = 22,12 E.3,733 + 14,92 E.3,733 + 7,72 E.3,7333 + 0,52E3,733 + 6,72 E9,9 + 13,92 E.3,733 + 17,52 2,931 Ekt = 4938.E TYK4 = . TY + . 2,3 TY TYK4 = 0,13. TY BẢNG PHÂN TẢI GIÓ LÊN SÀN KHUNG 4 SÀN TẦNG TYĐẨY kG TYHÚT KG TK4ĐẨY kG TK4HÚT kG 1 10976 8262 1427 1074 2 15246 11435 1982 1487 3 15883 11913 2065 1549 4 15339 11504 1994 1496 5 16447 12336 2138 1604 6 17629 13222 2292 1719 7 18794 14096 2443 1832 8 19959 14970 2595 1946 9 21122 15842 2746 2059 10 22243 16683 2892 2169 11 23384 17538 3040 2280 12 24478 18359 3182 2387 MÁI 15153 11365 1970 1477 VIII. Tổ hợp nội lực Sau khi chạy chương trình SAP2000 thu được kết quả nội lực trong các tiết diện do từng trường hợp tải trọng gây ra. Cần phải tổ hợp tất cả các nội lực đó lại để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất có thể xuất hiện trong từng tiết diện của mỗi cột , mỗi sàn. + Có hai loại tổ hợp cơ bản : tổ hợp cơ bản 1 & tổ hợp cơ bản 2 - Tổ hợp cơ bản 1 gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực một trong các họat tải . - Tổ hợp cơ bản 2 gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực các hoạt tải (hoạt tải sử dụng và hoạt tải gió). + Trong mỗi tổ hợp cần xét ba cặp nội lực nguy hiểm - Cặp mô men dương lớn nhất và lực dọc tương ứng (Mmax,Ntư ) - Cặp mô men âm nhỏ nhất và lực dọc tương ứng (Mmin,Ntư ) - Cặp lực dọc lớn nhất và mô men tương ứng (Nmax,Mtư ) Đối với tổ hợp cơ bản I. Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men dương lớn nhất trong số các mô men do hoạt tải. Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men với giá trị tuyệt đối lớn nhất. Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị lực dọc lớn nhất. Đối với tổ hợp cơ bản II. Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men là dương. Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men là âm. Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có gây ra lực dọc. Ngoài ra còn lấy thêm nội lực của hoạt tải dù không gây ra lực dọc nhưng gây ra mô men cùng chiều với mô men tổng cộng đã lấy tương ứng với N max.