Đồ án bê tông cốt thép II - Thiết kế khung ngang trục 3 của một trường học

NỘI DUNG: thiết kế khung ngang trục 3 của một trường học : SỐ LIỆU THIẾT KẾ Số tầng L1 (m) L2 (m) B (m) Ht (m) Pc (daN/m2) Địa điểm xây dựng 4 2,4 7 4,1 3,7 200 TP. Hồ Chí Minh I. Lựa chọn giải pháp kết cấu. 1. Lựa chọn vật liệu sử dụng. Bêtông Dùng bê tông có cấp độ bền B15. Khối lượng riêng: γbt= 2500(daN/m3). Cường độ chịu nén tính toán của bê tông: Rb = 8,5(MPa). Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông: Rbt = 0,75(MPa). Mô dun đàn hồi E= 23x103 (MPa). Cốtthép Thép AI: Ø<12(mm). Cường độ chịu kéo, chịu nén tính toán của cốt thép : Rs=Rsc=225(MPa). Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang : Rsw= 175 (MPa). Môdun đàn hồi : E=21x104(MPa). Thép AII : Ø≥12(mm). Cường độ chịu kéo, chịu nén tính toán của cốt thép : Rs=Rsc=280(MPa). Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang : Rsw= 225 (MPa). Môdun đàn hồi : E=21x104(MPa). 2.Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn. Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột. 3. Chọn kích thước chiều dày sàn. Ta chọn chiều dày sàn theo công thức của tác giả Lê Bá Huế. với . Với sàn trong phòng. Hoạt tải tính toán: ps=pc×n=200×1,2=240(daNm2) -Tĩnh tãi tính toán( chưa kể trọng lượng bản thân sàn bê tông cốt thép). Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán Gạch ceramic dày 8mm, γ=2000 daN/m3 0.008x2000= 16 daN/m2 16 1,1 17,6 Vữa lát dày 30mm,=2000 daN/m3 0.03x2000= 60 daN/m2 60 1,3 70 Vữa trát dày 20mm, =2000 daN/m3 0.02x2000=40 daN/m2 40 1,3 52 Cộng: 147,6 Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: go=147,6(daNm2) Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn: qo=g0+ps=240+147,6=387,6(daN/m2) Ta có qo k=1 Ô sàn trong phòng có: +Ldài = L2 = 7000m +Lngắn = B =4,1m →α=BL2=4.17=0.586 Chiều sày sàn trong phòng: 1×4,137+8×0,586=0,098m=9,8(cm) chọn hs1=10 Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì: +Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng: =147,6+2500×0,1×1,1=422,6(daNm2) +Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng: =240 + 422,6= 622,6 (daN/m2) Với sàn hành lang: - Hoạt tải tính toán: =300×1,2=360 (daNm2) - Tĩnh tải tính toán( chưa tính trọng lượng của bản sàn BTCT). go= 147,6 (daN/m2 Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn: =147,6+360= 507,6 (daN/m2) →k=3qhl400=3507,6400=1,08 Ô sàn hành lang có: +Ldài = B =4,1 +Lngắn = L1 = 2,4 →α=L1B=2,44,1=0,585 Chiều dày sàn hành lang: h2s=kLNGẮN37+8α=1,08×2,437+8×0.585=0,062m=6,2(cm) chọn hs2=8(cm) Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì: +Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang: 147,6+2500.0,08.1,1=367,6(daN/m2) +Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang: 360+367,6=727,6(daN/m2) Với sàn mái. -Hoạt tải tính toán: 75×1,3=97,5(daN/m2) - Tĩnh tải tính toán( chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT). Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán Vữa lót dày 30mm, = 2000 daN/m3 0.03x2000= 60 daN/m2 60 1,3 78 Vữa trát dày 20mm, =2000 daN/m3 0.02x2000= 40 daN/m2 40 1,3 52 Cộng: 130 Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g0=130(daN/m2) Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn: 130+97,5= 227,5 (daN/m2) Do tải trọng trên mái nhỏ nên ta chọn chiều dày ô sàn lớn và chiều dày ô sàn bé trên mái hs3 =8 (cm) Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT và coi như tải trọng mái tôn, xà gồ phân bố đều trên sàn thì: - Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái: gm=g0+gFBXM+γbths3n=130+30×1,1+2500×0,08×1,1=383(daN/m2) - Tổng tải trọng phân bố trên sàn mái: 97,5+383= 480,5(daN/m2) 4.Lựa chọn kết cấu mái. Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi. 5.Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận. Kích thước tiết diện dầm a.Dầm BC( dầm trong phòng). Nhịp dầm L= L2=7 m hd=Ldmd=711=0,64(m) Chọn chiều cao dầm: hd =0,65m, bề rộng dầm bd=0,22m Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao nhỏ hơn: hdm=0,5m b.Dầm AB( dầm ngoài hành lang). Nhịp dầm L=L1=2,4 Ta chọn chiều cao dầm: hd= 0,35 m, bề rộng dầm bd = 0,22 c.Dầm dọc nhà. Nhịp dầm L=B=4,1 d.Cột trục B. -Diện truyền tải của cột trục B. SB= (72+2,42)×4,1=19,27 m2 -Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn. N1= qsSB= 662,6. 19,27=12768,3 (daN) -Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 220mm. N2= gt.lt.ht= 514. (72+4,1). 3,7=14453,68 (daN) ( ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng nhà ht=H) -Lực dọc do tường thu hồi. N3= gt.lt.ht= 296. (72+2,42). 0,8=1112,96 (daN) -Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái. N4=qm.SB= 480,5. 19,27= 9259,235 (daN) -Với nhà bốn tầng có 3 sàn học va 1 sàn mái. 3.(12768,3 +14453,68)+1( 1112,96+ 9259,235)=92038 (daN) Để kể đến ảnh hưởng của mô men ta chọn k=1.1 1,1.9203885=1191 (cm2) Vậy ta chọn kích thước cột bc x hc= 22x50 cm có A=1100 (cm2)≈1191(cm2) e. Cột trục C. Cột trục C có diện chịu tải Sc nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B, để thiên về an toàn và định hình ván khuôn, ta chọn kích thước tiết diện cột trục C(22x 50) bằng với cột trục B. f. Cột trục A. -Diện truyền tải của cột trục A. SA=2,42×4,1=4,92 (m2) - dọc do tải phân bố đều trên ban sàn hành lang. 727,6. 4,92=3579,8(daN) -Lực dọc do tải trọng lan can. 296.4,1.0,9=1092,24(daN) (Lấy sơ bộ chiều cao lan can bằng 0.9m). -Lực dọc do tường thu hồi. 296.(2,42).0,8=284,16(daN) -Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái. N4=qm.SA= 480,5. 4,92=2364,1(daN) -Với nhà bốn tầng có ba sàn hành lang và 1 sàn mái. N= nNi=3.(3579,8+1092,24)+1(284,16+2364,1)=16664,4 -Do lực dọc bé nên khi kể đến ảnh hưởng của moomen ta chọn k=1,3 A=kNRb=1,3×16664,485=254,9 (cm2) Diện tích A khá nhỏ nên chọn kích thước cột A bc x hc=22x 22 cm có A=484 (cm2)> 254,9 (cm2) Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột như sau: +Cột trục B và trục C có kích thước . - bc x hc=22x50 (cm) cho cột tầng 1 và tầng 2 -bc x hc=22x40 (cm) cho cột tầng 1 và tầng 2 Cột trục A có kích thước bc x hc=22x 22 (cm) từ tầng 1 lên tầng 4 6. Mặt bằng bố trí kế cấu theo hình . II. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG. Sơ đồ hình học. Sơ đồ kết cấu. a.Nhịp tính toán của dầm. Nhịp tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột. Xác định nhịp tính toán của dầm BC. =7+0,11+0,11-0,2-0,2= 6,82 (m) ( ở đây đã lấy trục cột là trục của cột tầng 3 và tầng 4). Xác định nhịp tính toán của dầm AB. =2,4 - 0,11+0,2= 2,49 (m) (ở đây đã lấy trục cột là trục của cột tầng 3 và tầng 4). b.Chiều cao của cột. Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm. do dầm khung thay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục dầm hành lang( dầm có tiết diện nhỏ hơn) Xác định chiều cao của cột tầng 1. Lựa chọn chiều sâu chon móng từ mặt đất tự nhiên( cốt -0.45) trở xuống: hm= 500 (mm)= 0,5 m ht1 = 4,4 (m) (với Z=0.45m là khoảng cách từ cốt 0.00 đến mặt đất tự nhiên). Xác định chiều cao của cột tầng 2,3,4. Ht2 = ht3 = ht4 = 3,7 (m) Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình sau: Hình 1. Sơ đồ kết cấu khung ngang III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ. Tĩnh tãi đơn vị. Tĩnh tải sàn phòng học. gs = 422,6 (daN/m2) Tĩnh tải sàn hành lang. ghl =367,6 (daN/m2) Tĩnh tải sàn mái. 383 (daN/m2) Tường xây 220. 514 (daN/m2) Tường xây 110. gt1= 296 (daN/m2) Hoạt tải đơn vị. Hoạt tải sàn phòng học. = 240(daN/m2) Hoạt tải sàn hành lang. 360(daN/m2) Hoạt tải sàn mái và sêno. 97,5(daN/m2) Hệ số quy đổi tải trọng. a.Với ô sàn lớn kích thước 7x4,1(m). Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình thang. Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta cần xác định hệ số chuyển đổi k. với β= B2l2= 4,12×7=0,29->k= 0,856 b.Với ô sàn hành lang kích thước 2,4x4,1 (m). Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác. Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số k= 58=0,625 IV. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG. + Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tính toán kết cấu tự tính. + Việc tính toán tải trọng vào khung được thể hiện theo 2 cách: - Cách 1: chưa quy đổi tải trọng - Cách 2: quy đổi tải trọng thành phân bố đều. 1. Tĩnh tải tầng 2,3,4 Hình 2. Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng 2,3,4 TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 2. g1 Do trọng lượng tường xây trên dầm cao:3,7- 0,65= 3,05 gt2 = 514x3,05 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới hình dạng thang với tung độ lớn nhất: gth = 422,6x(4,1 - 0,22)=1639,69 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,856 1639,69x0,856 Cộng và làm tròn: 1567,7 1403,6 2971,3 1. g2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất: gtg =367,6x(2,4 - 0,22)= 801,3 Đổi ra tải trọng phân bố đều: 801,3 x 0,625 Cộng và làm tròn: 500,8 500,8 TĨNH TẢI TẬP TRUNG – daN TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 2. 3. GC Do trọng lượng bản thân dầm dọc :0,22 x 0,35 2500 x 1,1 x 0,22 x 0,35 x 4,1 Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 3,7 - 0,35= 3,35 (m) với hệ số giảm lỗ cửa 0,7: 514 x 3,35 x 4,1 x 0,7 Do trọng lượng sàn truyền vào : 422,6 x (4,1-0,22) x (4,1-0,22)/4 Cộng và làm tròn: 868,2 4941,9 1590,5 7400,6 1. 2. GB Giống như mục 1,2,3 ở của GC đã tính ở trên Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào: 376,6 x[(4,1- 0,22)+(4,1-2,4)]x(2,4-0,22)/4 Cộng và làm tròn: 7400,6 1117,9 8518,5 1. 2. 3. GA Do trọng lượng bản thân dầm dọc: 0,22 x 0,35 2500 x 1,1 x 0,22 x 0,35 x 4,1 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào (đã tính ở trên) Do lan can xây tường 110 cao 900 mm truyền vào: 296 x 0,9 x 4,1 Cộng và làm tròn: 868,2 1117,9 1092,24 3078,34 2. Tĩnh tải tầng mái: Hình 3. Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng mái Để tính toán tải trọng tĩnh tải phân bố đều trên mái, trước hết ta phải xác định kích thước của tường thu hồi xây trên mái. Dựa vào mặt cắt kiến trúc , ta có diện tích tường thu hồi xây trên nhịp BC là: St1= 6,772 (m2) Như vậy nếu coi tải trọng tường phân bố đều trên nhịp BC thì tường có tọa độ cao trung bình là: ht1= St1/L2 = 6,7727+0,22= 0,938(m) tính toán tương tự cho nhịp AB, trong đoạn này tường có chiều cao trung bình bằng: ht2= St2/L1 = 1,3022,4=0,543 (m) TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI – daN/m TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 2. g1m Do trọng lượng tường thu hồi cao trung bình m: gt1 = 296 x 0,938 = 277,65 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất: ght = 383 x (4,1- 0,22)= 1505,44 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,856 1505,44 x 0,856 Cộng và làm tròn: 277,65 1288,7 1566,35 TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI – daN/m (tiếp) TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 2. g2m Do trọng lượng tường thu hồi 110 cao trung bình 0,62 m: gt1 = 296 x 0,62= 183,5 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất: gtg = 383 x (2,4 - 0,22)= 834,94 Đổi ra tải phân bố đều: 834,94 x 0,625 Cộng và làm tròn: 183,5 521,8 705,3 TĨNH TẢI TẬP TRUNG TRÊN MÁI – daN TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 2. 3. 4. GCm Do trọng lượng bản thân dầm dọc :0,22 x 0,35 2500 x 1,1 x 0,22 x 0,35 x 4,1 Do trọng lượng ô sàn lớn truyền vào: 383 x (4,1-0,22) x (4,1-0,22)/4 Do trọng lượng sênô nhịp 0,6: 383 x 0,6 x 4,1 Tường sênô cao 0,6 m, dày 8 cm bằng betông cốt thép: 2500 x 1,1 x 0,08 x 0,6 x 4,1 Cộng và làm tròn: 868,175 1441,5 942,18 541,2 3793,1 1. 2. GBm Giống như mục 1,2 của GCm đã tính ở trên Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào: 383 x [(4,1-0,22)+(4,1-0,22)] x (2,4-0,22)/4 Cộng và làm tròn : 2309,7 1619,8 3929,5 1. 2. 3. GAm Do trọng lượng bản thân dầm dọc:0,22 x 0,3 2500 x 1,1 x 0,22 x 0,35 x 4,1 Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào( đã tính ở trên): Giống như mục 3,4 của GCm đã tính ở trên: Cộng và làm tròn 868,175 1619,8 1483,4 3971,4 Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung ( biểu diễn theo cách 1): Hình 4. Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung V. XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG 1. Trường hợp hoạt tải 1. Hình 5. Sơ đồ phân hoạt tải 1 tầng 2,4 HOẠT TẢI 1 – TẦNG 2, 4 Sàn Loại tải trọng và cách tính Kết quả Sàn tầng 2 hoặc sàn tầng 4 P1I (daN/m) Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất: PhtI =240 x 4,1 = 984 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,856 984x 0,856= 842,3 (daN/m) 842,3 PCI=PBI (daN) Do tải trọng sàn truyền vào: 240 x 4,1 x 4,1/4 = 1008,6 (daN) 1008,6 Hình 6. Sơ đồ phân hoạt tải 1 tầng 3 HOẠT TẢI 1 – TẦNG 3 Sàn Loại tải trọng và cách tính Kết quả Sàn tầng 3 P2I (daN/m) Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất: PtgI =360 x 2,4 = 864 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,625 864 x 0,625 = 540 (daN/m) 540 PAI=PBI (daN) Do tải trọng sàn truyền vào: 360 x [4,1 + (4,1 - 2,4)] x 2,4/4 1252,8 Hình 7. Sơ đồ phân hoạt tải 1 tầng mái HOẠT TẢI 1 – TẦNG MÁI Sàn Loại tải trọng và cách tính Kết quả Sàn tầng mái P2mI (daN/m) Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất: PtgmI =97,5 x 2,4 = 234 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,625 234 x 0,625 = 146,25 (daN/m) 146,25 PAmI=PBmI (daN) Do tải trọng sàn truyền vào: 97,5 x [4,1 + (4,1 - 2,4)] x 2,4/4 339,3 Pc, sml (daN) Do tải trọng sênô truyền vào: 97,5 x 0,6 x 4,1 = 239,85 (daN) 239,85 Hình 8. Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung 2.Trường hợp hoạt tải 2. Hình 9. Sơ đồ phân hoạt tải 2 tầng 2,4 HOẠT TẢI 2 – TẦNG 2, 4 Sàn Loại tải trọng và cách tính Kết quả Sàn tầng 2 hoặc sàn tầng 4 P2II(daN/m) Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất: 360 x 2,4 = 864 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,625 864 x 0,625 = 540 (daN/m) 540 PAII=PBII (daN) Do tải trọng sàn truyền vào 360 x [4,1 + (4,1 - 2,4)] x 2,4/4 1252,8 Hình 10. Sơ đồ phân hoạt tải 2 tầng 3 HOẠT TẢI 2 – TẦNG 3 Sàn Loại tải trọng và cách tính Kết quả Sàn tầng 3 P1II (daN/m) Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất: 240 x 4,1 = 984 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,856 984 x 0,856 = 842,3 (daN/m) 842,3 PCII=PBII (daN) Do tải trọng sàn truyền vào 240 x 4,1 x 4,1/4 = 1008,6(daN) 1008,6 Hình 11. Sơ đồ phân hoạt tải 2 tầng mái HOẠT TẢI 2 – TẦNG MÁI Sàn Loại tải trọng và cách tính Kết quả Sàn tầng mái P1mII (daN/m) Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất: 97,5 x 4,1 = 399,8 Đổi ra phân bố đều với : k = 0,856 399,8 x 0,856 =342,2 (daN/m) 342,2 PCmII=PBmII (daN) Do tải trọng sàn truyền vào: 97,5 x 4,1 x 4,1 /4 = 409,7 (daN) 409,7 PA, smII (daN) Do tải trọng sênô truyền vào 97,5 x 0,6 x 4,1 = 239,9 239,9 Hình 12. Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung VI. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ. Công trình xây dựng tại XXX , thuộc vùng gió IIA , có áp lực gió đơn vị: Wo = 95 - 12 = 83 (daN/m2). Công trình được xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có địa hình dạng C. Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió. Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức: Gió đẩy: Gió hút: tầng H tầng(m) z (m) k 1 4,4 4,4 0,52 2 3,7 8,1 0,61 3 3,7 11,8 0,69 4 3,7 15,5 0,75 Để đơn giản cho tính toán và thiên về an toàn ta cũng có thể chọn chung một hệ số “k” cho hai tầng nhà. +Tầng 1và tầng 2: chọn k=0.61. +Tầng 3 và tầng 4 chọn k= 0.75. Bảng tình toán tải trọng gió. Tầng H(m) Z(m) k n B(m) Cd Ch qđ(daN/m) qh(daN/m) 1 4,4 4,4 0,61 1,2 4,1 0,8 0,6 199,3 149,5 2 3,7 8,1 0,61 1,2 4,1 0,8 0,6 199,3 149,5 3 3,7 11,8 0,75 1,2 4,1 0,8 0,6 245 183,8 4 3,7 15,5 0,75 1,2 4,1 0,8 0,6 245 183,8 Với qđ - áp lực gió đẩy tác dụng lên khung (daN/m). qh - áp lực gió hút tác dụng lên khung (daN/m). Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung đật ở đầu cột Sđ, Sh với k=0.75. hình dáng mái và các hệ số khi động trên mái tham khảo phụ lục 22. Tỷ số h1/L=(3,7 x 4)/(7 + 2,4) = 1,57 Nội suy có Ce1= -0.76 và Ce2= -0.67. Trị số S tính theo công thức: 1,2 x 0,75 x 83 x 4,1 x cihi=306,3 cihi +Phía gió đẩy: Sđ= 306,3 x (0,8 x 0,6 - 0,76 x 1,9) = -295,3(daN) +Phía gió hút: Sh= 306,3 x (0,6 x 0,6 + 0,67 x 1,9) = - 500,2(daN) Hình 13. SƠ ĐỒ GIÓ TRÁI TÁC DỤNG VÀO KHUNG Hình 14. SƠ ĐỒ GIÓ PHẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG VII. XÁC ĐỊNH NÔI LỰC. Hình 15. Sơ đồ phân tử dầm cột tác động vào khung VIII. TỔ HỢP NỘI LỰC. PHẦN TỬ CỘT BẢNG TỔ HỢP LỰC CHO CỘT MẶT CẮT NỘI LỰC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TỔ HỢP CƠ BẢN 1 TỔ HỢP CƠ BẢN 2 TT HT1 HT2 GT GP MMAX M MIN M TU M MAX M MIN M TU N TU N TU N MAX N TU N TU N MAX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 I/I 4,7 4,8 4,5,6 4,6,7 4,5,8 4,5,6,8 M(KNm) -17.0608 -5.0506 1.2213 65.5728 -64.717 48.512 -81.7778 -20.8901 43.05389 -79.8516 -78.7525 N(KN) -659.831 -67.078 -66.417 43.569 -43.608 -616.262 -703.439 -793.326 -680.394 -759.448 -819.224 II/II 4,8 4,7 4,5,6 4,5,8 4,6,7 4,5,6,8 M(KNm) 36.4024 11.2991 -2.3121 -41.0935 41.7723 78.1747 -4.6911 45.3894 84.16666 -2.66264 82.08577 N(KN) -646.778 -67.078 -66.417 43.569 -43.608 -690.386 -603.209 -780.273 -746.395 -667.341 -806.171 2 I/I 4,7 4,8 4,5,6 4,5,7 4,6,8 4,5,6,7 M(KNm) 17.6744 5.7142 -1.301 67.5292 -68.3857 85.2036 -50.7113 22.0876 83.59346 -45.0436 82.42256 N(KN) -741.433 -99.504 -109.11 -13.976 14.121 -755.409 -727.312 -950.047 -843.565 -826.923 -941.764 II/II 4,8 4,7 4,5,6 4,6,8 4,5,7 4,5,6,7 M(KNm) -34.3068 -10.8597 3.0736 -47.5119 46.8285 12.5217 -81.8187 -42.0929 10.60509 -86.8412 -84.075 N(KN) -728.38 -99.504 -109.11 -13.976 14.121 -714.259 -742.356 -936.994 -813.87 -830.512 -928.711 3 I/I 4,7 4,8 4,5,6 4,6,7 4,5,8 4,5,6,7 M(KNm) 0.5498 -0.0494 0.2905 6.613 -6.6153 7.1628 -6.0655 0.7909 6.76295 -5.44843 6.71849 N(KN) -115.54 -26.167 -33.061 -29.593 29.487 -145.133 -86.053 -174.768 -171.929 -112.552 -195.479 II/II 4,8 4,7 4,5,6 4,5,8 4,6,7 4,5,6,7 M(KNm) -0.9322 0.1748 -0.5507 -6.2365 6.238 5.3058 -7.1687 -1.3081 4.83932 -7.04068 -6.88336 N(KN) -109.797 -26.167 -33.061 -29.593 29.487 -80.31 -139.39 -169.025 -106.809 -166.186 -189.736 6 I/I 4,8 4,5,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M(KNm) -61.8489 -10.821 -4.0094 28.8206 -28.203 - -90.0519 -76.6793 - -100.579 -100.579 N(KN) -471.318 -34.602 -66.515 23.667 -23.703 - -495.021 -572.435 - -583.656 -583.656 II/II 4,8 - 4,5,6 4,5,6,8 - 4,5,6,8 M(KNm) 61.979 1.0717 14.2231 -30.0653 30.6498 92.6288 - 77.2738 103.3291 - 103.3291 N(KN) -460.342 -34.602 -66.515 23.667 -23.703 -484.045 - -561.459 -572.68 - -572.68 7 I/I 4,7 - 4,5,6 4,5,6,7 - 4,5,6,7 M(KNm) 59.365 10.1769 4.0368 37.0227 -37.6322 96.3877 - 73.5787 105.4778 - 105.4778 N(KN) -528.878 -64.557 -91.352 -6.457 6.591 -535.335 - -684.787 -675.007 - -675.007 II/II 4,7 4,5,6 - 4,5,6,7 4,5,6,7 M(KNm) -60.0881 -0.8638 -13.4492 -38.4266 37.8471 - -98.5147 -74.4011 - -107.554 -107.554 N(KN) -517.902 -64.557 -91.352 -6.457 6.591 - -524.359 -673.811 - -664.031 -664.031 8 I/I 4,7 4,8 4,5,6 4,5,6,7 4,5,8 4,5,6,7 M(KNm) 1.9746 0.1735 0.5972 5.8884 -5.8886 7.863 -3.914 2.7453 7.96779 -3.16899 7.96779 N(KN) -94.878 -27.779 -15.601 -17.209 17.112 -112.087 -77.766 -138.258 -149.408 -104.478 -149.408 II/II 4,8 4,7 4,5,6 4,6,8 4,5,6,7 4,5,6,7 M(KNm) -2.4002 -0.6785 -0.1493 -5.7602 5.7632 3.363 -8.1604 -3.228 2.65231 -8.3294 -8.3294 N(KN) -90.049 -27.779 -15.601 -17.209 17.112 -72.937 -107.258 -133.429 -88.6891 -144.579 -144.579 11 I/I 4,8 4,5,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M(KNm) -38.0222 -2.1471 -6.5701 20.4258 -19.7789 - -57.8011 -46.7394 - -63.6687 -63.6687 N(KN) -284.218 -34.621 -33.961 9.293 -9.335 - -293.553 -352.8 - -354.343 -354.343 II/II 4,8 - 4,5,6 4,5,6,8 - 4,5,6,8 M(KNm) 42.544 9.0189 0.0347 -18.438 19.146 61.69 - 51.5976 67.92364 - 67.92364 N(KN) -275.438 -34.621 -33.961 9.293 -9.335 -284.773 - -344.02 -345.563 - -345.563 12 I/I 4,7 - 4,5,6 4,5,6,7 - 4,5,6,7 M(KNm) 35.3522 2.1067 5.6904 23.0926 -23.7346 58.4448 - 43.1493 63.15293 - 63.15293 N(KN) -321.83 -47.359 -56.667 -1.948 2.108 -323.778 - -425.856 -417.207 - -417.207 II/II 4,7 4,5,6 - 4,5,7 4,5,6,7 M(KNm) -39.4098 -8.3203 0.4401 -22.119 21.3946 - -61.5288 -47.29 - -66.8052 -66.4091 N(KN) -313.05 -47.359 -56.667 -1.948 2.108 - -314.998 -417.076 - -357.426 -408.427 13 I/I 4,7 4,8 4,5,6 4,5,6,7 4,6,8 4,5,6,7 M(KNm) 2.8641 0.6551 0.3489 4.8222 -4.8313 7.6863 -1.9672 3.8681 8.10768 -1.17006 8.10768 N(KN) -72.362 -9.837 -17.028 -7.345 7.227 -79.707 -65.135 -99.227 -103.151 -81.1829 -103.151 II/II 4,8 4,7 4,5,6 4,5,8 4,5,6,7 4,5,6,7 M(KNm) -2.9401 -0.0839 -1.0056 -4.8887 4.9009 1.9608 -7.8288 -4.0296 1.3952 -8.32048 -8.32048 N(KN) -67.532 -9.837 -17.028 -7.345 7.227 -60.305 -74.877 -94.397 -69.881 -98.321 -98.321 16 I/I 4,5,6 4,5,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M(KNm) -46.8923 -8.728 -5.8238 8.7681 -8.0522 - -61.4441 -61.4441 - -67.2359 -67.2359 N(KN) -99.484 -2.292 -33.731 1.626 -1.664 - -135.507 -135.507 - -133.402 -133.402 II/II 4,5,6 - 4,5,6 4,5,6,8 - 4,5,6,8 M(KNm) 49.0774 1.6555 20.9359 -5.6796 6.0536 71.6688 - 71.6688 74.8579 - 74.8579 N(KN) -90.703 -2.292 -33.731 1.626 -1.664 -126.726 - -126.726 -124.621 - -124.621 17 I/I 4,5,6 - 4,5,6 4,5,6,7 - 4,5,6 M(KNm) 44.2098 7.8776 6.8234 10.234 -11.0232 58.9108 - 58.9108 66.6513 - 57.4407 N(KN) -116.31 -11.82 -41.011 0.147 0.015 -169.141 - -169.141 -163.726 - -163.858 II/II 4,5,6 4,5,6 - 4,5,6,7 4,5,6 M(KNm) -44.4037 -1.1788 -18.6848 -7.8563 7.4746 - -64.2673 -64.2673 - -69.3516 -62.2809 N(KN) -107.529 -11.82 -41.011 0.147 0.015 - -160.36 -160.36 - -154.945 -155.077 18 I/I 4,7 - 4,5 4,5,6,7 - 4,5,7 M(KNm) 3.4959 0.2794 1.0753 1.7122 -1.6856 5.2081 - 3.7753 6.25611 - 5.28834 N(KN) -50.344 -11.893 2.207 -1.773 1.649 -52.117 - -62.237 -60.6571 - -62.6434 II/II 4,7 4,5 - 4,5,6,7 4,5,7 M(KNm) -3.8603 -1.0478 -0.1763 -1.9684 1.9293 - -5.8287 -4.9081 - -6.73355 -6.57488 N(KN) -45.514 -11.893 2.207 -1.773 1.649 - -47.287 -57.407 - -55.8271 -57.8134 PHẦN TỬ DẦM BẢNG TỔ HỢP LỰC CHO DẦM MẶT CẮT NỘI LỰC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TỔ HỢP CƠ BẢN 1 TỔ HỢP CƠ BẢN 2 TT HT1 HT2 GT GP MMAX M MIN M TU MMAX M MIN M TU Q TU Q TU Q MAX Q TU Q TU Q MAX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4 I/I 4,8 4,5,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M (KN.m) -98.2513 -22.1202 -1.6973 69.9142 -69.9753 - -168.227 -122.069 - -182.665 -182.665 Q (KN) -102.886 -22.585 -1.6973 19.903 -19.905 - -122.791 -127.168 - -142.655 -142.655 II/II 4,5 - 4,7 4,5,7 - 4,5,6,7 M (KN.m) 92.2342 25.7606 -2.0293 2.0454 -2.1001 117.9948 - 94.2796 117.2596 - 115.4332 Q (KN) 1.04 0.429 0.097 19.903 -19.905 1.469 - 20.943 19.3388 - 19.4261 III/III 4,7 4,5,6 - 4,5,6,7 4,5,6,7 M (KN.m) -105.346 -25.0492 -2.3614 -65.8233 65.7751 - -171.169 -132.757 - -189.256 -189.256 Q (KN) 104.966 23.444 0.097 19.903 -19.905 - 124.869 128.507 - 144.0656 144.0656 5 I/I 4,7 4,8 4,8 4,6,7 4,5,6,8 4,5,6,8 M (KN.m) -11.6741 -4.0126 -1.3982 18.7112 -18.6856 7.0371 -30.3597 -30.3597 3.9076 -33.3609 -33.3609 Q (KN) -10.998 -1.612 -5.375 12.384 -12.374 1.386 -23.372 -23.372 -4.6899 -28.4229 -28.4229 II/II 4,7 4,8 4,8 4,6,7 4,5,8 4,5,6,8 M (KN.m) -1.6211 -2.0056 3.1047 3.2932 -3.2795 1.6721 -4.9006 -4.9006 4.13701 -6.37769 -3.58346 Q (KN) -3.521 -1.612 -0.101 12.384 -12.374 8.863 -15.895 -15.895 7.5337 -16.1084 -16.1993 III/III 4,8 4,7 4,7 4,5,8 4,6,7 4,6,7 M (KN.m) -2.9069 0.0013 -1.1479 -12.1249 12.1265 9.2196 -15.0318 -15.0318 8.00812 -14.8524 -14.8524 Q (KN) 3.956 -1.612 5.174 12.384 -12.374 -8.418 16.34 16.34 -8.6314 19.7582 19.7582 9 I/I 4,8 4,6 - 4,5,6,8 4,6,8 M (KN.m) -100.001 -3.2188 -20.7932 50.4911 -50.4288 - -150.43 -120.795 - -166.998 -164.101 Q (KN) -103.548 0.02 -22.663 14.374 -14.368 - -117.916 -126.211 - -136.858 -136.876 II/II 4,6 - 4,7 4,6,7 - 4,5,6,7 M (KN.m) 92.7426 -3.2855 27.3526 1.4763 -1.434 120.0952 - 94.2189 118.6886 - 115.7317 Q (KN) 0.378 0.02 0.352 14.374 -14.368 0.73 - 14.752 13.6314 - 13.6494 III/III 4,7 4,5,6 - 4,5,6,7 4,5,6,7 M (KN.m) -102.579 -3.3521 -23.1922 -47.5386 47.5608 - -150.118 -129.123 - -169.254 -169.254 Q (KN) 104.304 0.02 23.366 14.374 -14.368 - 118.678 127.69 - 138.288 138.288 10 I/I 4,7 4,8 4,8 4,5,7 4,5,6,8 4,5,6,8 M (KN.m) -7.1388 -0.3817 -4.0527 13.9807 -14.0209 6.8419 -21.1597 -21.1597 5.1003 -23.7486 -23.7486 Q (KN) -8.23 -4.892 -1.428 9.865 -9.886 1.635 -18.116 -18.116 -3.7543 -22.8154 -22.8154 II/II 4,5 4,6 4,8 4,5,7 4,6,8 4,6,8 M (KN.m) -0.5322 3.5201 -2.2754 1.6992 -1.7132 2.9879 -2.8076 -2.2454 4.16517 -4.12194 -4.12194 Q (KN) -0.753 0.382 -1.428 9.865 -9.886 -0.371 - -10.639 8.4693 -10.9356 -10.9356 III/III 4,8 4,7 4,7 4,6,8 4,5,6,7 4,5,7 M (KN.m) -5.2643 -1.3336 -0.4982 -10.5823 10.5945 5.3302 -15.8466 -15.8466 3.82237 -16.437 -15.9886 Q (KN) 6.724 5.657 -1.428 9.865 -9.886 -3.162 16.589 16.589 -3.4586 19.4086 20.6938 14 I/I 4,8 4,5,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M (KN.m) -89.4363 -17.7469 -5.8585 27.2061 -27.1982 - -116.635 -113.042 - -135.16 -135.16 Q (KN) -103.378 -22.438 -0.229 7.667 -7.671 - -111.049 -126.045 - -130.682 -130.682 II/II 4,5 - 4,7 4,5,7 - 4,5,7 M (KN.m) 102.729 29.6313 -5.076 1.0628 -1.041 132.3603 - 103.7918 130.3537 - 130.3537 Q (KN) 0.548 0.577 -0.229 7.667 -7.671 1.125 - 8.215 7.9676 - 7.9676 III/III 4,5,6 4,5 - 4,5,6,7 4,5,7 M (KN.m) -93.1712 -21.6811 -4.2935 -25.0805 25.1163 - -119.146 -114.852 - -139.121 -135.257 Q (KN) 104.474 23.592 -0.229 7.667 -7.671 - 127.837 128.066 - 132.401 132.6071 15 I/I 4,8 4,5,6 - 4,5,8 4,5,6,8 M (KN.m) -9.5516 -5.4832 2.0898 7.2724 -7.3015 - -16.8531 -12.945 - -21.0578 -19.177 Q (KN) -8.728 -2.056 -3.599 5.572 -5.578 - -14.306 -14.383 - -15.5986 -18.8377 II/II 4,6 4,5 4,8 4,6,7 4,5,8 4,5,8 M (KN.m) -2.3244 -2.9232 4.3822 0.3358 -0.3575 2.0578 -5.2476 -2.6819 1.9218 -5.27703 -5.27703 Q (KN) -1.251 -2.056 1.675 5.572 -5.578 0.424 -3.307 -6.829 5.2713 -8.1216 -8.1216 III/III 4,8 4,7 4,6 - 4,5,6,7 4,6,7 M (KN.m) -6.436 -0.3633 -2.0809 -6.6009 6.5865 0.1505 -13.0369 -8.5169 - -14.5766 -14.2496 Q (KN) 6.226 -2.056 6.949 5.572 -5.578 0.648 11.798 13.175 - 15.6445 17.4949 19 I/I 4,5,6 4,6 - 4,5,6,8 4,6,8 M (KN.m) -49.0774 -1.6555 -20.9359 5.6796 -6.0536 - -71.6688 -70.0133 - -74.8579 -73.368 Q (KN) -53.506 0.06 -29.714 1.626 -1.664 - -83.16 -83.22 - -81.6922 -81.7462 II/II 4,6 - 4,7 4,6,7 - 4,5,6,7 M (KN.m) 55.7253 -1.8588 31.512 0.1348 -0.3781 87.2373 - 55.8601 84.20742 - 82.5345 Q (KN) 1.105 0.06 1.36 1.626 -1.664 2.465 - 2.731 3.7924 - 3.8464 III/III 4,5,6 4,5,6 - 4,5,6,7 4,5,6,7 M (KN.m) -56.6166 -2.0622 -30.2138 -5.41 5.2974 - -88.8926 -88.8926 - -90.534 -90.534 Q (KN) 55.717 0.06 32.434 1.626 -1.664 - 88.211 88.211 - 86.425 86.425 20 I/I 4,5,6 4,5,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M (KN.m) -12.2128 -0.8834 -11.529 2.4463 -2.1773 - -24.6252 -24.6252 - -25.3435 -25.3435 Q (KN) -13.277 -8.433 -4.559 1.773 -1.649 - -26.269 -26.269 - -26.4539 -26.4539 II/II 4,5 4,6 4,6 4,5,7 4,6,8 4,6,8 M (KN.m) -0.802 4.6217 -5.8526 0.2389 -0.124 3.8197 -6.6546 -6.6546 3.57254 -6.18094 -6.18094 Q (KN) -3.354 0.066 -4.559 1.773 -1.649 -3.288 - -7.913 -1.6989 -8.9412 -8.9412 III/III 4,7 4,5 - 4,5,6,7 4,5,7 M (KN.m) -3.8603 -1.0478 -0.1763 -1.9684 1.9293 - -5.8287 -4.9081 - -6.73355 -6.57488 Q (KN) 6.568 8.566 -4.559 1.773 -1.649 - 8.341 15.134 - 11.77 15.8731 IX. TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM. Tính toán cốt thép dọc cho các dầm. Sử dụng bê tông cấp độ bền B15 có Rb= 8,5 MPa, Rbt = 0,75 MPa Sử dụng thép dọc nhóm AII có Rs=Rsc=280 MPa Tra bảng phụ lục 9 và 10 ta có 0,65 , 0,439 a.Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 2, nhịp BC, phần tử 4(bxh= 22x65) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm: +Gối B: MB= -189,3(kN.m) +Gối C: MC= -182,7(kN.m) +Nhịp BC: MBC = 117,9 (kN.m) Do hai gối có mô men gần bằng nhau nên ta lấy giá trị mô men lớn hơn để tính cốt thép chung cho cả hai. +Tính cốt thép cho gối B và C ( mô men âm): Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 22 x 65 Giả thiết a= 4cm Ho= 65-4 = 61 (cm) Tại gối B và C, với M=189,3 αm=MRbbh02=189,3.10485.22.612=0,27 Có αm<αR=0,439 →ζ=0,51+1-2.αm=0,51+1-2.0,27=0,839 AS=MRShoζ=189,3.1042800.0,839.61=13,2(cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: 13,222.61.100%=0,98%>μmin +Tính cốt thép cho nhịp BC( mô men dương). Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’f=10(cm). Giả thiết a= 4 cm ; ho=65-4=61(cm) Giá trị độ vươn của cánh Sclấy bé hơn trị số sau. - Một nửa khoảng cách thong thủy giữa các sườn dọc 0,5.(4,1-0,22)=1,94(m) -1/6 nhịp cấu kiện: 6,826=1,14 1,14 Tính b’f = b + 2Sc= 0,22 + 2.1,14 = 2,5 (m) = 250 (cm) Xác định: 85.250.10.(61-0,5.10) = 1190.104=1190(kN.m) Có Mmax = 117,9(kN/m) <1190(kN/m) trục trung hòa đi qua cánh. Giá trị : αm=MRbbf'h02=117,9.10485.250.612=0,015 Có αm<αR=0,439 →ζ=0,51+1-2.αm=0,51+1-2.0,015=0,992 AS=MRShoζ=117,9.1042800.0,992.61 = 6,96 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép. 6,9622.61.100%=0,51%>μmin b.Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 2, nhịp AB, phần tử 5 (bxh=22x35). Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm: +Gối B: MB= -33,4 +Gối A: MA= -15,03 +Mô mên dương lớn nhất M=9,22 +Tính thép cho gối B( mô men âm ). Tính theo tiết diện bxh=22x35 Giả thiết a=4cm ho=35-4=31 (cm) tại gối B, với M = 33,4 αm=MRbbh02=33,4.10485.22.312=0,19 →ζ=0,51+1-2.αm=0,51+1-2.0,19=0,89 AS=MRShoζ=33,4.1042800.0,89.31=4,32(cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép. 4,3222.31.100%=0,63%>μmin +Tính thép cho gối A( mô men âm). Tính theo tiết diện chữ nhật bxh= 22x35 (cm) Tại gối A, với M= 15,03(kN.m) αm=MRbbh02=15,03.10485.22.312=0,08 Có αm<αR=0,439 →ζ=0,51+1-2.αm=0,51+1-2.0,08=0,96 AS=MRShoζ=15,03.1042800.0,96.31=1,84(cm2) kiểm tra hàm lượng cốt thép 1,8422.31.100%=0,27%>μmin Tính cốt thép chịu mô men dương: tương tự ta có: AS=1,06(cm2) lượng thép này quá nhỏ nên ta bố trí theo yêu cầu về cấu tạo. c.Tính toán cốt thép dọc cho các phần tử 10, 15, 20 Do nội lực trong dầm hành lang của các tầng nhỏ nên ta bố trí thép giống như dầm 5 cho các dầm 10, 15, 20. d.Tính toán một cách tương tự cho các phần tử dầm khác theo bảng Kí hiệu phần tử dầm Tiết diện M( kNm) bxh (cm) (cm2) (%) Dầm 9 gối B, gối C nhịp BC 169,3 120,09 22X65 250X65 0,243 0,015 0,858 0,992 11,5 7,09 0,86 0,53 Dầm 14 gối B, gối C nhịp BC 139,1 132,4 22X65 250X65 0,199 0,016 0,887 0,991 9,18 7,82 0,68 0,58 Dầm 19 gối B, gối C nhịp BC 90,5 87,2 22X50 250X50 0,228 0,019 0,868 0,99 8,09 6,84 0,8 0,68 e.Chọn cốt thép dọc cho dầm. Chọn cốt thép dầm phải lưu ý đến việc phối hợp thép dầm cho các nhịp liền kề nhau. Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng 2 và dầm tầng 3 Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng 4 và dầm tầng mái Tính toán và bố trí cốt thép đai cho các dầm a.Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 4( tầng 2, nhịp BC): bxh=22X65 +Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm Q =144,07 (kN) +Bê tông cấp độ bền B15 có Rb=8,5 (Mpa)= 85(daN/cm2) Rbt = 7,5(daN/cm2) Eb= 2,3.104(Mpa) +Thép đai nhóm AI có Rsw= 175(Mpa) =1750(daN/cm2); Es= 2,1.105(Mpa) +Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với 2971,3 + 0,22.0,65.2500.1.1 = 3364,6(daN/m)=33,65(daN/cm) (Với go trọng lượng bản thân dầm 4) p= 842,3(daN/m)=8,42(daN/cm) Giá trị q1: q1=g+0,5p=33,65+0,5.8,42=37,86(daN/cm) +Chọn a= 4cm 65 - 4 = 61 +Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: Do chưa có bố trí cốt đai nên ta giả thiết Ta có 0,3.85.22.61= 34221(daN) > Q= 14407(daN) Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính +Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên 0,6.(1+0).7,5.61.22 = 6039(daN) Q = 14407>Qbmincần phải đặt cốt đai chịu cắt. Xác định giá trị 2.(1+0+0).7,5.22.612= 1227930(daN.cm) Do dầm có phần cánh nằm trong vùng chịu kéo +Xác định giá trị Qb1. = 21227930.37,86=13636,6 (daN) C0*=MbQ-Qb1= 122793014407-13636,6=1593,9(cm) +Ta có34.Mbq1=34.122793037,86=135 (cm) < → c0=c=2MQ=2.122793014407=170,5(cm) +Giá trị qs tính toán qsw=Q-Mbc-q1cc0=14407-1227930170,5-37,86.170,5170,5=4,4(daN/cm) +Giá trịQbmin2h0=60392.61=49,5(daNcm) +Giá trịQ-Qb12h0=14407-13636,62.61=6,3(daNcm) +yêu cầu nên ta lấy giá trị = 49,5(daN/cm) để tính cốt đai . +Sử dụng đai , số nhánh n=2 Khoảng cách s tính toán:stt=Rswnaswqsw=1750.2.0,28349,5=20(cm) +Dầm có h=65>45cm → sct=minh3;50cm=21,7(cm) +Giá trị smax: Smax=φb4(1+φn)Rbtbh02Q=1,5.1+07,5.22.61214407=63,9(cm) +Khoảng cách thiết kế của cốt đai S=min(stt , sct , smax)= 20 (cm) = 200 (mm) Ta bố trí 6a 200 cho dầm . +Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã có bố trí cốt đai: - với Dầm bố trí 6a 200 Có μw=naswbs=2.0,28322.20=0,00129 α=EsEb=2,1.1052,3.104=9,13 φw1=1+5αμW=1+5 . 9,13 .0,00129=1,059<1,3 =1-0,01.8,5= 0,915 Ta thấy : =1,059.0,915=0,969≈1 Ta có: Q=14407 <0,3.φw1φb1Rbbh0=0,3 .0,969 . 85 .22 .61=33160,2(daN) Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính. b.Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 9, 14, 19 : bxh=22x60 cm. Ta thấy trong các dầm có kích thước bxh=22X65 thì dầm 4 có lực cắt lớn nhất Q= 14407(daN), dầm 4 được dặt cốt đai theo cấu tạo 6a 200 chọn cốt đai theo 6a 200 cho toàn bộ các dầm có kích thước bxh= 22X65cm khác c.Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 5( tầng 2, nhịp AB): bxh=22x35 +Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm Qmax= 28,4 (kN) +Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với g = go+go2=500,8 +0,22.0,35.2500.1,1=712,6(daN/m)= 7,126(daN/cm) (Với go2 trọng lượng bản thân dầm 5). p= 540( daN/cm) = 5,4(daN/cm) Giá trị q1: q1= g+0,5p=7,126+0,5.5,4=9,826( daN/cm) +Giá trị lực cắt lớn nhất Q= 28,4(kN)= 2840 (daN) +Chọn a=4 cmho=h-a=35-4=31(cm) +Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính : Ta có = 0,3.85.22.31=17391(daN)>2840(daN) dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính +Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai bỏ qua ảnh hưởng lực dọc trục nên 0,6.(1+0).7,5.22.31=3069(daN) Q = 2840 (daN) đặt cốt đai chịu cắt theo điều kiện cấu tạo +Sử dụng cốt đai 6 , số nhánh n=2 +Dầm có h= 35cm<45cmsct = min(h/2, 15cm)=150mm +Giá trị smax : 1,5.1+0.7,5.22.3122840=83,7(cm) +Khoảng cách thiết kế của cốt đai 15 (cm). chọn s = 150(mm) Ta bố trí 6a150cho dầm. +Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã có bố trí cốt đai : μw=naswbs=2.0,28322.15=0,0017 α=EsEb=2,1.1052,3.104=9,13 φw1=1+5αμW=1+5 . 9,13 .0,0017=1,077<1,3 =1-0,01.8,5= 0,915 →0,3.φw1φb1Rbbh0=0,3 .0,915 . 85 .22 .31=15912,8daN>2840(daN) Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính. d.Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 10,15,20: bxh= 22x35cm Tương tự như tính toán dầm 5 ta bố trí thép đai 6a150 cho các dầm phần tử 10, 15, 20. e.Bố trí thép đai cho dầm +Với dầm có kích thước 22x65 cm Ở hai đầu dầm trong đoạn L/4 , ta bố trí cốt đai dặt dày 6a200 với L là nhịp thông thủy của dầm Phần còn lại cốt đai đặt thưa hơn theo điều kiện cấu tạo. sct= min (3h/4, 50cm)= 50 (cm) Ta chọn 6a300 Với dầm có kích thước 22x35 cm. Do nhịp dầm ngắn nên ta bố trí cốt đai 6a150 đặt đều suốt dầm. X.TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT 1.Vật liệu sử dụng. Bê tông cấp độ bền B15 có :Rb=8,5 MPa; Rbt= 0,75MPa. Cốt thép dọc nhóm AII có:Rs=Rsc= 280MPa Tra bảng phụ lục 9 và 10 ta có αR=0,439ξR=0,65 2.tính toán cốt thép cho phần tử cột 2:b x h=22x50 a. Số liệu tính toán Chiều dài tính toán l0=0.7H=0.7. 4,4= 3,08(m)=308(cm) Giả thiết a=a’=4cm → h0=h-a=50-4 =46(cm) Za=h0-a=46-4=42(cm) Độ mảnh λh=l0/h= 308/50= 6,16<8 →bỏ qua độ ảnh hưởng của uốn dọc η=1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên Ea=max(1600H,130hc)=max(1600.440,130.50)=1,7(cm) Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và được ghi chi tiết ở bảng 6 Bảng 6.Nội lực và độ lệch tâm của cột 2 Ký hiệu Cặp nội lực Ký hiệu ở Bảng tổ hợp Đặc điểm của cặp nội lực M (kN.m) N (KN) e1=M/N (cm) ea (cm) E0=max(e1,ea) (cm) 1 2 3 2-11 2-13 2-14 |M |maxemax Nmax M,N lớn 86,84 22,09 82,4 830,5 950 941,8 10,46 2,33 8,75 1,7 1,7 1,7 10,46 2,33 8,75 b.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1. M=86,84(kNm)=868400(daN.cm) N=830,5(kN)=83050(daN) +e=ηe0+h/2 –a =1.10,46+25-4=31,46(cm) +Sử dụng bê tong cấp độ bền B15,thép AII→ ξR=0,65 X=NRbb=8305085.22=44,4(cm) + ξRh0=0,65.46=29,9(cm) +Xảy ra trường hợp x > ξRh0 nén lệch tâm bé +Xác định lại x theo một trong các cách sau: +Cách 1:tính chính xác “x” bằng cách giải phương trình bậc 3 x3 + a1x+a0=0 Với a2=-(2 + ξR)ho = -(2+0,65).46=-121,9 a1= 2 NeRbb +2 ξRh02+(1- ξR)h0za=2.83050.31,4685.22+2.0,65.462+1-0,65.46.42=6221,4 a0= -N[2eξR+1-ξRza]h0Rbb=-830502.31,46.0,65+1-0,65.42.4685.22=-113583,4 →x=36,7 +Cách 2: Tính lại “x” theo phương pháp đúng dần Đặt x1=x=NRbb=8305085.22=44,41(cm) As*=N(e+0.5x1-h0)Rscza=83050(31,46+0,5.44,41-46)2800.42=5,41(cm2) x=N+2RsAs*(11-ξR-1)Rbbh0+2RsAs*1-ξRh0=83050+2.2800.5.4111-0,65-185.22.46+2.2800.5,411-0,65.46=37,13 +Cách 3:tính lại “x” theo công thức gần đúng: Với n=NRbbh0=8305085.22.46=0,965 ε=eh0=31,4646=0,68 γa=Zah0=4246=0,913 x=[1-ξRγan+2ξRnε-0.48]h01-ξRγa+2(nε-0.48)=[1-0,65.0,913.0,965+2.0,650,965.0,68-0,48].461-0,65.0,913+2.(0,965.0,68-0,48)=36,7(cm) Lấy x=36,7(cm) theo cách 1 để tính thép As'=Ne-Rbbx(h0-0.5x)RscZa=83050.31,46-85.22.36,7(46-0,5.36,7)2800.42 As'=As=6,08(cm2) c.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2 M=22,09(kNm)=220900(daN.cm) N=950(kN)=95000(daN.) +e= ηe0+h/2-a=1.2,33+25-4=23,33 +x=NRbb=9500085.22=50,8(cm) +xảy ra trường hợp x> ξRh0 ,nén lệch tâm bé +Tính lại “x” theo phương pháp đúng dần →x=44,7(cm) +As'=Ne-Rbbx(h0-0.5x)RscZa =95000.23,33-85.22.44,7(46-0,5.44,7)2800.42=2,04(cm2) As'=As=2,04(cm2) d.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 3 M=82,4(kN.m)=824000(daN.cm) N=941,8(kN)=94180(daN) +e= ηe0+h/2-a=1.8,75+25-4=29,75 +x=NRbb= 50,3> ξRh0 →,nén lệch tâm bé Tính lại “x” theo công thức gần đúng →x=38,2 +As'=Ne-Rbbx(h0-0.5x)RscZa =94180.29,75-85.22.38,2.(46-0,5.38,2)2800.42=7,48(cm2) +As'=As=7,48(cm2) +Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh λ λ =l0r=3080,288.22=48,61 → λ∈(35÷83) →μmin=0.2% +Hàm lượng cốt thép . μ=Asbh0100%=7,4822.46.100%=0,74> μmin =0.2% Nhận xét: +Cặp nội lực 3 đòi hỏi lượng thép bố trí là lớn nhất.Vậy ta bố trí cốt thép cột 2 theo As'=As=7,48 (cm2) Chọn 3∅18 có As=7,5(cm2) +các phần tử cột 1,6,7 được bố trí thép giống như cột phần cột 2 3.Tính toán cốt thép cho phần tử cột 3:b x h=22x22 Chiều dài tính toán l0=0,7.H=0,7.4,4(m)=308(cm) Giả thiết a=a’=4cm → h0=h-a=22-4=18(cm) Za=h0-a=18-4=14(cm) Độ mảnh λa=l0/h=14>8 → phải xét đến ảnh hưởng của uốn dọc Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và được ghi lại chi tiết ở bảng 7 Bảng 7.Nội lực và ộ chênh lêch tâm ở cột 3 Ký hiệu cặp nội lực Ký hiệu ở bảng tộ hợp Đặc diểm của cặp nội lực M (kN.m) N (kN) e1=M/N (cm) ea (cm) E0max(e1,ea) (cm) 1 2 3 3-9 3-10 3-14 emax Mmax Nmax 5,3 7,17 6,7 80,31 139,4 195,5 6,6 5,14 3,4 2,7 2,7 2,7 6,6 5,14 3,4 Với Mdh=-0,9(kNm) Ndh=109,8(kN) b. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 M=5,3(kNm)=53000(daN.cm) N=80,31(kN)=8031(daN) Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức Ncr=6.4Ebl02(SIφ2+αIs) Với l0=308(cm) Eb=23.103(Mpa)=230.103(daN/cm2) Mô men quán tính của tiết diện I=bh312=22.22312=19521,3(cm4) Giả thiết μt=0.047%=0.00047 Is= μtbh0(0.5h-a)2=0,00047.22.18.(0,5.22-4)2=9,12(cm4) α=EsEb=21.10423.103=9.13 δmin=0.5-0.01l0h-0.01Rb=0,5-0,01.30822-0,01.85=0,275 e0h=6,622=0,3 →δe=max(e0h,δmin)=0,3 Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm: S=0,110,1+δeφp+0,1=0,110,1+0,31+0,1=0,369 với bê tông cốt thép thường: φp=1 hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn: φl=1+Mdh+NdhyM+Ny=1+1.-0,9+109,8.0,115,3+80,31.0,11=1,79<1+β=2 với y=0,5h = 0,5.22 = 0,11 (m) β=1 với bê tông nặng lực dọc tới hạn được xác định theo công thức Ncr=6,4.230.10330820,369.19521,31,79+9,13.9,12=63735,7(daN) hệ số uốn dọc: η=11-NNcr=11-803163735,7=1,14 e=ηe0+h2-a=1,14.6,6+11-4=14,52(cm) Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, thép AII ->ξR=0,65 x=NRbb=803185.22=4,29cm<ξRh0=0,65.18=11,7cm Xảy ra trường hợp x< 2a’=8(cm) + Lượng cốt thép yêu cầu: As=As'=Ne'RsZa=Ne-ZaRsZa=803114,52-142800.14=0,1cm2 Xác định hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh λ: λ=l0r=3080,288.22=48,61 →λ ϵ 35÷83→μmin=0,2% hàm lượng cốt thép μ=Asbh0.100%=0,122.18.100=0,025% Hàm lượng cốt thép tổng μt=0,025%.2=0,05%=μgt=0,05% -> hàm lượng cốt thép đã giả thiết là hợp lí Tuy nhiên μ<μmin=0,2% nên ta bố trí cốt thép theo hàm lượng cốt thép tối thiểu: AS=AS’=μmin.bh0100%=0,2.22.18100%=0,792(cm2) c. tính cốt thép đối xứng cho cặp 2 và 3, ta có kết quả tính thép cho: + cặp nội lực 2: AS=AS’=0,2(cm2) ++ cặp nội lực 3: AS=AS’=0,31(cm2) Ta thấy lượng cốt thép này là quá nhỏ(<AS’min=0,792 cm2), chọn cốt thép theo hàm lượng cốt thép tối thiểu: AS=AS’= 0,792(cm2) - Bố trí cốt thép + Cột có bề rộng b>20(cm) nên cần bố trí 2∅16 theo điều kiện cấu tạo có AS= 4,02(cm2)>0,792(cm2) cho phần tử cột 3 4. Tính cốt thép cho phần tử cột 12: bxh=22x40 cm a. số liệu tính toán Chiều dài tính toán l0=0,7H=0,7.3,7 = 2,59(m)=259(cm) Giả thiết a=a’=4cm → h0=h-a=40-4 =36(cm) Za=h0-a=36-4=32(cm) Độ mảnh λh=l0/h=259/36=6,475<8 →bỏ qua độ ảnh hưởng của uốn dọc η=1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên Ea=max(1600H,130hc)=max(1600.370;130.40)=1,3 (cm) Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và được ghi chi tiết ở bảng 6 Bảng 6.Nội lực và độ lệch tâm của cột 2 Ký hiệu Cặp nội lực Ký hiệu ở Bảng tổ hợp Đặc điểm của cặp nội lực M (kN.m) N (KN) E1=M/N (cm) ea (cm) E0=max(e1,ea) (cm) 1 2 3 12-10 12-11 12-13 emax Nmax |M |max 61,53 43,15 66,81 314,9 425,9 357,4 19,54 10,13 18,69 1,3 1,3 1,3 19,54 10,13 18,69 b. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1. M=61,53(kNm)=615300(daN.cm) N=314,9(kN)=31490(daN) +e=ηe0+h/2 –a =1.19,54+40/2-4=35,54(cm) +Sử dụng bê tong cấp độ bền B15,thép AII → ξR=0,65 X=NRbb=3149085.22=16,84 (cm) + ξRh0=0,65.36=23,4 (cm) + xảy ra trường hợp 2a’<x<ξRh0,nén lệch tâm lớn. +As'=Ne-Rbbx(h0-0.5x)RscZa =31490.35,54-85.22.16,84(36-0,5.16,84)2800.32=2,8 (cm2) As'=As=2,8(cm2) c. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2. M= 43,15(kNm)=431500(daN.cm) N=425,9(kN)=42590(daN) +e=ηe0+h/2 –a =1.10,13+40/2-4= 26,13(cm) +Sử dụng bê tông cấp độ bền B15,thép AII → ξR=0,65 X=NRbb=4259085.22=22,77(cm) + ξRh0=0,65.36= 23,4 (cm) + xảy ra trường hợp 2a’<x<ξRh0,nén lệch tâm lớn. +As'=Ne-Rbbx(h0-0.5x)RscZa=42590.26,13-85.22.22,77(36-0,5.22,77)2800.32=0,72(cm2) As'=As= 0,72 (cm2) d. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 3. M=66,81(kNm)=668100(daN.cm) N=357,4(kN)=35740(daN) +e=ηe0+h/2 –a =1.18,69+40/2-4 = 34,69 (cm) +Sử dụng bê tông cấp độ bền B15,thép AII → ξR= 0,65 X=NRbb=3574085.22=19,11 (cm) + ξRh0=0,65.36=23,4(cm) + xảy ra trường hợp 2a’<x<ξRh0,nén lệch tâm lớn. +As'=Ne-Rbbx(h0-0.5x)RscZa =35740.34,69-85.22.19,11(36-0,5.19,11)2800.32= 3,29 (cm2) As'=As=3,29(cm2) + xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh λ: λ =l0r=2590.288.22=40,88→λ ϵ 35÷83→μmin=0,2% +Hàm lượng cốt thép μ=Asbh0100%=3,2936.22.100%=0,42%> μmin =0.2% Nhận xét + Cặp nội lực 3 đòi hỏi lượng thép bố trí là lớn nhất. vậy ta bố trí cốt thép cột phần tử cột 12 theo As'=As=3,29(cm2). chọn 2ϕ16 theo điều kiện cấu tạo có As=4,02(cm2)>3,29 (cm2) + các phần tử cột 11,16,17 được bố trí thép giống như cột phần cột 12 5. tính cốt thép đai cho cột + Đường kính cốt đai ϕsw≥∅max4;5mm=184;5mm=5mm. Ta chọn cốt đai ∅ nhóm AI + Khoảng cách cốt đai “s” - trong đoạn nối chồng cốt thép dọc s ≤10∅min;500mm=10.16;500=160(mm) chon s=100(mm) - Các đoạn còn lại s ≤15∅min;500mm=15.16;500mm=240(mm). chọn s=200(mm) 6. tính toán cấu tạo nút góc trên cùng Nút góc là nút giao giữa + phần tử dầm 19 và phần tử cột 16 + phần tử dầm 20 và phần tử cột 18 chiều dài neo cốt thép ở nút góc phụ thuộc vào tỉ số e0hcột + Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột, ta chọn ra cặp nội lực M, N của phần tử số 16 có độ lệch tâm e0 lớn nhất . Đó là cặp 16- 12 có M=74,86 (KN.m);N=124,62(kN) có e0 =60,07 (cm) →e0h=60,0740=1,5>0,5.Vậy ta cũng sẽ cấu tạo cốt thép nút góc trên cùng này theo trường hợp có e0h>0,5 + Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta chọn ra cặp nội lực M, N của phần tử số 18 có độ lệch tâm e0 lớn nhất. Đó là cặp 18-12 có M=6,73(KN.m); N=55,82(KN) có e0=12,05(cm) →e0h=12,0522=0,55>0,5. Vậy ta cũng sẽ cấu tạo cốt thép nút góc trên cùng này theo trường hợp có e0h>0,5 Mục lục