Đề tài Thiết kế chung cư số 51

PHẦN II CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG TRỤC 3 ---------------–¯—--------------- Kết cấu khung là một hệ khung bất biến hình là kết cấu chịu lực rất quan trọng trong công trình vì nó tiếp nhận trực tiếp tải trọng sử dụng từ sàn rồi truyền xuống móng. Kết cấu khung gồm hệ cột và dầm. Nút khung là giao điểm giữa cột và dầm Khung có thể là: phẳng, không gian, một nhịp, nhiều nhịp, một tầng, nhiều tầng Các bước tính khung BTCT: -Sơ bộ chọn kích thước tiết diện. -Lập sơ đồ tính. -Xác định tải trọng và tác động lên khung. -Tổ hợp nội lực (tổ hợp tải trọng). -Tính toán cốt thép khung. -Kiểm tra lại kích thước tiết diện dầm cột. -Bố trí cốt thép, thể hiện bản vẽ. 1. CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CHO KHUNG TRỤC *Kích thước tiết diện cột: -Kích thước tiết diện cột được chọn dựa vào tải trọng từ sàn theo công thức: Trong đó: (34) + Fb : diện tích tiết diện ngang của cột. + Rn = 130 (kG/cm2): cường độ chịu nén của bêtông Mác 300. + N: lực nén tác dụng lên cột N = ns *qi*S (ns là số tấm sàn ở phía trên). (35) (36) qi=1000kg/m2 + k: hệ sớ kể đến độ lệch tâm của cột (k = 1,2 1,5). Thường chọn: Các cột giữa: k = 1.2, Các cột biên: k = 1.3, Các cột góc: k = 1.5 Sơ đồ chuyền tải cột biên Sơ đồ chuyền tải cột giữa -Căn cứ vào các điều kiện vừa nêu tiết diện cột được chọn như sau: Tiết diện cột biên Tiết diện cột giữa Tải trong từng tầng (kg) 36300 Tải trong từng tầng (kg) 51000 Diện tích chuyền tải vao cột(m2) 36,3 Diện tích chuyền tải vao cột(m2) 51 Số TT Hệ số Fc m2 Tiết diện Số TT Hệ số Fc m2 Tiết diện Trệt,1 1,3 3267 (50x70)cm Trệt,1 1,2 4590 (55x85)cm Tầng2, 3,4 1,3 2541 (40x60)cm Tầng2, 3,4 1,2 3295 (45x75)cm Tầng 5,6 1,3 1452 (30x50)cm Tầng 5,6 1,2 2219 (35x65)cm Tầng 7,8 1,3 726 (30x40)cm Tầng 7,8 1,2 942 (35x55)cm  *Kích thước tiết diện dầm: -Chiều cao tiết diện dầm sơ bộ xác định theo công thức: (24) 2. XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH Công trình gồm hệ khung được đúc toàn khối với móng, chỗ tiếp giáp với cột và móng (cổ móng) được xem như ngàm. Khi ta tính thì bỏ qua đà kiềng. 3. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 6.3.1 Tỉnh tải các tầng Chỉ tính tải trọng các lớp vữa (3)=>gtt = å.ngi = 0.008*2000*1.1+0.03*1800*1.3 +0.015*1800*1.3= 122.9 (kG/m2). -Căn cứ vào phần tính toán sàn, khi tính khung ta lấy tương tự như ở phần tính sàn, ở nay ta can xét thêm cấu tạo của sàn sân thượng có chống thấm. -Cấu tạo lớp vật liệu sàn chống thấm tầng thượng: + Lớp thạch anh: ,,n = 1,1 + Lớp vữa lót #75: ,,n = 1,3 + Lớp asplalt chống thấm và lớp tạo độ dóc: ,,n = 1,3 + Bản BTCT: ,,n = 1,1 + Vữa trát: ,,n = 1,3 Ta có: g2tt = 0,008*2000+*1,1 + (0,02*1800+0,06*1800+0,015*1800)*1,3 g2tt = 240 (kG/m2). 3.2 Hoạt tải -Căn cứ vào mục đích sử dụng trên mặt bằng công trình, ta có các loại hoạt tải sau: + Sàn sân thượng: Ptc = 75 (kG/m2), n = 1,2 => Ptt = 75*1,2 = 90 (kG/m2). + Các phòng còn lại: Ptc = 200 (kG/m2), n = 1,2 => Ptt = 200*1,2 = 240 (kG/m2). + Hành lang: Ptc = 300 (kG/m2), n = 1,2 => Ptt = 300*1,2 = 360 (kG/m2). 3.3 Tải trọng gió Chiều cao công trình H = 35.6 m. Chiều cao khung H = 32.5 m. Do công trình có chiều cao H < 40m nên không xét đến ảnh hưởng của gió động mà ta chỉ xét đến gió tĩnh. -Áp lực gió tĩnh: W = W0*k*C*n*B (37) Với: W0 : áp lực gió tiêu chuẩn. K : hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao. C : hệ số khí động. C = 0,8 (phía đón gió),C = 0,6 (phía hút gió) n = 1,3: hệ số tinh cậy. B : bề rộng đón gió. Do công trình nằm ở địa bàn thành phố Hồ Chí Minh là vùng IIA (tra theo TCVN 2737-1995) nên Wtc0 = 83 (kG/m2). Vì công trình cao 32,5m được xem là tương đối cao so với các công trình lân cận nên ta tra theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 xem như công trình ở địa hình B (địa hình tương đối trống trải). Lần lượt ở từng độ cao chọn thay đổi áp lực gió, tra bảng xác định được các hệ số k sau: BẢNG XÁC ĐỊNH ÁP LỰC GIÓ Z (m) K B=4m B=4.5m Wđẩy (kG/m) Whút (kG/m) Wđẩy (kG/m) Whút (kG/m) 11.5 1.024 367,9 275,9 397  298 22 1.148 401,6 301,2  445  334 32,5 1.235 428 321  479  359 4. TRUYỀN TẢI TRỌNG LÊN KHUNG Ta nhập tải trong vao chương trình SAP 5. TỔ HỢP NỘI LỰC -Dùng chương trình Sap2000 để tính và tổ hợp nội lực. Kết quả được trình bày trong phần phụ lục và trên bản vẽ * Các trường hợp tải: Tỉnh tải. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 1. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 2. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 3. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 4. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 5. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 6. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 7. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 8 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 9. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 10 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 11 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 12 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 13 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 14 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 15 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 16 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 17 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 18 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 19 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 20 Hoạt tải cách tầng (1) Hoạt tải cách tầng (2) Hoạt tải gió trái mặt trước. Hoạt tải gió phải mặt sau. Hoạt tải gió trái mặt bên. Hoạt tải gió phải mặt bên * Tổ hợp tải trong: -Trường hợp 1: Tĩnh tải + 1 hoạt tải - Trường hợp 2 : tĩnh tải + 0.9( 1 hoạt tải + gió)1 Tĩnh Tải chất đầy 2. hoạt tải cách tầng cách nhịp 1 3. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 4. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 3 5. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 4 6. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 5 7. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 6 8. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 7 9. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 8 10. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 9 11. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 10 12. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 13. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 12 14. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 13 15. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 14 16. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 15 17. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 16 18. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 17 19. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 18 20. Hoạt tải cách tầng cách nhịp 19 21 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 20 21.Hoạt tải cách tầng 22.Hoạt tải cách tầng 23.Gió mặt trước và mặt sau 23.Gió mặt bên 6. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 6.1 Tính toán cốt thép cho cột: Tính theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng. Thép cột sử dụng thép AIII có Ra = Rá = 3600 Kg/cm2 Thép dầm sử dụng thép AII có Ra = Rá = 2800 Kg/cm2 Thép đai sử dụng thép AI có Rađ =1800 Kg/cm2 Các công thức tính cột: -Chiều dài tính toán: +Tầng trệt: lo = 0,7*5,5 = 3.85 m +Các tầng còn lại: lo = 0,7*3.5 = 2,45 m -Tính độ lệch tâm ban đầu: eo = eo1 + eng Trong đó: eo1 : là độ lệch tâm do nội lực (). (38) eng : là độ lệch tâm ngẩu nhiên do sai lệch kích thước khi thi công và do cường độ bê tông không đồng nhất (). -Độ lệch tâm tính toán: (39) (40) Trong đó: (41) (42) -Tính hệ số uốn dọc: Vì cột chiệu nén lệch tâm nên ta can phải kể đến hệ số uốn dọc . Ja, Jb : là moment quán tính của tiết diện, đi qua trung tâm tiết diện và vuông góc với mặt phẳng uốn. Trường hợp ta chọn (43) (44) Giả thiết hàm lượng cốt thép ban đầu S : là hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm. +Khi eo lấy S = 0,84. +Khi eo > 5*h => lấy S = 0,122. +Khi 0,05*h eo 5*h => lấy: (45) Kdh : là hệ số kể đến tác dụng dài hạn của tải trọng. (46) -Trường hợp lệch tâm: +Nén lệch tâm bé: (47) +Nén lệch tâm lớn: -Tính cốt thép đối xứng: *Trường hợp nén lệch tâm lớn: -Nếu => (48) -Nếu => (49) *Trường hợp nén lệch tâm bé: Tính x’ (chiều cao vùng nén): -Nếu => (50) -Nếu => với (51) (52) => (53) -Tính hàm lượng cốt thép: (54) Sau đó so sánh với hàm lượng ban đầu, nếu có sai khác nhiều thì giả thiết lại có giá trị bằng trung bình cộng của hàm lượng cốt thép vừa tính và lúc đầu => Từ các công thức tính toán, ta lập thành bảng tính tự doing dựa trên Microsoft Excel. 6.2 Tính toán cốt thép cho dầm -Tính toán cốt dọc chịu lực: +Từ các giá trị moment dương lớn nhất ở giữa bản và moment âm lớn ở gối và với các số liệu giả thiết ban đầu ta lần lược tính các thông số sau: (9) (10) (11) +Sau đó kiểm tra lại hàm lượng cốt thép: -Tính toán cốt đai: +Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: (55) +Tính toán và thou điều kiện sau: Nếu: thì không can tính toán, chỉ đặt coất đai theo cấu tạo. Nếu ngược lại thì phải tính toán cốt thép chịu lực cắt. +Lực cắt cốt đai phải chịu: (20) +Chọn đường kính cốt đai: fd : là diện tích cốt đai. Thông thường chọn đai (fd = 0,503 cm2) Đai hai nhánh có: n = 2 +Khoảng cách tính toán cốt đai: (21) +Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai: (22) Khoảng cách cốt đai thường chọn không được vượt quá Utt và Umax đồng thời phải tuân theo các yêu cầu về cấu tạo: Với: (cm) thì Với: (cm) thì +Yêu cầu về cấu trên là đối với đoạn dầm dài đoạn gần gối tựa. Ở đoạn giữa nhịp có thể đặt thưa hơn nhưng cũnh không quá và 50 (cm). +Khả năng chịu cắt của bêtông và cốt đai trên tiết diện nghiêng nguy hiểm là: (56) Kiểm tra điều kiện: Qmax < Qđb Nếu thoả thì cốt đai được bố trí đủ khả năng chịu lực cắt, không cần bố trí cốt xiên. Nếu ngược lại thì ta phải bố trí cốt xiên Nếu cốt xiên uốn lên một góc , thì ta xem gần đúng là tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất cắt qua lớp cốt xiên có diện tích là: (57) 6.1. Tính toán dầm doc