Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng CHƯƠNG 5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG – TRỤC 5 5.1. Trình tự tính tốn  Xác đònh các trường hợp tải trọng tác động lên công trình.  Giải bài toán trong miền đàn hồi theo phương pháp phần tử hữu hạn bằng chương trình ETABS Version 9.7. Xác đònh nội lực tương ứng với các trường hợp tải trọng.  Tổ hợp nội lực công trình theo TCVN 2737:1995 và TCVN 198, Tính toán và bố trí thép cho cột, dầm trục 5. 5.2. Hệ chịu lực của cơng trình Hình 5.1: Sơ đồ hệ chòu lực của công trình 5.2.1. Sàn Chiều dày sàn đã chọn sơ bộ và tính toán kiểm tra ở chương 2. Lấy h s = 10 cm. 5.2.2. Cột Tiết diện sơ bộ của cột chọn theo công thức: b t c R Nk A = (5.1) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 53 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng trong đó: .R b - cường độ về chòu nén của bê tông, bêtông cấp độ bền B.25 có R b =14.5MPa; .N - lực nén được tính toán như sau, N=n s .q.F s ; .A s - diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét; .m s - số sàn phía trên tiết diện đang xét; .q - tải trọng tương đương tính trên 1m 2 mặt sàn gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng bản thân dầm, tường, cột phân bố đều trên sàn. .k t - hệ số xét đến ảnh hưởng của momen uốn, độ mảnh của cột, hàm lượng cốt thép hệ số này phụ thuộc vào kinh nghiệm thiết kế. Lấy k = 1.5 đối với cột góc; k =1.3 đối với cột bên và k = 1.1 đối với cột giữa. Tính toán cho cột 5-C 1.1 9.5 12 7.5 8 75240 s N k n q F kN = × × × = × × × × = 2 7524 0.52 14500 t c b k N A m R = = = , chọn cột tiết diện bxh=0.7x0.8=0.56m 2 Áp dụng công thức 5.1 sơ bộ chọn kích thước cột còn lại như sau: - Cột góc có tiết diện 40x60 cm; - Cột biên có tiết diện 50x70 cm; - Cột giữa có tiết diện 70x80 cm; Cột được thay đổi tiết diện 3 tầng một lần. Kích thước tiết diện cột thay đổi theo độ cao chọn sơ bộ theo bảng 5.1 như sau: Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 54 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng Bảng 5.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột Cột Vò trí tầng Kích thước (cm) Ghi chú 5A, 5D Tầng 9 - ST 40 x 50 Cột biên Tầng 6 - Tầng 8 40 x 50 Tầng 3 - Tầng 5 40 x 60 Hầm - Tầng 2 50 x 70 5B, 5C Tầng 9 - ST 40 x 50 Cột giữa Tầng 6 - Tầng 8 40 x 60 Tầng 3 - Tầng 5 50 x 70 Hầm - Tầng 2 70 x 80 5.2.3. Dầm Kích thước dầm được chọn sơ bộ theo công thức sau  Dầm khung: 1 1 8 12 d t h l   = ÷  ÷    Dầm console: 1 1 5 8 d t h l   = ÷  ÷    Bề rộng dầm: ( ) 0.25 0.5 d d b h = ÷ Trong đó l t là nhòp tính toán nhưng để đơn giản có thể lấy nhòp nguyên hoặc nhòp thông thủy. Tính toán sơ bộ ta chọn : +Dầm khung nhòp 7m, 7.5m và 8.5m: 1 1 8.5 0.75 8 12 8 12 d t h l m   = ÷ = =  ÷ ÷   Chọn dầm có kích thước bxh = 300x750 +Dầm phụ Chọn dầm có kích thước bxh = 300x500 +Dầm môi kích thước bxh = 150x200 5.3. XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH Các giá trò tải trọng (giá trò tính toán) tác động lên công trình được xác đònh như sau: 5.3.1. Tónh tải a) Trọng lượng phần bê tông cốt thép của kết cấu (BANTHAN) Do chương trình tự tính. Hệ số độ tin cậy lấy n = 1.1. b) Trọng lượng các lớp hoàn thiện (HOANTHIEN) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 55 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng Được xác đònh như phần 2.2.1 của chương 2. Giá trò này lấy theo bảng 5.3 và bảng 5.4. Bảng 5.2: Tải trọng các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn mái Các lớp Chiều dày δ (mm) TL riêng γ (daN/m 3 ) Tải trọng tiêu chuẩn g s tc (daN/m 2 ) Hệ số độ tin cậy n Tải trọng tính toán g s tt (daN/m 2 ) Gạch Xi măng 10 2000 20 1,1 22 Vữa lót 30 1800 54 1,3 70,2 Vữa tạo dốc 50 1800 90 1,3 117 Lớp chống thấm 10 2000 20 1,3 26 Vữa trát trần 15 1800 27 1,3 35,1 Hệ thống kỹ thuật 30 1,2 36 Tổng tải trọng: 306 Bảng 5.3: Tải trọng các lớp hoàn thiện tác dụng lên các sàn điển hình Các lớp Chiều dày δ (mm) TL riêng γ (daN/m 3 ) Tải trọng tiêu chuẩn g s tc (daN/m 2 ) Hệ số độ tin cậy n Tải trọng tính toán g s tt (daN/m 2 ) Gạch lát 10 2000 20 1,1 22 Vữa lót 30 1800 54 1,3 70,2 Vữa trát trần 15 1800 27 1,3 35,1 Hệ thống kỹ thuật 30 1,2 36 Tổng tải trọng: 163 5.3.2. Hoạt tải + Hoạt tải tác dụng lên sàn từ tầng 2 đến tầng 10 Xác đònh tương tự phần 2.2.2 chương 2 bảng 2.4 theo [1], ta có: Bảng 5.5: Hoạt tải tác dụng lên sàn từ tầng 2 đến 10 Số hiệu sàn Công năng Hoạt tải p tc (daN/m 2 ) n Hoạt tải p tt (daN/m 2 ) 1 Văn phòng 200 1,2 240 2 Hành lang cầu thang 300 1,2 360 3 Ban công 200 1,2 240 + Hoạt tải tác dụng lên sàn mái Hoạt tải mái với mái bằng hoạt tải sửa chữa có giá trò p tc =75 daN/m 2 Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 56 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng  p tt = p tc x n = 75 x 1.3 = 97.5 daN/m 2 5.3.3. Tải trọng gió Tải trọng gió tác độïng lên công trình gồm thành phần tónh và thành phần động, nhưng với công trình này có chiều cao < 40m nên chỉ xét đến tác động của gío tỉnh, đã được xác đònh trong phần 4.2.3 của chương 4. (hệ số độ tin cậy của gió tónh lấy n = 1.2). Trong mô hình khung không gian của ETABS, ta xử lý tải trọng gió như sau: - Gió tónh: là lực tập trung được gán tại tâm cứng từng tầng theo từng phương. Áp lực gió tónh: W(z)= n.c.k t (z).W o (lực/diện tích) với: .W 0 = 83 daN/m 2 - áp lực gió tiêu chuẩn khu vực II-A (khu vực Tp.HCM); .k - hệ số ảnh hưởng độ cao và dạng đòa hình, (nội suy theo bảng 5,[1] dạng đòa hình C) .C h = 0.6 - hệ số khí động gió hút; .C đ = 0.8 - hệ số khí động gió đẩy;  C tổng = C h + C đ = 0.6+0.8 = 1.4 .n = 1.2. Bảng 5.6: Hệ số k tại độ cao z ứng với đòa hình A và lực gió tập trung Sàn Cao độ Hệ số Bề rộng đón gió (m) h F X F Y (m) k Phương X Phương Y (m) (kN) (kN) Mái thang 33.3 0.9 8.5 6 3.2 20.3 20.1 Tầng 9 30.1 0.87 23 36.9 3.2 53.1 119.4 Tầng 8 26.9 0.84 23 36.9 3.2 51.3 115.3 Tầng 7 23.7 0.81 23 36.9 3.2 49.5 111.1 Tầng 6 20.5 0.77 23 36.9 3.2 47.0 105.7 Tầng 5 17.3 0.73 23 36.9 3.2 44.6 100.2 Tầng 4 14.1 0.67 23 36.9 3.2 40.9 91.9 Tầng 3 10.9 0.6 23 36.9 3.2 36.7 82.3 Tầng 2 7.7 0.51 23 36.9 3.2 31.2 70.0 Tầng 1 4.5 0.47 23 36.9 4.5 28.7 64.5 5.3.4. Tải trọng hồ nước Tải trọng hồ nước được qui về 4 cột hồ nước. 5.4. Xác đònh nội lực khung 5.4.1. Các trường hợp tải trọng tác động lên công trình - Tải trọng bản thân TLBT . - Tải tường TUONG. - Áp lực đất APLUCDAT. - Các lớp hoàn thiện HOANTHIEN. - Các trường hợp hoạt tải chất đầy, cách tầng, cách nhòp HT1, HT2, HT3, HT4, HT5, HT6. 5.4.2. Xác đònh nội lực công trình (khung không gian) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 57 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng Tổ hợp nội lực cho cột khung không gian cần xét các trường hơpï sau: |M xmax |, M ytư và N tư ; |M ymax |, M xtư và N tư ; |N max |, M xtư và M ytư ; Tải trọng hồ nước tác dụng lên khung Story Point Load FX(daN) FY(daN) FZ(daN) MX(daNm ) MY(daNm ) MZ(daNm) BASE 2 COMB1 10720.54 8547.78 22160.6 -453.969 1949.673 19.734 BASE 2 COMB2 30290.18 23504.04 51243.61 -1359.3 5470.608 45.19 BASE 2 COMB3 29648.73 23504.04 51093.1 -1359.3 5075.108 45.19 BASE 2 COMB4 30280.42 22839.25 51114.04 -810.438 5468.933 45.471 BASE 129 COMB1 10725.39 -8547.77 22157.09 454.139 1950.647 -19.73 BASE 129 COMB2 30295.03 -23504 51240.09 1359.465 5471.582 -45.186 BASE 129 COMB3 29653.58 -23504 51089.59 1359.465 5076.081 -45.186 BASE 129 COMB4 30304.79 -24160.8 51369.66 1888.657 5473.257 -45.428 BASE 130 COMB1 -10725.4 -8547.78 22143.92 454.154 -1951.41 19.723 BASE 130 COMB2 -30295 -23504 51180.91 1359.48 -5475.28 45.179 BASE 130 COMB3 -30943.4 -23504 51331.41 1359.48 -5864.1 45.179 BASE 130 COMB4 -30304.8 -24160.9 51310.47 1888.672 -5476.95 45.42 BASE 131 COMB1 -10720.5 8547.77 22140.5 -453.955 -1950.85 -19.742 BASE 131 COMB2 -30290.2 23504.03 51177.49 -1359.28 -5474.71 -45.197 BASE 131 COMB3 -30938.5 23504.03 51327.99 -1359.28 -5863.53 -45.197 BASE 131 COMB4 -30280.4 22839.24 51047.92 -810.423 -5473.04 -45.478 Áp lực đất chủ động 2 1 2 cd cd E H K γ = Trong đó E cd : Áp lực đất chủ động. 3 15.6 /kN m γ = : Dung trọng đất nền làm tầng hầm. H : Chiều sâu tầng hầm K cd :Hệ số áp lực chủ động theo lý luận của Coulomb. Trong trường hợp lưng tường thẳng đứng, mặt tường nhẵn , mặt đất nằm ngang ta được 0 2 0 2 0 15 26' (45 ) (45 ) 0.58 2 2 cd K tg tg ϕ = − = − = 2 1 1 15.6 3.2 0.58 14.5 / 2 2 cd cd E H K kN m γ = = × × × = Trục γ (kN/m 3 ) H(m) K cd B(m) E cd (kN/m) 1 15.6 2 0.58 3.5 31.7 2 15.6 2 0.58 7.5 67.9 3 15.6 2 0.58 7 63.3 4 15.6 2 0.58 7 63.3 5 15.6 2 0.58 7.5 67.9 Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 58 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng 6 15.6 2 0.58 3.5 31.7 A 15.6 2 0.58 3.5 31.7 B 15.6 2 0.58 7.75 70.1 C 15.6 2 0.58 8 72.4 D 15.6 2 0.58 3.75 33.9 Áp lực đất (kN) Hoạt tải cách tầng chẳn HT1 (kN/m 2 ) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 59 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng Hoạt tải cách tầng lẽ HT2 (kN/m 2 ) Hoạt tải cách nhòp chẵn HT3 (kN/m 2 ) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 60 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng Hoạt tải cách nhòp lẽ HT4 (kN/m 2 ) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 61 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 GVHD: ThS. Nguyễn Văn Giang Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM SVTH: Phạm Văn Lặng Hoạt tải liền nhòp B HT5 (kN/m 2 ) Hoạt tải liền nhòp C HT6 (kN/m 2 ) - Khai báo tâm cứng cho sàn Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 62 [...]... Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng CẤU TRÚC TLBT + HONUOC + APLUCDAT + HOANTHIEN + TUONG TT+HT1 TT+HT2 TT+HT3 TT+HT4 TT+HT5 TT+HT6 TT+0.9(HT1+GX) TT+0.9(HT2+GX) TT+0.9(HT3+GX) TT+0.9(HT4+GX) TT+0.9(HT5+GX) TT+0.9(HT6+GX) TT+0.9(HT1+-GX) TT+0.9(HT2+-GX) TT+0.9(HT3+-GX) TT+0.9(HT4+-GX) TT+0.9(HT5+-GX) TT+0.9(HT6+-GX) TT+0.9(HT1+GY) TT+0.9(HT2+GY) TT+0.9(HT3+GY) TT+0.9(HT4+GY) TT+0.9(HT5+GY) TT+0.9(HT6+GY)... TT+0.9(HT6+GY) TT+0.9(HT1+GY) TT+0.9(HT2+GY) TT+0.9(HT3+GY) TT+0.9(HT4+GY) TT+0.9(HT5+GY) TT+0.9(HT6+GY) TT+0.9(HT1+HT2) TT+0.9(HT1+HT2+GX) TT+0.9(HT1+HT2+-GX) TT+0.9(HT1+HT2+GY) TT+0.9(HT1+HT2+-GY) ENVE(COMB1,COMB2,…,COMB35) 5.5 Tính toán cốt thép khung Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 69 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH:... Giang SVTH: Phạm Văn Lặng Hình 5.2: Mô hình không gian 5.5.1 Chọn nội lực để tính toán cốt thép cột khung trục 5 Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 70 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng Biểu đồ bao lực moment khung trục 5 (kNm) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 71 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa... kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng Biểu đồ bao lực cắt khung trục 5 (kN) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 72 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng Biểu đồ bao lực dọc khung trục 5(kN) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 73 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009... nội lực khung không gian Trang 65 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng - Gió tónh theo phương Y (GY) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 66 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng - Gió tónh theo phương -Y (GYY) Chương 5: Phân... 18.466) 2 + (1 1.48 − 11.114) 2 = 1.03m Xét tỷ số khoảng cách giữa tâm cứng và tâm khối lượng và bề rộng công trình AB 1.03 = × 100 = 4.4% < 10% ( ạt) B 23 - Gió tónh theo phương X (GX) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 64 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng - Gió tónh theo phương -X (GXX) Chương 5: Phân tích... m    αm = - M Rb b.h02 (8 ) (9 ) Sau khi tính tốn cốt thép phải kiểm tra hàm lượng cốt thép µ : µ min ≤ µ = As ≤ µ max bh0 (1 0) Tính tốn tay cho tiết diện gối trái dầm AB tầng 9 - Mgối trái= -135.9kNm - Thay vào (9 ), ta có: Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 87 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM αm = GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng... Giang SVTH: Phạm Văn Lặng - Gió tónh theo phương -Y (GYY) Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 67 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng Bảng 5.7: Cấu trúc các tổ hợp nội lực để tính toán Chương 5: Phân tích nội lực khung không gian Trang 68 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư, Khóa 2009 Đề tài: Viện kiểm sát nhân dân TPHCM... 55.833 39.577 57.027 35.994 60.107 38.6 59.744 34.468 52.911 26.12 74.019 39.493 72.542 31.456 51.667 11.641 9.63 Bảng tính toán và bố trí cốt thép cột Cột P.tử Tổ hợp P(kN) M3 (kN.m) Cột trục A M2 (kN.m) b (cm) h aX As=A's µX (cm) (cm) (cm ) (% ) Thép chọn 2 Tổ hợp cơ bản 1 STORY1 COMB3 -387.161 -1.8405 5.7813 50 70 5 15.59 0.96 9Þ22 STORY1 COMB4 -390.172 0.9137 17.7119 50 70 5 17.3 1.06 9Þ22 STORY1 COMB5... Nguyễn Văn Giang SVTH: Phạm Văn Lặng 11.114 11.114 11.114 11.114 11.114 11.114 11.114 11.114 17.477 17.476 17.475 17.475 17.475 17.475 17.48 17.49 11.481 11.481 11.48 11.48 11.48 11.479 11.483 11.491 Xét tầng 10 có toạ độ tâm khối lượng A(x,y) = A(18.446; 11.114) và toạ độ tâm cứng B (x,y) = B(17.483; 11.48) Khoảng cách giữa tâm cứng và tâm khối lượng 2 2 2 2 AB = ( xB − x A ) + ( yB − y A ) = (1 7.483 . COMB1 -10720 .5 854 7.77 22140 .5 - 453 . 955 -1 950 . 85 -19.742 BASE 131 COMB2 -30290.2 2 350 4.03 51 177.49 -1 359 .28 -54 74.71 - 45. 197 BASE 131 COMB3 -30938 .5 2 350 4.03 51 327.99 -1 359 .28 -58 63 .53 - 45. 197 BASE. 22839. 25 51114.04 -810.438 54 68.933 45. 471 BASE 129 COMB1 107 25. 39 - 854 7.77 22 157 .09 454 .139 1 950 .647 -19.73 BASE 129 COMB2 302 95. 03 -2 350 4 51 240.09 1 359 .4 65 5471 .58 2 - 45. 186 BASE 129 COMB3 29 653 .58 . COMB3 29 653 .58 -2 350 4 51 089 .59 1 359 .4 65 5076.081 - 45. 186 BASE 129 COMB4 30304.79 -24160.8 51 369.66 1888. 657 54 73. 257 - 45. 428 BASE 130 COMB1 -107 25. 4 - 854 7.78 22143.92 454 . 154 -1 951 .41 19.723 BASE