ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG CHƯƠNG IV TÍNH KHUNG KHÔNG GIAN (KHUNG TRỤC 4) I.GIỚI THIỆU CẤU TẠO VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Kết cấu khung gồm các cột và các dầm liên kết với nhau, liên kết giữa các cột và các dầm thường là liên kết cứng. Khung không gian là do các khung phẳng liên kết với nhau theo phương ngoài mặt phẳng khung. Khung không gian là một khối bao gồm các khung ngang và khung dọc. Để cho hệ kết cấu mà ta tính ra có được độ cứng chính xác nên ta thiết kế hệ khung không gian (khung dầm sàn hổn hợp) bằng bê tông cốt thép đổ toàn khối. Đối với công trình thấp tầng thì tác dụng của tải trọng ngang không quá lớn nên dùng hệ kết cấu khung dầm chòu lực là đủ đảm bảo cho độ cứng của công trình. Tải trọng tác dụng lên khung dầm gồm: tỉnh tải, hoạt tải sử dụng, hoạt tải gió Ta sử dụng phần mềm tính kết cấu Etab để tính nội lực của khung. Tỉnh tải: như trọng lượng bản thân các cột, dầm, sàn cho Etab tự động tính với hệ số vượt tải là 1,1. Riêng trọng lượng các lớp hoàn thiện trên sàn và dầm và trọng lượng tường xây và cầu thang truyền vào dầm chiếu tới tác dụng lên khung ta tự tính toán và nhập vào Etab. Hoạt tải: theo tiêu chuẩn 2737-1995 Sau khi nhập các tải trọng như trên và tổ hợp các tải trọng lại cho Etab chạy, ta có các nội lực các phần tử trong khung ta tiến hành tính toán và bố trí thép cho các phần tử trong khung trục. II. CẤU TẠO VÀ PHÂN TÍCH TRÊN MẶT ĐỨNG: Khung công trình là khung bê tông cốt thép đổ toàn khối. Khung được cấu tạo bởi hệ cột và hệ dầm liên kết với nhau bằng các nút cứng. Kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình, là kết cấu quan trọng trong công trình vì nó chống đỡ, tiếp nhận tải trọng từ sàn và các cấu kiện khác rồi sau đó tiếp tục truyền phần tải trọng này xuống móng. Nội lực của khung được phân tích bằng phần mềm Etab, sơ đồ tính của khung là khung không gian đổ toàn khối. Ta giải khung không gian theo sơ đồ khung sàn hổn hợp với các sàn xem như tuyệt đối cứng theo phương dọc. Cao trình chân cột -1.5m so với coste nền hoàn thiện 000.0± . Sử dụng vật liệu: Chọn bê tông B20, Rb = 11,5 MPa Thép CII với Rs = 280 MPa Thép CI với Rs = 225 MPa SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 57 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG III. CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỘT, DẦM, SÀN: 1) Chọn kích thước sàn: - Ta chọn chiều dày bản theo cách tính toán ở chương III Có h s = 0.1(m) = 10(cm) 2) Chọn kích thước dầm chính: - Ta chọn tiết diện dầm theo cách tính toán ở chương III có: Loại dầm l d (m) m d h d (cm) 2 d h b d (cm) b d xh d (cm) Dầm khung ngang 6.5 14 46.4 23.2 25x50 5.5 12 45.8 22.9 25x50 Dầm khung dọc và đà môi 5.5 12 39.2 19.6 20x40 6.5 18 36.1 18.05 20x35 3) Chọn sơ bộ kích thước cột: Theo công thức : bt S R N kA ×= Với: k là hệ số kể đến mô men uốn, k = 1,1 – 1,5 Cột trong nhà: k = 1,1 Cột biên: k = 1,3 Cột góc: k = 1,5 As: là diện tích cột N: là lực nén xuống cột s mSN .= Trong đó: S là diện tích truyền tải xuống cột ( mỗi mét vuông truyền tải bao gồm dầm và sàn chọn là 10kN/m²) m s : là số tấm sàn mà cột gánh đở R b : là cường độ chòu nén của bê tông, chọn bê tông có cấp độ bền B20 có R b = 11,5Mpa Tuỳ theo từng đọan cột mà ta có cấp tải trọng N khác nhau. Ta tính được tiết diện của từng đoạn cột như sau: N (be nuoc) = 231600(N) = 231,6 kN Tên cột (L 1 x L 2 )max S max (m 2 ) N tầng = 10 x S max (kN/m 2 ) Cột biên (4,F) 5,5 x 4,35 23,9 239 Cột giữa (5,E) 6,5 x 5,5 35,75 357,5 Cột góc (1,A) 2,75 x 2,75 7,56 75,6 (6,7,8) (6,7,8) 239000 3 1,3 810 1150 S bien bt N x A kx x R = = = (cm 2 ) =>chọn cột: 35 x 35 (cm) (6,7,8) (6,7,8) 357500 3 231600 1,1 1247 1150 S giua bt N x A kx x R + = = = (cm 2 )=>chọn: 35 x 35 (cm) SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 58 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG (6,7,8) (6,7,8) 75600 3 1,5 295 1150 S goc bt N x A kx x R = = = (cm 2 ) =>chọn cột: 35 x 35 (cm) (3,4,5) (3,4,5) 239000 6 1,3 1621 1150 S bien bt N x A kx x R = = = (cm 2 ) =>chọn cột: 45 x 50 (cm) (3,4,5) (3,4,5) 357500 6 231600 1,1 2273 1150 S giua bt N x A kx x R + = = = (cm 2 )=>chọn: 45 x 50 (cm) (3,4,5) (3,4,5) 75600 6 1,5 655 1150 S goc bt N x A kx x R = = = (cm 2 ) =>chọn cột: 45 x 50 ( cm) (1,2) (1,2) 239000 8 1,3 2161 1150 S bien bt N x A kx x R = = = (cm 2 ) =>chọn cột: 50 x 60 (cm) (1,2) (1,2) 357500 8 231600 1,1 2957 1150 S giua bt N x A kx x R + = = = (cm 2 )=>chọn cột: 50 x 60 (cm) (1,2) (1,2) 75600 8 1,5 788 1150 S goc bt N x A kx x R = = = (cm 2 ) =>chọn cột: 50 x 60 (cm) 4/ Tải trọng tính toán: a/ Tónh tải: Tónh tải phòng ngủ, phòng khách, phòng bếp, ban công Stt Thành phần cấu tạo i δ (m ) )/( 3 mN i γ g tc (N/m²) n g tt (N/m²) 1 Lớp gạch ceramic 0.01 20000 200 1.1 220 2 Lớp vữa lót 0.02 18000 360 1.2 432 3 Bản btct Etab tự tính 4 Lớp vữa trát 0.015 18000 270 1.2 324 )/(6,97)/(976 22 mdaNmNg tt ==∑ =0,09 8 (T/m 2 ) Sàn sân thượng Stt Thành phần cấu tạo i δ (m) )/( 3 mN i γ g tc (N/m²) n g tt (N/m²) 1 Lớp gạch bông 0.02 20000 400 1.1 440 2 Lớp vữa lót 0.04 18000 720 1.2 864 3 Bản btct Etab tự tính 4 Lớp vữa trát 0.015 18000 270 1.2 324 )/(8,162)/(1628 22 mdaNmNg tt ==∑ =0,163 (T/m 2 ) SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 59 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG Sênô mái: Stt Thành phần cấu tạo i δ (m) )/( 3 mN i γ g tc (N/m²) n g tt (N/m²) 1 Lớp vữa mầu 0.04 18000 720 1.2 864 2 Bản btct Etab tự tính 3 Lớp vữa trát 0.015 18000 270 1.2 324 )/(8,118)/(1188 22 mdaNmNg tt ==∑ =0,119 (T/m 2 ) - Cầu thang: Phản lực của cầu thang quy thành lực tập trung tại vò trí trên dầm cách tim cột 1 đoạn 0,75m. Phản lực chân thang và đỉnh thang: V = 1,05 x 2,05 = 2,15 (T) Phản lựïc dầm DT1, DT2: Phản lực: , max 2 A D DT = 7,57 (T) Phản lực: max 1 A DT = 5,48 (T) D DT max 1 = 4,89 (T) - Hồ nước: Chính là lực dọc tập trung tác dụng vào các chân cột tầng mái: 5D, 5E, 6D, 6E. N(be nuoc) = 231600(N) = 231,6 kN = 23160 (daN) = 23,16 (T/m2) - Tư ng xây ngăǹơ : được xem là phân bố đều vào các ô sàn cho những ô sàn có tường ngăn phụ: 2 3400 5.5 3.4 1800 6.5 3.4 2890 5.5 6.5 5.5 6.5 S a t t g xlxh x x x x g s x x = = + = (N/m²) 2 3400 5.5 3.4 1800 3.2 3.4 20522325 5.5 6.5 5.5 6.5 S b t t g xlxh x x x x g s x x = = + = (N/m²) 4 3400 1.3 3.4 1778 1.3 6.5 S t t g xlxh x x g s x = = = (N/m²) 5 1800 5.5 3.4 4707 1.3 5.5 S t t g xlxh x x g s x = = = (N/m²) 6 1800 5.5 3.4 4080 1.5 5.5 S t t g xlxh x x g s x = = = (N/m²) 7 3400 5.5 3.4 8992 1.3 5.5 S t t g xlxh x x g s x = = = (N/m²) - Tường xây D200 trên dầm : 200D t g = 340 (kg/m 2 ) = 0,34 (T/m 2 ) b/ Hoạt tải: Hoạt tải: theo tcvn 2737-1995 (B3-T13) SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 60 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG Hoạt tải tác dụng Stt Loại phòng p tc (daN/m²) n p tt (daN/m²) 1 Phòng ngủ, phòng khách 150,0 1.3 195,0 2 Phòng vệ sinh, bếp 150,0 1.3 195,0 3 Ban công 200,0 1.2 240,0 4 Hành lang 300,0 1.2 360,0 5 Kho 400,0 1.2 480,0 6 Cầu thang 300,0 1.2 360,0 7 Sân thượng, sê nô mái 100,0 1.3 130,0 c/ Xác đònh tải trọng gió (theo TCVN 2737-1995) Độ cao công trình là 28,15m < 40m, do đó chỉ xét thành phần gió tónh. Tải trọng ngang do gió đẩy xác đònh theo công thức: nckWW o ×××= q = W x (B t + B p )/2 Tải trọng ngang do gió hút xác đònh theo công thức: nckWW o ×××= ,, q = W’ x (B t + B p )/2 Trong đó: W 0 : giá trò áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng ở TP Hồ Chí Minh thuộc khu vực IIA có W 0 = 83 daN/ m 2 K : hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và công trình Bảng hệ số k: Độ cao(m) 3 5 10 15 20 30 K 1 1,07 1,18 1,24 1,29 1,37 C: hệ số khí động, C = +0.8 : mặt phẳng thẳng đứng đón gió C , = -0.6 : mặt phẳng thẳng đứng khuất gió n = 1,2 hệ số tin cậy tải trọng gió B t , B p bề rộng đón gió của cột khung - Tải trọng gió được lập thành bảng sau: Z(m) W o (daN/m 2 ) k C đ C h n W h W đ 28,15 83 1,356 0,80 -0,60 1,20 -81 109 26,85 83 1,344 0,80 -0,60 1,20 -80 108 23,35 83 1,316 0,80 -0,60 1,20 -79 105 19,85 83 1,288 0,80 -0,60 1,20 -77 103 16,35 83 1,253 0,80 -0,60 1,20 -75 100 12,85 83 1,214 0,80 -0,60 1,20 -73 97 9,35 83 1,165 0,80 -0,60 1,20 -70 94 5,85 83 1,088 0,80 -0,60 1,20 -65 87 3,15 83 1,032 0,80 -0,60 1,20 -62 81 SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 61 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG 0,45 83 1,000 0,80 -0,60 1,20 -60 80 Trục cột Z(m) (B t +B p )/2 W đ W h q đ (T) q h (T) A,F 28,15 0,00 109 -81 0,00 0,00 26,85 0,00 107 -80 0,00 0,00 23,35 2,75 105 -79 0,28 -0,21 19,85 2,75 103 -77 0,28 -0,21 16,35 2,75 100 -75 0,27 -0,20 12,85 2,75 97 -73 0,26 -0,20 9,35 2,75 93 -70 0,25 -0,19 5,85 2,75 87 -65 0,24 -0,17 3,15 2,75 82 -62 0,22 -0,17 0,45 2,75 80 -60 0,22 -0,16 B,E 28,15 3,25 108 -81 0,32 -0,24 26,85 3,25 107 -80 0,32 -0,24 23,35 6,00 105 -79 0,64 -0,48 19,85 6,00 103 -77 0,62 -0,46 16,35 6,00 100 -75 0,60 -0,45 12,85 6,00 97 -73 0,58 -0,43 9,35 6,00 93 -70 0,55 -0,42 5,85 6,00 87 -65 0,52 -0,39 3,15 6,00 82 -62 0,49 -0,37 0,45 6,00 80 -60 0,48 -0,36 C,D 28,15 6,5 108 -81 0,70 -0,52 26,85 6,5 107 -80 0,70 -0,52 23,35 6,5 105 -79 0,68 -0,51 19,85 6,5 103 -77 0,67 -0,50 16,35 6,5 100 -75 0,65 -0,48 12,85 6,5 97 -73 0,63 -0,47 9,35 6,5 93 -70 0,60 -0,45 5,85 6,5 87 -65 0,56 -0,42 3,15 6,5 82 -62 0,53 -0,40 0,45 6,5 80 -60 0,52 -0,39 1,8 28,15 0,00 108 -81 0,00 0,00 26,85 0,00 107 -80 0,00 0,00 23,35 2,75 105 -79 0,28 -0,21 19,85 2,75 103 -77 0,28 -0,21 16,35 2,75 100 -75 0,27 -0,20 SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 62 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG 12,85 2,75 97 -73 0,26 -0,20 9,35 2,75 93 -70 0,25 -0,19 5,85 2,75 87 -65 0,24 -0,17 3,15 2,75 82 -62 0,22 -0,17 0,45 2,75 80 -60 0,22 -0,16 2,7 28,15 2,75 108 -81 0,58 -0,22 26,85 2,75 107 -80 0,58 -0,22 23,35 5,50 105 -79 0,57 -043 19,85 5,50 103 -77 0,56 -0,42 16,35 5,50 100 -75 0,55 -0,41 12,85 5,50 97 -73 0,53 -0,40 9,35 5,50 93 -70 0,51 -0,38 5,85 5,50 87 -65 0,47 -0,35 3,15 5,50 82 -62 0,45 -0,34 0,45 5,50 80 -60 0,44 -0,33 3,4,5,6 28,15 5,50 108 -81 0,59 -0,45 26,85 5,50 107 -80 0,58 -0,44 23,35 5,50 105 -79 0,57 -0,43 19,85 5,50 103 -77 0,56 -0,42 16,35 5,50 100 -75 0,55 -0,41 12,85 5,50 97 -73 0,53 -0,40 9,35 5,50 93 -70 0,51 -0,38 5,85 5,50 87 -65 0,47 -0,35 3,15 5,50 82 -62 0,45 -0,34 0,45 5,50 80 -60 0,44 -0,33 Sau khi ta tính được tải trọng gió ta nhập gió vào cột của khung. Các số liệu nhập vào phần mềm Etap v9.7.1: 1. Đònh nghóa vật liệu: Bảng 5.12: Bảng cấp độ bền của bê tong Cấp độ bền của bê tong B20 Trọng lượng riêng 2,5 (T/m 3 ) Mô đun đàn hồi E 2,7*10 6 (T/m 2 ) Hệ số nở hong 0,2 2. Khai báo tiết diện cột: Bảng 5.13: Tiết diện cột khung SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 63 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG Tiết diện Cấp độ bền Chiều rộng Chiều cao COT 50*60 B20 0,5 0,6 COT 45*50 B20 0,45 0,5 COT 35*35 B20 0,35 0,35 COT 20*20 B20 0,2 0,2 3. Khai báo tiết diện dầm: Bảng 5.14: Tiết diện dầm khung Tiết diện Cấp độ bền Chiều cao Chiều rộng DAM 25*50 B20 0,50 0,25 DAM 20*40 B20 0,40 0,20 4. Khai báo tiết diện sàn: Chiều dày sàn tầng 1 ÷ tầng sân thượng : h=10(cm) 5. Khai báo tiết diện tường: Chiều dày tường D100 , D200. 6. Khai báo các trường hợp tải trọng: 7. Khai báo điều kiện biên cho kết cấu : chân công trình là liên kết ngàm 8. Chia phần tử ô sàn, tưởng: (công cụ chia ảo giúp bài toàn chính xác hơn) 9. Công cụ di chuyển cột: Công cụ di chuyển cột các tầng trùng nhau cạnh ngoài nhà xét đến hiện tượng lệch tâm giữa cột trên và cột dưới ngay trên phầm mềm (vì 2÷3 tầng ta thay đổi tiết diện cột 1 lần ) 4/ Mô hình tính toán khung: SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 64 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG SƠ ĐỒ KHUNG KHÔNG GIAN SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 65 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD GVHD KẾT CẤU : THẦY VŨ TÂN VĂN ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ TÂN CẢNG GVHD THI CÔNG : THẦY TRẦN KIẾN TƯỜNG MẶT BẰNG ĐÀ KIỀNG MÓNG MẶT BẰNG DẦM SÀN TẦNG LỬNG SVTH : NGUYỄN ĐIỀN LINH −−−− 66 −−−− LỚP :TCLĐ 08A MSSV: 08L3103040 KHÓA: 2008-2013 . cứng. Khung không gian là do các khung phẳng liên kết với nhau theo phương ngoài mặt phẳng khung. Khung không gian là một khối bao gồm các khung ngang và khung dọc. Để cho hệ kết cấu mà ta tính. này xuống móng. Nội lực của khung được phân tích bằng phần mềm Etab, sơ đồ tính của khung là khung không gian đổ toàn khối. Ta giải khung không gian theo sơ đồ khung sàn hổn hợp với các sàn. thiết kế hệ khung không gian (khung dầm sàn hổn hợp) bằng bê tông cốt thép đổ toàn khối. Đối với công trình thấp tầng thì tác dụng của tải trọng ngang không quá lớn nên dùng hệ kết cấu khung dầm