Thiết kế cao ốc Southern Cross Sky View

kết cấu khung trục hai có các đặc điểm sau: Liên kết giữa dầm và cột là liên kết nút cứng; Liên kết giữa cột và móng là liên kết ngàm tại cao trình mặt móng; 2./ Chọn sơ bộ kích thước các phần tử a./ Phần tử dầm Ta chọn sơ bộ kích thước dầm như sau: , Với dầm có ld = 10 m ta chọn b´h = 30´70 cm; Với dầm có ld = 7.6 m ta chọn b´h = 30´50 cm; Với dầm có ld = 6.9 m ta chọn b´h = 25´50 cm; Với dầm có ld = 4.9 m ta chọn b´h = 25´40 cm; Các dầm ngắn hơn, chọn bxh = 20x30cm. b./ Phần tử cột Diện tích tiết diện cột xác định sơ bộ như sau: Fc =; Trong đó: Fc diện tích tiết diện cột (cm²); n - số tầng trên tiết diện cột đang xét; q - tải trọng phân bố trên 1m2 sàn F - diện tích sàn truyền tải xuống trên mỗi cột (m²); K = 1.2¸1.6 - hệ số kể tới tải trọng ngang; Rn = 130 KG/ cm2 - cường độ chịu nén của bêtông mác 300; Để hạn chế bớt sự lệch tâm của các cột biên (vì rất phức tạp nếu để vào trong tính toán, khó lường trước phát sinh moment trong quá trình thi công) nhất là trên các tầng ở trên cao, do đó ta sẽ thay đồi đều 2 tầng 1 lần và khống chế sao cho sự thay đổi tiết diện của hai tầng kề nhau chênh lệch quá nhiều, tức là độ cứng đảm bảo thay đổi đều dần lên trên. Ghi chú: Ta có thể xem tải trọng tác dụng tại ô cầu thang như tải của sàn để chọn sơ bộ tiết diện cột. Do hệ dầm có tiết diện lớn (30 × 70) cm, nên để đảm bảo điều kiện nút cứng trong kết cấu cũng như khả năng tiếp thu tải trọng của cột, tiết diện cột nên đủ rộng để đỡ hệ dầm Dự kiến thay đổi tiết diện cột tại các tầng: Tầng hầm (Cao trình ± 0.00 m); Tầng trệt ® tầng 2 (Cao trình + 8.40 m); Tầng 3 ® tầng 4 (Cao trình + 15.00 m); Tầng 5 ® tầng 6 (Cao trình + 21.60 m); Tầng 7 ® tầng 8 (Cao trình + 28.20 m); Tầng 9 ® tầng 10 (Cao trình + 34.8 m); Nhận xét: Có một số cột ta chọn tiết diện nhỏ hơn (hoặc lớn hơn) tiết diện yêu cầu, và nếu sau khi tính không đủ khả năng chịu lực, hoặc nó đủ khả năng chịu lực nhưng hàm lượng cốt thép hơi nhiều (phải nhỏ hơn hàm lượng max thì mới chấp nhận được), thì ta có thể tăng hoặc giảm tiết diện lên để thỏa mãn yêu cầu của kết cấu. Cột A1; A4; B4; G1; G3 (cm) A2; A3; B1; C1; D3; E1; F1; F3; G2 (cm) B2; B3; C2; E2; F2; (cm) Hầm - trệt 60 x 60 70 x 70 80 x 80 1 – 2 55 x 55 65 x 65 75 x 75 3 – 4 50 x 50 60 x 60 70 x 70 5 – 6 45 x 45 55 x 55 65 x 65 7 – 8 40 x 40 50 x 50 60 x 60 9 – 10 35 x 35 45 x 45 55 x 55 II./ Tải trọng tác dụng vào hệ khung dầm sàn hỗn hợp 1./ Tải trọng đứng a./ Tĩnh tải Trọng lượng bản thân của sàn, dầm, cột: Khai báo các đặt trưng hình học và vật liệu để máy tự quy tải với hệ số vượt tải (seft weight multiplier ) trong SAP2000 lấy bằng 1.15 khi kể đến trọng lượng các lớp vữa, các thiết bị khác … Trọng lượng các tường xây trên hệ sàn được quy về tải phân bố đều theo diện tích ô sàn; Sàn Diện tích (m²) Tường quy đổi (KG/m²) S1 50.16 215 S2 50.16 202 S3 52.44 147 S4 37.24 172 S5 33.12 0 S6 25.84 237 S7 25.84 0 S8 5.2 0 S9 15.18 0 S10 9.12 0 S11 4.8 0 Trọng lượng các tường xây trên hệ dầm ta qui đổi thành tải phân bố đều theo chiều dài và nhập vào SAP2000; Trọng lượng tường có các lỗ cửa trên các dầm biên được lấy bằng 70% trọng lượng tường đặc tường 200mm, gạch xây có gt = 330 KG/m²; Trọng lượng tường ngăn là tường 100mm, gạch xây có gt = 180 KG/m²; Hệ số độ tin cậy n =1.3; chiều cao tường lấy trung bình bằng 2.70m. Tường bao che (dày 200mm): gt = n.gt.ht = 1.3 x 330 x 2.7 = 1158 KG/m; Tường bao che có lỗ cửa (dày 200mm): gt = 1.3 x 330 x 2.7 x 70% = 811 KG/m; Tường ngăn (dày 100mm): gt = n.gt.ht = 1.3 x 180 x 2.7 = 632 KG/m; Trọng lượng do hồ nước mái (P = 103216 KG), chính là phản lực tại 4 chân cột hồ nước tác dụng lên công trình: R = = 26479 KG; Tải trọng do cầu thang truyền vào dầm tầng, là phản lực phân bố đều tại gối của vế thang đã tính ở chương 2: RC = 2949 KG/m; Ngoài ra ta cũng còn kể đến áp lực ngang của đất vào phần hoạt tải dài hạn tác dụng vào khung ở tầng hầm thông qua vách tầng hầm. Ngoài ra ta cũng còn kể đến áp lực ngang của đất tác dụng vào khung ở tầng hầm thông qua vách tầng hầm. Xác định áp lực đất tác dụng lên khung Sau khi đào lớp đất tầng hầm lên, ta cần lấp 1 lớp đất khác vào. Chọn loại đất lấp vào là lớp đất cát vàng có g = 1.6 T/m³; j = 30o; c = 0; giả thiết ma sát sau lưng tường bằng 0 (d = 0); theo tài liệu địa chất ở độ sâu 2.7m kể từ mặt đất tự nhiên không có mực nước ngầm; Cường độ áp lực đất lên tường tầng hầm: pa = g.z.tg²; z: là độ sâu kể từ mặt đất tự nhiên; Tại A (đỉnh tường chắn): z = 0; pa = 0; Tại B (đáy tường chắn): z = 2.7m; pa = g.z.tg² = 1.6 x 2.7 x tg² = 1.44 T/m²; Nhập áp lực đất như đã tính ở trên vào SAP2000 theo áp lực phân bố tam giác lên các cột vách tầng hầm. b./ Hoạt tải Hoạt tải các ô sàn, tra hoạt tải theo bảng 3, qui phạm tải trọng và tác động (TCVN 2737-1995); Ứng với hoạt tải của từng ô sàn ta tiến hành nhân với hệ số giảm tải (theo TCVN 2737-1995) như đã tính ở phần sàn. Sau đó ta nhập tải trọng đó vào SAP2000 theo dạng lực phân bố đều trên các shell sàn; Phòng chức năng Ptc (KG/m2) n Ptt (KG/m2) Phòng ngủ, vệ sinh 200 1.2 240 Ban công 200 1.2 240 Sàn mái 75 1.2 90 Sân thượng 150 1.2 180 Hàng lang, sảnh 300 1.2 360 Phòng họp 400 1.2 480 Bảng kết quả hoạt tải ô sàn sau khi đã nhân hệ số giảm tải Sàn Chức năng Diện tích (m2) ptc KG/m2) n Ptt (KG/m2) hệ số y pttsàn (KG/m2) S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 P.khách/ăn/bếp/WC P.khách/ăn/bếp/WC P.khách/ăn/bếp/WC Phòng ngủ Sảnh cầu thang P. Khách/ăn/ngủ Hành lang Sảnh cầu thang P. giặt, chứa đồ P.khách/ngủ/ăn P.khách/ngủ/ăn 50.16 50.16 52.44 37.24 33.12 25.84 25.84 5.2 15.18 9.12 4.8 200 200 200 200 300 200 300 300 200 200 200 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 240 240 240 240 360 240 360 360 240 240 240 0.654 0.654 0.649 0.695 1 0.754 1 1 0.862 1 1 157 157 156 167 360 181 360 360 207 240 240 2./ Tải trọng ngang Do nước ta hầu như không chịu ảnh hưởng của động đất, và hiện nay qui phạm thiết kế của nước ta cho công trình chịu ảnh hưởng bởi động đất chưa nói rõ, nên ta bỏ qua thành phần tải trọng này chỉ xét đến tải trọng gió mà thôi. Xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió Giá trị tính toán của gió: Wtt = wo x k × c x n KG/m²; Trong đó: wo = 95 -12 = 83 KG/m2 (Áp lực gió lấy theo khu vực II-A; TP Hồ Chí Minh; địa hình B); k = f(z): hệ số thay đổi áp lực gió tăng dần theo độ cao công trình tra bảng 7 (TCXD 229-1999); c: hệ số khí động (mặt đón gió c = 0.8; mặt hút gió c = - 0.6); Điạ điểm xây dựng thuộc vùng điạ hình B (khu vực Q.7 tương đối trống trải) tra bảng hệ số độ cao thay đổi theo chiều cao k theo TCVN 2737-1995; Bảng xác định áp lực gió tính toán Sàn tầng zi (m) k Cột tầng ktb n Wttđón (KG/m²) Wtthút (KG/m²) Trệt 0 Hầm Bỏ qua Bỏ qua 1 4.2 0.848 0 – 1 0.848 1.2 67.57 50.68 2 8.4 0.962 1 – 2 0.905 1.2 72.11 54.08 3 11.7 1.027 2 – 3 0.995 1.2 79.28 59.46 4 15 1.080 3 – 4 1.054 1.2 83.98 62.99 5 18.3 1.113 4 – 5 1.097 1.2 87.41 65.56 6 21.6 1.144 5 – 6 1.129 1.2 89.96 67.47 7 24.9 1.174 6 – 7 1.159 1.2 92.35 69.26 8 28.2 1.204 7 – 8 1.189 1.2 94.74 71.05 9 31.5 1.229 8 – 9 1.217 1.2 96.97 72.73 10 34.8 1.249 9 – 10 1.239 1.2 98.72 74.04 Xác định tải trọng gióù Tải trọng gió phân bố trên cột: qtt = B x Wtt KG/m; Lực tập trung gió vào nút khung: S = qtt.; Với: hcd là chiều cao cột dưới; hct là chiều cao cột trên; B: bề rộng đón, hút gió; Bảng xác định tải trọng gió theo phương Y Khung trục A & G Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn B (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 3.8 257 193 1079 811 1 – 2 4.2 8.4 2 3.8 274 206 1028 773 2 – 3 3.3 11.7 3 3.8 301 226 933 746 3 – 4 3.3 15.0 4 3.8 319 239 1053 789 4 – 5 3.3 18.3 5 3.8 332 249 1096 822 5 – 6 3.3 21.6 6 3.8 342 256 1129 845 6 – 7 3.3 24.9 7 3.8 351 263 1158 868 7 – 8 3.3 28.2 8 3.8 360 270 1188 891 8 – 9 3.3 31.5 9 3.8 369 276 1218 911 9 – 10 3.3 34.8 10 3.8 375 281 619 464 Bảng xác định tải trọng gió theo phương Y Khung trục D Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn B (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 7.6 514 385 2159 1617 1 – 2 4.2 8.4 2 7.6 548 411 2055 1541 2 – 3 3.3 11.7 3 7.6 603 452 1990 1492 3 – 4 3.3 15.0 4 7.6 638 479 2105 1581 4 – 5 3.3 18.3 5 7.6 664 498 2191 1643 5 – 6 3.3 21.6 6 7.6 684 513 2257 1693 6 – 7 3.3 24.9 7 7.6 702 526 2317 1736 7 – 8 3.3 28.2 8 7.6 720 540 2376 1782 8 – 9 3.3 31.5 9 7.6 737 553 2432 1825 9 – 10 3.3 34.8 10 7.6 750 563 1238 929 Bảng xác định tải trọng gió theo phương – Y Khung trục B & F Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn Bđón (m) Bhút (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 6.2 7.2 419 365 1760 1533 1 – 2 4.2 8.4 2 6.2 7.2 447 389 1677 1460 2 – 3 3.3 11.7 3 6.2 7.2 492 428 1622 1413 3 – 4 3.3 15.0 4 6.2 7.2 521 454 1718 1497 4 – 5 3.3 18.3 5 6.2 7.2 542 472 1788 1558 5 – 6 3.3 21.6 6 6.2 7.2 558 486 1841 1603 6 – 7 3.3 24.9 7 6.2 7.2 573 499 1889 1646 7 – 8 3.3 28.2 8 6.2 7.2 587 512 1938 1688 8 – 9 3.3 31.5 9 6.2 7.2 601 524 1984 1728 9 – 10 3.3 34.8 10 6.2 7.2 612 533 1010 880 Bảng xác định tải trọng gió theo phương Y Khung trục B & F Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn Bđón (m) Bhút (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 7.2 6.2 487 314 2043 1320 1 – 2 4.2 8.4 2 7.2 6.2 519 335 1947 1257 2 – 3 3.3 11.7 3 7.2 6.2 571 369 1884 1217 3 – 4 3.3 15.0 4 7.2 6.2 605 391 1995 1289 4 – 5 3.3 18.3 5 7.2 6.2 629 406 2077 1341 5 – 6 3.3 21.6 6 7.2 6.2 648 418 2137 1380 6 – 7 3.3 24.9 7 7.2 6.2 665 429 2194 1417 7 – 8 3.3 28.2 8 7.2 6.2 682 441 2251 1454 8 – 9 3.3 31.5 9 7.2 6.2 698 451 2304 1488 9 – 10 3.3 34.8 10 7.2 6.2 711 459 1173 757 Bảng xác định tải trọng gió theo phương Y Khung trục C & E Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn B (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 5.2 351 264 1476 1107 1 – 2 4.2 8.4 2 5.2 375 281 1406 1055 2 – 3 3.3 11.7 3 5.2 412 309 1360 1020 3 – 4 3.3 15.0 4 5.2 437 328 1441 1081 4 – 5 3.3 18.3 5 5.2 455 341 1500 1125 5 – 6 3.3 21.6 6 5.2 468 351 1544 1158 6 – 7 3.3 24.9 7 5.2 480 360 1585 1189 7 – 8 3.3 28.2 8 5.2 493 369 1626 1219 8 – 9 3.3 31.5 9 5.2 504 378 1664 1248 9 – 10 3.3 34.8 10 5.2 513 385 847 635 Bảng xác định tải trọng gió theo phương X Khung trục 1 Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn B (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 3.45 233 175 979 734 1 – 2 4.2 8.4 2 3.45 249 187 933 700 2 – 3 3.3 11.7 3 3.45 274 205 903 677 3 – 4 3.3 15.0 4 3.45 290 217 956 717 4 – 5 3.3 18.3 5 3.45 302 226 995 746 5 – 6 3.3 21.6 6 3.45 310 233 1024 768 6 – 7 3.3 24.9 7 3.45 319 239 1051 789 7 – 8 3.3 28.2 8 3.45 327 245 1079 809 8 – 9 3.3 31.5 9 3.45 335 251 1104 828 9 – 10 3.3 34.8 10 3.45 341 255 562 421 Bảng xác định tải trọng gió theo phương X Khung trục 2 Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn B (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 8.45 571 428 2398 1799 1 – 2 4.2 8.4 2 8.45 609 457 2285 1714 2 – 3 3.3 11.7 3 8.45 670 502 2211 1658 3 – 4 3.3 15.0 4 8.45 710 532 2342 1756 4 – 5 3.3 18.3 5 8.45 739 554 2437 1828 5 – 6 3.3 21.6 6 8.45 760 570 2509 1881 6 – 7 3.3 24.9 7 8.45 780 585 2575 1931 7 – 8 3.3 28.2 8 8.45 801 600 2642 1981 8 – 9 3.3 31.5 9 8.45 819 615 1914 1436 9 – 10 3.3 34.8 10 3.45 341 255 562 421 Bảng xác định tải trọng gió theo phương X Khung trục 3 Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn B (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 7.45 503 378 2114 1586 1 – 2 4.2 8.4 2 7.45 537 403 2015 1511 2 – 3 3.3 11.7 3 7.45 591 443 1949 1462 3 – 4 3.3 15.0 4 7.45 626 469 2065 1549 4 – 5 3.3 18.3 5 7.45 651 488 2149 1612 5 – 6 3.3 21.6 6 7.45 670 503 2212 1659 6 – 7 3.3 24.9 7 7.45 688 516 2270 1703 7 – 8 3.3 28.2 8 7.45 706 529 2329 1747 8 – 9 3.3 31.5 9 7.45 722 542 1191 894 Bảng xác định tải trọng gió theo phương X Khung trục 4 Cột tầng htầng (m) zi (m) Sàn B (m) qttđón (KG/m) qtthút (KG/m) Sđón (KG) Shút (KG) Hầm 3.3 0 Trệt 0 – 1 4.2 4.2 1 2.45 166 124 695 521 1 – 2 4.2 8.4 2 2.45 177 132 663 497 2 – 3 3.3 11.7 3 2.45 194 146 641 481 3 – 4 3.3 15.0 4 2.45 206 154 679 509 4 – 5 3.3 18.3 5 2.45 214 161 707 530 5 – 6 3.3 21.6 6 2.45 220 165 727 545 6 – 7 3.3 24.9 7 2.45 226 170 747 560 7 – 8 3.3 28.2 8 2.45 232 174 766 574 8 – 9 3.3 31.5 9 2.45 238 178 393 294 3./ Các trường hợp đặt tải lên khung Ghi chú: Có rất là nhiều trường hợp để chất tải cho khung không gian. Trong phạm vi đồ án này em xin phép trinhg bày những trường hợp tải trọng gây ra nội lực nguy hiểm nhất đối với khung trục A, còn những truờng hợp hoạt tải khác, do thời gian còn hạn chế, em xin không được trình bày ở đây, kính mong quý Thầy cô cảm thông; Các trường hợp Tải trọng Ký hiệu TH1 Tĩnh tải chất đầy TT TH2 Hoạt tải cách tầng chẵn HTTC TH3 Hoạt tải cách tầng lẻ HTTL TH4 Hoạt tải cách ô, cách tầng loại 1 HTCO1 TH5 Hoạt tải cách ô, cách tầng loại 2 HTCO2 TH6 Hoạt tải liền nhịp, cách tầng loại 1 HTLN1 TH7 Hoạt tải liền nhịp, cách tầng loại 2 HTLN2 TH8 Hoạt tải liền nhịp, cách tầng loại 3 HTLN3 TH9 Hoạt tải gió theo trục X (trái sang phải) GIO X TH10 Hoạt tải gió theo trục X (phải sang trái) GIO –X TH11 Hoạt tải gió theo trục Y (trước ra sau) GIO Y TH12 Hoạt tải gió theo trục Y (sau ra trước) GIO –Y Các sơ đồ chất tải ứng với 12 trường hợp trên được trình bày trong phụ lục. 4./ Các trường hợp tổ hợp tải trọng Có 67 trường hợp tổ hợp tải trọng cho ra nội lực nguy hiểm nhất Tổ hợp cơ bản chính: 1 tĩnh tải + 1 hoạt tải (hệ số cho tĩnh tải và hoạt tải đều là 1); Tổ hợp phụ: 1 tĩnh tải + 2 hoạt tải trở lên ( hệ số cho tĩnh tải là 1 và cho tất cả các hoạt tải là 0.9); Tổ hợp chính gồm: 1 + 2; 1 + 3; 1 + 4; 1 + 5; 1 + 6; 1 + 7; 1 + 8; 1 + 9; 1 + 10; 1 + 11; 1 + 12; 1 + 2 + 3; Tổ hợp phụ gồm: 1 + (2 + 9)x0.9; 1 + (2 + 10)x0.9; 1 + (2 + 11)x0.9; 1 + (2 + 12)x0.9; 1 + (3 + 9)x0.9; 1 + (3 + 10)x0.9; 1 + (3 + 11)x0.9; 1 + (3 + 12)x0.9; 1 + (4 + 9)x0.9; 1 + (4 + 10)x0.9; 1 + (4 + 11)x0.9; 1 + (4 + 12)x0.9; 1 + (5 + 9)x0.9; 1 + (5 + 10)x0.9; 1 + (5 + 11)x0.9; 1 + (5 + 12)x0.9; 1 + (6 + 9)x0.9; 1 + (6 + 10)x0.9; 1 + (6 + 11)x0.9; 1 + (6 + 12)x0.9; 1 + (7 + 9)x0.9; 1 + (7 + 10)x0.9; 1 + (7 + 11)x0.9; 1 + (7 + 12)x0.9; 1 + (8 + 9)x0.9; 1 + (8 + 10)x0.9; 1 + (8 + 11)x0.9; 1 + (8 + 12)x0.9; 1 + (2 + 3 + 9)x0.9; 1 + (2 + 3 + 10)x0.9; 1 + (2 + 3 + 11)x0.9; 1 + (2 + 3 + 12)x0.9; III./ Giải nội lực cho khung Sử dụng phần mềm SAP2000 advanced 10.0.1 giải bài toán khung không gian để tìm nội lực nguy hiểm nhất của khung. SAP2000 Advanced Version 10.0.1.0 (Analysis Build 8499) File: E:\DO AN TN NGHIEM\01 NGHIEM\SAP DO AN\n9.LOG B E G I N A N A L Y S I S 2007/11/18 01:44:28 MAXIMUM MEMORY BLOCK SIZE (BYTES) = 31.925 MB NUMBER OF JOINTS IN THE MODEL = 10896 E L E M E N T F O R M A T I O N 01:44:30 NUMBER OF FRAME ELEMENTS FORMED = 4433 NUMBER OF SHELL ELEMENTS FORMED = 9598 L I N E A R E Q U A T I O N S O L U T I O N 01:44:36 FORMING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS TOTAL NUMBER OF EQUILIBRIUM EQUATIONS = 64926 NUMBER OF NON-ZERO STIFFNESS TERMS = 1697301 NUMBER OF EIGENVALUES BELOW SHIFT = 0 L I N E A R S T A T I C C A S E S 01:44:58 USING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS TOTAL NUMBER OF CASES TO SOLVE = 12 NUMBER OF CASES TO SOLVE PER BLOCK = 12 LINEAR STATIC CASES TO BE SOLVED: CASE: TT CASE: HTTC CASE: HTTL CASE: HTCO1 CASE: HTCO2 CASE: HTLN1 CASE: HTLN2 CASE: HTLN3 CASE: GIOX CASE: GIO-X CASE: GIOY CASE: GIO-Y A N A L Y S I S C O M P L E T E 2007/11/18 01:45:52 Hình vẽ minh hoạ: Trục toạ độ tổng thể Phần tử dầm Phần tử cột Cột Frame chỉ số phần tử; Cột OutputCase chỉ các trường hợp tổ hợp tải trọng khai báo trong SAP2000; Cột Station (m) chỉ vị trí mặt cắt của phần tử so với gốc toạ độ địa phương; Cột P chỉ lực dọc; Cột V2 chỉ lực cắt theo phương ; Cột V3 chỉ lực cắt theo phương ; Cột T chỉ moment xoắn; Cột M2 chỉ moment quay quanh trục ; Cột M3 chỉ moment quay quanh trục; IV./ Tính cốt thép 1./ Tính cốt thép cột Tử kết quả giải khung không gian trong SAP2000, ta được kết quả nội lực nguy hiểm của các phần tử cột, ta có các cặp nội lực tương ứng: : M2max ; M3TƯ ; và NTƯ ; : M3max ; M2TƯ ; và NTƯ ; : M2min ; M3TƯ ; và NTƯ ; : M3min ; M2TƯ ; và NTƯ ; : Nmax ; M2TƯ , và M3TƯ ; Sau đó dùng các cặp giá trị nội lực này để tính thép và so sánh để tìm ra lượng Famax để bố trí cho các tiết diện tương ứng. Sau khi có được diện tích cốt thép ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của cột theo cấu kiện nén lệch tâm xiên. Tuy nhiên việc kiểm tra lại hàng loạt tiết diện gặp rất nhiều khó khăn đối với bài toán giải khung không gian, nên thông thường ta tăng 20% diện tích cốt thép đã tính ở trên để bố trí cho tiết diện đó. Cốt thép được tính và bố trí theo trường hợp cốt thép đối xứng.Vì tính khung không gian nên cốt thép trong cột được bố trí treo phương chu vi, cốt thép tính theo phương nào thì bố theo phương tương ứng của cột, tận dụng cốt thép ở 4 góc để chịu lực theo cả 2 phương. Tại đó diện tích cốt thép góc sẽ được chia đôi để bố trí. Cơ sở lý thuyết để tính cốt thép cho cột Tính độ tâm ban đầu eo = e01 + eng; Với: e01 - độ tâm do moment; e01 = ; eng - độ lệch tâm ngẫu nhiên do sai lệch kích thước khi thi công và do độ bêtông không đồng nhất; eng = ; Đối với cột biên có cộng thêm độ lệch tâm do sự thay đổi tiết diện cột. ; Với: Ntrên, Ndưới: lực dọc tầng trên, tầng dưới; ehh: độ lệch tâm hình học do thay đổi tiết diện Độ lệch tâm tính toán e = h.e0 + - a ; e’ = h.e0 - + a’; Hệ số uốn dọc: h = ; Trong đó: N – lực dọc tính toán; Nt.n – lực dọc tới hạn, xác định theo: Nt.n = ; Jb , Ja: moment quán tính của tiết diện bêtông và toàn bộ cốt thép dọc lấy đối với trục đi qua trung tâm tiết diện và vuông góc với mặt phẳng uốn; S: hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm eo; Lo – chiều dài tính toán; Khi e0 < 0,05h lấy S = 0,84; khi e0 > 5h lấy S = 0,122; Khi 0,05h £ e0 £ 5h; thì S = ; Kdh: hệ số kể đến ảnh hưởng tác dụng dài hạn của tải trọng: Kdh = 1 + ; Xác định trường hợp lệch tâm x = (đặt cốt thép đối xứng); Nếu x < a0.h0 thì lệch tâm lớn. Nếu x > a0 .h0 thì lệch tâm bé. Trường hợp lệch lớn: x < a0.h0 Nếu x > 2a’ thì: Fa = Fa’=; Nếu x £ 2a’thì: Fa = Fa’=; Trường hợp lệch tâm bé: x > a0 .h0 Tính x’ (chiều cao vùng nén): Nếu he0 £ 0.2ho thì x’ = h - ; Nếu he0 > 0.2ho thì x’=1.8( eo.gh - h.e0)+aoho; với eo.gh = 0.4 (1.25h - aoho); Fa = Fa’=; Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µmin ≤ µ ≤ µmax; m %; µmin = 0.1 %; mmax = = 2.69%; 2./ Tính toán minh hoạ cho phàn tử cột 12 Tính toán thép cột chịu nén lệch tâm theo tiêu chuẩn TCVN 5574 – 1991. Cột trong hệ khung làm việc theo cấu kiện chịu nén lệch tâm không gian, việc tính toán cốt thép cho loại cấu kiện này ở đây được đơn giản hóa về hai bài toán phẳng độc lập theo hai phương và tận dụng khả năng làm việc cho cả hai phương của các thanh thép biên.Tính toán cốt thép đối xứng. Tính toán cho trường hợp: Nmax, MTƯ2 và MTƯ3 . Trình tự tính toán như sau: : M2max = 3.798 Tm; M3TƯ = 6.191 Tm; và NTƯ = -144.335 T; : M3max = 6.848 Tm; M2TƯ = 3.736 Tm; và NTƯ = -144.935 T; : M3min = -5.064 Tm; M2TƯ -1.868 Tm; và NTƯ = -148.65 T; : M2min = -4.010 Tm; M3TƯ = 0.439 Tm; và NTƯ = 144.721 T; : Nmax = -154.925 Tm; M2TƯ = - 3.010 Tm, và M3TƯ = -2.171 Tm; a./ Tính độ lệch tâm ban đầu e0 Độ lệch tâm do nội lực: eo1 = = 4.72 cm; Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eng = = 2.8 cm > 2 cm; Nên eo = e01 + eng = 6.72 cm; b./ Tính hệ số uốn dọc h = ; Do 0,05h = 3.5 cm < eo = 6.72 cm nên lấy S = 0.122; Vì không tách riêng Mdh, Ndh thì lấy Kdh = 2; Mômen đàn hồi của thép Ea = 2,1 ´ 106 kg/cm2; Mômen đàn hồi của bê tông Eb = 2,6 ´ 105 kg/cm2; Mômen quán tính của tiết diện Jb = = 2000833 cm4; Mômen quán tính của thép Ja = mt.b.ho.(0,5h – a)2 = 4507090 cm4; Giả thiết mt = 1.2 % (hàm lượng thép tổng cộng); Do đó lực dọc tới hạn: Nt.n = = 558111866 KG; Þ h = = = 1.0; c./ Xác định trường hợp lệch tâm x = = = 15.93 cm < ao.ho = 0.55 x 6 = 36.85 cm; Do x ≤ aoho nên thuộc trường hợp lệch tâm lớn; d./ Tính độ lệch tâm tính toán Vì x = 15.93 > 2a’ = 8; Þ e = h.e0 + - a = 1.0 x 6.72 + 35 – 4 = 37.72 cm; f./ Tính cốt thép dọc Þ Fa = Fa’=; m %x2; µmin = 0.4 %; mmax = = 2.69%; Kiểm tra lại (thỏa); Tương tự ta tính được thép cho các tổ hợp còn lại và được lập thành bảng; bảng chọn thép cho cột khung trục A Phần tử cột Tiết diện (cm²) Chiều cao tầng h (cm) Fa1 = Fa2 (cm²) Fachọn Fa3 = Fa4 (cm²) Fachọn 1 30x30 270 2.55 2Þ18 2.55 2Þ18 2 60x60 330 24.63 4Þ28 30.79 5Þ28 3 60x60 420 24.63 4Þ28 30.79 5Þ28 4 55x55 420 22.13 2Þ28+2Þ25 28.89 3Þ28+2Þ25 5 55x55 330 22.13 2Þ28+2Þ25 28.89 3Þ28+2Þ25 6 50x50 330 19.92 2Þ28+2Þ22 22.13 2Þ28+2Þ25 7 50x50 330 19.92 2Þ28+2Þ22 22.13 2Þ28+2Þ25 8 45x45 330 17.42 2Þ25+2Þ22 19.63 4Þ25 9 45x45 330 17.42 2Þ25+2Þ22 19.63 4Þ25 10 40x40 330 12.69 2Þ22+2Þ18 15.20 4Þ22 11 40x40 330 12.69 2Þ22+2Þ18 15.20 4Þ22 12 70x70 330 31.03 3Þ30+2Þ25 35.35 5Þ30 13 70x70 420 31.03 3Þ30+2Þ25 35.35 5Þ30 14 65x65 420 28.86 2Þ30+3Þ25 33.52 3Þ30+2Þ28 15 65x65 330 28.86 2Þ30+3Þ25 33.52 3Þ30+2Þ28 16 60x60 330 22.14 2Þ28+2Þ25 28.29 3Þ28+2Þ25 17 60x60 330 22.14 2Þ28+2Þ25 28.29 3Þ28+2Þ25 18 55x55 330 17.42 2Þ25+2Þ22 22.33 3Þ25+2Þ22 19 55x55 330 17.42 2Þ25+2Þ22 22.33 3Þ25+2Þ22 20 50x50 330 12.96 2Þ25+1Þ22 17.42 2Þ25+2Þ22 21 50x50 330 12.96 2Þ25+1Þ22 17.42 2Þ25+2Þ22 22 70x70 330 28.29 3Þ28+2Þ25 34.45 4Þ28+2Þ25 23 70x70 420 28.29 3Þ28+2Þ25 34.45 4Þ28+2Þ25 24 65x65 420 24.63 4Þ28 29.54 4Þ28+1Þ25 25 65x65 330 24.63 4Þ28 29.54 4Þ28+1Þ25 26 60x60 330 21.01 3Þ25+2Þ20 24.55 5Þ25 27 60x60 330 21.01 3Þ25+2Þ20 24.55 5Þ25 28 55x55 330 17.42 2Þ25+2Þ22 22.33 3Þ25+2Þ22 29 55x55 330 17.42 2Þ25+2Þ22 22.33 3Þ25+2Þ22 30 50x50 330 13.62 2Þ25+1Þ22 17.42 2Þ25+2Þ22 31 50x50 330 13.62 2Þ25+1Þ22 17.42 2Þ25+2Þ22 32 45x45 330 12.69 2Þ22+2Þ18 15.20 4Þ22 33 60x60 330 21.22 2Þ25+3Þ22 24.55 5Þ25 34 60x60 420 21.22 2Þ25+3Þ22 24.55 5Þ25 35 55x55 420 16.10 2Þ25+2Þ20 22.33 3Þ25+2Þ22 36 55x55 330 16.10 2Þ25+2Þ20 22.33 3Þ25+2Þ22 37 50x50 330 14.91 2Þ25+2Þ18 17.42 2Þ25+2Þ22 38 50x50 330 14.91 2Þ25+2Þ18 17.42 2Þ25+2Þ22 39 45x45 330 12.69 2Þ22+2Þ18 15.20 4Þ22 40 45x45 330 12.69 2Þ22+2Þ18 15.20 4Þ22 41 40x40 330 10.15 2Þ22+1Þ18 11.40 3Þ22 42 40x40 330 10.15 2Þ22+1Þ18 11.40 3Þ22 43 35x35 330 6.28 2Þ20 8.83 2Þ20+1Þ18 3./ Tính cốt thép dầm Trường hợp moment dương ở nhịp: ta tính thép theo tiết diện chữ T; Điều kiện cấu tạo để đưa vào tính toán bề rộng cánh là: bc = b + 2.c Trong đó c không được vượt quá giá trị bé nhất trong 3 giá trị sau: lo: lo là khoảng cách giữa 2 mép của dầm; l: l là nhịp tính toán của dầm; 6hc: khi hc > 0.1 h thì có thể lấy là 9hc; Xác định vị trí trục trung hòa: Mc = Rn.bc.hc.(ho – 0.5.hc); Nếu M £ Mc Þ trục trung hòa qua cánh, khi đó tính dầm theo tiết diện hình chữ nhật với kích thước (bc´ h); Nếu M > Mc Þ trục trung hòa đi qua sườn; Trường hợp moment âm ở gối ta tính với tiết diện hình chữ nhật (b´h); Để đơn giản hóa trong việc tính toán thép cho đồ án này, em xin phép được tính cốt thép dầm với tiết diện hình chữ nhật và hổ trợ bằng phần mếm máy tính; Công thức tính toán cốt thép như sau: Chiều cao làm việc của dầm: ho = h – a; Trong đó: h: chiều cao dầm; a: chiều dày lớp BT bảo vệ dầm; ; a0: phụ thuộc Mac BT và cường độ cốt thép. (Công trình dùng BT#300, thép AII nên A0=0.412); Nếu A £ Ao:: tỷ số của chiều cao vùng nén và chiều cao tính toán của tiết diện; Þ; Nếu A > Ao: thì tăng h hoặc tính theo cốt kép; Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µmin ≤ µ ≤ µmax; m %; µmin = 0.1 %; mmax = = 2.69%; bảng chọn thép cho dầm khung trục A Phần tủ Dầm Vị trí Tổ hơp T.T b (cm) h (cm) M (T.m) Fa (cm²) Fachọn (cm²) Chọn thép µ (%) 44 A44 Gối BAO 20 30 -1.037 1.532 2.26 2Þ12 0.452 Nhịp BAO 20 30 0.991 1.462 2.26 2Þ12 0.452 45 A45 Gối BAO 25 40 -4.864 5.31 6.03 3Þ16 0.689 Nhịp BAO 25 40 2.284 2.44 3.08 2Þ14 0.689 46 A46 Gối BAO 30 70 -32.160 19.845 19.92 2Þ22+2Þ28 1.021 Nhịp BAO 30 70 17.875 10.421 11.4 3Þ22 0.585 47 A47 Gối BAO 25 50 -13.171 11.782 12.57 4Þ20 1.117 Nhịp BAO 25 50 6.099 5.088 6.03 3Þ16 0.536 48 A48 Gối BAO 25 40 -4.736 5.16 6.03 3Þ16 0.689 Nhịp BAO 25 40 1.863 1.948 2.26 2Þ12 0.259 49 A49 Gối BAO 30 70 -32.021 19.748 19.92 2Þ22+2Þ28 1.038 Nhịp BAO 30 70 19.352 11.344 11.4 3Þ22 0.585 50 A50 Gối BAO 25 50 -11.985 10.584 11.4 3Þ22 1.014 Nhịp BAO 25 50 5.387 4.466 5.09 2Þ18 0.452 51 A51 Gối BAO 25 40 -5.199 5.706 6.03 3Þ16 0.689 Nhịp BAO 25 40 1.945 2.036 2.26 2Þ12 0.259 52 A52 Gối BAO 30 70 -33.013 20.448 21.49 2Þ20+4Þ22 1.102 Nhịp BAO 30 70 18.972 11.105 11.19 2Þ20+1Þ25 0.574 53 A53 Gối BAO 25 50 -11.845 10.445 11.4 3Þ22 1.014 Nhịp BAO 25 50 5.495 4.56 5.09 2Þ18 0.452 54 A54 Gối BAO 25 40 -5.582 6.163 6.63 1Þ14+2Þ18 0.758 Nhịp BAO 25 40 1.986 2.08 3.08 2Þ14 0.352 55 A55 Gối BAO 30 70 -33.786 20.999 21.01 2Þ20+3Þ25 1.077 Nhịp BAO 30 70 19.615 11.309 11.4 3Þ22 0.585 56 A56 Gối BAO 25 50 -11.895 10.495 11.4 3Þ22 1.014 Nhịp BAO 25 50 5.464 4.533 5.09 2Þ18 0.452 57 A57 Gối BAO 25 40 -5.852 6.49 6.63 1Þ14+2Þ18 0.758 Nhịp BAO 25 40 2.047 2.145 3.08 2Þ14 0.352 58 A58 Gối BAO 30 70 -34.167 21.272 21.36 4Þ22+1Þ28 1.096 Nhịp BAO 30 70 19.506 11.44 12.32 2Þ28 0.632 59 A59 Gối BAO 25 50 -12.167 10.766 11.19 2Þ20+1Þ25 0.995 Nhịp BAO 25 50 5.613 4.663 5.09 2Þ18 0.452 60 A60 Gối BAO 25 40 -5.970 6.633 7.6 2Þ22 0.869 Nhịp BAO 25 40 2.032 2.129 3.08 2Þ14 0.352 61 A61 Gối BAO 30 70 -34.192 21.29 21.36 4Þ22+1Þ28 1.096 Nhịp BAO 30 70 20.338 11.965 12.57 4Þ20 0.644 62 A62 Gối BAO 25 50 -12.373 10.972 11.19 2Þ20+1Þ25 0.995 Nhịp BAO 25 50 5.622 4.671 5.09 2Þ18 0.452 63 A63 Gối BAO 25 40 -6.083 6.771 7.6 2Þ22 0.869 Nhịp BAO 25 40 2.068 2.168 3.08 2Þ14 0.352 64 A64 Gối BAO 30 70 -34.083 21.212 21.36 4Þ22+1Þ28 1.096 Nhịp BAO 30 70 20.172 11.86 12.57 4Þ20 0.644 65 A65 Gối BAO 25 50 -12.699 11.301 11.4 3Þ22 1.014 Nhịp BAO 25 50 5.811 4.836 5.09 2Þ18 0.452 66 A66 Gối BAO 25 40 -5.806 6.434 6.63 1Þ14+2Þ18 0.758 Nhịp BAO 25 40 2.034 2.131 3.08 2Þ14 0.352 67 A67 Gối BAO 30 70 -33.741 20.967 21.01 2Þ20+3Þ25 1.077 Nhịp BAO 30 70 21.098 12.448 12.57 4Þ20 0.644 68 A68 Gối BAO 25 50 -13.015 11.622 12.57 4Þ20 1.117 Nhịp BAO 25 50 5.846 4.866 5.09 2Þ18 0.452 69 A69 Gối BAO 25 40 -5.028 5.503 6.03 3Þ16 0.689 Nhịp BAO 25 40 2.083 2.184 3.08 2Þ14 0.352 70 A70 Gối BAO 30 70 -33.063 20.484 21.01 2Þ20+3Þ25 1.077 Nhịp BAO 30 70 20.979 12.372 12.57 4Þ20 0.644 71 A71 Gối BAO 25 50 -13.619 12.244 12.57 4Þ20 1.117 Nhịp BAO 25 50 6.061 5.055 6.03 3Þ16 0.536 72 A72 Gối BAO 25 40 -2.545 2.686 3.08 2Þ14 0.352 Nhịp BAO 25 40 1.175 1.217 2.26 2Þ12 0.259 73 A73 Gối BAO 30 70 -17.758 10.349 10.71 2Þ14+3Þ18 0.549 Nhịp BAO 30 70 14.116 8.12 8.17 2Þ14+2Þ18 0.419 74 A74 Gối BAO 25 50 -11.931 10.531 10.71 2Þ14+3Þ18 0.952 Nhịp BAO 25 50 6.077 5.069 5.09 2Þ18 0.452 75 A75 Gối BAO 25 50 -4.53 3.728 4.02 2Þ16 0.357 Nhịp BAO 25 50 4.98 4.114 5.09 2Þ18 0.452 Tính toán dầm dọc tầng sàn điển hình Nhận xét: ta nhận thấy có một số dầm dọc có tích chất gần giống nhau (chịu những tải trọng gần bằng nhau), nên ta chỉ tính toán cho mốt số dầøm dọc tiểu biểu; Cụ thể ta chỉ tính toán: D108; D109; D110; D389; D390 # D391; D392 # D396; D393 # 395; D394; D397; D398 # D399; D408 # D411; D409 # D410; D416; D419 ; D800; Sơ đồ mặt bằng phần tử dầm điển hình (tầng 2) Sơ đồ mặt bằng tiết diện dầm điển hình (tầng 2) bảng chọn thép cho các dầm dọc tầng điển hình (tầng2) Phần tủ Dầm Vị trí Tổ hơp T.T b (cm) h (cm) M (T.m) Fa (cm²) Fachọn (cm²) Chọn thép µ (%) 108 AB4 Gối BAO 30 50 -12.821 11.171 11.4 3Þ22 0.845 Nhịp BAO 30 50 6.249 5.173 6.03 3Þ16 0.447 109 AB3 Gối BAO 30 50 -19.530 18.119 19.01 5Þ22 1.408 Nhịp BAO 30 50 10.184 8.684 9.43 3Þ20 0.698 110 BC3 Gối BAO 30 50 -16.257 14.604 15.2 4Þ22 1._.