thiết kế nhà 5 tầng cao 20,5m( ký túc xá trường C.Đ.X.D- Tuy Hòa ), chương 3 doc

Chng 3: tính toán khung k4 - trục 6
==== &&& ====
i. phân tích giải pháp kết cấu.
- Việc tính toán khung bê tông cốt thép bao gồm : xác định đ-ợc quan
niệm tính toán khung, tính toán tải trọng và lập sơ đồ tính cho các khung
trong hệ kết cấu, tính toán và tổ hợp nội lực, tính toán tiết diện (bê tông, cốt
thép) và bố trí cốt thép.
1. Sơ đồ tính :
- Đối với các công trình khi có giải pháp kết cấu hệ khung chịu lực, để
tính toán đ-ợc đơn giản mà vẫn đảm bảo đ-ợc tính ổn định cho công trình ta
cần phải chọn ra đ-ợc sơ đồ tính là hợp lý nhất.
- Khi chọn sơ đồ tính toán khung cần chọn sao cho phù hợp với sơ đồ
làm việc thực tế, nó phản ánh đ-ợc t-ơng đối đúng tính liên kết.
- Tìm cách đơn giản hóa để giảm nhẹ việc tính toán, việc đơn giản hóa
th-ờng h-ớng vào việc phân chia khung thành các phần riêng lẻ để tính toán.
+ Coi khung làm việc là hệ khung phẳng diện truyền tải theo mặt
phẳng khung, tải trọng truyền vào lấy từ hai phía lân cận.
+ Khi phân phối tải trọng thẳng đứng cho một khung nào đó cho phép
bỏ qua tính liên tục của dầm dọc hoặc dầm ngang.
2. Vật liệu sử dụng:
* Sử dụng bê tông mác 250, đá 1x2, cát vàng, có các chỉ tiêu sau :
+ Trọng l-ơng riêng :

= 2500 Kg/m
3
+ C-ờng độ chịu nén : R
n
= 110 Kg/cm
2
+ C-ờng độ chịu kéo : R
k

= 8,8 Kg/cm
2
+ Mô đuyn đàn hồi : E
b
= 2,4.10
5
Kg/cm
2

*
Với cốt thép :
+ Với loại thép đ-ờng kính < 10 dùng nhóm thép AI có R
a
= 2300
Kg/ cm
2

R
ađ
=1800 Kg/ cm
2
+ Với loại thép đ-ờng kính 10 dùng nhóm thép AII có R
a
= 2800
Kg/ cm
2
.
+ Mô đuyn đàn hồi : E
a
= 2,1.10

6
Kg/ cm
2
ii. sơ bộ xác định kích th-ớc.
1. Chọn kích th-ớc tiết diện dầm khung.
* Xác định chiều cao dầm dựa theo công thức :
+
Lh
d
.
12
1
8
1







; Đối với dầm ngang ;
+
Lh
d
.
20
1
12
1

; Đối với dầm dọc
+ Đối với dầm khung : K
2
Gồm 3 nhịp
- Với nhịp 1: Có L = 1,8 m.
8,1.
12
1
8
1







d
h
= (22,5ữ 15)cm : Chọn h
d
=
35 cm

- Với nhịp 2 : Có L = 6,6 m.
6,6.
12
1
8
1







d
h
= (82,5ữ 55)cm : Chọn h
d
= 60cm
-Với nhịp 3 :Có L = 2,7 m.
7,2.
12
1
8
1

d
h
=(33,75ữ 22,5)cm : Chọn h
d
= 35cm.
Chọn bề rộng chung cho toàn dầm : b
d
= 22cm.
2. Chọn kích th-ớc tiết diện cột.
* Xác định diện tích tiết diện ngang của cột trục B+C: Sơ bộ chọn b =
22cm.
+ Xác định theo cộng thức :

n
ccc
R
N
hbF
.5,12,1.
Trong đó ; F
c
: Diện tích tiết diện ngang của cột
R
n
: C-ờng độ chịu nén của bê tông
N : Lực nén lớn nhất có thể xuất hiện trong cột đ-ợc xác định
nh- sau.
- Diện tích truyền tải của cột lớn nhất.( Cột trụcB,C).
k4

5
6
7
a
b
C
D
- Diện tích truyền tải: S = a.b = 4,65 x 4,2 = 19,53 m
2
- Tải trọng cho 1m
2
lấy 1000 KG/m
2
.
- Tải trọng do sàn truyền vào đầu cột là : N = 19,53 x 1000 x 5tầng =
97,65 tấn
Với N
tt
= N x k , do cột chịu nén lệch tâm lấy k = 1,2.
N
tt
= 97,65 x 1,2 = 117,18 tấn. Ta có :
)(1302
90
1000.18,117
2
cmF
c

- Với b = (0,3ữ 0,4).h ; Lấy b = 0,4.h F = 0,4.h.h = 0,4.h

2
= 1302
cm
2
h =
4,0
1302
57,05 cm
- Chọn kích th-ớc cột : + Với tầng 1,2,3 : bxh = (22 x 60)cm
+ Với tầng 4,5 : bxh = (22 x 50)cm.
*Xác định diện tích tiết diện ngang của cột trục D : Sơ bộ chọn b = 22cm.
- Xác định t-ơng tự nh- trên : Chọn sơ bộ b x h =(22 x 30)cm cho cả 5 tầng
trục D.
Chọn sơ bộ b x h =(22 x 22)cm cho cả 5 tầng
trục A.
- Kiểm tra tiết diện cột theo điều kiện ôn định:
30
bgh

- Giả thiết khung ngàm vào móng ở độ sâu 1,4m.
- Kiểm tra với cột tầng 1 có độ cao l = 3,9+1,4 = 5,3 m
l
o
=
.
l

= 0,7.5,3 = 3,71 (m)
Độ mảnh

của cột:

= l
o
/b = 3,71/ 0,22 = 16,86 < 30
bgh

Vậy tiết diện cột F
b
= (22x60) (cm) thoả mãn điều kiện ổn định

iii. xác định tải trọng tác dụng lên khung :
- Tải trọng từ sàn truyền vào dầm xác định gần đúng theo diện truyền
tải dựa trên mặt bằng truyền tải sàn .
- Tải trọng từ sàn truyền vào gồm tĩnh tải và hoạt tải. Tuỳ theo diện
truyền tải mà tải trọng truyền vào khung sẽ ở dạng tải tập trung hay tải phân
bố trên chiều dài.
1.Tải trọng mái:
a/ Tĩnh tải:
* Tải trọng tác dụng đ-ợc lập thành bảng sau: ( Sê nô rộng 0,85 m )
Cấu kiện
Cấu tạo
Tải
trọng
tiêu
chuẩn
g
tc
(kG/m

2
)
Hệ
số
v-ợ
t tải
(n)
Tải
trọng
tính
toán
g
tt
(kG/m
2
)
Sê nô
- Lớp vữa láng : = 0,03m, =1600KG/m
3

0,03.1600 = 48
- Bản sàn BTCT:
= 0,1m, = 2500KG/m
3
0,1. 2500 = 250
- Vữa trát trần:
= 0,015m, = 1600
KG/m
3
0,015.1600 = 24

48
250
24
1,3
1,1
1,3
62,4
275
31,2
Cộng 368,6
Thành Sê
nô
- Thành sê nô BTCT dày 0,1m, = 2500
KG/m
3
0,1. 2500 = 250
250 1,1
275
Sàn mái
-Bản sàn BTCT: = 0,1m, = 2500KG/m
3
0,1. 2500 = 250
- Vữa trát trần:
= 0,015m, = 1800
KG/m
3
0,015.1600 =24
- Xà gồ và mái tôn: g
tc
= 30 KG/ m

2
250
24
30
1,1
1,3
1,1
275
31,2
33
Cộng 339,2
b/ Hoạt tải:
- Hoạt tải mái lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995
- Hoạt tải mái :
tc
m
P
= 75 KG/m
2
;n= 1,3
tc
m
P
= 1,3.75 = 97,5 KG/m
2
- Hoạt tải sê nô : Đ-ợc lấy khi n-ớc đọng đầy trên sê nô kích th-ớc
(0,2x0,7)m
tc
n
P

=1000 KG/m
3
;n= 1,3
tt
SN
P
= 1,3.1000.0,2.0,7 = 182 KG/m
2
2.Tải trọng từ sàn truyền vào:
a/ Tĩnh tải:
- Tĩnh tải tác dụng bao gồm tải trọng do các lớp vật liệu của sàn và tải
trọng truyền từ t-ờng vào đ-ợc quy về phân bố trên diện tích.
- Giá trị tải trọng của sàn đ-ợc lấy từ phần tính toán thiết kế sàn với tải
trọng tác dụng lên: + 1m
2
sàn là :
)/(369,8
2
mKGg
tt
S


+ 1m
2
sn wc là :
)/(8,244
2
mKGg
tt

M


b/ Hoạt tải:
- Hoạt tải trên sàn lấy theo TCVN 2737 - 1995
- Hệ số tin cậy xác định theo điều 4.3.3 TCVN 2737 - 1995
+ Giá trị hoạt tải trên sàn đ-ợc xác định trong bảng sau:
Loại phòng
Hoạt tải tiêu
chuẩn
P
tc
(kG/m
2
)
Hệ số
v-ợt tải
(n)
Hoạt tải
tính toán
P
tt
(kG/m
2
)
- Phòng ở 200 1,2 240
- Phòng tắm, vệ sinh 200 1,2 240
- Hàng lang 300 1,2 360
3. Tải trọng tác dụng từ t-ờng truyền xuống:
- Trọng l-ợng t-ờng xây trên dầm (tính đơn giản và thiên về an toàn).

Theo công thức :
g
t
= b
t
. h
t
.

t
.n
Trong đó : - b
t
: Chiều dày t-ờng kể cả lớp trát (lấy b
t
= 0,25cm)
- h
t
: Chiều cao của t-ờng.
-

t
: Trọng l-ợng riêng ;
- n : Hệ số v-ợt tải lấy (n = 1,1).
* Tải trọng từng loại t-ờng đ-ợc lập thành bảng sau:
- Chiều dày t-ờng kể cả lớp trát (
lấy b
t
= 0,25cm)
Số

thứ
tự
Loại t-ờng
g
tc

(KG/m)
Hệ số
vợt tải
(n)
g
tt

(KG/m)
1
-T-ờng gạch 110 trục 6 (từ trục B
ữ C ), = 1800 KG/m
3
cao 3,6 - 0,6 = 3 m ; 0,14.3.1800 = 756
756 1,1 831,6
2
- T-ờng gạch 110 trục 6 (từ trục C
ữ D), = 1800 KG/m
3
cao 3,6 - 0,35 = 3,25 m ; 0,14.3,25.1800 = 819
819 1,1 901
3
- T-ờng dọc 220, thuộc trục B,
= 1800 KG/m
3

cao 3,6 - 0,35 = 3,25 m ; 0,25.3,25.1800 = 1462,5
1462,5
1,1 1608,75
4
- T-ờng dọc 110, thuộc trục C,D,
= 1800 KG/m
3
cao 3,6 - 0,35 = 3,25 m ; 0,14.3,25.1800 = 819
819 1,1 901
5
- Lan can hành lang dày 110, cao 0,8m dọc trụcA,D,

= 1800 KG/m
3
: 0,14.0,8.1800 = 201,6
201,6 1,1 221,76
3. Tải trọng do dầm khung , cột khung.
Số
thứ
tự
Tên cấu
kiện
Tiết diện
b x h(m)
Lớp cấu tạo
g
tc

KG/m
Hệ

số
v-ợt
tải
(n)
g
tt

KG/m
1
Dầm khung
L=2,7m
0,22x0,35
- Bê tông C.T, = 2500 KG/m
3
0,22.0,35.2500 =192,5
192,5
1,1 211,75
- V÷a tr¸t dÇm  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
(2.0,25+0,22).0,015.1600=17,28
17,28
1.3 22,464
L = 1,8m
Céng 234,21
- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3
0,22.0,6.2500 = 330
330 1,1 363

- V÷a tr¸t dÇm  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
(2.0,5+0,22).0,015.1600=29,28
29,28
1,3 38,064
2
DÇm khung
L = 5,7m
0,22x0,6
Céng 401,06
- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3
0,22.0,35.2500 =192,5
192,5
1,1 211,75
- V÷a tr¸t dÇm  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
(2.0,25+0,22).0,015.1600=17,28
17,28
1.3 22,464
3
DÇm däc
D
1
,D
2

D
4
, D
6
0,22x0,35
0,22x0,35
Céng 234,21
- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3
0,22.0,30.2500 =165
165 1,1 181,5
- V÷a tr¸t dÇm  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
(2.0,2+0,22).0,015.1600=14,88
14,88
1.3 19,34
4
DÇm WC
D
7
0,22x0,30
Céng 200,84
- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3
0,11.0,30.2500 =82,5
82,5 1,1 90,75
- V÷a tr¸t dÇm  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
(2.0,2+0,11).0,015.1600=12,24
12,24
1.3 15,912
5
DÇm WC
D
8
0,11x0,30
Céng 106,66
- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3
0,22.0,325.2500 =178,75
178,7
1,1 196,62
- V÷a tr¸t cét  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
2.(0,22+0,22).0,015.1600=21,12
21,12 1,3 27,45
6
Cét
H = 3,25 m
0,22x0,22
Céng 224,07
- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3

0,22.0,6.2500 =330
330 1,1 363
- V÷a tr¸t cét  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
2.(0,22+0,6).0,015.1600=39,36
39,36
1,3 51,168
7
Cét
H = 3 m
0,22x0,6
Céng 402,36
- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3
0,22.0,5.2500 =275
275 1,1 302,5
- V÷a tr¸t cét  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
2.(0,22+0,5).0,015.1600= 34,56
34,56
1,3 44,928
8
Cét
H = 3 m
0,22x0,5
347,43

- Bª t«ng C.T,  = 2500 KG/m
3
0,22.0,3.2500 =165
165 1,1 181,5
- V÷a tr¸t cét  = 0,015m

 = 1600 KG/m
3
2.(0,22+0,3).0,015.1600=24,96
24,96
1,3 32,448
9
Cét
H = 3,25 m
0,22x0,3
Céng 213,95