tính toán thiết kế nhà cao tầng ( viện y học các bệnh lâm sàn nhiệt đới ), chương 6 doc

Chng 6:
Tính toán nội lực khung điển hình
Do đặc điểm của đơn nguyên cần tính có chiều dài (20,7m) lớn hơn
chiều rộng (11,9m) (nh-ng do cấu tạo mặt bằng công trình chỉ chịu
lực theo ph-ơng ngang) nên ta chọn hệ kết cấu là hệ khung bê tông
cốt thép toàn khối tính theo sơ đồ khung phẳng làm kết cấu chịu
lực chính cho công trình. Mặt bằng kết cấu tầng điển hình xem bản
vẽ kèm theo.
Sơ đồ tính khung : Chọn khung trục 6 của đơn nguyên hai để tính
vì đây là khung có diện chịu tải lớn, khung có 3 nhịp, b-ớc cột lần
l-ợt là 5,0m, 3,6m, 3,3m. Chiều cao các tầng là 3.9m.
1) Sơ bộ chọn vật liệu, kích th-ớc các cấu kiện :
* Vật liệu chọn bê tông mác M300 có R
n
= 130KG/cm
3
, R
k
=
10 KG/cm
2
Cốt thép chịu lực chính loại AII có R
a
= R
a
,
= 2800 kG/cm
2
Cốt thép đai và thép sàn dùng loại AI có R
a
= R

a
, = 1800
kG/cm
2
* Sơ bộ chọn kích th-ớc cấu kiện
Chọn kích th-ớc cấu kiện
Chọn kích th-ớc cột : Diện tích tiết diện cột sơ bộ chọn : F
=
Rn
N
xK
Trong đó : N- Tổng lực dọc chân cột.
1
6
5
0
3
3
0
0
3
3
0
0
1
6
5
0
1800
36005000

2500
k - Hệ số phục thuộc vào mô men. k = 1,2
1,5
R
n
- C-ờng độ chịu nén của bê tông.
Lực dọc N tính sơ bộ lấy bằng tổng tải trọng trên phần diện tích
chịu tải
Tải truyền vào cột gồm có tải trọng bản thân sàn, hoạt tải sàn, trọng
l-ợng bản thân dầm gác vào cột, tải của t-ờng xây trên dầm. Xem
xà ngang theo hai ph-ơng đều là dầm đơn giản. Diện truyền tải vào
cột ở một tầng.
1. Tải trọng sàn gồm có :
Trọng l-ợng bản thân sàn gồm các lớp nh- sau :
- Gạch lát ceramic dày 20mm, g = T/m
3
, n = 1,1
G
1
= 0,02x2x1,1 = 0,044 (T/m
2
)
- Lớp vữa xi măng dầy 20mm, g =1,8 T/m
3
, n = 1,3
G
2
= 0,02x1,8x1,3 = 0,0468 (T/m
2
)

- Trọng l-ợng sàn : dày 120mm g = 2,5 T/m
2
, n = 1,1.
G
3
= 0,1 x 2,5x1,1 = 0,275 (T/m
2
)
- Trọng l-ợng dầm giao với cột (h=550, b = 220).
N
4
= 9x0,55x0,22x(4,3+3,3)x2,5=18,81T
2. Trọng l-ợng t-ờng trên dầm :
N
5
= 8x0,288x3,5x(3,3+2,5) = 46,77T
Tổng lực dọc tác dụng lên cột :
N = N
1
+ N
2
+ N
3
+ N
4
+ N
5
= 5,62 +
5,98+35,12+18,81+46,77
N = 112,3T

F =
130
10003,112
x
x1,2 = 1225 (cm
2
)
Chọn tiết diện cột nh- sau:
Các cột chữ nhật là 300x550 có F = 1650 cm
2
Chọn kích th-ớc dầm
Kích th-ớc dầm đ-ợc chọn căn cứ vào mô men, Mô men sơ bộ
M
0
đ-ợc lấy với điều kiện coi dầm nh- là dầm đơn giản chịu tác
dụng của tĩnh tải và hoạt tải, lấy giá trị 0,7M
0
để xác định sơ bộ
kích th-ớc dầm,
Đồng thời kích th-ớc dầm còn phải thoả mãn điều kiện độ cứng :
h =







12
1

8
1
l =







12
1
8
1
x500
Xác định tải trọng :
- Tải từ sàn truyền lên dầm theo phân bố hình thang với
q
max
= q x1
1
= 0,752x3,3=2,48 (T/m) Quy đổi t-ơng đ-ơng
sang tải phân bố
q
tđ
= A x q
max
= 0,82x2,48 = 2,02 (T/m)
Trong đó:
A= 1-2

2
+
3
= 0,82 = a/1 = 1,65/5,0 =0,33
- Tải do t-ờng truyền lên dầm : q = 0,506x3,5=1,771 T/m
q=1,77+2,02= 3,79T/mM =q1
2
/8 = 3,79 x5
2
/8 = 11,84Tm
Giả thiết bề rộng dầm : b =22cm, Chiều cao hữu ích của dầm là :
h
0
= 2 x
Rnb
M
.
= 2 x
n
Rb
M
.
.7.0
0
= 2 x
22.110
10.84,11.7.0
5
= 37,01 cm

Chọn: Tiết diện dầm chính là 500x220mm,
Tiết diện dầm phụ là 300x220mm
Chọn chiều dày sàn :
Chiều dày sàn kê bốn cạnh đ-ợc lấy nh- sau : h
b
=
m
D
l
Với bản kê bốn cạnh : m = 40

45 và 1 là cạnh ngắn 1
1
= 330cm;
chọn m = 45 (do bản liên tục)
D= 0,8

1,4; chọn D = 1 h
b
=
45
1
x330x1 = 7,33(cm)
Để thiên về an toàn ta Chọn h
b
=12cm
2) Xác định tải trọng tác dụng lên khung trục 6
a)Tĩnh tải :
Tĩnh tải bao gồm trọng l-ợng bản thân các kết cấu nh- cột,
dầm, sàn và tải trọng do t-ờng, thiết bị đặt trên công trình, Khi xác

định tĩnh tải, ta chỉ cần xác định tải trọng do các lớp sàn và tải
trọng các vách t-ờng, dầm phụ truyền vào các khung phẳng vì khi
giải nội lực bằng ch-ơng trình SAP 2000, tải trọng bản thân của
các phần tử cột và dầm chính sẽ đ-ợc tự động cộng vào khi khai
báo hệ số trọng l-ợng bản thân,
Bảng xác định tải trọng
Tĩnh tải sàn tầng điển hình
Tên
sàn
Các lớp sàn
Trọn
g
l-ợn
g
(T/m
3
)
Chiề
u
dày
(m)
Tải
tiêu
chuẩn
(T/m
2
)
Hệ số
v-ợt
tải

Tải
trọng
tính
toán(T/
m
2
)
Tổng
cộng
(T/m
2
)
Gạch lát ceramic 2,0 0,02
0
0,04 1,1 0,044
Vữa lót 1,8 0,02
0
0,036 1,2 0,0468
Bê tông 2,5 0,10
0
0,25 1,1 0,275
Sàn
các
phòn
g
Vữa trát 1,8 0,01
5
0,027
1,2 0,0351
0,400

9
Gạch chống trơn 2,0 0,02
0
0,04 1,1 0,044Sàn
khu
vệ
sinh
Vữa lót 1,8 0,02
0
0,036
1,2 0,0468
0,444
2
Bê tông 2,5 0,10
0
0,25 1,1 0,275
Vữa trát 1,8 0,01
5
0,027 1,2 0,0351
Thiết bị khác 0,05 1,1 0,055
Mái tôn 0,03 1,1 0,033
Bê tông 2,5 0,10
0
0,250 1,1 0,275
Vữa trát 1,8 0,01
5
0,027 1,2 0,0351
Sàn
mái
Xà gồ thép U100

0,007 1,1 0,0077
0,350
8
Tải trọng t-ờng :
T-ờng 220 : G= 0,22x1,8x1,1 + 2x0,015x1,8x1,3 = 0,506 (T/m
2
)
T-ờng 110 : G = 0,11x1,8x1,1+2x0,015x1,8x1,3 = 0,288 (T/m
2
)
Tải trọng dầm
Dầm 500x220mm :
G = 0,22x0,50x2,5x1,1+2x(2x0,5+0,22)x0,015x1,8x1,3
=0,288 (T/m)
Dầm 300x220mm :
G = 0,22x0,4x2,5x1,1+2x(2x0,4+0,22)x0,015x0,8x1,3
=0,276 (T/m)
b)Hoạt tải :
Bảng hoạt tải phân bố
(theo TCVN 2737 - 1995)
Số
TT
Loại phòng
Tải trọng tiêu
chuẩn (T/m
2
)
Hệ số độ
tin cậy
Tải trọng tính

toán (T/m
2
)
1. Hội tr-ờng 0,4 1,2 0,48
2. Hành lang, cầu thang 0,4 1,2 0,48
3. Phòng vệ sinh 0,2 1,2 0,24
4. Mái tôn không sử dụng 0,03 1,3 0,039
5.
Sàn tầng th-ợng có sửa
chữa
0,07 1,3 0,091
6. Văn phòng 0,2 1,2 0,24