tính toán thiết kế nhà cao tầng ( viện y học các bệnh lâm sàn nhiệt đới ), chương 11 ppt

Chng 11: tổ hợp nội lực
1. Tính nội lực khung trục 6:
Sơ đồ tính khung trục 6 là khung phẳng ngàm tại móng. Trục của
cột lấy theo trục định vị, trục của dầm lấy trùng với trục qua trọng
tâm tiết diện của dầm.
Việc tính toán gần đúng này sẽ làm đơn giản tính toán, gần với
thực tế làm việc theo một ph-ơng của hệ kết cấu, các sai số là thiên
về an toàn.
Các tr-ờng hợp tải trọng tính toán là:
- Tĩnh tải
- Hoạt tải : Hai tr-ờng hợp hoạt tải chất lệch tầng, lệch nhịp.
- Tải trọng gió : + Gió thổi từ bên trái.
+ Gió thổi từ bên phải.
Tính nội lực khung bằng phần mềm SAP 2000 (Version 7.42).
Kết quả nội lực tính toán xem phần phụ lục kèm theo.
2. Tổ hợp nội lực khung trục 6
Sau khi kiểm tra kết quả tính toán ta tiến hành tổ hợp nội lực nhằm
tìm ra nội lực nguy hiểm nhất để thiết kế cấu kiện.
Nội lực đ-ợc tổ hợp theo hai tổ hợp cơ bản :
Tổ hợp cơ bản 1: Gồm tĩnh tải cộng với một tr-ờng hợp hoạt tải,
trong đó hệ số tổ hợp lấy bằng một.
Tổ hợp cơ bản 2: Gồm tĩnh tải cộng với 2 tr-ờng hợp hoạt tải, trong
đó hoạt tải đ-ợc nhân hệ với hệ số 0,9 (vì các tải trọng không xảy
ra cùng lúc với giá trị
Tổ hợp nội lực đầm: cần xét các cặp nội lực sau :
M
MAX
M
MIN
Q
MAX

Q
TƯ
Q
TƯ
M
TƯ
Tổ hợp nội lực cột : cần xét các cặp nội lực sau :
M
MAX
M
MIN
N
MAX
N
TƯ
N
TƯ
M
TƯ
Nội lực cột và dầm đ-ợc tổ hợp và lập thành bảng. (xem bảng tổ
hợp nội lực)
tính toán cấu kiện của khung trục 6
A. Tính thép cột
1. Thép dọc
Đối với cốt thép cột ta chọn các cặp nội lực sau để tính toán : Cặp
nội lực có giá trị lực dọc lớn nhất, cặp nội lực có giá trị mô men lớn
nhất, và cặp có độ lệch tâm lớn nhất.
Nhìn vào bảng tổ hợp nội lực cột ta thấy các cặp nội lực trái dấu
đ-ợc chọn để tính toán cốt thép có gía trị gần bằng nhau nên có thể
dùng bài toán tính cốt thép đối xứng để tính cho tất cả các cặp noọi

lực nguy hiểm sau đó chọn thép với F
a
tính đ-ợc lớn nhất.
Tính thép cột số 2: Tiết diện cột là 50 x 30cm
2
Vật liệu : Chọn lại mác bê tông M250, và tiết diện cột 500 x 300
- Bê tông mác M250 có R
n
= 110kG/cm
2
, R
k
=8.8 kG/cm
2
- Cốt thép chịu lực chính loại AII có R
a
= R
a'
= 2800kG/cm
2
- Cốt thép đai loại AI có R
a
= R
a'
= 1.800 kG/cm
2
Từ bảng tổ hợp ta chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất.
Ký hiệu M (Tm) N (T) e
01
(cm) E

0
= e
01
+ e
0
(m)
1 -12.24 -168.66 10.22 13.22
2 15.94 -121.07 13.17 16.17
3 -15.79 -194.16 8.14 11.14
Vì 2 cặp nội lực trái dấu của cột có giá trị gần bằng nhau nên ta
tính toán cột theo ph-ơng pháp tính cốt thép đối xứng.
+ Tính thép với cặp 1 :
Độ lệch tâm ban đầu : cm
N
M
e
22.10
66
.
168
238.17
01

Độ lệch tâm ngẫu nhiên e'
0
chọn = 2m thoả mãn >

cmh
cm
2
25
1
2
Độ lệch tâm e
0
= 10.3 + 2 = 12.3 cm
Chiều dài tính toán của cột: L
0
= 0.7H = 0.7 x 540 = 378 cm.
Độ mảnh
= 1
0
/h = 378/60 = 6.3 < 8 nên ta bỏ qua ảnh h-ởng của
uốn dọc,
=1
Chiều dày lớp bảo vệ a
0
= 5 cm. Chiều cao làm việc của tiết diện là
h
0
= 50-5 = 50cm
Độ lệch tâm e =
e
0
+0,5.h - a = 1 x 12.3 = 0.5 - 5 = 32.3 cm.

Chiều cao vùng nén
cm
bR
N
x
n
1.51
30110
168660
.




0
.h
0
= 0.58 x 45 = 26.1 cm < x đây là tr-ờng hợp lệch tâm bé.
Ta tính lại x:
e
ogh
= 0,4(0,25.h -
0
.h
0
) = 0.4 x (1.25 x 50 - 26.1) = 14.56 cm
e
0
= 12.3cm > 0,2.h
0

= 0,2.45 = 9 cm. Tính lại x bằng biểu
thức gần đúng
x = 1,8.(e
ogh
- e
0
) +
0
.h
0
= 1.8(14.56 - 12.3) + 26.1
= 30.17 cm
Diện tích cốt thép:
)545.(2800
)17.305.045(17.30301103.32168660
).(
).5,0(
'
0
0







ahR
xhxbReN
FF

a
n
aa
2
05.22 cm
Hàm l-ợng cốt thép :
%26.3%100
4530
05.222
%100
.
'
0






hb
FF
aa

+ Tính thép với cặp 2:
Độ lệch tâm ban đầu :
cm
N
M
e
17.13

07
.
121
94.15
01

Độ lệch tâm ngẫu nhiên e'
0
chọn = 2cm thoả mãn >






cmh
cm
2
25
1
2
Độ lệch tâm : e
0
= e
01
+ e'
0
= 15.17 (cm)
Chiều dài tính toán của cột: L
0

= 0.7H = 0.7 x 540 = 378cm.
Độ mảnh
= 1
0
/h = 378/60 = 6.3 <8 nên ta bỏ qua ảnh h-ởng của
uốn dọc,
=1
Chiều dày lớp bảo vệ a = 5 cm. Chiều cao làm việc của tiết diện là
h
0
= 50 - 5 = 45cm.
Độ lệch tâm e=
e
0
+ 0,5.h - a = 1x15.17 + 0.5x50 - 5 = 35.17cm.
chiều cao vùng nén:
cm
bR
N
x
n
68.36
30110
121070
.




0

.h
0
= 0.58 x45 = 26.1cm < x = 36.68 cm đây là tr-ờng hợp
lệch tâm bé.
Ta tính lại x:
e
0gh
= 0,4(1,25.h -
0
.h
0
) = 0.4x(1.25x50 - 26.1) = 14.56cm
e
0
= 15.17cm > 0,2.h
0
= 02.45 =9cm
Tính lị x bằng biểu thức gần đúng:
x = 1,8.(e
0gh
- e
0
)+
0
.h
0
= 1.8(14.56- 15.17) + 26.1
= 25cm
Diện tích cốt thép :
2

0
0
14
)545.(2800
)255.045(253011017.35121070
)'.(
).5,0.(
'
cm
ahR
xhxbReN
FF
a
n
aa








Hàm l-ợng cốt thép:
%2%100
4530
142
%100
.
'

0






hb
FF
aa

+ Tính thép với cặp 3:
Độ lệc tâm ban đầu :
cm
N
M
e
14.8
16
.
194
79.15
01

Độ lệch tâm ngẫu nhiên e'
0
chọn 25cm thoả mãn >

cmh
cm
2
25
1
2
e
0
= e
01
+ e'
0
= 10.14(cm)
chiều dài tính toán của cột:
L
0
=0.7H=0.7x540 = 378cm.
Độ mảnh
= 1
0
/h = 378/60 = 6.3 < 8 nên ta bỏ qua ảnh h-ởng của
uốn dọc,
= 1.
Chiều dày lớp bảo vệ a
0
= 5cm. Chiều cao làm việc của tiết diện là
h

0
= 50-5=45cm
Độ lệch tâm e =
e
0
+ 0,5.h - a = 1x10.14 + 0.5x50-5 = 30.14cm.
Chiều cao vùng nén :
cm
bR
N
x
n
8.78
30110
194160
.



a
0
h
0
= 0.58x45 = 26.1cm< x = 78.8cm đây là tr-ờng hợp lệch
tâm bé.
Ta tính lại x:
e
0gh
= 0,4(1,25.h- e
0

) = 0.4x (1.25x50 - 26.1) = 14.56cm
e
0
= 10.14cm > 0.2h
0
= 0.2.45 = 9cm
Tính lại x bằng biểu thức gần đúng:
x = 1,8.(e
0gh
- e
0
) + e
0
= 1.8(14.56 - 10.14) + 26.1
= 34.05cm
Diện tích cốt thép :
2
0
0
18
.
24
)545.(2800
)05.345.045(05.343011014.30194160
)'.(
).5,0.(
'
cm
ahR
xhxbReN

FF
a
n
aa







Hµm l-îng cèt thÐp :
%58.3%100
4530
18.242
%100
.
0




hb
F
a

Qua tÝnh to¸n trªn diÖn tÝch cèt thÐp cÇn thiÕt cña cættôc O lµ
24,18cm
2
Chän 325 vµ 328 cã F

a
= 32,75 cm
2
Hµm l-îng cèt thÐp thùc tÕ lµ :
%85.4%100
4530
75.322
%100
.
0




hb
F
a
