Thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng

Trêng ®¹i häc HẢI PHÒNG
Khoa c«ng nghÖ
Bé m«n kÕt cÊu x©y dùng

®å ¸n
ThiÕt kÕ khung bª t«ng cèt thÐp nhµ d©n dông

Số liệu thiết kế:
Số
tầng

L1 (m)

5

2,2

L2 (m) B (m)
7,8

3,3

H1
(m)

H2 (m)

Địa điểm xây
dựng

3,9

3,6

TP.HCM

Số liệu sơ đồ : 2
Số liệu d , khung K4
Yêu cầu : thiết kế khung ngang một trường học tại TP.HCM .

3


Phần I: Tính toán khung
I- Mô tả công trình
Công trình mà chúng tôi thiết kế là trờng học 5 tầng, đợc xây dựng tại thnh
pho HCM. Công trình đợc xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh bởi các tòa
nhà cao tầng. Hệ thống kết cấu của công trình gồm:
1. Hệ thống khung: là hệ thống chịu lực chính của công trình, tiếp nhận tất cả
các tải trọng theo phơng ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng.
2. Hệ thống kết cấu bao che: gồm tờng và cửa, chỉ làm chức năng che chắn
cho phần nội thất bên trong và bên ngoài, không tham gia chịu lực.
3. Hệ thống sàn: phân bố đều ở các tầng, ngoài việc chịu tải trọng bản thân và
hoạt tải sử dụng tác dụng trực tiếp lên nó thì sàn còn đóng vai trò liên kết, truyền
tải trọng ngang và đứng lên hệ khung đảm bảo cho toàn bộ công trình đợc ổn định
và đảm bảo các cấu kiện cùng tham gia chịu lực.
4. Các bộ phận giao thông: cầu thang theo phơng đứng, hành lang theo phơng
ngang.

II- Lựa chọn giải pháp kết cấu
1. Chọn vật liệu sử dụng:

Sử dụng bê tông cấp độ bền B15có :
Rb = 8,5MPa; Rbt = 0,75MPa
Sử dụng thép:
+ Nếu <12 thì dùng thép AI có RS = RSC = 225MPa
+ Nếu 12 thì dùng thép AII có RS = RSC = 280MPa
2. Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn:
Chọn sàn sờn tòan khối, cú bố trí dầm phụ, v có các dầm qua cột
3. Chọn kích thớc chiều dày sàn:
Chọn chiều dày sàn theo công thức của Lê Bá Huế:
kL ng
L
, với = ng
hs =
Ld
37 + 8
a, Với sàn trong phòng:
- Hoạt tải tính toán: ps = pc.n = 200x1,2 = 240 (daN/m2)
- Tĩnh tải tính toán (cha kể trọng lợng bản thân bản sàn BTCT)
Bảng 1 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn:
4


Các lớp vật liệu

Tiêu
chuẩn
(daN/m2)

n

Tính
toán
(daN/m2)

Gạch ceramic dày 8 mm, 0 = 2000 daN/m3
0,008 . 2000 = 16 daN/m2

16

1,1

17,6

Vữa lát dày 15 mm, 0 = 2000 daN/m3
0,015 . 2000 = 30 daN/m2

30

1,3

39

Vữa trát dày 10 mm, 0 = 2000 daN/m3
0,01 . 2000 = 20 daN/m2

20

1,3

26

Cộng

82,6

Do tờng không xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g0 = 82, 6daN / m 2
Tải trọng phân bố trên sàn:
q0 = g0 + ps = 240 + 82, 6 = 322, 6 (daN / m 2 )

Với q 0 < 400 daN / m 2 lấy k = 1
Ô sàn trong phòng có:
L = L2 /2=3,9m
Lng = B =3,3m
=B/L2 =3,3/3,9 =0,846
Chiều dày sàn trong phòng:
hs1 =kx Lng /(37+8) =1x3,3 /(37+8x0,846) =0,075m = 7,5cm
Chọn hs1 = 8(cm)
Nếu kể cả trọng lợng bản thân sàn BTCT thì:
- Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:
g s = g 0 + bt .hs1.n = 82, 6 + 2500 x0, 08 x1,1 = 302, 6( daN / m 2. )

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng:
qs = g s + ps = 302, 6 + 240 = 542, 6( daN / m 2. )

b, Với sàn hành lang:
- Hoạt tải tính toán: Phl = p c .n = 300 x1, 2 = 360daN / m 2
- Tĩnh tải tính toán (cha kể trọng lợng bản thân sàn BTCT )
g 0 = 82, 6daN / m 2

Tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

qhl = g 0 + phl = 82, 6 + 360 = 442, 6(daN / m 2 )
k =

3

qhl
442, 6
=3
= 1, 034
400
400

Ô sàn hành lang có:
Ld = B = 3,3m

Lng = L1 = 2, 2m =

L1 2, 2
=
= 0, 667
B 3,3

Chiều dày sàn hành lang:
hs 2 =

k .Lng
37 + 8.

=

1, 034 x 2, 2
= 0, 054(m) = 5, 4 (cm)
37 + 8 x0, 667

Chọn h s 2 = 8(cm)

5


Nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:
- Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang:
g hl = g 0 + bt .hs 2 .n = 82, 6 + 2500 x 0, 08 x1,1 = 302, 6 (daN / m 2. )

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang:
qhl = g hl + phl = 302, 6 + 360 = 662, 6 (daN / m 2. )

c, Với sàn mái:
- Hoạt tải tính toán: Pm = P c .n = 75 x1,3 = 97,5 (daN / cm 2 )
- Tĩnh tải tính toán (cha kể đến trọng lợng bản thân của sàn BTCT)
Bảng 2 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái:
Các lớp vật liệu

Tiêu chuẩn

n

Tính toán

Vữa lát dày 20mm, 0 = 2000daN / m3
0,02 x 2000 = 40 daN/m2

40

1,3

52

20

1,3

26

Vữa trát dày 10mm, 0 = 2000daN / m3
0,01 x2000 = 20 daN/m

2

Cộng

78

Do không có tờng xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g0 = 78da N / m 2
Tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái:
q = g 0 + pm = 78 + 97,5 = 175,5(daN / m 2 )

Do tải trọng trên mái nhỏ nên chọn chiều dày của ô sàn lớn và ô sàn bé trên mái là:
h s3 = 8(cm)
Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT và coi nh tải trọng mái tôn xà gồ phân
bố đều trên sàn thì:

- Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái:
g m = g 0 + g maiton + bt .hs 3 .n = 78 + 20 x1, 05 + 2500 x0, 08 x1,1 = 319( daN / m 2. )

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái:

qm = g m + pm = 319 + 97,5 = 416, 5( daN / m 2. )

4. Lựa chọn kết cấu mái:
Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tờng thu hồi
5. Lựa chọn kích thớc tiết diện các bộ phận
a, Kích thớc tiết diện dầm:
* Dầm BC (dầm trong phòng )
Nhịp dầm Ld = L2 =7,8m
Hd = Ld/md =709mm
Chọn chiều cao dầm: hd = 0, 7m , bề rộng: bd = 0, 22m
Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao bé hơn hdm = 0, 6m
* Dầm AB (dầm ngoài hành lang )
Nhịp dầm: L = L1 =2,2m khá nhỏ
ta chọn chiều cao dầm h d = 0,3m , bề rộng b d = 0,22m
*Dầm AA
Nhịp dầm: L = 2,5m khá nhỏ
ta chọn chiều cao dầm h d = 0,3m , bề rộng b d = 0,22m
6


* Dầm dọc nhà:
Nhịp dầm L = B =3,3m
Chiều cao dầm: hd =Ld/md =3,3/13 =0.25m
Ta chọn chiều cao dầm h d = 0,3m , bề rộng: b d = 0,22m
b, Kích thớc côt:

Diện tích kích thớc cột đợc xác định theo công thức:
k.N
A=
Rb
*Cột trục B:
- Diện truyền tải của côt trục B:
SB = (

7,8 2, 2
+
) x 3,3 = 16,5m 2
2
2

- Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn:
N1 = qs .S B = 542, 6 x16,5 = 8952,9(daN )

- Lực dọc do tải trọng tờng ngăn dày 220 mm
7,8
+ 3,3).3,9 = 14433,12 (daN ).
2
7,8
N '2 = gt .lt .ht = 514.(
+ 3,3).3, 6 = 13322,9( daN ).
2
N 2 = gt .lt .ht = 514.(

- Lực dọc do tải trọng tờng thu hồi:
N 3 = g t .lt .ht = 296.(

7,8 2, 2
+
).1, 4 = 2072(daN ).
2
2

- Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:
N 4 = qm .Sm = 416,5 x16,5 = 6872, 25(daN )

- Với nhà5 tầng có 4 sàn học và 1 sàn mái thì:

N = ni .N i = (8952,9 + 14433,12) + 4(8952.9 + 13322,9) + 1x(2072 + 6872, 25) = 121433.5(daN )
Để kể đến ảnh hởng của mômen ta chọn k = 1,1
k .N 1,1x121433.5
A=
=
= 1571,5(cm 2 )
Rb
85

Vậy ta chọn kích thớc cột bc x hc = 30 x55cm có As = 1500cm2
* Cột trục C:
Cột trục C có diện chịu tải Sc nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B, để thiên về
an toàn và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kích thớc tiết diện cột trục C (
bc x hc = 30 x55 cm ) bằng với cột trục B.
* Cột trục A:
Diện truyền tải của côt trục A:
SA =

2, 2

x3,3 = 3, 63 m 2
2

- Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn:
N1 = qs .S A = 542, 6 x3, 63 = 1969, 6(daN )

- Lực dọc do tải trọng lan can hành lang dày 110 mm
N 2 = gt .lt .hLC = 296 x3,3x 0,9 = 879,12(daN ).

- Lực dọc do tải trọng tờng thu hồi:
N 3 = g t .lt .ht = 296.

2, 2
.1, 4 = 455,84 (daN ).
2

- Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:
N 4 = qm .S A = 416,5 x3, 63 = 1511,9 ( daN )

7


Với nhà 5 tầng có 4 hành lang và 1 sàn mái thì:

N = ni .N i = 4.(1969, 6 + 879.12) + 1.(455,84 + 1511,9) = 13362, 6(daN )

Do lực dọc bé nên khi kể đến ảnh hởng của mômen ta chọn k = 1,3
A=

k .N 1,3.13362, 6

=
= 204, 4 (cm 2 )
Rb
85

Do A nhỏ nên ta chọn: bc x hc = 22 x 22 cm có As = 484 cm 2
Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thớc tiết diện cột nh sau:
Cột trục B, C có kích thớc: bc x hc = 30 x55 cm cho tầng 1,2.
bc x hc = 30 x 50 cm cho tầng 3, 4
bc x hc = 30 x 45 cm cho tầng 5
bc x hc = 22 x 22 cm cho cả 5 tầng.
Cột trục A có kích thớc:

4

5

3300

3300

6

C

7800

SC

B

A

2200

SB

SA

Hình 4. Diện chịu tải của cột

8


III- Sơ đồ tính toán khung phẳng
1. Sơ đồ hình học
+18.3

D-22X60 D-22X30

D-22X30

D-22X30 D-22X30

D-22X30

+14.7

C-22X22

C-30X45

C-30X45

D-22X70 D-22X30

D-22X30

D-22X30 D-22X30

D-22X30
3600

+11.1

C-22X22

C-30X50

C-30X50

D-22X70 D-22X30

D-22X30

D-22X30 D-22X30

D-22X30
3600

+7.5

C-22X22

C-30X50

C-30X50
D-22X30

D-22X70

D-22X30 D-22X30

D-22X30
3600

C-22X22

C-30x55

C-30x55
D-22X70

3.9

D-22X30 D-22X30

D-22X30
3900

0.60

C-22X22

C-30x55

C-30x55

600 0.00

500

3900

3900

2200

Hình 6. Sơ đồ hình học khung truc 5

2. Sơ đồ kết cấu
Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột), và các thanh ngang
(dầm) với trục của hệ kết cấu đợc tính đến trọng tâm của tiết diện các thanh.
a, nhịp tính toán của dầm:
Nhịp tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột
- Xác định nhịp tính toán dầm BC:
t t h h
0,5 0,5
lBC = L2 + + c c = 7,8 + 0,11 + 0,11

= 7,52 m

2 2 2 2
2
2

( Với trục cột là trục cột tầng 3, 4 )
- Xác định nhịp tính toán của dầm AB:

9


t h
0,5
l AB = L1 + c = 2, 2 0,11 +
= 2,34 m
2 2
2

( Với trục cột là trục cột tầng3, 4).
b, Chiều cao của cột:
Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm, do dầm khung
thay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục hành lang (dầm có
tiết diện nhỏ hơn)
- Xác định chiều cao của cột tầng 1:
Lựa chọn chiều cao chôn móng từ mặt đất tự nhiên trở xuống (cốt -0,6 m) với
h m = 500mm = 0,5 m
ht1 = H t + Z + hm

hd
0,3
= 3,9 + 0, 6 + 0,5

= 4,85( m)
2
2

( Với Z = 0, 6 m )
- Xác định chiều cao cột tầng 2,3,4,5:
h t 2 = h t 3 = h t 4 = h t 5 = 3,6 m
Ta có sơ đồ kết cấu

3600 3600 3600 3600

D-22X60

C-30X45

C-30X45
D-22X70

C-30X50

C-22X22
D-22X30

C-30X50
D-22X70

C-22X22
D-22X30

C-30X50

C-30X50

D-22X70
C-30x55

C-22X22
D-22X30
C-22X22

C-30x55
D-22X70

4850

D-22X30

C-30x55

D-22X30

C-30x55

7520

C-22X22

2340

so d? k?t c?u khung ngang

10


IV- Xác định tải trọng đơn vị
1.Tĩnh tải đơn vị
- Tĩnh tải sàn phòng học: gs = 302,6 (daN/m2)
- Tĩnh tải sàn hành lang: ghl = 302,6 (daN/m2)
- Tĩnh tải sàn mái: gm = 319 (daN/m2) (phần sênô có gsn = gm = 319 (daN/m2))
- Tờng xây 220: gt2 = 514 (daN/m2)
- Tờng xây 110: gt2 = 296 (daN/m2)
2. Hoạt tải đơn vị
- Hoạt tải sàn phòng học: ps = 240 (daN/m2)
- Hoạt tải sàn hành lang: phl = 360 (daN/m2)
- Hoạt tải sàn mái và sênô: pm = 97,5 (daN/m2)
3. Hệ số quy đổi tải trọng:
a, Với ô sàn lớn, kích thớc 3,3 x 3,9 (m)
Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình thang. Để quy đổi sang
dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta cần xác định hệ số chuyển đổi k.
B

3,3

k = 1 2 2 + 3 với = 2 L = 2 x3,9 = 0, 423 k = 0, 718 .
2
b, Với ô sàn hành lang, kích thớc 2,2 x 3,3 (m)
Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác. Để quy đổi
5
sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số k = = 0,625 .
8

V- Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung
Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm cột sẽ do chơng trình tính toán kết cấu
tự tính.
1. Xác định tĩnh tải tầng 2, 3, 4,5
Hình 8. Sơ đồ phân tĩnh tảI sàn tầng 2,3,4,5

TT

Bảng 3. Tính tĩnh tải tầng 2, 3, 4,5
tĩnh tãi phân bố dan/m
Loại tải trọng và cách tính

Kết quả
11


g1

g2

1490,6
Do trng lng tng xõy trờn dm cao :3,6 -0,7 =2,9m
Gt2 = 514 x 2,9
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với tung độ
lớn nhất:
ght = 302,6 x (3,3 - 0,22) =932,01
669,18
Đổi ra phân bố đều với k = 0,718:
932,01 x 0,718
2159,78

Tổng :
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với tung
độ lớn nhất:
ggg = 302,6 x (2,2 - 0,22) =599,15
Đổi ra tải phân bố đều với k = 0,625:
599,15 x 0,625
374,47
Tổng :
374,47
tĩnh tãi tập trung dan

TT

Loại tải trọng và cách tính
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng tờng xây trên dầm dọc cao 3,6 - 0,3 = 3,3m với
Gc hệ số giảm lỗ cửa 0,7:
514 x 3,3 x 3,3 x 0,7
Do trọng lợng sàn truyền vào
302,6x(3,3 - 0,22) x (3,3 - 0,22)/4
Tổng :

GB

Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng tờng xây trên dầm dọc cao 3,6 - 0,3 = 3,3m với
hệ số giảm lỗ cửa 0,7:
514 x 3,3 x 3,3 x 0,7

Do trọng lợng sàn truyền vào
302,6x(3,3 - 0,22) x (3,3 - 0,22)/4
Do trọng lợng sàn hành lang truyền vào:
302,6 x [(3,3 - 0,22) + (3,3 - 2,2)] x (2,2 - 0,22)/4

GA

Tổng :
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng sàn hành lang truyền vào:
302,6 x [(3,3 - 0,22) + (3,3 - 2,2)] x (2,2 - 0,22)/4
Do lan can xây tờng 110 cao 900mm truyền vào
296 x 0,9 x 3,3
Tổng :

GB Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng sàn truyền vào từ 2 bên :
302,6x(3,3 - 0,22) x (3,3 - 0,22)/2
Tổng :

Kết quả
598,95
3918,2
717,65
5234,8

598,95
3918,2

717,65
626,11
5860,91
598,95
626,11
879,12
2104,2

598,95
1435,3
2034,24

2. Tĩnh tải tầng mái
12


Để tính toán tải trọng tĩnh tải phân bố đều trên mái, trớc hết ta phải xác định
kích thớc của tờng thu hồi xây trên mái
Dựa vào mặt cắt kiến trúc, ta có diện tích thu hồi xây trên nhịp BC là:
St1 = 24,99 (m 2 )

Nh vậy nếu coi tải trọng tờng phân bố đều trên nhịp BC thì tờng có độ cao trung
bình là:
ht1 =

St1
14,59
=
= 1, 43(m)
L 10 + 0, 22

Tính toán tơng tự cho nhịp dầm AB, trong đoạn này tờng có chiều cao trung bình
bằng :
ht 2 =

C

St 2 2, 41
=
= 1, 095(m)
L1
2, 2

B

L2 = 7800
3900

5
B = 3300

A L = 2200
1

3900

g = 319

g = 319

4
B = 3300
220

220
g = 319
3
Gm
C

gm
1

G'Bm

gm
1

m

m

GB m GA
g2

Hình 9. Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng mái

13

Bảng 4. Tính tĩnh tải tầng mái
TĩNH TảI PHÂN Bố TRÊN MáI - daN/m
TT

Loại tải trọng và cách tính
Do trọng lợng tờng thu hồi 110 mm cao trung bình 1, 43m :
g1m = 296 x1, 43

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với tung
g1m
độ lớn nhất :
(daN/m)
g ht = 319 x(3,3 0, 22) = 982,52
Đổi ra phân bố đều với k = 0, 718
982,52 x0, 718

Tổng :
Do trọng lợng tờng thu hồi 110 cao trung bình 1, 095m :
g 2m = 296 x 1, 095

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với
g 2m
tung độ lớn nhất :
(daN/m)
gtg = 319 x (2, 2 0, 22) = 631, 62
Đổi ra phân bố đều với k = 0,625
631,62 x 0,625
Tổng :

Kết quả

423,28

705,45
1128,73
324,12

394,76
718,88

tĩnh tải tập trung trên mái
TT

GC m
(daN)

GB
(daN)
m

GAm

Loại tải trọng và cách tính
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng ô sàn lớn truyền vào:
319 x (3,3 - 0,22 ) x (3,3 - 0,22)/4
Do trọng lợng sênô nhịp 0,71:
319 x 0,71 x 3,3
Tờng sênô cao 0,5m, bang gach 110
296x0,5x3,3

Tổng :
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng ô sàn lớn truyền vào:
319 x (3,3 - 0,22 ) x (3,3 - 0,22)/4
Do trọng lợng ô sàn nhỏ truyền vào:
319 x [ (3,3 - 0,22) + (3,3 - 2,2)] x (2,2 - 0,22)/4
Tổng :
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng ô sàn nhỏ truyền vào:
319 x [ (3,3 - 0,22) + (3,3 2,2)] x (2,2 - 0,22)/4
Do trọng lợng sênô nhịp 0,71:

Kết quả
598,95
756,54
747,42
488,4
2591,31

598,95
756,54
660,04
2015,53

598,95
660,04
14

G B

319 x 0,71 x 3,3
Tờng sênô cao 0,5m bang gach110
296x0,5x3,3
Tổng :
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
2500 x 1,1 x 0,22 x 0,3 x 3,3
Do trọng lợng sàn truyền vào
319 x (3,3 - 0,22 ) x (3,3 - 0,22)/4
Tng :

747,42
488,4
2494,81
598,95
756,54
1355,49

3600

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

2775,86

2475,6 2296,1 2596,4
1233,6 567,2

5792,1

2306,4
2381,96486,1
355,5

3600

664,8
5792,1

2306,4
2381,96486,1
355,5

3600

664,8
5792,1

2306,4
2381,96486,1
355,5

4850

664,8

7370

2165

Hình 10. Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

15


VI- Xác định hoạt tải tác dụng vào khung
1. Trờng hợp hoạt tải 1
C

B

L2 = 7800
3900

5
B = 3300

3900

A L = 2200
1

P = 240

4
B = 3300
220

220

P = 240
3

220
PCI

phtI

P'BI

phtI

PBI

Hình 11. Sơ đồ phân hoạt tải 1 - Tầng 2 hoặc 4
Bảng 5. Tính hoạt tải tầng 1 - Tầng 2, 4
Hoạt tải 1- tầng 2, 4
Sàn

Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với
P1I trung độ lớn nhất:
(daN/m)
240 x 3,3
Đổi ra phân số đều với k = 0,718
792 x 0,718
PCI =PBI
Do tải trọng sàn truyền vào
(daN)
240 x 3,3 x 3.3/4

PBI
Do tải trọng sàn truyền vào
(daN)
240 . 3,3 . 3.3/2

Kết quả
792
568,66
653,4
1306,8

16


B = 3300

C
3900

5

B

L 2 = 7800

A L = 2200
1

3900

B = 3300

P = 360

4

220
P = 360

3

220

220

PA I

PBI
p

I
2

Hình 12. Sơ đồ phân hoạt tải 1 - Tầng 3,5
Bảng 6. Tính hoạt tải 1 - tầng 3,5
Hoạt tải 1 - tầng 3,5
Sàn
Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m)
I
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với

p2
(daN/m) trung độ lớn nhất:
360 . 2,2
Đổi ra phân số đều với k = 0,625
792 . 0,625
PAI =PBI Do tải trọng sàn truyền vào
(daN)
360 . [3,3 + (3,3-2,2)] x 2,2/4

Kết quả
792
495
871,2

17


C

3900

B = 3300

5

L2 = 7800

B

3900

p = 97,5

A L1 = 2200

p = 97,5
Sờ nụ

B = 3300

4

220

3
mI
PCS

220

P = 97,5
PBmI PA mI
pmI
2

Hình 16. Sơ đồ phân hoạt tải 1 - Tầng mái
Bảng 10. Tính hoạt tải 1 - Tầng mái
Hoạt tải 1- tầng mái
Sàn
P2mI

(daN/m)

Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m)
p2mI (daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với
trung độ lớn nhất:
97,5 x 2,2
Đổi ra phân số đều với k = 0,625
214,5 x 0,625

truyền vào
PAmI=PBmI Do tải trọng sàn
97,5.[3,3
+ (3,3 2,2)]x 2,2/4
(daN)
Do tải trọng sênô truyền vào:
PmIC,S
97,5 . 0,71.3,3

Kết quả

214,5
134,06
235,95
228,44

18


2. Trờng hợp hoạt tải 2

C

L2 = 7800

B

A L1= 2200

5
B = 3300

P = 360

4
B = 3300
220
P = 360

220
3

220
PAII

PBII
p

II
2

Hình 14. Sơ đồ phân hoạt tải 2 - Tầng 2, 4
Bảng 8. Tính hoạt tải 2 - Tầng 2,4
Hoạt tải 2 - tầng 2,4
Sàn
Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với
P2II
trung độ lớn nhất:
(daN/m)
360 x 2,2
Đổi ra phân số đều với k = 0,625
792 x 0,625
II
II
PA =PB
Do tải trọng sàn truyền vào
(daN)
360.[3,3 + (3,3 - 2,2)]x 2,2/4

Kết quả
792
495
871,2

19


C

B

L2 = 7800
3900

A L1

3900

B = 3300

5
P = 240

B = 3300

4
220

3
PCII

pIII

220

P = 240

p'BII

pIII

PBII

Hình 15. Sơ đồ phân hoạt tải 2 - Tầng 3,5
Bảng 9.Tính hoạt tải 2 - Tầng 3,5
Hoạt tải 2 - tầng 3,5
Sàn
Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m)
II
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với
p1
(daN/m) trung độ lớn nhất:
240 . 3,3
Đổi ra phân số đều với k = 0,65
792 .x0,718
PCII=PBII Do tải trọng sàn truyền vào
(daN)
240 x 3,3 x 3,3/4
PBII
(daN)

Do tải trọng sàn truyền vào
240 x 3,3 x 3,3/2

Kết quả
792
568,66
653,4
1306,8

20


C

B

L2 = 7500

A L1 = 2100

B = 3600

4

p = 97,5

P = 97,5

Sờ nụ

B = 3600

3

220

2
PCmII

pImII

220

P = 97,5

P'BmII

pImII

PBmII PASmII

Hình 13. Sơ đồ phân hoạt tải 2 - Tầng mái
Bảng 7. Tính hoạt tải2 - Tầng mái
Hoạt tải 2- tầng mái
Sàn
P1mII
(daN/m)
PCmII=PBmII
(daN/m)
PBmII
PmIIA,S

Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang có tung độ
lớn nhất:
97,5 . 3,6
Đổi ra phân bố đều với k = 0,65
351. 0,65
Do tải trọng sàn truyền vào:

97,5 . 3,6 . 3,6/4
Do tải trọng sàn truyền vào:
97,5 . 3,6 . 3,6/2
Do tải trọng sênô truyền vào:
97,5 . 0,71 . 3,6

Kết quả
351
228,15
315,9
631,8
249,21

21


3600

127,9

777,6
1555,2
561,6

963,9

963,9
472,5

777,6

777,6
1555,2
561,6

4850

3600

3600

777,6

261,05

261,05

249,21

7370
315,9

2165
315,9

631,8

249,21

963,9

963,9
472,5

777,6

1555,2
561,6

3600

3600

3600

288,15

777,6

963,9

963,9

4850

472,5

7370

2165

22


VII- Xác định tải trọng gió
Công trình xây dựng tại Hà Nội, thuộc vùng gió II-B, có áp lực gió đơn vị: W 0 = 83
daN/m2. Công trình đợc xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có địa
hình dạng C.
Công trình cao dới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió. Tải
trọng truyền lên khung sẽ đợc tính theo công thức
Gió đẩy: qđ = W0.n.ki.Cđ.B
Gió hút: qh = W0.n.ki.Ch.B
Bảng11. Tính toán tải trọng gió

1

H
tầng
(m)
3,9

2
3
4

3,6
3,6
3,6

Tầng

Z
(m)

N

qđ
qh
(daN/m) (daN/m)

B(m)

Cđ

Ch

0.5015 1,2

3,6

0,8

-0,6

143,85

-107,9

7,5
0.6
1,2

11,1 0.6776 1,2
14,7 0.7352 1,2

3,6
3,6
3,6

0,8
0,8
0,8

-0,6
-0,6
-0,6

172,1
194,4
210,9

-129,1
-145,8
-158,2

3,9

k

Với qđ - áp lực gió đẩy tác dụng lên khung (daN/m)
qh - áp lực gió hút tác dụng lên khung (daN/m)
Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung đặt ở đầu cột Sđ, Sh với k = 0,79.

Tỷ số h1/L = 14,7/(7,5+2,1) = 1,53. Tra theo TCVN 2737 - 1995 có C e1 = -0.45;
Ce2 = - 0,66
Trị số S đợc tính theo công thức:
S = nkW0B C i h i = 1,2.0,79.83.3,6. C i h i = 283,3 C i h i
+ Phía gió đẩy:
Sđ = 283,3.(0,8.0,5 - 0,45.3,2) = -294,6 (daN)
+ Phía gió hút:
Sh = 283,3.(-0,6.0,5 - 0,66.3,2) = -700,3 (daN)

23


3600

4

3600

3

3600

2

4850

16

1

20
8

15

19
7

11

14

18
6

13

VIII- X¸c ®Þnh néi lùc

12

10
17

5

24 9


Sử dụng chơng trình tính toán kết cấu

Sap 2000 để tính toán nội lực cho khung với sơ đồ phần tử dầm và cột nh hình 21
Khi khai báo tải trọng trong chơng trình tính toán kết cấu, với trờng hợp tĩnh
tải, phải kể đến trọng lợng bản thân của kết cấu (cột, dầm khung) với hệ số vợt tải n
= 1,1.
Ta có các số liệu đầu vào (Input) và đầu ra (Output) của chơng trình tính.

Hình 21.Sơ đồ phần tử dầm,
cột của khung

IX- tổ hợp nội lực
Các bảng tổ hợp nội lực cho dầm và cột đựơc trình bày nh trong bảng 12 và
bảng 13.
+ Với một phần tử dầm ta tiến hành tổ hợp nội lực cho ba tiết diện (hai tiết
diện đầu dầm và một tiết diện giữa dầm).
+ Với cột: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho hai tiết diện (một tiết diện chân cột
và một tiết diện đỉnh cột).

25


X- Tính toán cốt thép dầm
1. Tính toán cốt thép dọc cho các dầm:
Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, có:
R b = 11,5 Mpa; R bt = 0,90 Mpa
Sử dụng thép dọc nhóm AII có:
R s = R sc = 280 Mpa tra bảng ta có: R = 0,623; R = 0,429
a. Tính toán cốt thép dọc cho tầng 2, nhịp BC, phần tử 13 (b x h = 25x 70
Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm:
- Gối B:
MB = 180,38(kN.m).

- Gối C:
MC = 171,87(kN.m).
- Nhịp BC:
MBC = 160,76(kN.m).
(Hình vẽ).
Do 2 gối có mômen gần bằng nhau nên ta lấy giá trị mômen lớn hơn để tính
thép chung cho cả 2:
Tính cốt thép cho gối B và C (mômen âm):
Tính theo tiết diện chữ nhật b x h = 25 x 70 cm:
M=180,38 kN.m
Giả thiết: a = 4(cm) h0 = 70 4 = 66 (cm)
m =

M
180,38
=
= 0,144
2
Rb .b.h0 115.25.66 2

- Có m < R = 0,429
=
As =

1 + 1 2. m
2

= 0,922

M

180,38.10 4
=
= 10,59(cm 2 )
R s . .h0 2800.0,922.66

Kiểm tra hàm lợng cốt thép:
à=

As
10,59
=
= 0,64% > à min
b.h0 25 x66

Tính cốt thép cho nhịp BC (mômen dơng)
Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén với h f = 8 (cm).
Giả thiết: a = 4(cm) h0 = 70 4 = 66 (cm)
Giá trị độ vơn của cánh SC đợc lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:
+ Một nửa khoảng cách thông thủy của các sờn dọc
,

0,5 (3,6 0,22) = 1,69 (m)
7.37
= 1,23 (m)
+ 1/6 nhip câu kiên:
6
Sc = 1,23 (m)
Tinh b ,f = b + 2.S c = 0,25 + 2.1,23 = 2.7 (m) = 270 (cm)

Xac đinh:

h ,f

8
) = 115.270.8.(66 ) = 15438827 (daN .cm) = 1543,9 (kN .m)
2
2
= 160,76(kN .m) < 1543,9 (kN .m) trục trung hòa đi qua cánh.

M f = Rb .b .h .(h0
,
f

,
f

Co M Max
Tính với tiết diện chữ nhật b ,f x h = 270 x 70 (cm)
m =

M
160,76.10 4
=
= 0,0118
Rb .b ,f .h02 115.27.66 2

26


Co m < R = 0,429 = 1 + 1 2. m = 0,994
2

M
160,76.10 4
=
= 8,75 (cm 2 )
As =
R s . .h0 2800.0,994.66
As
8,75
=
.100% = 0,53% > à min
à=
b.h0 25 x66

b. Tính toán cốt thép cho dầm tầng 2, nhịp AB, phần tử 17 (b x h = 22x30)
- Gối B:
MB =-32.64 (kN.m).
- Gối A: MA = -17.22 (kN.m).
- Mômen dơng lơn nhât : M = 11,87 (kN.m)
(Hinh ve)
Tính thép cho gối B (mômen âm):
Tính theo tiết diện chữ nhật: b x h = 22 x 30 (cm)
- Giả thiết: a = 4(cm) h 0 = 30 4 = 26( cm)
Tại gối B : M=32,64(kN.m)
m =

M
32, 64
=
= 0,191
2

Rb .b.h0 115.22.26 2

Có m < R = 0,429

1 + 1 2. m
= 0,893
2
M
32, 64.104
As =
=
= 5, 02 (cm2 )
Rs . .h0 2800.0,893.26
=

Kiểm tra hàm lợng cốt thép:
à=

As
5, 02
=
= 0,878% > àmin
b.h0 22 x 26

Tính cốt thép cho gối A (mômen âm):
Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh=22x30 (cm)
Giả thiết: a = 4 ( cm) h 0 = 30 4 = 26 ( cm)
Tai gôi A: M=17,22 (kN.m)
m =

M
17, 22
=
= 0,101
2
Rb .b.h0 115.22.26 2

Có m < R = 0,429

1 + 1 2. m
= 0,947
2
M
17, 22.104
As =
=
= 2, 498(cm2 )
Rs . .h0 2800.0,947.26
=

Kiểm tra hàm lợng cốt thép:
à=

As 2, 498
=
= 0, 437% > à min
b.h0 22 x 26

Tính cốt thép cho nhịp AB, mômen dơng M=11,87 (kN.m):
Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén:

Giá trị độ vơn của cánh SC đợc lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:
+ Một nửa khoảng cách thông thủy của các sờn dọc
27