Đồ án thiết kế kết cấu khung nhà 5 tầng

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 thủ đô
Hà Nội. 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 B20 có :
Rb = 11,5MPa; Rbt = 0,9MPa
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, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột
3. Chọn kích thớc chiều dày sàn:
a, Với sàn trong phòng:
- Hoạt tải tính toán: ps = pc.n = 3,5.1,2 = 4,2 (kN/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:
Các lớp vật liệu

Tiêu
chuẩn
(kN/m2)

n

Tính
toán
(kN/m2)

Gạch ceramic dày 10 mm, 0 = 20 kN/m3
0,01*20 = 0,2 kN/m2

0,2

1,1

0,22

Vữa lát dày 30 mm, 0 = 20 kN/m3
0,03 . 20 = 60 kN/m2

0,6

1,3

0,78

Vữa trát dày 20 mm, 0 = 20 kN/m3
0,02 . 20 = 0,4 kN/m2

0,4

1,3

0,52

Cộng

1,6

Do tờng không xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g 0 = 1,6kN / m 2
Chiều dày sàn trong phòng:
hs1 =

D
1,2
*B =
* 3600 = 635( mm)
M
6,8

3


Chọn h s1 = 10 (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 = 1,6 + 25 * 0,1 * 1,1 = 4,35(kN / m 2. )

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng:
q s = g s + p s = 4,35 + 4,2 = 8,55(kN / m 2. )

b, Với sàn hành lang:
- Hoạt tải tính toán: Phl = p c .n = 3,5 *1,2 = 4,2kN / m 2
- Tĩnh tải tính toán (cha kể trọng lợng bản thân sàn BTCT )
g 0 = 1,6 KN / m 2

Chiều dày sàn hành lang:
D
1,2
*B =
* 3600 = 875 ( mm)
m
1,65
Chọn hs 2 = 10(cm)
hs 2 =

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 = 1,6 + 25 * 0,1 * 1,1 = 4,35 (kN / m )

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang:
q hl = g hl + p hl = 4,35 + 4,2 = 8,55 (kN / m 2. )

c, Với sàn mái:
- Hoạt tải tính toán: Pm = P c .n = 0,75 *1,3 = 0,975 (kN / m )
- Tĩnh tải tính toán (cha kể đến trọng lợng bản thân của sàn BTCT).
Do không có tờng xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán:

g 0 = 1,3 * 0,01 * 18 + 1,3 * 0,02 * 18 = 0,702k N / m 2
Tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái:
q = g 0 + p m = 0,702 + 0,975 = 1,677(kN / 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 = 0,702 + 0,30 * 1,1 + 0,08 * 25 * 1,1 = 3,232(kN / m 2. )

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

q m = g m + p m = 3,232 + 0,975 = 4,207(kN / 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 L = L = 6,8m
hd =

ld
6,8
=
= 0,59m
md
11

Chọn chiều cao dầm: h d = 0,6m , bề rộng: b d = 0,22m
Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao bé hơn h d = 0,5m
* Dầm AB (dầm ngoài hành lang )

4


Nhịp dầm: L = L1 = 1,65m , khá nhỏ ta chọn chiều cao dầm h d = 0,3m , bề rộng
b d = 0,22m
* Dầm dọc nhà:
Nhịp dầm L = B = 3,6m
Chiều cao dầm: hd =

ld
3,6
=
= 0,27m
md 13

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:
- Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn:
N 1 = q s . * s = 10,35 * 6,8 / 2 * 3,6 = 127(kN )

- Lực dọc do tải trọng tờng ngăn dày 220 mm

N 2 = g t .l t .ht = 5,14.(

6,8
+ 1,65) * 4,2 = 109 (kN ).
2

- Lực dọc do tải trọng tờng thu hồi:
N 3 = g t .l t .ht = 2,96 * (

6,8 1,65
+
) * 0,6 = 7,5 (kN ).
2
2

- Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:
N 4 = q m .S m = 4,207 * 6.8 / 2 * 4,2 = 60(daN )

- Với nhà 5 tầng có 4 sàn học và 1 sàn mái thì:

N = ni .N i = 4 * (127 + 109) + 1 * (7,5 + 60) = 1011(kN ) Để kể đến ảnh hởng của
mômen ta chọn k = 1,1
k .N 1,1 * 1011
A=
=
= 967 (cm 2 )
Rb
11,5

Vậy ta chọn kích thớc cột bc x hc = 22 x 45cm có As = 967 cm 2 = 999 cm 2

* 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 (
b c x h c = 22 x 45 cm ) bằng với cột trục B.
* Cột trục A:
Diện truyền tải của côt trục A:
SA =

1,65
.3,6 = 2,97 m 2
2

- Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn:
N 1 = q s .S A = 10,35 * 2,97 = 31( kN )

- Lực dọc do tải trọng lan can hành lang dày 110 mm
N 2 = g t .l t .hLC = 2,96 * 3,6 * 0,9 = 9.6(kN ).

- Lực dọc do tải trọng tờng thu hồi:s
N 3 = g t .l t .ht = 2,96 *

1,65
* 0,6 = 1,5(kN ).
2

- Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:
N 4 = q m .S A = 4,207 * 2,97 = 12,5 (kN )

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

N = ni .N i = 4 * (31 + 9,6) + 1 * (1,5 + 12,5) = 176(kN )

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

k .N 1,3 * 176
=
= 198(cm 2 )
Rb
11,5

Do A nhỏ nên ta chọn: bc * hc = 22 * 30cm có As = 660 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 = 22 * 45 cm cho tầng 1,2.
bc x hc = 22 * 35 cm cho tầng 3, 4, 5.
bc x hc = 22 * 30 cm cho cả 5 tầng.
Cột trục A có kích thớc:
2

3

3600

3600

4

C

6800

SC

B
A

1650

SB

SA

Hình 4. Diện chịu tải của cột

6


1. Sơ đồ hình học

III- Sơ đồ tính toán khung phẳng
D-22X30

D-22X50

D-22X60

D-22X60

D-22X60

4200
4200
4200
4200
4200

D-22X30

D-22X30

D-22X30

C-22X30

D-22X30

D-22X30

D-22X30

C-22X30

D-22X30

D-22X30

D-22X30

C-22X30

C-22X45

C-22X45

D-22X30

C-22X30

C-22X40

C-22X40

D-22X30

D-22X30

C-22X40

C-22X40

D-22X30

D-22X30

C-22X40

C-22X40

D-22X30

D-22X30

D-22X60

D-22X30

D-22X30

D-22X30

C-22X30

C-22X45

500

450

C-22X45

6800
C

1650
B

A

Hình 6. Sơ đồ hình học khung trục 3
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:
l BC = L2 +

t t hc hc
0,35 0,35
+
= 6,8 + 0,11 + 0,11

= 6,67 m
2 2 2
2
2
2

( Với trục cột là trục cột tầng 3, 4 và tầng 5)
- Xác định nhịp tính toán của dầm AB: ( hc = 0,30m )
l AB = L1

t hc
0,30
+
= 1,65 0,11 +
= 1,69m
2 2

2

( Với trục cột là trục cột tầng3, 4 và tầng 5).
b, Chiều cao của cột:
7


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 0,45 m) với
h m = 500mm = 0,5 m
ht1 = H t + Z + hm

hd
0,3
= 4,2 + 0,45 + 0,5
= 5 ( m)
2
2

( Với Z = 0,45 m )
- Xác định chiều cao cột tầng 2,3,4,5:
ht 2 = ht 3 = ht 4 = ht 5 = 4,2 m

Ta có sơ đồ kết cấu thể hiện hình 7

4200

D-22X50

C-22X40

C-22X40

4200

D-22X60

C-22X40

4200

C-22X30
D-22X30

C-22X40

D-22X60

C-22X30

D-22X30

C-22X40

C-22X40

D-22X60

4200

D-22X30

C-22X45

C-22X30

D-22X30

C-22X30

C-22X45

D-22X60

C-22X45

D-22X30

C-22X45

5000

C-22X30

6670

1690

Hình 7. Sơ đồ kết cấu khung trục 3

8


IV- Xác định tải trọng đơn vị
1.Tĩnh tải đơn vị
- Tĩnh tải sàn phòng học: gs = 4,35 (kN/m2)
- Tĩnh tải sàn hành lang: ghl = 4,35 (kN/m2)
- Tĩnh tải sàn mái: gm = 4,207 (kN/m2)
- Tờng xây 220: gt2 = 5,14 (kN/m2)
- Tờng xây 110: gt2 = 2,96 (kN/m2)
2. Hoạt tải đơn vị
- Hoạt tải sàn phòng học: ps = 4,2 (kN/m2)
- Hoạt tải sàn hành lang: phl = 4,2 (kN/m2)
- Hoạt tải sàn mái và sênô: pm =0, 975 (kN/m2)
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
B

L2 = 6800

A L = 1650
1

220

C

B = 3600

4

B = 3600

3
220

220

220

2
GC

ght

g2

GB

GA
g4

g3
g1

g5

Hình 8. Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng 2, 3, 4, 5
Tĩnh tải trên các tầng 2, 3, 4, 5 đợc tính trong bảng 3
Bảng 3. Tính tĩnh tải tầng 2, 3, 4, 5
tĩnh tãi phân bố kn/m
TT
Loại tải trọng và cách tính
1
2
3

Do trọng lợng bản dam 22*60
G1 = 25*11*0,22*0,6
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với tung
độ lớn nhất:
G2 = 4,35*(4,2-0,22)
Do ti trng tng xây dy 220 trên dm
H=h-hd=4,2-0,6=3,2
G3=5,14*3,2

Kết quả

3,63
17,3
16,4

9

4

5

TT
1
2
3
4

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với tung
độ lớn nhất:
G4 = 4,35 *(1,65 - 0,22)
Do ti trng dm hnh lang
G5=25*1,1*0,22*0,30

tĩnh tãi tập trung kn
Loại tải trọng và cách tính
GC
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
25 *1,1 * 0,22 * 0,3 * 3,6
Do trọng lợng tờng xây trên dầm dọc cao 4,2 - 0,3 = 3,9m
5,14*3,9*(4,2-0,22)
Do trọng lợng sàn truyền vào
4,35x*(3,6 - 0,22) * (3,6 - 0,22)/4
Do ti trng ct 22*45 tng 1,2
25*1,1*0,22*0,45*4,2
Do ti trng ct 22*40 tng 2,3,4
25*1,1*0,22*0,40*4,2

6,2
1,82

Kết quả
6,5
79,7
12,4
11,4
10,16
110

Tng cng Gc1
109
Gc2,3,4

1
2

GB
Giống nh mục 1,2,3 của GC đã tính ở trên
Do trọng lợng sàn hành lang truyền vào:
4,35 x*[(3,6 - 0,22) + (3,6 - 1,65)] * (1,65 - 0,22)/4
Cộng và làm tròn
Gb1
Gb2,3,4

110
15,2
125
124

10


1
2
3
4

GA
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 * 0,3
25*1,1 * 0,22 * 0,3 * 3,6
Do trọng lợng hành lang truyền vào (đã tính ở trên)
Do lan can xây tờng 110 cao 900mm truyền vào
2,96 * 0,9 * 3,6
Do ti trng ct 22*30
25*1,1*0,22*0,30*4,2
Tng cng
Gc

6,5
15,2
9,59
7,62
38,91

11


2. Tĩnh tải tầng mái

C

A L = 1650
1

Sờ nụ

Sờ nụ

4
B = 3600

B

220

L2 = 6800

220

220

2
GCm

220

B = 3600

3

g3

GBm

GAm

g2
g6
g1
g4

g5

Hình 9. Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng mái
Tĩnh tải tầng mái đợc tính trong bảng 4
Bảng 4. Tính tĩnh tải tầng mái
TĩNH TảI PHÂN Bố TRÊN MáI - kN/m
TT
1
2
3

Loại tải trọng và cách tính
g1m (kN/m)
Do trọng lợng tờng thu hồi 110 mm cao trung bình 1,9m :
g1m = 2,96 * 1,9 * 0,85

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với tung
độ lớn nhất :

Kết quả

4,7
14,2

g 2 = 4,207 * (3,6 0,22)

Do ti trng mái tôn+x g
g=0,30*1,1*3,6

1,2

12


4

Do ti trng dm 22*50
g 4m = 25 * 1,1 * 0,22 * 0,50

5
6

Do ti trng dm 22*30
g 5 = 25 * 1,1 * 0,22 * 0,30

Do ti trng sn bộ truyn vo
g=4,207*(1,65-0,22)

3,0
1,8
6,0

tĩnh tải tập trung trên mái
TT
1
2
3
4

1
2

Loại tải trọng và cách tính
GCm (KN)
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
25 * 1,1 * 0,22 * 0,3 * 3,6
Do trọng lợng ô sàn lớn truyền vào:
4,207 *(3,6 - 0,22 ) * (3,6 - 0,22)/4
Do trọng lợng sênô nhịp 0,6:
4,207 * 0,6 * 3,6
Tờng sênô cao 0,6
3,75*0,6*3,6
Cộng và làm tròn
GBm (KN)
Giống nh mục 1,2 của GCm đã tính ở trên
Do trọng lợng ô sàn nhỏ truyền vào:
4,207 *[ (3,6 - 0,22) + (3,6 - 1,65)] * (1,65 - 0,22)/4
Cộng và làm tròn

1
2
3

GA m
Do trọng lợng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3
25 x*1,1 * 0,22 * 0,3 * 3,6
Do trọng lợng ô sàn nhỏ truyền vào (đã tính ở trên)
Giống nh mục 3,4 của GCm đã tính ở trên
Cộng và làm tròn

Kết quả
6,53
12
9
8,1
37
18,53
7,84
27
6,53
7,84
17,1
32

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2)

13

37
(kn)

109
(kn)

14,2 (kn/m)

6,0
(kn/m)

3,0 (kn/m)
17,3 (kn/m)

1,8 38,91
(kn/m) (kn)
6,2
(kn/m)

3,63 (kn/m)

1,82
(kn/m) 38,91
(kn)
6,2
(kn/m)

17,3 (kn/m)

16,4
(kn/m)
109
(kn)

3,63 (kn/m)
17,3 (kn/m)

16,4
(kn/m)
110
(kn)
16,4
(kn/m)

32
(kn)
38,91
(kn)

16,4
(kn/m)
109
(kn)

27
(kn)

1,82
(kn/m) 38,91

(kn)
6,2
(kn/m)

125 1,82 38,91
(kn) (kn/m) (kn)
17,3 (kn/m)
6,2
(kn/m)

3,63 (kn/m)

3,63 (kn/m)

1,82
(kn/m)

6670

1690

5000

4200

4200

4200

4200

1,2
(kn/m)

4,7
(kn/m)

Hình 10. Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

14


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

L2 = 6800

A L = 1650
1

220

C

B = 3600

4

220

220

2
PCI

220

B = 3600

3

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 KN/m)
p1I (KN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với
trung độ lớn nhất:
Sàn
4,2 * 3,6
tầng
2
hoặc

sàn
tầng
PCI = PBI (KN)
4
Do tải trọng sàn truyền vào
4,2 *3,6 * 3,6/4

Kết quả
15,12

14

15


L2 = 6800

B

A L = 1650
1

220

C
4
B = 3600

p = 4,2

2

220

220

220

B = 3600

3

PBI

I
ptgI PA

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 KN/m)
p2I (KN/m)
tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với
Sàn Do
trung
độ lớn nhất:
tầng
4,2 * 1,65

3
hoặc
sàn
PAI = PBI (KN)
tầng Do tải trọng sàn truyền
vào
5
4,2 * [3,6 + (3,6 - 1,65)] * 1,65/4

Kết quả

7
10

16


B

L2 = 6800

A L = 1650
1

220

C
4

Sờ nụ

Sờ nụ

B = 3600

p = 0,975
p =0,975

220

220
p =0,975

2
PCmI

220

B = 3600

3

phtmI

PBmI

PASmI

Hình 13. Sơ đồ phân hoạt tải 1 - Tầng mái
Bảng 7. Tính hoạt tải 1 - Tầng mái

Hoạt tải 1- tầng mái
Sàn

Loại tải trọng và cách tính (đơn vị KN/m)
p1mI (KN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dạng hình thang có tung độ
lớn nhất:
0,975 * 3,6

Tầng
PCmI = PBmI (KN)
mái Do tải trọng sàn truyền
vào:
0,975*(( 3,6+(3,6-1,65))*1,65/4
PmIA,S
Do tải trọng sênô truyền vào:
0,975 * 0,6 *3,6

Kết quả

3,5
2,2
2,1

17


2. Trờng hợp hoạt tải 2
L2 = 6800

B

A L = 1650
1

220

C
4
B = 3600

p = 4,2

2

220

220

220

B = 3600

3

PBII p II PAII
tg

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
Sàn
tầng
2
hoặc
sàn
tầng
4

Loại tải trọng và cách tính (đơn vị KN/m)
P2II (KN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với
trung độ lớn nhất:
4,20*1,65
PAII = PBII (KN)
Do tải trọng sàn truyền vào
4,20*[3,6 + (3,6 - 1,65)]* 1,65/4

Kết quả

7
10

18


L2 = 6800

B

A L = 1650
1

220

C

B = 3600

4

220

220

2
PCII

220

B = 3600

3

phtII

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 KN/m)
p1II (KN/m)
tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với
Sàn Do
trung
độ lớn nhất:
tầng
4,20 * 3,6
3
hoặc
sàn
PCI = PBI (KN)
tầng Do tải trọng sàn truyền
vào
5
4,2*3,6 *3.6/4

Kết quả

15
14

19


C

220

L2 = 6800

A L = 1650
1

p =0, 975

Sờ nụ

p =0, 975
Sờ nụ

B = 3600

4

B

220

220

2
PCSmII

220

B = 3600

3

PBmII

PAmII

ptgII

Hình 16. Sơ đồ phân hoạt tải 2 - Tầng mái
Bảng 10. Tính hoạt tải 2 - Tầng mái
Hoạt tải 2 - tầng mái
Sàn

Loại tảI trọng và cách tính (đơn vị KN/m)
p2mII (KN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác với
trung độ lớn nhất:
0,975 * 1,65

Kết quả

1,6
Tầng
PAmII = PBmII (KN)
mái Do tải trọng sàn truyền
vào
0,975*[3,6 + (3,6 - 1,65)]* 1,65/4
PmIIC,S

Do tải trọng sênô truyền vào:
0,975 * 0,6*3,6

2,2

2,1

20


2,2 (kn)

2,2 (kn)

2,1(kn)

3,5(kn/m)

14
(kn)

10
(kn)

4200

7
(kn/m)

10

(kn)

14
(kn)
15,12 (kn/m)

5000

14
(kn)

7
(kn/m)

10
(kn)

14
(kn)
15,12 (kn/m)

4200

4200

4200

10
(kn)

6670

1690

H×nh 17. S¬ ®å ho¹t t¶i 1
t¸c dông vµo khung

21


2,6
(kn)

14
(kn)

7
(kn/m)

10
(kn)

14
(kn)
15,12 (kn/m)

10
(kn)

7

(kn/m)

10
(kn)

5000

4200

4200

1,6
(kn/m)

15,12 (kn/m)

10
(kn)

14
(kn)

2,2 (kn)

14
(kn)

4200

4200

2,2(kn)

6670

1690

H×nh 18. S¬ ®å ho¹t t¶i 2
t¸c dông vµo khung

22


VII- Xác định tải trọng gió
Công trình xây dựng tại Hà Nội, thuộc vùng gió III-B, có áp lực gió đơn vị: W 0 =
1,25 KN/m2. Công trình đợc xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có địa
hình dạng B
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
Z
(m)

k

N

B(m)

Cđ

Ch

qđ
(kN/m)

qh
(kN/m)

1

H
tầng
(m)
5,0

5,0

0,98

1,25

3,6

0,8

-0,6

3,5

-2,6

2
3
4
5

4,2
4,2
4,2
4,2

9,2
13,4
17,6
21,8

0,98
1,14
1,14
1,14

1,25
1,25
1,25
1,25

3,6

3,6
3,6
3,6

0,8
0,8
0,8
0,8

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

3,5
4,1
4,1
4,1

-2,6
-3,0
-3,0
-3,0

Tầng

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 = 1,14
Tỷ số h1/L = (4,2*5)/(6,8+1,65) = 2,48. Tra theo TCVN 2737 - 1995 có C e1 =0,84Ce2 = - 0,62

Trị số S đợc tính theo công thức:
S = nkW0B C i h i
+ Phía gió đẩy:
Sđ = 1,2*1,14*1,25*3,6*(0,8*0,6 - 0,84*1,9) = -6,8 (kN)
+ Phía gió hút:
Sh = 1,2*1,14*1,25*3,6*(-0,6*0,6 - 0,62*1,9) = -9,4 (kN)

23


6,8

4,1
(kn/m)

3,0
(kn/m)

3,5
(kn/m)

2,6
(kn/m)

5000

4200

4200

4200

4200

9,4

6670

1690

H×nh 19. S¬ ®å giã tr¸i
t¸c dông vµo khung

24


3,0
(kn/m)

4,1
(kn/m)

2,6
(kn/m)

3,5
(kn/m)

5000

4200

4200

4200

4200

6,8(kn)

6670

1690

H×nh 20. S¬ ®å giã ph¶i
t¸c dông vµo khung

25


VIII- Xác định nội lực
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.
2. Số liệu đầu ra (Output)
Từ số liệu đầu ra của Sap 2000 ta có đợc các giá trị nội lực của các phần tử. Từ
đây ta tiến hành tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và cột

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).

26


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 16 (b x h = 22 x 60).
Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm:
- Gối B:
MB = 329(kN.m).
- Gối C:
MC = 315,8 (kN.m).
- Nhịp BC:
MBC = 154 (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 = 22 x 60 cm:

M=315,8 kN.m
Giả thiết: a = 4(cm) h 0 = 60 4 = 56 (cm)
m =

M
329.10^ 4
=
= 0,41
2
Rb .b.h0 115.22.56 2

- Có m < R = 0,429
=
As =

1 + 1 2. m
2

= 0,71

M
329.10 4
=
= 14,23(cm 2 )
Rs . .h0 2800.0,71.56

Kiểm tra hàm lợng cốt thép:
As
14,23
à=

=
= 1,15% > à min
b.h 0 22x56
Tính cốt thép cho nhịp BC (mômen dơng)
Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén với h f , = 10 ( cm).
Giả thiết: a = 4(cm) h 0 = 60 4 = 56 (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 dầm
0,5 (3,6 0,22) = 1,69(m)
6,67
= 1,11 (m)
+ 1/6 nhip câu kiên:
6

Sc = 1,06 ( m)
Tinh b ,f = b + 2.S c = 0,22 + 2.1,11 = 2,44 (m) = 244 (cm)
Xac đinh:
M f = Rb .b .h .(h0
,
f

,
f

h ,f
2

) = 115.244.10.(56

10

) = 14310600 ( daN .cm)
2
= 1431,06 (kN .m)

Co M Max = 154(kN .m) < 143,06 (kN .m) trục trung hòa đi qua cánh.
Tính với tiết diện chữ nhật b ,f x h = 244 x 60 (cm)
27