Giáo trình Hướng dẫn đồ án môn học Bê tông cốt thép
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.37 MB, 113 trang )
TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG
---------O0O--------
GIÁO TRÌNH
HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MƠN HỌC
BÊ TƠNG CỐT THÉP
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN SÀN PHẲNG BTCT ................................................1
1.1. Vật liệu............................................................................................................1
1.2. Chọn sơ bộ kích thước.....................................................................................1
1.3. Xác định tải trọng sàn......................................................................................1
1.4. Xác định sơ đồ tính .........................................................................................2
1.5. Xác định nội lực ..............................................................................................3
1.6. Tính tốn cốt thép sàn......................................................................................4
1.7. Bố trí cốt thép sàn............................................................................................5
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG BTCT .........................................7
2.1. Vật liệu ...........................................................................................................7
2.2. Phân tích sự làm việc của khung......................................................................7
2.3. Chọn sơ bộ kích thước ....................................................................................8
2.4. Chọn sơ đồ tính ............................................................................................ 11
2.5. Xác định tải trọng tác dụng lên khung .......................................................... 13
2.5.1. Tải trọng đứng ...................................................................................... 13
2.5.2. Tải trọng ngang .................................................................................... 23
2.6. Xác định nội lực ........................................................................................... 24
2.6.1. Nguyên lí chất tải lên khung ................................................................. 24
2.6.2. Tổ hợp nội lực ...................................................................................... 26
2.7. Tính tốn cốt thép khung .............................................................................. 28
2.7.1. Tính tốn cốt thép dầm ......................................................................... 29
2.7.2. Tính tốn cốt thép cột ........................................................................... 34
2.7.3. Kiểm tra lại kích thước dầm, cột........................................................... 38
2.8. Bố trí cốt thép khung .................................................................................... 39
2.8.1. Bố trí cốt thép dầm ............................................................................... 39
2.8.2. Bố trí cốt thép cột ................................................................................. 40
2.8.3. Cấu tạo cốt thép nút khung ................................................................... 41
CHƯƠNG 3: VÍ DỤ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG BÊTƠNG CỐT THÉP 47
3.1. Nội dung đồ án .............................................................................................. 47
3.2. Tính tốn sàn tầng điển hình.......................................................................... 47
3.2.1. Vật liệu................................................................................................. 47
3.2.2. Chọn sơ bộ kích thước.......................................................................... 48
3.2.3. Xác định tải trọng sàn ........................................................................... 48
3.2.4. Xác định sơ đồ tính............................................................................... 49
3.2.5. Xác định nội lực ................................................................................... 50
3.2.6. Tính tốn cốt thép sàn........................................................................... 51
3.2.7. Bố trí cốt thép sàn................................................................................. 52
3.3. Tính tốn khung phẳng trục 2 ........................................................................ 58
3.3.1. Vật liệu................................................................................................. 58
3.3.2. Phân tích sự làm việc khung ................................................................. 58
3.3.3. Chọn sơ bộ kích thước khung trục 2 ..................................................... 58
3.3.4. Xác định sơ đồ tính............................................................................... 62
3.3.5. Xác định tải trọng tác dụng lên khung trục 2......................................... 62
3.3.6. Xác định nội lực khung trục 2............................................................... 71
3.3.7. Tính tốn cốt thép khung trục 2 ............................................................ 76
3.3.8. Bố trí cốt thép khung trục 2 .................................................................. 77
PHỤ LỤC........................................................................................................... 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 111
Chương 1
TÍNH TỐN SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP
1.1. Vật liệu :
Đối với bê tơng: sử dụng bê tơng nặng có cấp độ bền không nhỏ hơn B15.
Đối với cốt thép thường (không căng ): trong lưới buộc của kết cấu bản dùng cốt
thép AI.
1.2. Chọn sơ bộ kích thước .
Chiều dày sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng, có thể sơ bộ xác định
chiều dày sàn theo các cách sau đây :
Sàn 1 phương hb
1
L1
25
8 14cm
Sàn 2 phương: h 1 1 L : Khi dùng bêtông nặng
b
1
45 50
1
1
L1 : Khi dùng bêtông nhẹ
38 42
Dầm phụ :
1
1
hdp L
12 20
Chiều cao tiết diện dầm phụ :
.
1 1
bdp hdp 200mm
2 4
Dầm chính :
1 1
hdc L
8 12
Chiều cao tiết diện dầm chính :
1 1
bdc hdc 200 mm
2 4
Bề rộng tiết diện dầm : b 0 ,3 0 ,5 h 200
1.3. Tải trọng trên sàn
-
Tỉnh tải tính tốn: trọng lượng các lớp cấu tạo sàn như sau:
Hình 1.1: Cấu tạo sàn
1
-
+ Gạch:
g 1 g . g .n1 ( kN / m 2 )
+ Lớp vữa lót:
g 2 vl . vl .n2 ( kN / m 2 )
+ Bản sàn BTCT:
g 3 hb . BTCT .n3 ( kN / m 2 )
+ Lớp vữa trát:
g 4 vt . vt .n4 ( kN / m 2 )
Trọng lượng bản thân sàn:
g s g i ( kN / m 2 )
Trong đó:
; - chiều dày, trọng lượng riêng của vật liệu lớp thứ i.
ni - hệ số vượt tải của lớp sàn thứ i.
g i - trọng lượng bản thân của lớp cấu tạo sàn thứ i ( kN / m 2 )
-
Hoạt tải tính tốn: ps p tc .n p ( kN / m 2 )
p tc - hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn. Mỗi đồ án của sinh viên sẽ có
một giá trị riêng.
n p - hệ số vượt tải.
-
Tổng tải: qs g s ps ( kN / m 2 )
1.4. Sơ đồ tính bản sàn.
Đánh số thứ tự ô bản
Các ô bản được đánh cùng 1 số ơ khi:
-
Kích thước giống nhau.
-
Tải trọng giống nhau.
-
Liên kết chu vi giống nhau
Xác định loại ô bản:
Theo kinh nghiệm có thể xem
-
Khi chiều cao dầm hd > 3hb bản được ngàm lên dầm.
-
Khi chiều cao dầm hd < 3hb bản được tựa lên dầm.
Xét tỷ số cạnh dài và cạnh ngắn
-
l2
2 : thuộc bản kê 4 cạnh, bản làm việc theo hai phương.
l1
l
Khi 2 2 : thuộc bản loại dầm, bản làm việc một phương theo phương
l1
Khi
cạnh ngắn.
2
Bảng 1.1: Sơ đồ tính sàn
Ơ số
L1
L2
Tỷ số l2/l1
Loại ơ bản
1
1,5
1,6
1,07
Bản kê loại số 9
2
1
3,2
3,2
Bản loại dầm 2 đầu ngàm
1.5. Xác định nội lực. ( theo sơ đồ đàn hồi, ô bản đơn)
a.
Sàn 2 phương
Nội lực trong bản đơn :dùng bảng tra lập sẵn cho các ơ bản
l2
1
2
3
4
5
6
l1
7
8
9
10
11
Hình 1.2: sơ đồ tính các ơ sàn 2 phương
Cơng thức xác định mômen trong trường hợp tổng quát cho sàn 2 phương.
-
Mômen dương lớn nhất ở giữa bản :
+ Theo phương ngắn : M1 = mi1.P (kNm/m).
+ Theo phương dài : M2 = mi2.P (kNm /m).
-
Mômen âm lớn nhất ở trên gối :
+ Theo phương ngắn : MI = ki1.P (kNm /m).
+ Theo phương dài : MII = ki2.P (kNm /m).
Trong đó :
P g s ps l1 .l2 là tổng tải trọng trên 1 ô bản.
(gs , ps là tĩnh tải, hoạt tải phân bố đều trên ô bản có kích thước
l1xl2)
i=1,2,…,11 là chỉ số loại bản.
Chỉ số 1,2 – chỉ phương đang xét là phương cạnh ngắn l1 hay
phương cạnh dài l2.
Các hệ số mi1, mi2, ki1, ki2 được tra bảng phụ thuộc tỷ số l2/l1 và
loại bản.
b.
Sàn 1 phương
3
Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn vuông góc với trục dầm tính
bản như dầm, tiết diện (b=1m; hb) gối lên các dầm. Tổng quát ta sẽ có các sơ
đồ tính như sau:
q (kN/m)
q (kN/m)
L1
q (kN/m)
L1
L1
1 2
8ql
1 2
12ql
9 2
128ql
1 2
12ql
1 2
24ql
1 2
8ql
M
kN.m
Hình 1.3: sơ đồ tính các ơ sàn 1 phương
Bảng 1.2 Tóm tắt kết quả tính tốn nội lực
Ơ số
L1
L2
L2
L1
q=qb.1m
P=qb.L1.L2
Hệ số
Mơmen
kN.m
1
-
-
2
X
-
-
-
2
-
-
>2
-
X
L21
24
L12
12
-
1.6.
Tính cốt thép cho bản sàn.
Tiết diện tính tốn : b=1000mm ; h=hb ;
a 15mm hb 100 mm
a 20mm hb 100 mm
ho=h-a.
Tính như cấu kiện chịu uốn :
m
M
2
b Rb bho
tra bảng hoặc tính tốn được ; 1 1 2 m
tính cốt thép As
. b .Rb .b.ho
Rs
kiểm tra hàm lượng
min 0 ,05%
As
. R
.100% max R b b .100%
bho
Rs
Chọn thép :
4
chọn 6 ;8;10 f s 28 ,3;50 ,3;78 ,5 mm 2
khoảng cách tính tốn @ tt
b. f s 1000. f s
Astt
Astt
khoảng cách chọn @ ch @ tt
b
diện tích cốt thép chọn Asch ch 1 . f s .
@
Bảng 1.3 Tóm tắt kết quả tính cốt thép
Tiết diện
M
m
(N.mm)
-
Ast(mm²/m
dài)
-
-
Asc
As
bho
Þ
@
-
-
-
Asch
1.7. Bố trí thép cho bản sàn.
a.
Cốt thép chịu lực (As).
-
Đường kính cốt thép Þ 1/10hb ; nên chọn một loại đường kính, hoặc hai
loại chênh nhau đặt xen kẽ.
-
Khoảng cách cốt thép nhịp 70 @ 200 (với hb 150)
-
Khoảng cách cốt thép gối 100 @ 200 (với hb 150)
b.
Cốt thép cấu tạo.
-
Cốt thép phân bố :
+ Ơ mặt trên của bản : cần đặt thép phân bố đặt vào phía trong và vng
góc với thép chịu mơmen âm M-, tạo thành lưới, để liên kết các thép
chịu M-. Thường đặt 6 a 250 300 .
+ Ơ mặt dưới của bản : cần đặt thép phân bố để chịu mômen dương M+
theo phương cạnh dài của bản (mà trong tính tốn chưa xét đến
q2 0 ). Diện tích cốt thép phân bố 0,15As (khi l2/l1 3) và 0,2As
(khi 2
Cốt thép chịu mômen âm theo cấu taọ :
+ Có những vùng bản có thể chịu mơmen âm M- nhưng trong tính tốn
đã bỏ qua, như tại vị trí bản được chèn cứng vào tường (tính tốn xem
là gối tự do), vùng bản phía trên dầm chính (có mơmen âm theo
phương cạnh dài q2 0 ).
5
+ Đặt những cốt thép trên để tránh cho bản có những vết nứt do các
mơmen đó gây ra, địng thời để tăng độ cứng tổng thể của bản.
+ Diện tích 1/3 As gối tính tốn và 5Þ6 trên 1m dài.
L1/4
L1/4
bd
hb
bd
L1
A
L2
2
L1
A
AsI
As1
AsI
B
L2
1
2
Hình 1.4 Bản sàn một phương
L1/4
L1/4
bd
hb
bd
L1
B
AsII
B
AsI
L2
As2
AsI
As1
A
AsII
1
L2
L1
1
2
Hình 1.5 Bản sàn hai phương
6
Chương 2
TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP
2.1. Vật liệu :
Đối với bê tông: sử dụng bê tông nặng có cấp độ bền khơng nhỏ hơn B15.
Đối với cốt thép thường (không căng ): trong khung buộc của kết cấu dầm cột
dùng cốt thép AI làm cốt đai và cốt dọc cấu tạo;thép AIII và AII làm cốt dọc chịu lực.
2.2. Phân tích sự làm việc của khung
Giả thiết có mặt bằng tầng thứ i của đồ án như sau:
I
A
Cột
Dầm ngang
B
B
II
C
II
1
2
3
4
5
6
I
Dầm dọc
Hình a
A
B
C
1
2
3
4
I-I
II-II
Hình b
Hình c
5
6
Hình 2.1: phân tích sự làm việc khung
a/ Mặt bằng sàn tầng thứ i; b/ Khung ngang;
c/ Khung dọc
Các khung trong cùng một cơng trình liên kết thành khối khung. Đây là cơng
trình thuộc dạng khung chịu lực.
Theo phương ngang: hệ cột và các dầm sàn ngang tạo thành các khung ngang.
Theo phương dọc: hệ cột và các dầm dọc tạo thành các khung dọc.
Như vậy một cơng trình có nhiều khung ngang và khung dọc.
Khi chịu tải các khung ngang và các khung dọc hợp thành hệ không gian cùng
chịu lực gọi là: khung khơng gian.
Để đơn giản hóa khi tính tốn, người ta qui ước như sau:
-
Khi tỉ số L/B 1,5 (công trình có mặt bằng chạy dài) nội lực chủ yếu gây
ra trong khung ngang và độ cứng của khung ngang nhỏ hơn nhiều lần độ
cứng của khung dọc (khung ngang ít nhịp hơn khung dọc), có thể xem gần
đúng: khung dọc “tuyệt đối cứng” . Vì thế cho phép tách riêng từng khung
phẳng để tính nội lực.
7
-
Khi tỉ số L/B < 1,5 , độ cứng khung ngang và khung dọc chênh lệch không
nhiều. Lúc này phải tính nội lực theo khơng gian: khung khơng gian.
Trong phạm vi đồ án mơn học này chỉ u cầu tính khung phẳng cịn khung
khơng gian chưa xét đến ( học sinh khá giỏi có thể tính).
Như đã phân tích ở trên, khung có độ cứng nhỏ thì nguy hiểm hơn khung có
độ cứng lớn. Vậy khung ngang nguy hiểm hơn khung dọc. Nhưng trong số khung
ngang sẽ có một vài khung nguy hiểm nhất, để tìm khung nguy hiểm nhất có thể
dựa vào một số điều kiện như sau: số nhịp của khung, diện truyền tải ( tải đứng, tải
ngang… ...)
2.3. Chọn sơ bộ kích thước .
Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện, tốt nhất là dựa vào kinh nghiệm của
người thiết kế trên cơ sở so sánh kết cấu cần thiết kế với những kết cấu tương tự đã
được xây dựng. các kích thước tiết diện cũng có thể được xác định bằng tính tốn sơ
bộ.
a. Kích thước dầm.
Có thể chọn sơ bộ kích thước theo nhịp L của dầm.
1
.L
m
1 1
b h 200 mm
2 4
h
Bảng 2.1: Tham khảo giá trị m
Hình dáng dầm ngang
Hệ số m ( h
L
) khi dầm
m
Một nhịp
Nhiều nhịp
1. Thẳng
10 – 12
12 – 16
2. Gãy khúc – khơng có thanh căng
12 – 16
12 – 18
16 – 20
16 – 24
3. Cong – khơng có thanh căng
18 – 24
18 – 30
– có thanh căng
30 – 35
30 – 40
– có thanh căng
Hoặc tạm xem dầm ngang thẳng như dầm đơn giản kê lên gối tựa tự do. Tính
tốn mơmen lớn nhất trong dầm đơn giản đó do các tải trọng đặt lên nó ( tải TLBT,
8
sàn và tường nếu có) đặt lên nó gây ra và gọi là M 0 . Lấy mômen trong tiết diện của
dầm là M 0 ,6 0 ,7 M 0 .
Khi đã sơ bộ chọn bề rộng dầm là b thì tính chiều cao làm việc của dầm theo
công thức:
M
b. b .Rb
h0 2.
Căn cứ vào h0 chọn ra chiều cao tiết diện h rồi xem xét tỷ lệ giữa h và b đã phù
hợp chưa. Nếu tỷ lệ đó khơng chấp nhận được thì chọn lại b và tính lại.
Cũng có thể tính h0 theo cơng thức sau với hệ số r chọn trong khoảng
r 2 ,15 2 ,35
h0 r 3 .
b
M
b .Rb
4.h0
r3
b. Kích thước cột
L2
C
Tải trọng truyền xuống một cột bất kỳ theo diện truyền tải từ một tầng.
A
L1
B
S2B
B
1
B
2
3
Hình 2.2: Diện tích truyền tải của cột
Gọi diện tích truyền tải tầng thứ i là: S i L1 L2 .B m 2
2
Trong đó:
L1; L2 – nhịp khung.
B – bước cột.
Trong phạm vi diện truyền tải ,trường hợp tổng qt có các loại tải trọng sau.
-
Tải trọng tính toán sàn: gồm tĩnh tải và hoạt tải là qs (kN/m2).
Gs q s .S i ( kN )
9
-
Trọng lượng bản thân dầm khung và dầm dọc
Gd bd hd hs BTCT .n.Li
-
kN
Trọng lượng tường xây trên dầm (nếu có)
Gt t .H t . t .n.Li
kN
H t H hd
-
Trọng lượng bản thân cột :
Gc bc .hc . BTCT .n.H ( kN )
Trong đó:
t, Ht – chiều dày, chiều cao của mảng tường.
BTCT ;t – trọng lượng của bê tông cốt thép và tường.
H – chiều cao tầng nhà.
n – hệ số vượt tải.
bd ; hd – kích thước tiết diện dầm.
hs – chiều cao bản sàn.
-
Lực dọc tác dụng lên cột tại một tầng bất kỳ là:
N i Gs Gd Gt Gc
n
N Ni
i 1
Trong đó:
n- số tầng trên tiết diện cột đang xét.
-
Thực tế cột cịn chịu mơmen do gió gây ra nên cần tăng lực dọc tính
tốn:
Ac
k .N
b .Rb
Trong đó:
Hệ số k = 1,2 – 1,5 có thể lấy như sau :
+
Cột góc : k = 1,4 – 1,5.
+
Cột biên : k = 1,3 – 1,4.
+
Cột giữa : k = 1,2 – 1,3
10
Từ Ac tìm bcx hc của cột (đối với khung phẳng tiết diện ngang của cột hình
chữ nhật là hợp lí nhất).
Thực tế trong cột có cốt thép chịu nén, do tính sơ bộ nên bỏ qua xét cốt thép
chịu nén.
Nếu cơng trình nhiều tầng có thể từ hai đến ba tầng thay đổi tiết diện cột một lần.
Chú thích
Sau khi đã chọn kích thước dầm- cột, sẽ tiến hành tính tốn nội lực, tính cốt
thép cho từng cấu kiện. Lúc này tiến hành kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn,
dựa vào hàm lượng cốt thép min max .nếu không thỏa phải thay đổi kích
thước tiết diện.
Về nguyên tắc khi tiết diện đã thay đổi thì nội lực cũng thay đổi theo do đó
phải tính lại nội lực. Tuy nhiên nếu sự thay đổi tiết diện cấu kiện khơng lớn lắm thì
có thể khơng cần tính lại nội lực mà chỉ cần tính lại cốt thép (chỉ khi nào momen
quán tính của tiết diện chọn sơ bộ và tiết diện chọn cuối cùng khác nhau q hai
lần thì phải tính lại nội lực theo độ cứng của tiết diện đã chọn)
Kết quả tính tốn có thể tóm tắt như bảng 2.2.
Bảng 2.2: Tóm tắt kết quả tính tốn chọn tiết diện cốt
CỘT ….
Sàn
Gs qs .S i
Dầm
Gd bd hd hs BTCT .n.Li
Tường
Cột
TỔNG Ni -(kN)
Tiết diện cột tầng
…
Tiết diện cột tầng
…
kN
kN
kN
Gt t .H t . t .n.Li
H t H hd
Gc bc .hc . BTCT .n.H
( kN )
N i Gs Gd Gt Gc
n
k . N i
Ac
1
b .Rb
n
k . N i
Ac
1
b .Rb
2.4. Sơ đồ tính
11
Chọn sơ đồ tính là cơng việc hết sức quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến
kết quả tính tốn.
Sơ đồ tính phải phù hợp với sự làm việc thực tế của khung, phản ánh tương
đối đúng các liên kết tại các mắt khung.
Đối với khung toàn khối, sơ đồ tính là trục của dầm và cột, liên kết cột và
móng là liên kết ngàm (hoặc khớp), liên kết cột – dầm vẫn xem là ngàm (nút cứng),
liên kết cột- dàn vì kèo được xem khớp.
Vị trí cột ngàm với móng tại mặt trên của móng.
Đà kiềng thường xem không phải là bộ phận của khung ngang: (thiên về an
toàn), độ cứng của đà kiềng nhỏ hơn độ cứng của dầm sàn, tại vị trí đà kiềng và cột
có chuyển vị ngang, trong một số trường hợp khoảng cách từ đà kiềng đến mặt trên
móng rất nhỏ, nếu xem đà kiềng là dầm khung thì giá trị mơmen tại chân cột nhỏ
khơng an tồn. Tuy nhiên đà kiềng có ảnh hưởng nhất định đối với khung như giảm
chiều dài tính tốn, giảm độ độ mảnh của cột tầng trệt và khắc phục lún không đều,
tăng độ cứng không gian của cơng trình v.v…
Các giả thiết tính tốn.
-
Khi tính tốn khung thường giả thiết chiều sâu đặt móng. Chiều sâu đặt
móng phụ thuộc nhiều yếu tố như loại móng sẽ được thiết kế, sơ đồ địa
chất v.v…(phần này sẽ phân tích kỹ trong móng). Thường gặp giả thiết
chiều sâu đặt móng hcm =1.2 1.5m (khi tính móng sẽ kiểm tra lại).
-
Khung là một kết cấu siêu tĩnh bậc cao, trong một số trường hợp nhằm
mục đích giảm bậc siêu tĩnh có thể đưa ra một số giả thiết để đơn giản hóa
việc tính tốn nhưng khơng gây ảnh hưởng đáng kể đến kết quả. Tuy
nhiên hiện nay thường sử dụng các chương trình tính kết cấu đã lập trình
sẵn nên chỉ chú ý một vài giả thiết đơn giản hóa sau:
-
Nếu trên nhịp dầm có nhiều lực tập trung có thể chuyển sang dạng phân
bố đều.
-
Nếu trên một nhịp dầm có tải tam giác, dạng hình thang hoặc dạng phức
tạp khác có thể chuyển sang dạng phân bố tương đương (nếu thật cần
thiết), nếu tính nội lực được từ các dạng tải đặc biệt thì khơng cần chuyển
sang dạng phân bố đều tương đương
12
-
Việc tính nội lực khung thường được tính theo sơ đồ đàn hồi với việc
dùng độ cứng EJ của tiết diện, thật ra độ cứng của cấu kiện bêtông cốt
thép là B. Tuy nhiên vì tính theo độ cứng B khá phức tạp và hiện nay vẫn
chưa có phương pháp tính nội lực theo B. Vì thế theo qui phạm “Khi chưa
có phương pháp tính kể đến biến dạng dẻo của bêtơng có thể tính tốn kết
cấu siêu tĩnh bằng bêtông cốt thép theo sơ đồ đàn hồi”.
2.5. Xác định tải trọng tác dụng lên khung.
Trước tiên phải xác định được diện truyền tải của khung đang xét ( bước cột
chia đơi từ hai phía trục khung đang xét). Trong phạm vi diện truyền tải của khung ta
xác định các loại tải tác dụng lên khung.
Tải trọng đứng:
-
Tải trọng đứng dạng phân bố ( tải tác dụng trực tiếp lên dầm khung).
-
Tải trọng đứng dạng tập trung ( tải tác dụng gián tiếp lên nút khung).
Tải trọng ngang: gió.
Khi tính tải tác dụng lên dầm khung thì phải tính tải tập trung tại các nút
khung do dầm dọc truyền vào.
Khi tính tải tác dụng lên dầm khung (tải đứng) thì phải tính riêng cho từng
trường hợp tải: tĩnh tải (tải trọng thường xuyên), hoạt tải dài hạn (tải trọng tạm thời
dài hạn), hoạt tải ngắn hạn (tải trọng tạm thời ngắn hạn) .
Khi quan niệm hoạt tải dài dạn có tác dụng giống như tĩnh tải, có thể gộp hoạt
tải dài hạn vào tĩnh tải. Trường hợp này tải tác dụng lên khung được tính như sau:
-
Tĩnh tải + hoạt tải dài hạn.
-
Hoạt tải ngắn hạn.
Nếu tính tốn khung khơng u cầu độ chính xác cao có thể tính tải tác dụng
lên khung như sau:
-
Tĩnh tải.
-
Hoạt tải toàn phần = hoạt tải dài hạn + hoạt tải ngắn hạn.
2.5.1. Tải trọng đứng
2.5.1.1. Tải trọng tác dụng lên dầm khungcó phương thẳng đứng dạng phân bố.
Tải trọng từ sàn truyền vào dầm được xác định gần đúng theo diện tích truyền
tải như trên mặt bằng sàn.
13
Tĩnh tải:
Trọng lượng bản thân dầm khung:
g btdk bdk hdk hs BTCT n kN / m
Trọng lượng tường xây trên dầm khung(nếu có)
g dk dk .H t . t .n kN / m
t
t
H t H hdk
Trong đó:
t, Ht – chiều dày, chiều cao của tường.
BTCT ;t – trọng lượng của bê tông cốt thép và tường.
H – chiều cao tầng nhà.
n – hệ số vượt tải.
bd ; hd – kích thước tiết diện dầm.
hs – chiều cao bản sàn.
Tải trọng do sàn truyền tĩnh tải về dầm:
-
Tải trọng từ sàn truyền cho dầm xác định gần đúng bằng cách phân
chia theo diện truyền tải.
-
Sàn hai phương: để có diện truyền tải từ các góc ơ sàn kẻ các
đường phân giác, sau đó nối các giao điểm lại sẽ được những hình
thang và hình tam giác.
O
45
L2
a.
L1
Hình 2.3: truyền tải về dầm của ô sàn 2 phương
-
Tải trọng từ bản truyền lên dầm theo phương cạnh ngắn l1 có dạng
tam giác.
14
-
Tải trọng từ bản truyền lên dầm theo phương cạnh dài l2 có dạng
hình thang.
-
Trị số lớn nhất ( giá trị đỉnh) của tải trọng dạng hình thang hoặc
tam giác là
-
g s .l1
kN / m
2
Sàn một phương: để có diện truyền tải chia đơi cạnh ngắn l1 sẽ
L1
được các hình chữ nhật.
L2
Hình 2.4: Truyền tải về dầm của ơ sàn 1 phương
-
Tải trọng từ bản truyền lên dầm theo phương cạnh ngắn l1 có dạng
hình chữ nhật.
-
Tải trọng từ bản không truyền lên dầm theo phương cạnh dài l2.
-
Trị số lớn nhất ( giá trị đỉnh) của tải trọng dạng hình chữ nhật là:
g s .l1
kN / m
2
-
Để đơn giản tính tốn, có thể chuyển tải trọng hình thang, hình tam
giác ở trên thành tải phân bố đều tương đương (theo nguyên tắc
đảm bảo mômen gối Mgối không đổi)
-
Với dạng tải hình tam giác: g dk
s
g sdk k .
5 g s l1
.
8 2
( kN / m )
g s l1
( kN / m )
2
-
Với dạng tải hình thang:
-
Với dạng tải hình chữ nhật thì khơng thay đổi: g dk
-
Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm là: g dk g dk g dk g sdk ( kN / m )
l1
2l2
k 1 2 2 3 ;
s
bt
g s .l1
2
t
Kết quả tính tốn có thể tóm tắt như bảng 2.3.
Bảng 2.3: Tóm tắt kết quả tính tốn tải trọng đứng dạng phân bố (tĩnh tải).
15
Nhịp
Trọng lượng bản
thân dầm khung
g btdk ( kN / m )
Trọng lượng tường
xây trên dầm khung
g tdk ( kN / m )
Tĩnh tải sàn
truyền về dầm
khung
dk
g s ( kN / m )
Tổng
g dk ( kN / m )
----b.
Hoạt tải:
Do sàn truyền hoạt tải về dầm tương tự như phần tĩnh tải.
-
Sàn hai phương:
Trị số lớn nhất ( giá trị đỉnh) của tải trọng dạng hình thang hoặc tam
giác là
-
p s .l1
kN / m
2
Sàn một phương:
Trị số lớn nhất ( giá trị đỉnh) của tải trọng dạng hình chữ nhật là
p s .l1
kN / m .
2
-
Chuyển tải trọng hình thang, hình tam giác ở trên thành tải phân bố
đều tương đương
5 pl
+ Với dạng tải hình tam giác: p dk . s 1
8 2
s
psdk k .
+ Với dạng tải hình thang:
( kN / m )
ps l1
( kN / m )
2
k 1 2 2 3 ;
l1
2l2
+ Với dạng tải hình chữ nhật thì khơng thay đổi: p dk
s
p s .l1
2
Kết quả tính tốn có thể tóm tắt như bảng 2.4.
Bảng 2.4: Tóm tắt kết quả tính tốn tải trọng đứng dạng phân bố (hoạt tải).
Nhịp
Hoạt tải sàn truyền về dầm khung psdk ( kN / m )
-----Chú y:
Trong thực tế, thường gặp dầm nằm ở hai ơ bản có kích thước khác nhau. Lúc
này, cần tính riêng phần tải trọng của từng bản truyền vào dầm, rồi cộng tác dụng
16
lại. (Nếu tải trọng hai phía của dầm khung khác nhau thì cộng tác dụng các giá trị
lại).
Nếu tải trọng hai phía của dầm khung giống nhau thì nhân đơi giá trị.
A
L1
B
L2
C
B = (B1+B2)/2
B1
B2
1
2
3
Hình 2.5: Sơ đồ truyền tải sàn về dầm ở 2 phía có giá trị khác nhau.
2.5.1.2. Tải trọng tác dụng lên dầm có phương thẳng đứng dạng tập trung tại
các nút khung (các gối tựa của dầm).
Lực tập trung đặt tại nút được xác định bằng cách tính tổng trọng lượng các
phần tử nằm trên diện tích chịu lực của nút như tường, sàn, dầm … phần diện tích tạo
thành tải tập trung khơng kể phần diện tích của tải phân bố.
Tải trọng của sàn truyền lên dầm dọc, rồi truyền vào nút khung dưới dạng lực
tập trung.
A
L1
B
L2
C
B = (B1+B2)/2
B1
1
B2
2
3
Hình 2.6: Diện tích tải trọng sàn truyền về các nút khung
17
a.
Tĩnh tải
-
Do sàn: Gọi S là diện tích truyền tải từ sàn vào dầm dọc
Gs g s S nút
kN
Ví dụ.
1 B ( B1 L1 ) L1 1 B2 ( B2 L1 ) L1 1 B1 B1 1 B2 B2
S 2 B nút 1
.
.
2
2 2
2
2 2 2 2 2 2 2
2
Do trọng lượng bản thân dầm dọc là:
-
G dd bdd .hdd hs . btct .n.B kN
d
Do tường xây trên dầm dọc (nếu có)
-
G dd dd .H hdd . t .n.B
t
t
kN
Trọng lượng bản thân cột (của một tầng)
-
Gc bc .hc . btct .H
kN
Tổng tĩnh tải đặt tại nút
-
Gnút Gs Gd Gt Gc
kN
Lực tập trung của tĩnh tải tại các gối khác tính tương tự.
-
Kết quả tính tốn có thể tóm tắt như bảng 2.5.
Bảng 2.5: Tóm tắt kết quả tính tốn tải trọng đứng dạng tập trung (tĩnh tải).
Nút
Trọng lượng
bản thân dầm
dọc
Trọng lượng
tường xây
trên dầm dọc
Gd ( kN )
Gd ( kN )
Trọng
lượng bản
thân cột (
một tầng)
Gc ( kN )
Tĩnh tải sàn
truyền về dầm
dọc
Tổng
G( kN )
Gs ( kN )
--b.
Hoạt tải
Hoạt tải tác dụng lên diện tích S truyền gối dạng lực tập trung:
Pnút ps S nút
kN
Lực tập trung của hoạt tải tại các gối khác tính tương tự.
Bảng 2.6: Tóm tắt kết quả tính tốn tải trọng đứng dạng tập trung (hoạt tải).
Nút
Hoạt tải sàn truyền về dầm dọc pnút ( kN )
------18
2.5.1.3. Ví dụ
Giả sử có mặt bằng sàn như hình vẽ, có tĩnh tải tính tốn là “g” và hoạt tải tính
tốn là “p”.
Cột
Dầ m
L1
A
S
L2
B
C
B
B
1
B
3
2
B
4
5
Hình a
G2 gL
s 2
gsB
G3
G1
ggd1
td1
G1
G2
ggd2td2
G3
gbt + ggtd
L1
L2
A
B
L1
C
A
B
Hình b
P2
psB
P1
C
Hình c
psL 2
L1
A
L2
P3
P1
L2
B
Hình d
Ptd1 P2
Ptd2
L1
C
A
P3
L2
B
C
Hình e
Hình 2.7: Xác định tải trọng phân bố dầm trục 2
Hình a - Mặt bằng sàn; diện truyền tải từ sàn vào dầm trục 2
Hình b và c - Sơ đồ tĩnh tải, tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm.
Hình d và e - Sơ đồ hoạt tải, tổng hoạt tải tác dụng lên dầm.
Hình d và e - Sơ đồ hoạt tải, tổng hoạt tải tác dụng lên dầm.
a.
Tính tốn tải truyền trực tiếp từ sàn về dầm khung trục 2 (phân bố).
Xác định tải trọng dạng phân bố.
19
Tải trọng từ sàn truyền vào dầm được xác định gần đúng theo diện tích truyền
tải như trên mặt bằng sàn.
a.1. Tĩnh tải:
-
Trọng lượng bản thân dầm :
g bt bd hd hs BTCT n
-
kN / m
Trọng lượng tường xây trên dầm (nếu có)
kN / m
g t t H t t n;
H t H hd
Trong đó:
t, Ht – chiều dày, chiều cao của tường.
BTCT ;t – trọng lượng của bê tông cốt thép và tường.
H – chiều cao tầng nhà.
n – hệ số vượt tải.
bd ; hd – kích thước tiết diện dầm.
hs – chiều cao bản sàn.
-
Tải trọng do sàn truyền tĩnh tải về dầm:
+ Nhịp AB có dạng hình thang, trị số lớn nhất là gsB, chuyển sang
dạng phân bố đều tương đương là:
g tđ 1 g s B1 2 2 3 ( kN / m )
l1
B
2l2 2 L1
+ Nhịp BC có dạng tam giác trị số lớn nhất là gsL2, chuyển sang tải
phân bố đều tương đương là:
g tđ 2
5
g s L2
8
( kN / m )
+ Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm là:
Nhịp AB:
Nhịp BC: g d 2 g bt g t g tđ 2 ( kN / m )
g d 1 g bt g t g tđ 1 ( kN / m )
Bảng 2.7: Tải trọng đứng dạng phân bố (tĩnh tải)- khung trục 2.
20
Trọng lượng
bản thân dầm
khung
Nhịp
g
dk 2
bt
( kN / m )
bd hd hs BTCT n
AB
Trọng lượng tường
xây trên dầm
khung
BC
g
dk 2
t
Tĩnh tải sàn truyền về
dầm khung
Tổng
g sdk 2 ( kN / m )
g 2 ( kN / m )
B
1 2 2 3
2
l
B
; 1
2l 2 2 L1
g bt g t g tđ
L
5
2. .g s 2
8
2
g bt g t g tđ
dk
( kN / m )
t H t t n
nt
2.g s
nt
a.2. Hoạt tải:
-
Do sàn truyền hoạt tải về dầm có dạng tam giác và hình thang tương tự
như phần tĩnh tải.
-
Phía nhịp AB có dạng hình thang, trị số lớn nhất là psB, chuyển sang
dạng phân bố đều tương đương là
ptđ 1 ps B 1 2 2 3
-
( kN / m )
Phía nhịp BC có dạng tam giác, trị số lớn nhất là psL2, chuyển sang tải
phân bố đều tương đương là:
ptđ 2
5
ps L2
8
kN / m
Bảng 2.8: Tải trọng đứng dạng phân bố (hoạt tải)- khung trục 2.
Nhịp
Hoạt tải sàn truyền về dầm khung
psdk ( kN / m )
b.
AB
B
1 2 2 3
2
l
B
; 1
2l2 2 L1
BC
L
5
2. . p s 2
8
2
2. p s
Tổng hoạt tải tác dụng
lên dầm
pd
( kN / m )
pd ptđ
nt
Xác định tải trọng dạng tập trung có phương thẳng đứng tại các nút
khung (các gối tựa của dầm).
Tải trọng của sàn truyền lên dầm dọc, rồi truyền vào nút khung dưới dạng lực
tập trung. Tải trọng đặt vào nút khung gồm (tính cho nút gối B).
21
b.1. Tĩnh tải
-
Do sàn: Gọi S là diện tích truyền tải từ sàn vào dầm dọc trục B
Gs g s S nútB
kN
B ( B L2 ) L2
1 B B
S nútB
. 2.
2
2
2 2 2
-
Do trọng lượng bản thân dầm dọc trục B là:
Gd bd hd hs btct nB
-
Do tường xây trên dầm dọc (nếu có)
Gt t H hd t nB
-
kN
Trọng lượng bản thân cột (của một tầng)
Gc bc hc btct H
-
kN
kN
Tổng tĩnh tải đặt tại nút
GB Gs Gd Gt Gc
-
kN
Lực tập trung của tĩnh tải tại các gối khác tính tương tự.
Bảng 2.9: Tải trọng đứng dạng tập trung (tĩnh tải)- khung trục 2.
Trọng lượng
Trọng
Trọng
bản thân
lượng tường lượng
dầm dọc
xây trên
bản thân
dầm dọc
cột (
một
Gt ( kN )
Gd ( kN )
tầng)
Gc ( kN )
Nút
Tĩnh tải sàn truyền về dầm
dọc
Tổng
Gs ( kN )
G( kN
bd hd hs btct nB t H hd t nB bc hc btct H Gs g s S nútA
A
1 B B
S nútA 2.
2 2 2
bd hd hs btct nB t H hd t nB bc hc btct H Gs g s SnútB
B
Gs Gd
Gt Gc
nt
1B
B ( B L2 ) L2
S nútB
. 2.
2
2
22
C
nt
nt
G s g s S nútC
nt
B ( B L2 ) L2
S nútC
.
2
2
b.2. Hoạt tải
-
Hoạt tải tác dụng lên diện tích S truyền gối dạng lực tập trung:
22
