TỔNG HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC 3

ThuyÕt minh §å ¸n
9.TỔNG HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC 3:
1.Phương án tải trọng 1 (Tĩnh tải)
2.Phương án tải trọng 2 (Hoạt tải 1)
3.Phương án tải trọng 3 (Hoạt tải 2)
4.Phương án tải trọng 4 (Gió trái)
5.Phương án tải trọng 5 (Gió phải)
10. TỔ HỢP NỘI LỰC:
Sau khi chạy chương trình sap200v10 thu được kết quả nội lực trong các tiết diện do từng
trường hợp tải trọng gây ra, ta có kết quả nội lực cuối cùng như sau:
Đối với cột cần phải tổ hợp tất cả các nội lực đó lại để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất có thể
xuất hiện trong từng tiết diện của mỗi cột để tính thép cho cột,
+ Có hai loại tổ hợp cơ bản: tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2
- Tổ hợp cơ bản 1 gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực một trong các hoạt tải.
- Tổ hợp cơ bản 2 gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực các hoạt tải(hoạt tải sử dụng và hoạt tải
gió).
+ Trong một tổ hợp cần xét ba cặp nội lực nguy hiểm:
- Cặp mô men dương lớn nhất và lực dọc tương ứng (Mmax,Ntư)
- Cặp mô men âm nhỏ nhất và lực dọc tương ứng (Mmin,Ntư)
- Cặp lực dọc lớn nhất và mô men tương ứng (Nmax,Mtư)
Đối với tổ hợp cơ bản 1:
Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men
dương lớn nhất trong số các mô men do hoạt tải.
Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men
âm với giá trị tuyệt đối lớn nhất.
Để xác định cặp thứ 3, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị lực dọc lớn
nhất.
Đối với tổ hợp cơ bản 2:
Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mô men
là dương,
Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mô men

là âm,
Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có gây ra lực dọc.
Ngoài ra còn lấy thêm nội lực của hoạt tải dù không gây ra lực dọc nhưng gây ra mô men cùng
chiều với mô men tổng cộng đã lấy tương ứng với Nmax
Kết quả tổ hợp nội lực một số phần tử của khung K3 Trục 3 dùng để kiểm tra kết quả chạy
máy tại phòng máy tính khoa tại chức trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội được thể hiện trong các
bảng sau:
IV. TÍNH TOÁN CỐT THÉP KHUNG K3 :
- Căn cứ vào kết quả chạy thép tại phòng máy của khoa xây dựng trường “Đại Học Kiến Trúc Hà
Nội” tiến hành kiểm tra cho một số tiết diện tại cột và dầm.
- Bố trí thép theo kết quả chạy thép và thể hiện ở bản vẽ thép khung.
Các thông số tính toán :
+ Vật liệu sử dụng :
Bê tông cấp độ bền B20có :R
b
= 11,5Mpa, R
bt
= 0,9Mpa, E
b
= 27.10
3
Mpa.

+ Cốt đai nhóm AI : R
s
= R
sc
= 225Mpa, E
s
= 21.10

4
Mpa.

+ Cốt dọc nhóm AII :R
s
= R
sc
= 280Mpa, E
s
= 21.10
4
Mpa.
- Số liệu đã biết là: Mô men M, kích thước tiết diện b,h và a. Yêu cầu tính cốt thép dọc của dầm.
+)Xác định hệ số hạn chế bê tông vùng nén bằng cách tra bảng phụ lục 8(sách kết cấu BTCT phần
cấu kiện cơ bản do Phan Quang Minh chủ biên)
11/6/2013
Trang 25
ThuyÕt minh §å ¸n
với bê tông B20 và thép AII có
0,623
0,429
R
R
ξ
α

=


=



+)Tính:
2
m
b o
M
R b h
α
=
× ×
Trong đó: M – Mô men tại tiết diện cần tính.
R
b
– Cường độ chịu nén tính toán của bê tông.
b,h
o
– bề rộng và chiều cao làm việc của dầm.
+)Kiểm tra điều kiện hạn chế:
m R
α α
≤
+)Nếu thỏa mãn điều kiện hạn chế thì xác định hệ số ζ và tính A
s
theo công thức:

s
s o
M
A

R h
ζ
=
× ×
+)Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
100
s
o
A
b h
µ
= ×
×
Với
max
11,5
100 0,623 100 2,6%
280
b
R
s
R
R
µ ξ
= × = × × =
;
min
0,05%
µ
=

Hàm lượng cốt thép hợp lý:
min max
µ µ µ
< <
A. TÍNH THÉP CHỌ DẦM KHUNG TẦNG 1
1/ Nhiệm vụ :Kiểm tra tính toán phần tử 4,5,6.
+ Vật liệu sử dụng :
Bê tông cấp độ bền B20có :R
b
= 11,5Mpa, R
bt
= 0,9Mpa, E
b
= 27.10
3
Mpa.
+ Cốt đai nhóm AI : R
s
= R
sc
= 225Mpa, E
s
= 21.10
4
Mpa.

+ Cốt dọc nhóm AII :R
s
= R
sc

= 280Mpa, E
s
= 21.10
4
Mpa.
2/ Phương pháp tính toán :
- Từ kết quả nội lực ta chọn ra mỗi phần tử 3 cặp nội lực nguy hiểm tại mặt cắt đầu phần tử ( MC 1
- 1 ), giữa phần tử ( MC 2 - 2 ) và cuối của phần tử ( MC 3 -3 ) .
- Với các dầm đúc liền khối với bản , xem một phần bản cùng tham gia chịu lực với dầm như là
cánh của tiết diện chữ T . Tùy theo mômen là âm hay dương mà trong tính toán ta có kể hoặc
không kể cánh vào trong tính toán .
- Tiến hành tính toán cốt thép cho cấu kiện theo phương pháp sau :
Giả thiết giá trị a với :
a : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo tới mép chịu kéo của tiết diện
a = a
bv
+
2
d
a
bv
: Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép .
d : Đường kính cốt thép chịu lực lớn nhất .
Chiều cao làm việc của tiết diện h
0
= h – a
* Với tiết diện chịu mômen âm :
- Tính với tiết diện chữ nhật b x h
- Tính giá trị
m

α
theo công thức :

m
α
=
2
0
bh
b
R
b
b
M
γ
11/6/2013
Trang 26
ThuyÕt minh §å ¸n
So sánh :
m
α
với
R
α
theo các trường hợp tính toán sau :
- Trường hợp :
m
α
> 0.5 : Tăng kích thước tiết diện hoặc tăng mác của vật liệu .
- Trường hợp:

m
α
≤
R
α
:Tính toán bố trí cốt thép theo bài toán đặt cốt đơn cho tiết diện .
Vùng chịu kéo của tiết diện đặt cốt thép chịu lực , vùng chịu nén đặt theo cấu tạo .
Sử dụng công thức :
A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
- Trường hợp :
R
α
<
m
α
≤
0.5:Tính cốt thép theo bài toán bố trí cốt kép cho tiết diện .
Sử dụng công thức :

'
S
A
=
2

0
0
. . .
.( ')
R b
SC
M R b h
R h a
α
−
−

A
s
=
'
0
. . .
.
R b sc
s
S s
R b h R
A
R R
ξ
+

* Với tiết diện chịu mômen dương :
Tính M

f
= R
b
.
'
f
b

.
'
f
h
.( h
0
- 0,5.
'
f
h
)
Trong đó :
'
f
h
= h
b
= 10 ( cm )

'
f
b

= b
d
+ 2.C


Do các dầm đều có h
f’
= 10 cm > 0,1.h = 0,1 .70 = 7 (cm) và dầm dọc đặt mau nên
C
≤

'
f
1

6
1

2
9h
d
g
l
l










Nếu M
≤
M
f
: Trục trung hoà đi qua cánh, Tính với tiết diện chữ nhật
'
f
b
x h
Nếu M > M
f
: Trục trung hoà đi qua sườn, Tính cốt thép theo trường hợp tiết diện chữ T .
* Điều kiện hạn chế :
Để đảm bảo xảy ra phá hoại dẻo đối với cấu kiện thì hàm lượng thép A
S
không được quá nhiều
vượt quá giá trị As
max
đồng thời không được nhỏ hơn giá trị As
min
để đảm bảo cấu kiện không bị phá
hoại đột ngột (phá hoại dòn) ngay sau khi bê tông bị nứt (toàn bộ lực kéo do cốt thép chịu). Giá trị hàm
lượng thép phải thỏa mãn yêu cầu sau :
+ Hàm lượng cốt thép được tính theo công thức:
µ
max
>

µ
=
100
.
o
As
b h
% >
µ
min
+ Hàm lượng cốt thép lớn nhất :
µ
max
=
100
b b
R
s
R
R
γ
ξ
%=
1.115
0,645 100
2800
%=3,29%
+ Hàm lượng cốt thép nhỏ nhất được lấy dựa trên điều kiện hợp lý của kích thước tiết diện :
≥
µ

min
= 0,05%
11/6/2013
Trang 27
ThuyÕt minh §å ¸n

⇒
Điều kiện hạn chế :
µ
min
= 0,05% <
µ
<
µ
max
= 3,29%
3/ Tiến hành tính toán cụ thể cho các phần tử:
3.1. Phần tử số 4:
Chọn a = a’ = 5 cm
⇒
h
0
= h - a = 40 - 5 = 35 (cm)
• Tiết diện 3 ( cuối dầm ) : M
3
= 275900 (kG.cm)
m
α
=
2

0
bh
b
R
b
b
M
γ
2
275900
1.115.22.35
=
= 0,089<
R
α
= 0,429

⇒
Tính theo cốt đơn .
Tính
ξ
=1-
m
α
*21
−
=
1 1 2.0,089
− −
= 0,0934

A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
0,0934.115.22.65
2800
=
= 2,95 cm
2

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép :
µ
=
100
.
o
As
b h
% =
2,95
100
22.35
% = 0,384%
3.2. Phần tử số 5:
Chọn a = a’ = 5 cm
⇒
h

0
= h - a = 70 - 5 = 65 (cm)
a/ Tính cốt thép dọc :
* Tiết diện1 ( đầu dầm ) : M
1
= 4586200( kG.cm)

m
α
=
M
1
2
R bh
0
b b
γ
2
4586200
1.115.22.65
=
= 0,428 <
R
α
= 0,429
⇒
Tính theo cốt đơn .
Tính
ξ
=1-

m
α
*21
−
=
1 1 2.0,428
− −
= 0,622
A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
0,622.115.22.65
2800
=
= 36,61 cm
2

- Kiểm tra hàm lượng:
µ
=
100
.
o
As
b h
% =

36,61
100
22.65
% = 2,56%
* Tiết diện 2 ( giữa dầm ) : M
2
= 1246470 (kG.cm)
C
≤

g
'
720
120( )
6 6
1 (720 22)
l 349( )
2 2
9. 9.10 90
d
f
L
cm
cm
h cm
= =
−
= =
= =

⇒
Chọn C = 60 (cm)
( vì
'
f
h
= h
sàn
= 10 cm )
⇒

'
f
b
= 2.C + b
d
= 2.60 + 22 = 142 (cm)
- Xác định vị trí đường trung hòa :
M
f
= R
b
.
'
f
b

.
'
f

h
.( h
0
- 0,5.
'
f
h
)= 115.142.10. ( 65 - 0,5.10 ) = 9798.10
3
(kG.m).
11/6/2013
Trang 28
ThuyÕt minh §å ¸n
⇒
M
2
= 1246,470. 10
3
(kGm) < M
f
= 9798.10
3
(kGm)
⇒
Trục trung hòa đi qua cánh nên tính toán như tiết diện chữ nhật :

'
f
b
x h = 142 x 70

m
α
=
2
0
bh
b
R
b
b
M
γ
2
1246470
1.115.142.65
=
= 0,0181 <
R
α
= 0,429

⇒
Tính theo cốt đơn .
Tính
ξ
=1-
m
α
*21
−

=
1 1 2.0,0181
− −
= 0,0182
A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
0,0182.115.142.65
2800
=
= 6,91cm
2

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép :
- Kiểm tra hàm lượng:
µ
=
100
.
o
As
b h
% =
6,91
100
142.65

% = 0,075%
• Tiết diện 3 ( cuối dầm ) : M
3
= 4167200 (kG.cm)
m
α
=
2
0
bh
b
R
b
b
M
γ
2
4167200
1.115.22.65
=
= 0,39<
R
α
= 0,429

⇒
Tính theo cốt đơn .
Tính
ξ
=1-

m
α
*21
−
=
1 1 2.0,39
− −
= 0,531
A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
0,531.115.22.65
2800
=
= 31,17 cm
2

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép :
µ
=
100
.
o
As
b h
% =

31,17
100
22.65
% = 2,18%
3.3. Phần tử số 6:
Chọn a = a’ = 5 cm
⇒
h
0
= h - a = 40 - 5 = 35 (cm)
a/ Tính cốt thép dọc :
* Tiết diện1 ( đầu dầm ) : M
1
= 1278600 ( kG.cm)

m
α
=
M
1
2
R bh
0
b b
γ
2
1278600
1.115.22.35
=
= 0,413 <

R
α
= 0,429
⇒
Tính theo cốt đơn .
Tính
ξ
=1-
m
α
*21
−
=
1 1 2.0,413
− −
= 0,582
A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
0,582.115.22.35
2800
=
= 18,4 cm
2

- Kiểm tra hàm lượng:

µ
=
100
.
o
As
b h
% =
18, 4
100
22.35
% = 2,39%
* Tiết diện 2 ( giữa dầm ) : M
2
= 208190 (kG.cm)
11/6/2013
Trang 29
ThuyÕt minh §å ¸n
C
≤

g
'
210
35( )
6 6
1 (210 22)
l 94( )
2 2
9. 9.10 90

d
f
L
cm
cm
h cm
= =
−
= =
= =

⇒
Chọn C = 30 (cm)
( vì
'
f
h
= h
sàn
= 10 cm )
⇒

'
f
b
= 2.C + b
d
= 2.30 + 22 = 82 (cm)
- Xác định vị trí đường trung hòa :
M

f
= R
b
.
'
f
b

.
'
f
h
.( h
0
- 0,5.
'
f
h
)= 115.82.10. ( 35 - 0,5.10 ) = 2829.10
3
(kG.m).
⇒
M
2
= 208,190 . 10
3
(kGm) < M
f
= 2829.10
3

(kGm)
⇒
Trục trung hòa đi qua cánh nên tính toán như tiết diện chữ nhật :

'
f
b
x h = 82 x 40
m
α
=
2
0
bh
b
R
b
b
M
γ
2
208190
1.115.82.35
=
= 0,018 <
R
α
= 0,429

⇒

Tính theo cốt đơn .
Tính
ξ
=1-
m
α
*21
−
=
1 1 2.0,018
− −
= 0,0182
A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
0,0182.115.82.35
2800
=
= 2,14cm
2

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép :
- Kiểm tra hàm lượng:
µ
=
100

.
o
As
b h
% =
2,14
100
82.35
% = 0,075%
• Tiết diện 3 ( cuối dầm ) : M
3
= 908000 (kG.cm)
m
α
=
2
0
bh
b
R
b
b
M
γ
2
908000
1.115.22.35
=
= 0,29<
R

α
= 0,429

⇒
Tính theo cốt đơn .
Tính
ξ
=1-
m
α
*21
−
=
1 1 2.0,29
− −
= 0,36
A
s
=
Rs
obb
bhR
ξγ
0,36.115.22.35
2800
=
= 11,28 cm
2

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

µ
=
100
.
o
As
b h
% =
11,28
100
22.35
% = 1,46%
4/ Tính toán và bố trí cốt thép đai :
Cốt đai dùng để chịu lực cắt Q và liên kết cốt thép dọc và cốt thép cấu tạo thành hệ khung không
gian, đường kính cốt đai thường lấy từ
Φ
6
→
Φ
10. Khi chiều
cao dầm h
≥
80 (cm) thì cốt đai phải dùng từ
Φ
8 trở lên. Cốt đai có nhiều nhánh phụ thuộc vào
yêu cầu cấu tạo và chịu lực .
11/6/2013
Trang 30