Tài liệu Tính khung trục_Chương 3 docx

Chương 3:Tính khung trục D
40

Chương 3 : TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC D .

MỘT SỐ KHÁI QUÁT KHI GIẢI KHUNG
• Khung là kết cấu chòu lực quan trọng nhất của công trình, khung nhận toàn bộ
tải trọng ngang (gió ), cộng với tải trọng đứng ...
• Hai bộ phận chính cuả khung là cột và xà ngang, tùy theo yêu cầu kiến trúc mà
xà ngang có thể cong hay là thẳng. Liên kết giữa cột hay móng có thể là ngàm
hay khớp.
Với liên kết cứng thì độ cứng của khung càng cao, biến dạng ít, mômen phân
phối đều đặn hơn .
• Khung toàn khối là dạng khung được dùng nhiều nhất cho các công trình xây
dựng dân dụng và công nghiệp và các công trình lấy kết cấu khung làm kết cấu
chòu lực chính.Trong đồ án này, công trình được thiết kế với giải pháp kết cấu là
khung chòu lực chính.
3.1.SƠ ĐỒ TÍNH :
Căn cứ vào sự bố trí các lưới cột trên mặt bằng kiến trúc, đưa ra sơ đồ tính
toán khung trục D là 1 khung phẳng gồm 3 nhòp chính (6 m ) cùng các phần lửng
tầng hầm ,tầng trệt . Khung gồm 1 tầng hầm , 1 tầng trệt ,lâu 1 và9 tầng điển
hình cùng 1 tầng sân thượng . Xem khung ngàm tại vò trí đáy tầng hầm .
3.2.CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ TIẾT DIỆN KHUNG :

• Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện thường dựa trên kinh nghiệm của
người thiết kế trên cơ sở so sánh những kết cấu tương tự đã thiết kế, thi công xây
dựng ,các kích thước cũng có thể tính toán sơ bộ. Sau khi tính toán nội lực và tính
toán cốt thép cần kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo điều kiện hạn chế
3.2.1.Sơ bộ chọn tiết diện dầm (xà ngang):
p dụng công thức :

m
l
h =

-Trong đó
m là hệ số , với dầm nhiều nhòp m =12
÷16
L =6m: Chiều dài của dầm.

Vậy ta chọn tiết diện dầm chính 350x650
chọn tiết diện dầm phụ 200x300

3.2.2.Sơ bộ chọn tiết diện cột

- p dụng công thức :

- Vì tải trọng cơ bản và lớn nhất là tải trọng thẳng đứng, lực dọc N là lực nén lớn
nhất xuất hiện trong cột được tính toán gần đúng (bao gồm tải trọng của dầm,
n
R
N
F
).5,12,1(
÷
=
Chương 3:Tính khung trục D
41

tường, cột và sàn nằm trong diện truyền tải), có thể xem xà liên kết với cột là
dầm kê đơn. R

n
là cừơng độ chòu nén khi uốn của bê tông sử dụng , dùng B#200
thì R
n
=90 kg/cm
2
.
- Tiết diện cột thay đổi sau mỗi 3 tầng , Các giá trò ΣNi max là giá trò lực nén
tại chân cột tầng hầm ,tầng 2, tầng 5và tầng 8
• Tải trọng mái :
Trọng lượng gạch tàu:
g
1
= δ
i
γ
I
n
i
=0.01*1800*1.2=21.6 (Kg/m
2
)
Trọng lượng sàn:
g
2
= δ
i
γ
i
n

i
=0.11*2500*1.1=302.5 (Kg/m
2
)
Trọng lượng hồ nước:
g
3
= ((1.8*1000+0.06*2500+0.15*2500)*6*7+0.1*2500*1.8*(6+7)*2+
+0.15*0.2*2500*(7+6)*2+0.2*0.3*2500*7+0.25*0.3*2500*6+0.2*0.3*2500*
*(6+7)*2+0.3*0.65*2500*7+0.3*0.6*2500*6)*1.1
=135837 (Kg)
Trọng lượng tường:

4
g
= δ
i
γ
i
n
i
=0.13*1800*2*1.1=514.8 (Kg/m)
Trọng lượng dầm:

5
g
= 0.35*0.6*2500*1.1=577.5 (Kg/m)
Hoạt tải sàn:

s

p
= 200*1.2=240 (Kg/m
2
)
3.2.2.1. Cột trục 1 :
- Tại chân cột tầng 8
+ Tải do mái :
m
g

=
1
g
*42/2+
2
g
*42/2+

g
3
/4 +
4
g
*3.5+
5
g
*(7+3.5)+
s
p
*42/2

= 21.6*21+302.5*21+135837/4+514.8*3.5+577.5*10+240*21
= 53382 (Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=( δ×h×γ×n×l)*3
=( 0.13
×3.6×(7+3)x1800)*3=25272 (Kg)
+ Tải do dầm :
2
g

= (b×h×g×l×n )*2
= 577.5*(7+3)*2 =11550 (kg)
+Trọng lượng sàn:

3
g
= 302.5*21*2=12705 (Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột 30
×
30)
4
g
= b×h×l× γ×n
= 0.3×0.3×(3.6×3+2)x2500×1.1 = 3168 (Kg)
+ Hoạt tải sàn:

s
p
= 240*21*2=10080 (Kg/m
2
)
Chương 3:Tính khung trục D
42

Tải tại chân cột tầng 8 :
N
8
1
= Σg
i
=
m
g
+
g
1
+g
2
+g
3
+g
4
+

s

p

= 53382+25272+11550+12705+3168+15120
=116157(Kg)
- Tại chân cột tầng 5
+ Tải tác dụng do chân cột tầng 8 :

8
1
N
=115167 (Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=( δ×h×γ×n×l)*3
=( 0.13×3.6×(7+3)x1800)*3=25272 (Kg)
+ Tải do dầm :
2
g

= (b×h×g×l×n )*3
= 577.5*(7+3)*2 =17325 (kg)
+Trọng lượng sàn:

3
g
= 302.5*21*3=19058 (Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột 50
×

50)
4
g
= b×h×l× γ×n
= 0.5
×0.5×(3.6×3)x2500×1.1 =7425 (Kg)
+ Hoạt tải sàn:

s
p
= 240*21*3=15120 (Kg/m
2
)
Tải tại chân cột tầng 5 trục D1 :
N
5
1
=
8
1
N
+g
1
+g
2
+g
3
+g
4
+

s
p

=116157+25272+17325+19058+7425+15120
= 200357 (Kg)
- Tại chân cột tầng 2
+ Tải tác dụng do chân cột tầng 5 :

5
1
N
=200357 (Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=( δ×h×γ×n×l)*3
=( 0.13×3.6×(7+3)x1800)*3=25272 (Kg)
+ Tải do dầm :
2
g

= (b×h×g×l×n )*3
= 577.5*(7+3)*2 =17325 (kg)
+Trọng lượng sàn:

3
g
= 302.5*21*3=19058 (Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột 60

×
60)
4
g
= b×h×l× γ×n
= 0.6×0.6×(3.6×3)x2500×1.1 =10692 (Kg)
+ Hoạt tải sàn:
Chương 3:Tính khung trục D
43


s
p
= 240*21*3=15120 (Kg/m
2
)
Tải tại chân cột tầng 2 trục D1 :
N
2
1
=
5
1
N
+g
1
+g
2
+g
3

+g
4
+
s
p

=200357+25272+17325+19058+10692+15120
= 287824 (Kg)
- Tại chân cột tầng hầm
+ Tải tác dụng do chân cột tầng 2 :

2
1
N
=287824 (Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=Σ( δ×h×γ×n×l)
=( 4.2
×(7+3)+3.5*(4.5+4.95))*0.13*1800*1.1=19324 (Kg)
+ Tải do dầm :
2
g

= (b×h×g×l×n )*3
= 577.5*(7+3)*2 =17325 (kg)
+Trọng lượng sàn:

3
g
= 302.5*21*3=19058 (Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột70
×
70)
4
g
= b×h×l× γ×n
= 0.7×0.7×(4.2+4.5+3.45)x2500×1.1 =16272 (Kg)
+ Tải do bản thân vách tầng hầm ( sơ bộ ban đầu chọn bề dày vách 20)
5
g
= b×h×l× γ×n
= (3.5*4.5+3.5*4.95)*0.2x2500×1.1 =18191 (Kg)
+ Hoạt tải sàn:

s
p
= 240*21*3=15120 (Kg/m
2
)
Tải tại chân cột tầng hầm trục D1 :
N
h
1
=
2
1
N

+g
1
+g
2
+g
3
+g
4
+
5
g
+
s
p

=287824+19324+17325+19058+16372+18191+15120
= 393214 (Kg)
-
Tại mặt ngàm khung
Chọn chiều dày tầng hầm h = 15cm
Chọn kích thước dầm đáy tầng hầm 400x600
Ta có:
Tải chân cột tầng hầm :
h
N
1
=393214 (Kg)
Tónh tải sàn :

1

g
= 0.15*2500*21*1.1=8663 (Kg)
Tải dầm :
2
g
=1.1*2500*0.4*0.6*(3+7)=6600 (Kg)
Hoạt tải sàn :
Chương 3:Tính khung trục D
44

p= 1.2*500*21=12600 (Kg)
Tải tại mặt ngàm khung :
N
n
1
=
h
N
1
+g
1
+
2
g
+p
=393214+8663+6600+12600=421077 (Kg)
3.2.1.Cột trục 2 :
- Tại chân cột tầng 8
+ Tải do mái :
m

g

=
1
g
*42+
2
g
*42+

g
3
/4 +
5
g
*(7+6)+
s
p
*42


= 21.6*42+302.5*42+135837/4+577.5*13+240*42
= 65159 (Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=Σ( δ×h×γ×n×l)
=( 0.13×3.6×(1.8+3+7)x1800)*3=29821 (Kg)
+ Tải do dầm :

2
g

= (b×h×g×l×n )*2
= 577.5*(7+6)*2+0.2*0.3*2500*1.1*7 *2
=577.5*(7+6)*2+165*7*2 = 16805 (kg)
+Trọng lượng sàn:

3
g
= 302.5*42*2=25410 (Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột 40
×
40)
4
g
= b×h×l× γ×n
= 0.4×0.4×(3.6×3+2)x2500×1.1 = 5632(Kg)
+ Hoạt tải sàn:

s
p
= 240*42*2=20160 (Kg/m
2
)
Tải tại chân cột tầng 8 :
N
8
2
= Σg

i
=
m
g
+
g
1
+g
2
+g
3
+g
4
+

s
p

= 65159+29821+16805+25410+5632+20160
=162987(Kg)
- Tại chân cột tầng 5
+ Tải tác dụng do chân cột tầng 8 :

8
2
N
=162987 ( (Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=Σ( δ×h×γ×n×l)
=( 0.13
×3.6×(1.8+3+7)x1800)*3=29821 (Kg)
+ Tải do dầm :
2
g

= (b×h×g×l×n )*3
= 577.5*(7+6)*3+0.2*0.3*2500*1.1*7*3
=577.5*(7+6)*3+165*7*3 = 25208 (kg)
+Trọng lượng sàn:
Chương 3:Tính khung trục D
45


3
g
= 302.5*42*3=38115(Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột 50
×
50)
4
g
= b×h×l× γ×n
= 0.5×0.5×(3.6×3)x2500×1.1 = 7425Kg)
+ Hoạt tải sàn:

s
p

= 240*42*3=30240(Kg/m
2
)
Tải tại chân cột tầng 5 trục D2 :
N
5
2
= Σg
i
=
8
1
N

+
g
1
+g
2
+g
3
+g
4
+

s
p

= 162987+29821+25208+38115+7425+30240
= 293796(Kg)

- Tại chân cột tầng 2
+ Tải tác dụng do chân cột tầng 5 :

5
2
N
=293796 (Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=Σ( δ×h×γ×n×l)
=( 0.13×3.6×(1.8+3+7)x1800)*3=29821 (Kg)
+ Tải do dầm :
2
g

= (b×h×g×l×n )*3
= 577.5*(7+6)*3+0.2*0.3*2500*1.1*7*3
=577.5*(7+6)*3+165*7*3 = 25208 (kg)
+Trọng lượng sàn:

3
g
= 302.5*42*3=38115 (Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột 60
×
60)
4
g

= b×h×l× γ×n
= 0.6×0.6×(3.6×3)x2500×1.1 = 10692(Kg)
+ Hoạt tải sàn: 1

s
p
= 240*42*3=20160 (Kg/m
2
)
Tải tại chân cột tầng 2 trục D2 :
N
2
2
= Σg
i
=
5
1
N

+
g
1
+g
2
+g
3
+g
4
+

s
p

= 293796+29821+25208+38115+10692+30240
= 418872(Kg)
- Tại chân cột tầng hầm
+ Tải tác dụng do chân cột tầng 2 :

2
2
N
= 418872(Kg)
+ Tải do tường :
1
g

=Σ( δ×h×γ×n×l)
= 4.2×(1.8+3+3.5)*0.13*1800*1.1=8973 (Kg)
+ Tải do dầm :
2
g

= Σ(b×h×g×l×n )
Chương 3:Tính khung trục D
46

= 577.5*(7+6)*2+0.2*0.3*2500*1.1*7
=577.5*(7+6)*2+165*7 = 16170 (kg)
+Trọng lượng sàn:

3
g
= 302.5*42*3=38115(Kg)
+ Tải do bản thân cột ( sơ bộ ban đầu chọn tiết diện cột70
×
70)
4
g
= b×h×l× γ×n
= 0.7×0.7×(4.2+4.5+3.45)x2500×1.1 =16372 (Kg)
+ Hoạt tải sàn:

s
p
= 240*42*3=30240 (Kg/m
2
)
Tải tại chân cột tầng hầm trục D2 :
N
h
2
=
2
1
N
+g
1
+g
2

+g
3
+g
4
+
5
g
+
s
p

=418872+8973+16170+38115+16372+30240
=528742 (Kg)
- Tại mặt ngàm khung
Ta có:
Tải chân cột tầng hầm :
h
N
2
=528742 (Kg)
Tónh tải sàn :
1
g
= 0.15*2500*42*1.1=17326 (Kg)
Tải dầm :
2
g
=1.1*2500*0.4*0.6*(6+7)=8580 (Kg)
Hoạt tải sàn :
p= 1.2*500*42=25200(Kg)

Tải tại mặt ngàm khung :
N
n
2
=
h
N
2
+g
1
+
2
g
+p
=528742+17326+8580+25200=579848 (Kg)
3.2.3Cột trục 3 :

Tải chân cột trục 3 hoàn toàn giống trục 2 , chỉ có khác tải hồ nước
- Tại chân cột tầng 8
N
8
3
=
8
2
N
- 135837/4- 0.4*0.4*2*2500*1.1
=162987-135837/4-1760 =162987-35719=
= 127268 (Kg)
- Tại chân cột tầng 5

N
5
3
=
5
2
N
- 35719 = 293796 - 35719
= 258077 (Kg)
- Tại chân cột tầng 2
N
2
3
=
2
2
N
- 35719 = 418872 - 35719
= 383153 (Kg)
- Tại chân cột tầng hầm
Chương 3:Tính khung trục D
47

N
h
3
=
h
N
2

- 35719 = 528742 - 35719
= 493023 (Kg)
- Tại mặt ngàm khung
N
n
3
=
n
N
2
-35719
=579848 -35719 = 544129 (Kg)
3.2.4.Cột trục 4 :
Tải chân cột trục 4 hoàn toàn giống trục 1 , chỉ có khác tải hồ nước
- Tại chân cột tầng 8
N
8
4
=
8
1
N
-135837/4 -0.4*0.4*2*2500*1.1
=116157 – 35719 =
= 80438 (Kg)
- Tại chân cột tầng 5
N
5
4
=

5
1
N
- 35719 = 200357 - 35719
= 164638 (Kg)
- Tại chân cột tầng 2
N
2
4
=
2
1
N
- 35719 = 287824 - 35719
= 252105 (Kg)
- Tại chân cột tầng hầm
Tải tại chân cột tầng hầm trục D3 :
N
h
4
=
h
N
1
- 35719 =393214 - 35719 = 357495 (Kg)
- Tại mặt ngàm khung
N
n
4
=

n
N
1
-35719
=421077 -35719 = 385358 (Kg)
_ Chọn sơ bộ tiết diện cột theo công thức sau :


+ Với K=1.2-1.5 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải ngang (gió)
+ Bêtông cột dùng BT mác 200 có R
n
= 90 Kg/cm
2


BẢNG TÍNH TOÁN VÀ CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT



Cột Tầng
ΣN
i max
(Kg)
K F
cột
(cm
2
)
b×h (cm)
Trục

1
Tầng 8_9_10
Tầng 5_6_7
Tầng 2_3_4
Tầng 1_Trệt_Hầm
Mặt ngàm
116157
200357
287824
393214
421077
1.3
1.3
1.4
1.4
1.4
1678
2894
4477
6117
6478
35x50
40x70
50x90
60x100
60x110
n
i
c
R

N
KF
max
Σ
=
Chương 3:Tính khung trục D
48

Trục
2
Tầng 8_9_10
Tầng 5_6_7
Tầng 2_3_4
Tầng 1_Trệt_Hầm
Mặt ngàm
162987
293796
418872
528742
579848
1.3
1.3
1.4
1.4
1.4
2354
4244
6516
8225
9020

40x60
50x85
60x110
70x120
75x120
Trục
3
Tầng 8_9_10
Tầng 5_6_7
Tầng 2_3_4
Tầng 1_Trệt_Hầm
Mặt ngàm
127268
258077
383153
493023
544129
1.3
1.3
1.4
1.4
1.4
1838
3728
5960
7669
8464
35x55
50x75
60x100

70x110
70x120
Trục
4
Tầng 8_9_10
Tầng 5_6_7
Tầng 2_3_4
Tầng 1_Trệt_Hầm
Mặt ngàm
80438
164638
252105
357495
385358
1.3
1.3
1.4
1.4
1.4
1162
2378
3922
5489
5922
25x45
40x60
50x80
60x90
60x100

Chọn lại tiết diện dầm chính 350x600
tiết diện dầm phụ 200x300
tiết diện dầm đáy tầng hầmï 400x600
** Các kích thước tiết diện trên chỉ được chọn sơ bộ, và sẻ được chọn lại
cho hợp lý khi tính thép khung bằng chương trình tính thép RCD
3.3.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỨNG TRUYỀN VÀO KHUNG :
- Tải trọng tác dụng lên khung bao gồm tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió)
thể hiện bằng các lực phân bố trên dầm, cột và các lực tập trung tại nút .
- Tải phân bố trên dầm gồm : tải trọng do sàn truyền vào theo sơ đồ hình thang
và tam giác, trọng lượng bản thân dầm, tường.
- Tải trọng tập trung tại nút khung gồm : tải trọng từ sàn truyền lên dầm dọc,
trọng lượng bản thân dầm dọc, trọng lượng các tường ngăn xây dọc theo dầm...
Các tải trọng này được qui về nút khung theo nguyên tắc dầm dọc kê tự do lên
khung.
3.3.1.Xác đònh tải trọng thẳng đứng t/d lên các tầng:
3.3.1.1. Tầng sân thượng:

Ta lấy giá trò tónh tải và hoạt tải sàn mái bằng với tải trọng sàn tầng điển hình.
g
s
= 382.6 (kg/m
2
)
s
p
= 240 (kg/m
2
)
* Đối với tải lên dầm:

Ta chia loại ô sàn và truyền tải từ sàn lên dầm:
Đối với bản loại dầm : g
2
= q.l
1
/2
Đối với bản kê 4 cạnh:
Chương 3:Tính khung trục D
49

Theo phương ngắn tải có dạng tam giác, vói giá trò cực đại:
g = 2*
s
g
*l
1
/2=2*382.6*3=2296 (Kg/m)
p=2*240*3=1440 (Kg/m)
* Đối với tải lên cột :
Cột truc 1
Tónh tải:gồm tónh tải sàn, tường và dầm
g=
s
g
+
t
g
+
d
g

=382.6*(1+7)/2*3+1800*0.13*3.5*2*1.1+0.35*0.6*7*2500*1.1
=10436 (Kg)
Hoạt tải 1 nhòp do dầm dọc truyền vào:
p=240*(1+7)/2*3=2880 (Kg)
Cột truc 2 và 3
Tónh tải:gồm tónh tải sàn và dầm
g=
s
g
+
d
g

=382.6*2*(1+7)/2*3+0.35*0.6*7*2500*1.1
=382.6*2*(1+7)/2*3+577.5*7
=13225 (Kg)
Hoạt tải 1 nhòp do dầm dọc truyền vào:
p=240*(1+7)/2*3=2880 (Kg)
Cột truc 4
Tónh tải:gồm tónh tải sàn, kính và dầm
g=
s
g
+
t
g
+
d
g

=382.6*(1+7)/2*3+200*7*2*1.1+4043
=11714 (Kg)
Hoạt tải 1 nhòp do dầm dọc truyền vào:
p=240*(1+7)/2*3=2880 (Kg)
Đối với các cột nằm trên tầng thượng
Chòu tải tập trung của hồ nước:
Cột trục 1,2:
N=(
hh
pg +
)/4=(135837+1.2*75*6*7)/4=34904 (Kg)
BẢNG GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG LÊN DẦM VÀ CỘT TẦNG THƯNG

Tónh tải Hoạt tải Cấu Kiện
Phân bố
tam giác
Phân bố
đều
Tập
trung
Phân bố
tam giác
Phân bố
đều
Tập
trung
Dầm 2296 1440
C1 10436 2880
Nhòp 12(34) 2880 C2, 3

Nhòp 23
13225
2880
C4 11714 2880