Tài liệu Luận văn xây dựng công trình_Chương 3 pdf

Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
CHƯƠNG III
KẾT CẤU KHUNG NHÀ
CÁC ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC CỦA NHÀ


Hệ chòu lực của nhà được tạo thành từ nhiều kết cấu chòu lực cơ
bản. Nó là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền
chúng xuống nền đất. Hệ chòu lực của nhà được quyết đònh bởi hình khối công
trình và loại vật liệu chủ yếu để thi công các kết cấu chòu lực chính.
Hệ chòu lực của nhà thuộc hệ khung-Căn cứ vào hình dạng của nhà có
chiều dài > 2 lần chiều rộng, vậy hệ chòu lực của nhà là hệ khung phẳng và
khung ngang là hệ chòu lực chính.

I. CẤU TẠO KHUNG.
1.
Mặt cắt ngang khung:
Mặt cắt ngang khung giữa trục theo thiết kế gồm 2block độc lập nằm đối xứng
qua tim dọc nhà, mỗi Block có 5 tầng 3 nhòp, tầng 1 cao 3,3m, các tầng còn lại
cao 3m.
CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG KHUNG NHÀ

12.300
15.300
9.300
6.300
3.300
0.000
A

B
C
D
30003500
10000
3500
17.300
1500
2000

2. Sơ đồ tính:
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
23
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM

0.000
3.300
6.300
9.300
12.300
1000
3000350035001850
A
B
C
D
- 1.60


• Quan niệm tính khung:

1. Xem cột ngàm vào mặt móng ở cốt –1.6m.
2. Liên kết cột với dầm là nút cứng (ngàm).
3. Chuyển vò của nút trên cùng một xà ngang là như nhau.
4. Sàn không tham gia chòu lực trong khung.
5. Hoạt tải gió tác dụng xuống đến chân cột
6. Sơ đồ truyền tải lên khung: Trên mặt bằng phạm vi 2 khung
liền kề toàn bộ tải trọng được truyền về khung theo nguyên tắc:
o Tường ngăn tác dụng trực tiếp lên dầm khung của tầng đó.
o Trong phạm vi 2 khung gần kề, khi truyền tải trọng về
khung, dầm dọc được tính như dầm đơn kê trên 2 gối tựa

II.
CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC:
1.
Kích thước dầm :
- Dầm ngang 20 x 40 cm
2
.
- Dầm dọc 20 x 30 cm
2
.
- Dầm môi 15 x 30 cm
2
và 15 x 40 cm
2
.
- Cột phụ đở tường 20 x 20 cm
2
.
2.

Xác đònh nội lực truyền xuống cột :

SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
24
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
MẶT BẰNG TRUYỀN TẢI LÊN KHUNG:

3
5
0
0
3
5
0
0
3
0
0
0
1
8
5
0
1
0
0
0
D
C
B

A
4000 4000


 Tónh tải :
o Sàn các tầng δ = 8cm có g
s
= 327 kg/m
2
.
o Các ô sàn có phòng vệ sinh được tính : g
b
= 475 kg/m
2
.

Nội lực truyền xuống cột :
N =
∑
=
n
1i
i
N
= S(g
s
+ p
s
) + TLBT dầm ngang , dọc trong S + TLBT tường
trong S + TLBT cột truyền xuống .

Với :S là diện tích sàn tác dụng lên cột.
Trọng lượng bản thân dầm ngang :
0.2 x ( 0.4 – 0.08 ) x 2500 x 1.1 =
176 kg/m.

Trọng lượng bản thân dầm ngang :
0.2 x ( 0.3 – 0.08 ) x 2500 x 1.1 =
121 kg/m.

Trọng lượng bản thân tường :
0.1 x 3 x 1800 x 1.1 =
594 kg/m.





Cột A
5
(D
5
):
-
Từ tầng 3 – 5 :
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
25
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
N
A3-5
=

() ()
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
++
+
195327x
2
3.5
x
2
4
360327x
2
1.85
x
2
4
4
4
+
+ 176 x
2
3.51.85
+
+ 121 x
2

4
4+
+ 594 x
⎟
⎟
⎠
⎞
+
+
2
44
2
3.5
x 3
= (2541.9 + 3654 + 470.8 + 484 + 3415.5) x 3
= 10566.2 x 3 = 31698.6 kg.

Xét đến ảnh hưởng gió :
N
tt
= N
A23
x 1.2 = F
c
x R
n


⇒
F

c
=
90
231698.6x1.
Rn
x1.2N
5-A3
= = 422.65 cm
2
.

Chọn F
c
= 20 x 30 cm
2
.
-

Từ tầng 1 – 2 :
N
A12
= 10566.2 x 5 + 0.2 x 0.3 x 3 x 2500 x 1.1 x 2 = 53821 kg.

Xét đến ảnh hưởng gió :
N
tt
= N
A12
x 1.2 = F
c

x R
n

⇒ F
c
=
90
53821x1.2
Rn
x1.2N
A12
= = 717.6 cm
2
.

Chọn F
c
= 20 x 40 cm
2
.


Cột B
5
:
-
Từ tầng 3 – 5 :
N
A23
= {(3.5x4x(327+195)) + (176 x 3.5) + (121x4) + (594 x3.5)} x 3

= (7308 + 616 + 484 + 2079) x 3 = 10487 x 3 = 31461 kg.

Xét đến ảnh hưởng gió :
N
tt
= N
B3-5
x 1.2 = F
c
x R
n

⇒ F
c
=
90
31461x1.2
Rn
x1.2N
5-B3
= = 419.5 cm
2
.

Chọn F
c
= 20 x 30 cm
2
.
-

Từ tầng 1 – 2 :
N
A12
= 10487 x 5 + 0.2 x 0.3 x 3 x 2500 x 1.1 x 2 = 53425 kg.

Xét đến ảnh hưởng gió :
N
tt
= N
B12
x 1.2 = F
c
x R
n

⇒ F
c
=
90
53425x1.2
Rn
x1.2N
B12
= = 712.3 cm
2
.

Chọn F
c
= 20 x 40 cm

2
.

Cột C
5
:
-
Từ tầng 3 – 5 :
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
26
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
N
C3-5
=
()()
⎜
⎜
⎝
⎛
++
+
++++
+
121x4
2
33.5
1761954754.
2
3
x

2
3.5
195327
2
44

x34
2
33.5
594
⎟
⎟
⎠
⎞
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
+
+

= (3654 + 4020 + 572 + 484 + 4306.5) x 3 = 13036.5 x 3 =
39109.5 kg.


Xét đến ảnh hưởng gió :
N

tt
= N
C3-5
x 1.2 = F
c
x R
n

⇒ F
c
=
90
239109.5x1.
Rn
x1.2N
5-C3
= = 521.46 cm
2
.

Chọn F
c
= 20 x 30 cm
2
.
-
Từ tầng 1 – 2 :
N
A12
= 13036.5 x 5 + 0.2 x 0.3 x 3 x 2500 x 1.1 x 2 =

66172.5 kg.


Xét đến ảnh hưởng gió :
N
tt
= N
C12
x 1.2 = F
c
x R
n

⇒ F
c
=
90
266172.5x1.
Rn
x1.2N
C12
= = 882.3 cm
2
.

Chọn F
c
= 25 x 40 cm
2
.

Cột D
5
:
-
Từ tầng 3 – 5
:
N
D3-5
=
()()
⎜
⎜
⎛
⎝
++
+
++++
+
121x4
2
3
1761953274.
2
1
x
2
3.5
1

195475
2
44

x34
2
3
594
⎟
⎟
⎠
⎞
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
+
+
1

= (4020 + 1374 + 352 + 484 + 3564) x 3 = 9794 x 3 = 29382 kg.

Xét đến ảnh hưởng gió :
N
tt
= N
C3-5

x 1.2 = F
c
x R
n

⇒ F
c
=
90
29382x1.2
Rn
x1.2N
5-D3
= = 391.76 cm
2
.

Chọn F
c
= 20 x 20 cm
2
.
-
Từ tầng 1 – 2 :
N
D12
= 9794 x 5 + 0.2 x 0.2 x 3 x 2500 x 1.1 x 2 = 49630 kg.

Xét đến ảnh hưởng gió :
N

tt
= N
D12
x 1.2 = F
c
x R
n

⇒ F
c
=
90
49630x1.2
Rn
x1.2N
D12
= = 616.7 cm
2
.
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
27
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM

Chọn F
c
= 20 x 40 cm
2
.

III.

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG:

Tùy theo loại ô bản mà ta phân tải trọng về khung theo dạng hình thang
hoặc tam giác.

Với tải trọng tam giác: g
i
=
1
.l
si
g
8
5


Với tải trọng hình thang: g
i
= ( 1-2β
2
+ β
3
). q.l
1
với β = l
1

/ 2l
2
.

hoặc tra bảng: g
i


= k.g
si
.l
1
.
A)
Tónh tải :

Xem mái tolle như sàn BTCT để thiên về an toàn.
1. Tầng 2 đến tầng 5:
a).
Tải phân bố đều :
-

Do bản sàn ô 1 truyền vào:
g
1
= l
2
x g
s1
x
8
5
= 3.5 x 327 x
8

5
= 715.3 kg/m.
-

Do bản sàn ô 2 truyền vào:
g
2
= l
3
x g
s3
x
8
5
= 3 x 475 x
8
5
= 890.63 kg/m.
-

Do tường truyền vào :
g
t
= b
t
x h
t
x n x γ
t
= 0.1 x (3 – 0.4) x 1.1 x 1800 = 515kg/m.

-

Do tải trọng bản thân dầm :
g
d
= b
d
x (h
d
– h
s
) x n x γ
bt
= 0.2 x (0.4 – 0.08) x 1.1 x 2500 = 176kg/m.
Bảng tổng tónh tải tác dụng lên dầm khung

Nhòp
Tải kg/m
AB = BC CD
g
s
715.3 890.63
g
t
515 515
g
d
176 176
∑
1406 1582

Đầu consol cách trục A có tải trọng :

g
cs
= g
d
+ g
t
= 176 =
176 kg/m.
Đầu consol cách trục D có tải trọng :

g
cs
= g
d
+ g
t
= 176 + 515 =
691 kg/m.

b). Tải trọng tập trung tại nút:
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
28
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
•
Nút ở đầu consol cách trục A:
-

Do sàn truyền vào:

G
s
= g
s1
x
x4
2
1.85
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
= 327 x 3.7
= 1210 kg.
-

Do trọng lượng dầm môi truyền vào:
G
dm
= (h
dm
– h
s
). b
dm
. n . γ

bt
. 4
= (0.4 – 0.08)x 0.15 x 1.1 x 2500 x 4 = 528kg.
-

Do tường truyền vào:
G
t
= b
t
. h
t
. n . γ
t
. 4
= 0.1 x 1.2 x 1.1 x 1800 x 4 = 950.4kg.
-

Do cột phụ truyền vào:
G
cp
= h
cp
. b
cp
. h
t
. n . γ
bt

= 0.2 x 0.2 x 1.1 x 2500 = 330kg.
⇒ Vậy lực tập trung tại đầu consol là :

G
cs

= G
s
+ G
dm
+ G
t
+ G
cp
= 1210 + 528 + 950.4 + 330 =
3018.4kg.

•
Nút tại trục A:
-

Do sàn truyền vào:
G
s
= g
s1
x
x2
2
3.5

x
2
20.25
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+7.3

= 327 x (3.7+3.9375)
= 2479.5 kg.
-

Do trọng lượng dầm dọc truyền vào:
G
d
= b

d
. (h
d
– h
s
). n . γ
bt
. 4
= 0.2 x (0.3 – 0.08)x 1.1 x 2500 x 4 = 484kg.
-

Do tường xây trên dầm dọc truyền vào:
G
t
= b
t
. h
t
. n . γ
t
. 4
= 0.1 x (3 – 0.4) x 1.1 x 1800 x 4 = 2059.2kg.
-

Do trọng lượng bản thân cột:
G
c3.4.5
= b
c
. h

c
. h
t
. n . γ
bt

= 0.2 x 0.3 x 3 x 1.1 x 2500 = 495kg.
G
c2
= b
c
. h
c
. h
t
. n . γ
bt

= 0.2 x 0.4 x 3 x 1.1 x 2500 = 660kg.
Bảng tổng tónh tải tác dụng lên dầm khung
Tải kg
N
G
s
G
t
G
d
G
c

∑
N
A3.4.5
2479.5 484 2059.2 495
5518
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
29
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
N
A2
2479.5 484 2059.2 660
5683
•
Nút tại trục B:
-

Do sàn truyền vào:
G
s
= g
s1
x(3.9375 x 2)
= 327 x (3.9375 x 2)
= 2575.13 kg.
-

Do trọng lượng dầm dọc truyền vào:
G
d
= b

d
. (h
d
– h
s
). n . γ
bt
. 4
= 0.2 x (0.3 – 0.08)x 1.1 x 2500 x 4 = 484kg.
-

Do trọng lượng bản thân cột:
G
c3.4.5
= b
c
. h
c
. h
t
. n . γ
bt

= 0.2 x 0.3 x 3 x 1.1 x 2500 = 495kg.
G
c2
= b
c
. h
c

. h
t
. n . γ
bt

= 0.2 x 0.4 x 3 x 1.1 x 2500 = 660kg.
Bảng tổng tónh tải tác dụng lên dầm khung

Tải kg
N
G
s
G
t
G
c
∑
N
A3.4.5
2575.13 484 495
3554
N
A2
2575.13 484 660
3719

•
Nút tại trục C:
-

Do sàn truyền vào:
G
s
= g
s2
x
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+ x2
2
3
x
2
20.5
3.9375

= 3.9375 x 327 + 475 x 3.75
= 3069 kg.
-

Do trọng lượng dầm dọc truyền vào:
G
d
= b
d
. (h
d
– h
s
). n . γ
bt
. 4
= 0.2 x (0.4 – 0.08)x 1.1 x 2500 x 4 = 484kg.
-

Do tường xây trên dầm dọc truyền vào:
G
t
= b
t
. h
t
. n . γ
t
. 4

= 0.1 x (3 – 0.4) x 1.1 x 1800 x 4 = 2059.2kg.
-

Do trọng lượng bản thân cột:
G
c3.4.5
= b
c
. h
c
. h
t
. n . γ
bt

= 0.2 x 0.3 x 3 x 1.1 x 2500 = 495kg.
G
c2
= b
c
. h
c
. h
t
. n . γ
bt

SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU (KHUNG 5) TRANG :
30