Đồ án BTCT 2 Đại học xây dựng

I. Lựa chọn giải pháp kết cấu
1. Chọn vật liệu sử dụng
Sử dụng bê tông cấp độ bền B15 có:

Rb =

Sư dơng thÐp:
+ NÕu Ø<12 mm th× dïng thÐp AI cã:
+ NÕu Ø<=12 mm th× dïng thÐp AII cã:

8.5 Mpa

Rs = Rsc =
Rs = Rsc =

Rbt =

0.75 Mpa

225 Mpa
280 Mpa

2. Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn
Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột.
3. Chọn kích thước chiều dày sàn
Ta chọn chiều dày sàn theo công thức của tác giả Lê Bá Huế:
kLngan
L
hs =
vi
a = ngan

37 + 8a
Ldai
*/ Với sàn trong phòng:
+ Hoạt tải tính toán:

Ptt = pc.n =

500 x 1.2 = 600 daN/m2

+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)
Bảng 1. Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn
Các lớp vật liệu
Dày (mm)
(daN/m3)
Gạch ceramic
Vữa lát
Vữa trát

8
30
20

n

2000
2000
2000

gtc (daN/m2
1.1

1.3
1.3

16
60
40

gtt (daN/m2)
17.6
78
52

Tổng: 147.6
147.6 daN/m2

Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán g 0 =

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:
qo = go + ptt
= 600 + 147.6 = 747.6 daN/m2
Ta cã qo > 400 daN/m2 => k =
tra bảng 1.2 trang 13 sách Khung bê tông cốt thép toàn khối - Lê Bá Huế
Ô sàn trong phòng có:
Ldài = L2 =
Lngắn = B =
B
đa =
= 5.1
L2
5.4

5.4 m
5.1 m
= 0.944

hs1 =

Chiều dày sàn trong phòng:
Chọn hs1 =

k .Lngan
37 + 8.a

1.22 x 5.1
=
37+8 x 0.944

= 13.97 cm

14 cm

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:
gg = go + γbt.hs1.n =
147.6 + 2500 x 0.14 x 1.1 = 532.6 daN/m2
+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng:
= 600 + 532.6 = 1132.6 daN/m2
qg = ptt + gg
*/ Với sàn hành lang:
+ Hoạt tải tính toán:

Phl = pc.n =

600 x 1.2 = 720 daN/m2

+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)
qhl = go + phl
= 147.6 + 720 = 867.6 daN/m2
đk =

3

qhl
=
400

3

Ô sàn hành lang có:
Ldai = B =
Lngan = L1=

867.6
400

= 1.29

5.1 m
1.8 m

L1
= 1.8
= 0.352
B
5.1
ChiỊu dµy sµn hành lang:
đa =

Chọn hs2 =

hs2 =

k .Lngan
37 + 8.a

1.29 x 1.8
=
37+8 x 0.352

8 cm

VËy nÕu kĨ c¶ t¶i träng b¶n thân sàn BTCT thì:
+ Tĩnh tải tính toán của ô sµn hµnh lang:
ghl = go + γbt.hs2.n =
147.6 + 2500 x 0.08 x 1.1 = 367.6 daN/m2
+ Tỉng t¶i träng phân bố tính toán trên sàn hành lang:
qhl = ptt + ghl
= 720 + 367.6 = 1087.6 daN/m2
*/ Víi sµn m¸i:

= 5.8 cm


+ Hoạt tải tính toán:

Pm = pc.n =

75 x 1.3 = 97.5 daN/m2

+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)
Bảng 2. Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái
Các lớp vật liệu
Dày (mm)
(daN/m3)
Vữa lót
Vữa trát

30
20

n

gtc (daN/m2

2000
2000

1.3
1.3

gtt (daN/m2)

60
40

78
52
Tổng: 130
130 daN/m2

Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán g 0 =
Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:
q = go + p m
= 130 + 97.5 = 227.5 daN/m2
Do tải trọng trên mái nhỏ nên ta chọn chiều dài ô sàn lớn và chiều dày ô sàn bé.
Chọn hs3 =
12 cm
Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT và coi như tải trọng mái tôn, xà gồ phân
bố đều trên sàn thì:
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái:
= 130 + 20 x 1.05 + 2500 x 0.12 x 1.1 = 481 daN/m2
gm = go + gmaiton + γbt.hs3.n
+ Tỉng t¶i träng phân bố tính toán trên sàn mái:
qm = pm + gm
= 97.5 + 481 = 578.5 daN/m2
4. Lùa chän kÕt cấu mái
Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi.
5. Lựa chän kÝch th­íc tiÕt diƯn c¸c bé phËn
KÝch th­íc tiÕt diện dầm:
a. Dầm BC (dầm trong phòng)

L
5.4
đ hd = d =
= 0.49 m
Nhịp dầm: L = L2 =
5.4 m
md
11
0.6 m
, bỊ réng dÇm bd =
Chän chiỊu cao dÇm:hd =
Víi dÇm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao nhỏ hơn: h dm =

0.25 m
0.5 m

b. Dầm AB (dầm ngoài hành lang)
Nhịp dầm L = L1 = 1.8 m khá nhỏ.
Ta chọn chiều cao dầm: hd =
c. Dầm dọc nhà
đ hd =

Nhịp dầm L = B = 5.1 m

0.3 m
Ld
=
md

, bỊ réng dÇm: bd =

5.1
13

0.25 m

= 0.392 m

Ta chän chiỊu cao dÇm: hd = 0.4 m, bỊ réng dÇm: bd = 0.25 m
KÝch th­íc tiÕt diƯn cét:
A=

DiƯn tÝch tiết diện cột xác định theo công thức:
a. Cột trục B

kN
Rb

+ DiƯn trun t¶i cđa cét trơc B (h.3)
5.4
1.8
+
) ´ 5.1
2
2
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sµn:
N1 = qs.SB =
1132.6 x 18.36 = 20794.5 daN
SB = (

= 18.36 m2

+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dµy 220 mm:
N2 = gt.lt.ht =
514 x ( 5.4 /2 + 5.1 ) x 3.7 = 14834 daN
(ở đây sơ bé chän chiỊu cao t­êng b»ng chiỊu cao tÇng =
+ Lùc däc do t­êng thu håi:
N3 = gt.lt.ht =
296 x ( 5.4 /2 + 1.8 /2) x 0.8 = 852.5 daN
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:
N4 = qm.SB =
578.5 x 18.36 = 10621.3 daN
+ Với nhà 4 tầng có 3 sàn học và 1 sàn mái:
N = ni.Ni =
3 x (20794.5 + 14834 ) + 1 x (852.5 + 10621.3) = 118359 daN
§Ĩ kĨ đến ảnh hưởng của mô men ta chọn k = 1.1
kN
´ 118359
1.1
A=
=
= 1532 cm2
Rb
8.5
VËy ta chän kÝch th­íc cét bc x hc =
25 x 60 cm cã A = 1500 cm2
b. Cột trục C
Cột trục C có diện chịu tải Sc nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B (h.3), để thiên về

3.7 m)

an toàn và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kÝch th­íc tiÕt diƯn cét trơc C b»ng víi tiÕt
diƯn cét trơc B lµ: bc x hc =
25 x 60 cm
c. Cét trôc A
S A = 1.8
´ 5.1
= 4.59 m2
+ DiƯn trun t¶i cđa cét trơc A (h.3)
2
+ Lùc däc do tải phân bố đều trên bản sàn hành lang:
1087.6 x 4.59 = 4992.1 daN
N1 = qhl.SA =
+ Lùc däc do t¶i träng lan can:
N2 = glc.llc.hlc
= 296 x 5.1 x 0.9 = 1359 daN
(ở đây lấy sơ bộ chiều cao lan can b»ng 0.9 m)
+ Lùc däc do t­êng thu håi:
N3 = gt.lt.ht =
296 x (1.8 /2) x 0.8 = 213.1 daN
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:
N4 = qm.SA =
578.5 x 4.59 = 2655.3 daN
+ Với nhà 4 tầng có 3 sàn học và 1 sàn mái:
N = ni.Ni =
3 x (4992.1 + 1359 ) + 1 x (213.1 + 2655.3) = 21921.7 daN
+ Do lực dọc bé nên khi kể đến ảnh h­ëng cđa m« men ta chän k = 1.3
kN
´ 21921.7
A=

= 1.3
= 335.3 cm2
Rb
8.5
Diện tích A khá nhỏ nên chọn kích th­íc cét A:
25 x 25 cm cã A = 625 cm2 > 335.3 cm2
bc x hc =
Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cét nh­ sau:
+ Cét trơc B vµ trơc C cã kích thước:
- Tầng 1 và 2: bc x hc =
25 x 60 cm
- Tầng 3 và 4: bc x hc =
25 x 50 cm
+ Cét trơc A cã kÝch th­íc từ tầng 1 lên tầng 4 là: b c x hc =

25 x 25 cm

6. MỈt b»ng bè trÝ kÕt cấu theo hình 4
II. Sơ đồ tính toán khung phẳng
1. Sơ đồ hình học (hình 5)
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 được tính đến trọng tâm tiết diện của 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 của dầm BC:
lBC = L2 + t/2 + t/2 - h c/2 - hc/2 =
5.4 + 0.125 + 0.125 - 0.5 / 2 - 0.5 / 2 = 5.15 m
(ở đây lấy trục cột là trục của cột tầng 3 và tầng 4)
+ Xác định nhịp tính toán cđa dÇm AB

lAB = L1 - t/2 + h c/2
= 1.8 - 0.125 + 0.5 /2 = 1.93 m
(ở đây lấy trục cột là trục của cột tầng 3 và tÇng 4)
b. ChiỊu cao cđa cét
ChiỊu cao cđa cét lÊy 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 dầm hành lang (dầm có tiết diện
nhỏ hơn).
+ Xác định chiều cao của cột tầng 1
Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cèt -0.450 trë xuèng):
hm =
500 mm = 0.5 m
ht1 = Ht + Z + hm - hd / 2 =
3.7 + 0.45 + 0.5 - 0.3 /2 = 4.5 m
(víi Z = 0.45 m là khoảng cách từ cốt 0.000 đến mặt đất tự nhiên)
+ Xác định chiều cao cột tÇng 2, 3, 4
ht2 = ht3 = ht4 = Ht
3.7 m
Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình 6:
III. Xác định tải trọng đơn vị
1. Tĩnh tải đơn vị
+ Tĩnh tải sàn phòng học
gs =
532.6 daN/m2
+ Tĩnh tải sàn hành lang
ghl =
367.6 daN/m2
+ Tĩnh tải sàn mái:


gm =

481 daN/m2

+ T­êng x©y 220
gtg =
514 daN/m2
+ T­êng x©y 110
gtt =
296 daN/m2
2. Hoạt tải đơn vị
+ Hoạt tải sàn phòng học
ps =
600 daN/m2
+ Hoạt tải sàn hành lang
phl =
720 daN/m2
+ Hoạt tải sàn mái và sê nô
gm =
97.5 daN/m2
3. Hệ số quy đổi tải trọng
a. Với ô sàn lớn, kích thước 5.1 x 5.4 m
Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình thang, để quy đổi sang dạng tải
trọng phân bố hình chữ nhật, ta cần xác định hệ số chuyển đổi k:
2
3
k = 1 - 2b + b

b =

B

5.1
=
2L 2
2 ´ 5.4

= 0.472

® k = 0.66

b. Với ô sàn hành lang kích thước 1.8 x 5.1 m
Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác. Để quy đổi sang dạng tải
trọng phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số k
= 5/8 = 0.625
IV. Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung
+ Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tính toán kết
cấu tự tính.
+ Việc tính toán tải trọng vào khung được thể hiện theo 2 cách:
- Cách 1: chưa quy đổi tải trọng
- Cách 2: quy đổi về tải trọng phân bố đều
1. Tĩnh tải tầng 2, 3, 4 (hình 7)
TT
1
2

1

Tĩnh tải phân bố (daN/m)
Loại tải trọng và cách tính
g1
Do trọng lượng tường xây trên dầm cao:

gt2 =
514 x 3.1 = 1593.4

1
2

3

1
2

3.7 - 0.6 = 3.1 m

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ
lớn nhất:
ght =
532.6 x (5.1 - 0.25) = 2583.1
Đổi ra phân bố đều víi k = 0.66
2583.1 x 0.66 = 1704.8
Céng vµ lµm tròn:
g2
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ
lớn nhất:
gtg =
367.6 x (1.8 - 0.25) = 569.8
Đổi ra tải phân bố đều:
Cộng và làm tròn:

TT

Kết quả

3298.2

569.8 x 0.625 = 356.1

Tĩnh tải tập trung (daN)
Loại tải trọng và cách tính
Gc
Do trọng lượng bản thân dầm däc:
0.25 x 0.4
2500 x 1.1 x 0.25 x 0.4 x 5.1 = 1402.5
Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 3.7 - 0.4 = 3.3 m
víi hƯ sè gi¶m lỗ cửa 0.7
514 x 3.3 x 5.1 x 0.7 = 6055.4
Do trọng lượng sàn truyền vào
532.6 x (5.1 - 0.25) x (5.1 - 0.25) / 4 = 3132
Céng vµ lµm tròn:
Gb
Giống Gc đà tính ở trên =
10589.9
Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào:

356.1
Kết quả

10589.9


367.6 x [ (5.1 - 0.25) + ( 5.1 - 1.8) ] x ( 1.8 - 0.25 ) / 4 = 1160.9

Cộng và làm tròn:
Ga
1 Do trọng lượng bản thân dÇm däc:
0.25 x 0.4
2500 x 1.1 x 0.25 x 0.4 x 5.1 = 1402.5
2 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào (đà tính ở trên) =
1160.9
3 Do lan can xây tường 110 cao 900 truyền vào
296 x0.9 x5.1 = 1359
Cộng và làm tròn:
Ghi chú: Hệ số giảm lỗ cửa bằng
0.7 được tính theo cấu tạo kiến trúc. Nếu tính
chính xác thì hệ số giảm lỗ cửa ở trục B và trục C là khác nhau.
2. Tĩnh tải tầng mái (hình 8)

11750.8

3922.4

Để tính toán tải trọng tĩnh tải phân bố đều trên mái, trước hết ta phải xác định kích
thước của tường thu hồi xây trên mái.
Dựa vào mặt cắt kiÕn tróc, ta cã diƯn tÝch t­êng thu håi x©y trên nhịp BC là:
6.772 m2
St1 =
Như vậy nếu coi tải trọng tường phân bố đều trên nhịp BC thì tường có độ cao trung
bình là: ht1 = St1 / L2
= 6.772 / (5.4 + 0.25 ) = 1.2 m
TÝnh to¸n tương tự cho nhịp AB, trong đoạn này tường có chiỊu cao trung b×nh b»ng:
ht2 = St2 / L1
= 1.302 / 1.8 = 0.723 m

Tĩnh tải phân bố trên mái (daN/m)
Loại tải trọng và cách tính
g1m

TT
1

Do trọng lượng tường thu håi 110 cao trung b×nh 1.2 m
296 x 1.2 = 355.2
gt1 =

2

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ
lớn nhất:
ght =
481 x (5.1 - 0.25 ) = 2332.9
Đổi ra phân bố đều với k = 0.66
2332.9 x 0.66 = 1539.7
Cộng và làm tròn:

1894.9

g2m

1

Do trọng lượng tường thu hồi 110 cao trung bình 0.723 m
gt1 =
296 x 0.723 = 214

2

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ
lớn nhất:
gtg =
481 x (1.8 - 0.25 ) = 745.6
Đổi ra phân bố đều:
Cộng và làm tròn:

TT
1
2
3
4

1
2

1
2

Kết quả

745.6 x 0.625 = 466
680.0
Tĩnh tải tập trung trên mái (daN)
Loại tải trọng và cách tính
GCm

Do trọng lượng bản thân dầm dọc:
2500 x 1.1 x 0.25 x 0.4 x 5.1 = 1402.5
Do trọng lượng ô sµn lín trun vµo:
481 x (5.1 - 0.25) x (5.1 - 0.25) / 4 = 2828.6
Do trọng lượng sê nô nhịp 0.6 m
481 x 0.6 x 5.1 = 1471.9
Tường sê nô cao 0.6 m, dày 8 cm bằng bê tông cèt thÐp:
2500 x 1.1 x 0.08 x 0.6 x 5.1 = 673.2
Cộng và làm tròn:
G Bm
m
Giống mục 1, 2 của GC đà tính ở trên:

Kết quả

0.25 x 0.4

6376.2
1402.5 + 2828.6 = 4231.1

Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào:
481 x [ (5.1 - 0.25) + ( 5.1 - 1.8) ] x ( 1.8 - 0.25 ) / 4 = 1519.1
Céng và làm tròn:
G Am
Do trọng lượng bản thân dầm dọc:
2500 x 1.1 x 0.25 x 0.4 x 5.1 = 1402.5
Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào (đà tính ở trªn)

5750.2

0.25 x 0.4
= 1519.1


3

Gièng nh­ mơc 3, 4 cđa G Cm ®· tÝnh ở trên

1471.9 + 673.2 = 2145.1
Cộng và làm tròn:
Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2): hình 9
v. xác định hoạt tải tác dụng vào khung

5066.7

1. Trường hợp hoạt tải 1 (tầng 2 hoặc 4): hình 10
Hoạt tải 1 - Tầng 2, 4
Loại tải trọng và cách tính
1
p1 (daN/m)

Sàn

Kết quả

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ
hoặc lớn nhất:
pht1 =
600 x 5.1 = 3060
4

Đổi ra phân bè ®Ịu víi k = 0.66
3060 x 0.66 = 2019.6

pC1 = pB1 (daN)

Do tải trọng sàn truyền vào:
600 x 5.1 x 5.1 / 4 = 3901.5

2019.6

3901.5

Hoạt tải 1 tầng 3 (hình 11)
Hoạt tải 1 - Tầng 3
Loại tải trọng và cách tính
1
p1 (daN/m)

Sàn

Kết quả

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ
lớn nhất:
ptg1 =
720 x 1.8 = 1296
3

Đổi ra phân bố đều với k = 0.625

1296 x 0.625 = 810

pA1 = pB1 (daN)

Do t¶i träng sµn trun vµo:
720 x [ ( 5.1 + ( 5.1 - 1.8 ) ] x 1.8 / 4 = 2721.6

810.0

2721.6

Hoạt tải 1 tầng mái (hình 12)
Hoạt tải 1 - Tầng mái
Loại tải trọng và cách tính
p2m1 (daN/m)

Sàn

Kết quả

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ
lớn nhất:
ptgm1
= 97.5 x 1.8 = 175.5
mái Đổi ra phân bố đều với k = 0.625
175.5 x 0.625 = 109.7
pAm1 = pBm1 (daN)
Do tải trọng sàn truyền vào:
97.5 x [ ( 5.1 + ( 5.1 - 1.8 ) ] x 1.8 / 4 = 368.6
pC,sm1 (daN)

Do t¶i träng sê nô truyền vào:
97.5 x 0.6 x 5.1 = 298.4

109.7

368.6

298.4

2. Trường hợp hoạt tải 2
Hoạt tải 2 tầng 2 hoặc 4 (hình 13)
Hoạt tải 2 - Tầng 2,4
Loại tải trọng và cách tính
p2II (daN/m)

Sàn

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ
lớn nhất:
720 x 1.8 = 1296
2 Đổi ra phân bố đều với k = 0.625
hoặc
1296 x 0.625 = 810
4
pAII = pBII (daN)
Do tải träng sµn trun vµo:
720 x [ ( 5.1 + ( 5.1 - 1.8 ) ] x 1.8 / 4 = 2721.6
Hoạt tải 2 tầng 3 (hình 14)

Kết quả

810.0

2721.6


Hoạt tải 2 - Tầng 3
Loại tải trọng và cách tính
II
p1 (daN/m)

Sàn

3

Kết quả

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ
lớn nhất:
600 x 5.1 = 3060
Đổi ra phân bố đều với k = 0.66
3060 x 0.66 = 2019.6
II
II
pC = pB (daN)

2019.6

Do tải trọng sàn truyền vào:
600 x 5.1 x 5.1 / 4 = 3901.5

3901.5

Hoạt tải 2 tầng mái (hình 15)
Hoạt tải 2 - Tầng mái
Loại tải trọng và cách tính
mII
p1 (daN/m)

Sàn

Kết quả

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ
lớn nhất:
97.5 x 5.1 = 497.2
mái Đổi ra phân bố đều víi k = 0.66
497.2 x 0.66 = 328.2
mII
mII
pC = pB (daN)

328.2

Do tải trọng sàn truyền vào:
97.5 x 5.1 x 5.1 / 4 = 634
pA,sm1 (daN)

634.0

Do tải trọng sê nô truyền vào:
97.5 x 0.6 x 5.1 = 298.4
Ta có sơ đồ hoạt tải tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2) hình 16+ hình 17
vi. Xác định tải trọng gió

298.4

Công trình xây dựng tại Phủ Lý, Hà Nam thuộc vùng gió III-B, có áp lực gió đơn vị:
wo = 125 daN/m2
Cao trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió. Tải trọng gió
truyền lên khung được tính theo công thức:
Gió đẩy:
qđ = Wo.n.ki.Cđ.B
Gió hút:
qh = Wo.n.ki.Ch.B
Bảng 3. Tính toán hệ số k
Tầng
H tầng (m)
z (m)
k
1
4.5
4.5
0.86
2
3.7
8.2
0.96
3
3.7

11.9
1.03
4
3.7
15.6
1.09
Để đơn giản cho tính toán và thiên về an toµn ta cịng cã thĨ chän chung 1 hƯ số k cho
2 tầng nhà:
Tầng 1 và tầng 2: chọn k = 0.96
Tầng 3 và tầng 4: chọn k = 1.09
Bảng 4. Bảng tính toán tải trọng gió
Tầng H (m)
Z (m)
k
n
B (m)
Cđ
Ch
qđ (daN/m2)
1
4.5
4.5
0.96
1.2
2
3.7
8.2
0.96
1.2
3

3.7
11.9
1.09
1.2
4
3.7
15.6
1.09
1.2
Với qđ: áp lực gió đẩy tác dụng lên khung (daN/m)
qh: áp lực gió hút tác dụng lên khung (daN/m)

5.1
5.1
5.1
5.1

0.8
0.8
0.8
0.8

0.6
0.6
0.6
0.6

Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung đặt ở đầu cột Sđ, Sh với k = 1.09
Tû sè h1/L =
(3.7 x 4)/(5.4 + 1.8) = 2.06. Nội suy có:

Ce1 =
-0.80
Ce2 =
-0.80
Trị số S tính theo công thøc:
S = n.k.Wo.B.∑Ci.hi = 1.2 x 1.09 x 125 x 5.1 x ∑Ci.hi = 833.9 x ∑Ci.hi
+ PhÝa giã ®Èy:
S® =

833.9 x (0.8 x 0.6 - 0.8 x 1.9) = -867.3 daN

587.5
587.5
667.1
667.1

qh (daN/m2)
440.6
440.6
500.3
500.3


+ PhÝa giã hót:
Sh =

833.9 x (0.6 x 0.6 + 0.8 x 1.9) = 1567.7 daN

Ta có sơ đồ tải trọng gió tác dụng vào khung:
vii. Xác định nội lực

hình 18, hình 19

Sử dụng phần mềm Etabs V9.7.4 để tính toán nội lực cho khung.
Để tiện cho tính toán, đặt tên dầm và cột tương ứng với các phần tử trong sơ đồ như
hình dưới đây:
Hình 20
Sau khi tính toán được nội lực của các phần tử, ta tiến hành tổ hợp nội lực cho các
phần tử dầm cột của khung.
viii. Tổ hợp nội lực
Các bảng tổ hợp nội lực cho dầm và cột được trình bày ở bảng 5 và bảng 6
Với phần tử dầm: ta tiến hành tổ hỵp néi lùc cho 3 tiÕt diƯn: 2 tiÕt diƯn đầu dầm và 1
tiết diện giữa dầm.
Với phần tử cột: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 2 tiết diện: 1 tiết diện ở chân cột và
1 tiết diện ở đỉnh cột.
ix. tính toán cốt thép dầm
1. Tính toán cốt thép dọc cho dầm
Sử dụng bê tông cấp độ bỊn B15 cã:
Sư dơng thÐp däc nhãm AII cã:
Tra b¶ng phơ lơc 9 vµ 10 cã:

Rb =
Rs = Rsc =
0.650
ξR =

8.5 Mpa
280 Mpa

Rbt =

αR =

0.75 Mpa

0.439

a. TÝnh to¸n cèt thÐp dọc cho dầm D1 (dầm tầng 2, nhịp BC)
Dầm D1 có bxh =
25 x 60 cm
Từ bảng tổ hợp nội lùc chän ra néi lùc nguy hiĨm nhÊt cho dÇm:
Mmin
-231.36 kNm
Mmax
84.68 kNm
*/ Tính thép chịu mô men âm:
Tính theo tiết diện chữ nhật bxh
= 25 x 60 cm
Giả thiết a =
4 cm
ho =
60 - 4 = 56 cm
M
231.36 x 10^2
am =
=
=0.347
Rb bh02
8.5 x 10^-1 x 25 x 56^2
cã: αm < αR =
0.439

z = 0.5 ´ (1 +
As =

1 - 2a m ) = 0.5 ´ (1 +

M
231.36 x 10^2
=
Rsz h0
280 x 10^-1 x 0.777 x 56

Kiểm tra hàm lượng cốt thÐp:
As
m =
´ 100% =
bh0

18.99
25 x 56

1 - 2 ´0.347 ) =0.777
= 18.99 cm2

´ 100% = 1.36 % >

m min

*/ TÝnh thép chịu mô men dương:
Tính theo tiết diện chữ T cã c¸nh n»m trong vïng nÐn víi h'f = 14 cm

Gi¶ thiÕt a =
4 cm
ho =
60 - 4 = 56 cm
Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau:
+ Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:
+ 1/6 nhịp cấu kiện:
1/6 x 5.15 = 0.86 m
=> Sc =
0.86 m
TÝnh b'f:
b'f = b + 2.Sc =
0.25 + 2 x 0.86 = 1.97 m = 197 cm
TÝnh Mf:
Mf = Rb.b'f.h'f.(ho - 0.5 x h'f)
= 8.5 x 10^-1 x 197 x 14 x (56 - 0.5 x 14) =114870.7 kN.cm
= 1148.707 kN.m
Cã Mmax = 84.68 kNm < Mf = 1148.707 kNm => trục trung hòa đi qua c¸nh
M
84.68 x 10^2
am =
=
= 0.016
Rb b'f h02 8.5 x 10^-1 x 197 x 56^2
cã: αm < αR =

0.439

z = 0.5 ´ (1 +
As =

M
z

=

1 - 2a m ) = 0.5 ´ (1 +

84.68 x 10^2

1 - 2 ´0.016
= 5.44 cm2

) = 0.992

0.5 x (5.1 - 0.25) = 2.425 m


As =

Rsz h0

=

= 5.44 cm2

280 x 10^-1 x 0.992 x 56

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
As

m =
100% =
bh0

5.44
25 x 56

m min

100% = 0.39 % >

Các dầm khác tính toán tương tự, kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng kết quả tính toán cốt thép dầm
Tên
dầm

M

b

h

(kNm)

(cm)

(cm)

-231.36

25

60

Nhịp

84.68

197

60

0.016

0.992

5.44

0.39

2ỉ20

6.28

Gối

-193.74

25

60

0.291

0.823

15.01

1.07

3ỉ20+2ỉ20

15.71

Nhịp

84.28

197

60

0.016

0.992

5.42

0.39

2ỉ20

6.28

Gối

-139.47

25

60

0.209

0.881

10.1

0.72

3ỉ16+2ỉ16

10.05

Nhịp

90.03

197

60

0.017

0.991

5.79

0.41

2ỉ20

6.28

Gối

-50.78

25

50

0.113

0.94

4.19

0.36

3ỉ16

6.03

Nhịp

40.28

197

50

0.011

0.994

3.15

0.27

2ỉ16

4.02

Gối

-35.31

25

30

0.246

0.856

5.67

0.87

2ỉ22

7.6

Nhịp

4.54

89.33

30

0.009

0.995

0.63

0.1

2ỉ14

3.08

Gối

-29.07

25

30

0.202

0.886

4.51

0.69

2ỉ20

6.28

Nhịp

25.05

89.33

30

0.049

0.975

3.53

0.54

2ỉ16

4.02

Gối

-20.9

25

30

0.145

0.921

3.12

0.48

2ỉ16

4.02

Nhịp

14.3

89.33

30

0.028

0.986

1.99

0.31

2ỉ14

3.08

Gối

-7.82

25

30

0.054

0.972

1.11

0.17

2ỉ16

4.02

Nhịp

6.85

89.33

30

0.013

0.993

0.95

0.15

2ỉ14

3.08

Tiết diện
Gối

D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8

m

0.347



0.777

As

à

(cm2)

(%)

18.99

1.36

Chọn thép
3ỉ22+2ỉ22

Asc
(cm2)
19.01

2. Tính toán cốt thép đai cho dầm
a. Tính toán cốt thép đai cho dầm D1 (dầm tầng 2, nhịp BC)
Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm:
Sử dụng bê tông cấp ®é bÒn B15 cã:
Rb =
Eb =
= 175 Mpa
Es =
ThÐp ®ai nhóm AI có: Rsw

8.5 Mpa
23000 Mpa
210 Mpa

Rbt =

Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với:

g = g1 + g01
g1 =
3298.2 daN/m
g01 =
0.25 x 0.6 x 2500 x 1.1 = 412.5 daN/m
=> g = 3298.2 + 412.5 = 3710.7 daN/m
p = 2019.6 daN/m
q1 = g + 0.5p
= 3710.7 + 0.5 x 2019.6 = 4720.5 daN/m = 47.21 daN/cm
Chän a = 4 cm, h0 = h - a = 60 - 4 = 56 cm
+ KiĨm tra ®iỊu kiƯn c­êng ®é trªn tiÕt diƯn nghiªng theo øng st nÐn chÝnh:
Q <= 0.3jw1jb1Rbbh0
jw1, jb1 = 1
Do ch­a bè trÝ cèt ®ai nên giả thiết:
Ta có: 0.3Rbbh0 =

0.3 x 85 x 25 x 56 = 35700 daN > Q = 19913 daN

=> Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính
+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai:
Bỏ qua ảnh h­ëng cđa lùc däc nªn jn = 0
Qbmin = jb3.(1 + jn).Rbtbh0
= 0.6 x (1 + 0) x 7.5 x 25 x 56 = 6300 daN
Q = 19913 > 6300 => cần phải tính cốt đai chịu lực cắt
+ Xác ®Þnh Mb:
Mb = jb2 (1 + jf + jn) Rbtbh02 =
2 x (1+0+0) x 7.5 x 25 x 56^2 = 1176000 daN.cm
(Do dầm có cánh nằm trong vùng kéo nên jf = 0)
+ Xác định Qb1:
Qb1 = 2.

c0* =

+ Ta cã:

M b q1 = 2 x

1176000 x 47.21

Mb
1176000
=
Q - Qb1 19913 - 14902.21

= 14902.21 daN
= 234.69 cm

Q = 199.13 kN
0.75 Mpa


3
4

Mb
3
=
q1
4

® c0 = c =

1176000
47.21

= 118.37 cm

2M b
2 x 1176000
=
Q
19913

< c0*

= 118.11 cm

+ Giá trị qsw tính toán:
qsw =

+ Giá trÞ:

Q-

Mb
- q1.c
19913
c
=
c0

Qb min
=
2h0

6300
2 x 56

1176000
118.11
118.11

- 47.21 x 118.11

= 37.09 daN/cm

= 56.25 daN/cm

+ Giá trị:

Q - Qb1
19913 - 14902.21
=
2h0
2 x 56
Q - Qb1 Qb min
qsw (
;
)
+ Yêu cầu:
2h0

2h0
để tính toán cèt ®ai.
+ Sử dụng đai Ø6 , số nhánh n = 2

=> khoảng cách s tính toán:

stt =

= 44.74 daN/cm

nên ta lấy giá trị qsw = 56.25 daN/cm

Rsw nasw 1750 x 2 x 0.283
=
qsw
56.25

= 17.61 cm

DÇm cã h = 60 cm > 45 cm => Sct = min (h/3,50cm) = 20 cm
+ Giá trị Smax

jb 4 (1 + j n ) Rbt bh02 1.5 x (1+0) x 7.5 x 25 x 56^2
=
= 44.29 cm
Q
19913
+ Khoảng cách thiết kế của cốt ®ai:
s = min(Stt,Sct,Smax) =
17.61 cm

Chän s = 150 mm
Ta bố trí thép đai Ø6 a150 cho dầm
+ Kiểm tra l¹i ®iỊu kiƯn c­êng ®é trªn tiÕt diƯn nghiªng theo øng suÊt nÐn chÝnh khi
®· cã bè trÝ cèt ®ai:
Q £ 0.3j w1jb1 Rb bh0
jw1 = 1 + 5am w £ 1.3
Víi:
nasw
mw =
= 2 x 0.283
= 0.00151
Dầm bố trí Ø6 a150 có:
bs
25 x 15
E
a = s = 210 x 1000
= 9.13
Eb
23000
j w1 = 1 + 5am w = 1 + 5 x 9.13 x 0.00151 = 1.069 < 1.3
jb1 = 1 - b Rb =1 - 0.01 x 8.5 = 0.915
»1
Ta thÊy: j w1jb1 =1.069 x 0.915 = 0.978
Ta cã: 0.3j w1jb1 Rb bh0 = 0.3 x 0.978 x 85 x 25 x 56 = 34915 daN
Q = 19913 < 34915
=> dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.
b. Tính toán cốt đai cho dầm D2, D3, D4
Ta thấy các dầm D2, D3, D4 đều có lực cắt nhỏ hơn dầm D1, vì vậy chọn cốt đai bố
trí giống như dầm D1.
c. Tính toán cốt đai cho các dầm D5, D6, D7, D8

Ta thấy các dầm D5, D6, D7, D8 cã cïng tiÕt diƯn 0.25 x 0.3 cm, trong ®ã dầm D5 có lực
cắt lớn nhất, vì vậy ta tính toán cốt đai cho dầm D5, còn lại các dầm D6, D7, D8 sẽ bố trí
cốt đai giống dầm D5.
Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm:
Q = 43.82 kN
Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với:
g = g1 + g01
g1 =
356.1 daN/m
g01 =
0.25 x 0.3 x 2500 x 1.1 = 206.25 daN/m
smax =

=> g = 356.1 + 206.25 = 562.35 daN/m
p = 810 daN/m
q1 = g + 0.5p
= 562.35 + 0.5 x 810 = 967.35 daN/m = 9.67 daN/cm
Chän a = 4 cm, h0 = h - a = 30 - 4 = 26 cm
+ KiĨm tra ®iỊu kiƯn c­êng ®é trªn tiÕt diƯn nghiªng theo øng st nÐn chÝnh:
Q <= 0.3jw1jb1Rbbh0
jw1, jb1 = 1
Do ch­a bè trÝ cèt ®ai nên giả thiết:
Ta có: 0.3Rbbh0 =

0.3 x 85 x 25 x 26 = 16575 daN > Q = 4382 daN

=> Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính


+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai:

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc nên jn = 0
Qbmin = jb3.(1 + jn).Rbtbh0
» Qb min
4382
+ Sử dụng đai Ø6 , số nhánh n = 2
Q=

= 0.6 x (1 + 0) x 7.5 x 25 x 26 = 2925 daN

=> đặt cốt đai theo điều kiện cấu tạo

Dầm có h = 30 cm < 45 cm => Sct = min (h/2,15cm) = 15 cm
+ Giá trị Smax

jb 4 (1 + j n ) Rbt bh02 1.5 x (1+0) x 7.5 x 25 x 26^2
=
= 43.39 cm
Q
4382
+ Khoảng cách thiết kế cđa cèt ®ai:
s = min(Sct,Smax) =
15 cm
Chän s = 150 mm
Ta bố trí thép đai Ø6 a150 cho dầm
+ Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo øng suÊt nÐn chÝnh khi
Q £ 0.3j w1jb1Rb bh0
®· cã bè trÝ cèt ®ai:
j
=
1 + 5am w £ 1.3

Víi:
w1
nasw
mw =
= 2 x 0.283
= 0.00151
Dầm bố trí Ø6 a150 có:
bs
25 x 15
E
a = s = 210 x 1000
= 9.13
Eb
23000
j w1 = 1 + 5am w = 1 + 5 x 9.13 x 0.00151 = 1.069 < 1.3
jb1 = 1 - b Rb =1 - 0.01 x 8.5 = 0.915
Ta cã: 0.3j w1jb1 Rbbh0 =0.3 x 1.069 x 0.915 x 85 x 25 x 26 = 16213 daN
Q = 4382 < 16213
=> dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.
d. Bố trí cốt thép đai cho dầm
+ Với dầm có kích thước 30x60 cm:
- ở 2 đầu dầm trong đoạn L/4, ta bố trí cốt đai đặt dày D6a140 với L là nhịp
thông thủy của dầm.
- Phần còn lại cốt đai đặt thưa hơn theo điều kiện cấu tạo:
sct = min(3h/4,50cm) = 45 cm
smax =

ta chän D6a300
+ Víi dÇm cã kích thước 22x30 cm: do nhịp dầm ngắn, ta bố trí cốt đai D6a150 đặt
đều suốt dầm.