Chng 6: Tính toán nội lực khung điển hình Do đặc điểm của đơn nguyên cần tính có chiều dài (20,7m) lớn hơn chiều rộng (11,9m) (nh-ng do cấu tạo mặt bằng công trình chỉ chịu lực theo ph-ơng ngang) nên ta chọn hệ kết cấu là hệ khung bê tông cốt thép toàn khối tính theo sơ đồ khung phẳng làm kết cấu chịu lực chính cho công trình. Mặt bằng kết cấu tầng điển hình xem bản vẽ kèm theo. Sơ đồ tính khung : Chọn khung trục 6 của đơn nguyên hai để tính vì đây là khung có diện chịu tải lớn, khung có 3 nhịp, b-ớc cột lần l-ợt là 5,0m, 3,6m, 3,3m. Chiều cao các tầng là 3.9m. 1) Sơ bộ chọn vật liệu, kích th-ớc các cấu kiện : * Vật liệu chọn bê tông mác M300 có R n = 130KG/cm 3 , R k = 10 KG/cm 2 Cốt thép chịu lực chính loại AII có R a = R a , = 2800 kG/cm 2 Cốt thép đai và thép sàn dùng loại AI có R a = R a , = 1800 kG/cm 2 * Sơ bộ chọn kích th-ớc cấu kiện Chọn kích th-ớc cấu kiện Chọn kích th-ớc cột : Diện tích tiết diện cột sơ bộ chọn : F = Rn N xK Trong đó : N- Tổng lực dọc chân cột. 1 6 5 0 3 3 0 0 3 3 0 0 1 6 5 0 1800 36005000 2500 k - Hệ số phục thuộc vào mô men. k = 1,2 1,5 R n - C-ờng độ chịu nén của bê tông. Lực dọc N tính sơ bộ lấy bằng tổng tải trọng trên phần diện tích chịu tải Tải truyền vào cột gồm có tải trọng bản thân sàn, hoạt tải sàn, trọng l-ợng bản thân dầm gác vào cột, tải của t-ờng xây trên dầm. Xem xà ngang theo hai ph-ơng đều là dầm đơn giản. Diện truyền tải vào cột ở một tầng. 1. Tải trọng sàn gồm có : Trọng l-ợng bản thân sàn gồm các lớp nh- sau : - Gạch lát ceramic dày 20mm, g = T/m 3 , n = 1,1 G 1 = 0,02x2x1,1 = 0,044 (T/m 2 ) - Lớp vữa xi măng dầy 20mm, g =1,8 T/m 3 , n = 1,3 G 2 = 0,02x1,8x1,3 = 0,0468 (T/m 2 ) - Trọng l-ợng sàn : dày 120mm g = 2,5 T/m 2 , n = 1,1. G 3 = 0,1 x 2,5x1,1 = 0,275 (T/m 2 ) - Trọng l-ợng dầm giao với cột (h=550, b = 220). N 4 = 9x0,55x0,22x(4,3+3,3)x2,5=18,81T 2. Trọng l-ợng t-ờng trên dầm : N 5 = 8x0,288x3,5x(3,3+2,5) = 46,77T Tổng lực dọc tác dụng lên cột : N = N 1 + N 2 + N 3 + N 4 + N 5 = 5,62 + 5,98+35,12+18,81+46,77 N = 112,3T F = 130 10003,112 x x1,2 = 1225 (cm 2 ) Chọn tiết diện cột nh- sau: Các cột chữ nhật là 300x550 có F = 1650 cm 2 Chọn kích th-ớc dầm Kích th-ớc dầm đ-ợc chọn căn cứ vào mô men, Mô men sơ bộ M 0 đ-ợc lấy với điều kiện coi dầm nh- là dầm đơn giản chịu tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải, lấy giá trị 0,7M 0 để xác định sơ bộ kích th-ớc dầm, Đồng thời kích th-ớc dầm còn phải thoả mãn điều kiện độ cứng : h = 12 1 8 1 l = 12 1 8 1 x500 Xác định tải trọng : - Tải từ sàn truyền lên dầm theo phân bố hình thang với q max = q x1 1 = 0,752x3,3=2,48 (T/m) Quy đổi t-ơng đ-ơng sang tải phân bố q tđ = A x q max = 0,82x2,48 = 2,02 (T/m) Trong đó: A= 1-2 2 + 3 = 0,82 = a/1 = 1,65/5,0 =0,33 - Tải do t-ờng truyền lên dầm : q = 0,506x3,5=1,771 T/m q=1,77+2,02= 3,79T/mM =q1 2 /8 = 3,79 x5 2 /8 = 11,84Tm Giả thiết bề rộng dầm : b =22cm, Chiều cao hữu ích của dầm là : h 0 = 2 x Rnb M . = 2 x n Rb M . .7.0 0 = 2 x 22.110 10.84,11.7.0 5 = 37,01 cm Chọn: Tiết diện dầm chính là 500x220mm, Tiết diện dầm phụ là 300x220mm Chọn chiều dày sàn : Chiều dày sàn kê bốn cạnh đ-ợc lấy nh- sau : h b = m D l Với bản kê bốn cạnh : m = 40 45 và 1 là cạnh ngắn 1 1 = 330cm; chọn m = 45 (do bản liên tục) D= 0,8 1,4; chọn D = 1 h b = 45 1 x330x1 = 7,33(cm) Để thiên về an toàn ta Chọn h b =12cm 2) Xác định tải trọng tác dụng lên khung trục 6 a)Tĩnh tải : Tĩnh tải bao gồm trọng l-ợng bản thân các kết cấu nh- cột, dầm, sàn và tải trọng do t-ờng, thiết bị đặt trên công trình, Khi xác định tĩnh tải, ta chỉ cần xác định tải trọng do các lớp sàn và tải trọng các vách t-ờng, dầm phụ truyền vào các khung phẳng vì khi giải nội lực bằng ch-ơng trình SAP 2000, tải trọng bản thân của các phần tử cột và dầm chính sẽ đ-ợc tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng l-ợng bản thân, Bảng xác định tải trọng Tĩnh tải sàn tầng điển hình Tên sàn Các lớp sàn Trọn g l-ợn g (T/m 3 ) Chiề u dày (m) Tải tiêu chuẩn (T/m 2 ) Hệ số v-ợt tải Tải trọng tính toán(T/ m 2 ) Tổng cộng (T/m 2 ) Gạch lát ceramic 2,0 0,02 0 0,04 1,1 0,044 Vữa lót 1,8 0,02 0 0,036 1,2 0,0468 Bê tông 2,5 0,10 0 0,25 1,1 0,275 Sàn các phòn g Vữa trát 1,8 0,01 5 0,027 1,2 0,0351 0,400 9 Gạch chống trơn 2,0 0,02 0 0,04 1,1 0,044Sàn khu vệ sinh Vữa lót 1,8 0,02 0 0,036 1,2 0,0468 0,444 2 Bê tông 2,5 0,10 0 0,25 1,1 0,275 Vữa trát 1,8 0,01 5 0,027 1,2 0,0351 Thiết bị khác 0,05 1,1 0,055 Mái tôn 0,03 1,1 0,033 Bê tông 2,5 0,10 0 0,250 1,1 0,275 Vữa trát 1,8 0,01 5 0,027 1,2 0,0351 Sàn mái Xà gồ thép U100 0,007 1,1 0,0077 0,350 8 Tải trọng t-ờng : T-ờng 220 : G= 0,22x1,8x1,1 + 2x0,015x1,8x1,3 = 0,506 (T/m 2 ) T-ờng 110 : G = 0,11x1,8x1,1+2x0,015x1,8x1,3 = 0,288 (T/m 2 ) Tải trọng dầm Dầm 500x220mm : G = 0,22x0,50x2,5x1,1+2x(2x0,5+0,22)x0,015x1,8x1,3 =0,288 (T/m) Dầm 300x220mm : G = 0,22x0,4x2,5x1,1+2x(2x0,4+0,22)x0,015x0,8x1,3 =0,276 (T/m) b)Hoạt tải : Bảng hoạt tải phân bố (theo TCVN 2737 - 1995) Số TT Loại phòng Tải trọng tiêu chuẩn (T/m 2 ) Hệ số độ tin cậy Tải trọng tính toán (T/m 2 ) 1. Hội tr-ờng 0,4 1,2 0,48 2. Hành lang, cầu thang 0,4 1,2 0,48 3. Phòng vệ sinh 0,2 1,2 0,24 4. Mái tôn không sử dụng 0,03 1,3 0,039 5. Sàn tầng th-ợng có sửa chữa 0,07 1,3 0,091 6. Văn phòng 0,2 1,2 0,24 . trục 6 của đơn nguyên hai để tính vì đ y là khung có diện chịu tải lớn, khung có 3 nhịp, b-ớc cột lần l-ợt là 5,0m, 3,6m, 3,3m. Chiều cao các tầng là 3.9m. 1) Sơ bộ chọn vật liệu, kích th-ớc các. (T/m 3 ) Chiề u d y (m) Tải tiêu chuẩn (T/m 2 ) Hệ số v-ợt tải Tải trọng tính toán( T/ m 2 ) Tổng cộng (T/m 2 ) Gạch lát ceramic 2,0 0,02 0 0,04 1,1 0,044 Vữa lót 1,8 0,02 0 0,0 36 1,2 0,0 468 Bê. 0,22x0,4x2,5x1,1+2x(2x0,4+0,22)x0,015x0,8x1,3 =0,2 76 (T/m) b)Hoạt tải : Bảng hoạt tải phân bố (theo TCVN 2737 - 1995) Số TT Loại phòng Tải trọng tiêu chuẩn (T/m 2 ) Hệ số độ tin c y Tải trọng tính toán (T/m 2 ) 1.