Tính tóan gió động

Chia sẻ: Tran Vu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

1.640
lượt xem 782
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

tài liệu hứơng dẫn tính tóan sức gió

Chủ đề:

kỹ thuật xây dựng

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tính tóan gió động

Kết cấu A. chọn phương án kết cấu I. Chọn phương án của hệ kết cấu chịu lực Do công trình có nhịp lớn 9m theo cả hai phương và theo yêu cầu về kiến trúc nên chọn giải pháp hệ sàn phẳng ứng lực trước . Ưu điểm của sàn phẳng ứng lực trước là hạn chế việc xuất hiện vết nứt tức là làm tăng độ cứng của kết cấu , giảm độ võng vì vậy vượt được các khẩu độ lớn . Hơn nữa ,việc sử dụng bêtông và thép cường độ cao trong cấu kiện bêtông ứng lực trước cho phép cấu kiện có thể mảnh và nhẹ hơn nên sẽ giảm bớt được tải trọng thiết kế . Tuy nhiên khi sử dụng hệ sàn phẳng bêtông ứng lực trước thì khả năng chịu tải trọng ngang của khung là không đáng kể . Vậy cần có hệ lõi, vách chịu tải trọng ngang . Kết hợp lồng thang máy tạo thành hệ khung lõi ,việc kết hợp này phát huy được ưu điểm của hai loại kết cấu , đó là khả năng tạo không gian lớn và khả năng chịu tải trọng ngang , tải trọng động tốt của lõi cứng . Về mặt độ cứng của công trình cũng được đảm bảo . Vậy ta có hệ khung lõi kết hợp và sàn phẳng ứng lực trước .Tải trọng đứng của nhà do sàn ứng lực trước và hệ lõi , khung chịu phần tải trọng đứng tương ứng với diện chịu tích truyền tải của nó. Còn tải trọng ngang của nhà thì do hệ lõi chịu. II. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện 1. Chiều dày sàn Sàn bêtông ứng lực trước liên tục 1 1 1 1 → hb = ( ÷ ) . l = ( ÷ ). 9000 40 45 40 45 hb = 225 ÷ 200 mm Chọn hb = 220 mm. 2. Kích thước tiết diện cột : Xét cột giữa là cột có khả năng chịu tải lớn nhất : MÆ b»n g s µn t 2950 9000 1 4500
Diện tích tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : N Fb = K . Rn Trong đó : Fb : Diện tích tiết diện ngang của cột Rn : Cường độ chịu nén tính toán của bêtông MBT 350 → Rn = 155 kG/m2 K : hệ số an toàn = 1,2 N : lực nén lớn nhất có thể xuất hiện trong cột , N = S . n . q 2,95 S = 9 . ( 4,5 + ) = 53,78 m2 2 q : Tải trọng sơ bộ tính toán trung bình 2 trên 1 m sàn = 1,3 T/ m2 n = 17 tầng → N = 53,78 . 1,3 . 17 = 1188,538 T 1188,538.1000 → Fb = 1,2 . = 9201,58 cm2 (BT M350). 155 Chọn F = 100 x 100 = 10000 cm2 cho tất cả các cột . • Kiểm tra điều kiện ổn định của cột : lo λ = = λob = 30 b Với sàn bêtông đổ toàn khối → lo = 0,7 . l = 0,7 . 320 = 224 cm Cột hình vuông → b = 100 cm 224 → λ = = 2,24 < 30 → thoả mãn 100 3. Kích thước lõi : 2
ht 3200 t ≥ = = 160 mm 20 20 Chọn t = 300 mm . 4. Kích thước dầm biên : 1 1 1 1 h = ( ÷ ). l = ( ÷ ). 9000 = 1125 ÷ 750 8 12 8 12 mm Chọn h = 800 mm b = 250 mm B. Thiết kế cột , dầm khung biên trục 1 I. Xác định tải trọng lên hệ kết cấu 1. Tĩnh tải • Tải trọng sàn : Sàn tầng 1 ÷ 15 : Tải Tải trọng Loại g trọng Dầy tiêu TT Tải (kg/m3 n tính (m) chuẩn trọng ) toán (kg/m2) (kg/m2) 1 TLBT sàn 0,22 2500 550 1,1 605 Các lớp 2 0,03 1800 54 1,2 64,8 trát 3 Gạch lát 0,01 1600 16 1,1 17,6 4 Tổng 620 687,4 Sàn tầng mái : Tải Tải g trọng trọng Dầy 3 TT Loại tải trọng (kg/m tiêu n tính (m) ) chuẩn toán 2 (kg/m ) (kg/m2) 1 TLBT sàn 0,22 2500 550 1,1 605 2 lớp gạch lá 2 0,04 72 1,1 79,2 nem 1800 Gạch rỗng chống 3 0,2 1200 240 1,1 264 nóng 4 Các lớp trát 0,03 1800 54 1,2 64,8 5 Tổng 916 1013 3
• Tải trọng tường : Trên 1 ô bản sàn 9 x 9 m : Tải Tải trọng g trọng Loại Dài Rộng tiêu Cao (m) (kg/m3 n tính tải trọng (m) (m) chuẩn ) toán (kg/m2) (kg/m2) Tường 220 3,2 – 0,5x 8046 (cả lớp 0,25 0,22 1200 =99,33 1,1 109,27 18 9.9 trát ) = 2,98 Tường 110 10057,86 20,0 (cả lớp 0,14 2,98 1200 9 .9 1,1 136,59 9 trát ) =124,17 Tổng 223,5 245,86 Trên dầm biên : Tải Tải trọng g trọng Rộng tiêu Số tầng Cao (m) (kg/m3 n tính (m) chuẩn ) toán (kg/m) (kg/m) 3,2 – Tầng 0,25 0,8 1800 1080 1,1 1188 1,3 ÷ 15 =2,4 Tầng mái 0,25 1,25 1800 562,5 1,1 618,75 Tầng 1, 3 ÷ 15 lấy hệ số cửa = 0,75 → Tải trọng tiêu chuẩn = 0,75 . 1080 = 810 kg/m Tải trọng tính toán = 0,75 . 1188 = 891 kg/m • 3 Vách kính dày 10 mm = 3000 kg/m . 0,01 m . ( 3 – 0,8 ) m . 1,1 = 72,6 kg/m • 3 Bể nước = 12,1 m . 9 m . 1 m . 1000 kg/m . 1,1 = 119,79 kg 2. Hoạt tải : Tải Tải trọng trọng tính Số tầng tiêu n toán chuẩn (kg/m) (kg/m) 4
Sàn tầng 1- 150 1,3 195 15 Sàn tầng mái (không sử 75 1,3 97,5 dụng) 3. Tải trọng gió : Công trình có độ cao 55,1 m . Theo TCVN 2737-95 , H > 40 m → phải tính đến thành phần gió động . • Thành phần gió tĩnh : Tải trọng ngang tác dụng vào 1 mức sàn là : Wt = n . Wo . Ct . K . ht ( kg/m ) Trong đó : n : hệ số tin cậy của tải trọng gió = 1,2 Wo: áp lực gió tiêu chuẩn , tại TP Hồ Chí Minh = 83 kg/m2 Ct : hệ số khí động = Ch + Cđ = 0,6 + 0,8 = 1,4 K : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình ( dạng C ) Tầng 1 : Wt = 418, 32 . K ( kg/m ) (1.2 x 83 x 1.4 x 3 = 418.32) Tầng 2 : Wt = 432,264 . K(kg/m) (1.2 x 83 x 1.4 x 3.1 = 432.264) Tầng 3 ÷ 16 : Wt = 446,208 . K ( kg/m ) (1.2 x 83 x 1.4 x 3.2 = 446,208) Quy W về các nút khung : nút khung biên = W1 / 2 nút khung giữa = W1 W1 = W . a = W . 9 ( kg ) a W1 / 2 = W . = W . 4,5 ( kg ) 2 5
Độ cao K W Wt W1 W1 / 2 Z (kg/m2) (kg/m) (kg) (kg) (m) 1867,38 3,75 0,496 69,162 207,487 933,690 0 2264,19 6,75 0,582 81,154 251,578 113,099 9 2645,65 9,95 0,659 91,863 293,962 132,828 6 2852,87 1426,43 13,15 0,710 99,058 316,986 5 8 105,44 3036,80 1518,40 16,35 0,756 337,422 5 2 1 110,79 3191,01 1595,50 19,55 0,795 354,557 9 2 6 115,01 3312,29 1656,14 22,75 0,825 368,032 0 1 6 119,02 3427,94 1713,97 25,95 0,854 380,883 6 8 4 123,02 3543,20 1771,60 29,15 0,882 393,689 8 4 2 126,72 3649,62 1824,81 32,35 0,909 405,514 3 4 2 130,29 3752,43 1876,21 35,55 0,934 416,937 3 1 5 133,86 3855,23 1927,61 38,75 0,960 428,360 2 7 9 136,88 3942,38 1971,19 41,95 0,982 438,042 8 2 1 139,56 4019,48 2009,74 45,15 1,001 446,610 5 6 3 142,24 4096,59 2048,29 48,35 1,020 455,177 3 1 6 144,73 4168,47 2084,23 51,55 1,038 463,164 9 5 8 • Thành phần gió động : Đưa toàn nhà thành sơ đồ không gian ngàm tại móng vào chương trình SAP 2000 để tìm ra các dạng dao động, tần số và chuyển vị . Để xác định dao động ta phải đặt khối lượng tập trung tại các nút như sau : 6
Tính khối lượng tổng cộng của tất cả các tĩnh tải còn lại : m = w / g Tầng 1 : 54 + 16 + 550 - Sàn : m = = 62 kg/m2 10 2500 - Cột : m = 18 . kg/m3. 1m . 1 m . 2,78 m 10 = 12510 kg. 2500 - Dầm : m = 2 . ( 27 + 36 + 4,33 ) . kg/m3. 10 0,8 m . 0,25 m = 6733 kg 2500 - Vách , lõi : m = 2 . kg/m3 . 0,3 m . 10 12,1 m . 3 m + 2500 + 2 . kg/m3 . 0,25 m . 12,1 m . 3 m + 4 . 10 2500 kg/m3 . 0,3m . 3 m . 2,61m 10 = 12331,5 kg 223,5 - Tường ngăn : m = = 22,35 kg/m2 10 1080 - Tường bao : m = = 108 kg/m 10 → Σ m = ( 62 + 22,35 ) . ( 27 . 36 – 53,43 – 2 . 12,1 . 2,61 ) + 108 . 9 + 12510 +12331,5 + 6733 = 104700,16 kg . Tầng 2 : 54 + 16 + 550 - Sàn : m = = 62 kg/m2 10 2500 - Cột : m = 18 . kg/m3. 1 m . 1 m . 10 2,78 m = 12510 kg. 2500 - Dầm : m = 2 . ( 27+36 +9 ) m . kg/m3. 10 0,8 m . 0,25 m = 7200 kg. 2500 - Vách , lõi : m = 2 . kg/m3 . 0,3 m . 10 12,1 m . 3 m 2500 + 2 . kg/m3 . 0,25 m . 12,1 m . 3 m + 4 . 10 2500 kg/m3 . 0,3 m . 3 m . 2,61 m = 12331,5 kg 10 7
223,5 - Tường ngăn : m = = 22,35 kg/m2 10 66 - Vách kính : m = = 6,6 kg/m 10 → Σ m = ( 62 + 22,35 ) . ( 27 . 36 – 9 . 9 – 2 . 12,1 . 2,61 ) + 6,6 . 9 + 12510 + 7200 + 12331,5 = 101929,04 kg Tầng 3 ÷ 15 : 54 + 16 + 550 - Sàn : m = = 62 kg/m2 10 2500 - Cột : m = 18 . kg/m3. 1 m . 1 m . 2,98 10 m = 13410 kg. 2500 - Dầm : m = 2 . ( 27+36 ) m . kg/m3. 0,8 10 m . 0,25 m = 6300 kg. 2500 - Vách , lõi : m = 2 . kg/m3 . 0,3m . 10 2500 12,1m . 3,2 m + 2 . kg/m3 . 10 2500 0,25 m . 12,1m . 3,2 m + 4 . kg/m3 . 10 0,3m . 3,2 m . 2,61m = 13153,6 kg 223,5 - Tường ngăn : m = = 22,35 kg/m2 10 1080 - Tường bao : m = = 108 kg/m 10 → Σ m = ( 62 + 22,35 ) . ( 27 . 36 – 2. 12,1 . 2,61 )+ 108 . 9 +13410 +6300 + 13153,6 = 110496,08 kg Tầng mái : 550 + 72 + 240 + 54 - Sàn : m = = 91,6 kg/m2 10 2500 - Dầm : m = 2 . ( 27+36 ) m . kg/m3. 0,8 m . 10 0,25 m = 6300 kg. 562,5 - Tường bao : m = = 56,25 kg/m 10 → Σ m = 91,6 . 27 . 36 + 56,25 . 9 + 6300 = 95841,45 kg 108,9 - Bể nước : m = = 10,89 T 10 Số nút chính của từng tầng : 34 nút 8
→ Khối lượng tập trung tại mỗi nút của từng tầng là : 104700,16 - Tầng 1 = = 3079,16 kg 34 101929,04 - Tầng 2 = = 2998 kg 34 110496,08 - Tầng 3 ÷ 15 = = 3249,88 kg 34 95841,45 - Tầng mái = = 2818,87 kg 34 Khối lượng tại nút do bể nước ( 16 nút chính ) = 10,89.1000 = 680,625 kg 16 Giá trị thành phần động của tải trọng gió Wp ở độ cao Z được xác định như sau: Wp = 1,2 . m . ξ .ψ . y 2 (kg/m ) Trong đó : m : khối lượng của phần công trình mà trọng tâm có độ cao Z ξ : hệ số động lực y : dịch chuyển ngang của công trình ở độ cao Z ứng với dạng dao động riêng thứ nhất . ψ : hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành r phần , trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió không đổi . r ∑ k =1 y k .W pk y = r ∑ k =1 y k2 .M k với Mk – khối lượng phần thứ k của công trình yk – dịch chuyển ngang của trọng tâm phần thứ k ứng với dạng dao động riêng thứ nhất . Wpk – thành phần động phân bố đều của tải trọng gió ở phần thứ k của công trình , xác định theo công thức : Wpk = W. ζ . ν ( kg/m2) 9
W – giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao tính toán ζ - hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao Z ( tra bảng ). ν - hệ số tương quan áp lực động của tải trọng gió ( tra bảng ) . Tính gió động theo phương Y : Kết quả tính toán 3 dạng dao động đầu tiên theo chương trình SAP2000 là: T1 = 1,7935 s f1 = -1 0,55 s T2 = 0,453 s f2 = 2,206 s-1 T3 = 0,199 s f3 = -1 5,019 s Với công trình bêtông cốt thép có δ = 0,3 do đó tần số giới hạn f L = 1,3 Hz Ta có : f1 = 0,55 < fL = 1,3 < f2 = 2,206 → Tính toán thành phần gió động theo phương Y với 1 dạng dao động đầu tiên . Dạng dao động thứ : 1 Phương tính toán ( X, Y ) : Y Tần số dao động f = 0,55 Hz γ .Wo 1,2.830 Thông số e = = = 0,061 940. f1 940.0,55 Hệ số động lực x tra bảng phụ thuộc e và độ giảm loga của dao động ( δ = 0,3) tra bảng → x = 1,6 Hệ số tương quan không gian áp lực động n tra bảng phụ thuộc ρ và χ Với gió Y → ρ = b = 36 m , χ = h = 51,55 m . → n = 0,6698 Hệ số y : Cao độ y2 y2 M y.Wp (m) 2,2887E 0,00023 0,00167 3,75 -09 96 1 10
9,2718E 0,00094 0,00381 6,75 -09 51 82 2,5953E 0,00286 0,00678 9,95 -08 77 71 5,5932E 0,00618 0,01042 13,15 -08 03 08 1,0227E 0,01130 0,01454 16,35 -07 07 57 1,6687E 0,01843 0,01891 19,55 -07 87 12 2,507E- 0,02770 0,02364 22,75 07 14 39 3,5224E 0,03892 0,02856 25,95 -07 14 46 4,7362E 0,05233 0,03370 29,15 -07 31 87 6,0949E 0,06734 0,03877 32,35 -07 65 84 7,5829E 0,08378 0,04376 35,55 -07 84 54 9,1738E 0,10136 0,04865 38,75 -07 7 81 1,0816E 0,11951 0,05301 41,95 -06 26 75 1,2544E 0,13860 0,05810 45,15 -06 63 78 0,00000 0,15911 0,06288 48,35 144 44 1 1,6129E 0,17214 0,06710 51,55 -06 72 12 1,00081 0,51438 Tổng 03 05 0,5143805 → y = = 0,5140 1,0008103 Bảng tính tải trọng gió động : 11
Cao Wt Khối Tần Wp y Wđ độ z lượng g (kg/m2 (kg/m tầng (kg/m (m) ) 2 (kg) 2 ) (m) ) 0,75 34,92 4,784E- 104700, 1 3,75 69,162 4,943 4 90 05 16 0,72 39,65 9,629E- 101934, 2 6,75 81,154 9,687 95 34 05 97 0,68 42,12 0,00016 110496, 17,56 3 91,863 9,95 47 95 11 08 7 13,1 0,66 44,06 0,00023 110496, 25,78 4 99,058 5 41 25 65 08 9 16,3 105,44 0,64 45,48 0,00031 110496, 34,87 5 5 5 4 36 98 08 3 19,5 110,79 0,62 46,29 0,00040 110496, 44,54 6 5 9 38 42 85 08 5 22,7 115,01 0,61 47,22 0,00050 110496, 54,60 7 5 0 3 17 07 08 0 25,9 119,02 0,60 48,12 0,00059 110496, 64,71 8 5 6 37 91 35 08 9 29,1 123,02 0,59 48,98 0,00068 110496, 75,04 9 5 8 44 10 82 08 6 32,3 126,72 0,58 49,67 0,00078 110496, 85,13 10 5 3 52 13 07 08 3 35,5 130,29 0,57 50,25 0,00087 110496, 94,95 11 5 3 59 88 08 08 8 38,7 133,86 0,56 50,80 0,00095 110496, 104,4 12 5 2 66 19 78 08 45 41,9 136,88 0,55 50,97 110496, 113,4 13 0,00104 5 8 6 84 08 08 45,1 139,56 0,55 51,88 110496, 122,1 14 0,00112 5 5 5 19 08 32 48,3 142,24 52,40 110496, 130,8 15 0,55 0,0012 5 3 08 08 56 51,5 144,73 0,54 52,83 106731, 133,7 Mái 0,00127 5 9 5 56 45 71 Quy tải trọng gió về các nút khung theo phương Y : 12
Wt1 Wđ + Cao Wt1 Wt1/ 2 Wđ1 Wđ1/ 2 Wt1+Wđ1 2 độ (kg/m Wd1 (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (m) ) 2 (kg) 3,7 1867,3 933,69 14,82 133,46 2000,8 1000,4 66,732 5 80 0 9 5 45 23 6,7 2264,1 1132,0 30,02 270,25 135,12 2534,4 1267,2 5 99 99 8 5 7 53 27 9,9 2645,6 1322,8 56,21 505,94 252,97 3151,5 1575,7 5 56 28 6 0 0 97 98 13, 2852,8 1426,4 82,52 742,73 371,36 3595,6 1797,8 15 75 38 6 7 8 12 06 16, 3036,8 1518,4 111,5 1004,3 502,17 4041,1 2020,5 35 02 01 94 43 2 46 73 19, 3191,0 1595,5 142,5 1282,9 641,45 4473,9 2236,9 55 12 06 45 09 4 21 60 22, 3312,2 1656,1 174,7 1572,4 786,23 4884,7 2442,3 75 91 46 18 66 3 57 79 25, 3427,9 1713,9 207,1 1863,9 931,95 5291,8 2645,9 95 48 74 01 08 4 56 28 29, 3543,2 1771,6 240,1 2161,3 1080,6 5704,5 2852,2 15 04 02 46 17 58 20 60 32, 3649,6 1824,8 272,4 2451,8 1225,9 6101,4 3050,7 35 24 12 24 16 08 41 20 35, 3752,4 1876,2 303,8 2734,7 1367,3 6487,2 3243,6 55 31 15 64 78 89 09 05 38, 3855,2 1927,6 334,2 3008,0 1504,0 6863,2 3431,6 75 37 19 23 05 02 42 21 41, 3942,3 1971,1 362,9 3266,1 1633,0 7208,5 3604,2 95 82 91 06 57 78 38 69 45, 4019,4 2009,7 390,8 3517,4 1758,7 7536,8 3768,4 15 86 43 22 00 00 86 43 48, 4096,5 2048,2 418,7 3768,6 1884,3 7865,2 3932,6 35 91 96 38 43 21 34 17 51, 4168,4 2084,2 428,0 3852,5 1926,2 8021,0 4010,5 55 75 38 66 92 96 67 33 Tính gió động theo phương X : Sử dụng chương trình SAP 2000 tìm được kết quả: T1 = 0,8844 s f1 = -1 1,13 s T2 = 0,198 s f2 = 5,04 s-1 13
Với công trình bêtông cốt thép có δ = 0,3 do đó tần số giới hạn f L = 1,3 Hz Ta có : f1 = 1,13 < fL = 1,3 < f2 = 5,04 → Tính toán thành phần gió động theo phương X với 1 dạng dao động đầu tiên . Dạng dao động thứ : 1 Phương tính toán ( X, Y ) : X Tần số dao động f = 1,13 Hz γ .Wo 1, 2 . 830 Thông số e = = = 0,0297 940. f1 940 . 1,13 Hệ số động lực x tra bảng phụ thuộc e và độ giảm loga của dao động ( δ = 0,3) tra bảng → x = 1,4 Hệ số tương quan không gian áp lực động n tra bảng phụ thuộc ρ và χ Với gió X → ρ = b = 27 m , χ = h = 51,55 m . → n = 0,6955 Hệ số y : Cao độ y2 y2 M y.Wp (m) 1,955E- 0,000204 0,001603 3,75 09 6 5 7,28E- 0,000742 0,003513 6,75 09 0 0 1,982E- 0,002190 0,006159 9,95 08 5 4 4,272E- 0,004720 0,009457 13,15 08 9 2 7,913E- 0,008743 0,013285 16,35 08 5 5 1,32E- 0,014584 0,017464 19,55 07 0 0 2,037E- 0,022504 0,022128 22,75 07 9 9 2,959E- 0,032699 0,027186 25,95 07 8 9 4,097E- 0,045273 0,032555 29,15 07 3 7 5,454E- 0,060262 0,038089 32,35 07 6 7 35,55 7,027E- 0,077650 0,043748 14
07 8 6 8,808E- 0,097323 0,049507 38,75 07 0 0 1,082E- 0,119512 0,055051 41,95 06 6 8 0,143600 0,061414 45,15 1,3E-06 7 8 1,538E- 0,169898 0,067470 48,35 06 8 1 1,769E- 0,188797 0,072967 51,55 06 3 6 0,988709 0,521603 Tổng 4 6 0,5216036 → y = = 0,5276 0,9887094 15
Bảng tính tải trọng gió động : Caođ Wt Wp Khối Wđ Tần ộ z y lượng g (kg/m (kg/m2 tầng (kg/m 2 (m) 2 (m) ) ) (kg) ) 69,16 0,75 36,269 4,421E- 104700, 1 3,75 4,103 2 4 2 05 16 81,15 0,72 41,174 8,532E- 101934, 2 6,75 7,709 4 95 9 05 97 91,86 0,68 43,746 0,00014 110496, 13,79 3 9,95 3 47 0 08 08 0 13,1 99,05 0,66 45,753 0,00020 110496, 20,24 4 5 8 41 1 67 08 4 16,3 105,4 0,64 47,228 0,00028 110496, 27,55 5 5 45 4 8 13 08 1 19,5 110,7 0,62 48,070 0,00036 110496, 35,58 6 5 99 38 5 33 08 2 22,7 115,0 0,61 49,033 0,00045 110496, 44,20 7 5 10 3 6 13 08 0 25,9 119,0 0,60 49,975 0,00054 110496, 53,27 8 5 26 37 8 4 08 9 29,1 123,0 0,59 50,860 0,00064 110496, 62,69 9 5 28 44 4 01 08 2 32,3 126,7 0,58 51,577 0,00073 110496, 72,32 10 5 23 52 1 85 08 9 35,5 130,2 0,57 52,187 0,00083 110496, 82,10 11 5 93 59 3 83 08 3 38,7 133,8 0,56 52,751 0,00093 110496, 91,91 12 5 62 66 2 85 08 7 41,9 136,8 0,55 52,934 110496, 101,8 13 0,00104 5 88 6 4 08 58 45,1 139,5 0,55 53,872 110496, 111,6 14 0,00114 5 65 5 6 08 52 48,3 142,2 54,411 110496, 121,4 15 0,55 0,00124 5 43 4 08 46 51,5 144,7 0,54 54,862 106731, 125,8 16 0,00133 5 39 5 8 45 22 16
Quy tải trọng gió về các nút khung theo phương X : II. Tính toán và tổ hợp nội lực 1. Tính toán nội lực Sơ đồ để tính toán nội lực là sơ đồ khung không gian ngàm tại móng . - Sàn , vách lõi được quan niệm là các phần tử tấm . - Cột , dầm là các phần tử thanh . Tải trọng tính toán để xác định nội lực gồm : - Trường hợp tĩnh tải . Wt1 + Cao Wđ 2 Wt1 Wt1/ 2 Wđ1 Wđ1/ 2 Wt1+Wđ1 độ (kg/m Wd1 (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (m) ) 2 (kg) 3,7 1867,3 933,69 12,30 110,77 1978,1 989,07 55,388 5 80 0 8 6 56 8 6,7 2264,1 1132,0 23,89 215,07 107,53 2479,2 1239,6 5 99 99 7 6 8 75 38 9,9 2645,6 1322,8 44,12 397,15 198,57 3042,8 1521,4 5 56 28 8 1 6 08 04 13, 2852,8 1426,4 64,78 583,03 291,51 3435,9 1717,9 15 75 38 2 4 7 09 55 16, 3036,8 1518,4 88,16 793,45 396,72 3830,2 1915,1 35 02 01 2 7 8 59 29 19, 3191,0 1595,5 113,8 1024,7 512,37 4215,7 2107,8 55 12 06 61 52 6 64 82 22, 3312,2 1656,1 141,4 1272,9 636,48 4585,2 2292,6 75 91 46 41 72 6 63 31 25, 3427,9 1713,9 170,4 1534,4 767,22 4962,3 2481,1 95 48 74 94 49 4 97 98 29, 3543,2 1771,6 200,6 1805,5 902,75 5348,7 2674,3 15 04 02 13 16 8 20 60 32, 3649,6 1824,8 231,4 2083,0 1041,5 5732,6 2866,3 35 24 12 52 70 35 95 47 35, 3752,4 1876,2 262,7 2364,5 1182,2 6117,0 3058,5 55 31 15 30 74 87 05 02 38, 3855,2 1927,6 294,1 2647,2 1323,6 6502,4 3251,2 75 37 19 34 06 03 43 21 41, 3942,3 1971,1 325,9 2933,5 1466,7 6875,8 3437,9 95 82 91 45 05 52 86 43 45, 4019,4 2009,7 357,2 3215,5 1607,7 7235,0 3617,5 15 86 43 86 72 86 59 29 48, 4096,5 2048,2 388,6 3497,6 1748,8 7594,2 3797,1 35 91 96 27 40 20 31 16 17 51, 4168,4 2084,2 402,6 3623,6 1811,8 7792,1 3896,0 55 75 38 32 86 43 62 81
- Trường hợp hoạt tải chất đều trên các nhịp . - Tải trọng gió tĩnh và gió động theo các phương X , - X , Y , -Y . Sử dụng chương trình SAP 2000 để giải nội lực . Kết quả nội lực tính toán xem phần phụ lục . 2. Tổ hợp nội lực Sau khi xác định đầy đủ các giá trị tải trọng bằng máy tiến hành tổ hợp nội lực nhằm tìm ra nội lực nguy hiểm nhất xuất hiện trong kết cấu để thiết kế cấu kiện. Thực hiện tổ hợp cho cột và dầm theo hai tổ hợp nội lực cơ bản : - Tổ hợp cơ bản 1 : gồm tĩnh tải và một trường hợp hoạt tải có nội lực gây nguy hiểm nhất cho cấu kiện với hệ số tổ hợp là 1. - Tổ hợp cơ bản 2 : gồm tĩnh tải và hai trường hợp hoạt tải trở lên có nội lực gây nguy hiểm nhất với hệ số tổ hợp 0,9 cho các nội lực của hoạt tải . III. Thiết kế cột - khung trục 1 1. Vật liệu Bêtông mác 350 → Rn = 155 kg/cm2 , Rk = 11 kG/cm2 Thép dọc AII → Ra = Ra’ = 2800 kg/cm2 ⇒ αo = 0,55 ; Ao = 0,399 Thép đai AI 2. Tính cốt dọc Từ bảng tổ hợp chọn ra 3 cặp nội lực để tính toán : M x max , Mytư , Ntư My max , Mxtư , Ntư Nmax , Mxtư , Mytư Tính cột biên ( phần tử 1) : Cặ Mx My ( N ( T p (Tm) Tm) ) 1 27,720 10,313 745,3 40 2 19,596 751,7 18
17,678 03 3 26,648 11,196 803,3 67 • Tính với cặp 1 l o 0,7.300 Độ mảnh λ = = = 2,1 < 8 → bỏ qua ảnh hưởng của uốn h 100 dọc , η = 1. M x 27,72.100 M y 10,313.100 Xét = = 27,72 > = = 10,313 h 100 b 100 h ⇒ Tính với M x = M x + β . .M y ′ b 7 N β = 1 – . 6 b.h. f cu b = 100 cm , h = 100 cm fcu = 0,78 . MBT = 0,78 . 350 = 273 kg/cm2 7 745340 → β = 1 – . = 0,68 6 100.100.273 1 ′ M x = 27,72 + 0,68. .10,313 = 34,73 ( Tm ) 1 ′ Dùng M x và N tính cốt thép đối xứng Fa = Fa' . - Độ lệch tâm : ⎧ 2cm eng = max ⎨ = 4 cm ⎩1 / 25.h = 4cm M 34,73.100 eo = + eng = + 4 = 8,66cm N 745,34 e = η.eo + 0,5 . h – a = 1 . 8,66 + 0,5 .100 – 5 = 53,66 cm - Chiều cao vùng nén : N 745340 x = = = 48,086 cm Rn .b 155.100 Chọn a = a' = 5 cm → ho = h – a = 100 – 5 = 95 cm αo.ho = 0,55 . 95 = 52,25 cm → 2a' = 10 cm < x = 48,086 cm < αo.ho = 52,25 cm → Lệch tâm lớn . Ne − Rn .b.x(ho − 0,5 x) Fa = Fa' = = Ra(ho − a ′) 745340.53,66 − 155.100.48,086.(95 − 0,5.48,086) < 0 2800(95 − 5) 19
⇒ Đặt thép theo cấu tạo μtmin = 0,8 % , μtmax = 7 % 0,8.100.95 Fat = μtmin . b . ho = =76 cm2 100 Chọn 16φ25 ( Fa = 78,56 cm2 ) 78,56 μ t = .100% = 0,82% 100.95 → thoả mãn . Kiểm tra lại : N ≤ Ntd Trong đó : N : ngoại lực = 745,34 (T) 1 Ntd : khả năng chịu nén của cột = 1 1 1 + − N x N y No - No : khả năng chịu nén đúng tâm No = ϕ [ Rn ( Fb – Fat ) + Fat . Ra' ] Trong đó : ϕ : hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc , tra bảng phụ thuộc λ l o 0,7.300 λ = = = 2,1 < 8 → ϕ = 1 h 100 Rn : cường độ chịu nén tính toán của bêtông = 155 kG/cm2 Fb : tiết diện ngang của cột = 100 . 100 = 10000 cm2 Fat = 78,56 cm2 R'a : cường độ chịu nén tính toán của cốt thép = 2800 kG/cm2 → No = 1 . [ 155 ( 10000 – 78,56 ) + 78,56 . 2800 ] = 1757791,2 kg =1757,8 T - Nx : khả năng chịu nén lệch tâm theo phương X Là trường hợp lệch tâm lớn nên kiểm tra điều kiện cường độ theo công thức : N.e ≤ Rn .b.x ( ho – 0,5 x ) + Ra'.Fa' ( ho – a' ) Mx e = η.eo + 0,5 . h – a = 1. + eng + 0,5 . h – a N 27720.100 e = + 4 + 0,5.100 − 5 = 52,72 cm 745340 Fa' = 5φ25 = 5 . 4,91 = 24,55 cm2 VT = 745340 . 52,72 = 39294324,8 kgcm = 393 Tm 20