PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN và THUYẾT kế KHUNG PHẲNG

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN VÀ THUYẾT KẾ KHUNG PHẲNG Nội dung : Thiết kế khung ngang, trục 3 của một trường học với mặt bằng và mặt cắt n ư ìn s mÆt C¾T A-A... Hình 2: Mặt bằng tầng 1 và

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN VÀ THUYẾT KẾ KHUNG PHẲNG

Nội dung : Thiết kế khung ngang, trục 3 của một trường học với mặt bằng và mặt cắt n ư ìn

s

mÆt C¾T A-A

Hình 2: Mặt bằng tầng 1 và mặt bằng tầng điển hình của công trình

Bảng 1: Cấu tạo và tải trọng các l p v t li u sàn

L B

 ĩn t i tính toán của ô sàn trong phòng:

 ĩn t i tính toán của ô sàn hành lang:

Bảng 2: Cấu tạo và tải trọng các l p v t li u sàn mái

 ĩn t i tính toán của ô sàn mái:

d d

d d

L

m

 Cột trục C:

 Cột trục D:

an t n v định hình hóa ván khuôn, ta chọn t ước tiết diện cột trục D

Hình 3: Di n chịu tải của cột

C-25X45 C-25X45 C-25X45 C-25X45 C-25X45 C-25X45

D-25X35 D-25X35

D-25X35 D-25X35

C-25X45

D-25X35 D-25X35

II SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG:

D-25X35 D-25X35

D-25X35

D-25X35

D-25X35 D-25X60

D-25X60

-0.6 -0.6

+3.600 +7.200 +10.800 +14.400

h t

Chi u cao của cột:

Chi u cao của cột l y bằng kho ng cách giữa các trục dầm Do dầ n t a đổi tiết diện nên ta sẽ x định chi u cao của cột theo trục dầm ngoài hành lang (dam62m có tiết diện nhỏ ơn)

 X định chi u cao của cột tầng 1:

(Với Z=450mm là kho ng cách từ cốt ± đến mặt đ t tự nhiên)

 X định chi u cao của cột tầng 2, 3, 4:

C-25X25

D-22X60 D-25X60 D-25X60 D-25X50

III X ĐỊNH TẢI TRỌ ĐƠ VỊ:

T i trọng phân bố tác dụng lên khung có dạn ìn t an ể đổi sang dạng t i

trọng phân bố hình chữ nhật, ta cần x định hệ số chuyển đổi k

IV X ĐỊ Ĩ ẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG:

T i trọng b n than của các kết c u dầm, cột khung sẽ ươn trìn t n t n ết c u

tự tính

Việc tính toán t i trọn v n được thể hiện theo 2 cách:

 Cách 1 ưa đổi t i trọng

 Q đổi t i trọng thành phân bố đ u

Ĩ ẢI PHÂN BỐ-daN/m

1257,5 6474,41

1

2

G C

Do trọn lượng sàn hành lang truy n vào:

Do trọn lượng sàn hành lang truy n v (đã t n ở trên)

lan an xâ tường 110 cao 1000mm truy n vào:

Cộng và làm tròn:

890,31 913,72

1095,2 2899,23

Ghi chú: hệ số giảm lỗ cửa bằng 0,7 được tính toán theo cấu tạo kiến trúc Nếu

tính chính xác thì hệ số giảm lỗ cửa ở trục C và trục D là khác nhau

2 ĩn tải tầng mái:

Hình 8 Sơ đồ ân tĩn tải sàn tầng mái

 ể tính toán t i trọn tĩn t i phân bố đ tr n i trước hết ta ph i x định kích

t ước của tường thu hồi xây trên mái

 Dựa vào mặt cắt kiến trúc, ta có diện t tường thu hồi xây trên nhịp CD là:

8,967

1, 29

t t

1,833

0,764

2, 4

t t

C m

gt 1

gmt

g = 525,5

g = 525,5

Ĩ ẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI-daN/m

Ĩ ẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI-daN/m

Ĩ ẢI TẬP TRUNG TRÊN MÁI-daN

ường sê nô cao 0,4m, dày 8cm bằng bê tông cốt thép:

Cộng và làm tròn:

890,313 1563,69

1749,92 325,6 4529,52

1

2

m C

G

Do trọn lượng ô sàn nhỏ truy n vào:

1

2

m B

G

890,313 1306,2

3 Do trọn lượng ô sàn nhỏ truy n v (n ư đã t n ở trên)

Cộng và làm tròn:

2075,52 4272,03

a ơ đồ tĩn t i tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2):

Hình 9 Sơ đồ tĩn tải tác dụng vào khung

4529,52

7388,13 2899,23 6474,41 2808,98

470,99

7388,13 2899,23 6474,41

470,99

7388,13 2899,23 6474,41

470,99 2808,98

2808,98

V X ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG:

Hình 11 Sơ đồ phân hoạt tải 1- Tầng 3

Hình 12 Sơ đồ phân hoạt tái- Tầng mái

HOẠT TẢI 1- TẦNG MÁI

Hình 14 Sơ đồ phân hoạt tải 2- Tầng 3

Hình 15 Sơ đồ phân hoạt tải 2- Tầng mái

HOẠT TẢI 2- TẦNG MÁI

a ơ đồ hoạt t i tác dụng vào khung (biểu diễn theo 2 cách):

Hình 16 Sơ đồ hoạt tải 1 Hình 17 Sơ đồ hoạt tải 2

1055,7 517,5

821,4 821,4 771,67

VI X ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ:

Công trìn được xây dựng tại thành phố Q ơn t ộc vùng gió III.B, có áp lực gió

Hình 18 Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung

Hình 19 Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung

273,504 205,128

VII X ĐỊNH NỘI L C:

S dụn ươn trìn t n t n ết c để tính toán nội lực cho khung với ơ đồ phần

t dầm, cột n ư ìn vẽ ưới đâ

Khi khai báo t i trọn tr n ươn trìn t n t n ết c u, với trường hợ tĩn t i

ph i kể đến trọn lượng b n than của kết c u (cột, dầm khung) với hệ số vượt t i 1,1

n

ìn 20 Sơ đồ phần t khung trục 3

Hình 21: Biểu đồ M, Q, ĩn tải

Hình 22: Biểu đồ M, Q, N Hoạt Tải 1

Hình 23: Biểu đồ M, Q, N Hoạt Tải 2

Hình 24: Biểu đồ M, Q, N Gió Trái

Hình 25: Biểu đồ M, Q, N Gió Phải

 Tổ hợ ơ n 2: Là tổ hợp của tĩn t i và từ 2 loại t i trọng tạm thời trở lên

r n đ t i trọng tạm thời được nhân với hệ số tổ hợp bằng 0,9

Các b ng tổ hợp nội lực cho dầm và cột được trình bày ở b ng 5 và 6

 Với một phần t dầm: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho ba tiết diện (hai tiết diện đầu dầm và một tiết diện giữa dầm)

 Với một phần t cột: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho hai tiết diện (một tiết diện chân cột và một tiết diện đ nh cột)

12.94 -16.91

-0.85 0.23

92.11 27.03

-92.24 -27.04

-

-

4;8 -180.82

4;8 -132.43

-

-

4;5;6;8 -184.64

4;5;8 -144.95

0.92

14.68 0.17

-1.60 0.23

2.91 27.03

-3.02 -27.04

4;5 98.47

-

-

4;7 27.95

4;5;7 99.62

4;6;8 79.63

4;5;6;7 25.61

107.23

-14.06 17.25

-2.35 0.23

-86.29 27.03

86.19 -27.04

-

-

4;7 -180.94

4;7 134.26

-

-

4;5;6;7 -187.08

4;5;6;7 147.29

5

-11.11

-1.97 -0.76

-3.05 -9.57

24.59 20.03

-24.53 -20.00

4;7 14.19

4;8 -34.93

4;8 -31,11

-

-

4;5;6;8 -37

4;5;6;8 -38.41

-3.16

-1.08 -0.76

2.87 -0.51

1.05 20.03

-1.03 -20.00

4;6 0.86

4;5 -3.09

4;8 -23,16

4;6;7 1,52

4;5;8 -3,91

4;5;6;8 -22,3

4.8

-0.19 -0.76

-1.86 8.56

-22.48 20.03

22.48 -20.00

4;8 19.5

4;7 -25.46

4;7 25.1

4;8 17.25

4;5;6;7 -25

4;6;7 30.53 Bảng 5.1: Tổ hợp nội l c dầm 4, 5

-2.05 0.09

-12.13 -16.93

62.90 18.47

-62.81 -18.46

-

-

4;8 -152.73

4;8 -124.45

-

-

4;5;6;8 -159.21

4;6;8 -137.84

0.32

-2.36 0.09

15.56 0.15

1.96 18.47

-1.90 -18.46

4;6

100

4;5 -82.08

4;7 18.79

4;6;7 100.21

-

-

4;5;6;7 17.16

Q(kN)

-92.01 106.63

-2.67 0.09

-13.12 17.23

-58.97 18.47

59.01 -18.46

-

-

4;7 -150.98

4;7 125.1

-

-

4;5;6;7 -159.29

4;6;7 138.84

10

-8.59

-2.11 -8.98

-2.24 -0.78

17.54 15.07

-17.60 -15.11

4;7 10.59

4;8 -24.55

4;8 -23.7

4;7 8.84

4;5;6;8 -26.71

4;5;6;8 -30.97

-0.63

3.11 0.09

-1.32 -0.78

-0.17 15.07

0.16 -15.11

4;5 1.57

4;6 -2.86

4;8 -15.74

4;5;8 1.4

4;6;7 -2.88

4;6;8 -14.93

2,35

M(kN.m) Q(kN)

-5.47 7.33

-2.32 9.16

-0.41 -0.78

-17.88 15.07

17.91 -15.11

4;8 12.44

4;7 -23.35

4;7 22.4

4,8 10.65

4;5;6;7 -24.02

4;5;7 29.14

-10.35 -16.88

-2.16 0.10

32.59 9.41

-32.60 -9.42

-

-

4;8 -112.46

4;5 -122.8

-

-

4;5;6;8 -120.46

4;5;8 -129.59

Q(kN)

94.25 0.39

17.18 0.20

-2.49 0.10

1.52 9.41

-1.50 -9.42

4;5 111.43

4;6 91.76

4;7 9.8

4;5;7 111.08

4;6;8 90.66

4;5;7 9.13

Q(kN)

-82.45 106.7

-11.65 17.28

-2.81 0.10

-29.54 9.41

29.59 -9.42

-

-

4;7 -111.99

4;5 123.98

-

-

4;5;6;7 -121.05

4;5;7 130.81

15

Q(kN)

-8.68 -8.73

-2.67 -0.97

-1.96 -8.90

9.00 8.50

-9.02 -8.49

4;7 0.32

4;8 -17.7

4;6 -17.63

-

-

4;5;6;8 -20.97

4;5;6;8 -25.25

Q(kN)

-3.1 -0.77

-1.52 -0.97

3.18 0.17

-0.98 8.50

0.95 -8.49

4;6 0.08

4;5 -4.62

4;8 -9.26

4;6;8 0.62

4;5;7 -5,35

4;5;8 -9.28

Q(kN)

-6.87 7.18

-0.38 -0.97

-2.35 9.23

-10.96 8.50

10.93 -8.49

4;8 4.06

4;7 -17.83

4;6 16.41

4;8 2.97

4;5;6;7 -19.19

4;6;7 23.14

-1.58 -0.19

-5.54 -10.04

6.64 1.99

-7.23 -2.05

-

-

4;8 -56.68

4;5;6 -84.38

-

-

4;5;6;8 -62.37

4;5;6;8 -85.2

Q(kN)

69.94 1.79

-0.97 -0.19

10.54 0.30

0.06 1.99

-0.46 -2.05

4;6 80.48

-

-

4;7 3.78

4;6;7 79.48

4;5;8 68.65

4;6;7 3.82

Q(kN)

-61.25 77.72

-0.36 -0.19

-7.53 10,65

-6.52 1.99

6.30 -2.05

-

-

4;5;6 -69.14

4;6 88.37

-

-

4;5;6;7 -74.22

4;6;7 89.1

20

Q(kN)

-17.08 -18.39

1.06 -0.98

-2.92 -1.11

2.40 2.33

-2.07 -2.16

-

-

4;6 -20

4;8 -20.55

-

-

4;6;8 -21.57

4;5;6;8 -21.22

Q(kN)

-3.11 -5.39

1.19 0.74

-1.62 -1.11

-0.35 2.33

0.46 -2.16

-

-

4;6 -3,46

4;8 -7.55

-

-

4;6;7 -4.88

4;6;8 -8.33

Q(kN)

-4.41 7.6

-0.69 2.46

-0.31 -1.11

-3.09 2.33

3.00 -2.16

-

-

4;7 -7,5

4;5 10.06

-

-

4;5;6;7 -8.09

4;5;7 11.91

-2.92 -58.24

0.74 -40.54

86.64 56.91

-85.36 -56.97

4;7 71.7 -616.6

4;8 -100.3 -730.48

4;5;6 -17.12 -772.29

4;6;7 63.7 -658.78

4;5;8 -94.39 -777.2

4;5;6;8 -93.73 -813.69

N(kN)

31.44 -659.43

6.37 -58.24

-1.36 -40.54

-56.42 56.91

57.42 -56.97

4;8 88.86 -716.4

4;7 -24.98 -602.52

4;5;6 36.45 -758.21

4;5;8 88.85 -763.12

4;6;7 -20.56 -644.7

4;5;6;8 87.63 -799.55

2

-746.88

3.26 -78.30

-1.06 -78.89

88.86 -10.97

-90.14 11.21

4;7 104.06 -757.85

4;8 -74.95 -735.67

4;5;6 17.5 -904.07

4;5;7 98.10 -827.22

4;6;8 -66.89 -807.79

4;5;6;7 97.14 -898.22

-732.81

-6.28 -99,43

2.39 -78.89

-64.55 -10.97

63.54 11.21

4;8 33.87 -721.6

4;7 -94.22 -797.36

4;5;6 -33.56 -911.13

4;6;8 29.67 -793.72

4;5;7 -93.42 -832.17

4;5;6;7 -91.27 -903.17

3

N(kN)

0.58 -182.99

-0.06 -20.96

0.46 -35.57

15.52 -45.93

-15.53 45.76

4;7 16.1 -228.92

4;8 -14.95 -137.23

4;5;6 0.98 -239.52

4;6;7 14.96 -256.34

4;5;8 -13.45 -160.67

4;5;6;7 14.91 -275.2

N(kN)

-0.93 -175.17

0.19 -20.96

-0.89 -35.57

-13.20 -45.93

13.20 45.76

4;8 12.27 -129.41

4;7 -14.13 -221.1

4;5;6 -1.63 -231.7

4;5;8 11.12 -152.83

4;6;7 -13.61 -248.5

4;5;6;7 -13.44 -267.36

-6.56 -30.77

-2.22 -40.77

35.69 29.87

-34.82 -29.93

-

-

4;8 -91.96 -519.23

4;5;6 -65.92 -560.84

-

-

4;5;6;8 -96.38 -580.13

4;5;6;8 -96.38 -580.13

N(kN)

57.38 -478.16

0.68 -30.77

8.26 -40.77

-37.81 29.87

38.57 -29.93

4;8 95.95 -508.09

4;7 19.57 -448.29

4;5;6 66.32 -549.7

4;5;6;8 100.14 -569.48

-

-

4;5;6;8 100.14 -569.48

7

-540.58

5.81 -49.74

1.68 -60.88

46.33 -3.97

-47.19 4.17

4;7 100.91 -544.55

-

-

4;5;6 62.07 -651.2

4;5;6;7 103.02 -643.71

-

-

4;5;6;7 103.02 -643.71

-529.45

0.13 -49.74

-7.65 -60.88

-48.47 -3.97

47.72 4.17

-

-

4;7 -103.82 -533.42

4;5;6 -62.87 -640.07

-

-

4;6;7 -105.86 -587.82

4;5;6;7 105.74 -632.58

8

N(kN)

2.05 -141.38

0.38 -21.72

0.97 -18.80

9.28 -25.91

-9.28 25.76

4;7 11.33 -167.29

4;8 -7.23 -115.62

4;5;6 3.4 -181.9

4;5;6;7 11.62 -201.17

4;8 -6.3 -118.2

4;5;6;7 11.62 -201.17

N(kN)

-2.54 -135.19

-1.19 -21.72

-0.17 -18.80

-9.49 -25.91

9.49 25.76

4;8 6.95 -109.43

4;7 -12.03 -161.1

4;5;6 -3.9 -175.71

4;8

6 -112.01

4;5;6;7 -12.31 -194.98

4;5;6;7 -12.31 -194.98

-1.37 -30.87

-3.87 -13.28

25.09 11.41

-24.24 -11.47

-

-

4;8 -56.79 -318.9

4;5;6 -37.79 -351.58

-

-

4;5;6;8 -59.08 -357.49

4;5;6;8 -59.08 -357.49

N(kN)

36.25 -298.76

5.11 -30.87

0.76 -13.28

-21.79 11.41

22.70 -11.47

4;8 59,2 -310.23

-

-

4;5;6 42.37 -342.91

4;5;6;8 62.21 -348.82

-

-

4;5;6;8 62.21 -348.82

12

-340.35

0.70 -32.46

3.22 -32.31

28.05 -0.58

-28.88 0.82

4;7 57.77 -340.93

-

-

4;5;6 33.64 -405.12

4;5;6;7 58.49 -399.17

-

-

4;5;6;7 58.49 -399.17

-331.69

-4.34 -32.46

-0.03 -32.31

-26.22 -0.58

25.27 0.82

-

-

4;7 -59.37 -307.96

4;5;6 -37.52 -396.46

-

-

4;5;6;7 -60.68 -390.51

4;5;6;7 -60.68 -390.51

13

N(kN)

2.93 -98.87

1.14 -4.35

0.24 -19.58

8.39 -10.83

-8.41 10.65

4;7 11.32 -109.7

4;8 -5.48 -88.22

4;5;6 4.31 -122.8

4;5;6;7 11.72 -129.75

-

-

4;5;6;7 11.72 -129.75

N(kN)

-3 -92.68

-0.31 -4.35

-1.13 -19.58

-9.06 -10.83

9.10 10.65

4;8 6.1 -82.03

4;7 -12.06 -103.51

4;5;6 -4.44 -116.61

-

-

4;5;6;7 -12.45 -123.96

4;5;6;7 -12.45 -123.96

-5.24 -3.43

-1.41 -13.38

10.80 1.99

-9.90 -2.05

-

-

4;8 -53.51 -130.15

4;5;6 -50.26 -144.91

-

-

4;5;6;8 -58.51 -145.07

4;5;6;8 -58.51 -145.07

-119.44

1.58 -3.43

5.54 -13.38

-6.64 1.99

7.23 -2.05

4;8 56.68 -121.49

4;7 42.81 -117.45

4;5;6 56.57 -136.25

4;5;6;8 62.37 -136.41

-

-

4;5;6;8 62.37 -136.41

17

N(kN)

40.61 -142.37

4.65 -3.65

0.83 -15.10

12.33 0.34

-13.34 -0.11

4;7 52.94 -142.03

4;8 27.27 -142.48

4;5;6 46.09 -161.12

4;5;6;7 56.64 -158.94

-

-

4;5;6;8 33.54 -159.34

N(kN)

-44.17 -133.71

-1.41 -3.65

-4.60 -15.10

-8.92 0.34

8.37 -0.11

-

-

4;7 -53.09 -133.37

4;5;6 -50.18 -152.46

-

-

4;5;6;7 -57.61 -150.28

4;5;6;8 -57.11 -150.68

18

-56.51

0.07 -5.32

1.21 -2.13

1.90 -2.33

-1.83 2.16

4;7 5,77 -58.84

4;8 2.04 -54.35

4;5;6 5.15 -63.96

4;5;6;7 6.73 -65.31

4;5;6;7 6.73 -65.31

N(kN)

-4.41 -50.32

-0.69 -5.32

-0.31 -2.13

-3.09 -2.33

3.00 2.16

-

-

4;7 -7.5 -52.65

4;5;6 -5.41 -57.77

-

-

4;5;6;7 -8.09 -59.12

4;5;6;7 -8.09 -59.12

 Tính theo tiết diện chữ nhật bxh=25x60cm

D4

 Giá trị độ vươn ủa cánh Sc l ơn trị số sau:

- Một n a kho ng cách thông thủy giữa ườn dọc:

- 1/6 nhịp c u kiện: 6,6/6=1,1(m)

 1,1

M=-37 M=-25,46

M=19,5 D5

 Tính thép cho gối C (mômen âm):

 Tính theo tiết diện chữ nhật bxh=25x30cm

 Tính theo tiết diện chữ nhật bxh=25x30cm

8

f

- Một n a kho ng cách thông thủy giữa ườn dọc:

- 1/6 nhịp c u kiện: 2,35/6=0,39(m)

 0,39

25x60 25x60

0,239 0,015

0,861 0,992

11,8 6,442

0,843 0,46

Nhịp CD

121,05 111,43

25x60 25x60

0,182 0,017

0,899 0,991

8,587 7,168

0,614 0,512

Nhịp CD

74,22 80,48

25x50 25x50

0,165 0,018

0,909 0,991

6,338 6,307

0,551 0,548

B D10

C D

D9

B D10

Daàm taàng 3

Boá trí theùp

C D

D4

B D5

D4

B D5

Daàm taàng 2

Boá trí theùp

C D

D19

B D20 6,338(cm ) 2

6,338

C D

2

B D20

Boá trí theùp

C D

D14

B D15 8,587(cm ) 2

8,587 5,99 3,88(cm )27,168(cm ) 2

2,73(cm ) 2

C D

D14

B D15

Boá trí theùp

 4

 Dầm chịu t i trọng tính toán phân bố đ u với:

 Kiểm tra sự cần thiết ph i đặt cốt đai

  1    

0

10,05160

b sw

s b

E E

b Tính toán cốt t é đ i ần t dầm 9, 14, : bxh=25x60cm

Ta th y trong các dầ t ước bxh=25x60cm thì dầm số 4 có lực cắt lớn nh t

theo Ø6a170 cho toàn bộ các dầ t ước bxh=25x60cm khác

n t n t ơng t cho dầm 19 :bxh=25x50 Chọn cốt đai Ø6a160

 Kiểm tra sự cần thiết ph i đặt cốt đai

0  

1323841

b sw

s b

E E

 ộ lệch tâm ngẫu nhiên:

M (kN.m)

N (kN)

e 1 =M/N (cm)

e a (cm)

e 0 =max(e 1 ,

e a ) (cm)

b Tính cốt t é đối xứng cho cặp 1:

M=104,06(kN.m)=1040600(daN.cm) N=757,85(kN)=75785(daN)

 Lực dọc tới hạn đượ x định theo công th c:

2 0

s b

E E

0,30545

 30,18

e h

0

370,90241

a a

Z h

 Lực dọc tới hạn đượ x định theo công th c:

2 0

s b

E E

0,04345

e

 40,59

e h

0

370,90241

a a

Z h

s b

E E

0, 2445

  0 0

 32,14

e h

0

370,90241

a a

Z h

 0 

b s

M (kN.m)

N (kN)

e 1 =M/N (cm)

e a (cm)

e 0 =max(e 1 ,

e a ) (cm)

Với M l 0,58kN m N ; l 182,99 kN

b Tính cốt t é đối xứng cho cặp 1:

M=14,95(kN.m)=149500(daN.cm) N=137,23(kN)=13723(daN)

 Lực dọc tới hạn đượ x định theo công th c:

2 0

s b

E E

0, 43625

 ộ lệch tâm ngẫu nhiên:

M (kN.m)

N (kN)

e 1 =M/N (cm)

e a (cm)

e 0 =max(e 1 ,

e a ) (cm)

 Lực dọc tới hạn đượ x định theo công th c:

2 0

s b

E E

0,55135

 Cặp nội lực số đòi ỏi lượng thép bố trí là lớn nh t Vậy ta bố trí cốt thép