Thiết kế khung ngang, trục 3 của một trường học với mặt bằng và mặt cắt như hình vẽ

Giải pháp kết cấu cho sàn Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầmbắc qua cột b.. Chọn kích thước chiều dày sàn chon chiều dày sàn theo công thức của tác g

c(daN/m2) Psc(daN/m2) Phlc(daN/m2) Địa điểm

XD

PHÒNG H? C C

- Gạch lát sàn ceramic dày 8mm, trọng lượng riêng 2000daN/m3; n=1,1

-Lớp vữa lát dày 15mm, trọng lượng riêng 2000daN/m3; n=1,3

- Bản sàn BTCT, trọng lượng riêng 2500daN/m3; n=1,1

- Sàn BTCT

- Lớp vữa trát trần dày 15mm, trọng lượng riêng 2000daN/m3

S1 S1M

+ 0.00 _

+ 3400 + 10200

A LỰA CHỌN GIẢ PHÁP KẾT CẤU

 Chọn hệ kết cấu: hệ khung BTCT toàn khối

I VẬT LIỆU SỬ DỤNG

1 Bê tông:

- Sử dụng bê tông cấp độ bền B15

+ Rb = 8,5 MPa+ Rbt = 0,75 MPa

2 Thép:

+ Nếu ∅< 12 mm thì dùng thép AI có: Rs = Rsc = 225 MPa+ Nếu ∅> 12 mm thì dùng thép AII có: Rs = Rsc = 280 MPa

II LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

1 Lựa chọn giải pháp và kích thước cho sàn

a Giải pháp kết cấu cho sàn

Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầmbắc qua cột

b Chọn kích thước chiều dày sàn

chon chiều dày sàn theo công thức của tác giả Lê Bá Huế

- Hoạt tải tính toán : ps = pc.n = 200.1,2 = 240 (daN/m2)

- Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng bản thân sàn BTCT)

Bảng 1 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liện sàn phòng

- Gạch lát sàn ceramic dày 8mm,γ0= 2000daN/

- Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tín toán g0 = 95,6 (daN/m2)

- Vậy tải trọng phân bố lên sàn

q0 = g0 + ps = 240 + 95,6 = 335,6 (daN/m2)

Ta có q0< 400 (daN/m2) → k = 1

Ô sàn trong phòng có

+ Ldài = L2 = 6,2 m+ Lngắn = L1 = 3,6 m

⇒α= L1

3,66,2=0, 581Chiều dày sàn trong phòng

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng

gs = g0 + γbths1.n = 95,6 + 0,08.2500.1,1 = 315,6 (daN/m2)

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng

qs = ps + gs = 240 + 315,6 = 555,6 (daN/m2)

 Với sàn hành lang

+ Hoạt tải tính toán : phl = pc.n = 300.1,2 = 360 (daN/m2)

+ Tĩnh tải tính toán ( chưa kể tải trọng bản than bản sàn BTCT )

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang

ghl = g0 + γbths2.n = 95,6 + 0,08.2500.1,1 = 315,6 (daN/m2)

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang

qhl = phl + ghl = 360 + 315,6 = 675,6 (daN/m2)

 Với sàn mái

- Hoạt tải tính toán : pm = pc.n = 75.1,3 = 97,5 (daN/m2)

- Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng bản than sàn BTCT)

Bảng 2 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liện sàn mái

gồ phân bố đều trên sàn thì :

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái

gm = g0 + gmái tôn + γbths1.n = 91 + 20.1.05 + 0,08.2500.1,1 = 332(daN/m2)

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái

qm = pm + gm = 97,5 + 332 = 429,5 (daN/m2)

2 Lựa chọn kết cấu mái

 Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi

3 Lựa chon kích thước tiết diện các bộ phận

a, Kích thước tiết diện dầm:

( Sơ bộ lấy chiều cao lan can bằng 0,9 m)

- Lực dọc do tải trọng tường thu hồi:

Hình 5: Sơ đồ hình học khung trục 3

II SƠ ĐỒ KẾT CẤU

Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột), và các thanhngang (dầm) với trục của hệ kết cấu được tính đến trọng tâm của tiết diện các thanh

(Ở đây lấy với trục cột là trục cột tầng 3)

- Xác định nhịp tính toán của dầm AB:

(Ở đây lấy với trục cột là trục cột tầng3,)

2 Chiều cao của cột:

Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm, do dầm khungthay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục hành lang (dầm cótiết diện nhỏ hơn)

+ Xác định chiều cao của cột tầng 1:

Lựa chọn chiều cao chôn móng từ mặt đất tự nhiên trở xuống (cốt –0,5 m) với

Hình 6.Sơ đồ kết cấu khung trục 3

ghl=315,6 (daN/m2)+ Tĩnh tải sàn mái:

gm = 332 (daN/m2) (phần sênô có gsn = gm = 332 (daN/m2)+ Tường xây 220:

gt2 = 514 (daN/m2)+ Tường xây 110

: gt2 = 296 (daN/m2)

2 Hoạt tải đơn vị

+ Hoạt tải sàn phòng học:

ps = 240 (daN/m2)

+ Hoạt tải sàn hành lang:

phl = 360 (daN/m2)+ Hoạt tải sàn mái và sênô:

b, Với ô sàn hành lang, kích thước 2,2× 3,6 (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

II XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

+ Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tínhtoán 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 tải trọng thành phân bố đều

1 Tĩnh tải tầng 2, 3

Hình 7.Sơ đồ phân bố tĩnh tải sàn tầng 2, 3

Tĩnh tải trên các tầng 2, 3 được tính trong bảng 3

Bảng 3.Bảng tính tĩnh tải tầng 2, 3

tĩnh tãi phân bố – daN/m

1066,7 x 0,856Cộng và làm tròn

1464,9

913,123781

g 2

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung

độ lớn nhất:

ggg = 315,6 x (2,2 - 0,22) = 624,9Đổi ra tải phân bố đều với k = 0,625:

624,9 x 0,625Cộng và làm tròn

390,6390,6

tĩnh tãi tập trung – daN

653.4

4015,4

901,45570.2

1

2

G B

Giống như mục 1,2,3 của GC đã tính ở trên

Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào:

315,6 x [(3,6 - 0,22) + (3,6 – 2,2)] x (2,2 - 0,22)/4Cộng và làm tròn

5570.2

746,76316,91

Do trọng lượng hành lang truyền vào (đã tính ở trên)

Do lan can xây tường 110 cao 900mm truyền vào

296 x 0,9 x 3,6Cộng và làm tròn

653.4746,79592359.1

2.Tĩnh tải tầng mái

Hình 8.Sơ đồ phân bố tĩnh tải sàn tầng mái

Để tính toán tải trọng tĩnh tải phân bố đều trên mái, trước hết ta phải xác địnhkích thước của tường thu hồi xây trên mái

Dựa vào mặt cắt kiến trúc, ta có diện tích thu hồi xây trên nhịp BC là:

S t 1=5,88 ( m2)

S t 2=1,49 ( m2)Như vậy nếu coi tải trọng tường phân bố đều trên nhịp BC thì tường có độ cao trungbình là:

Tĩnh tải tầng mái được tính trong bảng 4

Bảng 4 Tính tĩnh tải tầng mái

TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN SÀN MÁI - daN/m

TĨNH TẢI TẬP TRUNG TRÊN MÁI – daN

1

G C m (daN)

Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22 x 0,3

2500 x 1,1 x 0,08 x 0,6 x 3,6 = 475,2Cộng và làm tròn

653,4948,2717,1

475,22793,9

1

2

G B m (daN)

Giống như mục 1,2 của GCm đã tính ở trên

Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào:

332 x [ (3,6 - 0,22) + (3,6 – 2,2)] x (2,2 - 0,22)/4 = 785,5

Cộng và làm tròn

1601,6

785,52387,1

Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào (đã tính ở trên)

Giống như mục 3,4 của GCm đã tính ở trên

Cộng và làm tròn

653,4785,51192,32631,2

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2)

Hình 9.Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

III XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

1 Trường hợp hoạt tải 1

Hình 10.Sơ đồ hoạt tải 1- tầng 2

Bảng 5.Tính hoạt tải tầng 1 - Tầng 2

HOẠT TẢI 1 – TẦNG 2 Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

P C I = P B I (daN)

Do tải trọng sàn truyền vào:240 × 3,6×3.6/4 = 777,6 777,6

Hình 10.Sơđồ hoạt tải 1- tầng 3

Bảng 6 Tính hoạt tải 1 - tầng 3

HOẠT TẢI 1 – TẦNG 3 Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

Bảng 7 Tính hoạt tải 1 - Tầng mái

HOẠT TẢI 1 - TẦNG MÁI Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

Do tải trọng sênô truyền vào:

97,5 × 0,6 ×3,6 = 210,6 210,6

2 Trường hợp hoạt tải 2

Hình 12.Sơ đồ hoạt tải 2- tầng 2

Bảng 8 Tính hoạt tải 2 - Tầng 2

HOẠT TẢI 2 – TẦNG 2 Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

Bảng 9.Tính hoạt tải 2 - Tầng 3

HOẠT TẢI 2 – TẦNG 3 Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

Bảng 10 Tính hoạt tải 2 - Tầng mái

HOẠT TẢI 2 - TẦNG MÁI Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

P A mII = P B mII (daN)

Do tải trọng sàn truyền vào

97,5×[3,6 + (3,6 – 2,2)]× 2,2/4 = 268,1 268,1

P mII C,S

Do tải trọng sênô truyền vào:

Hình 15.Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung

Hình 16.Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung

IV XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

Công trình xây dựng tại Thanh Hóa, thuộc vùng gió IV-B, có áp lực gió đơn vị:

W0 = 155 daN/m2.Công trình được xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên

Bảng12 Tính toán tải trọng gió

Gió trái

CÁC BIỂU ĐỒ NỘI LỰC

I DO TĨNH TẢI GÂY RA

1 MÔ MEN

2 LỰC CẮT

3 LỰC DỌC

II DO HOẠT TẢI 1

1 MÔ MEN

2 LỰC CÁT

3 LỰC DỌC

III DO HOẠT TẢI 2 GÂY RA

1 MÔ MEN

2 LỰC CẮT

3 LỰC DỌC

IV DO HOẠT GIÓ PHẢI GÂY RA

1 MÔ MEN

2 LỰC CẮT

3 LỰC DỌC

V DO GIÓ TRÁI GÂY RA

1 MÔ MEN

2 LỰC CẮT

3 LỰC DỌC