CHƯƠNG 6: XÁC ĐỊNH CÁC DẠNG DAO ĐỘNG TỰ NHIÊN VÀ TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH
6.2. CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CÁC PHẦN TỬ
74 6.2.1. Chọn kích thước các phần tử dầm
- Kích thước dầm theo hai phương được lựa chọn căn cứ vào qui mô và tải trọng của công trình. Tuy nhiên kích thước dầm còn bị chi phối bởi yếu tố không gian và chiều cao thông thủy của mỗi tầng trong tòa nhà. Các kích thước này có thể được thay đổi, điều chỉnh trong quá trình tính toán để tạo ra phương án sắp xếp hợp lý.
- Do mặt bằng kiến trúc bố trí khá phức tạp, nhịp dầm khá lớn (8.6 m), trong phòng bố trí nhiều tường ngăn và tường nhà vệ sinh vì vậy ngoài hệ dầm chính ta còn bố trí thêm hệ dầm phụ kê lên dầm chính. Kích thước dầm được chọn sơ bộ như sau:
- Chọn sơ bộ chọn tiết diện dầm chính theo công thức:
L
hd )
16 12 ( 1
; bd )hd 4 2 ( 1
- Chọn sơ bộ các tiết diện dầm:
Dầm D1 có tiết diện: h×b = 600×300
Dầm D2 có tiết diện: h×b = 500×300
Dầm console có tiết diện: h×b = 400×200
Dầm môi có tiết diện: h×b = 300×200
6.2.2. Chọn sơ bộ kích thước phần tử cột
- Chọn tiết diện cột chỉ có tính chất sơ bộ ban đầu trong qua trình tính toán các tiết diện cột này có thể thay đổi để phù hợp với thiết kế chịu lực và cấu tạo. Trong quá trình thiết kế căn cứ vào yếu tố kiến trúc, nội lực tính toán và hàm lượng cốt thép mà có kế hoạch điều chỉnh tiết diện, cũng như hình dạng cột sao cho hợp lý.
- Công trình đối xứng nhau qua trục 4 nên tiết diện cột ở hai bên trục đối xứng được chọn giống nhau. Tỉ số L2/L1 = 1.35<1.5 nên chọn cột vuông.
- Các tiết diện cột được dự trù thay đổi hai tầng một lần trong suốt chiều cao tầng (bội số của 50 mm).
- Sự chênh lệch độ cứng giữa hai cột thay đổi không được quá lớn tức kích thước cột khi thay đổi chênh lệch không nhiều.Cụ thể là độ cứng của tiết diện cột trên không được nhỏ quá 70% độ cứng của cột bên dưới liền kề.
- Công thức tính sơ bộ tiết diện cột:
Rb
Acot 1,21,5 N Trong đó: Acột :diện tích tiết diện cột
N : Tổng lực nén tác dụng lên cột.
75 Rb = 145 daN/cm2 : Cường độ chịu nén của bêtông B25.
Lực nén N được xác định như sau:
N q Ss i gd gt
Tải sàn truyền lên cột : qs= gs + ps
Tải trọng bản thân dầm truyền vào cột: gd = b h ni i g b i L với Li là chiều dài truyền tải của dầm. Vì xác định sơ bộ tiết diện của cột nên có thể bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm (trọng lượng của dầm và cột được điều hòa bởi hệ sô 1, 21, 5 khi tính toán)
Tải trọng bản thân tường xây trên dầm : gt = b h nt t g t t L với Lt là chiều dài truyền tải của tường
Xác định tải trọng truyền lên các cột :
- Tải trọng do sàn truyền vào cột ở mỗi ô sàn là khác nhau , chọn sơ bộ tiết diện cột thì ta xem như các ô sàn có cùng tải trọng như nhau và ta lấy giá trị lớn nhất để tính ( lấy tĩnh tải của các phòng ngủ, phòng khách , hành lang và hoạt tải ta lấy giá trị lớn nhất là hoạt tải hành lang cầu thang)
- Các tường xây trực tiếp trên sàn thì xem như tải phân bố đều trên sàn, còn các tường xây trên dầm sẽ được tính toán là tải trọng phân bố đều trên dầm và truyền vào cột thông qua các dầm này .
Bảng 6.1. Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CÁC LỚP CẤU TẠO SÀN
( phòng ngủ, phòng khách, hành lang) STT Các lớp cấu tạo Chiều dày
δ (m)
Trọng lượng riêng γ (kN/m3)
Hsvt n
gi (kN/m2)
1 Gạch ceramic 0.020 18 1.2 0.216
2 Lớp vữa lót 0.020 18 1.2 0.648
3 Bản sàn 0.15 25 1.1 4.125
4 Lớp vữa trát 0.015 18 1.2 0.324
5 Đường ống, thiết bị 0.5 (kN/m2) 1.2 0.600
Tổng 5.913
Hoạt tải : p = 3×1.2 = 3.6 (kN/m2)
→Tổng tải trọng sàn : q = g + p = 5.913 + 3.6 = 9.513 (kN/m2)
76 - Riêng sàn tầng trệt là khu chợ, cửa hàng nên ta tính toán lại tải trọng của sàn này để
tính sơ bộ tiết diện cột tầng hầm như sau:
Bảng 6.2. Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn tầng trệt.
TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CÁC LỚP CẤU TẠO SÀN (Tầng trệt)
STT Các lớp cấu tạo Chiều dày δ (m)
Trọng lượng riêng γ (kN/m3)
Hsvt n
gi (kN/m2)
1 Gạch ceramic 0.010 18 1.2 0.216
2 Lớp vữa lót 0.030 18 1.2 0.648
3 Bản sàn 0.15 25 1.1 2.75
4 Lớp vữa trát 0.015 18 1.2 0.324
5 Đường ống, thiết bị 0.5 (kN/m2) 1.2 0.600
Tổng 5.913
- Hoạt tải: p = ptc×n = 4×1.2 = 4.80 (kN/m2)
- Tổng tải trọng: q = g + p = 5.913 + 4.80 = 10.713 (kN/m2)
Ví dụ tính toán tiết diện sơ bộ cột 3D cho tâng trệt và tầng hầm:
- Tải do một sàn truyền vào cột:
Ns=∑si×qi = (8.4x8)x9.513 = 703.2 (kN) - Tải tường truyền vào cột:
t t t t
t b h n L
N
= 0.2×(3.4 – 0.6)×1.1×18×(3.5+1.5) = 55.44(kN)
- Tải trọng bản thân dầm truyền vào cột:( Dầm chính 300x600 mm, dầm công sôn 200x400 mm, dầm môi 200x300 mm ):
d d d d
d b h L n
N
= ( 0.3×0.6×15.7) ×1.1×25 = 77.72 (kN) - Tổng tải tác dụng lên chân cột C3 là:
s d
N N Nt N
= 17×(703.2 + 55.44 + 77.72) = 11600.25 (kN) - Diện tích sơ bộ của cột 3D là:
b
c R
A (1.21.5) N
77
2
11600.25 10 2
1.2 1.2 9600( )
c 145
b
A N cm
R
- Chon bc×hc = 90×90 (cm)
Các cột khác tính tương tự:
Bảng 6.3. Sơ bộ tiết diện cột CỘT
Kích thước (cm×cm)
TẦNG Cột biên, cột góc Cột giữa
Hầm, tầng 1,2,3,4 70×70 90×90
5, 6,7,8,9 60×60 80×80
10,11,12,13,14 50×50 60×60
15,16,17 50×50 50×50
- Cứ 5 tầng lại giảm tiết diện một lần.
- Điều kiện độ cứng của cột tầng trên tối thiểu bằng 70% độ cứng của tầng liền kề có thể được bỏ qua vì trong mỗi tầng, độ cứng của cột là nhỏ hơn rất nhiều so với độ cứng của vách cứng. Mà vách cứng của các tầng đều có tiết diện không đổi cho nên độ cứng của mỗi tầng gần như bằng nhau nên không xảy ra việc độ cứng tầng trên giảm đột ngột so với tầng dưới.
6.2.3. Chọn tiết diện vách cứng
- Chiều dày vách được chọn theo tiêu chuẩn TCVN 198-1997 như sau : b 150 (mm)
b h/20 (mm) (h: là chiều cao 1 tầng)
- Công trình có số tầng là 17, chiều cao 1 tầng là h = 3.4(m). Nên ta chọn bề dày vách b = 300 (mm) là thỏa mãn các điều kiện trên và ta bố trí chiều dày vách không đổi cho toàn chiều cao công trình.
78 Hình 6.1. Mặt bằng bố trí hệ dầm, hệ vách, hệ cột tầng điển hình trong ETABS.