I. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
Các tiêu chuẩn áp dụng:
Phần tải trọng :
- TCXDVN 2737–1995 : Tiêu chuẩn tải trọng và tác động.
- TCXDVN 229-1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió
Phần Thân:
- TCXDVN 356–2005 : Tiêu chuẩn thiết kế BTCT.
- TCXDVN 338–2005 : Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép.
- TCXDVN 198–1997 : Nhà cao tầng-Thiết kế kết cấu BTCT toàn khối
- TCXDVN 305–2004 : Bê tông khối lớn – quy phạm thi công và nghiệm thu.
- TCXDVN 4453–1995 : Kết cấu BT và BTCT toàn khối. Quy phạm thi công và
nghiệm thu
- BS 8110: Kết cấu sử dụng bê tông (tiêu chuẩn Anh quốc)
- BS 5400: Kết cấu thép, bê tông và composite (tiêu chuẩn Anh quốc)
II. TÍNH TOÁN KẾT CẤU PHẦN THÂN
1. Giới thiệu nội dung tính toán kết cấu phần thân (kết cấu khung):
Nội dung tính toán kết cấu khung (cột – dầm – sàn) gồm có:
- Xây dựng mô hình tính toán kết cấu khung trong không gian sao cho phản ánh trung
thực nhất điều kiện làm việc của kết cấu công trình ( như dạng hình học của phần
tử, điều kiện liên kết). Vì công trình có khe co giãn, nên khi xây dựng mô hình có
thể tách ra làm ba khối: 1 khối giữa và 2 khối biên.
- Xác đònh đầy đủ các loại tải trọng tác động lên kết cấu khung (TCVN 2737 – 95)
tải trọng thẳng đứng (tónh tải, hoạt tải trên các sàn), tải trọng ngang ( tải gió, động
đất, áp lực đất).
- Phân tích động học của công trình để xác đònh các tần số dao động ứng với các
mode dao động khác nhau, xác đònh gia tốc dao dộng của công trình.
- Phân tích tónh học của công trình để xác đònh chuyển vò và nội lực trong các phần
tử kết cấu ( cột, dầm, sàn, vách). Tiếp đó sử dụng kết quả nội lực thu được để tính
toán và bố trí cốt thép cho các phần tử kết cấu. Kết quả về chuyển vò trong các
phần tử kết cấu dùng để kiểm tra độ võng lớn nhất của dầm, sàn, chuyển vò ngang
tại đỉnh công trình.
55
TỔNG CỘNG 196.2
Bảng 3: Tónh tải trên sàn
- Tải trọng do trọng lượng bản thân các các cấu kiện như: tường ngăn, tường bao che,
các lớp hoàn thiện mặt sàn, trần, các đường ống kỹ thuật…, sẽ được xác đònh theo
kích thước thực tế. (do nhà sản xuất cung cấp).
Bảng 4: Tónh tải do tường gạch:
Vật liệu g
(kG/m
3
)
n
tt
g
(kG/m²)
Tường 10 gạch ống 1800 1.1 198
Tường 20 gạch ống 3300 1.1 363
b. Hoạt tải tác dụng lên sàn:
- Các giá trò hoạt tải tác dụng lên sàn được nêu trong bảng 5:
2
Bảng 5: Ho t t iạ ả
Hoạt tải tác dụng
tc
p
(kG/m²)
n
tt
p
1.2 240
c. Tải trọng gió:
- Tải trọng ngang do gió tác động lên công trình được tính theo TCVN 2737 – 1995
- Do công trình có chiều cao nhỏ hơn 40m nên khi tính áp lực gió không cần xét phần
động.
+ Thành phần tónh của tải gió:
- Giá trò tiêu chuẩn W:
W =
o
W
x k x c (1)
Trong đó:
o Wo = giá trò áp lực của gió lấy theo vùng IIA (Wo = 0.83 kN/m²)
o k = hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng đòa hình
( dạng C)
o c = hệ số khí động
- Giá trò tính toán
tt
W
:
nWW
tt
×=
(2)
o n = là hệ số tin cậy (n=1.2)
T I GIĨ (TCVN 2737-1995)Ả
- Đòa điểm xây dựng:Thành Phố Trà Vinh
- Vò trí xây dựng: Phường 7
- Phân vùng áp lực gió: II.A
3
3
71.2
20.72
9
TÇng
3 10.3
0.08
3 0.665 0.8
0.
6 69.6 3.9
20.96
9
71.2
21.45
1
TÇng
4 14.55
0.08
3 0.733 0.8
0.
6 69.6 4.25
25.18
8
71.2
25.76
7
Tải trọng gió tónh khối biên:
B¶ng x¸c ®Þnh ¸p lùc giã: P = Wott*HS*K*(C®+Ch)*B*Ht
TÇng §é cao Wott HƯ sè C® Ch
Bx®ãn
0.08
3 0.718 0.8
0.
6 57 6.8
32.35
6
26.4
14.98
6
4. Các tổ hợp tải trọng.
- Tónh tải
- Hoạt tải sử dụng.
4
- Gió trái theo phương X.
- Gió phải theo phương X.
- Gió trái theo phương Y.
- Gió phải theo phương Y.
Các trường hợp tổ hợp tải trọng:
1. TT + HT
2. TT + GX
3. TT - GX
4. TT + GY
5. TT - GY
6. TT + 0,9*( HT + GX)
7. TT + 0,9*( HT - GX)
8. TT + 0,9*( HT + GY)
9. TT + 0,9*( HT - GY)
10. Tổ hợp BAO ( 1,2,3,4,5,6,7,8,9 )
5. Mô hình tính toán kết cấu:
a. Vật liệu:
2
)
+k
t
: hệ số xét đến ảnh hưởng khác như momen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh
của cột.
-Với cột biên ta lấy k
t
= 1,3.
-Với cột góc ta lấy k
t
= 1,2.
-Với cột giữa ta lấy k
t
= 1,5.
+N: lực nén được tính toán gần đúng như sau:
N = m
S
.q.F
S
Trong đó:
m
S
: số tầng phía trên tiết diện đang xét
F
S
: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét.
q: tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn. Giá trò q được lấy
theo kinh nghiệm thiết kế. Với sàn bêtông dày 22 cm lấy q = 15 (kN/m
2
tương ứng.
M
y max
, N, M
x
tương ứng.
M
x
và M
y
cùng lớn.
6.1 Tính toán thép cột :
- Các cặp nội lực nguy hiểm dùng để tính cột: khung làm việc không gian nên cột chòu
momen theo 2 phương X, Y. Do đó cột sẽ chòu nén lệch tâm xiên, các cặp nội lực nguy
hiểm dùng để tính cột sẽ là:
N
max
, M
x
, M
y
tương ứng.
M
x max
, N, M
y
tương ứng.
M
y max
, N, M
Trong đó:l
c
: chiều cao cột.
8
1
x
x
M
e
N
=
1
y
y
M
e
N
=
1
600
ax
1
30
c
a
l
e m
h
Tìm độ mảnh từng phương λ
x
= , λ
y
= .
Xét ảnh hưởng của uốn dọc theo từng phương khi độ mảnh theo từng phương lớn hơn 14
và bỏ qua khi độ mảnh lớn hơn 14. Hệ số ảnh hưởng uốn dọc:
Trong đó :
ϕ
l
– hệ số kể đến tác động dài hạn của tải trọng đến độ cong của cấu kiện.
Lưu ý: Nếu mô men uốn do toàn bộ tải trọng M và do tổng tải trọng thường
xuyên và dài hạn M
l
có dấu khác nhau thì ϕ
l
được lấy như sau:
9
1
x
x
x
M
e
N
=
1
y
y
y
N I
l
α
ϕ δ
= + +
÷
+
1 1
l
l
M
M
ϕ β β
= + ≤ +
Khi
Khi
Trong đó: ϕ
l1
– được xác đònh như ϕ
l
nhưng lấy M =Na
a – khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dến thớ chòu kéo –nén ít do M
l
, N
l
, M
y
, độ lệch tâm ngẫu nhiên e
ax
, e
ay
. Sau
khi xét uốn dọc theo 2 phương, ta có:
M
x1
=Nη
x
e
ox
= η
x
M
x
; M
y1
=Nη
y
e
oy
= η
y
M
y
.
Tùy theo tương quan giữa giá trò M
y
M
1
= M
x1
; M
2
= M
y1
e
a
= e
ax
+0.2 e
ay
h = C
y
; b = C
x
M
1
= M
y1
; M
2
= M
x1
e
a
= e
h
δ
= − −
0.5 2
x
y
C
C
≤ ≤
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:
Hệ số chuyển đổi m
o
Khi x
1
h
0
thì m
o
= 1 -
x
1
> h
0
thì m
o
= 0.4
Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng ):
M = M
1
+ m
Khi λ lấy ϕ = 1; khi 14 < λ < 104 lấy ϕ theo công thức:
ϕ = 1.028 – 0.0000288λ
2
– 0.0016λ
11
b
N
x
R b
=
≤
1
0
0.6x
h
h
b
1
M
e
N
=
oy
ox
x y
;
i i
x y
l
l
- Trường hợp 2: Khi đồng thời x
1
> ξ
R
h
o
, tính toán theo trường hợp nén
lệch tâm bé.
Xác đònh chiều cao vùng nén x:
,
Diện tích toàn bộ cốt thép A
st
: A
st
= k = 0.4
- Trường hợp 3: Khi đồng thời x
1
< ξ
R
h
o
. Tính toán theo trường hợp nén
lệch tâm lớn.
Tính A
st
theo công thức:
A
st
= .
Cốt thép được đặt theo chu vi trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn
1 50
R
R o
o
x h
ξ
ξ
ε
−
= +
÷
+
o
o
e
h
ε
=
( / 2)
b o
sc
Ne R bx h x
kR Z
− −
0.3
o
o
e
b -
cm
Nh¾c
nhë
Actch
än
µττ%
Bè trÝ thÐp
TÇng Ton Ton-m Ton-m
cm2
sè
c©y
TANG2 C1 COMB1 20.22 0.743 0.196 40 40
LT rat
be
16
1
8
TANG1 C1 COMB1 21.01 2.97 0.989 40 40 LT lon
16
1
8
TANG2 C2 COMB1 65.3 0.418 0.408 40 40
LT rat
be
16
1
8
TANG1 C2 COMB1 66.09 1.653 1.839 40 40
LT rat
TANG3 C5 COMB8 12.26 0.6 2.247 20 40 LT lon
8
1
6
TANG2 C5 COMB8 20.62 0.626 1.338 20 40 LT lon
8
1
6
TANG1 C5 COMB8 29.57 0.166 0.377 20 40
LT rat
be
8
1
6
BASE1 C5 COMB8 30.06 0.463 1.254 20 40
LT rat
be
8
1
6
HAM C5 COMB8 40.7 0.335 0.816 20 40
LT rat
be
8
1
6
TANG4 C6 COMB8 3.42 1.38 0.604 40 20 LT lon
8
1
6
1
6
TANG3 C7 COMB8 15.45 0.557 0.259 20 40
LT rat
be
8
1
6
TANG2 C7 COMB8 24.24 0.346 0.037 40 20
LT rat
be
8
1
6
TANG1 C7 COMB8 35.69 0.1 0.013 40 20
LT rat
be
8
1
6
BASE1 C7 COMB8 36.17 0.162 0.115 20 40
LT rat
be
8
1
6
HAM C7 COMB1 51.91 0.286 0.216 20 40
LT rat
be
8
Tiêu chuẩn áp dụng :
TCVN 356 - 2005
Story
Colum
n
Load N Mx My
h -
cm
b -
cm
Nhắc
nhở
Actchọ
n
à%
Bố trí thép As chọn
Tầng Ton Ton-m Ton-m
cm2
số
cây
(cm2)
TANG4 C21 COMB6 13.43 4.741 12.138 40 40 LT lon
30.37
1.9
12 22 45.59
TANG3 C21 COMB6 16.18 5.819 15.661 40 40 LT lon
38.97
2.44
12 22 45.59
1
10 18 25.43
TANG2 C23 COMB6 52.56 1.148 2.654 50 40 LT rat be
20
1
10 18 25.43
TANG1 C23 COMB6 76.33 3.314 0.057 40 50 LT rat be
20
1
10 18 25.43
TANG4 C24 COMB1 21.75 5.916 0.727 40 50 LT lon
20
1
10 18 25.43
TANG3 C24 COMB1 24.12 4.558 3.591 40 50 LT lon
20
1
10 18 25.43
TANG2 C24 COMB6 52.14 0.876 1.968 50 40 LT rat be
20
1
10 18 25.43
TANG1 C24 COMB6 76.92 3.314 0.647 40 50 LT rat be
20
1
10 18 25.43
TANG4 C25 COMB1 21.54 5.904 0.831 40 50 LT lon
20
1
10 18 25.43
1
10 18 25.43
TANG3 C27 COMB6 20.31 5.509 6.801 40 50 LT lon
20
1
10 18 25.43
TANG2 C27 COMB6 57.58 2.242 2.435 40 50 LT rat be
20
1
10 18 25.43
TANG1 C27 COMB6 103.31 0.887 2.633 50 40 LT rat be
20
1
10 18 25.43
TANG4 C28 COMB6 10.99 4.247 6.777 40 40 LT lon
18.82
1.18
12 22 45.59
TANG3 C28 COMB6 13.74 5.234 8.827 40 40 LT lon
24.17
1.51
12 22 45.59
TANG2 C28 COMB6 44.28 2.998 5.265 40 40 LT lon
16
1
12 22 45.59
TANG1 C28 COMB6 60.7 0.379 1.856 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
16
1
8 18 20.35
TANG4 C31 COMB5 6.51 2.784 3.167 40 40 LT lon
16
1
8 18 20.35
TANG3 C31 COMB6 22.86 7.462 5.495 40 40 LT lon
18.07
1.13
8 18 20.35
TANG2 C31 COMB7 54.62 2.201 1.411 40 40 LT rat be
16
1
8 18 20.35
TANG1 C31 COMB7 66.47 2.54 0.009 40 40 LT rat be
16
1
8 18 20.35
TANG4 C32 COMB7 43.75 17.388 3.721 40 40 LT lon
28.58
1.79
12 20 37.68
TANG3 C32 COMB1 71.58 10.244 2.013 40 40 LT lon
16
1
12 20 37.68
TANG2 C32 COMB7 103.57 1.829 0.282 40 40 LT rat be
16
1
16
1
8 18 20.35
TANG1 C34 COMB7 68.41 2.583 0.037 40 40 LT rat be
16
1
8 18 20.35
TANG4 C35 COMB1 11.26 7.207 3.795 40 40 LT lon
18.69
1.17
8 18 20.35
TANG3 C35 COMB1 34.27 4.387 2.526 40 40 LT lon
16
1
8 18 20.35
TANG2 C35 COMB7 58.56 4.577 0.813 40 40 LT rat be
16
1
8 18 20.35
TANG1 C35 COMB7 80.41 0.864 0.192 40 40 LT rat be
16
1
8 18 20.35
TANG4 C36 COMB7 9.73 6.921 5.613 40 40 LT lon
22.57
1.41
12 22 45.59
TANG3 C36 COMB7 29.9 4.943 4.226 40 40 LT lon
16
1
25.13
1.57
12 22 45.59
TANG2 C38 COMB1 68.64 0.693 3.03 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
TANG1 C38 COMB1 82.25 0.074 4.234 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
17
TANG4 C39 COMB6 24.38 2.65 17.299 40 40 LT lon
32.86
2.05
12 22 45.59
TANG3 C39 COMB6 27.13 3.345 19.262 40 40 LT lon
37.42
2.34
12 22 45.59
TANG2 C39 COMB1 84.84 0.02 4.184 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
TANG1 C39 COMB1 98.6 0.199 5.752 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
TANG4 C40 COMB1 20.22 0.304 3.268 40 40 LT lon
16
TANG4 C42 COMB6 23.1 2.548 10.237 40 40 LT lon
17.99
1.12
12 22 45.59
TANG3 C42 COMB6 25.85 2.72 10.765 40 40 LT lon
18.5
1.16
12 22 45.59
TANG2 C42 COMB1 67.22 0.457 3.421 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
TANG1 C42 COMB1 83.62 0.526 0.732 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
TANG4 C43 COMB6 28.17 2.771 17.192 40 40 LT lon
31.5
1.97
12 22 45.59
TANG3 C43 COMB6 30.92 2.87 18.046 40 40 LT lon
32.55
2.03
12 22 45.59
TANG2 C43 COMB1 78.66 0.374 5.591 40 40 LT rat be
16
1
12 22 45.59
TANG1 C43 COMB1 95.53 0.45 1.103 40 40 LT rat be
16
TANG1 C45 COMB7 142.39 1.688 0.781 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG4 C46 COMB6 43.5 11.629 27.863 50 50 LT lon
49.52
1.98
16 20 50.24
TANG3 C46 COMB6 47.8 17.835 20.915 50 50 LT lon
46.05
1.84
16 20 50.24
TANG2 C46 COMB1 201.8 4.839 3.655 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG1 C46 COMB1 212.41 0.005 0.76 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG2 C47 COMB6 200.86 74.613 22.428 75 60 LT lon
48
1.07
22 18 55.95
TANG1 C47 COMB1 222.69 17.087 6.297 75 60 LT rat be
45
1
22 18 55.95
TANG4 C48 COMB1 47.12 0.172 9.143 60 75 LT lon
45
22 18 55.95
TANG2 C50 COMB1 206.18 29.273 6.559 75 60 LT rat be
45
1
22 18 55.95
TANG1 C50 COMB1 215.98 17.812 2.719 75 60 LT rat be
45
1
22 18 55.95
TANG2 C51 COMB1 206.39 29.182 6.34 75 60 LT rat be
45
1
22 18 55.95
TANG1 C51 COMB1 216.18 17.732 2.39 75 60 LT rat be
45
1
22 18 55.95
TANG4 C52 COMB1 99.02 10.812 13.469 60 75 LT lon
45
1
22 18 55.95
TANG3 C52 COMB1 104.34 52.322 5.147 75 60 LT lon
45
1
22 18 55.95
TANG2 C52 COMB1 303 28.201 3.437 75 60 LT rat be
45
1
22 18 55.95
TANG1 C52 COMB1 330.82 17.975 1.577 75 60 LT rat be
16 20 50.24
TANG3 C55 COMB6 40.24 16.467 10.427 50 50 LT lon
29.38
1.18
16 20 50.24
TANG2 C55 COMB1 180.12 4.289 1.009 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG1 C55 COMB1 190.37 0.118 1.132 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG4 C56 COMB1 23.56 10.064 0.5 50 50 LT lon
25
1
16 20 50.24
TANG3 C56 COMB1 57.09 8.966 2.965 50 50 LT lon
25
1
16 20 50.24
TANG2 C56 COMB1 105.43 0.674 2.1 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG1 C56 COMB1 136.16 0.1 0.47 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG4 C61 COMB7 10.98 8.599 0.108 40 30 LT lon
16 20 50.24
TANG2 C13 COMB1 194.09 6.499 1.235 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG1 C13 COMB1 199.88 0.827 1.231 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG4 C14 COMB7 40.62 7.849 18.885 50 50 LT lon
29.24
1.17
16 20 50.24
TANG3 C14 COMB1 45.82 9.801 11.763 50 50 LT lon
25
1
16 20 50.24
TANG2 C14 COMB1 211.48 6.914 0.396 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG1 C14 COMB1 217.22 0.797 0.851 50 50 LT rat be
25
1
16 20 50.24
TANG4 C90 COMB1 25.06 8.043 0.152 40 30 LT lon
12
1
8 18 20.35
TANG3 C90 COMB1 49.03 3.653 0.477 40 30 LT rat be
1
8 18 20.35
TANG3 C94 COMB1 66.21 2.627 0.566 40 30 LT rat be
12
1
8 18 20.35
TANG2 C94 COMB1 121.85 0.202 0.24 30 40 LT rat be
12
1
8 18 20.35
TANG1 C94 COMB1 142.96 0.233 0.438 30 40 LT rat be
12
1
8 18 20.35
TANG4 C95 COMB9 4.56 0.17 0.326 20 40 LT lon
8
1
6 16 12.06
TANG3 C95 COMB7 10.62 0.303 0.208 20 40 LT rat be
8
1
6 16 12.06
TANG2 C95 COMB3 20.74 0.533 0.071 20 40 LT rat be
8
1
6 16 12.06
TANG1 C95 COMB3 36.26 0.535 0.154 20 40 LT rat be
8
1
6 16 12.06
1
6 16 12.06
TANG4 C102 COMB8 4.64 0.17 0.299 20 40 LT lon
8
1
6 16 12.06
TANG3 C102 COMB7 10.56 0.307 0.415 20 40 LT rat be
8
1
6 16 12.06
TANG2 C102 COMB3 20.47 0.547 0.057 20 40 LT rat be
8
1
6 16 12.06
TANG1 C102 COMB3 35.79 0.539 0.151 20 40 LT rat be
8
1
6 16 12.06
TANG4 C104 COMB1 0.54 0 0 40 20 LT rat be
8
1
6 16 12.06
TANG3 C104 COMB1 17.87 0.036 2.574 40 20 LT lon
8
1
6 16 12.06
TANG2 C104 COMB1 36.47 0.095 0.878 40 20 LT rat be
8
1
6 16 12.06