Tải bản đầy đủ
3 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG CHO CÔNG TRÌNH

3 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG CHO CÔNG TRÌNH

Tải bản đầy đủ

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Trọng lượng
Chiều dày

Vật liệu

riêng

Tĩnh tải
tiêu
chuẩn

Hệ số

Tĩnh tải
tính toán

(kN/m )

(mm)

(kN/m )

vượt
tải

Gạch Ceramic

20

10

0.20

1.2

0.24

Vữa lát nền + tạo dốc

18

50

0.90

1.3

1.17

Lớp chống thấm

10

3

0.03

1.3

0.04

Vữa trát trần

18

15

0.27

1.3

0.35

0.50

1.2

0.60

3

2

(kN/m2)

Các lớp hoàn thiện sàn và
trần

Hệ thống kỹ thuật
Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản sàn

1.9

2.4

Tổng tĩnh tải:

6.9

8.45

Bảng 3. – Tĩnh tải tác dụng lên sàn 2-14
Trọng
lượng
riêng

Chiều dày

Tĩnh tải
tiêu chuẩn

(kN/m3)

(mm)

(kN/m2)

25

220

5.5

1.1

6.05

- Gạch Ceramic

20

10

0.2

1.2

0.24

- Vữa lát nền

18

30

0.54

1.3

0.7

- Vữa trát trần

18

15

0.27

1.3

0.35

0.5

1.2

0.6

Vật liệu
Bản thân kết cấu sàn

Hệ số
vượt
tải

Tĩnh tải
tính
toán
(kN/m2)

Các lớp hoàn thiện sàn và
trần

Hệ thống kỹ thuật
Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản sàn

1.6

1.89

Tổng tĩnh tải

6.6

7.94

Bảng 3. – Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng trệt
Trọng
lượng
riêng

Chiều dày

Tĩnh tải
tiêu
chuẩn

(kN/m3)

(mm)

(kN/m2)

25

220

- Gạch Ceramic

20

- Vữa lát nền
- Vữa trát trần

Vật liệu
Bản thân kết cấu sàn

Hệ số
vượt
tải

Tĩnh tải
tính toán

5.5

1.1

6.05

10

0.30

1.2

0.24

18

30

0.54

1.3

0.7

18

15

0.27

1.3

0.35

(kN/m2)

Các lớp hoàn thiện sàn và
trần

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 36 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Vật liệu

Trọng
lượng
riêng

Chiều dày

Tĩnh tải
tiêu
chuẩn

(kN/m3)

(mm)

(kN/m2)

Hệ thống kỹ thuật

0.50

Hệ số
vượt
tải

Tĩnh tải
tính toán

1.2

0.60

(kN/m2)

Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản sàn

1.43

1.89

Tổng tĩnh tải:

6.43

7.94

Bảng 3. – Tĩnh tải tác dụng lên sàn vệ sinh và logia
Trọng lượng
Chiều dày

Vật liệu

riêng

Tĩnh tải
tiêu
chuẩn

Hệ số

Tĩnh tải
tính toán

(kN/m )

(mm)

(kN/m )

vượt
tải

25

220

5.5

1.1

6.05

- Gạch Ceramic

20

10

0.20

1.2

0.24

- Vữa lát nền + tạo dốc

18

50

0.90

1.3

1.17

-Lớp chống thấm

10

3

0.03

1.3

0.04

- Vữa trát trần

18

15

0.27

1.3

0.35

0.50

1.2

0.60

3

Bản thân kết cấu sàn

2

(kN/m2)

Các lớp hoàn thiện sàn và
trần

Hệ thống kỹ thuật
Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản sàn

1.9

2.4

Tổng tĩnh tải:

6.9

8.45

Bảng 3. – Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng hầm
Trọng
lượng
riêng

Chiều dày

Tĩnh tải
tiêu
chuẩn

(kN/m3)

(mm)

(kN/m2)

25

250

- Gạch Ceramic

20

- Vữa lát nền
- Vữa trát trần

Vật liệu
Bản thân kết cấu sàn

Hệ số
vượt
tải

Tĩnh tải
tính toán

6.25

1.1

6.88

10

0.30

1.2

0.24

18

30

0.54

1.3

0.7

18

15

0.27

1.3

0.35

0.50

1.2

0.60

(kN/m2)

Các lớp hoàn thiện sàn và
trần

Hệ thống kỹ thuật
Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản sàn
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 37 -

1.43

1.89

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Tổng tĩnh tải:

7.68

8.77

3.3.1.2 Tĩnh tải tường
Tải tường:

g T = n × γ T × bT × h T (kN / m)

Trong đó:
n: hệ số vượt tải (n = 1.2)

γ T = 18(kN / m 3 )

: đối với tường 100mm,

γ T = 15(kN / m 3 )

: đối với tường 200mm

bT bề rộng tường
hT=htầng - hdầm (tường nằm trên dầm)
hT = htầng – hsàn (tường nằm trên sàn)
• Tường xây trên sân thượng:
Tường dày 220:

g t = γ × b × (h t − h s ) × n

g 220 = 15 × 0.2 × 1.6 × 1.2 = 5.76kN / m

• Sàn tầng 2-14
- Tường dày 220
Tường xây trên dầm 300x600:
-

Tường xây trên dầm 250x500:
Tường dày 110

Tường xây trên sàn:
• Sàn tầng trệt
- Tường dày 220

g 220 = 15 × 0.2 × (3.6 − 0.6) ×1.2 = 10.8kN / m
g 220 = 15 × 0.2 × (3.6 − 0.5) × 1.2 = 11.16kN / m

g110 = 18 × 0.1× (3.6 − 0.25) × 1.2 = 7.24kN / m

Tường xây trên dầm 300x600:
Tường xây trên dầm 250x500:

g 220 = 15 × 0.2 × (4.5 − 0.6) × 1.2 = 14.04kN / m
g 220 = 15 × 0.2 × (4.5 − 0.5) × 1.2 = 14.4kN / m

3.3.2 Hoạt tải
Hoạt tải được xác định dựa trên công năng các phòng7

Bảng 3. - Hoạt tải tác dụng lên sàn
Tên sàn

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m2)

7 Theo Điều 4.3.1, Bảng 3, TCVN 2737–1995: Tải trọng và tác động–Tiêu chuẩn thiết kế
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 38 -

Hệ
số

Giá trị
tính toán

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Phần dài

Toàn phần

vượt
tải

(kN/m2)

hạn

Phần
ngắn
hạn

Hầm để xe

1.80

3.20

5.00

1.20

6.00

Bếp, phòng giặt

1.30

0.20

1.50

1.30

1.95

Sảnh, cầu thang, hành lang

1.00

2.00

3.00

1.20

3.60

Phòng ngủ, phòng ăn, phòng
khách

0.30

1.20

1.50

1.30

1.95

Sàn WC

0.30

1.20

1.50

1.30

1.95

Ban công

0.70

1.30

2.00

1.20

2.40

Mái bằng không có sử dụng

0.00

0.75

0.75

1.30

0.98

Mái bằng có sử dụng

0.50

1.00

1.50

1.30

1.95

3.3.3 Tải trọng bể nước mái
Bể nước mái có kích thước a.b.h = 8×8.4×2
Vì bể nước mái được xây trên 4 cột của công trình, nên ta lấy tổng trọng lượng nước và trọng
lượng bản đáy bể nước chia đều thành 4 lực tập trung tác dụng lên 4 đỉnh cột của công trình.
Từ mô hình bể nước mái trên phần mềm SAP2000 sinh viên xác định được lực tập trung
P=650.62 kN.

Hình 3.- Nội lực tại chân cột bể nước mái
3.3.4 Tải trọng áp lực đất
Áp lực đất tác dụng vào công trình sinh viên quy về tải theo diện tích tác dụng lên tường
vây Barret
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 39 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Cấu tạo địa chất

Hình 3.- Đất nền xung quanh hầm
• Áp lực đất
Để biết chính xác có áp lực đất chủ động tác dụng vào bản thành hay không thì phải xét đến

∆ ≥ (0.5 ÷ 1)%H

chuyển vị ∆ đủ lớn (
sinh viên lấy áp lực đất tĩnh.
Hệ số áp lực đất tĩnh:

). Trong phạm vi đồ án sinh viên, để thiên về an toàn thì

K 0 = 1 − sin ϕ = 1 − sin(3.50 ) = 0.94

E −0.80 = 0(kN / m 2 )
E −1.20 = n × K 0 × γ × h1 = 1.1× 0.94 ×14.64 ×1.2 = 18.17(kN / m 2 )
E −10.50 = n × K 0 × γ × h 2 = 1.1× 0.94 × 4.64 × 8.5 = 40.78(kN / m 2 )
• Áp lực nước
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 40 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

P−1.20 = 0(kN / m 2 )
P−10.50 = γ × h 2 = 10 × 8.5 = 85(kN / m 2 )
• Cộng tác dụng, tính được áp lực đất tác dụng vào công trình như sau:

Hình 3.- Áp lực đất tác dụng lên công trình
Để dễ mô hình trong phần mềm ETAB và thiên về an toàn cho công trình, sinh viên
chia dãi 1m bề rộng theo phương ngang và lấy giá trị lớn cho toàn diện tích đó.
3.3.5 Tải trọng thang máy
Thang máy được dùng cho công trình là thang của công ty Thiên Nam, với các số liệu được
lấy từ Catalogue nhà cung cấp như sau:

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 41 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Hình 3.- Cataloge thang máy Thiên Nam

Hình 3.- Mặt cắt dọc cấu tạo đỉnh thang máy và đối trọng

Hình 3.- Mặt cắt dọc cấu tạo chân thang máy và đối trọng
Với kích thước giếng thang của công trình: 2200x2500 mm từ số liệu trên sinh viên tra theo
catalogue của công ty Thiên Nam chọn thang máy cửa mở trung tâm kiểu P15 -CO60 với các
thông số sau:

Bảng 3. – Thông số thiết kế thang máy
Tốc độ
(m/phút)
60

Kiểu

P15C060

Tải
trọng
(kG)

Chiều rộng
cửa tầng
(mm)

Kích thướt
cabin
(mmxmm)

1000

1000

1200x2100

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 42 -

R1
545
0

Phản lực
(daN)
R2
R3
430 750
0
0

R4
600
0

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

R1 + R 2 54.5 + 43
=
= 24kN
4
4

Trong đó:
của thang máy của công trình.

R1 + R 2 76 + 60
=
= 34kN
4
4

, sinh viên nhập 4 điểm góc phía trên phòng máy

, sinh viện vào 4 điểm góc phía dưới công trình.

3.3.6 Tải trọng thang bộ

Hình 3.- Phản lực bản thang truyền vào
Với tải cầu thang bộ sinh viên lấy phản lực từ dải bản 1m để tính toán thép cho cầu thang chia
lại bề rộng của vế thang và lấy phản lực đó dầm ảo trong lõi thang tương ứng trong mô hình
Etabs.

3.4 PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH
Sự khác nhau giữa bài toán động và bài toán tĩnh:




Tải trọng thay đổi theo thời gian (có thể thay đổi về điểm đặt, độ lớn, phương và chiều
tác động) dẫn đến nội lực cũng thay đổi. Vì vậy kết quả phần tích kết cấu phải là 1
hàm của thời gian.
Khi kết cấu chuyển động có gia tốc sẽ sinh ra lực quán tính (F=ma), các phương trình
cân bằng tĩnh học chỉ đúng khi kể đến thành phần lực quán tính này.

3.4.1 Cơ sở lý thuyết của bài toán phân tích đặc trưng động học
Chấp nhận các giả thiết:




Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang và toàn bộ khối lượng của từng tầng tập
trung về cao trình sàn
Chuyển vị thẳng đứng của kết cấu được xem là bé so với chuyển vị ngang của nó
Các cấu kiện chịu lực theo phương đứng bảo toàn độ cứng ngang và không có khối
lượng

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 43 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Ta mô hình công trình về 1 thanh console mang 16 khối lượng tập trung (hệ có n=16 bậc tự
do 8 với n là số sàn nổi của công trình không kể sàn tầng hầm). Giá trị của khối lượng tập
trung được định nghĩa trong TCXD 229-1999 [4] và trình bày trong phần của đồ án.
Xét hệ gồm 1 thanh console có n điểm khối lượng tập trung M1; M2; M3; … Mn
Phương trình vi phân dao động tổng quát của hệ:

&& + [C]U& + [K]U = P(t)
[M]U
Trong đó:
[M], [C], [K]: lần lượt là ma trận khối lượng, ma trận hệ số cản và ma trận độ cứng
của hệ.

&& U;
& U
U;

: lần lượt là vector gia tốc, vector vận tốc và chuyển vị của hệ theo thời gian

t.
P(t) vector lực cưỡng bức.
Tần số và dạng dao động riêng của hệ được xác định từ phương trình vi phân thuần nhất
không cản:

&& + [C]U& = 0
[M]U

(1)

Khi hệ dao động điều hòa với hình dạng không đổi, có thể biểu diễn nghiệm dưới dạng:

 u1   φ1 
   
 ...  =  ...  × sin(ωn t + θ) ⇔ u = φ × sin(ωn t + θ)
 u  φ 
 n  n

Thay nghiệm vào phương trình vi phân chủ đạo (1):

(K − ω 2 × M) × φ sin(ω n t + θ) = 0

(K − ω 2 × M) × φ = 0

Phương trình này phải thỏa mãn tại mọi thời điểm, do đó
. Hệ phương
trình tuyến tính thuần nhất này có ít nhất một nghiệm φ=0, ứng với mọi trạng thái cân bằng
tĩnh. Hệ sẽ có nghiệm khác φ=0 khi và chỉ khi
trưng)

Det(K − ω 2n × M) = 0

(phương trình đặc

8 Bậc tự do: số thành phần chuyển vị cần xem xét để đại diện cho tác động của mọi lực quán tính chủ yếu của
kết cấu
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 44 -