Tính toán khung trục 4x2 dầm dọc trục 4y4

CHƯƠNG 5 TÍNH TỐN KHUNG TRỤC 4X2 DẦM DỌC TRỤC 4Y4 5.1 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA CƠNG TRÌNH Hệ chịu lực chính của cơng trình là khung bao gồm hệ cột, dầm, sàn kết hợp với hệ vách cứng được xác định hình vẽ bên dưới: Hình 6.1: Sơ đồ hệ chịu lực chính của cơng trình 5.1.1Chọn sơ bộ kích thước dầm Bảng 6.1: Tiết diện sơ bộ của dầm Số hiệu dầm Nhịp dầm ld (m) Kích thước tiết diện bd x hd (cm) D1 8,2 30x60 D2 4 20x40 5.1.2XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẦM, CỘT Xác định sơ bộ kích thước cột Cơng thức tính sơ bộ tiết diện cột: (cm2) (5.1) Trong đĩ: kt- Hệ số hiệu chỉnh tùy theo vị trí cột Cột biên : kt = 1,2; Cột giữa : kt = 1,1; Cột gĩc : kt = 1,3; Rb- Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng; N- Lực nén dọc trục tại tiết diện chân cột, cĩ thể xác định sơ bộ theo theo cơng thức sau: N = msqFs (5.2) Fs- Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét; ms- Số sàn phía trên tiết diện đang xét (kể cả mái); q - tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuơng mặt sàn trong đĩ gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn. Giá trị q được lấy theo kinh nghiêm thiết kế. . Với nhà cĩ bề dày sàn bé (10 – 14cm kể cả các lớp cấu tạo mặt sàn), cĩ ít tường, kích thước của dầm và cột thuộc loại bé, q = 10 – 14kN/m2. . với nhà cĩ bề dày sàn trung bình (15 – 20cm), tường, dầm, cột là trung bình hoặc lớn, q = 15 – 18 kN/m2. . Với nhà cĩ bề dày sàn khá lớn (trên 25cm), cột và dầm đều lớn thì q cĩ thể đến 20kN/m2 hoặc hơn nữa. ` VỊ TRÍ CỘT TẦNG 1-4 TẦNG 5-7 TẦNG 8-10 C1 70X70 60X60 50X50 C2 70X70 60X60 50X50 C3 60X60 50X50 40X40 C4 60X60 50X50 40X40 C5 50X50 40X40 30X30 C6 40X40 35X35 30X30 C7 40X40 35X35 30X30 C8 40X40 35X35 30X30 Bảng 5.2: kích thước tiết diện cột XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG Theo TCVN 229:1999 tải trọng dùng để xác định chu kỳ dao động Bao gồm tĩnh tải (TT) + 0.5 hoạt tải ngắn hạn (HT). TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH Tải trọng đứng Tĩnh tải và hoạt tải tác dụng trên sàn Tĩnh tải và hoạt tải tác dụng trên sàn đã được tính tốn ở chương 2 bao gồm trọng lượng các lớp cấu tạo sàn và hoạt tải trên sàn. Trọng lượng các lớp cấu tạo (tải trọng hồn thiện) đối với tất cả các ơ sàn S1, S2 lần lượt là ơ sân vườn, vệ sinh và vệ sinh sân phơi: ght=0,271 (T/m2) Trọng lượng các lớp cấu tạo (tải trọng hồn thiện) đối với ơ S3, S4 lần lượt là ơ hành lang và sảnh thang máy: ght=0,381 (T/m2) Hoạt tải trên sàn: + Đối với các tất cả các ơ trừ hành lang,sảnh thang máy. Ta cĩ hoạt tải lấy p = 200 (kG/m2), n=1,2 --> ptt = 240(kG/m2) + Đối với ơ cịn lại ta lấy p = 300 (kG/m2), n=1,2 --> ptt =360 (kG/m2) Tải trọng tường xây trên dầm Trọng lượng tường trên các dầm biên được lấy bằng 80% trọng lượng tường đặc tường 20, xây gạch ống cĩ gttc = 330 kG/cm2, hệ số độ tin cậy n =1,2, với chiều cao tầng là 2,7m(do trừ đi chiều cao dầm 0,6m) nên trọng lượng tường trên chiều dài được xác định: gttt = gttcxnxht = 330x1,2x2,7x0,8= 855,36 (kG/m) Trọng lượng tường trên các dầm bên trong được lấy bằng 70% trọng lượng tường đặc, tường 10, xây gạch ống cĩ gttc =180 kG/m2, hệ số độ tin cậy n =1,2, với chiều cao tầng là 3.05m (do trừ đi chiều cao dầm 0,45) nên trọng lượng tường trên chiều dài được xác định: gttt = gttcxnxht = 180x1,2x3.05x0,7= 430,92 (kG/m) Trọng lượng do hồ nước mái Bao gồm các bộ phận của hồ nước mái và hoạt tải nước tác dụng ptt=2000 KG/m2 đối với bản đáy và ptt=97,5 KG/m2 đối với bản nắp.Tất cả đều được mơ hình hĩa và tính tốn trong ETABS 9.1 TẢI TRỌNG NGANG Do cơng trình khơng xét đến ảnh hưởng của động đất nên tải trọng ngang chủ yếu do tải trọng giĩ tác động vào cơng trình bao gồm 2 thành phần tĩnh và động (do cơng trình cĩ chiều cao trên 40m), tải trọng này đã được tính tốn trong Chương 5. Tải trọng áp lực đất : PH = 1,1.1,9.3,5.tg2(450 – 36/2) = 1,89 T/m2 Khai báo đặc trưng vật liệu Sử dụng bêtơng B25 để thiết kế cho tồn bộ kết cấu khung khơng gian bao gồm sàn, dầm, cột và lõi cứng. Bêtơng B25 cĩ các đặc trưng sau đây: Mơđun đàn hồi Eb (T/m2) Hệ số Possion n Khối lượng riêng g (T/m3) 3 x106 0,2 2,5 Hình 5.1: Khai báo đặc trưng vật liệu Khai báo sàn Chiều dày bản sàn đã chọn ở Chương 2 là 12cm. Khai báo tiết diện dầm và cột Tiết diện dầm đã chọn sơ bộ trong Chương 2, tiết diện cột được chọn sơ bộ như ở Mơ hình tổng thể của cơng trình trong ETABS 9.2 Hình 5.7: Mơ hình mặt bằng tầng sàn điển hình cơng trình Khai báo tải trọng Hình 5.8: khai báo tải trọng TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC ĐỘNG VÀO CƠNG TRÌNH . Tải trọng giĩ gồm 2 thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động. Giá trị và phương tính tốn của thành phần tĩnh tải trọng giĩ được xác định theo các điều khoản ghi trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737:1995. Thành phần động của tải trọng giĩ được xác định theo các phương tương ứng với phương tính tốn thành phần tĩnh của tải trọng giĩ. Giá trị tính tốn thành phần tĩnh của tải trọng giĩ Thành phần tỉnh tải trọng giĩ tác dụng lên cơng trình tính như sau: Wtc = k.c.Wo (5.3) Trong đĩ: + k: hệ số tính đến sự thay đổi áp lực giĩ theo độ cao lấy theo bảng 5 TCVN 2737-95; + c: hệ số khí động (phía đĩn giĩ và hút giĩ), lấy theo bảng 6 TCVN 2737-95 lấy c = 1.4; + W0: áp lực giĩ tiêu chuẩn, W0 = 83 (daN/m2) nằm trong vùng II-A Giá trị phân bố thành phần tĩnh của giĩ được quy về thành lực tập trung tác dụng lên các tầng tính theo cơng thức sau: F=n.Wtt. htt . L (5.4) Trong đĩ: + n: hệ số điều chỉnh áp lực giĩ lấy bằng 1.2; + htt: chiều cao tính tốn của mỗi tầng; + L: bề rơng đĩn giĩ. Kết quả được trình bày trong bảng sau: Bảng 5.4: Tải trọng giĩ tĩnh tác dụng Tầng Cao độ K Wtt htt L Fx z(m) (T/m2) (m) (m) (T) MÁI 41.8 1.293 0.1803 2.8 5.8 2.928 PHỤ 39 1.277 0.1781 3 5.8 3.0983 TANG 10 36 1.259 0.1756 3.5 22.2 13.641 TANG 9 32.5 1.236 0.1723 3.5 22.2 13.391 TANG 8 29 1.211 0.1689 3.5 22.2 13.121 TANG 7 25.5 1.183 0.165 3.5 22.2 12.817 TANG 6 22 1.152 0.1606 3.5 22.2 12.481 TANG 5 18.5 1.117 0.1558 3.5 22.2 12.102 TANG 4 15 1.075 0.1499 3.5 22.2 11.647 TANG 3 11.5 1.025 0.1429 3.5 22.2 11.105 TANG 2 8 0.96 0.1339 3.5 22.2 10.401 TANG 1 4.5 0.866 0.1208 4.5 22.2 12.063 Bảng 5.5: Tải trọng giĩ tĩnh tác dụng theo phương oy Tầng Cao độ k Wtt htt L Fy z(m) (T/m2) (m) (m) (T) MÁI 41.8 1.293 0.1803 2.8 4.7 2.3727 PHỤ 39 1.277 0.1781 3 4.7 2.5107 TANG 10 36 1.259 0.1756 3.5 28.4 17.45 TANG 9 32.5 1.236 0.1723 3.5 28.4 17.131 TANG 8 29 1.211 0.1689 3.5 28.4 16.785 TANG 7 25.5 1.183 0.165 3.5 28.4 16.397 TANG 6 22 1.152 0.1606 3.5 28.4 15.967 TANG 5 18.5 1.117 0.1558 3.5 28.4 15.482 TANG 4 15 1.075 0.1499 3.5 28.4 14.9 TANG 3 11.5 1.025 0.1429 3.5 28.4 14.207 TANG 2 8 0.96 0.1339 3.5 28.4 13.306 TANG 1 4.5 0.866 0.1208 4.5 28.4 15.432 TÍNH TỐN NỘI LỰC 5.4.1Các trường hợp tải tác dụng lên cơng trình Tĩnh tải (TT); Hoạt tải 1: Hoạt tải giải băng dạng 1 theo phương X (HT1); Hoạt tải 2: Hoạt tải giải băng dạng 2 theo phương X (HT2); Hoạt tải 3: Hoạt tải giải băng dạng 1 theo phương Y (HT3); Hoạt tải 4: Hoạt tải giải băng dạng 2 theo phương Y (HT4); Hoạt tải giĩ hướng từ trái qua phải theo phương X (GIO X); Hoạt tải giĩ hướng từ phải qua trái theo phương X (GIO(XX)); Hoạt tải giĩ hướng từ trái qua phải theo phương Y (GIO Y); Hoạt tải giĩ hướng từ phải qua trái theo phương Y (GIO(YY)); Tính tốn nội lực Dùng chương trình ETABS version 9.1 mơ hình hĩa cơng trình, khai báo các trường hợp tải trọng à giải khung khơng gian tìm nội lực Cấu trúc của các tổ hợp như sau: Bảng 5.3: Cấu trúc của các tổ hợp Combo1 = TT + HTX1 Combo2 = TT + HTX2 Combo3 = TT + HTY1 Combo4 = TT + HTY2 Combo5 = TT + HTCĐ Combo6 = TT + GX Combo7 = TT + GXX Combo8 = TT + GY Combo9 = TT + GYY Combo10 = TT + 0.9HTX1 + 0.9GX Combo11 = TT + 0.9HTX1 + 0.9GXX Combo12 = TT + 0.9HTX1 + 0.9GY Combo13 = TT + 0.9HTX1 + 0.9GYY Combo14 = TT + 0.9HTX2 + 0.9GX Combo15 = TT + 0.9HTX2 + 0.9GXX Combo16 = TT + 0.9HTX2 + 0.9GY Combo17 = TT + 0.9HTX2 + 0.9GYY Combo18 = TT + 0.9HT3 + 0.9GX Combo19 = TT + 0.9HT3 + 0.9GXX Combo20 = TT + 0.9HT3 + 0.9GY Combo21 = TT + 0.9HT3 + 0.9GYY Combo22 = TT + 0.9HT4 + 0.9GX Combo23 = TT + 0.9HT4 + 0.9GXX Combo24 = TT + 0.9HT4 + 0.9GY Combo25 = TT + 0.9HT4 + 0.9GYY Combo26 = TT + 0.9HTCĐ + 0.9GX Combo27 = TT + 0.9HTCĐ + 0.9GXX Combo28 = TT + 0.9HTCĐ + 0.9GY Combo29 = TT + 0.9HTCĐ + 0.9GYY BAO = (Combo1 + Combo2 +...+ Combo28 + Combo29) Sau khi cĩ kết quả tổ hợp nội lực, chọn ra các tổ hợp nội lực nguy hiểm để tính tốn cốt thép cho cột và dầm. 5.5 TÍNH TỐN CỐT THÉP DỌC CHO CỘT KHUNG TRỤC 2[14] Trong khung khơng gian, thực tế cột làm việc như cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên. Tuy nhiên, bài tốn tính cốt thép cho cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên khá phức tạp. Trong phạm vi đồ án này sẽ tính tốn cốt thép cột theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm phẳng theo mỗi phương. Sau đĩ sẽ kiểm tra lại lượng cốt thép đã tính theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên. 5.5.1Chọn cặp nội lực để tính tốn Trình tự tính tốn cột được diễn giải như sau: Trong nhà nhiều tầng cĩ tĩnh tải khá lớn so với hoạt tải (g>2p) và cĩ chiều cao lớn hơn 40m thì moment trong dầm và cột do hoạt tải đứng gây ra là khá bé so với moment do tĩnh tải và do tải trọng giĩ gây ra. Lúc này cĩ thể tính tốn gần đúng bằng cách bỏ qua các trường hợp xếp tải đứng cách tầng cách nhịp mà gộp tồn bộ hoạt tải sàn và tĩnh tải để tính. Nội lực cột chỉ lấy tiết diện tại 2 đầu cột. Tính cốt thép cho cột theo 2 phương X và Y. Từ các tổ hợp nội lực ta chọn ra 3 cặp nội lực của cột theo mỗi phương như sau: (Nmax-Mtư), (Mmax – Ntư) và (Mmin – Ntư). Trên mỗi phương tính tốn cốt thép cột với cặp nội lực (Nmax-Mtư), sau đĩ kiểm tra với 2 cặp nơi lực cịn lại. 5.5.2Tính tốn cốt thép dọc cho cột khung trục 2 (trường hợp cột chịu nén lệch tâm theo mỗi phương) Cột khung tục A được tính tốn như trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm (bố trí thép đối xứng trên mỗi phương).Theo [14], trình tự tính tốn như sau: Giả thiết a=a’=5(cm),tính ho=h-a, Za=ho-a’. Xác định độ mảnh của cột lo là chiều dài tính tốn của cột, là chiều dài được xác định theo sơ đồ biến dạng của cột lo= y.l (đới với cơng trình này y=0.7).Nếu l<8 khơng cần xét đến sự ảnh hưởng của uốn dọc. Xác định xR theo phụ lục 4/[14]. Xác định độ lệch do lực N gây ra , độ lệch tâm ngẫu nhiên ea,từ đĩ tính độ lệch tâm tính tốn e=he0 +h/2-a . (Chú ý ea khơng nhỏ hơn h/25 và 2cm đối với cột). Với bài tốn siêu tĩnh e0 = max(e1,ea) Tính chiều cao vùng nén (6.1) Trường hợp lêch tâm lớn : 2a’<x<xRh0 Diện tích thép đối xứng As =A’s (6.2) Chú ý: N=Rbbx (6.3) Trường hợp lêch tâm bé: khi x>xRh0 Dùng cơng thức gần đúng để xác định x (6.4) Hệ số eo (6.5) Diện tích thép đối xứng As =A’s (6.6) Trường hợp đặc biệt x<2a’ (6.7) Lấy thép đối xứng A’s = As Đánh giá và xử lý kết quả: Nếu A’s = As<0 chứng tỏ kích thước tiết diện quá lớn , khơng cần đến cốt thép.Lúc này cĩ thể rút bớt kích thước tiết diện hoặc dùng vật liệu cĩ cường độ thấp hơn để tính lại. Khi khơng thể rút bớt như vừa nêu thì cần chọn đặt cốt thép theo yêu cầu tối thiểu, gọi là đặt cốt thép theo yêu cầu cấu tạo. Nếu A’s = As>0 tính tỷ lệ cốt thép: (6.8) Lựa chọn đặc trưng vật liệu để tính cốt thép như bản 6.7 Bảng 6.7: Đặc trưng vật liệu Bê tơng B25 Cốt thép CII Rb (Mpa) Rbt (Mpa) Eb (MPa) Rs (Mpa) Rsc (Mpa) Es (Mpa) 14.5 1.05 3x104 0.51 280 280 21x104 5.5.3 Kết quả tính tốn Ta tiến hành tính tốn tương tự tất cả các cặp nội lực của các cột 5, 26, 27 ta cĩ kết quả được trình bày trong các bản sau: CỘT C17 P.tử Cột P(t) M3(t.m) M2(t.m) V2(t) V3(t) l(m) b(cm) h(cm) aX(cm) aY(cm) mgtX(%) mgtY(%) FAx= FAy(cm2) STORY10 C17 -65.6476 11.294 11.2 7.34 8.92 2.45 50 50 5 5 1.2 1.2 13.5 STORY9 C17 -120.2438 11.851 9.277 7 7.72 2.45 50 50 5 5 1.2 1.2 13.5 STORY8 C17 -175.9824 8.244 8.75 7.67 8.78 2.45 50 50 5 5 1.2 1.2 13.5 STORY7 C17 -233.1247 9.695 10.091 9.13 10.43 2.45 60 60 5 5 1.2 1.2 19.8 STORY6 C17 -290.2395 9.764 0.789 9.56 11.02 2.45 60 60 5 5 1.2 1.2 19.8 STORY5 C17 -352.0886 7.36 -2.917 9.36 11.45 2.45 60 60 5 5 1.2 1.2 19.8 STORY4 C17 -418.7133 10.274 -1.227 11.27 13.12 2.45 70 70 5 5 1.2 1.2 27.3 STORY3 C17 -482.4755 9.733 -4.56 11.67 13.01 2.45 70 70 5 5 1.2 1.2 27.3 STORY2 C17 -544.6962 13.096 -5.144 14.48 13.93 2.45 70 70 5 5 1.2 1.2 27.3 STORY1 C17 -610.0961 3.845 -25.062 11.09 12.17 2.8 70 70 5 5 1.2 1.2 27.3 CỘT C12 P.tử Cột P(t) M3(t.m) M2(t.m) V2(t) V3(t) l(m) b(cm) h(cm) aX(cm) aY(cm) mgtX(%) mgtY(%) FAx= FAy(cm2) STORY10_ C17 -53.277 -0.739 6.652 1.36 6.37 2.9 40 40 5 5 1.2 1.2 8.4 STORY9_ C17 -103.0966 -1.001 4.683 -1.98 6.24 2.9 40 40 5 5 1.2 1.2 8.4 STORY8_ C17 -153.4236 -1.016 3.203 2.44 6.87 2.9 40 40 5 5 1.2 1.2 8.4 STORY7_ C17 -203.5854 -1.309 3.704 3.46 9.29 2.9 50 50 5 5 1.2 1.2 13.5 STORY6_ C17 -254.172 -0.348 9.728 4.17 9.71 2.9 50 50 5 5 1.2 1.2 13.5 STORY5 C17 -283.8372 -0.205 7.029 -0.11 4.44 0 50 50 5 5 1.2 1.2 13.5 STORY4 C17 -306.151 -0.243 8.388 4.64 9.76 2.9 50 50 5 5 1.2 1.2 13.5 STORY3 C17 -359.4988 -0.019 11.966 6.29 13.46 2.9 60 60 5 5 1.2 1.2 19.8 STORY2 C17 -412.5044 0.233 10.309 6.65 12.71 2.9 60 60 5 5 1.2 1.2 19.8 STORY1 C17 -466.5602 -10.338 10.888 7.55 13.46 2.9 60 60 5 5 1.2 1.2 19.8 CỘT C11 P.tử Tải P(t) M3(t.m) M2(t.m) V2(t) V3(t) l(m) b(cm) h(cm) aX(cm) aY(cm) mgtX(%) mgtY(%) FAx= FAy(cm2) STORY10 C11 -26.505 -5.855 -4.48 -3.71 -2.93 3.5 30 30 5 5 0.52 0.52 3.87 STORY9 C11 -77.925 -5.547 -3.754 -3.21 -3.02 3.5 30 30 5 5 0.52 0.52 3.87 STORY8 C11 -110.01 -3.772 -5.276 -3.3 -3.12 3.5 30 30 5 5 0.52 0.52 3.87 STORY7 C11 -147.66 -4.986 -7.746 -4.59 -4.59 3.5 40 40 5 5 0.6 0.6 8.4 STORY6 C11 -179.52 -4.802 -7.917 -4.62 -4.6 3.5 40 40 5 5 0.6 0.6 8.4 STORY5 C11 -216.39 -3.839 -3.247 -2.52 -2.04 3.5 40 40 5 5 0.6 0.6 8.4 STORY4 C11 -253.14 -5.188 -10.937 -6.36 -6.7 3.5 50 50 5 5 0.6 0.6 13.5 STORY3 C11 -291.465 -4.918 -10.715 -5.95 -6.29 3.5 50 50 5 5 0.6 0.6 13.5 STORY2 C11 -328.545 -5.717 -11.167 -6.65 -6.53 3.5 50 50 5 5 0.6 0.6 13.5 STORY1 C11 -342.24 -3.639 -11.001 -4.89 -4.8 4.5 50 50 5 5 0.6 0.6 13.5 Sau khi cĩ kết quả tính tốn diện tích cốt thép, ta chọn thép để bố trí và kiểm tra lại điều kiện . Kết quả chọn thép cho cột trục 2 được trình bày trong các bảng sau: Bảng 6.14: Chọn cốt thép đối xứng cột C17 Tầng Fa =Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) tang 7-10 11.5 4F22 15.2 1.35 THOA tang 4-7 21.2 6F22 22.81 1.38 THOA Tang1-4 32.3 6F28 36,95 1.6 THOA Bảng 6.15: Chọn cốt thép đối xứng cột C12 Tầng Fa =Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) tang 7-10 8.4 3F20 9.42 0.67 THOA tang 4-7 14.5 5F20 15.71 0.68 THOA Tang1-4 19.8 5F25 24.54 0.74 THOA Bảng 6.16 Chọn cốt thép đối xứng cột C11 Tầng Fa = Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) tang 7-10 3.87 3F16 6.03 0,84 THOA tang 4-7 8.52 3F20 9.42 0.67 THOA Tang1-4 14.8 4F22 15.2 0.68 THOA 5.5.4. Bố trí cốt đai Theo TCXD (198:1997), đường kính cốt đai khơng nhỏ hơn ¼ lần đường kính cốt dọc và phải lớn hơn hoặc bằng 8mm, phải bố trí liên tục qua nút khung với mật độ như vùng nút khung. Trong phạm vi vùng nút khung từ điểm cách mép trên đến điểm cách mép dưới của dầm một khoảng l1 (l1 chiều cao tiết diện cột và 1/6 chiều cao thơng thủy của tầng, đồng thời 450 mm) phải bố trí cốt đai dày hơn. Khoảng cách đai trong vùng này khơng lớn hơn 6 lần đường kính cốt thép dọc và cũng khơng lớn hơn 100mm. Tại các vùng cịn lại, khoảng cách đai chọn nhỏ hơn hoặc bằng cạnh nhỏ (thường là chiều rộng) của tiết diện và đồng thời 6 lần (đối với động đất mạnh) và 12 lần (đối với động đất yếu và trung bình) đường kính cốt thép dọc. Tại các vùng nút khung nhất thiết phải sử dụng đai kính cho cột và dầm. à Vậy bố trí F8 a100 cho vùng nút khung và F8 a200 cho các vùng cịn lại. 5.6Tính tốn cốt thép dầm khung trục 2 [13] 5.6.1. Chọn nội lực để tính tốn cốt thép dầm trục 2 Nội lực của dầm được lấy từ kết quả tổ hợp nội lực tại 3 tiết diện nguy hiểm: tiết diện giữa nhịp và tiết diện ở 2 đầu gối. Nếu 2 dầm ở 2 bên cột cĩ nội lực khác nhau thì lấy nội lực của gối lớn nhất để tính cốt thép cho cả 2 gối. 5.6.2. Tính tốn cốt thép dọc cho dầm khung trục 2 Đối với tiết diện gối, cánh nằm trong vùng kéo, xem như khơng tham gia chịu lực với sườn, chọn để tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật (bxh). Chọn a = 4 cm ;h0 = h – a. Xác định điều kiện về khả năng chịu lực: M < Mgh (6.26) Trong đĩ: M - moment uốn bất lợi mà tiết diện phải chịu, được lấy theo tổ hợp nội lực hoặc hình bao moment; Mgh - khả năng chịu lực của tiết diện ở trạng thai giới hạn, được xác định theo cơng thức sau: Mgh = (6.27) - Diện tích cốt thép được tính theo cơng thức: (6.28) trong đĩ: ; (6.29) (6.30) Kiểm tra hàm lượng cốt thép 0,05%= 2,64% Đối với tiết diện giữa nhịp, chọn , cánh nằm trong vung nén, tham gia chịu lực với sườn, tính cốt thép theo cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ T, bài tốn cốt đơn. Hình 6.2: Kích thước tiết diện dầm Chiều rộng cánh được xác định như sau: bf = b + 2Sf (6.31) trong đĩ: b - bề rộng dầm tính tốn; Sf - phần nhơ ra của cánh được lấy như sau: với l là nhịp dầm Khi Khi chọn Sf = 50 cm vì Xác định vị trí trục trung hịa bằng cách xác định Mf : Mf = Rbbfhf(h0 – 0,5hf) (6.32) . Khi M - trục trung hịa đi qua cánh, tính tốn theo trường hợp tiết diện chữ nhật cĩ bề rộng bằng bf ; . Khi M > - trục trung hịa đi qua sườn, tính tốn tiết diện chữ T. Lúc này tính thép theo cơng thức sau : (6.33) Với: (6.34) (6.35) và kiểm tra lại điều kiện x > hf Kết quả tính tốn cốt thép dọc cho dầm trục 2 như sau : Lựa chọn đặc trưng vật liệu như trong bảng 6.7 Bảng 6.34: Tính thép gối của dầm B100 trục AB Tầng Vị trí (m) M(kN.m) b(mm) h(mm) a(mm) ho(mm) am x As(mm2/m) Aschọn(mm2/m) Thép chọn m(%) Kiểm trammin£m£mmax 8-10 GT 120.9 300 600 40 560 0.089 0.093 809 19.63 4f25 2.4 THOẢ GP 214.5 300 600 40 560 0.157 0.172 1496 19.63 4f25 2.4 THOẢ 5-7 GT 187.5 300 600 40 560 0.137 0.148 1534 19.63 4f25 2.4 THOẢ GP 250.6 300 600 40 560 0.184 0.205 1784 19.63 4f25 2.4 THOẢ 1-4 GT 216.6 300 600 40 560 0.159 0.174 1514 19.63 4f25 2.4 THOẢ GP 251.3 300 600 40 560 0.184 0.205 1784 19.63 4f25 2.4 THOẢ Bảng 6.35: Tính thép gối của dầm B75 trục BC Tầng M(kN.m) b(mm) h(mm) a(mm) ho(mm) am x As(mm2/m) Aschọn(mm2/m) Thép chọn m(%) Kiểm trammin£m£mmax 10 43 200 400 40 360 0.114 0.121 451 9.82 2f25 1.22 THOẢ 7 66.9 200 400 40 360 0.178 0.198 738 9.82 2f25 1.22 THOẢ 4 72.2 200 400 40 360 0.192 0.215 802 9.82 2f25 1.22 THOẢ Bảng 6.37: Tính thép nhịp của dầm B75 Tầng M(kN.m) b(mm) h(mm) ho(mm) bf(mm) hf(mm) Mf(kN.m) Nhận xét tiết diện tính thép am x As(mm2) Thép chọn Aschọn(mm2) m(%) Kiểm trammin£m£mmax 10 22.7 200 400 360 500 100 224.75 Tiết diện chữ nhật 0.024 0.024 224 2f16 402 0.502 THOẢ 7 26.1 200 400 360 500 100 224.75 Tiết diện chữ nhật 0.028 0.028 261 2f16 402 0.502 THOẢ 4 33.7 200 400 360 500 100 224.75 Tiết diện chữ nhật 0.036 0.037 345 2f16 402 0.502 THOẢ Bảng 6.38: Tính thép nhịp của dầm B100 Tầng M(kN.m) b(mm) h(mm) ho(mm) bf(mm) hf(mm) Mf(kN.m) Nhận xét tiết diện tính thép am x As(mm2) Thép chọn Aschọn(mm2) m(%) Kiểm trammin£m£mmax 10 113.4 300 600 560 500 100 369.75 Tiết diện chữ nhật 0.05 0.051 740 3f20 9.42 0.523 THOẢ 7 118.7 300 600 560 500 100 369.75 Tiết diện chữ nhật 0.052 0.053 769 3f20 9.42 0.523 THOẢ 4 117.3 300 600 560 500 100 369.75 Tiết diện chữ nhật 0.052 0.053 769 3f20 9.42 0.523 THOẢ Bảng 6.39: Tính thép nhịp của dầm B95 Tầng M(kN.m) b(mm) h(mm) ho(mm) bf(mm) hf(mm) Mf(kN.m) Nhận xét tiết diện tính thép am x As(mm2) Thép chọn Aschọn(mm2) m(%) Kiểm trammin£m£mmax 10 16.2 200 400 360 500 100 224.75 Tiết diện chữ nhật 0.017 0.017 158 2f16 4.02 0.502 THOẢ 7 23.1 200 400 360 500 100 224.75 Tiết diện chữ nhật 0.025 0.025 233 2f16 4.02 0.502 THOẢ 4 34.5 200 400 360 500 100 224.75 Tiết diện chữ nhật 0.037 0.038 354 2f16 4.02 0.502 THOẢ 5.6.2. Tính tốn cốt thép dọc cho dầm khung trục 2 Bảng 6.34: Tính thép gối của dầm B88 trục 6 Tầng Vị trí (m) M(kN.m) b(mm) h(mm) a(mm) ho(mm) am x As(mm2/m) Aschọn(mm2/m) Thép chọn m(%) Kiểm trammin£m£mmax điển hình GT 313.8 300 600 40 560 0.23 0.265 2306 24.54 5f25 1.45 THOẢ GP 311.1 300 600 40 560 0.228 0.262 2279 24.54 5f25 1.45 THOẢ Bảng 6.39: Tính thép nhịp của dầm B88 trục 6 Tầng M(kN.m) b(mm) h(mm) ho(mm) bf(mm) hf(mm) Mf(kN.m) Nhận xét tiết diện tính thép am x As(mm2) Thép chọn Aschọn(mm2) m(%) Kiểm trammin£m£mmax điển hình 150.5 300 600 560 500 100 369.75 Tiết diện chữ nhật 0.066 0.068 986 3f22 11.4 0.67 THOẢ 300 600 40 560 0.11 0.117 1018 11.4 3f22 0.63 THOẢ 5.6.3. Tính tốn cốt thép đai cho dầm khung trục 2 - Lực cắt trên dầm nào được chọn từ tổ hợp cĩ Qmax để tính cốt đai cho dầm đĩ cho tất cả các tầng cịn lại. Trình tự tính tốn theo mục 4.5[13] như sau: Chuẩn bị số liệu tính tốn Q A= Qmax ; b, h Rb= 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa ; Eb = 3.104 MPa Rs = 280 MPa ; Rsw = 225 MPa ; Es = 21.104 MPa jb2 = 2 ; jb3 = 0,6 ; jb4 = 1,5 ; b = 0,01. Kiểm tra điều kiện tính tốn Cơng thức kiểm tra : QA ≤ Q0 = 0,5. jb4(1+jn ) Rbtbh0 (6.36) Trong đĩ : Q0 - khả năng chịu cắt của bê tơng khi khơng cĩ cốt thép đai ; jb4 - hệ số phụ thuộc vào loại bê tơng ; jn - hệ số phụ thuộc lực dọc N (jn = ); Rbt - cường độ tính tốn về kéo của bê tơng ; b, ho - bề rộng, chiều cao làm việc của tiết diện . + QA > Q0 è cần phải tính cốt đai. + QA Q0 è khơng cần phải tính cốt đai và đặt theo cấu tạo. Kiểm tra điều kiện về ứng suất nén giữa các vết nứt nghiêng Cơng thức kiểm tra : QA ≤ Qbt = 0,3. jw1jb1Rbbh0 (6.37) Trong đĩ : QA : lực cắt lớn nhất (trên tiết diện thẳng gĩc)trong đoạn dầm đang xét; jw1 = 1 + 5asmw ≤ 1,3 (6.38) ; Nếu khơng cĩ đầy đủ số liệu ban đầu ta giả thiết jw1 = 1,05 ; jb1 = 1- bRb = 1- 0,01.14,5 = 0,855 . (6.39) Nếu QA Qbt thỏa mãn điều kiện hạn chế. Mặt khác nếu QA < 0,7 Qbt dầm chịu lực cắt khơng lớn, ta cĩ thể dùng phương pháp thực hành để tính tốn. Tính tốn cốt thép đai Tính lực cắt do riêng bê tơng chịu (6.40) . Xác định Mb (6.41) Trong đĩ : jb2 - hệ số tra bảng (jb2 = 2); jf - hệ số phụ thuộc cánh chữ T chịu nén (jf = 0); jn - hệ số phụ thuộc lực dọc N (jn = 0). . Xác định C Là chiều dài hình chiếu tiết diệm nghiêng nguy hiểm nhất trên trục dọc cấu kiện. (6.42) (6.43) Từ C* xác định C, C0 theo bảng 3.8 Bảng 6.40 : Giá trị C và C0 theo tính tốn thực hành C* < h0 ho2 h0 >h0 C h0 C* C* C0 C* C* 2ho Ngồi ra Qb cịn kiểm tra theo điều kiện : Qb Qbmin (6.44) Qbmin = jb3(1+jf+jn)Rbtbh0 (6.45) . Xác định qsw Là khả năng chịu lực cốt thép đai phân bố đều trên trục dầm. Xác định theo điều kiện sau : (6.46) (6.47) (6.48) . Xác định bước đai (S) Chọn cốt thép đai trước rồi tính S (6.49) Điều kiện cấu tạo + Trong đoạn gần gối ag = 0,25l . Khi h 450 Sctạo (0,5h ; 150 mm); . Khi h > 450 Sctạo (h/3 ; 500 mm). + Trong đoạn giữa nhịp . Khi h > 300 Sctạo (3h/4 ; 500 mm); . Khi h300 nếu tính tốn khơng đặt cốt đai thì khơng đặt cốt đai. Kết quả tính tốn cốt đai được trình bày trong các bảng sau: Bảng 6.41: Kiểm tra điều kiện tính cốt đai và vết nứt Tên dầm b (mm) h (mm) h0 (mm) Q0 N) QA (N) nhận xét Qbt (N) điều kiện vết nứt B75 200 400 310 48825 71600 tính cốt đai 242123 thỏa B95 200 400 310 501765 73604 tính cốt đai 252458 thỏa B100 300 600 560 110250 165000 tính cốt đai 546730 thỏa B88 300 600 560 130481 172053 tính cốt đai 546730 thỏa Bảng 6.42: Xác định khả năng chịu lực phân bố trên dầm Tên dầm Mb (Nmm) C* (mm) C (mm) C0 (mm) Qb (N) qsw1 (N/mm) qsw2 (N/mm) qsw (N/mm) B75 40362000 1127,43 1127,43 620 35800 57,74 63 63,00 B95 40362000 1127,43 1127,43 620 35800 57,74 63 63,00 B100 164640000 1995,64 1995,64 1120 82500 73,66 78,75 78,75 B90 164640000 1995,64 1995,64 1120 82500 73,66 78,75 78,75 Bảng 6.43: Bố trí thép đai cho dầm Tên dầm dsw (mm) n Asw (mm2) qsw (N/mm) s (mm) sct (mm) sgoi (mm) snhip (mm) B75 8 2 100,48 63,00 358,857 150 150 250 B95 8 2 100,48 94,06 240,351 200 150 250 B100 8 2 100,48 78,75 287,086 200 150 250 B88 8 2 100,48 78,75 287,086 200 150 250 5.6.4 Tính tốn cốt thép treo cho dầm khung trục Tại vị trí giao nhau giữa dầm chính (dầm D3) và dầm phụ (dầm D5) cần bố trí cốt treo nhằm chống cắt cho dầm D3 do lực tập trung của dầm D5. Lực tập trung này ta lấy bằng giá trị Qmax trong dầm. Trình tự tính tốn theo mục 5.4[13] như sau: + Cốt treo: Khi dầm chịu lực tập trung khá lớn đặt vào khoảng giữa chiều cao dầm thì sẽ xảy ra hiện tượng giựt đứt. Lúc này sự phá hoại cĩ thể xảy ra theo hình tháp ABCD với gĩc nghiêng của mặt bên a = 45o. Đĩ là sự phá hoại do lực cắt. Đáy lớn của tháp là St: St = b1 + 2hs (6.50) trong đĩ: b1 – bề rộng (AB) phạm vi tác dụng của lực tập trung F; hs – chiều cao tháp, bằng khoảng cách từ đáy AB đén cốt thép chịu kéo của dầm. Cần phải đặt cốt thép treo trong phạm vi St để chống đỡ sự phá hoại theo hình tháp. Hình 6.3: Hiện tượng giựt đứt Cốt thép treo cĩ thể dùng dạng cốt thép đai hoặc cốt thép xiên theo kiểu vai bị. Dùng cốt thép đai khi đoạn St đủ lớn, diện tích tồn bộ cốt thép treo kiểu cốt thép đai là: (6.51) Khi đoạn St khá bé, khơng đủ chỗ để bố trí cốt thép treo kiểu cốt đai thì cần dùng cốt thép kiểu vai bị, diện tích tiết diện lớp cốt xiên là: (6.52) trong đĩ: F - giá trị lực tập trung; Rsw - cường độ tính tốn của cốt thép ngang; q - gĩc nghiêng của cốt thép xiên, thường trong khoảng 45-60o. + Tính cốt treo tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính: Bảng 6.44: Các số liệu để tính tốn cốt treo Kí hiệu b(mm) h(mm) a(mm) ho(mm) Lực cắt Qmax (kN) D3 200 400 40 360 151.4 D5 300 600 40 560 hs = hoD3 – hD5 = 560- 360 = 200 (mm). b1 = 200 (mm). St = b1 + 2hs = 300 + 2 x 200 = 700 (mm). Khoảng cách để đặt cốt thép treo rất bé, khơng đủ để đặt các cốt đai nên dùng cốt thép treo là cốt thép xiên kiểu vai bị. Sử dụng cốt thép CII: Rsw = 225 (Mpa), gĩc uốn nghiêng q = 45o. (mm2) Dùng 3f16 cĩ diện tích 603 (mm2).