Tính toán cốt thép khung trục 2

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP KHUNG TRỤC 2 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN. Xác định các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình Giải bài toán trong miền đàn hồi theo phương pháp phần tử hữa hạn bằng phần mềm Etabs 9.04. Xác định nội lực tương ứng với từng trường hợp tải trọng. Tổ hợp nội lực theo TCVN 2737-1995 và TCVN 229-1997. Tính toán bố trí cốt thép cho khung trục 2. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH. Tải trọng tác dụng lên công trình đã được xác định ở chương 4. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CÔNG TRÌNH (KHUNG KHÔNG GIAN) Các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình. TT : gồm TLBT + HT + TX HT: xét trường hợp hoạt tải chất đầy. GIÓ TĨNH X: tải trọng gió tĩnh tác dụng theo phương X GIÓ TĨNH XX: tải trọng gió tĩnh tác dụng theo phương -X GIÓ TĨNH Y: tải trọng gió tĩnh tác dụng theo phương Y GIÓ TĨNH YY: tải trọng gió tĩnh tác dụng theo phương -Y GIÓ ĐỘNG X: tải trọng gió động tác dụng theo phương X GIÓ ĐỘNG XX: tải trọng gió động tác dụng theo phương -X GIÓ ĐỘNG Y: tải trọng gió động tác dụng theo phương Y GIÓ ĐỘNG YY: tải trọng gió động tác dụng theo phương –Y Cấu trúc tổ hợp giải nội lực khung. Đồ án này sử dụng phần mềm Etabs 9.04 để dựg mô hình khung không gian và giải bài toán đàn hồi theo phương pháp phần tử hữu hạn. Sau khi gán tất cả các trường hợp tải trọng vào mô hình khung, ta tiến hành phân tích bài toán để giải nội công trình tương ứng với từng trường hợp tải trọng. Nội lực và chuyển vị do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió gây ra cho công trình được xác định như sau: Trong đó: là mô uốn ( xoắn), lực dọc, lực cắt hoặc chuyển vị. là mô uốn ( xoắn), lực dọc, lực cắt hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra. là mô uốn ( xoắn), lực dọc, lực cắt hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra ứng với dao động thứ i. Cấu trúc tổ hợp nội lực gió ( tổ hơp nợi lực trung gian) TỔ HỢP CẤU TRÚC Nội lực GĐ X Nội lực GĐ X = Nội lực (GĐX12 + GĐX22 + GĐX32)1/2 Nội lực GĐ XX Nội lực GĐ XX = Nội lực (GĐXX12 + GĐXX22 + GĐXX32)1/2 Nội lực GĐ Y Nội lực GĐ Y= Nội lực (GĐY12 + GĐY22 + GĐY32)1/2 Nội lực GĐYY Nội lực GĐ YY = Nội lực (GĐYY12 + GĐYY22 + GĐYY32)1/2 Nội lực GIO X Nội lực GĐ X + Nội lực GT X Nội lực GIO XX Nội lực GĐ XX + Nội lực GTX X Nội lực GIO Y Nội lực GĐ Y + Nội lực GT Y Nội lực GIO YY Nội lực GĐ YY + Nội lực GT YY Cấu trúc tổ hợp nội lực tính toán. TỔ HỢP CẤU TRÚC TH 1 Nội lực TT + Nội lực HT TH2 Nội lực TT + Nội lực GIO X TH3 Nội lực TT + Nội lực GIO XX TH4 Nội lực TT + Nội lực GIO Y TH5 Nội lực TT + Nội lực GIO YY TH6 Nội lực TT + 0.9 Nội lực HT + 0.9 Nội lực GIO X TH7 Nội lực TT + 0.9 Nội lực HT + 0.9 Nội lực GIO XX TH8 Nội lực TT + 0.9 Nội lực HT + 0.9 Nội lực GIO Y TH9 Nội lực TT + 0.9 Nội lực HT + 0.9 Nội lực GIO YY Nội lực khung trục 2 và tính toán cốt thép cho khung trục 2. Tính toán cốt thép cột Cột là cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên, do sự tính toán côt thép của cấu kiện lệch tâm xiên rất phức tạp, nên trong chương này để đơn giản quá trình tính toán thiên về an toàn ta tình cốt thép cột theo cấu kiện chịu lệch tâm phẳng theo cả hai phương. Sau đó kiểm tra lại theo bài toán lệch tâm xiên. Tính toán cốt thép dọc Đối với cột, ta chỉ lấy kết quả nội lực ở tiết diện hai đầu cột. Do khung tính toán là khung không gian nên ta tính toán cốt thép cột theo cả hai phương X và Y. Ở mỗi phương ta chọn ra 3 cặp nội lực sau ứng với từng cột: Nmax, Mtư; M+max , Ntư; M-max , Ntư. Dùng 3 cặp nội lực trên để tính toán cốt thép, sau đó chọn ra diện tích thép tính toán lớn nhất trong 3 cặp để đi chọn và bố trí cốt thép cho tiết diện. Đặc điểm tính toán là cứ 2 tầng ta tính thép một lần, lấy nội lực lớn nhất ở tầng dưới (trong 2 tầng đó) tính thép và bố trí cho cả hai tầng. Độ mảnh của cột ở các tầng được tính theo công thức sau: trong đó: h- chiều cao tiết diện cột; lo- chiều dài tính toán, lo = 0.7H (sơ đồ tính của cột 2 đầu ngàm); H- Chiều cao tầng; Độ mảnh của cột đều nhỏ hơn 8 nên ta không xét đến ảnh hưởng của uốn dọc do đó =1. Tính toán cốt thép đối xứng cho cột theo lưu đồ sau: Trong sơ đồ hình 6.2: e – khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo. e = eo + 0.5h – a; e’ – khoảng cách từ điểm đặt lực dọc lệch tâm đến trọng tâm của cốt thép chịu nén. e’ = Độ lệch tâm tính toán: eo = eo1+eon; Độ lệch tâm: eo1 = M/N (cm); eon- Độ lệch tâm ngẩu nhiên không nhỏ hơn h/25 và 2cm đối với cột và tấm có chiều dày từ 25cm trở lên. x = Fa=Fa’ = Không thỏa Lệch tâm ít Thỏa lệch tâm nhiều Fa= x = 1.8(eogh-eo) + x = h-(1.8+- 1.4)eo Fa’= Fa = Fa = Fa’ = max(Fa, Fa’) Chọn và bố trí thép A1= Fa1= Fa2 = Fa=Fa’=max(Fa1, Fa2) Thỏa Không thỏa Thỏa Thỏa Không thỏa x≤ eo> 0.2.ho x2a’ x ≥ 0.9ho Hình 5.1: Lưu đồ tính toán cốt thép đối xứng cho cột Tính toán cốt thép dầm: Tính toán cốt thép dọc Đối với cốt thép dầm, ta lấy kết quả nội lực ở ba tiết diện nguy hiểm là: tiết diện giữa nhịp và tiết diện 2 đầu gối, với gối giữa tiết diện nào kết quả tổ hợp nội lực lớn hơn thì ta lấy kết quả đó để tính toán và bố trí cốt thép cho cả hai tiết diện. Để đơn giản ta tìm nội lực lớn nhất của một dầm trong một nhịp để tính toán cốt thép sau đó bố trí cho toàn bộ hệ dầm. Tính toán cốt đai Trong lưu đồ sau ta có: Rađ = 0.8xRa=2100 daN/cm2; n = 2; chọn đai Þ8 có fđ = 0.503 cm2. Cốt đai trong dầm được bố trí theo các qui định sau: Trong phạm vi chiều dài 3hd của dầm kể từ mép cột phải đặt các đai dày hơn khu vực giữa dầm. Khoảng cách giữa các đai không lớn hơn giá trị tính toán theo yêu cầu chịu lực cắt nhưng đồng thời phải ≤ 0.25hd và ≤ 8 lần đường kính cốt thép dọc. Trong mọi trường hợp, khoảng cách này cũng không vượt quá 150 mm. Tại khu vực giữa dầm, khoảng cách giữa các đai chọn ≤ 0.5hd và ≤ 12 lần đường kính cốt thép dọc đồng thời cũng không vượt quá 300 mm. Kết quả tính toán cốt đai cho dầm khung trục 2 được thể hiện trong bản vẽ. Bố trí cốt đai theo cấu tạo Thỏa Không thỏa Thỏa qđ = utt = umax = Xác định uct u Bố trí cốt đai Chọn lại n, fđ Thỏa Không thỏa Qmax, b, h, a, a’, Rn, Rk, Rađ Qmax < Q1 = 0.6Rk.b.ho Qmax < Q2 = 0.35.Rn.b.ho utt > umax Tăng b, h hay mác bê tông Hình 5.2: Lưu đồ tính toán cốt đai tiết diện chữ nhật Vật liệu sử dụng tính cốt thép dầm và cột. Bê tông M300 Cốt thép CII ao Ao Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) Ra’ (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 130 10 2.6x106 2600 2600 2.1x106 0.58 0.412 Kết quả nội lực cột.( T, Tm) Cột C12( 2 – F) TẦNG Nmax Mtư Mmax Ntư Mmin Ntư CỘT C12 ( 2 – F) THEO PHƯƠNG X Trệt - tầng 4 -611.9 0.122 2.126 -531.02 0.122 -611.9 Tầng 5 - tầng 7 -384.63 1.805 2.091 -290.69 1.805 -384.63 Tầng 8 - tầng 10 -243.88 1.756 2.089 -153.21 1.756 -243.88 Tầng 11 - tầng mái -107.82 1.513 8.635 -16.8 1.513 -107.82 CỘT C12 (2 – F) THEO PHƯƠNG Y Trệt - tầng 4 -611.9 2.867 4.178 -581.27 -0.685 482.09 Tầng 5 - tầng 7 -384.63 -0.594 -0.601 -337.54 -0.481 -290.69 Tầng 8 - tầng 10 -243.88 -0.245 -0.245 -243.88 -0.081 -153.21 Tầng 11 - tầng mái -107.82 0.115 1.153 -16.8 0.115 -107.82 Cột C20( 2 – E) TẦNG Nmax Mtư Mmax Ntư Mmin Ntư CỘT C20 ( 2 – E) THEO PHƯƠNG X Trệt - tầng 4 -672.33 3.572 3.572 -672.33 2.103 -638.5 Tầng 5 - tầng 7 -423.47 2.409 2.932 -321.81 2.409 -423.47 Tầng 8 - tầng 10 -271.52 2.45 3.051 -174.78 2.45 -271.52 Tầng 11 - tầng mái -126.76 2.368 3.292 -33.47 2.368 -126.76 CỘT C20 (2 – E) THEO PHƯƠNG Y Trệt - tầng 4 -672.33 -2.123 1.532 -583.37 0.974 -638.5 Tầng 5 - tầng 7 -423.47 0.863 0.863 -423.47 0.93 -372.42 Tầng 8 - tầng 10 -271.52 0.602 0.616 -222.9 0.583 -174.78 Tầng 11 - tầng mái -126.76 0.299 0.476 -76.79 0.007 -33.47 Cột C21( 2 – D) TẦNG Nmax Mtư Mmax Ntư Mmin Ntư CỘT C21 ( 2 – D) THEO PHƯƠNG X Trệt - tầng 4 -614.33 5.618 22.23 -405.9 5.618 -614.33 Tầng 5 - tầng 7 -356.12 18.88 25.738 -264.34 18.88 -356.12 Tầng 8 - tầng 10 -220.18 20.319 37.819 -100.43 20.319 -220.18 Tầng 11 - tầng mái -87.38 26.791 33.793 -18.32 26.791 -87.38 CỘT C21 (2 – D) THEO PHƯƠNG Y Trệt - tầng 4 -614.33 1.227 3.404 -509.27 1.227 -614.33 Tầng 5 - tầng 7 -356.12 2.08 2.243 -309.33 2.012 -264.34 Tầng 8 - tầng 10 -220.18 1.45 1.45 -220.18 0.586 -100.43 Tầng 11 - tầng mái -87.38 0.866 1.061 -52.47 0.64 -18.32 Cột C22( 2 – C) TẦNG Nmax Mtư Mmax Ntư Mmin Ntư CỘT C22 ( 2 – C) THEO PHƯƠNG X Trệt - tầng 4 -600 4.841 22.402 -399.79 4.841 -600 Tầng 5 - tầng 7 -351.07 18.945 25.864 -261.1 18.945 -351.07 Tầng 8 - tầng 10 -217.72 20.324 39.885 -120.45 20.324 -217.72 Tầng 11 - tầng mái -87.18 26.661 33.898 -20.39 26.661 -87.18 CỘT C22 (2 – C) THEO PHƯƠNG Y Trệt - tầng 4 -600 -1.699 -4.497 -500.59 -1.699 -600 Tầng 5 - tầng 7 -351.07 -3.586 -4.287 -261.1 -3.586 -351.07 Tầng 8 - tầng 10 -217.72 -3.195 -3.195 -217.72 -1.178 -123.49 Tầng 11 - tầng mái -87.18 -1.807 -2.256 -53.18 -1.807 -87.18 Cột C23( 2 – B) TẦNG Nmax Mtư Mmax Ntư Mmin Ntư CỘT C23 ( 2 – B) THEO PHƯƠNG X Trệt - tầng 4 -576.78 0.399 3.335 -404.51 0.399 -576.78 Tầng 5 - tầng 7 -358.43 2.811 3.588 -269.86 2.811 -358.43 Tầng 8 - tầng 10 -225.85 2.868 3.698 -141.24 2.868 -225.85 Tầng 11 - tầng mái -99.18 2.964 10.984 -15.25 2.964 -99.18 CỘT C23 (2 – B) THEO PHƯƠNG Y Trệt - tầng 4 -576.78 -3.114 -5.531 -544.46 -2.368 -496.98 Tầng 5 - tầng 7 -358.43 -2.403 -2.774 -269.86 -2.403 -358.43 Tầng 8 - tầng 10 -225.85 -2.058 -2.449 -183.46 -2.058 -225.85 Tầng 11 - tầng mái -99.18 -1.773 -1.826 -58.38 -1.773 -99.18 Kết quả chọn thép. Cột Tầng Fa cần (Cm2) Thép chọn Fa (Cm2) C21, C22 Trệt - tầng 4 24 5 25 24.53 Tầng 5 - tầng 7 18.2 5 22 19 Tầng 8 - tầng 10 12.3 4 22 15.2 Tầng 11 - tầng mái 29.1 6 25 29.44 C12, C20, C23 Trệt - tầng 4 24 5 25 24.53 Tầng 5 - tầng 7 18.2 5 22 19 Tầng 8 - tầng 10 6.6 4 18 10.17 Tầng 11 - tầng mái 7.14 4 18 10.17 Tính toán cốt đai cho cột. Lực cắt lớn nhất tại chân cột C21 của tầng 7: Qmax = 25680 kG Khả năng chịu cắt của cột: Q1 = k1.Rk.b.ho = 0.6x10x70x65 = 27300 kG Vậy cốt đai cột được bố trí theo cấu tạo Kiểm tra khả năng chịu lực của cột theo bài toán lệch tâm xiên Đại cương về nén lệch tâm xiên Theo TCVN 5574:1991, cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên là cấu kiện chịu lực nén N và momen uốn theo cả hai phương Mx, My. Mx là momen tác dụng trong mặt phẳng chứa trục Ox; My là momen tác dụng trong mặt phẳng chứa trục Oy. Hình 6.5: Sơ đồ nội lực tiết diện chịu nén lệch tâm xiên Trong cấu liện chịu nén lệch tâm xiên, cốt thép dọc thường được đặt theo chu vi hoặc đặt tập trung ở 4 góc, thường đặt thép đối xứng theo cả 2 trục. Cột làm việc theo cả 2 phương X,Y. Do vậy khi tính toán cốt thép cho cột theo trường hợp chịu nén lệch tâm từng phương (N và Mx, N và My) rồi sau đó bố trí thép. Khi đó, lực dọc N được tính đến 2 lần, dẫn đến việc bố trí thép trên tiết diện là thừa so với yêu cầu chịu lực thực tế. Để tránh tình trạng đó, sau khi tính được giá trị diện tích cốt thép theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm từng phương, ta sẽ giảm đi một diện tích thép cụ thể trên mỗi phương và kiểm tra lại theo bài toán cột chịu nén lệch tâm xiên. Việc tính toán kiểm tra được lặp lại nhiều lần với giá trị cốt thép cắt giảm khác nhau và dừng khi cột đủ khả năng chịu lực với diện tích cốt thép đã giảm. Đây là bài toán gần đúng dần. Các trường hợp kiểm tra cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên Có nhiều phương pháp tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên. Dùng cách tính kiểm tra dựa trên các phương pháp gần đúng. Để tính toán chia ra 2 trường hợp dựa vào độ lớn của lực dọc so với khả năng chịu nén đúng tâm của tiết diện theo công thức sau: Ntd = ư (Rn.F + R’a.Fat) trong đó: Ntd – khả năng chịu nén đúng tâm của tiết diện; ư – hệ số xét đến uốn dọc của cấu kiện chịu nén trúng tâm (nếu = l0/h ≤ 8 , lấy ç = 1); Rn – cường độ chịu nén của bê tông; F – diện tích của bê tông; Ra’ – cường độ chịu nén của thép; Fat – diện tích tiết diện của toàn bộ cốt thép dọc. Trường hợp 1: khi N ≥ 0.1 Ntd, điều kiện về khả năng chịu lực là: N ≤ Nut Nut là khả năng chịu nén lệch tâm xiên, xác định theo công thức sau: với: Nux - khả năng chịu lực dọc của tiết diện chịu nén lệch tâm ứng với độ lệch tâm e0x; Nuy - khả năng chịu lực dọc của tiết diện chịu nén lệch tâm ứng với độ lệch tâm e0y. Trường hợp 2: khi N ≤ 0.1 Ntd, điều kiện về khả năng chống uốn là: với: Mux - khả năng chịu uốn của tiết diện tính theo phương X ứng với tác dụng độc lập của Mx; Muy - khả năng chịu uốn của tiết diện tính theo phương Y ứng với tác dụng độc lập của My; m - số mũ, xác đinh theo công thức sau: Để tính Mux, Muy cần dùng công thức của cấu kiện chịu uốn. Trường hợp cốt thép đặt đối xứng có thể dùng công thức đơn giản sau: Mu=RaFaz trong đó: z – cánh tay đòn nội lực, lấy z bằng trị số lớn hơn trong 2 trị số : za = ( h0 – a’) hoặc zb = g h o: hệ số g được xác định như với tiết diện đặt cốt thép đơn ( bỏ qua Fa’). Thông thường giá trị za lớn hơn zb, chỉ khi nào a’ khá lớn hoặc Fa’ khá lớn thì zb mới lớn hơn. Tính theo phương nào thì dùng cốt thép và tiết diện theo phương đó. Xét ảnh hưởng của uốn dọc và độ lệch tâm ngẫu nhiên Khi có N, Mx, My xác định được độ lệch tâm ban đầu theo mỗi phương: e1x = Mx / N, e1y = My / N Để có được độ lệch tâm tính toán cuối cùng cần phải xét đến độ lệch tâm ngẫu nhiên eng và ảnh hưởng của uốn dọc theo mỗi phương: e0x = e1x + engx , e0y = e1y + engy Để xác định hệ số uốn dọc hx và hy cần xác định chiều dài tính toán theo hai phương ( có thể giống hoặc khác nhau) và lực dọc tới hạn theo hai phương. Sau khi tính được hệ số h theo từng phương thì xác định điểm đặt lực là C theo các độ lệch tâm tính toán hxe0x, hye0y. Nếu = l0/h ≤ 8 thì có thể bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, lấy ç = 1. Áp dụng kiểm tra khả năng chịu lực của cột khung trục 2 theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên Ta đã xác định được diện tích cốt thép cho cột khung trục 2 theo cấu kiện chịu nén lệch tâm với các cặp nội lực N và Mx, N và My. Ta thấy kết quả chấp nhận được. Nội lực và cốt thép dầm khung trục 2. Dầm Tiết diện Cốt thép Mtt b h a h0 a A Fatt Chọn thép As chọn m (Tm) (cm) (cm) (cm) (cm) (Cm2) (Cm2) (%) TANG3 B51 GT trên -29.02 30 60 6 54 0.26 0.300 24.3 5Ø25 24.53 1.51 dưới 9.70 100 6 54 0.03 0.026 7.0 N trên -2.52 30 60 6 54 0.02 0.022 1.8 dưới 10.43 100 6 54 0.03 0.028 7.5 3Ø20 9.42 0.17 GP trên -28.61 30 60 6 54 0.25 0.295 23.9 5Ø25 24.53 1.51 dưới 8.89 100 6 54 0.02 0.024 6.4 TANG4 B62 GP trên -17.88 30 50 5 45 0.23 0.260 17.6 4Ø25 19.63 1.45 dưới 6.33 100 5 45 0.02 0.024 5.5 N trên 0.00 30 50 5 45 0.00 cấu tạo 1.4 dưới 6.35 100 5 45 0.02 0.024 5.5 3Ø20 9.42 0.21 GT trên -19.45 30 50 5 45 0.25 0.288 19.4 4Ø25 19.63 1.45 dưới 5.90 100 5 45 0.02 0.023 5.1 TANG4 B67 GP trên -20.50 30 50 5 45 0.26 0.307 20.7 3Ø25 + 2Ø22 22.32 1.65 dưới 5.75 100 5 45 0.02 0.022 5.0 N trên -0.56 30 50 5 45 0.01 0.007 1.4 dưới 7.06 100 5 45 0.03 0.027 6.1 3Ø20 9.42 0.21 GT trên -19.50 30 50 5 45 0.25 0.289 19.5 3Ø25 + 2Ø22 22.32 1.65 dưới 4.94 100 5 45 0.02 0.019 4.3 TANG3 B74 GP trên -21.15 30 50 5 45 0.27 0.319 21.5 3Ø25 + 2Ø22 22.32 1.65 dưới 4.68 100 5 45 0.02 0.018 4.0 N trên -0.60 30 50 5 45 0.01 0.008 1.4 dưới 7.51 100 5 45 0.03 0.029 6.5 3Ø20 9.42 0.21 GT trên -19.88 30 50 5 45 0.25 0.295 19.9 3Ø25 + 2Ø22 22.32 1.65 dưới 5.91 100 5 45 0.02 0.023 5.1 B148 Goi trên -13.13 30 50 5 45 0.17 0.183 12.4 3Ø25 14.72 1.09 dưới 0.00 30 5 45 0.00 cấu tạo 1.4 2Ø20 6.28 0.47 B153 Goi trên -8.87 30 50 5 45 0.11 0.119 8.1 3Ø25 14.72 1.09 dưới 0.00 30 5 45 0.00 cấu tạo 1.4 2Ø20 6.28 0.47 Ghi chú. NP: Gối phải của dầm đang xét N : Nhịp dầm đang xét GT: Gối trái của dầm đang xét Tính toán cốt đai cho dầm Trong mỗi đoạn dầm chọn Qmax từ kết quả tổ hợp để tính cốt đai. Trong sơ đồ trên có: Rađ = 1600daN/cm2, chọn đai 2 nhánh (n=2), fđ = 0.503 cm2 Đai bố trí theo cấu tạo được lấy như sau: Trong phạm vi ¼ lnhịp: Nếu hdầm ≤ 450: uct ≤ Nếu hdầm > 450: uct ≤ Trong phạm vi giữa nhịp: Nếu hdầm < 300: Có thể không cần bố trí cốt đai; Nếu hdầm ≥ 300: uct ≤ TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG Phương pháp xác định nội lực Xác định nội lực trong vách cứng bằng cách mô hình hóa công trình dạng khung không gian kết hợp với sàn và vách cứng trong chương trình Etabs version 9.04. Khi sử dụng chương trình Etabs version 9.04 để xác định nội lực của các vách cứng thành phần một cách chính xác, ta cần gán mỗi phần tử vách là một pier (P1, P2, P3…). Sau khi xuất kết quả nội lực, ta có gay nội lực tại 2 tiết diện trên (top) và dưới (bottom) của các pier này và lấy nội lực lớn nhất tại 2 tiết diện đó để tính thép cho chính nó và bố trí. Hình 5.3: Vách cứng ứng với từng pier. Nội lực Do độ cứng của mỗi vách theo 2 phương đều khác nhau nên gió thổi từ các phương khách nhau thì mổi vách nhận được một nội lực tương ứng khác nhau. Gió thổi theo phương X thì các vách cứng cùng phương với nó sẽ nhận lực chủ yếu, ngược lại gió thổi theo phương Y thì các vách cứng cùng phương với phương Y sẽ nhận lực chủ yếu. . Kết quả nội lực trong vách được ghi trong bảng sau.(T, Tm) Story Pier Load Loc P V2 V3 T M2 M3 TANG1 P1 COMB4 Bottom -216.64 82.46 -0.04 0.186 -0.106 273.744 TANG1 P2 COMB4 Bottom -279.1 71.77 0.19 0.239 0.197 254.937 TANG1 P3 COMB2 Bottom -429.31 136.89 0.12 0.166 0.324 569.485 TRET P4 COMB2 Bottom -119.43 15.12 -0.08 0.03 -0.068 55.043 TANG2 P5 COMB2 Bottom -22.18 5.77 0.01 -0.002 0.02 10.427 Tính toán và bố trí cốt thép Thuận tiện trong tính toán và bố trí cốt thép, ta lọc dữ liệu của pier xuất ra nguy hiểm nhất, tính cốt thép cho vách theo pier đó rồi bố trí thép suốt chiều cao vách. Xét vách cứng chịu tải trọng Nz và Mx. Biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách cứng (giả thiết vật liệu đàn hổi và tuyến tính) như sau: Hình 5.4 a) Sơ đồ lực tác dụng; b) Phân chia vùng trên tiết diện; c) Ứng suất do lực dọc Nz; d) ứng suất do moment uốn Mx. - Chia vách cứng thành 5 vùng, đánh số thứ tự từ 1 đến 5 như hình vẽ. Tiết diện mỗi vùng là: bx0.2h. - Ứng suất trung bình của môi vùng tiết diện bx0.2h: (> 0 hoặc <0) (i = 1, 2, 3, 4, 5); với: F – diện tích mặt cắt ngang; Mx - Moment quay quanh trục x; yi - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm vùng i; - Ứng suất trung bình của vùng (3): - Lực kéo nén tại các vùng (1), (2), (3), (4), (5): Ni = . - Tính thép cho các vùng (1), (2), (3), (4), (5), tính như cấu kiện chịu nén – kéo đúng tâm: Nếu Ni> 0 : Fai =; Nếu Ni< 0 : Fai =; - Bố trí thép cho vách cứng: * Cốt thép cho vùng (1) và (5): (Fa) Fa = Max(Fa1, Fa2) * Cốt thép cho vùng (2), (3) và (4) : (fa) fa = 2 Max(Fa2,Fa4) + Fa3 * Tổng diện tích thép trên tiết diện: (2Fa + fa). Hình 5.5: Sơ đồ bố trí thép trên tiết diện - Các yêu cầu cấu tạo: * Đối với vách cứng và lõi cứng cần đặt hai lớp thép. Đường kính cốt thép (kể cả thép thẳng đừng và nằm ngang) chọn không nhỏ hơn 10mm. Hai lớp thép này phải được liên kết với nhau bằng các móc đai hình chữ S với mật độ 4 móc/m2; * Khoảng cách S giữa các thanh thép trong vách cứng phải thỏa: S ≤ 200 nếu b ≤ 300 * Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 hàm lượng cốt thép dọc; * Cần có biện pháp tăng cường tiết diện ở khu vực biên các vách; * Hàm lượng cốt thép trong vách cứng : 0.4% ≤ ≤ 3.5%; * Trường hợp vách có lổ mở nhỏ ≤ 500mm phải đặt tăng cường ít nhất 2F12 ở mỗi bên và mỗi góc lỗ mở; * Nếu vách có lổ mở lớn, nên tăng cường độ dày vách quanh lổ và cấu tạo thành vách dưới dạng các dầm bao; với: As – Tổng diện tích cốt thép trên vách cứng. F = bxh (cm2); (cm4). Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau: Story Pier Load Loc P V2 V3 T M2 M3 TANG1 P1 COMB4 Bottom -216.64 82.46 -0.04 0.186 -0.106 273.744 TANG1 P2 COMB4 Bottom -279.1 71.77 0.19 0.239 0.197 254.937 TANG1 P3 COMB2 Bottom -429.31 136.89 0.12 0.166 0.324 569.485 TRET P4 COMB2 Bottom -119.43 15.12 -0.08 0.03 -0.068 55.043 TANG2 P5 COMB2 Bottom -22.18 5.77 0.01 -0.002 0.02 10.427 Bề rộng vách Chiều dài vách Story Pier Load Loc P V2 V3 T M2 M3 Jx m4 0.3 2.3 TANG1 P1 COMB4 Bottom -216.6 82.46 -0.04 0.186 -0.106 273.74 0.3042 0.3 2.3 TANG1 P2 COMB4 Bottom -279.1 71.77 0.19 0.239 0.197 254.94 0.3042 0.3 3.8 TANG1 P3 COMB2 Bottom -429.3 136.89 0.12 0.166 0.324 569.49 1.3718 p2&p1 1 2 3 4 5 yi 0.92 0.46 0.00 0.46 0.92 Ứng suất tại các vùng -366.58 18.95 404.49 790.03 1175.57 Lực nén kéo tại các vùng Ni -50.59 2.62 55.82 109.02 162.23 Cốt thép fa (cm2)yêu cầu 19.45711 -112.99 -92.531 -72.068 -51.6044 Chọn cốt thép cm2 1 2 3 4 5 19.5 cau tao cau tao cau tao 19.5 8f18 f12 a200 f12 a200 f12 a200 8f18 p3 1 2 3 4 5 yi 1.52 0.76 0.00 0.76 1.52 Ứng suất tại các vùng -254.42 61.08 376.59 692.09 1007.60 Lực nén kéo tại các vùng Ni -58.01 13.93 85.86 157.80 229.73 Cốt thép fa (cm2)yêu cầu 22.31 -108.64 -80.98 -53.31 -25.64 Chọn cốt thép cm2 1 2 3 4 5 22.00 cau tao cau tao cau tao 22.00 9f18 f12 a200 f12 a200 f12 a200 9f18 p4&p5 cau tao cau tao cau tao cau tao cau tao f12 a200 f12 a200 f12 a200 f12 a200 f12 a200 BỐ TRÍ CỐT THÉP (TCXD 198) Theo TCVN 198 : 1997: Đường kính cốt đai không nhỏ hơn ¼ lần đường kính cốt dọc và phải ≥ 8mm. Nên sử dụng thép đai kín. Tại các vùng nút khung nhất thiết phải sử dụng đai kín cho cả cột và dầm. Trong phạm vi chiều dài 3hd ( chiều cao tiết diện của dầm) của dầm kể từ mép cột kể từ mép cột phải đặt cốt đai dày hơn khu vực giữa dầm. khoảng cách giữa các đai không lớn hơn giá trị tính toán theo yêu cầu chịu lực cắt nhưng đồng thời phải ≤ 0.25hd và không lớn hơn 8 lần đường kính cốt thép dọc. trong mọi trường hợp khoảng cách này không vượt quá 150mm. Tại khu vực giữa dầm ngoài phạm vi nói trên khoảng cách giữa các đai chọn ≤ 0.5hd và không lớn hơn 12 lần đường kính cốt dọc đồng thời không vượt quá 300mm. Các nút khung, các nút liên kết giữa cột vách và dầm nối ở các vách cứng hay lỏi cứng là những vị trí tập trung nội lực lớn nhất nên ngoài việc bố trí cốt thép chịu lực theo tính toán, cần phải thêm cốt đai gia cường. Các cốt đai này phải đảm bảo sự liên kết của cột và dầm chống lại sự gia tăng lực cắt một cách đột ngột tại nút và tăng cường sự bền vững của nút chống lại những nội lực xuất hiện trong tiết diện nghiêng mà trong tính toán thiết kế chưa định lượng được. Thép của khung thể hiện cụ thể trong bản vẽ. KC 04, KC 05, KC 06, KC07.