Tính nội lực khung không gian tính toán và bố trí cốt thép khung trục 2

CHƯƠNG 6 TÍNH NỘI LỰC KHUNG KHƠNG GIAN TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP KHUNG TRỤC 2 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 Chọn 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 8,5 25x60 D2 5 20x35 D3 8,5 25x60 D4 5 20x35 D5 8,5 20x45 D6 1,4 20x35 Chọn sơ bộ kích thước cột: Bảng 6.2: Tiết diện sơ bộ của cột Vị trí cột Tầng hầm -tầng 3 tầng 4 - 7 tầng 8 - 11 tầng 12 – Kỹ thuật Cột biên(n=1,2) 70x70 60x60 50x50 40x40 Cột giữa (n=1,1) 80x80 70x70 60x60 50x50 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 ơ S3(hành lang), ơ S4(sảnh thang máy). Ta cĩ hoạt tải lấy p = 200 (kG/m2), n=1,2 --> ptt = 240(kG/m2) + Đối với ơ S3, S4 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 2,85m (do trừ đi chiều cao dầm 0,45) nên trọng lượng tường trên chiều dài được xác định: gttt = gttcxnxht = 180x1,2x2,85x0,7= 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. TÍNH TỐN NỘI LỰC Các 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 giải khung khơng gian tìm nội lực Cấu trúc của các tổ hợp như sau: Bảng 6.3: 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. TÍNH TỐN CỐT THÉP DỌC CHO CỘT KHUNG TRỤC 2[8] 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. Chọn 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. Đối với cột ta tính tốn cốt thép 4 tầng 1 lần, chọn cặp nội lực cĩ giá trị lớn nhất trong 4 tầng đĩ để tính cốt thép và bố trí chung cho cả 4 tầng. Kết quả chọn nội lực tính tốn cốt thép cột trình bày trong các bảng sau: Bảng 6.4: Kết quả chọn nội lực cột 5 theo 2 phương X và Y Tầng Nmax (T) Mtư (Tm) Mmax (Tm) Ntư (T) Mmin (Tm) Ntư (T) CỘT 5 THEO PHƯƠNG X Trệt-tầng4 -474,18 -1,901 4,668 -430,64 -6,874 -436,79 Tầng 4-tầng 8 -376,93 -3,955 8,58 -341,54 -8,285 -344,8 Tầng 8-tầng 12 -253,3 -4,65 10,526 -230,11 -9,174 -232,38 Tầng 12-kỹ thuật -136,34 -4,837 9,695 -124,9 -8,317 -126,35 CỘT 5 THEO PHƯƠNG Y Trệt-tầng4 -474,18 -9,392 8,698 -430,64 -9,392 -474,18 Tầng 4-tầng 8 -376,93 -8,097 7,312 -373,66 -8,097 -376,93 Tầng 8-tầng 12 -253,3 -7,701 8,962 -251,03 -7,701 -253,3 Tầng 12-kỹ thuật -136,34 -7,196 8,756 -134,89 -7,196 -136,34 Bảng 6.5: Kết quả chọn nội lực cột 26 theo 2 phương X và Y Tầng Nmax (T) Mtư (Tm) Mmax (Tm) Ntư (T) Mmin (Tm) Ntư (T) CỘT 26 THEO PHƯƠNG X Trệt-tầng4 -1000,32 0,533 7,77 -976,69 -6,773 -977,17 Tầng 4-tầng 8 -796,15 0,402 4,317 -777,09 -3,623 -777,66 Tầng 8-tầng 12 -541,75 -0,071 4,02 -525,91 -3,779 -529,18 Tầng 12-kỹ thuật -299,11 -0.176 3,566 -289,92 -3,283 -289,44 CỘT 26 THEO PHƯƠNG Y Trệt-tầng4 -1000,32 -6,658 17,98 -966,38 -17,433 -981,33 Tầng 4-tầng 8 -796,15 -14,058 18,734 -776,6 -18,958 -781,05 Tầng 8-tầng 12 -541,75 -14,681 20,829 -527,9 -18,256 -531,17 Tầng 12-kỹ thuật -299,11 -14,192 19,6 -290,77 -16,764 -293,04 Bảng 6.6: Kết quả chọn nội lực cột 27 theo 2 phương X và Y Tầng Nmax (T) Mtư (Tm) Mmax (Tm) Ntư (T) Mmin (Tm) Ntư (T) CỘT 27 THEO PHƯƠNG X Trệt-tầng4 -1120,05 1,739 6,209 -1091,87 -8,543 -1097,67 Tầng 4-tầng 8 -885,57 -2,66 6,492 -863,85 -7,285 -868,3 Tầng 8-tầng 12 -595,88 3,984 7,353 -581,38 -6,828 -584,65 Tầng 12-kỹ thuật -324,69 -1,278 5,691 -316,52 -5,212 -318,79 CỘT 27 THEO PHƯƠNG Y Trệt-tầng4 -1120,05 -1,222 12,893 -1087,85 -9,495 -1101,69 Tầng 4-tầng 8 -885,57 3,611 10,042 -859,31 -8,802 -854,86 Tầng 8-tầng 12 -595,88 2,64 9,197 -578,02 -10,55 -574,75 Tầng 12-kỹ thuật -324,69 4,314 8,089 -315,06 -9,639 -312,79 Tính tốn cốt thép dọc cho cột khung trục 2 (trường hợp cột chịu nén lệch tâm theo mỗi phương) Cột khung trục 2 được tính tốn như trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm (bố trí thép đối xứng trên mỗi phương).Theo [8], 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= .l (đới với cơng trình này =0.7).Nếu <8 khơng cần xét đến sự ảnh hưởng của uốn dọc. Xác định R theo phụ lục 4/[8]. Xác định độ lệch do lực N gây ra , độ lệch tâm ngẫu nhiên ea, từ đĩ tính độ lệch tâm tính tốn e=e0 +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<Rh0 Diện tích thép đối xứng As =A’s (6.2) Chú ý: N=Rbbx (6.3) Trường hợp lêch tâm bé: khi x>Rh0 Dùng cơng thức gần đúng để xác định x (6.4) Hệ số o (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 Ví dụ tính tốn: Tính cốt thép cho cột C26-Tầng trệt (cột 2-B), tiết diện 80x80(cm). Tính cốt thép theo phương Y với cặp nội lực N= -1000,32 (T) và M = -6,658 (Tm). Sử dụng bêtơng B25, Rb = 145 daN/cm2, Rbt = 10,5 daN/cm2, thép CII cĩ Rs = Rsc = 2800 daN/cm2. Giả thiết a = a’ =5cm;h0=80-5 = 75cm; Za= 70cm. Xét uốn dọc: khơng cần xét đến uốn dọc. Độ lệch tâm tĩnh học e1= Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea Độ lệch tâm ban đầu e0=e1+ ea = 36,66 (mm) e = Xác định chiều cao vùng nén: x = 2a’=10cm lệch tâm bé. Tính lại chiều cao vùng nén: Diện tích cốt thép đối xứng tính theo cơng thức: = 35,94(cm2) - Kiểm tra lại s: (thỏa) 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 bảng sau: Bảng 6.8: Tính tốn cốt thép đối xứng theo phương X cho cột 5 Tầng lo (m) b (cm) h (cm) h0 (cm) h M (Tm) N (T) e0 (cm) e (cm) x1 (cm) eo Nhận Xét x (cm) As= (cm2) 12-ky thuat 2,31 40 40 35 5,775 1 4,837 136,340 5,55 19,05 26,12 0,1499 LTB 23,70 2,38 tang 8-12 2,31 50 50 45 4,62 1 4,650 253,300 3,84 20,84 38,82 0,0872 LTB 33,74 4,26 tang4-8 2,31 60 60 55 3,85 1 3,955 376,930 3,05 23,05 49,99 0,0610 LTB 41,54 9,81 Trệt-4 2,45 70 70 65 3,5 1 1,901 474,180 2,40 25,40 58,40 0,0429 LTB 48,90 11,67 Bảng 6.9: Tính tốn cốt thép đối xứng theo phương Y cho cột 5 Tầng lo (m) b (cm) h (cm) h0 (cm) h M (Tm) N (T) e0 (cm) e (cm) x1 (cm) eo Nhận Xét x (cm) As= (cm2) 12-ky thuat 2,31 40 40 35 5,775 1 7,196 136,340 7,28 20,78 26,12 0,1967 LTB 21,66 6,81 tang 8-12 2,31 50 50 45 4,62 1 7,701 253,300 5,04 22,04 38,82 0,1146 LTB 31,43 8,48 tang4-8 2,31 60 60 55 3,85 1 8,097 376,930 4,15 24,15 49,99 0,0830 LTB 39,35 14,18 Trệt-4 2,45 70 70 65 3,5 1 9,392 474,180 3,98 26,98 58,40 0,0711 LTB 45,96 18,14 Bảng 6.10: Tính tốn cốt thép đối xứng theo phương X cho cột 26 Tầng lo (m) b (cm) h (cm) h0 (cm) h M (Tm) N (T) e0 (cm) e (cm) x1 (cm) eo Nhận Xét x (cm) As= (cm2) 12-ky thuat 2,31 50 50 45 4,62 1 0,176 299,110 2,06 22,06 41,26 0,0412 LTB 43,28 -6,53 tang 8-12 2,31 60 60 55 3,85 1 0,071 541,750 3,01 28,01 62,27 0,0502 LTB 51,98 14,69 tang4-8 2,31 70 70 65 3,3 1 0,402 796,150 3,05 33,55 78,44 0,0430 LTB 63,27 27,18 Trệt-4 2,45 80 80 75 3,063 1 0,533 1000,320 3,05 37,05 86,23 0,0391 LTB 70,45 32,53 Bảng 6.11: Tính tốn cốt thép đối xứng theo phương Y cho cột 26 Tầng lo (m) b (cm) h (cm) h0 (cm) h M (Tm) N (T) e0 (cm) e (cm) x1 (cm) eo Nhận Xét x (cm) As= (cm2) 12-ky thuat 2,31 50 50 45 4,62 1 14,192 299,110 6,74 26,74 41,26 0,1349 LTB 34,50 9,46 tang 8-12 2,31 60 60 55 3,85 1 14,681 541,750 4,71 29,71 62,27 0,0785 LTB 48,65 22,23 tang4-8 2,31 70 70 65 3,3 1 14,085 796,150 4,77 35,27 78,44 0,0672 LTB 60,05 36,02 Trệt-4 2,45 80 80 75 3,063 1 6,658 1000,320 3,67 37,67 86,23 0,0470 LTB 69,44 35,94 Bảng 6.12: Tính tốn cốt thép đối xứng theo phương X cho cột 27 Tầng lo (m) b (cm) h (cm) h0 (cm) h M (Tm) N (T) e0 (cm) e (cm) x1 (cm) eo Nhận Xét x (cm) As= (cm2) 12-ky thuat 2,31 50 50 45 4,62 1 1,278 324,690 3,39 22,89 44,78 0,0693 LTB 39,83 4,38 tang 8-12 2,31 60 60 55 3,85 1 3,984 595,880 3,67 29,67 68,49 0,0592 LTB 52,84 24,87 tang4-8 2,31 70 70 65 3,3 1 2,660 885,570 3,30 33,30 87,25 0,0471 LTB 61,81 43,21 Trệt-4 2,45 80 80 75 3,063 1 1,739 1120,050 3,16 37,66 96,56 0,0399 LTB 71,32 50,12 Bảng 6.13: Tính tốn cốt thép đối xứng theo phương Y cho cột 27 Tầng lo (m) b (cm) h (cm) h0 (cm) h M (Tm) N (T) e0 (cm) e (cm) x1 (cm) eo Nhận Xét x (cm) As= (cm2) 12-ky thuat 2,31 50 50 45 4,62 1 4,314 324,690 4,33 23,83 44,78 0,0883 LTB 37,95 7,80 tang 8-12 2,31 60 60 55 3,85 1 2,640 595,880 3,44 29,44 68,49 0,0555 LTB 53,27 23,85 tang4-8 2,31 70 70 65 3,3 1 3,611 885,570 3,41 33,41 87,25 0,0487 LTB 61,63 43,81 Trệt-4 2,45 80 80 75 3,063 1 1,222 1120,050 3,15 37,65 96,56 0,0399 LTB 71,33 50,08 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 theo phương X cột 5 Tầng Fa + Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) 12-ky thuat 4,76 8F16 16,08 1,15 THOA tang 8-12 8,52 8F18 20,36 0,91 THOA tang4-8 19,62 8F22 30,41 0,92 THOA Trệt-4 23,33 8F25 39,27 0,86 THOA Bảng 6.15: Chọn cốt thép đối xứng theo phương Y cột 5 Tầng Fa + Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) 12-ky thuat 13,62 8F16 16,08 1,15 THOA tang 8-12 16,97 8F18 20,36 0,91 THOA tang4-8 28,36 8F22 30,41 0,92 THOA Trệt-4 36,29 8F25 39,27 0,86 THOA Bảng 6.16: Chọn cốt thép đối xứng theo phương X cột 26 Tầng Fa + Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) 12-ky thuat -13,07 8F18 20,32 0,9 THOA tang 8-12 29,39 12F22 45,6 1,38 THOA tang4-8 54,36 12F28 73,89 1,62 THOA Trệt-4 65,07 12F28 73,89 1,23 THOA Bảng 6.17: Chọn cốt thép đối xứng theo phương Y cột 26 Tầng Fa + Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) 12-ky thuat 18,91 8F18 20,32 0,9 THOA tang 8-12 44,46 12F22 45,6 1,38 THOA tang4-8 72,05 12F28 73,89 1,62 THOA Trệt-4 71,88 12F28 73,89 1,23 THOA Bảng 6.17: Chọn cốt thép đối xứng theo phương X cột 27 Tầng Fa + Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) 12-ky thuat 8,76 6F20 18,85 0,84 THOA tang 8-12 49,74 10F25 49,09 1,49 THOA tang4-8 86,42 14F28 86,1 1,89 THOA Trệt-4 100,25 14F30 98,98 1,89 THOA Bảng 6.18: Chọn cốt thép đối xứng theo phương Y cột 27 Tầng Fa + Fa' (cm2) thép chọn (Fa=Fa')chọn (cm2) m (%) Kiểm tra m (%) 12-ky thuat 15,60 6F20 18,85 0,84 THOA tang 8-12 47,69 10F25 49,09 1,49 THOA tang4-8 87,62 14F28 86,1 1,89 THOA Trệt-4 100,16 14F30 98,98 1,65 THOA 6.4.5. Kiểm tra khả năng chịu lực của cột khung trục 2 (trường hợp cột chịu nén lệch tâm theo mỗi phương) Kiểm tra khả năng chịu lực của 2 cặp cịn lại. Theo mục 2.4.2 [8] ta kiểm tra theo các bước như sau: + Kiểm tra theo điều kiện: (6.9) + Xác định giá trị của chiều cao vùng nén x: (6.10) Do đặt cốt thép đối xứng nên (6.9) trở thành: (6.11) .Trường hợp 1: nén lệch tâm lớn thơng thường (2a’) Lấy x theo (6.11), sau đĩ thay vào (6.9) để kiểm tra khả năng chịu lực. .Trường hợp 2: nén lệch tâm bé Lấy x theo cơng thức sau: (6.12) Điều kiện: . Thế vào (6.9) để kiểm tra khả năng chịu lực. .Trường hợp 3: trường hợp đặc biệt (x<2a’) Kiểm tra theo điều kiện: (6.13) Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực của cột trục 3 theo trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm được trình bày trong các bảng sau: Bảng 6.19: Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương X cột 5 Tầng M (T) N (T) e (cm) Ne (daNcm) x (cm) x' (cm) Rb.b.x'(h0-x'/2)+Rs'.A'.Za ktra KNCL 12-ky thuat 9,695 124,9 23,76 2967624,00 21,53 21,326 3125866,59 THOA tang 8-12 10,526 230,11 23,57 5423692,70 31,74 30,7856 7085580,20 THOA tang4-8 8,58 341,54 24,51 8371145,40 39,26 37,4079 13185976,48 THOA Trệt-4 6,874 436,79 27,07 11823905,30 43,03 41,5639 20614225,30 THOA Bảng 6.21: Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương Y cột 5 Tầng M (T) N (T) e (cm) Ne (daNcm) x (cm) x' (cm) Rb.b.x'(h0-x'/2)+Rs'.A'.Za ktra KNCL 12-ky thuat 8,756 134,89 22,49 3033676,10 23,26 22,1645 3562625,34 THOA tang 8-12 8,962 251,03 22,57 5665747,10 34,62 32,3484 7710437,32 THOA tang4-8 7,312 373,66 23,96 8952893,60 42,95 39,6389 14117396,17 THOA Trệt-4 8,698 430,64 27,52 11851212,80 42,43 40,4458 21430083,18 THOA Bảng 6.22: Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương X cột 26 Tầng M (T) N (T) e (cm) Ne (daNcm) x (cm) x' (cm) Rb.b.x'(h0-x'/2)+Rs'.A'.Za ktra KNCL 12-ky thuat 3,566 289,92 17,23 4995321,60 39,99 43,8975 6604378,29 THOA tang 8-12 4,02 525,91 19,76 10391981,60 60,45 53,0495 15199164,59 THOA tang4-8 4,317 777,09 22,56 17531150,40 76,56 64,0044 26003162,50 THOA Trệt-4 7,77 976,69 26,3 25686947,00 84,20 71,6373 38936126,67 THOA Bảng 6.23: Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương Y cột 26 Tầng M (T) N (T) e (cm) Ne (daNcm) x (cm) x' (cm) Rb.b.x'(h0-x'/2)+Rs'.A'.Za ktra KNCL 12-ky thuat 19,6 290,77 22,74 6612109,80 40,11 36,4589 8135169,83 THOA tang 8-12 20,829 527,9 22,95 12115305,00 60,68 50,5863 16185879,14 THOA tang4-8 18,958 781,05 24,43 19081051,50 76,95 61,6043 27435158,16 THOA Trệt-4 17,433 981,33 27,28 26770682,40 84,60 70,9912 39575879,03 THOA Bảng 6.24: Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương X cột 27 Tầng M (T) N (T) e (cm) Ne (daNcm) x (cm) x' (cm) Rb.b.x'(h0-x'/2)+Rs'.A'.Za ktra KNCL 12-ky thuat 5,691 316,52 17,8 5634056 43,66 41,3555 7783118,52 THOA tang 8-12 7,353 581,38 20,26 11778758,8 66,83 53,8822 16635127,60 THOA tang4-8 7,285 868,3 22,84 19831972 85,55 63,581 29531103,52 THOA Trệt-4 8,543 1097,67 26,28 28846767,6 94,63 72,9257 43208173,33 THOA Bảng 6.25: Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương Y cột 27 Tầng M (T) N (T) e (cm) Ne (daNcm) x (cm) x' (cm) Rb.b.x'(h0-x'/2)+Rs'.A'.Za ktra KNCL 12-ky thuat 9,639 312,79 19,08 5968033,2 43,14 39,4654 8103091,94 THOA tang 8-12 10,55 574,75 20,84 11977790 66,06 53,7276 16490105,17 THOA tang4-8 10,042 859,31 23,17 19910212,7 84,66 62,9104 29620535,50 THOA Trệt-4 12,893 1087,85 26,69 29034716,5 93,78 72,4153 43186020,26 THOA 6.4.6. Kiểm tra khả năng chịu lực của cột khung trục 2 theo trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên a. Đại cương về nén lệch tâm xiên theo TCVN 356-2005[2], cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên là cấu kiện chịu lực nén N và moment uốn theo cả 2 phương Mx, My. Mx - là moment tác dụng trong mặt phẳng chứa trục OX; My - là moment tác dụng trong mặt phẳng chứa trục OY. Trong cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên, cốt thép dọc thường được đặt theo chu vi và đặt thép đối xứng theo cả 2 trục. Cột làm việc theo cả 2 phương X, Y. Do vậy khi tính tốn cốt thép cho cột theo trường hợp chịu nén lệch tâm từng phương ( N và Mx, N và My) rồi sau đĩ bố trí thép chung sẽ gặp trình trạng trùng lặp nội lực. Khi đĩ, 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 trình trạng đĩ, sau khi tính được giá trị diện tích cốt thép theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm từng phương, ta sẽ giảm đi 1 lượng cốt thép trên mỗi phương. b. Các trường hợp kiểm tra cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên +Trường hợp lực nén khá lớn N (6.14) Cĩ thể xem khi thỏa mãn điều kiện (6.14) là trường hợp nén lệch tâm bé, cần kiểm tra khả năng chịu lực nén (Ngh) NNgh (6.15) Ngh đượ tính theo cơng thức của Boris Bresler (người Mỹ) (6.16) Trong đĩ: . N0 - Khả năng chịu nén đúng tâm; (6.17) : hệ số uốn dọc; Rb, Rsc: cường độ tính tốn chịu nén của bê tơng và cốt thép; Ab, Ast: diện tích tiết diện bê tơng và của tồn bộ cốt thép. . Nx - Khả năng chịu nén trường hợp lệch tâm phẳng khi tính tốn theo phương X; . Ny - Khả năng chịu nén trường hợp lệch tâm phẳng khi tính tốn theo phương Y. Nj= (với j = x, y) (6.18) * Chú ý: cĩ thể xảy ra trường hợp N > Ngh vì Ngh đã được tính gần đúng, trong trường hợp này lại quá thiên về an tồn nên giá trị tìm được là khá bé so với khả năng chịu lực của tiết diện. + Trường hợp moment lớn (lực nén bé) N (6.19) Cần kiểm tra theo điều kiện khả năng chống uốn: (6.20) Trong đĩ: . N - nội lực của tiết diện; . - hệ số uốn dọc theo phương X,Y; . e0x,e0y - độ lệch tâm ban đầu theo phương X,Y; . n - số mũ (1< n 2) n = (6.21) . - là khả năng chịu moment uốn được xác định theo trường hợp nén lệch tâm phẳng theo 2 phương X,Y ứng với lực nén N. (với j =x,y) (6.22) (6.23) (6.24) (6.25) Với: C=b=h - chiều rộng và chiều cao của tiết diện (tiết diện vuơng); x - chiều cao vùng nén (x= 0,5C); - là ứng suất dương khi chịu nén và ngược lại; Ai - diện tích tiết diện của các lớp cốt thép; yi - khoảng cách từ trọng tâm của Ai đến trục trung tâm của tiết diện; . yi > 0 khi cốt thép ở khác phía với điểm đặt lực N; . yi < 0 khi cốt thép ở cùng phía với điểm đặt lực N. ti - khoảng cách từ lớp cốt thép thứ i đến trục đi qua trọng tâm của cốt thép ở phía ngồi cùng. (ti t*=max(4a’ và 0,3h) c. Áp dụng kiểm tra khả năng chịu lực của cột khung trục 2 theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên Trong phần 6.3.4 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 như sau: Bảng 6.26: Kết quả chọn thép sơ bộ cho cột khung trục 2 TẦNG CỘT 5 CỘT 26 CỘT 27 As(X) (cm2) As(Y) (cm2) As(X) (cm2) As(Y) (cm2) As(X) (cm2) As(Y) (cm2) 12-ky thuat 16,08 16,08 20,32 20,32 18,85 18,85 tang 8-12 20,32 20,32 45,6 45,6 49,09 49,09 tang4-8 30,41 30,41 73,89 73,89 86,1 86,1 Trệt-4 39,27 39,27 73,89 73,89 98,98 98,98 Ta sẽ kiểm tra khả năng chịu lực của cột khung trục 2 theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên với diện tích cốt thép đã giảm, khi đĩ diện tích cốt thép bố trí cho cột theo mỗi phương như sau: Bảng 6.27: Diện tích cốt thép của cột khung trục 2 sau khi giảm TẦNG CỘT 5 CỘT 26 CỘT 27 As(X) (cm2) As(Y) (cm2) As(X) (cm2) As(Y) (cm2) As(X) (cm2) As(Y) (cm2) 12-ky thuat 12,06(6F16) 12,06(6F16) 15,24(6F18) 15,24(6F18) 12,56(4F20) 12,56(4F20) tang 8-12 15,24(6F18) 15,24(6F18) 38(10F22) 38(10F22) 39,27(8F25) 39,27(8F25) tang4-8 22,81(6F22) 22,81(6F22) 61,57(10F28) 61,57(10F28) 73,8(12F28) 73,8(12F28) Trệt-4 29,45(6F25) 29,45(6F25) 61,57(10F28) 61,57(10F28) 84,84(12F30) 84,84(12F30) Xác định trường hợp kiểm tra cho cột như trong bảng 6.28, 6.29 và 6.30. Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực của cột theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên được trình bày trong bảng 6.31, 6.32 và 6.33. Bảng 6.28: Xác định trường hợp kiểm tra cột 5 TẦNG PHƯƠNG Cx=b (cm) Cy=h (cm) M (Tm) N (T) 0,5RbCxCy (T) NHẬN XÉT T.HỢP TÍNH 12-ky thuat X 40 40 4,837 136,340 116 N LON! TH1 Y 40 40 7,196 136,340 116 N LON! TH1 tang8-12 X 50 50 4,650 253,300 181,25 N LON! TH1 Y 50 50 7,701 253,300 181,25 N LON! TH1 tang4-8 X 60 60 3,955 376,930 261 N LON! TH1 Y 60 60 8,097 376,930 261 N LON! TH1 Trệt-4 X 70 70 1,901 474,180 355,25 N LON! TH1 Y 70 70 9,392 474,180 355,25 N LON! TH1 Bảng 6.29: Xác định trường hợp kiểm tra cột 26 TẦNG PHƯƠNG Cx=b (cm) Cy=h (cm) M (Tm) N (T) 0,5RbCxCy (T) NHẬN XÉT T.HỢP TÍNH 12-ky thuat X 50 50 0,176 299,110 181,25 N LON! TH1 Y 50 50 14,192 299,110 181,25 N LON! TH1 tang8-12 X 60 60 0,071 541,750 261 N LON! TH1 Y 60 60 14,681 541,750 261 N LON! TH1 tang4-8 X 70 70 0,402 796,150 355,25 N LON! TH1 Y 70 70 14,085 796,150 355,25 N LON! TH1 Trệt-4 X 80 80 0,533 1000,320 464 N LON! TH1 Y 80 80 6,658 1000,320 464 N LON! TH1 Bảng 6.30: Xác định trường hợp kiểm tra cột 27 TẦNG PHƯƠNG Cx=b (cm) Cy=h (cm) M (Tm) N (T) 0,5RbCxCy (T) NHẬN XÉT T.HỢP TÍNH 12-ky thuat X 50 50 1,278 324,690 181,25 N LON! TH1 Y 50 50 4,314 324,690 181,25 N LON! TH1 tang8-12 X 60 60 3,984 595,880 261 N LON! TH1 Y 60 60 2,640 595,880 261 N LON! TH1 tang4-8 X 70 70 2,660 885,570 355,25 N LON! TH1 Y 70 70 3,611 885,570 355,25 N LON! TH1 Trệt-4 X 80 80 1,739 1120,050 464 N LON! TH1 Y 80 80 1,660 1120,050 464 N LON! TH1 Bảng 6.31: Kiểm tra khả năng chịu lực cột 5 TẦNG PHƯƠNG j Ab (cm2) Ast (cm2) No (daN) Mgh (daNcm) e (cm) Nx,Ny (daN) Ngh (daN) N (daN) nhận xét 12-ky thuat X 1 1600 12,06 299536,00 3263402,94 19,05 171307,24 120006,57 136340 ANTOAN Y 1 1600 12,06 299536,00 3577361,25 20,87 171411,66 136340 tang8-12 X 1 2500 15,24 447844,00 7349968,72 20,84 352685,64 289647,83 253300 THOA! Y 1 2500 15,24 447844,00 7733326,30 22,04 350876,87 253300 tang4-8 X 1 3600 22,81 649736,00 13655633,21 23,05 592435,28 539129,92 376930 THOA! Y 1 3600 22,81 649736,00 14156094,35 24,15 586173,68 376930 Trệt-4 X 1 4900 29,45 875420,00 21310297,97 25,4 838988,11 791011,38 474180 THOA! Y 1 4900 29,45 875420,00 22213053,48 26,98 823315,55 474180 Bảng 6.32: Kiểm tra khả năng chịu lực cột 26 TẦNG PHƯƠNG j Ab (cm2) Ast (cm2) No (daN) Mgh (daNcm) e (cm) Nx,Ny (daN) Ngh (daN) N (daN) nhận xét 12-ky thuat X 1 2500 15,24 447844,00 6608031,29 22,06 299548,11 228776,27 299110 ANTOAN Y 1 2500 15,24 447844,00 8188284,90 26,74 306218,58 299110 tang8-12 X 1 3600 38 734800,00 15214418,90 28,01 543178,11 432625,03 541750 ANTOAN Y 1 3600 38 734800,00 16222842,57 29,71 546039,80 541750 tang4-8 X 1 4900 61,57 1055292,00 26007609,58 33,55 775189,56 614763,65 796150 ANTOAN Y 1 4900 61,57 1055292,00 27463727,92 35,27 778671,05 796150 Trệt-4 X 1 6400 61,57 1272792,00 38981158,69 37,05 1052123,04 896441,56 1000320 ANTOAN Y 1 6400 61,57 1272792,00 39621900,25 37,67 1051815,78 1000320 Bảng 6.33: Kiểm tra khả năng chịu lực cột 27 TẦNG PHƯƠNG j Ab (cm2) Ast (cm2) No (daN) Mgh (daNcm) e (cm) Nx,Ny (daN) Ngh (daN) N (daN) nhận xét 12-ky thuat X 1 2500 12,56 432836,00 7805946,53 22,89 341019,94 282023,02 324690 ANTOAN Y 1 2500 12,56 432836,00 8150425,20 23,83 342023,72 324690 tang8-12 X 1 3600 39,27 741912,00 16640562,34 29,67 560854,81 450503,51 595880 ANTOAN Y 1 3600 39,27 741912,00 16496558,55 29,44 560345,06 595880 tang4-8 X 1 4900 73,8 1123780,00 29540380,36 33,3 887098,51 732828,66 885570 ANTOAN Y 1 4900 73,8 1123780,00 29640898,58 33,41 887186,43 885570 Trệt-4 X 1 6400 84,84 1403104,00 43228559,85 37,66 1147864,04 971254,71 1120050 ANTOAN Y 1 6400 84,84 1403104,00 43220308,19 37,65 1147949,75 1120050 *Kết luận: Cốt thép dọc trục 2 được chọn như trong bảng 6.27. Bố trí thép cụ thể được trình bày trong bản vẽ kết cấu. 6.4.7. Bố trí cốt đai Theo [3] 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. Vậy bố trí 8 a100 cho vùng nút khung và 8 a200 cho các vùng cịn lại. TÍNH TỐN DẦM KHUNG TRỤC 2[6] 6.5.1. 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. 6.5.2. 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 vùng 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 D2 trục AB Tầng Vị trí (m) M(kN.m) b(mm) h(mm) ho(mm) am x As(mm2/m) Thép chọn Aschọn(mm2/m) m(%) Kiểm trammin£m£mmax 12-kythuat 0,2 81,54 200 350 310 0,293 0,357 1146 3f22 1140 1,85 THOẢ 4,75 21,01 200 350 310 0,075 0,078 250 2f14 308 0,4 THOẢ 8-12 0,25 78,98 200 350 310 0,283 0,341 1095 3f22 1140 1,77 THOẢ 4,7 26,18 200 350 310 0,094 0,099 318 2f16 402 0,51 THOẢ 4-8 0,3 64,22 200 350 310 0,23 0,265 851 2f20+f18 882 1,37 THOẢ 4,65 33,55 200 350 310 0,12 0,128 411 2f18 509 0,66 THOẢ Trệt-4 0,35 42,51 200 350 310 0,153 0,167 536 2f20 626 0,86 THOẢ 4,6 35,18 200 350 310 0,126 0,135 433 2f18 509 0,7 THOẢ Bảng 6.35: Tính thép gối của dầm D3 trục BC Tầng Vị trí (m) M(kN.m) b(mm) h(mm) ho(mm) am x As(mm2/m) Thép chọn Aschọn(mm2/m) m(%) Kiểm trammin£m£mmax 12-kythuat 0,22 318,76 250 600 560 0,28 0,337 2443 4f25+2f20 2591 1,75 THOẢ 8,25 308,5 250 600 560 0,271 0,323 2342 4f25+2f20 2591 1,67 THOẢ 8-12 0,3 331,76 250 600 560 0,292 0,355 2574 4f25+2f20 2591 1,84 THOẢ 8.2 314,32 250 600 560 0,276 0,331 2400 4f25+2f20 2591 1,71 THOẢ 4-8 0,35 321,09 250 600 560 0,282 0,34 2465 4f25+2f20 2591 1,76 THOẢ 8,15 309,45 250 600 560 0,272 0,325 2356 4f25+2f20 2591 1,68 THOẢ Trệt-4 8,1 280,86 250 600 560 0,247 0,289 2095 3f25+2f22 2233 1,5 THOẢ 0,4 280,15 250 600 560 0,246 0,287 2081 3f25+2f22 2233 1,49 THOẢ Bảng 6.36: Tính thép gối của dầm D3 trục CD Tầng Vị trí (m) M(kN.m) b(mm) h(mm) ho(mm) am x As(mm2/m) Thép chọn Aschọn(mm2/m) m(%) Kiểm trammin£m£mmax 12-kythuat 0,25 238 250 600 560 0,209 0,237 1718 4f20+2f18 1765 1,23 THOẢ 8,25 226,14 250 600 560 0,199 0,224 1624 4f20+2f18 1765 1,16 THOẢ 8-12 0,3 252,29 250 600 560 0,222 0,254 1842 6f20 1885 1,32 THOẢ 8.2 244,04 250 600 560 0,215 0,245 1776 6f20 1885 1,27 THOẢ 4-8 0,35 256,44 250 600 560 0,226 0,26 1885 6f20 1885 1,35 THOẢ 8,15 251,95 250 600 560 0,222 0,254 1842 6f20 1885 1,32 THOẢ Trệt-4 0,4 232,75 250 600 560 0,205 0,232 1682 3f22+2f20 1768 1,2 THOẢ 8,1 231,6 250 600 560 0,204 0,231 1675 3f22+2f20 1768 1,2 THOẢ Bảng 6.37: Tính thép nhịp của dầm D2 trục AB 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 12-kythuat 35,41 200 350 310 500 100 188,5 Tiết diện chữ nhật 0,051 0,052 417 2f16 402 0,67 THOẢ 8-12 34,46 200 350 310 500 100 188,5 Tiết diện chữ nhật 0,049 0,05 401 2f16 402 0,65 THOẢ 4-8 32,18 200 350 310 500 100 188,5 Tiết diện chữ nhật 0,046 0,047 377 2f16 402 0,61 THOẢ Tret-4 28,81 200 350 310 500 100 188,5 Tiết diện chữ nhật 0,041 0,042 337 2f16 402 0,54 THOẢ Bảng 6.38: Tính thép nhịp của dầm D3 trục BC 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 12-kythuat 263,86 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,116 0,124 1798 2f25+2f22 1742 1,28 THOẢ 8-12 254,35 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,112 0,119 1726 2f25+2f22 1742 1,23 THOẢ 4-8 251,03 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,11 0,117 1697 2f25+2f22 1742 1,21 THOẢ Tret-4 250,66 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,11 0,117 1697 2f25+2f22 1742 1,21 THOẢ Bảng 6.39: Tính thép nhịp của dầm D3 trục CD 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 12-kythuat 154,03 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,068 0,07 1015 2f25+1f20 1296 0,73 THOẢ 8-12 167,08 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,073 0,076 1102 2f25+1f20 1296 0,79 THOẢ 4-8 181,47 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,08 0,083 1204 2f25+1f20 1296 0,86 THOẢ Tret-4 192,53 250 600 560 500 100 369,75 Tiết diện chữ nhật 0,085 0,089 1291 2f25+1f20 1296 0,92 THOẢ 6.5.3. 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[6] 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 b2 = 2 ; b3 = 0,6 ; b4 = 1,5 ; = 0,01. Kiểm tra điều kiện tính tốn Cơng thức kiểm tra : QA ≤ Q0 = 0,5. b4(1+n ) Rbtbh0 (6.36) Trong đĩ : Q0 - khả năng chịu cắt của bê tơng khi khơng cĩ cốt thép đai ; b4 - hệ số phụ thuộc vào loại bê tơng ; n - hệ số phụ thuộc lực dọc N (n = 0 ); Rbt - cường độ tính tốn về kéo của bê tơng ; b, ho - bề rộng, chiều cao làm việc của tiết diện . + QA > Q0 cần phải tính cốt đai. + QA Q0 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. w1b1Rbbh0 (6.37) Trong đĩ : QA : lực cắt lớn nhất (trên tiết diện thẳng gĩc)trong đoạn dầm đang xét; w1 = 1 + 5sw ≤ 1,3 (6.38) ; Nếu khơng cĩ đầy đủ số liệu ban đầu ta giả thiết w1 = 1,05 ; b1 = 1- Rb = 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 : b2 - hệ số tra bảng (b2 = 2); f - hệ số phụ thuộc cánh chữ T chịu nén (f = 0); n - hệ số phụ thuộc lực dọc N (n = 0). . Xác định C Là chiều dài hình chiếu tiết diện 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 = b3(1+f+n)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 AB 200 350 310 48825 71600 tính cốt đai 242123 thỏa BC 250 600 560 110250 210700 tính cốt đai 546730 thỏa CD 250 600 560 110250 165000 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) AB 40362000 1127,43 1127,43 620 35800 57,74 63 63,00 BC 164640000 1562,79 1562,79 1120 105350 94,06 78,75 94,06 CD 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) AB 8 2 100,48 63,00 358,857 150 150 250 BC 8 2 100,48 94,06 240,351 200 150 250 CD 8 2 100,48 78,75 287,086 200 150 250 6.5.4. Tính tốn cốt thép treo cho dầm khung trục 2 [6] 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[6] 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 = 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 đến 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; - gĩc nghiêng của cốt thép xiên, thường trong khoảng 45-60o. + Tính cốt treo tại vị trí dầm D5 gác lên dầm D3: 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 250 600 40 560 210,7 D5 200 450 40 410 hs = hoD3 – hD5 = 560- 450 = 90 (mm). b1 = 200 (mm). St = b1 + 2hs = 200 + 2 x 90 = 380 (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 = 45o. (mm2) Dùng 316 cĩ diện tích 603 (mm2). *Nhận xét: Các kết quả tính tốn trên điều thỏa mãn khả năng chịu lực nên các giả thiết ban đầu là hợp lý. Xem phần bố trí cốt thép trong bản vẽ.