Tính toán vách cứng trục C

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG TRỤC C SƠ ĐỒ BỐ TRÍ VÁCH CỨNG TRÊN MẶT BẰNG Vách cứng được bố trí theo mặt bằng dưới đây: Hình 7.1: Sơ đồ bố trí lõi cứng trong công trình Bên trong lõi cứng được sử dụng làm các buồng thang máy và cầu thang bộ phục vụ cho việc giao thông theo phương đứng của toà nhà. Khi vách cứng đặt phân bố theo mặt bằng nhà, không chỉ chịu một phần đáng kể tải trọng ngang mà còn chịu một lượng lớn tải trọng thẳng đứng của toà nhà. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CÁC KÍCH THƯỚC VÁCH CỨNG Theo TCXD (198:1997)[3], vách cứng nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái, đồng thời để đảm bảo điều kiện độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của lõi. Chiều dày vách (b) của vách cứng . b 150 mm; . b 1/20 chiều cao tầng. Sơ bộ chọn bề dày vách của vách cứng là 250 mm. SƠ ĐỒ LÀM VIỆC CỦA VÁCH CỨNG Đối với vách cứng đặc Khác với cột trong khung, vách cứng đặc có thể coi như một dầm console lớn, chịu mômen uốn và lực cắt lớn từ tải trọng ngang (trong đồ án này chỉ xét tải trọng gió, không tính toán tải trọng động đất và các tải trọng đặc biệt khác) cùng với tải trọng nén dọc trục do tải trọng đứng (tĩnh tải và hoạt tải đứng). Biến dạng của vách cứng là biến dạng uốn cong. Biến dạng tương đối giữa các tầng bên trên và bên dưới nhỏ. Tải trọng gió Momen uốn Hình 7.2: Sự làm việc của lõi cứng đặc khi chịu tải trọng gió Như vậy vách cứng đặc làm việc như một dầm console ngàm cứng tại chân để truyền tải trọng xuống móng. Đối với vách cứng có lỗ cửa Các vách cứng ở mỗi bên lỗ cửa được nối lại với nhau bằng các dầm lanh tô gọi là vách cứng đôi. Tuỳ thuộc vào kích thước của các lỗ cửa và độ cứng các dầm lanh tô, mà các vách cứng đôi có các kiểu biến dạng như sau: + Nếu các dầm lanh tô là rất cứng thì vách cứng đôi sẽ làm việc như một cấu kiện, biến dạng và làm việc của vách cứng đôi giống như vách cứng đơn (hình-c). + Nếu các dầm lanh tô là mềm, chúng chỉ làm nhiệm vụ nối các vách cứng lại với nhau và mỗi vách cứng thành phần biến dạng như vách đơn (hình-a). + Nếu các dầm lanh tô có độ cứng trung bình, biến dạng và làm việc của vách cứng là trung gian của hai trường hợp trên (hình-b). a) b) c) Hình 7.3: Sự làm việc của lõi cứng có lỗ cửa khi chịu tải trọng gió Như vậy việc tính toán các vách cứng có xét đến tiết diện bị giảm yếu do lỗ cửa sẽ đưa về bài toán tính toán các vách cứng thành phần có tiết diện đặc. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN Tải trọng tác dụng (đã được tính toán ở chương 6) Khi tính toán vách cứng các trường hợp tổ hợp tải trọng cần quan tâm là: TT + 0,9(HTĐ + GIOX) TT + 0,9(HTĐ + GIO(XX)) TT + 0,9(HTĐ + GIO(Y)) TT + 0,9(HTĐ + GIO(YY)). Hình 7.4: Kích thước vách cứng trục C Phương pháp xác định nội lực cho vách cứng Nội lực trong vách cứng được xác định bằng cách Sử dụng chương trình ETABS Version 9.1 với mô hình khung không gian có hệ lõi cứng, và giải bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn. Trong đó, các vách cứng thành phần được định nghĩa dưới dạng phần tử SELL bình thường. Khi tính toán nội lực theo phương pháp phần tử hữu hạn (chương chình ETABS 9.1), ta tiến hành gán phần tử Pier cho các vách thành phần cần tính cốt thép. Tác dụng của phần tử Pier là cho phép xuất nội lực của vách dưới dạng nội lực của một thanh. Phần tử Pier sẽ đại diện cho tất cả các phần tử Sell thành phần của cùng một vách ta xét tới. Chính vì thế ta có thể dùng được nội lực xuất ra của phần tử Pier để tiến hành thiết kế thép cho vách như cột. Hệ trục tọa độ của một phần tử Pier (của một vách khi gán phần tử Pier) được xác định như sau: Có 3 hướng đo kích thước của phần tử Pier, hệ trục tọa độ địa phương được định nghĩa như sau: Trục 1 kéo dài từ dưới đáy lên đến đỉnh của Pier. Chiều dương của trục 1 giống như chiều dương của trục Z trong hệ tọa độ toàn cục. Trục 1 của Pier trùng với trục Z. Trục 2 song song với phương dài nhất của tường. Chiều dương của trục 2 như trục X, hoặc nếu trục 2 song song với trục Y thì chiều của trục 2 giống như chiều của trục Y) Phương và chiều dương của trục 3 được xác định theo quy tắc bàn tay phải. Nội lực của phần tử Pier giống như nội lực của phần tử thanh và được xác định như sau: + P lực dọc kéo hay nén. + V2 lực cắt trong mặt phẳng 1-2. + V3 lực cắt trong mặt phẳng 1-3. + T Mômen xoắn. + M2 Mômen uốn trong mặt phẳng 1-3,hay mômen quay quanh trục 2. + M3 Mômen uốn trong mặt phẳng 1-2,hay mômen quay quanh trục 3. Chiều dương của các nội lực này giống như sự mô tả chiều dương của nội lực trong phần tử thanh. Hình 7.5: Mô tả chiều dương của nội lực trong phần tử thanh Các nội lực và mômen đều xuất hiện tại mọi mặt cắt dọc suốt chiều cao của phần tử Pier. Chúng chỉ được tường trình tại những điểm đầu mút (điểm trên cùng và dưới cùng của phần tử Pier). Nội lực của Pier được trình bày trong hệ trục tọa độ địa phương của phần tử Pier. Từ kết quả nội lực của phần tử Pier (gồm P, V1, V2, T, M2, M3) giống như nội lực của cột ta sẽ xác định được nội lực của từng vách mà ta muốn tính toán. Sau khi giải bằng chương trình, chọn ra các giá trị nội lực nguy hiểm nhất tại tiết diện nguy hiểm nhất trong số các tổ hợp của các trường hợp tải để tính cốt thép cho vách được trình bày trong các bảng sau: Trong phần tính toán vách này ta chỉ tính toán cho 4 vách điển hình theo 2 phương chịu lực là vách 1,4 và vách 2,3. Bảng 7.1: Nội lực vách V1 TẦNG VÁCH P (T) V2 (T) V3 (T) M2 (Tm) M3 (Tm) KY THUAT V1 -91,33 -38,32 35,83 -5,445 -26,759 THUONG V1 -160,25 -22,32 19,73 -18,606 44,136 TANG 14 V1 -233,63 -34,1 20,89 -19,871 64,064 TANG13 V1 -308,24 -45,3 21,07 -19,848 64,334 TANG12 V1 -382,66 -57,03 21,34 -19,939 51,665 TANG 11 V1 -465,52 23,19 21,24 -2,226 46,963 TANG 10 V1 -541,75 36,44 21,39 -2,109 91,133 TANG 9 V1 -618,43 48,96 21,54 -1,992 149,307 TANG8 V1 -695,32 62,32 21,63 -1,876 221,071 TANG 7 V1 -772,12 70,21 21,63 -1,757 304,086 TANG 6 V1 -849,07 85,3 21,73 -1,647 397,759 TANG 5 V1 -926,34 99,6 21,83 -1,538 507,884 TANG 4 V1 -1003,66 114,76 21,86 -1,427 633,989 TANG 3 V1 -1080,44 126,25 21,91 -1,321 775,018 TANG 2 V1 -1160,57 145,78 13,94 0,116 963,682 TANG TRET V1 -1242,24 109,18 17,87 -0,98 1161,043 Bảng 7.2: Nội lực vách V2 TẦNG VÁCH P (T) V2 (T) V3 (T) M2 (Tm) M3 (Tm) KY THUAT V2 -84,48 47 5,63 22,726 -161,411 THUONG V2 -107,86 30,93 3,51 4,489 -87,423 TANG 14 V2 -145,85 34,08 3,8 9,1 -93,46 TANG13 V2 -185,92 38,23 3,7 10,278 -98,843 TANG12 V2 -228,03 42,18 3,65 10,797 -100,351 TANG 11 V2 -270,31 42,32 3,61 7,426 -97,648 TANG 10 V2 -312,02 46,2 3,56 8,753 -97,736 TANG 9 V2 -354,01 48,8 3,49 6,213 -93,715 TANG8 V2 -396,41 52 3,42 1,768 -87,368 TANG 7 V2 -439,02 51,2 3,36 -7,268 -75,522 TANG 6 V2 -481,61 54,31 3,31 -15,144 -66,004 TANG 5 V2 -662,6 -36,03 3,26 -178,508 -71,242 TANG 4 V2 -711,52 -37,7 3,14 -176,344 -90,169 TANG 3 V2 -759,38 -36,67 3,07 -164,81 -112,934 TANG 2 V2 -802,03 -44,11 2,22 -149,468 -152,015 TANG TRET V2 -832,17 -44,07 2,39 -75,84 -216,143 Bảng 7.3: Nội lực vách V3 TẦNG VÁCH P (T) V2 (T) V3 (T) M2 (Tm) M3 (Tm) KY THUAT V3 0,67 38,52 -0,25 0,075 -21,854 THUONG V3 -37,95 42,21 -0,43 -0,195 19,636 TANG 14 V3 -68,27 35,09 -0,53 -0,237 20,732 TANG13 V3 -96,69 29,3 -0,62 -0,253 19,969 TANG12 V3 -124,17 24,42 -0,7 -0,275 18,117 TANG 11 V3 -151,01 21,9 -0,77 -0,294 15,895 TANG 10 V3 -140,6 28,41 -0,66 0,268 -19,894 TANG 9 V3 -162,04 31,48 -0,73 0,309 -18,664 TANG8 V3 -183,47 35 -0,82 0,354 -16,521 TANG 7 V3 -204,92 37,07 -0,9 0,399 -12,428 TANG 6 V3 -227,95 41,18 -1 -0,374 25,098 TANG 5 V3 -249,41 45,27 -1,1 -0,404 33,859 TANG 4 V3 -270,74 49,15 -1,2 -0,434 44,156 TANG 3 V3 -291,59 51,44 -1,29 -0,459 55,749 TANG 2 V3 -365,34 -34,25 -0,82 -0,402 -72,496 TANG TRET V3 -382,92 -33,62 -1,04 -0,361 -91,438 Bảng 7.4: Nội lực vách V4 TẦNG VÁCH P (T) V2 (T) V3 (T) M2 (Tm) M3 (Tm) KY THUAT V4 -9,06 17,24 0,07 1,016 -13,257 THUONG V4 -53,87 13,79 -0,17 0,346 11,426 TANG 14 V4 -84,95 11,67 -0,57 0,75 -16,882 TANG13 V4 -124,11 11,9 -0,74 0,819 -16,295 TANG12 V4 -162,22 12,55 -0,92 0,911 -13,554 TANG 11 V4 -199,68 11,02 -1,1 1 -7,806 TANG 10 V4 -236,18 12,1 -1,26 1,084 -5,878 TANG 9 V4 -275,02 12,56 -1,42 -0,004 9,846 TANG8 V4 -314,29 4,5 -1,87 -0,048 -12,088 TANG 7 V4 -348,1 12,5 -1,73 -0,099 26,379 TANG 6 V4 -384,07 13,74 -1,87 -0,14 34,475 TANG 5 V4 -420,13 14,24 -2,02 -0,18 45,757 TANG 4 V4 -456,07 15,14 -2,16 -0,219 58,939 TANG 3 V4 -491,69 14,86 -2,3 -0,255 74,418 TANG 2 V4 -528,27 21,36 -1,57 -0,322 100,094 TANG TRET V4 -572,99 25,42 -2,57 -0,398 150,457 Bảng 7.5: Tổng hợp nội lực tính toán TẦNG VÁCH P (T) V2 (T) V3 (T) M2 (Tm) M3 (T.m) TRỆT-5 V1 -1242,24 109,18 17,87 -0,98 1161,043 6_10 -849,07 85,3 21,73 -1,647 397,759 11_MÁI -382,66 -57,03 21,34 -19,939 51,665 TRỆT-5 V2 -832,17 -44,07 2,39 -75,84 -216,143 6_10 -481,61 54,31 3,31 -15,144 -66,004 11_MÁI -270,31 42,32 3,61 7,426 -97,648 TRỆT-5 V3 -382,92 -33,62 -1,04 -0,361 -91,438 6_10 -227,95 41,18 -1 -0,374 25,098 11_KT -124,17 24,42 -0,7 -0,275 18,117 TRỆT-5 V4 -572,99 25,42 -2,57 -0,398 150,457 6_10 -384,07 13,74 -1,87 -0,14 34,475 11_KT -162,22 12,55 -0,92 0,911 -13,554 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO VÁCH CỨNG Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán đã được nghiên cứu và đưa ra để tính toán cốt thép cho vách cứng các nhà cao tầng. Tuy nhiên, các phương pháp tính toán cốt thép cho vách cứng, chủ yếu từ các qui phạm nước ngoài. Qui phạm Việt Nam chưa qui định một cách cụ thể. Trong TCXD 198 : 1997 chỉ hướng dẫn sơ lược về cấu tạo vách và lõi cứng bêtông cốt thép. Thông thường, các vách cứng dạng côngxon phải chịu tổ hợp nội lực (N, Mx, My, Qx, Qy). Do vách chỉ chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó nên bỏ qua khả năng chịu mô men ngoài mặt phẳng Mx và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng Qy, chỉ xét đến tổ hợp nội lực gồm (N, My, Qx). Trong đồ án này ta dùng 2 phương pháp tính sau: H×nh 7.6: Néi lùc t¸c ®éng lªn v¸ch Tính toán cốt thép dọc vách cứng theo TTGH: Trình tự tính toán cốt thép cho cột chịu nén lệch tâm tương như tính cột đã được trình bày ở chương 7. Nên ở đây ta chỉ trình bày kết quả tính toán bằng các bảng sau: Bảng 7.6: Nội lực và kích thước của vách Tầng Vách N(T) V2(t) V3(t) M2(T.m) M3(T.m) l(m) b(cm) h(cm) TRỆT-5 V1 1242,24 109,18 17,87 0,98 1161,04 3.5 25 850 6_10 849,07 85,3 21,73 1,647 397,759 3.3 25 850 11_KT 382,66 57,03 21,34 19,939 51,665 3.3 25 850 TRỆT-5 V2 832,17 44,07 2,39 75,84 216,143 3.5 25 280 6_10 481,61 54,31 3,31 15,144 66,004 3.3 25 280 11_MÁI 270,31 42,32 3,61 7,426 97,648 3.3 25 280 TRỆT-5 V3 382,92 33,62 1,04 0,361 91,438 3.5 25 280 6_10 227,95 41,18 1 0,374 25,098 3.3 25 280 11_KT 124,17 24,42 0,7 0,275 18,117 3.3 25 280 TRỆT-5 V4 572,99 25,42 2,57 0,398 150,457 3.5 25 450 6_10 384,07 13,74 1,87 0,14 34,475 3.3 25 450 11_KT 162,22 12,55 0,92 0,911 13,554 3.3 25 450 * Ví dụ tính toán Ứng với mỗi vách ta sẽ tiến hành tính thép cho giá trị nội lực lớn nhất. Vật liệu sử dụng có các đặc trưng sau: Bêtông B25 có: Rb = 145 kG/cm2; Rbt = 10,5 kG/cm2; Cốt thép CII có: Rs = Rsc = 2800 kG/cm2. Ta có: N = 1242,24 (T), M3=1161,04 (Tm), b=25cm, h=850cm, chọn a=4cm 1. Tính độ lệch tâm ban đầu eo eo= e1 + ea = 127,46 (cm) Độ lệch tâm nội lực e1 = = Độ lêch tâm ngẫu nhiên ea = =34 >2cm nên lấy ea = 34 cm 2. Tính hệ uốn dọc: Vì 3. Độ lệch tâm tính toán: Xác định trường hợp lệch tâm Lệch tâm lớn Tính cốt thép dọc - Vì thép tính ra quá ít nên ta đặt theo cấu tạo. Ta tính toán các vách còn lại tương tự, kết quả được trình bày trong các bảng sau: Bảng 7.7: Kết quả tính thép vách Tầng Vách l(m) b (cm) h (cm) N (T) M3 (Tm) e1 (cm) e0 (cm) e (cm) x (cm) Loại As=As’ (cm2) Nhận xét(%) TRỆT-5 V1 3.5 25 850 1242,24 1161,04 93,46 127,46 548,46 1 342,7 LTL -66,5 ctạo! 6-10 3.3 849,07 397,759 46,85 80,85 501,85 1 234,2 LTL -81,77 ctạo! 11-KT 3.3 382,66 51,665 13,5 47,5 468,5 1 105,6 LTL -52,7 ctạo! TRỆT-5 V2 3.5 25 280 832,17 216,143 25,97 37,17 173,17 1 229,6 LTB 15,19 0,44 6-10 3.3 481,61 66,004 13,7 24,9 160,9 1 132,9 LTL -30,77 ctạo! 11-KT 3.3 270,31 97,648 36,12 47,32 183,32 1 74,6 LTL -19,66 ctạo! TRỆT-5 V3 3.5 25 280 382,92 91,438 23,88 35,08 171,08 1 105,6 LTL -26,2 ctạo! 6-10 3.3 227,95 25,098 11,01 22,21 158,21 1 62,9 LTL -25,84 ctạo! 11-KT 3.3 124,17 18,117 14,59 25,79 161,79 1 34,3 LTL -15,83 ctạo! TRỆT-5 V4 3.5 25 450 572,99 150,457 26,26 44,26 265,26 1 158,1 LTL -47,09 ctạo! 6-10 3.3 384,07 34,475 8,98 26,98 247,98 1 106 LTL -45,01 ctạo! 11-KT 3.3 162,22 13,554 8,36 26,36 247,36 1 44,8 LTL -23,1 ctạo! Tính toán cốt thép cho vách cứng theo phân bố ứng suất đàn hồi[4] Phương pháp này chia vách cứng thành những phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc lực nén đúng tâm, coi như ứng suất phân bố đều trong mỗi phần tử. Tính toán cốt thép cho từng phần tử . Thực chất là coi vách cứng như những cột nhỏ chịu kéo hoặc nén đúng tâm. Các giả thiết cơ bản: + Vật liệu đàn hồi. + Ứng lực kéo do cốt thép chịu, ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu. Các bước tính toán: Xét vách cứng chịu tải trọng Nz, Mx. Biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách cứng như sau: a) Sơ đồ lực tác dụng; b) Phân chia vùng trên tiết diện c) Ứng suất do lực dọc (Nz); d)Ứng suất do momen uốn (Mx). - Chia vách cứng thành năm vùng, đánh số từ 1 đến 5 như hình vẽ. Tiết diện mỗi vùng: (b 0.2h). Ứng suất trung bình của mỗi vùng tiết diện (b0.2h): ; (> 0 hay < 0); (7.1) với: + F: diện tích mặt cắt ngang; + Mx >0 khi có chiều như hình vẽ; + yi: khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm vùng i; Ứng suất trung bình trong vùng (1), (2): ; ( > 0 hay < 0 ); với i = 1, 2; (7.2) Ứng suất trung bình trong vùng (4), (5): ; ( > 0 hay < 0 ); với i = 4, 5; (7.3) Ứng suất trung bình trong vùng (3): ; ( > 0); (7.4) Lực nén/kéo tại các vùng (1), (2), (3), (4), (5): Ni = 0,2bhi ; ( > 0 hay < 0); với i = 15; (7.5) Tính toán cốt thép vách cứng cho các vùng (1), (2), (3), (4), (5), tính toán như cấu kiện chịu nén – kéo đúng tâm: + Nếu Ni > 0 : (7.6) + Nếu Ni < 0 : (7.7) Bố trí cốt thép cho vách cứng: + Cốt thép cho vùng (1) và (5): (Fa) Fa = max(Fa1, Fa5) + Cốt thép cho vùng (2), (3) và (4): (fa) fa = 2max(Fa2, Fa4) + Fa3 Tổng diện tích cốt thép trên tiết diện: (2.Fa + fa). Hình 7.7: Sơ đồ bố trí cốt thép trên tiết diện Các yêu cầu về cấu tạo: + Khoảng cách S giữa các thanh thép trong vách cứng phải thoả: . S 1,5b . S 30cm + Hàm lượng cốt thép trong vách cứng: 0,4% 3,5% với: As là tổng diện tích cốt thép trên vách cứng. Vật liệu sử dụng có các đặc trưng sau: Bêtông B25 có: Rb = 145 kG/cm2; Rbt = 10,5 kG/cm2; Cốt thép CII có: Rs = Rsc = 2800 kG/cm2 Kết quả tính toán trình bày trong các bảng sau: Bảng 7.8: Tính cốt thép vách 1 b (cm) h (cm) 0.2h (cm) F (cm2) Jx (cm4) Rb (kG/cm2) Rs (kG/cm2) 25 850 170 21250 1.28E+09 145 2800 Tầng Vùng yi(cm) i(kG/cm2) Ni (kG) Fai (cm2) Fa và fa(cm2)ctạo Thép chọn Fa và fa (cm2) (%) Trệt-5 1 340 27,60 117318,44 -178,19 17.00 818 20,36 0,513 2 170 43,03 182883,22 -154,77 51.00 3416 68,34 3 0 58,46 248448,00 -131,36 4 170 73,89 314012,78 -107,94 5 340 89,31 379577,56 -84,53 17.00 818 20,36 6-10 1 340 29,39 124890,63 -175,49 17.00 818 20,36 0,513 2 170 34,67 147352,32 -167,46 51.00 3416 68,34 3 0 39,96 169814,00 -159,44 4 170 45,24 192275,68 -151,42 5 340 50,53 214737,37 -143,40 17.00 818 20,36 11-KT 1 340 20,66 87799,94 -188,73 17.00 818 20,36 0,513 2 170 21,28 90451,97 -187,79 51.00 3416 68,34 3 0 21,91 93104,00 -186,84 4 170 22,53 95756,03 -185,89 5 340 23,15 98408,06 -184,94 17.00 818 20,36 Bảng 7.9: Tính cốt thép vách 2, 3 b (cm) h (cm) 0.2h (cm) F (cm2) Jx (cm4) Rb (kG/cm2) Rs (kG/cm2) 25 280 56 7000 45733333 145 2800 Tầng Vùng yi(cm) i(kG/cm2) Ni (kG) Fai (cm2) Fa và fa(cm2)ctạo Thép chọn Fa và fa (cm2) (%) Trệt-5 1 112 65,95 92327,83 -39,53 5,6 316 6.03 0.43 2 56 92,41 129380,9 -26,29 16,8 916 18,1 3 0 118,88 166434 -13,06 4 56 171,81 240540,2 13,41 5 112 145,35 203487,1 0,17 5,6 316 6.03 6-10 1 112 52,64 73692,06 -46,18 5,6 316 6.03 0.43 2 56 60,72 85007,03 -42,14 16,8 916 18,1 3 0 68,80 96322 -38,10 4 56 84,97 118951,9 -30,02 5 112 76,88 107637 -34,06 5,6 316 6.03 11-KT 1 112 14,70 20582,69 -65,15 5,6 316 6.03 0.43 2 56 26,66 37322,34 -59,17 16,8 916 18,1 3 0 38,62 54062 -53,19 4 56 62,53 87541,31 -41,24 5 112 50,57 70801,66 -47,21 5,6 316 6.03 Bảng7.10: Tính cốt thép vách 4 b (cm) h (cm) 0.2h (cm) F (cm2) Jx (cm4) Rb (kG/cm2) Rs (kG/cm2) 25 450 90 11250 1,9E+08 145 2800 Tầng Vùng yi(cm) i(kG/cm2) Ni (kG) Fai (cm2) Fa và fa(cm2)ctạo Thép chọn Fa và fa (cm2) (%) Trệt-5 1 180 36,67 82500,51 -87,05 9 516 10.05 0.428 2 90 43,80 98549,25 -81,32 27 1416 28,14 3 0 50,93 114598 -75,59 4 90 65,20 146695,5 -64,13 5 180 58,07 130646,7 -69,86 9 516 10.05 6-10 1 180 30,87 69459,33 -91,71 9 516 10.05 0.428 2 90 32,51 73136,67 -90,40 27 1416 28,14 3 0 34,14 76814 -89,08 4 90 37,41 84168,67 -86,46 5 180 35,77 80491,33 -87,77 9 516 10.05 11-KT 1 180 13,13 29552,48 -105,96 9 516 10.05 0.428 2 90 13,78 30998,24 -105,45 27 1416 28,14 3 0 14,42 32444 -104,93 4 90 15,70 35335,52 -103,90 5 180 15,06 33889,76 -104,41 9 516 10.05 Kiểm tra khả năng chịu lực của vách [4] Sau khi tính toán và bố trí cốt thép cho tiết diện của vách cứng , ta tiến hành kiểm tra lại khả năng chịu lực của vách cứng theo trình tự sau [4]: Hình 7.8: Sơ đồ bố trí cốt trí cốt thép trên tiết diện ngang của vách cứng Tính: (7.8) (7.9) (7.10) (7.11) (7.12) Từ suy ra gh theo bảng 7.4: Bảng 7.11: Giá trị gh 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 gh 0.53 0.52 0.51 0.50 0.49 0.48 0.46 (7.13) (7.14) Nếu 1 2: Kiểm tra theo công thức (7.15) Nếu 2 1 gh: Kiểm tra theo công thức (7.16) Nếu 1 gh: Tính: (7.17) (7.18) + Nếu : (7.19) Kiểm tra theo công thức: (7.20) + Nếu : (7.21) (7.22) Kiểm tra theo công thức: (7.23) Kết quả được trình bày trong các bảng sau: Bảng 7.12: Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực vách V1 Rb (kG/cm2) Rs (kG/cm2) b (cm) h (cm) fy (cm2) fx (cm2) a1 (cm) ax ay d agh 145 2800 25 850 68,34 20,36 25 0,0185 0,062 0,029 0,53 TẦNG N (T) M3 (Tm) n l a1 e0 (cm) h Nhe0 (KGcm) Rbbh2[2l(ax+ay)+nl] (KGcm) nhận xét KY THUAT 91,33 26,76 0,03 0,47 0,13 29,30 1 2675,9 235220000 thỏa! THUONG 160,25 44,14 0,05 0,47 0,15 27,54 1 4413,6 262788000 thỏa! TANG 14 233,63 64,06 0,08 0,47 0,16 27,42 1 6406,4 292140000 thỏa! TANG13 308,24 64,33 0,10 0,47 0,18 20,87 1 6433,4 321984000 thỏa! TANG12 382,66 51,67 0,12 0,47 0,20 13,50 1 5166,5 351752000 thỏa! TANG 11 465,52 46,96 0,15 0,47 0,22 10,09 1 4696,3 384896000 thỏa! TANG 10 541,75 91,13 0,18 0,47 0,24 16,82 1 9113,3 415388000 thỏa! TANG 9 618,43 149,31 0,20 0,47 0,26 24,14 1 14930,7 446060000 thỏa! TANG8 695,32 221,07 0,23 0,47 0,28 31,79 1 22107,1 476816000 thỏa! TANG 7 772,12 304,09 0,25 0,47 0,30 39,38 1 30408,6 507536000 thỏa! TANG 6 849,07 397,76 0,28 0,47 0,32 46,85 1 39775,9 538316000 thỏa! TANG 5 926,34 507,88 0,30 0,47 0,34 54,83 1 50788,4 569224000 thỏa! TANG 4 1003,7 633,99 0,33 0,47 0,36 63,17 1 63398,9 600152000 thỏa! TANG 3 1080,4 775,02 0,35 0,47 0,38 71,73 1 77501,8 630864000 thỏa! TANG 2 1160,6 963,68 0,38 0,47 0,40 83,04 1 96368,2 662916000 thỏa! TANG TRET 1242,2 1161,04 0,40 0,47 0,42 93,46 1 116104,3 695584000 thỏa! Bảng 7.13: Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực vách V2, V3 Rb (kG/cm2) Rs (kG/cm2) b (cm) h (cm) fy (cm2) fx (cm2) a1 (cm) ax ay d agh 145 2800 25 280 18,1 6,03 25 0,0166 0,050 0,089 0,53 TẦNG N (T) M3 (Tm) n l a1 e0 (cm) h Nhe0 (KGcm) Rbbh2[2l(ax+ay)+nl] (KGcm) nhận xét KY THUAT 84,48 161,411 0,08 0,41 0,16 191,06 1 16141,1 25254920 thỏa! THUONG 107,86 87,423 0,11 0,41 0,18 81,05 1 8742,3 27943620 thỏa! TANG 14 145,85 93,46 0,14 0,41 0,21 64,08 1 9346 32312470 thỏa! TANG13 185,92 98,843 0,18 0,41 0,25 53,16 1 9884,3 36920520 thỏa! TANG12 228,03 100,351 0,22 0,41 0,28 44,01 1 10035,1 41763170 thỏa! TANG 11 270,31 97,648 0,27 0,41 0,31 36,12 1 9764,8 46625370 thỏa! TANG 10 312,02 97,736 0,31 0,41 0,35 31,32 1 9773,6 51422020 thỏa! TANG 9 354,01 93,715 0,35 0,41 0,38 26,47 1 9371,5 56250870 thỏa! TANG8 396,41 87,368 0,39 0,41 0,41 22,04 1 8736,8 61126870 thỏa! TANG 7 439,02 75,522 0,43 0,41 0,45 17,20 1 7552,2 66027020 thỏa! TANG 6 481,61 66,004 0,47 0,41 0,48 13,70 1 6600,4 70924870 thỏa! TANG 5 662,6 71,242 0,65 0,41 0,62 10,75 1 7124,2 91738720 thỏa! TANG 4 711,52 90,169 0,70 0,41 0,66 12,67 1 9016,9 97364520 thỏa! TANG 3 759,38 112,934 0,75 0,41 0,70 14,87 1 11293,4 102868420 thỏa! TANG 2 802,03 152,015 0,79 0,41 0,73 18,95 1 15201,5 107773170 thỏa! TANG TRET 832,17 216,143 0,82 0,41 0,76 25,97 1 21614,3 111239270 thỏa! Bảng 7.14: Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực vách V4 Rb (kG/cm2) Rs (kG/cm2) b (cm) h (cm) fy (cm2) fx (cm2) a1 (cm) ax ay d agh 145 2800 25 280 28,1 20,36 25 0,0562 0,078 0,022 0,53 TẦNG N (T) M3 (Tm) n l a1 e0 (cm) h Nhe0 (KGcm) Rbbh2[2l(ax+ay)+nl] (KGcm) nhận xét KY THUAT 9,06 13,257 0,01 0,44 0,09 146,32 1 1325,7 44584800 thỏa! THUONG 53,87 11,426 0,03 0,44 0,12 21,21 1 1142,6 53546800 thỏa! TANG 14 84,95 16,882 0,05 0,44 0,13 19,87 1 1688,2 59762800 thỏa! TANG13 124,11 16,295 0,08 0,44 0,15 13,13 1 1629,5 67594800 thỏa! TANG12 162,22 13,554 0,10 0,44 0,17 8,36 1 1355,4 75216800 thỏa! TANG 11 199,68 7,806 0,12 0,44 0,19 3,91 1 780,6 82708800 thỏa! TANG 10 236,18 5,878 0,14 0,44 0,21 2,49 1 587,8 90008800 thỏa! TANG 9 275,02 9,846 0,17 0,44 0,23 3,58 1 984,6 97776800 thỏa! TANG8 314,29 12,088 0,19 0,44 0,25 3,85 1 1208,8 105630800 thỏa! TANG 7 348,1 26,379 0,21 0,44 0,26 7,58 1 2637,9 112392800 thỏa! TANG 6 384,07 34,475 0,24 0,44 0,28 8,98 1 3447,5 119586800 thỏa! TANG 5 420,13 45,757 0,26 0,44 0,30 10,89 1 4575,7 126798800 thỏa! TANG 4 456,07 58,939 0,28 0,44 0,32 12,92 1 5893,9 133986800 thỏa! TANG 3 491,69 74,418 0,30 0,44 0,34 15,14 1 7441,8 141110800 thỏa! TANG 2 528,27 100,094 0,32 0,44 0,36 18,95 1 10009,4 148426800 thỏa! TANG TRET 572,99 150,457 0,35 0,44 0,38 26,26 1 15045,7 157370800 thỏa! Nhận xét: từ kết quả tính thép bằng cả 2 phương pháp trên ta nhận thấy thép tính ra vô cùng nhỏ, hàm lượng cốt thép nhỏ hơn hàm lượng min (=0,4%). Chính vì thế ta sẽ bố trí thép trong vách cứng theo cấu tạo. 7.5.4. Tính cốt ngang vách cứng Vì TCVN không đề cập đến việc tính toán cốt ngang nên trong đồ án này được trình bày theo quy trình tính toán theo tiêu chuẩn ACI 318, các công thức được viết dưới dạng của hệ đơn vị SI. Nội lực tác động ký hiệu là Mu, Nu, Vu. Độ bền danh nghĩa của bê tông và cốt thép khi chịu cắt tương ứng là Vc và Vs. Chiều cao làm việc d (d=0,8L). Khả năng chịu cắt của tường là: Vu ≤ (Vc + Vs) với = 0.85. Độ bền danh nghĩa của bê tông lấy theo giá trị nhỏ hơn trong hai biểu thức sau: (7.24) (7.25) Khi , không được áp dụng biểu thức (7.25). Nếu thì đặt cốt ngang theo cấu tạo Nếu vàvới thì diện tích cốt ngang yêu cầu là , với s là bước cốt đai Nếu thì để ngăn cản phá hoại giòn xảy ra cần phải tăng tiết diện vách. Kết quả kiểm tra được trình bày trong bảng sau: Bảng 7.15: Kết quả kiểm tra cốt đai f'c (KG/cm2) tw (cm) d (cm) L (cm) 145 25 680 850 TẦNG Nu (T) Vu (T) Mu (Tm) Mu/vu-L/2 (cm) Vc (KG) Vc' (kG) Vccuối cùng (KG) nhận xét KY THUAT 91,33 38,32 26,759 -355,169624 13197363095 13197363095 cấu tạo! THUONG 160,25 22,32 44,136 -227,258065 23156303095 23156303095 cấu tạo! TANG 14 233,63 34,1 64,064 -237,129032 33759713095 33759713095 cấu tạo! TANG13 308,24 45,3 64,334 -282,98234 44540858095 44540858095 cấu tạo! TANG12 382,66 57,03 51,665 -334,407329 55294548095 55294548095 cấu tạo! TANG 11 465,52 23,19 46,963 -222,485985 67267818095 67267818095 cấu tạo! TANG 10 541,75 36,44 91,133 -174,90944 78283053095 78283053095 cấu tạo! TANG 9 618,43 48,96 149,307 -120,042892 89363313095 89363313095 cấu tạo! TANG8 695,32 62,32 221,071 -70,2647625 1,00474E+11 1,00474E+11 cấu tạo! TANG 7 772,12 70,21 304,086 8,1092437 1,11572E+11 20062816 20062816,34 cấu tạo! TANG 6 849,07 85,3 397,759 41,3059789 1,22691E+11 4218439,3 4218439,286 cấu tạo! TANG 5 926,34 99,6 507,884 84,9236948 1,33856E+11 2192369,3 2192369,299 cấu tạo! TANG 4 1003,66 114,76 633,989 127,447717 1,45029E+11 1554303,4 1554303,373 cấu tạo! TANG 3 1080,44 126,25 775,018 188,875644 1,56124E+11 1114735,9 1114735,864 cấu tạo! TANG 2 1160,57 145,78 963,682 236,052271 1,67703E+11 944660,76 944660,7552 cấu tạo! TANG TRET 1242,24 109,18 1161,043 638,420956 1,79504E+11 387323,24 387323,2395 cấu tạo! Sau khi kiểm tra khả năng chịu cắt của vách theo quy trình trên thì bê tông đã đủ khả năng chịu lực cắt vì vậy cốt đai chỉ cần bố trí theo cấu tạo. Diện tích cốt thép thoả các yêu cầu về cấu tạo của vách cứng theo tiêu chuẩn : + Khi thiết kế thép trong vách hay lõi thường đặt các cột chìm ở hai đầu vách và ở các góc lõi. Khoảng cách giữa các cột chìm trong khoảng từ 15 đến 20 lần chiều dày vách. Khi cần thiết có thể mở rộng hai đầu vách theo chiều ngang. Chiều rộng tiết diện cột bằng chiều dày vách. Chiều cao tiết diện cột bằng (1,5÷2) chiều dày vách. + Đối với vách cứng và lõi cứng cần đặt hai lớp lưới thép. Đường kính cốt thép (kể cả thép thẳng đứng và cốt thép nằm ngang) chọn không nhỏ hơn 10mm và không nhỏ hơn 0,1b. Hai lớp lưới thép này phải được liên kết với nhau bằng các móc đai hình chữ S với mật độ 4 móc/m2. Tỷ lệ phần trăm cốt thép thẳng đứng xác định theo tính toán, nhưng phải lớn hơn 0,4% và đồng thời không vượt quá 3%. + Chú ý ở các đầu mút của vách cứng, khoảng cách giữa các thanh cốt dọc phải giảm xuống một nửa trên đoạn có chiều dài bằng 1/10 chiều dài vách cứng. + Cốt thép ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng bé hơn 0,25%. Khoảng cách giữa cốt dọc và ngang chọn 200mm nếu bv 300mm và 2bv/3 nếu bv > 300mm. Trường hợp thông thường và động đất yếu có thể chọn khoảng cách cốt thép nằm ngang tới 250mm. + Chiều dài nối buộc cốt thép lấy bằng 1,5ln đối với động đất yếu. Trong đó ln là chiều dài neo tính toán cho trường hợp thông thường. Các điểm nối thép phải đặt so le. + Trường hợp vách có lỗ mở nhỏ 500mm phải đặt tăng cường ít nhất 212 ở mỗi biên và mỗi góc lỗ mở. + Nếu vách có lỗ mở lớn, phải dùng biện pháp tăng chiều dày thành vách quanh lỗ và cấu tạo thành vách dưới dạng dầm bao có gờ hoặc ít nhất cũng phải gia cường bằng dầm bao chìm. + Đối với các vách có lỗ khi thiết kế phải cấu tạo thêm thép ở khu vực biên của các cột vách cũng như cho các dầm lanh tô của vách.