Xác định nội lực khung không gian tính toán và bố trí cốt thép khung trục 3

CHÖÔNG 6 XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC KHUNG KHOÂNG GIAN TÍNH TOAÙN & BOÁ TRÍ COÁT THEÙP KHUNG TRUÏC 3 Trình töï xaùc ñònh noäi löïc khung khoâng gian vaø tính toaùn – boá trí coát theùp khung truïc 3: Xaùc ñònh caùc loaïi taûi troïng taùc duïng leân coâng trình. Giaûi tìm noäi löïc khung khoâng gian. Tính toaùn vaø boá trí coát theùp cho coät, daàm. LÖÏA CHOÏN SÔ BOÄ KÍCH THÖÔÙC CAÙC BOÄ PHAÄN COÂNG TRÌNH Kích thöôùc sô boä tieát dieän saøn - Ñaõ ñöôïc choïn ôû chöông 3. 6.1.2. Kích thöôùc sô boä tieát dieän daàm - Ñaõ ñöôïc choïn ôû chöông 3. 6.1.3. Kích thöôùc sô boä tieát dieän coät - Xem coät nhö caáu kieän chòu neùn leäch taâm, ta xaùc ñònh sô boä tieát dieän coät theo coâng thöùc sau: Fcoät = (cm2) (6.1) trong ñoù: Rn - cöôøng ñoä chòu neùn tính toaùn cuûa beâ toâng; N - löïc neùn ñöôïc tính gaàn ñuùng nhö sau: N = msqFs (6.2) Fs - dieän tích maët saøn truyeàn taûi troïng leân coät ñang xeùt; ms - soá saøn phía treân tieát dieän ñang xeùt (keå caû maùi); q - taûi troïng töông ñöông tính treân moãi meùt vuoâng maët saøn trong ñoù goàm taûi troïng thöôøng xuyeân vaø taïm thôøi treân baûn saøn, troïng löôïng daàm, töôøng, coät ñem tính ra phaân boá ñeàu treân saøn. Giaù trò q ñöôïc laáy theo kinh nghieäm thieát keá vôùi nhaø coù beà daøy saøn laø beù (10 ¸ 14 cm keå caû caùc lôùp caáu taïo maët saøn), coù ít töôøng, kích thöôùc cuûa daàm vaø coät thuoäc loaïi beù, q = 10¸14kN/m2 kt - heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa momen uoán, haøm löôïng coát theùp, ñoä maûnh cuûa coät k = 0.9 ¸ 1.1 ñoái vôùi caáu kieän neùn ñuùng taâm; k = 1.2 ¸ 1.5 ñoái vôùi caáu kieän neùn leäch taâm; Fcoät - dieän tích tieát dieän ngang cuûa coät. - Ta chọn sơ bộ tiết diện cho cột theo bảng 6.1. Bảng 6.1: Chọn sơ bộ tiết diện cột Cột Tầng Tải (kN/m2) Diện truyền tải (m2) N (kN) Hệ số k Rn (daN/cm2) Fcột (cm2) b (cm) h (cm) Chọn bxh (cm) A1, A7 F1, F7 Tầng 6 - Taàng 9 12 66.24 794.88 1.5 155 769 28 28 40x40 Tầng 2 - Tầng 5 12 132.48 1589.8 1.5 155 1538 39 39 50x50 Hầm - Tầng 1 12 165.60 1987.2 1.5 155 1923 44 44 60x60 A2 - A6 F2 - F6 Tầng 6 - Taàng 9 12 131.04 1572.5 1.3 155 1319 36 36 40x40 Tầng 2 - Tầng 5 12 262.08 3145 1.3 155 2638 51 51 50x50 Hầm - Tầng 1 12 327.6 3931.2 1.3 155 3297 57 57 60x60 B1, B7 C1, C7D1, D7E1, E7 Tầng KT - Maùi 12 16.56 198.72 1.3 155 167 13 13 40x40 Tầng 6 - Taàng 9 12 165.6 1987.2 1.3 155 1667 41 41 40x40 Tầng 2 - Tầng 5 12 298.08 3577 1.3 155 3000 55 55 50x50 Hầm - Tầng 1 12 331.2 3974.4 1.3 155 3333 58 58 60x60 B2 - B6 C2 , C6 D2 , D6E2 - E6 Tầng KT - Maùi 12 16.56 198.72 1.3 155 167 13 13 40x40 Tầng 6 - Taàng 9 12 340.4 4084.8 1.1 155 2899 54 54 45x45 Tầng 2 - Tầng 5 12 612.72 7352.6 1.1 155 5218 72 72 60x60 Hầm - Tầng 1 12 680.8 8169.6 1.1 155 5798 76 76 65x65 C3 - C5 D3 - D5 Tầng KT - Maùi 12 16.56 198.72 1.3 155 167 13 13 40x40 Tầng 6 - Taàng 9 12 340.4 4084.8 1.1 155 2899 54 54 50x50 Tầng 2 - Tầng 5 12 612.72 7352.6 1.1 155 5218 72 72 65x65 Hầm - Tầng 1 12 680.8 8169.6 1.1 155 5798 76 76 75x75 SÔ ÑOÀ BOÁ TRÍ HEÄ CHÒU LÖÏC CHÍNH CUÛA COÂNG TRÌNH Hình 6.1: Maët baèng taàng ñieån hình Hình 6.2: Heä chòu löïc chính cuûa coâng trình Hình 6.3: Khung truïc 3 XAÙC ÑÒNH TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN COÂNG TRÌNH Tónh taûi a. Troïng löôïng phaàn beâ toâng coát theùp cuûa keát caáu (BAÛN THAÂN) - Do chöông trình töï tính. Heä soá ñoä tin caäy laáy n = 1.1. b. Troïng löôïng caùc lôùp hoaøn thieän (HOAØN THIEÄN) - Tónh taûi treân saøn ñaõ ñöôïc tính toaùn chöông 3 (baûng 3.3): 115,6 daN/m2 c. Troïng löôïng töôøng xaây (TÖÔØNG) - Troïng löôïng töôøng coù caùc loã cöûa treân caùc daàm bieân ñöôïc laáy baèng 70% troïng löôïng töôøng ñaëc gttt = gt .n.ht (6.3) trong ñoù: gt = 330 (daN/m2) vôùi töôøng 20 gach oáng; gt = 180 (daN/m2) vôùi töôøng 10 gaïch oáng; n = 1.3 - heä soá ñoä tin caäy. Baûng 6.2: Baûng tính troïng löôïng töôøng xaây treân daàm bieân Kí hieäu daàm Töôøng daøy bt (mm) gt (daN/m2) Chieàu cao ht (m) Heä soá vöôït taûi n %gt (do tröø cöûa) gttt (kN/m) D1 200 330 2.85 1.3 0.7 8.559 D2 200 330 2.85 1.3 0.7 8.559 D3 200 330 3 1.3 0.7 9.009 D4 200 330 3 1.3 0.7 9.009 D5 200 330 3 1.3 0.7 9.009 Baûng 6.3: Baûng tính troïng löôïng töôøng xaây treân daàm truïc 4, D Kí hieäu daàm Töôøng daøy bt (mm) gt (daN/m2) Chieàu cao ht (m) Heä soá vöôït taûi n %gt (do tröø cöûa) gttt (kN/m) D1 200 330 2.85 1.3 1 12.227 D2 200 330 2.85 1.3 1 12.227 D3 200 330 3 1.3 1 12.87 D4 200 330 3 1.3 1 12.87 D5 200 330 3 1.3 1 12.87 - Troïng löôïng töôøng ngaên: Töôøng ngaên chæ coù ôû caùc oâ saøn S2’ vaø S4’ ñaõ ñöôïc tính toaùn ôû chöông 3 (baûng 3.5): S2’: 595.82 daN/m2, S4’: 356.57 daN/m2. Hoaït taûi - Hoaït taûi phaân boá treân caùc oâ saøn taàng ñieån hình ñaõ ñöôïc tính toaùn ôû chöông 3 (baûng 3.4) - Hoaït taûi phaân boá treân saøn saân thöôïng: 97.5 daN/m2 - Hoaït taûi phaân boá treân saøn taàng haàm : 600 daN/m2 6.3.3. Taûi troïng caàu thang - Theo phaàn 4.3.3 cuûa chöông 4, taûi troïng caàu thang taùc duïng leân DCN laø phaûn löïc taïi goái töïa: 5026.51 daN. Coøn treân DCT laø phaân boá ñeàu laø: 3095 daN/m Taûi troïng ngang - Do coâng trình khoâng xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa ñoäng ñaát neân taûi troïng ngang chuû yeáu do taûi troïng gioù (thaønh phaàn tónh) taùc ñoäng vaøo coâng trình, khoâng coù thaønh phaàn ñoäng (do coâng trình coù chieàu cao dưới 40m). - Theo điều 6.3 [1], giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W ở độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo công thức: (6.4) trong ñoù: W0 - aùp löïc gioù tieâu chuaån, coâng trình xaây döïng ôû thaønh phoá Hoà Chí Minh thuoäc khu vöïc IIA neân theo [1] laáy W0 = 0,083T/m2; kzi - heä soá keå ñeán söï thay ñoåi aùp löïc gioù theo ñoä cao vaø daïng ñòa hình (6.5) - vôùi daïng ñòa hình daïng B, laáy ztg = 300m vaø mt = 0,09; c - heä soá khí ñoäng laáy theo baûng 6/[1] cñ = 0.8 (phía ñoùn gioù); ch = 0.6 (phía khuaát gioù); - Heä soá ñoä tin caäy cuûa taûi troïng gioùù laáy baèng 1.2. - Keát quaû tính toaùn thaønh phaàn tónh cuûa taûi troïng gioù ñöôïc trình baøy trong baûng 6.4. Baûng 6.4: Keát quaû tính toaùn thaønh phaàn tónh cuûa taûi troïng gioù Tầng zi (m) kzi W0 (T/m2) Phía ñoùn gioù Phía khuaát gioù Tổng cộng cñ Witc (T/m2) Witt (T/m2) ch Witc (T/m2) Witt (T/m2) Witc (T/m2) Witt (T/m2) Maùi 38.10 1.272 0.083 0.8 0.084 0.101 0.6 0.063 0.076 0.148 0.177 Tầng KT 34.20 1.247 0.083 0.8 0.083 0.099 0.6 0.062 0.075 0.145 0.174 9 30.60 1.223 0.083 0.8 0.081 0.097 0.6 0.061 0.073 0.142 0.170 8 27.00 1.195 0.083 0.8 0.079 0.095 0.6 0.060 0.071 0.139 0.167 7 23.40 1.165 0.083 0.8 0.077 0.093 0.6 0.058 0.070 0.135 0.162 6 19.80 1.131 0.083 0.8 0.075 0.090 0.6 0.056 0.068 0.131 0.158 5 16.20 1.090 0.083 0.8 0.072 0.087 0.6 0.054 0.065 0.127 0.152 4 12.60 1.042 0.083 0.8 0.069 0.083 0.6 0.052 0.062 0.121 0.145 3 9.00 0.981 0.083 0.8 0.065 0.078 0.6 0.049 0.059 0.114 0.137 2 5.40 0.895 0.083 0.8 0.059 0.071 0.6 0.045 0.053 0.104 0.125 1 0.00 0.000 0.083 0.8 0.000 0.000 0.6 0.000 0.000 0.000 0.000 XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC KHUNG KHOÂNG GIAN Caùc tröôøng hôïp taûi taùc duïng leân coâng trình 1. TINHTAI (TT): goàm TLBT + TÖÔØNG + HOAØN THIEÄN; 2. HOATTAI (HT): hoaït taûi chaát ñaày caùc taàng; 3. GIOX: taûi troïng gioù tónh theo phöông X (traùi ® ); 4. GIOXX: taûi troïng gioù tónh theo phöông –X (phaûi ¬ ); 5. GIOY: taûi troïng gioù tónh theo phöông Y (tröôùc ­ ); 6. GIOYY: taûi troïng gioù tónh theo phöông –Y (sau ¯ ). Xaùc ñònh noäi löïc khung khoâng gian - Ñoà aùn naøy söû duïng chöông trình ETABS version 9.0.4 ñeå moâ hình khung khoâng gian vaø giaûi baøi toaùn ñaøn hoài theo phöông phaùp phaàn töû höõu haïn. - Sau khi ñaõ gaùn taát caû caùc tröôøng hôïp taûi troïng nhö treân vaøo moâ hình khung khoâng gian, ta tieán haønh phaân tích vaø giaûi baøi toaùn ñeå xaùc ñònh caùc giaù trò noäi löïc cuûa coâng trình töông öùng vôùi töøng tröôøng hôïp taûi troïng. - Baøi toaùn trong mieàn ñaøn hoài tuyeán tính, theo nguyeân taéc coäng taùc duïng trong Söùc beàn vaät lieäu thì vieäc toå hôïp noäi löïc ñeå tìm noäi löïc nguy hieåm cuõng gioáng vieäc toå hôïp taûi troïng. - Caùc toå hôïp noäi löïc caàn ñeå giaûi khung bao goàm: Toå hôïp (TT): TLBT + TÖÔØNG + HOAØN THIEÄN; Toå hôïp (COMB) 1: TT + HT; Toå hôïp (COMB) 2: TT + GIOX; Toå hôïp (COMB) 3: TT + GIOY; Toå hôïp (COMB) 4: TT + GIOXX; Toå hôïp (COMB) 5: TT + GIOYY; Toå hôïp (COMB) 6: TT + 0.9(HT + GIOX); Toå hôïp (COMB) 7: TT + 0.9(HT + GIOY); Toå hôïp (COMB) 8: TT + 0.9(HT + GIO XX); Toå hôïp (COMB) 9: TT + 0.9(HT + GIO YY); Toå hôïp (BAOX): Envelope (COMB1, 2, 4, 6, 8); Toå hôïp (BAOY): Envelope (COMB1, 3, 5, 7, 9). - Trong phaïm vi ñoà aùn naøy chæ laäp baûng tính EXCEl toå hôïp noäi löïc cho coät vaø daàm khung truïc 3. Keát quaû toå hôïp noäi löïc khung truïc 3 ñöôïc trích ra vaø trình baøy trong phuï luïc thuyeát minh. - Caùc böôùc tieán haønh moâ hình khung khoâng gian vaø tính toaùn coâng trình trong ETABS Version 9.0.4 xem phuï luïc. TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP CHO COÄT KHUNG TRUÏC 3 - Coät trong khung khoâng gian laøm vieäc theo 2 phöông neân coät chòu neùn leäch taâm xieân. Tuy nhieân vieäc tính toaùn coät chòu neùn leäch taâm xieân laø khaù phöùc taïp, do vaäy trong ñoà aùn naøy ta seõ tính coät chòu neùn leäch taâm theo töøng phöông ñeå tìm ra löôïng theùp boá trí cho tieát dieän coät; sau ñoù seõ tieán haønh kieåm tra vaø ñieàu chænh löôïng theùp theo coät chòu neùn leäch taâm xieân. 6.5.1. Choïn noäi löïc ñeå tính theùp cho khung truïc 3 - Ñoái vôùi coät, vieäc toå hôïp chæ laáy keát quaû toå hôïp noäi löïc ôû tieát dieän hai ñaàu moãi ñoaïn coät coù tieát dieän khoâng ñoåi. - Do khung tính toaùn laø khung khoâng gian, neân seõ tính coát theùp coät theo caû 2 phöông X vaø Y. Töø toå hôïp noäi löïc ñaõ xaùc ñònh nhö treân, ta choïn ra 3 caëp noäi löïc cuûa coät treân moãi phöông nhö sau: (Nmax, Mtö ), (Mmax, Ntö), (Mmin. Ntö). - Treân moãi phöông, tính toaùn coát theùp coät vôùi caëp noäi löïc (Nmax, Mtö ), (Mmax, Ntö), (Mmin. Ntö), sau ñoù choïn tröôøng hôïp coát theùp lôùn nhaát ñeå boá trí. - Ñoái vôùi coät ta tính toaùn coát theùp 4 taàng 1 laàn, choïn coät coù giaù trò lôùn nhaát trong 4 taàng ñoù ñeå tính coát theùp vaø boá trí chung cho caû 4 taàng. - Keát quaû choïn noäi löïc tính toaùn coát theùp coät ñöôïc trình baøy trong baûng sau: Baûng 6.5: Noäi löïc coät 3 - A theo 2 phöông X vaø Y Baûng 6.6: Noäi löïc coät 3 - B theo 2 phöông X vaø Y Baûng 6.7: Noäi löïc coät 3 - C theo 2 phöông X vaø Y Baûng 6.8: Noäi löïc coät 3 - D theo 2 phöông X vaø Y Baûng 6.9: Noäi löïc coät 3 - E theo 2 phöông X vaø Y Baûng 6.10: Noäi löïc coät 3 - F theo 2 phöông X vaø Y 6.5.2. Tính toaùn coát theùp doïc cho coät khung truïc 3 (tröôøng hôïp coät chòu neùn leäch taâm theo moãi phöông) - Coät khung truïc 3 ñöôïc tính toaùn theo tröôøng hôïp caáu kieän chòu neùn leäch taâm (boá trí theùp ñoái xöùng treân moãi phöông). Theo [11], trình töï tính toaùn nhö sau: + Tính ñoä maûnh cuûa coät: λ = l0/h; + Xaùc ñònh ñoä leäch taâm do löïc e01 = M/N, ñoä leäch taâm ngaãu nhieân e0nn, töø ñoù tính ñöôïc ñoä leäch taâm tính toaùn e0 = e01 + e0nn; + Tính chieàu cao vuøng neùn x: x = N/(Rnb); + Giaû thieát a = 5 cm, tính h0. - Tröôøng hôïp leäch taâm lôùn x < α0h0: Giaû thieát haøm löôïng coát theùp doïc μ, tính heä soá uoán doïc η. Neáu λ < 8 thì η = 1, khoâng caàn xeùt ñeán hieän töôïng töø bieán vaø uoán doïc. Neáu x ≥ 2a’, tính dieän tích coát theùp ñoái xöùng (vôùi N = Rnbx): (6.6) Neáu x < 2a’, taïm thôøi boû qua coát theùp neùn, tính: (6.7) (6.8) (6.9) Laáy x = 2a’, tính: (6.10) Laáy Fa = Fa’ = min (Fa1, Fa2). Tröôøng hôïp leäch taâm beù x > α0h0: Giaû thieát haøm löôïng coát theùp doïc μ, tính heä soá uoán doïc η. Tính laïi chieàu cao vuøng neùn x: Neáu e0 > 0.2h0: x = 1.8(e0gh – e0) + α0h0 (6.11) Neáu e0 < 0.2h0: (6.12) Tính dieän tích coát theùp chòu neùn nhieàu: (6.13) Neáu e0 < 0.15h0 thì tích dieän tích coát theùp chòu neùn ít Fa: (6.14) Neáu e0 ≥ 0.15h0 thì tích dieän tích coát theùp chòu keùo Fa theo giaù trò toái thieåu Fa = μ minbho.( μ min = 0.05%) Laáy Fa = Fa’ = max (Fa, Fa’). - Sau khi tính ñöôïc Fa, Fa’ caàn tính laïi haøm löôïng coát theùp vaø so saùnh vôùi giaù trò giaû thieát ban ñaàu. Neáu sai bieät khoâng quaù 5% thì chaáp nhaän keát quaû tính, neáu khoâng thoûa phaûi giaû thieát laïi μ vaø laëp laïi caùc böôùc tính toaùn cho ñeán khi sai bieät giaù trò μ giöõa 2 laàn tính khoâng quaù 5%. - Giaù trò dieän tích coát theùp choïn phaûi thoaû ñieàu kieän: μ min ≤ μ ≤ μ max. (vôùi μ max = ; μ = ; μ min =0.05%). - Trình töï giaûi baøi toaùn coät chòu neùn leäch taâm ñöôïc theå hieän trong löu ñoà sau: Khoâng thoaû LTB Thoaû LTL Khoâng thoaû Thoaû Khoâng thoaû Thoaû Giaû thieát m Tính h Giaû thieát m Giaû thieát m Tính h Tính h Khoâng thoaû Thoaû Khoâng thoaû Khoâng thoaû Giaû thieát laïi m Giaû thieát laïi m Choïn vaø boá trí theùp Hình 6.16: Löu ñoà tính toaùn coát theùp ñoái xöùng coät chòu neùn leäch taâm Trong löu ñoà treân: e – khoaûng caùch töø ñieåm ñaët cuûa löïc doïc leäch taâm ñeán troïng taâm cuûa coát theùp chòu keùo e = ηe0 + 0.5h – a; (6.15) e’ – khoaûng caùch töø ñieåm ñaët cuûa löïc doïc leäch taâm ñeán troïng taâm cuûa coát theùp chòu neùn e’= ηe0 - 0.5h + a’; (6.16) Ñoä leäch taâm tính toaùn: e0 = e01 + e0nn; (6.17) Ñoä leäch taâm do löïc: e01 = M/N; (6.18) Ñoä leäch taâm ngaãu nhieân e0nn khoâng nhoû hôn h/25 vaø 2 cm ñoái vôùi coät vaø taám coù chieàu daøy töø 25 cm trôû leân. Löïa choïn ñaëc tröng vaät lieäu ñeå tính toaùn coät nhö baûng 6.11. Baûng 6.11: Ñaëc tröng vaät lieäu söû duïng tính toaùn - Keát quaû tính toaùn coát theùp doïc cho coät truïc 3 ñöôïc trình baøy töø baûng 6.12 ñeán baûng 6.17. Baûng 6.12: Baûng tính coát theùp coät 3A Baûng 6.13: Baûng tính coát theùp coät 3B Baûng 6.14: Baûng tính coát theùp coät 3C Baûng 6.15: Baûng tính coát theùp coät 3D Baûng 6.16: Baûng tính coát theùp coät 3E Baûng 6.17: Baûng tính coát theùp coät 3F - Sau khi coù keát quaû tính toaùn dieän tích coát theùp, ta choïn theùp ñeå boá trí vaø kieåm tra laïi ñieàu kieän μ min ≤ μ ≤ μ max . - Keát quaû choïn theùp ñöôïc trình baøy töø baûng 6.18 ñeán 6.23 nhö sau: Baûng 6.18: Choïn theùp ñoái xöùng cho coät 3A Baûng 6.19: Choïn theùp ñoái xöùng cho coät 3B Baûng 6.20: Choïn theùp ñoái xöùng cho coät 3C Baûng 6.21: Choïn theùp ñoái xöùng cho coät 3D Baûng 6.22: Choïn theùp ñoái xöùng cho coät 3E Baûng 6.23: Choïn theùp ñoái xöùng cho coät 3F 6.5.3. Kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät khung truïc 3 theo tröôøng hôïp caáu kieän chòu neùn leäch taâm xieân a. Ñaïi cöông veà neùn leäch taâm xieân - Theo TCVN 5574:1991 ([2]), caáu kieän chòu neùn leäch taâm xieân laø caáu kieän chòu löïc neùn N vaø momen uoán theo caû hai phöông Mx, My. Mx laø momen taùc duïng trong maët phaúng chöùa truïc Ox; My laø momen taùc duïng trong maët phaúng chöùa truïc Oy. Hình 6.17: Sô ñoà noäi löïc tieát dieän chòu neùn leäch taâm xieân - Trong caáu lieän chòu neùn leäch taâm xieân, coát theùp doïc thöôøng ñöôïc ñaët theo chu vi hoaëc ñaët taäp trung ôû 4 goùc, thöôøng ñaët theùp ñoái xöùng theo caû 2 truïc. - Coät laøm vieäc theo caû 2 phöông X, Y. Do vaäy khi tính toaùn coát theùp cho coät theo tröôøng hôïp chòu neùn leäch taâm töøng phöông (N vaø Mx, N vaø My) roài sau ñoù boá trí theùp chung nhö phaàn 6.5.2 seõ gaëp phaûi tình traïng truøng laëp noäi löïc. Khi ñoù, löïc doïc N ñöôïc tính ñeán 2 laàn, daãn ñeán vieäc boá trí theùp treân tieát dieän laø thöøa so vôùi yeâu caàu chòu löïc thöïc teá. - Ñeå traùnh tình traïng ñoù, sau khi tính ñöôïc giaù trò dieän tích coát theùp theo tröôøng hôïp coät chòu neùn leäch taâm töøng phöông, ta seõ giaûm ñi moät dieän tích theùp cuï theå treân moãi phöông vaø kieåm tra laïi theo baøi toaùn coät chòu neùn leäch taâm xieân. Vieäc tính toaùn kieåm tra ñöôïc laëp laïi nhieàu laàn vôùi giaù trò coát theùp caét giaûm khaùc nhau vaø döøng khi coät ñuû khaû naêng chòu löïc vôùi dieän tích coát theùp ñaõ giaûm. Ñaây laø baøi toaùn gaàn ñuùng daàn. b. Caùc tröôøng hôïp kieåm tra caáu kieän chòu neùn leäch taâm xieân - Coù nhieàu phöông phaùp tính toaùn caáu kieän chòu neùn leäch taâm xieân. Theo [2], duøng caùch tính kieåm tra döïa treân caùc phöông phaùp gaàn ñuùng. Ñeå tính toaùn chia ra 2 tröôøng hôïp döïa vaøo ñoä lôùn cuûa löïc doïc so vôùi khaû naêng chòu neùn ñuùng taâm cuûa tieát dieän theo coâng thöùc sau: Ntd = φ (Rn.F + R’a.Fat) (6.19) trong ñoù: Ntd – khaû naêng chòu neùn ñuùng taâm cuûa tieát dieän; φ – heä soá xeùt ñeán uoán doïc cuûa caáu kieän chòu neùn truùng taâm (neáu λ = l0/h ≤ 8 , laáy η = 1); Rn – cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng; F – dieän tích cuûa beâ toâng; Ra’ – cöôøng ñoä chòu neùn cuûa theùp; Fat – dieän tích tieát dieän cuûa toaøn boä coát theùp doïc. Tröôøng hôïp 1: khi N ≥ 0.1 Ntd, ñieàu kieän veà khaû naêng chòu löïc laø: N ≤ Nut (6.20) Nut laø khaû naêng chòu neùn leäch taâm xieân, xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: (6.21) vôùi: Nux - khaû naêng chòu löïc doïc cuûa tieát dieän chòu neùn leäch taâm öùng vôùi ñoä leäch taâm e0x; Nuy - khaû naêng chòu löïc doïc cuûa tieát dieän chòu neùn leäch taâm öùng vôùi ñoä leäch taâm e0y. Tröôøng hôïp 2: khi N ≤ 0.1 Ntd, ñieàu kieän veà khaû naêng choáng uoán laø: (6.22) vôùi: Mux - khaû naêng chòu uoán cuûa tieát dieän tính theo phöông X öùng vôùi taùc duïng ñoäc laäp cuûa Mx; Muy - khaû naêng chòu uoán cuûa tieát dieän tính theo phöông Y öùng vôùi taùc duïng ñoäc laäp cuûa My; m - soá muõ, xaùc ñinh theo coâng thöùc sau: (6.23) - Ñeå tính Mux, Muy caàn duøng coâng thöùc cuûa caáu kieän chòu uoán. Tröôøng hôïp coát theùp ñaët ñoái xöùng coù theå duøng coâng thöùc ñôn giaûn sau: Mu = Ra Fa z (6.24) trong ñoù: z – caùnh tay ñoøn noäi löïc, laáy z baèng trò soá lôùn hôn trong 2 trò soá : za = ( h0 – a’) hoaëc zb = g h o: heä soá g ñöôïc xaùc ñònh nhö vôùi tieát dieän ñaët coát theùp ñôn ( boû qua Fa’). - Thoâng thöôøng giaù trò za lôùn hôn zb, chæ khi naøo a’ khaù lôùn hoaëc Fa’ khaù lôùn thì zb môùi lôùn hôn. Tính theo phöông naøo thì duøng coát theùp vaø tieát dieän theo phöông ñoù. * Xeùt aûnh höôûng cuûa uoán doïc vaø ñoä leäch taâm ngaãu nhieân - Khi coù N, Mx, My xaùc ñònh ñöôïc ñoä leäch taâm ban ñaàu theo moãi phöông: e1x = Mx / N, e1y = My / N - Ñeå coù ñöôïc ñoä leäch taâm tính toaùn cuoái cuøng caàn phaûi xeùt ñeán ñoä leäch taâm ngaãu nhieân eng vaø aûnh höôûng cuûa uoán doïc theo moãi phöông: e0x = e1x + engx , e0y = e1y + engy - Ñeå xaùc ñònh heä soá uoán doïc hx vaø hy caàn xaùc ñònh chieàu daøi tính toaùn theo hai phöông ( coù theå gioáng hoaëc khaùc nhau) vaø löïc doïc tôùi haïn theo hai phöông. Sau khi tính ñöôïc heä soá h theo töøng phöông thì xaùc ñònh ñieåm ñaët löïc laø C theo caùc ñoä leäch taâm tính toaùn hxe0x, hye0y. - Neáu λ = l0/h ≤ 8 thì coù theå boû qua aûnh höôûng cuûa uoán doïc, laáy η = 1. c. AÙp duïng kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät khung truïc 3 theo tröôøng hôïp coät chòu neùn leäch taâm xieân - Trong phaàn 6.5.2, ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc dieän tích coát theùp cho coät khung truïc 3 theo caáu kieän chòu neùn leäch taâm vôùi caùc caëp noäi löïc N vaø Mx, N vaø My nhö sau: - Ta seõ kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät khung truïc 3 theo tröôøng hôïp coät chòu neùn leäch taâm xieân - Xaùc ñònh tröôøng hôïp kieåm tra cho coät truïc 3 nhö trong baûng 6.24, 6.25, 6.26, 6.27, 6.28 vaø 6.29. - Keát quaû kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät truïc 3 theo tröôøng hôïp coät chòu neùn leäch taâm xieân ñöôïc trình baøy trong baûng 6.30 ñeán 6.35. Baûng 6.24: Xaùc ñònh tröôøng hôïp kieåm tra cho coät 3A Baûng 6.25: Xaùc ñònh tröôøng hôïp kieåm tra cho coät 3B Baûng 6.26: Xaùc ñònh tröôøng hôïp kieåm tra cho coät 3C Baûng 6.27: Xaùc ñònh tröôøng hôïp kieåm tra cho coät 3D Baûng 6.28: Xaùc ñònh tröôøng hôïp kieåm tra cho coät 3E Baûng 6.29: Xaùc ñònh tröôøng hôïp kieåm tra cho coät 3F Baûng 6.30: Kieåm tra khaû naêng coät chòu neùn leäch taâm xieân cho coät 3A Baûng 6.31: Kieåm tra khaû naêng coät chòu neùn leäch taâm xieân cho coät 3B Baûng 6.32: Kieåm tra khaû naêng coät chòu neùn leäch taâm xieân cho coät 3C Baûng 6.33: Kieåm tra khaû naêng coät chòu neùn leäch taâm xieân cho coät 3D Baûng 6.34: Kieåm tra khaû naêng coät chòu neùn leäch taâm xieân cho coät 3E Baûng 6.35: Kieåm tra khaû naêng coät chòu neùn leäch taâm xieân cho coät 3F Vaäy coát theùp doïc coät truïc 3 ñöôïc choïn nhö trong baûng 6.18 ñeán 6.23. Boá trí theùp cuï theå ñöôïc trình baøy trong baûn veõ keát caáu. Boá trí coát ñai cho coät khung truïc 3 - Theo 3.3.2/[5], coát ñai trong coät ñöôïc boá trí theo caùc qui ñònh sau: Ñöôøng kính coát theùp ñai ≥ 1/4 ñöôøng kính coát theùp doïc vaø phaûi ≥ 8 mm. Coát ñai coät phaûi boá trí lieân tuïc qua nuùt khung vôùi maät ñoä nhö cuûa vuøng nuùt. Trong phaïm vi vuøng nuùt khung töø ñieåm caùch meùp treân ñeán ñieåm caùch meùp döôùi cuûa daàm moät khoaûng l1 (l1 ≥ chieàu cao tieát dieän coät vaø ≥ 1/6 chieàu cao thoâng thuûy cuûa taàng, ñoàng thôøi ≥ 450 mm) phaûi boá trí ñai daøy hôn. Khoaûng caùch ñai trong vuøng naøy ≤ 6 laàn ñöôøng kính coát theùp doïc vaø ≤ 100 mm. Taïi caùc vuøng coøn laïi, khoaûng caùch ñai choïn ≤ caïnh nhoû cuûa tieát dieän. Neân söû duïng ñai kheùp kín. Taïi caùc vuøng nuùt khung nhaát thieát phaûi söû duïng ñai kín cho caû coät vaø daàm. - Choïn ñai F8 ñeå boá trí, böôùc coát ñai theå hieän cuï theå treân baûn veõ keát caáu. 6.6. TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP CHO DAÀM KHUNG TRUÏC 3 6.6.1. Choïn noäi löïc ñeå tính toaùn coát theùp daàm khung truïc 3 - Daàm khung truïc 3 goàm D3(60x30) truïc A – B vaø E – F, D4(60x30) truïc B – C vaø D – E, D5(60x30) truïc C – D. - Töø caùc toå hôïp noäi löïc ñaõ xaùc ñònh baèng baûng tính EXCEL nhö treân, ta choïn caùc giaù trò noäi löïc lôùn nhaát öùng vôùi vuøng chòu moâmen aâm vaø moâmen döông cuûa daàm ñeå tính toaùn. - Gioáng nhö coät, ta tính toaùn theùp cho daàm 4 taàng 1 laàn, choïn giaù trò noäi löïc lôùn nhaát trong 4 taàng ñoù ñeå tính toaùn vaø boá trí coát theùp chung cho caû 4 taàng. 6.6.2. Tính toaùn coát theùp doïc cho daàm khung truïc 3 - Daàm ñöôïc tính nhö tieát dieän chöõ T chòu uoán. Giaû thieát a = 6 cm. Phaàn tieát dieän chòu momen döông (nhòp), caùnh naèm trong vuøng neùn, tham gia chòu löïc vôùi söôøn. Chieàu roäng caùnh ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: b’c = bd + 2C1 (6.25) trong ñoù: bd – beà roäng daàm tính toaùn (ôû ñaây bd = 300 mm); C1 – phaàn nhoâ ra cuûa caùnh, laáy khoâng vöôït giaù trò beù nhaát trong caùc giaù trò 1/6 nhòp daàm vaø 9h’c (ôû ñaây h’c = hs = 100 mm). Xaùc ñònh vò trí truïc trung hoøa baèng caùch xaùc ñònh Mc: Mc = Rnb’ch’c(h0 – 0.5h'c) (6.26) Neáu M ≤ Mc, truïc trung hoøa ñi qua caùnh => tính toaùn vôùi tieát dieän chöõ nhaät b’cxh. Neáu M > Mc, truïc trung hoøa ñi qua söôøn => tính toaùn vôùi tieát dieän chöõ T. Kieåm tra haøm löôïng coát theùp μ min ≤ μ ≤ μ max. Phaàn tieát dieän chòu momen aâm (goái), caùnh naèm trong vuøng keùo, xem nhö khoâng tham gia chòu löïc vôùi söôøn, tính toaùn coát theùp theo tieát dieän chöõ nhaät bdxh. Caùc coâng thöùc tính toaùn nhö sau: (6.27) (6.28) (6.29) Kieåm tra haøm löôïng coát theùp μ min ≤ μ ≤ μ max. Theo [11], löu ñoà tính toaùn coát theùp daàm theo tieát dieän chöõ T nhö sau: Tieát dieän chöõ nhaät b’cxh Taêng tieát dieän Taêng Maùc BT Choïn vaø boá trí theùp Thoaû Khoâng thoaû Khoâng thoaû Thoaû Hình 6.18: Löu ñoà tính toaùn coát theùp daàm chòu uoán theo tieát dieän chöõ T, boá trí coát ñôn - Löïa choïn ñaëc tröng vaät lieäu nhö trong baûng 6.11. - Keát quaû tính toaùn coát theùp doïc cho daàm khung truïc 3 ñöôïc trình baøy töø baûng 6.36 ñeán baûng 6.40. Baûng 6.36: Keát quaû tính toaùn coát theùp cho nhòp daàm D3 truïc A – B Baûng 6.37: Keát quaû tính toaùn coát theùp cho nhòp daàm D4 truïc B - C Baûng 6.38: Keát quaû tính toaùn coát theùp cho nhòp daàm D5 truïc C - D Baûng 6.39: Keát quaû tính toaùn coát theùp cho nhòp daàm D4 truïc D - E Baûng 6.40: Keát quaû tính toaùn coát theùp cho nhòp daàm D3 truïc E – F 6.6.3. Tính toaùn coát ñai cho daàm khung truïc 3 - Choïn giaù trò löïc caét lôùn nhaát trong daàm töø keát quaû toå hôïp noäi löïc ñeå tính coát ñai.Tính toaùn coát ñai cho daàm theo löu ñoà sau [11]: Khoâng thoûa Thoûa Khoâng thoûa Thoûa Qmax, b, h, a, a’, Rn, Rk, Rañ, n, fñ Khoâng thoûa Boá trí ñai theo caáu taïo Taêng b, h Taêng maùc BT Choïn laïi n, fñ Xaùc ñònh uCT Löïa choïn Boá trí coát ñai daàm Thoûa Hình 6.19: Löu ñoà tính toaùn coát ñai cho daàm tieát dieän chöõ nhaät - Trong löu ñoà treân ta coù: Rañ = 0.8xRa=2100 daN/cm2; n = 2; choïn ñai Þ8 coù fñ = 0.503 cm2. - Theo 3.3.2/[5], coát ñai trong daàm ñöôïc boá trí theo caùc qui ñònh sau: - Trong phaïm vi chieàu daøi 3hd cuûa daàm keå töø meùp coät phaûi ñaët caùc ñai daøy hôn khu vöïc giöõa daàm. Khoaûng caùch giöõa caùc ñai khoâng lôùn hôn giaù trò tính toaùn theo yeâu caàu chòu löïc caét nhöng ñoàng thôøi phaûi ≤ 0.25hd vaø ≤ 8 laàn ñöôøng kính coát theùp doïc. Trong moïi tröôøng hôïp, khoaûng caùch naøy cuõng khoâng vöôït quaù 150 mm. - Taïi khu vöïc giöõa daàm, khoaûng caùch giöõa caùc ñai choïn ≤ 0.5hd vaø ≤ 12 laàn ñöôøng kính coát theùp doïc ñoàng thôøi cuõng khoâng vöôït quaù 300 mm. - Keát quaû tính toaùn coát ñai cho daàm khung truïc 3 ñöôïc trình baøy trong baûng 6.41 ñeán 6.45. Baûng 6.41: Keát quaû tính toaùn coát ñai cho daàm D3 truïc A – B Baûng 6.42: Keát quaû tính toaùn coát ñai cho daàm D4 truïc B – C Baûng 6.43: Keát quaû tính toaùn coát ñai cho daàm D5 truïc C – D Baûng 6.44: Keát quaû tính toaùn coát ñai cho daàm D4 truïc D – E Baûng 6.45: Keát quaû tính toaùn coát ñai cho daàm D3 truïc E – F 6.6.4. Tính toaùn coát treo cho daàm khung truïc 3 - Taïi vò trí giao nhau giöõa daàm D3(60x30cm) vaø D7(50x25), D4(60x30cm) vaø D7(50x25), D5(60x30cm) vaø D7(50x25), caàn boá trí coát treo nhaèm choáng caét cho daàm D3, D4, D5 do löïc taäp trung cuûa daàm D7. - Dieän tích coát treo caàn thieát: Ftreo = (6.30) - Duøng ñai Þ8 coù fñ = 0.503 cm2, hai nhaùnh. Soá ñai caàn thieát laø: (6.31) - Keát quaû ñöôïc trình baøy trong baûng sau: Baûng 6.46: Keát quaû tính toaùn coát treo cho daàm khung truïc A – B Baûng 6.47: Keát quaû tính toaùn coát treo cho daàm khung truïc B – C Baûng 6.48: Keát quaû tính toaùn coát treo cho daàm khung truïc C – D Baûng 6.49: Keát quaû tính toaùn coát treo cho daàm khung truïc D – E Baûng 6.50: Keát quaû tính toaùn coát treo cho daàm khung truïc E – F TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP CHO DAÀM KHUNG TRUÏC B TAÀNG 1 Choïn noäi löïc ñeå tính toaùn coát theùp daàm khung truïc B - Daàm truïc B taàng 1 goàm D1 (30x75) truïc 1 – 2, truïc 6 – 7 vaø D2(30x75) truïc 2 – 3, truïc 3 – 4, truïc 4 – 5, truïc 5 – 6. - Töø caùc toå hôïp noäi löïc ñaõ xaùc ñònh baèng baûng tính EXCEL nhö treân, ta choïn caùc giaù trò noäi löïc lôùn nhaát öùng vôùi vuøng chòu moâmen aâm vaø moâmen döông cuûa daàm ñeå tính toaùn. Tính toaùn coát theùp doïc cho daàm truïc B taàng 1 - Tính toaùn töông töï nhö daàm khung truïc 3 - Löïa choïn ñaëc tröng vaät lieäu nhö trong baûng 6.11. - Keát quaû tính toaùn coát theùp doïc cho daàm truïc B taàng 6 ñöôïc trình baøy töø baûng 6.51. 6.7.3. Tính toaùn coát ñai cho daàm truïc B taàng 1 - Tính toaùn töông töï nhö daàm khung truïc 3. Keát quaû ñöôïc trình baøy trong baûng 6.52. Baûng 6.51: Keát quaû tính toaùn coát theùp cho daàm truïc B taàng 1 Baûng 6.52: Keát quaû tính toaùn coát ñai cho daàm truïc B taàng 1 6.8. KIEÅM TRA KEÁT CAÁU COÂNG TRÌNH 6.8.1. Kieåm tra oån ñònh choáng laät - Theo ñieàu 3.2/[5], nhaø cao taàng coù tæ leä chieàu cao treân chieàu roäng (H/B) lôùn hôn 5 thì phaûi kieåm tra khaû naêng choáng laät döôùi taùc ñoäng cuûa ñoäng ñaát vaø taûi troïng gioù theo ñieàu 2.6.3/[5]. Ñoái vôùi coâng trình “CAO OÁC VAÊN PHOØNG NEWCITY, tæ soá < 5, do ñoù ta khoâng caàn kieåm tra oån ñònh choáng laät cho coâng trình. 6.8.2. Kieåm tra ñoä cöùng - Chuyeån vò theo phöông ngang (f) taïi ñænh keát caáu cuûa nhaø cao taàng (chieàu cao tính töø maët moùng laø H) tính theo phöông phaùp ñaøn hoài phaûi thoûa maõn ñieàu kieän: (ñoái vôùi keát caáu khung – vaùch) - Chuyeån vò ngang lôùn nhaát taïi ñænh coâng trình xaùc ñònh ñöôïc töø keát quaû giaûi khung khoâng gian baèng chöông trình ETABS laø: f = 0.03361 (m). Suy ra: Vaäy coâng trình thoaû maõn yeâu caàu veà ñoä cöùng. 6.8.3. Tính toaùn vaø kieåm tra ñoä voõng - Theo TCVN 5574-1991, tính toaùn kieåm tra veà bieán daïng theo ñieàu kieän: - Khi qui ñònh ñoä voõng giôùi haïn, khoâng phaûi do yeâu caàu veà coâng ngheä saûn xuaát vaø caáu taïo maø chæ do yeâu caàu veà thaåm mó neân ñeå tính toaùn ñoä voõng f chæ laáy caùc taûi troïng taùc duïng daøi haïn. - Trong phaàn meàm Etabs V9.04 cho pheùp xuaát tröïc tieáp giaù trò chuyeån vò cuûa nuùt caùc phaàn töû, töø ñoù kieåm tra ñöôïc ñoä voõng cuûa caùc daàm ta duøng caùc giaù trò naøy ñeå kieåm tra ñoä voõng theo tieâu chuaån treân. - Ñoái vôùi daàm AB: giaù trò chuyeån vò lôùn nhaát ñoái vôùi taûi troïng daøi haïn fmax = 0,0031m = 0.31 cm < 2,5cm - Ñoái vôùi daàm BC: giaù trò chuyeån vò lôùn nhaát ñoái vôùi taûi troïng daøi haïn fmax = 0,0037m = 0.37 cm < 2,5cm - Ñoái vôùi daàm CD: giaù trò chuyeån vò lôùn nhaát ñoái vôùi taûi troïng daøi haïn fmax = 0,0051m = 0.51 cm < 2,5cm - Ñoái vôùi daàm DE giaù trò chuyeån vò lôùn nhaát ñoái vôùi taûi troïng daøi haïn fmax = 0,0040m = 0.40 cm < 2,5cm - Ñoái vôùi daàm EF giaù trò chuyeån vò lôùn nhaát ñoái vôùi taûi troïng daøi haïn fmax = 0,0029m = 0.29 cm < 2,5cm - Vaäy ñoä voõng cuûa daàm ñöôïc thoaõ maõn theo yeâu caàu. 6.9. KEÁT LUAÄN - Caùc keát quaû tính toaùn ñeàu thoaû maõn caùc yeâu caàu caáu taïo vaø khaû naêng chòu löïc. Do ñoù caùc giaû thieát choïn tieát dieän khung – vaùch ban ñaàu vaø caùc giaû thieát tính toaùn laø hôïp lyù. 6.10. BOÁ TRÍ COÁT THEÙP - Boá trí coát theùp cho coät khung truïc 3, daàm khung truïc 3 ñöôïc theå hieän chi tieát trong baûn veõ keát caáu töø KC - 04/10 ñeán KC - 06/10.