Xác định nội lực khung không gian tính toán và bố trí cốt thép khung vách trục 2

CHÖÔNG 7 XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC KHUNG KHOÂNG GIAN TÍNH TOAÙN & BOÁ TRÍ COÁT THEÙP KHUNG VAÙCH TRUÏC 2 Trình töï xaùc ñònh noäi löïc khung khoâng gian vaø tính toaùn – boá trí coát theùp khung vaùch truïc 2: 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, vaùch. SÔ ÑOÀ BOÁ TRÍ HEÄ CHÒU LÖÏC CHÍNH CUÛA COÂNG TRÌNH Heä chòu löïc chính cuûa coâng trình laø khung bao goàm heä coät, daàm, saøn keát hôïp vôùi heä vaùch cöùng ñaët taïi taâm coâng trình Hình 7.1: Maët baèng taàng ñieån hình Hình 7.2: Heä chòu löïc chính cuûa coâng trình TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN COÂNG TRÌNH Taûi troïng ñöùng Tónh taûi vaø hoaït taûi taùc duïng treân saøn Tónh taûi vaø hoaït taûi taùc duïng treân saøn ñaõ ñöôïc tính toaùn ôû chöông 3 bao goàm troïng löôïng caùc lôùp caáu taïo saøn + troïng löôïng töôøng qui ñoåi treân saøn + hoaït taûi treân saøn. Taûi troïng töôøng xaây treân daàm Troïng löôïng töôøng coù caùc loã cöûa treân caùc daàm bieân ñöôïc laáy baèng 70% troïng löôïng töôøng ñaëc Troïng löôïng töôøng xaây treân daàm ñöôïc tính theo coâng thöùc: gttt = ht.gttc.n’.n (6.1) vôùi: ht - chieàu cao töôøng; gttc - troïng löôïng töôøng tieâu chuaån; n’ - heä soá keå ñeán loã cöûa (neáu coù), n’= 0.7; n - heä soá ñoä tin caäy (n = 1.3) *Daàm bieân: D1 : gttt = (3.3 – 0.8)x330x0.7x1.3 = 750.75 daN/m D2 : gttt = (3.3 – 0.7)x330x0.7x1.3 = 780.78 daN/m D3 : gttt = (3.3 – 0.7)x330x0.7x1.3 = 780.78 daN/m D4 : gttt = (3.3 – 0.75)x330x0.7x1.3 = 765.8 daN/m D5 : gttt = (3.3 – 0.7)x330x0.7x1.3 = 780.78daN/m *Daàm giöõa: D6 : gttt = (3.3 – 0.6)x180x0.7x1.3 = 442.26 daN/m D7 : gttt = (3.3 – 0.6)x180x0.7x1.3 = 442.26 daN/m D9 : gttt = (3.3 – 0.6)x180x0.7x1.3 = 442.26 daN/m Troïng löôïng töôøng ngaên Töôøng ngaên chæ coù ôû caùc oâ saøn S2,S5,S7 töông töï nhö phaàn 2.2.3 cuûa chöông2, gt = 330 (daN/m2) vôùi töôøng 20 gach oáng; gt = 180 (daN/m2) vôùi töôøng 10 gaïch oáng; 7.2.3 tải trọng hồ nước Theo phaàn 5.7.2 cuûa chöông 4, taûi troïng toaøn boä hoà nöôùc ñöôïc qui veà 4 coät hoà nöôùc, moãi coät chòu moät taûi troïng laø 153000daN=153 T. Taûi troïng naøy ñöa veà löïc taäp trung leân nuùt khung öùng vôùi chaân coät hoà Taûi troïng ngang Do coâng trình khoâng xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa ñoäng ñaát neân taûi troïng ngang chuû yeáu do taûi troïng gioù taùc ñoäng vaøo coâng trình bao goàm 2 thaønh phaàn tónh vaø ñoäng (do coâng trình coù chieàu cao treân 40m), taûi troïng naøy ñaõ ñöôïc tính toaùn trong Chöông 6. XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC KHUNG KHOÂNG GIAN Caùc tröôøng hôïp taûi taùc duïng leân coâng trình TT: goàm TLBT + TÖÔØNG + HOAØN THIEÄN. HT1: Hoaït taûi chaát ñaày khaép taàng chaün. HT2: Hoaït taûi chaát ñaày khaép taàng leõ. GTX: taûi troïng gioù từ trai sang theo phöông X. GTY: taûi troïng gioù từ phải sang theo phöông Y. GPX: taûi troïng gioù từ trái sang theo phöông X. GPY: taûi troïng gioù từ phải sang theo phöôngY Xaùc ñònh taûi tronïg gioù tónh vaø gioù ñoäng theo TCVN 2737:1995 vaø TCXD 229:1999 Gioù tónh : quy thaønh löïc taäp trung taïi nuùt theo töøng phöông. Gioù ñoäng : öùng vôùi moãi mode dao ñoäng, xaùc ñònh löïc gioù ñoäng theo phöông X vaø theo phöông Y cho töøng taàng. Löïc naøy ñöôïc phaân ñeàu cho caùc nuùt cuûa saøn taàng ñoù (coù mang khoái löôïng). löïc gioù ñoäng öùng vôùi moãi mode seõ gaây ra noäi löïc töông öùng. Caùc noäi löïc do gioù ñoäng theo caùc mode ñöôïc toå hôïp vôùi nhau theo ñuùng tinh thaàn cuûa TCXD 299:1999, chöù khoâng phaûi toå hôïp taûi troïng roài môùi giaûi noäi löïc. Noäi löïc vaø chuyeån vò do thaønh phaàn tónh vaø thaønh phaàn ñoäng cuûa taûi trroïng gioù gaây ra cho coâng trình ñöôïc xaùc ñònh theo [19]: trong ñoù: . X – moâmen uoán (xoaén), löïc caét, löïc doïc, hoaëc chuyeån vò; . Xt – moâmen uoán (xoaén), löïc caét, löïc doïc, hoaëc chuyeån vò do thaønh phaàn tónh cuûa taûi troïng gioù gaây ra; . Xñi – moâmen uoán (xoaén), löïc caét, löïc doïc, hoaëc chuyeån vò do thaønh phaàn ñoäng cuûa taûi troïng gioù gaây ra khi dao ñoäng ôû daïng thöù i; . s – soá daïng dao ñoäng tính toaùn. Xaùc ñònh noäi löïc khung khoâng gian Duøng chöông trình ETABS version 9.1.1moâ hình hoùa coâng trình, khai baùo caùc tröôøng hôïp taûi troïng à giaûi khung khoâng gian tìm noäi löïc. Sau ñoù ta khai baùo caùc toå hôïp noäi löïc gioù theo 4.12 [3]: Nhaän thaáy raèng taûi troïng gioù theo daïng dao ñoäng thöù nhaát laø nguy hieåm cho coâng trình nhaát neân ta chæ xeùt tính toaùn cho tröôøng hôïp gioù naøy, do vaäy ta toå hôïp noäi löïc gioù theo coâng thöùc sau:. - Caùc toå hôïp noäi löïc caàn ñeå giaûi khung bao goàm: Toå hôïp (COMB) 1: TT + HT1; Toå hôïp (COMB) 2: TT + HT2; Toå hôïp (COMB) 3: TT + GTX; Toå hôïp (COMB) 4: TT + GPY; Toå hôïp (COMB) 5: TT + GPX; Toå hôïp (COMB) 6: TT + GPY; Toå hôïp (COMB) 7: TT + (HT1+HT2); Toå hôïp (COMB) 8: TT + 0.9(HT1+GTX); Toå hôïp (COMB) 9: TT + 0.9(HT1+GTY); Toå hôïp (COMB) 10: TT + 0.9(HT1+GPX); Toå hôïp (COMB) 11: TT + 0.9(HT1+GPY); Toå hôïp (COMB) 12: TT + 0.9(HT2+GTX); Toå hôïp (COMB) 13: TT + 0.9(HT2+GTY); Toå hôïp (COMB) 14: TT + 0.9(HT2+GPX); Toå hôïp (COMB) 15: TT + 0.9(HT2+GPY); Toå hôïp (COMB) 16: TT + 0.9(HT1+HT2+GTX); Toå hôïp (COMB) 17: TT + 0.9(HT1+HT2+GTY); Toå hôïp (COMB) 18: TT + 0.9(HT1+HT2+GPX). Toå hôïp (COMB) 19: TT + 0.9(HT1+HT2+GPY). Sau khi coù keát quaû toå hôïp noäi löïc, choïn ra caùc toå hôïp noäi löïc nguy hieåm ñeå tính toaùn coát theùp cho coät vaø daàm. TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP 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. Tính toaùn coát theùp coät 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. ÔÛ moãi phöông, choïn ra 3 caëp noäi löïc öùng vôùi töøng coät Nmax, Mtö; M+max, Ntö; M-max. Ntö. Duøng caëp Nmax, Mtö (caëp noäi löïc nguy hieåm) ñeå tính toaùn coát theùp, sau ñoù boá trí coát theùp cho tieát dieän vaø kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa tieát dieän vôùi 2 caëp noäi löïc coøn laïi. Baûng 7.2: Noäi löïc coät 2D theo phöông Y TẦNG Mmax (kNm) Ntu (kN) Mmin (kNm) Ntu (kN) Nmax (kN) Mtu (kNm) 11--15 308.5 -2096.1 -279.25 -684.8 -2361.3 294.3 7--10 424.22 -4024.9 -351.54 -1061 -4488.3 403.87 4--6 484.96 -5590 -364.67 -1233.5 -6205.6 465.26 2--3 519.19 -6634.2 -353.43 -1578.7 -7361.9 502.61 1 447.01 -7135.8 -240.61 -1763 -7926.2 443 Baûng 7.3: Noäi löïc coät 2 D theo phöông X TẦNG Mmax (kNm) Ntu (kN) Mmin (kNm) Ntu (kN) Nmax (kN) Mtu (kNm) 11-15 89.24 -266.4 -136.06 -363.8 -2361.3 -18.09 7--10 91.52 -2476.9 -132.57 -1715.8 -4488.3 -24.58 4--6 92.92 -3067.9 -120.14 -2914.8 -6205.6 -27.57 2--3 86.94 -3687.3 -81.74 -4339.5 -7361.9 28.44 1 67.49 -4348.9 -40.65 -4547.3 -7926.2 27.76 Baûng 7.4: Noäi löïc coät 2 A theo phöông Y TẦNG Mmax (kNm) Ntu (kN) Mmin (kNm) Ntu (kN) Nmax (kN) Mtu (kNm) 11--15 262.09 -560.9 -296.55 -2060.4 -2317.8 -279.46 7--10 358.82 -1033.5 -418.49 -3972.4 -4422.1 -395.6 4--6 372.69 -1196.6 -484.4 -5534.3 -6132.5 -462.75 2--3 367.87 -1526.4 -521.28 -6580.4 -7288.7 -503.29 1 257.78 -1706.4 -449.38 -7083.5 -7853.8 -444.52 Baûng 7.5: Noäi löïc coät 2 A theo phöông X TẦNG Mmax (kNm) Ntu (kN) Mmin (kNm) Ntu (kN) Nmax (kN) Mtu (kNm) 11--15 86.91 -253.9 -134.14 -358.2 -2317.8 19.53 7--10 88.88 -2151.9 -130.97 -1689.2 -4422.1 -25.44 4--6 92.77 -1113.6 -118.65 -4982.9 -6132.5 -27.92 2--3 86.64 -3634 -86.85 -3823.2 -7288.7 28.46 1 67.29 -4292.5 -40.12 -4498.6 -7853.8 27.51 Thoûa Leäch taâm nhieàu thoûa Khoâng thoûa Leäch taâm beù Thoûa Thoûa Khoâng thoûa Choïn vaø boá trí theùp Giaû thieát m Tính h Giaû thieát m Tính h Giaû thieát m Tính h Giaû thieát laïi m Khoâng thoûa Khoâng thoûa Giaû thieát laïi m Thoûa Khoâng thoaû Hình 7.3. Löu ñoà tính toaùn coát theùp ñoái xöùng coät chòu neùn leäch taâm Trong sô ñoà treân: e – khoaûng caùch töø ñieåm ñaët löïc doïc leäch taâm ñeán troïng taâm coát theùp chòu keùo. e’ – khoaûng caùch töø ñieåm ñaët löïc doïc leäch taâm ñeán troïng taâm coát theùp chòu neùn. Ñoä leäch taâm tính toaùn: ; eng =2cm Baûng 7.6: Ñaëc tröng vaät lieäu Baûng 7.7: Baûng tính coát theùp coät 2D theo phöông X Baûng 7.8: Baûng tính coát theùp coät 2D theo phöông Y Baûng 7.9: Baûng tính coát theùp coät 2A theo phöôngX Baûng 7.10: Baûng tính coát theùp coät 2A theo phöông Y 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 cho coät truïc D ñöôïc trình baøy töø baûng 6.10 ñeán 6.13 nhö sau: Baûng 7.10: Choïn coát theùp ñoái xöùng theo phöông X cho coät2 – A Baûng 6.11: Choïn coát theùp ñoái xöùng theo phöông Y cho coät 2 – A Baûng 6.12: Choïn coát theùp ñoái xöùng theo phöông X cho coät 2 – D Baûng 6.13: Choïn coát theùp ñoái xöùng theo phöông Y cho coät 2 – D Boá trí coát ñai theo [5] Ñöôøng kính coát ñai khoâng nhoû hôn ¼ laàn ñöôøng kính coát doïc vaø phaûi lôùn hôn hoaëc baèng 8mm, phaûi boá trí lieân tuïc qua nuùt khung vôùi maät ñoä nhö vuøng nuùt khung. 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 coát ñai daøy hôn. Khoaûng caùch ñai trong vuøng naøy khoâng lôùn hôn 6 laàn ñöôøng kính coát theùp doïc vaø cuõng khoâng lôùn hôn 100mm. Taïi caùc vuøng coøn laïi, khoaûng caùch ñai choïn nhoû hôn hoaëc baèng caïnh nhoû (thöôøng laø chieàu roäng) cuûa tieát dieän vaø ñoàng thôøi 6 laàn (ñoái vôùi ñoäng ñaát maïnh) vaø 12 laàn (ñoái vôùi ñoäng ñaát yeáu vaø trung bình) ñöôøng kính coát theùp doïc. à Vaäy boá trí F8 a 100 cho vuøng nuùt khung vaø F8 a 300 cho caùc vuøng coøn laïi. Kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät vôùi 2 caëp noäi löïc coøn laïi. Theo [11], löu ñoà kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät nhö sau: Khoâng thoûa Thoûa Khoâng thoûa Thoûa Thoûa Leäch taâm lôùn Thoûa Khoâng thoûa Khoâng thoûa Leäch taâm beù Keát luaän veà KNCL Hình 6.4: Löu ñoà kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät chòu neùn leäch taâm, boá trí coát theùp ñoái xöùng Keát quaû kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät truïc 3 theo tröôøng hôïp caáu kieän chòu neùn leäch taâm ñöôïc trình baøy töø baûng 6.14 ñeán baûng 6.17. Baûng 6.14: Kieåm tra khaû naêng chòu löïc theo phöông X cho coät 2 - A Baûng 6.15: Kieåm tra khaû naêng chòu löïc theo phöông Y cho coät 2- A Baûng 6.16: Kieåm tra khaû naêng chòu löïc theo phöông X cho coät 2 - D Baûng 6.17: Kieåm tra khaû naêng chòu löïc theo phöông Y cho coät 2 - D Neùn leäch taâm xieân: a. Đại cương: Theo [2], caáu kieän chòu neùn leäch taâm xieân laø caáu kieän löïc neùn N vaø moment uoán theo caû hai phöông Mx, My My laø moment taùc duïng trong maët phaúng chöùa truïc y Mx laø moment taùc duïng trong maët phaúng chöùa truïc x Hình 7.4: Sô ñoà tính toaùn tieát dieän chòu neùn leäch taâm Sô ñoà tính toaùn ñöôïc ñöa veà thaønh löïc neùn N ñaët taïi ñieåm C ( ñieåm ñaët löïc) vôùi caùc ñoä leäch taâm eox = Mx / N, eoy = My / N. Khi coù keå ñeán aûnh höôûng cuûa uoán doïc thì toaï ñoä ñieåm ñaët löïc C seõ ñöôïc xaùc ñònh cuøng vôùi caùc heä soá h töông öùng theo töøng phöông (hxeox vaø hyeoy ). Tuøy theo töông quan giöõa ñoä leäch taâm vaø kích thöôùc caùc caïnh cuûa tieát dieän maø ñieåm C coù theå naèm ôû trong phaïm vi tieát dieän hoaëc naèm ra ngoaøi. Döïa vaøo ñònh nghóa chieàu cao tieát dieän h laø caïnh song song vôùi maët phaúng uoán thì trong tröôøng hôïp neùn leäch taâm xieân, tuyø tröôøng hôïp tính toaùn vôùi eox hoaëc eoy maø laáy caïnh naøy hay caïnh kia laø h, caïnh vuoâng goùc vôùi h laø b. Trong caáu kieän chòu neùn leäch taâm xieân coát theùp doïc thöôøng ñöôïc ñaët theo chu vi hoaëc ñaët taäp trung ôû boán goùc, thoâng thöôøng ñaët coát theùp ñoái xöùng theo caû hai truïc. Hình 7.5: Ñaët coát theùp doïc chòu neùn leäch taâm xieân b. Tính toaùn Coù nhieàu phöông phaùp tính toaùn caáu kieän chòu neùn leäch taâm xieân. Theo “ TCVN 5574 – 1991 “ duøng caùch tính kieåm tra döïa treân caùc phöông phaùp gaàn ñuùng. Ñeå tính toaùn chia ra hai tröôøng hôïp döïa vaøo ñoä lôùn cuûa löïc doïc so vôùi khaû naêng chòu neùn ñuùng taâm cuûa tieát dieän laø Ntd ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Ntd = j ( Rn ´ F + Ra’´ Fat ) trong ñoù: Ntd laø khaû naêng chòu löïc doïc cuûa tieát dieän, j laø heä soá xeùt ñeán uoán doïc cuûa caáu kieän neùn trung taâm, Rn laø cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng (daN/cm2), F laø dieän tích cuûa beâ toâng, Ra’ laø cöôøng ñoä chòu neùn cuûa theùp (daN/cm2), Fat laø dieän tích tieát dieän cuûa toaøn boä coát theùp doïc. Tröôøng hôïp 1 Löïc doïc töông ñoái lôùn khi N ³ 0.1Ntd, ñieàu kieän veà khaû naêng chòu löïc laø: N £ Nut Nut laø khaû naêng chòu neùn leäch taâm xieân, xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Nux, Nuy - laø khaû naêng chòu löïc doïc cuûa tieát dieän chòu neùn leäch taâm öùng vôùi caùc ñoä leäch taâm e0x vaø e0y ñoäc laäp vôùi nhau. Nuo - khả năng chịu lực của tiết diện chịu neùn đúng tâm. Tröôøng hôïp 2 Löïc doïc beù khi N < 0.1Ntd, tính toaùn kieåm tra theo ñieàu kieän veà khaû naêng choáng uoán theo coâng thöùc sau: . Mux, Mu y laø khaû naêng chòu uoán cuûa tieát dieän tính theo phöông x vaø y töông öùng vôùi taùc duïng ñoäc laäp cuûa Mx, My. . m laø soá muõ, laáy m theo coâng thöùc sau: 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 trong ñoù: z – caùnh tay ñoøn noäi löïc, laáy z baèng trò soá lôùn hôn trong 2 trò soá sau: 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. Khoâng thoûa Thoûa Khoâng thoûa Thoûa Thoûa Leäch taâm lôùn Thoûa Khoâng thoûa Khoâng thoûa Leäch taâm beù Hình 7.4: Löu ñoà kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät chòu neùn leäch taâm, boá trí coát theùp ñoái xöùng Baûng 7.19: Kieåm tra coät chòu neùn leäch taâm xieân Baûng 7.20: Kieåm tra coät chòu neùn leäch taâm xieân (tt) Baûng 7.21: Kieåm tra coät chòu neùn leäch taâm xieân Baûng 7.22: Kieåm tra coät chòu neùn leäch taâm xieân (tt) Tính toaùn coát theùp daàm Noäi löïc cuûa daàm ñöôïc laáy töø keát quaû toå hôïp noäi löïc taïi 3 tieát dieän nguy hieåm: tieát dieän giöõa nhòp vaø tieát dieän ôû 2 ñaàu goái. Neáu 2 daàm ôû 2 beân coät coù noäi löïc khaùc nhau thì laáy noäi löïc cuûa goái lôùn nhaát ñeå tính coát theùp cho caû daàm. Ñoái vôùi tieát dieän goái, choïn ñeå tính coát theùp theo tieát dieän chöõ nhaät Choïn a = 6.5 cm Kieåm tra haøm löôïng coát theùp Ñoái vôùi tieát dieän giöõa nhòp, choïn ñeå tính coát theùp theo caáu kieän chòu uoán tieát dieän chöõ T, baøi toaùn coát ñôn, theo löu ñoà sau: Tieát dieän chöõ nhaät bc’ - h Taêng tieát dieän Taêng Maùc BT Choïn vaø boá trí theùp Thoaû Khoâng thoaû Khoâng thoaû Thoaû Hình 7.6: Löu ñoà tính coát theùp daàm theo tieát dieän chöõ T Baûng 7.21: Ñaëc tröng vaät lieäu daàm Keát quaû tính toaùn ñöôïc trình baøy trong caùc baûng sau: Baûng 7.22: Baûng tính coát theùp goái A daàm AB Baûng 7.23: Baûng tính coát theùp goái B daàm AB Baûng 7.24: Baûng tính coát theùp goái C daàm CD Baûng 7.25: Baûng tính coát theùp goái D daàm CD Baûng 7.26: Baûng tính coát theùp nhòp daàm AB vaø CD Baûng 7.27: Baûng tính coát theùp daàm BC Kieåm tra khaû naêng chòu caét cuûa beâ toâng Löïc caét treân daàm ñöôïc choïn töø toå hôïp coù ñeå tính coát ñai cho daàm Ñeå ñaûm baûo beâ toâng khoâng bò phaù hoaïi do öùng suaát neùn chính, caàn phaûi thoaû maõn ñieàu kieän Kieåm tra Kieåm tra Löïc coát ñai phaûi chòu: Choïn coát ñai Khoaûng caùch tính toaùn coát ñai: Khoaûng caùch ñai laáy theo caáu taïo Treân ñoaïn gaàn goái töïa Treân ñoaïn giöõa daàm Khoaûng caùch coát ñai ñöôïc choïn laø U = min(Utt, Uct, Umax). Tính toaùn coát xieân Vôùi khoaûng caùch boá trí coát ñai nhö treân, löïc caét coát ñai gaàn goái töïa phaûi chòu: Kieåm tra khaû naêng chòu caét cuûa beâ toâng vaø coát ñai treân tieát dieän nghieâng nguy hieåm nhaát: Theo [5], trong phaïm vi chieàu daøi 3hd (hd laø chieàu cao tieát dieän beâtoâng cuûa daàm) keå töø meùp coät phaûi ñaët 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, ñoàng thôøi phaûi 0.25hd vaø khoâng lôùn hôn 8 laàn ñöôøng kính coát theùp doïc. Trong moïi tröôøng hôïp khoaûng caùch naøy cuõng khoâng vöôït quaù 150mm. Taïi khu vöïc giöõa daàm (ngoaøi phaïm vi noùi treân), khoaûng caùch giöõa caùc ñai choïn 0.5hd vaø khoâng lôùn hôn 12 laàn ñöôøng kính coát theùp doïc, ñoàng thôøi khoâng vöôït quaù 300mm. Keát quaû tính toaùn ñöôïc trình baøy trong caùc baûng sau: Baûng 7.28: Baûng tính coát ñai Baûng 7.29: Baûng boá trí theùp ñai Tính toaùn coát treo Duøng ñai F8, hai nhaùnh, Rñ =1800 daN/cm2 Ñaët moãi beân meùp daàm phuï 5 ñai, khoaûng caùch ñai 50 mm Trình töï tính toaùn vaùch cöùng khung truïc 2: 1. Moâ hình hoaù sô ñoà vaùch cöùng trong phaàn meàm theo ñuùng moâ hình thöïc teá (ngaøm ôû chaân vaùch). 2. Giaûi xuaát noäi löïc rieâng cho vaùch. 3. Tính toaùn vaø boá trí coát theùp cho vaùch. 4. Kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa vaùch. 7.4.4. Tính vaùch cöùng khung truïc 2 Vaùch cöùng ñöôïc ñaët taïi vò trí trung taâm vaø bieân cuûa coâng trình vaø ñöôïc boá trí nhö sau: Hình 7.7: Sô ñoà boá trí vaùch cöùng trong maët baèng Beân trong vaùch cöùng ñöôïc söû duïng laøm caùc buoàng thang maùy vaø caàu thang boä phuïc vuï cho vieäc giao thoâng theo phöông ñöùng cuûa toaø nhaø. Döïa vaøo maët baèng toaø nhaø, phaàn dieän tích ñoùn gioù theo caû hai phöông khaùc nhau, , troïng taâm cuûa vaùch cöùng vaø troïng taâm cuûa toaø nhaø gaàn nhö truøng nhau. Do ñoù vieäc boá trí loõi cöùng nhö treân laø hoaøn toaøn hôïp lyù. Khi vaùch cöùng ñaët taïi trung taâm toaø nhaø, khoâng chæ chòu moät phaàn phaàn ñaùng keå taûi troïng ngang maø coøn chòu moät löôïng lôùn taûi trong thaúng ñöùng cuûa toaø nhaø. a. Xaùc ñònh sô boä caùc kích thöôùc vaùch cöùng Theo [5], vaùch cöùng neân coù chieàu cao chaïy suoát töø moùng ñeán maùi, ñoàng thôøi ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän ñoä cöùng khoâng ñoåi treân toaøn boä chieàu cao cuûa vaùch. Chieàu daøy vaùch (b) cuûa loõi cöùng b / 150 mm; b / 1/20 chieàu cao taàng. Sô boä choïn beà daøy vaùch cuûa vaùch cöùng laø 300 mm Hình 7.8: Caùc kích thöôùc cuûa vaùch cöùng Sô ñoà laøm vieäc cuûa vaùch cöùng b1. Ñoái vôùi vaùch cöùng ñaëc Khaùc vôùi coät trong khung, vaùch cöùng ñaëc coù theå coi nhö moät daàm console lôùn, chòu moâmen uoán vaø löïc caét lôùn töø taûi troïng ngang (trong ñoà aùn naøy chæ xeùt taûi troïng gioù, khoâng tính toaùn taûi troïng ñoäng ñaát vaø caùc taûi troïng ñaëc bieät khaùc) cuøng vôùi taûi troïng neùn doïc truïc do taûi troïng ñöùng (tónh taûi vaø hoaït taûi ñöùng). Bieán daïng cuûa vaùch cöùng laø bieán daïng uoán cong. Bieán daïng töông ñoái giöõa caùc taàng beân treân vaø beân döôùi nhoû. Momen uoán Taûi troïng gioù Hình 7.9: Söï laøm vieäc cuûa vaùch cöùng ñaëc khi chòu taûi troïng gioù Nhö vaäy vaùch cöùng ñaëc laøm vieäc nhö moät daàm console ngaøm cöùng taïi chaân ñeå chuyeàn taûi troïng xuoáng moùng. b.2. Ñoái vôùi vaùch cöùng coù loã cöûa Caùc vaùch cöùng ôû moãi beân loã cöûa ñöôïc noái laïi vôùi nhau baèng caùc daàm lanh toâ goïi laø vaùch cöùng ñoâi. Tuyø thuoäc vaøo kích thöôùc cuûa caùc loã cöûa vaø ñoä cöùng caùc daàm lanh toâ, maø caùc vaùch cöùng ñoâi coù caùc kieåu bieán daïng nhö sau: Neáu caùc daàm lanh toâ laø raát cöùng thì vaùch cöùng ñoâi seõ laøm vieäc nhö moät caáu kieän, bieán daïng vaø laøm vieäc cuûa vaùch cöùng ñoâi gioáng nhö vaùch cöùng ñôn (hình-c). Neáu caùc daàm lanh toâ laø meàm, chuùng chæ laøm nhieäm vuï noái caùc vaùch cöùng laïi vôùi nhau vaø moãi vaùch cöùng thaønh phaàn bieán daïng nhö vaùch ñôn (hình-a). Neáu caùc daàm lanh toâ coù ñoä cöùng trung bình, bieán daïng vaø laøm vieäc cuûa vaùch cöùng laø trung gian cuûa hai tröôøng hôïp treân (hình-b). a) b) c) Hình 7.10: Söï laøm vieäc cuûa vaùch cöùng coù loã cöûa khi chòu taûi troïng gioù Nhö vaäy vieäc tính toaùn caùc vaùch cöùng coù xeùt ñeán tieát dieän bò giaûm yeáu do loã cöûa seõ ñöa veà baøi toaùn tính toaùn caùc vaùch cöùng thaønh phaàn coù tieát dieän ñaëc. c. Phöông phaùp xaùc ñònh noäi löïc cho vaùch cöùng Noäi löïc trong vaùch cöùng ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch Söû duïng chöông trình ETABS V9.1.4 vôùi moâ hình khung khoâng gian coù heä loõi cöùng, vaø giaûi baøi toaùn theo phöông phaùp phaàn töû höõu haïn. Sau khi giaûi baèng chöông trình, choïn ra caëp noäi löïc nguy hieåm nhaát trong soá caùc toå hôïp cuûa caùc tröôøng hôïp taûi ñeå tính coát theùp cho vaùch. Hình 7.11.: Heä truïc cuûa vaùch cöùng tính khung truïc 2 Xeùt hai toå hôïp nguy hieåm nhaát cho vaùch laø: Toå hôïp (COMB) 18: TT + 0.9(HT1+HT2+GTY); Toå hôïp (COMB) 19: TT + 0.9(HT1+HT2+GPY); Chöông trình xuaát ra caû thaønh phaàn löïc doïc vaø momen taïi ñænh vaø ñaùy vaùch cuûa moãi taàng. Chuù yù: - N>0: caáu kieän chòu keùo; - N<0: caáu kieän chòu neùn; - M>0: caáu kieän chòu momen cuøng chieàu truïc toïa ñoä; - M<0: caáu kieän chòu momen ngöôïc chieàu truïc toïa ñoä. Tính toaùn vaø boá trí coát theùp Xeùt vaùch cöùng chòu taûi troïng Nz, Mx. Bieåu ñoà öùng suaát taïi caùc ñieåm treân maët caét ngang cuûa vaùch cöùng (giaû ñònh vaät lieäu ñaøn hoài vaø tuyeán tính) nhö sau: Chia vaùch cöùng thaønh naêm vuøng, ñaùnh soá töø 1 ñeán 5 nhö hình veõ. Tieát dieän moãi vuøng: (b ´ 0.2h). Hình 7.12: a) Sô ñoà löïc taùc duïng; b) Phaân chia vuøng treân tieát dieän c) ÖÙng suaát do löïc doïc (Nz); d)ÖÙng suaát do momen uoán (Mx). ÖÙng suaát trung bình cuûa moãi vuøng tieát dieän (b´0.2h): ; (> 0 hay < 0); vôùi: + F: dieän tích maët caét ngang; + Mx >0 khi coù chieàu nhö hình veõ; + yi: khoaûng caùch töø troïng taâm tieát dieän ñeán troïng taâm vuøng i; Löïc neùn keùo taïi caùc vuøng (1), (2), (3), (4), (5): Ni = 0.2bhsi ; ( > 0 hay < 0); vôùi i = 145; Tính toaùn vaùch cöùng cho caùc vuøng (1), (2), (3), (4), (5), tính toaùn nhö caáu kieän chòu neùn – keùo ñuùng taâm: + Neáu Ni > 0 : ; + Neáu Ni < 0 : ; Boá trí coát theùp cho vaùch cöùng: + Coát theùp cho vuøng (1) vaø (5): (As) As = max(As1, As2) + Coát theùp cho vuøng (2), (3) vaø (4): (A’s) A’s = 2max(As2, As4) + As3 Toång dieän tích coát theùp treân tieát dieän: (2.As + A's). Hình 7.13: Sô ñoà boá trí coát theùp treân tieát dieän Caùc yeâu caàu veà caáu taïo: + Khoaûng caùch S giöõa caùc thanh theùp trong vaùch cöùng phaûi thoaû: S £ 1,5b S £ 30cm + Haøm löôïng coát theùp trong vaùch cöùng: 0,4% £ £ 4%; vôùi: As laø toång dieän tích coát theùp treân vaùch cöùng. F = bxh (cm2) (cm4) Ghi chuù: N > 0: caáu kieän chòu keùo; N < 0: caáu kieän chòu neùn; M > 0: caáu kieän chòu momen cuøng chieàu truïc toïa ñoä; N > 0: caáu kieän chòu momen ngöôïc chieàu truïc toaï ñoä; Töø caùc giaù trò noäi löïc ñaõ xaùc ñònh ôû treân, ta choïn giaù trò noäi löïc cuûa toå hôïp naøo lôùn hôn ñeå tính toaùn coát theùp cho vaùch cöùng truïc 3. Keát quaû choïn noäi löïc tính toaùn nhö sau: Baûng 7.30: Ñaëc tröng tieát dieän, tính toaùn coát theùp vaùch V1 Baûng 7.31: Tính toaùn coát theùp vaùch V2 Dieän tích coát theùp töø baûng tính treân laø raát nhoû, neân trong ñoà aùn choïn caùc dieän tích theùp nhö treân ñeå thoaû caùc yeâu caàu veà caáu taïo veà vaùch cöùng : Ñoái vôùi vaùch cöùng vaø loõi cöùng caàn ñaët hai lôùp löôùi theùp. Ñöôøng kính coát theùp (keå caû theùp thaúng ñöùng vaø coát theùp naèm ngang) choïn khoâng nhoû hôn 10mm. Hai lôùp löôùi theùp naøy phaûi ñöôïc lieân keát vôùi nhau baèng caùc moùc ñai hình chöõ s vôùi maät ñoä 4 moùc/m2 Khoaûng caùch giöõa caùc coát theùp choïn ³ 200mm neáu b £ 300mm vaø £ 2b/3 neáu b > 300mm. Haøm löôïng coát theùp thaúng ñöùng choïn ³ 0.4%, haøm löôïng coát theùp naèm ngang choïn khoâng ít hôn 1/3 löôïng coát theùp doïc. Do ñoù, vieäc choïn coát theùp nhö treân ñeå ñaûm baûo haøm löôïng coát theùp toái thieåu cho vaùch cöùng. Sau khi tính toaùn vaø boá trí coát theùp cho tieát dieän cuûa vaùch cöùng, tieán haønh kieåm tra laïi khaû naêng chòu löïc cuûa vaùch cöùng theo trình töï nhö sau: Hình 7.14: Sô ñoà boá trí coát theùp treân tieát dieän. Tính: ; ; ; ; ; Töø d suy ra agh theo baûng: Baûng 7.32: Giaù trò agh d 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 agh 0.53 0.52 0.51 0.50 0.49 0.48 0.46 ; ; Neáu : a1 £ 2.d : Kieåm tra theo coâng thöùc (1): ; (1) Neáu : 2d £ a1 £ agh : Kieåm tra theo coâng thöùc (2): ; (2) Neáu : a1 > agh : + Tính : ; ; + Neáu : ; Tính : ; Kieåm tra theo coâng thöùc (3); ; (3) + Neáu : ; Tính : ; ; Kieåm tra theo coâng thöùc (4); ; (4) Trong ñoù: N, M: löïc doïc vaø momen taùc duïng teân vaùch cöùng; fx, fy: coát theùp boá trí treân tieát dieän theo phöông x vaø y; b´h: kích thöôùc tieát dieän; - heä soá uoán doïc cuûa vaùch cöùng. Do neân laáy = 1. Baûng 7.33: Kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa vaùch Boá trí coát theùp cuûa khung truïc 2 ñöôïc theå hieän trong baûn veõ KC 04 - 05 - 06/10 7.5. Kieåm tra keát caáu [5] 7.5.1. Kieåm tra oån ñònh choáng laät Nhaø cao taàng BTCT coù tyû leä chieàu cao treân chieàu roäng nhoû hôn 5 ( H/B = 50,2/ 24,5) neân khoâng caàn phaûi kieåm tra khaû naêng choáng laät döôùi taùc ñoäng cuûa ñoäng ñaát vaø taûi troïng gioù. 7.5.2. Kieåm tra ñoä cöùng Chuyeån vò theo phöông ngang taïi ñænh keát caáu cuûa nhaø cao taàng tính theo phöông phaùp ñaøn hoài phaûi thoaû maõn ñieàu kieän Ñoái vôùi keát caáu khung vaùch: trong ñoù: . f - chuyeån vò theo phöông ngang taïi ñænh coâng trình (m); . H - chieàu cao coâng trình (m). Töø keát quaû ETABS V.91.4 ta coù f = 0.015 (m), H = 63.0m à Do ñoù chuyeån vò theo phöông ngang taïi ñænh coâng trình thoaû maõn. 7.5.3. Kieåm tra ñoä dao ñoäng Theo yeâu caàu söû duïng, gia toác cöïc ñaïi cuûa chuyeån ñoäng taïi ñænh coâng trình döôùi taùc ñoäng cuûa gioùcoù giaù trò naèm trong giôùi haïn cho pheùp: trong ñoù: - giaù trò tính toaùn cuûa gia toác cöïc ñaïi ( mm/s2) - giaù trò cho pheùp cuûa gia toác , 150 ( mm/s2) ymax = w2 umax chu kyø rieâng w = 2pf =2p /T = 2p /1.75 = 3.6 (s-1) umax = 10.2(mm) _chuyeån vò taïi ñænh coâng trình do thaønh phaàn ñoäng taûi troïng gioù gaây ra ymax = 3.62 x 10.2 = 132( mm/s2) thoaû yeâu caàu kieåm tra dao ñoäng Gia toác dao ñoäng lôùn khoâng laøm aûnh höôûng nhieàu ñeán keát caáu coâng trình maø chæ gaây khoù chòu cho ngöôøi trong nhaø. Nhaän xeùt Vaäy caùc kích thöôùc choïn sô boä ban ñaàu vaø haøm löôïng coát theùp nhö treân laø thoaû maõn caùc yeâu caàu veà kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa caû khung truïc 2.L