Khi điều kiện 3.1 được đảm bảo thì đối với cấu kiện là bản không cần tính cốt đai, bản đủ khả năng chịu cắt.. Khi điều kiện 4.1 được đảm bảo thì đối với cấu kiện là bản không cần tính cố
Trang 1MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦN G
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
I CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH
II ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
III TẢI TRỌNG
1 CHIẾU NGHỈ
2 BẢN THANG
IV TÍNH BẢN THANG
1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC
2 TÍNH CỐT THÉP
3 kiểm tra khả năng chịu cắt của bản thang
CHƯƠNG 2: HỒ NƯỚC MÁI I chọn sơ bộ kích thước hồ NƯỚC mái
II vật liệu cho hồ nước
III TÍNH BẢN NẮP
1 Tải trọng tác dụng
2 Xác định nội lực và tính cốt thép
3 GIA CỐ CỐT THÉP CHO LỖ THĂM
4 kiểm tra khả năng chịu cắt của bản
5 Kiểm tra độ võng bản sàn
IV TÍNH TOÁN THÀNH HỒ
1 Tải trọng
2 Xác định nội lực và tính cốt thép
V TÍNH TOÁN ĐÁY HỒ
1 Tải trọng tác dụng lên bản đáy
2 Xác định nội lực và tính cốt thép
3 Kiểm tra độ võng của bản đáy
VI kiểm tra bề rộng khe nứt của bản đáy và bản thành
1 cơ sở lý thuyết
2 xác định nội lực tiêu chuẩn cho các tải trọng
3 kết quả tính toán
VII Tính toán hệ dầm, cột cho hồ nước mái
1 quan điểm tính toán
Trang 2GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
2 xác định tải trọng tác dụng lên hệ khung
3 tổ hợp tải trọng
4 xác định nội lực hệ khung
5 Tính toán cốt thép dầm
6 tính cốt đai
7 Tính toán cốt thép cột
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH I MẶT BẰNG SÀN ĐIỂN HÌNH
II TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
1 GIẢI NỘI LỰC sàn
III Tính thép sàn
IV kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn
V kiểm tra đâm thủng của các tường xây trên sàn
VI KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO PHÉP
CHƯƠNG 4 tính toán KHUNG KHÔNG GIAN I CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỦA CẤU KIỆN
1 KẾT CẤU HỆ sàn
2 sơ bộ chọn kích thước hệ dầm
3 xác định sơ bộ kích thước cột
4 kích thước vách cứng
II SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN
III TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
IV Tải trọng gió
1 Gió tĩnh
V KHAI BÁO CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG
VI CẤU TRÚC TỔ HỢP TẢI TRỌNG
CHƯƠNG 5: thiết kế KHUNG TRỤC 3 I YÊU CẦU CẤU TẠO
II Tính TOÁN VÁCH CỨNG
III KHÁI niệm vách cứng
1 KÍCH THƯỚC VÁCH CỨNG
2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CỦA VÁCH CỨNG
3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO VÁCH CỨNG
4 NỘI LỰC TÍNH VÁCH
5 KẾT QUẢ TÍNH THÉP VÁCH
6 BỐ TRÍ THÉP CHO VÁCH
IV THIẾT KẾ CỘT
1 NHIỆM VỤ
2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN
3 kiểm tra điều kiện ổn định của cột
4 TÍNH TOÁN THÉP CHO CỘT LỆCH TÂM
5 KẾT QUẢ TÍNH THÉP DỌC CỘT KHUNG TRỤC 3
6 Đánh giá và xử lý kết quả tính toán
Trang 3V thiết kế dầm
MÓNG chương 6: tính toán nền móng I LỰA chọn giải pháp nền móng
II các loại tải trọng dùng để tính toán
III các giả thiết tính toán nền móng
a phương án 1 thiết kế móng CỌC KHOAN NHỒI đài đơn A.1: THIẾT KẾ MÓNG của vách (móng m1)
1 Tải trọng truyền xuống móng
2 Xác định hệ trục quán tính chính trung tâm của tiết diện vách trên móng M1
3 Cấu tạo cọc
4 Sơ bộ chọn chiều sâu đáy đài và các kích thước
5 Tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi
6 Tính số lượng cọc và bố trí trong đài
7 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc
8 Kiểm tra theo điều kiện biến dạng
9 Tính toán và cấu tạo đài cọc
10 Kiểm tra cọc chịu tải ngang (theo phụ lục G, TCXD 205 – 1998)
11 Kiểm tra ổn định của đất nền quanh cọc
A.2 THIẾT KẾ MÓNG M2 (móng cho cột)
1 Tải trọng truyền xuống móng
2 Cấu tạo cọc
3 Sơ bộ chọn chiều sâu đáy đài và các kích thước
4 Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc
5 Tính số lượng cọc và bố trí trong đài
6 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc
7 Kiểm tra theo điều kiện biến dạng
8 Tính toán và cấu tạo đài cọc
9 Kiểm tra cọc chịu tải ngang (theo phụ lục G, TCXD 205 – 1998)
10 Kiểm tra ổn định của đất nền quanh cọc
B phương 2 CỌC ÉP đài BÈ I quan điểm thiết kế
II Các tải trọng truyền xuống móng
III CẤU TẠO CỌC
IV TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
V TÍNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ TRONG ĐÀI
VI KIỂM TRA LỰC TÁC DỤNG LÊN CỌC
VII KIỂM TRA THEO ĐIỀU KIỆN BIẾN DẠNG
VIII Tính toán và cấu tạo đài cọc
IX kiểm tra điều kiện cẩu lắp cho cọc:
CHƯƠNG 8: SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG
Trang 4GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
Tính một cầu thang bộ gồm:
o Tính bản thang
o Tính bản chiếu tới
o Tính dầm dầm thang (nếu có)
I CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH
- Cầu thang tầng điển hình của công trình này là loại cầu thang 3 vế dạng bản, chiều cao tầng điển hình là 3.4m
- Vế đi lên có 7 bậc
- Vế giữa có 8 bậc
- Vế tới có 7 bậc
- Tổng cộng cầu thang có 22 bậc Chiều cao mỗi bậc: h 154.45mm
22
3400
rộng bậc: b=300mm, bậc được xây bằng gạch đặc
- Chọn bề dày bản thang là hb =100mm để thiết kế
Hình 2.1: Mặt bằng cầu thang bộ tầng điển hình
II ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
Bêtông có cấp độ bền chịu nén là B25 với các chỉ tiêu như sau:
Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 14.5 Mpa
Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1.05 Mpa
Cốt thép trơn < 10 dùng loại AI với các chỉ tiêu:
Trang 5 Cường độ chịu nén tính toán: RSC = 225 Mpa
Cường độ chịu kéo tính toán: RS = 225 Mpa
Cường độ tính cốt thép ngang: RSW = 175 Mpa
Cốt thép 10 dùng loại AII với các chỉ tiêu:
Cường độ chịu nén tính toán: RSC = 280 Mpa
Cường độ chịu kéo tính toán: RS = 280 Mpa
Cường độ tính cốt thép ngang: RSW = 225 Mpa
III TẢI TRỌNG
1 CHIẾU NGHỈ
- Tĩnh tải
Bảng 2.1: Tĩnh tải bản chiếu nghỉ
STT Các lớp cấu tạo (kN/m3) (m) S
TC (kN/m2)
Hệ số độ tin cậy n
STT (kN/m2)
Bảng 2.2: Tĩnh tải bản thang
STT Các lớp cấu tạo
(KN/m3) tdi (m)
STC (kN/m2)
Hệ số độ tin cậy n
STT (kN/m2)
Trang 6GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Theo phương đứng là:
gtt = 5.47/cos27o = 6.14 (kN/m2)
- Hoạt tải: ptt = 1.2 3 = 3.6 (kN/m2)
=> Tổng tải trọng tác dụng : g = 6.14 + 3.60 = 9.74 (kN/m2)
=> Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản thang: q2=9.74(kN/m)
IV.TÍNH BẢN THANG
1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC
Sơ đồ tính toán: Các bản thang được tính toán như bản sàn Xét các ô bản S1 và S3, có
sơ đồ làm việc và tải trọng tác dụng là như nhau Đồng thời sự sai lệch kích thước của hai ô bản này là không đáng kể Do vậy, ở đây ta xác định nội lực và tính thép cho ô bản có kích thước lớn hơn rồi lấy kết quả đó bố trí thép cho ô bản có kích thước nhỏ hơn Xét các
ô bản S2 và S3 là những bản kê 4 cạnh Sơ đồ tính toán nội lực các ô bản S2, S3 được xác định như sau:
S3 S2
9.07 kN/m2 S3
7.35 kN/m2 S2
Hình 2.2: Sơ đồ tính cầu thang bộ
a) xác định các ô bản, b) sơ đồ tính ô bản S2, c) Sơ đồ tính ô bản S3
Bảng 2.3: Bảng giá trị nội lực các ô sàn
(kN.m)
MII (kN.m)
M1 (kN.m)
M2 (kN.m)
Trang 72 TÍNH CỐT THÉP
- Số liệu tính toán:
o Bêtông B25: Rb = 14500 kN/m2
o Nhóm thép AI: < 10 Rs = 225000 kN/m2
o Nhóm thép AII: 10 Rs = 280000 kN/m2
o Chiều dày bản: hb = 10 cm
o Chọn a = 2.5cm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến lớp da ngoài bê tông
o Chiều cao làm việc: ho = 10 – 2.5 =7.5cm
- Tính toán dải như một dầm đặt cốt đơn:
M A
S S
;
S O
A bh
- Việc tính toán cụ thể và chọn thép được thực hiện qua bảng sau:
Section 1.02 Bảng 3.4: Bảng giá trị cốt thép cho các ô sàn
Cấu
t S A
c S
A
)(mm2 %
3 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA BẢN THANG
Để kiểm tra khả năng chịu cắt của bản thang, cần thiết phải xác định các giá trị lực cắt của bản Để xác định lực cắt bản có thể dùng phần mềm Saef v.8.06 với tổ hợp tính toán bao gồm tĩnh tải và hoạt tải cùng tác dụng Như đã xác định, tất cả các bản thang đều có chiều dày như nhau, ô sàn S3 có tải trọng tác dụng và kích thước ô bản lớn nhất Do vậy, nếu kiểm tra cắt cho ô bản này đảm bảo thì nghĩa là các ô bản khác cũng thoả mãn điều kiện chống cắt
Kiểm tra cắt cho ô bản S3 với tổng tải trọng phân bố lên bản là:
Trang 8GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
qtt = gtt + ptt = 6.14 + 3.6 = 9.74 (kN/m2)
Hình 2.3: Biểu đồ giá trị lực cắt lớn nhất
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông
0 3
3
b
đối với bêtông nặng
5.0
3
b
đối với bêtông hạt nhỏ
5.0')'(75.0
f
hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, Với b f'b3h f' và cốt đai cần được neo vào cánh f 0, vì đang kiểm tra cắt cho cấu kiện bản
n
hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc được xác định theo:
- khi chịu nén dọc trục: 0.1 0.5
0
bh R N
bt b n
- khi chịu kéo dọc trục:
02
.0
bh R
N bt b n
Nhưng giá trị tuyệt đối không lớn hơn 0.8
- lấy n0, bỏ ảnh hưởng của lực dọc trục
Giá trị (1f n) trong mọi trường hợp không lớn hơn 1.5
Q: lực cắt tính toán tại điểm đầu khe nứt nghiêng,
h0: chiều cao có ích của tiết diện thẳng góc tại điểm đầu vết nứt nghiêng,
b: bề rộng của dầm có tiết diện chữ nhật, đối với tiết diện dầm chữ T, thì b là bề rộng của sườn
Trang 9Khi điều kiện (3.1) được đảm bảo thì đối với cấu kiện là bản không cần tính cốt đai, bản đủ khả năng chịu cắt Khi (3.1) không thoả cần phải tính toán cốt đai cho tiết diện hoặc phải tăng chiều dày bản thang hoặc tăng cấp độ bền cho bêtông
Ta có bảng giá trị tính toán sau:
Bảng 2.5: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông
NHƯ VẬY CHIỀU DÀY CÁC BẢN THANG ĐÃ CHỌN ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG CHỊU
CẮT.
CHƯƠNG 2: HỒ NƯỚC MÁI
I CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI
- Chung cư An Phú Giang gồm 10 tầng Trong đó, có 1 tầng hầm dùng làm bãi đậu
xe, phòng kỹ thuật; 1 tầng trệt dùng làm khu thương mại, vui chơi giải trí; 10 tầng còn lại dùng làm căn hộ Mỗi tầng có 8 căn hộ, như vậy có tổng cộng 80 căn hộ Mỗi căn hộ trung bình có 4 nhân khẩu, toàn bộ công trình có tổng cộng 80x4 = 320 người Trung bình mỗi ngày, một người sử dụng hết 200 lít nước, thêm 20% lượng nước dự phòng công tác phòng cháy, chữa cháy Vậy một ngày chung cư sử dụng hết một lượng nước:
II.VẬT LIỆU CHO HỒ NƯỚC
Bêtông có cấp độ bền chịu nén là B25 với các chỉ tiêu như sau:
Trang 10GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 14.5 Mpa
Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1.05 Mpa
Cốt thép trơn < 10 dùng loại AI với các chỉ tiêu:
Cường độ chịu nén tính toán: RSC = 225 Mpa
Cường độ chịu kéo tính toán : RS = 225 Mpa
Cường độ tính cốt thép ngang: RSW = 175 Mpa
Cốt thép bản 10 dùng loại AII với các chỉ tiêu:
Cường độ chịu nén tính toán: RSC = 280 Mpa
Cường độ chịu kéo tính toán: RS = 280 Mpa
Cường độ tính cốt thép ngang: RSW = 225 Mpa
Cốt thép dầm, cột 10 dùng loại AIII với các chỉ tiêu:
Cường độ chịu nén tính toán: RSC = 365 Mpa
Cường độ chịu kéo tính toán: RS = 365 Mpa
Cường độ tính cốt thép ngang: RSW = 285 Mpa
III.TÍNH BẢN NẮP
Hồ nước mái được thi công toàn khối
Mặt bằng bản nắp
800
1 1
2
2
Hình 3.1: Mặt bằng bản nắp hồ nước
1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
Tĩnh tải:
SECTION 1.03 Bảng 3.1: Tĩnh tải phân bố trên bản nắp
STT Cấu tạo sàn
(m)
(KN/m3)
gstc (KN/m2 ) n
gstt (KN/m2 )
Trang 11p g
Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên nắp bể:
)/(13.375.038
p g
2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH CỐT THÉP
Tính toán:
Chọn a = 20mm, suy ra h0 = 70 – 20 = 50mm
Ta có tỉ số giữa hai cạnh: L2/L1 =4.55/23.5= 1.93 < 2 bản nắp làm việc 2 phương
Ta có hd/hb = 300/80 = 3.75 > 3 tính toán nắp bể theo dạng bản kê có 4 cạnh ngàm
Hình 3.4: sơ đồ xác định nội lực ô bản
Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn: P = qttL1L2 = 3.656*2.35*4.55 = 39.1kN/m
Tra bảng ta được:
SECTION 1.04 Bảng 3.2: Giá trị nội lực bản nắp
M A
S S
S O
A
=bh
Trang 12GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Ta có bảng tính cốt thép như sau:
SECTION 1.05 Bảng 3.3: Xác định cốt thép cho bản nắp
3 GIA CỐ CỐT THÉP CHO LỖ THĂM
Nguyên tắc: Diện tích cốt thép được gia cố cho lỗ thăm được bố trí phải lớn hơn hoặc bằng với diện tích cốt thép chịu lực bị mất đi tại vị trí gối theo 2 phương
Lỗ thăm có kích thước 0.8x0.8(m²) nhằm đảm bảo cho một người có thể vào được trong hồ để làm vệ sinh hay sửa chữa, vậy diện tích thép được gia cố theo 2 phương lần lượt là:
Theo phương cạng ngắn L1 có:
2 '
1
8.0189
mm
Gia cố 210 có A’S1 chọn = 157 mm²
Theo phương cạng dài L2 có:
2 '
1
8.0189
mm
Gia cố 210 có A’S2 chọn = 157 mm²
4 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA BẢN
Dùng phần mềm Safe v8.06 để xác định giá trị lực cắt các ô bản với tải trọng tác dụng là tổng tĩnh tải và hoạt tải, có giá trị tính toán như sau:
)/(656.3975.0681
p g
n tt s tt
Trang 13Section 1.06 Hình 3.5: Biểu đồ giá trị lực cắt lớn nhất
Bản sàn đảm bảo khả năng chịu cắt khi điều kiện sau được đảm bảo:
0 3
3
b
đối với bêtông nặng
5.0
3
b
đối với bêtông hạt nhỏ
5.0')'(75.0
f
hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, Với b f'b3h f' và cốt đai cần được neo vào cánh f 0, vì đang kiểm tra cắt cho cấu kiện bản
n
hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc được xác định theo:
- khi chịu nén dọc trục: 0.1 0.5
0
bh R
N bt b n
bh R
N
bt b n
Nhưng giá trị tuyệt đối không lớn hơn 0.8
- lấy n0, bỏ ảnh hưởng của lực dọc trục
Giá trị (1f n) trong mọi trường hợp không lớn hơn 1.5
Q: lực cắt tính toán tại điểm đầu khe nứt nghiêng,
h0: chiều cao có ích của tiết diện thẳng góc tại điểm đầu vết nứt nghiêng,
Trang 14GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
b: bề rộng của dầm có tiết diện chữ nhật, đối với tiết diện dầm chữ T, thì b là bề rộng của sườn
Khi điều kiện (4.1) được đảm bảo thì đối với cấu kiện là bản không cần tính cốt đai, bản đủ khả năng chịu cắt Khi (4.1) không thoả cần phải tính toán cốt đai cho tiết diện hoặc phải tăng chiều dày bản thang hoặc tăng cấp độ bền cho bêtông
Ta có bảng giá trị tính toán sau:
Section 1.07 Bảng 3.4: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông
Như vậy chiều dày các bản nắp đã chọn đảm bảo khả năng chịu cắt
5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG BẢN SÀN
Độ võng của bản ngàm 4 cạnh được xác định như sau: k
*35.2
*13.3
E h
D =12(1- )
Trong đó:
Eb=3.0*107KN/m2 h= 7cm=0.07m: độ dày của bản sàn
2.0
: hệ số Poat-xông
)2.01(
*12
07.0
*10
*
2
3 7
m kN
00037.0
*23.893
55.4
*47.33
1]
0.29(mm)[]11.75(mm): sàn thoả mãn về điều kiện độ võng cho phép
IV.TÍNH TOÁN THÀNH HỒ
1 TẢI TRỌNG
Tải trọng ngang của nước:
Xét trường hợp nguy hiểm nhất khi mực nước trong hồ đạt cao nhất, biểu đồ áp lực nước có dạng tam giác tăng dần theo độ sâu
Trang 15Tại đáy hồ: pn = n Hn = 1.1*10*2.2 = 24.2 kN/m2
Với:
n = 1.1: hệ số vượt tải
n = 10 (kN/m3): trọng lượng riêng của nước
H: chiều cao cột nước trong bể
Tải trọng gió tác động:
TPHCM thuộc vùng áp lực gió II-A, lấy giá trị áp lực gió W0 =0.83kN/m2 (Dạng địa hình C)
Đáy bể có cao trình +45.55m, nắp bể có cao trình +49.05m, coi như áp lực gió không đổi suốt chiều cao thành bể: ứng với z = +49.05m, suy ra k = 1.024
Phía gió đẩy: pđ = 1.2 x 0.83 x 1.024 x 0.8 = 0.82 kN/m2
Phía gió hút: ph = 1.2 x 0.83 x 1.024 x 0.6 = 0.62 kN/m2
Tải trọng bản thân các lớp cấu tạo thành bản
Để đơn giản trong tính toán, bỏ qua trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo thành bản Xem bản như cấu kiện chịu uốn chỉ chịu tác dụng của các lực theo phương ngang gồm áp lực ngang của nước và áp lực gió
2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH CỐT THÉP
a Nội lực
Xem thành bể là cấu kiện chịu uốn có:
Cạnh dưới ngàm vào bản đáy
Cạnh bên được ngàm vào trong cột hay các thành vuông góc
Cạnh trên tựa đơn do có hệ dầm nắp bao theo chu vi
Tuỳ thuộc vào tỷ số L2/L1, mà xét bản làm việc theo 1 phương hay 2 phương:
Nếu L2/L1 2 bản làm việc 2 phương
Nếu L2/L1 > 2 bản làm việc 1 phương
Xét các ô thành bản: T1 có L2/L1 = 4.55/2.5 = 1.82 < 2,
Tải trọng do nước phân bố hình tam giác: pn = 24.2 kN/m2
Tải trọng gió: ph = 1.2*0.83*1.024*0.6=0.62 kN/m2 Xem như phân bố đều trên thành bể
Trang 16GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Dùng các bảng tra lập sẵn để xác định nội lực và chuyển vị của thành bản với riêng từng dạng tải trọng (phân bố đều và tải tam giác), áp dụng nguyên lý cộng tác dụng để xác định nội lực và chuyển vị tổng của các ô thành bản
SECTION 1.08 Bảng 3.5: Giá trị nội lực bản thành
M A
S S
;
S O
A bh
Ta có bảng tính toán giá trị tính toán như sau:
Section 1.09 Bảng 3.6: Xác định cốt thép cho bản thành
t S
(mm2)
Chọn thép
c S A
)(mm2 %
c kiểm tra khả năng chịu cắt của bản thành
Dùng phần mềm Safe v8.06 để xác định giá trị lực cắt các ô bản với tải trọng tác dụng là tổng áp lực thuỷ tĩnh của cột nước và hoạt tải gió hút
Áp lực thuỷ tĩnh của cột nước và hoạt tải gió hút là những tải phân bố hình thang hoặc tam giác (không phải là tải phân bố đều), do vậy sẽ gây ra giá trị lực cắt sẽ lớn ở phía có tải lớn hơn Nếu dùng phần mềm Safe để xác định giá trị lực cắt của bản thành, thì trong Safe không cho phép nhập tải phân bố dạng hình thang hoặc tam giác Do vậy, bắt
Trang 17buột ta phải quy đổi về tải phân bố đều để nhập vào mô hình tính toán Việc quy đổi này sẽ làm giảm giá trị lực cắt nguy hiểm nhất Do vậy, để thiên về an toàn ta có thể gia tăng tải trọng quy đổi bằng cách nhân tải trọng quy đổi với một hệ số n (n > 1), ở đây lấy n = 1.2 Vậy tải trọng phân bố nhập vào mô hình có giá trị
)/(14.1562.0.02
2.242.12
2
Section 1.10 Hình 3.6: Biểu đồ giá trị lực cắt lớn nhất
Bản sàn đảm bảo khả năng chịu cắt khi điều kiện sau được đảm bảo:
0 3
3
b
đối với bêtông nặng
5.0
3
b
đối với bêtông hạt nhỏ
5.0')'(75.0
f
hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, Với b f'b3h f' và cốt đai cần được neo vào cánh f 0, vì đang kiểm tra cắt cho cấu kiện bản
n
hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc được xác định theo:
- khi chịu nén dọc trục: 0.1 0.5
0
bh R
N
bt b n
- khi chịu kéo dọc trục:
02
.0
bh R
N bt b n
Nhưng giá trị tuyệt đối không lớn hơn 0.8
- lấy n0, bỏ ảnh hưởng của lực dọc trục
Giá trị (1f n) trong mọi trường hợp không lớn hơn 1.5
Q: lực cắt tính toán tại điểm đầu khe nứt nghiêng,
Trang 18GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
h0: chiều cao có ích của tiết diện thẳng góc tại điểm đầu vết nứt nghiêng,
b: bề rộng của dầm có tiết diện chữ nhật, đối với tiết diện dầm chữ T, thì b là bề rộng của sườn
Khi điều kiện (4.1) được đảm bảo thì đối với cấu kiện là bản không cần tính cốt đai, bản đủ khả năng chịu cắt Khi (4.1) không thoả cần phải tính toán cốt đai cho tiết diện hoặc phải tăng chiều dày bản thang hoặc tăng cấp độ bền cho bêtông
Ta có bảng giá trị tính toán sau:
Section 1.11 Bảng 3.7: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông
Như vậy chiều dày các bản thành đã chọn đảm bảo khả năng chịu cắt
V.TÍNH TOÁN ĐÁY HỒ
Mặt bằng đáy hồ
Hình 3.7: Mặt bằng bản đáy
1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN ĐÁY
a Tĩnh tải:
Section 1.12 Bảng3.8: Tĩnh tải phân bố đều trên bản đáy
STT Cấu tạo sàn (m) (KN/m3)
tc (KN/m2 ) n
stt (KN/m2 )
2 Lớp vữa tạo dốc 0.02 18 0.36 1.2 0.432
Trang 193 Lớp chống thấm 0.05 20 1 1.2 1.2
Hoạt tải sửa chữa:
Đối với bản đáy không kể vào hoạt tải sửa chữa, vì tải trọng của khối nước có thể bù
vào cho hoạt tải (khi sửa chữa, hồ không chứa nước)
Tổng tải trọng tác dụng lên bản đáy:
)/(58.302.2438
p
n tt s tt
d
)/(66.272266
h
liên kết tựa đơn
Theo phương cạnh dài, ta có: 3.125 3
h
liên kết ngàm
tính toán đáy bể theo dạng bản kê có 2 cạnh ngàm, 2 cạnh tựa đơn
Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn:
)(98.32655.4
*35.2
*58.30
*35.2
*66.27
Tra bảng ta được:
Section 1.13 Bảng 3.9: Giá trị nội lực bản đáy
Trang 20GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
(mm2)
Chọn thép
c S A
)(mm2 %
e Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản đáy
Dùng phần mềm Safe v8.06 để xác định giá trị lực cắt các ô bản với tải trọng tác dụng là tổng tĩnh tải và hoạt tải, có giá trị tính toán như sau:
)/(58.302.2438
p
q d tt tt s tt n
Section 1.14 Hình 3.8: Biểu đồ giá trị lực cắt lớn nhất
Bản sàn đảm bảo khả năng chịu cắt khi điều kiện sau được đảm bảo:
0 3
3
b
đối với bêtông nặng
5.0
3
b
đối với bêtông hạt nhỏ
Trang 21f
hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, Với b f'b3h f' và cốt đai cần được neo vào cánh f 0, vì đang kiểm tra cắt cho cấu kiện bản
n
hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc được xác định theo:
- khi chịu nén dọc trục: 0.1 0.5
0
bh R
N
bt b n
- khi chịu kéo dọc trục:
02
.0
bh R
N bt b n
Nhưng giá trị tuyệt đối không lớn hơn 0.8
- lấy n0, bỏ ảnh hưởng của lực dọc trục
Giá trị (1f n) trong mọi trường hợp không lớn hơn 1.5
Q: lực cắt tính toán tại điểm đầu khe nứt nghiêng,
h0: chiều cao có ích của tiết diện thẳng góc tại điểm đầu vết nứt nghiêng,
b: bề rộng của dầm có tiết diện chữ nhật, đối với tiết diện dầm chữ T, thì b là bề rộng của sườn
Khi điều kiện (4.1) được đảm bảo thì đối với cấu kiện là bản không cần tính cốt đai, bản đủ khả năng chịu cắt Khi (4.1) không thoả cần phải tính toán cốt đai cho tiết diện hoặc phải tăng chiều dày bản thang hoặc tăng cấp độ bền cho bêtông
Ta có bảng giá trị tính toán sau:
Section 1.15 Bảng 3.11: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông
Như vậy chiều dày các bản đáy đã chọn đảm bảo khả năng chịu cắt
3 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CỦA BẢN ĐÁY
Độ võng của bản ngàm 4 cạnh được xác định như sau: k
295 kN P
Độ cứng tru:ï
3 b 2
E h
D =12(1- )
Trong đó:
Eb = 3.0*107KN/m2
h = 16cm = 0.16m: độ dày của bản sàn
2.0
: hệ số Poat-xông
Trang 22GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
)2.01(
*12
16.0
*10
*
2
3 7
m kN
00134.0
*667.10666
35.2
*76.295
0.21(mm)[]11.755(mm): sàn thoả mãn về điều kiện độ võng cho phép
VI KIỂM TRA BỀ RỘNG KHE NỨT CỦA BẢN ĐÁY VÀ BẢN THÀNH
Theo quy định về cấp chống nứt và bề rộng khe nứt giới hạn thì bể nước mái sẽ có cấp chống nứt là cấp 3 và bề rộng khe nứt giới hạn là [a cr1 ]=0.3mm và [a cr2 ]=0.2mm
Thành và đáy bể được tính theo cấu kiện chịu uốn Vết nứt được tính theo sự hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện
1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Theo TCVN 356:2005 mục 7.12, bề rộng khe nứt được xác định theo công thức:
3
)
.1005,3.(
20
E a
a
s l
cr (4.2)
Trong đó:
- : hệ số, đối với:
Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm: =1, Cấu kiện chịu kéo: = 1.2
- l 1: hệ số lấy khi có tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn Còn đối với tải trọng tác dụng dài hạn thì lấy l 1.615 đối với bêtông nặng trong điều kiện độ ẩm tự nhiên
- : hệ số được lấy như sau:
Với cốt thép thanh có gờ: 1.0, Với thép thanh tròn trơn: 1.3, Với cốt thép sợi có gờ hoặc cáp: 1.2, Với cốt cáp trơn: 1.4
- d: đường kính cốt thép,
- : hàm lượng cốt thép,
- s: ứng suất của thanh cốt thép ngoài cùng được tính theo công thức:
Z A
M s s
Trang 23Z: khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép đến điểm đặt hợp lực trong vùng chịu nén của tiết diện bêtông phía trên vết nứt được xác
2
.1
2 0
Z (4.3)
'
f
h = 2a’: đối với cấu kiện chữ nhật
Chiều cao vùng nén tương đối của bêtông được tính như sau:
55
.11
5.1
10
).(
511
x
tot s f
Trong đó:
: hệ số lấy như sau:
Đối với bêtông nặng và bêtông nhẹ: 1.8
Đối với bêtông hạt nhỏ: 1.6
Đối với bêtông rỗng và bêtông tổ ong: 1.4
ser b R h b
M
2
0
1
h
h f f
A s
tot s
e. : độ lệch tâm của lực dọc N đối với trọng tâm diện tích cốt thép chịu kéo (do tính theo cấu kiện chịu uốn nên e s.tot=0)
0
' '
'.2)
(
h b
A h
2 a
h f '
f
b : phần chiều cao của cánh chịu nén tiết diện chữ I, T b'f 0
: hệ số đặc trưng trạng thái đàn hồi dẻo của vùng bêtông chịu nén, phụ thuộc vào độ ẩm môi trường và tính chất dài hạn của tải trọng
=0.45: đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn,
=0.15: đối với tải trọng tác dụng dài hạn trong môi trường có độ ẩm 40 ÷ 75%
Đối với cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp 3 cần tính 2 giá trị Bề rộng acr do tác dụng dài hạn của tải trọng (thường xuyên + tạm thời dài hạn) với l 1, bề rộng a cr(1) ngắn hạn
Trang 24GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
được xác định bằng tổng của acr dài hạn và số gia bề rộng vết nứt a crdo tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn với hệ số l 1
cr cr
cr a a
a (1) Giá trị a cr được tính theo công thức (4.2) với sdo tải trọng tạm thời ngắn hạn gây
ra
Đối với cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp 3, thì điều kiện kiểm tra phải thoả:
][ 1
) 1
a và a cr [a cr2]
2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TIÊU CHUẨN CHO CÁC TẢI TRỌNG
SECTION 1.16 Bảng 3.12: Nội lực tiêu chuẩn bản thành
3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Đối với bản thành, ta đã bỏ qua phần trọng lượng bản thân (tĩnh tải) Do vậy, chỉ xác định được một giá trị khe nứt a cr là số gia bề rộng vết nứt do tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn với hệ số l 1
Đối với bản đáy ta cần phải xác định cả 2 giá trị: a crdo tĩnh tải gây ra với hệ số 1
l
và a cr là số gia bề rộng vết nứt do tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn với hệ số l 1
Kết quả tính toán được thể hiện bằng bảng sau:
SECTION 1.18 Bảng 3.14: Mặt bằng hồ nước mái điển hình
các đặc
trưng
bản đáy bản thành T1 bản thành T2
p cạnh ngắn p.cạnh ngắn p.cạnh dài p.cạnh ngắn p.cạnh dài tĩnh tải hoạt tải hoạt tải hoạt tải hoạt tải hoạt tải
Trang 25nhịp gối nhịp gối nhịp gối nhịp gối nhịp gối nhịp gối
kết luận thoả thoả thoả thoả thoả thoả thoả thoả thoả thoả thoả thoả
Như vậy thiết kế các ô bản: nắp, thành và đáy của hồ nước mái như trên trên là hợp lý Đảm bảo về khả năng chịu lực cũng như về các yêu cầu sử dụng bình thường công trình
Trang 26GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
VII TÍNH TOÁN HỆ DẦM, CỘT CHO HỒ NƯỚC MÁI
1 QUAN ĐIỂM TÍNH TOÁN
Xem hệ khung hồ nước mái là một hệ kết cấu làm việc không gian Việc xác định nội lực của hệ được thực hiện trên chương trình tính toán nội lực ETABS 9.04 với mô hình không gian bỏ qua ảnh hưởng của các bản sàn
Kích thước tiết diện của các cấu kiện đã chọn ở phần trên, riêng các cột chọn kích thước là 300mmx300mm
Vật liệu cho hệ kết cấu và tải trọng tác dụng lên hồ đã được xác định ở phần trên Liên kết các chân cột là khớp
2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN HỆ KHUNG
Dầm bản nắp (TT):
Hình 3.9: Mặt bằng hệ dầm bản nắp và bản đáy
Xem hoạt tải bản và tĩnh tải cộng chung lại: q = 2.681 + 0.975 = 3.656 (kN/m2) Tải trên dầm D1 (tải tam giác): q1 = 3.656*1.175 = 4.3 (kN/m)
Tải trên dầm D2 (tải hình thang): q2 = 2*3.656*1.175 = 8.6 (kN/m)
Tải trên dầm D3 (tải hình thang): q3 = 3.656*1.175 = 4.3 (kN/m)
Dầm bản đáy:
Tĩnh tải (TT):
Tải trên dầm D1 (tam giác): q1 = 6.38*1.175 = 7.5 (kN/m)
Tải trên dầm D2 (tải hình thang): q2 = 2*6.38*1.175 = 15 (kN/m)
Tải trên dầm D3 (tải hình thang): q3 = 6.38*1.175 = 7.5 (kN/m)
Tải bản thành truyền xuống: q4 = 4.85*2.04 = 9.89 (kN/m)
Tải nước (HTN):
Tải trên dầm D1 (tam giác): q1 = 24.2*1.175 = 28.44 (kN/m)
Tải trên dầm D2 (tải hình thang): q2 = 2*24.2*1.175 = 56.88 (kN/m)
Tải trên dầm D3 (tải hình thang): q3 = 24.2*1.175 = 28.44 (kN/m)
Tải gió tác dụng lên hệ khung theo các phương (gió tĩnh):
Trang 27 Phương theo dầm D3 (GIÓ X):
Cột giữa: + gió đẩy: qđ = 1.2*0.83*1.024*0.8*2.35=1.92 (kN/m)
+ gió hút: qh = 1.2*0.83*1.024*0.6*2.35=1.44 (kN/m)
Cột biên: + gió đẩy: qđ = 1.2*0.83*1.024*0.8*1.175=0.96 (kN/m)
+ gió hút: qh = 1.2*0.83*1.024*0.6*1.175=0.72 (kN/m)
Phương theo dầm D1(GIÓ Y):
Cột biên: + gió đẩy: qđ = 1.2*0.83*1.024*0.8*2.275=1.86 (kN/m)
+ gió hút: qh = 1.2*0.83*1.024*0.6*1.175=1.39 (kN/m)
3 TỔ HỢP TẢI TRỌNG
SECTION 1.19 Bảng 4.15: Bảng tổ hợp tải trọng cho khung hồ nước
Ghi chú: GIÓ X: gió tĩnh tác dụng theo phương X
GIÓ XX: gió tĩnh tác dụng theo phương (-X)
GIÓ Y: gió tĩnh tác dụng theo phương Y
GIÓ YY: gió tĩnh tác dụng theo phương (-Y)
Trang 28GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
4 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC HỆ KHUNG
Hình 3.10: Mô hình khung hồ nước mái
Trang 29Hình 3.11: Tĩnh tải tác dụng lên hồ (kN-m)
Hình 3.12: Hoạt tải nước (kN-m)
Hình 4.13: Biểu đồ mômen bao (kN.m)
Trang 30GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Hình 3.14: Biểu đồ bao mômen (kN.m)
Hình 3.15: Biểu đồ bao mômen (kN.m)
Trang 31Hình 3.16: Biểu đồ bao lực cắt (kN)
Hình 3.17: Biểu đồ bao lực cắt (kN)
Trang 32GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Hình3.18: Biểu đồ bao lực cắt (kN)
5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM
Bêtông dầm: B25,
Cốt thép dọc chịu lực: AIII,
Cốt đai dầm: AI
SECTION 1.20 Bảng 4.16: Bảng giá trị nội lực dầm
Chọn a = 40mm Tính cốt đơn cho cấu kiện chịu uốn:
Trang 332 0
h b R
M A
s S
Xác định hàm lượng cốt thép tính được:
0
.100
%
h b
+ Nếu t max chứng tỏ tiết diện quá nhỏ so với nội lực tính toán M, lúc này có thể tăng kích thước tiết diện hoặc có thể tính toán cấu kiện theo trường hợp đặt cốt thép kép + Khi có sự thay đổi kích thước tiết diện quá lớn, cần thiết phải xác định lại nội lực tính toán cho dầm
Sau khi đã chọn và bố trí cốt thép cho dầm cần xác định lại khoảng cách a và h0 khi
h0 theo cấu tạo thực tế lớn hơn giá trị h0 đã dùng trong tính toán là đảm bảo an toàn Nếu
h0 thực tế nhỏ hơn h0 đã dùng trong tính toán thì cần tính lại theo giá trị h0 thực tế
Trong đề tài này, chỉ tính cốt thép cho dầm B2 và B4 rồi lấy kết quả đó bố trí thép cho các dầm còn lại Có kết quả tính thép như sau:
SECTION 1.21 Bảng 3.17: Xác định cốt thép cho dầm
kiện
tiết diện
b (mm)
h (mm)
M
t S A
(mm2)
Chọn thép
c S A
Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính
Cấu kiện bêtông cốt thép chịu tác dụng của lực cắt cần được tính toán để đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên theo điều kiện:
Trong đó:
Trang 34GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
- 1: hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai, xác định theo:
3.1 51
0
: đối với bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ
02
Ta có bảng giá trị tính toán sau:
SECTION 1.22 Bảng 3.18: Kiểm tra khả năng chịu ứng suất chính
Cấu
b (m)
kiểm tra Nắp
3
b
đối với bêtông nặng
5.0
3
b
đối với bêtông hạt nhỏ
5.0')'(75.0
hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc được xác định theo:
- khi chịu nén dọc trục: 0.1 0.5
0
bh R
N
bt b n
- khi chịu kéo dọc trục:
02
.0
bh R
N bt b n
Nhưng giá trị tuyệt đối không lớn hơn 0.8 Giá trị (1f n) trong mọi trường hợp không lớn hơn 1.5
Q: lực cắt tính toán tại điểm đầu khe nứt nghiêng,
h0: chiều cao có ích của tiết diện thẳng góc tại điểm đầu vết nứt nghiêng,
b: bề rộng của dầm có tiết diện chữ nhật, đối với tiết diện dầm chữ T, thì b là bề rộng của sườn
Khi điều kiện (4.1) được đảm bảo thì không cần tính cốt đai mà chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo Khi (4.1) không thoả cần phải tính toán cốt đai cho tiết diện
Ta có bảng giá trị tính toán sau:
Trang 35SECTION 1.23 Bảng 3.19: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông
Cấu
b (m)
Tính toán cốt đai
Ta có khoảng cách cốt đai ssmax;s ;stt ct
max
)1(
Q
bh R
hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc được xác định theo:
- khi chịu nén dọc trục: 0.1 0.5
0
bh R
N bt b n
bh R
N
bt b n
Nhưng giá trị tuyệt đối không lớn hơn 0.8 Giá trị (1f n) trong mọi trường hợp không lớn hơn 1.5
n: số nhánh cốt đai
Rsw: cường độ tính toán của cốt đai
Asw: diện tích 1 nhánh đai
Hệ số 4=1.5 đối với bêtông nặng, bêtông tổ ong còn với bêtông hạt nhỏ:ï 2=1.2
Khoảng cách cốt đai cấu tạo (gần gối tựa):
3
h>300mm
Dùng đai 6, 2 nhánh n = 2; Asw= 0.566 cm2; Rw = 175000kN/m2
Trang 36GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Bê tông B25 có Rbt =1050KN/m2
Ta có bảng giá trị tính toán như sau:
SECTION 1.24 Bảng 4.20: Tính cốt đai cho dầm
7 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT
SECTION 1.25 Bảng 3.21: Giá trị nội lực cột
(kN)
M (kN.m)
Trang 377.1 Chuẩn bị số liệu:
Từ cấp bêtông và nhóm cốt thép tra các số liệu Eb, Rb (chú ý điều kiện làm việc), Rs,
Rsc, Es Tính toán hoặc tra bảng để tìm giá trị R Giả thiết a, a’, để tính h0, Za Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên ea, tính e1 = M/N và e0 trong đó:
a, a’: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép As và As’ đến mép cạnh b gần nhất
ho = h - a: chiều cao làm việc của tiết diện
Za = h0 – a’: khoảng cách giữa trọng tâm As và As’
h: chiều cao tiết diện, là cạnh nằm trong phương mặt phẳng uốn
b: bề rộng tiết diện, là cạnh vuông góc với mặt phẳng uốn
ea: độ lệch tâm ngẫu nhiên, trong mọi trường hợp lấy ea không nhỏ hơn 1/600 chiều dài cấu kiện và 1/30 chiều cao tiết diện
e0: độ lệch tâm ban đầu, được xác định như sau:
- Với cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh: e0 = max(e1; ea)
- Với cấu kiện của kết cấu tĩnh định: e0 = e1 + ea
Xét ảnh hưởng của uốn dọc Khi 0 8
cần xác định Ncr để tính
.62 0
, trong đó:
0
l : chiều dài tính toán cấu kiện l0l Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến dạng
l: chiều dài thật của cấu kiện là khoảng cách giữa hai liên kết (liên kết có tác dụng ngăn cản chuyển vị ngang của cột)
Eb: môđun đàn hồi của bêtông
: mômen quán tính của tiết diện lấy với trục qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn
s: mômen quán tính của diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu lực lấy với trục đã nêu
, với Es: môđun đàn hồi của thép
S: hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm,
1.01
.0
11.0
p e S
y N
l , (4.5)
y: khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo, với tiết diện chữ nhật y=0.5h
Trang 38GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
Ml, Nl: nội lực do tải trọng tác dụng dài hạn
: hệ số phụ thuộc vào loại bêtông, với bêtông nặng = 1
Trong công thức (4.5) khi mà Ml và M ngược dấu nhau thì Ml được lấy giá trị âm, lúc này nếu tính được l1 thì phải lấy l 1 để tính Ncr
Cần giả thiết cốt thép để tính s , thôngthường giả thiết tỉ số cốt thép t
2 0
2 '
2
)5.0()
'5.0()5.0( h a A h a bh h a A
Tính theo công thức:
cr N
N
1
1
Tính e theo công thức: e e ha
20
7.2 Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1
a Trường hợp 1: khi dùng cốt thép có Rs = Rsc
Giả thiết điều kiện 2a'xR h0 được thoả mãn, ta tính được x và đặt là x1
b R
N x
b
b Trường hợp 2: khi dùng cốt thép có Rs Rsc
Giả tiết điều kiện 2a'xR h0 được thoả mãn, ta có phương trình chứa x:
0)(
2)(
x (4.6)
với
sc s
a sc s
R R
Z R t
Giải phương trình (4.4) lấy nghiệm có nghĩa, đặt x = x1
7.3 Các trường hợp tính toán
Dựa vào x1 đã tìm được để biện luận các trường hợp tính toán
c Trường hợp 1: khi 2a'x1R h0, đúng với giả thiết, lấy x x1, có công thức tính thép
sau:
a sc
b s
Z R
x h bx R Ne A
Trường hợp Rs = Rsc, ta có công thức sau:
a sc s
s
Z R
h x e N A A
d Trường hợp 2: khi xảy ra x 1 2a', giả thiết không đúng Không thể dùng giá trị x x1
để tính thép Khi đó, cốt thép được xác định theo công thức:
a s a a
s s
Z R
Z e N Z R
Ne
e Trường hợp 3: khi xảy ra x1R h0, giả thiết không đúng, có trường hợp nén lệch tâm
bé Phải lập phương trình để tính lại x
Khi cấp độ bền không quá B30 và cốt thép có Rs 365 MPa, ta có phương trình bậc
3 của x như sau:
Trang 39,00 1 2 2 3
2
0 2
0
b
Z h h
b R
Ne
b R
h Z e
N a
b
a R
0
)1(
s
Z R
h
x e N A A
7.4 Xử lí kết quả tính toán
Cốt thép tính được có thể là âm hoặc dương
a Khi có As > 0, kết quả tạm được chấp nhận Lúc này cần tính tỷ số cốt thép
c Khi tính được As < 0 chỉ có thể kết luận là kích thước tiết diện khá lớn so với yêu cầu, theo tính toán thì không cần cốt thép chịu lực, chỉ phải đặt cốt theo yêu cầu tối thiểu
100
min
bh A
A s s Lúc này các kết quả tính toán trung gian đều không còn chính xác
d Khi chọn và bố trí cốt thép cần tuân theo các yêu cầu cấu tạo về đường kính, lớp bảo
vệ, khoảng hở của cốt thép Sau khi bố trí cốt thép cần xác định lại các khoảng cách a, a’, tính lại h0 và Za, so sánh với các giá trị đã dùng để tính toán Nếu thấy sự sai khác là đáng kể và làm giảm khả năng chịu lực của cấu kiện thì cần giả thiết lại a, a’ và tính toán lại cốt thép
7.5 Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau:
Ở đây chỉ tính toán cốt thép cho cột C3 rồi lấy kết quả này bố trí thép cho các cột còn lại Ta có kết quả tính thép ở bảng dưới (tính toán cốt thép cột với tất cả các tổ hợp tải trọng và 2 tiết diện đầu và cuối cột rồi lấy giá trị cốt thép tính được lớn nhất để bố trí cho cột)
SECTION 1.26 Bảng 3.22: Tính cốt thép cho cột
Story phần tiết l l 0 b h M N M l N l gt tt min A S =A S ’
Trang 40GVHD KẾT CẤU: THS.TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO
tử diện (mm) (mm) (mm) (mm) (kN.m) (kN) (kN.m) (kN) (%) (%) (%) (mm 2
) STORY2 C3 0 2500 3125 300 300 -31.26 32.52 -11.09 33.57 0.1 -0.1 0.4 -40.45 STORY2 C3 2.2 2500 3125 300 300 10.006 27.08 10.246 28.13 0.3 0.23 0.4 89.681 STORY2 C3 0 2500 3125 300 300 -26.73 32.16 -11.09 33.57 0.1 -0.1 0.4 -40.003 STORY2 C3 2.2 2500 3125 300 300 8.849 26.72 10.246 28.13 0.2 0.194 0.4 75.572 STORY2 C3 0 2500 3125 300 300 -31.51 33.09 -11.09 33.57 0.1 -0.11 0.4 -41.158 STORY2 C3 2.2 2500 3125 300 300 11.147 27.65 10.246 28.13 0.3 0.265 0.4 103.48 STORY2 C3 0 2500 3125 300 300 -29.24 32.56 -11.09 33.57 0.1 -0.1 0.4 -40.5 STORY2 C3 2.2 2500 3125 300 300 10.03 27.11 10.246 28.13 0.2 0.231 0.4 90.135 STORY2 C3 0 2500 3125 300 300 -29.24 32.56 -11.09 33.57 0.1 -0.1 0.4 -40.5 STORY2 C3 2.2 2500 3125 300 300 10.03 27.11 10.246 28.13 0.1 0.232 0.4 90.359 STORY1 C3 0 1000 1250 300 300 0 235.26 0 105.21 0.1 -0.75 0.1 -292.65 STORY1 C3 0.5 1000 1250 300 300 27.278 234.02 5.68 103.97 0.05 0.06 0.1 23.348 STORY1 C3 0 1000 1250 300 300 0 219.13 0 105.21 0.1 -0.7 0.1 -272.6 STORY1 C3 0.5 1000 1250 300 300 23.057 217.89 5.68 103.97 0.1 -0.02 0.1 -8.1864 STORY1 C3 0 1000 1250 300 300 0 225.38 0 105.21 0.1 -0.72 0.1 -280.37 STORY1 C3 0.5 1000 1250 300 300 27.205 224.14 5.68 103.97 0.08 0.092 0.1 35.875 STORY1 C3 0 1000 1250 300 300 0 222.22 0 105.21 0.1 -0.71 0.1 -276.44 STORY1 C3 0.5 1000 1250 300 300 25.118 220.99 5.68 103.97 0.03 0.035 0.1 13.79 STORY1 C3 0 1000 1250 300 300 0 222.22 0 105.21 0.1 -0.71 0.1 -276.44 STORY1 C3 0.5 1000 1250 300 300 25.118 220.99 5.68 103.97 0.03 0.035 0.1 13.79
Do lượng cốt thép tính được là rất nhỏ ( ' 2
max max A 103.48mm
A s tt s tt ), vì vậy bố trí cốt
thép cho cột theo cấu tạo Chọn 16 ( ' 2
402mm A
A s c s c )để bố trí cho các cột
Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép: 0.975%
275.300
)402402(100
Như vậy, tiết diện và bố trí cốt thép như trên là hợp lý
Ghi chú: chọn a = a’ = 35mm, thép chịu lực AIII có Rs = Rsc = 365MPa để tính thép cho tiết diện
Chiều dài tính toán của cột: l0 l ở đây lấy 1.25
Cốt đai cột không tính toán mà bố trí theo cấu tạo: 6 a200 theo suốt chiều dài cột