Tính toán - thiết kế vách cứng - TÍNH TOÁN

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ KHUNG

3.4. TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 2 VÀ KHUNG TRỤC B

3.4.3. Tính toán - thiết kế vách cứng

 Thông thường, các vách cứng dạng công xôn phải chịu tổ hợp nội lực sau: N, Mx, My, Qx, Qy. Do vách cứng được bố trí trên mặt bằng để chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó (chủ yếu) nên bỏ qua khả năng chịu mô ment ngoài mặt phẳng Mx và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng Qy, chỉ xét tổ hợp nội lực gồm: N, My, Qx

Hình B.3.24. Nội lực trong vách 3.4.3.2. Các giả thiết cơ bản

 Tiết diện vách phẳng trước khi chịu lực thì vẫn phẳng sau khi chịu lực. Dựa trên giả thuyết này, chúng ta có thể tính toán được biến dạng tại một điểm bất kỳ trên tiết diện theo biến dạng lớn nhất của bê tông trong vùng nén và cốt thép trong vùng kéo hoặc vùng nén.

 Giả thiết quan hệ ứng suất và biến dạng của cốt thép, quan hệ này đã được đơn giản hóa để thuận tiện cho việc tính toán.

 Giả thiết về biểu đồ ứng suất bê tông vùng nén và bê tông vùng nén quy đổi.

 Giả thiết về biến dạng cực hạn quy ước của bê tông vùng nén.

Hình B.3.25. Giả thiết ứng suất vùng bê tông chịu nén và vùng bê tông chịu nén quy đổi

Hình B.3.26. Giả thiết về biến dạng và

ứng suất trong thép

3.4.3.3. Thiết lập biểu đồ tương tác

 Nguyên tắc chung: dựa vào biến dạng cực hạn của bê tông vùng nén và vị trí của trục trung hòa được thể hiện qua chiều cao vùng nén x, ta có thể xác định được trạng thái ứng suất trong bê tông và cốt thép trong vách, các ứng xuất này tổng hợp lại thành 1 lực dọc và 1 moment tại tâm hình học cảu vách, chính là 1 điểm của biểu đồ tương tác.

 Các bước tiến hành:

 Bước 1: Giả thiết x

 Bước 2: Tính toán chiều cao vùng bê tông chịu nén quy đổi.

 Bước 3: Tính toán biến dạng của cốt thép

 Bước 4: Tính toán ứng suất trong từng thanh thép

 Bước 5: Tính toán hợp lực của vùng bê tông chịu nén và cốt thép tại tâm hình học của vách.

 Bước 6: Thay đổi x và làm lại như bước 1.

Hình B.3.27. Trình tự thiết lập biểu đồ tương tác cho vách.

3.4.3.4. Kiểm tra khả năng chịu lực.

Hình B.3.28. Biều đồ tương tác.

 Với cặp nội lực A(MA, NA) cho trước, ta có:

 Nếu A nằm bên trong biểu đồ tương tác Tiết diện đủ khả năng chịu lực.

 Nếu A nằm ngoài biểu đồ tương tác Tiết diện không đủ khả năng chịu lực.

 Xác định % khả năng chịu lực:

 Từ điểm A(MA, NB) cho trước và O(0, 0), ta nối OA cắt biểu đồ tương tác tại B(MB, NB). Ta có:

%KNCL OAx100%

 OB

3.4.3.5. Nhận xét về phương pháp tính

 Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác có thể coi như là phương pháp chính xác nhất, phản ánh đúng sự làm việc của vách bê tông cốt thép so với hai phương pháp còn lại: vùng biên chịu moment và phân bố ứng suất đàn hồi.

 Phương pháp này thực chất coi vách như một cấu kiện chịu nén lệch tâm.

 Việc thiết lập biểu đồ tương tác đòi hỏi khối lượng tính toán lớn. Để đảm bảo tính hiệu quả, cần nhờ sự trợ giúp tính toán bằng máy tính.

3.4.3.6. Bố trí cốt thép trong vách

 Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc và ngang không được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong hai trị số sau: s 20d

s 200 mm

 

 

 Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo TCXD 198 : 199 như sau:





 Hàm lượng cốt thép đứng chọn 0.6%    3.5% (với động đất trung bình mạnh).

 Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng 0.4% (đối với động đất trung bình và mạnh).

 Cần có biện pháp tăng cường tiết diện ở khu vực biên các vách cứng nếu cần.

 Do Moment có thể đổi chiều nên cốt thép vùng biên Fa = max (Askeo; Asnen); cốt thép vùng giữa Asgiua

3.4.3.7. Tính toán cốt ngang cho vách cứng

Tính toán cốt ngang trong vách được thực hiện tương tự như trong dầm.

 Điều kiện tính toán: b3(1   f n) R bhb bt 0 Qmax     0.3 wl b1 b bR bh0

 Trong đó:

 b3 = 0.6: đối với bê tông nặng

 f = 0: hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén

 n

b bt 0

0 1 N 0 5

. R bh .

  

 : hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc.

 Khoảng cách giữa các cốt ngang theo tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

n bt 0 sw sw

tt 2

max

2(1 )R bh R a s

  

 Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt ngang tính theo bê tông chịu cắt:

n bt 0

max

1.5(1 )R bh

s Q

  

 Khoảng cách thiết kế của cốt ngang là: s min(s ,s  tt max,s )ct

 Tuy nhiờn, vỡ lực cắt trong vỏch nhỏ nờn cốt đai cấu tạo: chọn ỉ = 12 mm, ỉ = 10 mm và bố trí đều hết cốt đai với khoảng s = 200 mm.

3.4.3.8. Kết quả tính toán cốt thép vách

 Vách W3( Trục B-1)

 Tầng Hầm – Tầng 2

Bảng B.3.33. Thông số thiết kế vách W3.

THÔNG SỐ KIỂM TRA

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ20 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ20 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 1.221%

P03 99%

Hình B.3.29. Biểu đồ tương tác vách W3 (Tầng Hầm – Tầng 2)

 Tầng 3 – Tầng 6

Bảng B.3.34. Thông số thiết kế vách W3 THÔNG SỐ KIỂM TRA

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ18 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ18 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.918%

P03 86.95%

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

LỰC DỌC (KN)

MOMENT (KN.M)

BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC VÁCH PHẲNG

Hình B.3.30. Biểu đồ tương tác vách W3(Tầng 3 – Tầng 6)

-2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

0 1000 2000 3000 4000 5000

LỰC DỌC (KN)

MOMENT (KN.M)

BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC VÁCH PHẲNG

 Tầng 7 – Tầng 10

Bảng B.3.35. Thông số thiết kế W3 THÔNG SỐ KIỂM TRA

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.726%

P03 65.97%

Hình B.3.31. Biểu đồ tương tác vách W3 (Tầng 7 – Tầng 10)

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

0 1000 2000 3000 4000 5000

LỰC DỌC (KN)

MOMENT (KN.M)

BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC VÁCH PHẲNG

 Tầng 11 – Tầng 22

Bảng B.3.36. Thông số thiết kế W3 THÔNG SỐ KIỂM TRA

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.726%

P03 39.92%

Hình B.3.32. Biểu đồ tương tác vách W3 (Tầng 11 – Tầng 22)

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

0 1000 2000 3000 4000 5000

LỰC DỌC (KN)

MOMENT (KN.M)

BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC VÁCH PHẲNG

 Thống kê kết quả tính toán cốt thép vách.

 Vách W7 (Trục B– 2)

Bảng B.3.37. Thông số thiết kế vách W7 Tầng Hầm - Tầng 2

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ20 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ20 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 1.221%

P11 85.13%

Bảng B.3.38. Thông số thiết kế vách W7 Tầng 3 - Tầng 6

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ18 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ18 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.918%

P11 74.28%

Bảng B.3.39. Thông số thiết kế vách W7 Tầng 6 - Tầng 10

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.726%

P11 56.25%

Bảng B.3.40. Thông số thiết kế vách W7 Tầng 11- Tầng 22

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.4 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.726%

P11 34.53%

 Vách W6 ( trục 2 – A)

Bảng B.3.41. Thông số thiết kế vách W6 Tầng Hầm - Tầng 22

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 1.8 m Nf = 4 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.4 m Nr = 4 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.4 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 5 = 0.968%

P10 79.85%

 Vách WLT (Trục 2 – C)

Bảng B.3.42. Thông số thiết kế vách WLT Tầng Hầm - Tầng 22

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 3.3 m Nf = 6 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.6 m Nr = 6 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.6 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 10 = 0.893%

P14 58.99%

 Vách WLT (Trục C – 2)

Bảng B.3.43. Thông số thiết kế vách WLT Tầng Hầm - Tầng 22

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.7 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.3 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.3 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.695%

P16 62.1%

 Vách trục C’ – 2

Bảng B.3.44. Thông số thiết kế vách WLT Tầng Hầm - Tầng 22

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 2.7 m Nf = 3 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0.3 m Nr = 3 Thộp giữa ỉ16 Rbt (MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0.3 m Nw = 2 a = 30 mm

Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.695%

P13 65.36%

 Vách trục 2’ – C

Bảng B.3.45. Thông số thiết kế vách WLT Tầng Hầm - Tầng 22

Vật liệu Tiết diện

Bờ tụng B25 Cốt thộp AIII L = 0.75 m Nf = 0 Thộp biờn ỉ16 Rb (MPa) 14.5 Rs (MPa) 365 Lf = 0 m Nr = 0 Thộp giữa ỉ16

Rbt

(MPa) 1.05 Rsc (MPa) 365 Lr = 0 m Nw = 2 a = 30 mm Eb (MPa) 30000 Es (MPa) 200000 tw = 0.3 m Nm = 8 = 0.695%

P12 84.52%