Tính thép dọc cột khung trục 2, trục C

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG

5.9. THIẾT KẾ CỘT KHUNG TRỤC 2 VÀ TRỤC C

5.9.2. Tính thép dọc cột khung trục 2, trục C

Column Story Load Pmax M2max M3max

C6 TANGTRET

COMB1 -15142.4 -22.512 -33.885 COMB10 MAX -13630.5 94.314 55.664 COMB11 MAX -13728.1 40.324 145.344

C6 TANG2

COMB1 -14229.4 -48.412 -74.979 COMB10 MIN -13202.1 -162.493 -83.092 COMB11 MIN -13105.2 -65.219 -227.537

C6 TANG3

COMB1 -13220.1 -60.997 -71.79 COMB10 MIN -12268.7 -158.628 -88.704 COMB11 MIN -12179.5 -81.503 -181.708

C6 TANG4

COMB1 -12229.4 -55.222 -75.562 COMB10 MIN -11352 -167.045 -93.074 COMB11 MIN -11271.6 -79.083 -193.453

C6 TANG5 COMB1 -11245.4 -58.967 -81.813

COMB10 MIN -10439.7 -185.94 -102.529

COMB11 MIN -10369.2 -87.583 -204.421

C6 TANG6

COMB1 -10268.1 -46.39 -70.762 COMB10 MIN -9533.1 -152.725 -88.652 COMB11 MIN -9472.47 -71.334 -169.508

C6 TANG7

COMB1 -9321.87 -53.623 -94.144 COMB10 MIN -8655.7 -178.496 -114.892 COMB11 MIN -8604.79 -84.647 -202.005

C6 TANG8

COMB1 -8390.05 -50.111 -100.687 COMB10 MIN -7790.39 -177.926 -121.502 COMB11 MIN -7748.89 -82.406 -204.757

C6 TANG9

COMB1 -7471.05 -48.482 -107.994 COMB10 MIN -6936.05 -178.467 -128.748 COMB11 MIN -6903.42 -81.829 -208.061

C6 TANG10

COMB1 -6563.32 -49.654 -120.064 COMB10 MIN -6091.12 -187.125 -141.372 COMB11 MIN -6066.72 -85.348 -218.662

C6 TANG11

COMB1 -5665.37 -35.721 -98.399 COMB10 MIN -5255.53 -139.253 -114.528 COMB11 MIN -5238.14 -62.811 -170.971

C6 TANG12

COMB1 -4797.01 -40.536 -127.085 COMB10 MIN -4449.05 -162.723 -145.359 COMB11 MIN -4437.2 -73.214 -207.357

C6 TANG13

COMB1 -3942.79 -37.438 -132.379 COMB10 MIN -3654.8 -154.941 -148.999 COMB11 MIN -3647.56 -69.069 -203.659

C6 TANG14

COMB1 -3100.03 -36.102 -139.678 COMB10 MIN -2870.72 -152.052 -155.273 COMB11 MIN -2867.01 -67.511 -204.669

C6 TANG15

COMB1 -2266.53 -35.305 -145.646 COMB10 MIN -2094.81 -149.323 -160.241 COMB11 MIN -2093.59 -66.315 -204.389

C6 TANG16

COMB1 -1438.48 -33.414 -144.993 COMB10 MIN -1323.72 -141.911 -158.273 COMB11 MIN -1324 -63.094 -196.926

C6 TANGTHUONG

COMB1 -620.78 -37.878 -173.497 COMB10 MIN -561.59 -164.595 -188.458 COMB11 MIN -562.68 -72.574 -229.588 Tính thép dọc cột C6, tầng trệt khung trục 2:

Số liệu tính toán:

Nmax = 15142.4 kN; Mxtu = -33.885 kNm; Mytu = -22.512 kNm

Ntu= 13630.5 kN; Mxtu = 55.664 kNm; Mymax = 94.314 kNm Ntu = 13728.1 kN; Mxmax = 145.344 kNm; Mytu = 40.324 kNm Tính toán với cặp nội lực 1:

Nmax = 15142.4 kN; Mxtu = -33.885 kNm; Mytu = -22.512 kNm.

Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên x

y

0.5 C 2

C  0.5 900 1.125 2

 800 

Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương

Chiều dài tính toán: lox loy   xl 0.7 3600 2520 mm    Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

 

ax

2520 900

e max ; 30 mm

600 30

 

  

  ; ay  

2520 800

e max ; 27 mm

600 30

 

  

 

Độ mảnh theo 2 phương: x 2520 0.288 900 9.72

  

 ; y 2520

10.94 0.288 800

  

 Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:

Theo phương X:  x 9.72 28   x 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

 

*

x x x

M .M 1 33.885 33.885 kNm

     

Theo phương Y:  y 10.94 28   y 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

 

*

y y y

M .M 1 22.512 22.512 kNm

     

Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y

* * x y

x y

M 33.885 M 22.512

37.65 28.14

C  0.9   C  0.8 

 

h 900 mm

  ; b 800 mm  

 

M133.885 kNm ; M2 22.512 kNm 

 

ea 30 0.2 27 35.4 mm   Tính toán diện tích thép

Tính 1 3  

b

N 15142.4 10

x 1113.4 mm

R b 17 1 800

   

 

   

1 0 0

x 1113.4 mm h 850 mm m 0.4 Tính momen tương đương:

 

1 0 2

h 900

M M m M 33.885 0.4 22.512 44.02 kNm

b 800

      

Độ lệch tâm tính toán: 1 3  

M 44.02 10

e 2.91 mm

N 15142.4

   

     

0 1 a

e max e ,e max 2.91,35.4 35.4 mm

 

0

h 900

e e a 35.4 50 435.4 mm

2 2

      

Tính toán cốt thép cột theo các trường hợp:

0 0

e 35.4

0.042 0.3

h 850

     Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm.

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e 1 (0.5 )(2 ) 1.07

  

   

Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm: e (1 ) 0.3 1

  

     Khi  max  x; y 10.94 14   1

Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:

   

e 3

b

2 2

e st

sc b

N R bh 1.07 15142.4 10 1 17 900 800

A 1 11386.1 mm 113.861 cm

R R 365 17

       

   

 

Kiểm tra hàm lượng thép

Kiểm tra: min tt 11386.1 max

0.4% 100 1.58% 3%

900 800

         

 Bố trí cốt thép:

Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b = 800mm có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h = 900mm

 Chọn 28ϕ25 (As = 137.44cm2) rải đều theo chu vi.

min ch max

13744.5

0.4% 100 1.91% 3%

900 800

         

 Tính toán với cặp nội lực 2: N ; M ; Mtu tux maxy

Ntu= 13630.5 kN; Mxtu = 55.664 kNm; Mymax = 94.314 kNm.

Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên 900

0.5 1.125 2

800   Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương

Chiều dài tính toán: lox loy   xl 0.7 3600 2520 mm    Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

 

ax

2520 900

e max ; 30 mm

600 30

 

  

  ; ay  

2520 800

e max ; 27 mm

600 30

 

  

 

Độ mảnh theo 2 phương: x 2520 0.288 900 9.72

  

 ; y 2520

10.94 0.288 800

  



Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:

Theo phương X:  x 9.72 28   x 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

 

*

x x x

M .M 1 55.664 55.664 kNm

     

Theo phương Y:  y 10.94 28   y 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

 

*

y y y

M .M 1 94.314 94.314 kNm

     

Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y

* * x y

x y

M 55.664 M 94.314

61.85 118

C  0.9   C  0.8 

 

h 800 mm

  ; b 900 mm  

 

M194.314 kNm ; M2 55.664 kNm 

 

ea 27 0.2 30 33 mm   Tính toán diện tích thép

Tính 1 3  

b

N 13630.5 10

x 891 mm

R b 17 1 900

   

 

   

1 0 0

x 891 mm h 750 mm m 0.4 Tính momen tương đương:

 

1 0 2

h 800

M M m M 94.314 0.4 55.664 114.11 kNm

b 900

      

Độ lệch tâm tính toán: 1 3  

M 114.11 10

e 8.37 mm

N 13630.5

   

     

0 1 a

e max e ,e max 8.37,33 33 mm

 

0

h 800

e e a 33 50 383 mm

2 2

      

Tính toán cốt thép cột theo các trường hợp:

0 0

e 33

0.044 0.3

h 750

     Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm.

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e 1 (0.5 )(2 ) 1.07

  

   

Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm: e (1 ) 0.3 1

  

     Khi  max  x; y 10.94 14   1

Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:

   

e 3 b

2 2

e st

sc b

N R bh 1.07 13630.5 10 1 17 900 800

A 1 6737.5 mm 67.375 cm

R R 365 17

       

   

 

Kiểm tra hàm lượng thép

Kiểm tra: min tt 6737.5 max

0.4% 100 0.94% 3%

900 800

         



Bố trí cốt thép: Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b = 900mm có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h = 800mm

Chọn 28ϕ20 (As = 87.96cm2) rải đều theo chu vi.

min ch max

0.4% 8796 100 1.22% 3%

900 800

         

 Tính toán với cặp nội lực 3:

Ntu = 13728.1 kN; Mxmax = 145.344 kNm; Mytu = 40.324 kNm.

Tính toán tương tự cặp 1, có Ast = 70.38 (cm2). Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b = 800mm có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h = 900mm  Chọn 28ϕ20 (As = 87.96cm2) rải đều theo chu vi.

min ch max

0.4% 8796 100 1.22% 3%

900 800

         



=> Chọn nội lực: Nmax = 15142.4 (kN); Mxtu = -33.885 (kNm); Mytu = -22.512 (kNm) để tính thép dọc cho cột C6, tầng trệt khung trục 2.

Tính toán thép cho cột cho khung trục 2 và C

Các bảng so sánh sinh viên xin trình bày trong phần phụ lục 5.

Dựa vào tỉ lệ % chênh lệch nội lực thu được từ bảng so sánh dễ dàng thu được kết quả như sau:

+ Lực nén P và Momen Mx trong cột khung trục 2 có chênh lệch nhưng tương đối nhỏ.

Momen My có sự chênh lệch lớn. Để bố trí thép 1 cách đối xứng còn phải phụ thuộc vào kết quả tính thép trong cột.

+ Lực nén P và Momen My trong cột khung trục C có chênh lệch nhưng tương đối nhỏ.

Momen Mx có sự chênh lệch lớn. Để bố trí thép 1 cách đối xứng còn phải phụ thuộc vào kết quả tính thép trong cột.

Bảng 5.25: Cốt thép dọc cột C6

Tầng Cột Load P

(kN)

My

(kN.m)

Mx

(kN.m) L (m)

Cx (cm)

Cy (cm)

As

(cm²) THLT Chọn thép

Asc

(cm²) μ% Ghi chú T.THUONG C6 COMB18 MIN -535.48 -174.5 -202.59 3.5 70 60 26.17 LTL 16ỉ20 50.24 1.2 Phuong Y

TANG16 C6 COMB18 MIN -1272.4 -150.44 -171.67 3.5 70 60 -4.56 LTL 16ỉ20 50.24 1.2 Phuong Y TANG15 C6 COMB20 MIN -2268 -149.64 -192.28 3.5 70 60 -98.81 LTRB 16ỉ20 50.24 1.2 Phuong X TANG14 C6 COMB20 MIN -3101.2 -152.33 -188.23 3.5 70 60 -84.78 LTRB 16ỉ20 50.24 1.2 Phuong X TANG13 C6 COMB20 MIN -3943 -155.26 -182.76 3.5 70 60 -65.50 LTRB 16ỉ20 50.24 1.2 Phuong X TANG12 C6 COMB20 MIN -4795.5 -163.14 -180.89 3.5 70 60 -42.77 LTRB 16ỉ20 50.24 1.2 Phuong Y TANG11 C6 COMB20 MIN -5661 -139.58 -144.82 3.5 70 60 -24.33 LTRB 16ỉ20 50.24 1.2 Phuong Y TANG10 C6 COMB20 MIN -6556.7 -187.73 -180.93 3.5 80 70 -63.94 LTRB 24ỉ20 75.36 1.35 Phuong Y TANG9 C6 COMB20 MIN -7462.2 -179.09 -167.25 3.5 80 70 -40.38 LTRB 24ỉ20 75.36 1.35 Phuong Y TANG8 C6 COMB20 MIN -8377.7 -178.65 -160.2 3.5 80 70 -15.23 LTRB 24ỉ20 75.36 1.35 Phuong Y TANG7 C6 COMB20 MIN -9305.1 -179.51 -153.84 3.5 80 70 13.36 LTRB 24ỉ20 75.36 1.35 Phuong Y TANG6 C6 COMB20 MIN -10245 -153.3 -122.6 3.5 80 70 42.36 LTRB 24ỉ20 75.36 1.35 Phuong Y TANG5 C6 COMB20 MIN -11216 -186.62 -143.78 3.5 90 80 -6.19 LTRB 28ỉ25 137.375 1.91 Phuong Y TANG4 C6 COMB20 MIN -12193 -168.07 -132.8 3.5 90 80 23.91 LTRB 28ỉ25 137.375 1.91 Phuong Y TANG3 C6 COMB1 -13191 -8.329 -7.852 3.5 90 80 54.66 LTRB 28ỉ25 137.375 1.91 Phuong Y TANG2 C6 COMB1 -14229 -48.412 -74.979 4 90 80 85.16 LTRB 28ỉ25 137.375 1.91 Phuong X T.TRET C6 COMB1 -15142 -22.512 -33.885 3.6 90 80 113.20 LTRB 28ỉ25 137.375 1.91 Phuong X

do an

Bảng 5.26: Cốt thép dọc cột C1

Tầng Cột Load P

(kN)

My

(kN.m)

Mx

(kN.m) L (m)

Cx (cm)

Cy (cm)

As

(cm²) THLT Chọn thép

Asc

(cm²) μ% Ghi chú T.THUONG C1 COMB10 MAX -226.76 346.435 -150.316 3.5 60 50 70.86 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y

TANG16 C1 COMB10 MAX -552.98 311.244 -131.886 3.5 60 50 49.65 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG15 C1 COMB10 MAX -875.64 315.108 -131.912 3.5 60 50 39.58 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG14 C1 COMB10 MAX -1197.1 312.634 -127.085 3.5 60 50 29.61 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG13 C1 COMB10 MAX -1516.58 309.184 -121.723 3.5 60 50 21.25 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG12 C1 COMB10 MAX -1833.87 303.739 -115.187 3.5 60 50 14.23 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG11 C1 COMB10 MAX -2148.43 296.192 -106.463 3.5 60 50 8.42 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG10 C1 COMB10 MAX -2461.57 285.555 -102.338 3.5 60 50 4.29 LTL 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG9 C1 COMB10 MAX -2777.51 273.223 -99.106 3.5 60 50 1.12 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG8 C1 COMB10 MAX -3095.92 257.775 -95.138 3.5 60 50 -3.63 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG7 C1 COMB10 MAX -3417.49 239.192 -91.019 3.5 60 50 -4.29 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG6 C1 COMB8 -4036.31 174.42 -108.846 3.5 60 50 -2.04 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG5 C1 COMB8 -4390.9 153.609 -108.098 3.5 60 50 3.57 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG4 C1 COMB8 -4757.18 129.705 -108.267 3.5 60 50 10.05 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong Y TANG3 C1 COMB11 MIN -5244.36 54.616 -144.272 3.5 60 50 19.51 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong X TANG2 C1 COMB11 MIN -5641.68 29.558 -146.809 4 60 50 30.57 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong X T.TRET C1 COMB1 -6160.35 11.119 -40.593 3.6 60 50 43.10 LTRB 16ỉ25 78.5 2.62 Phuong X

do an

Bảng 5.27: Cốt thép dọc cột C12

Tầng Cột Load P

(kN)

My

(kN.m)

Mx

(kN.m) L (m)

Cx (cm)

Cy (cm)

As

(cm²) THLT Chọn thép

Asc

(cm²) μ% Ghi chú T.THUONG C12 COMB10 MIN -651.78 -514.442 -174.426 3.5 70 60 65.39 LTL 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y

TANG16 C12 COMB10 MIN -1565.48 -431.897 -165.827 3.5 70 60 25.61 LTL 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG15 C12 COMB10 MIN -2488.28 -446.589 -167.761 3.5 70 60 9.76 LTL 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG14 C12 COMB10 MIN -3418.01 -442.225 -168.119 3.5 70 60 -2.79 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG13 C12 COMB10 MIN -4358.46 -436.467 -167.621 3.5 70 60 -4.87 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG12 C12 COMB10 MIN -5311.98 -442.901 -173.321 3.5 70 60 12.34 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG11 C12 COMB10 MIN -6281.8 -362.329 -145.105 3.5 70 60 19.03 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG10 C12 COMB10 MIN -7280.99 -467.454 -186.38 3.5 80 70 -15.96 LTRB 24ỉ25 117.8 2.1 Phuong Y TANG9 C12 COMB10 MIN -8291.55 -430.119 -177.754 3.5 80 70 5.82 LTRB 24ỉ25 117.8 2.1 Phuong Y TANG8 C12 COMB1 -9833.09 -270.88 -170.624 3.5 80 70 33.65 LTRB 24ỉ25 117.8 2.1 Phuong Y TANG7 C12 COMB1 -10932.23 -259.146 -174.966 3.5 80 70 64.10 LTRB 24ỉ25 117.8 2.1 Phuong Y TANG6 C12 COMB1 -12052.69 -201.691 -146.923 3.5 80 70 98.09 LTRB 24ỉ25 117.8 2.1 Phuong Y TANG5 C12 COMB1 -13210.3 -229.5 -179.024 3.5 90 80 55.24 LTRB 28ỉ32 225.1 3.13 Phuong Y TANG4 C12 COMB1 -14382.95 -194.622 -168.186 3.5 90 80 91.37 LTRB 28ỉ32 225.1 3.13 Phuong Y TANG3 C12 COMB1 -15573.15 -178.467 -179.603 3.5 90 80 128.03 LTRB 28ỉ32 225.1 3.13 Phuong Y TANG2 C12 COMB1 -16794.35 -137.727 -145.802 4 90 80 165.66 LTRB 28ỉ32 225.1 3.13 Phuong Y T.TRET C12 COMB1 -17927.01 -46.38 -52.273 3.6 90 80 198.69 LTRB 28ỉ32 225.1 3.13 Phuong X

do an

Bảng 5.28: Cốt thép dọc cột C11

Tầng Cột Load P

(kN)

My

(kN.m)

Mx

(kN.m) L (m)

Cx (cm)

Cy (cm)

As

(cm²) THLT Chọn thép

Asc

(cm²) μ% Ghi chú T.THUONG C11 COMB11 MIN -483.37 323.726 -307.066 3.5 70 60 60.28 LTL 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y

TANG16 C11 COMB11 MIN -1118.23 279.695 -268.943 3.5 70 60 27.90 LTL 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG15 C11 COMB11 MIN -1755.55 287.196 -277.983 3.5 70 60 12.32 LTL 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG14 C11 COMB11 MIN -2392.55 282.018 -278.577 3.5 70 60 -1.21 LTL 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG13 C11 COMB11 MIN -3029.45 278.022 -279.837 3.5 70 60 -37.88 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG12 C11 COMB8 -3880.77 329.689 -180.162 3.5 70 60 -35.66 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG11 C11 COMB8 -4551.39 320.844 -174.535 3.5 70 60 -25.71 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG10 C11 COMB8 -5218.18 315.228 -168.375 3.5 70 60 -12.24 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG9 C11 COMB8 -5885.1 313.076 -161.632 3.5 70 60 3.21 LTRB 16ỉ25 78.5 1.87 Phuong Y TANG8 C11 COMB8 -6554.31 309.51 -154.214 3.5 70 60 19.35 LTRB 18ỉ25 88.31 2.1 Phuong Y TANG7 C11 COMB8 -7225.4 305.751 -146.191 3.5 70 60 36.99 LTRB 18ỉ25 88.31 2.1 Phuong Y TANG6 C11 COMB8 -7898.67 298.659 -137.181 3.5 70 60 54.52 LTRB 18ỉ25 88.31 2.1 Phuong Y TANG5 C11 COMB8 -8572.76 296.739 -128.118 3.5 70 60 72.84 LTRB 18ỉ25 88.31 2.1 Phuong Y TANG4 C11 COMB1 -9325.1 277.776 -117.635 3.5 70 60 91.65 LTRB 20ỉ32 160.8 3.83 Phuong Y TANG3 C11 COMB1 -10015.51 286.494 -115.033 3.5 70 60 112.00 LTRB 20ỉ32 160.8 3.83 Phuong Y TANG2 C11 COMB1 -10718.04 288.259 -79.844 4 70 60 132.28 LTRB 20ỉ32 160.8 3.83 Phuong Y T.TRET C11 COMB1 -11525.28 104.85 -28.899 3.6 70 60 151.11 LTRB 20ỉ32 160.8 3.83 Phuong Y Kết quả tính toán các cột còn lại sinh viên xin trình bày trong phần phụ lục 5

do an