CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ – TÍNH TOÁN VÁCH KHUNG TRỤC C
2. Phương pháp giả thuyết vùng biên chịu momen
2.1. Mô hình tính toán
Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt tại vùng biên của hai đầu vách để thiết kế để chịn toàn bộ moment. Lực dọc giả thuyết là phân bố đều trên toàn bộ tiết diện vách Giả thuyết cơ bản:
- Ứng suất kéo do cốt thép chịu
- Ứng suất nén do bê tông và cốt thép chịu
ĐỒNG MINH HẢI 114 Hình 51. Sơ đồ tính vách
2.2. Các bước tính toán
Bước 1.
- Giả thiết chiều dài của vùng biên chịu momen Bl = Br = 0.2 Lp Suy ra Bm = Lp – Bl – Br
- Diện tích của vách: A = Lp×Tp
- Diện tích vùng biên trái: Aleft = Bl×Tp - Diện tích vùng biên phải: Aright = Br×Tp - Diện tích vùng giữa vách: Amid = Bm×Tp
Bước 2. Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên.
l left
p l r
r right
p l r
m mid
P M
P A
A L 0.5B 0.5B
P M
P A
A L 0.5B 0.5B
P P A
A
Trong đó:
- Aleft : diện tích vùng biên trái
ĐỒNG MINH HẢI 115 - Aright : diện tích vùng biên phải
- Amid : diện tích vùng giữa vách - A : diện tích của toàn vách
Bước 3. Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén.
Tính toán diện tích cốt thép cho vùng biên như cột chịu nén đúng tâm theo công thức :
nen
b b
st
sc b
P - R A A = φ
R - R Trong đó:
- 0 min p
min
λ = L ; r = 0.288T r
- Nếu λ ≤ 28 thì chọn φ =1
- Nếu λ > 28 thì φ được tính theo công thức :
2 0.0016
- Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén:
nen
b b
nen s
s b
P R A
A R R
- Khi N < 0 (vùng biên chịu kéo), do giả thiết ban đầu: ứng lực kéo do cốt thép chịu nên diện tích cốt thép chịu kéo được tính theo công thức sau:
keo keo
s
s
A P
R
Bước 4.
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép. Nếu không thỏa mãn thì phải tăng kích thước B của vùng biên lên rồi tính lại từ bước 1. Chiều dài B của vùng biên có giá trị lớn nhất là L/2, nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày vách.
- Khi tính ra As < 0: đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo. Theo TCVN 9386:2012.
Thép cấu tạo cho vách cứng trong vùng động đất trung bình.
- Cốt thép đứng: hàm lượng 0.6% 3.5%
- Cốt thép ngang: hàm lượng 0.4% nhưng không chọn ít hơn 1/3 hàm lượng của cốt thép dọc.
- Trong tính toán nội lực vách này ta chọn hàm lượng thép dọc cấu tạo của các vùng:
ĐỒNG MINH HẢI 116 +, Vùng biên: = 1%
+, Vùng giữa: = 0.6%
Bước 5: Kiểm tra khả năng chịu nén của phần tường giữa của vách.
- Nếu phần tường giữa của vách đã đủ khả năng chịu lực thì tiến hành đặt cốt thép theo cấu tạo. Nếu phần giữa của vách không đủ khả năng chịu lực thì tiến hành tính toán cốt thép như cấu kiện chịu nén đúng tâm.
Bước 6.
- Tính toán cốt thép ngang trong vách được thực hiện tương tự như trong dầm.
Bước 7.
- Bố trí cốt thép cho vách cứng.
- Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc và ngang không được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong hai trị số sau: s 1.5b
s 30 cm
- Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo TCVN 9386:2012như sau:
+, Phải đặt hai lớp lưới thép. Đường kính cốt thép chọn không nhỏ hơn 10 mm và không hơn 0.1b
+, Hàm lượng cốt thép đứng 0.6% 3.5% (với động đất trung bình mạnh) 2.3. Nhận Xét
Ưu điểm :
- Phương pháp này tập trung toàn bộ lượng cốt thép chịu moment ở đầu vách
- Phương pháp này thích hợp với trường hợp vách có tiết diện tăng cường ở hai đầu (bố trị cột ở hai đầu vách)
- Phương pháp này thiên về an toàn vì chỉ kể đến khả năng chịu moment của một phần diện tích vách vùng biên.
Khuyết điểm :
- Coi ứng suất là đường tuyến tính trên mặt cắt tiết diện
- Đưa moment về trọng tâm tiết diện phân phối lại moment tuyết tính trên tiết diện 2.4. Thép cấu tạo
- Để tính toán vách lõi, trước hết phải hiểu rõ cấu tạo và chức năng làm việc của thép trong vách lõi. Cấu tạo vách lõi theo TCVN 9386:2012 như sau:
ĐỒNG MINH HẢI 117 Hình 52. Cấu tạo vách theo TCVN 9386:2012
Bảng 28. Cấu tạo vách theo TCVN 9386:2012
Ngoài ra, còn có thép đai phân bố được rải theo cấu tạo. Theo TCVN 9386:2012 thì có thể dùng đai chữ C hoặc chữ S, trong trường hợp có kháng chấn khoảng cách lớn nhất theo phương đứng là min (16Фdọc, 2bw), theo phương ngang là 2bw.
TCVN 9386:2012
Thông số Thép dọc Thép ngang Điều
Hàm lượng thép min 0.4%Ac 0.2%Ac 5354 (13)p
Hàm lượng thép max 4%Ac 4%Ac 5354 (13)p
Đường kính thép min 8 mm 1/4Фdọc 5354 (15)
Đường kính thép max 1/8bw 1/8bw 5345 (15)
Khoảng cách thép min 75 mm 75 mm 5345 (15)
Khoảng cách thép max min(3bw, 400) min(3bw, 400) 5345 (15)
Hàm lượng thép gia cường vùng biên ≥ 0.5% 4342 (10)