Tính thép dọc cho cột

5.8. THIẾT KẾ THÉP CHO CỘT

5.8.1. Tính thép dọc cho cột

5.8.1.1. Tính toán cụ thể cột C11 (tầng trệt)

Hình 5.9 Vị trí cột C11 a. Số liệu tính toán

Tầng

Tên P My = M22 Mx = M33 ltt Cy = t2 Cx = t3 a Cột (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm)

Tầng 1 C11 -21141.8 -217.2 183.2 2.94 700 1300 45

Tầng 1 C11 -18038.1 195.47 -744.9 2.94 700 1300 45

Tầng 1 C11 -3968.9 519.5 -686.9 2.94 700 1300 45

b. Tính toán thép dọc:

Sinh viên thực hiện tính toán cho 3 tổ hợp nội lực:

max xtu ytu

P , M , M

tu x max ytu

P , M , M

tu xtu y max

P , M , M

Bước 1:Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên Cx

0.5 2

 C  0.5 1300 1.85 2

  700   (5-28)

Bước 2: Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương Chiều dài tính toán: lox   x.l 0.7 4200 2940 (m m)loy

71 Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

ax ay

2940 1300 2940 700

e max( ; ) 43.3mm; e max( ; ) 23.3mm

600 30 600 30

   

Độ lệch tâm hình học: 1x 20.38 1000 1y 71.93 1000

e 1.51mm; e 5.32mm

21038 21038

 

   

Độ lệch tâm tính toán: eox max(e , e )ax 1x 44 mm; eoy max(e , e )ay 1y 24 mm

Độ mảnh theo 2 phương: x 2940 y 2940

7.85; 14.58

0.288 1300 0.288 700

     

 

Tính hệ số uốn dọc:

 Theo phương X: x 7.8544  x 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

* 3

x x ox

M N. .e 21038 44 10 925.67 kN.m

       (5-29)

 Theo phương Y:  x 14.5824  x 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

* 3

y y oy

M N. .e 21038 24 10 504.91 kN.m

       (5-30)

Bước 3: Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y

a

1 2

925.67 504.91

712.05 721.3

1.3 0.7

h 700mm; b 1300mm; e 24 0.2 44 32.8mm

M 504.91kN.m; M 925.67 kN.m

  

      

 

(5-31)

Bước 4: Tính toán diện tích thép yêu cầu

Tính toán tương tự bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng Tính 1

b

x N

 R .b (5-32)

Khi 1 o o 1

o

x h m 1 0.6x

    h (5-33)

Khi x1ho mo 0.4

72

 1 o 2h

M M m M

  b (5-34)

Độ lệch tâm tính toán o h o a 1 1 M

e e a;e max(e , e );e

2 N

    

 Trường hợp 1: o

o

e 0.3

  h   Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số độ lệch tâm e 1

(0.5 )(2 )

      (5-35)

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

  

    (5-36)

Khi 2

14 1

14 104 1.028 0.000028 0.0016

    

          (5-37) Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:

e

b e st

sc b

N R bh

A R R

 

 

 (5-38)

 Trường hợp 2: o 1 R o

o

( e 0.3) va (x h )

  h    Tính theo trường hợp nén lệch tâm bé.

Xác định lại chiều cao vùng nén x theo công thức sau:

o R

R 2 o o

o

e

x ( 1 )h (5 39); (5 40)

1 50 h

        

 

Diện tích toàn bộ cốt thép được tính như sau:

b o

st

sc a

Ne R bx(h x)

A 2 (5 41); k 0.4

kR Z

 

  

 Trường hợp 3: o 1 R o

o

( e 0.3) va (x h )

  h    Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn

73

1 o

st

s a

N(e 0.5x h )

A (5 42); k 0.4

kR Z

 

  

 Áp dụng: Tính 1 3

b

N 21038 10

x 1119.9 mm

R .b 0.85 17 1300

   

  (5-43)

1 o o

x 1119.9h 650m 0.4

 1 o 2 h 700

M M m M 504.91 0.4 925.67 704.285 kN.m

b 1300

       (5-44)

Độ lệch tâm tính toán

o o a 1

1

e e h a; e max(e , e ) max(32.8, 43.99) 43.99mm;

2

M 925.67

e 43.99mm(5 45)

N 21038

     

   

 Trường hợp 1: o

o

e 43.99

0.067 0.3

h 650

      Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm (5-46)

Hệ số độ lệch tâm e 1

1.084 (0.5 )(2 )

  

    (5-47)

Khi  14  1 (Bỏ qua uốn dọc) Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:

3 e

b

2 2

e st

sc b

N R bh 1.084 21038 10 0.85 17 1300 700

A 1 16714mm 167.14cm

R R 365 0.85 17

       

   

  

Bước 5: Kiểm tra hàm lượng thép Thỏa yêu cầu kết cấu:     min tt max

max 6% :

  không thiết kế chống động đất

max 4% :

  có thiết kế chống động đất

mintùy thuộc vào độ mảnh 

74 l0

  i 17 17 35 35 83 >83

 

min %

 0.0005 (0.05%) 0.001 (0.1%) 0.002 (0.2%) 0.0025(0.25%)

Khi đặt thép theo chu vi thì lấy Ablà diện tích toàn bộ tiết diện và   t 2 min

Thỏa yêu cầu kinh tế:

Kiểm tra: min tt 16714 max

1% 100 1.83 4%

700 1300

         

 Bước 6: 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 có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h.

Thường thiết kế theo nhóm thép AII, AIII, đường kính Ф = 16 ÷ 32 Quy định khoảng cách giữa 2 cốt dọc kề nhau: 50 ≤ t ≤ 400.

 Chọn 36Ф28 (As = 221cm2) rải đều theo chu vi.

 Tính toán tương tự đối với 2 tổ hợp còn lại:

- P , Mtu x max, Mytu: Tính ra As = 182.5cm2 - P , M , Mtu xtu y max: Tính ra As = 17.1cm2

Xét thấy moment lệch tâm trong công trình không gây ra ảnh hưởng nhiều tới diện tích thép.

Sinh viên quyết định chọn tổ hợp Pmax, M , Mxtu ytuđể tính toán cho các cột còn lại trong công trình.

1%  tt 3%



75 5.8.1.2. Bảng kết quả tính thép khung trục

Tầng

Tên P My = M22 Mx = M33 ltt Cy = t2 Cx = t3 a Quy về bài toán lệch tâm phẳng

tương đương

Trường hơp tính toán

Ast mtt

Chọn thép

Ast mch

Cột (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) (cm2) (%) (cm2) (%)

TANG 1 C11 -21141.8 217.225 183.225 2.94 700 1300 45 Theo phương Y LTRB 210.64 2.31 36 ỉ 28 221.67 2.44 TANG 2 C11 -19386.8 -570.036 -134.224 4.90 700 1300 45 Theo phương Y LTRB 169.14 1.86 28 ỉ 28 172.41 1.89 TANG 3 C11 -17774.7 -1160.09 -74.3476 2.49 700 1300 45 Theo phương Y LTRB 181.26 1.99 28 ỉ 28 172.41 1.89 TANG 4 C11 -16309.4 669.5044 -2047.82 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 142.74 1.57 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 5 C11 -15046.4 707.3272 -2210.11 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 123.09 1.35 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 6 C11 -13892 736.8465 -2316.82 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 109.46 1.20 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 7 C11 -12831.4 775.7218 -2480.36 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 109.93 1.21 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 8 C11 -11852.2 786.6662 -2417.67 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTRB 118.53 1.35 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 9 C11 -10961.3 819.4197 -2496.02 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTRB 130.43 1.49 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 10 C11 -10147.5 847.7905 -2538.53 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTRB 151.14 1.73 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 11 C11 -9394.21 874.8264 -2574.89 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTB 83.23 0.95 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 12 C11 -6026.96 -893.797 2540.28 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 88.17 1.01 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 13 C11 -5569.53 -920.197 2584.543 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 98.44 1.13 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 14 C11 -5110.7 -925.524 2462.192 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 106.49 1.27 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 15 C11 -4663.76 -958.498 2564.933 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 122.74 1.46 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 16 C11 -4241.11 -979.374 2570.222 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 132.63 1.58 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 17 C11 -3837.2 -998.993 2581.816 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 143.39 1.71 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 18 C11 -3448.36 -1016.94 2585.401 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 154.07 1.83 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 19 C11 -3070.34 -1034.01 2582.652 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 164.85 1.96 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 20 C11 -2699.1 -1050.59 2573.195 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 183.56 2.28 36 ỉ 28 221.67 2.64 TANG 21 C11 -2331.51 -1067.04 2557.147 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 194.59 2.42 36 ỉ 28 221.67 2.64 TANG 22 C11 -1966.07 -1083.61 2535.4 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 205.99 2.56 36 ỉ 28 221.67 2.64 TANG 23 C11 -1603.6 -1099.8 2507.811 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 217.65 2.70 36 ỉ 28 221.67 2.64 TANG 24 C11 -1247.24 -1119.98 2485.075 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 230.58 2.86 36 ỉ 28 221.67 2.64

76

TANG 25 C11 -1205.83 1062.669 -2311.3 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 215.09 2.67 36 ỉ 28 221.67 2.64 SAN THUONG C11 -797.428 -1622.6 1205.4 2.49 700 1200 45 Theo phương Y LTL 231.99 2.88 36 ỉ 28 221.67 2.64 TANG 1 C10 -17128.8 -34.3459 -1062.52 4.90 700 1300 45 Theo phương X LTRB 140.16 1.67 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 2 C10 -15595.4 -161.676 -1303.81 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 68.86 0.76 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 3 C10 -14305.2 -369.154 -2142.55 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 83.66 0.92 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 4 C10 -13131.2 -388.015 -2300.67 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 69.60 0.76 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 5 C10 -12061.1 -416.826 -2492.16 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 67.39 0.74 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 6 C10 -11080.5 -436.682 -2626.14 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 69.63 0.77 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 7 C10 -10177.5 -454.961 -2818.71 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 94.22 1.04 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 8 C10 -9342.75 -452.952 -2748.6 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTRB 125.82 1.44 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 9 C10 -5391.08 459.214 2787.208 2.49 700 120 45 Theo phương X LTL 75.22 0.86 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 10 C10 -4963.05 464.8607 2837.19 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 84.32 0.96 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 11 C10 -4535.22 469.058 2885.219 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 94.09 1.08 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 12 C10 -4107.9 471.3313 2917.934 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 103.71 1.19 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 13 C10 -3683.75 478.3667 2964.501 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 115.43 1.32 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 14 C10 -3244.23 433.5075 2817.501 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 120.39 1.43 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 15 C10 -3013 370.6113 2963.894 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 128.92 1.53 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 16 C10 -2786.12 373.6843 2954.38 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 134.00 1.60 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 17 C10 -2560.44 368.9341 2960.126 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 139.52 1.66 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 18 C10 -2337.13 364.4189 2959.873 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 144.89 1.72 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 19 C10 -2116.44 358.8317 2955.822 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 150.10 1.79 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 20 C10 -1898.37 352.0255 2947.352 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 163.83 2.04 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 21 C10 -1682.62 343.7841 2934.467 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 168.48 2.09 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 22 C10 -1468.81 333.9996 2917.718 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 172.90 2.15 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 23 C10 -1256.56 322.5716 2897.53 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 177.11 2.20 32 ỉ 28 197.04 2.35 TANG 24 C10 -1045.94 310.7126 2882.665 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 181.79 2.26 32 ỉ 28 197.04 2.35 TANG 25 C10 -833.223 289.239 2822.502 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 182.84 2.27 32 ỉ 28 197.04 2.35 SAN THUONG C10 -634.574 349.9409 3162.354 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 217.93 2.71 36 ỉ 28 221.67 2.64

77

TANG 1 C9 -21460.7 182.9857 261.3027 4.90 700 1200 45 Theo phương Y LTRB 258.00 3.07 36 ỉ 28 221.67 2.64 TANG 2 C9 -19413.4 -386.371 -1264.28 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 177.28 1.95 28 ỉ 28 172.41 1.89 TANG 3 C9 -17907.2 -582.419 -2032.61 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 180.38 1.98 28 ỉ 28 172.41 1.89 TANG 4 C9 -16538.2 -581.684 -2177.01 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 152.76 1.68 28 ỉ 28 172.41 1.89 TANG 5 C9 -15277.3 -607.759 -2350.79 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 133.55 1.47 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 6 C9 -14115.3 -623.892 -2466.17 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 118.31 1.30 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 7 C9 -13039.3 -645.701 -2637.06 2.49 700 1300 45 Theo phương X LTRB 116.79 1.28 24 ỉ 28 147.78 1.62 TANG 8 C9 -12039.5 -641.922 -2564.79 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTRB 122.27 1.40 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 9 C9 -11113.6 -654.427 -2642.43 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTRB 128.48 1.47 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 10 C9 -10255.1 -663.243 -2682.28 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTRB 140.93 1.61 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 11 C9 -9452.89 -671.559 -2715.04 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTB 78.92 0.90 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 12 C9 667.3879 522.1898 824.8942 2.49 700 1200 45 Theo phương Y LTL 83.96 0.96 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 13 C9 612.5059 511.5499 816.6659 2.49 700 1200 45 Theo phương Y LTL 84.35 0.96 24 ỉ 28 147.78 1.69 TANG 14 C9 -5541.54 669.1759 2582.022 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 87.44 1.04 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 15 C9 -5049.26 698.3141 2686.83 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 102.54 1.22 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 16 C9 -4580.92 695.8844 2682.686 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 109.23 1.30 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 17 C9 -4132.4 697.5333 2687.347 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 117.58 1.40 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 18 C9 -3701.43 697.7342 2685.328 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 126.06 1.50 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 19 C9 -3285.62 696.9708 2678.611 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 134.78 1.60 24 ỉ 28 147.78 1.76 TANG 20 C9 -2882.63 694.8891 2666.87 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 151.84 1.89 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 21 C9 -2490.19 691.2917 2650.297 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 160.61 2.00 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 22 C9 -2106.27 686.1614 2629.648 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 169.54 2.11 28 ỉ 28 172.41 2.05 TANG 23 C9 -1728.96 678.7228 2605.209 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 178.58 2.22 32 ỉ 28 197.04 2.35 TANG 24 C9 -1357.91 673.2498 2587.373 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 188.78 2.35 32 ỉ 28 197.04 2.35 TANG 25 C9 -986.331 645.3841 2517.241 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 194.08 2.41 32 ỉ 28 197.04 2.35 SAN THUONG C9 -651.005 746.1014 2879.294 2.49 700 1200 45 Theo phương X LTL 239.86 2.98 36 ỉ 28 221.67 2.64