Chương 3 tính toán kết cấu nhà nhiều tầng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI – KHOA CƠNG TRÌNH BM XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP CHƯƠNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG Hà Nội, 04/2021 NỘI DUNG 3.1 Khái qt tính tốn kết cấu nhà nhiều tầng 3.2 Các mơ hình tính tốn sơ kết cấu nhà nhiều tầng 3.3 Phân phối tải trọng ngang lên kết cấu nhà nhiều tầng 3.4 Các yêu cầu cấu tạo 3.1 KHÁI QUÁT VỀ TÍNH TỐN KẾT CẤU NNT Đặc điểm TKKC NNT: -Tải trọng ngang yếu tố quan trọng; - Yêu cầu hạn chế chuyển vị ngang; - Yêu cầu thiết kế chống động đất; - Chú ý giảm nhẹ trọng lượng thân; - Khả chịu lửa cao; - Tuổi thọ cao 3.1 KHÁI QUÁT VỀ TÍNH TỐN KẾT CẤU NNT Tính tốn nội lực chuyển vị: - Dựa theo phương pháp cổ điển học kết cấu phương pháp lực, phương pháp chuyển vị … - Hoặc sử dụng phần mềm máy tính xây dựng theo phương pháp phần tử hữu hạn 3.1 KHÁI QT VỀ TÍNH TỐN KẾT CẤU NNT Tính tốn cấu kiện NNT: - Theo TTGH: TTGH1 liên quan tới yêu cầu ổn định cường độ; TTGH2 liên quan tới chuyển vị, dao động, độ võng nứt - Tính tốn động lực điểm khác tính tốn kết cấu NNT so với nhà thông thường - Tác dụng động tải trọng đặc trưng chu kỳ dao động cơng trình 3.2 CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KẾT CẤU NNT - Sơ đồ tính tốn: Thường đơn giản hóa để giảm nhẹ việc tính tốn phải phản ánh đúng làm việc thực tế các cấu kiện - Phân loại: Có thể phân loại sơ đồ tính tốn nhà nhiều tầng theo nhiều cách khác Sau số cách phân loại chủ yếu 3.2 CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KẾT CẤU NNT Có thể phân loại sơ đồ tính tốn NNT theo nhiều cách khác nhau: • Theo tính chất làm việc không gian có: - Sơ đồ tính toán chiều - Sơ đồ tính toán hai chiều - Sơ đồ tính toán ba chiều • Theo tính chất ẩn số có: - Sơ đồ tính toán rời rạc - Sơ đồ tính toán rời rạc - liên tục - Sơ đồ tính toán liên tục 3.3 PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG NGANG LÊN CÁC KẾT CẤU TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG Phân phối tải trọng ngang lên NNT phân theo sơ đồ làm việc chúng, có sơ đồ làm việc sau: a SĐ giằng: vách/giằng chịu toàn TT ngang, khung chịu tải trọng đứng b SĐ khung giằng, vách/giằng khung chịu tải trọng ngang 3.3 PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG NGANG LÊN CÁC KẾT CẤU TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG - Hệ kết cấu thực tế làm việc không gian, nhiên tính tốn quy phẳng tiến hành việc phân phối tải trọng ngang theo độ cứng tương đối cấu kiện chịu tải; - Khi phân phối tải trọng ngang giả thiết sàn tuyệt đối cứng mặt phẳng chúng-để biến dạng ngang mức sàn nhau; - Để phân phối tải trọng ngang cần phải xác định trước hai khái niệm: độ cứng tương đối theo tầng độ cứng tổng thể 3.3 PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG NGANG LÊN CÁC KẾT CẤU TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG Độ cứng tương đối theo tầng (giữa hai tầng j, k) cấu kiện thẳng đứng chịu tải i tỷ số lực cắt tầng Tjki chuyển vị ngang tương đối Djk, i=nki – nji 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO - Hạn chế TK cột ngắn, dầm ngắn Vì cột ngắn dầm ngắn dễ bị phá hoại cắt-phá hoại đột ngột; - Bậc siêu tĩnh: nhà chịu thay đổi nhiệt độ lún khơng số bậc siêu tĩnh nên thấp Nhưng ngược lại, chịu tải ngang số bậc siêu tĩnh phải cao để tránh CT không bị đổ có phận bị phá hoại trước; - Cách thức phá hoại: Thiết kế theo nguyên lý “Cột khỏe dầm yếu” – cho dầm phá loại trước, sau đến cột 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Vật liệu cho NNT cần phải: - Có tỷ lệ cường độ trọng lượng lớn càn tốt (giảm tải trọng gió động động đất); - Tính biến dạng cao: yêu cầu tiêu chuẩn TK kháng chấn mới; - Tính thối biến thấp-tăng tuổi thọ cơng trình; - Tính liền khối cao; - Giá thành hợp lý 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Các nguyên tắc cấu tạo KC chịu lực: - KC phải có độ dẻo khả phân tán NL lớn; - Dầm phải bị biến dạng dẻo trước cột; - Phá hoại uốn phải xảy trước phá hoại cắt; - Các nút phải khỏe (cột dầm) quy tụ vào 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Cấu tạo dầm: 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Cấu tạo - Tiết diện cột nên chọn cho tỉ số chiều cao thông thuỷ tầng chiều cao tiết diện cột không lớn 25 (ht/hc ≤ 25) Chiều rộng tối thiểu không nhỏ 220mm - Chiều rộng tối thiểu tiết diện dầm không chọn nhỏ 220mm tối đa không lớn chiều rộng cột cộng với 1,5 lần chiều cao tiết diện - Chiều cao tối thiểu tiết diện dầm không nhỏ 300mm Tỉ số chiều cao chiều rộng tiết diện không lớn 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Cấu tạo - Đường hàn nối cốt thép phải tính tốn kiểm tra với tải trọng động Trong trường hợp khơng tính tốn kiểm tra, dùng nối buộc với chiều dài đoạn nối lần chiều dài neo tối thiểu cho trường hợp khơng có động đất 3.4 CÁC U CẦU CẤU TẠO Cấu tạo - Trong phạm vi chiều dài 3hd (hd chiều cao tiết diện bê tông dầm) dầm kể từ mép cột phải đặt đai dày khu vực dầm Khoảng cách đai khơng lớn giá trị tính tốn theo u cầu chịu lực cắt đồng thời phải ≤ 0,25hd khơng lớn lần đường kính cốt thép dọc Trong trường hợp khoảng cách không vượt 150mm - Tại khu vực dầm (ngoài phạm vi nói trên), khoảng cách đai chọn ≤0,5hd khơng lớn 12 lần đường kính cốt thép dọc đồng thời không vượt 300mm 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Cấu tạo - Các nút khung, nút liên kết cột vách dầm nối vách cứng hay lõi cứng vị trí tập trung nội lực lớn, nên ngồi việc bố trí cốt thép chịu lực theo tính tốn, cần đặt thêm cốt đai gia cường Các cốt đai cần đảm bảo liên kết cột dầm chống lại gia tăng lực cắt cách đột ngột nút tăng cường bền vững nút chống lại nội lực xuất tiết diện nghiêng mà tính tốn thiết diện chưa định lượng 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Cấu tạo - Độ lệch tâm trục dầm - trục cột nút khung hạn chế để đảm bảo truyền hiệu mô men có chu kỳ từ dầm kháng chấn chính sang cột Khoảng cách trục qua trọng tâm nhỏ bc/4, bc là cạnh lớn cột vuông góc với trục dầm; - Bề rộng dầm kháng chấn chính: bw  {bc + hw ; 2bc}; hw là chiều cao dầm - Trong vùng tới hạn dầm kháng chấn chính, cốt đai : đường kính không nhỏ 6mm; Khoảng cách cốt đai không vượt quá s = {hw/4; 24 dbw; 225; 8dbL} dbw - đường kính cốt đai, dbl - đường kính cốt dọc nhỏ Cốt đai bố trí cách mép cột không quá 50mm 3.4 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO Cấu tạo