Giáo trình thiết kế kết cấu

Trang 1

Author: Nguyễn Đức Hóa

BÀI MỞ ĐẦU

Bài viết này giới thiệu về phương pháp học được áp dụng cho Khóa học thực hành thiết kế Kết cấu Online Các bạn sẽ tuần tự thực hiện 17 bài tập, ban đầu mỗi người chỉ được quyền truy cập Bài mở đầu và Bài 1, sau khi bạn thực hiện xong mỗi bài tập và chúng tôi xác nhận kết quả làm bài là đạt, thì bạn sẽ được cấp quyền truy cập để thực hiện bài tập tiếp theo Nhiệm vụ và yêu cầu của mỗi bài tập được nêu rõ trong từng bài Bạn cần thực hiện đúng các yêu cầu mới được xác nhận là đã đạt nội dung của bài đó Trong mỗi bài tập thường có bổ sung các clip hướng dẫn, bạn nên theo dõi để thực hiện bài tập tốt hơn.Hai bài đầu tiên là 2 bài đơn giản nhưng tương đối quan trọng Bạn cần thực hành một cách nghiêm túc để tạo được phong cách làm việc khoa học chặt chẽ Nội dung khóa học:

Trong quá trình tham gia khóa học, học viên sẽ có các bài thực hành vẽ theo bản vẽ mẫu, và một bài tập xuyên suốt để thực hiện các bước thiết kế kết cấu

Chương trình gồm 17 bài tập với nội dung như sau:

 Bài 1: Thực hành bài vẽ mặt bằng kết cấu theo bản vẽ mẫu số 1

 Bài 2: Thực hành bài vẽ mặt bằng kết cấu theo bản vẽ mẫu số 2

 Bài 3: Chọn lựa sơ bộ kích thước tiết diện và dựng mặt bằng kết cấu cho bài tập xuyên suốt

 Bài 4: Thiết lập các khai báo trong Etabs

 Bài 5: Dựng mô hình kết cấu

 Bài 6: Xác định và khai báo tải trọng tĩnh (Tĩnh tải, hoạt tải)

 Bài 7: Xác định và khai báo tải trọng Gió (thành phần động và tĩnh)

 Bài 8: Xác định và khai báo tải trọng Động đất

 Bài 9: Hoàn tất mô hình và phân tích nội lực

 Bài 10: Vẽ bản vẽ chi tiết Dầm theo bản vẽ mẫu

 Bài 11: Thiết kế và vẽ bản vẽ Dầm điển hình cho bài tập xuyên suốt

 Bài 12: Vẽ bản vẽ chi tiết Sàn theo bản vẽ mẫu

 Bài 13: Thiết kế và vẽ bản vẽ chi tiết Sàn cho bài tập xuyên suốt

 Bài 14: Vẽ bản vẽ chi tiết Cột theo bản vẽ mẫu

 Bài 15: Thiết kế và vẽ bản vẽ chi tiết Cột cho bài tập xuyên suốt

 Bài 16: Vẽ bản vẽ chi tiết Đài cọc theo bản vẽ mẫu

 Bài 17: Thiết kế và vẽ bản vẽ chi tiết Đài cọc cho bài tập xuyên suốt

Trang 2

và mép dầm) không đƣợc bé hơn 0.8mm (khi in ra) Yêu cầu sử dụng loại chữ là DText cho tất cả các đối tƣợng Text (có sẵn trong file Form.dwg)

Các lệnh AutoCAD cần sử dụng trong thực hành

- LINE: vẽ đoạn thẳng

- COPY: Lệnh copy đối tƣợng

- OFFSET: Lệnh offset đối tƣợng

- FILLET: Lệnh nối 2 đối tƣợng tại giao điểm

- TRIM: Lệnh cắt đối tƣợng tại giao điểm

- MATCHPROP: Lệnh sao chép thuộc tính của đối tƣợng

- LTS: Lệnh đặt Linetype Scale cho toàn bộ bản vẽ (giá trị nhập cho lệnh này là n*10 đối với hệ inchs trong đó n là tỉ lệ bản vẽ Ví dụ tỉ lệ bản vẽ là 50 thì nhập giá trị là 500)

3 BÀI LÀM

Câu hỏi

+ Tại sao việc đặt tên dầm ví dụ D1 không đặt từ trục 1 đến trục 2 mà lại dài từ trục 1 đến trục 4;

Trang 3

+ Khi bản vẽ có nhiều tỉ lệ thì lệnh LTS sẽ theo tỉ lệ nào? 10*n

+ Giá trị của lệnh LTS phụ thuộc vào kích thước (tỉ lệ scale) của khung bản vẽ, Trong trường hợp 1 file cad có nhiều khung bản vẽ với các kích thước khác nhau, thì

sử dụng giá trị LTS cho khung bản vẽ phổ biến nhất (ví dụ có 2 khung được scale 100 lần

và 1 khung được scale 25 lần thì 2 khung scale 100 lần gọi là khung phổ biến), các đối tượng vẽ trong khung ít phổ biến được đặt Linetype Scale phù hợp - tự xác định giá trị này (vì bản thân mỗi đối tượng có giá trị Linetype Scale riêng, chọn đối tượng và sử dụng phí Ctrl+1 để thấy điều này) Tuy nhiên lời khuyên của mình là các khung bản vẽ có kích thước khác nhau thì đặt ở các file khác nhau, sẽ dễ dang hơn cho quản lý và thể hiện + Việc vẽ nét dầm chỉ tới mép cột như vậy thì khi tính toán chiều dài dầm thì vẫn tính tới tim cột chứ anh? tại vị trí hai dầm giao nhau tại cột thì

Các bước làm bài tập số 1

- Move file Form.dwg ra một folder khác, copy file Form.dwg ra một foler bài 1 và đổi tên thành bài tập số 1.dwg

B1: Vẽ đường lưới

- Trước khi vẽ đổi về layer KCS_AXIS

- Dùng lệnh line hay pline vẽ các đường lưới có chiều dài khoảng 12000 mm

- Chưa cần tạo các đầu tên trục ngay khi nào phần chỉnh chiều cao chữ theo tỉ lệ bản

vẽ sẽ xử lý một thể

B2: Vẽ các cột (bao gồm Hatch Bê tông)

- Vẽ các cột bằng lệnh Line, Copy, Move, Offset, Mirror

- HATCH lỗ thủng kiểu KCS_HATCH

- LINE dầm dừng tại mép lỗ thủng, lỗ kỹ thuật

- Layer HATCH Cột chú ý

- Căn lề CENTER cho text Mặt bằng kết cấu VÀ đặt ở giữa mặt bằng

- Tạo các đường dóng và dóng chân DIM theo hướng dẫn, chú ý khoảng cách giữa các đường dóng, không xóa các đường dóng

Trang 4

( VẼ hình chữ nhật bo quanh mặt bằng theo layer không in, rồi sau đó offset ra 20*tỉ

lệ bản vẽ và đường dim đầu tiên cách chân dim là 8*tỉ lệ bản vẽ)

- Dóng thẳng các text tên dầm theo lề bên trái

- Khi dim mà sát quá kéo text về phía bên trái hướng nhìn

- Tạo các đường dóng chân DIM chú ý không xóa các đường dóng

Trang 5

BÀI 2 VẼ MẶT BẰNG KẾT CẤU THEO BẢN VẼ SỐ 2

1 Nhiệm vụ của bài tập số 2:

Vẽ Mặt bằng kết cấu sàn tầng 3 theo bản vẽ mẫu

Quan sát bản vẽ Kiến trúc để nhìn nhận về phương pháp bố trí Dầm

Sử dụng file LayerSet KCS.lsp để thực hiện các lệnh vẽ nhanh

2 Yêu cầu:

Tuân thủ các yêu cầu của bài tập số 1

Chọn tỉ lệ bản vẽ dựa vào khung bản vẽ A3

Trang 6

BÀI 3 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT DẦM SÀN

1 Nhiệm vụ của bài tập số 3

Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện Cột, Dầm, Sàn

+ Bố trí Dầm theo nguyên tắc thỏa mãn các vai trò của Dầm

Dầm được bố trí với các vai trò sau: (1) nối các Cột, Vách; (2) Chia nhỏ ô sàn; (3) bo cho ô sàn (tại biên, tại các lỗ thủng ); (4) Đỡ tường nếu cần thiết

+ Thể hiện hatch sàn với chú ý sàn khu vực vệ sinh được hạ cốt 5cm

Chú ý: Bê tông cấp độ bền B30, công trình cao 10 tầng, mỗi tầng cao 4.2m

3 Yêu cầu:

Tuân thủ các nguyên tắc thể hiện bản vẽ trong Bài tập số 1, khổ giấy A2

+ Một số lưu ý khi thực hiện bài tập:

- Đối với các lỗ kỹ thuật đã được định vị đầy đủ thì không cần thiết phải có ghi chú như các bài tập trước

- Đối với các dầm có bề rộng >= 200 thì cần bổ sung trục định vị tại tim dầm để định

vị cho dầm thông qua tim dầm (không áp dụng đối với các dầm chính đi qua cột vách đã được định vị thông qua trục chính)

- Vách được thể hiện như Cột trên mặt bằng kết cấu (nét bo bởi layer KCS_COLUMN, kiểu hatch BETONG)

- Lanh tô vách được thể hiện như Dầm trên mặt bằng kết cấu (KCS_BORDER hoặc KCS_HIDDEN theo từng trường hợp cụ thể) Không cần ghi chú lanh tô vách (tên, kích thước) như Dầm

3.1 Quy định về các đường DIM

- Mặt bằng thường 3 tầng DIM chính với vai trò như sau:

 Tầng DIM ngoài cùng để đo khoảng cách giữa các trục xa nhất

 Tầng DIM ở giữa để đo khoảng cách giữa các trục chính (được đặt tên)

 Tầng DIM trong cùng dùng để định vị các trục phụ, dầm phụ v.v

Hình ảnh minh họa

Trang 7

3.2 Hướng dẫn định vị dầm:

- Đối với các Dầm chính đi qua Cột, Vách - đã được định vị thông qua các trục chính

- Đối với các Dầm phụ có bề rộng >= 200, cần bổ sung trục phụ đi qua tim dầm Các dầm phụ này sẽ được định vị thông qua trục phụ

- Đối với các Dầm phụ có bề rộng < 200, việc định vị dầm được tiến hành thông qua các đường DIM từ trục (chính hoặc phụ) gần nhất tới mép dầm, và đường DIM thể hiện

bề rộng Dầm

- Chúng ta sẽ đặt tên (hay đánh số thứ tự) theo nguyên tắc ưu tiên sau:

 Đặt tên dầm chính trước, dầm phụ sau

 Theo phương X trước, phương Y sau

 Dầm phía dưới trước, phía trên sau (lần lượt từ trục A đến B, C, v.v )

 Dầm bên trái trước, bên phải sau (lần lượt từ trục 1 đến 2, 3, v.v )

Tên dầm được đặt với quy định như hình dưới, nếu không có số tầng thì bỏ trống, ví dụ: D1-20 (35x70) hoặc D-20 (35x70) Lưu ý là chỉ có duy nhất 1 dấu cách trong tên dầm

Trang 8

là giữa số 20 và dấu "(", hình ảnh phía dưới chỉ mình họa để có thể thấy rõ ràng hơn Chú

ý rằng dầm có kích thước hình học khác nhau, cấu tạo cốt thép khác nhau thì cần được đặt tên khác nhau!

3.3 Phương pháp lựa chọn tiết diện dầm, cột, sàn

- Phương pháp lựa chọn tiết diện dầm, cột, sàn được đề cập tương đối kỹ trong các giáo trình BTCT tập 1, 2 và cuốn hướng dẫn thiết kế sàn BTCT toàn khối (hướng dẫn đồ

án BT1) Nếu bạn có ý định tìm hiểu về KC thì nên sắm các cuốn này Vì rất cơ bản và cần thiết Ngoài ra cần tìm hiểu các tiêu chuẩn như: Tải trọng và tác động (2737-1995) và thiết kế kết cấu BTCT (356-2005)

- Có thể tóm tắt nguyên lý như sau:

Tải trọng (từ đó dẫn đến nội lực và chuyển vị) là yếu tố quyết định cho việc lựa chọn tiết diện của cấu kiện Tuy nhiên có các công thức sơ bộ cho việc lựa chọn tiết diện cấu kiện được trình bày sau đây

 Đối với dầm: h = (1/10 ~ 1/15)*L đối với dầm chính; h = (1/15 ~ 1/20) * L đối với dầm phụ; b = (0.3 ~ 0.5)*h Trong đó L là nhịp dầm Khi h<600 thì lấy theo bội số của

50, khi h >600 lấy theo bội số 100

 Đối với cột: b*h = (1.2 ~ 1.5)*N/Rb; b = (0.25 ~ 1)*h Trong đó N là lực dọc, Rb

là cường độ chịu nén tính toán của cột

Lực dọc có thể lấy bằng = (diện chịu tải mỗi tầng) * (số tầng) * (tải trọng trên 1 mét vuông sàn) Trong đó tải trọng trên 1 mét vuông sàn có thể lấy bằng 1.2T/m2

 Chọn tiết diện cột thì tính như sau:

(1.2->2)*S*1.3*1.1*n=N;F=N/Rn vậy là tạm xem tiết diện cột thính theo thế này để nhập vào mô hình ; sau đó tăng giảm tiết diện cho hợp lý

 Đối với sàn: d = (1/40 ~ 1/50)*L1

 Đối với móng: Số cọc n = N / [P], trong đó N là lực dọc đã đề cập ở phần cột [P]

là sức chịu tải của mỗi cọc

Trang 9

4 CÂU HỎI:

4.1 Câu 1

- Về việc lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện

 Đối với dầm thì L tính như thế nào? ví dụ L =9.6m thì h=(1/10-1/15)*9.6m= 0.64m thì chọn h=?

0.96- Với cột: áp dụng công thức h = (1.2 ~ 1.5)*N/Rb; b = (0.25 ~ 1)*h , mong anh thử tính một cột trong bài tập 3 để em tham khảo với anh nhé, vì phần tính cột cũng hơi khó hiểu? Em thấy ở phần kiến trúc có bố trí cột rồi thì mặt bằng kết cấu cứ thế lấy sang có đúng không anh?

4.2 Câu 2

- (Đây là hệ dầm phụ giao nhau (gọi là giao nhau vì hai dầm phụ này có chiều dài nhịp (tính tới các dầm chính) tương đối bằng nhau, có điều kiện chịu tải bằng nhau) Dầm này ăn vào lỗ kỹ thuật cũng không sao, lỗ kỹ thuật đang rất to

5 TRẢ LỜI

5.1 Về nhịp tính toán của Dầm

 Nhịp tính toán của Dầm được xác định là khoảng cách giữa các gối đỡ gần nhất

mà dầm truyền lực lên.Đối với dầm chính: là khoảng các giữa các cột, các vách, hoặc giữa cột và vách Đôi với dầm phụ: là khoảng cách giữa các dầm chính

 Đối với hệ dầm phụ giao nhau mà kích thước tiết diện các dầm giống nhau và nhịp dầm gần giống nhau: là khoảng cách giữa các dầm chính

 Đối với hệ dầm phụ giao nhau mà kích thước tiết diện các dầm khác nhau (độ cứng khác nhau): là khoảng cách giữa các dầm phụ có tiết diện lớn hơn (độ cứng đơn vị lớn hơn)

 Khái niệm tổng quát vẫn là khoảng cách giữa các gối đỡ mà dầm truyền lực lên Trong trường hợp của bài tập, bạn xác định L = 9.6m đối là chính xác đối với dầm theo phương X

5.2 Đối với cột

Khi xác định diện tích tiết diện của Cột

Diện chịu tải của cột trên mỗi tầng được xác định theo nguyên tắc phía dưới

Trang 10

6 Lỗi bài 3

- Dầm A gác lên dầm B thì dầm B phải có kích thước lớn hơn hoặc bằng dầm A

- Hệ dầm phụ giao nhau được thiết kế có cùng kích thước

- Các dầm trên trục này được thiết kế đồng trục và có bề rộng bằng nhau (tham khảo kiến trúc)

- Suy nghĩ để thể hiện lại cho đúng các layer của lanh tô vách

Trang 11

 Chọn tiêu chuẩn thiết kế BS 8110-97

 Khai báo vật liệu (bê tông B30, cốt thép dọc A-III, cốt thép đai A-I)

 Khai báo các tiết diện Cột, chú ý các lưu ý về khai báo tiết diện cột

 Khai báo các tiết diện Dầm

 Khai báo các tiết diện Sàn: chú ý các phòng chức năng khác nhau (hành lang, phòng làm việc, kho, vệ sinh v.v ) cần được khai báo với các loại sàn khác nhau (mặc

dù có thể cùng chiều dày) để thuận tiện cho việc gán tải trọng về sau

 Khai báo các tiết diện Vách: chú ý khai đầy đủ các loại Vách theo chiều dày

2 Yêu cầu:

- Thực hiện theo các hướng dẫn (sau bài viết này) Lưới cột được xây dựng theo công trình ở bài tập số 3 Vật liệu đã đề cập ở trên

- Gửi file Etabs (*.EDB và *.$ET) qua hòm thư ketcausoft.edu@gmail.com

2.1 Lưu ý khi khai báo tiết diện Cột

- Chúng ta sử dụng Etabs để tính toán diện tích cốt thép Cột, khi đó cần chú ý rằng việc phân bố cốt thép trọng cột ảnh hưởng đến kết quả tính toán Do đó khi khai báo tiết

diện cột, trong mục Reinforcement Data cần lưu ý các điểm:

- Khoảng cách từ mặt ngoài của bê tông tới tâm cốt thép (Cover to rebar center),

thông thường khoảng cách này bằng 25mm + D/2 Trong khai báo có thể đặt bằng 40mm

là hợp lý

- Số lượng cốt thép phân bố càng đều càng tốt Để đơn giản, trong thực hành nên lấy

như sau: số lượng cốt thép đặt trên cạnh nào thì bằng n = Kích thước cạnh (theo mm) / 100

- Đường kính cốt thép chỉ có ý nghĩa khi thực hiện bài toán kiểm tra, trong bài toán

diện tích cốt thép nên lấy bằng nhau, có thể lấy cùng bằng 20d

Trang 12

 Một điểm nữa khi khai báo cốt thép là hướng đặt của tiết diện Đối với tiết diện vuông thì chúng ta không cần quan tâm nhưng đối với tiết diện chữ nhật thì cần lưu ý

DEPTH là chiều cao làm việc khi uốn theo trục 3

WIDTH là chiều cao làm việc khi uốn theo trục 2

Mặc định trong etabs là: trục 2 trùng với trục X, trùng 3 trùng với trục Y

Do đó, ví dụ khi cột có tiết diện 70x90 mà 90 là cạnh đài theo hường trục Y thì cần khai báo trong Etabs là DEPTH = 0.7m và WIDTH = 0.9m

2.2 Các thông số về vật liệu:

Khối lượng riêng: 0.25 T.s2/m3

Trọng lượng riêng: 2.5 T/m3

Modul đàn hồi: Tùy thuộc cấp độ bền, xem tiêu chuẩn

Cường độ vật liệu: xem bảng dưới

Trang 13

Trang 14

Trang 15

Trang 16

Modul đàn hồi: Tùy thuộc cấp độ bền, xem tiêu chuẩn

Cường độ vật liệu: xem bảng dưới

4 Quy đổi đơn vị

- Từ đó ta tính tải trọng lên ô sàn ví dụ sàn phòng làm việc q=200daN/m2=0.2T/m2

5 TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH CỐT THÉP BẰNG ETABS - THEO TCVN

(Bài viết này dựa trên nghiên cứu của tác giả về những điểm tương đồng trong việc tính toán cốt thép giữa hai tiêu chuẩn BS8110-97 và TCVN356-2005, độc giả có thể tìm hiểu qua tài liệu sau: So sánh BS8110-97 và TCVN)

Cả BS8110-97 và TCVN356-2005 đều tính toán cấu kiện bê tông cốt thép dựa trên lý thuyết về trạng thái giới hạn (về độ bền và trạng thái sử dụng) Đối với cấu kiện loại

Trang 17

Dầm, cả BS lẫn TCVN đều thiết lập phương trình cân bằng lực ở trạng thái giới hạn, giải

phương trình và tìm ra lượng cốt thép yêu cầu Đối với cấu kiện loại Cột, cách truyền

thống được nêu ra trong BS là quy đổi về trường hợp lệch tâm phẳng với hệ số quy đổi,

bên cạnh đó, BS cũng đưa ra các biểu đồ tương tác dùng để kiểm tra khả năng chịu lực

của tiết diện

TCVN vẫn đang chật vật với việc tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên, tuy nhiên đã đưa

ra điều kiện tổng quát, và công thức cho phép xác định ứng suất của cốt thép phụ thuộc

vào vị trí của đường giới hạn vùng nén Những năm gần đây, các nghiên cứu về việc xây

dựng biểu đồ tương tác đã đạt được nhiều kết quả, bên cạnh đó là quy trình tính toán cốt

thép theo phương pháp đúng dần dựa vào biểu đồ tương tác Chúng ta hoàn toàn giải

được bài toán khung BTCT theo TCXDVN 356-2005! Nhưng trước hết hãy tận dụng

Etabs cái đã

Mặc dù Etabs không cung cấp lựa chọn tiêu chuẩn TCVN356 trong tính toán cốt thép,

nhưng từ những điểm chung của hai tiêu chuẩn như đã nói ở trên, chúng ta hoàn toàn có

thể dùng Etabs + BS8110-97 + Tải trọng VN + Vật liệu VN -> Cốt thép theo TCVN356

5.1 Sử dụng tiêu chuẩn BS 8110-97, nhưng sửa đổi 2 thông số giảm hoạt tải và giới

hạn sử dụng (tạm dịch)

Trang 18

5.2 Khai báo tổ hợp thiết kế là tổ hợp theo tiêu chuẩn Việt Nam

Trang 19

5.3 Thay đổi đặc trưng vật liệu theo tiêu chuẩn Việt Nam

Bạn cần biết, mặc dù BS yêu cầu bạn nhập hai thông số về cường độ Vật Liệu là fcu (cường độ đặc trưng của bê tông, tương ứng với cấp độ bền Ví dụ: B15 là 15MPa, B20 là 20MPa) và fy (giới hạn chảy của cốt thép) Tuy nhiên giá trị tính toán của vật liệu theo BS được lấy như sau:

Đối với Bê tông: cường độ tính toán = 0.67*fcu/1.5

Đối với Cốt thép: cường độ tính toán = fy/1.05

Ở đây 1.5 và 1.05 là hệ số an toàn riêng cho Bê tông và Cốt thép

Suy ngược lại, nếu bạn muốn khai báo vật liệu theo tiêu chuẩn Việt Nam, bạn cần khai báo cường độ tính toán đã nhân với các hệ số trên Ví dụ:

Với bê tông B15, R=85 kG/cm2 -> fcu khai báo sẽ bằng: 85*1.5/0.67 = 190.3

Trang 20

Cần nói thêm rằng kết quả tính toán nhƣ trên chỉ đúng về mặt định tính (số liệu), mà không phù hợp về mặt pháp lý KetcauSoft cũng đã phát triển các phần mềm thiết kế kết cấu bê tông cốt thép bằng cách sử dụng nội lực của Etabs và tính toán cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam

Trang 21

BÀI 5 Dựng mô hình kết cấu sàn tầng 2, cao độ +4.200 (Cột,

vách, dầm, sàn)

Dựng mô hình kết cấu sàn tầng 2, cao độ +4.200 (Cột, vách, dầm, sàn)

Cột, Vách, Dầm được xây dựng đúng trục (tim cột, tim dầm và tim vách trùng với trục) mặc dù trên mặt bằng kết cấu có thể trục của các cấu kiện này không trùng với hệ lưới

Lanh tô thang máy được khai báo như 1 dầm thông thường có chiều rộng bằng chiều dày của vách, chiều cao bằng chiều cao tầng trừ chiều cao cửa thang máy, trong đó chiều cao cửa thang máy là 2.2m

Sử dụng chức năng Draw Point của Etabs để tạo các điểm trung gian khi cần thiết để bắt điểm

3 Yêu cầu:

Thực hiện theo các hướng dẫn phía dưới

Các phòng có chức năng riêng (văn phòng, vệ sinh, hành lang ) cần được khai báo bởi các loại tiết diện sàn riêng

Cần tạo các Dầm ảo (Null Line, hay các Frame có loại tiết diện NONE) dưới các vị trí có tường mà không có dầm thật Tuy nhiên, khi tường ở ngay cạnh dầm thật thì có thể gán tải trọng lên dầm thật và không cần xây dựng dầm ảo

4 Câu hỏi bài 5

- Tại sao khi vẽ dầm cột không đặt đúng theo Mặt bằng kết cấu luôn? Có phải để thuận tiện cho vẽ không ạ? Khi vẽ sàn vệ sinh thì không offset xuống 5cm mà vẫn để nguyên vị trí như vậy có ảnh hưởng gì tới kết quả không?

- Trong đề bài bài tập số 5 là: vẽ mặt bằng kết cấu sàn tầng 2 ở cao độ 4.2m nhưng trong khi đó sàn ở bài tập số 3 là sàn tầng 3, công trình có 10 tầng cao độ mỗi tầng là 4.2m Nên đổi lại đề là vẽ mặt bằng kết cấu sàn tầng 3 ở bài tập số 3, vì khi đó dễ nhầm

- Những dầm cách trục một đoạn thì vẫn vẽ bình thường chứ ạ? Nên lấy kích thước nào để khai báo dầm D10-25x40 như hình dưới đây?

Trang 22

- Cho nay co dam khong?

Trang 23

BÀI 6 Xác định và khai báo tải trọng tĩnh (Tĩnh tải, hoạt tải)

- Xác định và khai báo tải trọng tĩnh (Tĩnh tải, hoạt tải)

Cho đến bước này chúng ta vẫn chỉ mới xây dựng mô hình cho kết cấu tầng 1 Chúng

ta vẫn sẽ chưa thực hiện việc sao chép mô hình lên các tầng khác trong bài tập này

Hoạt tải (HT) được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, các giá trị được quy định riêng cho các phòng chức năng (văn phòng, hành lang, vệ sinh v.v )

Tĩnh tải (TT) bao gồm: Tải trọng các lớp hoàn thiện của sàn, tải trọng tường xây, vách kính

Vật liệu hoàn thiện sàn bao gồm: Lớp vữa trát dày 15mm, lớp vữa lót dày 20mm, lớp gạch lát dày 10mm

Tường xây bao gồm: 2 lớp trát hai bên - mỗi lớp dày 15mm; gạch xây dày 220mm hoặc 110mm đối với từng loại tường Hệ số lỗ cửa (nếu có cửa) là 0.75

Vách kính dày 1cm, hệ khung nhôm có khối lượng tính theo mét vuông vách là 50kG/m2

3 Yêu cầu:

- Khai báo các trường hợp tải trọng TT và HT trong Mô hình Etabs (bài tập xuyên suốt)

- Xác định các loại tải trọng TT và HT và thể hiện dưới các bảng Word hoặc Excel

- Gán các tải trọng TT và HT vào vào mô hình

- Nộp bài tập bao gồm file xác định tải trọng và file Etabs

Trang 24

B 7 Bài tập số 7

1 Nhiệm vụ của bài tập số 7

- Xác định và khai báo tải trọng Gió (thành phần Tĩnh và Động)

2 Cần lưu ý khi thực hành

- Sau khi hoàn thành xong bài tập số 6, hoàn thiện mô hình bằng cách sử dụng chức năng nhân bản (replicate) của Etabs để nhân sàn tầng 1 lên các sàn khác

- Cần gán Diaphragm trước khi phân tích mô hình (độc lập theo các phương)

- Cần thiết lập khối lượng tham gia dao động (Mass Source) ở chế độ From Load,

và giá trị bằng: 1*TT + 0.5*HT

- Cần chia ảo sàn trước khi phân tích nội lực (xem hướng dẫn phía dưới)

- Cần gán liên kết ngàm cho các chân cột trước khi phân tích nội lực

- Sử dụng phần mềm WDL để tính toán tải trọng gió Chú ý rằng sau khi bạn import file *.mdb, bạn cần nhập các giá trị Lx và Ly lần lượt là kích thước theo phương X và Y của mặt bằng

- Thành phần tĩnh, và các thành phần động được khai báo với các trường hợp tải trọng khác nhau Ví dụ theo phương X có: GTX - Gió tĩnh, GDX1 - Gió động của dạng dao động thức nhất, GDX2 - Gió động của dạng dao động thứ 2; v.v

- Công trình được xây dựng lại thành phố Bắc Ninh (Tên cũ theo TCVN 2737-1995

là: thị xã Bắc Giang, tỉnh Hà Bắc)

3 Yêu cầu

- Khai báo các trường hợp tải trọng do Gió (các thành phần Tĩnh và Động)

- Gán các trường hợp tải trọng do Gió vào mô hình

- Gửi file Excel xác định tải trọng gió (thành phần Tĩnh và Động), và file Etabs

4 Lưu ý chia ảo sàn trước khi chạy dao động

4.1 Bước 1: Chọn toàn bộ mô hình

4.2 Bước 2: Chọn menu Assign > Shell/Area > Area Object Mesh Options , thiết lập như hình dưới

Trang 25

Trang 26

CÁC BÀI VIẾT

1 BÀI 1 Tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực

Các loại tải trọng (thường xuyên, tạm thời, đặc biệt ) được phân biệt dựa trên tính chất tác động của nó lên công trình Sự tác động của chúng lên công trình có thể đồng thời hoặc không, do đó cần xét đến các trường hợp tổ hợp để tìm ra trường hợp có nội lực bất lợi nhất Và để xét đến xác suất xuất hiện đồng thời của các loại tải trọng, người ta đề

ra các hệ số tổ hợp

Xét về hình thức, tổ hợp tải trọng là cộng tải trọng trước (có kể đến hệ số tổ hợp) rồi mới giải bài toán xác định nội lực; còn tổ hợp nội lực là giải bài toán xác định nội lực cho các trường hợp tải trọng riêng rẽ trước rồi mới cộng nội lực lại với nhau (có kể đến hệ số

tổ hợp)

Xét về mặt giá trị, tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực mang lại kết quả nội lực giống nhau cho hệ đàn hồi tuyến tính (kết cấu thông thường được giả thiết là đàn hồi tuyến tính) TCVN 2737-1995 mục 2.4 chỉ đề cập đến tổ hợp tải trọng

Xét về mặt giá trị thì tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực mang lại kết quả giống nhau, nhưng xét về góc độ tính toán thì có sự khác biệt về mặt hiệu quả

Ví dụ, chúng ta chỉ có 4 trường hợp tải trọng là Tĩnh tải (TT), Hoạt tải (HT), Gió phương X (GX), Gió phương Y (GY) nhưng lại có 5 trường hợp tổ hợp:

Do đó, chúng ta thường sử dụng phương pháp tổ hợp nội lực thay cho tổ hợp tải trọng (vì kết quả cuối cùng giống nhau)

2 BÀI 2 Những mâu thuẫn khi phân tích kết cấu làm việc đồng thời với nền đất sử dụng phương pháp mô hình cọc bằng liên kết đàn hồi

Việc phân tích kết cấu làm việc đồng thời với nền đất trong đó sử dụng phương pháp

mô hình cọc bằng liên kết đàn hồi (mô hình spring) đang được sử dụng ngày một rộng rãi Một ưu điểm của phương pháp này là xét đến được sự làm việc mềm của đài cọc và

sự tham gia có hệ giằng móng trong sự phân phối mô men trong đài cọc Mô hình spring còn giải quyết một cách gọn gàng bài toán đài cọc phức tạp Tuy nhiên bên cạnh những

ưu điểm, mô hình spring chứa đựng trong đó những mâu thuẫn có thể dẫn tới sự sai lệch trong kết quả tính toán

Trang 27

2.1 Ảnh hưởng của mô hình spring tới kết quả phân tích kết cấu

So với mô hình thông thường (kết cấu liên kết ngàm với nền đất), mô hình spring dẫn đến những thay đổi tương đối rõ rệt trong kết quả phân tích kết cấu

2.1.1 Sự thay đổi tính chất động học

Xét hệ kết cấu dạng công xôn chịu tải trọng F như hình 1 Khi liên kết giữa hệ với mặt đất được giả thiết là ngàm, chuyển vị tại đỉnh Δ1bằng chuyển vị Δedo biến dạng đàn hồi, hệ có độ cứng K1tương ứng và chu kỳ dao động riêng

Trong mô hình liên kết spring, ngoài chuyển vị do biến dạng đàn hồi Δe, hệ còn bị chuyển

vị Δsdo biến dạng của các liên kết spring dưới tác dụng của mô men tại móng, tổng chuyển vị tại đỉnh của hệ Δ2= Δs+ Δe> Δ1, hệ có độ cứng tương ứng K2< K1và chu kỳ dao động riêng cơ bản T2> T1

Như vậy, trong mô hình spring, độ cứng của hệ giảm so với mô hình ngàm và do đó chu kỳ dao động của hệ lớn hơn so với chu kỳ dao động của mô hình ngàm

2.1.2 Sự thay đổi giá trị của tải trọng

Do chu kỳ dao động riêng của hệ thay đổi nên các tải trọng bị ảnh hưởng bởi chu kỳ dao động của hệ cũng thay đổi Cụ thể, đối với tải trọng động đất, khi chu kỳ dao động của hệ tăng thì giá trị của tải trọng động đất có xu hướng giảm Ngược lại, đối với tải trọng gió, khi chu kỳ dao động riêng của hệ tăng thì giá trị thành phần động của tải trọng gió cũng tăng Chưa thể định lượng và so sánh mức độ tăng giảm giữa hai loại tải trọng, tuy nhiên điều có thể khẳng định là sự thay đổi của chu kỳ dao động sẽ dẫn tới sự thay đổi giá trị của tải trọng gió và tải trọng động đất tác dụng lên công trình

1.3 Sự phân phối lại nội lực

Các phân tích sử dụng phần mềm Etabs cho thấy rằng sự phân phối lại tải trọng phụ thuộc vào dạng tải trọng và suất huy động sức chịu tải của cọc (tỉ lệ giữa tải trọng đầu cọc

và sức chịu tải của cọc, ký hiệu Cp, giá trị Cp≤ 1) Đối với tải trọng thẳng đứng, khi các cọc có Cpxấp xỉ nhau, nghĩa là độ lún đồng đều trên toàn bộ công trình, thì sẽ không có

Trang 28

sự phân phối lại tải trọng thẳng đứng cho dù hệ số đàn hồi spring được lựa chọn là bao

nhiêu Khi các cọc có Cptương đối khác biệt dẫn tới sự chênh lệch độ lún trên mặt bằng

công trình, thì sẽ có sự phân phối lại tải trọng thẳng đứng giữa các cấu kiện, mức độ phân

phối phụ thuộc vào độ cứng của các cấu kiện ngang liên kết giữa các cấu kiện thẳng

đứng

Đối với tải trọng ngang, sự phân phối lại nội lực (mô men và lực dọc tại chân cột)

phục thuộc vào mức độ giằng giữ giữa các đài cọc Nếu tất cả các cột đều đứng trên một

đài cọc có độ cứng lớn, hoặc nằm trên các đài khắc nhau và được giằng bởi hệ giằng có

độ cứng lớn, thì sự phân phối lại nội lực là không đáng kể Ngược lại là sự phân phối lại

nội lực đáng kể đối với hệ giằng có độ cứng không đủ lớn hoặc hệ không bị giằng

Hình 2 là biểu đồ mô men của khung trong 3 trường hợp đối với khung chịu tải trọng

ngang, trong đó ta thấy sự phân phối lại mô men khi hệ được mô hình bằng liên kết

spring ở các mức độ giằng khác nhau Lực dọc trong hệ cũng sẽ phân phối lại tương ứng

với sự phân bố mô men

2.2 Những mâu thuẫn khi sử dụng mô hình spring

Mô hình spring dẫn tới sự thay đổi tính chất động học của công trình, thay đổi giá trị

của các tải trọng ngang như thành phần động của tải trọng gió và tải trọng động đất, và sự

phân phối lại nội lực trong các trường hợp tải trọng ngang Như vậy, việc phân tích kết

cấu theo mô hình spring có kết quả khác với mô hình kết cấu liên kết ngàm với nền đất,

đặc biệt đối với tải trọng ngang và các tải trọng động có phương pháp tính toán phụ thuộc

vào chu kỳ dao động riêng của hệ Tuy nhiên câu hỏi đặt ra là mô hình spring có phản

ánh đúng sự làm việc của hệ kết cấu trong các điều kiện thực tế?

Trong thực hành thiết kế, hệ số đàn hồi của liên kết spring được lấy phụ thuộc vào độ lún

Trang 29

cọc dưới điều kiện tải trọng sử dụng, tuy nhiên cần khẳng định rằng độ lún của cọc trên thực tế là độ lún đạt được dưới sự tác dụng lâu dài của tải trọng Xem xét lại ví dụ trong hình 1, để đạt được chuyển vị Δs, lực F cần dữ nguyên phương và chiều tác dụng trong một thời gian đủ lâu để cọc đạt được độ lún cần thiết Trong khi đó, trái hẳn với thực tế, biến dạng của liên kết spring trong Etabs là biến dạng tức thời, Etabs phân tích kết cấu có

kể đến biến dạng này mà không xem xét đến thời gian tác dụng cần thiết của tải trọng để đạt được biến dạng này

Do cọc cần có thời gian đủ lâu để đạt được độ lún cần thiết như mô hình spring, có thể nói rằng dao động riêng của hệ kết cấu có các giá trị đặc trưng giống với mô hình ngàm hơn là mô hình spring Bên cạnh đó, tải trọng gió và tải trọng động đất xảy ra trong một thời gian ngắn, do đó có thể nói, sử dụng kết quả phân tích động học của hệ trong mô hình spring để xác định giá trị của các tải trọng này sẽ không chính xác

Một vấn đền nữa khi sử dụng mô hình spring là việc xác định hệ số đàn hồi của liên kết spring Như đã phân tích ở mục 1.3, việc lựa chọn giá trị spring không ảnh hưởng tới kết quả phân tích nội lực đối với hệ chỉ chịu tải trọng thẳng đứng và có hệ số huy động sức chịu tải Cp đồng đều trên mặt bằng, tuy nhiên kịch bản sẽ hoàn toàn thay đổi trong các trường hợp còn lại

2.3 Kết luận

Tóm lại, việc phân tích kết cấu bằng mô hình spring có thể mang lại giá trị không chính xác mà nguyên nhân chủ yếu là do mô hình này không phản ánh sự làm việc trên thực tế của hệ kết cấu Người kỹ sư khi sử dụng mô hình này cần lường trước được các mâu thuẫn và cân nhắc sử dụng các giải pháp thay thế tốt hơn Đối với trường hợp phân tích kết cấu trong Etabs bằng mô hình spring, tác giả khuyên rằng nên tính toán các tải trọng động đất và tải trọng gió bằng bảng tính sử dụng thông số dao động từ mô hình kết cấu ngàm với nền đất Việc thiết kế móng cọc tốt nhất vẫn là sử dụng mô hình spring độc lập (ví dụ trong SAFE) và với nội lực chân cột được lấy trong mô hình ngàm

3 BÀI 3 HỆ BIẾN DẠNG ĐỒNG ĐIỆU

Hai cấu kiện được gọi là biến dạng đồng điệu khi đường biến dạng của chúng đồng dạng với nhau Khái niệm này thường được sử dụng cho các cấu kiện thẳng đứng vì sự biến dạng không đồng điệu giữa các cấu kiện thẳng đứng ảnh hưởng tới sự phân phối của tải trọng ngang và lực tác dụng lên cấu kiện giằng giữa các cấu kiện này

Phân tích phương trình biến dạng cho thấy hai cấu kiện thẳng đứng chỉ biến dạng đồng điệu khi chúng có cùng chiều cao tiết diện theo phương đang xét Trong tính toán gần đúng, có thể xem hai cấu kiện biến dạng đồng điệu khi chúng chỉ có biến dạng cắt (E.I = ∞) hoặc chỉ có biến dạng uốn (G.A = ∞)

Trang 30

4 BÀI 4 TÂM CỨNG, TÂM KHỐI LƯỢNG, TÂM HÌNH HỌC

Tâm cứng, tâm khối lượng, và tâm hình học là các đặc trưng xác định trên mặt bằng của kết cấu Tâm cứng, tâm khối lượng và tâm hình học được xác định theo cách khác nhau và có vai trò khác nhau trong quá trình phân tích kết cấu

Y = ∑(Yi.E.Iyi)/∑(E.Iyi)

Công thức trên xác định dựa trên tính chất phân phối tải trọng ngang tỉ lệ thuận với

độ cứng đối với các cấu kiện biến dạng đồng điệu.

Trên thực tế, hệ kết cấu thường tương đối phức tạp và có sự kết hợp của các cấu kiện thẳng đứng có biến dạng không đồng điệu với nhau Trong những trường hợp đó, cần xác định vị trí tâm cứng thông qua định nghĩa của nó Hình 1 thể hiện phương pháp xác định

vị trí tâm cứng trong phần mềm Etabs

Có thể tóm tắt phương pháp này như sau:

Tại điểm A bất kỳ, đặt một lực đơn vị Fx= 1 theo phương X, xác định được góc xoay của sàn Rzx

Vẫn tại điểm A, đặt một lực đơn vị Fy= 1 theo phương Y, xác định được góc xoay của sàn Rzy

Đặt một mô men xoắn đơn vị Mz= 1 quanh trục Z, xác định được góc xoay của sàn

Rzz

Tọa độ (X, Y) của tâm cứng được xác định như sau: X = -Rzy/Rzzvà Y = Rzx/RzzKhi một lực đặt lên sàn không đi qua tâm cứng, nó sẽ gây ra một mô men xoắn với cánh tay đòn của lực được tính đến vị trí của tâm cứng

Tâm khối lượng

Trang 31

Ý nghĩa của việc xác định tâm cứng, tâm khối lượng và tâm hình học

Vị trí của tâm khối lượng và tâm hình học và các vị trí tác dụng của các lực liên quan như tải trọng gió (thành phần tĩnh, thành phần động) và tải trọng động đất

Vị trí của tâm cứng, tâm khối lượng và tâm hình học của một mặt bằng kết cấu thường không trùng nhau, do đó dưới tác dụng của các tải trọng gió và động đất, công trình thường phải chịu thêm mô men xoắn do độ lệch của tải trọng so với tâm cứng Một số tiêu chuẩn thiết kế yêu cầu hạn chế độ lệch giữa tâm cứng, tâm khối lượng và tâm hình học ở mức cho phép

5 BÀI 5 HẠN CHẾ CHUYỂN VỊ NGANG CHO NHÀ CAO TẦNG BẰNG CÁCH

SỬ DỤNG OUTTRIGGER (DẦM GÁNH)

Một vấn đề thường phải đối diện khi thiết kế nhà cao tầng là giải pháp để hạn chế chuyển vị ngang Các nhà cao tầng hiện nay tại Việt Nam thường có bước cột tương đối lớn trong khi chiều cao của dầm tương đối nhỏ nhằm đảm bảo chiều cao thông thủy với một chiều cao tầng thấp nhất Điều này làm giảm tác dụng chịu tải trọng ngang của hệ khung trong kết cấu khung – vách lõi (core wall) Nhà càng cao chuyển vị càng lớn trong khi việc tăng kích thước của vách lõi bị hạn chế bởi các điều kiện kiến trúc và kinh tế Để hạn chế chuyển vị ngang cho công trình, một giải pháp tương đối đơn giản và hiệu quả là

sử dụng outtrigger và belt wall

Khái niệm

Outtrigger

Outtrigger (dầm gánh) là một cấu kiện theo phương ngang có độ cứng lớn, nối giữa vách lõi và các cột biên, nhằm sử dụng các cột biên để tăng khả năng chịu tải trọng ngang của vách lõi, từ đó giảm chuyển vị của công trình Thuật ngữ 'dầm gánh' mô tả được nguyên lý hoạt động của Outtrigger Tuy nhiên thực tế cho thấy Outtrigger có thể được thiết kế với nhiều hình thức khác nhau và do đó thuật ngữ dầm gánh chưa bao quát được khía cạnh này

Belt wall

Trang 32

Outtrigger huy động các cột trực tiếp nối với nó để hạn chế chuyển vị ngang của công trình Khi cần huy động toàn bộ các cột biên, người ta sử dụng belt wall Đó là hệ vách có chiều cao bằng 1 hoặc 2 tầng chạy dài xung quanh công trình nối các cột biên với nhau và với Outtrigger

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của Outtrigger tương đối đơn giản Khi tải trọng ngang tác dụng lên công trình, hệ vách lõi (chịu hầu hết tải trọng ngang) làm việc như một công xôn và bị chuyển vị Chuyển vị của vách lõi làm Outtrigger có xu hướng bị xoay, làm cho cột ở phía đón tải trọng bị kéo và cột ở phía bên kia bị nén Các lực kéo và nén ở cột hình thành cặp ngẫu lực tác dụng lên Outtrigger và tạo nên một mô men có tác dụng làm giảm

mô men trong tổ hợp với tải trọng ngang và làm hạn chế chuyển vị của công trình Có thể làm được như vậy là nhờ độ cứng lớn của outtrigger

Ngoài tác dụng hạn chế chuyển vị ngang, việc bố trí outtrigger cũng làm giảm đáng

kể chu kỳ dao động của công trình

Trang 33

Vị trí tối ưu

Outtrigger có thể được bố trí ở các vị trí khác nhau là do đó có tác dụng hạn chế

chuyển vị ngang khác nhau

Hình 3 là ví dụ trường hợp bố trí 1 outtriger với các cao độ khác nhau cho công trình

Các tính toán cho thấy đối với trường hợp chỉ bố trí 1 outtrigger, vị trí tối ưu để hạn chế

chuyển vị là vị trí có cao độ xấp xỉ ½ chiều cao công trình

Hình 4 là vị trí tối ưu khi bố trí outtrigger cho công trình được kiến nghị trong cuốn

Reinforced Concrete Design of Tall Buildings

Trang 34

Áp dụng

Mặc dù có luận điểm tương đối rõ ràng, trên thực tế không phải bao giờ chúng ta

cũng bố trí được các outtrigger ở vị trí tối ưu như mong muốn Bên cạnh đó, việc sử dụng

một outtrigger có dạng vách đặc mang lại các nhược điểm:

Gây cản trở giao thông

Tốn vật liệu và thời gian xây dựng

Tính toán và thiết kế phức tạp

Hình 5 là một biến thể của outtrigger dưới dạng dàn Việc sử dụng thanh giằng chéo

khiến việc tính toán, thiết kế và thi công trở nên đơn giản Sử dụng thanh giằng chéo

cũng tạo khoảng trống cho giao thông, giúp outtriger có thể bố trí linh hoạt hơn Tuy

dạng dàn không mang lại hiểu quả lớn như dạng vách đặc, nhưng những ưu điểm của nó

lại giúp cho chúng ta có thể áp dụng outtrigger một cách phổ thông hơn.

Trang 35

6 HỆ SỐ ỨNG XỬ

niệm được sử dụng trong kỹ thuật thiết kế kháng chấn hiện đại, biểu thị khả năng làm việc ngoài giới hạn đàn hồi của kết cấu Qua đó, thay vì khả năng chịu được tác động lớn nhất của động đất trong quá trình làm việc đàn hồi, kết cấu sẽ có khả năng phân tán năng lượng của tác dụng động đất trong quá trình làm việc đàn hồi - dẻo Điều này thể hiện quan niệm mới trong thiết kế công trình chịu tải trọng động đất đó là cho phép công trình hư hỏng nhưng không được phép sụp đổ để bảo đảm sinh mạng con người

6.1 Khái niệm hệ số ứng xử

ứng của nó hoàn toàn đàn hồi và lực động đất có thể sử dụng khi thiết kế theo mô hình phân tích không đàn hồi thông thường mà vẫn tiếp tục đảm bảo cho hệ kết cấu một phản ứng thỏa mãn các yêu cầu đặt

ra

cấu

ứng với giá trị độ dẻo của công trình

6.2 Quan niệm hiện đại trong thiết kế kháng chấn

Động đất là một hiện tượng tự nhiên có thời điểm xuất hiện và cường độ không thể báo trước Việc thiết

kế công trình làm việc đàn hồi chịu được tải trọng động đất gây lãng phí và không hợp lý do xác suất xuất hiện những trận động đất mạnh thường rất thấp Do đó, quan điểm thiết kế kháng chấn hiện nay là chấp nhận tính không chắc chắn của hiện tượng động đất để có thể tập trung vào việc thiết kế các công trình có mức độ an toàn chấp nhận được Các công trình xây dựng được thiết kế theo quan điểm này phải có độ cứng, độ bền và độ dẻo thích hợp nào đó, nhằm bảo đảm trong trường hợp động đất xảy ra sinh mạng con người được bảo vệ, các hư hỏng được hạn chế và những công trình quan trọng có chức năng bảo vệ cư dân vẫn có thể duy trì hoạt động Đối với các trận động đất có cường độ yếu, độ cứng nhằm tránh không xảy ra các hư hỏng ở phần kiến trúc của công trình Đối với các trận động đất có cường độ trung bình, độ bền cho phép giới hạn các hư hỏng nghiêm trọng ở hệ kết cấu chịu lực Đối với các trận động đất mạnh hoặc rất mạnh, độ dẻo cho phép công trình có các chuyển vị đàn hồi lớn mà không bị sụp đổ

6.3 Khả năng làm việc ngoài giới hạn đàn hồi của kết cấu bê tông cốt thép

Trước khi hình thành quan điểm thiết kế kháng chấn hiện đại, các công trình vẫn được thiết kế kháng chấn với với độ cứng và độ bền đủ lớn để kết cấu vẫn đảm bảo không bị phá hoại và vẫn làm việc trong giai đoạn đàn hồi Tuy nhiên, một số công trình được thiết kế theo quan điểm này khi chịu tác động của động đất với cấp lớn hơn cấp động đất được thiết kế vẫn không bị sụp đổ hay hư hỏng trầm trọng Điều này có được là do khả năng làm việc ngoài giới hạn đàn hồi của kết cấu bê tông cốt thép Xem xét vấn

đề này bằng ví dụ dưới đây

Trang 36

Hình 1 Phản ứng của các hệ kết cấu có một bậc tự do động khi chịu tác động động đất

của hệ tập trung dưới dạng thế năng đàn hồi, định lượng bằng diện tích của hình tam giác OBF Khi tải trọng dừng tác dụng, do tính chất đàn hồi, công trình trở về trạng thái ban đầu, năng lượng được chuyển thành động năng Nếu không xét đến lực cản, tổng năng lượng sẽ không đổi, và công trình sẽ dao động

OADE Dưới tác dụng của tải trọng đảo chiều, hệ sẽ quay trở lại điểm G, lúc này năng lượng tích lũy trong hệ chỉ là phần diện tích hình GDE, và một phần lớn năng lượng của hệ bằng diện tích của hình OADG đã được phân tán do sự làm việc dẻo của kết cấu

Tỉ lệ x2/xy được gọi là độ dẻo μ của kết cấu, và tỉ lệ F1/F2 chính là hệ số ứng xử q của kết cấu

Trang 37

Độ dẻo μ biểu thị khả năng làm việc trong miền dẻo của kết cấu, đó là tỉ số giữa biến dạng toàn phần của kết cấu tại trạng thái phá hoại và biến dạng của kết cấu lúc chuyển từ giai đoạn đàn hồi sang giai

lượng thì q2 = √(2*μ - 1)

Các nghiên cứu cho thấy rằng, đối với công trình có chu kỳ dao động lớn hơn giá trị giới hạn (ví dụ giá trị

chuyển vị lớn nhất của hệ kết cấu đàn hồi có cùng độ cứng với độ cứng ban đầu của hệ không đàn hồi

phù hợp

Hệ số q trên thực tế được chọn giữa hai giá trị q1 và q2

6.5 Tài liệu tham khảo

2009

7 GIẢ THIẾT TIẾT DIỆN PHẲNG

Giả thiết tiết diện phẳng (các tên gọi khác: giả thiết mặt cắt phẳng, giả thiết biến dạng phẳng) là một giả

Giả thiết tiết diện phẳng phát biểu rằng mặt phẳng của tiết diện vẫn phẳng sau biến dạng Từ giả thiết

đó thiết lập được các phương trình tính toán xác định khả năng chịu lực của tiết diện

7.1 THÍ NGHIỆM UỐN DẦM CỦA BERNOULLI

Nhà khoa học Bernoulli đã tiến hành thí nghiệm như sau:

Định dạng
Số trang	74
Dung lượng	2,93 MB