Hiện nay kết cấu vách cứng được sử dụng rất phổ biến trong nhà cao tầng. Thế nhưng trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế loại cấu kiện này. Trong báo cáo này sẽ trình bày phương pháp tính toán vách cứng theo tiêu chuẩn Mỹ ACI318M08
TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG THEO TIÊU CHUẨN MỸ ACI318M-08 Phạm Xuân Tùng Bộ môn Kỹ thuật Xây dựng 1. Đặt vấn đề Hiện nay kết cấu vách cứng được sử dụng rất phổ biến trong nhà cao tầng. Thế nhưng trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế loại cấu kiện này. Trong báo cáo này sẽ trình bày phương pháp tính toán vách cứng theo tiêu chuẩn Mỹ ACI318M-08. 2. Giải quyết vấn đề TÍNH TOÁN CỐT THÉP VÙNG BIÊN Quy tải về vùng biên ef wef wef 2 0.5 0.5 2 0.5 0.5 uu lt l t right uu right l t right PM P lB B PM P lB B =+ −− =− −− Diện tích cốt thép cần thiết Nếu vùng biên chịu kéo st by P A f φ = Nếu vùng biên chịu nén ' ' 0.85 0.8 0.85 cg c sc yc P f A A ff ϕ − = − Giới hạn hàm lượng cốt thép Nếu vùng biên chịu kéo max max 1st A PT hB − = 69 Nếu vùng biên chịu nén max max 1sc A PC hB − = C max = 0.003 T max = 0.005 KÝ HIỆU f’ c cường độ chịu nén của bê tông f y cường độ chịu kéo nén của thép A g diện tích vùng biên h chiều dày vách B 1 bề rộng vùng biên L w chiều dài vách KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU NÉN UỐN BẰNG BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC Sức chịu tải dọc trục tối đa: () ' max 0.8 0.85 cg st yst P f AA f A φφ ⎡ ⎤ =−+ ⎣ ⎦ Với Ø là hệ số giảm độ bền, xác định như sau Để xây dựng biểu đồ tương tác, ta giả định 1 loạt các phân bố biến dạng từ đó tính được các giá trị tương ứng P n và M n . Giả định phân bố sức căng của phần bê tông chịu nén là ε = 0.003. Lớp cốt thép gần nhất với bề mặt chịu nén ít nhất cách về mặt chịu nén nhiều nhất khoảng d 1. Phân bố biến dạng được xác định bằng cách giả định ε 1 =Z ε y . Z là giá trị lựa chọn tùy ý ε y = f y /E s là độ biến dạng tại giới hạn chảy Tính biến dạng trong các lớp thép 1 1 0.003 0.003 0.003 si y cd c cd Z ε ε − ⎛⎞ = ⎜⎟ ⎝⎠ ⎛⎞ = ⎜⎟ ⎜⎟ − ⎝⎠ 70 Ứng suất trong bê tông và mỗi lớp thép ' ;0.85 s isisc c f Ef f ε == Chiều rộng khối ứng suất chịu nén a= β 1 c ' 1 0.65 1.05 0.05 0.85 7 c f β ⎛⎞ ≤= − ≤ ⎜⎟ ⎝⎠ Lực nén trong bê tông ' 0.85 cccc CfA= A cc diện tích phần bê tông chịu nén Lực dọc trong các lớp thép Nếu a≤d 1 thì s isisi FfA= Nếu a>d 1 thì () ' 0.85 s isi csi F ff A=− Sức chịu tải dọc trục P n 1 n nc si i PC F = =+ ∑ Khả năng chịu mômen M n 1 22 n nc si i i ha h M CFd = − ⎛⎞ ⎛ ⎞ =+− ⎜⎟ ⎜ ⎟ ⎝⎠ ⎝ ⎠ ∑ THIẾT KẾ CỐT THÉP CHỊU CẮT Khả năng chịu cắt của bê tông: ' w ' w w ' w 0.27 4 0.1 0.2 min 0.05 2 u c u c c c u u Nd fhd l N lf V lh f hd Ml V λ λ λ ⎛⎞ + ⎜⎟ ⎜⎟ ⎜⎟ ⎡⎤ ⎛⎞ ⎜⎟ + = ⎢⎥ ⎜⎟ ⎜⎟ ⎝⎠ ⎢⎥ + ⎜⎟ ⎢⎥ − ⎜⎟ ⎢⎥ ⎜⎟ ⎢⎥ ⎣⎦ ⎝⎠ Ghi chú: d = 0.8l w N u dương khi chịu nén và âm khi chịu kéo Công thức dưới không áp dụng khi (M u /V u -l w /2)≤0 hoặc V u =0 λ=1 với bê tông nhẹ Thiết kế thép ngang chịu cắt V u <0.5φV c đặt theo cấu tạo V u ≥φV c bố trí thép thõa mãn ' 0.83 vys cncsc u Af d f hd V V V V V s ϕϕ > =+=+ ≥ 71 Ghi chú: φ=0.85 với vách không chịu động đất và φ=0.6 cho vách chịu động đất V u lực cắt tại tiết diện thiết kế V s lực cắt thiết kế của thép V n lực cắt thiết kế của vách f ys cường độ chịu cắt của cốt thép s bước cốt thép s≤min(l w /5,3h,450mm) Hàm lượng tối thiểu 0.0025 Thép dọc chịu cắt Hàm lượng () w w max 0.0025 0.5 2.5 0.0025 ,0.0025 ll h l ρρ ⎛⎞ ⎛⎞ =+−− ⎜⎟ ⎜⎟ ⎜⎟ ⎝⎠ ⎝⎠ ρ t hàm lượng cốt ngang chịu cắt Khoảng cách tối thiểu của cốt dọc chịu cắt () w min / 3,3 ,450lhmm Đối với vách chịu động đất Lực cắt thiết kế của vách không vượt quá ( ) '' min ,0.66 ncvcctycvc VAffAf αλ ρ ⎡⎤ ≤+ ⎢⎥ ⎣⎦ Nếu ' 0.17 ucvc VAf λ > đặt ít nhất 2 lưới thép A cv diện tích tiết diện vách Chiều dài vùng biên () w ax 0.1 , / 2 BZ Lmc lc≥− Với () w w 600 / u l c h δ ≥ và w 0.007 u h δ ≥ ' w 0.09 14 min ,6 ,150, 4 43 cc sh yt x b sb f A f th sd = − ⎛⎞ =+ ⎜⎟ ⎝⎠ b c khoảng cách xa nhất giữa 2 đai f yt cường độ chịu kéo nén của cốt đai d b đường kính bé nhất của thép dọc h x là giá trị x lớn nhất 72 Với () w w 600 / u l c h δ < và w 0.007 u h δ < cốt đai đặt cấu tạo như sau: h x ≤ 350 Nếu hàm lượng thép dọc vùng biên lớn hơn 2.8/f y thì đặt s ≤ 200 Tài liệu tham khảo [1] PGS-TS. Nguyễn Viết Trung, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI, nhà xuất bản giao thông vận tải, 2000. [2] Ks. Nguyễn Tuấn Trung, Ths. Võ Mạnh Tùng, một số phương pháp tính cốt thép cho vách phẳng bê tông cốt thép. [3] Daniel T.Li, shear wall design based n ACI 318-02. [4] American concrete institute, ACI 318-02, 2002. [5] American concrete institute, ACI 318M-08, 2008. [6] CSI, shear wall design manual ACI 318-08 for Etabs, 2010. 73 . nhưng trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế loại cấu kiện này. Trong báo cáo này sẽ trình bày phương pháp tính toán vách cứng theo tiêu chuẩn Mỹ ACI318M-08 tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI, nhà xuất bản giao thông vận tải, 2000. [2] Ks. Nguyễn Tuấn Trung, Ths. Võ Mạnh Tùng, một số phương pháp tính cốt thép cho vách phẳng bê tông cốt thép. [3]. TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG THEO TIÊU CHUẨN MỸ ACI318M-08 Phạm Xuân Tùng Bộ môn Kỹ thuật Xây dựng 1. Đặt vấn đề Hiện nay kết cấu vách cứng được sử dụng rất phổ