GIÁO TRÌNH KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG

Kết cấu nhà nhiều tầng CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG I Khái niệm nhà nhiều tầng Nhà nhiều tầng, phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện kinh tế xã hội nước Theo y ban Quốc tề nhà nhiều tầng: Nhà nhiều tầng nhà mà chiều cao ảnh hưởng đến ý đồ cách thức thiết kế Hay nói cách khác, công trình xây dựng xem nhiều tầng vùng vào thời điểm đó, chiều cao đònh điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với nhà thông thường; Theo Taranath: Nhà nhiều tầng nhà mà tính toán bắt đầu chuyển từ phân tích học sang phân tích động lực học Phân tích học bao gồm: phân phối lực hợp lý; Phân tích động học: phân tích chuyển vò, dao động, ổn đònh Trong hội thảo quốc tế Nhà nhiều tầng, người ta phân loại sau: - Nhà nhiều tầng, nhà có số tầng: n = 10 12 tầng; - Nhà cao tầng: n = 25 30 tầng; - Nhà chọc trời: n > 30 tầng Hình 1 Phân loại nhà nhiều tầng Độ cao nhà tính từ mặt đất nhà đến diềm mái công trình, không kể độ cao phận nhô lên khỏi mái: bể nước, buồng thang máy Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 1/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Tuy nhiên, đònh nghóa qui ước, thay đổi theo điều kiện kinh tế xã hội quốc gia Ví dụ: Liên xô cũ: Nhà 10 tầng trở lên, nhà khác tầng; Hoa kỳ: Nhà tầng cao 22m; Cộng hòa Pháp: Nhà cao 50m, loại nhà khác 28m; Vương quốc Anh: Nhà có chiều cao từ 24.3 trở lên; Nhật Bản: Nhà 11 tầng cao từ 31m trở lên,… II Một số công trình nhiều tầng tiêu biểu: 2.1 Trên giới: Hình Petronas Twin Tower Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 2/43 Kết cấu nhà nhiều tầng 2.2 Ở Việt Nam Hình Saigon Trade Center –33tầng Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 3/43 Kết cấu nhà nhiều tầng CHƯƠNG TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN NHÀ NHIỀU TẦNG Tải trọng tác dụng lên nhà nhiều tầng có nguồn gốc đòa vật lý (trọng lực, khí hậu đòa chấn) nhân tạo (tải trọng sử dụng) I Tải trọng thẳng đứng Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên công trình nhà thường gồm hai loại: tónh tải (trọng lượng thân công trình) hoạt tải (tải trọng sử dụng) Trong nhà nhiều tầng, khả xuất đồng thời tải trọng sử dụng tất tầng giảm số tầng tăng lên Vì vậy, hầu hết tiêu chuẩn đưa hệ số giảm tải Theo TCVN 2737 -1995, hệ số giảm tải qui đònh: a) Khi tính dầm chính, dầm phụ, sàn: tải trọng toàn phần phép giảm sau: A1 = 9m2, thì: Khi diện tích sàn A A1 0.4 0.6 A / A1 (2 1) A2 = 36m2, thì: Khi diện tích sàn A A2 0.5 0.5 A / A2 (2 2) b) Khi xác đònh lực dọc để tính cột, tường, móng: tải trọng toàn phần phép giảm sau: Đối với phòng nêu mục 1, 2, 3, 4, (bảng 3, theo TCVN 2737 -1995): n1 0.4 A1 n (2 3) Đối với phòng nêu mục 6, 7, 8, 10, 12, 14 (bảng 3, theo TCVN 2737 ): n2 0.5 0.5 A2 n (2 4) (với n –số sàn phía tiết diện xét) Tuy nhiên, hoạt tải thường không lớn trọng lượng thân (bằng 15 -20%) nên thiên an toàn không xét đến hệ số giảm tải Trong tính toán khung nhiều tầng, nhiều nhòp hệ khung không gian cho phép không xét đến trường hợp bất lợi hoạt tải sàn Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 4/43 Kết cấu nhà nhiều tầng II Tải trọng ngang (gió) Tác dụng gió lên công trình tác dụng động, phụ thuộc vào yếu tố môi trường xung quanh đòa hình hình dạng mảnh đất xây dựng, độ mềm đặc điểm mặt đứng công trình bố trí công trình lân cận Sau đây, ta phân tích số đặc trưng tải gió: vận tốc gió, hướng gió: Vận tốc gió: thông thường vận tốc gió tăng theo chiều cao, mức độ tăng gió phụ thuộc vào đặc điểm bề mặt đất Càng gần mặt đất, ảnh hường ma sát nên gió tắt dần Các đối tượng xung quanh ảnh hưởng lớn đến chiều cao đạt vận tốc cực đại gió p lực gió: áp lực gió gây hai yếu tố –vận tốc trung bình vận tốc gió giật Vận tốc trung bình xem giá trò trung bình vận tốc tónh thời gian dài áp lực tónh áp lực trung bình gây độ võng tónh cho công trình Gió giật áp lực động gây tác dụng động làm tăng thêm chuyển vò Còn công trình mềm giá trò chuyển vò lớn Gió quẩn: luồng khí gặp chướng ngại, phải vòng qua bên tạo thành dòng khí có vận tốc lớn Vận tốc gió tăng theo khối lượng khí qua Khi xuất gió quẩn Khi luồng gió chuyển động vượt qua khe hẹp hai nhà nhiều tầng xuất gió quẩn Vận tốc gió vùng khe hẹp có vận tốc lớn vận tốc gió đến (hiệu ứng Venturi) Sự cảm thụ người tác động gió: cảm thụ người tải trọng gió côg trình yếu tố quan trọng cần xét đến thiết kế nhà nhiều tầng Những dao động mạnh vỏ ngoài, kết cấu chòu lực chòu cần phải giảm đến trò số chuyển vò giới hạn cho phép người Tải trọng gió theo tiêu chuẩn xây dựng (TCVN 2737 -1995) Tải trọng gió gồm hai thành phần: thành phần tónh thành phần động Theo TCVN 2737 -1995, tính toán nhà 40m (xây dựng đòa hình dạng A B), thành phần động tải gió không cần tính đến Giá trò tiêu chuẩn thành phần gió tónh tính theo công thức: W Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển W0 k c (2 5) Trang 5/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Trong đó: W0 –giá trò áp lực gió, lấy theo đồ phân vùng; k –hệ số áp lực gió thay đổi theo độ cao; c –hệ số khí động Giá trò tiêu chuẩn thành phần động tải gió tác dụng lên nhà nhiều tầng, Wp cao độ Z, tính theo công thức (2.6): Wp W (2 6) Trong đó, W –giá trò tiêu chuẩn thành phần tónh cao độ tính toán; -hệ số áp lực động tải gió; -hệ số tượng quan không gian áp lực động tải trọng gió Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 6/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Trình tự bước tính toán xác đònh thành phần động tải trọng gió Xác đònh xem công trình có thuộc phạm vi phải tính thành phần động hay không Thiết lập sơ đồ tính động lực Sơ đồ tính toán chọn hệ console có hữu hạn điểm tập trung khối lượng Chia công trình thành n phần cho phần có độ cứng áp lực gió lên bề mặt công trình coi không đổi Vò trí điểm tập trung khối lượng đặt cao trình trọng tâm kết cấu truyền tải trọng ngang công trình (sàn nhà) Giá trò khối lượng tập trung cao trình tổng giá trò khối lượng kết cấu chòu lực, bao che,… Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 7/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Độ cứng console lấy độ cứng tương đương công trình, cho chuyển vò đỉnh công trình console chùng chòu tải ngang đỉnh Xác đònh giá trò tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió, kể đến ảnh hưởng xung vận tốc gió Xác đònh hệ số áp lực động hệ số tương quan không gian Xác đònh giá trò tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió, kể đến ảnh hưởng xung vận tốc gió Xác đònh giá trò tiêu chuẩn tính toán thành phần động tải trọng gió lên phần tính toán công trình Bao gồm: Xác đònh tần số dạng dao động Xác đònh tần số dao động thứ f1 công trình So sánh tần số f1 với tần số giới hạn fL Khi f f L , thành phần động tải trọng gió cần kể đến tác dụng xung vận tốc gió Ngược lại, f f L , thành phần động tải gió phải kể đến tác dụng xung vận tốc gió lực quán tính công trình Xác đònh giá trò tính toán thành phần động tải trọng gió Tổ hợp nội lực chuyển vò công trình thành phần tónh động tải trọng gió gây Xác đònh thành phần động tải trọng gió theo TCVN 2737 -1995 Tùy vào mức độ nhạy cảm công trình tác dụng động lực tải trọng gió mà thành phần động tải trọng gió cần kể đến tác động thành phần xung vận tốc gío lực quán tính công trình Mức độ nhạy cảm đánh giá thông qua tương quan tần số dao động riêng (đặc biệt tần số riêng thứ nhất) tần số giới hạn fL: fL (Hz) Công trình BTCT gạch Công trình dạng tháp trụ đá 1.1 3.4 1.3 4.1 1.6 5.0 1.7 5.6 1.9 5.9 Vùng áp lực gió I II III IV V Khi f1 f L , thành phần động tải trọng gió cần kể đến tác dụng xung vận tốc gió Giá trò tiêu chuẩn thành phần động áp lực gió (Wpj) tính theo công thức: W pj Wj j (2 7) Trong đó: Wj –giá trò tiêu chuẩn thành phần tónh áp lực gió tác dụng lên phần thứ j công trình; j -hệ số áp lực động độ cao ứng với phần thứ j công trình; -hệ số tương quan không gian ứng với dạng dao động thứ công trình Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 8/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Khi f f L , thành phần động tải gió phải kể đến tác dụng xung vận tốc gió lực quán tính công trình Khi đó, số dạng dao động cần tính toán (s) xác đònh theo biểu thức: fs fL fs (2 8) Giá trò tiêu chuẩn thành phần động tải gió tác dụng lên phần thứ j công trình ứng với dạng dao động thứ I (i= s): Wp Mj ji i i y ji (2 9) Trong đó: Wp(ji) –lực, Mj –khối lượng tập trung phần công trình thứ j (T) j –hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ I, phụ thuộc vào thông số độ giảm loga dao động: i W0 i 940 f i (2 10) Với -hệ số độ tin cậy tải trọng gió, 1.2; fi –tần số dao động riêng thứ i yji –dòch chuyển ngang tỷ đối trọng tâm phần công trình thứ j, ứng với dao động riêng thứ I, không thứ nguyên; I –hệ số xác đònh cách chia công trình thành n phần, phạm vi tầng coi tải gió không đổi: n y ji WFj (2 11) j i n y 2ji M j j Với WFj –giá trò tiêu chuẩn thành phần động tải gió tác dụng lên phần thứ j công trình, ứng với dạng dao động khác công trình ảnh hưởng xung vận tốc gió, có thứ nguyên lực, xác đònh theo công thức: , (2 12) WFj W j iS i với Sj –diện tích đón gió phần thứ j công trình; Đối với nhà có mặt đối xứng, độ cứng, khối lượng bề mặt đón gió không đổi theo chiều cao, có f1 f L , cho phép xác đònh thành phần động tải trọng gió theo công thức: W fz 1.4 z H W pH (2 13) Với WpH –giá trò tiêu chuẩn thành phần động áp lực gió độ cao H đỉnh công trình Chú ý: 1Thành phần động tải trọng gió phụ thuộc vào chu kỳ dao động riêng T nhà Tuy nhiên việc xác đònh xác giá trò T lúc cần thiết độ xác ảnh hưởng đến thành phần động tải trọng gió Theo kinh nghiệm thiết kế công trình nước cho phép tính theo công thức gần sau: Công thức (1): T 0.064 n (n –số tầng nhà) (2 14) Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 9/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Công thức (2): T 0.09 H (2 15) D (H –chiều cao tính từ đế đến đỉnh nhà, tính m; D –bề rộng mặt đón gió, m) Công thức (3): T 0.021 H Với T –chu kỳ dao động riêng nhà, tính sec; H –chiều cao tính từ đế đến đỉnh nhà, tính m; 2Tương tự cách xác đònh tải trọng gió tónh theo biểu đồ hình thang, giá trò thành phần động áp lực gió xác đònh sau: Tại đònh nhà: Tại đế nhà: qp W0 qp 0.65 W0 c k.c ; Với W0 –áp lực gió tiêu chuẩn, lấy theo bảng phân vùng áp lực gió; k –hệ số áp lực gió tăng theo chiều cao; c –hệ số khí động; động đỉnh nhà; -hệ số áp lực Tại điểm chiều cao nhà, áp lực gió xác đònh theo công thức: qx qp a X , X –toạ độ tính từ đỉnh nhà H Ví dụ áp dụng: Xác đònh tải trọng gió cho công trình sau III Tải trọng động đất (theo dẫn điều 3.1.3 TCXD 198 -1997) Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 10/43 Kết cấu nhà nhiều tầng CHƯƠNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG I Các khái niệm chung 2.1 Giả thiết tính toán Tính toán kết cấu nhà nhiều tầng việc xác đònh trạng thái ứng suất –biến dạng hệ kết cấu, phận kết cấu cấu kiện chòu lực tác động loại tải trọng tác dụng lên công trình chủ yếu xét đến phản ứng hệ kết cấu thẳng đứng (khung, vách lõi) tác dụng loại tải trọng ngang; Hầu loại nhà cao đến 30 tầng kết hợp sử dụng ba hệ kết cấu khung, vách, lõi chòu lực Việc lựa chọn giả thiết sơ đồ tính phải phù hợp với thực tế bố trí, cấu tạo cấu kiện chòu lực mà phải thỏa mãn điều kiện làm việc hệ kết cấu –vốn khác hình dạng, kích thước hình học, độ cứng Mọi giả thiết thường phù hợp với mô hình tính toán giả thiết chung cho sơ đồ tính toán Giả thiết phản ánh mối quan hệ truyền lực hệ với thông qua giải pháp thiết kế, cấu tạo xem phù hợp cho kết đáng tín cậy Thường dùng giả thiết sau: Sơ đồ tính toán chiều: công trình mô hình hóa dạng console thẳng đứng Độ cứng xác đònh từ điều kiện chống uốn, trượt xoắn công trình Giả thiết tương đối đơn giản không phản ánh thực tế chòu lực hệ Giả thiết thuận tiện cho cho việc xác đònh đặc trưng động học công trình Sơ đồ tính toán hai chiều: công trình mô hình hoá dứới dạng kết cấu phẳng với ngoại lực nằm mặt phẳng Theo giả thiết này, hệ kết cấu tiếp thu phần tải trọng ngang thông qua giằng có liên kết khớp hai đầu Các giằng ngang mô hình hệ kết cấu dầm sàn Sơ đồ dùng rộng rãi tương đối đơn giản lại xét đến tác động tương hỗ cấu kiện thẳng đứng Sơ đồ tính toán chiều: công trình xem hệ (thanh, vách) không gian, chòu tác động hệ lực không gian Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 29/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 30/43 Kết cấu nhà nhiều tầng VÁCH DẦM CỘT Lx Lx Lx Lx Lx Lx Lx VÁCH NỬA KHUNG TRỤC , & , 2.2 NỬA KHUNG VÁCH TRỤC 3,4& 5,6 Các phương pháp tính toán Trên sở sơ đồ tính toán, chọn lựa nhiều pp khác CHKC toán học để xác đònh nội lực chuyển vò hệ cấu kiện chòu lực; Các phương pháp CHKC như: PP lực, chuyển vò, PP lực –chuyển vò sử dụng có hiệu quà cho trường hợp cụ thể Các PP vi phân, biến phân để Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 31/43 Kết cấu nhà nhiều tầng giải hệ phương trình bậc cao sử dụng để giải sơ đồ giằng, khung giằng Trong số PP tính toán nhà nhiều tầng nay, PP PTHH sử dụng rộng rãi hầu hết phần mềm tính toán sử dụng PP 2.3 Các bước tính toán Chọn sơ đồ tính toán; Xác đònh loại tải trọng; Xác đònh đặc trưng hình học độ cứng kết cấu; Phân phối tải trọng ngang vào hệ kết cấu chòu lực; Xác đònh nội lực, chuyển vò cấu kiện; Kiểm tra điều kiện bền, chuyển vò đặc trưng động; Kiểm tra ổn đònh cục bộ, tổng thể công trình II Tính toán hệ chòu lực theo sơ đồ phẳng Hệ khung –vách Trong nhà nhiều tầng, hệ chòu lực khung vách thường bố trí song song với theo hay hai phương mặt nên dùng sơ đồ khung giằng để tính toán cho toàn hệ Tùy theo cấu tạo vách cứng, có sơ đồ sau: Khung –vách đặc (h a) Khung –vách đặc vách liền khung (h b) Khung –vách có lỗ cửa (h c) Trước tính toán hệ, ta xem xét làm việc độc lập hệ khung nhiều tầng nhiều nhòp tác dụng tải trọng ngang Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 32/43 Kết cấu nhà nhiều tầng a/ Chuyển vò ngang khung nhà nhiều tầng Khi tính toán chuyển vò ngang của khung nhà nhiều tầng tác dụng tải trọng ngang xem cách gần góc xoay nút một xà ngang Như vậy, đơn giản hóa sơ đồ tính chuyển vò khung sau: r r n s s n i r r r k s s k 2 s a a a b l p Gọi si tổng độ cứng đơn vò cột tầng thứ I; ri –tổng độ cứng đơn vò xà ngang tầng thứ i; lp –giá trò trung bình nhòp xà ngang; li –chiều cao tầng thứ I n –số tầng khung Trong sơ đồ trên, chuyển vò ngang P = tính: 11 kk s r1 ; 12 l 2k s k rk ; 12 4.rk ki ik k ,k (5 1) (5 2) kn kk l k l k 48.rk (5 3) Trong đó, l i2 si ; l12 ; R2 4.r1 0.33.s k Sk R1 Và Rk Rk lk lk 4.rk (5 4) l1 4.r1 l2 ; 0.33.s ; k = 3, 4, 5… (5 5) (5 6) Trong công thức trên, số hạng sk biểu thò ảnh hưởng độ cứng cột đến chuyển vò khung; rk biểu thò ảnh hưởng độ cứng xà ngang Chuyển vò ngang khung tầng thứ k tải trọng ngang đặt tất tầng: y kn Pn (5 7) k1 P1 k P2 Khi số tầng n , tính chuyển vò ngang theo công thức sau: k y Q i c i i Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển ;i k (5 8) Trang 33/43 Kết cấu nhà nhiều tầng n Trong đó, Pi , i Qk (5 9) k i k ci –độ lệch tầng lực đơn vò tác dụng theo phương ngang khung nhà nhiều tầng, có kết cấu đặn với độ cứng đơn vò s r giống tất tầng xác đònh: l2 12 c 1 s r (5 10) Gọi A độ cứng chống trượt khung (tức lực gây nên góc lệch l c A Ta có: Suy ra, A.c l (5 11) 12 A l ), s r (5 12) ; Khi số tầng n , tính chuyển vò ngang khung biểu diễn phương trình vi phân sau: B.y IV A y '' Trong đó, B A.M B0 px (5 13) B j -tổng độ cứng chống uốn cột; B0 –độ cứng chống uốn khung kể đến hai cột biên B0 Eb Ft b ; Ft Fp (5 14) Ft Fp b Trường hợp khung đối xứng, Ft Fp F , ta có: B Eb B B0 ; F b2 (5 15) M0 –mô-men ngoại lực độ cao x; Đặt B , ta có phương trình: A 2 '' m IV M m p x B.y m (5 16) Nghiệm phương trình (3.20) có dạng: C1 C m C ch C sh C0 Với Ci –các số tích phân; C0 –nghiệm riêng, phụ thuộc vào dạng tải trọng; x , tọa độ không thứ nguyên m Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 34/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Đối với khung thông thường, bỏ qua số hạng thứ (3.17) , B B0 A.M B0 A.y '' Khi đó, (3.17) có dạng: px (5 17) Các điều kiện biên, 0; A.y' + y0 + Khi tải trọng phân bố đều, p(x) = p, suy ra: M0 0.5p H x Q0 Giải phương trình vi phân (3.23), với điều kiện biên trên, ta chuyển vò ngang khung sau: pH 2 2A y pH 8B 2 4 (5 18) đây, x -tọa độ không thứ nguyên; H (5 19) H –chiều cao tính toán nhà, H n n 0.5 H0 (5 20) H0 –khoảng cách từ mặt móng đến trục xà ngang cùng; Tại đỉnh khung, pH 2A y Với, p , chuyển vò ngang: pH 2A pH 8B p (5 21) -đặc trưng độ cứng khung, có xét đến ảnh hưởng lực dọc cột, p H A B0 (5 22) Kết nghiên cứu cho thấy, 0.7 , bỏ qua ảnh hưởng p lực dọc cột tính toán lấy, Ví dụ tính toán Hệ khung –vách (đặc) Xét trường hợp hệ vách đặc giằng với khung theo sơ đồ khung giằng Từ giả thiết sàn có độ cừng vô mặt phẳng, khung vách có chuyển vò ngang, nên độ cứng hệ viết sau: B B j Bv (5 23) Với B j , tổng độ cứng cột khung; B v -tổng độ cứng vách cứng; Khi tổng độ cứng cột khung nhỏ so với tổng độ cứng vách xem B B v , hệ có đường cong uốn tuân theo phương trình: m2 IV '' 2 M m p x (5 24) Và lời giải có dạng: Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 35/43 Kết cấu nhà nhiều tầng C1 C m C ch C sh C0 Điều kiện biên: + + 0; // chuyển vò chân ngàm '0 0; //góc xoay + //lực cắt Q0 ; ''' + //mô-men đỉnh '' Để tìm lời giải riêng C0, xét trường hợp tải trọng ngang phân bố theo chiều cao p(x) = p, ta có mô-men uốn lực cắt: 2 M0 0.5pH Q pH (5 25) Suy ra: p.s 2 C0 p.s 2 2 12 Từ điều kiện biên, ta xác đònh số tích phân, Ci Thay vào biểu thức xác đònh , ta được: p.s 2 ch sh Tại đỉnh hệ, f p.H 2 B 2 12 (5 26) , độ võng đỉnh hệ: 2 2 (5 27) Khi xác đònh nội lực hệ, ta sử dụng quan hệ: dx s.d Hd s H Mô-men uốn vách: Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 36/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Mv pH 1 2 '' 2 1 ch sh (5 28) Lực cắt trong vách: Qv M' pH 2 1 ch (5 29) sh Lực cắt cột khung: Qp Q0 Q pH ch (5 30) sh Lực dọc cột biên khung xác đònh từ phương trình cân mô-men: N M0 M pH 1 b 2 b 2 ch sh (5 31) Mô-men uốn, lực cắt hệ cắt hệ phân phối, vào vách tỷ lệ với độ cứng chúng Biểu đồ nội lực chuyển vò hệ thể hình sau: Tính toán hệ khung –vách liền khung Z0 L0 Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển L0 Z Z0 L0 Z0 L0 L0 Z0 Trang 37/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Đây dạng kết cấu có sơ đồ hỗn hợp trục vừa có vách cứng vừa có khung Đối với vách liền khung, ta cần xác đònh tổng độ cứng hệ cho trường hợp cụ thể tiến hành tính toán tương tự hệ vách đặc Tổng độ cứng hệ trường hợp chung xác đònh: B B k B vk , B B vk (5 32) Với Bvk –tổng độ cứng vách liền khung Độ cứng uốn vách liền khung bao gồm độ cứng vách phần khung Để xác đònh độ cứng uốn phần khung thuộc vách ta phải xét đến biến dạng đàn hồi nút liên kết vách dầm Độ cứng gọi độ cứng trượt, xác đònh theo công thức: 3i d A vk id l id 6i c (5 33) 3i c Trong đó, id –độ cứng tương đối dầm khung liền vách (độ cứng 1m dài dầm khung tầng); ic –độ cứng tương đối cột khung liền vách; Z0 ld (5 34) L –chiều cao tầng Trường hợp khung liền vách hai phía độ cứng Avk tăng lên gấp đôi Nếu khung hai vách độ cứng trượt nhân đôi giá trò ic nhân 0.5 Độ cứng hệ khung vách có vách liền khung tổng độ cứng khung vách liền khung: A 12 ls r (5 35) A vk Trong khung nhà nhiều tầng có 0.7 , lực dọc cột ảnh hưởng đến kết cấu p Trường hợp lấy , nội lực chuyển vò hệ khung xác đònh kết cấu khung vách đặc Tổng lực cắt hệ phân phối vào cột khung Q khung cho vách cứng hỗn hợp Q vk tỷ lệ với độ cứng trượt chúng: Q khung A A vk A Q , Q vk Q A vk A (5 36) Mô-men đầu mút xà ngang liền vách phụ thuộc vào Qd xác đònh sau: 3i d id Md id ic ic Qd A (5 37) trục cột: Mc 18i d id ic Qd A (5 38) Mô-men uốn cột khung liền vách lấy nửa mô-men đầu mút xà ngang liền kề Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 38/43 Kết cấu nhà nhiều tầng 2.4 Tính toán nội lực nhà có sơ đồ vách cứng lỗ Trong thực tế thường hay gặp vách cứng có lỗ cửa Trong trường hợp cột tường thường có mô-men quán tính lớn nhiều lanh tô Tùy thuộc vào tỷ lệ kích thước lỗ cửa mà vách cứng có dãy lỗ cửa thường có ba kiểu biến dạng đặc trưng thể hình 6.25 Về mặt toán học, phân biệt ba kiểu biến dạng thông qua hệ số liền khối (6.89): Việc tính toán phân phối tải trọng ngang cho vách cứng khác trường hợp thực vách cứng đặc thay mô-men quán tính Ii mômen quán tính tương đương Itđ,i Trong hệ vách cứng có lỗ cửa: cột vách cứng thành phần, có s >>r Độ cứng chống trượt hệ khung: A 12 l s r 12 lr 12 r l (5 39) Với r tổng độ cứng lanh cửa phạm vi tầng Nếu có dải lanh tô cửa: i lt với B lt Eb B lt a.k L lt h 3lt ; k 12 (5 40) , h 2.4 lt a0 a a0 (5 41) Sau có A suy , y, M, N, Q Ví dụ Lx=7.0m Lx Lx Lx Lx Lx Lx Lx 56.0m Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 39/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Khung kết hợp với tường cứng Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 40/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 41/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 42/43 Kết cấu nhà nhiều tầng Tài liệu tham khảo Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trònh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh Kết cấu Bê tông cốt thép, phần kết cấu nhà cửa –Nhà xuất KHKT, 1998; Nguyễn Văn Hiệp –Bài giảng kết cấu bê tông cốt thép 3, Đại học bách khoa Tp.HCM; Mai Hà San –Nhà Cao Tầng chòu tác động tải trọng ngang gió bão động đất TCXD 198 -1997, Nhà cao tầng –Thiết kế cấu tạo bê tông cốt thép toàn khối; Tải trọng tác động –TCVN 2737-1995; TCXD 229:1999 –Chỉ dẫn tính toán thành phần động tải trọng gió theo TCVN 2737-1995; W Sullơ –Kết cấu nhà cao tầng –Bản dòch; Athur Nilson –Design of Concrete Structure -1997 Giảng viên: Th.S Lê Đức Hiển Trang 43/43