Tính toán thiết kế lõi cứng thang máy, bao gồm vách đứng, lanh tô (cấu kiện Spanderel). Áp dụng tiêu chuẩn ACI 318 để tính toán đúng chuẩn. Việc tính toán thiết kế được thống nhất, có cơ sở rõ ràng, dẫn chứng tiêu chuẩn liên quan. Luận vẵn đã được xác nhận và bảo vệ tại hội đồng Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Chương 7: THIẾT KẾ KHUNG 7.1 Giới Thiệu Chung: - Cơng trình Khu Tái Định Cư Bình Khánh có hệ kết cấu khung – vách bê tơng cốt thép tồn khối Tỷ lệ kích thước chiều dài bề rộng theo phương nhỏ nên phải tính tốn khung làm việc khơng gian - Việc phân tích nội lực khung thực phần mềm Etabs 9.7.1 trình bày chương 7.2 Thơng Số Tính Tốn - Vật liệu tiết diện sơ trình bày chương 3: Vật Liệu Sử Dụng Và Tiết Diện Sơ Bộ - Tải trọng tác động tính tốn chương 4: Tải Trọng Tác Động + Sử dụng tổ hợp chưa xét tới kháng chấn để thiết kế khung nhà - Mơ hình tốn thực chương 5: Phân Tích Dao Động Cơng Trình Lựa Chọn Phương Án Kết Cấu 7.3 Nhiệm Vụ Của Luận Văn - Vì giới hạn thời gian làm luận văn, nên sinh viên khơng thể tính tốn tồn cơng trình mà thực tính tốn số phận cấu kiện sau: + Tính tốn thiết kế khung trục D khung trục + Tính tốn thiết kế lõi cứng thang máy 7.4 Kiểm Tra Chuyển Vị Đỉnh Cơng Trình - Chuyển vị đỉnh cơng trình xác định với Combo Bao IIa Sử dung phần mềm phân tích phần tử hữa hạn Etabs để xác định vị trí chuyển vị lớn đỉnh cơng trình xét SVTH: Đồn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 68 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 1: Chuyển vị đỉnh cơng trình Combo Bao IIa - Theo đó, ta có chuyển vị lớn cơng trình 0.03268 (m) - Theo TCXD 198:1997, kết cấu khung – vách chuyển vị lớn cho phép tải đỉnh cơng trình tính theo cơng thức: [f ] = H / 750 = 70.8 / 750 = 0.0944 (m) Ta có f = 0.03268 (m) [f ] = 0.0944 (m) cơng trình thỏa điều kiện chuyển vị 7.5 Nội Lực Khung Sau mơ hình giải hệ kết cấu cơng trình băng phần mềm Etabs, ta có biểu đồ nội lực cho khung trục D khung trục sau: 7.5.1 Nội Lực Khung Trục D SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 69 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 2: Biểu đồ bao mơmen khung trục D SVTH: Đồn Văn Hiển - 81101155 Hình 3: Biểu đồ bao lực cắt khung trục D GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 70 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 4: Biểu đồ bao lực dọc khung trục D SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 71 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG 7.5.2 Nội Lực Khung Trục Hình 5: Biểu đồ bao mơ men khung trục SVTH: Đồn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 72 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 6: Biểu đồ bao lực dọc khung trục SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 73 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 7: Biểu đồ bao lực cắt khung trục từ sàn tầng hầm tới tầng 7.5.3 Nhận Xét Về Nội Lực Khung - Tại vị trí dầm gác lên vách, biểu đồ mô men tăng cao cách đột biến Nguyên vị trí độ cứng vách lớn so với cột dẫn tới chuyển vị không đầu dầm khiến mô men âm đầu gác lên vách tăng lên lớn Trong trường hợp mô men lớn không thỏa hàm lượng cốt thép phải có biện pháp xử lý cụ thể SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 74 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 8: Mơ men vị trí dầm gác lên vách lớn nhiều so với đầu cịn lại - Tại vị trí có dầm phụ gác qua, biểu đồ lực cắt có bước nhảy có lực tập trung truyền qua dầm vị trí gác dầm phụ Hình Bước nhảy lực cắt vị trí giao với dầm phụ Dạng biểu đồ nội lực khung có hợp lý với phân tích định tính 7.6 Thiết Kế Dầm Khung Trục Khung Trục D - Mặt cơng trình có trục đối xứng song song với trục y, ta cần tính tốn cho nửa cơng trình - Các dầm cần tính tốn thiết kế bao gồm: + Dầm B7, B8, B13, B16 thuộc khung trục + Dầm B25, B41 thuộc khung trục D - Mặt bố trí dầm ký hiệu nhãn dầm etabs hình sau: SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 75 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 10: Mặt bố trí ký hiệu dầm Etabs 7.6.1 Tính Tốn Cốt Thép Dầm a Lý Thuyết Tính Tốn Cốt Thép Dọc Cho Dầm - Nội lực dùng để tính cốt dọc dầm mơ men vị trí tiết diện cần tính ứng với tổ hợp Bao - Cốt thép dọc cho dầm tính tốn theo cấu kiện chịu uốn với trình tự tính tốn cốt thép sau: ❖ Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo tới bề mặt chịu kéo cấu kiên a = 0.05 (m) = h0 = h − a = 0.45 (m) Hệ số điều kiện làm việc bê tông b = ❖ Tính tốn thơng số: m = R bh M = = − − 2 m = As = b b b Rbbh0 Rs ❖ Từ As tra bảng tra cốt thép chọn loại cốt thép hợp lý ❖ Xác định hàm lượng cốt thép: = As −chon 100% bh0 Hàm lượng cốt thép hợp lý (0.5 − 1.5%) b Lý Thuyết Tính Tốn Cốt Thép Ngang Cho Dầm Nội lực dùng để tính cốt ngang dầm lực cắt vị trí tiết diện tính lấy ứng với tổ hợp Bao SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 76 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG - Tính tốn cốt đai dầm tính tốn cường độ tiết diện nghiêng, trình tự tính tốn lập dựa mục 6.2.3 TCVN 5574:2012 sau: Kiểm tra khả chống cắt bê tông: Q b (1 + n + f ) b Rbt bh0 Trong đó: b : hệ số phụ thuộc loại bê tông, với bê tông nặng lấy b3 = 0.6 n : hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc trục, với cấu kiện chịu uốn ta có n = f : hệ số xét đến ảnh hưởng cánh chịu nén Với tiết diện chữ nhật f = - Thỏa => bố trí cốt đai theo cấu tạo Khơng Thỏa => tính tốn cốt đai chịu cắt Chọn đường kính số nhánh cốt đai Xác định khoảng cách cốt đai vùng gần gối (L/4) b (1 + f + n ) b Rbt bh02 Stt = Rsw n d s2w Q Smax = b (1 + n + f ) b Rbt bh02 Q Theo mục 3.3.2 TCVN 198:1997 cấu tạo kháng chấn cho nhà cao tầng h / Sct 150 8d Vậy: S = min(Stt , Smax , Sct ) - Xác định bước cốt đai đoạn dầm Sct (0.5h,12d) - Kiểm tra khả chống nén vỡ bê tông tác dụng ứng suất nén Q 0.3w1b1 b Rbbh0 Trong đó: w1 = + 5sw 1.3 ; = Es / Eb ; sw = Asw / (b s) b1 = − b Rb , = 0.01 với bê tông nặng bê tông hạt nhỏ Thỏa => Tiết diện chọn không bị phá hoải ứng suất nén Khơng thỏa => tăng kích thước tiết diện hay cấp bền bê tơng SVTH: Đồn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 77 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG - Phương pháp dựa số giả thiết làm việc bê tông cốt thép để thiết lập trạng thái giới hạn ( Nu , M u ) vách bê tông cốt thép biết tập hợp trạng thái tạo thành đường cong liên tục biểu mối quan hệ lực dọc N mô men M trạng thái giới hạn - Các giả thiết bản: + Tiết diện vách phẳng trước sau chịu lực phẳng Đây giả thiết quan trọng tính tốn Giả thiết sử dụng để tính tốn cấu kiện chịu uốn (dầm), cấu kiện chịu nén (cột) dựa giả thiết tính tốn biến dạng điểm tiết diện theo biến dạng lớn vùng bê tông chịu nén cốt thép vùng chịu kéo nén - Các bước trình tự thiết lập biểu đồ tương tác tương tự biểu đồ tương tác lập cho cột chịu nén lệch tâm phẳng ❖ Nhận xét: - Phương pháp lập biểu đồ tương tác xem phương pháp xác nhất, phản ánh làm việc vách - Phương pháp thực chất coi vách cấu kiện chịu nén lệch tâm cốt thép phân bố toàn tiết diện vách kể đến khả chịu lực vách d Lựa chọn phương pháp thiết kế vách - Trong luận văn này, để đơn giản phương pháp tính tốn mà đảm bảo độ xác Sinh viên chọn tính tốn cốt dọc cho vách theo phương pháp vùng biên chịu mô men sau kiểm tra lại biểu đồ tương tác - Vách cứng gắn nhãn Pier lấy nội lực Etabs 7.8.2 Tính Tốn Cốt Thép Dọc Cho Vách Theo Phương Pháp Vùng Biên Chịu Mơmen - Tính tốn cốt thép điển hình cho vách P2 tầng hầm hình vẽ: Hình 24: Vách cần tính tốn SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 97 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG - Vách chọn thiết kế Các thơng số tính vách P2: + Chiều dài vách:L = 9.8m + Bề dày Vách tw = 0.4 (m) + Chiều cao tầng h = 3.4 (m) + Nội lực tính tốn: ta xét cặt nội lực sau Cặp nội lực Cặp 1: Nmax , M tu N(kN) M(kNm) -18512 9116 Cặp 2: M max , Ntu -11910 -31725 Tính tốn cho cặp 1: ❖ Bước 1: Giả thiết chiều dài vùng biên chịu mômen Btr = B ph = 0.2 L = 1.96 (m) ❖ Bước 2: Xác định lực kéo nén vùng biên vùng + Diện tích tiết diện ngang vách: A = tw L = 0.4 9.8 = 3.92 (m2 ) + Diện tích tiết diện vùng biên: Ab = Btw = 1.96 0.4 = 0.784 (m2 ) Hình 25: Sơ đồ tính tốn vách P2 - Xét biên bên trái: Ptr = - Lực nén Xét biên bên phải: Pph = - P M 18512 9116 Ab − = 0.784 − = 2539 (kN ) A L − 0.5Btr − 0.5Bph 3.92 9.8 − 0.5 1.96 − 0.5 1.96 P M 18512 9116 Ab + = 0.784 + = 4865 (kN ) A L − 0.5Btr − 0.5Bph 3.92 9.8 − 0.5 1.96 − 0.5 1.96 Lực nén Xét vùng giữa: Pgiua = P( A − Ab ) / A = 18512(3.92 − 0.784) / 3.92 = 11107.2 (kN ) Lực nén ❖ Bước 3: Xác định diện tích cốt thép cần thiết cho vùng theo cấu kiện kéo, nén tâm SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 98 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG - Xét biên bên trái: Tính tốn cấu kiện chịu nén tâm Ni Asi = − Rb Ab Rsc Xác định độ mảnh vách: = 0.7h 0.7 3.4 = = 20 14 0.288tw 0.288 0.4 = 1.028 − 0.0000288 − 0.0016 = 1.028 − 0.0000288 202 − 0.0016 20 = 0.696 Vậy ta có: −2539 − 19500 0.784 Asi = 0.696 106 = −32166 (mm2 ) 365000 Tương tự ta tính cho vùng biên phải vùng giữa: As − ph = −23006 (mm2 ) A s − giua = −95816 (mm2 ) ❖ Bước 4: chọn, bố trí kiểm tra hàm lượng cốt thép hợp lý Ta thấy cốt thép tính âm bê tông vách đủ khả chịu lực Chọn cốt thép vách theo cấu tạo Dựa vào TCXD 198:1997, ta chọn thép cấu tạo cho vách sau: - Vùng biên chọn: 20a150 có As = 4189 (mm / m) Hàm lượng cốt thép 1m chiều dài vách: = - As 4189 100% = 100% = 1.047 (%) 1000 tw 1000 400 Vùng chọn: 20a 200 có As = 3142 (mm2 / m) Hàm lượng cốt thép 1m chiều dài vách: = As 3142 100% = 100% = 0.78 (%) 1000 tw 1000 400 ❖ Tính tốn tương tự cho vị trí cặp nội lực khác, ta có kết tính thép dọc cho vách P2 trình bày bên SVTH: Đồn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 99 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Bảng 7: Kết tính tốn bố trí cốt thép dọc Vách P2 tầng Mái Mái 17 17 16 16 15 15 14 14 13 13 12 12 11 11 10 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Trệt Trệt vách P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 cặp nội lực cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp cặp N (kN) -1351 -1587 -2151 -2518 -2981 -3434 -3840 -4322 -4715 -5181 -5600 -6008 -6500 -6812 -7593 -7031 -8517 -7756 -9462 -8459 -10413 -9140 -11371 -9797 -12337 -10433 -13309 -11045 -14290 -11628 -15279 -12183 -16282 -12701 -17680 -13250 -18512 -13898 M (kNm) -2518 -1933 -3471 -2576 -4309 -3195 -4984 -3805 -5497 -4423 -5917 -5027 -6128 -5787 -6348 -7682 -4392 -9161 -3785 -10758 -3012 -12462 -2053 -14309 -896 -16258 405 -18299 1882 -20504 3507 -22787 -9958 -25159 -10697 -28779 6119 -31408 Asph (mm ) 140 -41602 34 -41185 -41698 -40769 -41356 -40369 -40918 -39998 -40424 -39644 -39812 -39389 -39050 -40180 -37314 -40354 -36248 -40607 -35094 -40932 -33838 -41348 -32475 -41834 -31034 343 -29497 794 -27877 1288 -33942 1833 -33201 2797 -23959 3360 Astr (mm ) -39520 -39630 -38394 -38557 -37303 -37509 -36272 -36488 -35310 -35486 -34388 -34516 -33561 -33486 -32574 -32344 -32833 -31009 -32387 -29633 -32021 -28220 -31744 -26751 -31561 -25249 -31448 -23719 -31417 -22127 -31455 -20519 -23784 -18896 -22289 -16610 -30201 -14751 Asgiua (mm ) -123434 -123046 -122119 -121515 -120754 -120011 -119343 -118550 -117904 -117139 -116449 -115779 -114969 -114458 -113173 -114098 -111654 -112905 -110100 -111750 -108538 -110631 -106963 -109550 -105374 -108505 -103777 -107499 -102165 -106540 -100539 -105628 -98889 -104777 -96591 -103875 -95224 -102808 Chọn cốt thép vùng biên chọn As(mm /m) 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 20a150 4189 (%) 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 Chọn cốt thép vùng chọn As(mm2/m) (%) 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 20a200 3142 0.79 7.8.3 Vẽ Biểu Đồ Tương Tác Vách Trục D - Tương tự vẽ biểu đồ tương tác cột, vách cấu kiện chữ nhật chịu nén lệch tâm phẳng ❖ Trình tự tính tốn vẽ biểu đồ cho vách P2 trục D sau: - Ta có cơng thức tính toán khả chịu lực tiết diện cột theo phương: N = Rbbx − i Ai M = N e0 = 0.5Rbbx(h − x) + i Ai yi Các giá trị biểu thức trình bày chi tiết phần vẽ biểu đồ tương tác cột nén lệch tâm phẳng SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 100 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 26: Mơ hình tính tốn, vẽ biểu đồ tương tác vách P2 ❖ Kết biểu đồ sau tính tốn: Bảng 8: Thơng số tính vẽ biểu đồ tương tác Các điểm M, N biểu đồ ∑σiAi ∑σiAiyi Ni Mi (kN) 12843 8891 5289 1688 -1907 -5505 -8926 -11082 -12252 -12768 -12843 (kNm) 16756 26594 31219 30630 24842 14809 7258 2632 359 (kN) -12843 -1247 9999 21244 32483 43725 54790 64590 73404 81564 89283 (kNm) 50466 86523 109876 120523 118481 104703 85914 62561 34069 SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 101 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Biểu Đồ Tương Tác Vách P2 Khả Năng Chịu Lực Dọc N(kN) 100000 80000 60000 40000 20000 0 20000 40000 -20000 60000 80000 100000 120000 140000 Khả Năng Chịu Mômen M(kNm) Biểu Đồ Tương Tác Điểm Kiểm Tra Hình 27: Biểu đồ tương tác vách P2 7.8.4 Tính Tốn Cốt Ngang Cho Vách Khung Trục D - Cốt ngang cho cấu kiện vách tính tốn tương tự cấu kiện cột, ý ảnh hưởng lực dọc n = 0.1 N 0.5 Rbt bh0 ❖ Tính tốn cốt ngang điển hình cho vách P2, tầng - Nội lực tính tốn: xét cặp nội lực Qmax , Ntu Q = 909 (kN ) N = 18512 (kN ) - Chiều cao làm việc tiết diện, chọn a =40 (mm) h0 = 9.8 − 0.04 = 9.76 (m) - Hệ số n n = - 0.118512 = 0.365 1300 0.4 9.76 Khả chịu cắt bê tông không cốt đai: Qb −min = b (1 + n + f ) b Rbt bh0 = 0.6(1 + 0.365 + 0) 11300 0.4 9.76 = 3045.1 (kN ) Ta thấy Q Qb−min = cần bố trí cấu tạo cho tiết diện - Bố trí cấu tạo theo TCXD 198:1997 + Cốt thép ngang chọn không nhỏ 1/3 cốt thép dọc Với hàm lượng 0.25 (%) động đất yếu, 0.4 (%) động đất mạnh trung bình - Chọn cốt thép đai 12 số nhánh n = Bước cốt đai chọn cấu tạo s = 200 (mm) bố trí cho vùng bước s = 100 (mm) cho vùng biên - Diện tích cốt đai: asw = 226 (mm2 ) - Hàm lượng thép ngang 1m dài tiết diện vách SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 102 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG h 226 = 1130 (mm / m) s 0.2 Asdai 1130 = 100% = 100% = 0.28 (%) 0.4 (%) 1000 tw 1000 400 + Xét vùng giữa: Asdai = asw = dai Hàm lượng cốt dọc = 0.78 (%) , = 0.78 = 0.26 (%) dai = thỏa hàm lượng cốt thép yêu cầu ❖ Tính tốn tương tự cho tiết diện khác ta có kết bảng Bảng 9: Kết tính cốt ngang cho vách P2 tầng Vách MAI STORY17 STORY16 STORY15 STORY14 STORY13 STORY12 STORY11 STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1 TRET P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 V2 N kN 432.57 298.87 399.44 480.69 539.62 644.05 751.32 832.4 926.28 1018.6 1088.8 1164 1235.7 1276.2 1317.4 1330.5 1287.7 1194.7 909 kN -1465 -2199 -3362 -4270 -5148 -5997 -6812 -7593 -8517 -9462 -10413 -11371 -12337 -13309 -14290 -15279 -16266 -17410 -18512 chọn cốt đai Schọn phương án d (mm) n asw(mm2 ) (mm) cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 cấu tạo 10 79 150 (%) Kiểm tra 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK - Nhận xét: tất tiết diện bê tông đủ khả chịu cắt, cốt đai cần đặt theo cấu tạo SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 103 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG 7.9 Tính Tốn Cốt Thép Cho Lanh Tơ Cửa Thang Máy - Lanh tô cửa lõi thang máy xem cấu kiện dầm chịu uốn mô hình phần tử khơng phải Trong etabs ta mơ hình lanh tơ theo cấu kiện Spanderel tức vách giằng ngang - Phần tử Spanderel etab xuất nội lực tiết diện đầu cuối cấu kiện, ta cần lây nội lực nhịp lanh tơ cần khai báo nhiều Spanderel khác - Tiêu chuẩn Nam đưa cấu tạo cho vách cứng số dẫn cấu tạo cốt thép Do đó, để tính tốn cách trực quan đầy đủ ta phải áp dụng theo tiêu chuẩn Mĩ ACI 318 Hình 28: Mơ hình vị trí lõi cứng thang máy có lỗ cửa - Nội lực dùng để tính tốn cho lanh tô nội lực Combo Bao theo TTGHI Các dẫn tính tốn Tn theo: + Tiêu chuẩn ACI 318R-08, chương 21: “Earthquake Resistant Structures” mục Coupling beams + The design of deep beam in reinforced concrete – Cirias Guide SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 104 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG + Reinforced Concrete Deep Beam – by F.K.Kong + Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318 – P.Gs Nguyễn Viết Trung + Giáo trình cao học xây dựng dân dụng cơng nghiệp – Phân tích ứng xử kết cấu bê tơng cốt thép theo ACI 318 Eurocode – P.Gs Hồ Hữu Chỉnh + TCXD 198:1997 thiết kế nhà cao tầng mục dẫn cấu tạo vách + TCVN 9386:2012 thiết kế cơng trình kháng chấn 7.9.1 Phương Pháp Tính Tốn: a Tính tốn lanh tơ kháng chấn cấu kiện dầm: Theo mục 5.5.3.5 TCVN 9386:2018 quy định - Việc thiết kế lanh tô thực theo quy định cho dầm thuộc cấp dẻo cao thỏa mãn điều kiện sau: + Không xảy nứt theo phương đường chéo, nghĩa là: VED f ctd bwd + Đảm bảo cho dạng phá hoại uốn chiếm ưu thế, tức: L / h Trong đó:x o VED : lực cắt thiết kế lanh tô o bw : bề dày lanh tơ (hay bề dày vách) o f ctd : cường độ chịu kéo thiết kế bê tông o d : chiều cao tiết diện ngang lanh tô o L chiều dài hay nhịp lanh tô o h chiều cao tiết diện lanh tô b Thiết kế lanh tô không giống dầm - Khi điều kiện mục a khơng thỏa mãn cần bố trí cốt thép theo phương đường chéo lanh tô để đảm bảo độ bền kháng chấn theo điều kiện sau: + VED Asi f yd sin Trong đó: o Asi : tổng diện tích cốt thép theo phương đường chéo o f yd : giới hạn chảy thiết kế cốt thép o : góc cốt thép chéo trục lanh tơ + Cốt thép bố trí cột, có cạnh tối thiểu 0.5bw Chiều dài neo - cốt thép chéo lớn 50% chiều dài neo cốt thép chịu kéo tính tốn theo tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép không kháng chấn Cốt thép lanh tô yêu cầu thiết kế bên dưới: SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 105 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Hình 29: Cấu tạo cốt thép lanh tô theo ACI 318 Cốt dọc chịu uốn: ❖ Bước 1: Tính tốn cốt dọc theo khả chịu uốn dầm cao As = M f y (d − d ') Trong đó: o d ' : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép kéo, nén tới thớ tiết diện bê tông chịu kéo, nén tương ứng o f y : giới hạn chảy cốt thép o d chiều cao tiết diện ngang lanh tô, lấy d = 0.8h o b = bw chiều dày lanh tô o M mô men uốn tiết diện tính o hệ số chiết giảm cường độ + = 0.9 tính tốn kết cấu chịu uốn + = 0.75 tính toán kết cấu chịu cắt ❖ Bước 2: Chọn bố trí cốt thép dọc hợp lý Chiều dài đoạn neo cốt thép tuân theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012, chiều dài đoạn neo cấu kiện chịu kéo Hàm lượng cốt thép không nhỏ giá trị min quy định ACI 318 min = 200 / f y Trong đó, f y sử dụng đơn vị lb / in Tính tốn cốt thép theo phương chéo lanh tô - Chiều cao dầm chéo lanh tô lấy 0.2bw , chiều rộng dầm chéo lấy 0.5bw - Cốt thép theo phương chéo lanh tô xác định từ biểu thức quy định điều kiện VED Asi f yd sin SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 106 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG Theo đó, ta có: Asi VED f y sin VED lực cắt lớn lanh tơ Từ diện tính cốt thép ta chọn cốt thép hợp lý bố trí theo phương chéo lanh tơ u cầu chọn thép hình hướng dẫn cấu tạo cốt thép lanh tô theo ACI 318 Tính cốt đai dầm chéo: Ta cấu tạo cốt đai dầm chéo theo cấu tạo kháng chấn cho cột Theo TCVN 9386:2012 d bw 0.4d bL,max f yld f ywd Trong đó: o dbw : đường kính cốt đai cần bố trí o dbl ,max : đường kính cốt dọc lớn theo phương chéo lanh tô o - f yld f ywd giới hạn chảy thép dọc thép đai theo phương đường chéo lanh tô Bước cốt đai: S = min(bw / 3, 6ddl ,125) (mm) Đường kính bước cốt đai đáp ứng yêu cầu mục 21.9.7 – ACI 318R Tính cốt ngang cốt đứng lanh tơ Theo quy định tiêu chuẩn ACI 318 ta có điều kiện cốt thép ngang cốt thép đứng sau: - Cốt đứng: Av / (Sv bw ) 0.15 (%) - - Cốt ngang: Ah / (Shbw ) 0.25 (%) 7.9.2 Thiết Kế Lanh Tô Lõi Thang Của Cơng Trình: - Vị trí kích thước lanh tơ cần tính cho hình Hình 30: Kích thước chi tiết lõi cứng lanh tơ SVTH: Đồn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 107 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG ❖ Ta có số thơng số sau: - Các kích thước tiết diện: + Nhịp lanh tô: L = ln = 1.2 (m) + Chiều cao lanh tô: h = 1.4 (m) + Chiều cao tiết diện ngang tính tốn lanh tô: d = 0.8h = 0.8 1.4 = 1.12 (m) + chọn d ' = 30 (mm) Ta có L / h => cần bố trí cốt thép theo phương đường chéo + Bề dày lanh tô: bw = 0.4 (m) + Chiều cao làm việc tính tốn = min( L, h) = 1.2 (m) + Chiều cao dầm chéo: 0.2bw = 0.08 (m) chọn 0.15 (m) + Chiều rộng dầm chéo: 0.5bw = 0.2 (m) chọn 0.25 (m) + Góc tính gần đúng: tan = - h − 0.15 1.4 − 0.15 = = 1.04 = = 46010 ' L 1.2 Đặc trưng vật liệu: lấy theo TCVN 1651:1985 thép cán nóng + Cốt dọc: thép AIII / CIII có giới hạn chảy f y = 400 ( MPa) sử dụng cho cốt thép dọc chịu uốn, cốt thép thep phương chéo lanh tô + Cốt đai: thép AII / CII có giới hạn chảy f y = 300 ( MPa) sử dụng cho côt dai dầm chéo, cốt ngang cốt đứng lanh tơ ❖ Tính tốn điển hình cho lanh tơ có nội lực lớn Lanh tơ tính tốn mang nhãn Spanderel S3 – tầng 1, lực cắt lớn VED = 232.5 (kN ) , mô men uốn lớn M = 84.63 (kNm) a Tính tốn cốt dọc chịu uốn: As 84.63 106 = 201 (mm2 ) 0.9 (1.2 − 0.03) 400000 Chọn thép dọc 5 22 có As = 1890 (mm ) Hàm lượng cốt thép: = As / (bwd ) = 1890 / (400 1200) = 0.4 (%) Hàm lượng cốt thép tối thiểu: min = 200 / f y o Quy đổi đơn vị 1(lb / in2 ) = 144.6( N / mm2 ) Vậy => min = 200 / (144.6 400) = 0.35 (%) Vậy cốt thép chọn thỏa hàm lượng u cầu b Tính tốn thép theo phương chéo lanh tô Asi VED 232.5 = 106 = 405 (mm2 ) f y sin 400000 sin(460 ) Chọn 418 có As = 1017 (mm ) - c Cốt đai cho dầm chéo Đường kính cốt đai: SVTH: Đồn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 108 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG d bw 0.4d bL,max - f yld f ywd = 0.4 18 400 = 8.31 (mm) 300 Bước cốt đai: S (400 / 3; 18;125) = 108 (mm) Vậy chọn cốt đai 10a100 - d Cốt ngang cốt đứng cho lanh tô Cốt đứng: chọn 10a 200 có As = 628 (mm ) toàn chiều dài vách As / (bw S ) = 471/ (400 200) = 0.59 (%) 0.15 (%) - Cốt ngang tương tự, chọn 10a 200 ❖ Do kích thước lanh tơ khơng đổi, nên ta sử dụng cốt thép tính cho lanh tơ bố trí cho tất vị trí lanh tơ cịn lại cơng trình SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 109 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG 7.10 Thiết Kế Lõi Thang Máy - Vị trí kích thước lõi thang cần thiết kế Hình 31: Lõi thang máy thiết kế - Theo đó, vách V2 , V3 , V4 , V6 , V8 thiết kế theo phương pháp thiết kế vách - + Tính tốn cốt thép dọc theo phương pháp vùng biên chịu mô men + Kiểm tra lại khả chịu lực biểu đồ tương tác + Tính tốn cốt đai cốt đai cột Các vách V1 , V5 , V7 tính tốn theo cấu kiện chịu nén lệch tâm (có thể tính tốn cốt dọc cấu kiện cột) ❖ Kết tính tốn lõi cứng thang máy trình bày Phụ Lục F: Kết Quả Thiết Kế Lõi Cứng 7.11 Tài liệu tham khảo ❖ TCVN 5574:2012 thiết kế kết cấu bê tông cốt thép ❖ TCVN 198:1997 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng ❖ TCVN 9386:2012 Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình chống động đất ❖ TCVN 1651:1985 Tiêu chuẩn cốt thép cán nóng, cốt thép trơn cốt thép gân nhóm AI/CI, AII/CII, AIII/CIII, AIV/CIV ❖ Tính tốn tiết diện cột bê tơng cốt thép – Gs Nguyễn Đình Cống ❖ Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép – Ts Nguyễn Minh Long ❖ Giáo trình kết cấu bê tơng cốt thép – Ts Hồ Đức Duy SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 110 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ Bê tông cốt thép – cấu kiện nhà – Ths Võ Bá Tầm Giáo trình nhà nhiều tầng – Ths Nguyễn Quốc Thơng Giáo trình hướng dẫn thực hành thiết kế - P.Gs Lương Văn Hải ACI 318-08R Building code requirement for structural concrete and comemtary – Chapter 21: EARTHQUAKE-RESISTANT STRUCTURES – Coupling Beam The design of deep beam in reinforced concrete – Cirias Guide Reinforced Concrete Deep Beam – by F.K.Kong Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318 – P.Gs Nguyễn Viết Trung Giáo trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp – Phân tích ứng xử kết cấu bê tông cốt thép theo ACI 318 – P.Gs Hồ Hữu Chỉnh SVTH: Đoàn Văn Hiển - 81101155 GVHD:P.Gs-Ts Nguyễn Minh Long 111 ... Thang Máy - Vị trí kích thước lõi thang cần thiết kế Hình 31: Lõi thang máy thiết kế - Theo đó, vách V2 , V3 , V4 , V6 , V8 thiết kế theo phương pháp thiết kế vách - + Tính tốn cốt thép dọc theo... Kết Quả Thiết Kế Lõi Cứng 7.11 Tài liệu tham khảo ❖ TCVN 5574:2012 thiết kế kết cấu bê tông cốt thép ❖ TCVN 198:1997 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng ❖ TCVN 9386:2012 Tiêu chuẩn thiết kế cơng... + Tính toán cốt đai cốt đai cột Các vách V1 , V5 , V7 tính tốn theo cấu kiện chịu nén lệch tâm (có thể tính tốn cốt dọc cấu kiện cột) ❖ Kết tính tốn lõi cứng thang máy trình bày Phụ Lục F: Kết