THIẾT KẾ DẦM PHỤ

CHƯƠNG THIẾT KẾ DẦM PHỤ Khi kích thước nhà có chiều dài lớn so với phương ngang Đối với dầm theo phương dọc nhà (dầm phụ) người ta cho phép bỏ qua ảnh hưởng tải trọng ngang, tách thành dầm riêng lẽ để thiết kế (hình 4.1) L3 D B L2 C L1 B A L Hình 4.1 Mặt phân loại dầm Sơ đồ tính dầm phụ dầm liên tục kê lên gối tựa cột dầm ( hình 4.2) Hình 4.2 Sơ đồ tính dầm phụ 4.1 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 4.1.1 Tĩnh tải 4.1.1.1 Trọng lượng thân dầm δ vt h hs Phần sàn giao với dầm tính vào trọng lượng sàn, trọng lượng thân dầm tính với phần khơng giao với sàn b Hình 4.3: Mặt cắt ngang tiết diện dầm Phần bê tông: gbt = 1,1.γ bt b ( hd − hs ) (kN/m) Phần trát gvt = 1,3.γ v δ v ( h − hs ) (kN/m) Trọng lượng thân dầm m dài: g d = gbt + g vt (kN/m) 4.1.1.2 Do sàn truyền vào Xem sàn truyền vào dầm theo góc 45o GV-Nguyễn Thành Dũng l1 l2 Hình 4.4: sơ đồ truyền tải sàn Phần sàn 1, truyền vào dầm D1, D2 dạng hình thang ( hình 4.5a ) Để đơn giản cho trình tính tốn chuyển từ hình thang sang phân bố ( hình 4.5b) 0,5l1 0,5l1 l2 l2 Hình 4.5: Tải trọng tác dụng lên dầm D1,D2 (Cách quy đổi theo nguyên lý cân momen ngàm hai đầu, thuận tiện cho q trình tính tốn khơng xác lực cắt chuyển vị Nếu tính nội lực cách chương trình máy tính nên nhập nguyên hình dạng tải trọng kết xác hơn) Phần sàn 3, truyền vào dầm D3, D4 dạng hình tam giác (hình 4.6a) Cũng chuyển từ hình tam giác sang phân bố ( hình 4.6b) l1 l1 Hình 4.6: Tải trọng tác dụng lên dầm D3,D4 l1 Đối với sàn dầm: xem tải trọng truyền vào dầm theo phương cạnh dài, dầm theo Phương cạnh ngắn khơng chịu tải trọng từ sàn (hình 4.7) l2 Hình 4.7: sơ đồ truyền tải sàn dầm GV-Nguyễn Thành Dũng Dầm D1, D2 nhận tải trọng phân bố g s sàn 4.1.1.3 l1 Dầm D3, D4 không nhận tải trọng truyền từ Do tường cửa xây dầm Tường xây trực tiếp lên dầm, tùy chức mà có quan niệm khác tính chất nó, có quan niệm khác sau: - Khung tường làm việc chung với nhau, quan niệm tính tốn mang lại hiệu kinh tế, nhiên lý thuyết tính tốn chưa hoàn chỉnh phức tạp - Một phần tải trọng truyền lên dầm, phần lại truyền lên khung thơng qua lực tập trung đầu cột (hình 4.8) Phương pháp cho hiệu kinh tế có phức tạp ( đặc biệt trường hợp tường có lỗ cửa) ht • Trường hợp ld > 2ht tan 30o : tải trọng truyền từ tường vào dầm dạng hình thang: 60° ld Hình 4.8: sơ đồ truyền tải từ tường Trọng lượng 1m2 tường: gt = ng γ g δ g + 2.ntr γ tr δtr (kN/m2) ng: hệ số vượt tải gạch ( gạch đặc ng=1,1; gạch rỗng ng=1,3) ng: hệ số vượt tải lớp trát (ng=1,3) γg: trọng lượng riêng gạch ( gạch đặc γg=18kN/m3; gạch rỗng γg=15kN/m3) γtr: trọng lượng riêng vữa trát (γtr=20kN/m3) ht=htầng – hdầm: chiều cao tường xây Phần tường truyền vào dầm D1: a a ld ld Hình 4.9: Tải trọng tường tác dụng vào dầm D1 Trong : a = ht tan30 GV-Nguyễn Thành Dũng Phần lực tập trung truyền vào cột C1 (gần đúng): F1 = gt ht a • Trường hợp ld < 2ht tan 30o tải trọng truyền từ tường vào dầm dạng hình tam 60° ld /2.tan60o ht giác (hình 4.10): ld Hình 4.10: Sơ đồ truyền tải từ tường vào dầm D1 ld bé Phần tường truyền vào dầm D1: ld ld Hình 4.11: Tải trọng tường tác dụng vào dầm D1 ld bé Phần lực tập trung truyền vào cột C1 (gần đúng): l 1 l F1 = gt  2.ht − d tan 60o  d 2  - Quan niệm thông thường xem toàn trọng lượng tường + cửa truyền lên dầm phân bố đều: gt →d gt St + nc gctc Sc = (kN/m) ld Sc: diện tích cửa St: diện tích tường xây (gần St = ld× ht-Sc ) nc: hệ số vượt tải cửa ( 1,1 ) gctc: tải trọng tiêu chuẩn phân bố 1m2 cửa ( cửa kính khung gỗ : 25daN/m2, khung thép: 40daN/m2, khung nhôm: 15daN/m2) (Quan niệm thường dùng phổ biến tính tốn đơn giản an tồn) 4.1.1.4 Do dầm phụ khác truyền vào Tại vị trí có dầm phụ khác kê lên xuất lực tập trung ( hình 4.12 ) GV-Nguyễn Thành Dũng B1 L B1 Hình 4.12: Vị trí xuất lực tập trung Tải tập trung trọng lượng thân dầm phụ D2 truyền vào dầm D1 g L PTLBT daàm = D 2 Trong đó: gD2 -là trọng lượng 1m dài dầm phụ D2 (xác định mục 4.1.1.1) L-nhịp dầm D2 Tải tập trung tường xây dầm phụ D2 truyền vào D1 Ptường+cửa ( g S + n = t t c1 gctc Sc ) Trong : gt - tải trọng phân bố 1m2 tường xây dầm D2 (xem mục 4.1.1.3) St diện tích tường xây nhịp dầm D2 gctc - tải trọng tiêu chuẩn phân bố 1m2 cửa tường xây dầm D2 Sc- diện tích cửa tường xây dầm D2 Tải tập trung sàn truyền vào thơng qua dầm phụ D2 Psàn = ∑g si Si Trong đó: gsi - tải trọng phân bố 1m2 sàn truyền vào dầm phụ với diện tích truyền tải Si Ví dụ hình 4.13 Dầm xét D1 nút A nhận lực tập trung từ sàn truyền vào thông qua dầm D2 g S + g s S2 Psaøn = s1 GV-Nguyễn Thành Dũng B1 L B1 Hình 4.13 Sơ đồ truyền tải tập trung từ sàn 4.1.2 Hoạt tải Do sàn truyền trực tiếp vào dầm phụ khác truyền vào (nếu có) -Phần sàn trực tiếp truyền vào cách xác định mục 4.1.1.c thay gs ps -Phần lực tập trung dầm phụ khác truyền vào xác định mục 4.1.1d thay gsi psi 4.2 SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 4.2.1 Sơ đồ tải trọng 4.2.1.1 Tĩnh tải Sơ đồ chất tải tĩnh tải thể hình 4.14 Hình 4.14 Sơ đồ tĩnh tải 4.2.1.2 Hoạt tải Sơ đồ chất tải hoạt tải chất đầy thể hình 4.15 Hình 4.15 Sơ đồ hoạt tải chất đầy 4.2.2 Tổ hợp nội lực Việc tổ hợp nội lực nhằm mục đích tìm nội lực nguy hiểm cho kết cấu chịu tác dụng nhiều loại tải trọng Đối với tĩnh tải, loại tải thường xuyên tác dụng lên kết GV-Nguyễn Thành Dũng cấu ln gây nội lực Đối với hoạt tải, xuất khơng Ngay với hoạt tải đồ đạc gây có khơng, xuất chỗ chỗ khác Do thiết kế phải tổ hợp nội lực để tìm giá trị bất lợi cho kết cấu theo nguyên tắc: S = S g + γ ∑ Sij Sg - nội lực tĩnh tải Sij - nội lực trường hợp thứ i hoạt tải j γ - hệ số tổ hợp Lấy γ = xét hoạt tải, γ = 0,9 lấy từ hoạt tải trở lên Một dạng khác để tìm nội lực nguy hiểm cấu kiện tổ hợp tải trọng Theo cách khơng tính nội lực trường hợp tải lựa chọn để cộng tác dụng mà tiến hành tổ hợp trước loại tải trọng, sau tính nội lực với tải trọng tổ hợp Tổ hợp tải trọng tổ hợp nội lực giống kết cấu làm việc tuyến tính (nguyên lý cộng tác dụng) khác kết cấu làm việc phi tuyến Theo TCVN2737-1995, có hai tổ hợp tải trọng sau: • Tổ hợp bản: Tĩnh tải (TT), hoạt tải (HT) • Tổ hợp đặc biệt: Tĩnh tải, hoạt tải, xảy tải trọng đặc biệt Trong trường hợp xét đến tổ hợp Có cách để tìm nội lực nguy hiểm cho dầm: • Cách 1: xét trường hợp bất lợi hoạt tải Chất tải nguy hiểm cho nhịp 1,3 (HT1) Hình 4.16 Sơ đồ hoạt tải nguy hiểm nhịp 1,3 Chất tải nguy hiểm cho nhịp 2,4 (HT2) Hình 4.16 Sơ đồ hoạt tải nguy hiểm nhịp 2,4 Chất tải nguy hiểm cho gối A (HT3) Hình 4.17 Sơ đồ hoạt tải nguy hiểm gối A GV-Nguyễn Thành Dũng Chất tải nguy hiểm cho gối B (HT4) Hình 4.18 Sơ đồ hoạt tải nguy hiểm gối B Chất tải nguy hiểm cho gối C (HT5) Hình 4.19 Sơ đồ hoạt tải nguy hiểm gối C Gần để đơn giản momen dương đặt cách nhịp, momen âm gối tựa đặt hoạt tải lên nhịp liền kề (Hình 4.20) Hình 4.20 Sơ đồ hoạt tải gần Công thức tổ hợp xác định Mmax, Mmin tĩnh tải cộng hoạt tải: Mmax = MTT + max (MHTi) Mmin = MTT + (MHTi) Tương tự với công thức xác định Qmax, Qmin: Qmax = QTT + max (QHTi) Qmin = QTT + (QHTi) GV-Nguyễn Thành Dũng (Cách tổ hợp tận dụng chương trình tính tự tổ hợp theo phương pháp tổ hợp tải trọng Tuy nhiên cho kết xác momen dương max nhịp momen âm gối momen nhịp momen max gối không xác khơng xác xét tiết diện khơng phải nhịp) • Cách 2: Xác định nội lực chất hoạt tải nhịp sau tìm nội lực nguy hiểm dựa nguyên lý cộng tác dụng Cách trường hợp chất tải nhịp: Hình 4.21 Các trường hợp chất hoạt tải nhịp Xác định nội lực: Mmax = MTT + Σ(M dương hoạt tải HTi ) Mmin = MTT + Σ(M âm hoạt tải HTi ) Qmax = QTT + Σ(Q dương hoạt tải HTi ) Qmin = QTT + Σ(Q âm hoạt tải HTi ) (Cách có nhiều ưu điểm phân tích tải trọng đơn giản, xác định tổ hợp nội lực xác tất tiết diện momen lẫn lực cắt nên áp dụng nhiều.) 4.2.3 Tiết diện tổ hợp nội lực Dầm: tổ hợp cho tiết diện: hai tiết diện đầu dầm số tiết diện Nội lực cần tổ hợp M max ; M ; Qmax ; Qmin Thông thường momen người ta tổ hợp vị trí: hai gối nhịp Với lực cắt tổ hợp cho vị trí: 0, l/4, 3l/4, l (Hình 4.22) Hình 4.22 Các vị trí tổ hợp nội lực GV-Nguyễn Thành Dũng 4.3 TÍNH TỐN CỐT THÉP 4.3.1 Thép chịu momen uốn Dầm sàn đổ toàn khối, tính tốn để tiết kiệm xem sàn tham gia chịu lực với dầm tiết diện chữ T với độ vươn Sf ( Hình 4.23) Trường hợp cánh chịu nén, độ vươn cánh Sf đưa vào tính tốn bf Sf h hs Sf b Hình 4.23 Tiết diện tính tốn dầm Đối với dầm sàn đúc liền với sàn qui định Sf sau: S f ≤ ldầm có dầm ngang S f ≤ lthông thủy dầm dọc  hs ≥ 0,1h không có dầm ngang S f ≤ 6hs   hs > 0,1h S f = hs < 0,05h Tại tiết diện có giá trị tổ hợp Mmax Mmin Tùy theo dấu mà tính tốn theo trường hợp sau: • M max > 0; M < : thép phía tính theo M , thép phía tính theo M max • M max > 0; M > : thép phía đặt theo cấu tạo, thép phía tính theo M max • M max < 0; M < : thép phía tính theo M , thép phía đặt theo cấu tạo Thép cấu tạo lấy µmin b.ho Khi tính toán với M < , cánh chịu kéo tính tiết diện chữ nhật bé b×h (Hình 4.24) bf Sf x h hs Sf b Hình 4.24 Tiết diện tính tốn chữ nhật bé GV-Nguyễn Thành Dũng Mb ≥ Qb ci • Qbi = • χi = • co = ( ci , 2ho ) • χ oi = Qi − Qbi Qbi Qb co Qbi 2ho • Tính tốn qsw(i) χ i < χ oi ⇒ qsw ( i ) = χ oi ≤ χ i ≤ Qi χ oi co χ oi + ci Q − Qbi ⇒ qsw (i ) = i co co ci c ( Q − Qbi ) < χ i ≤ i ⇒ qsw ( i ) = i co ho Mb χi > ci Qi − Qbi ⇒ qsw ( i ) = ho ( ho , ci ) Bước 3: Lấy giá trị qsw(i) lớn để xác định cốt đai Tính stt = bước đai tính tốn Rsw Asw max ( qsw (i ) ) Bước 4: Tính bước đai sct smax Sau bố trí cốt đai với sbt ≤ ( stt , sct , smax ) Bước 5: Kiểm tra lại điều kiện ứng suất nén Lưu ý : -Khi có bước đai thay đổi, đoạn l1 gần gối tựa khoảng cách đai s1,ra ngồi l1 khoảng cách cốt đai s2.Trình tự tính Qsw để kiểm tra theo điều kiện Q ≤ Qb + Qsw sau: • Tính co1 co2 với coi = Mb qswi • Khi c − l1 < c01 ⇒ Qsw = qsw1co1 − ( qsw1 − qsw ) ( c − l1 ) • Khi co1 ≤ c − l1 ≤ c02 ⇒ Qsw = qsw2 ( c − l1 ) • Khi c − l1 > c02 ⇒ Qsw = q sw co 4.3.3 Tính tốn cốt thép chịu giật đứt ( vị trí có lực tập trung ) Tại nơi dầm phụ khác (chiều cao h2) kê lên dầm xét ( chiều cao làm việc ho) có lực tập trung truyền vào, dầm bị phá hoại cục Sự phá hoại xẩy theo hình tháp ABCD với góc nghiêng α =45° Để chống lại phá hoại dùng cốt treo (dạng đai vai bò) GV-Nguyễn Thành Dũng h2 ho o hs 45 St ho h2 Hình 4.31 Cốt treo dạng đai hs θ St Hình 4.32 Cốt treo dạng vai bị Lực gây xun thủng F ( tính tốn mục 4.1.1d) Khoảng cần dặt cốt treo ( đáy tháp xuyên thủng ) : St = b + 2hs Chiều cao hs = ho − h2  h  F 1 − s  ho  • Khi dùng cốt treo dạng đai : ∑ Asw ≥  Rsw • Khi dùng cốt treo dạng vai bị : As,inc • Khi dùng hai loại : ∑R sw  h  F 1 − s  ho  ≥  2Rsw sin θ  h  A sw + 2R sw A s ,inc sin θ ≤ F 1 − s   ho  θ : thường 45÷60° 4.4 CÁC LỖI SAI CỦA SINH VIÊN Vẽ sơ đồ truyền tải từ sàn dầm chưa xác Xác định sai tải trọng Tổ hợp nội lực cịn sai Khơng hình dung loại cốt thép dầm, tác dụng, cách xác định loại cốt thép GV-Nguyễn Thành Dũng Cịn sai sót ngun lý cấu tạo bê tông cốt thép, lúng túng việc cắt thép, nối thép, neo thép GV-Nguyễn Thành Dũng CHƯƠNG THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG Khung gồm nút Thanh cấu kiện chịu uốn (dầm, xà) cấu kiện chịu nén lệch tâm (cột, xà ngang cong) kéo Đối với nhà nhiều tầng khung chịu tải trọng đứng lẫn tải trọng ngang (gió, động đất…), nút khung thường nút cứng, cột liên kết ngàm với móng (Hình 5.1) Hm MÐTN L1 A L2 B L3 C D Hình 5.1: sơ đồ tính khung (Lưu ý: tính mơ hình hóa tính tốn cho cột tâng1, sv ý chiều dài cột cộng thêm đoạn Hm ) Trong trường hợp cơng trình có độ cứng theo phương dọc nhà lớn nhiều so với phương ngang tách riêng khung theo phương ngang nhà để thiết kế khung phẳng (Hình 5.2) Trường hợp độ cứng phương gần không tách khung riêng lẽ mà phải thiết kế theo hệ khung không gian L3 D R L2 C L1 B A K D Hình 5.2 : Mặt khung phẳng thiết kế 5.1 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 5.1.1 Tĩnh tải GV-Nguyễn Thành Dũng 5.1.1.1 Trọng lượng thân dầm 5.1.1.2 Do sàn truyền vào 5.1.1.3 Do tường cửa xây dầm Các phần tính tốn tương tự phần dầm phụ 5.1.1.4 Do dầm phụ khác truyền vào Tại vị trí có dầm phụ kê lên dầm khung (hoặc cột khung) xét xuất lực tập trung ( hình 5.3 ) L3 D ΣL L2 C L1 B A B1 B2 K ΣB Hình 5.3 Vị trí xuất lực tập trung Tải tập trung trọng lượng thân dầm phụ truyền vào nút khung g B g B PTLBT daàm = d 1 + d 2 2 Trong đó: gd1, gd2 -là trọng lượng 1m dài dầm phụ nhịp B1 B2 Tải tập trung tường xây dầm phụ truyền vào nút khung Ptường+cửa (g = t1 St1 + nc1.gctc1.Sc1 ) + ( gt St + nc gctc2 Sc ) Trong : gt1,gt2 - tải trọng phân bố 1m2 tường nhịp B1 B2 St1 , St2- diện tích tường xây nhịp B1 B2 gc1tc, gc2tc - tải trọng tiêu chuẩn phân bố 1m2 cửa tường thuộc nhịp B1, B2 Sc1 , Sc2 - diện tích cửa tường thuộc nhịp B1, B2 Tải tập trung sàn truyền vào thơng qua dầm phụ Psàn = ∑g Trong đó: GV-Nguyễn Thành Dũng si Si gsi - tải trọng phân bố 1m2 sàn truyền vào dầm phụ với diện tích truyền tải Si Ví dụ hình 5.4 Nút A nhận lực tập trung từ sàn thông qua dầm D1, D2 (ô sàn S1,S3 thông qua D1 ô sàn S2, S4 thông qua D2 Giá trị lực tập trung : g S + g S + gs 3.S3 + gs S4 Psaøn = s1 s 2 Hình 5.4 Sơ đồ truyền tải tập trung từ sàn 5.1.2 Hoạt tải Do sàn truyền trực tiếp vào dầm phụ truyền vào (sàn →dầm phụ → khung xét) Phần sàn trực tiếp truyền vào cách xác định phần dầm phụ Phần lực tập trung dầm phụ truyền vào xác định phần dầm phụ Tại vị trí nút khung, lực tập trung hoạt tải tách hai phần (bên trái nút bên phải nút) Ví dụ : xét nút A khung K, hoạt tải tập trung bên trái (Ptr) ô sàn S1, S2 , hoạt tải tập trung bên phải (Pph) ô sàn S3, S4 truyền vào thông qua dầm D1,D2 L3 D L2 C L1 B L1 A B1 A L2 B B2 K Hình 5.5 Sơ đồ truyền hoạt tải vào nút 5.1.3 Hoạt tải gió GV-Nguyễn Thành Dũng L3 C D Tải trọng gió phân bố dọc theo chiều cao cột khung tính từ mặt đất cột biên có xây tường chắn gió, chia làm trường hợp : gió trái gió phải Giá trị áp lực gió 1m2 độ cao z xác định : w = w o K C ( kN / m2 ) Trong đó: w0 - giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo đồ phân vùng áp lực gió Giá trị w0 [daN/m2] tương ứng với phân vùng cho Bảng 5.1 Bảng5.1 Áp lực gió tiêu chuẩn (daN/m2) theo đồ phân vùng gió TCVN 2737-1995 Vùng I Vùng II Vùng III Vùng Vùng IB IA IIB IIA IIIB IIIA IVB VB 65 55 95 83 125 110 155 185 K- hệ số địa hình, kể đến thay đổi vận tốc gió theo chiều cao ảnh hưởng địa hình, vật cản xung quanh (theo định dạng A, B, C), xác định theo Bảng 5.2 Bảng 5.2 Hệ số địa hình K (hệ số độ cao) theo TCVN 2737-1995 Độ cao z (m) 10 15 20 30 40 50 60 80 100 150 200 250 300 350 >=400 Dạng địa hình A B C 1,00 1,07 1,18 1,245 1,29 1,37 1,43 1,45 1,51 1,57 1,62 1,72 1,79 1,84 1,84 1,84 1,84 0,80 0,88 1,00 1,08 1,13 1,22 1,28 1,34 1,38 1,45 1,51 1,62 1,71 1,78 1,84 1,84 1,84 0,47 0,54 0,66 0,74 0,8 0,89 0,97 1,03 1,08 1,18 1,25 1,4 1,52 1,62 1,7 1,78 1,84 c- hệ số khí động (lấy theo bảng TCVN 2737-1995 ) Thông thường bề mặt đón gió vng góc ( phía đón gió Cđ=+0.8, phía khuất gió Ch=-0.6) Tải trọng gió phân bố tác dụng vào cột : Phía đón gió: qđ = n.B.wđ = n.B.wo K Cđ ( kN / m) Phía khuất gió: qh = n.B.wh = n.B.wo K Ch ( kN / m ) n-hệ số vượt tải (n=1,2 với cơng trình có thời hạn sử dụng 50 năm) Với cơng trình có thời hạn sử dụng khác phải nhân với hệ số quy đổi theo Bảng 5.3 GV-Nguyễn Thành Dũng Bảng 5.3 Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng 10 20 30 40 50 Thời gian sử dụng giả định, năm 0,61 0,72 0,83 0,91 0,96 1,0 Hệ số điều chỉnh tải trọng gió B = 0,5 ( B1 + B2 ) - bề rộng đón gió cột Chiều tải trọng gió phụ thuộc vào dấu hệ số khí động C ( +: hướng vào mặt,- : hướng khỏi mặt ) Tải trọng gió tác dụng lên mái quy lực tập trung Sđ (đón gió), Sh (khuất gió) tác dụng lên đỉnh cột: Sñ = n.B.wo ∑ H i Ki Cñi ( kN ) Sh = n.B.wo ∑ H i Ki Chi ( kN ) Trong : Hi,Ki,Ci -lần lượt chiều cao, hệ số áp lực gió theo độ cao, hệ số khí động phần mái thứ i Hình 5.6 Tải trọng gió tác dụng lên khung 5.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 5.2.1 Xác định nội lực Khung kết cấu siêu tĩnh, việc xác định nội lực dựa giả thiết vật liệu đàn hồi tuyến tính Hiện việc xác định nội lực hệ kết cấu chủ yếu chương trình tính kết cấu Sap, Etabs, Robot (phương pháp PTHH) Xác định nội lực bước quan trọng trình thiết kế, việc kiểm tra cẩn thận đầu vào tải trọng, vật liệu vô cần thiết nhằm phát sai sót để khắc phục Thơng thường khung phẳng có trường hợp tải trọng cần xác định nội lực : TT,HT1, HT2, GT, GP Trong HT tách thành HT1, HT2 đặt cách nhịp cách tầng (hình 2.16), cách chất tải cách gần nhằm tạo nguy hiểm cho dầm cột HT1, HT2 coi loại hoạt tải GV-Nguyễn Thành Dũng Hình 5.7.Sơ đồ hoạt tải cách tầng cách nhịp 5.2.2 Tổ hợp nội lực Việc tổ hợp nội lực nhằm mục đích tìm nội lực nguy hiểm cho kết cấu chịu tác dụng nhiều loại tải trọng Có hai tổ hợp nội lực: tổ hợp tổ hợp đặc biệt, xét tổ hợp Tổ hợp 1: tĩnh tải + hoạt tải nguy hiểm TH max = TT + max ( HT1, HT 2, HT , GT , GP ) TH = TT + ( HT1, HT 2, HT , GT , GP ) Tổ hợp 2: tĩnh tải + hoạt tải ( hệ số tổ hợp 0,9) TH max = TT + 0,9 ( ∑ thành phần nội lực dương hoạt tải TH = TT + 0,9 ( ∑ thành phần nội lực âm hoạt tải ) ) Với thành phần hoạt tải gồm : HT1, HT2, GT,GP 5.2.3 Tiết diện tổ hợp nội lực Dầm: tổ hợp cho tiết diện: hai tiết diện đầu dầm số tiết diện Nội lực cần tổ hợp M max ; M ; Qmax ; Qmin Cột : cột tầng tổ hợp cho tiết diện : đầu cột chân cột Các cặp nội lực cần tổ hợp ( M max , Ntu ) ; ( M , Ntu ) ; ( N max , M tu ) Trường hợp tính cốt thép đối xứng cần cặp ( M max , Ntu ) ; ( Nmax , M tu ) Nmax độ lớn lực nén lớn cột tương ứng với giá trị đại số N 5.3 TÍNH TỐN CỐT THÉP 5.3.1 Tính tốn thép cho dầm Tương tự phần dầm phụ 5.3.2 Tính tốn cốt thép cho cột 5.3.2.1 Tính tốn cốt thép dọc GV-Nguyễn Thành Dũng a.Thiết kế thép đối xứng (As=A’s) Bước 1: Chuẩn bị số liệu cần thiết : Rb.Rs,Rsc,Eb,Es,αR ,ξR Bước 2: Giả thiết a, a’ Tính ho,Za , e1,ea,eo e1 = M - độ lệch tâm tĩnh học N  L h  - độ lệch tâm ngẫu nhiên ea ≥ max  ,   600 30  eo = e1 + ea (hệ tónh định) - độ lệch tâm tính tốn  eo = max ( e1 , ea ) (heä siêu tónh) Z a = ho − a ' Bước 3: Xét uốn dọc , tính độ lệch tâm e Xét uốn dọc: o lo/h ≤ : bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc ⇒η=1 o lo/h > : xét uốn uốn dọc ⇒η = N 1− N cr Tính tốn Ncr : N cr = 6,4 Eb lo2  SI   + α Is   ϕl  Giả thiết µt ⇒ Is=µtbho(0,5h-a) E bh3 0,11 ;α = s ; S = I= + 0,1 12 0,1 + δ e Eb δ e = max( eo l ; δ e ) , δ e = 0, − 0, 01 o − 0, 01Rb h h M M l > ⇒ ϕl = + M l + N l ( 0,5h − a ) ≤2 M + N ( 0,5h − a )  eo > 0,1h ⇒ ϕl = M M l <   eo ≤ 0,1h ⇒ ϕl = ϕl1 + 10 (1 − ϕl1 ) eo với ϕl1 = + β M l h Nyo  Tính tốn độ lệch tâm e : e = ηeo + 0,5h − a GV-Nguyễn Thành Dũng Bước 4: Tính sơ x1 (chiều cao vùng nén giả thiết nén lệch tâm lớn thông thường) N   Rs = Rsc → x1 = R b b   2N Rsc Z a  Rs ≠ Rsc → giaûi : x − 2(ho + ts ) x + R b (e + ts ) = với ts = R − R ⇒ x1 > s sc b  Bước 5: Dựa vào x1 phân loại trường hợp tính tốn 2a ' ≤ x1 ≤ ξ R ho : Trường hợp nén lệch tâm lớn thông thường ⇒ As = A 's = Ne − Rbbx1 ( ho − Rsc Z a x1 x ) N (e + − ho ) = Rsc Z a x1 < a ' : Trường hợp đặc biệt ⇒ As = As' = Ne ' N (e − Z a ) = Rs Z a Rs Z a x1 > ξ R ho : Trường hợp nén lệch tâm bé Khơng dùng x1 tính tốn lại chiều cao vùng nén x C1: dùng cơng thức gần GS Nguyễn Đình Cống x= [(1 − ξ R )γ a n + 2ξ R (nε − 0, 48)] h0 (1 − ξ R )γ a + 2( nε − 0, 48)  Z  N e ,ε = ,γ a = a   với n = Rbbh0 h0 h0   C2: Giải phương trình bậc tìm x: x3 + a2 x + a1 x + ao = ao = − N [ 2eξR + (1 − ξ R ) Z a ] ho Rb b a1 = Ne + 2ξ R ho2 + (1 − ξ R ) ho Z a Rbb a2 = −(2 + ξ R ) ho x  Ne − Rbbx  ho −  2  Có x ⇒ As = As' = Rsc Z a Bước 6: Kiểm tra hàm lượng thép µ (∈ λ ) ≤ µt = µ = GV-Nguyễn Thành Dũng As ≤ µ max = 3% bho Nếu µ = µ ' < µmin tính As âm điều chứng tỏ tiết diện chọn lớn cần giảm kích thước tiết diện lấy As = As' = µminb.h0 Nếu μ t > μ max chứng tỏ tiết diện chọn bé cần tăng kích thước tiết Chú ý : Nếu µt chênh lệch với giả thiết nhiều (tại bước 3) phải tính tốn lại Bước 7: Chọn bố trí cốt thép theo nguyên tắc cấu tạo Bước 8: Kiểm tra lại số liệu giả thiết (a, a’) b.Thiết kế thép không đối xứng (As=A’s) Bước : Chuẩn bị số liệu Bước : Xét uốn dọc tính η,eo,e Bước : Xác định trường hợp tính tốn ηeo ≥ ep : nén lệch tâm lớn eo < ep : nén lệch tâm bé Với ep = 0,4 (1,25 h - ξ R ho) Bước 4a Tính tốn cốt thép cho trường hợp nén lệch tâm lớn Bài toán : Chọn x tính A’s As Chọn 2a’ ≤ x ≤ ξ R ho ⇒ As' = Khi A’s > ⇒ A s = Ne − Rb bx ( ho − 0, x ) Rsc Z a Rb bx + Rsc A 's − N Rs Khi chọn x lưu ý chọn x = ξRh0 cho kết As’ bé As lớn nhất, Ast = As + As’ hàm x, chứng minh chọn x = h0 + a ' có Ast bé Khi A’s < nên giảm x để tính lại Nếu x = xmin = 2a’ mà xảy A’s ξ R ho chứng tỏ A’s chưa đủ, cần tăng A’s tính As' = Ne − Rb bx ( ho − 0, x ) Rsc Z a • Nếu x 400MPa ; lấy k=12 ao=400 mm GV-Nguyễn Thành Dũng Nếu hàm lượng cốt thép dọc µ ' ≥ 1.5% toàn tiết diện chịu nén mà µt > 3% k=10 ao=300mm Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc: a ≤ 10.φmin φmax, φmin : đường kính lớn bé cốt thép h≤500 500500 b≤500 b≤500 Các đai phải móc neo để khơng bật chịu nén Tiêu chuẩn thiết kế quy phạm cách cốt dọc phải có cốt dọc đặt góc cốt đai, cạnh tiết diện ≤40cm cạnh có khơng q cốt dọc cho phép dùng đai bao quanh cốt dọc 1000< h≤1500