6.6.3. Kiểm tra ổn định lật
Theo TCVN 198-1997, nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỷ lệ chiều cao chia chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật.
Tỷ lệ momen gây lật do tải trọng ngang phải thoả điều kiện: MCL 1.5MGL
Trong đó:
+ MCL là momen chống lật công trình. + MGL là momen gây lật của công trình.
Công trình có chiều cao 47.95(m), bề rộng 16 (m). Ta có
H47.95
2.997 5 B16
nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định chớng lật cho cơng trình
6.7. Tính tốn dầm khung trục 1
6.7.1. Nội lực tính tốn
- Dùng tổ hợp BAO để tính tốn cớt thép
- Tại mỗi tiết diện có hai giá trị Mmax ,Mmin. - Cớt thép chịu moment âm dùng Mmin để tính. - Cớt thép chịu moment dương dùng Mmax để tính. - Nội lực dầm khung được cho trong phụ lục 1. * Vật liệu:
- Bê tông B25: Rb = 14,5 (MPa); Rbt = 1,05(MPa); Eb = 30.103(MPa). - Cốt thép dọc chịu lực dùng AII: RS=RSC=280(MPa); RSW=225(MPa). - Cốt thép đai dùng AI: RS = RSW = 225(MPa).
6.7.2. Tính tốn cốt thép dọc
a) Với tiết diện chiu momen âm
Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên ta tính tốn với tiết diện chữ nhật 30x70cm đặt cốt đơn.
Giả thiết trước chiều dày của lớp bêtơng bảo vệ a Tính:
+ Nếu : thì tính
Diện tích cớt thép yêu cầu:
+ Nếu : thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền nén của bêtông hoặc đặt cốt kép.
b) Với tiết diện chịu momen dương
Cánh nằm trong vùng chịu nén nên ta tính tốn với tiết diện chữ T. Bề dày cánh hf
>0,1h nên bề rộng mỗi bên cánh sf , tính từ mép bụng dầm khơng được lớn hơn 1/6 nhịp cấu kiện và lấy bf không lớn hơn 1/2 khoảng cách các dầm dọc. Xác định vị trí trục trung hồ: Mf = Rb. bf .hf .(h0 – 0,5. hf ) Trong đó: bf : bề rộng cánh chữ T : bf b 2.sf f h : bề dày cánh.
Mf: giá trị mơmen ứng với trường hợp trục trung hồ đi qua mép dưới của cánh.
+ Nếu M Mf thì trục trung hoà qua cánh, việc tính tốn như đới với tiết diện chữ nhật bf
xh.
+ Nếu M > Mf thì trục trung hoà qua sườn.
Tính : 0 2 0 .(). .(0,5. ) . . bfff m b M R bb h hh R b h
Nếu : thì từ tra phụ lục ta được Diện tích cớt thép u cầu:
2 0 . .().() TTb Sff S R Ab hbb hcm R
Nếu : thì ta tính với trường hợp tiết diện chữ T đặt cốt kép. + Kiểm tra hàm lượng cớt thép. .
Hợp lí: 0,8% 1,5%.Thơng thường với dầm lấy =0,15%. Đới với nhà cao tầng = 5%.
Hình 6.9 Tính tốn chọn thép
6.7.3. Tính tốn cốt thép ngang TCVN 5574-2018
a) Tính tốn cấu kiện bê tơng cớt thép theo dải BT giữa các tiết diện nghiên Điều kiện: Qb1. . .R b hb 0
Trong đó:
Q là lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện;
b1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3.
Khi điều kiện trên khơng thoả mãn thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bêtơng.
b) Tính tốn cường độ của tiết diện nghiêng theo lực cắt
Điều kiện: Q Qb Qsw (*)
Trong đó:
Q là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện, được xác định do tất cả các ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiêng đang xét; khi đó, cần kể đến tác dụng nguy hiểm nhất của tải trọng trong phạm vi tiết diện nghiêng;
Qb là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng;
Qsw là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng Lực cắt Qb được xác định theo công thức:
3.. .0 bbt b R b h Q C
Trong đó b 2 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cớt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tơng nằm phía trên vết nứt xiên, lấy bằng 1,5.
Lực cắt Qsw đối với cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện được xác định theo công thức
Qsw sw qswC
sw là hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện
nghiêng C,
qsw là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện, được xác định theo công thức: w w * sws sw RA q S
Cần tiến hành tính tốn đới với một loạt tiết diện nghiêng, nằm dọc theo chiều dài cấu kiện, với chiều dài nguy hiểm nhất của hình chiếu tiết diện nghiêng C. Khi đó, chiều dài hình chiếu C trong công thức lấy không nhỏ hơn h0 và khơng lớn hơn 2h0.
Cho phép tính tốn các tiết diện nghiêng theo điều kiện Q1Qb.1Qsw1 mà không
cần xem xét các tiết diện nghiêng khi xác định lực cắt do ngoại lực: Trong đó:
Q1: là lực cắt trong tiết diện thẳn góc do ngoại lực
.1 0.5 bbto Q R bh w.1 ssw o Q q h
Khi tiết diện thẳng góc, mà trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm gần gối tựa ở khoảng cách a nhỏ hơn 2,5h0, thì tính tốn theo điều kiện Q1Qb.1Qsw1với việc nhân giá trị
Qb,1 đã được xác định theo công thức Qb.10.5R bhbtovới hệ số bằng 2,5 (a /ho), nhưng
lấy giá trị Qb,1 không lớn hơn 2,5Rbt bh0 .
Khi tiết diện thẳng góc, mà trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm ở khoảng cách a nhỏ hơn h0, thì tính tốn theo điều kiện Q1 Qb.1Qsw1với việc nhân giá trị Qsw,1 đã được xác
định theo công thức Qsw.1q hsw ovới hệ số bằng a /h
0 .
6.7.4. Bố trí cốt thép
- Cớt thép dầm sau khi tính ra được bớ trí tn theo các yêu cầu cấu tạo của cấu kiện chịu uốn.
- Việc cắt, uốn, neo cốt thép cũng tuân theo các yêu cầu cấu tạo như qui định. - Khi hàm lượng cớt thép <. Lấy As =.bho.
6.8. Tính tốn cột khung trục 1
6.8.1. Nội lực tính tốn và tổ hợp nội lực cột
Mỗi phần tử được tính tốn tại hai mặt cắt đầu cột và chân cột. Do sự làm việc không gian của cột nên ta cần xác định các cặp nội lực sau dễ tính thép:
6.8.2. Vật liệu
- Bê tông B25: Rb = 14,5 (MPa); Rbt = 1,05(MPa); Eb = 30.103(MPa). - Cốt thép dọc chịu lực dùng AIII: RS=RSC=365(MPa); RSW=365(MPa). - Cốt thép đai dùng AI: RS = RSW = 225(MPa).
6.8.3. Tính tốn cốt thép dọc
* Ngun tắc tính tốn:
Dùng phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cớt thép.
Xét tiết diện có các cạnh Cx, Cy
 iãøm âàût taíi eax Cx Cy Mx My eay
Hình 6.10 Sơ đồ tính tốn cộtĐiều kiện để áp dụng phương pháp này là: Điều kiện để áp dụng phương pháp này là:
+ 0,5(tất cả các cột đều thỏa mãn)
Cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn.
Tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay. Sau khi xét uốn dọc theo 2 phương, tính được hệ sớ x, yMơmen đã gia tăng Mx1; My1.
Tuỳ theo tương quan giữa giá trị Mx1, My1 với các kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mơ hình tính tốn (theo phương X hoặc Y).
Mơ hìnhTheo phương XTheo phương Y
Điều kiện
Kí hiệu
h = Cx; b = Cy h = Cy; b = Cx
M1 = Mx1; M2 = My1 M1 = My1; M2 = Mx1
ea = eax + 0,2.eay ea = eay + 0,2.eax
Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính h0 = h-a; Z = h-2a
Chuẩn bị các số liệu Rb, Rs, Rsc, R như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng. Tiến hành tính tốn theo trường hợp đặt cớt thép đới xứng.
Xác định x1: x1 = Xác định hệ số chuyển đổi m0
Khi thì
Khi thì m0 = 0,4.
Tính mơmen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng). Độ lệch tâm . Với kết cấu siêu tĩnh e0 = max(e1,ea)
e = e0 + - a Tính tốn độ mảnh theo hai phương ;
oy y y l i 71 y y x x C M C M 1 1 x x y y C M C M 1 1
Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị nén giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính tốn.
Trường hợp 1:Nén lệch tâm rất bé khi tính tốn gần như nén đúng tâm. Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm :
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Khi ≤ 14 lấy = 1; khi 14< < 104 thì lấy theo công thức: = 1,028 – 0,00002882 – 0,0016 Diện tích tồn bộ cớt thép Ast:
Trường hợp 2: Khi đồng thời x1>R.h0 tính tốn theo trường hợp nén lệch tâm bé. Xác định chiều cao vùng nén:
Trong đó:
Diện tích tồn bộ cớt thép Ast:
Trong đó: k = 0,4 là hệ sớ xét đến trường hợp cớt thép đặt tồn bộ.
Trường hợp 3: khi đồng thời x1 ≤ R.h0 tính tốn theo trường hợp nén lệch tâm lớn. Diện tích tồn bộ cớt thép Ast:
Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cớt thép đặt tồn bộ. Khi tính được cớt thép, tính hàm lượng cốt thép:
st
A bh
Kiển tra điều kiện:
Trong đó: lấy theo độ mảnh cho theo bảng sau (theo TCXDVN 356-2005): `<17 17÷35 35÷83 >83
0,05 0,1 0,2 0,25
: khi cần hạn chế việc sử dụng quá nhiều thép người ta lấy =3%. Để đảm bảo sự làm việc chung giữa thép và bêtông thường lấy =6%.
r l0 min
6.8.4. Tính tốn cốt đai
Kiểm tra điều kiện : Qmax<0,6.Rbt.b.h0 thì bê tông đủ khả năng chịu cắt nên cốt đai đặt theo cấu tạo.
Trong đó:
Rbt cường độ chịu kéo của bê tông
Kiểm tra với cột có lực cắt lớn nhất khung trục 1 ứng với tiết diện tương ứng với nó.
Qmax=293,55 (kN) <0,6.Rbt.b.h0
Do đó tất cả các cột khung trục 1 đều đặt cốt đai theo cấu tạo 8200 6.8.5. Bố trí cốt thép cột
Sau khi tính tốn được cớt thép, ta tiến hành chọn thép và bớ trí.Việc bớ trí thép cột tuân theo các yêu cầu cấu tạo cốt thép của cấu kiện chịu nén.
Một số yêu cầu trong cấu tạo kháng chấn :
Yêu cầu về cốt thép dọc:
Phải bớ trí ít nhất một thanh trung gian giữa các thanh thép ở góc dọc theo mỗi mặt cột để bảo đảm tính tồn vẹn của nút dầm-cột.
Các vùng trong khoảng cách lcr kể từ cả hai tiết diện đầu mút của cột kháng chấn chính phải được xem như là các vùng tới hạn.
Hàm lượng cốt thép từ yêu cầu đảm bảo độ dẻo kết cấu cục bộ chịu tải trọng động đất theo TCVN 9386-2012:
+ Hàm lượng cốt thép vùng kéo tối thiểu dọc theo chiều dài dầm chính:
ctm min yk f 2.6 0.5 0.5 0.333% f 390
fctm = 2.6 - cường độ chịu kéo trung bình của bê tông B30 ở tuổi 28 ngày (Mpa) được quy đổi theo tiêu chuẩn Eurocode 2.
fyk = 390 - giá trị giới hạn chảy của cốt thép AIII (MPa).
+ Hàm lượng cốt thép của vùng kéo không được vượt quá giá trị max:
cd max sy.dyd 0.0018 f 0.0018 16.67 ' 1.57 1.57% f 4.52 14 400 73
' 1.57%
- Hàm lượng cốt thép vùng nén của dầm.
o
2q 1 2 2.76 1 4.52
- Hệ số dẻo kết cấu khi uốn, với T12.135 T c0.6
sy.d14%
- Giá trị thiết kế của biến dạng cốt thép chịu kéo tại điểm chảy dẻo.
ccck cd c f 1 25 f 16.67 (Mpa) 1.5
Cường độ tính tốn chịu nén của bê tơng 28 ngày.
ck
f 25 (Mpa)- Cường độ chịu nén đặc trưng của bê tông mẫu hình trụ ở tuổi 28
ngày.
yd
f400 (Mpa)- Giới hạn chảy thiết kế của cốt thép.
Yêu cầu với cốt thép ngang:
Theo mục 5.4.3.1.2 (TCVN 9386-2012), trong các dầm kháng chấn chính, phải bớ trí cớt đai thỏa các yêu cầu:
+ Đường kính dbw của các thanh cớt đai (tính bằng mm) khơng được nhỏ hơn 6. + Cốt đai đầu tiên được đặt cách tiết diện mút dầm không quá 50 mm.
+Khoảng cách s của các vịng đai (tính bằng mm) khơng được vượt q:
w bwbL h s min ;24d ;225;8d min 125;192;225;160 4 . Trong đó: hw - chiều cao dầm. bw
d 8 (mm)- đường kính thanh cớt đai
bL
d 20 (mm)- đường kính thanh cớt dọc nhỏ nhất
Cớt đai đầu tiên được đặt cách mút dầm không quá 50 (mm). - Bảng tính cớt thép dầm trục 1: Phụ lục 4, bảng 5.
CHƯƠNG 7. TÍNH TỐN MĨNG KHUNG TRỤC 1
7.1. Điều kiện địa chất cơng trình
7.1.1. Địa tầng khu đất
Theo kết quả khảo sát thì đất nền gồm các lớp đất khác nhau. Do độ dốc các lớp nhỏ, chiều dày khá đồng đều nên một cách gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo như mặt cắt địa chất điển hình. Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống dưới như bảng 7.1
Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống như sau: Bảng 7.1: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
7.1.2. Đánh giá nền đất
a) Lớp đất 1: Đất sét - sét pha trạng thái chảy, chiều dày 19.2 m
Hệ số nén lún: 0.001(cm2/kg)<a=0.080(cm2/kg)<0.1(cm2/kg) đất có tính nén lún vừa.
Mođun biến dạng: E=2.4MPa<10MPa đất yếu
Lớp 1 là đất sét - sét pha trạng thái chảy, thuộc đất ẩm, có khả năng chịu tải yếu, tính năng xây dựng yếu, biến dạng lún vừa. Do đó không thể làm nền cho cơng trình được.
Bảng 7.2: Bảng tính các hệ sớ đất lớp 1
b) Lớp đất 2: Đất sét trạng thái nửa cứng, chiều dày 10.5 m Bảng 7.3: Bảng tính các hệ số đất lớp 2
Hệ số nén lún: 0.0`01(cm2/kg)<a=0.025(cm2/kg)<0.1(cm2/kg) đất có tính nén lún vừa. Modun biến dạng: E0 = 16 MPa : đất trung bình
Kết luận: lớp đất sét trạng thái nửa cứng, có khả năng chịu tải trung bình, đất có tính nén lún trung bình, chiều dày lớp tương đới nên khơng thích hợp làm móng.
c) Lớp đất 3: Đất sét pha trạng thái dẻo cứng ,dẻo mền, chiều dày 15.2 m Bảng 7.4: Bảng tính các hệ sớ đất lớp 3
Hệ số nén lún: 0. 1(cm2/kg)<a=0.35(cm2/kg) đất tốt Mođun biến dạng: E=31MPa >30MPa đất rất tốt
Lớp 3 là lớp đất sét pha trạng thái dẻo cứng đôi chỗ dẻo mền, có khả năng chịu tải yếu. Do đó không thể làm nền cho công trình
d) Lớp đất 4: Đất cát pha, chiều dày 5.5 m
Hệ số nén lún: 0.001(cm2/kg)<a=0.035(cm2/kg)<0.1(cm2/kg) đất có khả năng chịu nén lún vừa.
Lớp 4 là lớp đất cát pha, tính năng xây dựng tớt, có khả năng chịu tải trung bình, đất có tính nén lún trung bình, chiều dày lớp tương đới nên khơng thích hợp làm móng cho cơng trình.
Bảng 7.5: Bảng tính các hệ sớ đất lớp 4
e) Lớp đất 5: Cát hạt mịn trạng thái chặt vừa chiều dày 3.8m Bảng 7.6: Bảng tính các hệ sớ đất lớp 5
Lớp 5 là lớp cát hạt mịn trạng thái chặt vừa, tính năng xây dựng tốt, có khả năng chịu tải trung bình, đất có tính nén lún trung bình, chiều dày lớp tương đới nên khơng thích hợp làm móng cho cơng trình.
f) Lớp đất 6: Cát hạt mịn trạng thái chặt, chiều 8m
Bảng 7.7: Bảng tính các hệ sớ đất lớp 6
7.1.3. Điều kiện địa chất, thủy văn
Nước ngầm ở khu vực qua khảo sát dao động tuỳ theo mùa. Mực nước tĩnh mà ta quan sát thấy nằm cách mặt đất thiên nhiên -1.9m. Nếu thi cơng móng sâu, nước ngầm ít ảnh hưởng đến cơng trình.
7.2. Lựa chọn giải pháp móng