CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN
5.8. Tính toán và bố trí cốt thép cho cột khung trục B
5.8.2. Tính toán và bố trí cốt thép cho cột
5.8.2.3. Tính toán và bố trí thép cột tổng hợp khung trục B
Công trình có hệ lõi cứng có độ cứng lớn chịu lực tải trọng ngang và tải trọng đứng, nên hệ vách cứng tiếp thu phần lớn nội lực theo nguyên tắc phân phối nội lực (nội lực sẽ được ưu tiên phân phối cho nơi có độ cứng lớn hơn, chịu lực tốt hơn) nên nội lực và giá trị thép trong các cột nhỏ, đa số các tầng là thép cấu tạo.
Tầng 12 có momen lớn hơn các tầng dưới vì tại vị trí đó cột chỉ chịu tải trọng gió 1 bên (1/2 bề mặt đún giú tầng dưới) trong khi cỏc tầng dưới chịu tải trọng giú 2 bờn ( ẵ tầng trờn và ẵ tầng dưới) nờn momen ở cỏc tầng dưới sẽ cú sự cõn bằng tự triệt tiờu nhau, chỉ có tầng trên cùng có lệch 1 bên gây ra momen lớn hơn các tầng dưới. Đồng thời theo sức bền vật liệu, monen tại nút sẽ cân bằng và bằng 0; tại nút ở đỉnh công trình chỉ có momen của cột tầng kề tầng mái cân bằng với momen do dầm tầng mái gây ra, trong khi đó tại các tầng dưới có cả 2 momen của cột tầng trên và cột tầng dưới cân bằng với momen của dầm tại tầng đó, momen gây ra tại gối dầm ở các tầng có giá trị gần giống nhau nên từ đó ta suy ra được momen cột ở tầng mái sẽ lớn hơn momen các tầng liền kề dưới đó.
Tầng 6, tầng 1 có momen lớn hơn các tầng phía trên có cùng tiết diện, đúng ra momen cột sẽ tăng từ tầng 11 xuống tới tầng 1 vì công trình được sơ đồ tính như 1 thành consle ngàm tại mặt trên đài móng và tải trọng ngang của gió tăng dần từ mặt đất lên => gây
ra momen sẽ tăng từ trên xuống. Tuy nhiên tránh lãng phí trong tính toán và bố trí cốt thép dọc cho cột cũng như tăng diện tích sử dụng cho công trình, ta thay đổi tiết diện cột nhỏ lại, trong công trình này tiết diện cột thay đổi 4 tầng 1 lần. Tại vị trí các tầng thay đổi cột vì độ cứng thay đổi nên momen tại tầng đó có sự thay đổi và sau đó giảm dần lên các tầng phía trên có cùng tiết diện.
Để hàm lượng thép trong cột hợp lý ta tiến hành giảm tiết diện cột, tuy nhiên việc giảm tiết diện cột cần được cân nhắc vì giảm được lượng bê tông trong cột, nhưng bù lại thêm lượng thép và chưa kể khi thay đổi tiết diện sẽ phải thay đổi cốt pha trong cột (vấn đề thi công), nên cân nhắc hợp lý về kinh tế. Ngoài ra, đối với nhà cao tầng, khi giảm tiết diện cột, độ cứng công trình sẽ giảm đi, làm tăng chuyển vị đỉnh công trình. Vậy việc giảm tiết diện cột trong nhà cao tầng cần được xem xét đến các yếu tố trên sao cho hợp
lý đảm bảo khả năng chịu lực, kinh tế và hiệu quả, tùy thuộc kiến trúc, công năng của công trình.
Chương 5: Thiết kế khung không gian khung trục B Trang 140
Tiến hành bố trí cốt thép cho cặp nội lực có hàm lượng thép lớn nhất, và bố trí chung cho cột các tầng có cùng tiết diện: (tầng 1 -5), ( tầng 6 -9), (tầng 10-12).
Tính toán cốt thép dọc cột khung trục B
Bảng 5.20 – Tính toán cốt thép dọc cột khung trục B
Chương 5: Thiết kế khung không gian khung trục B Trang 141
Tầng
Tên Tổ hợp Ví
trí P My =
M22
Mx =
M33 ltt
Cy
= t2
Cx =
t3 a Quy về bài
toán lệch tâm phẳng tương đương
Trường hơp tính toán
Ast tt Chọn As ch
Cột Tải trọng (m) (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) (cm2) (%) thép (cm2) (%)
10-12 C9
(15)
COMB6 MIN 0.0 -204.06 -47.52 -76.53 2310 300 500 50 Theo
phương Y LTL 21.42 1.43 12 ỉ 20 37.70 2.51
6 -9 C9
(15)
COMB
19 MIN 0.0 -2955.62 -62.43 71.08 2310 400 600 50 Theo
phương Y LTRB 12.91 0.54 12 ỉ 20 37.70 1.57
1-5 C9
(15) COMB7 0.0 -5300.48 0.43 -46.36 1050 500 700 50 Theo
phương Y LTRB 41.13 1.18 20 ỉ 20 62.83 1.80
10-12 C10
(14)
COMB6 MIN 0.0 -582.86 -112.49 -7.22 2310 400 600 50 Theo
phương Y LTL 5.85 0.24 12 ỉ 20 37.70 1.57
6-9 C10
(14)
COMB
19 MIN 0.0 -4317.53 -94.56 -19.92 2310 500 700 50 Theo
phương Y LTRB 14.12 0.40 20 ỉ 20 62.83 1.80
1-5 C10
(14) COMB7 0.0 -7750.17 12.84 -23.69 1050 600 900 50 Theo
phương Y LTRB 49.88 0.92 24 ỉ 20 75.40 1.40
10-12 C11
(13)
COMB5 MAX 0.0 -72.95 71.98 3.40 2310 300 400 50 Theo
phương Y LTL 21.93 1.83 12 ỉ 18 30.54 2.54
6-9 C11
(13)
COMB5 MAX 0.0 -569.53 89.78 0.08 2310 400 500 50 Theo
phương Y LTL 1.96 0.10 12 ỉ 18 30.54 1.53
1-5 C11
(13)
COMB
19 MIN 0.0 -3203.89 7.04 -11.72 1050 400 600 50 Theo
phương Y LTRB 15.18 0.63 12 ỉ 18 30.54 1.27
10-12 C12 COMB6
MIN 0.0 -480.04 -111.83 -1.78 2310 400 600 50 Theo
phương Y LTL 8.47 0.35 12 ỉ 20 37.70 1.57
6-9 C12 COMB
19 MIN 0.0 -3840.93 -93.35 -1.41 2310 500 700 50 Theo
phương Y LTRB 0.29 0.01 20 ỉ 20 62.83 1.80 1-5 C12 COMB7 0.0 -6781.45 6.02 -1.02 1050 600 900 50 Theo
phương Y LTRB 20.05 0.37 24 ỉ 20 75.40 1.40
Chương 5: Thiết kế khung không gian khung trục B Trang 142
Tính toán cốt thép đai cột
Tiến hành tính toán cốt đai cột cho vị trí có lực cắt lớn nhất khung để bố trí cốt thép cho cột khung trục B.
Lực cắt lớn nhất tại vị trí C9 (600x900) tầng 1, COMB8 MIN :
V2 = -150.4 KN/m ; N = -4958.24 KN
Qbmin = b3(1 f n) b Rbt b ho
Trong đó:
3
n
b bt 0
N 4958.24 10
φ = 0.1 0.1 1.1 0.5
γ R bh 0.85 1.05 600 850
Qbmin =0.6×(1+0+0.5)×0.85×1.05×103×0.6×0.85= 409.6 KN
Vậy Qmax = 150.4 KN < Qbmin= 409.6 KN
Do đó bê tông đủ chịu lực cắt ta không cần tính cốt đai chịu lực cắt.
Chọn cốt đai d8, 2 nhánh (asw = 0.503cm2) bố trí thép cấu tạo.