Tính toán khung trục 4
6.3.6. Tính toán cốt thép vách khung trục 4
Hình 6.3.7.1: mô hình nội lực vách Lý thuyết chung
Vách là một trong những kết cấu chịu lực quan trọng trong nhà nhiều tầng. Ưu điểm của nó là tính liền khối tốt, biến dạng ngang nhỏ do có độ cứng lớn. Trong quá trình làm việc chung của toàn bộ công trình vách cứng có vai trò chịu phần lớn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng.
Tuy nhiên việc tính toán cốt thép vẫn chưa được đề cập cụ thể trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam. Việc tính toán vách cứng chủ yếu thiết kế có sẵn trong các chương trình của nước ngoài.
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 71 | 175
Việc tính toán có thể sử dụng nhiều phương pháp. Có 3 phương pháp tính toán cốt thép cho vách phẳng thường dùng trong thiết kế nhà cao tầng :
+ Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi.
+ Phương pháp giả thiết vùng biên chịu moment.
+ Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác
Sinh viên có thể sử dụng tất cả các phương pháp trên để tính toán diện tích cốt thép và chọn ra diện tích cốt thép hợp lý nhất để bố trí cốt thép. Tuy nhiên do trong luận văn thời gian có hạn nên sinh viên chỉ chọn phương pháp giả thiết vùng biên chịu moment để tính toán cốt thép vách.
Giả thiết tính toán
Cốt thép đặt trong vùng biên ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ moment. Lực dọc trục được giả thiết là phân bố đều trên toàn bộ chiều dài tường.
Các giả thiết cơ bản:
Ứng lực kéo do cốt thép chịu.
Ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu.
Trình tự tính toán
Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu mômen. Xét vách chịu lực dọc trục N và momen uốn mặt phẳng Mx. Moment Mx tương dương với một cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của vách
Hình 6-4: Sơ đồ tính theo phương pháp giả thiết vùng biên chịu moment Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên:
P
tr ,ph
Với : Ab - diện tích của vùng biên A - diện tích mặt cắt vách
Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén : Ask N
Rs
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 72 | 175
N R A
b
A
sn R
sc
Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép (
tăng kích thước B của vùng biên lên rồi tính lại từ bước 1. Chiều dài của vùng biên B có giá trị lớn nhất là L/2 nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày vách.
Bước 5: Kiểm tra phần vách còn lại giữa hai vùng biên như đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm.Trường hợp bê tông đủ khả năng chịu lực thì cốt thép chịu nén trong vùng này đặt theo cấu tạo.
Cấu tạo thép vách cứng
Cốt thép dọc: Phải đặt hai lớp thép lưới. Đường kính cốt thép không nhỏ hơn 10mm. Hai lớp lưới thép phải đặt liên kết với nhau bằng các móc đai hình chữ S hoặc chữ C với mật độ 4 móc/m2. Tỷ lệ phần trăm cốt thép thẳng đứng xác định theo tính toán nhưng phải lớn hơn 0.4% đối với động đất yếu và 0.6% đối với động đất trung bình và mạnh ,đồng thời không vượt quá 6%.
Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng 0.25% đối với động đất yếu và0.4% đối với động đất trung bình và mạnh. Khoảng cách giữa cốt thép ngang chọn 200 mm nếu bv 300 mm và 2bv/3 nếu bv>300mm.Trường hợp thông thường và động đất yếu có thể chọn khoảng cách cốt thép nằm ngang tới 250 mm.
Chiều dài nối buộc cốt thép lấy bằng 1.5ln đối với động đất yếu và 2ln đối với động đất trung bình và mạnh.Trong đó ln chiều dài đoạn neo tính toán cho trường hợp thông thường không xét động đất. Các điểm nối thép đặt so le.
Ví dụ tính toán:
Tính toán vách P2:
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 73 | 175
VÁCH TẦNG
P2 TẦNG 16
Vật liệu sử dụng
- Bê tông cấp độ bền chiệu nén B30:
R b =17MPa ; R ;
E
b
- Thép nhóm CIII:
R s =365MPa ; E MPa
Tính vách vùng biên
B = 0.35 m; L = 1400 m; BT,P = B = 0.35 m; Ab = 0.1225 m2;
- Lực kéo, nén vùng biên bên trái:
P = P
A
T b
10.65 A
= - Lực kéo, nén vùng biên bên phải:
P = P
A
b
P A
= 10.65 - Chiều dài tính toán Lo H 0.7 3300 2310 mm
- Độ mảnh tính toán: λ= Lo
0.288×t
1.0280.000028820.0016
1.0280.000028829.1620.001629.16 0.85 Tính diện tích cốt thép vùng biên phải
Vì Pp < 0 nên:
A Pp
P R
sc
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 74 | 175
Vì Pt > 0 nên
P
T -γ
A φ
T
=
A = m a x (A , A
s
Trong vùng biên 350x350mm cần As = 907.041 mm2
Chọn thộp : 8ỉ16 ( Aschon = 1608 mm2 )
Kiểm tra hàm lượng cốt thép
As
tw ×B Tính vách vùng bụng
- Kiểm tra phần vách còn lại giữa 2 vùng biên đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm + Lực dọc tác dụng lên vùng bụng vách :
Pbung = Pbung =
N × A
A bung
350×1400 - Tính thép vùng bụng
A =
scbung
Chọn thộp theo cấu tạo ỉ16a200.
Tính thép đai cho vách
- Khả năng chịu cắt của bê tông: Q
0 b3
Qmax = 18.057 (kN) bê tông đủ khả năng chịu cắt Vậy ta bố trí đai theo cấu tạo, bước đai
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 75 | 175
Bảng 6.8 Bảng tính cốt thép dọc vách
TÊN TÊN
M(kNm) N(kN)
VÁCH TẦNG
TẦNG
369.65 -493.31
16 TẦNG
381.18 -762.22
15 TẦNG
-401.67 -1074.11
14 TẦNG
-409.98 -1318.11
13 TẦNG
-431.86 -1542.02
12 TẦNG
-355.9 -1742.8
11
P1 TẦNG
-400.29 -1611.95
10
TẦNG 9 -426.73 -2477.3
TẦNG 8 -390.83 -3344.62
TẦNG 7 -329.25 -4218.11
TẦNG 6 -294.41 -5608.92
TẦNG 5 -1779.09 -1879.83
TẦNG 4 -1792.85 -1893.59
TẦNG 3 -1806.61 -1907.35
TẦNG 2 -1820.37 -1921.11
TẦNG 1 -1834.13 -1934.87
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 76 | 175
-1069.71 -651.17 16
TẦNG
381.18 -762.22
15 TẦNG
-401.67 -1074.11
14 TẦNG
-409.98 -1318.11
13 TẦNG
-431.86 -1542.02
12 TẦNG
-355.9 -1742.8
11 TẦNG
-781.48 -4598.12
10
P2 TẦNG 9 -764.06 -1301.98
TẦNG 8 -789.48 -1961.78
TẦNG 7 -751.89 -2621.51
TẦNG 6 -688.31 -3281.04
TẦNG 5 7806.62 -5342.23
TẦNG 4
7859.36
TẦNG 3 7917.81
TẦNG 2 7976.26
TẦNG 1 8034.71 TẦNG
8093.16 HẦM
P3 TẦNG -315.16 -1351.13
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 77 | 175
TẦNG
-310.13 -2814.64
14 TẦNG
-265.17 -3561.69
13 TẦNG
303.53 -4400.62
12 TẦNG
-1072.14 -4797.72
11 TẦNG
-781.48 -4598.12
10
TẦNG 9 -764.06 -1301.98
TẦNG 8 -789.48 -1961.78
TẦNG 7 -751.89 -2621.51
TẦNG 6 -688.31 -3281.04
TẦNG 5 7806.62 -5342.23
TẦNG 4
7859.36
TẦNG 3 7917.81
TẦNG 2 7976.26
TẦNG 1 8034.71
TẦNG
8093.16
HẦM TẦNG
338.79 -909.88
16 P4
TẦNG
-356.17 -1543.53
15
P5
12 TẦNG
350 350 350 350 350 350 350 350 350 350 350
350 350 350 350 250 250 250 250 250 250
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 79 | 175
TẦNG
-209.78 -1473.78
10
TẦNG 9 -224.53 -1996.44
TẦNG 8 -230.71 -2543.42
TẦNG 7 -234.62 -3123.13
TẦNG 6 -264.79 -3968.38
TẦNG 5 1151.64 -4499.07
TẦNG 4 1151.64 -4499.07
TẦNG 3 1151.64 -4499.07
TẦNG 2 1151.64 -4499.07
TẦNG 1 1151.64 -4499.07
TẦNG
1151.64 -4499.07
HẦM TẦNG
-400.29 -1611.95
16 TẦNG
-426.73 -2477.3
15 TẦNG
-390.83 -3344.62
14 TẦNG
-329.25 -4218.11
13
P6 TẦNG
-294.41 -5608.92
12 TẦNG
1068 -6091.26
11 TẦNG
-315.16 -1351.13
10
TẦNG 9 -334.78 -2078.27
TẦNG 8 -310.13 -2814.64
TẦNG 7 -265.17 -3561.69
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 80 | 175
TẦNG 5 TẦNG 4 TẦNG 3 TẦNG 2 TẦNG 1 TẦNG HẦM
350 5067.9
350 5080.22
350 5092.54
350 5104.86
350 5117.18
350 5129.5
V Õ Q U Ố C K H A N G – 1 5 1 4 9 0 2 2 T r a n g 81 | 175