CHƯƠNG 5. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN
5.2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÁCH
Cấu kiện vách cứng được tính toán tương tự như cốt, vách chịu đồng thời lực dọc và mô men (một hoặc hai phương). Lực dọc từ sàn và dầm sẽ được truyền lên vách, theo nguyên lý truyền lực thông thường.
5.2.1. Quy trình tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực
Tính toán cốt thép cho vách, sinh viên sử dụng phương pháp “Vùng biên chịu mô men”. Phương pháp này xem 2 vùng biên của vách chịu toàn bộ mô men, còn lực dọc thì sẽ phân bố đều trên toàn bộ chiều dài vách.
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 102
Sơ đồ làm việc của vách Quy trình tính toán sinh viên sẽ trình bày như sau:
Bước 1: Giả thuyết chiều dài vùng biên chịu mô men.
Sinh viên giả thuyết vùng biên chịu kéo và vùng biên chịu nén là B = 0.2L, với L là chiều dài vách.
Bước 2: Xác định lực tác dụng vào 2 vùng biên.
Sau khi chọn được chiều dài vùng biên chịu mô men ở bước 1, sinh viên tính toán lực phân phối vào từng vùng biên theo công thức sau:
Pk(m) = N
AAb ± My
L-B
Trong đó:
- A là diện tích vách tính toán: A = bL.
- Ab là diện tích vùng biên: Ab = B×b.
- N là lực dọc tác dụng lên vách.
- My là mô men uốn trong mặt phẳng làm việc của vách.
Bước 3: Tính toán cốt thép cho 2 vùng biên và vùng giữa vách.
Việc tính toán diện tích cốt thép cho vách được xem như cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm:
- Diện tích cốt thép vùng biên:
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 103
o Vùng biên chịu nén: As,bien' =
Pnφ - RbAb Rsc
o Vùng biên chịu kéo: As,bien = Pk
Rs
- Diện tích cốt thép vùng giữa (chịu nén): As,giua =
Pnφ - RbAb Rsc
Trong đó 𝜑 là hệ số uốn dọc của cấu kiện vách, được xác định như sinh viên trình bày ở bước 6.
Bước 4: Tính toán cốt đai chịu cắt.
Tính toán và bố trí cốt đai cho cấu kiện vách sinh viên sẽ trình bày ở bước 8.
Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép.
Dựa vào mục 3.4.2 TCVN 198-1997:
Hàm lượng cốt thép thẳng đứng chọn ≥ 0.4% (đối với động đất yếu) và ≥ 0.6% (đối với động đất mảnh) và không lớn hơn 3.5%.
Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng 0.25% (đối với động đất yếu) và 0.40% (đối với động đất trung bình và mạnh).
Kết luân: Đối với công trình cao ốc Phú Điền, sinh viên xác định công trình thuộc trường hợp động đất mạnh. Khi đó:
- Hàm lượng cốt thép dọc: 0.6% μs,1 3.5%.
- Hàm lượng cốt thép ngang: μs,1
3 μs,2 0.4%.
Khi đó, nếu hàm lượng cốt thép không thỏa, sinh viên tiến hành tăng vùng biên B lên rồi bắt đầu tính toán lại các bước trên. Nếu hàm lượng B vượt quá L/2 thì nên tăng bề dày vách hoặc thay đổi vật liệu.
Bước 6: Kiểm tra cách thức bố trí thép và chọn thép.
Theo mục 3.4.2 TCVN 198-1997, quy định về việc bố trí cốt thép trong vách như sau:
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 104
- Phải đặt hai lớp lưới thép. Đường kính cốt thép (kể cả cốt thép thẳng đứng và cốt thép nằm ngang) không nhỏ hơn 10mm và không nhỏ hơn 0.1b.
- Khoảng cách giữa các cốt thép chọn 200mm (nếu b 300mm) và 2b/3 (nếu b
> 300mm). Riêng đối với động đất yếu các cốt thép nằm ngang có thể cách nhau tới 250mm.
Bước 7: Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện.
Quá trình kiểm tra khả năng chịu lực cảu tiết diện vách được sinh viên trình bày cụ thể như sau:
- Tương tự quy trình kiểm tra khả năng chịu lực của cột, kiểm tra tiết diện chịu nén lệch tâm đối với toàn bộ tiêt diện vách.
- Kiểm tra tiết diện chịu kéo, nén đúng tâm cho từng vùng biên với những điều kiện sau:
{Nn ≤ φRbA Nk ≤ RsAs,tot Trong đó:
- A là diện tích tiết diện ngang của cấu kiện.
- As,tot là diện tích cốt thép dọc.
- φ là hệ số phụ thuộc vào độ mảnh cấu kiện.
- Rb là giá trị cường độ chịu nén của bê tông.
- Rs là giá trị cường độ chịu kéo của cốt thép.
5.2.2. Yêu cầu cấu tạo kháng chấn
Theo TCVN 9386:2012, mục 5.5.3.4, yêu cầu về cấu tạo kháng chấn cho vách (tường có tính dẻo kết cấu) như sau:
- Đường kính cốt đai trong vùng biên không được nhỏ hơn 6mm.
- Cốt thép ở phần bụng không nhỏ hơn 8mm nhưng không lớn hơn 1/8 chiều rộng bw0 của phần bụng, cốt thép được đặt cách nhau với khoảng cách không quá giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị sau: [ 250mm.
25 lần đường kính cốt thép.
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 105
- Khoảng cách giữa các cốt đai vùng biên được xác định như sau:
s = min(b0
2 ; 175.8dbL)
- Cốt thép ở phần bụng phải được bố trí thành dạng 2 lưới với các thanh thép có cùng đặc trưng về bám dính, và được trí ở một mặt tường. Các lưới này được liên kết với nhau bằng các thanh đai móc đặt cách nhau khoảng 500mm.
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 106