Đồ án Indochina Riverside Towers-Đà Nẵng

o các lớp cấu tạo sàn ở mỗi ô sàn cụ thể, tra bảng tải trọng tính toán của các vật liệu thành phần dưới đây để tính. Ta có công thức tính như sau: gtt = Sgi. di. ni Trong đó gi, di, ni là trọng lượng riêng, chiều dày lớp vật liệu, hệ số vượt tải. Tiến hành xác định tĩnh tải riêng cho từng ô sàn căn cứ theo loại phòng do chúng có cấu tạo các lớp sàn khác nhau: Bảng 1.4: Tải trọng tác dụng lên ô sàn Các lớp sàn Chiều dày (mm) Trọng lượng (kN/m3) Tải trọng tiêu chuẩn (N/m2) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (N/m2) Gạch Ceramic 10 22 220 1.1 242 Vữa lót 20 16 320 1.3 416 Bêtông 100 25 2500 1.1 2750 Vữa trát 15 16 240 1.3 312 Tổng 3280 3720 Hoạt tải Sàn S1 thuộc loại sảnh tầng và hành lang. Hoạt tải tiêu chuẩn là ptc = 3kN/m2; Hệ số vượt tải n =1.2; Hoạt tải tính toán: ptt = n.ptc = 1.2x3 = 3.6 (kN/m2). Tính toán sàn Phân loại sàn Tuỳ theo tỉ số giữa kích thước cạnh dài (l2) với cạnh ngắn (l1) của ô sàn để quan niệm ô sàn thuộc loại bản kê hay thuộc bản loại dầm. Với ô sàn S1, ta có l2/l1 = 8.4/3.35=2.5 > 2 => sàn thuộc loại bản dầm Xác định nội lực Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn (vuông góc cạnh dài) và xem như 1 dầm. Tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm: q = (p + g) . 1 (N/m) Tuỳ liên kết cạnh bản mà có 3 sơ đồ tính đối với dầm: Tính bản dầm theo sơ đồ đàn hồi nên ta có mômen max tại nhịp và tại gối: Tính toán bố trí cốt thép cho sàn Lựa chọn vật liệu - Sàn dùng Bê tông Cấp bền B25 có: Rb=14.5 (MPa); Rbt=1.05(MPa). - Thép A1 có Rs = 225MPa. - Thép AII có Rs = 280MPa. Tính cốt thép sàn theo các bước sau Xác định amvà z: , phải thỏa mãn điều kiện: am < aR = 0.437 với thép AI am < aR = 0.429 với thép AII Tính được cho cốt thép tại nhịp: cho cốt thép tại gối: z = 0.5 Tính được z cho tiết diện tại nhịp: z = 0.5 cho tiết diện tại gối: z = 0.5 Tính As: Diện tích cốt thép sàn xác định theo công thức sau : Trong đó: ho=h-a. a- khoảng cách từ mép bê tông đến chiều cao làm việc., chọn lớp dưới a=1cm. M- moment tại vị trí tính thép. Diện tích thép yêu cầu tại nhịp: Chọn 5 thanh thép ϕ8; bố trí thép theo khoảng cách: s = 200(mm) Diện tích thép yêu cầu tại gối: Chọn 6 thanh thép ϕ8; bố trí thép theo khoảng cách: s = 150(mm) Kiểm tra hàm lượng cốt thép Hàm lượng cốt thép là hợp lý khi thoã mãn điều kiện : 0,3% m% 0,9% Hàm lượng cốt thép tại gối: Thỏa điều kiện về hàm lượng cốt thép Hàm lượng cốt thép tại nhịp: Vậy thép bố trí thỏa điều kiện về hàm lượng cốt thép. Cốt thép cấu tạo ở gối biên: ϕ6s200 Cốt thép phân bố chọn: ϕ6s200 Chiều dài đoạn neo cốt thép vào gối tựa: lan >10d Chương II. HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU Hệ kết cấu chịu lực Các hệ kết cấu BTCT toàn khối được sử dụng phổ biến trong các nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ khung vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống và hệ kết cấu hình hộp. Việc lựa chọn hệ kết cấu dạng này hay dạng khác phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của ngôi nhà và độ lớn của tải trọng ngang (động đất, gió). Hệ kết cấu khung-vách tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng. Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng. Loại kết cấu khung vách phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng, đồng thời cho phép ứng dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng như vừa có thể lắp ghép vừa có thể đổ tại chỗ các kết cấu bêtông cốt thép. Từ những đặc điểm trên và đặc điểm của công trình cần xây dựng, ta quyết định chọn hệ kết cấu khung-vách cho công trình này. Phương pháp tính toán hệ kết cấu Tải trọng 2.1.1. Tải trọng thẳng đứng Trọng lượng bản thân kết cấu và các loại hoạt tải tác dụng lên sàn, mái. Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các tường ngăn, thiết bị, tường nhà vệ sinh, thiết bị vệ sinh: đều qui về tải trọng phân bố đều trên diện tích ô sàn. Tải trọng ngang Tải trọng gió và tải trọng động đất được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, tiêu chuẩn động đất 375-2005 Do chiều cao công trình tính từ mặt móng đến mái là 66m>40m nên căn cứ vào Tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tải trọng gió. Tải trọng gió và tải trọng động đất được tính toán qui về tập trung tại các nút là các đầu cột. Nội lực và chuyển vị Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng phần mềm tính kết cấu nhà cao tầng ETABS v9.2. Đây là các phần mềm tính kết cấu khá mạnh hiện nay và được ứng dụng khá rộng rãi trong việc tính toán kết cấu công trình. Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phương án tải trọng. Tổ hợp và tính cốt thép. (Theo TCVN) Sử dụng chương trình lập bằng trình ứng dụng Microsoft Excel. Chương trình này có ưu điểm là tính toán đơn giản, ngắn gọn, và dễ dàng, thuận tiện khi sử dụng và kiểm tra độ chính xác của kết qủa tính. Xác định sơ bộ kích thước cấu kiện Hình 2.1: Mặt bằng cấu kiện các tầng Xem các cột được ngàm chặt ở mặt đài móng, mặt đài móng cốt bằng cốt sàn tầng hầm ở cao trình -1.40m so với cốt 0.00m và -5.90m so với cốt thiên nhiên. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột Tiết diện cột xác định sơ bộ theo công thức sau: . Trong đó: N: lực dọc tính toán. Rb: cường độ chịu nén tính toán của bê tông. k: hệ số, lấy bằng 0.9-1.1 đối với cấu kiện chịu nén trung tâm, bằng 1.2-1.5 đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm. Bê tông cột sử dụng bêtông cấp độ bền B30 có Rb= 17 (MPa) N = 10 (kN/m2) Axq (kN) Do sàn có hình dạng phức tạp, mỗi cột có diện tích chịu lực phức tạp, ta chia các cột thành các nhóm từ C1 đến C5. Để đảm bảo yêu cầu kiến trúc, ta cần tính sơ bộ kích thước cho cột có khả năng chịu tải lớn nhất và áp dụng kích thước tính được cho toàn bộ cột trong nhóm. Tải trọng tầng mái gồm nhiều phần và phức tạp khi phân tích, ta xem như một tầng điển hình, vậy xem như nhà có 15 tầng kể cả tầng hầm. Trên thực tế, tải trọng truyền xuống cột thay đổi theo từng tầng. Tuy nhiên để đơn giản, tiêu chuẩn cho phép tính cột giống nhau cho 5 tầng dưới cùng vì tải trọng thay đổi không nhiều. Về mặt kiến trúc, kích thước cột ở các tầng không thay đổi, vì vậy ta chỉ xét kích thước sơ bộ cho các tầng dưới và giữ nguyên kích thước đó cho các tầng trên. Cột C1: N=1510(5.558.4)=6993(kN) A=1,2.(m2). Chọn 0.75x0.75=0.56(m2) Cột C2: N=15.10.68=10200(kN) A=1,2.=0.72(m2). Chọn 0.75x0.75=0.56(m2), phù hợp kiến trúc Cột C3: N=1544.710=6705(kN) A=1,2.=0,47(m2). Chọn cột có đường kính 0.75, A = 0.44(m2). Cột C4: Chọn 0,3 x 1.2=0,36(m2). Thay đổi tiết diện cột: Nhà có 15 tầng, kể cả tầng hầm, tải trọng tác dụng lên cột tại các tầng giảm dần khi độ cao tăng lên. Để giảm phức tạp trong tính toán, ta chỉ thay đổi tiết diện cột khi nội lực trong cột thay đổi đáng kể. Với công trình này, ta giảm tiết diện cột tại tầng thứ 5 và thứ 10. Độ giảm cạnh và đường kính tiết diện lần lượt là 50 và 100 (mm). Kết quả thay đổi tiết diện cột tại khung cần tính toán trong đồ án thể hiện như hình bên dưới. Hình 2.2: Sơ đồ tiết diện khung trục 3 Kích thước cột đã chọn phải đảm bảo điều kiện ổn định: (=31 đối với cột nhà) Cột hai đầu ngàm: lo=0,7H Cột C1 tầng hầm 1; tầng trệt, tầng 2: Tương tự kiểm tra cho các cột còn lại đều thoả mãn vì các cột còn lại có chiều cao nhỏ hơn. Sơ bộ chọn kích thước vách Chiều dày vách t phải thoả mãn: t==0,25 m. Chọn t = 300 (mm) và t = 400 (mm) cho các vách chịu lực chính Chương III: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH Tải trọng thẳng đứng Tải trọng phân bố tác dụng lên các ô sàn Tĩnh tải sàn Tĩnh tải sàn bao gồm: - Trọng lượng bản thân sàn; (đã được tính toán trong phần tính sàn). - Các lớp cấu tạo mặt sàn; - Trọng lượng vách ngăn; - Tường và trần phòng kĩ thuật trên tầng mái; - Tường chắn BTCT dùng làm bảng tên công trình tên tầng mái; - Trọng lượng các thiết bị trong hệ thống xử lí nhiệt; Trọng lượng các lớp cấu tạo mặt sàn Ta sử dụng chương trình phần mềm để phân tích kết cầu, phần tĩnh tải là trọng lượng bản thân sàn BTCT sẽ được chương trình tự gán vào sàn để tính toán. Phần còn lại là trọng lượng các lớp sàn sẽ được gán như tải trọng tĩnh phân bố đều trên toàn sàn. Kết quả tính toán trọng lượng các lớp cấu tạo sàn như bảng bên dưới Bảng 3.1: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn Các lớp sàn Chiều dày (mm) Trọng lượng riêng (daN /m3) Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2) Hệ số n Tải trọng tính toán (daN /m2) - Gạch ceramic 300x300 10 1800 18 1.1 19.8 - Vữa lót 20 1800 36 1.3 46.8 - Trát trần 15 2000 30 1.3 39 - Trần treo 35.4 1.1 38.9 Tổng tĩnh tải 119.4 144.5 Trọng lượng vách ngăn Với văn phòng công ty, thường sử dụng các tấm vách ngăn đơn giản bằng khung nhôm kính. Với loại vách ngăn này, xem như tải phân bố đều trên toàn sàn và lấy bằng g1=75(daN/m2). Tường và trần phòng kĩ thuật trên tầng mái g2tc = 27.28 5.4 0.2 1800/702 = 75.54 (daN/m2) g2tt = 75.54 1.1 = 83.09 (daN/m2) Tường chắn BTCT làm bảng tên công trình g3tc = 86 10 0.2 2500/702 = 612.53 (daN/m2) g3tt = 612.53 1.1 = 673.89 (daN/m2) Trọng lượng bể chứa nước Để đơn giản trong tính toán, xem tải trọng bể chứa nước như tĩnh tải, tính toán khi hồ chứa đầy nước. Kết quả tính thể hiện trong bảng bên dưới: Bảng 3.2: Tính toán tải trọng từ bể chứa nước Các loại ck, lớp vật liệu Chiều dày (m) Trọng lượng (daN/m3) Dài (m) Rộng(m) Tải trọng tính toán (daN) Đáy bể 0.30 2500 5.3 2.7 10732.5 Nắp bể 0.10 2500 5.3 2.7 3577.5 Thành bể 0.25 2500 5.3x2 2.7x2 35775 Vữa lót 0.02 1600 5.3 2.7 457.92 Nước 1.50 1000 4.8 2.2 15840 Tổng 66382.92 Tải trọng tiêu chuẩn: g4tc = 66382.92 / 702 = 92.2 (daN/m2) Tải trọng tính toán: g4tt = 92.2 1.1 = 101.4 (daN/m2) Trọng lượng thiết bị hệ thống xử lí nhiệt, máy bơm, các thiết bị khác Dự kiến tổng tải trọng của hệ thống xử lí nhiệt, máy bơm, các thiết bị khác: 40 (kN) Tải trọng tiêu chuẩn: g5tc = 4000 / 702 = 5.698 (daN/m2) Tải trọng tính toán: g5tt = 5.698 1.1 = 6.27 (daN/m2) Tổng tĩnh tải tác dụng lên mái (chưa kể trọng lượng bản thân sàn BTCT) Tải trọng tiêu chuẩn: gmtc = 75.54 + 673.89 + 92.2 + 5.698 = 847.3 (daN/m2) Tải trọng tính toán: gmtt = 847.3 1.1 = 932.03 (daN/m2) 1.1.2. Hoạt tải sàn. Hoạt tải tính toán sàn văn phòng: Pstt = ptc x n = 200 x 1.2 = 240 (daN/m2) Hoạt tải tính toán sàn khu vực thang máy: Pstt = ptc x n = 300 x 1.2 = 360 (daN/m2) Hoạt tải tính toán sàn mái: Pstt = ptc x n = 75 x 1.2 = 90 (daN/m2) Tải trọng gió. Tải trọng gió tác dụng lên công trình được xác định theo TCVN 2737-1995 gồm hai thành phần: -Thành phần tĩnh. -Thành phần động. Thành phần gió tĩnh. Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: Wtc=W0.K.C (KG/m2) Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: Wtt=n.W0.K.C (KG/m2) Trong đó: Wo- giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng. Công trình xây dựng trên TP Đà Nẵng, thuộc vùng II.B có Wo=95 (KG/m2). C: hệ số khí động, xác định bằng cách tra bảng 6. Phía đón gió : C= +0,8. Phía khuất gió: C= -0,6. K: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao. n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2. Quan niệm truyền tải trọng gió tĩnh: Pjđ Sj Hình 3.1: Quan niệm truyền tải gió - Đưa tải trọng gió tĩnh phân bố trên bề mặt tường kính và dầm biên về thành tải trọng tập trung trên các nút. Diện tích truyền tải về từng nút bao gồm toàn bộ diện tích mặt đón gió tương ứng với diện chịu tải được phân phối tương ứng với vị trí cột. - Riêng đối với vách tải trọng gió được khai báo là tải trọng phân bố đều. Giá trị tải trọng phân bố đều này được tính bằng giá trị trung bình cộng của các giá trị tải trọng gió ở mức sàn tầng trên với giá trị tải trọng gió ở mức sàn tầng dưới. - Do trong nhà có một số cột phân bố không trùng với 2 trục chính của nhà, ta sử dụng thêm một trục mới là trục P; trục P có dạng đường cong như trên bản vẽ. Bảng áp lực gió tĩnh tác dụng lên công trình tại các mức sàn: Bảng 3.3: Tải trọng tiêu chuẩn gió tĩnh Tầng z (m) k Wtt (daN/m2) c = 0.8 c =-0.6 Trệt 5 0.88 80.26 60.19 1 9.5 0.99 90.29 67.72 2 14.5 1.07 97.58 73.19 3 18.2 1.11 101.23 75.92 4 21.9 1.15 104.88 78.66 5 25.6 1.18 107.62 80.71 6 29.3 1.21 110.35 82.76 7 33 1.24 113.09 84.82 8 36.7 1.26 114.91 86.18 9 40.4 1.28 116.74 87.55 10 44.1 1.3 118.56 88.92 11 47.8 1.33 121.3 90.97 12 51.5 1.35 123.12 92.34 13 61.5 1.39 126.77 95.08 Kết quả tính toán : Bảng 3.4: Áp lực gió tĩnh qui về phân bố thành lực tập trung trên nút và lực phân bố đều trên vách được thể hiện trong bảng 3.4 phụ lục. Thành phần gió động Sơ đồ động lực Thanh console có hữu hạn điểm tập trung khối lượng. Ở đây thanh console gồm 15 điểm tập trung khối lượng (H.4). Xác định các đặc trưng động lực Dùng phần mềm Etabs v9.2 mô hình kết cấu công trình với dạng sơ đồ không gian ngàm tại móng gồm 16 phần sao cho mỗi phần có áp lực gió lên bề mặt và độ cứng có thể coi là không đổi. Xác định khối lượng tập trung đặt ngang tại các mức sàn: - Lập mô hình kết cấu trong Etabs. - Gán đầy đủ các đặc trưng hình học (đặc trưng vật liệu, tiết diện…) - Tiến hành chất tải lên mô hình, gồm tĩnh tải (TT) và hoạt tải(HT). -Tổ hợp tải trọng để xuất khối lượng tập trung: KL= . Trong đó: HT- trường hợp hoạt tải chất lên toàn bộ trên tất cả các sàn của công trình. 1,1;1,2- lần lượt là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải và hoạt tải . 0,5- hệ số chiết giảm khối lượng của trường hợp hoạt tải chất lên toàn bộ công trình. Tiến hành phân tích mô hình không gian công trình đã dựng trong Etabs, ta xuất được kết quả: Bảng 3.5: Bảng chu kì, tần số dao động Dạng dao động Chu kì T (s) Tần số f (Hz) 1 3.7994 0.263 2 3.3400 0.299 3 3.3331 0.300 4 3.3242 0.301 5 3.3242 0.301 6 3.3242 0.301 7 3.3242 0.301 8 3.3242 0.301 9 3.3242 0.301 10 3.3242 0.301 11 3.1276 0.320 12 2.8936 0.346 Tra bảng với và vùng áp lực gió là vùng II, ta được fL = 1.3 Tần số f1=0.263 (Hz) < fL=1.3(Hz). Giá trị thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình Đối với nhà nhiều tầng có mặt bằng đối xứng, độ cứng, khối lượng và bề rộng mặt đóng gió không đổi theo chiều cao, có f1 < fL, ta xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió ở độ cao z theo công thức: Trong đó: Wfz- Áp lực, có đơn vị tính toán phù hợp với đơn vị tính toán của WpH. - hệ số động lực ứng với dạng dao động cơ bản - giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió ở độ cao H của đỉnh công trình. - Tại đỉnh công trình: H = 61.5(m) - Wo = 95 (daN/m2) - k = 1.4545 - c = 0.8 - - = 0.624 khi D = 44.8, H = 61.5 - Xác định - Ta có: - Tra biểu đồ xác định hệ số động lực với đường cong số 1, ta được - Giá trị tính toán thành phần động của tải gió được xác định theo công thức: Trong đó: Wtt- Giá trị tính toán của tải trọng gió; - giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió hoặc áp lực gió; - hệ số độ tin cậy; lấy bằng 1.2; - hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng giả định của công trình, với công trình dự kiến thời gian sử dụng là 50 năm; lấy bằng 1; Kết quả tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió được thể hiện như bảng bên dưới: Bảng 3.6: Giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải gió Tầng z (m) Wtc Wtt Trệt 5 5.03 6.03 1 9.5 9.55 11.46 2 14.5 14.58 17.49 3 18.2 18.30 21.95 4 21.9 22.02 26.42 5 25.6 25.73 30.88 6 29.3 29.45 35.34 7 33 33.17 39.81 8 36.7 36.89 44.27 9 40.4 40.61 48.73 10 44.1 44.33 53.20 11 47.8 48.05 57.66 12 51.5 51.77 62.12 13 61.5 61.82 74.19 Kết quả tính toán thành phần động của tải trọng gió cho trong bảng 3.7. Kết quả tính toán tải trọng gió tổng hợp cho trong bảng 3.8. Chương 4: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC Phương pháp tính toán Sử dụng phần mềm Etabs v9.2. - Mô hình công trình với sơ đồ không gian. - Khai báo đầy đủ đặc trưng vật liệu, tiết diện. - Khai báo các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình. - Tổ hợp tải trọng. Các trường hợp tải trọng Do mặt bằng công trình phức tạp, hướng gió X không song song với trục X mà lệch 1 góc 39o so với phương X. Trong phần mềm Etabs, việc nhập hướng gió như vậy là phức tạp nên ta phân tích hướng gió X thành 2 thành phần song song với các trục tọa độ, đặt tên là hướng gió XX và XY. Phần gió động và gió tĩnh đã được gộp lại từ trước và ta đặt chung là tải gió Căn cứ vào kết quả xác định tải trọng từ chương III ta khai báo các trường hợp tải trọng sau: - TINHTAI( tĩnh tải). - HOATTAI( hoạt tải). - GIOYTRUOC( gió theo phương Y trước). - GIOYSAU( gió theo phương Y sau). - GIOXPHAIX( gió theo phương XX phải). - GIOXPHAIY( gió theo phương XY phải). - GIOXTRAIX( gió theo phương XX trái). - GIOXTRAIY( gió theo phương XY trái). Chú ý: Khi khai báo tải trọng gió, ta chỉ khai báo cho mặt đón gió của từng loại tải trọng gió, sau đó khi tổ hợp sẽ tổng hợp chung lại và nhân với hệ số thích hợp. Tổ hợp tải trọng -TH1=ADD(1*TINHTAI+1*HOATTAI). -TH2=ADD(1*TINHTAI+1*GIOXPHAIX+1*GIOXPHAIY-6/8*GIOXTRAIX- - 6/8GIOXTRAIY) -TH3=ADD(1*TINHTAI+1*GIOXTRAIX+1*GIOXTRAIY-6/8*GIOXPHAIX- - 6/8GIOXPHAIY) -TH4=ADD(1*TINHTAI+1*GIOYTRUOC+6/8*GIOYSAU) -TH5=ADD(1*TINHTAI+1*GIOYSAU-6/8*GIOYTRUOC) -TH6=ADD(1*TINHTAI+0,9*(HOATTAI+1*GIOXPHAIX+1*GIOXPHAIY-6/8*GIOXTRAIX- 6/8GIOXTRAIY)) -TH7=ADD(1*TINHTAI+0,9*(HOATTAI+1*GIOXTRAIX+1*GIOXTRAIY-6/8*GIOXPHAIX- 6/8GIOXPHAIY)) -TH8=ADD(1*TINHTAI+0,9*(HOATTAI+1*GIOYTRUOC+6/8*GIOYSAU)) -TH9=ADD(1*TINHTAI+0,9*(HOATTAI+1*GIOYSAU-6/8*GIOYTRUOC)) -THBAO=ENVELOP(TH1,TH2,…TH9). Kết quả nội lực, chuyển vị Chỉ xuất giá trị nội lực cho những cấu kiện cần tính toán trong giới hạn đồ án. Chương 5: TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT Tổ hợp nội lực Nội lực được tổ hợp bằng phần mềm Etabs v9.2. Tại mỗi cột, chương trình sẽ tính 3 cặp nội lực tại đầu, giữa và chân cột. Cột được tính với trường hợp là cột chịu nén lệch tâm xiên. Nội lực để tính toán cho cột được lấy từ kết quả tổ hợp trong đó cần xét các bộ ba nội lực như bên dưới: Nmax và Mx, My tương ứng; Mxmax và N, My tương ứng; Mymax và N, Mx tương ứng; Có Mx; My đều lớn, N tương ứng; Có độ lệch tâm e1x = Mx/N hoặc e1y = My/N. Ta chỉ tính toán cốt thép cho các tầng dưới cùng trong các nhóm cột có cùng tiết diện, đó là tiết diện cột tại tầng hầm, tầng 4 và tầng 9. Tại mỗi cột trong các tầng trên, ta trích ra từ bảng tổ hợp nội lực 5 bộ 3 nội lực nguy hiểm nhất theo thứ tự như trên. Sau đó ta xem xét và rút bớt lại các bộ 3 nội lực nguy hiểm nhất để dùng tính toán hoặc kiểm tra. Bảng nội lực cột trích ra cho trong bảng 3.9 phụ lục. Bảng nội lực cột lựa chọn để tính toán cho trong bảng 3.10 bên dưới. Bảng 3.10: Lựa chọn chính thức nội lực tính toán cột Cột Tầng N Mx My Cột C1 Tầng hầm 6834.23 -72.4 -145.53 -4484.36 2.8 156.50 -4484.36 2.8 156.50 Tầng 4 -4209.17 -145.2 -73.25 -4259.03 -8.8 -34.55 Tầng 9 -1806.07 45.8 28.24 -1084.29 -159.3 -16.14 -1086.8 -83.1 -63.87 Cột C2 Tầng hầm -7116.63 -150.2 -155.65 -6190.33 -150.2 -155.65 -4070.31 155.2 136.52 Tầng 4 -4269.24 -6.7 -118.05 -4219.39 -18.9 131.74 -2659.83 -210.2 84.38 Tầng 9 -1801.36 71.4 -67.76 -1294.51 -243.0 48.01 -1226.93 209.2 -112.82 Cột C3 Tầng hầm -10341.8 -382.8 -48.26 -7483.36 264.0 161.34 -8455.55 248.0 -139.12 Tầng 4 -6026.85 422.4 56.57 -5976.99 -569.7 -113.91 -4188.95 507.9 100.54 Tầng 9 -2570.49 483.0 69.90 -2527.51 -608.3 -115.37 -2231.62 -538.9 -115.37 Cột C24 Tầng hầm -12960.1 -450.9 -179.21 -12925.1 -901.9 -358.41 Tầng 4 -8072.19 726.4 331.61 -8029.2 -1119.2 -505.26 Tầng 9 -3541.61 761.2 361.95 -3504.98 -1092.6 -515.27 Cột C8 Tầng hầm -17317.6 -9.9 -235.74 -17193.6 -498.3 335.53 Tầng 4 -10703.5 276.7 -506.59 -10664.4 -818.4 397.43 -10610.9 -818.4 501.89 Tầng 9 -4697.31 337.5 -561.06 -4621.68 -778.4 559.01 Vật liệu -Bê tông Cấp bền B30 có: Rb=17 (MPa); Rbt=1.2(MPa). -Cốt thép : dùng CI có: Rs=Rsc=225 (MPa). -Cốt thép > 8: dùng CII có: Rs=Rsc=280 (MPa). Tính toán cốt thép dọc cho cột vuông Quy trình tính toán Tính toán cốt thép dọc theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên. Theo phương pháp gần đúng ta biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép. Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn của nước Anh BS8110 và của Mỹ ACI 318, các công thức và điều kiện tính toán xử dụng dưới đây được lập ra dựa vào các nguyên tắc đó phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356-2005 (Sách “Tính toán tiết diện cột bêtông cốt thép” của GS Nguyễn Đình Cống). Cột tiết diện vuông nên có Cx = Cy. Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là 0,5 2, cốt thép được đặt theo chu vi phân bố đều. Tính hệ số và . Mômen gia tăng Mx1, My1 Chuẩn bị số liệu : Xét uốn dọc, có các trường hợp: Mx1= .Mx , My1= .My Tùy theo tương quan giữa giá trị Mx1, My1 với kích thước các cạnh mà đưa về mô hình tính toán theo phương x hoặc y. Điều kiện và kí hiệu theo bảng sau: Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện Kí hiệu h = Cx ; b = Cy M1= Mx1 ;M2 = My1 ea =eax + 0,2eay h = Cy ; b = Cx M1= My1 ;M2 = Mx1 ea =eay + 0,2eax Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính ho = h-a, Z= h-2a. Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: Hệ số chuyển đổi mo: Khi x1 ho thì x > ho thì mo= 0,4 Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng): Độ lệch tâm . Với kết cấu siêu tĩnh định: eo =max(e1; ea); Tính toán độ mảnh theo hai phương: ; . = max (,). Dựa vào độ lệch tâm eo và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán: Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0,30. Tính toán gần 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 lấy theo công thức = 1,028 – 0,00002882 – 0,0016 Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast: Trường hợp 2: 0,3 đồng thời x1 > . Tính toán theo trường hợp lệch tâm bé. Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức gần đúng: Diện tích toàn bộ cốt thép tính theo công thức: Lấy k=0,4 Trường hợp 3: Khi 0,30 đồng thời x1 ≤ . Tính toán theo trường hợp lệch tâm lớn. Tính Ast theo công thức: Đánh giá mức độ hợp lý bằng tỉ lệ cốt thép với A = CxCy= b.h Tính toán cốt thép dọc cho cột tròn Quy trình tính toán Chuẩn bị các số liệu: - Bêtông B30 có Rb = 17, Eb = 32500 MPa - Thép dọc và thép đai là thép CII có Rs = 280. Giả thiết chiều dày lớp đệm a=50 (mm). Tính r, ra, diện tích tiết diện A. Xét ảnh hưởng của uốn dọc, xác định h: tính eo và M* = Nheo. Sử dụng phương pháp tính gần đúng dần và lập chương trình tính toán trong phần mềm Excel. Lập chương trình tính theo phương pháp số gia giới nội như sau: Tính sinj, sin3j, sin2j và từ điều kiện Nheo = Mgh = MB +M’B + MA ta rút ra Với Ast và j đã có, tính giá trị Ngh theo công thức: So sánh giá trị Ngh vừa tính được với N. Khi mà Ngh N. Giá trị cần thiết của Ast ứng với trường hợp N=Ngh Trong phần tính cột tròn cho các cột trong công trình này, ta lập bảng tính toán bằng Excel, sau đó thử dần từng giá trị j cho đến khi Ngh đạt gần với giá trị của N. Kết quả tính cốt thép cột Kết quả tính toán được thực hiện bằng hệ thống bảng trong Excel và xuất ra kết quả cuối cùng về cốt thép được lựa chọn. Kết quả tính cốt thép cho tất cả các trường hợp tải trọng nguy hiểm xem trong phụ lục, bảng 3.11. Chú ý: Ở đây ta tính cho tất cả các trường hợp tải trọng nguy hiểm đối với từng cột. Sau khi tính ta lựa chọn kết quả chọn thép lớn nhất là đảm bảo cho tất cả các trường hợp khác. Như vậy ta không cần thực hiện bài toán kiểm tra. Kết quả chọn cốt thép cho cột thuộc phạm vi khung cần tính toán tại các tầng như bảng bên dưới. Bảng 3.12: Lựa chọn cốt thép chính thức cho cột vuông Cột Tầng Lox (m) Loy (m) Cx (cm) Cy (cm) N (T) Mx (Tm) My (Tm) (cm2) Chọn thép Ast chọn (cm2) m% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C1 Hầm 4.13 4.13 75 75 -448.43 0.28 15.65 178.6 28ϕ28 172.4 3.1 Tầng 4 2.59 2.59 70 70 -425.9 -0.88 -3.46 143.2 24ϕ28 147.8 3.0 Tầng 9 2.59 2.59 65 65 -108.68 -8.31 -6.39 207.0 32ϕ30 226.2 5.4 C2 Hầm 4.13 4.13 75 75 -407.03 15.52 13.65 182.8 32ϕ28 197.0 3.5 Tầng 4 2.59 2.59 70 70 -265.98 -21.02 8.44 199.9 32ϕ28 197.0 4.0 Tầng 9 2.59 2.59 65 65 -122.69 20.92 -11.28 210.7 32ϕ30 226.2 5.4 C3 Hầm 4.13 4.13 75 75 -1034.18 -38.28 -4.83 67.3 20ϕ22 76 1.4 Tầng 4 2.59 2.59 70 70 -418.90 50.79 10.05 61.8 20ϕ22 76 1.6 Tầng 9 2.59 2.59 65 65 -252.75 -60.83 -11.54 29.1 20ϕ20 62.8 1.5 C24 Hầm 4.13 4.13 75 75 -1292.51 -90.19 -35.84 230.7 32ϕ30 226.2 4.0 Tầng 4 2.59 2.59 70 70 -802.92 -111.92 -50.53 245.6 32ϕ32 257.4 5.3 Tầng 9 2.59 2.59 65 65 -350.50 -109.26 -51.53 155.9 28ϕ28 172.4 4.1 Bảng 3.13: Lựa chọn cốt thép chính thức cho cột tròn Cột Cột Lo (m) D (cm) N (T) Mx (Tm) My (Tm) (cm2) Chọn thép Ast chọn (cm2) % 0 1 2 3 4 6 6 7 8 9 10 C8 Hầm 4.13 800 -1719.36 49