Tải bản đầy đủ
5 THIẾT KẾ THÉP CỘT KHUNG TRỤC 2

5 THIẾT KẾ THÉP CỘT KHUNG TRỤC 2

Tải bản đầy đủ

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Lưu ý: theo lý thuyết tính Mx là momen trong mặt phẳng XOZ và My là momen trong mặt
phẳng YOZ, Cx và Cy lần lượt là các cạnh của tiết diện cột theo phương X và Y.

1. Xác định chiều dài tính toán

-

Khung một nhịp:
+ Ψ = 1: cột dưới cùng
+ Ψ = 1.25: cột các tầng trên

-

Khung 2 nhịp (3 cột) mà tổng hai nhịp B nhỏ hơn 1/3 chiều cao H
+ Ψ = 1: cột dưới cùng
+ Ψ = 1: cột các tầng trên

-

Khung 3 nhịp (4 cột) hoặc 2 nhịp (3 cột) mà tổng hai nhịp B lớn hơn 1/3 chiều cao H: Ψ =
0.7
2. Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên

0.5 ≤

Cx
≤2
Cy

Trong đó: Cx, Cy lần lượt là cạnh của tiết diện cột.
3. Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương
Chiều dài tính toán:

l0x = ψ x × l

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

l0y = ψ y × l

,

- 458 -

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

C 
 l
 l C 
eax = max  0x ; x ÷ eay = max  0y ; y ÷
 600 30 
 600 30 

Độ lệch tâm ngẫu nhiên:
e1x =

Độ lệch tâm tĩnh học:

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

;

Mx
N

Độ lệch tâm tính toán:

e1y =
;

e0x = max(eax ;e1x )
l0x
0.288C x

λx =
Độ mảnh theo 2 phương:

My
N

e0y = max(eay ;e1y )

;

λy =

;

l0 y
0.288C y

• Hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:
-

Theo phương X
+ Nếu

λ x ≤ 28 → η x = 1
λ x > 28 → ηx =

1
1−

+ Nếu

N crx =
Trong đó:

2.5θ x E b l x
2
l0x

N
N crx

(kể đến ảnh hưởng uốn dọc)

θ=
;

→ Momen tăng lên do uốn dọc:
-

(bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc)

0.2e0x + 1.05Cx
1.5e0x + Cx

lx =
;

C3x C y
12

M*x = N × η x × e0x

Theo phương Y: tương tự phương X
4. Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương

Đưa bài toán lệch tâm xiên về bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc
phương Y

Trường hợp 1:Nếu

*
M*x M y
>
Cx
Cy

thì

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

h = C x



b = C y



*
M1 = M x



*
M 2 = M y

e = e + 0.2e 
ax
ay 
 a

- 459 -

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

Trường hợp 2: Nếu

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

*
M*x M y
<
Cx
Cy

thì

h = C y



b = C x



*
M1 = M y



*
M 2 = M x

e = e + 0.2e 
ay
ax 
 a

5. Tính toán diện tích thép yêu cầu

x1 =
Xác định x1:

-

x1 < h 0

Khi

x1 > h 0

Khi

N
γ bR bb
m0 = 1 −

thì
thì

0.6x1
h0

m 0 = 0.4

M = M1 + m 0 × M 2 ×


h
b

e = e0 +
Độ lệch tâm tính toán:

Trong đó:

e0 = max(ea ;e1 )

h
−a
2

;

e1 =
;

M
N

Trường hợp 1:

ε=
Nếu

e0
≤ 0.3
h0

→ Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số độ lệch tâm:

γe =

1
(0.5 − ε)(2 + ε)

Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm:

ϕe = ϕ +

(1 − ϕ)ε
0.3

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 460 -

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

-

Khi
Khi

λ ≤ 14

lấy

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

ϕ =1

14 < λ < 104

lấy

ϕ = 1.028 − 0.000028λ 2 − 0.0016λ

Diện tích toàn bộ cốt thép:

γe N
− γ b R b bh
ϕe
A st =
γ s R sc − γ b R b
Trường hợp 2:

Nếu

e0


> 0.3
ε =
h0


x > ξ h 
R 0
 1


→ tính theo trường hợp nén lệch tâm bé.

Xác định chiều cao vùng nén x:


1 − ξR 
x =  ξR +
÷h 0
1 + 50ε 02 


ε0 =
với

e0
h

Diện tích toàn bộ cốt thép:

x

Ne − γ b R b bx  h 0 − ÷
2

A st =
kγ s R sc Za

Với

với k = 0.4

Za = h o − a

Trường hợp 3:Nếu

e0


 ε = > 0.3
 h0

x ≤ ξ h 
 1 R 0 

→ tính theo trường hợp nén lệch tâm lớn.

Diện tích toàn bộ cốt thép:

A st =

Với

N(e + 0.5x1 − h 0 )
kγ s R s Za

với k = 0.4

Za = h o − a

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 461 -

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

6. Kiểm tra hàm lượng thép

µt ≤
Tính hàm lượng cốt thép:

A st
× 100%
Ab

Khi đặt thép theo chu vi thì lấy Ab là diện tích toàn bộ tiết diện và µ0 = 2µmin
Yêu cầu:

µ 0 ≤ µ t ≤ µ max

Với:

µ max = 6%
µ max = 4%
µ min

khi không có thiết kế chống động đất
khi có thiết kế chống động đất

phụ thuộc độ mảnh λ (Bảng 37, TCVN 5574-2012)
λ=

lo
i

µ min (%)

≤17

17÷35

35÷83

>83

0.05

0.1

0.2

0.25

Sau khi đã tính được cốt thép theo phương pháp gần đúng như trên, tiến hành đánh giá tính
hợp lý của lượng thép tính được bằng kiểm tra hàm lượng cốt thép hợp lý. Đối với cấu kiện
cột, hàm lượng cốt thép hợp lý là: 1% < μ < 3%.
8.5.2 Tính toán thép dọc cho cột
Việc lọc giá trị nội lực để tính thép cột sẽ rất khó khăn khi số trường hợp tổ hợp tải trọng
nhiều. Điều đó dễ dẫn đến những sai sót trong quá trình tìm trường hợp nội lực nguy hiểm
nhất để tính thép cho cột. trên cơ sở đó, sinh viên thực hành tính toán với tất cả các cặp giá trị
nội lực tính được từ tất cả trường hợp tổ hợp tải trọng xuất ra từ phần mầm Etabs, sau đó tiến
hành tính thép và cuối cùng lọc lấy giá trị diện tích thép lớn nhất để bố trí. Điều này tránh
việc lấy thiếu trường hợp nội lực và thiên về an toàn.
Do công trình đối xứng nên sinh viên tính toán cột C1 và C6, sau đó chọn thép cột C1 bố trí
cho cột C13, chọn thép cột C6 bố trí cho cột C10.

8.5.2.1 Tính thép cột C1, Tầng 2
Để tiện cho việc sử dụng bảng Excel, sinh viên tính toán cụ thể cho một trường hợp nội lực
cho cột C1 Tầng 2 (tính đại diện cho một cột).
Các giá trị nội lực của cột C1 được lọc theo cặp nội lực:
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 462 -

N max ; M tux ;M tuy

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Bảng 8. Thông số tính toán cột C1 – Tầng 2
Tầng
Tầng 2

Tên
Cột

Load

C1

Combo11

P

My = M22

Mx = M33

ltt

Cy = t2

Cx = t3

a

kN

kN.m

kN.m

mm

mm

mm

mm

-7397.13

38.96

328.73

3150

700

800

50

1. Chiều dài tính toán của cột:

l tt = ψ × l0 = 0.7 × 4500 = 3150mm
2. Điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên:

0.5 ≤

Cx
800
≤ 2 ⇔ 0.5 ≤
= 1.14 ≤ 2
Cy
700

3. Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương

l0x = l0 y = l0 = ψ × l = 0.7 × 4500 = 3150mm

Chiều dài tính toán:

Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

,

C 
 l
 3150 800 
eax = max  0x ; x ÷ = max 
;
÷ = 26.67mm
 600 30 
 600 30 

;

C 
 l
 3150 700 
eay = max  0 y ; y ÷ = max 
;
÷ = 23.33mm
600
30
600
30




e1x =
Độ lệch tâm tĩnh học:

Mx
328.73
=
× 103 = 44.44mm
N 7397.13

e1y =

Độ lệch tâm tính toán:

My
N

=

;

38.96
× 103 = 5.3mm
7397.13

e0x = max(eax ;e1x ) = 44.4 mm

;

e0y = max(eay ;e1y ) = 23.33
λx =
Độ mảnh theo 2 phương:

λy =

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

l0x
3150
=
= 13.67mm
0.288C x 0.288 × 800
l0 y
0.288C y

=

;

3150
= 15.63mm
0.288 × 700

- 463 -

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:
-

Theo phương X:

λ x = 13.67 ≤ 28 → ηx = 1

M*x = N × ηx × e0 x = 7397.13 ×1 × 0.04444 = 328.6kNm

→ Momen tăng lên do uốn dọc:
-

Theo phương Y:

(bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc)

λ Y = 15.63 ≤ 28 → ηY = 1
M*Y = N × ηx × e 0 x = 7397.13 ×1× 0.0233 = 172.3kNm

→ Momen tăng lên do uốn dọc:

4. Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương
*
M*x 328.6 M y 172.3
=
>
=
Cx
0.8
Cy
0.7

Xét
phương X .

Ta có:

→ Đưa về bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo

 h = C X = 800



 b = C Y = 700



*
 M1 = M X = 328.6kNm

 M = M * = 172.3kNm

Y
 2

ea = eax + 0.2eay = 44.44 + 0.2 × 23.33 = 49.1mm 

5. Tính toán diện tích thép yêu cầu

x1 =
Xác định x1:



N
7397.13 × 103
=
= 731mm
γ b R b b 0.85 ×17 × 700

x1 < h 0 = 750mm

m0 = 1 −
thì

M = M1 + m 0 × M 2 ×


h
0.8
= 328.6 + 0.42 × 172.3 ×
= 411.3kNm
b
0.7

e = e0 +
Độ lệch tâm tính toán:

Trong đó:

0.6x1
0.6 × 731
= 1−
= 0.42
h0
750

h
800
− a = 74.2 +
− 50 = 424.2mm
2
2

e0 = max(e a ;e1 ) = 55.6 mm

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

e1 =
;
- 464 -

;

M
411.3
=
× 103 = 55.6mm
N 7397.13

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

ε=
Xét

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

e0 55.6
=
= 0.074 < 0.3
h 0 750
γe =

Hệ số độ lệch tâm:

→ Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm

1
1
=
= 1.132
(0.5 − ε)(2 + ε) (0.5 − 0.074)(2 + 0.074)

Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm:

ϕe = ϕ +

Với


(1 − ϕ)ε
(1 − 0.996) × 0.074
= 0.996 +
= 0.997
0.3
0.3

14 < λ = max(λ x ; λ y ) = 15.63 < 104

ϕ = 1.028 − 0.000028 ×15.632 − 0.0016 ×15.63 = 0.996

Diện tích toàn bộ cốt thép:
3
γe N
− γ b R b bh 1.132 × 7397.13 × 10 − 0.85 × 17 × 700 × 800
ϕ
0.997
A st = e
=
= 8.55cm 2
γ s R sc − γ b R b
1× 365 − 0.85 × 17

6. Kiểm tra hàm lượng thép
Thỏa yêu cầu kết cấu:

µ max = 6% :
µ max = 4% :
µ min

không thiết kế chống động đất
có thiết kế chống động đất

tùy thuộc vào độ mảnh

Thỏa yêu cầu kinh tế:
Lấy

µ min ≤ µ tt ≤ µ max

µtt

λ µ max = 1%
(

có thiết kế chống động đất)

1% ≤ µ tt ≤ 3%

=1%, ta tính diện tích cốt thép cần bố trí

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 465 -

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

7. Bố trí cốt thép
Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh
b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h.
Thường thiết kế theo nhóm thép AII, AIII, đường kính φ = 16 ÷ 32
Quy định khoảng cách giữa 2 cốt dọc kề nhau: 50 ≤ t ≤ 400.



Chọn 16φ22 (As = 60.816cm2) rải đều theo chu vi.

Hệ chịu lực chính của công trình là hệ kết cấu khung-vách, do vách chịu lực chính,cột của
công trình chỉ chịu tải trọng đứng do bê tông chịu,thép chỉ bố trí cấu tạo.
Khung trục sinh viên thiết kế là khung trục 2-khung trục gần vách nên thép chủ yếu bố trí theo
cấu tạo. Cột tầng nào có hàm lượng thép nhỏ hơn
tích thép.

µ min

, sinh viên chọn

µ min

=1% để ra diện

Moment tầng sân thượng cột giữa tăng hơn do trên đó không có cột, sinh viên bố trí số lượng
nhiều hơn so với các tầng còn lại.

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 466 -

SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

8.5.2.2 Kết quả tính thép cột C1,C6,C10,C13
Bảng 8. Bảng tính thép cột khung trục 2
Tên

Tổ hợp


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

Afinal

µ

Cột

Tải trọng

m

kN

kN.m

kN.m

mm

mm

mm

mm

cm2

cm2

(%)

C1SANTHUONG

C1

COMB12 MIN

3.6

324.47

310.94

182.88

2240

500

600

50

Theo
phương Y

LTL

65.2

65.2

2.1
7

C1-TANG14

C1

COMB12
MAX

0.0

794.70

237.64

157.22

2520

500

600

50

Theo
phương Y

LTL

32.6

32.6

1.0
9

C1-TANG13

C1

COMB12
MAX

0.0

1257.65

243.03

158.51

2520

500

600

50

Theo
phương Y

LTL

21.6

21.6

0.7
2

C1-TANG12

C1

COMB12
MAX

0.0

1721.81

242.42

158.96

2520

500

600

50

Theo
phương Y

LTL

13.8

13.8

0.4
6

C1-TANG11

C1

COMB13 MIN

3.6

2364.68

181.05

139.24

2520

500

600

50

Theo
phương Y

LTRB

-7.8

12.0

0.4
0

C1-TANG10

C1

COMB12
MAX

0.0

2659.71

240.36

167.17

2520

500

600

50

Theo
phương Y

LTRB

21.6

21.6

0.7
2

C1-TANG9

C1

COMB12 MIN

3.6

3322.11

219.78

155.28

2520

500

600

50

Theo
phương Y

LTRB

16.1

16.1

0.5
4

C1-TANG8

C1

COMB13 MIN

3.6

3942.50

218.02

181.06

2520

600

700

50

Theo
phương Y

LTRB

26.5

16.8

0.4
0

Tầng

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

-

467
SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

-

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2011-2016

Tên

Tổ hợp


trí

P

My =
M22

Mx =
M33

ltt

Cy =
t2

Cx =
t3

a

Cột

Tải trọng

m

kN

kN.m

kN.m

mm

mm

mm

mm

C1-TANG7

C1

COMB13 MIN

3.6

4493.01

173.55

153.55

2520

600

700

50

C1-TANG6

C1

COMB13 MIN

3.6

5048.09

168.59

165.47

2520

600

700

50

C1-TANG5

C1

COMB13 MIN

3.6

5608.50

155.28

172.37

2520

600

700

C1-TANG4

C1

COMB13 MIN

0.0

6212.14

49.77

207.12

2520

600

C1-TANG3

C1

COMB13 MIN

3.6

6746.75

151.60

226.00

2520

C1-TANG2

C1

COMB13 MIN

4.5

7334.13

100.03

167.04

C1-TANG TRET

C1

COMB13 MIN

0.0

8251.14

59.68

C1-HAM1

C1

COMB13 MIN

0.0

8935.07

C1-HAM2

C1

COMB13 MIN

0.0

C6SANTHUONG

C6

COMB3

C6-TANG14

C6

COMB3

Tầng

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

Quy về bài
toán
lệch tâm
phẳng
tương
Theo
phương Y

Trường
hơp
tính
toán

Ast

Afinal

µ

cm2

cm2

(%)

LTRB

21.1

16.8

0.4
0

Theo
phương Y

LTRB

-6.9

16.8

0.4
0

50

Theo
phương Y

LTRB

6.6

6.6

0.1
6

700

50

Theo
phương X

LTRB

24.6

24.6

0.5
9

700

800

50

Theo
phương X

LTRB

18.0

22.4

0.4
0

3150

700

800

50

Theo
phương Y

LTRB

-3.0

22.4

0.4
0

315.42

2450

700

800

50

Theo
phương X

LTRB

31.3

31.3

0.5
6

53.53

321.83

2450

700

800

50

Theo
phương X

LTRB

51.5

51.5

0.9
2

9700.04

16.86

102.00

2450

700

800

50

Theo
phương Y

LTRB

69.3

69.3

1.2
4

3.6

308.67

250.41

83.22

2240

500

600

50

Theo
phương Y

LTL

41.9

41.9

1.4
0

3.6

879.19

190.31

66.06

2520

500

600

50

Theo

LTL

10.7

10.7

0.3

-

468
SVTH: NGUYỄN VĂN HIẾU
MSSV:11510300432

-