Tài liệu Ứng dụng phần tử hữu hạn tính toán độ võng của cấu kiện bê tông cốt thép so sánh độ chính xác khi tính toán thông thường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG PHẦN TỬ HỮU HẠN TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP SO SÁNH ĐỘ CHÍNH XÁC KHI TINH TOÁN THÔNG THƯỜNG Mã số: TR:2020-13/KCN Chủ nhiệm đề tài: Th.S Nguyễn Hữu Bảo Đồng Nai, tháng 05 năm 2021 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG PHẦN TỬ HỮU HẠN TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP SO SÁNH ĐỘ CHÍNH XÁC KHI TINH TOÁN THÔNG THƯỜNG Mã số: TR:2020-13/KCN Chủ nhiệm đề tài Đồng Nai, tháng 05 năm 2021 2 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT 01 Họ và tên Nguyễn Hữu Bảo Học vị, học hàm chuyên môn Thạc sĩ 3 Cơ quan công tác Khoa Công Nghệ trường ĐH Công nghệ Đồng Nai MỤC LỤC CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 5-5 .................................................................. 9 1.1. NỘI LỰC ......................................................................................................... 9 1.2. TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM ..................................................................... 9 1.2.1. Tính toán cốt thép dọc ............................................................................... 9 1.2.2. Tính toán cốt thép đai cho dầm ............................................................... 10 1.3. TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG ......................................................................... 12 1.3.1. Mở đầu ..................................................................................................... 12 1.3.2. Các cách tính toán vách cứng trong ETABS ........................................... 13 1.3.3. Tính toán cốt thép dọc cho vách .............................................................. 16 1.3.4. Tính toán cốt thép đai cho vách ............................................................... 19 1.4. CẤU TẠO KHÁNG CHẤN .......................................................................... 20 1.4.1. Cấu tạo kháng chấn cho dầm ................................................................... 20 1.4.2. Cấu tạo cốt đai dầm theo TCXD 198-1997 ............................................. 22 1.4.3. Kết luận.................................................................................................... 23 1.4.4. Cấu tạo kháng chấn cho vách .................................................................. 23 1.5. TÍNH ĐOẠN NEO, NỐI CỐT THÉP ........................................................... 25 1.5.1. Đoạn neo cốt thép lan ............................................................................... 25 1.5.2. Đoạn nối chồng cốt thép lan ..................................................................... 26 CHƯƠNG 2. THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT ............................................................................ 27 2.1. LÝ THUYẾT THỐNG KÊ ............................................................................ 27 2.1.1. Xử lý và thống kê địa chất để tính toán nền móng .................................. 27 2.1.2. Phân chia đơn nguyên địa chất ................................................................ 27 2.1.3. Đặc trưng tiêu chuẩn................................................................................ 28 2.1.4. Đặc trưng tính toán .................................................................................. 28 2.1.5. Ứng dụng hàm thống kê trong MS Excel ................................................ 30 2.2. KẾT QUẢ THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT ............................................................. 31 CHƯƠNG 3. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ VÕNG TRONG NHÀ THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH ........................................................................................................................ 32 3.1. MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 32 4 3.2. NỘI DỤNG NGHIÊN CỨU ...........................................................................32 3.3. TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG ...............................................................................35 3.3.1. Mô hình tính toán .....................................................................................35 3.4. KẾT LUẬN.....................................................................................................49 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 50 5 DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Biểu đồ bao moment M22 (trái), moment M33 (giữa) và lực dọc P (phải) ............ 9 Hình 1.2 Kích thước đặc trưng của tiết diện Pier................................................................ 13 Hình 1.3 Quy ước kích thước vùng biên trong tính toán cốt thép........................................ 14 Hình 1.4 Quy ước cách quy đổi nội lực N, M ra hai biên .................................................... 14 Hình 1.5 Chiều rộng hữu hiệu của bản cánh dầm liên kết với cột trong tạo thành khung .. 20 Hình 1.6 Chiều rộng hữu hiệu của bản cánh dầm liên kết với cột ngoài tạo thành khung . 21 Hình 1.7 Cốt thép ngang trong vùng tới hạn của dầm......................................................... 22 Hình 1.8 Các phần biên tường có cốt đai hạn chế biến dạng .............................................. 24 Hình 2.1 Ý nghĩa hệ số độ tin cậy  ................................................................................... 30 6 DANH SÁCH CÁC BẢNG TÍNH Bảng 1.1 Bảng bố trí cốt đai cho dầm ................................................................................. 23 Bảng 1.2 Các hệ số để xác định đoạn neo cốt thép không căng .......................................... 25 Bảng 1.3 Chiều dài đoạn neo lan ......................................................................................... 25 Bảng 1.4 Chiều dài đoạn neo lan theo yêu cầu kháng chấn ................................................ 25 Bảng 1.5 Các hệ số để xác định đoạn nối chồng cốt thép không căng................................ 26 Bảng 1.6 Chiều dài đoạn nối chồng lan ............................................................................... 26 Bảng 1.7 Chiều dài đoạn nối chồng lan theo yêu cầu kháng chấn ...................................... 26 Bảng 2.1 Hệ số biến động   ............................................................................................. 28 7 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Ứng dụng phần tử hữu hạn tính toán độ võng của cấu kiện Bê Tông Cốt thép so sánh độ chính xác khi tinh toán thông thường - Mã số: TR:2020-13/KCN - Chủ nhiệm đề tài: Th.s Nguyễn Hữu Bảo Email:[email protected] Điện thoại: 0987.584.231 - Đơn vị quản lý về chuyên môn (Khoa, Tổ bộ môn): Khoa Công Nghệ, bộ môn xây dựng - Thời gian thực hiện: Từ tháng 8/2020 đến tháng 01/2021 2. Mục tiêu: Tài liệu này đề cập đến các bước thực hành trong tính toán độ võng của dầm theo TCXDVN 356:2005 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế (mà hiện nay là TCVN 5574:2012). Thực tế, nếu chỉ sử dụng duy nhất nội dung trong tiêu chuẩn thì rất khó để tính toán được độ võng của dầm, đặc biệt là đối với dầm trong khung bê tông cốt thép. Chính vì thế, để có thể thực hiện được một bài toán hoàn chỉnh, người làm cần kết hợp một số các công thức khác nhau. Trong nghiên cứu này, các công thức đã được rút gọn theo trường hợp tính toán thông thường (không có ứng suất trước) đối với tiết diện hình chữ nhật, bỏ qua các dụng của bản sàn 3. Nội dung chính: - Đưa ra các lý thuyết để tính toán độ võng -Khảo sát nội lực của vách cứng khi có xét và không xét ảnh hưởng của độ võng -Rút ra một số nhận xét và kiến nghị về độ võng của các công trình bằng PPPTHH 4. Kết quả chính đạt được So sánh phân tích được kết quả phân tích võng bằng PPPTHH tối ưu hơn 8 CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 5-5 1.1. NỘI LỰC Công trình Tower 5 – Diamond Island sử dụng hệ kết cấu vách và lõi cứng. Sinh viên nhận nhiệm vụ thiết kế khung trục 5-5. Kết quả nội lực được tính toán bằng phần mềm ETABS 2015. Hình 1.1 Biểu đồ bao moment M22 (trái), moment M33 (giữa) và lực dọc P (phải) 1.2. TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM 1.2.1. Tính toán cốt thép dọc 1.2.1.1. Lý thuyết tính toán theo TCVN 5574:2012 Thiết kế cốt thép chịu uốn theo công thức sau: Giả thiết: a  ho  h  a , hệ số làm việc của bê tông lấy:  b  1 9 Xác định giá trị:   M , sau đó kiểm tra điều kiện    R , nếu không thoả cần Rb bho2 tăng kích thước tiết diện dầm hoặc tăng cấp độ bền bê tông. Nếu thoả thì tính giá trị:   1  2 Tính diện tích cốt thép yêu cầu: As  Tính hàm lượng cốt thép:    Rbbho Rs As 100% , giá trị  hợp lí là   (0.8 1.5)% bho Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min  0.05%    max Với max   R  b Rb Rs 100%  0.541 17  2.52% 365 1.2.1.2. Áp dụng tính toán Kích thước dầm: b  h  300  600 mm2 Nội lực: M  290.8 kNm Tính các hệ số: m  290.8.0 106  0.176 ,   1  1  2  0.176  0.194  R 17 1000  0.57 2 Diệc tích cốt thép: As   Rbbh0 Rs  0.194 17  300  570  1548 mm2  Chọn 5 22 ( Aschon  1901 mm 2 ) . 365 Kiểm tra hàm lượng cốt thép:   Aschon 1901 100%  100%  1.06% 300  570 bho Thoả hàm lượng cốt thép Bảng tính toán cốt thép dọc dầm, sinh viên trình bày trong phần Phụ lục. 1.2.2. Tính toán cốt thép đai cho dầm 1.2.2.1. Lý thuyết tính toán theo TCVN 5574:2012 Theo mục 6.2.3 - Tính toán tiết diện nghiêng với trục dọc cấu kiện và Mục lục 8.7 - Bố trí cốt thép ngang cho cấu kiện, TCVN 5574-2012. Tính toán cốt thép đai như sau: Điều kiện tính toán: Qb,min  b3 (1   f  n ) b Rbt b0h  Q  Qb,max  0.3wlbl b Rbbho Trong đó : 10 - Qb,min : khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt đai - Qb ,max : là giá trị lưc cắt tiết diện bị phá hoại bới ứng suất nén chính - b3  0.6 : đối với bê tông nặng -  f  0 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén - n  0.1 - wl  1  5 - bl  1  0.01 b Rb : hệ số xét đến ảnh hưởng của bê tông đối với bê tông nặng N  0.5 : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc trục Rbt bho Es Asw  1.3 : hệ số ảnh hưởng của cốt đai Eb bs Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: stt  4b 4 (1   f  n ) b Rbt bh02 nRsw Asw Q2  8 b Rbt bh02 nRsw Asw Q2 Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai tính theo bê tông chịu cắt: smax  1.5Rbt bh02 Q Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo: h / 3 h / 2 sct  min  đối với dầm có h  450 , sct  min  đối với dầm có h  450 300 150 Khoảng cách thiết kế của cốt đai là: s  min(stt , smax , sct ) 3h / 4 khi h  300 500 Khoảng cách cốt đai ở nhịp theo cấu tạo là: sct  min  6 khi hd  800 , với ds,max đường kính lớn nhất d s.max / 4 Đường kính cốt đai d sw  max  của cốt dọc. 1.2.2.2. Áp dụng tính toán Tính toán cốt thép đai dầm B113 với các thông số đầu vào như sau: Q  201.9 kN , kích thước dầm: b  h  300  600 mm2 Giả thiết a  0.03m  ho  0.6  0.03  0.57 m Sử dụng cốt thép CI có đường kính d = 8mm, cốt đai 2 nhánh, giả thiết chọn bước cốt đai ở gối là s =100mm. Asw   4 d2   4  82  50.3 mm 2 11 Vì dầm chịu lực cắt khá lớn, nên chỉ kiểm tra điều kiện Q  Qb ,max để đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên : Tính giá trị: Qb,max  0.3 wlbl  b Rbbho  0.3 1.108  0.83 17000  0.3  0.57  802 kN Trong đó: Es Asw 210 50.3   1 5   1.108 32.5 300 100 Eb bs - wl  1  5  - bl  1  0.01 b Rb  1  0.0117  0.83 Q  201.9  Qb ,max  802 kN  Thoả Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: stt  8 b Rbt bh02 nRsw Asw 8 1200  0.3  0.57 2  2 175 103  50.3 10 3   404 mm Q2 201.92 Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai tính theo bêtông chịu cắt: smax 1.5Rbt bh02 1.5 1200  0.3  0.57 2    869mm 201.9 Q Khoảng cách giữa các cốt đai gối theo cấu tạo: h / 3 sct  min   min(600 / 3,300)  200mm 300 Khoảng cách giữa các cốt đai nhịp theo cấu tạo: 3h / 4 sct  min   min(450,500)  450mm 500 Khoảng cách thiết kế của cốt đai là: s1  min(stt ,smax ,sct )  min(404,869, 200)  200 mm Ghi chú: Khoảng cách cốt đai ở trên chưa phải là bước cốt đai cuối cùng dùng trong bản vẽ. Ngoài các yêu cầu về khoảng cách cốt đai trên đây, việc bố trí còn phải tuân theo yêu cầu kháng chấn (sẽ trình bày ở các mục sau). Bảng tính toán cốt thép đai dầm, sinh viên trình bày trong phần Phụ lục 1.3. TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG 1.3.1. Mở đầu Vách cứng được định nghĩa khi tỷ số giữa chiều dài vách Lw bề dày vách t w lớn hơn hoặc bằng 4. Việc tính toán cốt thép vách, sinh viên chọn phương pháp vùng biên chịu moment. Phương pháp này được hướng dẫn rõ trong tài liệu hướng dẫn sử dụng 12 (Manuals – Shear Wall Design) của Etabs 2015. Sinh viên chọn tiêu chuẩn thiết kế là Eurocode 2-2004. 1.3.2. Các cách tính toán vách cứng trong ETABS Các vách cứng trong phần mềm Etabs là các đối tượng Wall. Nội lực của phần tử Wall là tích phân ứng suất theo chiều dày của phần tử. Để có nội lực tính toán cốt thép, sinh viên khai báo các Label Pier cho các đối tượng Wall. Việc khai báo này cho phép ETABS xem các vách cứng như là cột, từ đó xuất nội lực là các giá trị lực dọc, moment, lực cắt. Giả thiết cơ bản:  Vật liệu làm việc ở giai đoạn đàn hồi  Ứng suất kéo do cốt thép chịu  Ứng suất nén cho cả cốt thép và bê tông chịu Một tiết diện Pier được định nghĩa bởi: chiều dài (Lp), bề dày (tp), kích thước của vùng biên (DB1, DB2 hoặc Bleft, Bright). Hình 1.2 Kích thước đặc trưng của tiết diện Pier 1.3.2.1. Cách thứ 1 Kích thước vùng biên ban đầu, phần mềm ETABS chọn bằng với chiều dày của vách cứng: Bleft  Bright  t p . Cặp moment M và lực dọc N được biến đổi thành các giá trị Nleft và Nright đặt tại tâm vùng biên. 13 Hình 1.3 Quy ước kích thước vùng biên trong tính toán cốt thép Hình 1.4 Quy ước cách quy đổi nội lực N, M ra hai biên N EDleft top  N EDtop N EDright top  2 Ntop 2   M EDtop ( Lp  0.5B1left  0.5B1right ) M top ( Lp  0.5B1left  0.5B1right ) 14 Nếu giá trị N EDleft top hoặc N ED right top gây kéo thì diện tích cốt thép được tính theo công thức sau: Ast  N Ed f yd Nếu giá trị N EDleft top hoặc N ED right top gây nén thì diện tích cốt thép được tính theo công thức sau: Abs( N Ed )  ( Pmax Factor )[ f cd ( Ac  Asc )  f yd Asc ]  Asc  Abs( N Ed )   f cd Ac ( Pmax Factor ) f yd   f cd Trong đó: - N Ed : có thể là N EDleft top hoặc N ED right top - Pmax Factor : là hệ số, mặc định trong ETABS lấy Pmax Factor  0.8 , theo Eurocode 2- - 2004 cũng đề nghị lấy hệ số này là 0.8 Theo các phương trình 3.21 và 3.22 trong Eurocode 2-2004:   1.0 với f ck  50 MPa   1.0  [( f ck  50) / 200] với 50  f ck  90 MPa Trong đó f ck cường độ đặc trưng của mẫu bê tông theo Eurocode 2-2004 - f cd : cường độ chịu nén tính toán của bê tông - Ac  t p B1 : diện tích vùng bê tông chịu nén ứng với vòng lặp đầu tiên - f yd : giới hạn chảy thiết kế của thép Nếu giá trị Asc  0 thì cốt thép được đặt theo cấu tạo. Diện tích cốt thép kéo và nén lớn nhất tương ứng với bề rộng t p và vùng biên B1 được giới hạn bởi: Ast max  N Ed Tmax t p B1 ; Asc max  N Ed Cmax t p B1 Với Cmax  0.003 ; Tmax  0.005 Sau khi tính toán cốt thép vách, kiểm tra diện tích cốt thép; nếu diện tích cốt thép kéo hoặc nén nhỏ hơn Ast max hoặc Asc max thì chương trình sẽ tăng kích thước vùng biên lên bằng công thức Bleft  Bright  t p  0.5t p , tính toán lại từ đầu cho đến khi thỏa diện tích cốt thép lớn nhất. 15 Nếu kích thước vùng biên vượt quá giá trị Lp / 2 thì dừng vòng lặp, phải tăng kích thước tiết diện để đảm bảo yêu cầu chịu lực. 1.3.2.2. Cách thứ 2 Các công thức tính toán cũng tương tự như cách thứ nhất tuy nhiên cách này sẽ cố định vùng biên, sau đó tính toán diện tính cốt thép vách. 1.3.2.3. Cách thứ 3 Việc thiết kế cũng tương tự như cách thứ 2. Tuy nhiên, trong phương pháp này, 2 vùng biên chịu moment thì chỉ có 1 vùng biên được cố định còn vùng biên còn lại là do chương trình ETABS xác định. 1.3.3. Tính toán cốt thép dọc cho vách Trong luận văn này, sinh viên sẽ sử dụng cách thứ 2 để xác định cốt thép dọc cho vách. Bởi vì, phương pháp này cố định vùng biên chịu moment nên sẽ dễ dàng cho việc tính toán cũng như dễ dàng bố trí, nối cốt thép thuận tiện cho việc thi công. Vì hạn chế về mặt thời gian cũng như kiến thức, trong luận văn này sinh viên sẽ tính toán cốt thép dọc trong vách dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 2-2004 (phần Manual của ETABS, đã trình bày ở trên). Nội lực tính toán được xác định theo TCVN 27371995. Công thức tính diện tích cốt thép dựa trên các thông số vật liệu theo TCVN 5574:2012. 1.3.3.1. Các bước tính toán Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu moment Chiều dài này được xác định phù hợp theo điều 5.4.3.4.2 (6) TCVN 9386:2012: không được lấy ở mức nhỏ hơn 0.15lw hoặc 1.5bw (trong đó lw: chiều dài của vách, bw: bề rộng của vách). Chiều dài vùng biên lớn nhất là L/2, nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày vách. Bước 2: Xác định lực kéo nén trong vùng biên Sinh viên sử dụng 3 cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán, đó là: Nmax, Mtư; Mmin, Ntư và Mmax, Ntư N EDleft top  N EDtop N EDright top  2 Ntop 2   M EDtop ( Lp  0.5B1left  0.5B1right ) M top ( Lp  0.5B1left  0.5B1right ) Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén Nếu giá trị NEdleft hoặc NEdright (NEd<0) gây nén thì diện tích cốt thép được tính theo công thức sau: 16 Từ công thức xác định cốt thép trong vùng bê tông chịu nén (Manual ETABS): Asc  Abs( N Ed )   f cd Ac ( Pmax Factor ) f yd   f cd Bê tông sử dụng cho vách là B35 tương ứng với C30/37 theo Eurocode 22004,C30/37 có giá trị f ck  30 MPa , suy ra   1. Ở đây sinh viên không kể đến diện tích cốt thép nén (Asc) chiếm chỗ trong vùng bê tông chịu nén (Ac), thay các thông số vật liệu theo Eurocode 2-2004 tương ứng với TCVN 5574:2012, ta được công thức sau: A 's  Abs ( N Ed )  Rb Ab ( Pmax Factor ) Rsc Trong đó: - A 's : diện tích cốt thép trong vùng bê tông chịu nén - Rb : cường độ chịu nén tính toán của bê tông - Ab : diện tích vùng bê tông chịu nén - Rsc : cường độ chảy dẻo của cốt thép chịu nén (Cách tính toán đúng nhất là sử dụng cả tải trọng và tính toán cốt thép vách theo Eurocode 2-2004, vì kiến thức còn hạn chế và đơn giản trong tính toán nên sinh viên sẽ sử dụng công thức đã lý luận bên trên để tính toán cốt thép) Nếu giá trị A 's  0 thì cốt thép được bố trí theo cấu tạo. Tương tự, nếu giá trị NEdleft hoặc NEdright (NEd>0) gây kéo thì diện tích cốt thép được tính theo công thức sau: Ast  N Ed (Bỏ qua sự làm việc của bê tông chịu kéo) Rs Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Theo điều 5.4.3.4.2 (8) hàm lượng cốt thép dọc trong các phần biên tường không được nhỏ hơn 0.005. Theo mục 3.4.2 TCXD 198:1997 hàm lượng cốt thép dọc trong vách  0.04% (đối với động đất yếu) và  0.06% (đối với động đất trung bình và mạnh) nhưng không lấy lớn hơn 3.5% Nếu hàm lượng cốt thép không thỏa thì điều chỉnh chiều dài vùng biên B sau đó tính toán lại các bước. Chiều dài của vùng biên tối đa là L/2, vì thế nếu B vượt quá giá trị này thì cần tăng tiết diện vách. 17 Bước 5: Cốt thép ở vùng giữa đặt theo cấu tạo là d12a200 1.3.3.2. Áp dụng tính toán Vật liệu: Bê tông sử dụng cho vách cứng là B35 có Rb =19.5 MPa, dùng thép CIII có Rs = Rsc = 365 MPa. Tên vách: W3, kích thước vách tại tầng hầm B1 là: L  t  2600  450 mm2 Nội lực tính toán: M min  2559.2 kNm ; P  15229.3 kN Giả thiết chiều dài vùng biên: B  850 mm Tính lực kéo nén tại vùng biên: N EDleft  N ED M ED  2 ( Lp  0.5B1left  0.5B1 right ) 15229.3 2559.2  2 (2.6  0.5  0.85  0.5  0.85)  9077.1 kN  N ED right  N ED M ED  2 ( Lp  0.5B1left  0.5B1 right ) 15229.3 2559.2  2 (2.6  0.5  0.85  0.5  0.85)  6152.3 kN  Tính toán cốt thép tại vùng biên: Vì 2 vùng biên đều chịu nén nên ta sẽ lấy lực nén lớn nhất để tính toán cốt thép, sau đó bố trí cốt thép như nhau cho cả 2 vùng biên. Abs (9077.1) 103  19.5  850  450 (0.8)  10651mm 2 A 's  365 Chọn 24d25 (Aschọn = 11781 mm2) Vùng giữa bố trí thép cấu tạo d12a200. Kiểm tra hàm lượng cốt thép vùng biên:  11781  100%  3.1%  Thoả 850  450 Kiểm tra hàm lượng cốt thép toàn vách:  11781 2  565  100%  2.06%  Thoả 2600  450 Bảng tính toán cốt thép dọc cho vách cứng, sinh viên trình bày trong phần Phụ lục 18 1.3.4. Tính toán cốt thép đai cho vách 1.3.4.1. Lý thuyết tính toán Sinh viên tiếp tục sử dụng Manual của ETABS theo Eurocode 2-2004 để tính toán cốt thép đai cho vách. Ghi chú: các thông số vật liệu (Rb) của các công thức dưới đây đã được thay thế cho phù hợp với TCVN 5574:2012 Khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt đai là: VRd ,c  CRd ,c k (100l Rb )1/3  k1 cp  bw d (Công thức 6.2.a EC2) Trong đó: - C Rd ,c : hệ số được xác định bởi 0.18 /  c  c : hệ số an toàn đối với bê tông, phụ thuộc tổ hợp tải trọng, đối với tình huống thiết kế lâu dài và tạm thời lấy  c  1.5 Suy ra: CRd ,c  0.18 /1.5  0.12  - k: hệ số k  1  - l   200    2 với d là đường kính tính bằng mm d  Asl  0.02 (Mục 6.2.2(1) - EC2) tpd Asl : là một nửa diện tích cốt thép dọc (Mục 6.2.2(1) - EC2) t p : là bề rộng của vách - Rb : cường độ chịu nén tính toán của bê tông - k1 : là hệ số, mỗi nước trong cộng đồng Âu Châu có hệ số này khác nhau, thường lấy k1  0.15 cho vùng bê tông nén và k1  0.3 cho vùng bê tông kéo. -  cp  N Ed / Ac  0.2 Rb , với Ac là diện tích mặt cắt bê tông (Mục 6.2.2(1) - EC2) - d : chiều dài hữu hiệu của tường, d  0.8 L p Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông khi không có cốt đai: VRd ,c   min  k1 cp  t p d (Công thức 6.2.b EC2-2004) Trong đó:  min  0.035k 3/2 Rb1/2 1.3.4.2. Áp dụng tính toán Tính toán cốt thép đai cho vách W3 ở tầng kĩ thuật Tech. Các thông số đầu vào: Bê tông sử dụng cho vách là B35 có Rb = 19.5 MPa, thép đai đường kính d = 10mm, cốt thép đai CII có Rsw = 225 MPa. 19 Vách W3 có tiết diện: L  t  2600  250 mm2 , lực cắt lớn nhất V2 = 158 kN ứng với lực dọc P = -176.8 kN (thuộc COMBO22). Xác định các hệ số:  200   200  k  1    1    5.47  2  Chọn k  2 d   10    min  0.035k 3/2 Rb1/2  0.035  23/2 19.51/2  0.437  cp  NEd / Ac  176.8 103 / (2600  250)  0.272MPa  0.2Rb  0.2 19.5  3.9MPa Chiều dài hữu hiệu của tường: d  0.8L  0.8  2600  2080 mm Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông khi không có cốt đai: VRd ,c   min  k1 cp  t p d  (0.437  0.15  0.272)  250  2080 103  248.5 kN VRd ,c  248.5  V2  158 kN Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt, cốt thép đai đặt theo cấu tạo là d10a200 Bảng tính toán cốt thép đai cho vách, sinh viên trình bày trong phần Phụ lục 1.4. CẤU TẠO KHÁNG CHẤN 1.4.1. Cấu tạo kháng chấn cho dầm 1.4.1.1. Kiểm tra và cấu tạo theo trạng thái giới hạn Cốt thép trên của của các tiết diện đầu mút của dầm kháng chấn chính có tiết diện chữ T hoặc chữ L cần được bố trí chủ yếu trong phạm vị chiều rộng của phần bụng dầm. Chỉ một phần trong cốt thép này có thể đặt ngoài phạm vi chiều rộng của phần bụng dầm, nhưng trong phạm vi chiều rộng làm việc của bản cánh beff . Hình 1.5 Chiều rộng hữu hiệu của bản cánh dầm liên kết với cột trong tạo thành khung 20