Sau khi kiểm tra kết quả tính toán ta tiến hành tổ hợp nội lực nhằm tìm ra nội lực nguy hiểm nhất để thiết kế cấu kiện.
Nội lực đ-ợc tổ hợp theo hai tổ hợp cơ bản:
- Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải cộng với một tr-ờng hợp hoạt tải, trong đó hệ số tổ hợp lấy bằng 1,0 .
- Tổ hợp cơ bản 2: gồm tĩnh tải cộng với hai tr-ờng hợp hoạt tải trở lên, trong đó hoạt tải đ-ợc nhân với hệ số 0,9
* Tổ hợp nội lực dầm, cần xét các cặp nội lực sau:
MMAX MMIN QMAX QTƯ QTƯ MTƯ
* Tổ hợp nội lực cột, cần xét các cặp nội lực sau:
MMAX MMIN NMAX
NTƯ NTƯ MTƯ * Các tr-ờng hợp tải trọng:
1. Tr-ờng hợp tĩnh tải.
2. Tr-ờng hợp hoạt tải . 3. Tr-ờng hợp gió trái 4. Tr-ờng hợp gió phải
Nội lực cột và dầm đ-ợc tổ hợp và lập thành bảng. ( Xem bảng tổ hợp nội lực ).
Kết quả biểu đồ mô men đ-ợc thể hiện trong bảng sau V.3. Tính thép cột.
Với cột : cần xét các cặp nội lực sau : Cặp 1: Mmax , N
t-Cặp 2: Mmin , Nt- Cặp 3: Nmax , Mt-
* Cơ sở tính toán :
2. Bảng tổ hợp tính toán.
2. TCVN 5574 - 1994 : Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép.
2. Hồ sơ kiến trúc công trình.
* Một số qui định đối với việc tính cột và bố trí cốt thép : - Tổng hàm l-ợng thép hợp lý t = 0,5%-1,5%.
- Cốt dọc : + khi h,b > 40 cm thì d > 16 mm.
+ Khoảng cách giữa 2 cốt thép t > 30 mm.
ĐĐồồ áánn ttốốtt nngghhiiệệpp KKSSXXDD kkhhóóaa 22001100 –– 22001144
ssvvtthh:: nngguuyyeenn ccoonngg lliinnhh -- LLớớpp xxdd11440011dd 36 + Khi h > 60 cm thì đặt cốt cấu tạo d = 12-14 mm.
- Cốt đai : + d > 0,25d1 (d1 : đ-ờng kính lớn nhất của cốt dọc).
+ Khoảng cách giữa các cốt đai : a <
mm 150
4 / 15d2
h (d2:đ-ờng kính bé nhất của cốt dọc)
* Số liệu vật liệu : - Bê tông cột B30 có : Rb = 170 kG/cm2; Rbt = 12 kG/cm2 ; - Cốt thép dọc CiII có : Rsc = Rs’ = 3650 kG/cm2;
- Cốt thép đai AI có: Rs = 2250 kG/cm2;
- Các giá trị khác : Eb = 2,9 105 kG/cm2; Es = 2,1 106 kG/cm2; - Chiều dày lớp bảo vệ a=a’ =4cm.
Do công trình là cao tầng, tải trọng ngang luôn thay đổi chiều, nhất là thành phần gió động và tảỉ trọng động đất nên khi tính bố trí thép phải đối xứng giống nhau theo hai phía As= As’.
- Ta thấy tất cả các tiết diện cột đều có h=30cm, chiều dài tính toán cột tầng 1( cột có chiều dài hình học lớn nhất) là lo = 0,7 Htầng = 0,7 450 = 315 cm (sơ đồ tính cột hai đầu ngàm),
- Ta có lo / bmin = 315 / 40 = 7,875 < 8 nên bỏ qua ảnh h-ởng của uốn dọc ( = 1).
Do đó các cột còn lại ở các tâng khi tính toán cũng bỏ qua ảnh h-ởng của uốn dọc.
- Ta tính thép cho tất cả các cặp nội lực nguy hiểm, sau đó chọn giá trị lớn nhất.
* Tính thép đối xứng : Tính
b R x N
b
(1) - Nếu 2a’ < x < R.h0 tính :
) ' ( '
) 5 , 0
' (
a h R
x h
e A N
A
o sc
o s
s (2)
- Nếu x < 2a’, lấy x = 2a’ và tính :
) ' (
' '
a h R A Ne A
o s s
s (3) với e’ = e - ho + a’ (4) - Nếu x > R.h0, tính lại x theo một trong các công thức sau:
+ Tính x từ ph-ơng trình bậc 3: x3 + a2x2 + a1x+ a0 =0 (5) a2= -(2 + R )h0
trong đó : a1= R R a
b
Z h b h
R Ne
0 2
0 1
2 2
, a0=
b R
h Z e
N
b
a R
R 1 0
2 .
+ Tính lại “x” theo phương pháp đúng gần :
ssvvtthh:: nngguuyyeenn ccoonngg lliinnhh -- LLớớpp xxdd11440011dd 37
a sc
s R Z
h x e
A* N 0,5 1 0
, 0
* 0
*
1 2 1 1 2 1
A h bh R
R A R N x
R s s b
R s
s
(6)
+Tính lại “x” theo phương pháp gần đúng :
48 , 0 2 1
48 , 0 2
1 0
n
h n
x n
a R
R a
R (7)
với
bh0
R n N
b
, h0
e ,
h0
Za
a
Diện tích cốt thép dọc đ-ợc tính theo công thức : ) ' (
) 5 , 0
' (
a h R
x h
bx R A Ne
A
o sc
o b s
s (8)
V.3.1. Cột 8 (Tầng 1):
Gồm các cặp nội lực sau :(quy -ớc nội lực cột chịu nén mang giá trị âm) Mmax = 26,54T.m ; Mmin = -39,27T.m ; Mt- = -7,0T.m Nt- = -602,1T ; Nt- = -665,29T ; Nmax = -671,88T
Tiết diện cột : b h = 30 60 cm, chiều cao làm việc ho = h -a = 60 - 4 = 56cm.
a. Tính cốt thép với cặp M =26,54T.m, N = -602,1T :
- Độ lệch tâm ban đầu: eo1 = M / N = 26,54.102 / 602,1 =4,4 cm (10) - Độ lệch tâm ngẩu nhiên: eo’ = h / 25 = 60 / 25 = 2,4 cm (11) - Độ lệch tâm của lực dọc: eo = eo1 + eo’ = 4,4 + 2,4 = 6,8cm (12)
- Khoảng cách : e = eo + 0,5h - a = 1 6.8+ 0,5 60 - 4 = 32,8 cm (13)
- Chiều cao vùng nén : cm
b R x N
b
06 , 30 118 170
10 1 ,
602 3
1
- Với x1 = 118,06 > Rh0 = 0,596 56 = 33,38 xảy ra tr-ờng hợp lệch tâm bé .
- Tính lại x: 148,16
4 56 2800
56 06 , 118 5 , 0 8 , 32 10 1 , 602 5
,
0 1 0 3
*
a sc
s R Z
h x e A N
cm A h
bh R R
A R N x
R s s b
R s
s
71 , 43 56 596
, 0 1
16 , 148 2800 56 2
30 170
596 1 , 0 1 16 1 , 148 2800 2
10 1 , 602
1 2 1 1
2 1 3
* 0 0
*
Tính cốt thép : '
0
' 0 0.5
a h R
x h
bx R A Ne
A
sc b s
s
§§åå ¸¸nn ttèètt nngghhiiÖÖpp KKSSXXDD kkhhããaa 22001100 –– 22001144
ssvvtthh:: nngguuyyeenn ccoonngg lliinnhh -- LLíípp xxdd11440011dd 38
' 83,36 2
4 56 2800
71 , 43 5 . 0 56 71 , 43 30 170 8 , 32 602100
cn A
As s
- Hµm l-îng trªn c¶ tiÕt diÖn 100 4,96
56 30
36 ,
100 83 00
00
bh0
As
(1-6)% => hîp lý.
b.TÝnh víi cÆp néi lùc M = -7,0T.m ; N = -671,88 T
- §é lÖch t©m ban ®Çu: eo1 = M / N = 7,0 102 / 671,88 = 1,04 cm (10) - §é lÖch t©m ngÈu nhiªn: eo’ = h / 25 = 60 / 25 = 2,4 cm (11)
- §é lÖch t©m cña lùc däc: eo = eo1 + eo’ = 1,04 + 2,4 = 3,44 cm (12)
- Kho¶ng c¸ch : e = eo + 0,5h - a = 1 3,44+ 0,5 60 - 4 = 29,44 cm (13)
- ChiÒu cao vïng nÐn : cm
b R x N
b
74 , 30 131
170 10 88 ,
671 3
- Víi x = 131,74 > Rh0= 0,596 56 = 33,38 x¶y ra tr-êng hîp lÖch t©m bÐ .
- TÝnh l¹i x: 181,39
4 56 2800
56 74 , 131 5 , 0 44 , 29 10 88 , 5 671
,
0 1 0 3
*
a sc
s R Z
h x e A N
cm A h
bh R R
A R N x
R s s b
R s
s
83 , 54 56 596
, 0 1
39 , 181 2800 56 2
30 170
596 1 , 0 1 39 1 , 181 2800 2
10 88 , 671
1 2 1 1
2 1 3
* 0 0
*
TÝnh cèt thÐp : '
0 0
' 0.5
a h R
x h
bx R A Ne
A
sc b s
s
' 80,95 2
4 56 2800
83 , 54 5 . 0 56 83 , 54 30 170 44 , 29 671880
cm A
As s
- Hµm l-îng trªn c¶ tiÕt diÖn 100 4,8
56 30
95 ,
100 80 00
00
bh0
As
(1-6)% => hîp lý.
c.TÝnh víi cÆp néi lùc M = -39,27 T.m ; N = -665,29 T
- §é lÖch t©m ban ®Çu: eo1 = M / N = 39,27 102 / 665,29 = 5,9 cm (10) - §é lÖch t©m ngÈu nhiªn: eo’ = h / 25 = 60 / 25 = 2,4 cm (11
- §é lÖch t©m cña lùc däc: eo = eo1 + eo’ = 5,9 + 2,4 = 8,3 cm (12)
- Kho¶ng c¸ch : e = eo + 0,5h - a = 1 8,3+ 0,5 60 - 4 = 34,3 cm (13)
- ChiÒu cao vïng nÐn : cm
b R x N
b
45 , 30 130
170 10 29 ,
665 3
- Víi x = 130,45 > Rh0= 0,596 56 = 33,38 x¶y ra tr-êng hîp lÖch t©m bÐ .
ssvvtthh:: nngguuyyeenn ccoonngg lliinnhh -- LLớớpp xxdd11440011dd 39
- Tính lại x: 198,88
4 56 2800
56 45 , 130 5 , 0 30 , 34 10 29 , 665 5
,
0 1 0 3
*
a sc
s R Z
h x e A N
cm A h
bh R R
A R N x
R s s b
R s
s
53 , 47 56 596
, 0 1
88 , 198 2800 56 2
30 170
596 1 , 0 1 88 1 , 198 2800 2
10 29 , 665
1 2 1 1
2 1 3
* 0 0
*
Tính cốt thép : '
0 0
' 0.5
a h R
x h
bx R A Ne
A
sc b s
s
' 103 2
4 56 2800
53 , 47 5 . 0 56 53 , 47 30 170 3 , 34 665290
cm A
As s
- Hàm l-ợng trên cả tiết diện 100 6
56 30
100 103 00
00
bh0
As
(1-6)% => hợp lý.
Nh- vậy chọn: As= As’= 103 cm2 để chọn cốt thép Chọn 10 32 và 4 30 có Fa = 108,69 cm2
T-ơng tự tính nh- trên ta tính đ-ợc cốt thép cho các cột còn lại. Kết quả tính ra đ-ợc ghi trong bảng sau :
V.3.3. Tính toán cốt đai
ĐĐồồ áánn ttốốtt nngghhiiệệpp KKSSXXDD kkhhóóaa 22001100 –– 22001144
ssvvtthh:: nngguuyyeenn ccoonngg lliinnhh -- LLớớpp xxdd11440011dd 40 a. Bố trí cốt đai
Đ-ờng kính cốt dọc lớn nhất là 32
Đ-ờng kính cốt đai lấy nh- sau : đ max(
4 1
cốt dọc ; 5 mm) = max(8 mm ; 5 mm) = 8 mm, chọn 8
Bố trí trong phạm vi nút khung :
Từ điểm cách mép trên sàn đến điểm cách mép d-ới sàn một khoảng l1 . l1 = max(hcột ;
6
1hthông thuỷ tầng ; 450 mm ) l1 = max( 600 ; 3400/6 ; 450 ) = 600 mm
Trong khoảng này bố trí khoảng cách cốt đai ( u )nh- sau :
u min(6 cốt dọc ;1/4b ; 150 mm) = min(180 mm ;1/4*300 ; 150 mm)
=150mm
Chọn cốt đai 8a150 Bố trí trong vùng còn lại :
u min(12 cốt dọc ; b;300) =min (12*b;400;300)
cốt dọc nhỏ nhất là 16.
u min(12 cốt dọc ; b;300) =min (12*16;400;300) =192 Chọn u = 200mm
V .3.4. Thiết kế mối nối chồng cốt thép
Chiều dài đoạn nối chồng cốt dọc trong cột đ-ợc tính nh- mối nối chồng cốt thép trong vùng kéo là tr-ờng hợp bất lợi hơn .
Chiều dài đoạn nối chồng đ-ợc tính theo công thức : Lan = ( an
b s an R
.R ) . d Đồng thời không nhỏ hơn 30d và 250mm
an : tra bảng , đối với cốt có gờ lấy bằng 0,9 Rs :3650 kG/cm2
Rb : 170kG/cm2
an: tra bảng , lấy bằng 11
Lan = ( an
b s an R
.R ) . d= ( 11
170 .3650 9 ,
0 ) . 28 = 30*d (mm) Vậy chọn chiều dài đoạn nối chồng cốt thép là 30*d