Tính toán lõi thang máy

CHƯƠNG 8 - TÍNH TOÁN VÁCH THANG MÁY Tài liệu áp dụng Phan Văn Cúc, Nguyễn Lê Ninh. Tính toán và cấu tạo kháng chấn các công trình nhiều tầng. NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1994. Phan Quang Minh (chủ biên), Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống. Kết cấu bê tông cốt thép phần cấu kiện cơ bản. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội 2006. Nguyễn Tuấn Trung, Võ Mạnh Tùng. Một số phương pháp tính cốt thép cho vách phẳng bê tông cốt thép. Đại học Xây Dựng Hà Nội Lõi, vách bê tông cốt thép là một trong những kết cấu chịu lực quan trọng trong nhà nhiều tầng. Nó kết hợp với hệ khung hoặc kết hợp với nhau tạo nên hệ kết cấu chịu lực cho công trình. Tuy nhiên việc tính toán chưa đề cập cụ thể trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam. Trên thế giới một số tiêu chuẩn đã đưa ra phương pháp thiết kế lõi vách: Eurocode, AIC.. Lý thuyết tính toán Thông thường, các vách cứng dạng côngxon chịu tổ hợp nội lực sau: N, Mx, My, Qx, Qy. Do vách cứng chỉ chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó nên bỏ qua khả năng chịu mô men ngoài mặt phẳng Mx và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng Qy, chỉ xét đến tổ hợp nội lực gồm (N, My, Qx) Việc tính toán cốt thép dọc cho vách phẳng có thể sử dụng một số phương pháp tính vách thông dung sau : Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi Phương pháp giả thiết vùng biên chịu mô men Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác Phương pháp phân bố ứng xuất đàn hồi Mô hình Phương pháp này chia vách thành những phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, ứng suất coi như phân bố đều trên mặt cắt ngang của phần tử. Tính toán cốt thép cho từng phần tử sau đó kết hợp lai bố trí cho cả vách Các giả thiết cơ bản khi tính toán Vật liệu đàn hồi Ứng lực kéo do cốt thép chịu, ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu Các bước tính toán Bước 1: Xác định trục chính và mô men quán tính chính trung tâm của vách Bước 2: Chia vách thành những phần tử nhỏ Bước 3: Xác định ứng suất trên mỗi phần tử, do giả thiết vật liệu đàn hồi nên ta dung các công thức tính toán trong “ Sức bền vật liệu” Theo phương X: s iz(x) = ± .yki ; tyi = Trong đó: yki – tung độ điểm chịu nén lấy với trục quán tính chính bci – chiều dày tính cho một phía của tiết diện khi tính ứng suất tiếp được xác định tùy theo trường hợp cụ thể. Sci – mômen tĩnh của tiết diện tính cho một phía kể từ điển xác định ứng suất tiếp diện tích mặt cắt ngang phân tử Ix – mô men quán tính chính trung tâm Bước 4: Tính toán cốt thép Diện tích cốt thép trong vùng nén được xác định từ điều kiện cân bằng ứng suất trên mặt cắt ngang Ab.s’= 0,8.fc.[0,85.(Ab-A’s).fcd + A’s.fsd] Diện tính cốt thép chịu kéo xác định theo công thức sau As = (các chỉ dẫn được trình bày cụ thể khi tính toán) Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Cốt thép được chọn và bố trí theo kết quả lớn hơn: A chọn = max(A’s;As) Nhận xét Phương pháp này đơn giản, có thể áp dụng để tính toán cho các vách có hình dạng phức tạp : L, T, U hay tính lõi Phương pháp giả thiết vùng biên chịu mômen Mô hình tính toán Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt trong vùng biên ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ mô men. Lực dọc được giả thiết là phân bố đều trên toàn tiết diện vách Các giả thiết cơ bản Ứng lực kéo do cốt théo chịu Ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu Quá trình tính toán Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng dự định thiết kế chịu toàn bộ mô mon. Xét vách chịu lực dọc N và mô men Mx. Mô men Mx tương đương với cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của vách. Bước 2: Xác đinh lực kéo hoặc nén trong vùng biên N1,r = .Ab ± Trong đó: Ab – diện tích vùng biên A – diên tích mặt cắt ngang vách Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu nén, kéo (tương tự phương pháp 1) Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép. Nếu không thỏa mãn thì phải tăng kích thước B của vùng biên rồi tính lại. Chiều dài của vùng biên có giá trị lớn nhất là L/2, nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày tường. Bước 5: Kiểm tra phần tường còn lại giữa hai vùng biên như cấu kiện chịu nén đúng tâm, trường hợp bê tông đã đủ khả năng chịu lực thì cốt thép trong vùng này đặt cấu tạo theo hàm lượng mmin Nhận xét Phương pháp này tương tự phương pháp 1, chỉ khác ở chỗ tập trung toàn bộ lượng cốt thép chịu mô men ở đầu vách Phương pháp này thích hợp với trường hợp vách có tiết diện tăng cường ở hai đầu (bố trí cột ở hai đầu vách) Phương pháp này thiên về an toàn vì chỉ kể đến khả năng chịu mô men của một phần diện tích vách vùng biên Phương pháp biểu đồ tương tác Nội dung Phương pháp này dựa trên một số giả thiết về sự làm việc của bê tông và cốt thép để thiết lập trạng thái chịu lực giới hạn (Nu, Mu) của vách. Tập hợp các trạng thái này sẽ tạo thành một đường cong liên hệ giữa lực dọc N và mô men M của trang thái giới hạn. Đây là phương pháp chính xác nhất, phản ánh đúng nhất sự làm việc của vách Phương pháp này thực chất coi vách là một cấu kiện chịu nén lệch tâm và cốt thép phân bố trên toàn tiết diện vách được kể đến trong khả năng chịu lực của vách Việc thiết lập biểu đồ tương tác đòi hỏi khối lượng tính toán lớn, phức tạp Kết luận: trên cơ sở phân tích trên ta chọn phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi để tính toán lõi vách thang máy Thiết kế lõi vách thang máy Vật liệu sử dụng Bê tông có cấp độ bền chịu nén B30: Rb= 17 MPa; Rbt = 1,2 MPa; Eb =32,5.103 MPa Thép nhóm CIII: Rs = 365 MPa ; Es = 21.104 MPa Xác định đặc chưng hình học của lõi Sơ đồ xác định trọng tâm hình học của lõi thang máy Công thức tính toán mômen tĩnh Si = Ai .yi Trong đó Si - Mômen tĩnh của phần tử vách thứ i Ai – diện tich của phần tử vách thứ i yi – khoảng cách cánh tay đòn từ trọng tâm tiết diện của phần tử vách thứ i đến truc tọa độ OXY Vì lõi vách 1 & 2 không đối xứng nhau nên trong phạm vi đồ án tính toán cho từng lõi Tính toán lõi 1 Kết quả tính toán mômen tĩnh theo phương OX của lõi (1) Tên vách  Kích thước Diện tích Ai Cánh tay đòn Xi Mô men tĩnh Si b(cm) h(cm) (cm2) (cm)  (cm3)  1 650 60 39000 490.0 19110000 2 40 97 3880 185.0 717800 3 40 97 3880 442.5 1716900 4 60 267.5 16050 785.0 12599250 5 40 57.5 2300 185.0 425500 6 40 57.5 2300 442.5 1017750 7 650 40 26000 490.0 12740000 8 40 55 2200 185.0 407000 9 40 125 5000 185.0 925000 10 40 125 5000 185.0 925000 11 40 692.5 27700 442.5 12257250 12 60 692.5 41550 785.0 32616750 13 40 57.5 2300 185.0 425500 14 297.5 60 17850 313.7 5599545 15 242 60 14520 694.0 10076880  Tổng diện tích Ax1  209530  Tổng Sx1  111560125 Kết quả tính toán mômen tĩnh theo phương OY của lõi (1) Tên vách   Kích thước Diện tích Ai Cánh tay đòn Yi Mô men tĩnh Si b(cm) h(cm) (cm2) (cm)  (cm3)  1 650 60 39000 0.00 0.00 2 40 97 3880 78.50 304580 3 40 97 3880 78.50 304580 4 60 267.5 16050 163.7 2627385 5 40 57.5 2300 268.7 618010 6 40 57.5 2300 268.7 618010 7 650 40 26000 317.5 8255000 8 40 55 2200 565.0 1243000 9 40 125 5000 565.0 2825000 10 40 125 5000 800.0 4000000 11 40 692.5 27700 666.7 18467590 12 60 692.5 41550 666.7 27701385 13 40 57.5 2300 1001.2 2302760 14 297.5 60 17850 1060.0 18921000 15 242 60 14520 1060.0 15391200  Tổng diện tích Ay1  209530 Tổng Sy1  103579500 Tính toán lõi 2 Kết quả tính mô men tĩnh theo phương OX của lõi (2)  Tên vách  Kích thước Diện tích Ai Cánh tay đòn Xi Mô men tĩnh Si b(cm) h(cm) (cm2) (cm)  (cm3)  1 295 60 17700 312.5 5531250 2 242 60 14520 694.0 10076880 3 40 267.5 10700 185.0 1979500 4 40 154.5 6180 442.5 2734650 5 40 430 17200 442.5 7611000 6 60 737.5 44250 785.0 34736250 7 392.5 40 15700 618.7 9713590 8 40 225 9000 517.5 4657500 9 60 225 13500 785.0 10597500 10 372.5 60 22350 351.2 7849320 11 167 60 10020 731.5 7329630 12 40 70 2800 185.0 518000 13 40 117.5 4700 185.0 869500 14 40 95 3800 185.0 703000 15 40 60 2400 185.0 444000 16 297.5 40 11900 313.7 3733030  Tổng diện tích Ax2  206720 Tổng Sx2   109084600 Kết quả tính lõi mômen tĩnh theo phương OY của lõi (2)  Tên vách  Kích thước Diện tích Ai Cánh tay đòn Yi Mômen tĩnh Si b(cm) h(cm) (cm2) (cm)  (cm3)  1 295 60 17700 0.0 0.00 2 242 60 14520 0.0 0.00 3 40 267.5 10700 163.8 1752660 4 40 154.5 6180 220.3 1361454 5 40 430 17200 572.5 9847000 6 60 737.5 44250 398.8 17646900 7 392.5 40 15700 787.5 12363750 8 40 225 9000 918.8 8269200 9 60 225 13500 918.8 12403800 10 372.5 60 22350 1060 23691000 11 167 60 10020 1060 10621200 12 40 70 2800 372.5 1043000 13 40 117.5 4700 576.3 2708610 14 40 95 3800 792.5 3011500 15 40 60 2400 1000 2400000 16 297.5 40 11900 317.5 3778250  Tổng diện tích Ay2  206720  Tổng Sy2   110898324 Xác định trọng tâm lõi Từ kết quả tính trên ta xác định được trọng tâm lõi đối với trục OX Xc = = = - 6 cm = - 60 mm Từ kết quả tính trên ta xác định được trọng tâm lõi đối với trục OX Yc = = = 515 cm = 5150 mm Trong đó Ai – diện tích mặt cắt ngang lõi (Hình vẽ) Mô men quán tính Công thức tính toán I = = Trong đó: I0i – mô men quán tính lấy với trục bản than của vách thứ i Ii – mô men quán tính láy với hệ trục tọa độ chung OXcYc của lõi ki- lượng chuyển trục của vách thứ i lấy với trọng tâm của lõi Ai – diện tích mặt cắt ngang của vách thứ i j – số vách chia j = 15 với lõi (1), j = 16 với lõi (2) Hình vẽ xác định lượng chuyển trục của vách thứ i lấy với trục OcXcYc Tính toán lõi 1 Ta có bảng xác định mômen quán tính theo phương OX với lõi (1) Vách b h Ioi kix Aix Iix (cm) (cm) (cm4) (cm) (cm2) (cm4) 1 650 60 1.17E+07 510.5 39000 1.02E+10 2 40 97 3.04E+06 179 3880 1.27E+08 3 40 97 3.04E+06 436.5 3880 7.42E+08 4 60 267.5 9.57E+07 779 16050 9.84E+09 5 40 57.5 6.34E+05 179 2300 7.43E+07 6 40 57.5 6.34E+05 436.5 2300 4.39E+08 7 650 40 3.47E+06 510.5 26000 6.78E+09 8 40 55 5.55E+05 179 2200 7.10E+07 9 40 125 6.51E+06 179 5000 1.67E+08 10 40 125 6.51E+06 179 5000 1.67E+08 11 40 692.5 1.11E+09 436.5 27700 6.38E+09 12 60 692.5 1.66E+09 779 41550 2.69E+10 13 40 57.5 6.34E+05 179 2300 7.43E+07 14 297.5 60 5.36E+06 307.7 17850 1.70E+09 15 242 60 4.36E+06 688 14520 6.88E+09 Tổng 2.91E+09 209530 7.05E+10 Ta có bảng xác định mômen quán tính theo phương OY với cho lõi (1) Vách b h Ioi kiy Aiy Iiy (cm) (cm) (cm4) (cm) (cm2) (cm4) 1 60 650 1.37E+09 515 39000 1.17E+10 2 97 40 5.17E+05 436.5 3880 7.40E+08 3 97 40 5.17E+05 436.5 3880 7.40E+08 4 267.5 60 4.82E+06 351.3 16050 1.99E+09 5 57.5 40 3.07E+05 246.3 2300 1.40E+08 6 57.5 40 3.07E+05 246.3 2300 1.40E+08 7 40 650 9.15E+08 197.5 26000 1.93E+09 8 55 40 2.93E+05 150 2200 4.98E+07 9 125 40 6.67E+05 50 5000 1.32E+07 10 125 40 6.67E+05 285 5000 4.07E+08 11 692.5 40 3.69E+06 168.7 27700 7.92E+08 12 692.5 60 1.25E+07 168.7 41550 1.19E+09 13 57.5 40 3.07E+05 486.2 2300 5.44E+08 14 60 297.5 1.32E+08 541.5 17850 5.37E+09 15 60 242 7.09E+07 541.5 14520 4.33E+09 Tổng 2.52E+09 209530 3.01E+10 Tính toán lõi 2 Ta có bảng xác định mômen quán tính theo phương OX với lõi (2) Vách b h Ioi kix Aix Iix (cm) (cm) (cm4) (cm) (cm2) (cm4) 1 295 60 5.31E+06 318.5 17700 1.80E+09 2 242 60 4.36E+06 700.0 14520 7.12E+09 3 40 267.5 6.38E+07 191.0 10700 4.54E+08 4 40 154.5 1.23E+07 448.5 6180 1.26E+09 5 40 430 2.65E+08 448.5 17200 3.72E+09 6 60 737.5 2.01E+09 791.0 44250 2.97E+10 7 392.5 40 2.09E+06 624.7 15700 6.13E+09 8 40 225 3.80E+07 523.5 9000 2.50E+09 9 60 225 5.70E+07 791 13500 8.50E+09 10 372.5 60 6.71E+06 357.2 22350 2.86E+09 11 167 60 3.01E+06 737.5 10020 5.45E+09 12 40 70 1.14E+06 191 2800 1.03E+08 13 40 117.5 5.41E+06 191 4700 1.77E+08 14 40 95 2.86E+06 191 3800 1.41E+08 15 40 60 7.20E+05 191 2400 8.83E+07 16 297.5 40 1.59E+06 319.7 11900 1.22E+09 Tổng 2.47E+09 206720 7.12E+10 Ta có bảng xác định mômen quán tính theo phương OY với lõi (2) Vách b h Ioi kiy Aiy Iiy (cm) (cm) (cm4) (cm) (cm2) (cm4) 1 60 295 1.28E+08 515 17700 4.82E+09 2 60 242 7.09E+07 251.3 14520 9.88E+08 3 267.5 40 1.43E+06 436.5 10700 2.04E+09 4 154.5 40 8.24E+05 294.8 6180 5.38E+08 5 430 40 2.29E+06 37.5 17200 2.65E+07 6 737.5 60 1.33E+07 116.3 44250 6.12E+08 7 40 392.5 2.02E+08 277.5 15700 1.41E+09 8 225 40 1.20E+06 403.8 9000 1.47E+09 9 225 60 4.05E+06 403.8 13500 2.21E+09 10 60 372.5 2.58E+08 545.0 22350 6.90E+09 11 60 167 2.33E+07 545.0 10020 3.00E+09 12 70 40 3.73E+05 142.5 2800 5.72E+07 13 117.5 40 6.27E+05 61.3 4700 1.83E+07 14 95 40 5.07E+05 277.5 3800 2.93E+08 15 60 40 3.20E+05 485.0 2400 5.65E+08 16 40 297.5 8.78E+07 197.5 11900 5.52E+08 Tổng 7.95E+08 206720 2.55E+10 Từ đó ta có mômen quán tính cả lõi Ix = 7,05E+10+ 7,12E+10 = 1417 E+10 cm4 = 1417 m4 Iy = 3,01E+10 + 2,55E+10 = 5,56 E+10 cm4 = 556 m4 Tính toán thép cho lõi Tính toán cốt thép cho lõi vách tầng hầm (Tiết diện tại cốt -4,5m) Xác định nội lực Ta có hướng mặc định của hệ lõi vách trong hình minh họa sau Trong đó: T, M2, M3 lần lượt là mô men xoắn dương quanh trục Z (trục 1) uốn dương quanh trục X ( trục 1) và trục Y ( trục 2). Đã được mặc định sẵn trong mô hình Etabs 9.6 Toán bộ các vách của hệ lõi được chia thành cách phần tử nhỏ và được đặt tên chung là Pier . Sau khi phân tích mô hình ta có nội lực hệ lõi. Lọc kết quả đã được xuất sang Excel ta có nội lực tính toán Từ bảng nội lực ta lấy tổ hợp bao min Story Pier Load Loc P V2 V3 T M2 M3 TANG 1 PIER TH14 MIN Bottom -361726 -17481.8 -8919.37 -35838.1 -332891 -497406 TANG 1 PIER TH15 MIN Bottom -361726 -17481.8 -8919.37 -35838.1 -332891 -497406 TANG 1 PIER TH16 MIN Bottom -361726 -17481.8 -8919.37 -35838.1 -332891 -497406 TANG 1 PIER TH17 MIN Bottom -361726 -17481.8 -8919.37 -35838.1 -332891 -497406 TANG 1 PIER TH22 MIN Bottom -361726 -17481.8 -29490.6 -42339.3 -1017604 -497406 Từ bảng nội lực ta thấy vách có mômen xoắn là nhỏ so với mômen so với mômen uốn M2 và M3 nên ta bỏ qua Với: N = P ; Vx = V2 ; Vy = V3 ; Mx = M2; My = M3; N Vx Vy Mx My kN kN kN kNm kNm -361726 -17481,8 -29490,6 -1017604 -497406 Tính toán cốt thép Tiến hành tính toán với nội lực tại tiết điện ứng với cốt -4,5 (m) Sử dụng các công thức tính toán của sức bền vật liệu để tính ứng suất trong các vách của lõi Công thức tính: s max = + .ykmax ; s min = - .ynmax ; tmax = Trong đó: ykmax ; ynmax – khoảng cách từ trọng tâm lõi đến mép chịu kéo, nén Scx – mô men tĩnh của lõi lấy với trục X, đã được xác định ở trên Scx = 111560125 + 109084600 = 214,5.106 cm3 = 214,5 m3 bc = 0,6.2 + 0,4.5 = 3,2 m Ix = 1417 m4 ; A = 209530 + 206720 = 416250 cm2 = 41,63 m2 Với giá trị nội lực như trên ta tính được : ykmax = ynmax = 5,45 m → s max = + .7,91 = -4775,2 kN/m2 → s min = – .7,91 = -12603,8 kN/m2 → tmax = = -1394,9 kN/m2 Ta thấy │s max │> │tmax│ ta không cần kiểm tra cho phần tử ở trạng thái phẳng đặc biệt Chia lõi thành các phần tử rộng a = 1m, mỗi phần tử được tính như cấu kiện chịu kéo nén và xoắn đồng thời, tiết diện a x t = 100 x 60 cm. Do vách có thể chịu tác động đổi chiều nên ta tính toán cốt thép cho dải có giá trị số ứng suất lớn nhất, khi đó diện tích cốt thép được tính như sau Với lõi có bề rộng b = 600 mm Diện tích cốt thép chịu nén được tính từ điều kiện cân bằng ứng suất sau Ab.s’= 0,8.fc.[0,85.(Ab-A’s).fcd + A’s.fsd] Trong đó: fsd = Rs= 365MPa; fcd = Rb = 17 MPa fc – hệ số giảm độ bền khi nén đối với vách bêtông fc = 0,7 Ab – diện tích mặt cắt ngang phần tử, Ab = 1.0,6 = 0,6 m2 → A’s = → A’s = = 137,9.10-4 m2 = 137,9 cm2 Diện tích cốt thép chịu kéo được xác định theo công thức As = Trong đó : fb – hệ số giảm độ bền khi uốn fb = 0,9 fs = Rs = 365 MPa → As = = 87,2.10-4 m2 = 87,2 cm2 Có A’s > As nên ta lấy A’s để bố trí cốt thép Hàm lượng cốt thép là m = .100% = 2,3 % > 0,6 % thỏa mãn Chọn 20f32, As = 160,8 cm2 và bố trí theo 2 mặt của vách, mỗi bên 10 thanh khoảng cách giữa các thanh thép a = 100 mm > 2,5d = 70mm Với lõi có bề rộng b = 400 Diện tích cốt thép chịu nén được tính từ điều kiện cân bằng ứng suất sau Ab.s’= 0,8.fc.[0,85.(Ab-A’s).fcd + A’s.fsd] Trong đó: fsd = Rs= 365MPa; fcd = Rb = 17 MPa fc – hệ số giảm độ bền khi nén đối với vách bêtông fc = 0,7 Ab – diện tích mặt cắt ngang phần tử, Ab = 1.0,4 = 0,4 m2 → A’s = → A’s = = 91,9.10-4 m2 = 91,9 cm2 Diện tích cốt thép chịu kéo được xác định theo công thức As = Trong đó : fb – hệ số giảm độ bền khi uốn fb = 0,9 fs = Rs = 365 MPa → As = = 72,01.10-4 m2 = 72,01 cm2 Có A’s > As nên ta lấy A’s để bố trí cốt thép Hàm lượng cốt thép là m = .100% = 2,30 % > 0,6 % thỏa mãn Chọn 20f28, As = 123,16 cm2 và bố trí theo 2 mặt của vách, mỗi bên 10 thanh, khoảng cách giữa các thanh thép a = 100 mm > 2,5d = 2,5.28 = 70 mm Cốt thép ngang Cốt thép ngang chọn với hàm lượng m ≥ 0,2% đối với vùng động đất mạnh và trung bình, chọn 12f14 có Asw = 18, 47 cm2 m = .100% = 0,31 % > 0,2 % Bố trí theo phương đứng khoảng cách a = 200 mm Kiểm tra bề rộng khe nứt Vách được tính toán theo sự mở rộng khe nứt thẳng góc với trục cấu kiện Điều kiện kiểm tra: acrc ≤ [a] = 0,3 mm Bề rộng khe nứt thẳng góc vơi trục cấu kiện được xác định theo công thức sau acrc = d.jl.h. .20.(3,5-100.m). Trong đó: d = 1,1 – với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm jl = 1,6 – m = 1,58 Với m – hàm lượng cốt thép trong vách, nhưng m không được lớn hơn 0,02 → lấy m = 0,02 h = 1,0 – với thép có gờ + Với lõi vách có bề rộng b =600 mm ds = = = 470174 kN/m2 acrc = 1,0.1,58.1. .20.(3,5-100.0,02). = 0,0337 mm < [a] = 0,3 mm → Thỏa mãn điều kiện về bề rộng khe nứt + Với lõi vách có bề rộng b = 400 mm ds = = = 513497 kN/m2 acrc = 1,0.1,58.1. .20.(3,5-100.0,02). = 0,0339 mm < [a] = 0,3 mm → Thỏa mãn điều kiện về bề rộng khe nứt Kiểm tra khả năng chịu nén của một phần tử Kiểm tra khả năng chịu nén của một phần tử vách được xác định như sau Pn = (A - A's)fcd + A'sf’sd Trong đó: A - diện tích phần tử fcd – cường độ chịu nén tính toán của bê tông, fcd = Rb = 17 MPa A’s – diện tích cốt thép dọc trong vùng nén, A’s = 160,1 cm2 f’sd – cường độ chịu nén tính toán của cốt thép, fs = Rs = 365 MPa Pn = (1.0,6 - 160,8.10-4).17.103+ 160,8.10-4.365.103 = 15797 kN Lực nén tác dụng vào phần tử Pmin = smin .A = 12603,8.1.0,6= 7562 kN < Pn = 15797 kN → Thỏa mãn khả năng chịu nén của một phần tử Tính toán cốt thép cho lõi vách tầng 1 (cốt ± 0,00) Xác định nội lực Từ bảng nội lực ta lấy tổ hợp bao min Story Pier Load Loc P V2 V3 T M2 M3 TANG 2 PIER TH14 MIN Bottom -357449 -18170.8 -11063.7 -55913.1 -287877 -455268 TANG 2 PIER TH15 MIN Bottom -357449 -18170.8 -11063.7 -55913.1 -287877 -455268 TANG 2 PIER TH16 MIN Bottom -357449 -18170.8 -11063.7 -55913.1 -287877 -455268 TANG 2 PIER TH17 MIN Bottom -357449 -18170.8 -11063.7 -55913.1 -287877 -455268 TANG 2 PIER TH22 MIN Bottom -357449 -18170.8 -32883.3 -64939.5 -895046 -455268 Từ bảng nội lực ta thấy vách có mômen xoắn là nhỏ so với mômen so với mômen uốn M2 và M3 nên ta bỏ qua Với: N = P ; Vx = V2 ; Vy = V3 ; Mx = M2; My = M3; N Vx Vy Mx My kN kN kN kNm kNm -357449 -18170,8 -32883,3 -895046 -455268 Tính toán cốt thép Tiến hành tính toán với nội lực tại tiết điện ứng với cốt ± 0,00 (m) Sử dụng các công thức tính toán của sức bền vật liệu để tính ứng suất trong các vách của lõi Do không thay đổi tiết diện nên với các giá trị đã được xác định ở trên ta có → s max = + .7,91 = -5145,0 kN/m2 → s min = – .7,91 = -12029,7 kN/m2 → tmax = = -1555,3 kN/m2 Ta thấy │s max │> │tmax│ ta không cần kiểm tra cho phần tử ở trạng thái phẳng đặc biệt Chia lõi thành các phần tử rộng a = 1m, mỗi phần tử được tính như cấu kiện chịu kéo nén và xoắn đồng thời, tiết diện a x t = 100 x 60 cm. Do vách có thể chịu tác động đổi chiều nên ta tính toán cốt thép cho dải có giá trị số ứng suất lớn nhất, khi đó diện tích cốt thép được tính như sau Với lõi bề rộng b =600 mm Diện tích cốt thép chịu nén được tính từ điều kiện cân bằng ứng suất sau Ab.s’= 0,8.fc.[0,85.(Ab-A’s).fcd + A’s.fsd] → A’s = → A’s = = 120,4.10-4 m2 = 120,4 cm2 Diện tích cốt thép chịu kéo được xác định theo công thức As = → As = = 94,02.10-4 m2 = 94,02 cm2 Có A’s > As nên ta lấy A’s để bố trí cốt thép Hàm lượng cốt thép là m = .100% = 2,01 % > 0,6 % thỏa mãn Chọn 20f28, As = 123,1 cm2 và bố trí theo 2 mặt của vách, mỗi bên 10 thanh khoảng cách giữa các thanh thép a = 100 mm > 2,5d = 70mm Với lõi có bề rộng b = 400 Diện tích cốt thép chịu nén được tính từ điều kiện cân bằng ứng suất sau Ab.s’= 0,8.fc.[0,85.(Ab-A’s).fcd + A’s.fsd] → A’s = → A’s = = 80,23.10-4 m2 = 80,23 cm2 Diện tích cốt thép chịu kéo được xác định theo công thức As = → As = = 62,6.10-4 m2 = 62,6 cm2 Có A’s > As nên ta lấy A’s để bố trí cốt thép Hàm lượng cốt thép là m = .100% = 2,01 % > 0,6 % thỏa mãn Chọn 20f28, As = 123,1 cm2 và bố trí theo 2 mặt của vách, mỗi bên 10 thanh khoảng cách giữa các thanh thép a = 100 mm > 2,5d = 70mm Cốt thép ngang Cốt thép ngang chọn với hàm lượng m ≥ 0,2% đối với vùng động đất mạnh và trung bình, chọn 12f14 có Asw = 18, 47 cm2 m = .100% = 0,31 % > 0,2 % Bố trí theo phương đứng khoảng cách a = 200 mm Kiểm tra bề rộng khe nứt Vách được tính toán theo sự mở rộng khe nứt thẳng góc với trục cấu kiện Điều kiện kiểm tra: acrc ≤ [a] = 0,3 mm Bề rộng khe nứt thẳng góc vơi trục cấu kiện được xác định theo công thức sau acrc = d.jl.h. .20.(3,5-100.m). + Với lõi vách có bề rộng b = 600 mm ds = = = 586051 kN/m2 acrc = 1,0.1,58.1. .20.(3,5-100.0,02). = 0,040 mm < [a] = 0,3 mm → Thỏa mãn điều kiện về bề rộng khe nứt + Với lõi vách có bề rộng b = 400 mm ds = = = 490107 kN/m2 acrc = 1,0.1,58.1. .20.(3,5-100.0,02). = 0,032 mm < [a] = 0,3 mm → Thỏa mãn điều kiện về bề rộng khe nứt Kiểm tra khả năng chịu nén của một phần tử Kiểm tra khả năng chịu nén của một phần tử vách được xác đinh như sau Pn = (A - A's)fcd + A'sf’sd → Pn = (1.0,6 - 123,2.10-4).17.103+ 123,2.10-4.365.103 = 14486 kN Lực nén tác dụng vào phần tử Pmin = smin .A = 12029,7.1.0,6= 7218 kN < Pn = 15797 kN → Thỏa mãn khả năng chịu nén của một phần tử Vì sự hạn chế trong thuyết minh của đồ án, cũng như tính tương tự trong tính toán nên với cấu kiện lõi vách thang máy của các tầng còn lại được lập và tính toán trong bảng excel Thiết kế lanh tô Lanh tô nằm ở vị trí các lỗ của có kích thước L1xh1 = 1310x800 mm và L2xh2 = 1100x800 mm đối với các tầng có chiều cao 3,3 m. Theo tài liệu “ Tính toán và cấu tạo kháng chấn các công trình nhiều tầng”- Phan Văn Cúc, Nguyễn Lê Ninh –thì cốt thép trong lanh tô được xác định như sau + Khoảng cách các cốt ngang s ≤ h/4 + Diện tích cốt thép phía trên và phía dưới tiết diện At và Ad ≥ 0,0015.t.h + Diện tích cốt đai: Ađ ≥ 0,0025 t.s + Diện tích cốt thép đặt xiên trong lanh tô: Ax ≥ 0,0015 t.h Trong đó h – chiều cao lanh tô h= 0,8 m t – chiều dày lanh tô t = 0,4 m Trong phạm vi đồ án, tính toán cấu tạo cho một tầng điển hình (tầng 7) có h = 0,9m, còn các tầng còn lại cấu tạo tương tự Với lanh tô kích thước L1xh1 = 1310x800 mm Ta có s ≤ h/4 = 20,0 cm chọn s = 15 cm At = Ad ≥ 0,0015.40.80 = 4,8 cm2 Ađ ≥ 0,0025.40.15 = 0,9 cm2 Ax ≥ 0,0015.40.80 = 4,8 cm2 → Chọn 4f16 có At = Ad = As = 8,04 cm2 > 4,8 cm2 Xét tỷ số L/h = 1,31/0,8 = 1,64 < 3 do vậy cốt xiên phải đặt 2 lớp → Chọn 4f18 có Ax= As = 10,18 cm2 > 4,8 cm2 Đối với cốt đai Chọn 2f10 với a = 150 mm → Ađ = 2.0,785 = 1,57 cm2 > 0,9 cm2 Neo thép trong lanh tô Lneo ≥ h/4 + 50d = 80/4 + 50.1,8 = 110 cm → Chọn Lneo = 120 cm Trong đó d – đường kính cốt thép trong lanh tô ( chọn với đường kính f18) Với lanh tô kích thước L2xh2 = 1100x800 mm Ta có s ≤ h/4 = 20,0 cm chọn s = 15 cm At = Ad ≥ 0,0015.40.80 = 4,8 cm2 Ađ ≥ 0,0025.40.15 = 0,9 cm2 Ax ≥ 0,0015.40.80 = 4,8 cm2 → Chọn 4f16 có At = Ad = As = 8,04 cm2 > 4,8 cm2 Xét tỷ số L/h = 1,37/0,8 = 1,64 < 3 do vậy cốt xiên phải đặt 2 lớp → Chọn 4f18 có Ax= As = 10,18 cm2 > 4,8 cm2 Đối với cốt đai Chọn 2f10 với a = 150 mm → Ađ = 2.0,785 = 1,57 cm2 > 0,9 cm2 Neo théo trong lanh tô Lneo ≥ h/4 + 50d = 80/4 + 50.1,8 = 110 cm → Chọn Lneo = 120 cm Trong đó d – đường kính cốt thép trong lanh tô ( chọn với đường kính f18) Chi tiết lõi thang được thể hiện trong bản vẽ A1