Giáo trình phân tích ứng xử thiết kế kết cấu bê tông cốt thép phần 2 phd hồ hữu chỉnh

157 575 0
Giáo trình phân tích ứng xử thiết kế kết cấu bê tông cốt thép  phần 2   phd hồ hữu chỉnh

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: K KH HÁÁII N NIIỆỆM M& &M MÔ ÔH HÌÌN NH H 8.1 KHÁI NIỆM CHUNG Các mô hình “giàn ảo”, hay mô hình “chống giằng” (Strut and Tie Model) ñược gia tăng sử dụng ñể thiết kế triển khai cốt thép thành phần kết cấu BTCT chịu tải trọng ñứng tải ñộng ñất Những mô ñược trình bày chương chương chúng thực hữu ích thiết kế: Liên kết dầm-cột khung chịu mômen mũ cầu (bent cap) Vách cứng (shear wall) với khoảng trống hay lỗ hổng lớn Móng trụ cầu giao thông Phần ñầu dầm (end block) dầm căng trước hay căng sau (pre- and post-tensioned) Trong chương chương 9, mô hình giàn ảo ñược trình bày cho thành phần kết cấu BTCT chịu tải trọng ñứng dầm cao, vai cột ñỡ, liên kết dầm-cột Các mô hình giàn ảo ñược giới thiệu ACI 318-02 phần sau: §10.7 (Dầm cao - Deep flexural members) §11.8 (Các ñiều khoản ñặc biệt cho dầm cao - Special provisions for deep flexural members) §Appendix A (Mô hình giàn ảo - Strut-and-tie models) Schlaich ñồng lưu ý thành phần kết cấu BTCT chịu tải trọng bởi: Trường ứng suất nén (trường ứng suất nén bê tông) Giằng chịu kéo (cốt thép, tăng ñơ ứng suất trước, trường ứng suất kéo bê tông) Vì mục ñích phân tích, mô hình giàn ảo gom lại tất ứng suất nén giằng chịu kéo, nối chúng với nút (node) Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 8.2 CÁC VÙNG KHÔNG LIÊN TỤC 8.2.1 Giới thiệu Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Theo lý thuyết mô hình giàn ảo, thành phần kết cấu dầm hay vai cột chia thành hai vùng: Vùng B (B viết tắt Beam hay Bernoulli) Vùng D (D viết tắt Discontinuity hay Disturbance) Trong vùng B, áp dụng lý thuyết dầm, cụ thể mặt phẳng phẳng sau uốn Các nội ứng suất vùng tính dễ dàng từ nội lực tiết diện (mômen uốn xoắn, lực dọc lực cắt) Nếu tiết diện không nứt (M < Mcr), nội ứng suất tính ñược nhờ ñặc trưng tiết diện diện tích tiết diện (A) mômen quán tính (I) Nếu ứng suất kéo vượt cường ñộ chịu kéo bê tông ( M > Mcr ), mô hình giàn (truss model) ñược sử dụng Giả thuyết Bernoulli sở nhiều phương pháp thiết kế phân tích kỹ thuật kết cấu Giả thuyết không giá trị vùng kết cấu hay cấu kiện mà phân phối biến dạng phi tuyến ñáng kể Các ví dụ vùng là: Vùng gần tải tập trung (bao gồm vùng gần gối tựa) Các góc liên kết khung Vùng gần lỗ hổng Các vùng phân phối biến dạng phi tuyến lớn ñược gọi vùng D Nếu vùng D không bị nứt, phân tích chúng phương pháp ứng suất ñàn hồi tuyến tính Tuy nhiên nhiều trường hợp, vùng D nứt áp dụng lý thuyết tuyến tính ñược Mô hình giàn ảo ñã ñược phát triển ñể phân tích thiết kế cho vùng D bị phá hoại nứt Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Các vùng D mẫu có phân phối biến dạng phi tuyến (a) không liên tục hình học, (b) không liên tục tĩnh học (tải trọng) ñược Schlaich cộng mô tả ñây: Trước bàn luận phương pháp phân tích thiết kế cho vùng B D, cần biết phương pháp phân chia thành phần kết cấu dầm cao thành vùng B D Vì mục ñích này, cần thiết ñánh giá ứng xử thành phần kết cấu giai ñoạn không nứt Xét nửa dầm chịu tải ñúng tâm hình vẽ ñây (theo Schlaich et al.) Trình bày hình ñường ñồng ứng suất với giả thiết vật liệu ñàn hồi tuyến tính - Trong vùng B ñường ñồng ứng suất thay ñổi từ từ - Trong vùng D ñường ñồng ứng suất thay ñổi gấp Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh ðể phân loại ñúng vùng B D, phải xem xét hình học tải trọng; xem xét hình học không ñầy ñủ Schlaich trình bày phân chia thành phần kết cấu thành vùng B D dựa hình học tải trọng sau: a Phân vùng cột b Phân vùng dầm Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 8.3 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ MÔ HÌNH TOÁN 8.3.1 Phân tích hệ khung Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Phương pháp phân tích thích hợp cho hệ kết cấu siêu tĩnh dầm liên tục hay khung? Các phương pháp phân tích ñàn hồi thích hợp cho trạng thái giới hạn dịch vụ (service limit state), mà ứng xử toàn kết cấu không nứt xem nứt với ứng suất kéo thấp ứng suất chảy dẻo Các phương pháp ñàn hồi ñược dùng ñể ước tính nghiệm an toàn tải trọng tới hạn Các phương pháp phân tích dẻo thích hợp cho việc xác ñịnh nghiệm thực tải trọng tới hạn 8.3.2 Mô hình hoá vùng B D Tiếp theo phân tích khung kết cấu ñể xác ñịnh nội lực vùng B lực biên vùng D, thiết kế triển khai cốt thép cho thành phần kết cấu ðối với vùng không nứt (B D), dùng phương pháp chuẩn ñể phân tích ứng suất thép bê tông Nếu ứng suất kéo vùng riêng lẻ B hay D vượt cường ñộ chịu kéo bê tông, nội lực nên tính toán phương pháp giàn ảo (strut-and-tie procedure) ñược bàn luận phần Phương pháp giàn ảo tương ñối minh bạch, bao gồm bước sau: Phát triển mô hình giàn ảo ñược giải thích ñây Các chống (strut) chịu nén giằng (tie) chịu kéo làm cô ñọng hay thay trường ứng suất thật hợp lực ñường thẳng tập trung ñộ cong chúng nút (node) Tính toán lực chống giằng, mà phải thoả ñiều kiện cân Các lực nội lực vừa nêu phần Xác ñịnh kích thước chống, giằng, nút với ý thích ñáng bề rộng khe nứt Một số thận trọng cần lưu ý phát triển mô hình giàn ảo bê tông chịu ñựng ñược khoảng giới hạn biến dạng dẻo: Tối thiểu yêu cầu tái phân phối lực Chọn phân phối chống giằng mà hướng ñộ lớn nội lực tính phân tích ñàn hồi o Một mô dùng ñể kiểm tra mức tải sử dụng mức tải tới hạn o Có thể phát triển mô hình khác ñể tính tải trọng tới hạn thực (lớn hơn) cách tái ñịnh hướng hay di chuyển chống giằng Vậy phải xem xét ñến khả xoay hay khả biến dạng không ñàn hồi mô hình Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Trình bày ñây tập trung vào phát triển mô hình giàn ảo cho vùng D Một vùng ñược Schlaich cộng trình bày ví dụ dầm cao chịu tải phân bố ñều ñây Trong hình dưới, phần a ñường ñồng ứng suất ñàn hồi, ứng suất ñàn hồi (σx) mô hình giàn ảo; nội lực (T , C, C1), khoảng cách cánh tay ñòn (z), góc nghiêng chống (ν) hàm số kích thước dầm Fi (d/l) ñược biểu diển phần b hình a) – + Lưu ý: b) • Vị trí chống (4) giằng (1) z/l ν T/pl C/pl • Quan hệ ñường ñồng ứng suất hướng chống (≈ ⊥) • Phân phối không ñều ứng suất σx chiều cao dầm → So sánh với phân bố lý thuyết dầm Fi ↑↓ Fi → const Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH • Sự thay ñổi giá trị T (hay C) C1 gia tăng tỷ số d/l Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Do khiếm diện kết phân tích ñàn hồi trình bày trên, mô hình giàn ảo ñược phát triển nào? Schlaich cộng ñã thiết lập phương pháp tên phương pháp ñường tải trọng (load-path method) ñể phát triển mô hình giàn ảo, phương pháp ñược mô tả ñây 8.3.3 Phương pháp ñường tải trọng ñể phát triển mô hình giàn ảo Bước thứ phương pháp ñường tải trọng xác ñịnh tất lực tác dụng vùng D nhằm ñảm bảo cân mặt vùng D ñược thoả mản ðầu tiên xét vùng D hình : Áp suất phân bố p ñại diện cho lực vùng B mà tác dụng lên vùng D (Ngoài ra, chiều cao hợp lý vùng D bao nhiêu?) Ans: h > 0,5l Bước thứ hai phân chia nhỏ biểu ñồ ứng suất (trong trường hợp ứng suất phân bố tuyến tính p) ñể tải trọng tìm ñường ñi từ mặt ñến mặt khác kết cấu Với ví dụ trên, tải phân bố p mà áp ñặt ñỉnh dầm ñược chống ñỡ hai phản lực gối tựa ñáy dầm: A B Tải phân bố p ñược thay lực tổng cộng A B, với ñộ lớn A lớn B Các ñường tải trọng không phác thảo hình vẽ Các ñường tải trọng có xu hướng lấy ñường ngắn (shortest path) ñi từ tải trọng tác dụng ñến phản lực gối tựa Mô hình giàn ảo hợp lý ñối với dầm cao trên? Một mô hình trình bày ñây Lưu ý ñiểm sau liên quan ñến mô hình giàn ảo : Các vị trí chống thẳng ñứng chống nghiêng theo ñường tải trọng chạy từ tải phân bố ñỉnh dầm ñến phản lực gối tựa A B ñáy dầm Vị trí chống nằm ngang o Tại cần chống này? o Tại vị trí chống mô tả hình ? Vị trí giằng nằm ngang o Tại cần giằng ? Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh o Lực chịu kéo giằng cốt thép cung cấp Cốt thép ñược neo ? Bây xét ví dụ khác hình Nếu xoay 90° theo chiều kim ñồng hồ, Sơ ñồ biểu diển phần ñầu dầm căng sau (post-tensioned) Làm phát triển mô hình giàn ảo cho trường hợp có ứng suất kéo vùng B hình trên? Trước hết trên, thay ứng suất phân bố p lực tập trung (trong ví dụ F B) Ấn ñịnh giằng chịu lực kéo B ñược vòng tròn Chèn chống chịu lực nén F B Rõ ràng tải trọng kéo phần phía dầm hình Mô hình giàn ảo tương ứng sau : Lưu ý ñiểm sau từ hình : Có dịch chuyển khoảng cách theo hướng truyền lực F Thanh chống cần thiết ñiểm chuyển tiếp (transition point) ký hiệu A ñể cung cấp thay ñổi hướng lực F Làm giải ñược lực giằng chịu kéo ñáy dầm ñiểm ký hiệu B ? Có thể phát triển nhiều mô hình giàn ảo cho trường hợp tải ñơn giản Làm chọn ñược mô hình tối ưu? Các tải trọng theo ñường truyền với ñộ lớn nhỏ biến dạng Vì giằng biến dạng lớn chống bê tông, mô hình có giằng với số lượng chiều dài ngắn mô hình tốt Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Schlaich cộng ñề xuất biểu thức ñơn giản sau ñể thực nhận xét thứ hai trên, ∑ Fi liε mi i = Minimum (8-1) với Fi lực chống hay giằng i, li chiều dài phần tử i, εmi biến dạng trung bình phần tử i Sự tham gia chống bê tông phương trình ñây chung bỏ qua biến dạng chống bê tông thường nhỏ nhiều so với biến dạng giằng (εc 0,7 s) WiHi (kNm) Fi (kN) tầng 8100 29 tầng 16200 tầng (Vbase  Ft )Wi H i 12  WjH j j1 WiHi (kNm) Fi (kN) tầng 56700 201 58 tầng 64800 230 24300 86 tầng 72900 259 tầng 32400 115 tầng 10 81000 288 tầng 40500 144 tầng 11 89100 317 tầng 48600 173 tầng 12 97200 345 Ghi chú: Tầng thứ V base - F t = 2385 - 140 = 2245 kN ; W j H j = 631800 kNm Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 140 kN Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace 345 kN tầng 12 317 kN tầng 11 288 kN tầng 10 259 kN tầng 230 kN tầng 201 kN tầng 173 kN tầng 144 kN tầng 115 kN tầng 86 kN tầng 58 kN tầng 29 kN tầng 2385 kN Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT H = 43.2 m Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace 15.2.3 Nguyên tắc tính toán phương pháp lực ngang tương đương (TCXDVN 356-2006) Phương pháp lực ngang tương đương theo TCXDVN 356-2006 áp dụng cho hệ khung BTCT hệ khung/vách BTCT khu vực động đất yếu  vừa cho công trình có chiều cao H < 70m ảnh hưởng xoắn không đáng kể Các bước tính động đất vách cứng BTCT theo phương pháp lực ngang tương đương, dựa TCXDVN 356-2006, tương tự tính khung BTCT phần 14.3.1 (chương 14) liệt kê sau: Dùng phương pháp tính tay, thiết lập kích thước sơ dầm, cột vách cứng; tính tải trọng đứng m i (tĩnh tải+hoạt tải) tầng (phần 13.5.1 chương 13): m i  G k ,i   E ,i Q k ,i (15-7) Sử dụng kích thước bước để lập mô hình tính toán (2D hay 3D) hệ khunggiằng (khung+vách) theo yêu cầu kháng chấn phù hợp, tham khảo bảng sau đây: Lựa chọn hệ khung-giằng BTCT Điều kiện áp dụng q Vách cứng thường + khung dầm-cột dẻo thấp động đất yếu (1) ≥ 1,5 Vách cứng thường + khung dầm-cột dẻo vừa động đất vừa (2) ≥ 3,0 Vách cứng dẻo cao + khung dầm-cột dẻo cao động đất mạnh (3) ≥ 4,5 Theo FEMA 356, phổ đàn hồi (phần 13.3.3 chương 13) thỏa mản hai điều kiện: (1) S e (T = T B ) < 0,167g S e (T = 1s) < 0,067g  động đất yếu (2) 0,167g < S e (T = T B ) < 0,5g 0,067g < S e (T = 1s) < 0,2g  động đất vừa (3) S e (T = T B ) > 0,5g S e (T = 1s) > 0,2g  động đất mạnh Phân tích mô hình bước để tìm tần số riêng mode dao động riêng, tính dao động riêng theo phương pháp PTHH hay công thức kinh nghiệm (15-3) Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace s 3,2 s 3,1 s 3,3 s 2,3 s 2,2 s 2,1 s 1,1 s 1,2 mode s 1,3 mode mode Tham khảo phần 13.5.1 chương 13 giáo trình để tính lực cắt đáy móng thiết kế (F b ) cách dùng chu kỳ riêng thứ (T ) tính từ bước sau: Fb  Sd (T1 , )M (15-8) đó: S d (T , ) Tung độ phổ thiết kế chu kỳ T ; T Chu kỳ dao động chuyển động ngang theo phương xét;  Hệ số hiệu chỉnh;  = 0,85 T  2T C với nhà > tầng;  = 1,0 với TH khác M Tổng tải trọng đứng tác dụng lên công trình: M   mi n i 1 Phân phối lực cắt đáy móng toàn chiều cao nhà (theo 13.5.1 chương 13): Fi  si mi n  s jm j  Fb (15-9) hay j 1 Fi  Zi m i n  Z jm j  Fb (15-10) j 1 đó: Fi Lực ngang tác dụng tầng thứ i si , sj Chuyển vị khối lượng m i , m j dạng dao động (mode 1) Zi , Zj Cao độ tính từ mặt đất đến tầng thứ i, j Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace m4 F4 chuyển vị mode s j (Z j ) m3 F3 m2 tầng thứ h3 F2 H m1 Z2 h4 h2 F1 h1 Fb Thiết lập tổ hợp tải trọng đặc biệt khung nhà, bao gồm tải trọng ngang động đất F i tổ hợp tải trọng đứng M j , để tính tóan nội lực thiết kế (M, Q, N) tất thành phần kết cấu khung-giằng phương pháp học kết cấu thông thường (SAP2000, FEAP, ) Fi Mj Ví dụ theo TCXDVN 375-2006, cần xét tổ hợp đặc biệt sau đây: n n i 1 j 1 THDB   Fi   M j F i - lực ngang phân theo tầng thứ i tác động động đất M j - tải trọng đứng phân theo tầng thứ j, tính bằng: M j  G k , j   2, jQ k , j G k,j , Q k,j - tĩnh tải họat tải tính toán tầng thứ j Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT (15-11) (15-12) Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace  2,j - hệ số tổ hợp tải trọng họat tải tầng thứ j (tham khảo 13.5.1, chương 13) Kiểm tra độ trôi dạt (drift),  M , theo Eurocode chênh lệch hai chuyển vị tầng, D s,i D s,i-1 , tính với phổ gia tốc thiết kế S d (T, ) phần 13.3.4 chương 13:  M  Ds , i  Ds ,i 1  [  M ] Nếu khung/vách “mềm” không thoả yêu cầu Eurocode 8, chọn lại kích thước khung/vách lập lại từ bước Fi Mj D s,4 D s,3 D s,2 D s,1 h s4 h s3 h s2 h s1 Dùng nội lực (M, Q, N) tính bước 6, thiết kế bố trí cốt thép (tùy thuộc vào giá trị q sử dụng) thành phần dầm, cột, vách theo TCXDVN 375-2006 Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 15.3 Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace THỰC HÀNH THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT THEO ACI 318-05 Các bàn luận trình bày vấn đề thiết kế vách cứng BTCT theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-05 có điều kiện sau đây:  Vách cao - flexural walls (H w /L w  2: thiết kế chống lực dọc + lực uốn + lực cắt)  Nhà cao trung bình - moderate height building (H = 20-75 m)  Vách cứng thông thường đổ chổ: thoả mản ACI 318 từ Chương đến 18, thích hợp cho động đất vừa: áp dụng FEMA 356: 0,167g < S e (T = T B ) < 0,5g 0,067g < S e (T = 1s) < 0,2g 15.3.1 Yêu cầu cấu tạo cốt thép vách cứng a)- Chiều dày vách tối thiểu: tw  (hs /25, lw /25, 100mm) (14.5.3) Mu tw2  (hs /15, 200mm) lw2 < (2tw2 , lw /5) Pu Vu tw2  (hs /10, 200mm) lw2 > (2tw2 , lw /5) b)- Hàm lượng thép thép cấu tạo tối thiểu: Đường kính thép cấu tạo: Av , Av  tw 10 A l  v  0,0015 t w s1 (14.3.2) Ah  0,0025 t ws2 (14.3.3) t  s1 s1  (3 tw , 450mm) (14.3.5) s2  (3 tw , 450mm) (14.3.5) s1 s2 s2 s2 Ah c)- Bước bố trí cốt thép cấu tạo: s1 Av t w2 đó: tw l w2 lw H w - chiều cao vách cứng h s - chiều cao tầng sàn nhà l w , l w2 - chiều dài vách cứng phần tử biên t w , t w2 - chiều rộng vách cứng phần tử biên A v - thép cấu tạo theo phương đứng, bước thép s  hàm lượng thép phương đứng  l A h - thép cấu tạo theo phương ngang, bước thép s  hàm lượng thép phương ngang  t Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace 15.3.2 Phân bố thép dọc chịu uốn Thép dọc chịu uốn+nén vách cao BTCT bố trí theo cách sau: - Bố trí thép dọc phân tán toàn tiết diện ngang vách cứng - Đặt dày thép dọc tính toán (thép A s đường kính  > 16mm có hàm lượng  tt thỏa mản chương 7, chương 10 ACI 318-05) hai phần tử biên hai đầu vách ( 0.1L w ) bố trí thép dọc cấu tạo (thép A v hàm lượng xấp xĩ  = 0.15% phần 15.3.1) phần vách ( 0.8L w ): nhằm cải thiện độ dẻo tăng khả chống uốn vách Ơ hai đầu vách phải bố trí thép đai kín thỏa mản chương 7, chương 10 ACI 318-05, để tăng hiệu ép ngang (confined concrete) hình bên dưới: Cách Cách Cách  tt 0.1Lw  tt  0.8Lw 0.1Lw Ví dụ 1: Mômen chống uốn tăng 25% bố trí thép dọc vách phẳng phương án có hàm lượng thép vách cứng 1% với phương án PA1: Bố trí thép PA2: Bố trí thép dày đầu M max = 380 Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT M max = 475 Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace Trường hợp vách BTCT dạng hộp, đặt dày thép góc phân tán phần vách nhằm cải thiện độ dẻo tăng khả chống uốn Ví dụ 2: Mômen chống uốn tăng 16% bố trí thép dọc vách hộp phương án có hàm lượng thép vách cứng 1% với phương án U U PA1: Bố trí thép Mmax = 16500 PA2: Bố trí thép dày góc Mmax = 19200 Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace 15.3.3 Tính toán thép dọc chịu uốn Để tính thép dọc chịu uốn+nén vách cao BTCT (chủ yếu thép tính toán A s hai đầu vách), áp dụng chương 10 (10.2→10.3, 10.10→10.14, 10.17) chương 14 (14.2→14.3) ACI 318-05 kết hợp sử dụng đường cong tương tác (interaction curves Pn-Mn): R - Hầu vách phẳng tính kết cấu chịu nén phương - Nội lực tính toán (P,M) mặt cắt ngang phải nẳm đường cong tương tác (P n , M n ): R R R R  P = P n yêu cầu M  M n R R R R - Hầu vách hộp tính kết cấu chịu nén hai phương  P = P n R yêu cầu M x  M nx ; M y  M ny R R R R R R R R  M y = M ny R R R yêu cầu P  P n ; M x  M nx R R R R R R Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT R Cao học: Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: PhD Hồ Hữu Chỉnh Tham khảo: A Whittaker + J.W Wallace 15.3.4 Tính toán thép chống cắt Áp dụng phần 11.10 ACI 318-05, bước thiết kế chống cắt vách cao BTCT sau: U U Kiểm tra cường độ chống cắt lớn cho phép: Vn , max  f 'c t w d w Pu Mu (11.10.3) Vu Đơn vị : [V n ] = N ; [f’ c ] = MPa ; [t w ], [d w ] = mm U U R R R R R R với d w  0.8l w U R s1 (11.10.4) Vn , max  Vu Yêu cầu: U R U s2  = 0.75 U s2 Tính cường độ chống cắt bê tông: s2 P d (Eq 11-29) f 'c t w d w  u w 4l w dấu - P u kéo, dấu + P u nén Vc  R R R Av R Xác định thép chịu cắt theo phương ngang (A v , s ): a/- Nếu Vu  0.5Vc  bố trí (A v , s ) theo cấu tạo b/- Nếu Vu  0.5Vc  tính toán (A v , s ) sau: R R R R R R R R R tw R lw R R Vu  Vn (Eq 11-1)  Vu  ( Vn  Vs ) A v f y d w Vu  Vc  s2 (Eq 11-2) Ah R R Do:  s1 (Eq 11-1) Hệ số giảm cường độ chống cắt: s1  (Eq 11-31) A v Vu  Vc  s2 f y d w (*) Từ cặp (A v , s ) tính từ phương trình (*): R R (11.10.9.2) h  U Yêu cầu: U R Av  0.0025 t ws2  lw /  s   3t w  450 mm  Yêu cầu: U R U (11.10.9.3) Kiểm tra thép chịu cắt theo phương đứng (A h , s ):  n  A h R R R R t w s1 hw )( h  0.0025 )  n  0.0025  0.5( 2.5  lw Yêu cầu: (11.10.9.4)  n  0.0025  n  h   U U Chương 15: PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ VÁCH CỨNG BTCT CHỐNG ĐỘNG ĐẤT  lw /  s1   3t w (11.10.9.5)  450 mm  [...]... Công N ghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 9 .2. 2 Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Bài toán mẫu 1 Tường không liên tục dưới đây dày 14” và không bị oằn ra ngoài mặt phẳng do sự hiện diện các sàn phẳng, hãy thiết kế thép trong các vùng D2 và D3 Giả thiết cường độ bê tông f'c = 4000 psi và thép fy = 60000 psi Giả thiết rằng tải trọng 420 kips là tải trọng... Dụng và Công N ghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 9.1.4 Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Các thanh giằng (tie) N gược lại các thanh chống là các trường ứng suất 2- D (hay 3-D) của bê tông chịu nén, các thanh giằng chịu kéo của thép thanh hay thép ứng lực trước (trong giáo trình này qui ước gọi là giằng thép- steel tie) là các phần tử 1-D nối giữa các nút... học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh TRƯỜNG ỨNG SUẤT CỦA DẦM CHUYỂN BẬC (Xác ñịnh bằng ForcePAD) a)- Xác lập mô hình tính toán: b)- Trường ứng suất kéo theo ForcePAD: b)- Trường ứng suất nén theo ForcePAD: Chương 8: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: KHÁI NIỆM & MÔ HÌNH Cao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết. .. Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Không có thanh chống nào hay vùng nút nào chồng lên nhau, chỉ thị rằng các ứng suất bê tông có thể chấp nhận được Đối với các giằng chịu kéo KP, PH, và LM, diện tích thép yêu cầu (As) lần lượt là : • T 41 ,8 Thép giằng KP: AsKP = KP = = 0,7 in2 ⇒ Chọn 2# 4 mỗi mặt ( AsKP = 0,8 in2) fy 60 • T 41 ,8 Thép. .. đáng là phần quan trọng trong thiết kế các vùng D dùng mô hình giàn ảo Chương 9: MÔ HÌN H GIÀN ẢO: N ÚT - THAN H GIẰN G - THAN H CHỐN G Cao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công N ghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 9.3 .2 Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Thanh chống bê tông chịu nén Thành phần quan trọng thứ hai của mô hình giàn ảo là thanh chống bê tông chịu... Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 9.1 .2 Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Các thanh chống (strut) Các thanh chống bê tông là các trường ứng suất 2- D (hay 3-D) có xu hướng nở rộng giữa các nút Sự nở hay phình ra của các thanh giằng như trong các hình ở trên thường tạo ra các ứng suất ngang kéo hay nén cần phải được xem xét bởi: Hoặc do đưa những ứng suất này... nút, ứng suất trên tấm gối, và ứng suất trên đường thẳng ứng phân chia hai nút nhỏ là nằm trong các giới hạn đưa ra trong bảng 18-1 Chương 9: MÔ HÌN H GIÀN ẢO: N ÚT - THAN H GIẰN G - THAN H CHỐN G Cao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công N ghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT (a) Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh (b) Lúc này quay lại bài toán mẫu ở phần 9 .2. 2 Theo... và Công N ghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Bước 3 Phân chia nhỏ các mặt biên và tính các hợp lực dọc theo các phân đoạn Phân đoạn GI được thành lập đầu tiên Hợp lực trên phân đoạn này bằng 41.8 kips Chiều dài của EG giả thiết bằng chiều dài của GI sao cho cân bằng lực ứng trên EI bằng zero Hai phân đoạn còn lại AC, CE... Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh 2 Các thanh chống nén trong vùng D2 Vì các thanh chống bê tông xoè ra từ điểm A, vùng tới hạn ở tại nút A Vì nút bị nén trên mọi phía - nút CCC, lấy fce = 0,79f'c = 3,16 ksi Ứng suất max tại nút A bằng : 560 fA= = 2, 86 ksi c 14 × 14 và nhỏ hơn giá trị fce = 3,16 ksi (thoả yêu cầu ứng suất)... Thép giằng AB: TAB = 46,3 kips 46 ,3 As = = 1,03 in2 ⇒ Chọn 4 #5 ( AsAB = 1 ,24 in2) 0 ,75 × 60 • Thép giằng CD: TCD = 12, 0 kips 12 = 0 ,27 in2 ⇒ Chọn 1 #4 ( AsCD = 0,40 in2) As = 0 ,75 × 60 • Thép giằng BD & DF: TBD = 75,8 kips ; TDF = 93 ,2 kips 93 ,2 As = = 2, 07 in2 ⇒ Chọn 2 #10 ( AsBD = AsDF = 2, 54 in2) 0 ,75 × 60 Thép giằng 2 #10 cần tính cộng thêm vào thép dọc của cột hay bố trí uốn cong như hình dạng ... học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT 8.3 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ MÔ HÌNH TOÁN 8.3.1 Phân tích hệ khung Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Phương pháp phân tích. .. Dụng Công Nghiệp Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Do khiếm diện kết phân tích ñàn hồi trình bày trên, mô hình giàn... Môn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Bài giảng: Prof Andrew Whittaker Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Bê tông dòn tăng cường độ chịu nén f′c bê tông Điều phản ánh 2 : 15 2 = 0,55 +

Ngày đăng: 06/12/2015, 06:31

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan