Giáo trình thiết kế kết cấu

7/28/2019 Giáo trình thiết kế kết cấu

http://slidepdf.com/reader/full/giao-trinh-thiet-ke-ket-cau 1/74

Giáo trình thiết k ế k ết cấu

Author: Nguyễn Đức Hóa

Mobile: 0906 121 726 1

BÀI MỞ ĐẦUBài viết này giớ i thiệu về phƣơng pháp học đƣợ c áp dụng cho Khóa học thực hành

thiết k ế K ết cấu Online. Các bạn sẽ tuần tự thực hiện 17 bài tập, ban đầu mỗi ngƣờ i chỉ đƣợ c quyền truy cậ p Bài mở đầu và Bài 1, sau khi bạn thực hiện xong mỗi bài tậ p vàchúng tôi xác nhận k ết quả làm bài là đạt, thì bạn sẽ đƣợ c cấ p quyền truy cập để thực

hiện bài tậ p tiế p theo. Nhiệm vụ và yêu cầu của mỗi bài tập đƣợ c nêu rõ trong từng bài.Bạn cần thực hiện đúng các yêu cầu mới đƣợ c xác nhận là đã đạt nội dung của bài đó. Trong mỗi bài tập thƣờ ng có bổ sung các clip hƣớ ng dẫn, bạn nên theo dõi để thực hiện

bài tậ p tốt hơn.Hai bài đầu tiên là 2 bài đơn giản nhƣng tƣơng đối quan tr ọng. Bạn cầnthực hành một cách nghiêm túc để tạo đƣợ c phong cách làm việc khoa học chặt chẽ.

Nội dung khóa học:

Trong quá trình tham gia khóa học, học viên sẽ có các bài thực hành vẽ theo bản vẽ mẫu, và một bài tậ p xuyên suốt để thực hiện các bƣớ c thiết k ế k ết cấu.

Chƣơng trình gồm 17 bài tậ p vớ i nội dung nhƣ sau:

Bài 1: Th ự c hành bài v ẽ m ặt b ằng k ế t c ấ u theo b ản v ẽ m ẫ u s ố 1 Bài 2: Th ự c hành bài v ẽ m ặt b ằng k ế t c ấ u theo b ản v ẽ m ẫ u s ố 2

Bài 3: Ch ọn l ựa sơ bộ kích thướ c ti ế t di ện vàd ự ng m ặt b ằng k ế t c ấ u cho bài t ập xuyên su ố t

Bài 4: Thi ế t l ập các khai báo trong Etabs

Bài 5: D ự ng mô hình k ế t c ấ u

Bài 6: Xác đị nh vàkhai báo t ải tr ọng tĩnh (Tĩnh tải, ho ạt t ải )

Bài 7: Xác đị nh vàkhai báo t ải tr ọng Gió (thành ph ần động và tĩnh)

Bài 8: Xác đị nh vàkhai báo t ải tr ọng Động đấ t Bài 9: Hoàn t ấ t mô hình vàphân tích n ội l ự c

Bài 10: V ẽ b ản v ẽ chi ti ế t D ầm theo b ản v ẽ m ẫ u

Bài 11: Thi ế t k ế vàv ẽ b ản v ẽ D ầm điể n hình cho bài t ập xuyên su ố t

Bài 12: V ẽ b ản v ẽ chi ti ế t Sàn theo b ản v ẽ m ẫ u

Bài 13: Thi ế t k ế vàv ẽ b ản v ẽ chi ti ế t Sàn cho bài t ập xuyên su ố t

Bài 14: V ẽ b ản v ẽ chi ti ế t C ột theo b ản v ẽ m ẫ u

Bài 15: Thi ế t k ế vàv ẽ b ản v ẽ chi ti ế t C ột cho bài t ập xuyên su ố t

Bài 16: V ẽ b ản v ẽ chi ti ết Đài cọc theo b ản v ẽ m ẫ u

Bài 17: Thi ế t k ế vàv ẽ b ản v ẽ chi ti ết Đài cọc cho bài t ập xuyên su ố t





Mobile: 0906 121 726 2

BÀI 1 VẼ MẶT BẰ NG K ẾT CẤU THEO BẢ N VẼ SỐ 1

1. CÁC QUY ĐỊNH CHUNG

2. NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU

2.1. Nhiệm vụ:

Vẽ theo bản vẽ mẫuCác bƣớ c thực hiện:

+ Vẽ các đƣờng lƣớ i

+ Vẽ các cột (bao gồm Hatch Bê tông)

+ Vẽ các dầm

+ Hatch các ô sàn

+ Chọn tỉ lệ bản vẽ (theo khổ bản vẽ A4)

Xác lậ p các thông số liên quan đến tỉ lệ (Linetype Scale: lệnh LTS), TextHeight, TạoDim tƣơng ứng

Vẽ các đƣờ ng gióng cho DIMDIM và đặt tên tr ục

2.2. Yêu cầu:

Sử dụng các Style (Layer, Text, Dim) đƣợc quy định trong file Form.dwg; thể hiện bản vẽ trong file Form.dwg, đơn vị mặc định của bản vẽ là Inches.Nét vẽ biên dầm khôngđƣợc băng qua Cột (bắt đầu từ mép cột và k ết thúc tại các mép cột). Các nét không đƣợ cchồng lên nhau. Tuân theo các quy định về thể hiện DIM (bao gồm đƣờ ng gióng bằng nétKCS_KHONG_IN). Khoảng cách từ mép Text tới đối tƣợng đi kèm (ví dụ Text tên dầmvà mép dầm) không đƣợc bé hơn 0.8mm (khi in ra). Yêu cầu sử dụng loại chữ là DTextcho tất cả các đối tƣợ ng Text (có sẵn trong file Form.dwg)

Các lệnh AutoCAD cần sử dụng trong thực hành

- LINE: vẽ đoạn thẳng

- COPY: Lệnh copy đối tƣợ ng

- OFFSET: Lệnh offset đối tƣợ ng

- FILLET: Lệnh nối 2 đối tƣợ ng tại giao điểm

- TRIM: Lệnh cắt đối tƣợ ng tại giao điểm

- MATCHPROP: Lệnh sao chép thuộc tính của đối tƣợ ng

- LTS: Lệnh đặt Linetype Scale cho toàn bộ bản vẽ (giá tr ị nhậ p cho lệnh này là n*10đối vớ i hệ inchs trong đó n là tỉ lệ bản vẽ. Ví dụ tỉ lệ bản vẽ là 50 thì nhậ p giá tr ị là 500)

3. BÀI LÀM

Câu hỏi

+ Tại sao việc đặt tên dầm ví dụ D1 không đặt từ tr ục 1 đến tr ục 2 mà lại dài từ tr ục 1đến tr ục 4;





Mobile: 0906 121 726 3

+ Khi bản vẽ có nhiều tỉ lệ thì lệnh LTS sẽ theo tỉ lệ nào? 10*n

+ Giá tr ị của lệnh LTS phụ thuộc vào kích thƣớ c (tỉ lệ scale) của khung bản vẽ,

Trong trƣờ ng hợ p 1 file cad có nhiều khung bản vẽ với các kích thƣớ c khác nhau, thìsử dụng giá tr ị LTS cho khung bản vẽ phổ biến nhất (ví dụ có 2 khung đƣợ c scale 100 lầnvà 1 khung đƣợ c scale 25 lần thì 2 khung scale 100 lần gọi là khung phổ biến), các đối

tƣợ ng vẽ trong khung ít phổ biến đƣợc đặt Linetype Scale phù hợ p - tự xác định giá tr ị này (vì bản thân mỗi đối tƣợ ng có giá tr ị Linetype Scale riêng, chọn đối tƣợ ng và sử dụng phí Ctrl+1 để thấy điều này). Tuy nhiên lờ i khuyên của mình là các khung bản vẽ có kíchthƣớc khác nhau thì đặt ở các file khác nhau, sẽ dễ dang hơn cho quản lý và thể hiện

+ Việc vẽ nét dầm chỉ tớ i mép cột nhƣ vậy thì khi tính toán chiều dài dầm thì vẫntính tớ i tim cột chứ anh? tại vị trí hai dầm giao nhau tại cột thì

Các bƣớ c làm bài tậ p số 1

- Move file Form.dwg ra một folder khác, copy file Form.dwg ra một foler bài 1 vàđổi tên thành bài tậ p số 1.dwg

B1: Vẽ đƣờng lƣớ i- Trƣớ c khi vẽ đổi về layer KCS_AXIS

- Dùng lệnh line hay pline vẽ các đƣờng lƣớ i có chiều dài khoảng 12000 mm

- Chƣa cần tạo các đầu tên tr ục ngay khi nào phần chỉnh chiều cao chữ theo tỉ lệ bảnvẽ sẽ xử lý một thể

B2: Vẽ các cột (bao gồm Hatch Bê tông)

- Vẽ các cột bằng lệnh Line, Copy, Move, Offset, Mirror.

B3: Vẽ các dầm

B4: Hatch các ô sàn

B5: Chọn tỉ lệ bản vẽ (theo khổ bản vẽ A4)

4. Lỗi sử a

Nộ p lần 1:

+ Những Lỗi đã gặ p phải

- Tên các ghi chú là kiểu: KCS_MIDTEXT cao chữ 4mm

- Các mép dầm vùng hạ cốt mà KCS_BORDER

- Các mép dầm vùng thang là KCS_BORDER

- Mép lỗ thủng kiểu KCS_BORDER

- HATCH lỗ thủng kiểu KCS_HATCH

- LINE dầm dừng tại mép lỗ thủng, lỗ k ỹ thuật

- Layer HATCH Cột chú ý

- Căn lề CENTER cho text Mặt bằng k ết cấu VÀ đặt ở giữa mặt bằng

- Tạo các đƣờng dóng và dóng chân DIM theo hƣớ ng dẫn, chú ý khoảng cách giữacác đƣờng dóng, không xóa các đƣờ ng dóng.





Mobile: 0906 121 726 4

( VẼ hình chữ nhật bo quanh mặt bằng theo layer không in, r ồi sau đó offset ra 20*tỉ lệ bản vẽ và đƣờng dim đầu tiên cách chân dim là 8*tỉ lệ bản vẽ)

- Dóng thẳng các text tên dầm theo lề bên trái

- Khi dim mà sát quá kéo text về phía bên trái hƣớ ng nhìn

- Tạo các đƣờng dóng chân DIM chú ý không xóa các đƣờ ng dóng





Mobile: 0906 121 726 5

BÀI 2 VẼ MẶT BẰ NG K ẾT CẤU THEO BẢ N VẼ SỐ 2

1. Nhiệm vụ của bài tập số 2:

Vẽ Mặt bằng k ết cấu sàn tầng 3 theo bản vẽ mẫu

Quan sát bản vẽ Kiến trúc để nhìn nhận về phƣơng pháp bố trí Dầm

Sử dụng file LayerSet KCS.lsp để thực hiện các lệnh vẽ nhanh

2. Yêu cầu:

Tuân thủ các yêu cầu của bài tậ p số 1

Chọn tỉ lệ bản vẽ dựa vào khung bản vẽ A3

Các lệnh sử dụng:

NT : KCS_BORDER

NS : KCS_STEEL

NM : KCS_CHI

ND : KCS_DIM

NC : KCS_COLUMN

NI : KCS_AXIS

NK : KCS_HIDDEN

NR : KCS_KHONG_IN





Mobile: 0906 121 726 6

BÀI 3 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆ N CỘT DẦM SÀN

1. Nhiệm vụ của bài tập số 3

Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện Cột, Dầm, Sàn

Vẽ mặt bằng k ết cấu sàn tầng 3

2. Các bƣớ c thự c hiện+ Chọn sơ bộ tiết diện Cột, Dầm và Sàn theo nguyên tắc đƣợ c trình bày tại đây, tiếtdiện và bố trí Vách thang máy đƣợ c lấy theo bản vẽ Kiến trúc.

+ Vẽ lƣớ i cột

+ Bố trí Dầm theo nguyên tắc thỏa mãn các vai trò của Dầm.

Dầm đƣợ c bố trí vớ i các vai trò sau: (1) nối các Cột, Vách; (2) Chia nhỏ ô sàn; (3) bocho ô sàn (tại biên, tại các lỗ thủng ...); (4) Đỡ tƣờ ng nếu cần thiết.

+ Thể hiện hatch sàn vớ i chú ý sàn khu vực vệ sinh đƣợ c hạ cốt 5cm.

Chú ý: Bê tông cấp độ bền B30, công trình cao 10 tầng, mỗi tầng cao 4.2m

3. Yêu cầu:

Tuân thủ các nguyên tắc thể hiện bản vẽ trong Bài tậ p số 1, khổ giấy A2

+ Một số lƣu ý khi thực hiện bài tậ p:

- Đối vớ i các lỗ k ỹ thuật đã đƣợc định vị đầy đủ thì không cần thiết phải có ghi chúnhƣ các bài tập trƣớ c

- Đối vớ i các dầm có bề r ộng >= 200 thì cần bổ sung tr ục định vị tại tim dầm để địnhvị cho dầm thông qua tim dầm (không áp dụng đối vớ i các dầm chính đi qua cột vách đãđƣợc định vị thông qua tr ục chính).

- Vách đƣợ c thể hiện nhƣ Cột trên mặt bằng k ết cấu (nét bo bở i layer KCS_COLUMN, kiểu hatch BETONG).

- Lanh tô vách đƣợ c thể hiện nhƣ Dầm trên mặt bằng k ết cấu (KCS_BORDER hoặcKCS_HIDDEN theo từng trƣờ ng hợ p cụ thể). Không cần ghi chú lanh tô vách (tên, kíchthƣớc) nhƣ Dầm.

3.1. Quy định về các đƣờ ng DIM

- Mặt bằng thƣờ ng 3 tầng DIM chính với vai trò nhƣ sau:

Tầng DIM ngoài cùng để đo khoảng cách giữa các tr ục xa nhất

Tầng DIM ở giữa để đo khoảng cách giữa các tr ục chính (đƣợc đặt tên)

Tầng DIM trong cùng dùng để định vị các tr ục phụ, dầm phụ v.v...

Hình ảnh minh họa





Mobile: 0906 121 726 7

3.2. Hƣớ ng dẫn định vị dầm:- Đối vớ i các Dầm chính đi qua Cột, Vách - đã đƣợc định vị thông qua các tr ục chính.

- Đối vớ i các Dầm phụ có bề r ộng >= 200, cần bổ sung tr ục phụ đi qua tim dầm. Cácdầm phụ này sẽ đƣợc định vị thông qua tr ục phụ.

- Đối vớ i các Dầm phụ có bề r ộng < 200, việc định vị dầm đƣợ c tiến hành thông quacác đƣờ ng DIM từ tr ục (chính hoặc phụ) gần nhất tớ i mép dầm, và đƣờ ng DIM thể hiện

bề r ộng Dầm.

- Chúng ta sẽ đặt tên (hay đánh số thứ tự) theo nguyên tắc ƣu tiên sau:

Đặt tên dầm chính trƣớ c, dầm phụ sau

Theo phƣơng X trƣớc, phƣơng Y sau

Dầm phía dƣới trƣớ c, phía trên sau (lần lƣợ t từ tr ục A đến B, C, v.v..)

Dầm bên trái trƣớ c, bên phải sau (lần lƣợ t từ tr ục 1 đến 2, 3, v.v..)

Tên dầm đƣợc đặt với quy định nhƣ hình dƣớ i, nếu không có số tầng thì bỏ tr ống, vídụ: D1-20 (35x70) hoặc D-20 (35x70). Lƣu ý là chỉ có duy nhất 1 dấu cách trong tên dầm





Mobile: 0906 121 726 8

là giữa số 20 và dấu "(", hình ảnh phía dƣớ i chỉ mình họa để có thể thấy rõ ràng hơn. Chúý r ằng dầm có kích thƣớ c hình học khác nhau, cấu tạo cốt thép khác nhau thì cần đƣợ cđặt tên khác nhau!

3.3. Phƣơng pháp lự a chọn tiết diện dầm, cột, sàn- Phƣơng pháp lựa chọn tiết diện dầm, cột, sàn đƣợc đề cập tƣơng đối k ỹ trong các

giáo trình BTCT tậ p 1, 2 và cuốn hƣớ ng dẫn thiết k ế sàn BTCT toàn khối (hƣớ ng dẫn đồ án BT1). Nếu bạn có ý định tìm hiểu về KC thì nên sắm các cuốn này. Vì r ất cơ bản vàcần thiết. Ngoài ra cần tìm hiểu các tiêu chuẩn nhƣ: Tải tr ọng và tác động (2737-1995) vàthiết k ế k ết cấu BTCT (356-2005)

- Có thể tóm tắt nguyên lý nhƣ sau:

Tải tr ọng (từ đó dẫn đến nội lực và chuyển vị) là yếu tố quyết định cho việc lựa chọntiết diện của cấu kiện. Tuy nhiên có các công thức sơ bộ cho việc lựa chọn tiết diện cấu

kiện đƣợc trình bày sau đây Đối vớ i dầm: h = (1/10 ~ 1/15)*L đối vớ i dầm chính; h = (1/15 ~ 1/20) * L đối vớ i

dầm phụ; b = (0.3 ~ 0.5)*h. Trong đó L là nhị p dầm. Khi h<600 thì lấy theo bội số của50, khi h >600 lấy theo bội số 100

Đối vớ i cột: b*h = (1.2 ~ 1.5)*N/Rb; b = (0.25 ~ 1)*h. Trong đó N là lực dọc, Rblà cƣờng độ chịu nén tính toán của cột.

Lực dọc có thể lấy bằng = (diện chịu tải mỗi tầng) * (số tầng) * (tải tr ọng trên 1 métvuông sàn). Trong đó tải tr ọng trên 1 mét vuông sàn có thể lấy bằng 1.2T/m2.

Ch ọn ti ế t di ện c ột thì tính như sau:

(1.2->2)*S*1.3*1.1* n=N;F=N/Rn v ậy làt ạm xem ti ế t di ện c ột thính theo th ế n ày để nh ập vào mô hình ; sau đó tăng giảm ti ế t di ện cho h ợ p lý

Đối vớ i sàn: d = (1/40 ~ 1/50)*L1

Đối vớ i móng: Số cọc n = N / [P], trong đó N là lực dọc đã đề cậ p ở phần cột. [P]là sức chịu tải của mỗi cọc.





Mobile: 0906 121 726 9

4. CÂU HỎI:

4.1. Câu 1

- Về việc lựa chọn sơ bộ kích thƣớ c tiết diện

Đối vớ i dầm thì L tính nhƣ thế nào? ví dụ L =9.6m thì h=(1/10-1/15)*9.6m= 0.96-0.64m thì chọn h=?

Vớ i cột: áp dụng công thức h = (1.2 ~ 1.5)*N/Rb; b = (0.25 ~ 1)*h , mong anh th ử tính một cột trong bài tập 3 để em tham khảo vớ i anh nhé, vì phần tính cột cũng hơi khóhiểu? Em thấy ở phần kiến trúc có bố trí cột r ồi thì mặt bằng k ết cấu cứ thế lấy sang cóđúng không anh?

4.2. Câu 2

- (Đây là hệ dầm phụ giao nhau (gọi là giao nhau vì hai dầm phụ này có chiều dàinhị p (tính tớ i các dầm chính) tƣơng đối bằng nhau, có điều kiện chịu tải bằng nhau). Dầmnày ăn vào lỗ k ỹ thuật cũng không sao, lỗ k ỹ thuật đang rất to

5. TR Ả LỜ I

5.1. Về nhịp tính toán của Dầm

Nhị p tính toán của Dầm đƣợc xác định là khoảng cách giữa các gối đỡ gần nhấtmà dầm truyền lực lên.Đối vớ i dầm chính: là khoảng các giữa các cột, các vách, hoặcgiữa cột và vách. Đôi vớ i dầm phụ: là khoảng cách giữa các dầm chính

Đối vớ i hệ dầm phụ giao nhau mà kích thƣớ c tiết diện các dầm giống nhau và nhị pdầm gần giống nhau: là khoảng cách giữa các dầm chính

Đối vớ i hệ dầm phụ giao nhau mà kích thƣớ c tiết diện các dầm khác nhau (độ cứng khác nhau): là khoảng cách giữa các dầm phụ có tiết diện lớn hơn (độ cứng đơn vị

lớn hơn) Khái niệm tổng quát vẫn là khoảng cách giữa các gối đỡ mà dầm truyền lực lên.

Trong trƣờ ng hợ p của bài tậ p, bạn xác định L = 9.6m đối là chính xác đối vớ i dầm theo phƣơng X

5.2. Đối vớ i cột

Khi xác định diện tích tiết diện của CộtDiện chịu tải của cột trên mỗi tầng đƣợc xác định theo nguyên tắc phía dƣớ i





Mobile: 0906 121 726 10

6. Lỗi bài 3

- Dầm A gác lên dầm B thì dầm B phải có kích thƣớ c lớn hơn hoặc bằng dầm A

- Hệ dầm phụ giao nhau đƣợ c thiết k ế có cùng kích thƣớ c

- Các dầm trên tr ục này đƣợ c thiết k ế đồng tr ục và có bề r ộng bằng nhau (tham khảokiến trúc)

- Suy nghĩ để thể hiện lại cho đúng các layer của lanh tô vách





Mobile: 0906 121 726 11

Bài tập số 4 Thiết lập các khai báo trong Etabs

1. Các bƣớ c thự c hiện

Đặt đơn vị làT-m

Xây d ự ng h ệ lướ i

Ch ọn tiêu chu ẩ n thi ế t k ế BS 8110-97

Khai báo v ật l i ệu (bêtông B30, c ố t thép d ọc A-II I , c ốt thép đai A-I )

Khai báo các ti ế t di ện C ột, chú ý các lưu ý về khai báo ti ế t di ện c ột.

Khai báo các ti ế t di ện D ầm

Khai báo các ti ế t di ện Sàn: chú ý các phòng ch ức năng khác nhau (hành lang,phòng làm vi ệc, kho, v ệ sinh v.v..) c ần đượ c khai báo v ớ i các lo ại sàn khác nhau (m ặc dù có th ể cùng chi ều dày) để thu ận ti ện cho vi ệc gán t ải tr ọng v ề sau

Khai báo các ti ế t di ện Vách: chú ý khai đầy đủ các lo ại Vách theo chi ều dày.

2. Yêu cầu:

- Thực hiện theo các hƣớ ng dẫn (sau bài viết này). Lƣớ i cột đƣợ c xây dựng theo côngtrình ở bài tậ p số 3. Vật liệu đã đề cậ p ở trên.

- Gửi file Etabs (*.EDB và *.$ET) qua hòm thƣ [email protected]

2.1. Lƣu ý khi khai báo tiết diện Cột

- Chúng ta sử dụng Etabs để tính toán diện tích cốt thép Cột, khi đó cần chú ý r ằngviệc phân bố cốt thép tr ọng cột ảnh hƣởng đến k ết quả tính toán. Do đó khi khai báo tiếtdiện cột, trong mục Reinforcement Data cần lƣu ý các điểm:

- Khoảng cách từ mặt ngoài của bê tông tớ i tâm cốt thép (Cover to rebar center),thông thƣờ ng khoảng cách này bằng 25mm + D/2. Trong khai báo có thể đặt bằng 40mmlà hợ p lý.

- Số lƣợ ng cốt thép phân bố càng đều càng tốt. Để đơn giản, trong thực hành nên lấynhƣ sau: số lƣợ ng cốt thép đặt trên cạnh nào thì bằng n = Kích thƣớ c cạnh (theo mm)/ 100

- Đƣờ ng kính cốt thép chỉ có ý nghĩa khi thực hiện bài toán kiểm tra, trong bài toándiện tích cốt thép nên lấy bằng nhau, có thể lấy cùng bằng 20d.





Mobile: 0906 121 726 12

M ột điể m n ữ a kh i khai báo c ốt thép là hướng đặt c ủa ti ế t di ện. Đố i v ớ i ti ế t di ện vuông thì chúng ta không c ần quan tâm nhưng đố i v ớ i ti ế t di ện ch ữ nh ật thì c ần lưu ý.

DEPTH là chiều cao làm việc khi uốn theo tr ục 3.

WIDTH là chiều cao làm việc khi uốn theo tr ục 2.

Mặc định trong etabs là: tr ục 2 trùng vớ i tr ục X, trùng 3 trùng vớ i tr ục Y.Do đó, ví dụ khi cột có tiết diện 70x90 mà 90 là cạnh đài theo hƣờ ng tr ục Y thì cần

khai báo trong Etabs là DEPTH = 0.7m và WIDTH = 0.9m

2.2. Các thông số về vật liệu:Khối lƣợ ng riêng: 0.25 T.s2/m3

Tr ọng lƣợ ng riêng: 2.5 T/m3

Modul đàn hồi: Tùy thuộc cấp độ bền, xem tiêu chuẩn

Cƣờng độ vật liệu: xem bảng dƣớ i





Mobile: 0906 121 726 13





Mobile: 0906 121 726 14

3. Các thông số bài 4

3.1. Tải trọng

- Văn phòng gồm: phòng viện phó, viện trƣở ng, phòng làm việc : 200KG/m2- Kho:

- Phòng họ p có ghế gắn cố định : 500KG/m2

- Vệ sinh

- Phòng k ỹ thuật

- Hành lang





Mobile: 0906 121 726 15

3.2. Lƣớ i trục

3.3. Các tầng

- Chiều cao mỗi tầng 4.2m, công trình cao 10 tầng

3.4. Vật liệu

Khối lƣợ ng riêng: 0.25 T.s2/m3

Tr ọng lƣợ ng riêng: 2.5 T/m3





Mobile: 0906 121 726 16

Modul đàn hồi: Tùy thuộc cấp độ bền, xem tiêu chuẩn

Cƣờng độ vật liệu: xem bảng dƣớ i

4. Quy đổi đơn vị

- 1MPa = 10^6Pa

1Pa=1N/m2

1KN=10^3N1MPa=10^3KN/m2- 1T=100KG (tấn lực)

1KN=10^3KG 1T=10KN

1MPa=100T/m2

- 1daN/m2=10N/m2

1KN/m2=1000N/m2

1daN/m2=10^-3T/m2

- Từ đó ta tính tải tr ọng lên ô sàn ví dụ sàn phòng làm việc q=200daN/m2=0.2T/m2

5. TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH CỐT THÉP BẰNG ETABS - THEO TCVN(Bài viết này dựa trên nghiên cứu của tác giả về những điểm tƣơng đồng trong việc

tính toán cốt thép giữa hai tiêu chuẩn BS8110-97 và TCVN356-2005, độc giả có thể tìmhiểu qua tài liệu sau: So sánh BS8110-97 và TCVN)

Cả BS8110-97 và TCVN356-2005 đều tính toán cấu kiện bê tông cốt thép dựa trên lýthuyết về tr ạng thái giớ i hạn (về độ bền và tr ạng thái sử dụng). Đối vớ i cấu kiện loại

https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B2BuRB1d_9V4ODAxN2UxOGItMzA4YS00ZThiLTllZTItYTdiZDg2ODhhNzU4&hl=en_US

https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B2BuRB1d_9V4ODAxN2UxOGItMzA4YS00ZThiLTllZTItYTdiZDg2ODhhNzU4&hl=en_US





Mobile: 0906 121 726 17

Dầm, cả BS lẫn TCVN đều thiết lập phƣơng trình cân bằng lực ở tr ạng thái giớ i hạn, giải phƣơng trình và tìm ra lƣợ ng cốt thép yêu cầu. Đối vớ i cấu kiện loại Cột, cách truyềnthống đƣợc nêu ra trong BS là quy đổi về trƣờ ng hợ p lệch tâm phẳng vớ i hệ số quy đổi,

bên cạnh đó, BS cũng đƣa ra các biểu đồ tƣơng tác dùng để kiểm tra khả năng chịu lựccủa tiết diện.TCVN vẫn đang chật vật vớ i việc tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên, tuy nhiên đã đƣara điều kiện tổng quát, và công thức cho phép xác định ứng suất của cốt thép phụ thuộcvào vị trí của đƣờ ng giớ i hạn vùng nén. Những năm gần đây, các nghiên cứu về việc xâydựng biểu đồ tƣơng tác đã đạt đƣợ c nhiều k ết quả, bên cạnh đó là quy trình tính toán cốtthép theo phƣơng pháp đúng dần dựa vào biểu đồ tƣơng tác. Chúng ta hoàn toàn giảiđƣợ c bài toán khung BTCT theo TCXDVN 356-2005! Nhƣng trƣớ c hết hãy tận dụngEtabs cái đã. Mặc dù Etabs không cung cấ p lựa chọn tiêu chuẩn TCVN356 trong tính toán cốt thép,nhƣng từ những điểm chung của hai tiêu chuẩn nhƣ đã nói ở trên, chúng ta hoàn toàn cóthể dùng Etabs + BS8110-97 + Tải tr ọng VN + Vật liệu VN -> Cốt thép theo TCVN356

5.1. Sử dụng tiêu chuẩn BS 8110-97, nhƣng sửa đổi 2 thông số giảm hoạt tải và giớ ihạn sử dụng (tạm dịch)





Mobile: 0906 121 726 18

5.2. Khai báo tổ hợ p thiết k ế là tổ hợ p theo tiêu chuẩn Việt Nam





Mobile: 0906 121 726 19

5.3. Thay đổi đặc trƣng vật liệu theo tiêu chuẩn Việt Nam Bạn cần biết, mặc dù BS yêu cầu bạn nhậ p hai thông số về cƣờng độ Vật Liệu là fcu

(cƣờng độ đặc trƣng của bê tông, tƣơng ứng vớ i cấp độ bền. Ví dụ: B15 là 15MPa, B20 là20MPa) và fy (giớ i hạn chảy của cốt thép) Tuy nhiên giá tr ị tính toán của vật liệu theo BSđƣợ c lấy nhƣ sau:

Đối với Bê tông: cƣờng độ tính toán = 0.67*fcu/1.5

Đối vớ i Cốt thép: cƣờng độ tính toán = fy/1.05

Ở đây 1.5 và 1.05 là hệ số an toàn riêng cho Bê tông và Cốt thépSuy ngƣợ c lại, nếu bạn muốn khai báo vật liệu theo tiêu chuẩn Việt Nam, bạn cần khai

báo cƣờng độ tính toán đã nhân vớ i các hệ số trên. Ví dụ:

Vớ i bê tông B15, R=85 kG/cm2 -> fcu khai báo sẽ bằng: 85*1.5/0.67 = 190.3kG/cm3



Vớ i cốt thép AII, R=2800 kG/cm2 -> fy khai báo sẽ bằng: 2800*1.05 = 2940kG/cm2

Vớ i cốt thép AIII, R=3650 kG/cm2 -> fy khai báo sẽ bằng: 3650*1.05 = 3832.5kG/cm2

Ở đây fcu và fy đã đƣợ c khai theo tiêu chuẩn Việt Nam quy đổi lên, không phải theocon số đúng với ý nghĩa của nó nhƣ trong BS.





Mobile: 0906 121 726 20

Cần nói thêm r ằng k ết quả tính toán nhƣ trên chỉ đúng về mặt định tính (số liệu), màkhông phù hợ p về mặt pháp lý. KetcauSoft cũng đã phát triển các phần mềm thiết k ế k ếtcấu bê tông cốt thép bằng cách sử dụng nội lực của Etabs và tính toán cốt thép theo tiêuchuẩn Việt Nam.





Mobile: 0906 121 726 21

BÀI 5 Dựng mô hình kết cấu sàn tầng 2, cao độ +4.200 (Cột,vách, dầm, sàn)


Dựng mô hình k ết cấu sàn tầng 2, cao độ +4.200 (Cột, vách, dầm, sàn)

2. Cần chú ý khi thự c hành: Cột, Vách, Dầm đƣợ c xây dựng đúng trục (tim cột, tim dầm và tim vách trùng vớ i

tr ục) mặc dù trên mặt bằng k ết cấu có thể tr ục của các cấu kiện này không trùng vớ i hệ lƣớ i.

Lanh tô thang máy đƣợc khai báo nhƣ 1 dầm thông thƣờ ng có chiều r ộng bằng chiềudày của vách, chiều cao bằng chiều cao tầng tr ừ chiều cao cửa thang máy, trong đó chiềucao cửa thang máy là 2.2m

Sử dụng chức năng Draw Point của Etabs để tạo các điểm trung gian khi cần thiết để bắt điểm

3. Yêu cầu: Thực hiện theo các hƣớ ng dẫn phía dƣớ i

Các phòng có chức năng riêng (văn phòng, vệ sinh, hành lang ...) cần đƣợ c khai báo bở i các loại tiết diện sàn riêng

Cần tạo các Dầm ảo (Null Line, hay các Frame có loại tiết diện NONE) dƣớ i các vị trí có tƣờ ng mà không có dầm thật. Tuy nhiên, khi tƣờ ng ở ngay cạnh dầm thật thì có thể gán tải tr ọng lên dầm thật và không cần xây dựng dầm ảo.

4. Câu hỏi bài 5

- Tại sao khi vẽ dầm cột không đặt đúng theo Mặt bằng k ết cấu luôn? Có phải để thuận tiện cho vẽ không ạ? Khi vẽ sàn vệ sinh thì không offset xuống 5cm mà vẫn để nguyên vị trí nhƣ vậy có ảnh hƣở ng gì tớ i k ết quả không?

- Trong đề bài bài tậ p số 5 là: vẽ mặt bằng k ết cấu sàn tầng 2 ở cao độ 4.2m nhƣngtrong khi đó sàn ở bài tậ p số 3 là sàn tầng 3, công trình có 10 tầng cao độ mỗi tầng là4.2m. Nên đổi lại đề là vẽ mặt bằng k ết cấu sàn tầng 3 ở bài tậ p số 3, vì khi đó dễ nhầm.

- Những dầm cách tr ục một đoạn thì vẫn vẽ bình thƣờ ng chứ ạ? Nên lấy kích thƣớ cnào để khai báo dầm D10-25x40 nhƣ hình dƣới đây?





Mobile: 0906 121 726 22

- Cho nay co dam khong?





Mobile: 0906 121 726 23

BÀI 6 Xác định và khai báo tải tr ọng tĩnh (Tĩnh tải, hoạt tải)


- Xác định và khai báo tải tr ọng tĩnh (Tĩnh tải, hoạt tải)

2. Cần lƣu ý khi thự c hành:

Cho đến bƣớ c này chúng ta vẫn chỉ mớ i xây dựng mô hình cho k ết cấu tầng 1. Chúngta vẫn sẽ chƣa thực hiện việc sao chép mô hình lên các tầng khác trong bài tậ p này.

Hoạt tải (HT) đƣợc xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, các giá tr ị đƣợ c quyđịnh riêng cho các phòng chức năng (văn phòng, hành lang, vệ sinh v.v..).

Tĩnh tải (TT) bao gồm: Tải tr ọng các lớ p hoàn thiện của sàn, tải tr ọng tƣờ ng xây,vách kính.

Vật liệu hoàn thiện sàn bao gồm: Lớ p vữa trát dày 15mm, lớ p vữa lót dày 20mm, lớ pgạch lát dày 10mm

Tƣờ ng xây bao gồm: 2 lớ p trát hai bên - mỗi lớ p dày 15mm; gạch xây dày 220mm

hoặc 110mm đối vớ i từng loại tƣờ ng. Hệ số lỗ cửa (nếu có cửa) là 0.75Vách kính dày 1cm, hệ khung nhôm có khối lƣợ ng tính theo mét vuông vách là

50kG/m2.

3. Yêu cầu:

- Khai báo các trƣờ ng hợ p tải tr ọng TT và HT trong Mô hình Etabs (bài tậ p xuyênsuốt)

- Xác định các loại tải tr ọng TT và HT và thể hiện dƣớ i các bảng Word hoặc Excel

- Gán các tải tr ọng TT và HT vào vào mô hình

- Nộ p bài tậ p bao gồm file xác định tải tr ọng và file Etabs.





Mobile: 0906 121 726 24

B 7 Bài tập số 7

1. Nhiệm vụ của bài tập số 7

- Xác định và khai báo tải tr ọng Gió (thành phần Tĩnh và Động)

2. Cần lƣu ý khi thự c hành

- Sau khi hoàn thành xong bài tậ p số 6, hoàn thiện mô hình bằng cách sử dụng chứcnăng nhân bản (replicate) của Etabs để nhân sàn tầng 1 lên các sàn khác

- Cần gán Diaphragm trƣớc khi phân tích mô hình (độc lập theo các phƣơng)

- Cần thiết lậ p khối lƣợng tham gia dao động (Mass Source) ở chế độ From Load,và giá tr ị bằng: 1*TT + 0.5*HT

- Cần chia ảo sàn trƣớ c khi phân tích nội lực (xem hƣớ ng dẫn phía dƣớ i)

- Cần gán liên k ết ngàm cho các chân cột trƣớ c khi phân tích nội lực

- Sử dụng phần mềm WDL để tính toán tải tr ọng gió. Chú ý r ằng sau khi bạn importfile *.mdb, bạn cần nhậ p các giá tr ị Lx và Ly lần lƣợt là kích thƣớc theo phƣơng X và Y

của mặt bằng.- Thành phần tĩnh, và các thành phần động đƣợ c khai báo với các trƣờ ng hợ p tải

tr ọng khác nhau. Ví dụ theo phƣơng X có: GTX - Gió tĩnh, GDX1 - Gió động của dạngdao động thức nhất, GDX2 - Gió động của dạng dao động thứ 2; v.v..

- Công trình đƣợ c xây dựng lại thành phố Bắc Ninh (Tên cũ theo TCVN 2737-1995là: thị xã Bắc Giang, tỉnh Hà Bắc)

3. Yêu cầu

- Khai báo các trƣờ ng hợ p tải tr ọng do Gió (các thành phần Tĩnh và Động)

-

Gán các trƣờ ng hợ p tải tr ọng do Gió vào mô hình- Gửi file Excel xác định tải tr ọng gió (thành phần Tĩnh và Động), và file Etabs

4. Lƣu ý chia ảo sàn trƣớ c khi chạy dao động

4.1. Bƣớ c 1: Chọn toàn bộ mô hình

4.2. Bƣớ c 2: Chọn menu Assign > Shell/Area > Area Object Mesh Options ..., thiếtlập nhƣ hình dƣớ i





Mobile: 0906 121 726 25





Mobile: 0906 121 726 26

CÁC BÀI VIẾT

1. BÀI 1 Tổ hợ p tải trọng và tổ hợ p nội lự c

Các loại tải tr ọng (thƣờ ng xuyên, tạm thời, đặc biệt ...) đƣợ c phân biệt dựa trên tínhchất tác động của nó lên công trình. Sự tác động của chúng lên công trình có thể đồngthờ i hoặc không, do đó cần xét đến các trƣờ ng hợ p tổ hợp để tìm ra trƣờ ng hợ p có nội lực

bất lợ i nhất. Và để xét đến xác suất xuất hiện đồng thờ i của các loại tải tr ọng, ngƣời ta đề ra các hệ số tổ hợ p.

Xét về hình thức, tổ hợ p tải tr ọng là cộng tải tr ọng trƣớ c (có k ể đến hệ số tổ hợ p) r ồimớ i giải bài toán xác định nội lực; còn tổ hợ p nội lực là giải bài toán xác định nội lực chocác trƣờ ng hợ p tải tr ọng riêng r ẽ trƣớ c r ồi mớ i cộng nội lực lại vớ i nhau (có k ể đến hệ số tổ hợ p)

Xét về mặt giá tr ị, tổ hợ p tải tr ọng và tổ hợ p nội lực mang lại k ết quả nội lực giốngnhau cho hệ đàn hồi tuyến tính (k ết cấu thông thƣờng đƣợ c giả thiết là đàn hồi tuyến tính)

TCVN 2737-1995 mục 2.4 chỉ đề cập đến tổ hợ p tải tr ọng

Xét về mặt giá tr ị thì tổ hợ p tải tr ọng và tổ hợ p nội lực mang lại k ết quả giống nhau,nhƣng xét về góc độ tính toán thì có sự khác biệt về mặt hiệu quả.

Ví dụ, chúng ta chỉ có 4 trƣờ ng hợ p tải tr ọng là Tĩnh tải (TT), Hoạt tải (HT), Gió phƣơng X (GX), Gió phƣơng Y (GY) nhƣng lại có 5 trƣờ ng hợ p tổ hợ p:

TH1: TT + HT

TH2: TT + 0.9*HT + 0.9*GX

TH3: TT + 0.9*HT - 0.9*GX

TH4: TT + 0.9*HT + 0.9*GY

TH5: TT + 0.9*HT - 0.9*GY Nhƣ vậy, nếu sử dụng tổ hợ p nội lực thì chúng ta chỉ cần giải 4 bài toán nội lực cho 4

tải tr ọng riêng r ẽ, trong khi cần phải giải 5 bài toán xác định nội lực nếu sử dụng tổ hợ ptải tr ọng. Số lƣợng bài toán còn tăng lên rất nhiều nếu sử dụng tiêu chuẩn nƣớ c ngoài.

Do đó, chúng ta thƣờ ng sử dụng phƣơng pháp tổ hợ p nội lực thay cho tổ hợ p tảitr ọng (vì k ết quả cuối cùng giống nhau)

2. BÀI 2 Nhữ ng mâu thuẫn khi phân tích k ết cấu làm việc đồng thờ i vớ i nền đất sử dụng phƣơng pháp mô hình cọc bằng liên k ết đàn hồi

Việc phân tích k ết cấu làm việc đồng thờ i vớ i nền đất trong đó sử dụng phƣơng pháp

mô hình cọc bằng liên k ết đàn hồi (mô hình spring) đang đƣợ c sử dụng ngày một r ộngrãi. Một ƣu điểm của phƣơng pháp này là xét đến đƣợ c sự làm việc mềm của đài cọc vàsự tham gia có hệ giằng móng trong sự phân phối mô men trong đài cọc. Mô hình springcòn giải quyết một cách gọn gàng bài toán đài cọc phức tạ p. Tuy nhiên bên cạnh nhữngƣu điểm, mô hình spring chứa đựng trong đó những mâu thuẫn có thể dẫn tớ i sự sai lệchtrong k ết quả tính toán.





Mobile: 0906 121 726 27

2.1. Ảnh hƣở ng của mô hình spring tớ i k ết quả phân tích k ết cấu So với mô hình thông thƣờ ng (k ết cấu liên k ết ngàm vớ i nền đất), mô hình spring dẫn

đến những thay đổi tƣơng đối rõ r ệt trong k ết quả phân tích k ết cấu

2.1.1. S ự thay đổ i tính ch ất động h ọc

Hình 1: So sánh các đặc trưng của hệ k ế t cấ u trong hai mô hình

Xét hệ k ết cấu dạng công xôn chịu tải tr ọng F nhƣ hình 1. Khi liên k ết giữa hệ vớ i mặt đất đƣợ c giả thiết là ngàm, chuyển vị tại đỉnh Δ1 bằngchuyển vị Δe do biến dạng đàn hồi, hệ có độ cứng K 1 tƣơng ứng và chu k ỳ dao động riêngcơ bản T1 Trong mô hình liên k ết spring, ngoài chuyển vị do biến dạng đàn hồi Δe, hệ còn bị chuyểnvị Δs do biến dạng của các liên k ết spring dƣớ i tác dụng của mô men tại móng, tổngchuyển vị tại đỉnh của hệ Δ2 = Δs + Δe > Δ1, hệ có độ cứng tƣơng ứng K 2 < K 1 và chu k ỳ dao động riêng cơ bản T2 > T1.

Nhƣ vậy, trong mô hình spring, độ cứng của hệ giảm so với mô hình ngàm và do đóchu k ỳ dao động của hệ lớn hơn so vớ i chu k ỳ dao động của mô hình ngàm.

2.1.2. S ự thay đổ i giá tr ị c ủa t ải tr ọng

Do chu k ỳ dao động riêng của hệ thay đổi nên các tải tr ọng bị ảnh hƣở ng bở i chu k ỳ dao động của hệ cũng thay đổi. Cụ thể, đối vớ i tải tr ọng động đất, khi chu k ỳ dao độngcủa hệ tăng thì giá trị của tải tr ọng động đất có xu hƣớ ng giảm. Ngƣợ c lại, đối vớ i tảitr ọng gió, khi chu k ỳ dao động riêng của hệ tăng thì giá trị thành phần động của tải tr ọnggió cũng tăng. Chƣa thể định lƣợ ng và so sánh mức độ tăng giảm giữa hai loại tải tr ọng,

tuy nhiên điều có thể khẳng định là sự thay đổi của chu k ỳ dao động sẽ dẫn tớ i sự thayđổi giá tr ị của tải tr ọng gió và tải tr ọng động đất tác dụng lên công trình.

1.3. Sự phân phối lại nội lực Các phân tích sử dụng phần mềm Etabs cho thấy r ằng sự phân phối lại tải tr ọng phụ

thuộc vào dạng tải tr ọng và suất huy động sức chịu tải của cọc (tỉ lệ giữa tải tr ọng đầu cọcvà sức chịu tải của cọc, ký hiệu C p, giá tr ị C p ≤ 1). Đối vớ i tải tr ọng thẳng đứng, khi cáccọc có C p xấ p xỉ nhau, nghĩa là độ lún đồng đều trên toàn bộ công trình, thì sẽ không có





Mobile: 0906 121 726 28

sự phân phối lại tải tr ọng thẳng đứng cho dù hệ số đàn hồi spring đƣợ c lựa chọn là baonhiêu. Khi các cọc có C p tƣơng đối khác biệt dẫn tớ i sự chênh lệch độ lún trên mặt bằngcông trình, thì sẽ có sự phân phối lại tải tr ọng thẳng đứng giữa các cấu kiện, mức độ phân

phối phụ thuộc vào độ cứng của các cấu kiện ngang liên k ết giữa các cấu kiện thẳngđứng.

Đối vớ i tải tr ọng ngang, sự phân phối lại nội lực (mô men và lực dọc tại chân cột) phục thuộc vào mức độ giằng giữ giữa các đài cọc. Nếu tất cả các cột đều đứng trên mộtđài cọc có độ cứng lớ n, hoặc nằm trên các đài khắc nhau và đƣợ c giằng bở i hệ giằng cóđộ cứng lớ n, thì sự phân phối lại nội lực là không đáng kể. Ngƣợ c lại là sự phân phối lạinội lực đáng kể đối vớ i hệ giằng có độ cứng không đủ lớ n hoặc hệ không bị giằng.

Hình 2: S ự phân phố i l ại nội l ự c trong hệ k ế t cấ u trong các trườ ng hợ p

Hình 2 là biểu đồ mô men của khung trong 3 trƣờ ng hợp đối vớ i khung chịu tải tr ọngngang, trong đó ta thấy sự phân phối lại mô men khi hệ đƣợ c mô hình bằng liên k ếtspring ở các mức độ giằng khác nhau. Lực dọc trong hệ cũng sẽ phân phối lại tƣơng ứngvớ i sự phân bố mô men.

2.2. Nhữ ng mâu thuẫn khi sử dụng mô hình spring Mô hình spring dẫn tớ i sự thay đổi tính chất động học của công trình, thay đổi giá tr ị

của các tải tr ọng ngang nhƣ thành phần động của tải tr ọng gió và tải tr ọng động đất, và sự phân phối lại nội lực trong các trƣờ ng hợ p tải tr ọng ngang. Nhƣ vậy, việc phân tích k ếtcấu theo mô hình spring có k ết quả khác vớ i mô hình k ết cấu liên k ết ngàm vớ i nền đất,đặc biệt đối vớ i tải tr ọng ngang và các tải tr ọng động có phƣơng pháp tính toán phụ thuộcvào chu k ỳ dao động riêng của hệ. Tuy nhiên câu hỏi đặt ra là mô hình spring có phảnánh đúng sự làm việc của hệ k ết cấu trong các điều kiện thực tế?Trong thực hành thiết k ế, hệ số đàn hồi của liên k ết spring đƣợ c lấy phụ thuộc vào độ lún





Mobile: 0906 121 726 29

cọc dƣới điều kiện tải tr ọng sử dụng, tuy nhiên cần khẳng định r ằng độ lún của cọc trênthực tế là độ lún đạt đƣợc dƣớ i sự tác dụng lâu dài của tải tr ọng. Xem xét lại ví dụ tronghình 1, để đạt đƣợ c chuyển vị Δs, lực F cần dữ nguyên phƣơng và chiều tác dụng trongmột thời gian đủ lâu để cọc đạt đƣợc độ lún cần thiết. Trong khi đó, trái hẳn vớ i thực tế,

biến dạng của liên k ết spring trong Etabs là biến dạng tức thờ i, Etabs phân tích k ết cấu cók ể đến biến dạng này mà không xem xét đến thờ i gian tác dụng cần thiết của tải tr ọng để đạt đƣợ c biến dạng này.Do cọc cần có thời gian đủ lâu để đạt đƣợc độ lún cần thiết nhƣ mô hình spring, có thể nói r ằng dao động riêng của hệ k ết cấu có các giá tr ị đặc trƣng giống vớ i mô hình ngàmhơn là mô hình spring. Bên cạnh đó, tải tr ọng gió và tải tr ọng động đất xảy ra trong mộtthờ i gian ngắn, do đó có thể nói, sử dụng k ết quả phân tích động học của hệ trong môhình spring để xác định giá tr ị của các tải tr ọng này sẽ không chính xác.

Một vấn đền nữa khi sử dụng mô hình spring là việc xác định hệ số đàn hồi của liênk ết spring. Nhƣ đã phân tích ở mục 1.3, việc lựa chọn giá tr ị spring không ảnh hƣở ng tớ ik ết quả phân tích nội lực đối vớ i hệ chỉ chịu tải tr ọng thẳng đứng và có hệ số huy động

sức chịu tải C p đồng đều trên mặt bằng, tuy nhiên k ịch bản sẽ hoàn toàn thay đổi trongcác trƣờ ng hợ p còn lại.

2.3. K ết luận Tóm lại, việc phân tích k ết cấu bằng mô hình spring có thể mang lại giá tr ị không

chính xác mà nguyên nhân chủ yếu là do mô hình này không phản ánh sự làm việc trênthực tế của hệ k ết cấu. Ngƣờ i k ỹ sƣ khi sử dụng mô hình này cần lƣờng trƣớc đƣợ c cácmâu thuẫn và cân nhắc sử dụng các giải pháp thay thế tốt hơn. Đối với trƣờ ng hợ p phântích k ết cấu trong Etabs bằng mô hình spring, tác giả khuyên r ằng nên tính toán các tảitr ọng động đất và tải tr ọng gió bằng bảng tính sử dụng thông số dao động từ mô hình k ết

cấu ngàm vớ i nền đất. Việc thiết k ế móng cọc tốt nhất vẫn là sử dụng mô hình spring độclậ p (ví dụ trong SAFE) và vớ i nội lực chân cột đƣợ c lấy trong mô hình ngàm

3. BÀI 3 HỆ BIẾN DẠNG ĐỒNG ĐIỆU

Hai cấu kiện đƣợ c gọi là biến dạng đồng điệu khi đƣờ ng biến dạng của chúng đồngdạng vớ i nhau. Khái niệm này thƣờng đƣợ c sử dụng cho các cấu kiện thẳng đứng vì sự

biến dạng không đồng điệu giữa các cấu kiện thẳng đứng ảnh hƣở ng tớ i sự phân phối củatải tr ọng ngang và lực tác dụng lên cấu kiện giằng giữa các cấu kiện này.

Phân tích phƣơng trình biến dạng cho thấy hai cấu kiện thẳng đứng chỉ biến dạngđồng điệu khi chúng có cùng chiều cao tiết diện theo phƣơng đang xét. Trong tính toángần đúng, có thể xem hai cấu kiện biến dạng đồng điệu khi chúng chỉ có biến dạng cắt(E.I = ∞) hoặc chỉ có biến dạng uốn (G.A = ∞)





Mobile: 0906 121 726 30

4. BÀI 4 TÂM CỨ NG, TÂM KHỐI LƢỢ NG, TÂM HÌNH HỌC

Tâm cứng, tâm khối lƣợ ng, và tâm hình học là các đặc trƣng xác định trên mặt bằngcủa k ết cấu. Tâm cứng, tâm khối lƣợ ng và tâm hình học đƣợc xác định theo cách khácnhau và có vai trò khác nhau trong quá trình phân tích k ết cấu.

Tâm cứng

Tâm cứng (CR - Center of Rigidity) là vị trí trên mặt bằng mà nếu đặt một lực ngangvào đó thì mặt bằng chỉ chịu chuyển vị tịnh tiến, không có chuyển vị xoay.

Tâm cứng đƣợc xác định dựa trên đặc trƣng hình học của k ết cấu (mô men quán tínhI) và đặc trƣng của vật liệu (mô đun đàn hồi E). Đối vớ i hệ k ết cấu có các cấu kiện thẳngđứng biế n dạng đồng điệu, vị trí của tâm cứng đƣợc xác định nhƣ sau:

X = ∑(Xi.E.Ixi)/∑(E.Ixi)Y = ∑(Yi.E.Iyi)/∑(E.Iyi)

Công thức trên xác định dựa trên tính chất phân phối tải tr ọng ngang tỉ lệ thuận vớ iđộ cứng đối vớ i các cấu kiện biến dạng đồng điệu.

Trên thực tế, hệ k ết cấu thƣờng tƣơng đối phức tạ p và có sự k ết hợ p của các cấu kiệnthẳng đứng có biến dạng không đồng điệu vớ i nhau. Trong những trƣờ ng hợp đó, cần xácđịnh vị trí tâm cứng thông qua định nghĩa của nó. Hình 1 thể hiện phƣơng pháp xác địnhvị trí tâm cứng trong phần mềm Etabs

Hình 1: Xác định vị trí tâm cứng theo định nghĩa

Có thể tóm tắt phƣơng pháp này nhƣ sau:

Tại điểm A bất k ỳ, đặt một lực đơn vị Fx = 1 theo phƣơng X, xác định đƣợ c góc xoaycủa sàn R zx

Vẫn tại điểm A, đặt một lực đơn vị Fy = 1 theo phƣơng Y, xác định đƣợ c góc xoaycủa sàn R zy

Đặt một mô men xoắn đơn vị Mz = 1 quanh tr ục Z, xác định đƣợ c góc xoay của sànR zz

Tọa độ (X, Y) của tâm cứng đƣợc xác định nhƣ sau: X = -R zy/R zz và Y = R zx/R zz

Khi một lực đặt lên sàn không đi qua tâm cứng, nó sẽ gây ra một mô men xoắn vớ icánh tay đòn của lực đƣợc tính đến vị trí của tâm cứng.

Tâm khối lƣợ ng

http://www.thuvien.ketcausoft.com/pages/P12111501-he-bien-dang-dong-dieu












Mobile: 0906 121 726 31

Tâm khối lƣợ ng (CM - Center of Mass) của sàn chính là tr ọng tâm vật lý xét trên mặt bằng của sàn. Tọa độ xác định bằng các công thức đơn giản nhƣ sau:

X = ∑(Xi.mi)/∑(mi) và Y = ∑(Yi.mi)/∑(mi).

Vị trí của tâm khối lƣợng chính là điểm đặt của các lực liên quan đến tác động quántính nhƣ: tải tr ọng động đất, thành phần động của tải tr ọng gió

Tâm hình học Tâm hình học đƣợc xác định thông qua khoảng cách trung bình từ một điểm tớ i các biên của công trình theo phƣơng đang xét.

Tâm hình học có thể đƣợ c lấy làm vị trí tác dụng của các tải tr ọng tác dụng trên bề mặt nhƣ thành phần tĩnh của tải tr ọng gió

.

Ý nghĩa của việc xác định tâm cứng, tâm khối lƣợ ng và tâm hình học

Vị trí của tâm khối lƣợ ng và tâm hình học và các vị trí tác dụng của các lực liên quannhƣ tải tr ọng gió (thành phần tĩnh, thành phần động) và tải tr ọng động đất.

Vị trí của tâm cứng, tâm khối lƣợ ng và tâm hình học của một mặt bằng k ết cấuthƣờng không trùng nhau, do đó dƣớ i tác dụng của các tải tr ọng gió và động đất, côngtrình thƣờ ng phải chịu thêm mô men xoắn do độ lệch của tải tr ọng so vớ i tâm cứng.

Một số tiêu chuẩn thiết k ế yêu cầu hạn chế độ lệch giữa tâm cứng, tâm khối lƣợ ng vàtâm hình học ở mức cho phép.

5. BÀI 5 HẠN CHẾ CHUYỂN VỊ NGANG CHO NHÀ CAO TẦNG BẰNG CÁCHSỬ DỤNG OUTTRIGGER (DẦM GÁNH)

Một vấn đề thƣờ ng phải đối diện khi thiết k ế nhà cao tầng là giải pháp để hạn chế

chuyển vị ngang. Các nhà cao tầng hiện nay tại Việt Nam thƣờng có bƣớ c cột tƣơng đốilớ n trong khi chiều cao của dầm tƣơng đối nhỏ nhằm đảm bảo chiều cao thông thủy vớ imột chiều cao tầng thấ p nhất. Điều này làm giảm tác dụng chịu tải tr ọng ngang của hệ khung trong k ết cấu khung – vách lõi (core wall). Nhà càng cao chuyển vị càng lớ n trongkhi việc tăng kích thƣớ c của vách lõi bị hạn chế bởi các điều kiện kiến trúc và kinh tế. Để hạn chế chuyển vị ngang cho công trình, một giải pháp tƣơng đối đơn giản và hiệu quả làsử dụng outtrigger và belt wall.

Khái niệm Outtrigger

Outtrigger (dầm gánh) là một cấu kiện theo phƣơng ngang có độ cứng lớ n, nối giữavách lõi và các cột biên, nhằm sử dụng các cột biên để tăng khả năng chịu tải tr ọng ngangcủa vách lõi, từ đó giảm chuyển vị của công trình. Thuật ngữ 'dầm gánh' mô tả đƣợ cnguyên lý hoạt động của Outtrigger. Tuy nhiên thực tế cho thấy Outtrigger có thể đƣợ cthiết k ế vớ i nhiều hình thức khác nhau và do đó thuật ngữ dầm gánh chƣa bao quát đƣợ ckhía cạnh này.

Belt wall





Mobile: 0906 121 726 32

Outtrigger huy động các cột tr ực tiế p nối với nó để hạn chế chuyển vị ngang củacông trình. Khi cần huy động toàn bộ các cột biên, ngƣờ i ta sử dụng belt wall. Đó là hệ vách có chiều cao bằng 1 hoặc 2 tầng chạy dài xung quanh công trình nối các cột biên vớ inhau và vớ i Outtrigger.

Hình 1: Outtrigger và Belt wall

Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của Outtrigger tƣơng đối đơn giản. Khi tải tr ọng ngang tác

dụng lên công trình, hệ vách lõi (chịu hầu hết tải tr ọng ngang) làm việc nhƣ một côngxôn và bị chuyển vị. Chuyển vị của vách lõi làm Outtrigger có xu hƣớ ng bị xoay, làm chocột ở phía đón tải tr ọng bị kéo và cột ở phía bên kia bị nén. Các lực kéo và nén ở cột hìnhthành cặ p ngẫu lực tác dụng lên Outtrigger và tạo nên một mô men có tác dụng làm giảmmô men trong tổ hợ p vớ i tải tr ọng ngang và làm hạn chế chuyển vị của công trình. Có thể làm đƣợc nhƣ vậy là nhờ độ cứng lớ n của outtrigger.

Ngoài tác dụng hạn chế chuyển vị ngang, việc bố trí outtrigger cũng làm giảm đángk ể chu k ỳ dao động của công trình.





Mobile: 0906 121 726 33

Hình 2: Thự c t ế đa dạng của hệ k ế t cấ u

Vị trí tối ƣu Outtrigger có thể đƣợ c bố trí ở các vị trí khác nhau là do đó có tác dụng hạn chế

chuyển vị ngang khác nhau.

Hình 3 là ví dụ trƣờ ng hợ p bố trí 1 outtriger với các cao độ khác nhau cho công trình.

Các tính toán cho thấy đối với trƣờ ng hợ p chỉ bố trí 1 outtrigger, vị trí tối ƣu để hạn chế chuyển vị là vị trí có cao độ xấ p xỉ ½ chiều cao công trình.

Hình 3: Outtrigger phát huy hiệu quả khác nhau khi bố trí ở các cao độ khác nhau

Hình 4 là vị trí tối ƣu khi bố trí outtrigger cho công trình đƣợ c kiến nghị trong cuốnReinforced Concrete Design of Tall Buildings





Mobile: 0906 121 726 34

Hình 4: V ị trí t ối ưu tương ứ ng vớ i số lượ ng outtrigger

Áp dụng Mặc dù có luận điểm tƣơng đối rõ ràng, trên thực tế không phải bao giờ chúng ta

cũng bố trí đƣợ c các outtrigger ở vị trí tối ƣu nhƣ mong muốn. Bên cạnh đó, việc sử dụngmột outtrigger có dạng vách đặc mang lại các nhƣợc điểm:

Gây cản tr ở giao thông

Tốn vật liệu và thờ i gian xây dựng

Tính toán và thiết k ế phức tạ p

Hình 5 là một biến thể của outtrigger dƣớ i dạng dàn. Việc sử dụng thanh giằng chéokhiến việc tính toán, thiết k ế và thi công tr ở nên đơn giản. Sử dụng thanh giằng chéocũng tạo khoảng tr ống cho giao thông, giúp outtriger có thể bố trí linh hoạt hơn. Tuydạng dàn không mang lại hiểu quả lớn nhƣ dạng vách đặc, nhƣng những ƣu điểm của nó

lại giúp cho chúng ta có thể áp dụng outtrigger một cách phổ thông hơn.

Hình 5: Outtrigger có thể đượ c thiế t k ế ở d ạng dàn





Mobile: 0906 121 726 35

6. HỆ SỐ Ứ NG XỬ

Hệ số ứng xử (tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 ký hiệu là q ; một số tiêu chuẩn ký hiệu là R ) là một kháiniệm được sử dụng trong kỹ thuật thiết kế kháng chấn hiện đại, biểu thị khả năng làm việc ngoài giớihạn đàn hồi của kết cấu. Qua đó, thay vì khả năng chịu được tác động lớn nhất của động đất trong quá

trình làm việc đàn hồi, kết cấu sẽ có khả năng phân tán năng lượng của tác dụng động đất trong quátrình làm việc đàn hồi - dẻo. Điều này thể hiện quan niệm mới trong thiết kế công trình chịu tải trọngđộng đất đó là cho phép công trình hư hỏng nhưng không được phép sụp đổ để bảo đảm sinh mạng conngười.

6.1. Khái niệm hệ số ứ ng xử

Hệ số ứng xử q biểu thị một cách gần đúng tỉ số giữa lực động đất mà kết cấu sẽ phải chịu nếu phảnứng của nó hoàn toàn đàn hồi và lực động đất có thể sử dụng khi thiết kế theo mô hình phân tích khôngđàn hồi thông thường mà vẫn tiếp tục đảm bảo cho hệ kết cấu một phản ứng thỏa mãn các yêu cầu đặtra.Tùy vào hệ kết cấu, giá trị của hệ số ứng xử q có thể khác nhau theo theo các hướng nằm ngang của kết

cấu. Khái niệm hệ số ứng sử q gắn liền với quan niệm hiện đại trong thiết kế kháng chấn, giá trị của nó tươngứng với giá trị độ dẻo của công trình.

6.2. Quan niệm hiện đại trong thiết k ế kháng chấn

Động đất là một hiện tượng tự nhiên có thời điểm xuất hiện và cường độ không thể báo trước. Việc thiếtkế công trình làm việc đàn hồi chịu được tải trọng động đất gây lãng phí và không hợp lý do xác suấtxuất hiện những trận động đất mạnh thường rất thấp. Do đó, quan điểm thiết kế kháng chấn hiện nay làchấp nhận tính không chắc chắn của hiện tượng động đất để có thể tập trung vào việc thiết kế các côngtrình có mức độ an toàn chấp nhận được. Các công trình xây dựng được thiết kế theo quan điểm nàyphải có độ cứng, độ bền và độ dẻo thích hợp nào đó, nhằm bảo đảm trong trường hợp động đất xảy ra

sinh mạng con người được bảo vệ, các hư hỏng được hạn chế và những công trình quan trọng có chứcnăng bảo vệ cư dân vẫn có thể duy trì hoạt động. Đối với các trận động đất có cường độ yếu, độ cứngnhằm tránh không xảy ra các hư hỏng ở phần kiến trúc của công trình. Đối với các trận động đất cócường độ trung bình, độ bền cho phép giới hạn các hư hỏng nghiêm trọng ở hệ kết cấu chịu lực. Đối vớicác trận động đất mạnh hoặc rất mạnh, độ dẻo cho phép công trình có các chuyển vị đàn hồi lớn màkhông bị sụp đổ.

6.3. Khả năng làm việc ngoài giớ i hạn đàn hồi của k ết cấu bê tông cốt thép

Trước khi hình thành quan điểm thiết kế kháng chấn hiện đại, các công trình vẫn được thiết kế khángchấn với với độ cứng và độ bền đủ lớn để kết cấu vẫn đảm bảo không bị phá hoại và vẫn làm việc tronggiai đoạn đàn hồi. Tuy nhiên, một số công trình được thiết kế theo quan điểm này khi chịu tác động của

động đất với cấp lớn hơn cấp động đất được thiết kế vẫn không bị sụp đổ hay hư hỏng trầm trọng. Điềunày có được là do khả năng làm việc ngoài giới hạn đàn hồi của kết cấu bê tông cốt thép. Xem xét vấnđề này bằng ví dụ dưới đây.





Mobile: 0906 121 726 36

Hình 1. Ph ả n ứ ng c ủ a các h ệ k ế t c ấ u có m ộ t b ậ c t ự do độ ng khi ch ịu tác động động đấ t.

Ở sơ đồ a, hệ làm việc hoàn toàn đàn hồi. Dưới tác động của tải trọng F1, hệ có chuyển vị x1. Năng lượngcủa hệ tập trung dưới dạng thế năng đàn hồi, định lượng bằng diện tích của hình tam giác OBF. Khi tảitrọng dừng tác dụng, do tính chất đàn hồi, công trình trở về trạng thái ban đầu, năng lượng được chuyểnthành động năng. Nếu không xét đến lực cản, tổng năng lượng sẽ không đổi, và công trình sẽ dao độngxung quanh vị trí cân bằng. Ở sơ đồ b hệ làm việc đàn hồi dẻo, và chỉ chịu được tải trọng F2 khi làm việctrong giai đoạn đàn hồi với chuyển vị xy. Sau giai đoạn đàn hồi, hệ tiếp tục chuyển qua làm việc tronggiai đoạn dẻo và đạt đến biến dạng lớn nhất x2. Năng lượng tích lũy dược định lượng bằng diện tích hìnhOADE. Dưới tác dụng của tải trọng đảo chiều, hệ sẽ quay trở lại điểm G, lúc này năng lượng tích lũy

trong hệ chỉ là phần diện tích hình GDE, và một phần lớn năng lượng của hệ bằng diện tích của hìnhOADG đã được phân tán do sự làm việc dẻo của kết cấu.

Tỉ lệ x2 /xy được gọi là độ dẻo μ của kết cấu, và tỉ lệ F 1 /F2 chính là hệ số ứng xử q của kết cấu.

Như vậy, hệ số ứng xử q chính là hệ số giảm tải trọng, với độ dẻo thiết kế, công trình được thiết kế đànhồi với tải trọng F2 vẫn có thể không sụp đổ hoặc hư hại nghiêm trọng dưới tác dụng của tải trọng F1.





Mobile: 0906 121 726 37

6.4. Quan hệ giữ a hệ số ứ ng xử q và độ dộ dẻo μ

Độ dẻo μ biểu thị khả năng làm việc trong miền dẻo của kết cấu, đó là tỉ số giữa biến dạng toàn phầncủa kết cấu tại trạng thái phá hoại và biến dạng của kết cấu lúc chuyển từ giai đoạn đàn hồi sang giaiđoạn dẻo. F2 được gọi là tải trọng động đất thiết kế trong khi F1 chính là lực động đất thực tế mà côngtrình phải chịu. Mối quan hệ giữa F1 và F2 có thể được xác định thông qua phương pháp cân bằng chuyểnvị (x1 = x2) hoặc cân bằng năng lượng (diện tích hình OBF bằng diện tích hình OADE). Khi được xác định

theo phương pháp cân bằng chuyển vị thì q1 = μ. Khi được xác định theo phương pháp cân bằng nănglượng thì q2 = √(2*μ - 1).

Các nghiên cứu cho thấy rằng, đối với công trình có chu kỳ dao động lớn hơn giá trị giới hạn (ví dụ giá trịchu kỳ Tm ứng với đỉnh của phổ phản ứng), chuyển vị cực đại của hệ không đàn hồi xấp xỉ với giá trịchuyển vị lớn nhất của hệ kết cấu đàn hồi có cùng độ cứng với độ cứng ban đầu của hệ không đàn hồivà có độ bền không hạn chế. Đối với hệ có chu kỳ bé hơn Tm, giả thiết cân bằng chuyển vị tỏ ra khôngphù hợp.

Hệ số q trên thực tế được chọn giữa hai giá trị q1 và q2.

6.5. Tài liệu tham khảo [1]. TCXDVN 375:2006. Thi ế t k ế công trình ch ịu động đấ t .[2]. Nguyễn Lê Ninh. Động đấ t và thi ế t k ế công trình ch ịu động đấ t . Nhà xuấ t bản Xây dự ng, Hà Nội,

2009.

7. GIẢ THIẾT TIẾT DIỆN PHẲNGTác giả: H ồ Việt Hùng

Giả thiết tiết diện phẳng (các tên gọi khác: giả thiết mặt cắt phẳng, giả thiết biến dạng phẳng) là một giảthiết tối quan trọng trong tính toán thiết kế kết cấu, thường được biết đến với tên giả thuyết Bernoulli. Giả thiết tiết diện phẳng phát biểu rằng mặt phẳng của tiết diện vẫn phẳng sau biến dạng. Từ giả thiếtnày, người ta có thể đưa ra được sơ đồ ứng suất - biến dạng của tiết diện tại trạng thái giới hạn , và từ

đó thiết lập được các phương trình tính toán xác định khả năng chịu lực của tiết diện.

7.1. THÍ NGHIỆM UỐN DẦM CỦA BERNOULLI

Nhà khoa học Bernoulli đã tiến hành thí nghiệm như sau:

Vẽ các đoạn thẳng theo hai phương dọc d ầm và vuông góc với phương dọc d ầm. Dùng một lự c tác dụng vào giữ a d ầm để cho d ầm có xu hướng bị uốn dưới lự c tác dụng.

http://www.thuvien.ketcausoft.com/cung_mot_tac_gia.php?author=H%E1%BB%93%20Vi%E1%BB%87t%20H%C3%B9ng







http://en.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli



http://www.thuvien.ketcausoft.com/pages/P12110101-phuong-phap-thiet-ke-theo-trang-thai-gioi-han










Mobile: 0906 121 726 38

Hình 1. Thí nghi ệ m u ố n d ầ m c ủ a Bernoulli

Quan sát thí nghiệm, ông phát hiện ra rằng với một biến dạng cho phép các đoạn thẳng theo phươngdọc dầm vẫn có xu hớng song song với nhau. Còn các đoạn thẳng vuông góc với phương dọc dầm thìvẫn có dạng đường thẳng sau khi dầm bị uốn. Từ kết quả đó, ông nêu ra giả thiết tiết diện phẳng, theo đó các tiết diện vuông góc với phương dọc dầmvẫn vuông góc với trục dầm sau khi dầm bị uốn.

Giả thiết tiết diện phẳng tương đối phù hợp với các cấu kiện trong kết cấu thực.

7.2. Ứ NG DỤNG TRONG THIẾT K Ế K ẾT CẤU

Giả thiết tiết diện phẳng là cơ sở để xây dựng biểu đồ ứng suất - biến dạng ở trạng thái giới hạn. Dựavào biến dạng giới hạn của bê tông, chiều cao vùng nén và vị trí của cốt thép có thể xác định được biếndạng của cốt thép, và từ đó xác định được ứng suất của cốt thép. Đây là nguyên lý chung để giả quyếtcác bài toán tính toán và thiết kế các cấu kiện thông thưởng trong các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông cốt thép.





Mobile: 0906 121 726 39

Hình 2. Sơ đồ ứ ng su ấ t - bi ế n d ạ ng t ạ i tr ạ ng thái gi ớ i h ạ n c ủ a d ầm đặ t c ốt thép đơn theo Eurocode2

Tuy nhiên giả thiết tiết diện phẳng chỉ đúng trong những phạm vi ứng dụng nhất định.

Nguyên lý Saint-Venant (Saint- Venant's principle) chỉ ra rẳng giả thiết tiết diện phẳng chỉ đúng với nhữngtiết diện có khoảng cách đủ xa so với các vị trí có đặt lực tập trung hoặc có sự thay đổi về kích thước tiếtdiện (khoảng cách này thông thường bằng 1 lần chiều cao tiết diện).

Bungale S. Taranath [2] cho rằng đối với dầm, giả thiết tiết diện phẳng chỉ đúng khi chiều dài nhịp dầm lớn hơn hoặc bằng 4 lần chiều cao tiết diện. Các dầm có chiều dài nhịp bé hơn 4 lần chiều cao tiết diệncó thể được định nghĩa là dầm cao, có ứng suất phân bố phi tuyến trên tiết diện, được phân tích và thiếtkế bằng các phương pháp đặc biệt khác, ví dụ mô hình giàn ảo (Strut and Tie mothod).

7.3. Tài liệu tham khảo [1]. Lê Ngọc H ồng. S ứ c b ề n v ậ t li ệ u . Nxb Khoa học K ỹ thuật, 1998, 2000.

[2]. Bungale S. Taranath. Reinforced Concrete Design of Tall Buildings

8. PHƢƠNG PHÁP THIẾT K Ế THEO TR ẠNG THÁI GIỚ I HẠNTác giả: H ồ Việt Hùng

Thiết kế theo trạng thái giới hạn (Limit State Design - LSD) là phương pháp chủ yếu và phổ biến để tínhtoán kết cấu BTCT. Trạng thái giới hạn là trạng thái mà nếu vượt quá thì kết cấu không còn đảm bảo khảnăng chịu lực, mất ổn đỉnh hoặc không đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường. Thiết kế theo tại trạngthái giới hạn được phân ra làm 2 nhóm, tương ứng là thỏa mã điều kiện chịu lực, ổn định (Ultimate LimitState); và thỏa mãn điều kiện sử dụng bình thường (Serviceability Limit State). Các nhóm này trongTCXDVN 356:2005 được quy định lần lượt là Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH1) và Trạng thái giới hạnthứ hai (TTGH2)

8.1. TR ẠNG THÁI GIỚ I HẠN THỨ NHẤT (TTGH1)

Tính toán theo THGH1 nhằm đảm bảo cho kết cấu:

Không bị phá hoại dòn, dẻo

http://en.wikipedia.org/wiki/Saint-Venant's_principle



http://www.thuvien.ketcausoft.com/pages/P12102101-dam-cao-va-dam-chuyen

















Mobile: 0906 121 726 40

Không bị mấ t ổn định v ề hình dạng hoặc v ề vị trí Không bị phá hoại vì mỏi Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các yế u tố v ề lự c và nhữ ng ảnh hưởng bấ t lợi của

môi trường

Tính toán theo TTGH1 thường ở dưới dạng thỏa mãn các phương trình kiểm tra khả năng chịu lực. Ví dụphương trình (28) trong TCXDVN 356:2005 sử dụng cho cấu kiện chịu uốn:

M ≤ R b.b.x.(ho - 0,5.x) + R sc.As'.(ho - a')

8.2. TR ẠNG THÁI GIỚ I HẠN THỨ HAI (TTGH2)

Tính toán theo TTGH2 nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu sao cho:

Không cho hình thành cũng như mở rộng vế t nứ t quá mứ c hoặc vế t nứ t dài hạn nếu điều kiện sử dụng không cho phép hình thành hoặc mở rộng vế t nứ t

Không có nhữ ng biế n dạng vượt quá giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, góc trượt, daođộng).

Tính toán theo TTGH2 thường ở dưới dạng thỏa mãn các phương trình kiểm tra chuyển vị, độ võng, hoặcđộ lún.

TCXDVN 356:2005 cho phép không cần tính toán kiểm tra sự mở rộng vết nứt và biến dạng nế qua thựcnghiệm hoặc thực tế sử dụng các kết cấu tương tự đã khẳng định được: bề rộng vết nứt ở mọi giai đoạnkhông vượt qua giá trị cho phép và kết cấu có đủ độ cứng ở giai đoạn sử dụng (Mục 4.2.2).

Các tiêu chuẩn BS 8110:97, Eurocode2, ACI đều đưa ra được các côn số giới hạn về kích thước cấu kiện(chiều dài nhịp dầm / chiều cao tiết diện dầm) mà nếu thiết kế thỏa mãn thì không cần thiết phải kiểmtra theo TTGH2.

8.3. Tài liệu tham khảo [1]. TCXDVN 356:2005. K ế t c ấ u bê tông và bê tông c ố t thép - Tiêu chu ẩ n thi ế t k ế .

9. CÁC ĐẶC TRƢNG CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNGTác giả: H ồ Việt Hùng

Bài viết này đề cập đến các đặc trưng cường độ của bê tông được sử dụng trong tiêu chuẩn Việt Nam vàcác hệ thống tiêu chuẩn khác.

9.1. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 9.2. CẤP ĐỘ BỀN

Cấp độ b ền chịu nén của bê tông: Ký hiệu bằng chữ B, là giá trị trung bình thống kê của cường độchịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95% xác định trên các mẫu













Mobile: 0906 121 726 41

lập phương kích thước tiêu chuẩn (150mm x 150mm x 150mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiệntiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày.

Cấp độ bền là khái niệm chủ yếu dùng để phân loại bê tông được sử dụng trong tiêu chuẩn TCXDVN356:2005, thay thế cho tên gọi Mác. Bê tông theo TCXDVN 356:2005 có các cấp độ bền sau: B5; B7.5;B10; B12.5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60.

9.3. MÁC BÊ TÔNG Mác bê tông theo cường độ chịu nén: Ký hiệu bằng chữ M, là cường độ của bê tông, lấy bằng giá trịtrung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị kG/cm2 xác định trên mãu lậpphương kích thước tiêu chuẩn (150mm x 150mm x 150mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêuchuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày.

Mác là khái niệm chủ yếu dùng để phân loại bê tông được sử dụng trong tiêu chuẩn TCVN 5574:1991. Bêtông theo TCVN 5574:1991 có các mác sau: M100; M150; M200; M250; M300; M350; M400; M450;M500; M600.

9.4. TƢƠNG QUAN GIỮ A CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG

Tương quan giữa cấp độ bền B và mác M là:

B = αb.βb.M

Trong đó:

αb - hệ số đổi đơn vị từ kG/cm2 sang MPa; αb = 1/9,81 ≈ 0,1 βb - hệ số tương quan giữa cường độ đặc trưng và cường độ trung bình mẫu. Với σ = 0,135 thì

βb = 0,778

9.5. CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG 9.6. Giá trị trung bình của cƣờng độ chịu nén: R tb

Gọi tắt là cường độ trung bình. Đó là giá trị trung bình số học của cường độ một số mẫu thử:

R tb = ∑R i /n

Trong đó:

R i - cường độ mẫu thử thứ i n - Số mẫu thử

9.7. Giá trị đặc trƣng của cƣờng độ: R c

Gọi tắt là cường độ đặc trưng. Đó là giá trị cường độ được lấy với xác suất đảm bảo 95%

R c = R tb.(1 - S.σ) = βb.R tb

Trong đó:





Mobile: 0906 121 726 42

βb - hệ số đồng chấ t của bê tông (hệ số tương quan giữ a R c và R tb) σ - hệ số biến động cường độ các mẫu thử, xác định theo tính toán thống kê, σ = [√{∑(R i -

R tb)2}/{n - 1}]/R tb

S - hệ số , phụ thuộc và xác suất đảm bảo. Với xác suấ t 95% có S = 1,64

TCXDVN 356:2005 sử dụng σ = 0,135

9.8. Giá trị tiêu chuẩn của cƣờng độ chịu nén: R bn

Gọi tắt là cường độ tiêu chuẩn về chịu nén.

Khi thí nghiệm mẫu thử khối vuông thường đạt được cường độ cao hơn so với bê tông ở trong kết cấuthực. Đó là vì ảnh hưởng của một số yêu tố như ma sát giữa bàn máy nén và mẫu, kích thước mẫu, tốcđộ gia tải ... Để kể đến điều này người ta xác định cường độ tiêu chuẩn như sau:

R bn = θkc.R c

Trong đó θkc là hệ số kết cấu, chuyển đổi cường độ của mẫu thử sang cường độ bê tông của kết cấu.Thông thường θkc = 0,7 → 0,75

Khi thí nghiệm nếu dùng mẫu lăng trụ có chiều cao bằng 4 cạnh đáy thì thu được cường độ gần giốngnhư cường độ của bê tông trong kết cấu thực. Vì vậy, cường độ của bê tông (trung bình hoặc đặc trưng)được nhân với θkc cũng thường được gọi là cường độ lăng trụ.

9.9. Giá trị tính toán của cƣờng độ chịu nén: R b

Đó là giá trị được dùng để tính toán theo trạng thái giới hạn, được gọi tắt là cường độ tính toán. Nó đượcxác định với một mức độ an toán và kể đến các điều kiện làm việc.

Cường độ tính toán gốc Rb được xác định theo công thức:

R b = R bn /k b

Trong đó k b là hệ số độ tin cậy (hệ số an toàn), k b = 1,3.

Trong những trường hợp cần xét đến điều kiện làm việc của bê tông thì cần nhân R b với hệ số điều kiệnlàm việc γb

Bảng cường độ tính toán của bê tông theo TCXDVN 356:2005

Cấp độ b ền B15 B20 B25 B30 B35

R b (MPa) 8,5 11,5 14,5 17 19,5

R bt (MPa) 0,75 0,9 1,05 1,2 1,3

Eb (MPa) 23000 27000 30000 32500 34500

TIÊU CHU Ẩ N BS 8110





Mobile: 0906 121 726 43

Bê tông theo tiêu chuấn BS8110 được ký hiệu theo cấp độ bền, ví dụ cấp độ bền C30, trong đó 30 làcường độ đặc trưng tính theo đơn vị MPa. Khái niệm cấp độ bền của BS8110 tương đồng với khái niệmcấp độ bền của TCXDVN 356:2005 ngoại trừ việc sử dụng ký hiệu C thay cho ký hiệu B

Cường độ đặc trưng f cu: là cường độ của mẫu thử lập phương (kích thước 150mm x 150mm x 150mm)ở tuổi 28 ngày với xác suất đảm bảo 95%.

Trong các quy trình tính toán của BS8110, cường độ bê tông sử dụng trong tính toán được nhân với hệsố quy đổi (sang cường độ cho cấu kiện chịu uốn = 0,67) và chia cho hệ số điều kiện làm việc γm = 1,5;cường độ sử dụng trong tính toán thường được lấy bằng: 0,45.f cu

TIÊU CHU Ẩ N EUROCODE 2

Bê tông theo tiêu chuẩn Eurocode 2 được ký hiệu theo cấp độ bền của mẫu trụ và mẫu lập phươngtương ứng, ví dụ C20/25, trong đó 20 là cường độ đặc trưng của mẫu trụ f ck và 25 là cường độ đặc trưngcủa mẫu lập phương f ck,cube, f ck và f ck,cube tính theo đơn vị MPa

Giá trị cường độ đặc trưng của mẫu thử lập phương f ck,cube tương ứng bằng giá trị cường độ đặc trưngf cu theo tiêu chuẩn BS 8110 và cường độ đặc trưng R c (tương ứng là cấp độ bền) theo TCXDVN 356:2005

9.10. Tài liệu tham khảo [1]. TCXDVN 356:2005. K ế t c ấ u bê tông và bê tông c ố t thép - Tiêu chu ẩ n thi ế t k ế .[2]. Nguyễn Đình Cố ng. Tính toán th ự c hành c ấ u ki ệ n bê tông c ố t thép (T ậ p 1) . Nhà xuấ t bản xây

dự ng.

[3]. BS 8110-1997. K ế t c ấ u bê tông và bê tông c ố t thép (B ả n d ị ch ti ế ng Vi ệ t) . Nhà xuấ t bản xây dự ng.

10. Shortening - Nguyên nhân, mâu thuẫn và phƣơng pháp hạn chế sai sótTác giả: H ồ Việt Hùng

Khi phân tích nội lực trong Etabs cho các nhà cao tầng theo cách thông thường (không sử dụng chứcnăng phân tích theo giai đoạn thi công - Sequential Construction Case) chúng ta sẽ bắt gặp trường hợpmô men của dầm tại các vị trí có liên kết với vách tăng lên đột biến, trong khi mô men của đầu kia giảmrất nhiều thậm chí đảo chiều (ở mép cột nhưng căng thớ dưới). Trong trường hợp này, diện tích cốt théptính toán sẽ rất lớn, hàm lượng thép đôi khi vượt quá hàm lượng lớn nhất theo khuyến cáo. Nếu quan sátkết quả nội lực trong các trường hợp tải trọng, chúng ta sẽ thấy tải trọng ngang (gió, động đất) khôngphải là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này. Nguyên nhân chính gây lên tăng đột biến giá trị mômen của dầm tại điểm liên kết với vách là Tĩnh tải. Hiệu ứng mà như các kỹ sư kết cấu vẫn gọi -

Shortening - hay lún đàn hồi.

10.1. Khái niệm

Sự co ngắn không đồng đều dưới các nguyên nhân khác nhau của các cấu kiện thẳng đứng gây ra sự phân phối nội lực trong toàn bộ kết cấu được gọi ngắn gọn là Shortening (lún đàn hồi). Hình ảnh dướiđây mô tả một cách sơ lược hệ quả của hiệu ứng này.













Mobile: 0906 121 726 44

10.2. Nguyên nhân Về lý thuyết, sự co ngắn của các cấu kiện xảy ra do các nguyên nhân sau

Lự c dọc Từ Biế n Co ngót

Trong tính toán thông thường chỉ xét đế n sự co ngắn do lự c dọc, bởi vì ảnh hưởng của Lự c dọc tới sự congắn là rõ rệt nhấ t và có thể tính toán được một cách phổ thông.

Các cấ u kiện thẳng đứ ng chịu lự c dọc đều co ngắn, tuy nhiên mức độ co ngắn phụ thuộc vào tải trọng và

độ cứ ng dọc trục (modul đàn hồi và diện tích tiế t diện), và do đó giữ a các cấ u kiện thẳng đứ ng có sự congắn khác nhau. Sự chênh lệch v ề mức độ co ngắn diễn ra rõ rệt nhấ t là ở ph ần lõi (hệ vách) và các cột

xung quanh lõi, nguyên nhân là do độ cứ ng dọc trục của lõi thường rấ t lớn, vì lõi được thiế t k ế để chịu tải

trọng ngang, ứ ng suất nén trong lõi đố i với tĩnh tải là rấ t nhỏ. Các d ầm xung quanh lõi thường chịu mô

men uố n lớn do chịu chuyể n vị cưỡng bứ c, và ph ần lõi thường chịu thêm một ph ần lự c dọc do sự phân

phố i lại theo chuyể n vị.Đố i với nhà thấ p t ầng, khi tính toán trong mô hình Etabs thì hệ quả của hiệu ứng trên không đáng kể , do

sự chênh lệch chuyể n vị tại các t ầng là khá nhỏ.

Hệ quả của Shortening chỉ đáng kể khi tính toán cho nhà cao t ầng, và diễn ra rõ rệt ở các t ầng phía trên

do độ chênh lệch chuyể n vị được cộng d ồn. D ầm của các t ầng trên thường phải chịu độ lún lệch của bản

thân t ầng đó cộng với độ lún của các t ầng phía dưới.

10.3. Mẫu thuẫn

Phân tích kỹ hơn cho thấy không chỉ làm thay đổi một cách kỳ dị nội lực trong dầm, Shortening còn phânphối lại lực dọc trong cột và từ đó ảnh hưởng đến phần kết cấu móng. Lực dọc không còn được phânphối theo diện tích như cách thông thường, dưới tác dụng của chuyển vị không đều, cấu kiện cứng hơn(chuyển vị ít hơn) sẽ phải chịu một tải trọng phân phối lớn hơn. Tuy nhiên Shortening không diễn ra một cách tự nhiên như thế. Tải trọng bản thân của kết cấu và khốixây (chiếm hơn 80% tổng tải trọng thẳng đứng) được chất từ từ theo thời gian thi công. Việc thi công





Mobile: 0906 121 726 45

tuần tự các tầng theo dây chuyền đã triệt tiêu được một phần chênh lệch chuyển vị công dồn (do côngtác thi công đã hiệu chỉnh cao độ sàn phù hợp). Do đó, trên thực tế, hệ quả của Shortening không lớnnhư trong tính toán hệ kết cấu hoàn chỉnh. Việc tính toán hệ kết cấu không xét đến sự triệt tiêu của hiệuứng Shortening theo giai đoạn thi công sẽ dẫn đến một sự sai lệch rất lớn về kết quả của toàn bộ kết cấutừ phần móng đến phần thân. Hệ kết cấu trên thực tế sẽ vẫn phải chịu hệ quả của Shortening, nhưng đã giảm đi đáng kể, và chỉ đángkể ở các tầng phía dưới (ngược với theo tính toán).

10.4. Phƣơng pháp hạn chế sai sót

Một số quan điểm cho rằng nên giải phóng liên kết (hóa khớp) các dầm liên kết với vách trong mô hìnhEtabs để khắc phục hiện tượng trên. Tuy nhiên cách làm này có những điểm không phù hợp, đó là:

Không phù hợp với điều kiện làm việc thự c tế của cấ u kiện Độ cứ ng của hệ k ế t cấ u bị thay đổi do liên k ết đã được chuyể n từ nút cứ ng sang khớp

Để khắc phục những sai sót khi phân tích kế cấu, Etabs cung cấp chức năng tính toán nội lực của hệ kếtcấu theo giai đoạn thi công (Sequential Construction Case), bạn có thể tìm hiểu tạiđây: http://www.youtube.com/watch?v=wTEuKAIhp-E

Tuy nhiên, việc phân tích nội lực theo giai đoạn thi công trong Etabs chiếm một lượng thời gian rất lớn.Một phương pháp khác để hạn chế sai sót do tính toán nội lực trong Etabs theo cách thông thường(không sử dụng chức năng phân tích theo giai đoạn thi công - Sequential Construction Case) là sử dụngnội lực của trường hợp tỉnh tải của các tầng dưới. Do các tầng dưới chịu ảnh hưởng ít của Shortening, chúng ta có thể lấy nội lực trong trường hợp tĩnh tảicủa các tầng dưới để tính toán diện tích cốt thép cho các tầng phía trên. Tuy nhiên phương pháp này chỉđạt được hiệu quả hạn chế, mà không đưa được kết quả chính xác như phân tích kết cấu theo giai đoạnthi công.

11. SỰ SUY GIẢM ĐỘ CỨ NG CỦA K ẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉPTác giả: H ồ Việt Hùng

http://www.youtube.com/watch?v=wTEuKAIhp-E
















Mobile: 0906 121 726 46

Bài viết này đề cập đến sự duy giảm độ cứng của kết cấu bê tông cốt thép

Ngay cả dưới điều kiện làm việc thông thường, cấu kiện BTCT cũng bị nứt do ứng xuất của thớ kéo vượtquá cường độ chịu kéo giới hạn vốn khá bé của bê tông. Cũng chính việc bị nứt tại thớ kéo làm xuất hiệnbiến dạng tương đối của bê tông và cốt thép khiến cho cốt thép phát huy được khả năng chịu kéo củamình.

Trong giai đoạn làm việc bình thường, những vết nứt nằm trong giới hạn và không nhìn thấy được, tuynhiên các nghiên cứu cho thấy rằng chúng đã ảnh hưởng một cách rõ rệt tới độ cứng của cấu kiện BTCT. Sự suy giảm độ cứng của các cấu kiện BTCT sẽ dẫn tới sự thay đổi tính chất động học của hệ kết cấutrong đó có chu kỳ giao động riêng của kết cấu BTCT, và do đó tác động của gió và động đất lên côngtrình cũng thay đổi so với hệ kết cấu khi chưa xét đến điều này.

Các tài liệu dưới đây sẽ khái quát vấn đề này: Download

Luận văn thạc sỹ của Hồ Việt Hùng về vấn đề này: Download

12. HÀM LƢỢ NG TỐI ĐA CỦA CỐT THÉP DẦMTác giả: H ồ Việt Hùng

Bài viết này đề cập đến hàm lượng tối đa của cốt thép Dầm cho trong các tiêu chuẩn

http://www.mediafire.com/download.php?84c3f4yu1sbyyyy



http://www.ketcausoft.com/pages/ho-viet-hung



http://www.mediafire.com/download.php?p348wwm3f18zfgl


















Mobile: 0906 121 726 47

Hàm lượng cố t thép ảnh hưởng đế n dạng phá hoại của cấ u kiện, hàm lượng cố t thép quá lớn không chỉ ảnh hưởng để n khả năng chịu lực mà còn gây khó khăn cho công tác thiế t k ế và thi công. Dưới đây xintrình bày các không chế v ề hàm lượng cố t thép trong D ầm được nêu trong tiêu chuẩ n việt nam và một số tiêu chuẩ n khác:

Tiêu chuẩ n Việt Namo TCXDVN 356-2005: Không quy định v ề giá trị hàm lượng tối đa của cố t thép cho cấ u kiện

chịu uố n. Giáo trình BTCT có dự a trên giá trị giới hạn của vùng nén để đưa ra hàm lượngtối đa của cốt thép trong điều kiện đặt cốt thép đơn dự a trên giá trị giới hạn của vùngnén, tuy nhiên giá trị này không áp dụng được cho trường hợp đặt cố t thép kép

o TCXDVN 375-2006: Có quy định hàm lượng tối đa của cố t thép cho cấ u kiện chịu uố ntrong chương 5, phụ thuộc vào cấ p dẻo của công trình

Tiêu chuẩn nước ngoàio BS 8110-97: Quy định hàm lượng tối đa của cố t thép (chịu kéo hoặc chịu nén) cho cấ u

kiện chịu uố n là 4%o EuroCode 2: Quy định hàm lượng tối đa của cố t thép (chịu kéo hoặc chịu nén) cho cấ u

kiện chịu uố n là 4%o ACI 318-08: Không quy định v ề giá trị hàm lượng tối đa của cố t thép cho cấ u kiện chịu

uố n.o Ph ần m ềm Etabs thiế t k ế cố t thép theo BS 8110-97: Tính toán cấ u kiện với hàm lượng

tối đa của cố t thép chịu kéo (k ể cả trường hợp đặt cố t kép) là 4%

Mặc dù TCXDVN chưa quy định cụ thể về hàm lượng cốt thép tối đa, nhưng qua tham khảo các tiêuchuẩn nước ngoài, chúng ta thấy hàm lượng tối đa của cốt thép chịu kéo hoặc chịu nén trong cấu kiệnchịu uốn có thể lên tới 4%

13. VẤN ĐỀ TỐI ƢU TRONG THIẾT K Ế MÓNG CỌCTác giả: H ồ Việt Hùng

Dù đang ở trong giai đoạn khó khăn, ngành xây dựng vẫn sẽ phát triển theo xu hướng phát triển chungcủa đất nước. Chúng ta sẽ còn cần rất nhiều nhà cao tầng để phục vụ nhu cầu thực tế không nhỏ của đasố người dân. Chính những khó khăn trong khủng hoảng đã đặt ra cho các công ty tư vấn thiết kế nóichung và các kỹ sư kết cấu nói riêng một nhiệm vụ mới: thiết kế tối ưu. Bởi ngoài những yếu tố kháchquan, một trong những nguyên nhân làm giá thành các sản phẩm xây dựng cao đó là sự chưa tối ưu củacác hồ sơ thiết kế. Thiết kế tối ưu thực chất là tìm ra phương án kết cấu thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuậtvà có giá thành thấp nhất. Bài viết này nêu lên những khả năng có thể giảm tối đa giá thành xây dựngphần móng cọc, từ đó tiết kiệm chi phí đầu tư cho công trình.

13.1. Cân nhắc lự a chọn sứ c chịu tải của Cọc

Sức chịu tải của cọc thay đổi phụ thuộc vào kích thước tiết diện và chiều sâu chôn cọc. Thực tế thiết kế cho thấy, khi cọc đã nằm trong vùng đất tốt, đôi khi tăng chiều dài cọc lên một đoạn không lớn, nhưngcó thể tăng khá nhiều sức chịu tải và do đó có thể giảm được một số lượng lớn các cọc. Để thực hiệnđược điều này, người thiêt kế cần có bước thiết kế sơ bộ và đánh giá phương án thông qua các hệ số antoàn. Hệ số an toàn của môt đài cọc được xác định là tỉ số giữa sức chịu tải của cọc và tải trọng lớn nhấttác dụng lên đầu cọc. Ví dụ, cọc ép 300x300 có sức chịu tải 40T ở chiều dài 36m, và 43T ở chiều dài38m. Với tải trọng chân cột là 170T, nếu sử dụng cọc dài 36m thì chúng ta phải lựa chọn phương án 5cọc (hệ số an toàn 1,17), trong khi nếu dùng cọc 38m thì chúng ta chỉ cần 4 cọc (hệ số an toán 1,01).













Mobile: 0906 121 726 48

Như vậy số lượng cọc giảm 20% trong khi chiều dài cọc chỉ tăng 6%. Về sơ bộ phương án 2 tiết kiệmhơn phương án 1 là 28m cọc. Trong những trường hợp này, người thiết kế cần có phương án sơ bộ,đánh giá cụ thể và có cái nhìn tổng quát để đưa ra phương án thiết kế hợp lý nhất.

13.2. Cân nhắc sử dụng tải trọng tiêu chuẩn để tính toán

Sức chịu tải của cọc được quyết định dựa vào đất nền hoặc theo vật liệu cọc. Chỉ trong trường hợp được

cắm vào lớp đất rất tốt thì sức chịu tải của cọc mới được quyết định dựa vào sức chịu tải theo vật liệucọc. Phá hoại của cọc lúc đó là phá hoại do ứng suất trong cọc vượt quá giới hạn bền của vật liệu cọc, tảitrọng dùng để kiểm tra lúc này là tải trọng tính toán. Trong trường hợp còn lại, sức chịu tải của cọc đượcquyết định dựa vào sức chịu tải theo đất nền. Phá hoại của cọc lúc này là phá hoại do cọc bị lún quá độlún giới hạn. Tải trọng dùng để kiểm tra lúc này là tải trọng tiêu chuẩn. Thống nhất được điều này, ngườithiết kế cần xác định trường hợp phá hoại của cọc và lựa chọn tải trọng dùng để kiểm tra. Đối với trườnghợp sức chịu tải của cọc được xác định dựa vào sức chịu tải theo nền đất, việc sử dụng tải trọng tiêuchuẩn có thể đưa tới phương án thiết kế tiết kiệm 13% do hệ số vượt tải nói chung không thấp hơn 1,15.

13.3. Sử dụng hệ số giảm hoạt tải

Tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 cho phép giảm tác dụng của hoạt tải do xét tới xác suất xuất hiện của yếu

tố này. Việc giảm hoạt tải phụ thuộc vào chức năng và diện tích của phòng. Trong đa số trường hợp,hoạt tải có thể giảm xuống chỉ còn 80%.

13.4. Tối ƣu hóa tiết diện các cấu kiện phần thân

Việc thiết kế tối ưu hóa tiết diện các cấu kiện phần thân sẽ dẫn tới tải trọng truyền xuống móng là nhỏnhất. Thực tế cho thấy các đơn vị thiết kế rất ngại phải điều chỉnh thiết kế, và thường thiết kế theo cáchthức: chọn lựa sơ bộ tiết diện và ... chọn luôn tiết diện đó để bố trí cốt thép. Điều này sẽ dẫn tới khôngchỉ lãng phí vật liệu bê tông mà còn lãng phí vật liệu cốt thép do phải bố trí để không nhỏ hơn hàmlượng tối thiểu cho phép. Việc thiết kế tối ưu tiết diện đem lại khá nhiều hiệu quả mang tính dây chuyền:tiết kiệm chi phí vật liệu, tiết kiệm chi phí nhân công cho vật liệu và công tác lắp dựng ván khuôn, giảmtải trọng cho móng... Lựa chọn phương án kết cấu hợp lý trên thực tế không chỉ phát huy hiệu quả khả

năng chịu lực của hệ kết cấu, nó còn ảnh hưởng đến ứng xử động của công trình và do đó, ảnh hưởngtới tác động của tải trọng gió và động đất tác dụng lên công trình.

13.5. Sử dụng vật liệu hoàn thiện nhẹ

Việc sử dụng vật liệu nhẹ sẽ trực tiếp làm giảm tải trọng tác dụng lên móng. Gạch nhẹ có trọng lượngxấp xỉ và nhỏ hơn trọng lượng của nước, so với gạch rỗng thì trọng lượng giảm 30%.

13.6. Sử dụng mô hình phân tích k ết cấu có k ể đến sự làm việc đồng thờ i giữ a phầnmóng và phần thân

Việc sử dụng mô hình làm việc đồng thời giữa phần móng và phần thân sẽ tận dụng được khả năng làmviệc của hệ giằng móng, đồng thời cũng phát huy được sự làm việc theo nhóm của hệ cọc, trong đó, sự phân phối lại tải trọng giữa các cọc sẽ làm giảm tải trọng tác dụng lên đầu cọc chịu lực lớn nhất.

13.7. Tăng 20% sứ c chịu tải của cọc đối với trƣờ ng hợ p tổ hợ p có tải trọng ngang

Một cách không chính thống như trong các tiêu chuẩn. Hiện nay các đơn vị thiết kế đang sử dụng sứcchịu tải cho phép lớn hơn 20% sức chịu tải cho phép tính toán để kiểm tra đối với tổ hợp có tải trọng





Mobile: 0906 121 726 49

ngang. Một căn cứ của việc áp dụng này là Chú thích 1, phụ lục A.1, tiêu chuân TCXD 205-1998. Tuy căncứ này không chặt chẽ, nhưng việc áp dụng cũng mang lại hiệu quả không nhỏ trong thiết kế móng cọc.

13.8. Cuối cùng

Việc thiết kế tối ưu đòi hỏi phải xem xét tỉ mỉ các phương án và lựa chọn ra phương án thiết kế đạt hiệuquả kinh tế cao nhất trong khi vẫn đảm bảo điều kiện kỹ thuật. Để làm được điều này, cần có sự hỗ trợ

của các phần mềm thiết kế kết cấu nhằm giảm khối lượng công việc, tạo điều kiện đi sâu vào đánh giácác chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.

14. TÍNH TOÁN TẢI TR ỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO TCXDVN 375:2006

Bài viết này tóm tắt quy trình tính toán tải trọng động đất theo TCXD VN 375:2006

14.1. Xác định các thông số cơ bản

1. Xác định đỉnh gia tố c n ền tham chiế u: agR , tra bảng phụ lục I. Chú ý rằng bảng tra này đã đượcquy đổi theo gia tố c trọng trường g, agR bằng giá trị tra bảng nhân với g, ví dụ đố i với địa điể m

thành phố H ồ Chí Minh - quận 4, có đỉnh gia tố c n ền tham chiế u là 0,0847*g.2. Xác định hệ số t ầm quan trọng, γI, tra bảng phụ lục F và G. Ví dụ với nhà cao từ 20 t ầng đế n 60t ầng có mức độ quan trọng là I, hệ số t ầm quan trọng là γI = 1,25

3. Xác định gia tố c n ền thiế t k ế , ag = agR *γI; theo mục 3.2.1 của tiêu chuẩ n: nế u ag < 0,08*g -trường hợp động đấ t yế u - thì có thể sử dụng các quy trình thiế t k ế chịu động đất được giảm nhẹ hoặc đơn giản hóa cho một số loại, dạng k ế t cấ u; nế u ag < 0,04*g - trường hợp động đấ t rấ t yế u- thì không c ần phải tuân theo những điều khoản của tiêu chuẩ n. Theo [2] thì việc thiế t k ế khángchấ n cho các công trình xây dựng theo các quy định đề cập tới trong nội dung của tiêu chuẩ n chỉ thự c hiện chủ yế u cho các công trình xây dựng trong các vùng động đấ t mạnh có gia tố c n ềnag > 0,08*g.

4. Xác định loại k ế t cấu, đố i với k ế t cấ u bê tông cốt thép xác định theo mục 5.1.2. Loại k ế t cấ u củacông trình có ảnh hưởng đế n việc xác định hệ số ứ ng xử sẽ được đề cập ở mục 5. Một số trườnghợp c ần xác định bằng cách so sánh lự c cắt (phản lự c ngang tại liên k ế t với móng) mà các cấ ukiện (các cột và các vách) sẽ gánh khi chịu lự c ngang giả thiế t.

5. Xác định hệ số ứ ng xử q, đố i với k ế t cấ u bê tông cốt thép xác định theo mục 5.2.2.2, ví dụ hệ khung, nhi ều t ầng, nhi ều nhịp, cấp độ dẻo trung bình (DCM) có: q = 3,0*1,3 = 3,9. Hệ số ứ ngxử q có thể khác nhau theo hai phương chính tùy thuộc hệ k ế t cấ u.

6. Xác định loại n ền đấ t, theo mục 3.2.1, có thể sử dụng giá trị trung bình của chỉ số SPT của cáclớp đấ t trong chi ều sâu 30m. Loại n ền đấ t có vai trò xác định các tham số mô tả phổ phản ứ nggia tố c sẽ được nêu ở mục 7.

7. Xác định các tham số mô tả phổ phản ứ ng gia tố c S, TB, TC, TD, theo bảng 3.2 - mục 3.2.2.2.

14.2. Xác định khối lƣợng tham gia dao động

Khối lượng tham gia dao động ảnh hưởng đến chu kỳ, dạng dao động, và tải trọng động đất tác dụng lêncông trình.Khối lượng tham gia dao động được xác định theo các mục 3.2.4 và 4.2.4, phụ thuộc vào tĩnh tải, hoạttải và loại hoạt tải. Ví dụ công trình có các loại phòng như văn phòng (HTVP) và phòng họp (HTPH), thìcông thức xác định khối lượng tham gia dao động sẽ bằng: TT + 0,5*0,3*HTVP + 0,5*0,6*HTPH (sử dụng hệ số 0,5 do các tầng sử dụng độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau).

http://www.mediafire.com/download.php?y9480gl4w2cqk2i









Mobile: 0906 121 726 50

14.3. Xác định chu k ỳ và dạng của các dạng dao động

Trong một số trường hợp, tiêu chuẩn cho phép sử dụng công thức gần đúng để xác định chu kỳ và dạngdao động (xem mục 4.3.3.2.2) Khi công trình thỏa mãn tính đều đặn trong mặt bằng, có thể phân tích dao động bằng hai mô hìnhphẳng theo hai phương chính.

14.4. Xác định phổ phản ứ ng gia tốc thiết k ế Giá trị của phổ phản ứng gia tốc thiết kế của một hệ kết cấu S d(Ti), xác định theo mục 3.2.2.5.(4), phụthuộc vào chu kỳ dao động riêng của hệ, hệ số ứng xử của kết cấu, gia tốc nền thiết kế, và loại nền đất.

14.5. Xác định tải trọng động đất

Khi công trình thỏa mãn các điều kiện cho trong mục 4.3.3.2.1.(2), có thể sử dụng phương pháp phântích tĩnh lực ngang tương đương, trong mọi trường hợp có thể sử dụng phương pháp phân tích phổ phảnứng dạng dao động. Nguyên tắc chung để xác định tải trọng động đất là xác định lực cắt đáy Fb ứng với mỗi dạng dao động

và phân phối lên các tầng dưới dạng tải trọng ngang dựa vào dạng của các dạng dao động: F i =Fb*(mi.yi)/∑(m j.y j), trong đó mi và yi lần lượt là khối lượng và tung độ của dạng dao động của tầng thứ i.

14.6. Phƣơng pháp phân tích tĩnh lực ngang tƣơng đƣơng (mục 4.3.3.2)

Điều kiện áp dụng phương pháp tĩnh lực ngang tương đương:

1. Chu k ỳ dao động cơ bản T1 theo hai hướng chính nhỏ hơn các giá trị sau: 4.TC và 2 giây; vớiTC là thông số xác định dạng của phổ phản ứ ng gia tố c

2. Thỏa mãn tính đều đặn theo mặt đứ ng

Lực cắt đáy được xác định theo công thức:

Fb = Sd(T1).m.λ

Trong đó: m là tổng khối lượng của công trình; λ là hệ số điều chỉnh, xét đế n khối lượng hữ u hiệu của

dạng dao động cơ bản đầu tiên, khi T1 < 2TC và nhà có trên 2 t ầng thì λ = 0,85; các trường hợp khác λ

= 1.

14.7. Phƣơng pháp phân tích phổ phản ứ ng dạng dao động

Xác định số dạng dao động cần xét đến theo mục 4.3.3.3.1. Có thể xác định theo điều kiện tổng khốilượng hữu hiệu của các dạng dao động được xét chiếm ít nhất 90% tổng khối lượng của kết cấu. Khối

lượng hữu hiệu của công trình ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức

Mtd,i = (∑m j.y j)2 /(∑m j.y j

2)

Lự c cắt đáy ứ ng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thứ c: Fb = Mtd,i.Sd(Ti)

Khi các dạng dao động được xem là độc lập (T j < 0,9*Ti), giá trị lớn nhấ t EE của hệ quả tác động động





Mobile: 0906 121 726 51

đấ t có thể lấ y bằng: EE = √(∑EEi2), trong đó EEi là giá trị của hệ quả tác động động đấ t do dạng dao

động thứ i gây ra.

14.8. Tổ hợ p các hệ quả của các thành phần tác động động đất

Các thành phần nằm ngang (thành phần theo phương X và thành phần theo phương Y) của tác độngđộng đất phải được xem là tác động đồng thời. Các hệ quả tác động do tổ hợp các thành phần nằmngang của tác động động đất có thể xác định bằng cách sử dụng hai tổ hợp sau:

1. EEdx + 0,3*EEdy 2. 0,3*EEdx + EEdy

Trong đó, EEdx và EEdy là các hệ quả tác động do đặt tác động động đấ t dọc theo trục X và trục Y.

14.9. Tổ hợp tác động động đất với các tác động khác

Tổ hợp nội lực có tải trọng động đất đối với trường hợp không có ứng suất trước được xác định theocông thức:

TH = TT + k.HT + ĐĐ

Trong đó k là hệ số tổ hợp của hoạt tải, xác định theo bảng 3.4 của tiêu chuẩ n, ví dụ đố i với hoạt tải khu

vực văn phòng thì k = 0,3; hoạt tải của khu vự c hội họp là k = 0,6.

14.10. Tính toán chuyển vị

Chuyển vị của một điểm của hệ kết cấu gây ra bởi tác động động đất thiết kế ds được xác định dựa trênchuyển vị của cùng điểm đó của hệ kết cấu được xác định bằng phân tích tuyến tính dc:

ds = qd*dc

Trong đó qd là hệ số ứ ng xử chuyể n vị, giả thiế t bằng hệ số ứ ng xử q trừ khi có các quy định khác.

15. Tính toán diện tích cốt thép cho Sàn BTCT dự a vào nội lự c từ Etabs

Quy tắc thông thường để tính toán diện tích cốt thép cho sàn BTCT là xác định nội lực (mô men uốn) vàgiải bài toán tính toán diện tích cốt thép cho cấu kiện chịu uốn. Một phương pháp đã từng được áp dụngmột cách rộng rãi để xác định nội lực trong sàn là phương pháp tra bảng. Các bảng tra cung cấp nội lựctại các điểm đặc trưng của ô bản khi biết loại liên kết của ô bản và tỉ lệ giữa các cạnh của ô bản. Việc ápdụng phương pháp này tương đối đơn giản, tuy nhiên trong thực tế thiết kế, sàn được kê lên các dầm cóđộ cứng hữu hạn và xuất hiện chuyển vị dưới tác dụng của tải trọng, điều đó nảy sinh hai vấn đề vượtquá phạm vi của phương pháp tra bảng: (a) liên kết của các ô bản không phải là liên kết lý tưởng được

giả thiết khi lập bảng tra, (b) chuyển vị của dầm dẫn đến sự phân phối lại nội lực của hệ kết cấu baogồm nội lực trong sàn. Những vấn đề trên được giải quyết một cách gọn gàng khi sử dụng phương phápphần tử hữu hạn, và một phần mềm dựa vào phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong thực tế thiếtkế chính là phần mềm Etabs. Bài viết này sẽ đề cập đến việc tính toán cốt thép cho sàn sử dụng nội lựctừ phần mềm Etabs





Mobile: 0906 121 726 52

15.1. Bài toán thự c tế

Thực tế thường bắt gặp bài toán ô sàn kê lên các dầm chính và được chia nhỏ bởi các dầm phụ (hình 1).Như đã đề cập trong lời mở đầu, trong quá trình chịu tải, dầm chính và dầm phụ đều xuất hiện chuyểnvị, trong đó dầm phụ chuyển vị nhiều hơn dầm chính. Các ô sàn như thế không có điều kiện biên lýtưởng và không thể sử dụng bảng tra để tính toán nội lực. Bởi vì cho dù sử dụng phương pháp tra bảngcho ô nhỏ AEFG hay ô lớn ABCD thì đều không đưa được kết quả có thể chấp nhận được. Nếu sử dụng ô

nhỏ AEFG, kết quả nội lực là quá bé so với thực tế, nếu sử dụng ô lớn ABCD, kết quả nội lực lớn hơnnhiều so với thực tế.

Hình 1: Sơ đồ sàn thườ ng g ặ p trong th ự c t ế

Thông thường, chiều dày sàn sẽ được xác định sơ bộ dựa vào nhịp ngắn hơn của ô sàn. Ví dụ nếu tínhtoán theo sơ đồ ô nhỏ thì chiều dày sơ bộ của ô sàn xác định dựa vào khoảng cách AE, nếu tính toántheo sơ đồ ô lớn thì chiều dày sơ bộ được xác định dựa vào khoảng cách AB. Tuy nhiên trong bài toán

này, chiều dày sơ bộ của ô sàn cần xác định dựa vào khoảng cách AH là khoảng cách trung gian giữachiều AB và AE, có thể lấy AH là trung bình giữa AB và AE.

15.2. Hệ tọa độ địa phƣơng và biểu diễn mô men uốn đối vớ i phần tử shell trongEtabs

Ký hiệu về các trục của hệ tọa độ địa phương và mô men uốn trong phần tử shell được quy định trongEtabs như thể hiện trong hình 2.





Mobile: 0906 121 726 53

Hình 2: Quy đị nh v ề tr ụ c t ọa độ địa phương và mô men uố n.

Về màu sắc, trục 1 thể hiện bằng màu đỏ, trục 2 thể hiện bằng màu trắng, và trục 3 thể hiện bằng màuxanh.Đối với phần tử nằm ngang, theo mặc định trục 1 hướng theo trục X và trục 2 hướng theo trục Y.

M11 là mô men uốn tác dụng lên bề mặt vuông góc với trục 1, và quay quanh trục 2. M22 là mô men uốn tác dụng lên bề mặt vuông góc với trục 2, và quay quanh trục 1. M11 và M22 là 2 giá trị được sử dụng để tính toán cốt thép cho ô sàn.

15.3. Áp dụng trong tính toán và thiết k ế cốt thép sàn

Hình 3 biểu diễn các sơ đồ nội lực M11 và M22 cho ô sàn.

Hình 3: Sơ đồ n ộ i l ự c theo k ế t qu ả phân tích c ủ a Etabs.

Các vùng đậm hơn thể hiện các vị trí có nội lực lớn. Ví dụ trong sơ đồ M11, các vùng có nội lực lớn đượcđánh số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Ta cũng thấy dầm phụ có vai trò trong việc chia nhỏ ô sàn, thể hiện ở phầnnội lực khác biệt giữa vùng 5-7 và vùng 6-8. Tuy nhiên nội lực tại vùng này bé hơn nhiều so với nội lựctại các vùng biên 1-2 và 3-4, cho thấy rằng dầm phụ không đảm bảo được điều kiện biên là liên kết gốitựa cố định. Khi tính toán diện tích cốt thép sẽ đặt theo phương trục X, chúng ta sử dụng biểu đồ M11. Để tính toáncho cốt thép đặt tại gối (lớp trên), ta so sánh để lấy ra giá trị lớn nhất trong các giá trị đọc tại các điểm1, 2, 3, 4. Để tính toán cho cốt thép tại nhịp (lớp dưới), ta so sánh để lấy ra giá trị lớn nhất trong các giátrị đọc tại các điểm 5, 6, 7, 8.





Mobile: 0906 121 726 54

Tương tự khi tính toán diện tích cốt thép sẽ đặt theo trục Y (sử dụng M22). Lưu ý rằng các điểm nói trên là minh họa cho ví dụ cụ thể, bài toán thực tế có thể phức tạp hơn và cácđiểm chọn có thể khác đi. Để phù hợp với biểu đồ mô men như trên. Cốt thép lớp trên thường được bố trí dưới dạng xen kẹp.Thanh cốt thép được kéo dài suốt sàn với khoảng rải lớn để chịu mô men tại dầm phụ, thanh thép bổsung sẽ được đặt xen kẽ giữa các thanh thép kéo dài và kết hợp với thanh thép kéo dài để chịu mô menlớn hơn tại gối.

Hình 4: B ố trí c ố t thép l ớ p trên phù h ợ p v ới sơ đồ n ộ i l ự c.

16. MÓNG MỀM

Móng mềm là loại móng mà trong tính toán có xét đến biến dạng của móng. Thông thường móng vẫnđược giả thiết là tuyệt đối cứng, và các bài toán về kiểm tra ứng suất, tính toán cốt thép vẫn dựa vào giả

thiết này. Tuy nhiên ở một số trường hợp, giả thiết này không còn phù hợp, gây lãng phí cốt thép cũngnhư mất an toàn cho móng do không xét đến sự phân bố lại ứng suất dưới nền đất theo biến dạng củamóng.

Móng được coi là mềm khi biến dạng của nó nếu được xét đến sẽ dẫn tới sự phân bố lại ứng suất mộtcách đáng kể so với mô hình móng tuyệt đối cứng

Do có độ cứng hữu hạn, móng sẽ bị võng ngược dưới tác dụng của phản lực nền đất. Biến dạng củamóng dẫn tới sự lún không đều của nền đất và dẫn tới áp lực của nền đất lên móng không đều. Nội lựctrong móng có xu hướng bé hơn so với mô hình tuyệt đối cứng, tuy nhiên ứng suất nền đất dưới các vịtrí tập trung tải trọng (chân cột, chân vách) lại lớn hơn khi tính toán móng theo mô hình tuyệt đối cứng.

Thông thường, khi móng có một kích thước khác biệt so với các kích thước còn lại (ví dụ chiều dài so vớitiết diện đối với móng băng, hoặc chiều dày so với mặt bằng đối với móng bè), cần tính toán móng theosơ đồ có xét đến biến dạng (móng mềm) để đưa đến kết quả tiết kiệm hơn về cốt thép và an toàn hơnvề điều kiện ứng suất của nền đất





Mobile: 0906 121 726 55

Hình 1: So sánh mô hình tính toán móng tuy ệt đố i c ứ ng và mô hình tính toán móng m ề m

17. NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN GIẰNG MÓNG

Nguyên tắc chung khi tính toán thiết kế bất kì một kết cấu nói chung hay một cấu kiện nào nói riêngcũng là phải tìm được quy luật về lực tác động - nội lực và quy luật về khả năng chịu lực của cấu kiện.Một cách ngắn gọn là phải xác định được các yếu tố tác động lên cấu kiện đó, nội lực phát sinh và thựchiện bài toán thiết kế khi đã có nội lực. Để tính toán giằng móng, hãy xét các yếu tố tác dụng hay vai trò của nó trong hệ kết cấu chung:

Chịu tác dụng của lún lệch. Giằng móng góp ph ần nhỏ trong tác dụng chịu lún lệch của cả hệ k ế t cấu. Trước đây từng có quan điể m tính toán giằng móng dưới tác dụng hoàn toàn của lúnlệch. Tuy nhiên giằng móng chỉ là bộ phận nhỏ của cả hệ k ế t cấ u bao g ồm d ầm và sàn của ph ần

thân. Các nghiên cứu tính toán cũng chỉ ra rằng giằng móng chỉ góp một phấ n nhỏ trong tácdụng chịu lún lệch so toàn bộ ph ần thân.

Tác dụng đỡ tường xây. Tác dụng phân phố i mô men chân cột. Cùng với k ế t cấ u móng (móng cọc, móng đơn ...),

giằng móng chịu tác dụng phân phố i mô men chân cột theo độ cứ ng Tác dụng đẩ y nổ i của n ền đấ t. Giằng móng đóng vai trò như Dầm trong hệ Sàn d ầm khi làm

việc cùng với sàn t ầng h ầm chịu tác dụng đẩ y nổi của n ền đấ t. Giằng chân cột. Dưới tác dụng của tải trọng động (động đấ t, thành ph ần động của tải trọng

gió), giằng móng có vai trò giằng các chân cột dưới tác dụng của tải trọng của tải trọng động.

Để xác định nội lự c, mô hình phù hợp nhấ t là mô hình làm việc đồng thời giữ a k ế t cấ u và n ền đấ t.

18. TẠI SAO DIỆN TÍCH CỐT THÉP CỘT TẦNG MÁI LẠI LỚN HƠN Ở CÁCTẦNG KHÁC ?

Một số kỹ sư đã băn khoăn khi thấy kết quả tính toán diện tích cốt thép cột ở tầng mái lại lớn hơn ở cáctầng khác. Điều này có vẻ mâu thuẫn bởi vì các cột tầng dưới thường phải chịu tải nhiều hơn. Tuy nhiên,khi xem xét vấn đề, cần chú ý rằng cột chịu tác động đồng thời bởi lực dọc và mô men và do đó khôngthể chỉ dùng duy nhất yếu tố lực dọc để để đánh giá mức độ chịu lực của cột, và do đó, câu nói "cột tầngdưới phải chịu tải nhiều hơn" là chưa chính xác.

http://www.thuvien.ketcausoft.com/pages/P12102601-etabs-phan-tich-ket-cau-theo-mo-hinh-lam-viec-dong-thoi-voi-nen-dat




















Mobile: 0906 121 726 56

Hình 1 là kết quả tính toán diện tích cốt thép của Etabs. Nửa bên trái là kết quả tính toán diện tích cốtthép còn nửa bên phải là nội lực của cột.

Hình 1: N ộ i l ự c và di ệ n tích c ố t thép theo tính toán c ủ a Etabs

Có thể thấy diện tích cốt thép ở mái lớn hơn các tầng phía dưới, và mô men của cột ở tầng mái cũng lớnhơn các tầng phía dưới. Nguyên nhân khiến mô men của cột tầng mái lớn hơn cột ở các tầng phía dưới làdo nút khung ở tầng mái chỉ có 2 cấu kiện là 1 cột và 1 dầm trong khi nút khung ở tầng dưới có 2 cột và1 dầm. Bên cạnh đó, do cột ở tầng mái có độ cứng khá lớn, nên nút khung ứng xử như một nút cứng cóđộ cứng chống xoay lớn, do đó mô men từ dầm phân phối vào nút khung là tương đối lớn (xấp xỉ với cácnút k hung ở phía dưới). Do đó phần mô men phân phối vào cột tầng mái sẽ lớn hơn mô men phân phốivào cột ở tầng dưới.

Như đã để cập ở trên, cần xét tới lực dọc và mô men khi tính toán diện tích cốt thép cho cột. Hình 2 là ví dụ về biểu đồ tương tác của cột.

http://www.thuvien.ketcausoft.com/pages/P12111301-bieu-do-tuong-tac








Mobile: 0906 121 726 57

Hình 2: Bi ểu đồ tương tác củ a c ột và các điể m bi ể u di ễ n n ộ i l ự c

Trên biểu đồ, đường cong và vùng giới hạn trong nó biểu thị khả năng chịu lực của cột ở một hàm lượngcốt thép nhất định. Giả thiết là hàm lượng đó đảm bảo khả năng chịu lực của cột thỏa mãn nội lực củacột tầng dưới. Tuy nhiên khi xét nội lực của cột tầng mái, do có lực dọc bé hơn nhưng mô men lớn hơnnên điểm biểu diễn nội lực của cột lại nằm ngoài biểu đồ. Như vậy, cột tầng mái cần một hàm lượng cốtthép lớn hơn cột tầng dưới mới đảm bảo khả năng chịu lực.

Hình 2 là hình ảnh rõ ràng về mối quan hệ giữa lực dọc và mô men trong đánh giá khả năng chịu lực củacột và đã lý giải được nguyên nhân khiến kết quả tính toán diện tích cốt thép cột tầng mái lớn hơn ở cáctầng phía dưới.

19. KHI NÀO THÌ CẤU KIỆN ĐƢỢ C COI LÀ DẦM ?

Câu trả lời sẽ dẫn chúng ta tới bài toán tính toán cốt thép cho cấu kiện theo trường hợp chịu nén uốn(hoặc kéo uốn) như Cột hay chỉ tính cho mô men như đối với Dầm.

Dầm được định nghĩa là cấu kiện nằm ngang và chỉ chịu tác dụng của mô men uốn và lực cắt. Trên tiếtdiện thẳng góc, cốt thép chỉ được bố trí từ việc tính toán theo điều kiện kiểm tra khả năng chịu mô menuốn. Tuy nhiên trong một số trường hợp, cấu kiện nằm ngang cũng có thể chịu thêm tác động của lựcdọc (khung giằng). Khi đó chúng ta phải cân nhắc việc tính toán dầm chịu nén uốn (hoặc kéo uốn) đồng

thời như cột. Một trường hợp khác mà chúng ta cũng cần cân nhắc việc tính toán cấu kiện theo trườnghợp nào chính là giằng chéo (brace). Vậy, khi nào thì cấu kiện được coi là Dầm? Một số tài liệu khuyên rằng chỉ cần tính toán với mô men uốn cho tiết diện khi tỉ số nén N / R b.A ≤ 0,1 .Trong đó A là diện tích của tiết diện. Có thể lí giải điều này thông qua việc xem xét biểu đồ tươngtác theo phương uốn của tiết diện (hình 1)












Mobile: 0906 121 726 58

Hình 1: Bi ểu đồ tương tác

Biểu đồ tương tác thể hiện khả năng chịu lực trong trường hợp tổng quát của tiết diện. Điểm A của biểuđồ chính là khả năng chịu lực trong trường hợp cấu kiện chịu uốn thuần túy (lực dọc bằng 0).

Từ điểm A, có 2 xu hướng có thể diễn ra:

Cấ u kiện chịu thêm lực kéo, điể m biể u diễn nội lực đi xuống theo mũi tên màu đỏ Cấ u kiện chịu thêm lực nén, điể m biể u diễn nội lự c đi lên theo mũi tên màu xanh

Có thể kết luận ngay rằng: khi đã bố trí cốt thép theo mô men uốn, nếu cấu kiện chịu thêm lực kéo thìcấu kiện sẽ không đảm bảo khả năng chịu lực. Điểm biểu diễn nội lực lúc này nằm ngoài giới hạn củabiểu đồ tương tác.

Khi cấu kiện chịu thêm lực nén, điểm biểu diễn nội lực lên theo đường màu xanh, nó vẫn nằm trong giớihạn của biểu đồ tương tác, và cấu kiện sẽ vẫn đảm bảo khả năng chịu lực cho đến khi nó vượt ra ngoàigiới hạn của biểu đồ tương tác (phía trên của biểu đồ). Như vậy, có thể nói rằng lực dọc khi ở trong giớihạn cho phép sẽ làm tăng khả năng chịu mô men uốn của tiết diện.

Do lực dọc làm tăng khả năng chịu mô men uốn của tiết diện, nên việc chỉ tính toán cho tiết diện chịumột mình mô men uốn sẽ là lãng phí. Bên cạnh đó, khi tiếp tục tăng lực dọc, tiết diện có thể không đảmbảo khả năng chịu lực khi điểm biểu diễn nội lực vượt qua giới hạn của biểu đồ.

Từ các nhận xét trên, có thể kết luận rằng khi lực nén nằm trong giới hạn quy ước thì chỉ cần tính toáncấu kiện chịu mô men uốn (cấu kiện được coi là Dầm), và khi lực nén vượt quá giới hạn quy ước thì phảitính toán cấu kiện chịu nén uốn đồng thời, điểu này làm cho kết quả tính toán tiết kiệm hơn và an toànkhi cần thiết. Và giá trị giới hạn quy ước mà một số tài liệu đưa ra chính là tỉ số nén bằng 0,1





Mobile: 0906 121 726 59

20. BIỂU ĐỒ TƢƠNG TÁC

Bài viết này đề cập đến khái niệm và tác dụng của biểu đồ tương tác.

20.1. Khái niệm

Biểu đồ tương tác của một tiết diện là tập hợp các giá trị (N, Mx, My) thể hiện khả năng chịu lực của tiếtdiện.

Hình 1: Bi ểu đồ tương tác

Biểu đồ tương tác thể hiện mối quan hệ giữa lực dọc và mô men trong đánh giá khả năng chịu lực củatiết diện, lực dọc thay đổi thì khả năng chịu mô men thay đổi và ngược lại. Hình 1(a) là biểu đồ tương tácdạng ba chiều, đó là tập hợp các điểm thể hiện khả năng chịu lực trên các phương nằm trong góc 1/4của tiết diện. Hình 1(b) là biểu đồ tương tác phẳng hay còn gọi là mặt cắt đứng của biểu đồ tương tác, làtập hợp các giá trị thể hiện khả năng chịu lực của tiết diện theo phương uốn cụ thể.

Biểu đồ tương tác là công cụ đánh giá khả năng chịu lực một cách tổng quát, có thể dùng để tính toán cảtrường hợp chịu uốn thuần túy (dầm) hoặc chịu nén - uốn (cột). Biểu đồ tương tác cũng là một công cụtrực quan để đánh giá xu hướng làm việc của tiết diện.

20.2. Nguyên lý xây dự ng biểu đồ tƣơng tác

Nguyên lý xây dựng biểu đồ tương tác tương đối đơn giản. Quá trình bắt đầu từ việc giả thiết trước vị trí của đường giới hạn vùng nén quy ước (trong trường hợp sử dụng khối ứng suất chữ nhật cho bê tông)hoặc trục trung hòa (trong trường hợp sử dụng mô hình ứng suất bê tông phức tạp hơn). Sau khi cóđường giới hạn vùng nén quy ước hoặc trục trung hòa, tiến hành xác định ứng suất cốt thép dựa trên giảthiết tiết diện phẳng và giả thiết về biến dạng cực hạn của bê tông khi phá hoại (TCXDVN 356-2005 đưa





Mobile: 0906 121 726 60

ra công thức trực tiếp xác định ứng suất cốt thép, tuy nhiên bản chất vẫn dựa trên giả thiết tiết diệnphẳng). Sau khi có ứng suất của các thành phần bê tông và cốt thép, tiến hành xác định khả năng chịulực của tiết diện từ các thành phần bằng các phép toán thông thường. Thay đổi vị trí đường giới hạnvùng nén quy ước hoặc trục trung hòa, ta có tập hợp của các giá trị tạo nên biểu đồ tương tác.

Nguyên lý xây dựng biểu đồ tương tác tương đối đơn giản, tuy nhiên việc thực hành đòi hỏi phải thựchiện rất nhiều phép tính. Do đó cần thiết phải có sự tham gia của máy tính điện tử.

20.3. Tác dụng của biểu đồ tƣơng tác 20.4. Sử dụng biểu đồ tƣơng tác để kiểm tra khả năng chịu lự c của tiết diện

Công dụng đầu tiên của biểu đồ tương tác là kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện. Sau khi xây dựng xong được biểu đồ tương tác, tiến hành kiểm tra các điểm thể hiện nội lực. Nếu điểmthể hiện nội lực nằm trong giới hạn của biểu đồ thì tiết diện đảm bảo khả năng chịu lực. Hệ số khả năngchịu lực (khả năng vượt quá yêu cầu cần thiết) có thể được đánh giá qua tỉ số của mô men thể hiện khảnăng và mô men nội lực, hoặc tỉ số của chiều dài các tia từ điểm gốc tọa độ 0 tới điểm thể hiện khả năngchịu lực và từ điểm 0 tới điểm thể hiện nội lực

20.5. Sử dụng biểu đồ tƣơng tác để tính toán gần đúng diện tích cốt thép

Biểu đồ tương tác đã được sử dụng từ khá lâu trong các tiêu chuẩn nước ngoài như BS hay ACI. Tiêuchuẩn các nước xây dựng sẵn các biểu đồ tương tác dưới dạng không thứ nguyên (không phụ thuộc trựctiếp vào tiết diện cột hay vật liệu sử dụng) với các hàm lượng cốt thép khác nhau. Kỹ sư tiến hành biểudiễn các điểm thể hiện nội lực trên biểu đồ và nội suy để tìm ra được hàm lượng cốt thép thích hợp.

Trong lập trình thiết kế kết cấu, các kỹ sư đưa ra các thuật toán đúng dần bao gồm các vòng lặp để tìmra được hàm lượng cốt thép thỏa mãn tiết diện đảm bảo khả năng chịu lực với hệ số khả năng chịu lựcxấp xỉ bằng 1.

21. PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰ NG BIỂU ĐỒ TƢƠNG TÁC CHO CỘT TIẾT

DIỆN CHỮ NHẬT

Bài viết này trình bày phương pháp xấy dựng biểu đồ tương tác cho Cột tiết diện chữ nhật

21.1. Phƣơng pháp xây dự ng mặt cắt đứ ng của biểu đồ tƣơng tác

Chúng ta xác định ứng suất cốt thép dựa trên vị trí củađường giới hạn vùng nén. Với mỗi một vị trí đường giớihạn vùng nén được giả thiết, ta xác định được mộttrạng thái ứng suất của tiết diện, bao gồm ứng suất củacác thanh cốt thép, và từ đó tìm ra được một cặp (N,Mx, My) biểu thị khả năng chịu lực của tiết diện. Mặt cắt đứng của biểu đồ tương tác chính là đương biểudiễn khả năng chịu lực của tiết diện theo một phươngnào đó, là tập hợp của các điểm (N, Mx, My) thỏa mãngóc hợp giữa Mx và My chính bằng góc của phương uốnđang xét.

Phương trình biểu diễn đường giới hạn vùng nén códạng: y=a.x + b, trong đó ‘a’ được xác định dựa vàophương của điểm đặt lực (tính từ gốc của hệ trục quán





Mobile: 0906 121 726 61

tính chính trung tâm), ‘b’ là hệ số xác định vị trí của đường này – chính là điểm giao cắt giữa đường giớihạn vùng nén và trục Y. Ứng với các giá trị khác nhau của ‘b’ chính là các trạng thái ứng suất khác nhaukhi tiết diện bị uốn theo một phương nào đó.

Khi b = b1: Toàn bộ tiế t diện chịu kéo (không xuấ t hiện vùng nén) Khi b = b2: Toàn bộ tiế t diện chịu nén (không xuấ t hiện vùng kéo) Khi b = bi: Các trạng thái trung gian.

Để dựng được biểu đồ tương tác, ta lần lượt cho ‘bi’ chạy từ ‘b1’ đến ‘b2’, quá trình này cho ta các cặp(Ni, Mxi, Myi). Tập hợp tất cả các giá trị (Ni, Mxi, Myi) tạo thành mặt cầu biểu diễn khả năng chịu lực củatiết diện. Tập hợp tất cả các điểm (Ni, Mxi, Myi) thỏa mãn Mxi và Myi hợp thành 1 góc cho trước chính làkhả năng chịu lực của tiết diện theo một phương cho trước. Nối các điểm này lại ta được biểu đồ tươngtác biểu diễn khả năng chịu lực của tiết diện theo một phương uốn nào đó.

Như vậy, quá trình kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện khi chịu ngoại lực (N, Mx, My) như sau:

Xác định phương của điểm đặt lự c L ần lượt giả thiết các đường giới hạn vùng nén (phương theo hệ số a, bị trí theo hệ số b), xác

định được các cặp (Ni, Mxi, Myi) Tập hợp các điể m (Ni, Mxi, Myi) thỏa mãn Mxi/Myi = Mx/My, tạo thành mặt cắt đứ ng của biểu đồ

tương tác theo phương uốn đang xét Xác định hệ số an toàn

21.2. Cách xác định thành phần lự c dọc và mô men do bê tông đóng góp

Việc xác định diện tích và trọng tâm vùng nén của tiết diện theo các phương trình hình học là rất khókhăn do số lượng trường hợp tương đối nhiều đặc biệt với các tiết diện có hình dạng phức tạp. Để giảiquyết vấn đề này, chúng ta sử dụng phương pháp gần đúng bằng cách chia nhỏ tiết diện (hình vẽ dưới).

Khi chia nhỏ tiết diện, mỗi phần tử bê tông có tọa độ trọng tâm (Xi,Yi) biết trước, trạng thái ứng suấtđược xác định dựa vào vị trí của nó so với đường giới hạn vùng nén (chú ý: ứng suất của mỗi phần tử bêtông chỉ có thể là một trong hai giá trị: Rb hoặc bằng 0) Từ đó ta xác định được phần lực dọc và mô menđóng góp của mỗi phần tử bê tông (Nbi,Mbi), tổng hợp tất cả các phần tử chúng ta sẽ có (Nb,Mb)

Tài liệu mới nhất của Hồ Việt Hùng về vấn đề này: download

http://www.mediafire.com/download.php?wi2222u2cd48blx








Mobile: 0906 121 726 62

22. TÍNH TOÁN CỐT THÉP KÉP THEO GIỚ I HẠN ĐỊNH TRƢỚ C - GIẢIPHÁP CHO DẦM CHỊU MÔ MEN LỚ N

Công thức tổng quát trong tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 356-2005) cho phép kể đến vài trò của cốtthép chịu nén trong tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của Dầm. Tuy nhiên trong các giáo trình hướngdẫn chỉ thực hiện ví dụ đối với giới hạn Ci = CiR. Thực tế cho thấy việc tính toán, thiết kế cốt thép kép ởgiới hạn sớm hơn sẽ làm giảm đáng kể cốt thép trong vùng chịu kéo, làm giảm hàm lượng cốt thép mộtcách hiệu quả và tăng khả năng bố trí cốt thép, thuận tiện cho thiết kế và thi công.

Lời đầu tiên, xin làm rõ khái niệm "mô men lớn" ở đây là để chỉ giá trị mô men mà vì nó chúng ra cầnphải bố trí một hàm lượng lớn cốt thép cho Dầm đang xét, nghĩa là cần phải xét thêm các yếu tố là vậtliệu và kích thước tiết diện dầm. Tiết diện đặt cốt thép kép là tiết diện được tính toán với cốt thép trong vùng kéo As và trong vùng nén As'. Trên thực tế, dầm cũng thường được bố trí cốt thép trên cả hai mặt của tiết diện, nguyên nhân là docấu tạo (đặc biệt là yêu cầu trong tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006 về cấu tạo thỏa mãn cấp dẻo của côngtrình)Trong giáo trình bê tông cốt thép của ĐHXD cũng như trong các tài liệu hướng dẫn thiết kế kết cấu theoTCVN, có đề cập đến việc tính toán cốt thép kép khi Ci > CiR , với CiR là hệ số giới hạn chiều cao vùngnén - phụ thuộc vào vật liệu. Các tài liệu cũng đề cập đến quy trình tính toán cốt thép kép, bao gồm việc

lựa chọn chiều cao vùng nén x = Cỉ.ho, từ đó tính toán As' và As dựa vào các phương trình cân bằng. Rõ ràng rằng với dầm chịu mô men lớn, việc tính toán cốt thép kép và cần thiết. Tuy nhiên, trong tínhtoán thực tế, việc chọn chiều cao vùng nén như trên chưa mang lại hiệu quả về mặt hạn chế hàm lượngcốt thép. Ví dụ:

Bê

tông

Cố tthép

b (cm) h (cm) a (cm) CiR M (Tm) Ci As

(cm2)

As'

(cm2)

B25 AIII 50 50 6 0.703 67 0.787 63.63 2.16

Các tiêu chuẩn BS 8110-97 và EC2 đều đưa ra các giá trị giới hạn cho việc tính toán cốt thép đơn và cốtthép kép, nhưng không mấy liên quan đến giá trị của hệ số giới hạn vùng nén. Cụ thể là quy định về giới hạn của hệ số K (ý nghĩa tương đương với hệ số Anfa theo TCVN), BS 8110-97 quy định tính toán cốtthép kép khi K > 0.156 (tương đương hệ số Anfa = 0.35, và hàm lượng cốt thép gần bằng 1.8%). Sosánh một ví dụ tính toán diện tích cốt thép theo TCVN 356-2005 và theo Etabs (sử dụng tiêu chuẩn BS8110-97 với vật liệu đã được quy đổi để phù hợp với TCVN), kết quả như sau:

Tiêu chuẩ n Bêtông

Cố tthép

b(cm)

h(cm)

a(cm)

CiR M(Tm)

Ci As(cm2)

As'(cm2)

TCXDVN 356-2005 B25 AIII 50 50 6 0.703 67 0.787 63.63 2.16

BS 8110-97 (đã B25 AIII 50 50 6 67 52.83 14.13

http://www.ketcausoft.com/pages/etabs-tinh-toan-dien-tich-cot-thep-theo-tieu-chuan-viet-nam








Mobile: 0906 121 726 63

quy đổi vật liệu)

Tại trạng thái mà ở đó hàm lượng cốt thép tương đối lớn, thì sự phân biệt giá trị diện tích cốt thép giữa

63.63 và 52.83 rất có ý nghĩa trong việc bố trí cốt thép. Điều đó khiến chúng ta cân nhắc lại việc tínhtoán diện tích cốt thép cho dầm trong trường hợp tính cốt thép kép. Xem xét lại quy trình tính toán cốt thép theo BS 8110-97, ta thấy giá trị giới hạn Ko = 0.156 có một ýnghĩa hợp lý nhất định khi so sánh với TCVN và thực tế thiết kế. Giá trị Ko = 0.156 tương đương với giátrị Anfa = 0.35, và hàm lượng cốt thép tương ứng là 1.8% - hàm lượng mà việc bố trí cốt thép trong dầmvẫn ở mức "thoải mái" - dễ bố trí. Mặt khác công thức tổng quát trong tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 cócả thành phần As'. Nghĩa là về mặt tiêu chuẩn tính toán, việc khống chế một giá trị Anfa_h tương ứng vớimột giá trị Cih < CiR làm ranh giới cho việc tính toán cốt kép cho dầm là hoàn toàn hợp lý, và mang lạihiệu quả trong công tác thiết kế các dầm chịu mô men lớn. Qua nghiên cứu tiêu chuẩn BS 8110-97 và sách Tính toán thực hành Cấu kiện BTCT theo tiêu chuẩnTCXDVN 356-2005 (GS. Nguyễn Đình Cống), tác giả đề xuất quy trình tính toán cốt kép cho dầm như sau:

Chọn giới hạn giá trị Anfa_h = 0.35 (tương ứng hàm lượng cố t thép 1.8%) Xác định giá trị hệ số giới hạn Cih = 0.5*(1-(1-Anfa_h)2) Xác định giá trị mô men giới hạn Mgh = Anfa_h * Rb * b * ho2 Khi M < Mgh: Tính toán cốt đơn Khi M > Mgh: Tính toán cố t kép. Giá trị As và As' được xác định như sau:

K ế t quả tính toán cho ví dụ đã đề cập ở trên như sau:

Tiêu chuẩ nBê

tông

Cố tthép

b

(cm)

h

(cm)

a

(cm)CiR

M

(Tm)Ci

As

(cm2)

As'

(cm2)

TCXDVN 356-2005

(thông thường)B25 AIII 50 50 6 0.703 67 0.787 63.63 2.16

BS 8110-97 (đãquy đổi vật liệu)

B25 AIII 50 50 6 67 52.83 14.13

TCXDVN 356-2005

(Anfa_h = 0.357)B25 AIII 50 50 6 0.703 67 0.787 52.84 12.18





Mobile: 0906 121 726 64

Biểu đồ dưới đây mô tả quan hệ M - As của d ầm tiế t diện 40x60 (cm), bê tông cấp độ bế n B25, thép

nhóm AIII, a = a' = 6cm

Trong biểu đồ trên:

Đường li ền nét là quan điể m tính toán truy ền thố ng, Ah = Ar = 0.456 (ứ ng với CiR = 0.703) Đường đứt nét là quan điể m tính toán sử dụng Ah = 0.35 Đường trục thẳng đứ ng là giới hạn của mô men theo quan điể m A <= 0.5 Đường trục nằm ngang là giới hạn của hàm lượng cốt thép theo quan điể m muy <= 4%

Từ biểu đồ ta thấy, nếu thừa nhận Mgh với A = 0.5, thì khả năng chịu lực tối đa của tiết diện là 85Tm,với quan điểm tính toán thông thường (Ar = 0.456) thì As = 65cm2, với quan điểm tính toán theo giớihạn Ah = 0.35 thì As = 54cm2. Diện tích cốt thép tại thớ kéo đã giảm một lượng đáng kể. Ở đây khôngxét đến tổng lượng cốt thép theo tính toán, bởi vì trên thực tế cốt thép vẫn được bố trí trong vùng néntheo cấu tạo với một lượng tương đối lớn. Theo quan điểm thừa nhận giới hạn của hàm lượng cốt thép là 4%, thì khả năng chịu lực tối đa của dầmđược tính theo Ar sẽ là 122 Tm, trong khi khả năng chịu lực tối đa của dầm tính theo Ah sẽ là 142 Tm.





Mobile: 0906 121 726 65

23. DẦM CAO VÀ DẦM CHUYỂN (DEEP BEAM AND TRANSFER BEAM)

Dầm chuyển đƣợ c sử dụng ngày càng nhiều hơn trong các công trình xây dựng ở Việt Nam, do đặc điểm về phân bố ứng suất mà việc tính toán thiết k ế các dầm này cónhiều khác biệt so vớ i việc tính toán và thiết k ế dầm theo lý thuyết uốn thông thƣờ ng.

23.1. DẦM CAO

Dầm đƣợ c gọi là dầm cao (Deep Beam) khi mang một trong các đặc điểm sau đây: Tỉ số giữa nhị p thông thủy và chiều cao dầm bé hơn hoặc bằng 4

Trên dầm xuất hiện tải tr ọng tậ p trung trong khoảng bé hơn 2 lần chiều cao dầm tínhtừ mép gối đỡ

Dƣớ i tác dụng của tải tr ọng, trong dầm hình thành các thanh chống chịu nén nối giữavị trí đặt tải tr ọng và gối đỡ. Đối vớ i các cấu kiện thông thƣờng, chúng ta thƣờ ng sử dụnggiả thiết biến dạng phẳng để lập sơ đồ ứng suất cho tiết diện và giải bài toán tính toán cốtthép dựa trên các sơ đồ ứng suất tại tr ạng thái phá hoại. Tuy nhiên, đối vớ i dầm cao giả thiết về biến dạng phẳng trong lý thuyết uốn không còn đúng nữa. Để tính toán dầm cao,

hoặc sử dụng phƣơng pháp phân tích vớ i phân bố biến dạng phi tuyến, hoặc sử dụng môhình giàn ảo (strut-and-tie method). Mô hình giàn ảo đƣợc đề cậ p trong các tiêu chuẩnnhƣ ACI 308-08 - Phụ lục A, hoặc Eurocode 2 - Mục 6.5

Hình 1: Các trườ ng h ợp định nghĩa củ a D ầ m cao

23.2. DẦM CHUYỂN Dầm chuyển (Transfer Beam) là cấu kiện dầm có tác dụng phân phối lại tải tr ọng

thẳng đứng. Do đặc điểm về tải tr ọng nên hầu hết dầm chuyển đều thuộc dạng dầm cao.Trên thực tế dầm chuyển đƣợ c sử dụng tƣơng đối linh hoạt. Trong một số công trình hỗnhợ p, do yêu cầu về không gian ở tầng phía dƣớ i (khối thƣơng mại) nên hệ cột ở các tầngdƣớ i có khoảng cách tƣơng đối lớ n, trong khi khối căn hộ phía trên yêu cầu kích thƣớ ccấu kiện thẳng đứng phải mỏng do đó hệ vách phía trên mỏng và dài. Trong nhữngtrƣờ ng hợp nhƣ vậy, dầm chuyển có chức năng phân phối tải tr ọng từ các vách về tậ ptrung tại các đỉnh cột (Hình 2).





Mobile: 0906 121 726 66

Hình 2: D ầ m chuy ển đượ c s ử d ụng để phân ph ố i t ả i tr ọ ng v ề các c ộ t

Trong một số công trình khác, ngƣời ta cũng bố trí dầm chuyển để dàn đều tải tr ọngxuống móng (Hình 3). Vớ i hệ k ết cấu này, do tải tr ọng đƣợc dàn đều xuống các cột phù

hợ p vớ i sức chịu tải của cọc, do đó dƣớ i mỗi chân cột chỉ cần bố trí một cọc. Hiệu quả của cách thức này là trong đài cọc không phát sinh lực chọc thủng và mô men uốn, dẫntớ i sẽ tiết kiệm đƣợc chi phí đài cọc và các chi phí liên quan đến công tác thi công đàicọc.

Hình 3: D ầ m chuy ển đượ c s ử d ụng để dàn đề u t ả i tr ọ ng xu ố ng móng

Xem xét vấn đề qua một ví dụ: khác vớ i các dự án có quỹ đất hạn hẹ p, dự án Hyundai

Hills State bao gồm các tòa nhà là khu chung cƣ đơn thuần, có sân chung r ộng và một điểmhoàn toàn khác biệt là khu gar a đƣợc đặt ngầm dƣớ i sân. Thiết k ế này tạo điều kiện giải

phóng chức năng phần ngầm của các tòa nhà chính, do đó phần ngầm của các tòa nhà này

http://www.hillstate.com.vn/










Mobile: 0906 121 726 67

có mục đích phục vụ tối đa ý đồ k ết cấu. Bản thiết k ế của Hyundai Hills State cho thấy hệ thống dầm chuyển dƣớ i 2 tầng hầm tạo nên khối đế vững chắc, phân phối tải tr ọng đứngvà tải tr ọng ngang đều đặn lên các cột, do đó không xảy ra hiện tƣợ ng cọc tậ p trung tạiđài vách thang máy. Các cọc đƣợc đặt ngay dƣớ i chân cột làm giảm tối đa nguy cơ chọcthủng, dẫn đến chiều dày của đài cọc (đài bè) tƣơng đối nhỏ và thép đài cọc đƣợ c tiếtkiệm tối đa.

23.3. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN Về nguyên tắc dầm cao có thể đƣợ c tính toán thiết k ế bằng mô hình giàn ảo, tuy

nhiên việc ứng dụng mô hình này nhƣ thế nào trong các trƣờ ng hợp đa dạng k ết cấu cầnđƣợ c nghiên cứu k ỹ lƣỡ ng. Mặc dù đã xuất hiện một thời gian tƣơng đối dài, việc tínhtoán dầm chuyển vẫn còn là một vấn đề khá mớ i mẻ và chƣa đƣợ c giải quyết một cáchtriệt để. Các k ết quả phân tích về dầm cao nêu trong cuốn Reinforced Concrete Design of

Tall Buildings của Bungale S. Taranath cho thấy ứng suất trong giai đoạn làm việc khi chƣaxuất hiện vết nứt lớn hơn gấ p 2 lần so vớ i phân thích theo lý thuyết uốn thông thƣờ ng (sử dụng giả thiết tiết diện phẳng), k ết luận này đƣợ c lấy làm cơ sở cho một số bảng thuyếtminh tính toán sử dụng k ết quả từ phân tích đàn hồi trong Etabs bằng cách nhân đôi giátr ị ứng suất thu đƣợ c và tính toán diện tích cốt thép yêu cầu.Trƣớ c những hạn chế về lý thuyết tính toán, khắc phục bằng phƣơng án kết cấu rõ ràngluôn là giải pháp tối ƣu nhất, một số chuyên gia khuyên r ằng tốt nhất (thay vì thiết k ế giàn ảo) hãy thiết k ế một hệ giàn thật làm nhiệm vụ phân phối tải tr ọng, lúc đó phƣơng ánk ết cấu sẽ tr ở nên r ất rõ ràng và dễ xử lý.

24. ETABS - HƢỚ NG DẪN THIẾT K Ế VÁCH

Bài viết này hướng dẫn sử dụng chức năng kiểm tra và thiết kế Vách trong Etabs.

24.1. GIỚ I THIỆU CHUNG

Bạn có thể sử dụng Etabs để kiểm tra khả năng chịu lực của một cấu kiện được bố trí sẵn cốt thép. Hìnhdưới đây minh họa một cột tiết diện chữ L, trên thực tế bạn có thể xây dựng một tiết diện phức tạp bấtkỳ. Chức năng này rất hiệu quả cho việc kiểm tra khả năng chịu tải của vách thang máy, cột vách, cột cótiết diện phức tạp (L, T ...)

Để sử dụng được chức năng này, bạn cần phân tích nội lực trước (Run Analysis), sau đó tiến hành cácbước sau:

1. Đặt tên cho vách

2. Định nghĩa tiế t diện bố trí cố t thép (tiế t diện bê tông có thể lấ y ngay từ mô hình hoặc tạo mới)3. Gán tiế t diện bố trí cố t thép cho vách4. Kiể m tra khả năng chịu lự c

Dưới đây là các hình ảnh minh họa:

Định nghĩa tiết diện Cốt thép





Mobile: 0906 121 726 68

Chức năng vẽ (bố trí) cốt thép. Bao gồm: bố trí cốt thép đơn, bố trí cột thép theo đường dân, bố trí cốtthép theo đường dẫn vuông hoặc tròn

Khung điều chỉnh đặc trưng (vật liệu, ...) của bê tông





Mobile: 0906 121 726 69

Khung điều chỉnh đặc trưng (vật liệu, tọa độ, ...) của cốt thép

25. ETABS - PHÂN TÍCH K ẾT CẤU THEO MÔ HÌNH LÀM VIỆC ĐỒNG THỜ IVỚ I NỀN ĐẤT

Bài viết này nêu lên ý tưởng của mô hình kết cấu làm việc đồng thời với nền đất và cách thức thực hiệntrogn Etabs.

25.1. Ý TƢỞ NG

Sự làm việc của nền đất có ảnh hưởng nhất định tới sự phân phối lại nội lực trong hệ kết cấu. Ví dụ đốivới móng cọc, dưới tác dụng của tải trọng các cọc sẽ bị lún xuống, kéo theo chuyển vị thẳng đứng củađài cọc, bên cạnh đó dưới tác dụng không đều của tải trọng lên các đầu cọc, đài cọc bị xoay do chuyển vịcủa các đầu cọc không giống nhau. Như vậy, trong mô hình làm việc đồng thời với nền đất, giả thiết liên





Mobile: 0906 121 726 70

kết ngàm tại chân cột - vách không còn đúng với thực tế. Mô hình làm việc đồng thời với nền đất, trong đó có kể đển chuyển vị tại chân cột - vách, cũng đồng thờigiản quyết được bài toán giằng móng, do trên thực tế giằng móng phải chịu tác động của lún lệch (cũngvới hệ kết cấu bên trên), của mô men chân cột, của tải trọng tường xây, của áp lực đẩy nổi tác dụng lênsàn móng ...Mô hình làm việc đồng thời với nền cũng giải quyết được bài toán móng chịu lực lệch tâm do kể đến ảnhhưởng của giằng móng.

25.2. CÔNG CỤ

Etabs cung cấp khai báo điều kiện biên dưới dạng liên kết đàn hồi (spring). Công cụ này cho phép khaibáo các liên kết chuyển vị và mô men dưới dạng đàn hồi, qua đó biến dạng (tịnh tiến, xoay) phụ thuộcvào ngoại lực và độ cứng của liên kết

25.3. NGUYÊN LÝ MÔ HÌNH HÓA NỀN ĐẤT

Nền đất được mô hình hóa bằng các liên kết đàn hồi, với độ cứng phụ thuộc vào quan hệ ngoại lực - biếndạng. Ví dụ với móng đơn, từ điều kiện nền đât chúng ta xác định được độ lún dưới tác dụng của tảitrọng chân cột sơ bộ (mô hình ngàm), từ đó xác định được độ cứng của liên kết đàn hồi.

25.4. ÁP DỤNG TRONG THIẾT K Ế MÓNG CỌC

Trong mô hình spring, cọc được mô hình hóa bằng các cột ngắn có chân cột liên kết đàn hồi. Đài cọcđược mô hình hóa bằng các phần từ Shell. Độ cứng của cọc phụ thuộc vào sự làm việc của cọc:

Cọc ma sát, cọc chố ng vào lớp đấ t cát, có sứ c chịu tải xác định phụ thuộc vào sứ c chịu tải củan ền đấ t. Thí nghiệm nén tĩnh cho thấy độ lún dưới tác dụng của tải trọng có dạng đường cong.Sứ c chịu tải của cọc được xác định thông qua thí nghiệm nén tĩnh, được lấ y ở độ lún quy ước S*= 0,2.[S], trong đó [S] = 8cm là độ lún giới hạn. Hệ số đàn hồi theo trục Z được lấ y bằng k =P/S*. Ví dụ với cọc có P = 40T, k = 40/0,016 = 2500 T/m





Mobile: 0906 121 726 71

Cọc chố ng vào lớp đất đá, sứ c chịu tải xác định bằng sứ c chịu tải theo vật liệu, độ lún chủ yêu làbiế n dạng đàn hồi của cọc. Hệ số đàn hồi theo trục Z được lấ y bằng độ cứ ng dọc trục EA/L củacọc, trong đó E, A, L lần lượng là mô đun đàn hồi của vật liệu cọc, diện tích tiế t diện cọc và chi ềudài của cọc.

26.





Mobile: 0906 121 726 72

MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 BÀI 1 VẼ MẶT BẰ NG K ẾT CẤU THEO BẢ N VẼ SỐ 1 ...................................... 2

1. CÁC QUY ĐỊ NH CHUNG ............................................................................. 2 2. NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU ............................................................................ 2 3. BÀI LÀM ......................................................................................................... 2 4. Lỗi sửa ............................................................................................................. 3

BÀI 2 VẼ MẶT BẰ NG K ẾT CẤU THEO BẢ N VẼ SỐ 2 ...................................... 5 1. Nhiệm vụ của bài tậ p số 2: .............................................................................. 5 2. Yêu cầu: ........................................................................................................... 5

BÀI 3 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆ N CỘT DẦM SÀN ............................................... 6 1. Nhiệm vụ của bài tậ p số 3 ............................................................................... 6 2. Các bƣớ c thực hiện .......................................................................................... 6 3. Yêu cầu: ........................................................................................................... 6 4. CÂU HỎI: ........................................................................................................ 9 5. TR Ả LỜI .......................................................................................................... 9 6. Lỗi bài 3 .........................................................................................................10

Bài tậ p số 4 Thiết lậ p các khai báo trong Etabs .......................................................11 1. Các bƣớ c thực hiện ........................................................................................11 2. Yêu cầu: .........................................................................................................11 3. Các thông số bài 4..........................................................................................14





Mobile: 0906 121 726 73

4. Quy đổi đơn vị ...............................................................................................16 5. TÍNH TOÁN DIỆ N TÍCH CỐT THÉP BẰ NG ETABS - THEO TCVN ....16

BÀI 5 Dựng mô hình k ết cấu sàn tầng 2, cao độ +4.200 (Cột, vách, dầm, sàn) .....21 1. Nhiệm vụ của bài tậ p số 5: ............................................................................21 2. Cần chú ý khi thực hành: ...............................................................................21 3. Yêu cầu: .........................................................................................................21 4. Câu hỏi bài 5 ..................................................................................................21

BÀI 6 Xác định và khai báo tải tr ọng tĩnh (Tĩnh tải, hoạt tải) .................................23 1. Nhiệm vụ của bài tậ p số 6: ............................................................................23 2. Cần lƣu ý khi thực hành: ...............................................................................23 3. Yêu cầu: .........................................................................................................23

CÁC BÀI VIẾT .......................................................................................................26

1. BÀI 1 Tổ hợ p tải tr ọng và tổ hợ p nội lực ......................................................26 2. BÀI 2 Những mâu thuẫn khi phân tích k ết cấu làm việc đồng thờ i vớ i nềnđất sử dụng phƣơng pháp mô hình cọc bằng liên k ết đàn hồi ...........................26 3. BÀI 3 HỆ BIẾ N DẠNG ĐỒNG ĐIỆU .........................................................29 4. BÀI 4 TÂM CỨ NG, TÂM KHỐI LƢỢ NG, TÂM HÌNH HỌC ..................30 5. BÀI 5 HẠ N CHẾ CHUYỂ N VỊ NGANG CHO NHÀ CAO TẦ NG BẰ NGCÁCH SỬ DỤ NG OUTTRIGGER (DẦM GÁNH) .........................................31 6. HỆ SỐ Ứ NG XỬ ...........................................................................................35 7. GIẢ THIẾT TIẾT DIỆ N PHẲ NG ................................................................37 8. PHƢƠNG PHÁP THIẾT K Ế THEO TR Ạ NG THÁI GIỚI HẠ N ................39 9. CÁC ĐẶC TRƢNG CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG ....................................40 10. Shortening - Nguyên nhân, mâu thuẫn và phƣơng pháp hạn chế sai sót ....43 11. SỰ SUY GIẢM ĐỘ CỨ NG CỦA K ẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP ......45 12. HÀM LƢỢ NG TỐI ĐA CỦA CỐT THÉP DẦM ......................................46 13. VẤN ĐỀ TỐI ƢU TRONG THIẾT K Ế MÓNG CỌC ...............................47 14. TÍNH TOÁN TẢI TR ỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO TCXDVN 375:2006 .....49 15. Tính toán diện tích cốt thép cho Sàn BTCT dựa vào nội lực từ Etabs ........51 16. MÓNG MỀM ...............................................................................................54 17. NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN GIẰ NG MÓNG ............................................55



Giáo trình thiết k ế k ết cấu18. TẠI SAO DIỆ N TÍCH CỐT THÉP CỘT TẦ NG MÁI LẠI LỚN HƠN Ở CÁC TẦ NG KHÁC ? ........................................................................................55 19. KHI NÀO THÌ CẤU KIỆN ĐƢỢC COI LÀ DẦM ? .................................57 20. BIỂU ĐỒ TƢƠNG TÁC .............................................................................59 21. PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰ NG BIỂU ĐỒ TƢƠNG TÁC CHO CỘT TIẾTDIỆ N CHỮ NHẬT ............................................................................................60 22. TÍNH TOÁN CỐT THÉP KÉP THEO GIỚI HẠN ĐỊNH TRƢỚC - GIẢIPHÁP CHO DẦM CHỊU MÔ MEN LỚ N ........................................................62 23. DẦM CAO VÀ DẦM CHUYỂ N (DEEP BEAM AND TRANSFER BEAM)...............................................................................................................65 24. ETABS - HƢỚ NG DẪ N THIẾT K Ế VÁCH .............................................67 25. ETABS - PHÂN TÍCH K ẾT CẤU THEO MÔ HÌNH LÀM VIỆC ĐỒ NGTHỜI VỚI NỀN ĐẤT .......................................................................................69 26. ......................................................................................................................71

Documents

Giáo trình thiết kế kết cấu