Tại sao diện tích cốt thép cột tầng mái lại lớn hơn ở các tầng dưới ?
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 các tầng 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 không thể chỉ dùng duy nhất yếu tố lực dọc để để đánh giá mức độ chịu lực của cột, và do đó, câu nói "cột tầng dưới phải chịu tải nhiều hơn" là chưa chính xác.
Hình 1 là kết quả tính toán diện tích cốt thép của Etabs. Nửa bên trái là kết quả tính toán diện tích cốt thép còn nửa bên phải là nội lực của cột.
Hình 1: Nội lực và diện tích cốt thép theo tính toán của 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 lớn hơn các tầng phía dưới. Nguyên nhân khiến mô men của cột tầng mái lớn hơn cột ở các tầng phía dưới là do 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 và 1 dầm. Bên cạnh đó, do cột ở tầng mái có độ cứng khá lớn, nên nút khung ứng xử như một nút cứng có độ cứng chống xoay lớn, do đó mô men từ dầm phân phối vào nút khung là tương đối lớn (xấp xỉ với các nút khung ở phía dưới). Do đó phần mô men phân phối vào cột tầng mái sẽ lớn hơn mô men phân phối vào 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.
Hình 2: Biểu đồ tương tác của cột và các điểm biểu diễn nội lực
Trên biểu đồ, đường cong và vùng giới hạn trong nó biểu thị khả năng chịu lực của cột ở một hàm lượng cốt thép nhất định. Giả thiết là hàm lượng đó đảm bảo khả năng chịu lực của cột thỏa mãn nội lực của cột tầng dưới. Tuy nhiên khi xét nội lực của cột tầng mái, do có lực dọc bé hơn nhưng mô men lớn hơn nên điểm biểu diễn nội lực của cột lại nằm ngoài biểu đồ. Như vậy, cột tầng mái cần một hàm lượng cốt thép 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 của cột và đã lý giải được nguyên nhân khiến kết quả tính toán diện tích cốt thép cột tầng mái lớn hơn ở các tầng phía dưới.
Quan tâm Zalo KetcauSoft để theo dõi các bài viết và tài liệu mới
