CHƯƠNG 1 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ - Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCXD 356 –2005. - Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCXD 2737 - 1995. - Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCXD 205 - 1998. - Nhà cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế TCXD 198 – 1997 - Tiêu chuẩn nước ngoài ACI 318 -2002 1.2 GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH 1.1 Phân tích khái quát hệ chịu lực về nhà cao tầng nói chung Hệ chịu lực của nhà cao tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền chúng xuống móng và nền đất.
Hệ chịu lực của công trình nhà cao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn, khung và vách cứng. Hệ tường cứng chịu lực (Vách cứng): Cấu tạo chủ yếu trong hệ kết cấu công trình chịu tải trọng ngang: gió. Bố trí hệ tường cứng ngang và dọc theo chu vi thang máy tạo thành hệ lõi cứng chịu lực và làm tăng độ cứng chống xoắn cho công trình. Vách cứng là cấu kiện không thể thiếu trong kết cấu nhà cao tầng hiện nay.
Nó là cấu kiện thẳng đứng có thể chịu được các tải trọng ngang và đứng. Đặc biệt là các tải trọng ngang xuất hiện trong các công trình nhà cao tầng với những lực ngang tác động rất lớn. Sự ổn định của công trình nhờ các vách cứng ngang và dọc. Như vậy vách cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường được thiết kế chịu tải trọng ngang.
Thường nhà cao tầng dưới tác động của tải trọng ngang được xem như một thanh ngàm ở móng Vì công trình được tính toán chịu tải trọng gió (gió động) nên bố trí thêm 4 vách cứng ở 4 góc của công trình tăng khả năng chịu tải trọng ngang của công trình. Hệ khung chịu lực: Được tạo thành từ các thanh đứng (cột ) và ngang (sàn ) liên kết cứng tại chỗ giao nhau của chúng, các khung phẳng liên kết với nhau tạo thành khối khung không gian.2 KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH CHỊU GIÓ ĐỘNG Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẻ mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được chọn như sau: Kết cấu móng dùng hệ móng cọc khoan nhồi. Kết cấu sàn phẳng (sàn dự ứng lực BTÁCT dày 25 cm). Sàn đáy tầng hầm dày 30 cm Kết cấu theo phương thẳng đứng là hệ thống lõi cứng cầu thang bộ và cầu thang máy Các hệ thống lõi cứng được ngàm vào hệ đài.
Công trình có mặt bằng hình chữ nhật: L x B = 51 x 47 m, tỉ số L/B = 1,1. Chiều cao nhà tính từ mặt móng H = 52.4 m do đó ngoài tải đứng khá lớn, tải trọng Sinh viên: Đỗ Văn Mười- XD1701D Trang 15 GVHD: Th.S Trần Dũng- TS, Tạ Văn Phấn Trung tâm thương mại An Bình ngang tác dụng lên công trình cũng rất lớn và ảnh hưởng nhiều đến độ bền và độ ổn định của ngôi nhà. Từ đó ta thấy ngoài hệ khung chịu lực ta còn phải bố trí thêm hệ lõi, vách cứng để chịu tải trọng ngang. Tải trọng ngang (chủ yếu xét gió động) do hệ lõi cứng chịu.
Xét gió động tác dụng theo nhiều phương khác nhau nhưng ta chỉ xét theo 2 phương chính của công trình là đủ và do một số yêu cầu khi cấu tạo vách cứng ta bố trí vách cứng theo cả hai phương dọc và ngang công trình. Toàn bộ công trình là kết cấu khung + vách cứng chịu lực bằng BTÁCT Tường bao che công trình là tường gạch trát vữa ximăng. Bố trí hồ nước mái trên sân thượng phục vụ cho sinh hoạt và cứu hỏa tạm thời. Sinh viên: Đỗ Văn Mười- XD1701D Trang 16 GVHD: Th.S Trần Dũng- TS, Tạ Văn Phấn Trung tâm thương mại An Bình CHƯƠNG 2 CƠ SỞ THIẾT KẾ 2.1 Bê tông Loại cấu Cấp độ bền Rb (Mpa) Rbt (Mpa) kiện bê tông Bê tông lót B12.05 Chi tiết phụ B20 11.2 Cốt thép Sử dụng 3 loại thép CIII, Ra = Ra' = 365 Mpa, Ea = 200000 Mpa CII, Ra = Ra' = 280 Mpa, Ea = 210000 Mpa CI, Ra = Ra' = 225 Mpa, Ea = 210000 Mpa 2.2 CHƯƠNG TRÌNH VÀ PHẦN MỀM - ETAB 9.0 Phân tích kết cấu tổng thể không gian - SAP 2000 11, - SAFE 12.0 - Các bảng tính Excel 2.1 TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH Chiều dày sàn chọn dựa trên các yêu cầu: Về mặt truyền lực: đảm bảo cho giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (để truyền tải ngang, chuyển vị…) Yêu cầu cấu tạo: Trong tính toán không xét việc sàn bị giảm yếu do các lỗ khoan treo móc các thiết bị kỹ thuật (ống điện, nước, thông gió,…).
Yêu cầu công năng: Công trình sẽ được sử dụng làm chung cư cao cấp nên các hệ tường ngăn (không có hệ đà đỡ riêng) có thể thay đổi vị trí mà không làm tăng đáng kể nội lực và độ võng của sàn. Sinh viên: Đỗ Văn Mười- XD1701D Trang 17 GVHD: Th.S Trần Dũng- TS, Tạ Văn Phấn Trung tâm thương mại An Bình 2.2 TẢI TRỌNG NGANG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH 2.3 CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TT TẢI TRỌNG Loại Định nghĩa 1 TT DEAD Tải trọng bản thân 2 HT LIVE Hoạt tải 3 TUONG SUPER DEAD Trải trọng tường 4 HOANTHIEN SUPER DEAD Tải trọng hoàn thiện 5 GIOTINHX WIND gió X 6 GIOTINHY WIND Gió Y 7 GIODONGX WIND Gió động X 8 GIODONGÀY WIND Gió động Y 2.4 CÁC TRƯỜNG HỢP TỔ HỢP TẢI TRỌNG Để đơn giản quá trình tính toán, ta khai báo thêm 1 số tổ hợp trung gian như sau: Trường hợp Tổ hợp Loại Thành phần tải TTT ADD TT+TUONG+HOANTHIEN Static HT ADD 1.LIVE Static GIOX ADD GIOTINHX + GIODONGX Static GIOY ADD GIOTINHY + GIODONGÀY Static Cấu trúc các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán : Tổ hợp Loại Thành phần TH1 ADD 1.HT TH2 ADD 1.TTT+1GIOX TH3 ADD 1.TTT-1GIOX TH4 ADD 1.TTT+1GIOY TH5 ADD 1.TTT-1GIOY TH6 ADD 1.TTT+0,9HT+0,9GIOX TH7 ADD 1.TTT+0,9HT-0,9GIOX TH8 ADD 1.TTT+0,9HT+0,9GIOY TH9 ADD 1.TTT+0,9HT-0,9GIOY BAO ENVE (TH1,TH2, …, TH9) Sinh viên: Đỗ Văn Mười- XD1701D Trang 18 GVHD: Th.S Trần Dũng- TS, Tạ Văn Phấn Trung tâm thương mại An Bình 2.5QUY ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG VẬT LIỆU VÀ TẢI TRỌNG TỪ TIÊU CHUẨN VIỆT NAM SANG TIÊU CHUẨN HOA KỲ Phần tính toán sàn tầng điển hình và khung trong bài có sử dụng các quy định trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Hoa Kì ACI 318. Do đó, việc cần làm là sử dụng các giá trị đầu vào đúng (vật liệu, tải trọng) a. Quy đổi cường độ vật liệu Cường độ đặc trưng f 'c được dùng trong ACI 318 - 02 được định nghĩa là cường độ thí nghiệm mẫu lăng trụ 6 12in v ới xác suất đảm bảo 95%.
Cường độ đặc trưng (cấp độ bền) được dùng trong TCXD 356:2005 được định nghĩa là cường độ thí nghiệm mẫu lập phương 15 15 15cm cũng với xác suất đảm bảo 95%. Theo phần A3 của phụ lục A, TCXD 356:2005, cường độ mẫu lăng trụ có thể được quy đổi từ cường độ đặc trưng mẫu lập phương (cấp độ bền) qua công thức: Rbn B 0,77 0,001B Cường độ thép fy trong ACI 318 – 02 là giới hạn chảy trong thí nghiệm kéo thép. Trong tiêu chuẩn Việt Nam, giá trị tương ứng là R s,ser fy Rs,ser 1,05R s b. Quy đổi gần đúng giá trị nội lực tính toán giữa tiêu chuẩn việt nam và tiêu chuẩn hoa kì Hệ số tổ hợp tải trọng cho việc tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn Hoa Kì được cho trong bảng sau: Trường hợp tải trọng Các hệ số tổ hợp U = 1,4D + 1,7L Trường hợp cơ bản (D+L) U = 1,2(D+F+L) + 1,6(L+H) + 0,5(Lr hoặc S hoặc R) Trường hợp có tải trọng gió U = 0,75(1,4D + 1,7L) + (1,6W hoặc 1E) (W) hoặc tải trọng động đất U = 0,9D + (1,6W hoặc 1E) (E) Khi có tải trọng do áp lực đất U = 1,4D + 1,7L + 1,7H (H) Tải trọng do niết độ, lún, từ U = 0,75(1,4D + 1,7L + 1,7H) nhưng không nhỏ biến, co ngót của bê tông (T) hơn giá trị U = (1,4D + T) Tải trọng do chất lỏng tác U = 1,4D + 1,7L + 1,7F dụng (F) U = 0,9D + 1,7H Trong các tổ hợp tải trọng nêu trên: - D là tĩnh tải; - L là hoạt tải; - W là tải trọng gió; - Lr là hoạt tải trên mái che; Sinh viên: Đỗ Văn Mười- XD1701D Trang 19 GVHD: Th.S Trần Dũng- TS, Tạ Văn Phấn Trung tâm thương mại An Bình - S là tải trọng tuyết; - R là tải trọng do mưa; - E là tải trọng do lực động đất; - F là tải trọng cho chất lỏng, nước; - T là tải trọng do nhiệt độ.
So sánh tổ hợp tải trọng cơ bản trong hai tiêu chuẩn: ACI: 1,4 DL 1,7 LL TCXD: 1,1 DL 1,2 LL Gần đúng, có thể lấy nội lực tính được từ TCXD 2737:1995 nhân với hệ số 1,35 trước khi tính toán theo ACI.4 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN KẾT CẤU Trình tự tính toán toàn bộ kết cấu cho một công trình sàn ứng lực trước như sau - Bước 1: tính toán các kết cấu phụ ( cầu thang, …); - Bước 2: xây dựng mô hình công trình phân tích động lực học của kết cấu; - Bước 3: sử dụng kết quả phân tích động lực học tính toán các tải trong đặc biệt tác dụng lên công trình (gió…); - Bước 4 : khai báo tải trọng gió vào mô hình công trình; - Bước 5 : tính toán sàn không dầm với kết quả tải trọng ngang ( gió) vừa phân tích; - Bước 6 : tiến hành giải khung phân tích nội lực kết cấu - Bước 7 : tính toán khung (cột, vách…) ở đây chỉ tính cột - Bước 8 : tính toán móng. - Bước 9: kiểm tra ổn định tổng thể công trình. Sinh viên: Đỗ Văn Mười- XD1701D Trang 20 GVHD: Th.S Trần Dũng- TS, Tạ Văn Phấn Trung tâm thương mại An Bình CHƯƠNG 3 TÍNH TÓAN CẦU THANG BỘ Trình tự tính toán: Giới thiệu chung; Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cầu thang; Tải trọng tác dụng lên cầu thang; Tính toán các bộ phận của cầu thang; Bố trí cốt thép. GIỚI THIỆU CHUNG Cầu thang là bộ phận kết cấu của công trình có mục đích phục vụ cho việc giao thông theo phương đứng của người sinh sống hoặc làm việc trong công trình đó.