CHƯƠNG 1 :CÁC CĂN CỨ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 1. CĂN CỨ VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Căn cứ vào tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737 – 1995 Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất TCVN 9386 – 2012 Căn cứ vào tiêu chuẩn kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCVN 5574 – 2012 Căn cứ vào tiêu chuẩn phân cấp công trình, nguyên tắc chung TCVN 2748 – 1991 Căn cứ vào tiêu chuẩn, chỉ dẫn và tài liệu được ban hành Căn cứ vào cấu tạo bê tông cốt thép và các loại vật liệu khác. Các tài liệu tham khảo. Giáo trình ETABS 9.4 Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa) – Gs Ts Ngô Thế Phong, Pts Lý Trần Cường, Pts Trịnh Kim Đạm, Pts Nguyễn Lê Ninh.
Và 1 số tài liệu khác. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ VẬT LIỆU Lựa chọn vật liệu. + Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt. + Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn, Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính.
+ Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp. + Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão). + Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình. + Vật liệu có giá thành hợp lý.
DƯƠNG THẾ HIỂN. NGUYỄN VĂN TUẤN Trang | 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG KỸ SƯ XÂY DỰNG + Trong điều kiện tại Việt Nam hay các nước thì vật liệu BTCT hoặc thép là các loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng. Lựa chọn giải pháp kết cấu. Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn + Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu, Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều rất quan trọng.
+ Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình. + Ta xét các phương án sàn sau: Hệ sàn sườn toàn khối Cấu tạo: bao gồm hệ dầm và bản sàn. - Ưu điểm: + Tính toán đơn giản. + Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công.
- Nhược điểm: + Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu. + Không tiết kiệm không gian sử dụng. Hệ sàn ô cờ + Cấu tạo: gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm phụ không quá 2m - Ưu điểm: + Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ - Nhược điểm: SVTH : 1. DƯƠNG THẾ HIỂN.
NGUYỄN VĂN TUẤN Trang | 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG KỸ SƯ XÂY DỰNG + Không tiết kiệm, thi công phức tạp,. + Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính, Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng. Sàn không dầm( không có mũ cột) Cấu tạo: gồm các bản kê trực tiếp lên cột. - Ưu điểm: + Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình.
+ Tiết kiệm được không gian sử dụng. + Dễ phân chia không gian. + Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước. + Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa (6- 8m) + Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản.
+ Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành. + Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm. - Nhược điểm: + Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu. + Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn.
Sàn không dầm( không có mũ cột) Cấu tạo: gồm các bản kê trực tiếp lên cột. -Ưu điểm: + Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình. DƯƠNG THẾ HIỂN. NGUYỄN VĂN TUẤN Trang | 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG KỸ SƯ XÂY DỰNG + Tiết kiệm được không gian sử dụng + Dễ phân chia không gian + Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước + Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa (6-8m) + Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản.
+ Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành. + Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm -Nhược điểm: + Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu. + Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn. Sàn không dầm ứng lực trước * Ưu điểm: Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm: + Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình, cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng.
+ Tăng độ cứng của sàn lên, làm thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường. + Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp với biểu đồ mô men do tải trọng gây ra, làm tiết kiệm được cốt thép. * Nhược điểm: tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa phương án này như sau: SVTH : 1. DƯƠNG THẾ HIỂN.
NGUYỄN VĂN TUẤN Trang | 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG KỸ SƯ XÂY DỰNG + Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu. Kết Luận Qua phân tích các đặc điểm trên và xem xét các đặt điểm về kết cấu ta chọn phương án sàn sườn toàn khối để sử dụng cho công trình. Lựa chọn giải pháp kết cấu khung Hệ kết cấu khung chịu lực + Hệ khung thông thường bao gồm các dầm ngang, dọc nối với các cột thẳng đứng bằng các nút cứng. Khung có thể bao gồm cả tường trong và tường ngoài của nhà.
Kết cấu này có độ cứng tổng thể theo phương ngang kém nên khả năng chịu tải trọng ngang kém, tính liên tục của khung cứng phụ thuộc vào độ bền và độ cứng của các liên kết nút khi chịu uốn, các liên kết này không được phép có biến dạng góc. Khả năng chịu lực của khung phụ thuộc rất nhiều vào khả năng chịu lực của từng dầm và từng cột. + Việc thiết kế tính toán sơ đồ này chúng ta đã có nhiều kinh nghiệm, việc thi công cũng tương đối thuận tiện do đã thi công nhiều công trình, vật liệu và công nghệ dễ kiếm nên chắc chắn đảm bảo tính chính xác và chất lượng của công trình. + Hệ kết cấu này rất thích hợp với những công trình đòi hỏi sự linh hoạt trong công năng mặt bằng, nhất là những công trình như khách sạn.
Nhưng có nhược điểm là kết cấu dầm sàn thường tăng theo nhịp của dầm, sàn nên với những không gian lớn thì yêu cầu chiều cao cấu kiện dầm, sàn phải lớn nên chiều cao các tầng nhà thường phải lớn để dẩm bảo không gian sử dụng. + Sơ đồ thuần khung có nút cứng bê tông cốt thép thường áp dụng cho dưới 20 tầng với thiết kế kháng chấn cấp 7; 15 tầng với kháng chấn cấp 8; 10 tầng với kháng chấn cấp 9. Hệ kết cấu khung chịu lực + Đây là kết cấu phát triển thêm từ kết cấu khung dưới dạng tổ hợp giữa kết cấu khung và lõi cứng. Lõi cứng làm bằng bê tông cốt thép.
Chúng có thể dạng lõi kín hoặc vách hở thường bố trí tại khu vực thang máy và thang bộ. Hệ thống khung bố trí ở các khu vực còn lại. Hai hệ thống khung và lõi được liên kết với nhau qua hệ thống sàn. Trong trường hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa rất lớn.
Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống lõi vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu chịu tải trọng đứng.