KIẾN TRÚC
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng và sự gia tăng tự nhiên của dân số đã khiến Thành phố Hồ Chí Minh phải tiếp nhận một lượng lớn người nhập cư từ các tỉnh thành trong cả nước đến làm việc và học tập Hiện nay, dân số của thành phố đang tăng lên đáng kể.
Hồ Chí Minh, với gần mười triệu cư dân (theo thống kê năm 2015 của Tổng cục Thống kê), đang đối mặt với áp lực lớn trong việc giải quyết vấn đề việc làm và chỗ ở Tình hình này dự kiến sẽ gia tăng trong những năm tới, đòi hỏi thành phố phải có những giải pháp hiệu quả để đáp ứng nhu cầu của người dân.
Xu hướng phát triển các tòa nhà chung cư cao cấp và dự án chung cư cho người có thu nhập thấp đang gia tăng, phản ánh giá trị con người trong xã hội hiện đại Công năng sử dụng của chung cư không chỉ đơn thuần là nơi ở, mà còn mở rộng ra các dịch vụ phục vụ cư dân, nâng cao chất lượng cuộc sống Giải pháp xây dựng các tòa nhà chung cư cao tầng được xem là tối ưu và tiết kiệm nhất, giúp khai thác hiệu quả quỹ đất so với các phương án khác trên cùng diện tích.
Nhằm giải quyết các yêu cầu và mục đích trên, Chung cư GOLD VIEW (BLOCK
B)-28F+2B là một khu nhà cao tầng hiện đại, được thiết kế với đầy đủ tiện nghi và cảnh quan đẹp, tạo ra không gian sống lý tưởng cho cư dân Khu chung cư này không chỉ phù hợp cho sinh sống mà còn cho giải trí và làm việc, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dân Công trình được phân cấp theo NGHỊ ĐỊNH SỐ 15/2013/NĐ-CP, đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng và an toàn.
GOLD VIEW (BLOCK B)-28F+2B thuộc công trình Cấp I
Công trình cao 95.7m với tổng cộng 28 tầng, bao gồm 2 tầng hầm, 1 tầng sân thượng và 25 tầng lầu Cốt 0.00m được đặt tại mặt sàn tầng 1, trong khi mặt đất tự nhiên tại vị trí cốt 1.00 m và mặt bằng sàn tầng hầm ở cốt –8m Mặt bằng xây dựng hình chữ nhật tại tầng hầm có chiều dài 61m và chiều rộng 29m, trong khi các tầng còn lại có kích thước 56.4m x 24m.
Tổng diện tích xây dựng công trình là 1769 m 2 tính toán điển hình cho diện tích xây dựng là Tầng Hầm
1.1.2 Chức năng của các tầng
- Tầng Hầm 1 và Hầm 2 cao 4m dùng để giữ xe, có xây lắp phòng chứa trạm biến áp, phòng máy phát điện, hệ thống xử lý nước thải, …
- Tầng 1 cao 6.3m, khu nhà trẻ
- Tầng điển hình (từ Tầng 2 đến Tầng 26), cao 3.4m, là khu căn hộ
- Sân Thượng và Tâng Mái: dùng để đặt buồng thang máy, vị trí bể nước mái và các thiết bị kĩ thuật khác
1.1.3 Giải pháp giao thông trong công trình
Giao thông trong công trình được tối ưu hóa với 3 buồng thang máy và 2 cầu thang bộ, được bố trí ở vị trí trung tâm của khối nhà Trong đó, cầu thang bộ không chỉ hỗ trợ di chuyển mà còn đảm bảo lối thoát hiểm an toàn.
- Giao thông ngang của mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang chung
- Tất cả các phòng đều có ánh sáng chiếu vào từ các ô cửa sổ
- Ngoài việc tạo thông thoáng bằng hệ thống cửa sổ ở mỗi phòng, còn sử dụng hệ thống thông gió nhân tạo, bằng máy điều hòa, quạt ở các tầng…
KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Hình 1.1: Mặt đứng công trình trục 1 – 9
1.2.2 Mặt bằng các tầng điển hình
Hình 1.2: Mặt bằng tầng điển hình – Lầu 2-15
Hình 1.3: Mặt cắt công trình trục A-D
CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ SƠ BỘ TIẾT DIỆN
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Nội dung tính toán bao gồm ba yêu cầu chính: thiết kế kết cấu khung trục và sàn tầng điển hình, thiết kế kết cấu móng, và thiết kế thi công tầng hầm cho công trình được giao.
2.1.1 Thiết kế kết cấu khung trục và sàn Tầng điển hình
- Yêu cầu thiết kế khung tối thiểu 15 tầng trở lên
Thiết kế sàn tầng điển hình
Thiết kế cầu thang và bể nước mái
Thiết kế khung trục cho công trình cần áp dụng mô hình khung không gian, bao gồm việc tính toán tác động của gió và động đất Đồng thời, việc bố trí vách cứng hợp lý cũng rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
2.1.2 Thiết kế kết cấu móng
Tính toán 2 phương án móng cho công trình: Móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi cho:
- Khung thiết kế tương ứng
- Lõi thang của công trình (Bao gồm thang máy và thang bộ)
2.1.3 Thiết kế thi công Tầng Hầm
- Đưa ra giải pháp và lựa chọn tối ưu biện pháp thi công Tầng Hầm cho công trình theo 2 biện pháp thi công phổ biến hiện nay là:
Biện pháp thi công Top – Down: Thi công từ trên xuống
Biện pháp thi công Bottom – Up: Thi công từ dưới lên
- Tính toán thi công cho phương pháp thi công Tầng Hầm đã chọn.
TIÊU CHUẨN SỬ DỤNG
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
Dựa vào hình khối của công trình, việc lựa chọn giải pháp kết cấu nên ưu tiên tính đơn giản, đều đặn, đối xứng và liên tục, ngoại trừ những trường hợp có yêu cầu kiến trúc đặc biệt Các yếu tố này đóng vai trò quyết định trong việc xác định kết cấu của công trình.
- Tải trọng đứng: Trọng lượng bản thân, hoạt tải sử dụng… có giá trị khá lớn và tăng dần theo số tầng cao của tòa nhà
Tải trọng ngang, bao gồm tải gió (cả gió tĩnh và gió động) cùng với tải động đất, đóng vai trò quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, ảnh hưởng trực tiếp đến nội lực và chuyển vị của công trình.
Chuyển vị ngang và chuyển vị đứng là hai yếu tố quan trọng trong xây dựng Chuyển vị ngang lớn có thể làm tăng giá trị nội lực, dẫn đến độ lệch tâm gia tăng, gây hư hỏng các bộ phận phi kết cấu như tường và vách ngăn Điều này không chỉ làm tăng dao động của ngôi nhà mà còn tạo cảm giác khó chịu và hoảng sợ cho con người, thậm chí có thể làm mất ổn định tổng thể của công trình Do đó, chuyển vị ngang của nhà cần phải được kiểm soát để không vượt quá giới hạn cho phép.
- Theo Mục 2.6.3 – [4] có quy định:
- Nhà cao tầng phải có khả năng kháng chấn cao (chống động đât): Tải trọng động đất là một trong những yêu tố chính thiết kế kết cấu
Kết cấu chịu lực cần được thiết kế hợp lý theo phương đứng và phương ngang, bao gồm khung, vách và lõi cứng, nhằm hấp thụ và tiêu tán năng lượng khi xảy ra động đất Điều này giúp cấu trúc duy trì sức chịu tải mà không bị sụp đổ, đồng thời đảm bảo khả năng chịu lửa cao và an toàn cho việc thoát hiểm.
- Có độ bền, tuổi thọ cao móng phải phù hợp và chịu được tải trọng bên trên
- Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:
- Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng và kết cấu ống
- Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp
Các hệ kết cấu đặc biệt bao gồm hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép Những hệ kết cấu này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng chịu lực và ổn định cho công trình, đồng thời cải thiện hiệu quả sử dụng không gian và tính linh hoạt trong thiết kế.
- Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình
- Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút
- Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau
Sơ đồ làm việc của công trình được thiết kế rõ ràng, nhưng khả năng chịu tải trọng ngang không cao Thiết kế này phù hợp cho các công trình có chiều cao lên đến 15 tầng, đặc biệt là trong vùng có nguy cơ động đất cấp 7 đến cấp 10.
- 12 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8 và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 9
- Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng
Việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau, bao gồm cả lắp ghép và đổ tại chỗ cho các kết cấu bê tông cốt thép, mang lại sự thuận tiện tối ưu trong quá trình thi công.
- Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước
- Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m
- Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên
- Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian
- Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật của nhà cao tầng
- Sử dụng hiệu quả với các công trình có độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản
- Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn
Trong công trình xây dựng, hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến sự hoạt động của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều cần thiết, do đó cần thực hiện phân tích chính xác để xác định phương án phù hợp với kết cấu của công trình.
- Xét các phương án sàn:
Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn Ưu điểm
- 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
Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng cao khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến việc tăng chiều cao tầng của công trình Điều này không chỉ gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang mà còn làm tăng chi phí vật liệu, không đạt hiệu quả kinh tế.
- Không tiết kiệm không gian sử dụng
Hệ dầm được cấu tạo vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh với nhịp nhỏ, đảm bảo khoảng cách giữa các dầm không vượt quá 2m Ưu điểm của thiết kế này là tăng cường độ bền và khả năng chịu lực cho công trình.
Việc giảm thiểu số lượng cột bên trong không chỉ tiết kiệm không gian sử dụng mà còn tạo ra kiến trúc đẹp mắt, phù hợp với các công trình đòi hỏi tính thẩm mỹ cao và không gian rộng rãi như hội trường hay câu lạc bộ.
- Không tiết kiệm, thi công phức tạp
Khi sàn có diện tích lớn, việc bố trí thêm dầm chính là cần thiết để đảm bảo tính ổn định Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến hạn chế do chiều cao của dầm chính phải lớn, nhằm giảm thiểu độ võng của sàn.
2.3.4.3 Sàn không dầm có mũ cột ( sàn nấm)
Sàn nấm là loại sàn không sử dụng dầm, mà trực tiếp đặt lên cột, giúp tối ưu hóa không gian Khu vực xung quanh sàn có thể được mở rộng bằng cách làm mũ cột hoặc tăng độ dày của bản sàn thành bản đầu cột Ưu điểm của thiết kế này là tạo ra sự thông thoáng và tăng cường khả năng chịu lực cho công trình.
- 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
Phương án thi công này có ưu điểm nổi bật là thời gian thực hiện nhanh hơn so với phương án sàn dầm, nhờ vào việc không cần gia công cốp pha và cốt thép dầm phức tạp Cốt thép được bố trí một cách định hình và đơn giản, giúp tiết kiệm công sức và nâng cao hiệu quả thi công.
- 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
Trong phương án này, các cột không liên kết với nhau để tạo thành khung, dẫn đến độ cứng thấp hơn nhiều so với phương án sàn dầm Do đó, khả năng chịu lực ngang của phương án này kém hơn, khiến tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu, trong khi tải trọng đứng lại do cột đảm nhận.
- 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
2.3.4.4 Sàn không dầm ứng lực trước – Sàn dự ứng lực Ưu điểm
LỰA CHỌN VẬT LIỆU
2.4.1 Yêu cầu vật liệu sử dụng cho công trình
- Vật liệu tận dụng được nguồn vật liệu tại địa phương, nơi công trình được xây dựng, có
- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt
- 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
2.4.2 Chọn vật liệu sử dụng cho công trình
Nhà cao tầng có tải trọng lớn, do đó cần sử dụng vật liệu nhẹ để giảm tải cho công trình, tiết kiệm chi phí và dễ dàng tìm kiếm Bêtông cốt thép là lựa chọn phù hợp để thiết kế cho các công trình này.
(Bêtông sử dụng cho công trình theo [3] TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.)
- Bêtông sử dụng cho kết cấu bên trên công trình là bêtông có cấp độ bền B30 với các chỉ tiêu như sau:
Cường độ chịu nén tính toán: R b 17MPa
Cường độ chịu kéo tính toán: R bt 1.2MPa
Kết cấu móng công trình, phần chịu lực trong đất, sẽ được thể hiện qua thiết kế chi tiết với việc sử dụng bêtông phù hợp.
(Thép sử dụng cho công trình theo)
Cốt thép trơn Φ chọn t v 500mmcho vách thang máy và thang bộ
Xác định chiều dài vách theo diện truyền tải giống như cột: v b k × N
Trong đó: q: tải trọng phân bố trên 1m 2 sàn, lấy q12kN / m 2
S: diện truyền tải của sàn n: số tầng k: hệ số kể đến ảnh hưởng của mô men
Rb: cường độ chịu nén của bê tông R b 17.0MPa 17000kN / m 2
Chọn vách có tiết diện (500x3000) mm có Avc = 1.5 m 2
Chọn vách có tiết diện (500x4000) mm có Avc = 2.0 m 2
Chọn vách có tiết diện (500x3000) mm có Avc = 1.5 m 2
Tương tự ta sơ bộ các vách còn lại:
Bảng 2.2: Tiết diện sơ bộ vách
Tên vách Kích thước sơ bộ (bl)mm
Kiểm tra lại tiết diện lựa chọn
Tổng diện tích mặt cắt vách cứng có thể xác định theo công thức: v vl st
F là diện tích sàn tầng, chọn tầng điển hình là tầng 3 có st F st 1333.8m 2
Tổng diện tích mặt cắt ngang vách cứng trên bề mặt bằng công trình có F v 43.2m 2 fvl 0.015
Kết luận: Kết quả diện tích vách cứng đã chọn đạt yêu cầu kết cấu
2.5.3 Sơ bộ tiết diện vách
Chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức: b 1 min h D L h
+ hb: chiều dày bản sàn (mm)
+ m: hệ số phụ thuộc vào bản sàn
• Bản làm việc 1 phương: m 30 35 , chọn m35
• Bản làm việc 2 phương: m 40 45 , chọn m 40
+ D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D 0.8 1.4 , chọn D 1
+ L1: chiều dài cạnh ngắn của ô bản (m)
+ h min : chiều dày tối thiểu của bản sàn (m)
• h min 60mm: đối với sàn mái
• h min 80mm: đối với sàn nhà dân dụng
• h min 100mm: đối với sàn nhà công nghiệp, công trình công cộng
Chọn tiết diện cho ô sàn điển hình
- Ô sàn có kích thước L 1 L 2 (500000)mm
- Chiều dày bản sàn b h 1 mm
Hình 2.1: Mặt cắt công trình trục A-D
Hình 2.2: Mặt cắt công trình trục A-D
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRÊN PHẦN MỀM ETABS V16.0
3.1.1 Khai báo vật liệu và tiết diện sử dụng
Khai báo vật liệu sử dụng
Khai báo tiết diện dầm
Chọn: Define → Section Properties → Frame Sections
Khai báo tiết diện sàn
Chọn: Define → Section Properties → Slab Sections
Khai báo tiết diện Vách
Chọn: Define → Section Properties →Wall Sections
3.1.2 Khai báo các trường hợp tải trọng
3.1.3 Khai báo các trường hợp tổ hợp tải trọng
3.1.4 Khai báo khối lượng tham gia dao động
- Theo [ TCVN 229 – 1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải tọng gió theo TCVN 2737 – 1995], khối lượng phân tích bài toán động lực học là: 100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải
Tĩnh tải và Hoạt tải có ảnh hưởng quan trọng đến công trình, thông qua việc xác định tải trọng đã khai báo Phần mềm Etabs sử dụng các thông tin này để tính toán khối lượng tham gia giao động, hay còn gọi là ma trận khối lượng.
3.1.5 Khai báo điều kiện biên
Chọn Assign → Shell → Floor Auto Mesh Options
3.1.7 Gán pier cho phần tử wall (Vách cứng)
Chọn Assign → Shell → Pier Label
3.1.8 Khai báo sàn tuyệt đối cứng
Bấm Ctrl + A để chọn tất cả → Chọn Assign → Shell → Diapharagms
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
Trọng lượng bản thân tường có 100mm
Trọng lượng bản thân tường có 200mm
Tĩnh tải tính toán cho các ô sàn Tầng điển hình a) Tải trọng các lớp cấu tạo sàn căn hộ
Bảng 3.1: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn căn hộ tầng điển hình
Tĩnh tải tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
Tĩnh tải tính toán kN / m 3 m kN / m 2 kN / m 2
1 Bản thân kết cấu sàn 25 0.15 Chương trình tự tính toán
Tổng tĩnh tải (Không kể trọng lượng bản thân sàn) 1.51 1.82 b) Tải trọng các lớp cấu tạo sàn nhà vệ sinh
Bảng 3.2: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn nhà vệ sinh tầng điển hình
Tĩnh tải tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
Tĩnh tải tính toán kN / m 3 m kN / m 2 kN / m 2
1 Bản thân kết cấu sàn 25 0.15 Chương trình tự tính toán
Tổng tĩnh tải (Không kể trọng lượng bản thân sàn) 1.54 1.86 c) Sàn sân thượng và mái
Bảng 3.3: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn nhà vệ sinh tầng điển hình
Tĩnh tải tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
Tĩnh tải tính toán kN / m 3 m kN / m 2 kN / m 2
1 Bản thân kết cấu sàn 25 0.15 Chương trình tự tính toán
Tổng tĩnh tải (Không kể trọng lượng bản thân sàn) 1.04 1.31 d) Sàn tầng hầm
Bảng 3.4: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn tầng hầm
Tĩnh tải tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
Tĩnh tải tính toán kN / m 3 m kN / m 2 kN / m 2
1 Bản thân kết cấu sàn 25 0.2 Chương trình tự tính toán
2 Vữa lát nền và tạo dốc 18 0.05 0.9 1.3 1.17
Tổng tĩnh tải (Không kể trọng lượng bản thân sàn) 0.93 1.21
Tra tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 mục 4.3 được các giá trị hoạt tải thể hiện trong Bảng 3.3
Bảng 3.5: Hoạt tải sử dụng trên công trình
Loại tải trọng Trị số tiêu chuẩn tc 2 p (kN / m )
Trị số tính toán tt 2 p (kN / m )
Mái bằng có sử dụng 1.5 1.3 1.95
3.2.3.1 Xác định thành phần tĩnh của gió
- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: tt tc
W 0 : Áp lực gió tiêu chuẩn, lấy theo bản đồ phân vùng gió Công trình xây dựng ở Quận
4, Tp Hồ Chí Minh, thuộc vùng II-A, địa hình C, có W 0 0.83 kN/m 2
n: Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2
c: Hệ số khí động, Gió đẩy: 0.80; gió hút: 0.60
k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, có thể xác định theo công thức:
Bảng 3.6: Độ caoGradient và hệ số m t 13
Do tính đối xứng của công trình, việc nhập gió vào tâm hình học hoặc vào dầm biên đều mang lại kết quả tương tự Vì vậy, để tiết kiệm thời gian và đơn giản hóa quy trình, sinh viên thường chọn gán thành phần gió tĩnh vào tâm hình học.
Lực tập trung thành phần tĩnh của tải trọng gió được tính theo công thứ sau: j j o j j
- Trong đó: c: Hệ số khí động lấy tổng cho mặt đón gió và hút gió: c=1.4
Hj: Chiều cao đón gió của tầng thứ j;
Lj: Bề rộng đón gió của tầng thứ j Áp dụng tính toán
Bảng 3.7: Bảng giá trị gió tĩnh theo phương X
STT Tầng H (m) Zj (m) kj LYj (m) WXj (kN)
Bảng 3.8: Bảng giá trị gió tĩnh theo phương Y
STT Tầng H (m) Zj (m) kj LXj (m) WYj (kN)
3.2.3.2 Xác định thành phần động của gió
Cơ sở tính toán: Theo [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.]
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:
Mj : Khối lượng tập trung của phần tử thứ j
Hệ số động lực học ứng với dao động thứ i, ký hiệu là i, được xác định thông qua Đồ thị xác định hệ số động lực (Hình 2: TCVN 229 – 1999) Hệ số này phụ thuộc vào thông số i và độ giảm lôga của dao động , theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 về tính toán thành phần động của tải trọng gió.
Hình 3.1 – Đồ thị xác định hệ số động lực i
Đường cong 1 được áp dụng cho các công trình bê tông cốt thép (BTCT) và gạch đá, bao gồm cả các công trình khung thép có kết cấu bao che với giá trị = 0.3 Trong khi đó, Đường cong 2 thích hợp cho các công trình tháp, trụ thép, ống khói và các thiết bị dạng cột có bệ bằng BTCT với giá trị = 0.15.
Công trình bằng BTCT nên có 0.3
Thông số i xác định theo công thức:
: Hệ số tin cậy của tải trọng, 1.2
W0 kN / m : Giá trị áp lực gió têu chuẩn, W 0 0.83kN / m 2 fi : Tầng số dao động riêng thứ i
Hệ số i được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần được coi là không đổi Công thức tính hệ số i là: n ji Fj j 1 i n.
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, tương ứng với các dạng dao động khác nhau, chỉ xét đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có đơn vị là lực, được xác định theo công thức.
Hệ số áp lực động của tải trọng gió, ký hiệu là j, là một thông số không thứ nguyên được xác định tại độ cao tương ứng với phần thứ j của công trình Thông tin chi tiết về hệ số này có thể tra cứu trong Bảng 3 của tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999, liên quan đến việc tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.
Sj : Diện tích mặt đón gió ứng với phần tử thứ j của công trình
Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió phụ thuộc vào các tham số như mật độ không khí (ρ) và hệ số cản (ξ), cũng như dạng dao động Thông tin chi tiết có thể được tra cứu trong Bảng 4 và Bảng 5 theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999, liên quan đến việc tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737 – 1995.
Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió được xác định theo công thức:
: Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng của công trình, lấy 1 (Tra
Bảng 6 – TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.)
Tính toán thành phần gió động
Thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương tương ứng với tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Theo tiêu chuẩn thiết kế, chỉ xem xét thành phần gió theo phương X và Y, trong khi bỏ qua thành phần gió ngang và moment xoắn.
Để tính toán thành phần gió động, cần dựa vào các đặc trưng động lực học của công trình và tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999, hướng dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737 – 1995.
Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học
Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y
Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và Y
Giả thiết tính toán các đặc trưng động lực học công trình:
Công trình được định nghĩa là một thanh conson có n điểm hữu hạn và khối lượng tập trung Theo Phục lục B của TCVN 229 – 1999, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió cần tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.
Hình 3.2 – Sơ đồ tính thanh conson có hữu hạn khối lượng tập trung
Hình 3.3 – Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình
Việc xác định tần số và dạng dao động riêng cho sơ đồ tính toán khi n > 3 là một nhiệm vụ phức tạp, đặc biệt khi công trình có độ cứng thay đổi theo độ cao Hiện có nhiều phương pháp giải quyết vấn đề này, bao gồm giải trên máy tính bằng các chương trình, phương pháp giải gần đúng và công thức thực nghiệm như Phương pháp Năng Lượng RayLây, phương pháp Bunop – Galookin, và các phương pháp khác Trong số đó, việc sử dụng chương trình máy tính để tính toán tần số và dạng dao động riêng theo lý thuyết là phổ biến nhất Để thực hiện tính toán trong Đồ Án Tốt Nghiệp, sinh viên đã chọn chương trình Etabs16.2.1.
Dựa vào kết quả tính toán của chương trình Etabs , xác định các giá đặc trưng động lực học thể hiện trong Bảng 6.10 và Bảng 6.11
Bảng 3 9 : Chu kì dao động riêng của công trình
Mode Period UX UY UZ Sum UX Sum UY Sum UZ RX RY RZ Sum RX Sum RY Sum RZ
Phân tích các dạng dao dộng từ Etabs
Hình 3.4 – Dạng dao động thứ 1-Theo phương Y (Mode 1)
Hình 3.5 – Dạng dao động thứ 1-Theo phương X (Mode 2)
Hình 3.6 – Dạng dao động thứ 1-Theo phương Z (Mode 3)
Từ kết quả Bảng 6.10 , tính toán giá trị tần số dao động của công trình theo chu kì,
T , kết quả thể hiện trong Bảng 6.12
Bảng 3.10: Giá trị tần số dao động của công trình theo chu kì
Tra Bảng 2, [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.], được tần số dao động riêng f L 1.3Hz
So sánh kết quả tần số dao động riêng từ Bảng 5.12 với tần số giới hạn f L :
Theo phương X, chỉ cần xét đến ảnh hưởng của Mode 2 (Dạng dao động thứ 1)
Theo phương Y, chỉ cần xét đến ảnh hưởng của Mode 1 (Dạng dao động thứ 1)
Theo phương Z, không xét đến ảnh hưởng của Mode 3, do bị xoắn, (Dạng dao động thứ 1)
Kết quả tính toán thành phần gió động theo các thông số đặc trưng động lực học công trình
Bảng 3.11: Giá trị tính toán thành phần động của gió theo phương X (Mode 2)
(kN) yji yjiWFj yji 2Mj
Bảng 3.12: Giá trị tính toán thành phần động của gió theo phương Y (Mode 1)
(kN) yji yjiWFj yji 2Mj
Xác định kết quả nội lực và chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió
Theo Mục 4.12 [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.]:
X: Là Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị
Xt : Là Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra
Xd : Là Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra
S: Số dao động tính toán
Việc tính toán nội lực và chuyển vị do tải trọng gió, bao gồm cả thành phần tĩnh và động, được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999 và TCVN 2737 – 1995 Phần mềm Etabs hỗ trợ quá trình này một cách hiệu quả.
3.2.3.3 Kết quả tổng hợp tính toán của tải trọng gió
Bảng 3 13 : Bảng tổng hợp giá trị tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình
Thành phần gió tĩnh Thành phần gió động
WXj (kN) WYj (kN) WXj (kN) WYj (kN)
TỔ HỢP TẢI TRỌNG
3.3.1 Các trường họp tải trọng
Bảng 3 14 : Các trường hợp tải trọng
STT Kí hiệu tải trọng Loại tải Ý nghĩa
1 TLBT DEAD Trọng lượng bản thân
2 HOAN THIEN SUPER DEAD Hoàn thiện
4 HTC LIVE Hoạt tải chẳn
5 HTL LIVE Hoạt tải lẻ
6 GTX WIND Gió tĩnh phương X
7 GDX WIND Gió động phương X
8 GTY WIND Gió tĩnh phương Y
9 GDY WIND Gió động phương Y
3.3.2 Các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán
Bảng 3.15: Các tổ hợp tải trọng trung gian
STT Loại COMBO Thành phần
TT ADD TLBT + Hoàn thiện + Tường
TT(TC) ADD 0.9091TLBT+0.8Hoàn thiện+ 0.091Tường
HTCL(TC) ADD HTC(TC)+HTL(TC)
GX(TC) ADD 0.73GTX+0.73GDX
GX(TC) ADD 0.73GTY+0.73GDY
Cấu trúc (1.0 x Tĩnh tải + 1.0 x Hoạt tải)
Bảng 3.16: Tổ hợp căn bản 1
COMBO Thành phần Ghi chú
Cấu trúc: (1.0 x Tĩnh tải + 0.9 x Tải trọng tạm thời dài hạn và ngắn hạn)
Bảng 3.17: Tổ hợp căn bản 2
COMBO Thành phần Ghi chú
COMBO 8 ADD TT + 0.9HTC + 0.9GTX -
COMBO 9 ADD TT + 0.9HTC – 0.9GTX -
COMBO 10 ADD TT + 0.9HTC + 0.9GTY -
COMBO 11 ADD TT + 0.9HTC – 0.9GTY -
COMBO 12 ADD TT + 0.9HTL + 0.9GTX -
COMBO 13 ADD TT + 0.9HTL – 0.9GTX -
COMBO 14 ADD TT + 0.9HTL + 0.9GTY -
COMBO 15 ADD TT + 0.9HTL – 0.9GTY -
COMBO 16 ADD TT + 0.9HT + 0.9GTX -
COMBO 17 ADD TT + 0.9HT – 0.9GTX -
COMBO 18 ADD TT + 0.9HT + 0.9GTY -
COMBO 19 ADD TT + 0.9HT – 0.9GTY -
BAO ENVELOPE COMBO 1 đến 19 Thiết kế dầm sàn
Bảng 3.18: Tổ hợp tải trọng dùng để kiểm tra nứt và võng cho sàn
HỢP Loại Thành phần Ghi chú
1 TOANBO1 ADD TTTC + HTCLTC + GXTC -
2 TOANBO2 ADD TTTC + HTCLTC – GXTC -
3 TOANBO3 ADD TTTC + HTCLTC + GYTC -
HỢP Loại Thành phần Ghi chú
4 TOANBO4 ADD TTTC + HTCLTC – GYTC -
Tác dụng ngắn hạn của tài trọng dài hạn TOANBO ENVELOPE (TOANBO1,…,TOANBO4)
Tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng
Bảng 3.19: Tổ hợp tải trọng dùng để kiểm tra chuyển vị đỉnh
T TÊN TỔ HỢP Loại Thành phần Ghi chú
1 COMBO 1-1 ADD TT(TC) + HTC(TC) -
2 COMBO 2-1 ADD TT(TC) + HTL(TC) -
3 COMBO 3-1 ADD TT(TC) + HTCL(TC) -
4 COMBO 4-1 ADD TT(TC) + GX(TC) -
5 COMBO 5-1 ADD TT(TC) – GX(TC) -
6 COMBO 6-1 ADD TT(TC) + GY(TC) -
7 COMBO 7-1 ADD TT(TC) – GY(TC) -
8 COMBO 8-1 ADD TT(TC) + 0.9HT1(TC) + 0.9GX(TC) -
9 COMBO 9-1 ADD TT(TC) + 0.9HT1(TC) – 0.9GX(TC) -
10 COMBO 10-1 ADD TT(TC) + 0.9HT1(TC) + 0.9GY(TC) -
11 COMBO 11-1 ADD TT(TC) + 0.9HT1(TC) – 0.9GY(TC) -
12 COMBO 12-1 ADD TT(TC) + 0.9HT2(TC) + 0.9GX(TC) -
13 COMBO 13-1 ADD TT(TC) + 0.9HT2(TC) – 0.9GX(TC) -
14 COMBO 14-1 ADD TT(TC) + 0.9HT2(TC) + 0.9GY(TC) -
15 COMBO 15-1 ADD TT(TC) + 0.9HT2(TC) – 0.9GY(TC) -
16 COMBO 16-1 ADD TT(TC) + 0.9HTCD(TC)+ 0.9GX(TC) -
17 COMBO 17-1 ADD TT(TC) + 0.9HTCD(TC)– 0.9GX(TC) -
18 COMBO 18-1 ADD TT(TC) + 0.9HTCD(TC)+ 0.9GY(TC) -
19 COMBO 19-1 ADD TT(TC) + 0.9HTCD(TC) – 0.9GY(TC) -
ENVEL1-1 ENVELOPE (Combo 1-1, Combo 2-1, , Combo
3.3.2.3 Tổ hợp tải trọng tính cốt thép vách
Sử dụng tải trọng tác dụng lên công trình theo Tiêu chuẩn Việt Nam, tổ hợp theo ACI 318M – 11
Theo Mục 13.7.6.2 Tiêu chuẩn ACI 318M – 11, [9]:
When the unfactored live load is variable but does not exceed 75% of the unfactored dead load, or if the live load is such that all panels will be loaded at the same time, it is permissible to assume that maximum factored moments occur throughout the entire slab system with full factored live load In contrast, if the live load exceeds 75% of the dead load, additional loading scenarios must be considered.
Bảng 3.20: Tải trọng theo tiêu chuẩn ACI 318 – 11
DL 1 / 1.1 TLBT 1 / 1.1 TUONG 1 / 1.2 HOANTHIEN Trọng lượng bản thân
LL = 1 / 1.2 HT Hoạt tải chất đầy
WX = 1 / 1.37 GX Tải trọng gió the phương
WY = 1 / 1.37 GY Tải trọng gió the phương
Bảng 3.21: Tổ hợp tải trọng tính thép cho Vách lõi theo Tiêu chuẩn ACI 318 – 11
STT Tên tổ hợp Loại Thành phần Ghi chú
1 Wall1 ADD 1.4 DL Tính cốt thép vách
2 Wall2 ADD 1.2 DL 1.6 LL Tính cốt thép vách
3 Wall3 ADD 1.2 DL LL WX Tính cốt thép vách
4 Wall4 ADD 1.2 DL LL WX Tính cốt thép vách
5 Wall5 ADD 1.2 DL LL WY Tính cốt thép vách
6 Wall6 ADD 1.2 DL LL WY Tính cốt thép vách
7 Wall7 ADD 0.9 DL WX Tính cốt thép vách
8 Wall8 ADD 0.9 DL WX Tính cốt thép vách
9 Wall9 ADD 0.9 DL WY Tính cốt thép vách
10 Wall0 ADD 0.9 DL WY Tính cốt thép vách
UDWall2,…UDWall10) Tính cốt thép dầm cao
MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH VÀ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN TRONG
Khai báo khối lượng tham gia dao động
Theo lý thuyết tính toán tần số dao động riêng cho công trình, việc xác định ma trận độ cứng và ma trận khối lượng là rất quan trọng Để phần mềm Etabs có thể tính toán tần số dao động cho công trình, cần phải khai báo các thông tin liên quan đến hai ma trận này.
Tĩnh tải và Hoạt tải ảnh hưởng đến công trình thông qua tải trọng đã được khai báo Nhờ vào các tải trọng này, phần mềm Etabs có khả năng tính toán khối lượng tham gia giao động, hay còn gọi là ma trận khối lượng.
Tất cả các cấu kiện chịu lực trong công trình được mô hình hóa dưới dạng không gian 3 chiều, bao gồm phần tử thanh (Frame) cho dầm và cột, cùng với phần tử tấm vỏ (Shell) cho sàn, vách cứng và lõi Phần mềm Etabs tự động tính toán độ cứng cho từng phần tử, cung cấp ma trận độ cứng chính xác.
- Theo [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.], khối lượng phân tích bài toán động lực học là:
100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải Chọn: Define → Mass Source…
Hình 3.7 – Khai báo khối lượng tham gia dao động
Khai báo tải trọng gió tĩnh vào tâm hình học của công trình
Chọn: Define → Load patterns → Click Load (GTX/GTY) → Modify Lateral Load…
Khai báo tải trọng gió động vào tâm cứng của công trình
Chọn: Define → Static Load Cases… → Click Load (GDX/GDY) → Modify Lateral
Hình 3.7 – Khai báo tải trọng gió động
Sau khi khai báo các loại tải trọng và khai báo các tổ hợp tải, tiến hành kiểm tra mô hình.Chọn: Analyze → Check Model…
Hình 3.8 – Lựa chọn các thông số kiểm tra
Hình 3.9 – Nhận thông báo kiểm tra từ Etabs
Nhận thông báo không có lỗi từ Etabs, tiến hành giả mô hình
KIỂM TRA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
3.5.1 Kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh công trình
Kiểm tra độ cứng (hay chuyển vị đỉnh công trình) được tính toán kiểm tra theo [TCVN
198 – 1997: Nhà cao tầng Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối.]
Chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh của kết cấu nhà cao tầng tính toán theo phương pháp đàn hồi phải thỏa mãn điều kiện:
Trong đó: f và H lần lượt là chuyển vị ngang tại đỉnh của kết cấu và chiều cao của công trình
Công trình tính toán trong Đồ Án có dạng kết cấu khung vách, do đó chuyển vị ngang giới hạn tại đỉnh công trình có giá trị là: f 1
Xuất kết quả chuyển vị tính toán từ phần mềm Etabs tại vị trí đỉnh công trình là TẦNG
MÁI, cho trường hợp tổ hợp ENVEL 2, thể hiện trên Hình 6.42
Hình 3.10 – Kết quả chuyển vị tại đỉnh công trình
Kiểm tra điều kiện chuyển vị x y f 0.008799 f
Kết luận: Chuyển vị ngang của công trình đạt yêu cầu
3.5.2 Kiểm tra ổn định chống lật cho công trình
Theo [TCVN 198 – 1997: Nhà cao tầng Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối.] Điều kiện kiểm tra chống lật cho công trình phải thỏa mãn:
Với M CL ,M L lần lượt là Moment chống lật và Moment gây lật cho công trình Điều kiện trên được áp dụng khi H
B 5 thì được áp dụng Đối với công trình trong Đồ Án Tốt Nghiệp, xét tỉ số H 95.7
B 24 nên không cần kiểm tra chống lật cho công trình
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
4.1 TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN – SỬ DỤNG PHẦN MỀM SAFE V14
Đầu tiên, chúng ta sử dụng phần mềm ETABSv16 để mô hình hóa toàn bộ công trình, sau đó xuất một tầng điển hình sang phần mềm SAFEv14 để tính toán nội lực và xác định thép cần thiết Việc áp dụng mô hình 3D trong SAFEv14, kết hợp với sức mạnh của máy tính, cho phép giải quyết hiệu quả tất cả các bài toán liên quan.
Hệ kết cấu sàn trong mô hình được thiết kế là sàn sườn toàn khối, với mặt bằng sàn được phân chia thành các dải trên cột (DTC) và các dải giữa nhịp (DGN) Các DTC hoạt động như dầm liên tục, được hỗ trợ trên các đầu cột, trong khi các DGN cũng là các dải liên tục, được kê lên các gối tựa là DTC và vuông góc với chúng.
Các ô sàn trống như lỗ rác và mô hình lỗ trống Opening cần được chú ý, trong khi các lỗ kỹ thuật và lỗ Gen xuyên tầng vẫn được coi là liên tục Việc thi công sau này sẽ áp dụng các biện pháp cấu tạo để xử lý những khu vực này.
Bề rộng các DTC được chọn cách 2 bên tim cột 1 4 bề rộng nhịp, và 1 2 bề rộng nhịp còn lại là bề rộng các DGN
4.1.3.1 Mô hình sàn 3D trong SAFE v14
Hình 4.1 – Mô hình sàn 3D trong SAFE
4.1.3.2 Các trường hợp tải trọng
Khi sàn chịu tác động của tải trọng ngang, nội lực phát sinh từ tải trọng này là không đáng kể, vì chúng được truyền trực tiếp vào vách và lõi cứng Nội lực trong sàn chủ yếu xuất hiện do tải trọng đứng Vì vậy, trong quá trình tính toán mô hình, cần chú ý đến ảnh hưởng chính của tải trọng đứng đối với nội lực trong sàn.
SAFEv12 , bỏ qua tải trọng ngang, chỉ xét các trường hợp tải trọng đứng Bảng 3.15
4.1.3.3 Tải trọng trên sàn từ Etabs
Hình 4.2 – Mặt bằng gán tĩnh tải tầng điển hình (tầng 15) (chưa kể TLBT sàn) (kNm 2 )
Hình 4.3 – Mặt bằng gán hoạt tải tầng điển hình (tầng 15) (chưa kể TLBT sàn) (kNm 2 )
Hình 4.4 – Mặt bằng gán tải tường tầng điển hình (tầng 15) (chưa kể TLBT sàn) (kNm)
Hình 4.5 – Biểu đồ chuyển vị sàn (mm)
Hình 4.6 – Biểu đồ Moment DTC VÀ DGN ( phương X)-EVEL1 MAX (kN.m)
Hình 4.7 – Biểu đồ Moment DTC và DGN (phương X)-EVEL1 MIN (kN.m)
Hình 4.8 – Biểu đồ Moment DTC VÀ DGN ( phương Y)-EVEL1 MAX (kN.m)
Hình 4.9 – Biểu đồ Moment DTC VÀ DGN ( phương Y)-EVEL1 MIN (kN.m)
Tính cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn
Tinh diện tích cốt thép A s : s b R bh b 0 2
+ M: Moment tính toán ở nhịp hoặc ở gối
+ Rb: Cường độ chịu nén của bêtông: R b 17MPa
+ Rs: Cường độ chịu kéo của cốt thép:
+ Rs = 225 MPa đối với thép φ ≤ 8 (mm) loại AI
+ Rs = 365 MPa đối với thép φ > 8 (mm) loại AIII
+ b: Bề rộng dải bản đem đi tính toán Với b = 1000mm
+ b : hệ số điều kiện làm việc Chọn b 1
4.1.5.1 Kiểm tra hàm lượng cốt thép
Kiểm tra hàm lượng cốt thép : min s max R b b
Hàm lượng cốt thép hợp lý
Tính toán khả năng kháng nứt của sàn
Quy định về cấp chống nứt theo TCVN 5574 – 2012:
Cấp 1: Không cho phép xuất hiện khe nứt
Cấp 2: Cho phép mở rộng ngắn hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế a crc1 nhưng đảm bảo sau đó vết nứt chắc chắn sẽ được khép kín lại
Cấp 3: Cho phép mở rộng ngắn hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế a crc1 và có sự mở rộng dài hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế a crc2
Kết cấu bêtông cốt thép thường (không ứng lực trước) phần lớn thuộc cấp 3
Kiểm tra sự hình thành vứt nứt, theo mục 7.1.2.4, TCVN 5574 – 2012, vết nứt được hạn chế theo điều kiện: r crc bt,ser pl rp
M r là mô men do ngoại lực tác động lên một phía của tiết diện, nằm song song với trục trung hòa và cách xa vùng chịu kéo Đối với các cấu kiện chịu uốn, M r được xác định bằng M.
+ M crc : Khả năng chống nứt
+ R bt,ser : Cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bêtông ứng với trạng thái giới hạn 2 Tra bảng 12 – TCVN 5574 : 2012
+ W pl : Moment chống uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng Theo mục 7.1.2.6 TCVN 5574 – 2012
+ I b0 : Moment quán tính của tiết diện vùng bêtông chịu nén đối với trục trung hòa
+ I , I s0 s0 ' : Moment quán tính của tiết diện cốt thép tương ứng A , A s ' s đối với trục trung hòa
+ S b0 : Moment tĩnh của diện tích tiết diện tương ứng của vùng bêtông chịu kéo đối với trục trung hòa
M rp là moment do ứng lực P tác động lên trục để xác định M r Trong quá trình tính toán, nếu M rp và M r ngược chiều nhau, ta lấy dấu “+”, ngược lại, nếu cùng chiều thì lấy dấu “–“ Đối với kết cấu bê tông không ứng lực trước, ứng lực P chủ yếu do co ngót gây ra, do đó M rp sẽ có dấu “–” Cách xác định P và M rp được thực hiện như sau:
+ s , ' s : Ứng suất trong cốt thép không căng S và S’ do co ngót gây ra Tra mục 8, Bảng
Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến điểm lõi ở vùng chịu kéo nhất được ký hiệu là r Đối với cấu kiện sàn chịu uốn mà không có cốt thép căng trước, giá trị này được xác định là red, với công thức tính là red = 0 red + r.
Các đặc trưng hình học của tiết diện hình chữ nhật
Tính toán bề rộng vết nứt thẳng góc
- Nếu điều kiện M r M crc R bt,ser W pl M rp không thỏa, cần tính toán và kiểm tra vết nứt và hạn chế vết nứt theo Mục 7.2.2 TCVN 5574 – 2012
Trong cấu trúc dạng tấm, vết nứt chỉ xuất hiện theo hướng thẳng góc, và bề rộng của vết nứt thẳng góc với trục dọc của cấu kiện a crc (mm) được xác định bằng một công thức cụ thể.
+ δ : Hệ số cấu kiện Với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm lấy bằng 1, cấu kiện chịu kéo lấy bằng 1.2
+ l : Hệ số tác dụng của tải trọng, lấy theo mục 7.2.2.1 TCVN 5574 – 2012
+ : Hệ số bề mặt cốt thép, lấy bằng 1 đối với thép có gờ, bằng 1.3 đối với thép tròn trơn
+ μ : Hàm lượng cốt thép của tiết diện s
+ d (mm): Đường kính cốt thép
+ s : Ứng suất trong các thanh cốt thép chịu kéo ở lớp ngoài cùng Đối với cấu kiện chịu uốn (bêtông cốt thép bình thường), được xác định như công thức: s s
Với z là khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép A s đến điểm đặt của hợp lực trong vùng chịu nén của tiết diện bêtông phía trên vết nứt, theo mục 7.4.3.2 TCVN 5574 – 2012, việc xác định khoảng cách này là rất quan trọng để đảm bảo tính toán chính xác trong thiết kế kết cấu bêtông.
+ ν : Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo của bêtông vủng chịu nén xác định theo Bảng 34, TCVN 5574 – 2012
+ ξ : Xác định theo công thức theo mục 7.4.3.2, TCVN 5574 – 2012:
Số hạng thứ 2 của công thức ξ được xác định như sau: sử dụng dấu “+” cho cấu kiện chịu nén lệch tâm, dấu “–” cho cấu kiện chịu kéo lệch tâm, và bằng 0 đối với cấu kiện chịu uốn Hệ số β được quy định là 1.8 cho bêtông nặng và bêtông nhẹ, 1.6 cho bêtông hạt nhỏ, và 1.4 cho bêtông rỗng và bêtông tổ ong.
Độ lệch tâm của lực dọc N tot (lực nén hoặc kéo) đối với trọng tâm tiết diện cốt thép S, tương ứng với Moment M, được xác định theo công thức: s,tot e = M / N tot (Xem mục 7.4.3.1, TCVN 5574 – 2012).
Kiểm tra điều kiện cấp chống nứt là cấp 3
Bề rộng khe nứt ngắn hạn được tính bằng công thức a crc1 = a crc.1t - a crc.1d + a crc2, trong đó a crc.1t là bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng, a crc.1d là bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn, và a crc2 là bề rộng khe nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn.
Các giá trị acrc1 , acrc2 tra Bảng 1 và Bảng 2 TCVN 5574 – 2012
4.1.5.3 Kiểm tra chuyển vị (hay kiểm tra biến dạng – kiểm tra võng)
Theo mục 7.4.2 của TCVN 5574 – 2012, việc đánh giá độ cong của cấu kiện không có vết nứt trong vùng chịu kéo là rất quan trọng Để xác định độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm, cần sử dụng công thức phù hợp.
1 / r 1 : Độ cong do tải trọng tạm thời ngắn hạn b1 b red 1
