NHÀ CAO TẦNG - THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI HIGH RISE BUIDING- GUIDE FOR DESIGN OF MONOLITIC REINFORCED CONCRETESTRUCTURES

Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 198 : 1997 NHÀ CAO TẦNG - THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊTƠNG CỐT THÉP TỒN KHỐI HIGH RISE BUIDING- GUIDE FOR DESIGN OF MONOLITIC REINFORCED CONCRETE STRUCTURES 1.Quy định chung - Tiêu chuẩn đề cập đến yêu cầu kiến thức phục vụ cho việc thiết kế kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) nhà cao tầng có chiều cao khơng 75 m (25 tầng) xây dựng lãnh thổ Việt Nam - Tiêu chuẩn tôn trọng tiêu chuẩn hành : “Tiêu chuẩn thiết kế - Tải trọng tác động (TCVN 2737 : 1995)” “Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông cốt thép (TCVN 5574: 1991”) 2.Những nguyên tắc thiết kế kết cấu nhà cao tầng BTCT toàn khối 2.1 Lựa chọn loại vật liệu - Vật liệu dùng làm kết cấu nhà cao tầng phải đảm bảo có tính cao mặt : cường độ chịu lực, độ bền mỏi, tính biến dạng khả chống cháy - Bêtông dùng cho kết cấu chịu lực nhà cao tầng nên có mác 300 trở lên kết cấu BTCT thường cơng trình mác 350 trở lên kết cấu BTCT ứng lực trước Thép dùng kết cấu BTCT nhà cao tầng nên sử dụng loại thép cường độ cao Khi dùng thép hình để làm kết cấu liên hợp thép- BTCT phải theo yêu cầu riêng người thiết kế 2.2 Hình dạng cơng trình 2.2.1 Mặt nhà - Khi thiết kế nhà cao tầng cần lựa chọn mặt nhà đơn giản, tránh dùng mặt trải dài mặt nhà có cánh mảnh Các dạng mặt đối xứng hình dạng mặt có khả làm giảm tải trọng gió ưu tiên sử dụng Nói cách khác, mặt ngơi nhà nên lựa chọn hình dạng cho cơng trình chống đỡ lại tải trọng ngang động đất gió bão cách hiệu - Đối với nhà có mặt hình chữ nhật tỉ số chiều dài chiều rộng phải thoả mãn điều kiện : + L/B ≤ với cấp phòng chống động đất ≤ + L/B ≤ 1,5 với cấp phòng chống động đất - Đối với nhà có mặt bao gồm phần cánh nhỏ tỉ số chiều dài cánh bề rộng cánh cần thoả mãn điều kiện : + l/b ≤ với cấp phòng chống động đất ≤ ; + l/b ≤ với cấp phòng chống động 2.2.2 Hình dạng nhà theo phương đứng - Hình dạng nhà cao tầng theo phương thẳng đứng nên lựa chọn dạng thay đổi đều, giảm kích thước dần lên phía Nhằm giảm hậu bất lợi cho tác động động đất tránh sử dụng hình dạng mở rộng tầng nhơ cục - Mặt tầng nên bố trí cho khơng thay đổi nhiều, tốt không thay đổi trọng tâm tâm cứng nhà tầng 2.2.3 Chiều cao nhà Hiện ứng dụng loại vật liệu có tính cao nên chiều cao nhà đạt giá trị ngày lớn, song điều kiện cụ thể nên khống chế độ cao giới hạn đạt hiệu kinh tế kỹ thuật Tỉ số độ cao bề rộng ngơi nhà hay cịn gọi độ cao tương đối nên nằm giới hạn cho phép Giá trị giới hạn tỉ số chiều cao bề rộng cơng trình lấy bảng 2.1 LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Bảng 2.1 - Giá trị giới hạn B/H Loại kết cấu Không chấn Kháng chấn Kháng chấn Kháng chấn kháng chấn cấp  cấp cấp Khung 5 Khung - Vách 5 Tường BTCT 6 Kết cấu ống 6 2.3 Lựa chọn hệ kết cấu Các hệ kết cấu BTCT toàn khối sử dụng phổ biến nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ khung - vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống hệ kết cấu hình hộp Việc lựa chọn hệ kết cấu dạng hay dạng khác phụ thuộc vào điều kiện cụ thể cơng trình, cơng sử dụng, chiều cao nhà độ lớn tải trọng ngang (động đất, gió) 2.3.1 Hệ kết cấu khung Hệ kết cấu khung có khả tạo khơng gian lớn, linh hoạt thích hợp với cơng trình cơng cộng Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, lại có nhược điểm hiệu chiều cao cơng trình lớn Trong thực tế kết cấu khung BTCT sử dụng cho công trình có chiều cao đến 20 tầng cấp phòng chống động đất  7; 15 tầng nhà vùng có chấn động động đất cấp 10 tầng cấp 2.3.2 Hệ kết cấu khung vách cứng lõi cứng Hệ kết cấu vách cứng bố trí thành hệ thống theo phương, hai phương liên kết lại thành hệ không gian gọi lõi cứng Đặc điểm quan trọng loại kết cấu khả chịu lực ngang tốt nên thường sử dụng cho cơng trình có chiều cao 20 tầng Tuy nhiên độ cứng theo phương ngang vách cứng tỏ hiệu độ cao định, chiều cao cơng trình lớn thân vách cứng phải có kích thước đủ lớn, mà điều khó thực Ngồi ra, hệ thống vách cứng cơng trình cản trở để tạo không gian rộng Trong thực tế hệ kết cấu vách cứng thường sử dụng có hiệu cho cơng trình nhà ở, khách sạn với độ cao không 40 tầng cấp phòng chống động đất ≤ Độ cao giới hạn bị giảm cấp phòng chống nhà cao 2.3.3 Hệ kết cấu khung - giằng (khung vách cứng) Hệ kết cấu khung giằng (khung vách cứng) tạo kết hợp hệ thống khung hệ thống vách cứng Hệ thống vách cứng thường tạo khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung tường biên, khu vực có tường liên tục nhiều tầng Hệ thống khung bố trí khu vực cịn lại ngơi nhà Hệ thống khung vách liên kết với qua hệ kết cấu sàn Trong trường hợp hệ sàn liền khối có ý nghĩa lớn Thường hệ thống kết cấu hệ thống vách đóng vai trị chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức tạo điều kiện để tối ưu hố cấu kiện, giảm bớt kích thước cột dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc Hệ kết cấu khung - giằng tỏ hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại cơng trình cao tầng Loại kết cấu sử dụng hiệu cho ngơi nhà đến 40 tầng Nếu cơng trình thiết kế cho vùng có động đất cấp chiều cao tối đa cho loại kết cấu 30 tầng, cho vùng động đất cấp 20 tầng 2.3.4 Hệ thống kết cấu đặc biệt (bao gồm hệ thống khung khơng gian tầng dưới, cịn phía hệ khung giằng) Đây loại kết cấu đặc biệt ứng dụng cho cơng trình mà tầng địi hỏi khơng gian lớn Hệ kết cấu loại có phạm vi ứng dụng giống hệt hệ kết cấu khung giằng, thiết kế cần đặc biệt quan tâm đến hệ thống khung không gian tầng kết cấu tầng chuyển tiếp từ hệ thống khung không gian sang hệ thống khung - giằng Phương pháp thiết kế cho hệ kết cấu nhìn chung phức tạp, đặc biệt vấn đề thiết kế kháng chấn 2.3.5 Hệ kết cấu hình ống Hệ kết cấu hình ống cấu tạo sống bao xung quanh nhà gồm hệ thống cột, dầm, giằng cấu tạo thành hệ thống ống ống Trong nhiều trường hợp người ta cấu tạo ống phía ngồi, cịn phía nhà hệ thống khung vách cứng kết hợp khung vách cứng Hệ thống kết cấu hình ống có độ cứng theo phương ngang lớn, thích hợp cho loại LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Kh www.luatminhkhue.vn cơng trình có chiều cao 25 tầng, cơng trình có chiều cao nhỏ 25 tầng loại kết cấu sử dụng Hệ kết cấu hình ống sử dụng cho loại cơng trình có chiều cao tới 70 tầng 2.3.6 Hệ kết cấu hình hộp Đối với cơng trình có độ cao lớn có kích thước mặt lớn, ngồi việc tạo hệ thống khung bao quanh làm thành ống, người tải trọng cịn tạo vách phía hệ thống khung với mạng cột xếp thành hàng Hệ kết cấu đặc biệt có khả chịu lực ngang lớn thích hợp cho cơng trình cao Kết cấu hình hộp sử dụng cho cơng trình cao tới 100 tầng 2.4 Phân chia cơng trình khe co giãn, khe chống động đất khe lún Khi thiết kế nhà cao tầng cố gắng điều chỉnh hình dáng kích thước mặt giải pháp kết cấu thi công để hạn chế việc tạo khe co giãn, khe chống động đất khe lún Trong nhà cao tầng, việc chia cắt dẫn đến bất lợi cho kết cấu cơng trình ; thứ : tải trọng cơng trình lớn nên hai bên khe lún cấu tạo móng gặp khó khăn ; thứ hai : dao động ảnh hưởng địa chấn dễ gây xô đẩy làm hư hỏng công trình Việc chia cắt cơng trình cần phải hạn chế, song trường hợp sau việc chia cắt cần tiến hành Đối với khe co giãn : khe co giãn cần phải bố trí kích thước mặt cơng trình q lớn (vượt giá trị cho phép theo tiêu chuẩn) mà khơng có biện pháp kết cấu thi cơng đảm bảo tính an tồn cho cơng trình Đối với nhà cao tầng khoảng cách cho phép hai khe co giãn phụ thuộc vào hệ kết cấu chịu lực cơng trình kết cấu tường ngồi cơng trình Với hệ kết cấu khung vách BTCT toàn khối tường lắp ghép khoảng cách cho phép hai khe co giãn 65 m, tường ngồi liền khối khoảng cách cho phép 45m Đối với khe lún : Khe lún bố trí độ lún phận cơng trình chênh lệch làm cho cơng trình bị hư hỏng Những trường hợp sau khơng nên bố trí khe lún : + Cơng trình tựa cọc, đá gia cố đảm bảo độ lún cơng trình khơng đáng kể + Với việc tính lún có độ tin cậy cao thể độ chênh lún phận nằm giới hạn cho phép Đối với khe phòng chống động đất : Khe phịng chống động đất bố trí cơng trình thiết kế chống động đất trường hợp sau : + Kích thước mặt vượt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn + Nhà có tầng lệch tương đối lớn + Độ cứng tải trọng phận nhà chênh lệch Việc tạo khe co giãn, khe phòng chống động đất khe lún cần tuân theo nguyên tắc sau : + Các khe co giãn, khe phòng chống động đất khe lún nên bố trí trùng + Khe phịng chống động đất nên bố trí suốt chiều cao nhà, trường hợp không cần có khe lún khơng nên cắt qua móng mà nên dùng giải pháp gia cố thêm móng vị trí khe phịng chống động đất + Khi cơng trình thiết kế chống động đất khe co giãn khe lún phải tuân theo yêu cầu khe phòng chống động đất Độ rộng khe lún khe phòng chống động đất cần phải xem xét vào chuyển vị đỉnh công trình chuyển dịch móng sinh Ciều rộng tối thiểu khe lún khe phòng chống động đất tính theo cơng thức : Trong đó: chuyển dịch ngang cực đại theo phương vng góc với khe hai phận cơng trình hai bên khe, đỉnh khối kề khe có chiều cao nhỏ hai khối 2.5 Nguyên tắc cấu tạo phận kết cấu, phân bố độ cứng cường độ kết cấu 2.5.1 Bậc siêu tĩnh Các hệ kết cấu nhà cao tầng phải thiết kế với bậc siêu tĩnh cao, để chịu tác động tải trọng ngang lớn, cơng trình bị phá hoại số cấu kiện mà không bị sụp đổ 2.5.2 Cách thức phá hoại LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Kết cấu nhà cao tầng phải thiết kế để cho khớp dẻo hình thành trước dầm sau đến cột, phá hoại xảy cấu kiện trước phá hoại nút Các dầm cần cấu tạo cho phá hoại lực uốn xẩy trước phá hoại lực cắt 2.5.3 Phân bố độ cứng cường độ theo phương ngang Độ cứng cường độ kết cấu nên bố trí đặn đối xứng mặt cơng trình Để giảm độ xoắn dao động, tâm cứng cơng trình cần bố trí gần trọng tâm nó, cịn để giảm biến dạng xoắn tác dụng tải trọng gió tâm cứng cơng trình cần bố trí gần tâm mặt đón gió Hệ thống chịu lực ngang cơng trình cần bố trí theo hai phưong Các vách cứng theo phương dọc nhà khơng nên bố trí đầu mà nên bố trí khu vực nhà nhà hai đầu nhà Khoảng cách vách cứng (lõi cứng) cần phải nằm giới hạn để xem kết cấu sàn không bị biến dạng mặt phẳng chịu tải trọng ngang Cụ thể, kết cấu BTCT toàn khối, khoảng cách vách cứng L V phải thoả mãn điều kiện : + Thiết kế không kháng chấn : LV ≤ 5B ≤ 60m ; + Thiết kế kháng chấn cấp ≤ : LV ≤ 4B ≤ 50m ; + Thiết kế kháng chấn cấp : LV ≤ 3B ≤ 40m ; + Thiết kế kháng chấn cấp : LV ≤ 2B ≤ 30m ; Trong B chiều rộng nhà Đối với kết cấu khung BTCT, độ cứng dầm nhịp khác cần đựoc thiết kế cho để độ cứng nhịp nhau, tránh trường hợp nhịp cứng so với nhịp khác điều gây tập trung ứng lực nhịp ngắn, làm cho kết cấu cac nhịp bị phá hoại sớm 2.5.4 Phân bố độ cứng cường độ theo phương đứng Độ cứng cường độ kết cấu nhà cao tầng cần thiết kế thay đổi giảm dần lên phía trên, tránh thay đổi đột ngột Độ cứng kết cấu tầng không nhỏ 70% độ cứng kết cấu tầng kề Nếu tầng giảm độ cứng liên tục tổng mức giảm không vượt 50% Trong số trường hợp, độ cứng kết cấu bị thay đổi đột ngột, ví dụ hệ kết cấu khung phía khung vách phía cần có giải pháp kĩ thuật đặc biệt để khắc phục ảnh hưởng bất lợi gây thay đổi đoọt ngột độ cứng kết cấu 2.6 2.6.1 Nguyên tắc tính tốn kết cấu Tải trọng Kết cấu nhà cao tầng cần tính tốn thiết kế với tổ hợp tải trọng thẳng đứng, tải trọng gió tải trọng động đất Ngoài phải kiểm tra ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ, ảnh hưởng từ biến, tác động nước ngầm, đất tải trọng phát sinh q trình thi cơng 2.6.2 Nội dung phương pháp tính tốn Kết cấu nhà cao tầng cần phải tính tốn kiểm tra độ bền, biến dạng, độ cứng, ổn định dao động Nội lực biến dạng kết cấu nhà cao tầng tính tốn theo phương pháp đàn hồi Các cấu kiện dầm điều chỉnh theo quy luật liên quan đến phân bố lại nội lực biến dạng dẻo 2.6.3 Các tiêu kiểm tra kết cấu Kiểm tra độ bền, biến dạng, ổn định tổng thể ổn định cục kết cấu tiến hành theo tiêu chuẩn thiết kế hành Ngoài kết cấu nhà cao tầng phải thoả mãn yêu cầu sau : + Kiểm tra ổn định chống lật : tỉ lệ mômen lật tải trọng ngang gây phải thoả mãn điều kiện : NCL / ML  1,5 (2.2) Trong : NCL, ML mơmen chống lật mômen gây lật + Kiểm tra độ cứng Chuyển vị theo phương ngang đỉnh kết cấu nhà cao tầng tính theo phương pháp đàn hồi phải thoả mãn điều kiện : - Kết cấu khung BTCT : f/H  1/500 (2 - 3a) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn - Kết cấu khung - vách : f/H  1/750 (2 - 3b) - Kết cấu tường BTCT : f/H  1/1000 (2 - 3c) Trong f H chuyển vị theo phương ngang đỉnh kết cấu chiều cao cơng trình + Kiểm tra dao động Theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại chuyển động đỉnh cơng trình tác đơng gió có giá trị nằm giới hạn cho phép: Trong đó: - Giá trị tính tốn gia tốc cực đại - Giá trị cho phép gia tốc, lấy 150mm/ s2 Hướng dẫn tính toán cấu tạo 3.1 Tải trọng Các loại tải trọng tác động lên nhà cao tầng kể đến chia : tải trọng thường xuyên (tĩnh tải), tải trọng tạm thời (hoạt tải) tải trọng đặc biệt Các loại tải trọng này, trừ tải trọng động đất xác định theo TCVN 2737 : 1995 ; nước ta chưa có tiêu chuẩn xây dựng vùng có động đất, nên tải trọng động đất tính theo SNIP - II - 81 Một số điểm đặc biệt tính tốn tải tọng nhà cao tầng thể sau : 3.1.1 Tải trọng thẳng đứng Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên nhà cao tầng thường gồm hai loại: trọng lượng cơng trình (tĩnh tải) tải trọng sử dụng (hoạt tải) Do số tầng nhà tăng lên, xác suất xuất đồng thời tải trọng sử dụng tất tầng giảm, nên thiết kế kết cấu thẳng đứng nhà cao tầng người tải trọng sử dụng hệ số giảm tải Trong TCVN 2737 : 1995 hệ số giảm tải quy định sau : + Khi diện tích sàn A  A1 = 36m2 (theo điều 4.3.4.2 TCVN 2737 : 1995) (3.1) + Khi diện tích sàn 362 > A ≥ A2 = 9m2 (Theo điều 4.3.4.2 TCVN 2737 : 1995) (3.2) Trường hợp tính lực dọc để tính cột, tường móng chịu tải từ hai sàn trở lên, hệ số giảm tải xác định sau : + Khi diện tích sàn A ≥ 36m2 (Theo điều 4.3.5.2 TCVN 2737 : 1995) (3.3) + Khi diện tích sàn 36m2 > A ≥ 9m2 (Theo điều 4.3.5.1 TCVN 2737 : 1995) (3.4) Trong : n số sàn đặt tải kể đến tính tốn (trên tiết diện xét) 3.1.2 Tải gió Tải gió tác dụng lên nhà cao tầng phải kể tới : áp lực pháp tuyến lực ma sát tác dụng theo phương tiếp tuyến với mặt ngồi cơng trình Tải trọng gió gồm hai thành phần : thành phần tĩnh thành phần động Tuy nhiên theo TCVN 2737 : 1995, xác định áp lực mặt cơng trình tính tốn nhà cao 40m xây dựng khu vực có dạng địa hình A B, thành phần động tải trọng gió khơng cần tính đến - Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió tính theo công thức : LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn W = WO K C (3.5) Trong : WO : Giá trị áp lực gió lấy theo đồ phân vùng ; K : Hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo thời gian ; C : Hệ số khí động Các đại lượng WO, K, C nêu TCVN 2737 : 1995 - Giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng giólên nhà cao tầng W P cao độ z tính theo cơng thức : WP = W (3.6) Trong : W - Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió độ cao tính tốn ; - Hệ số áp lực động tải trọng gió lấy theo bảng TCVN 2737 - 95 ; - Hệ số tương quan không gian áp lực động tải trọng gió xác định theo điều 6.15 TCVN 2737 - 95 + Trường hợp f1 ≤ fL < f2 nhà có mặt đối xứng f1 < fL ; WP = m y (3.7) Trong : f1, f2 - Tần số dao động riêng thứ thứ hai cơng trình ; FL - Tần số giới hạn (theo bảng TCVN 2737 - 95) ; m - Khối lượng phần nhà có trọng tâm độ cao z ; - Hệ số động lực xác định theo mục 6.13.2 TCVN 2737 - 95 ; y - Chuyển dịch ngang nhà độ cao z ứng với dạng dao động thứ (đối với nhà có mặt đối xứng, cho phép lấy y dịch chuyển tải trọng ngang phân bố đặt tĩnh gây ra) ; - Hệ số xác định cách chia cơng trình thành r phần, phạm vi phần tải trọng gió khơng đổi tính theo cơng thức : (3.8) Trong : - Khối lượng phần thứ i nhà ; - Chuyển dịch ngang phần thứ i ; - Thành phần động phân bố tải trọng gió phần thứ i tính theo cơng thức (3.6) + Trường hợp fi ≤ fL < fi+1 thành phần động tải trọng gió tính cho i dạng dao động + Khi nhà có độ cứng, khối lượng bề mặt rộng đón gió khơng đổi theo chiều cao, giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió độ cao z xác định theo công thức : W = 1,4 (z/H) W Trong : H - Chiều cao nhà ; LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 (3.9) Công ty luật Minh Khuê W www.luatminhkhue.vn - Giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió đỉnh nhà tính theo (3.6) 3.1.3 Tải trọng động đất Để xác định tải trọng động đất lên nhà cao tầng người ta chọn mơ hình cơng son có độ cứng tương đương với độ cứng theo phương ngang hệ kết cấu có khối lượng tập trung cao độ sàn Tải trọng động đất tác dụng lên nhà cao tầng tầng thứ k theo dạng dao động đất thứ i xác định theo cơng thức : (3.10) Trong : - Trọng lượng tầng thứ k - Hệ số địa chấn ứng với tầng thứ k dao động thứ i (3.11) Trong : - Lấy giá trị 0,1 ; 0,2 0,4 ứng với cấp động đất 7, theo thang MSK - 64 ; - Hệ số xét tới mức hư hỏng cho phép nhà : - Hệ số xét tới giải pháp kết cấu : - Hệ số giảm chấn ; = - Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i ; + Đất loại : 0,8 ≤ = 1/Ti ≤ ; (3.12) + Đất loại : 0,8 ≤ = 1,1/Ti ≤ 2,7 ; (3.13) + Đất loại : 0,8 ≤ = 1,5/Ti ≤ ; (3.14) Đất loại 1,2,3, nêu Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình vùng có động đất Trong : (3.15) - Chuyển vị ngang điểm k theo dạng dao động thứ i + Khi T1 ≤ 0,4s cần tính tải trọng động đất dạng dao động thứ nhất, T i > 0,4s tải trọng động đất tính cho ba dạng dao động Giá trị nội lực tính tốn kết cấu mômen lật tải trọng động đất gây xác định theo công thức : N= (3.16) Trong : i - Dạng dao động thứ i ; Ni - Nội lực kết cấu gây lực động đất ứng với dạng dao động thứ i + Các cơng trình có mặt phức tạp tính tốn tải trọng động đất phải xét đến phương nguy hiểm tải trọng động đất với kết cấu ; + Các nhà có mặt đơn giản xét đến hai phương ngang dọc nhà Tải trọng động đất theo hai phương xem riêng biệt 3.2 Chỉ dẫn tính tốn - Kết cấu nhà cao tầng tính toán với tổ hợp tải trọng tổ hợp tải trọng đặc biệt theo quy định TCVN 2737 - 95 LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn - Khi tính tốn nhà cao tầng với tổ hợp tải trọng đặc biệt, giá trị tải trọng tính toán phải nhân với hệ số tổ hợp bảng 3.1 Bảng 3.1 - Hệ số tổ hợp tải trọng Loại tải trọng Hệ số tổ hợp Tĩnh tải 0,9 Hoạt tải dài hạn 0,8 Hoạt tải ngắn hạn 0,5 khơng tính đến tải trọng ngang khối lượng hệ thống treo mềm, tác động nhiệt khí hậu, lực hãm lực hơng chuyển động cầu trục - Nội lực biến dạng kết cấu tính theo phương pháp đàn hồi có xét đến làm việc đồng thời phận kết cấu chịu tải trọng ngang - Trong trường hợp sàn nhà đủ cứng (mặt không dài, khơng có nhiều lỗ hổng, khoảng cách khung, vách chịu tải trọng ngang nằm giới hạn cho phép), lựa chọn sơ đồ tính tốn với giả thiết sàn nhà có độ cứng vơ lớn mặt phẳng - Trong trường hợp sàn tương đối yếu bề ngang phần nhà bé, sàn có lỗ khoét lớn, sàn tầng chuyển tiếp sàn có phần kéo ngồi tương đối lớn kết cấu tính tốn theo sơ đồ với giả thiết sàn nhà tuyệt đối cứng mặt phẳng nó, kết cần điều chỉnh phù hợp với tượng tăng nội lực kết cấu chịu tải trọng ngang biến dạng sàn gây - Nhà cao tầng BTCT có tỉ lệ chiều cao chiều rộng lớn phải kiểm tra khả chống lật tác động động đất tải trọng gió Khi tính tốn mơmen chống lật, hoạt tải tầng kể đến 50%, tĩnh tải lấy 90% Khẳ chống lật nhà phải thoả mãn điều kiện (2.2) - Chuyển vị theo phương ngang đỉnh nhà, tính theo phương pháp đàn hồi, phải thoả mãn điều kiện (2.3) - Đối với kết cấu khung BTCT toàn khối, tính tốn với trường hợp tải trọng thẳng đứng, mômen dầm cần điều chỉnh thể phân bố lại nội lực biến dạng dẻo gây Hệ số điều chỉnh lấy khoảng từ 0,8 - 0,9 - Khi tính tốn hệ kết cấu vách cần xét đến làm việc đồng thời (sự làm việc không gian) vách dọc vách ngang - Khi tỉ lệ diện tích lỗ vách cứng diện tích tồn vách nhỏ 0,16, khoảng cách lỗ khoảng cách từ mép lỗ tới biên vách lớn cạnh dài lỗ tính tốn vách cứng sử dụng giả thiết thiết diện phẳng (giả thiết Bemuli) cho biến dạng vách - Hệ kết cấu hỗn hợp khung vách cứng cần phải tính toán theo sơ đồ phản ánh làm việc đồng thời kết cấu khung vách 3.3 Hướng dẫn cấu tạo khung BTCT toàn khối 3.3.1 Chọn sơ đồ khung - Khi thiết kế nhà cao tầng có kết cấu chịu lực hệ khung BTCT tồn khối nên chọn khung đối xứng có độ siêu tĩnh cao Nếu khung nhiều nhịp nhịp khung nên chọn gần (hình 3.1 a) Khơng nên thiết kế khung có nhịp khác (hình 3.1 b) Nếu phải thiết kế nhịp khác nên chọn độ cứng nhịp dầm tương ứng với độ chúng (hình 3.1 c) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn - Nên chọn sơ đồ khung cho tải trọng (theo phương nằm ngang phương thẳng đứng) truyền trực tiếp nhanh xuống móng Tránh sử dụng sơ đồ khung hẫng cột Nếu bắt buộc phải hẫng cột vậy, phải có giải pháp cấu tạo để đảm bảo nhận truyền tải trọng từ cột tầng cách an tồn (hình 3.2) - Khơng nên thiết kế khung thơng tầng (hình 3.3) - Nên tránh thiết kế công sơn (kể công sơn dầm công sơn sàn) Trong trường hợp cần có cơng sơn phải hạn chế độ vươn cơng sơn đến mức tối thiểu phải tính tốn kiểm tra với tải trọng động đất theo phương thẳng đứng (hình 3.4) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn - Khi thiết kế khung, nên chọn tỉ lệ độ cứng dầm cột đoạn dầm với cho trường hợp phá hoại, khớp dẻo hình thành dầm sớm cột (hình 3.5) 3.3.2 Cấu tạo khung - Tiết diện cột nên chọn cho tỉ số chiều cao thông thuỷ tầng chiều cao tiết diện cột không lớn 25 Chiều rộng tối thiểu tiết diện khơng nhỏ 220 mm (hình 3.6) - Chiều rộng tối thiểu tiết diện dầm không chọn nhỏ 220 mm tối đa không lớn chiều rộng cột cộng với 1,5 lần chiều cao tiết diện (hình 3.6) Chiều cao tối thiểu tiết diện không nhỏ 300 mm Tỉ số chiều cao chiều rộng tiết diện không lớn - Đường kính cốt thép đai khơng nhỏ 1/4 lần đường kính cốt thép dọc phải ≥ 8mm (riêng động đất mạnh ≥ 10mm) Cốt đai cột phải bố trí liên tục qua nút khung với mật độ vùng nút (hình 3.7) - Trong phạm vi vùng nút khung từ điểm cách mép dầm khoảng l (l1 ≥ chiều cao tiết diện cột ≥ 1/6 chiều cao thông thuỷ tầng, đồng thời ≥ 450mm) phải bố trí cốt đai dày LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Khoảng cách đai vùng không lớn lần đường kính cốt thép dọc khơng lớn 100mm - Tại vùng lại, khoảng cách đai chọn ≤ cạnh nhỏ (thường chiều rộng) tiết diện đồng thời ≤ lần (đối với động đất mạnh) 12 lần (đối với động đất yếu trung bình) đường kính cốt thép dọc - Nên sử dung đai thép kín Tại vùng nút khung thiết phải sử dụng đai kín cho cột dầm - Hàm lượng cốt thép tối đa max không lớn 2,5% Hàm lượng cốt thép tối thiểu min nên lấy 1,2 lần (đối với động đất yếu) 1,5 lần (đối với động đất mạnh trung bình) hàm lượng cốt thép tối thiểu với trường hợp khơng có động đất - Đường hàn nối cốt thép phải tính tốn kiểm tra với tải trọng động Trường hợp khơng tính tốn kiểm tải trọng dùng nối buộc với chiều dài đoạn nối lần chiều dài neo tối thiểu cho trường hợp khơng có động đất - Trong phạm vi chiều dài ( chiều cao tiết diện bê tông dầm) dầm kể từ mép cột phải đặt đai dầy khu vực giưã dầm Khoản cách đai khơng lớn giá trị tính tốn theo yêu cầu chịu lực cắt đồng thời phải ≤ 0,25 khơng lớn lần đường kính cốt thép dọc Trong trường hợp khoảng cách không vượt 150mm - Tại khu vực dầm (ngồi phạm vi nói trên), khoảng cách gữa đai chọn ≤ 0,5 12 lần đường kính cốt thép dọc đồng thời không vượt 300mm LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 không lớn Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn - Các nút khung, nút liên kết cột vách dầm nối vách cứng hay lõi cứng vị trí tập trụng nội lực lớn, nên ngồi việc bố trí cốt thép chịu lực theo tính tốn, cần đặt thêm cốt đai gia cường Các cốt đai phải đảm bảo liên kết cột dầm chống lại gia tăng lực cắt cách đột ngột nút tăng cường bền vững nút chống lại nội lực xuất tiết diện nghiêng mà tính tốn thiết kế chưa định lượng Trên hình 3.9 thể số nguyên tắc cấu tạo nút vị trí khác khung LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn 3.4 Hướng dẫn cấu tạo vách lõi cứng BTCT 3.4.1 Lựa chọn bố trí vách lõi cứng - Khi thiết kế cơng trình sử dụng vách lõi cứng chịu tải trọng ngang, phải bố trí vách cứng khơng gặp điểm - Nên thiết kê vách giống (về độ cứng kích thước hình học) bố trí cho tâm cứng hệ trùng với tâm khối lượng Trong trường hợp đối xứng độ cứng (độ cứng giai đoạn đàn hồi) mà khơng đối xứng kích thước hình học (hình 3.10) vật liệu làm việc giai đoạn dẻo tác động lớn động đất dẫn đến thay đổi độ cứng Điều gây biến dạng chuyển vị khác vách khác Hệ đối xứng độ cứng bị phá vỡ phát sinh tác động xoắn nguy hiểm cơng trình - Khơng nên chọn vách có khả chịu tải lớn số lượng mà nên chọn nhiều vách nhỏ có khả chịu tải tương đương phân vách mặt cơng trình - Khơng nên chọn khoảng cách vách từ vách đến biên lớn - Tổng diện tích mặt cắt vách (và lõi) cứng xác định theo cơng thức: (3.17) - Diện tích sàn tầng; = 0,015 - Từng vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái có độ cứng khơng đổi tồn chiều cao - Các lỗ (cửa) vách không làm ảnh hưởng đáng kể đến làm việc chịu tải vách phải có biện pháp cấu tạo tăng cường cho vùng xung quanh lỗ - Độ dày thành vách (b) chọn không nhỏ 150mm không nhỏ 1/20 chiều cao tầng 3.4.2 Cấu tạo vách lõi cứng - Phải đặt hai lớp lưới thép Đường kính cốt thép (kể cốt thép thẳng đứng cốt thép nằm ngang) không nhỏ 10mm không nhỏ 0,1b Hai lớp lưới thép phải liên kết với móc đai hình chữ s với mật độ móc/m2 - Hàm lượng cốt thép thẳng đứng chọn  0,40% (đối với động đất yếu)  0,60 % (đối với động đất trung bình mạnh) khơng lớn 3,5% - Khoảng cách cốt thép chọn  200mm (nếu b 300mm)  2b/3 (nếu b > 300máy móc) Riêng động đất yếu cốt thép nằm ngang cách tới 250mm - Cốt thép nằm ngang chọn khơng 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng  0,25% (đối với động đất yếu)  0,40% (đối với động đất trung bình mạnh) - Chiều dài nối buộc cốt thép lấy 1,5 trung bình mạnh) Trong Các điểm nối thép phải đặt so le (đối với động đất yếu) 2,0 (đối với động đất chiều dài neo tiêu chuẩn trường hợp khơng có động đất - Trong trường hợp vách có lỗ mở nhỏ (b1 e  500mm - xem hình 3.11), phải đặt tăng cường biên góc lỗ mở LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn - Nếu vách có lỗ mở lớn, nên chọn giải pháp tăng độ dày thành vách quanh lỗ cấu tạo thành vách dạng dầm bao - Cần có biện pháp tăng cường tiết diện khu vực biên vách cứng (hình 3.12) Các vách đặc có biên tăng cường cấu tạo theo hướng dẫn hình 3.13 - Nếu biên vách không tăng cường tiết diện, cấu tạo thép vách đặc thực theo dẫn hình 3.14 - Đối với vách có lỗ thiết kế phải cấu tạo thêm thép khu vực biên cột, vách cho dầm lanh tơ vách (hình 3.15) - Tại góc liên kết tường với phải bố trí đai liên kết hướng dẫn hình 3.16 LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 www.luatminhkhue.vn Công ty luật Minh Khuê LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 www.luatminhkhue.vn