BÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH Bài tiểu luận dành cho các bạn sinh viên tham khảo khi học môn nguyên lý thiết kế kết cấu công trình. Để biết được quy trình tính toán thiết kế của công trình.
Giới thiệu về kiến trúc công trình
- Công trình lựa chọn: trường THCS Hậu Nghĩa,
- Hạng mục: Xây dãy phòng chức năng
- Giới thiệu sơ lược về công trình: Trường THCS Hậu Nghĩa,
Vị trí xây dựng của công trình
Công trình tọa lạc tại Ô5, khu B, Thị Trấn Hậu Nghĩa, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An, nằm giao giữa đường Quốc lộ N2 với đường Hòa Khánh Đông
Công trình được xây dựng nhằm mở rộng quy mô giảng dạy của trường, bao gồm 12 phòng chức năng như phòng thực hành hóa học, sinh học, phòng tin học và phòng nghỉ cho giáo viên Tòa nhà có 3 tầng, bao gồm tầng trệt, tầng 1 và tầng 2, với tổng diện tích mỗi tầng là 600m2.
Vị trí xây dựng công trình mới
Phối cảnh mặt đứng chính diện của công trình
Công trình đang trong quá trình xây dựng hoàn thiện phần thô
Công trình đang thi công
Bản vẽ kiến trúc của công trình
Phân tích hệ kết cấu chịu lực
- Công trình được xây dựng theo hệ khung bê tông cốt thép đút toàn khối
Công trình được thiết kế với cấu trúc vững chắc, bao gồm các sàn bê tông cốt thép đặt trên hệ dầm bê tông cốt thép Các dầm này được hỗ trợ bởi hệ cột chống đổ bằng bê tông cốt thép, trong khi hệ cột được đặt trên giằng móng và móng của công trình Đặc biệt, toàn bộ công trình sử dụng hệ móng cọc để đảm bảo độ ổn định và bền vững.
Hệ kết chịu lực của công trình bao gồm quá trình truyền lực từ sàn vào dầm phụ, sau đó lực từ dầm phụ được chuyển tiếp vào dầm chính Tiếp theo, lực từ dầm chính sẽ truyền xuống cột, và cuối cùng, lực từ cột được truyền vào móng.
+ Hệ kết cấu cầu thang
Giới thiệu về lý thuyết tính toán và ví dụ hệ kết cấu chịu lực
Hệ kết cấu cầu thang
Cầu thang là phương tiện giao thông đứng thiết yếu trong công trình, bao gồm các bậc liên tiếp tạo thành vế thang, được kết nối bằng chiếu nghỉ và chiếu tới Ngoài chức năng di chuyển, cầu thang còn đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tính thẩm mỹ và nghệ thuật của kiến trúc.
Các bộ phận cơ bản của cầu thang gồm: thân thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, lan can, tay vịn, dầm thang
+ Chiều rộng của thân thang
Tính từ mặt tường đến mép ngoài tay vịn
* Nhà ở: thông thường rộng từ 1÷1,4m
(Do công trình lựa chọn là công trình trường học, được liệt kê vô công trình công cộng nên chiều rộng thân thang là 1,8m)
+ Độ dốc và kích thước bậc thang Độ dốc cầu thang và chiều cao (h b ), chiều rộng (l b ), bậc thang đều đều quan hệ chặt chẽ với bước chân người đi
Công thức tính chiều rộng, chiều cao bậc thang: l b + 2h b = 600 ÷ 620mm Độ dốc cầu thang: tanα = h b l b
Bảng 1.1 Tổng kết kích thước bậc thang và độ dốc
Phạm vi Cho phép Thường dùng Thích hợp
Bảng 1.2 Tổng kết kích thước bậc thang theo từng tính chất công trình
Kích thước Nhà ở Trường học Công trình quan trọng
250 ÷ 280 Lan can tay vịn: chiều cao lan can quan hệ với độ dốc cầu thang, được tính từ trung tâm của mặt bậc thang trở lên bằng 900mm
- Công trình sử dụng cầu thang 2 vế gấp khúc song song hình chữ O
Với: L 0 : Nhịp tính toán của thang
+ Chọn sơ bộ kích thước các dầm cầu thang: h = L 0
Với: L 1 ; L 2 : lần lượt là nhịp chiếu nghỉ, nhịp bản thang
Ta lấy vật thiệu theo các điều kiện tiêu chuẩn của TCVN 5574:2018
- Bê tông cấp độ bền Bxx có R b (MPa); R bt (MPa), E b (MPa)
- Thép sử dụng cho bản thang, thép đai cột: CBxxx-T: R c = R sc (MPa); R sw (MPa), E s (MPa)
- Thép sử dụng chịu lực, thép chính của hệ: CBxxx-V: R c = R sc (MPa); R sw (MPa), E s (MPa)
Cấu tạo bậc thang và chiếu nghỉ
Chiều dày, khối lượng các lớp cấu tạo cầu thang (theo TCVN 2737:1995)
STT Vật liệu Chiều dày (mm) Khối lượng
5 Đá hoa cương (đá granite)
Vữa xi măng Gạch xây Bản BTCT Vữa xi măng (lớp trát)
3.1.4 Xác định tải trọng tác dụng lên bản thang
Bài viết đề cập đến việc tính toán trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo Cụ thể, chiếu nghỉ được tính bằng công thức g1 = ∑ γ n1i δi ni (daN/m²) hoặc (kN/m²), trong đó γi là khối lượng của lớp thứ i, δi là chiều dày của lớp đất thứ i, và ni là hệ số độ tin cậy của lớp thứ i Đối với phần bản thang (bản nghiêng), trọng lượng được tính theo công thức g2' = ∑ γ n1i δtdi ni (daN/m²).
Trong đó: γ i – khối lượng của lớp thứ i δ tdi – chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng n i – Hệ số độ tin vậy của lớp thứ i
- Đối với lớp gạch (đá hoa cương, đá mài ) và lớp vữa xi măng có chiều dày δ i , chiều dày tương đương xác định như sau: δ tdi = (l b +h b )δ i cosα l b
Trong đó α là góc nghiêng của cầu thang
- Đối với bậc thang (xây gạch hoặc BTCT) có kích thước (l b , h b ), chiều dày tương đương xác định như sau: δ td = h b cosα
Tải trọng tác dụng lên bản thang
- Tải trọng tác dụng lên bản thang g 2 ′ có phương thẳng góc với trục bảng nghiêng, phân làm hai lực theo hai hướng:
Theo phương dọc trục bản nghiêng là g 2 ′ tanα tạo nên lực dọc trong bản nghiêng, để đơn giản khi tính toán không xét đến thành phần lực dọc này
Theo phương đứng là g 2 = g 2 ′ cosα gây ra momen (xem bản thang là cấu kiện chịu uốn)
Trong đó: p c : Hoạt tải tiêu chuẩn n p : Hệ số tin cây
3.1.5 Tính toán bản thang a) Sơ đồ tính toán:
Để tính toán cho công trình, cắt một dải bản có bề rộng 1m Do cả hai vế cầu thang giống nhau, chỉ cần tính cho một vế và áp dụng kết quả cho vế còn lại Trong dự án này, cầu thang bộ được bố trí hoàn toàn trong vách lõi thang, với phương án sử dụng sàn bê tông cốt thép toàn khối nhằm tạo thuận lợi cho quá trình thi công Phần lõi thang và sàn tầng sẽ được thi công trước, trong khi cầu thang bộ sẽ được thực hiện sau.
Trong kết cấu bê tông toàn khối, không tồn tại liên kết ngàm tuyệt đối hay liên kết khớp tuyệt đối Sự nhận thức về liên kết giữa các bản thang và dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ cùng liên kết giữa bản thang với vách cứng phụ thuộc vào độ cứng, tải trọng và quy trình thi công của các bộ phận kết cấu.
- Xét tỷ số h b h s; nếu h b h s < 3 thì liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ được xem là liên kết khớp
Liên kết giữa bản thang và vách có vai trò quan trọng trong kết cấu cầu thang Nếu sử dụng liên kết ngàm, thép bụng sẽ bị thiếu do momen nhỏ, trong khi thép gối lại dư thừa do momen lớn, dẫn đến nguy cơ phá hoại tại bụng Ngược lại, liên kết khớp có thể gây dư thừa thép bụng và thiếu thép gối, làm tăng nguy cơ nứt tại gối và chuyển tải trọng về khớp dẻo Việc thi công sau này cũng làm khó khăn trong việc đảm bảo liên kết ngàm giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ Trong trường hợp xảy ra sự cố, cầu thang sẽ trở thành lối thoát hiểm duy nhất, và tải trọng lên cầu thang có thể gia tăng đáng kể, do đó, tính an toàn của cầu thang cần được đảm bảo để tránh phá hoại.
Để duy trì tính thẩm mỹ cho cầu thang trong quá trình sử dụng, việc bố trí thép gối thêm là rất cần thiết Nếu cầu thang bị nứt, điều này có thể dẫn đến tình trạng lớp gạch lát bị bong tróc, gây ảnh hưởng đến độ bền và vẻ đẹp của cầu thang Do đó, cần tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo cầu thang không bị nứt gối và nhịp.
Chọn sơ đồ tính toán đơn giản nhất của vế 1 và vế 2 thể hiện như sau:
Để xác định nội lực trong hệ tĩnh định, có thể áp dụng phương pháp cơ học kết cấu hoặc sử dụng các chương trình phần mềm chuyên dụng Việc tính toán nội lực có thể thực hiện thông qua các bước phân tích và mô phỏng chính xác.
* R B = (q 1 L 1 + q 2 cosαL 2 ) − R A Xét tại một tiết diện bất kỳ, cách gối tựa A một đoạn là x, tính momen tại tiết diện đó:
Momen lớn nhất ở nhịp được xác định từ điều kiện: “đạo hàm của momen là lực cắt, và lực cắt tại đó phải bằng không “
Lấy đạo hàm của cong thức trên theo x và cho đạo hàm đó bằng không, tìm được x:
Thay x vừa tìm được vào công thức trên tính được M max Biểu đồ momen thể hiện ở hình 1.4 ở trên
Từ các momen ở nhịp và gối, cốt thép được tính toán cho cấu kiện chịu uốn với tiết diện ngang là (1m × h s ) Cốt đơn được áp dụng giống như trong bản sàn, với M n = 0,7M max tính được F an và M g = 0,4M max tính được F og Việc chọn và bố trí cốt thép thực hiện tương tự như bản sàn, trong đó cốt thép gối A, B được bố trí theo cấu tạo nhằm chống nứt.
Tính vế 2 (tương tự như vế 1)
3.1.6 Tính toán dầm D 1 (dầm chiếu nghỉ)
Sơ đồ tính dầm D 1 là dầm đơn giản, có nhịp tính toán là khoảng cách giữa trục các cột, tải trọng tác dụng gồm:
- Trọng lượng bản thân dầm: g d = b d (h d − h s ) n γ b (daN/m); (kN/m)
- Trọng lượng tường xây trên dầm (nếu có): g t = b t h t n γ t (daN/m); (kN/m)
- Do bản thang truyền vào, là phản lực của gối tựa tại B và D của vế 1 và vế 2 được quy về dạng phân bố đều:
Nếu R B = R D thì tổng tải tác dụng lên dầm là: q = g d + g t + R B
Tính cốt dọc, cốt đai và bố trí cốt thép
Chọn sơ đồ tính toán của vế 1 và vế 2 thể hiện như sau:
Hệ siêu tĩnh trong sơ đồ tính của vế 1 và vế 2 yêu cầu sử dụng các chương trình tính toán kết cấu hỗ trợ bởi máy tính để xác định nội lực Qua quá trình tính toán, sẽ thu được biểu đồ momen tương ứng Dựa vào các giá trị momen tại nhịp và gối, có thể tính toán cốt thép và bố trí tại các tiết diện tương ứng.
Chọn sơ đồ tính toán của vế 1 và vế 2 thể hiện như sau:
Để tính toán nội lực trong hệ siêu tĩnh như mô tả ở vế 1 và vế 2, cần sử dụng các chương trình tính toán kết cấu hỗ trợ bởi máy tính.
Kết quả tính toán sẽ cho ra biểu đồ momen, từ đó xác định các giá trị momen tại nhịp và gối Dựa trên các giá trị này, chúng ta có thể tính toán cốt thép và bố trí tại các tiết diện tương ứng.
Xét hệ cầu thang 2 vế 1 chiếu nghỉ được cắt ra từ công trình đã được giới thiệu ở trên như hình vẽ dưới đây
- Mỗi vế gồm 12 bậc thang với kích thước sơ bộ như sau
⇒ Chọn chiều cao bậc: h b = 150 mm
- Chọn chiều rộng bậc thang: b b = 300 mm
- Góc nghiêng cầu thang: tanα = h b b b = 150
- Chiều dày bản thang: h bản = L 0
25÷35= (220 ÷ 157,14) mm Với L 0 : Chiều dài bản thang + chiếu nghỉ
⇒ Chọn chiều dày bản thang là h bản = 160 mm
3.1.7.1.2 Chọn sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới
12÷16 = (375 ÷ 281,25) mm Với: L 0n : Chiều ngang nhịp dầm trong khung với L 0n = 4500 mm
+ Bề rộng dầm chiếu nghỉ b d = ( 1
⇒ Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ (b × h) = (200 × 400) mm = (0,2 × 0,4) m
- Dầm chiếu tới: ta chọn kích thước sơ bộ như dầm chiếu nghỉ, (b × h) = (200 × 400) mm (0,2 × 0,4) m
Ta lấy vật liệu sử dụng theo TCVN 5574-2018 về cường độ tinahs toán và các thông số tính toán khác của bê tông và cốt thép
- Sử dụng bê tông có cấp độ bền B20:
- Thép bản, thép đai xài loại thép CB240-T (∅ < 10):
R s = R sc = 210 MPa; R sw = 170 MPa ; E b = 2 × 10 5 MPa
- Thép dùng cho cốt chịu lực, cấu tạo loại CB300-V (∅ ≥ 10):
R s = R sc = 260 MPa; R sw = 210 MPa ; E b = 2 × 10 5 MPa
- Xác định tải trọng bản nghiêng a Tĩnh tải: được xác định theo công thức sau g 1 = ∑ n i=1 γ i δ tdi n i
* γ i : Khối lượng riêng của lớp thứ i
* δ tdi : Chiều dài tương đương lớp thứ i theo bản nghiêng
* n i : Hệ số tin cậy của lớp thứ i
- Chiều dày tương đương của bậc thang được xác định theo công thức: δ tdi = h b cosα
Trong đó: h b : Chiều cao bậc thang α: Góc nghiêng của bậc thang
- Chiều dày tương đương của lớp đá hoa cương: δ tdi = (l b +h b )δ i cosα l b =(300+150)×20×cos26,34°
- δ i : Chiều dày tương đương của lớp thứ i
- α: Góc nghiêng của cầu thang
Trong đó: p c : Hoạt tải tiêu chuẩn n p : Hệ số tin cậy
Mặt cắt chi tiết cấu tạo kiến trúc cầu thang
Bảng tính tải tác dụng lên bản thang
Vật liệu Chiều dày δ (mm)
Chiều dày tương đương δ td γ (kN/m 3 ) n Tải tính toán (kN/ m 3 ) Tĩnh tải
- Tải tác dụng lên 1m bề rộng bản thang q 2 = (g + p) × 1 + 0,3 = 10,514 × 1 + 0,3 = 10,814 (kN/m)
Ghi chú: Khối lượng của tay vịn lấy bằng 0,3 kN/m
- Xác định tải trọng bản chiếu nghỉ
(mm) γ (kN/m 3 ) n Tải tính toán
* Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản thang q 1 = (g + p) × 1 = 9,438 × 1 = 9,438 (kN/m)
3.1.7.1.5 Tính toán bản thang: a) Sơ đồ tính toán:
Để tính toán, cắt một dải bản có bề rộng h=1m Do công trình có hai vế cầu thang giống nhau, chỉ cần tính cho một vế và áp dụng kết quả tương tự cho vế còn lại Trong công trình này, cầu thang bộ được thiết kế nằm hoàn toàn trong vách lõi thang, với phương án sàn bê tông cốt thép toàn khối nhằm thuận tiện cho thi công Phần lõi thang và sàn tầng sẽ được thi công trước, sau đó cầu thang bộ sẽ được thi công sau cùng.
Trong kết cấu bê tông toàn khối, không tồn tại liên kết ngàm tuyệt đối hay liên kết khớp tuyệt đối Sự phân loại liên kết giữa các bản thang, dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ và giữa bản thang với vách cứng phụ thuộc vào độ cứng, tải trọng và quy trình thi công các bộ phận kết cấu.
- Bản thang được gác lên dầm với tỷ số: h b h bản = 350
Trong sách “Kết cấu bê tông cốt thép, tập 3; Cấu kiện đặc biệt” của Võ Bá Tầm, liên kết giữa bản thang và dầm chiếu tới được xác định là liên kết khớp, một yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu.
Nếu liên kết giữa bản thang và vách là liên kết ngàm, sẽ dẫn đến tình trạng thép bụng ít và thép gối nhiều, gây ra nguy cơ phá hoại tại bụng do thiếu thép Ngược lại, nếu là liên kết khớp, sẽ xảy ra dư thép bụng và thiếu thép gối, dẫn đến nứt tại gối và chuyển dồn về khớp dẻo Việc thi công sau này cũng làm khó khăn trong việc đảm bảo liên kết ngàm giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ Khi xảy ra sự cố, cầu thang sau bộ trở thành lối thoát hiểm duy nhất, lúc này tải trọng lên cầu thang có thể tăng cao hơn mức bình thường, vì vậy an toàn của cầu thang phải được đảm bảo để tránh phá hoại.
Bản sàn bê tông cốt thép đúc toàn khối
Sàn là cấu trúc chịu lực chính, tiếp nhận tải trọng từ công trình và truyền tải này lên dầm Từ dầm, tải trọng tiếp tục được chuyển xuống cột và cuối cùng là móng.
Sàn bê tông cốt thép (BTCT) được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp nhờ vào những ưu điểm nổi bật như độ bền cao, cứng chắc, khả năng chống cháy và chống thấm tương đối tốt, đồng thời đáp ứng yêu cầu về thẩm mỹ, vệ sinh và kinh tế Tuy nhiên, sàn BTCT có nhược điểm là khả năng cách âm không cao Sàn BTCT đúc toàn khối có thể được phân thành hai loại khác nhau.
Bản loại dầm là loại bản sàn được liên kết ở một hoặc hai cạnh và chịu tải phân bố đều Khi đó, bản chỉ chịu uốn theo phương có liên kết Bản chịu lực một phương được gọi là bản một phương hay bản loại dầm.
Bản kê bốn cạnh là loại bản có liên kết ở cả bốn cạnh, cho phép tải trọng tác dụng được truyền đến các liên kết theo cả hai phương Loại bản này, thường được gọi là bản hai phương, chịu uốn trong hai phương khác nhau.
3.2.2 Lý thuyết tính toán bản sàn
3.2.2.1 Tỉ số bản sàn, loại sàn làm việc Đối với bản kê bốn cạnh để đơn giản khi tính toán, lại chia làm hai loại:
Xét ô bản kê tự do lên bốn cạnh, có kích thước L 1 , L 2 chịu tải trọng phân bố đều q (daN/m 2 ) làm ví dụ Đặt α = L 1
Xét hai dải giữa của bản theo hai phương L 1 và L 2 , có bề rộng b= 1 đơn vị
Gọi q1 và q2 là tải trọng phân bố lên dải theo phương L 1 và L 2
Xem mỗi dải như một dầm đơn giản, độ võng tại điểm chính giữa của các dãy bản bằng nhau
Tại điểm giữa, nơi hai dải giao nhau độ võng của chúng phải bằng nhau f 1 = f 2 ⟺ q 1 L 4 1 = q 2 L 4 2 (**)
Giải hệ phương trình (*) và (**) ta được: q 1 = L 2 4
Như vậy tải trọng chủ yếu truyền theo phương cạnh ngắn nếu hệ số α lớn
Hệ số α trong quy phạm xây dựng của mỗi quốc gia có sự khác biệt, nhưng điều này không ảnh hưởng lớn vì nó còn phụ thuộc vào cách bố trí cốt thép theo phương cạnh dài.
(Quy phạm Việt Nma lấy hệ số α = 2 Nếu α > 2 thì q 1 = 16q 2 (xem như toàn bộ tải trọng truyền hết theo phương cạnh ngắn)
L 2 > 2: Thuộc loại bản dầm, bản làm việc một phương theo phương cạnh ngắn Thường được dùng trong các nhà công nghiệp có hoạt tải lớn
L 2 < 2: Thuộc loại bản kê bốn cạnh, bản làm việc theo hai phương (thường dùng khi
L 2 , L 1 ≤ 6m) Dùng rất rộng rãi trong các công trình dân dụng, công nghiệp có hoạt tải nhỏ
3.2.2.2 Sự phân bố tải trọng từ sàn bản kê bốn cạnh vào dầm xung quanh
Như đã phân tích ở trên, bản kê 4 cạnh chịu uốn theo hai phương Ở giữa bản có momen dương
M 1 , M 2 còn trên gối có momen âm M I , M II
Thí nghiệm ô bản sàn, chịu tải phân bố đều trên toàn bộ ô bản:
Khi các cạnh kê tự do, mặt dưới của bản sẽ xuất hiện các đường nứt, tương tự như trường hợp các cạnh kê tự do Đồng thời, mặt trên của bản cũng sẽ hình thành thêm các đường nứt chạy vòng theo chu vi.
Như vậy ở giữa ô bản xuất hiện momen dương M 1 và M 2 , đồng thời trên gối lại xuất hiện các momen âm M I và M II
Khi ô bản bị phá hoạt, sự phát triển của đường nứt ở giữa nhịp sẽ phân chia ô bản thành các hình tam giác và hình thang, tạo thành diện truyền tải từ sàn vào các dầm bao quanh ô bản.
Dầm theo phương cạnh ngắn có diện truyền tải hình tam giác
Dầm theo phương cạnh dài có diện truyền tải là hình thang
Giả thuyết tải trọng phân bố đều tác dụng lên bản là q (daN/m 2 ) thì chiều cao của tải tam giác và hình thang có giá trị là qL 1
2 (daN/m) Đối với ô bản thuộc loại bản dầm khi α = L 1
Để đơn giản hóa quá trình tính toán, có thể coi tải từ sàn truyền vào các dầm xung quanh theo một phương nhất định Cụ thể, tải chỉ được truyền lên các dầm theo phương L2 của bản.
Momen uốn trong các dải bản có thể là momen dương, khi thớ chịu kéo nằm ở phía dưới, hoặc momen âm, khi thớ chịu kéo nằm ở phía trên, tùy thuộc vào loại liên kết.
Ô bản có thể chịu momen âm theo một hoặc hai phương, trong khi đó, cũng có thể có momen dương theo một hoặc hai phương Khi một dải bản được liên kết ở hai đầu, với một hoặc cả hai đầu là liên kết cứng (ngàm), sẽ hình thành vùng chịu momen dương và vùng chịu momen âm.
Phân tích ô bản chịu uốn theo một hoặc hai phương, cũng như xác định vùng bản chịu momen dương hoặc âm, là rất quan trọng Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến việc tính toán và bố trí cốt thép chịu lực trong bản.
3.2.2.4 Chọn chiều dày bản Đặt h b là chiều dày bản Chọn h b theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công Ngoài ra cũng cần h b > h min theo điều kiện sử dụng h min = 40mm đối với sàn mái; h min = 50mm đối với sàn nhà ở và công trình công cộng h min = 60mm đối với sàn của nhà sản xuất h min = 70mm đối với bản làm từ bê tông nhẹ Để thuận tiện thi công h b nên chọn là bội số của 10mm Về khả năng chịu lực, nếu ước gì tính được giá trị của momen uốn trên dải bản bề rộng b là M (có thể tính gần đúng giá trị M) thì có thể xác định h b theo công thức sau: h b = r b √ M
R b - Cường độ tính toán của bê tông (theo TCVN 5574-2018) r b - Hệ số, với bản có thể lấy r b = 3 ÷ 4
Thông thường, việc ước tính mô men uốn (M) là khó khăn, vì vậy người ta thường chọn chiều cao (h_b) dựa trên nhịp tính toán (l_t) của ô bản Với tải trọng phân bố đều, M tỉ lệ thuận với l_t^2, do đó h_b cũng tỉ lệ thuận với l_t, cụ thể là h_b = 1/ m l_t.
Với ô bản chịu uốn một phương có liên kết hai cạnh song song lấy m = 10 ÷ 15
Hệ số m cần được điều chỉnh theo xu hướng giảm trong các trường hợp ô bảnh tĩnh định chịu tải trọng lớn, trong khi đó, đối với bản liên tục chịu tải trọng nhỏ, nên lấy m lớn hơn.
Trong công thức đã nêu, l t được xác định là nhịp tính toán, nhưng cũng có thể coi là nhịp nguyên l hoặc nhịp thông thủy l 0 Giá trị h b chỉ mang tính tham khảo và nên được chọn là số tròn, theo bội số của 10mm hoặc 20mm để thuận tiện cho thi công, có thể điều chỉnh tăng hoặc giảm tùy ý.
Cảm nhận của sinh viên về môn học nguyên lí thiết kế kết cấu công trình
Nguyên lý kết cấu công trình là môn học quan trọng giúp sinh viên hiểu rõ các nguyên tắc thiết kế kết cấu Mỗi cấu kiện trong công trình đều có tiêu chuẩn và quy chuẩn riêng để tính toán và kiểm tra độ bền của kết cấu.
Các tiêu chuẩn điển hình như:
TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động
TCVN 5574-2012 Tiêu chuẩn về tính toán kết cấu bê tông cốt thép
TCVN 5575-2012 Tiêu chuẩn về tính toán kết cấu thép
TCVN 9362-2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
TCVN 10304-2014 Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc
TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu động đất
Ngoài các tiêu chuẩn nêu trên, cũng có các tiêu chuẩn đã được cập nhật mới như là: TCVN 2737-
2020 dự thảo về sự thay đổi phương pháp xác định tải trọng và tác động của công trình
TCVN 5574-2018 Cập nhật về các phương pháp tiêu chuẩn tính cốt thép theo tiêu chuẩn châu Âu Eurocode, đảm bảo độ chính xác, tin cậy cao hơn TCVN 5574-2012
TCVN 5575-2021 dự thảo: cập nhật phương pháp tính toán tiết diện thép theo tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Đảm bảo độ chính xác cao hơn TCVN 5575-2012
Sinh viên sẽ nghiên cứu chi tiết từng tiêu chuẩn liên quan đến quá trình thiết kế các bộ phận kết cấu công trình, cụ thể là TCVN 2737-1995 và 2020.
Với tiêu chuẩn này chúng ta học được các loại tải trọng tác động vào các kết cấu xây dựng, nền móng nhà và công trình
Tiêu chuẩn quy định về việc tính toán tải trọng phát sinh trong quá trình sử dụng, xây dựng và chế tạo, vận chuyển các kết cấu.
Biết được các hệ số tin cậy của tải trọng
Phân loại được tải trọng như tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời, tải trọng đặt biệt
Tải thường xuyên bao gồm khối lượng của các kết cấu chịu lực và bao che, cũng như khối lượng áp lực của đất và áp lực phát sinh từ quá trình khai thác mỏ khoáng.
Tải trọng tạm thời dài hạn bao gồm khối lượng vách ngăn tạm thời, đất đệm dưới thiết bị, và khối lượng thiết bị cố định như máy móc, mô tơ, thùng chứa và ống dẫn Các yếu tố này còn bao gồm trọng lượng chất lỏng, chất rắn trong thiết bị, áp lực hơi và chất lỏng trong bể chứa, cũng như áp lực dư và giảm áp không khí khi thông gió Tải trọng tác dụng lên sàn từ vật liệu chứa và thiết bị trong các phòng, kho, và kho lạnh cũng cần được xem xét Ngoài ra, tác động nhiệt từ thiết bị cố định, khối lượng nước trên các lớp cách nhiệt, và bụi sản xuất bám vào kết cấu cũng là những yếu tố quan trọng Các tải trọng thẳng đứng từ cầu trục và cầu treo, cùng với tác động của biến dạng nền và thay đổi độ ẩm, co ngót của vật liệu, đều ảnh hưởng đến cấu trúc công trình.
Tải trọng tạm thời ngắn hạn bao gồm khối lượng người, vật liệu sửa chữa, phụ kiện, dụng cụ và đồ gắn lắp phục vụ cho việc sửa chữa thiết bị Các tải trọng này phát sinh từ việc khởi động và đóng máy, cũng như từ thiết bị nâng chuyển di động trong thời gian xây dựng Ngoài ra, tải trọng còn đến từ các công việc bốc dỡ tại kho chứa và kho lạnh, cũng như tải trọng lên sàn nhà ở, nhà công cộng, nhà sản xuất và nhà nông nghiệp, cùng với tải trọng gió.
Tải trọng đặc biệt bao gồm các yếu tố như tải trọng động đất, tải trọng do nổ, và tải trọng phát sinh từ vi phạm nghiêm trọng trong quá trình công nghệ cũng như do thiết bị gặp trục trặc hoặc hư hỏng tạm thời Ngoài ra, tác động của biến dạng nền do sự thay đổi cấu trúc đất cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét.
Biết được tổ hợp tải trọng bao gồm có tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt
Biết được khối lượng của kết cấu và đất, hệ số tin cậy do tải trọng tác dụng của các lực
Hiểu rõ sự phân bố tải trọng trong các cấu kiện của công trình xây dựng là rất quan trọng để tính toán tổ hợp momen và lực cắt Từ đó, có thể đưa ra các phương án bố trí kết cấu phù hợp Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 và 2018, việc này đảm bảo tính chính xác và an toàn cho công trình.
Tiêu chuẩn này được áp dụng để thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cho nhà ở và các công trình với chức năng đa dạng.
Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu thiết kế cho các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, bao gồm bê tông nặng, bê tông nhẹ, bê tông hạt nhỏ, bê tông tổ ong, bê tông rỗng và bê tông tự ứng suất Nó cũng cung cấp thông tin về các đặc trưng vật liệu như "cấp độ bền chịu nén của bê tông" và "cấp độ bền chịu kéo của bê tông", cùng với mác bê tông theo cường độ chịu nén và kéo.
Cho biết kết cấu bê tông bao gồm không có cốt thép, có cốt thép
Cho biết cách tính thép chịu lực, thép cấu tạo, thép phân bố, theo các điều kiện về cường độ bê tông và côt thép
Cho biết tính thép cốt đai trong các hệ dầm sàn, hệ dầm khung, hệ kết cấu cột
Tính thép chịu lực của móng trong hệ móng nông và móng cọc là yếu tố quan trọng để đảm bảo khả năng chịu tải cho công trình, đồng thời giúp chống lại các tác động từ đất nền.
Cho biết các đặc trưng hình học của tiết diện bê tông, bê tông cốt thép (dầm, sàn, )
Cho biết chiều cao làm việt của tiết diện cấu kiện mình đã chọn, chiều cao, chiều dài lớp bê tông bảo vệ
Cho biết giới hạn độ võng của cốt thép trong quá trình làm việc của cấu kiện
Cho biết cách sử dụng, bố trí cốt thép trong cấu kiện, độ dài, khoảng cách theo các điều kiện tính toán có trong tiêu chuẩn c) TCVN 5575-2012-2021
Tiêu chuẩn này cho chúng ta dùng để thiết kế kết cấu thép các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp
Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin về các loại thép được sử dụng trong thi công công trình, bao gồm các thông số quan trọng như hệ số cường độ tính toán của thép trong các tình huống hoạt động khác nhau.
Bài viết này sẽ giới thiệu về các loại liên kết hàn, bao gồm liên kết hàn điểm, hàn đắp và hàn lồng Ngoài ra, chúng tôi cũng sẽ đề cập đến các loại que hàn và thuốc hàn phổ biến, cùng với cường độ của các vật liệu sử dụng trong hàn Cuối cùng, sẽ có hướng dẫn cách tính toán các liên kết hàn nhằm đảm bảo khả năng chịu lực trong các điều kiện khác nhau như cắt, kéo và nén.
Bài viết này cung cấp thông tin chi tiết về các loại liên kết bu lông, hình dạng cấu tạo của bu lông, thông số vật liệu và cường độ của chúng Ngoài ra, nó cũng hướng dẫn cách tính toán liên kết bu lông trong các trường hợp chịu lực như cắt, kéo và nén, giúp người đọc hiểu rõ hơn về ứng dụng và tính toán chính xác trong thiết kế kết cấu.
Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin về các loại thép hình cần thiết để thiết kế kết cấu thép, dựa trên các điều kiện cấp độ bền kéo và nén của thép, cũng như kích thước của các thanh thép có tiết diện nguyên.
Cho biết cách kiểm tra cấu tạo thép xem có hợp lí hay không theo các điều kiện tính
