Tkc q5 chuong 02 thiết kế kết cấu bê tông cốt thép (rev3)

Cách thi công này đảm bảo chất lượng bê tông trong từng cấu kiện, thi công nhanh hơn, ít bị ảnh hưởng của thời tiết, nhưng độ cứng toàn khối và độ ổn định của cả công trình thấp + Bê tôn

Trang 1

THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Người thực hiện: Nguyễn Hoàng Minh

Người kiểm tra: Nguyễn Văn Huy Hoàng

2

Trang 2

1 YÊU CẦU THIẾT KẾ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED

1.1 Đặc trưng của bê tông cốt thép trong nhà máy điệnError! Bookmark not defined.

1.2 Yêu cầu thiết kế cấu kiện bê tông 2

2 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ 5

2.1 Thông số thiết kế 5

2.2 Quy chuẩn và tiêu chuẩn áp dụng 19

2.3 Phần mềm áp dụng 21

2.4 Sai số cho phép 22

3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 24

3.1 Bê tông khối lớn và biện pháp chống nứt 24

3.2 Chống thấm và chống ăn mòn cho bê tông 28

3.3 Yêu cầu đổ và đầm bê tông 35

3.4 Các giải pháp nối thép 36

3.5 Yêu cầu về thí nghiệm (độ sụt, cấp phối…) 40

3.6 Hiện tượng phân tầng trong bê tông và giải pháp 46

3.7 Sữa chữa khuyết tật trong bê tông 47

4 PHỤ LỤC THAM KHẢO 48

Trang 3

Quyển 5, Chương 2 – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Trang 1 / 48

Cốt thép là loại vật liệu chịu kéo hoặc chịu nén đều rất tốt Do đó nếu đặt lượng cốt thép thích hợp vào tiết diện của kết cấu thì khả năng chịu lực của kết cấu tăng lên rất nhiều Phân loại:

 Theo phương pháp thi công có thể chia thành 3 loại sau:

+ Bê tông cốt thép toàn khối: ghép cốp pha và đổ bê tông tại công trình, điều này đảm bảo tính chất làm việc toàn khối (liên tục) của bê tông, làm cho công trình có cường

độ và độ ổn định cao

+ Bê tông cốt thép lắp ghép: chế tạo từng cấu kiện (móng, cột, dầm, sàn,…) tại nhà máy, sau đó đem lắp ghép vào công trình Cách thi công này đảm bảo chất lượng

bê tông trong từng cấu kiện, thi công nhanh hơn, ít bị ảnh hưởng của thời tiết, nhưng

độ cứng toàn khối và độ ổn định của cả công trình thấp

+ Bê tông cốt thép bán lắp ghép: có một số cấu kiện được chế tạo tại nhà máy, một số khác đổ tại công trình để đảm bảo độ cứng toàn khối và độ ổn định cho công trình Thương thì sàn được lắp ghép sau, còn móng, cột, dầm được đổ toàn khối

 Nếu phân loại theo trạng thái ứng suất khi chế tạo ta có:

+ Bê tông cốt thép thường: khi chế tạo, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất, ngoài nội ứng suất do co ngót và giãn nở nhiệt của bê tông Cốt thép chỉ chịu ứng suất khi cấu kiện chịu lực ngoài (kể cả trọng lượng bản thân)

+ Bê tông cốt thép ứng suất trước: căng trước cốt thép đến ứng suất cho phép, khi buông cốt thép, nó sẽ co lại, tạo ứng suất nén trước trong tiết diện bê tông, nhằm mục đích khử ứng suất kéo trong tiết diện bê tông khi nó chịu lực ngoài, hạn chế vết nứt và độ võng

Bê tông nằm trong môi trường xâm thực

 Nhà máy nhiệt điện thường nằm gần bờ biển nên các kết cấu bê tông thường xuyên

bị xâm thực bởi nước biển Để đảm bảo tuổi thọ lâu dài của công trình xây dựng trong môi trường xâm thực, các yếu tố cần được quan tâm đặc biệt đối với các cấu kiện bê tông như loại xi măng, cấp phối, thi công đầm dùi và không kém phần quan trọng là công tác bảo dưỡng

Bê tông khối lớn

 Đối với nhà máy điện đặc biệt là các kết cấu móng thường là kết cấu bê tông khối lớn Trong các cấu kiện bê tông khối lớn này, nhiệt thủy hóa của xi măng tại tâm khối đổ sẽ tăng đột biến Trong quá trình đóng rắn, nhiệt độ này có thể lên đến 85 –

Trang 4

Ấn bản 03, tháng 10/2017

100 0C đối với các khối đổ có chiều dày lớn nếu sử dụng xi măng thông thường Khi bê tông đã đóng rắn thì nhiệt độ trong lòng khối đổ giảm dần, sự chênh lệch nhiệt độ trong lòng khối bê tông tạo ra ứng suất nội trong cấu kiện, gây ra các vết nứt nhiệt Do đó các biện pháp giảm nguy cơ gây nứt trong cấu kiện khối lớn cần đặt biệt lưu tâm

Chỉ dẫn thiết kế này nhằm mục đích trình bày các yêu cầu thiết kế và giải pháp kỹ thuật cho kết cấu bê tông cốt thép thuộc dự án nhà máy nhiệt điện Tiêu chí thiết kế cho các kết cấu bê tông trong nhà máy Nhiệt điện phải theo sát các quy định trong Hợp đồng và các tiêu chuẩn áp dụng được quy định Các yêu cầu cụ thể cho công tác thiết kế được liệt kê như sau:

 Yêu cầu về tải trọng tác động lên các cấu kiện bê tông cốt thép (Tĩnh tải, hoạt tải,

tải trọng gió, tải trọng động đất, tải áp lực nước, đất, tải trọng động, các loại tải trọng khác …)

 Yêu cầu về cường độ vật liệu sử dụng cho từng loại cấu kiện

 Yêu cầu về các tiêu chuẩn áp dụng cho kết cấu bê tông cốt thép

 Yêu cầu về đổ bê tông, nối cố thép, thí nghiêm,…

 Yêu cầu về chống nứt cho các loại móng bê tông khối lớn (móng ống khói, móng tua

bin, móng máy phát tua bin…)

 Yêu cầu về chống thấm cho các bể bê tông cốt thép

 Yêu cầu về chống ăn mòn cho các loại kết cấu chôn trong đất, tiếp xúc môi trường

nước biển, hóa chất…

Tùy theo từng loại cấu kiện bê tông mà các yêu cầu thiết kế được mô tả như bên dưới

Trang 5

* - Lún lệch phải nhỏ hơn 75% tổng độ lún và đáp ứng các yêu cầu của nhà cung cấp thiết bị

Loại móng sử dụng cho kết cấu công trình (móng nông, móng sâu) sẽ được lựa chọn dựa trên các thông số về báo cáo địa chất, tải trọng từ kết cấu bên trên và tải thiêt bị từ nhà sản xuất Phân tích tải trọng động sẽ được áp dụng cho móng các thiết bị chính như móng máy phát tua bin, móng bơm cấp lò hơi, móng máy nghiền, móng quạt PA & FD, móng máy quạt ID

Bệ đỡ móng Tua bin là móng bê tông cốt thép, được thiết kế phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 5574: 2012 (Bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế) hoặc ACI 318 và hướng dẫn của ASCE “Design of Large Steam Turbine-Generator Foundations” Bên cạnh đó, thiết

kế móng cũng phải đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt của ISO 10816-1 và nhà sản xuất thiết

Móng máy nghiền được thiết kế từ các thông số tải trọng được cung cấp bởi nhà cung cấp thiết bị Trừ trường hợp có chỉ định khác từ phía nhà cung cấp các tần số cơ bản cho thiết kế móng sẽ được lấy bằng ít nhất 20% tốc độ hoạt động của thiết bị

Móng quạt PA & FD sẽ được thiết kế từ các thông số tải trọng được cung cấp bởi nhà cung cấp thiết bị Trừ trường hợp có chỉ định khác từ phía nhà cung cấp các tần số cơ bản cho thiết kế móng sẽ được lấy bằng ít nhất 20% tốc độ hoạt động của thiết bị

Trang 6

Hệ thống FGD sẽ nằm trên móng cọc Móng hệ thống FGD sẽ được thiết kế dựa trên các tải trọng cột và tải trọng thiết bị được cung cấp bởi nhà sản xuất

Móng máy biến áp chính được thiết kế là móng khối bê tông cốt thép với một ngăn chứa dầu Mỗi máy biến áp sẽ được trang bị một ngăn chứa riêng

Móng ống khói chịu tải trọng rất lớn nên biện pháp móng bè trên nền cọc sẽ được cân nhắc sử dụng cho ống khói

Móng bồn sẽ được đặt trên nền nhựa cát hoặc cát sạch trên móng bê tông cốt thép được

đỡ bởi hệ cọc hoặc móng bê tông cốt thép vành khăn

2.1.2 Kết cấu bên trên

Kết cấu khung bê tông cốt thép được sử dụng cho các hạng mục có nhịp vừa và nhỏ dưới 14m (phù hợp với các nhà điều khiển, văn phòng, nhà ở…), khả năng chịu lửa và cách nhiệt cao, sử dụng phổ biến, dễ tạo hình và chi phí thấp hơn nhiều so với kết cấu thép Các hạng mục thường áp dụng kết cấu bê tông cốt thép trong nhà máy nhiệt điện như nhà điều kiển trung tâm, nhà điều khiển hệ thống than, nhà hóa chất, nhà châm clo, nhà bơm nước, nhà kho, các nhà ở vận hành cho các bộ công nhân viên, nhà căn teen, nhà bảo vệ…

Đối với nhà máy nhiệt điện, các nhà điều khiển và văn phòng thường dưới 5 tầng, có nhịp <10m, thiêt kế khung bê tông cốt thép là phù hợp, so với kết cấu thép thì việc lựa chọn kết cấu bê tông cho các hạng mục nêu trên sẽ tiết kiệm được chi phí mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật, công năng cũng như yêu cầu thẫm mỹ về kiến trúc cũng như tiến độ Thiết kế kết cấu khung bê tông cốt thép cần phải lưu ý vấn đề về độ võng và nứt Do đó, ngoài các yêu cầu về khả năng chịu lực, đảm bảo độ võng, chuyển vị các yêu cầu về cấu tạo cũng cần phải được đảm bảo (tham khảo phụ lục)

2.1.3 Bể nước

Kết cấu bể nước bằng bê tông cốt thép sẽ được áp dụng cho các hạng mục chứa và thu gom nước, dầu trong nhà máy nhiệt điện…Khu xử lý nước của nhà máy bao gồm xử lý nước và xử lý nước thải, hệ thống FGD (bể sục khí, đường ống dẫn nước…) và các bể chứa nước của nhà bơm lấy nước tuần hoàn…đều sử dụng kết cấu bể bê tông cốt thép

Bể bê tông cốt thép có ưu điểm vượt trội hơn bồn thép về độ bền vững, chống ăn mòn trong môi trường biển cao và dễ dàng bảo trì, sữa chữa Tuy nhiên các bể này cần phải đảm bảo yêu cầu về chống nứt, chông thấm và chống ăn mòn Tất cả các bể chứa nước

Trang 7

Ấn bản 03, tháng 10/2017

biển hoặc có thành phần hóa chất như bể lắng, bể xử lý nước thô, bể ngưng tụ cần phải

có biện pháp chống ăn mòn thích hợp để bảo vệ cố thép bên trong

Bể sục khí trong hệ thống FGD cần phải có lớp cấu tạo đặc biệt chống ăn mòn cơ học của dòng nước trong bể

Kết cấu bể gồm bể ngầm, bể nổi và bể nữa ngầm Tất cả đều bể cần phải kiểm tra các điều kiện về chuyển vị, trượt, đặc biệt các bể ngầm và nữa ngầm cần được kiểm tra đẩy nổi

2.1.4 Ống khói

Vỏ ống khói hiện nay thường áp dụng là kết cấu bê tông cốt thép có chiều cao trung bình khoản trên 150m (tùy theo công suất của nhà máy) Ống khói cần phải chị được tải trọng gió, động đất, tải trọng nhiệt và tải trọng các thiết bị như lõi thép, cầu thang, platform, hệ thống đường ống…

Về cấu tạo, lõi ống khói thép có thể được treo trực tiếp vào phần vỏ bê tông cốt thép (loại 1) hoặc được đặt trực tiếp trên nền móng cọc cùng với vỏ ống khói (loại 2) Loại 1 cần xem xét điều kiện làm việc đồng thời của lõi thép và vỏ bê tông Trường hợp này cần có hệ treo và support platform giúp liên kết lõi thép và vỏ ống khói Tuy nhiên sẽ giảm được chiều dày của lõi thép Hiện nay hai loại cấu tạo này vẫn được sử dụng trong các nhà máy điện điển hình như loại 1 đã sử dụng tại Mong Dương, Duyên Hải 3, Vĩnh Tân 4… và loại 2 đã được dùng cho các nhà máy nhiệt điện như Vĩnh Tân 2, Vĩnh Tân

1, Duyên Hải 1

Thiết kế vỏ ống khói cần đảm bảo các yêu cầu về khả năng chịu lực, chuyển vị và cấu tạo theo tiêu chuẩn ACI 307-08: “Code Requirements for Reinforced Concrete Chimneys”, ACI 318-14: “Building Code Requirements for Structural Concrete” và các tài liệu liên quan;

Bên ngoài cần được sơn cảnh báo để đảm bảo an toàn theo các yêu cầu cảnh báo chướng ngại hàng không nghị định 32-2016 Đối với các ống khói có chiều cao khoản 210m trong các nhà máy nhiệt điện hiện nay sẽ được sơn 9 khoang màu trắng/đỏ xem kẽ, kích thước bằng nhau Khoang màu đỏ là khoang cao nhất sát đỉnh ống khói

mác thấp hơn (PCB30) cũng được sử dụng Một vài loại vật liệu được sử dụng để trộn trong xi măng như là: đá vôi, puzzolan hay xỉ lò cao, việc lựa chọn vật liệu trộn phụ

Trang 8

Ấn bản 03, tháng 10/2017

thuộc vào nguồn vật liệu sẵn có ở mỗi vùng Những tiêu chuẩn quốc tế tương đương cho

xi măng Portland hỗn hợp tuân theo TCVN 6260 bao gồm:

• Tiêu chuẩn Mỹ ASTM C1157: loại GU (Ứng dụng thông thường)

• Tiêu chuẩn châu Âu EN 197-1 : CEM II/A hoặc CEM II/B 42.5

Các loại xi măng khác đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới như:

• Xi măng Portland thường OPC (TCVN 2682, ASTM C150, EN197-1 CEM I)

• Xi măng xỉ lò cao (TCVN 4316, ASTM C1157, EN 197-1 CEM III) nhưng không được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam như là xi măng thông dụng

Đối với bê tông thông thường, loại xi măng được đề xuất sử dụng để đảm bảo an toàn trong cung ứng đối với các dự án nhà máy là:

• TCVN 6260:2009 – PCB 40

• ASTM C1157:2008 – GU

b) Nước trộn bê tông

Nước dùng để trộn vữa và bê tông phải tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật quy định trong TCXDVN 302: 2004 hoặc ASTM C1602

Theo tiêu chuẩn TCXDVN 302 : 2004, nước trộn bê tông phải đáp ứng được những yêu cầu sau đây:

• Không chứa cặn dầu và váng dầu

• Hàm lượng hữu cơ < 15mg/l

1 Nước trộn bê tông và

nước trộn vữa bơm bảo

vệ cốt thép cho các kết

cấu bê tông cốt thép ứng

lực trước

2 Nước trộn bê tông và

nước trộn vữa chèn mối

nối cho các kết cấu bê

tông cốt thép

Trang 9

Ấn bản 03, tháng 10/2017

3 Nước trộn bê tông

cho các kết cấu bê tông

không cốt thép Nước

trộn vữa xây và trát

3.1.2 Cường độ vật liệu

a) Cường độ bê tông

Cường độ bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-5574 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế được quy định như sau:

2 và BS 8110_ “not more than 5% of the test results are expected to fall”)

Khi thiết kế theo tiêu chuẩn nước ngoài cười độ bê tông sử dụng là cường độ nén mẫu hình trụ Do đó cần chuyển đổi để đồng nhất khi sử dụng Theo TCVN 3118:1993-Phương pháp xác định cường độ chịu nén bê tông có bảng hệ số quy đổi như sau:

Có thể sử dụng hệ số quy đổi theo các tài liệu nước ngoài chuyển từ mẫu lập phương sang mẫu lăng trụ tròn như sau:

Trang 10

 B35 : Sử dụng cho kết cấu móng, bồn bể, bê tông cọc đổ tại chỗ

 B30 : Sử dụng cho kết cấu bê tông vỉa hè, kết cấu khung của các hạng mục bê tông

 f’c = 80Mpa : Bê tông cọc ly tâm PHC loại B và C

 f’c = 35Mpa : Bê tông móng, kết cấu ngầm nằm trong hoặc tiếp xúc với nước biển (hệ thống nước làm mát, Cảng …)

 f’c = 30 Mpa : sử dụng cho kết cấu móng, bồn bể, kết cấu hệ thống nước làm mát,

bể sục khí, bệ đỡ Tua bin, vỏ ống khói

 f'c = 24 Mpa : sử dụng cho kết cấu bê tông vỉa hè, kết cấu khung của các hạng mục

bê tông cốt thép

 f'c = 21 Mpa : sử dụng cho mương thoát nước và các hố cáp điện

 f’c = 13 Mpa : sử dụng cho bê tông lót và bê tông các khối chặn, bê tông bao phủ ống luồn cáp

Với f'c = cường độ nén bê tông khối trụ sau 28 ngày

Ghi chú: Cọc PHC loại B và loại C được sử dụng và sản xuất theo tiêu chuẩn TCVN 7888:2008 – Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước hoặc tiêu chuẩn JIS A5373 – Precast prestressed concrete products

Trang 11

Ấn bản 03, tháng 10/2017

Cường độ cốt thép theo các tiêu chuẩn nước ngoài

 Thép tròn: TCVN 1651-1:2008 Grade CB300-T hoặc JIS 3112 grade SR295, fy =

Diện tích (mm2)

Trọng lượng riêng (kg/m)

3.1.3 Chiều dày bê tông bảo vệ

Lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép chịu lực cần đảm bảo sự làm việc đồng thời của cốt thép và bê tông trong mọi giai đoạn làm việc của kết cấu, cũng như bảo vệ cốt thép khỏi tác động của không khí, nhiệt độ và các tác động tương tự

Chiều dày bê tông bảo vệ theo TCVN được yêu cầu như sau:

Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéo trên bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép hoặc dây cáp và không nhỏ hơn:

Trang 12

 toàn khối khi có lớp bê tông lót: 35 mm

 toàn khối khi không có lớp bê tông lót: 70 mm

Đối với các kết cấu trong vùng ngập nước và nước lên xuống có yêu cầu niên hạn sử dụng trên 50 năm tăng thêm 20 mm chiều dày lớp bê tông bảo vệ

CHÚ THÍCH 1: Giá trị trong ngoặc ( ) áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi

ẩm ướt

CHÚ THÍCH 2: Đối với kết cấu trong vùng chịu ảnh hưởng của môi trường biển, chiều dày lớp bê tông bảo vệ lấy theo quy định của tiêu chuẩn hiện hành TCVN 9346:2012 Lớp bê tông bảo vệ (mm) theo ACI-318

Bê tông không dự ứng lực

Bê tông trong nhà

Bê tông tiếp xúc với đất hoặc ngoài trời (nước

3.1.4 Tải trọng thiết kế

a) Tĩnh tải

Tĩnh tải dùng trong thiết kế là trọng lượng của các thành phần kết cấu và tất cả các vật liệu, thiết bị gắn cùng hoặc hỗ trợ, được tính toán phù hợp với các yêu cầu của mã thiết

Trang 13

Ấn bản 03, tháng 10/2017

kế phù hợp Trừ khi được quy định riêng, những đơn vị trọng lượng vật liệu dưới đây phải được dùng trong tính toán tĩnh tải:

 Nhựa đường (Đường bộ và vỉa hè): 23.0 kN/m3 (2,347 kg/m3)

 Tường khối (Dày 100mm): 1.34 kN/m2 ( 137 kg/m3)

- Mái không lên được

- Mái có thể lên được

Trang 14

- Tầng trệt (Khu cẩu lắp)

- Tầng trệt (Khác)

- Tầng trệt (Sàn Grating)

3,0 2,0 1,0

- Sàn vận hành (Gian Tuabin)

Gian Tuabin (Grating)

Sàn vận hành (gian gia nhiệt)

2,0 0,5 1,0

Trang 15

c) Tải trọng gió

Đặc điểm số liệu áp lực và vận tốc gió

Bản đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam được thiết lập cho chu kỳ lặp 20 năm Các số liệu trong bản đồ đã được xử lý từ số liệu của các trạm khí tượng như sau:

 Vận tốc gió V0 (m/s) được lấy trung bình trong thời gian 3 giây, ở độ cao 10 m

so với mốc chuẩn, ứng với địa hình dạng B (là địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m)

 b) Vận tốc gió V0 được lấy trung bình theo xác suất với chu kỳ lặp 20 năm Nó không phải là vận tốc lớn nhất trong tập hợp các số liệu mà nó có thể bị vượt 1 lần trong 20 năm

 c) Giá trị của áp lực gió W0 (kN/m2) xác định từ vận tốc gió V0 (m/s) theo công thức:

W 0  0,613 V02.103

Đối với áp lực gió tại từng khu vực dự án có thể xác định theo Bảng 4.1 Phân vùng áp

lực gió theo địa danh hành chính QCVN 02:2009/BXD “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng”

Đối với tiêu chuẩn sử dụng áp lực gió trên cơ sở chu kỳ lặp khác 20 năm cần thực hiện chuyển đổi áp lực gió trên cơ sở chu kỳ lặp 20 năm

Bảng 4.1 Hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp 20 năm sang các chu kỳ lặp

Trang 16

Ấn bản 03, tháng 10/2017

Theo TCVN 2737-1995:

Bước 1: Xác định giá trị của áp lực gió W0 (chu kỳ 3 giây, 20 năm) và phân vùng địa hình (A, B, C) theo Bảng 4.1 Phân vùng áp lực gió theo địa danh hành chính QCVN 02:2009/BXD “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng”

 Địa hình dạng A là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao không quá 1,5m (bờ biển thoáng, mặt sông, hồ lớn, đồng muối, cánh đồng không có cây cao )

 Địa hình dạng B là địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m (vùng ngoại ô ít nhà, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non,vùng trồng cây thưa…)

 Địa hình dạng C là địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau cao từ 10m trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm )

 Công trình được xem là thuộc dạng địa hình nào nếu tính chất của dạng địa hình

đó không thay đổi trong khoảng cách 30h khi h < 60m và 2km khi h > 60m tính

từ mặt đón gió của công trình, h là chiều cao công trình

Bước 2: Tính toán áp lực gió theo quy định trong tiêu chuẩn theo TCVN 2737-1995

Bước 2: xác định tốc độ gió cơ bản V0 (chu kỳ 3 giây, 20 năm) từ áp lực gió W0

3 2

0 10 613

 , V

W 0

Bước 3: quy đổi vận tốc gió cơ bản V0(chu kỳ 3 giây, 20 năm) sang cơ bản V0(chu kỳ

3 giây, 50 năm) để áp dụng tính toán theo ASCE 7-10

Bảng quy đổi tham khảo bảng 4.2

Bảng 4.2: Hệ số chuyển đổi vận tốc gió từ chu kỳ lặp 50 năm sang các chu kỳ lặp khác

Trang 17

Ấn bản 03, tháng 10/2017

Bước 4: Chuyển đổi vận tốc gió cơ bản sang vận tốc gió tới hạn để tính toán

Vận tốc gió cơ bản V0 sẽ được chuyển sang vận tốc gió giới hạn (theo tiêu chuẩn ASCE 7-10) để tính toán

 Theo bảng 6.1_Phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính_QCVN

02:2009/BXD “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng”

 Bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam

Khi tiêu chuẩn thiết kế áp dụng cho tính toán kháng chấn công trình yêu cầu sử dụng giá trị đỉnh gia tốc nền có chu kỳ lặp khác 500 năm hoặc ở các loại nền khác nền loại A như nêu trong Quy chuẩn QCVN 02_2009 thì các giá trị nêu trên được quy đổi bằng đỉnh gia tốc nền chu kỳ lặp 500 năm nền loại A của Quy chuẩn QCVN 02_2009 nhân với các hệ số tương ứng Các hệ số này lấy theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế

Khi thiết kế kháng chấn công trình theo cấp động đất cần chuyển đổi giá trị đỉnh gia tốc nền agR trong bảng 6.1 sang cấp động đất theo thang MSK – 64

Những công trình đặc biệt không cho phép hư hỏng do động đất như đập bê tông chịu

áp chiều cao trên 100 m; nhà máy điện nguyên tử; công trình cột, tháp cao hơn 300 m; nhà cao tầng hơn 60 tầng; các công trình ngoài khơi khi thiết kế phải sử dụng các số liệu động đất theo các nghiên cứu riêng nhưng không nhỏ hơn các số liệu động đất của Quy chuẩn QCVN 02_2009

Một số thông số đầu vào tiêu biểu khi áp dụng các tiêu chuẩn tính toán động đất quốc tế UBC_97 và IBC_2012 như sau

Tính toán động đất theo UBC_97

Bước 1: Xác định gia tốc nền tính toán agR tại địa điểm xây dựng công trình theo bảng 6.1_Phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính_QCVN 02:2009/BXD “Quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng”

Bước 2: Xác định phân vùng tính toán động đất Z theo bảng 16-I tiêu chuẩn UBC_97

và giá trị gia tốc nền tính toán agR tại địa điểm xây dựng

Bảng 16-I: Phân vùng động đất

Trang 18

Tính toán động đất theo IBC_2012

Bước 1: Xác định gia tốc nền tính toán agR tại địa điểm xây dựng công trình theo bảng 6.1_Phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính_QCVN 02:2009/BXD “Quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng”

Bước 2: Xác định hệ số phổ gia tốc Ss, S1 theo bảng 1615(1) và 1615(2) tiêu chuẩn IBC_2012 hoặc tham khảo bản đồ phổ gia tốc tại website cung cấp thông tin giá trị địa chấn http://earthquake.usgs.gov/research/hazmaps/

Bước 3: Tính toán theo các công thức/ yêu cầu quy định theo tiêu chuẩn IBC_2012

Ghi chú: Đối với các tiêu chuẩn quốc tế khác sẽ được xem xét cụ thể theo quy định của từng hệ tiêu chuẩn

e) Tải trọng cẩu lắp

Tải trọng cẩu lắp bao gồm trọng lượng bản thân cẩu, trọng lượng nâng và lực hãm theo Phương ngang Những tải trọng này sẽ được cung cấp bởi nhà cung cấp hoặc được tính toán từ lý thuyết tiêu chuẩn

Hệ số ảnh hưởng 25% của tải trọng tối đa của bánh xe sẽ được xem xét trong tải trọng đứng Tải trọng ngang sẽ được xem xét là 20% của (trọng lượng nâng + trong lượng xe) theo phương ngang và 10% tải trọng tối đa của bánh xe theo phương đứng Tải trọng theo phương ngang sẽ được phân phối trên 2 ray

Tải trọng bản thân cẩu sẽ được xem xét như tải trọng tĩnh trong khu đó tải trọng nâng

va tải ngang sẽ được xem xét như là hoạt tải

f) Tải nhiệt độ (T)

Tải tác dụng xuất phát từ sự co giãn gây ra bởi nhiệt độ môi trường thay đổi sẽ được xem xét trong thiết kế khung kết cấu Với tải này, nhiệt độ trung bình nhỏ nhất sẽ được xem xét là 13.10C và nhiệt độ trung bình nhỏ nhất sẽ được xem xét là 32.70C Hệ số giãn nở nhiệt (t) đối với kết cấu bê tông là 10x10-6/0C đối với kết cấu thép 12x10-6/0C

g) Áp lực đất (HL)

Áp lực đát tác dụng lên kết cấu ngầm sẽ được xem xét theo các yêu cầu theo sau

Cao độ nước ngầm sẽ được xem xét tại đỉnh san lấp cũng như đáy móng mà gây ra ảnh hưởng xấu nhất Giá trị của hệ số áp lực tĩnh của đất (K0) sẽ được lấy là 0.5 nếu không được chỉ định khác trong báo cáo khảo sát Tải trọng này sẽ được xem xét như hoạt tải trong tổ hợp tải trọng

Trang 19

Ấn bản 03, tháng 10/2017

h) Tải trọng chất lỏng (FL)

Tải trọng chất lỏng là tải trọng gây ra bởi trọng lượng và áp lực của nước hoặc hcất lỏng với trọng lượng được xác định và chiều cao tổi đa có thể kiểm soát Thiết kế kết cấu sẽ bao gồm tải trọng chất lỏng khi áp dụng

i) Tải trọng đặc biệt (SPL)

Tải trọng đặc biệt xuất phát từ sự vận hành của thiết bị như tải trọng động, tải trọng ảnh hưởng, tải trọng khẩn cấp, v.v… sẽ được xem xét theo dữ liệu tải trọng của nha sản xuất Các tải trọng này sẽ được nhấn mạnh rõ đối với kết cấu mà cần được xem xét với hệ số tải trọng thích hợp khi tổ hợp với các tải trọng khác

k) Tải trọng gây ra bởi mưa (Lw)

Mái và máng thu nước mưa sẽ được tạo dốc phù hợp để đảm bảo thoát nước sau khi chuyển vị dài hạn bởi tải trọng tĩnh Các tải trọng bổ sung do tích tụ nước (đọng nước)

từ bất cứ nguồn nào thì không cần xem xét

Trang 20

Ấn bản 03, tháng 10/2017

 L : Hoạt tải

 Lr : Hoạt tải mái

 T : Tải trọng do sức căng bản thân

 W : Tải trọng gió

 E : Tải trong động đất

 F : tải trọng do tác dụng của chất lỏng được xác định bằng áp lực và chiều cao tối

đa

 H : tải trọng do tác động của áp lực đất, áp lực nước ngầm hoặc áp lực của khối đắp

Tổ hợp tải trọng trong thiết kế sẽ tuân theo Tiêu chuẩn tính toán áp dụng cho dự án Một số tổ hợp tải trọng sơ bộ sẽ được nêu như sau:

 COMB7: Dead + 0.9(Live + W x )

 COMB8: Dead + 0.9(Live + W xx )

 COMB9: Dead + 0.9(Live + W y )

 COMB10: Dead + 0.9(Live + W yy )

Trang 21

1 QCVN 02:2009/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam: Số liệu điều kiện tự

nhiên dung trong xây dựng

2 QCVN 06:2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy nổ trong

các tòa nhà và công trình xây dựng

3 QCVN 07:2011/BKHCN – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thép làm cốt bê

tông

4 QCVN 03:2012/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân loại và phân cấp

các công trình dân dựng và công nghiệp và cơ sở hạ tầng đô thị

Trang 22

Ấn bản 03, tháng 10/2017

3.2.2 Tiêu chuẩn Việt Nam

1 TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

2 TCVN 9386-1: 2012: Thiết kế công trình chịu động đất –Phần 1: Quy định

chung, tác động động đất và quy định với kết cấu nhà

3 TCVN 9386-2: 2012: Thiết kế công trình chịu động đất – Phần 2: Nền móng,

tường chắn và các vấn đề địa kỹ thuật

4 TCVN 5574 : 2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép -Tiêu chuẩn thiết kế

5 TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

6 TCVN 5718-1993: Mái và sàn bê tông cốt thép trong xây dựng - Yêu cầu kỹ

thuật chống thấm

7 TCVN 2622 – 1995: Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu

cầu thiết kế

8 TCN : Các tiêu chuẩn ngành Việt Nam và những tiêu chuẩn khác có liên quan

1 TCVN 9394:2012 : Đóng và ép cọc - Thi công và nghiệm thu

1 TCXDVN 296-2004: Dàn giáo – Các yêu cầu về an toàn

2 TCVN 4506 :2012: Nước trộn bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật

3 TCVN 9377-1:2012: Công tác hoàn thiện trong xây dựng –Thi công và

nghiệm thu – Phần 1: Công tác lát và láng trong xây dựng

4 TCVN 9377-2:2012: Công tác hoàn thiện trong xây dựng –Thi công và

nghiệm thu – Phần 2: Công tác trát trong xây dựng

5 TCXDVN 305-2004: Bê tông khối lớn – Quy phạm thi công và nghiệm thu

6 TCVN 4033-1995: Xi măng Portland Puzolan– Yêu cầu kỹ thuật

7 TCXD 65-1989: Quy định sử dụng hợp lý xi măng trong xây dựng

8 TCVN 7570:2006- Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật

9 TCVN 3118-1993: Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén

10 TCVN 3119-1993: Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ kéo khi

uốn

11 TCVN 4055-1985: Tổ chức thi công

12 TCVN 4085-1985: Kết cấu gạch đá quy phạm thi công và nghiệm thu

13 TCVN 4087:1985: Sử dụng máy xây dựng – Yêu cầu chung

14 TCVN 4091-1985: Nghiệm thu các công trình xây dựng

15 TCVN 4459-1987: Hướng dẫn pha trộn và sử dụng vữa xây dựng

16 TCVN 5641-1991: Bể chứa bằng bê tông cốt thép – Quy phạm thi công và

nghiệm thu

17 TCVN 4453-1995: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm

thi công và nghiệm thu

Trang 23

Ấn bản 03, tháng 10/2017

18 TCXD 170-1989: Kết cấu thép – Gia công lắp ráp và nghiệm thu – Yêu cầu

kỹ thuật

19 TCN : Các tiêu chuẩn ngành Việt Nam và các tiêu chuẩn khác có liên quan

3.2.3 Tiêu chuẩn quốc tế

1 AASHTO : American Association of State Highway and Transportation

Officials

2 ACI : American Concrete Institute

3 ASCE : American Society of Civil Engineers

4 ASTM : American Society for Testing and Materials

5

INDUSTRIELLES = INTERNATIONAL COMMITTEE ON INDUSTRIAL CHIMNEYS)

6 DIN : German Standardization Institute

8 ISO : International Organization for Standardization

9 IBC : International Building Code

10 IPC : International Plumbing Code

11 JIS : Japanese Industrial Standards

12 JRA : Japan Road Association

13 JSCE : Japan Society of Civil Engineers

14 KS : Korean Standard

15 UBC : Uniform Building Codes

16 Các tiêu chuẩn khác được quy định trong hợp đồng

3.3 Phần mềm áp dụng

1 SAP2000 (Computers &

Structures Inc America) Tính toán và phân tích kết cấu công trình

Engineering, Inc America) Tính toán và phân tích kết cấu công trình

3 SAFE (Computers & Structures

4 MIDAS/GEN (MIDAS IT, Korea) Tính toán và phân tích kết cấu công trình

Korea)

Tính toán liên kết kết cấu thép và các cấu kiện đơn lẻ (dầm, cột, cầu thang…)

Trang 24

7 MIDAS/SDS (MIDAS IT, Korea) Tính toán kết cấu tấm vỏ, sàn, vách…

Thiết kế các cấu kiện dầm, cột, móng, v.v Theo các Tiêu chuẩn khác nhau như ACI, AISC, BS, v.v

10

AUTODESK ROBOT

STRUCTURAL ANALYSIS

(Autodesk, America)

Tính toán và phân tích kết cấu công trình

3.4.1 Sai số cho phép của kết cấu bê tông cốt thép

Cốt thép phải được cắt uốn phù hợp với hình dáng, kích thước của thiết kế Sản phẩm cốt thép đã cắt và uốn được tiến hành kiểm tra và khống chế độ sai lệch như sau:

Trang 25

Ấn bản 03, tháng 10/2017

3 Sai lệch về chiều dài cốt thép trong kết cấu bê tông khối

lớn:

Trong đó: d) Đường kính cốt thép;

a) Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép

3.4.2 Sai số cho phép của kết cấu bê tông cốt thép

Sau khi thi công sự sai khác về kích thước của kết cấu bê tông cốt thép toàn khối so với thiết kế không được vượt quá các giá trị sau:

1 Độ lệch của các mặt phẳng và các đường cắt nhau của

các mặt phẳng đó so với đường thẳng đứng hoặc so với độ

nghiêng thiết kế:

a) Trên 1m chiều cao kết cấu;

b) Trên toàn bộ chiều cao kết cấu;

1 Độ lệch của mặt bê tông so với mặt phẳng ngang;

a) Tính cho 1m mặt phẳng về bất cứ hướng nào

b) Trên toàn bộ mặt phẳng công trình

2 Sai lệch trục của mặt phẳng bê tông trên cùng, so với

thiết kế khi kiểm tra bằng thước dài 2m áp sát mặt bê

tông

3 Sai lệch theo chiều dài hoặc nhịp của các kết cấu;

4 Sai lệch tiết diện ngang của các bộ phận kết cấu

5

20

8

20

8

5

Tiêu đề	Thiết Kế Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép
Tác giả	Nguyễn Hoàng Minh
Người hướng dẫn	Nguyễn Văn Huy Hoàng
Trường học	Tổng Công Ty Phát Điện 3
Chuyên ngành	Thiết Kế Kết Cấu
Thể loại	Bài Tập
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	1,54 MB