Theo định nghĩa của Uỷ ban quốc tế nh cao tầng thì nh mμ chiều cao chiều caoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caocủa nó ảnh h ởn
Trang 1KẾT CẤU CHỊU LỰC
TRONG NHÀ CAO TẦNG
I/ LỊCH SỬ PHÁT CAO TẦNG
1.Tổng quan lịch sử
Công trình nhà chọc trời đầu tiên trên thế giới xuất hiện vào khoảng cuối thế kỉ
19 trước sự kinh ngạc của công chúng ở Thành phố New York Kết cấu của thể loạicông trình này dần dần hoàn thiện dựa trên sự phát triển của công nghệ xâydựng thập niên 1880, đã cho phép phát triển cấu trúc của nhà nhiều tầng Loại kếtcấu mới này được xây dựng dựa trên hệ khung thép chịu lực, khác với kết cấutường chịu lực truyền thống vốn đã đạt đến tới hạn chịu lực với côngtrình Monadnock ở Chicago
Nguyên gốc trong tiếng Anh, khái niệm "nhà chọc trời" (skycraper) là một khái
niệm về hải dương chỉ cây cột buồm thẳng đứng trên thuyền buồm Trong tiếngViệt, nhà chọc trời là cách gọi hình tượng của nhà cao tầng Một nhà chọc trời cóchiều cao trên 305 m (1000 ft) đôi khi được gọi là nhà siêu cao tầng
Trong khi nhà chọc trời đầu tiên trên thế giới là Tòa nhà Bảo hiểm (Home Insurance Building) có chiều cao 10 tầng, ở Chicago, Mỹ, được xây dựng từ
năm 1884 đến 1885 thì ngày nay chiều cao đó được coi là hết sức bình thường hoặckhông có khả năng gây ra ấn tượng gì đặc biệt Một ứng cử viên khác của giai đoạn
này là tòa nhà hai mươi tầng: Công trình Thế giới New York (New York World Building), ở Thành phố New York.
Trang 2
2.Các tồ nhà cao tầng trên thế giới
a.Tồ nhà Empire State
Tồ nhà Empire State
- Xây dựng 1931
- Cao 102 tầng, 1453 feet (443m)
- Khung thép
- Khung làm việc chịu uốn
- Khung cửa giống nhau ở các tầng
- Kết cấu bao che hầu như giống nhau nên thi cơng nhanh nhưng tổ chức khá phức tap
b.Tháp Đài Bắc Taiper 101
- Tháp Đài Bắc Taiper 101 có 101 tầng và 5 tầng hầm Từ mặt đất đến đỉnhtoà tháp: 508m, đến nóc: 449m, đến tầng cao nhất: 439m
Trang 3- Hệ kết cấu chịu lực của toà nhà cao ốc Taiper 101 gồm 1 hệ lõi bê tông cốt thép chạy suốt từ móng lên đến mái cùng với 16 cột ở dạng cấu trúc lõi hỗ trợ dọc và các hệ dầm dàn thép ở các tầng sàn
- Ơû phần móng của toà nhà cao ốc Taiper 101 thì một hệ thống gồm kết hợp cả thiết bị cách li chấn động có dạng hình cầu và thiết bị giảm chấn bằng dầu nhớt có dạng thanh giằng đã được sử dụng Toà cao ốc này đượcthiết kế để chóng lại tất cả những trận động đất lớn có thể xảy ra (lớn hơn
7 độ richter)
Tháp Đài Bắc Taiper 101 về đêm
Trang 4
Cảnh bắn pháo hoa ở tháp Đài Bắc Taiper 101
c Toà Burj Dubai.
Tòa tháp cao 850 mét này có 162 tầng, bao gồm một khách sạn, một trungtâm thương mại, hệ thống văn phòng và các căn hộ cao cấp Dubai đang đầu tưhàng tỷ đôla để xây dựng hàng loạt các tòa cao ốc nhằm khẳng định vị thế làtrung tâm thương mại và tài chính của thế giới Burj Dubai (trong tiếng Ảrập,burj có nghĩa là tháp) với kinh phí xây dựng vào khoảng 20 tỷ USD hiện là tòanhà cao thứ nhất trên thế giới đã được xây dựng
Trang 5
Toà Burj Dubai
Hình ảnh các giai đoạn xây dựng tồ Burj Dubai
Trang 7MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO Toà Burj Dubai Toà Bitexco tp HCM
Trang 8Với 4 tòa tháp hình ngọn lửa có chiều cao từ 54 đến 97 tầng, The Lagoons là
tổ hợp các tòa nhà cao tầng có diện tích lớn nhất hiện nay, 7 triệu mét vuông
Có vốn đầu tư khoảng 18 tỷ USD, The Lagoons đã được khởi công vào tháng
Sáu 2008 và dự kiến hoàn tất vào năm 2014
e Russia Tower
Russia Tower, Moscow
- Là công trình thiết kế của kiến trúc sư Norman Foster thuộc công ty Foster &
Partners, Russia Tower hiện đã được khởi công và khi khánh thành vào năm
2012 sẽ trở thành ngôi nhà lớn nhất thế giới có hệ thống thông gió tự nhiên với
chiều cao khu nhà ở lên tới 612 mét Với chiều cao này Russia Tower sẽ là tòa
tháp cao thứ 8 trên thế giới đang được xây dựng
- Sẽ có 101 chiếc thang máy cho công trình cao 118 tầng này và bãi đỗ xengầm của nó đủ chỗ cho gần 4.000 xe Dự kiến sức chứa tối đa của tòa nhà
vào khoảng 30.000 người Nhưng hiện do khủng hoảng tài chính nên Russian Tower cũng đang bị tạm ngừng xây dựng.
f Dubai City Tower
Thành phố chiều thẳng đứng Dubai City Tower, hay còn gọi là "Thành phố chiều thẳng đứng" với chiều cao dự kiến 2,4 km chắc chắn sẽ trở thành một kỷ
lục có thể trụ được lâu dài Sáu tòa nhà riêng biệt được thiết kế xoắn vào nhau
Trang 9taùo neõn chieỏc thaựp ụỷ giửừa Theo Alastair Collins tửứ Hieọp hoọi caực nhaứ cao oỏcQuoỏc teỏ thỡ vieọc xaõy dửùng toứa nhaứ naứy laứ quaự ủụn giaỷn Khoự khaờn nhaỏt ụỷ ủaõy seừlaứ caực dũch vuù khaực: vieọc di chuyeồn, cung caỏp naờng lửụùng, caỏp vaứ thoaựt nửụực Dửùaựn naứy hieọn chổ mụựi ủửụùc ủửa ra ủeồ tham khaỷo.
Dubai City Tower
II/ KHÁI NIỆM VỀ CÁC HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC
1 Đặc điểm chịu lực nh cao tầng μ cao tầng.
Theo định nghĩa của Uỷ ban quốc tế nh cao tầng thì nh mμ chiều cao chiều caoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caocủa nó ảnh h ởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao ph ơng pháp thiết kế đ ợc gọi lμ nhμ cao nh caoưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caotầng
Bởi vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoậy nh nhiều tầng, theo định nghĩa trên còn có thể gọi lμ nhμ cao nh nhiềuμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caotầng
để phân biệt vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới nh thông th ờng ít tầng Tuy nhiên định nghĩa trên đâyμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caocũng
chỉ lμ nhμ cao những quy ớc, thay đổi theo điều kiện kinh tế kỹ thuật vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao xã hội củaμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caotừng n ớc Thí dụ:ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Liên Xô cũ : Nh ở 10 tầng trở lμ nhμ caoên, lμ nhμ caooại nh khác 7 tầng.μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Hoa kỳ : Nh trên 7 tầng hoặc cao trên 22 25mμ chiều cao.μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao – 25m
CH Pháp : Nh ở cao trên 50mμ chiều cao, lμ nhμ caooại nh khác cao trên 28mμ chiều cao.μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
V ơng quốcAnh: Nh có chiều cao từ 24,3mμ chiều cao trở lμ nhμ caoên.ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Nhật bản : Nh 11 tầng vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao cao từ 31mμ chiều cao trở lμ nhμ caoên.μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Trang 10CHLB Đức : Nh cao trên 22mμ chiều cao.μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Trung quốc : Nh ở 10 tầng trở lμ nhμ caoên, các lμ nhμ caooại nh khác từ 24mμ chiều cao trở lμ nhμ caoên.μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caoTuy nhiên nhiều n ớc trên thế giới còn thừa nhận sự phân lμ nhμ caooại sau đây:ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Nh cao tầng lμ nhμ caooại I, từ 9 đến 16 tầng (từ 40 đến 50mμ chiều cao),μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Nh cao tầng lμ nhμ caooại II từ 17 đến 25 tầng (d ới 80mμ chiều cao),μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Nh cao tầng lμ nhμ caooại III từ 26 đến 40 tầng (d ới 100mμ chiều cao),μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Nh rất cao trên 40 tầng (trên 100mμ chiều cao).μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Về ph ơng diện chịu lμ nhμ caoực, những nh lμ nhμ caooại I, II, III đều có thể sử dụngưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
chung những giả thiết vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao sơ đồ tính toán Còn đối vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới những ngôi nh rấtμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caocao (nh điểmμ chiều cao, nh tháp, μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao …) cần phải tuân thủ) cần phải tuân thủ
những tiêu chuẩn, quy phạmμ chiều cao thết kế vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao tính toán đặc biệt khác.μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Để phân biệt vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới nh thấp tầng, theo các tiêu chuẩn, quy phạmμ chiều cao thiết kế,μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caotính toán kết cấu hiện h nh trong n ớc vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao mμ chiều caoột số n ớc khác (TCVN 2737-μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
1995, Tải trọng vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao tác động TCXD 198- 1997 Tiêu chuẩn thiết kế nhμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao caotầng bê tông to n khối), đối vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới những ngôi nh có chiều cao từ 40mμ chiều cao trở lμ nhμ caoên,μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caokết cấu chịu lμ nhμ caoực phải đ ợc tính toán cả vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoớí th nh phần động của tải trọngưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caogió vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
kiểmμ chiều cao tra theo tải trọng động đất từ cấp 7 trở lμ nhμ caoên (theo thang MSK-64)
Tuỳ thuộc vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao o đặc điểmμ chiều cao của các hệ chịu lμ nhμ caoực trong ngôi nh các tiêu μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
chuẩn hiện h nh còn quy định các chiều cao lμ nhμ caoớn nhất thích hợp μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
2 Các hệ kết cấu chịu lực nh cao tầng μ cao tầng.
Các cấu kiện chịu lμ nhμ caoực chính tạo th nh các hệ chịu lμ nhμ caoực nh cao tầng baoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caogồmμ chiều cao:
- Cấu kiện dạng thanh: cột, dầmμ chiều cao, thanh chống
- Cấu kiện dạng phẳng: Tấmμ chiều cao t ờng (vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoách đặc hoặc có lμ nhμ caoỗ cửa), tấmμ chiều cao s nưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao(tấmμ chiều cao phẳng hoặc tấmμ chiều cao có s ờn ).ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Trong nh cao tầng, s n các tầng, ngo i khả năng chịu uốn do tải trọngμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caothẳng
đứng, còn phải có độ cứng lμ nhμ caoớn để không bị biến dạng trong mμ chiều caoặt phẳng khitruyền tải trọng ngang vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao o cột, vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoách, lμ nhμ caoõi nên còn gọi lμ nhμ cao những s n cứngμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao(tấmμ chiều cao
cứng)
- Cấu kiện không gian lμ nhμ cao các vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoách nhiều cạnh hở hoặc khép kín, tạoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
th nh các hộp bố trí bên trong nh , đ ợc gọi lμ nhμ cao lμ nhμ caoõi cứng Ngo i lμ nhμ caoõi cứngμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caobên
trong, còn có các dãy cột bố trí theo chu vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoi nh vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới khoảng cách nhỏ tạoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
th nhμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
mμ chiều caoột hệ khung biến dạng t ờng vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoây Tiết diện các cột ngo i biên có thể đặcưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caohoặc rỗng Khi lμ nhμ cao những cột rỗng hình hộp vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caouông hoặc tròn sẽ tạo nên hệμ cao tầng thì nhμ mμ chiều caokết
cấu đ ợc gọi lμ nhμ cao ống trong ống Dạng kết cấu n y th ờng sử dụng trongưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
nh cóμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
chiều cao lμ nhμ caoớn
Từ các th nh phần kết cấu chính nêu trên, tuỳ thuộc vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao o các giải phápμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caokiến trúc, khi chúng đ ợc lμ nhμ caoiên kết vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới nhau theo những yêu cầu cấu tạoưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caonhất
định sẽ tạo th nh nhiều hệ chịu lμ nhμ caoực khác nhau theo sơ đồ d ới đây μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Tuỳ theo cách tổ hợp các kết cấu chịu lμ nhμ caoực có thể chia th nh 2 nhómμ chiều cao:μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
Nhómμ chiều cao thứ nhất, chỉ gồmμ chiều cao mμ chiều caoột lμ nhμ caooại cấu kiện chịu lμ nhμ caoực độc lμ nhμ caoập nh khung,ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
t ờng, vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoách, lμ nhμ caoõi hộp (ống).ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Trang 11Nhómμ chiều cao thứ hai lμ nhμ cao các hệ chịu lμ nhμ caoực đ ợc tổ hợp từ 2 hoặc3 lμ nhμ caooại cấu kiện cơμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caobản trở lμ nhμ caoên chẳng hạn :
kết cấu khung + vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoách
kết cấu khung + lμ nhμ caoõi
kết cấu khung + vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoách + lμ nhμ caoõi vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao.vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao…
Sự phân chia
trên chỉ lμ nhμ cao những quyμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
ớc t ơng ứng vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới từng
ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
giả thiết vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao mμ chiều caoô hìnhμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
tính toán công trình cụ
thể, vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao phụ thuộc vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao oμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
chiều cao, tỷ lμ nhμ caoệ giữa
chiều rộng vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao chiềuμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao
d i mμ chiều caoặt bằng nh vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao.vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao …) cần phải tuân thủ Khi chiều cao tăng lμ nhμ caoên thì vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoai trò khung cột dầmμ chiều caogiảmμ chiều cao
dần đối vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới tác động của tải trọng ngang Dầmμ chiều cao, cột khung chủ yếu chịu các
lμ nhμ caooại tải trọng thẳng đứng truyền từ s n tầng vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao o Bởi vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoậy trong thực tế, ngayμ cao tầng thì nhμ mμ chiều cao μ cao tầng thì nhμ mμ chiều caocả
các hệ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoách, lμ nhμ caoõi, ống vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoẫn lμ nhμ caouôn kết hợp vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới hệ thống khung cột đ ợc bố tríưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caotheo
các ô lμ nhμ cao ới nhất định, phù hợp vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ caoới giải pháp mμ chiều caoặt bằng kiến trúc.ưởng đến ý đồ vμ phương pháp thiết kế được gọi lμ nhμ cao
Ngoài ra vỏch, lừi cũng cú thể chịu tải đứng rất tốt (mà tiết diện mỏng lại
cú thể dựng làm vỏch ngăn, tiết kiệm diện tớch để sử dụng)
Bố trớ vỏch xen kẽ khung sẽ cú lợi hơn nhiều so với bố trớ lừi (do sựtương tỏc khụng đồng điệu)
Về sơ đồ kết cấu, theo sự phõn loại chung thỡ nhà từ 9 - 17 tầng phương
ỏn khung vẫn là kinh tế, tuy nhiờn hiện nay chủ yếu thiết kế theo sơ đồ khungkết hợp vỏch, vỡ thế cụng trỡnh tớnh ra chuyển vị rất nhỏ, độ cứng cụng trỡnh rấtcao dẫn đến giỏ thành cũng bị đẩy lờn cao”
Tại Việt Nam đó cú tỏc giả khảo sỏt, tớnh toỏn với nhà cao tầng, kết quảcho thấy tải trọng đứng cú tỏc dụng làm giảm chuyển vị xoay, chuyển vị ngang
do tải trọng gõy ra Khi sử dụng kết cấu dự ứng lực sẽ làm giảm chuyển vị xoaymột cỏch đỏng kể, giỳp tăng ủộ cứng, chống xoắn của lừi cứng và độ cứngchống xoắn của tũa nhà Từ đú, đó kiến nghị, khi thiết kế nhà nhiều tầng cầncấu tạo cốt thộp liờn kết sàn và lừi cứng để giảm ứng suất tập trung cục bộ, làm
Trang 12tăng khả năng làm việc tương hỗ giữa sàn và lõi cứng, tăng khả năng chịu lựcngang của nhà nhiều tầng Khi thiết kế cũng phải có phương án tính đến kết cấulõi cứng dự ứng lực để tăng lực thẳng đứng mà không tăng lực quán tính sẽgiảm chuyển vị xoay, chuyển vị ngang của công trình do tải trọng ngang gâyra.
2/Thiết kế vách cứng:
Hiện nay, vấn đề thiết kế vách lõi vẫn đang còn được bàn cãi nhiều ở ViệtNam đa số các kỹ sư thiết kế và cấu tạo sai vách-lõi, không để ý đến cấu tạo khángchấn vách-lõi
Các phương pháp thiết kế hiện nay ở Việt Nam:
Tính theo ứng suất cho phép, dùng giá trị ứng suất chính S11, S22 để tính thépphân bố theo phương 1 và 2 (cho các phần tử Shell) ở những vị trí xung yếu trongvách theo giá trị ứng suất kéo chính, nén chính trong bê tông (Xem hình dưới)
Phương pháp này được giảng dạy trong các trường đại học, có ở một số tài liệu
vì vậy các kỹ sư quen dùng phương pháp này.Nhưng đây là một phương pháp rất lạchậu và không còn ñược dùng ở nhiều nước
Sử dụng TCVN về tính cấu kiện nén-uốn phẳng, chia vách thành các cấu kiệnphẳng hình chữ nhật để tính.Cần tổ hợp M, N, Q từ các giá trị nội lực màng F11 [kgf/m], M11[kgfm/m] và F22, M22 của các tổ hợp bất lợi F11 max, F11 min, M11 max, M11
min, để tính thép phân bố theo 1 phương, phương còn lại bỏ qua
Dùng các dạng phần tử Pier (thin wall) và Spandrel của ETABS để tính cốtthép trong vách, lõi, các cột dị hình (chữ thập, chữ L, ) theo tiêu chuẩn UBC (hay
Trang 13ACI) Có thể xem phần cơ sở lý thuyết về lập trình ứng dụng trong phần “Shear walldesign manual” kèm theo phần mềm này Lý thuyết tính toán cột lệch tâm xiên củaUBC và ACI cũng ñã ưu việt hơn rất nhiều so với một số công thức kiểm tra củaTCVN chứ chưa nói đến việc thiết kế dầm cao (spandrel) và tường vách.
Cuối cùng, quyết định cách bố trí cốt thép trong vách theo kinh nghiệm dựatrên sự phân tích về kết quả tính theo các cách trên
Điều quan trọng là việc tính toán không phải tính trực tiếp trên công trìnhthật, chịu các tác động thật của môi trường mà chỉ tính trên một mô hình kết cấu thaythế, chịu tác dụng của các lực thay thế tương đương mà thôi Vậy nếu mô hình kếtcấu và mô hình tải trọng thay thế không phản ảnh được đúng sự ứng xử của côngtrình trong thật tế thì kết quả sẽ không dùng được [2]
Mô hình cửa thang máy tại vách
Đục lỗ vách thang máy sau đó xử lý bài toán tấm vỏ bình thường
Mô hình hoá phần lanh tô (trong ETABS hình như là Spandrel) như một phần
tử thanh và liên kết với vách 2 bên, sau đó lấy nội lực thiết kế như dầm
Để tính đến hiệu ứng ngàm của lanh tô vào vách, nếu chỉ mô hình lanh tô liênkết cứng với vách tại mép vách thì mô men ngàm trong lanh tô tại vị trí liên kết nàykhi chịu tải ngang là rất nhỏ, không phản ánh đúng được bản chất liên kết vì vậy cầnphải đưa đầu lanh tô vào phía trong vách một đoạn Nếu thử nghiệm (bằng cả Robot
và SAP2000) đoạn đưa vào này càng nhiều thì mô men ngàm càng tăng trong phạm
vi thí nghiệm vì vậy chọn ngàm vào một đoạn bao nhiêu là một câu hỏi Kinh nghiệmmột số kỹ sư Pháp cho biết đoạn này vào khoảng 1,5 - 2m
Trang 142 2
3/ Tính toán vách cứng
3.1.Trường hợp vách cứng đặc:
Phân phối tải trọng ngang tới các vách cứng:
Hệ gồm các vách cứng giả thuyết như sau:
Các bản sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó
Các cấu kiện thẳng ñứng chịu tải trọng ngàm vào móng cứng và có độ cứngkhông đổi theo chiều cao
Bỏ qua biến dạng trượt và độ cứng chống xoắn của vách cứng
Xét hệ tường chịu lực có các trục chính của vách cứng song song liên tục với
hệ trục xOy Công trình chịu tải trọng ngang cường ñộ là Py (z) // trục Oy Tọa độtâm cứng như sau:
EJ
EJ
Nếu đặt EJx-∑EJxi và EJy-∑EJyi là độ cứng chống uốn của công trình.
Bω =∑ (rxi EJ xi + ryi EJyi ) - Độ cứng chống xoắn của công trình.
ri- khoảng cách từ vách cứng thứ i đến tâm cứng
rxi = λxi - xTC, ryi = λyi - yTC