xét ảnh hưởng của sàn dự ứng lực trong kết cấu khung nhà nhiều tầng

1 PHẦN MỞ ĐẦU Vi s phát trin kinh t, khoa hc k thut. Nhng vt liu mi, công ngh mc áp dng vào ngành xây dng ngày càng nhiu. Mt trong s c s dng sàn bê tông d ng lc trong kt cu nhà cao t thay th cho kt cu dm i nhiu li ích to ln v kinh t, thm m  t ra là: Sàn d ng lc s  nào ti kt cu khung ct trong khung nhà nhiu tng ? có li hay bt li ? Nhng câu h nhóm tác gi c vào nghiên c Ảnh hƣởng của sàn dự ứng lực trong kết cấu khung nhà nhiều tầng  tài này nhóm tác gi nghiên cu da trên tiêu chun thit k kt cu bê tông và bê tông ct thép TCXDVN 356:2005 cùng vi mt s tiêu chun, tài liu ng kt qu nghiên cu, kinh nghim thit k, giám sát và thi -p. Kt cc thc hin theo 2 công ngh khác nhau tùy thuc c sn xu c và  tài này nhóm tác gi ch  cp ti công ngh  sàn.  u chuyên sâu v ng ca s nhà nhiu t dng. T  làm rõ s bin thiên ni lc các cn xét, cnh báo v nhng s  Trong thi gian nghiên cu có hn, công c phn mm h tr tính toán cho  tài còn hn ch, chc ch tài nghiên cu không tránh ni các thiu sót, kính mong quý thy cô và các b nhóm tác gi hoàn thành tt bài nghiên cu. Nhóm tác gi Trn Thanh Khôi  Nguyn Quc Tài 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC VÀ SÀN DỰ ỨNG LỰC 1.1 Các khái niệm. 1.1.1 Dự ứng lực là gì ? (Lê Thanh Hun, Nguyn Hu Vit, Nguyn Tt Tâm, 2011, tr.9). Nguyên lý D ng lc hay ng Lc c ng dng trong thc t i sng t  to nhng thùng cha cht l ng , các thanh g phng hoc ghép li tht khít nh nhng dây thng hay bng kim loi. Khi xit cht dây trong thành thùng xut hin các ng lc chiu tác dng vi các ng sut kéo gây ra do áp lc th vy, trong thành thúng còn li ng sut nén hoc kéo vòng vi giá tr nh i kh u nén, kéo ca vt ling thi to nên s khít cht gia các mnh ghép thành thùng. Kt qu là có th chc áp lc ln ca cht lng mà không b thm ra ngoài hay rò r. c P G. Jackson ( M ng thành công cho vòm g c ng sut nén trong sàn bê tong bc c i hiu qu mong mun. Vì ch mt thi gian ng ng thì trong bê tông hng sut nén na. Hing này gi là s tn hao ng sut. Tn hao ng sut s c tính toán c th  1.1.2 Bê tông dự ứng lực. Kt ct ng  ch kt cu, cu kin hay sn phm bê tông ct thép mà trong quá trình ch ti ta to ra theo tính toán ng sut c trong toàn b hoc mt phn ct thép và ng sut nén trong toàn b hoc mt phn bê tông (Tiêu chun TCXDVN 356-2005). ng suc gây ra bng cách làm cho các thanh ct thép a kt cn s co li ca chúng. Kt qu là gây ra hing các thanh cng co li do tính dàn h bê ng lên bê tông và gây ra ng sut nén trong bê tông, trong khi các thanh ct thép này vn b kéo (Nguyn Ti Trong mt s tài liu ng dùng thut ng ng lc c hay d ng lc. 3 1.2 Sàn dự ứng lực. 1.2.1 Đặc điểm kết cấu dầm sàn nhà nhiều tầng. Các gii pháp kin trúc nhà nhiu tng, nht là nhà cao tc s dng rng rãi trong xây d lm sau:  Din tích các tnn hình chim ti 70-80% tng din tích sàn nhà.  i cn hình ph bin là 7.2m x 7.2m và 8.1m x 8.1m.  Chiu cao tn hình không quá 3.3m nên không thích hp cho gii i ct ln.  Giá tr ni lc trong h kt cng rt li phi có nhng gii pháp kt cu và s dng vt lit cu bê tông d ng lc chng cao. 1.2.2 Hệ kết cấu dầm sàn bê tông dự ứng lực. 1.2.2.1 Phân loại hệ dầm sàn. Hình 1.1 : Các dng dm sàn dùng trong nhà cao tng. H kt cu dm sàn bê tông d ng lc là mt trong nhng gii pháp k thut hi hiu qu kinh t cao. Vi ct lên ti 12m thì khi s dng luôn m bo chiu cao hu ích ca tng nhà có hn. Vic gây ra d ng lc nh kh ng nt, chng un và gim trng bn thân ca kt cu này n trong xây dng nhà nhiu tng. 4 Tùy thuc vào gii pháp ki kt ci ct, ti trng mà sàn bê tông d ng lc thit k theo mt hoi  Bn sàn có dm ( dm cao hoc bn rng )  Bn sàn không dt ( sàn nm )  Sàn phng không dm  tài nghiên cu này ch xét ti sàn phng không dm. 1.2.2.2 Sàn phẳng không dầm. a. Chọn chiều dày sàn. Hình 1.2 :  tính toán chc thng sàn không dm. Chiu dày sàn phng không dc chu kin chc thng ca chu vi tit din trung bình ca tháp chc thng k t tit din mép ct theo công thc: 0 0.75 0.8 bt sw sw Q R bh R A  i ct xiên và lt trong phm vi chc thng.  R sw A sw  kh ng ct ca toàn b ct ngang các mt tháp chc thng khi b trí du ct R bt   chu kéo tính toán ca bê tông sàn. 5 b  chu vi trung bình ca tháp chc thnh: 0 0 2 ( 2 ) cc s b a b h h h a      h s  chiu dày sàn a  khong cách t mép sàn ti trn tâm ct thép chu kéo a c ,b c  c tit din c sàn. b. Phƣơng pháp xác định nội lực và chuyển vị trong kết cấu sàn phẳng.  Phƣơng pháp chia dải bản ( Cắt strip ),(Lê Thanh Hun, Nguyn Hu Vit, Nguyn Tt Tâm, 2011). Hình 1.3 :  phân chia các di bn sàn. 6 Ni lc trong kt cu dnh theo tính toán c h chu lc ca công trình theo các phn mm máy tính chuyên di vi h kt c dm và ct vin và cho ra kt qu v chính xác cao. Còn i vi h b chính xác li ph thuc vào vic phân chia bn thành các phn t  h sàn phng không dc chia thành các di trên ct và di gi ng hay khung không gian. c phân chia h sàn không dm thành các h khung, dm liên tc cn thc hin các yêu cu sau:  Dnh ct là di có b rng v mi phía k t trc ct không nh  1 hoc 0.25l 2  1 và l 2 c ô sàn k t trc n trt. Di ct bao gm c dm, khung dm, có th xét thêm phn sàn hai bên hay mm ch T và L.( Hình 1.4 )  Di gia bc gii hn bi hai di cng có chiu rng ln. Hình 1.4  ng hp bc chia theo hai chiu trc giao nhau to thành tng ô bc kê lên các di bn trên c nhng bng.  Phƣơng pháp thiết kế trực tiếp ( phân phối moment ), (Lê Thanh Hun, Nguyn Hu Vit, Nguyn Tt Tâm, 2011). -  yu áp d tài nghiên cu. - Phm vi áp d  Khi sàn có ti thiu ba nhp liên tc theo mng  Các di trên ct, dm có t l chiu dài/chiu rng không l  Chiu dài các nhu nhau hoc chênh nhau không quá 1/3 chiu dài nhp ln  V trí ct xê dch không quá 10% chiu dài nhp 7  Hot ti không li  T s gi cng un ca các tit din các di có d không nh c không l - Các giá tr moment gi và moment nhng tuyt i c  2 2 0 8 n ql l M  -   q = 1.1g + 1.2p  g : ti trng bn thân  q : hot ti tiêu chun  ln : nhp thông thy gia các mép c  t, công xôn ho ng  không nh  - Tng moment tính toán M 0 c phân ph i vi các tit din  các nhp bên trong ca di trên ct, hình ( 1.5 ).  Moment âm ti tit din mép ct: M D = M F = M G = - 0.65 M 0  Moment a nhp ly bng: M E = 0.35 M 0 i vi các tit din  các nhp bên trong di gia nhp, hình (1.3 ).  Moment âm M3 = - 0.25 M0, Moment  4 = 0.45 M 0  Moment nhp biên M 1 = -0.15M 0 , Moment  2 = 0.35M 0 i vi các nhp biên di trên ct moment tng M 0 c phân phi cho 3 tit din ti gi ta biên là M A mang du âm, nhp M B mang di tu tiên M C theo các h s trong ( bng 1.1). Hình 1.5. Bi moment âm i các tit din. 8 Hình 1.6.  gi ta biên cho sàn phng không dm. Bảng 1.1. H s phân phi cho các moment M A , M B ,M C ti nhp biên di ct. Gi ta Sàn trên ct Sàn trên dm Sàn ngàm vào ng BTCT  hình 1.6 a b c M A 0.26 0.3 0.65 M B 0.52 0.5 0.35 M C 0.7 0.7 0.65 Khi phân phi moment cho d 2 , giá tr moment 2 1 02 à 0.65 8 n n ql l M v l l 9  Phƣơng pháp khung tƣơng đƣơng ( Xem ph lc 1A, mc 1).  Phƣơng pháp cân bằng tải trọng ( Xem ph lc 1A, mc 2). 1.3 Các vấn đề cần quan tâm trong sàn DƢL. 1.3.1 Bê Tông. Bê tông s di bê tông nng hoc bê tông ht nh có khng vào khong 2500kg/m 3 , c bn nén không th  chu nén bê tông thm truyn ng lc trc R 0 không nh  30MPa hoc không nh  b,28 ( R b,28   chu nén ca mu th chun sau 28 ngày bu kin t nhiên). Chng và s ng nht cao c ti ch dùng cho sàn bê tông ng yêu cu quan trng nht trong quá trình thi công và s dng kt cu. 1.3.2 Cốt Thép Căng. Ct thép dùng cho kt cu bê tông d ng lc gi tt là ct thép  cao dng thanh, si, bnh trong TCVN 6284   chu kéo tính toán ca ct si dng bn bó có giá tr bng (0.8 ~ 0.85)R u - gii hn bn và bng 1900 MPa. C c s di dng bó, bn các si thép, mi si có ng kính t 5mm tr xuc nhp t c ngoài. a c cao dùng cho bê tông d ng lc  c ch dn trong các tiêu chun Vi     -1:2008, TCVN 1651-2:2008 và TCVN 356:2005. Hin nay trong xây dng nhà cao tng dùng 2 loi cáp 7 si vi tng ng kính là 12.7mm và 15.2mm, các loi dng trn hoc có v bc mt hay nhiu lp. Bn cáp trn hay còn gi là ct có bám dính vì sau khi lun vào ng thép mm t vào kt cng thì s a vào ng bo v ct thép. B  c lun sn trong v nha m c bo v   ng không g ngay t khi sn xut nên gi là cáp không bám dính. 1.3.3 Neo cốt thép (Lê Thanh Hun, Nguyn Hu Vit, Nguyn Tt Tâm, 2011, tr.35-36). Trong kt cn ho ti ch các loi neo dùng cho cc phân bit theo ch nh, neo kéo hud ng lc. 10  Neo ma sát là nhng chi tit sn dc theo ci, thanh c dùng ch to các dm, bn, tc.  Neo c nh (neo hãm, neo ch sau vi ch nh mu cáp bên trong bê tông có th dng ng kp, hay dng hoa th mt hoc nhiu lp.   c nh mt hou cc  neo truyn l  toàn khng dùng lo bao gm các b phn : bao neo, nêm neo ( lá neo ). Hình 1.7 : Cu to neo c nh kiu ép dp. 1-Ct thép; 2- Neo c nh; 3-  neo ( bm); 4- Thép xon lò xo; 5- V bc; 6-  Hình 1.8 : Cu to neo c nh dng hoa th. 1-u neo c nh dng hoa th ; 2- Ct thép ; 3- Thép xon lò xo; 4-V bc ct thép ng lc; 5-  [...]... tông sàn đã đạt hơn 80% cƣờng độ - Giả sử công trình đang đƣợc thi công kéo căng sàn tầng 7 và đang thi công thép sàn tầng 8 Các tầng bên dƣới và trên vẫn còn cây chống sàn 3.1.1 Tính toán các trƣờng hợp tải trọng dự ứng lực cho mô hình ở giai đoạn thi công ( xem phụ lục 3A ) 3.1.2 Kết quả so sánh nội lực trong khung nhà nhiều tầng có dự ứng lực và không dự ứng lực - Khảo sát sự tăng giảm nội lực của. .. Giá trị nội lực tổng hợp có giá trị tƣơng đƣơng và có thể sử dụng để so sánh giữa hai mô hình có và không có dự ứng lực trong khung nhà nhiều tầng 2.3.3 Thí dụ dẫn chứng, chứng minh quan điểm trên ( xem phụ lục 2F) Tải trọng : 33 CHƢƠNG 3 ẢNH HƢỞNG CỦA SÀN DỰ ỨNG LỰC TRONG KHUNG NHÀ NHIỀU TẦNG GIAI ĐOẠN THI CÔNG ĐẾN LÚC ĐƢA VÀO SỬ DỤNG 3.1 Giai đoạn thi công - Ở giai đoạn thi công, các sàn đƣợc căng... tiết tại phụ lục 1B) 1.5 Kết luận Kết cấu bê tông dự ứng lực là một dạng kết cấu đặc biệt trong kết cấu bê tông cốt thép đã và đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng trên thế giới Tuy nhiên ở Việt Nam, công nghệ ứng lực trƣớc trong xây dựng nhà ở cao tầng vẫn còn hạn chế, ít nhà thầu có khả năng thi công đƣợc công nghệ này Trong công tác thiết kế, thi công công nghệ ứng lực trƣớc cũng đòi hỏi... bộ khung nhà Đây chỉ là phần nội lực do duy nhất tải trọng căng cáp để cân bằng với tĩnh tải hoặc tĩnh tải và hoạt tải của sàn đang xét 2.3.2 Cách tính giá trị nội lực trong khung nhà nhiều tầng có dự ứng lực ở các giai đoạn - Giai đoạn thi công : Tải trọng : + (%) Tải trọng dự ứng lực + (%) Tĩnh tải còn lại trên sàn - Giai đoạn hoàn thiện nhƣng chƣa sử dụng : Tải trọng : + (%) Tải trọng dự ứng lực. .. trục 2 của mô hình Để xem xét và so sánh nội lực của mô hình sàn phẳng không DƢL với mô hình có DƢL đƣợc tính toán ở phần sau, ta chọn tổ hợp sau : TH8 : 1.0 TT + 0.9 HT + 0.9 GY Bảng kết quả nội lực khung trục 2 của tố hợp TH8 (đƣợc trình bày ở mục 2.2, phụ lục 2B) 25 2.2 Mô hình khung không gian sàn không dầm, có dự ứng lực - Mô hình sàn phẳng không dầm, có dự ứng lực không thể thực hiện trong Etabs... trình đƣợc xây dựng tại Thành Phố Biên Hòa, dạng địa hình IA - Quy mô 10 tầng, chiều cao mỗi tầng 3m - Công trình sử dụng kết cấu bê tông cốt thép đổ toàn khối, kết cấu sàn là sàn phẳng, không dầm và không có dự ứng lực Hình 2.1: Kiến trúc mô hình 19 Hình 2.2: Mặt bằng bố trí lƣới cột Hình 2.3: Mặt ứng mô hình 20 2.1.2 Các bƣớc xây dựng mô hình không gian sàn không dầm, không dự ứng lực 2.1.2.1 Chọn... trên sàn + Tải trọng gió 32 - Giai đoạn sử dụng : + (%) Tải trọng dự ứng lực + (%) Tĩnh tải còn lại trên sàn + Tải trọng gió + Hoạt tải - Trong mô hình Etabs, ta không thể mô hình cùng lúc tải trọng dự ứng lực cùng với các tải trọng khác để thu đƣợc biểu đồ tổng hợp nội lực của chúng - Tuy nhiên, ta có thể cộng tuyến tính biểu đồ nội lực của tải trọng dự ứng lực cùng với các giá trị nội lực của tải... căng cáp cho sàn DƢL gây ra mà chƣa xét đến các tải trọng khác trong khung nhà nhiều tầng Bằng cách gán trực tiếp giá trị chuyển vị đó vào mô hình Etabs v9.7.2 tại vị trí nút cột có sàn đang xét với liên kết ngàm tại nút cột để thu đƣợc nội lực trong cột Hình 2.4 : Sơ đồ xác định nội lực do việc căng cáp trong khung nhà - Sau bƣớc gán chuyển vị nút cột vào mô hình, ta thu đƣợc giá trị nội lực do việc... định cơ bản đối với kết cấu bê tông, cần phải tuân thủ theo những chỉ dẫn riêng của từng tiêu chuẩn hiện hành trong nƣớc và ngoài nƣớc Trong đề tài này, sử dụng công nghệ ứng lực trƣớc căng sau cho mô hình sàn phẳng không dầm để tạo mô hình tính toán và thiết kế 18 CHƢƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHUNG KHÔNG GIAN SÀN KHÔNG DẦM 2.1 Mô hình khung không gian sàn không dầm, không dự ứng lực 2.1.1 Tổng quan... toàn bộ khung nhà chịu tác dụng của tải trọng gió - Xuất kết quả biểu đồ nội lực khung trục 2 chịu tác dụng của tổ hợp 4 TH4 : 1.0 TT + 1.0 GY - Bảng kết quả nội lực khung trục 2 của tố hợp TH4 (đƣợc trình bày ở mục 2.1, phụ lục 2B) b Trƣờng hợp mô hình hoàn thiện và sử dụng Khi công trình đƣợc đƣa vào sử dụng, nghĩa là đã có hoạt tải tham gia cùng với tĩnh tải, tải trọng gió Nhƣ vậy, đối với khung trục . h nhóm tác gi c vào nghiên c  Ảnh hƣởng của sàn dự ứng lực trong kết cấu khung nhà nhiều tầng   tài này nhóm tác gi nghiên cu da trên tiêu chun. Khôi  Nguyn Quc Tài 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC VÀ SÀN DỰ ỨNG LỰC 1.1 Các khái niệm. 1.1.1 Dự ứng lực là gì ? (Lê Thanh Hun, Nguyn Hu Vit, Nguyn Tt. lc. 3 1.2 Sàn dự ứng lực. 1.2.1 Đặc điểm kết cấu dầm sàn nhà nhiều tầng. Các gii pháp kin trúc nhà nhiu tng, nht là nhà cao tc s dng rng rãi trong xây d