một số vấn đề tính toán thiết kế chưa sáng tỏ, ảnh hưởng đến chất lượng công trình SOME UNCLARIFIED POINTS IN DESIGN CALCULATION IMPACTING ON THE QUALITY OF THE WORKS TS Trần Kim Chương Viện thiết kế Tổng cục Hậu cần - Bộ Quốc Phòng ABSTRACT: In the report, the author has briefly stated the main causes resulting in occurence and break-down of the works Of which the author has deeply analyzed some causes due to the design that hasnt fully dealt with: - Irrational selection of calculation plan - Lack of calculation for compactability between house and foundation - Inaccurate determination of foundation coefficient in the structure calculation problem in the elastic form - Unclear points in loading compound - Omission of impact of retaining wall invertical rigid foundation under horizontal loading Finally, the author recommends the Ministry of Construction to add some more sufficient codes, standards of design Một số nguyên nhân chủ yếu Có nhiều nguyên nhân khác dẫn đến cố hư hỏng công trình Theo kể số nguyên nhân dễ thấy: Công tác đo đạc địa hình, khảo sát địa kỹ thuật, khảo sát đánh giá trạng công trình cần cải tạo chưa phản ánh thực tế khu vực xây dựng Công tác tính toán thiết kế số vấn đề chưa làm sáng tỏ, chưa quy phạm Việt Nam đưa vào áp dụng Công tác thẩm định, giám định để lọt lưới số sai phạm không nhỏ Công tác thi công xây lắp giá bỏ thầu thấp nên số khâu chưa làm hồ sơ thiết kế Đưa vật tư chất lượng vào công trình, giảm bớt khối lượng vật liệu số khâu khó nhìn thấy Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Công tác giám sát thi công quan tư vấn giám sát chưa sâu sát chưa có mặt thường xuyên trường nể nang chưa cương xử lý trường hợp sai phạm kỹ thuật đơn vị thi công Chủ đầu tư chưa có đội ngũ cán kỹ thuật ngành nghề đủ mạnh để giám sát chất lượng công trình phó thác cho quan tư vấn giám sát cán kỹ thuật bên xây lắp (bên B) Thất thoát chi phí thoái thác được, quan hệ cần thiết (mà hay gọi dầu mỡ bôi trơn) để cỗ máy hoạt động công trình trơn tru từ khởi công đến kết thúc Các định mức chi phí thiết kế thẩm định, giám sát thi công nhân công xây lắp thấp so với mặt khu vực giới Trong nguyên nhân dễ thấy nói trên, sâu phân tích nguyên nhân thứ 2 việc tính toán thiết kế kết cấu công trình số vấn đề chưa làm sáng tỏ, ảnh hưởng đến chất lượng công trình 2.1 Chọn sơ đồ tính toán chưa sát với làm việc thực tế kết cấu Trong bước thiết kế kết cấu công trình, chọn sơ đồ tính toán hợp lý khâu quan trọng Song số sơ đồ tính toán hành chưa hợp lý: 2.1.1 Sơ đồ coi chân cột ngàm cứng vào đất (không có chuyển vị thẳng đứng, chuyển vị ngang, chuyển vị xoay ) chưa với thực tế Trong biểu thức thiết lập mối quan hệ kết cấu bên với đất móng cột trường hợp hệ số đồng cho thấy móng có chuyển vị chuyển vị xoay Y= R Kn (1) = M Km (2) Trong đó: Y - Độ lún móng R - Phản lực đáy móng Kn - Độ cứng chống lún Kn = CzF - Góc xoay móng M - Mô men đế móng Km - Độ cứng chống xoay Km = CJ Cz, C - Hệ số theo phương đứng, xoay F - Diện tích đáy móng J - Mo men quán tính móng theo phương làm việc Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Theo biểu thức (1) (2) chân cột chôn vào đất Muốn chuyển vị thẳng đứng chuyển vị xoay hệ số độ cứng Kn, Km tiến đến vô tức hệ số Cz, C tiến đến vô Đó trường hợp chân cột chôn ngàm vào lớp đá cứng có hệ số C z = 100.000 ữ1500.000T/m3 Thông thường móng nhà chôn đất sét, đất cát độ chặt trung bình có hệ số bé nên coi ngàm cứng Tính toán kết cấu bên theo sơ đồ ngàm cứng chân cột theo sơ đồ ngàm đàn hồi nội lực có khác từ 1,5 ữ lần xem ví dụ số 2.1.2 Sơ đồ cắt rời phần kết cấu bên móng bên chân cột để tính móng sơ đồ chưa hợp lý Dưới tác dụng dạng tải trọng theo sơ đồ coi ngàm chân cột tìm nội lực trường hợp Sau tổ hợp tìm cặp nội lực bất lợi chân cột, người thiết kế thường lấy kết tổ hợp làm ngoại lực tác dụng lên móng để thiết kế móng Móng móng đơn, móng cọc móng băng, tuỳ theo loại đất Tính toán móng theo sơ đồ cắt rời theo sơ đồ không cắt rời cho kết Nội lực kết cấu bên khác đến 1,5 lần xem ví dụ Kết tính lún móng đơn biến dạng móng băng cho thấy chân cột có lún không Sự lún không móng chân cột gây nội lực kết cấu bên Yếu tố phân phối lại nội lực cho kết cấu bên lún không gây thường bị bỏ qua 2.1.3 Các nút khung kết cấu bên coi tuyệt đối cứng chưa hợp lý Kết nghiên cứu số tác giả cho thấy nút khung không cứng tuyệt đối mà có độ mềm định gọi ngàm đàn hồi [1] Độ đàn hồi nút bao nhiêu, cần có thí nghiệm chứng minh rút ch ỉ dẫn để áp dụng Tính toán kết cấu coi nút tuyệt đối cứng dẫn đến mômen nút lớn mô men bụng gần lần xem ví dụ 2.2 Chưa tính toán tương tác nhà Như nêu, sơ đồ tính xem chân cột ngàm cứng vào đất nền, cắt rời phần móng chân cột để tính móng (được quy phạm chấp nhận) chưa phản ánh làm việc thực kết cấu dẫn đến sai số phần kết cấu bên sai số phần móng bên lớn xem ví dụ Đúng đắn tính toán sơ đồ làm việc đồng thời nhà Các công trình nghiên cứu làm việc đồng thời nhà đầy đủ nhiều tác giả nước cho kết đáng tin cậy Song chưa đưa vào tiêu chuẩn quy phạm xây dựng 2.3 Hệ số chưa nghiên cứu kỹ tính toán Kết cấu Hiện hệ số toán tính làm việc đồng thời kết cấu bên vấn đề chưa thống nhất, phạm vi áp dụng hệ số số loại đất Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ rộng loại đất trị số hệ số đầu cuối khác xa (chênh từ lần đến 15 lần) Thường tuỳ thuộc vào kinh nghiệm tác giả thiết kế Tác giả chọn hệ số sát với thực tế cho kết tính toán tiệm cận với xác nhiêu Chúng nêu số hệ số có số sách : 2.3.1 Chọn hệ số theo độ chặt đất: [2] Đặc trưng lớp đất Đất chặt: sét ướt nhuyễn (dẻo chảy) Hệ số 0,1ữ 0,5 kg/cm3 (100 ữ 500T/M3) Đất chặt vừa: sét ẩm (dẻo, mềm) 0,5ữ5 kg/cm3 (500 ữ 5.000T/M3) 5ữ10kg/cm3 (5000 ữ 10.000T/M3) Đất chặt: sét ẩm (dẻo cứng) 10ữ20 kg/cm3 (10.000 ữ 20.000T/M3) Đất chặt: sét cứng 20ữ100kg/cm3 (20.000 ữ100.000T/M3) Đất cứng: đá vôi, sa thạch Đá: đá cứng tốt 2.3.2 Chọn hệ số theo cường độ đất: [3] Đất có R Hệ số 1kg/cm2 2.000T/M3 kg/cm2 4.000 T/M3 kg/cm2 5.000 T/M3 100ữ1.500kg/cm3 (100.000 ữ1.500.000T/M3) kg/cm2 6.000 T/M3 kg/cm2 7.000 T/M3 Chúng nêu ví dụ dầm đàn hồi với lực tác dụng lên dầm kết tổ hợp chân cột bệ khung bên đất sét xám xanh d ẻo mềm có hệ số biến thiên từ 500ữ5.000T/M3 Kết tính toán cho thấy loại đất tác giả chọn hệ số 500T/M3, tác giả chọn 5.000T/M3 cho kết chênh 30% ữ 40% (xem ví dụ 4) 2.4 Tổ hợp tải trọng chưa thống tính toán Hiện tính toán nội lực trường hợp đặt tải riêng r ẽ theo chương trình phần mềm nước, nước cho kết giống (nếu c ùng đầu vào) tổ hợp nội lực từ trường hợp đặt tải riêng lẻ để chọn cặp nội lực bất lợi cho tiết diện kết cấu kết khác nhau, tuỳ thuộc vào quy phạm nước kinh nghiệm người thiết kế 2.4.1 Tổ hợp tải trọng số nước có khác nhau: Trong thông thư hướng dẫn quản lý áp dụng tiêu chuẩn quy phạm kỹ thuật xây dựng, Bộ xây dựng cho phép tự nguyện áp dụng tiêu chuẩn quy phạm số nước như: Châu âu, Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nga, Nhật, úc Khi áp dụng tiêu chuẩn nước cho kết khác nhau: Thép dầm chênh từ 1,5 ữ 1,7 lần, thép cột chênh từ 1,5 ữ lần Sở dĩ có chênh lớn cách tổ hợp tải trọng hệ số tổ hợp nước có khác ( Xem ví dụ 5) 2.4.2 Tổ hợp hoạt tải ngắn hạn sàn chưa sáng tỏ: Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Hiện việc tổ hợp tải trọng tạm thời ngắn hạn sàn cho đảm bảo xuất giá trị bất lợi tiết diện hệ kết cấu vấn đề chưa sáng tỏ Có tác giả đặt tải trọng tạm thời ngắn hạn cách tầng, cách nhịp Có tác giả đặt lệch tầng, lệch nhịp Cũng có tác giả đặt toàn lên tất sàn Đặt tải trọng tạm thời ngắn hạn theo tác giả nêu chưa quét hết trường hợp bất lợi tiết diện kết cấu Vấn đề cần nghiên cứu để đưa quy luật tổ hợp tải trọng tạm thời sàn cho đảm bảo xuất giá trị cực đại tất tiết diện kết cấu 2.5 Bỏ qua tường chèn khung bê tông cốt thép tính khung gây lãng phí Hiện kết cấu chịu lực khung bê tông cốt thép có tường chèn khung loại kết cấu thịnh hành nước ta, kể nhà thấp tầng cao tầng Trong tính toán coi tường xây chèn kết cấu bao che, bỏ qua khả chịu lực ngang tường xây chèn Qua nhiều công trình nghiên cứu tường chèn khung nhiều tác giả cho thấy mô men cột khung bê tông cốt thép giảm đáng kể Hiện nước ta nhà thấp tầng từ đến tầng phổ biến Việc bỏ qua khả chịu nén tường khung chịu tải trọng ngang gây lãng phí, nội lực khung có chèn gạch giảm từ 2y6 lần (xem ví dụ 6) Một số kiến nghị Qua vấn đề nêu mục II cho thấy khâu tính toán thiết kế kết cấu công trình số điểm chưa xác mong muốn, chênh từ 1,5 ữ 35% thiên an toàn không an toàn Với mục đích mong muốn công tác thiết kế kết cấu công trình tiệm cận đến độ xác, kiến nghị với Bộ xây dựng số điểm sau đây: Quy phạm cho phép tính toán kết cấu công trình theo làm việc đông thời nhà Nghiên cứu hoàn chỉnh quy luật tổ hợp tải trọng theo Tiêu chuẩn Việt Nam Tiến hành thí nghiệm để tìm xác hệ số cho loại đất Việt Nam để áp dụng vào công tác tính toán làm việc đồng thời nhà Nghiên cứu độ mềm nút khung lý thuyết thực nghiệm để đưa vào quy phạm áp dụng Ví dụ 1: Tính khung nhà tầng nhịp theo sơ đồ không kể làm việc đồng thời với có kể đến làm việc đồng thời nhà với Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Tài liệu tham khảo ợõỷộ ỡồũợọ ủữáũ ớùợữớợủũỹ ố úủũợốóốõợủũỹ ẹ. éợủốửờốố èóốóúỗ 1961 Lê Đức Thắng, Bùi Anh Định, Phan Trường Phiệt, Thiết kế móng, Nhà Xuất Giáo dục, Hà nội, 1998 . ệỷũợõốữ, .ẩ ởỡũợõ, è.ị ỏồởồõ, ẻủớợõớố ố ễúớọỡồớũỷ ẩỗọũồởỹủũõợ ứờợở" èợủờõ, a - Sơ đồ tải trọng tác dụng "ỷủứ 1970 ỗọớốộ ẻủớợõớố ủợợúổồớốộ, ẹốẽ 2.02.01.83 ố ..ồồỗớửồõ,è.ẩ.ợỏúớợõ-ùủọợõ, ẻ. ẹõốớợõ ẹùõợữớốờ ùợồờũốợõựốờ ùợỡỷứởồớớỷừ, ổỷởỷừ ố ợỏựồớũõồớớỷừ ỗọớốộ ố ủợúổồớốộ, ẻủớợõớố ố ụúớọỡồớũỷ, ậồớốớóọ 1964 Trần Kim Chương, éủữáũ ỡớợóợýũổớỷừ, ỡớợóợùợởồũớỷừ ỡ ủợùợũốõ-ởỵựốừủ ủợõỡồủũớợ ủ úùúóốỡ ợủớợõớốồỡ ợợớồổ 1986 b - Nội lực theo sơ đồ không kể làm việc đồng thời nhà v ới c - Có kể làm việc đồng thời nhà với (trường hợp móng đơn) Hình Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Ví dụ 2: Tính móng băng liền với khung cắt rời khung a - Nội lực móng băng liền với khung b- Nội lực móng băng cắt rời khung Hình Ví dụ 3: Tính dầm liên tục nhịp theo phương pháp cổ điển theo phương trình hành a - Tải trọng tác dụng lên dầm liên tục b - Kết tính toán theo phương pháp cổ điển c- Kết tính toán thep SAP-2000 Hình Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Ví dụ 4: Tính dầm đàn hồi loại đất chọn hệ số khác a Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dầm b - Kết nội lực với hệ số 500T/M3 c - Kết nội lực với hệ số 5000T/M3 Hình Ví dụ 5: Cho dạng kết cấu tầgn nhịp tải trọng tác dụng gồm tĩnh tải, hoạt tải, gió Tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn EUROCODE2-1992, BS 8110.89, ASSHTO Concrete 97, NZS 3101-95, CSA A23.3.94, ACI 318-99, Việt Nam Hình a Theo tiêu chuẩn EUROCODE2-1992 c- Theo tiêu chuẩn ASSHTO Concrete 97 e - Theo tiêu chuẩn CSA A23.3.94 g - Theo tiêu chuẩn Việt Nam b Theo tiêu chuẩn BS 8110.89 d Theo tiêu chuẩn NZS 3101-95 f - Theo tiêu chuẩn ACI 318-99 Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Kết tính toán cốt thép khung tầng, nhịp theo tiêu chuẩn số nước TT a b c d e f g Theo tiêu chuẩn số nước EUROCODE2-1992 BS 8110.89 ASSHTO Concrete 97 NZS 3101-95 CSA A23.3.94 ACI 318-99 Tiêu chuẩn Việt Nam Thép cột Biên Giữa 10,63 15,36 10,12 14,57 11,25 11,25 16,35 24,53 24,09 34,21 17,99 14,60 20,20 Thép cột Biên Giữa 29,82 22,6 29,29 20,77 27,83 17,33 41,73 29,48 31,33 23,02 35,71 24,69 22,40 18,80 Dầm tầng (cm2) Giữa Gối 15,84 25,01 17,65 24,03 14,56 21,46 14,5 16,96 25,15 15,54 23,13 10,50 17,10 Dầm tầng (cm2) Giữa Gối 18,48 21,57 20,14 22,21 16,05 18,46 16,18 18,59 19,83 20,15 17,76 20,41 12,70 12,90 Ví dụ 6: Tính kết cấu khung nhà tầng nhịp tường đầu hồi khung bê tông cốt thép có kể đến tường trèn 22 không kể tường trèn a Sơ đồ kết cấu khung BTCT chèn gạch tầng nhịp b Sơ đồ tính toán có kể đến gạch chèn khung d Kết tính toán theo sơ đồ khung chèn c Sơ đồ kết cấu không kể tường chèn khung e - Kết tính toán theo sơ đồ khung không chèn Hình Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/ Tài liệu tham khảo ợõỷộ ỡồũợọ ủữáũ ớùợữớợủũỹ ố úủũợốóốõợủũỹ ẹ. éợủốửờốố èóốóúỗ 1961 Lê Đức Thắng, Bùi Anh Định, Phan Trường Phiệt Thiết kế móng Nhà Xuất Giáo dục, Hà Nội, 1998 . ệỷũợõốữ, .ẩ ởỡũợõ, è.ị ỏồởồõ ẻủớợõớố ố ễúớọỡồớũỷẩỗọũồởỹủũõợ "ỷủứ ứờợở" èợủờõ, 1970 ẻủớợõớố ỗọớốộ ố ủợợúổồớốộ, ẹốẽ 2.02.01.83 . ồồỗớửồõ, è.ẩ ợỏúớợõ - ùủọợõ, ẻ. ẹõốớợõ ẹùõợữớốờ ùợồờũốợõựốờ ùợỡỷứởồớớỷừ, ổỷởỷừ ố ợỏựồớũõồớớỷừ ỗọớốộ ố ủợúổồớốộ ẻủớợõớố ố ụúớọỡồớũỷ ậồớốớóọ 1964 Trần Kim Chương éủữáũ ỡớợóợýũổớỷừ, ỡớợóợùợởồũớỷừ ỡ ủợùợũốõởỵựốừủ ủợõỡồủũớợ ủ úùúóốỡ ợủớợõớốồỡ ợợớồổ 1986 Ti liu ny c lu tr ti http://www.Tailieuxd.com/