đề tài tính toán và thiết kế kiến trúc, kết cấu DIAMOND PLAZA

Kết cấu bên trên 60%: Tính toán công trình theo tiêu chuẩn Eurocode về tải trọng, vật liệu và các bộ phận kết cấu.. So sánh và chuyển đổi các đặc trưng vật liệu giữa haitiêu chuẩn Việt N

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

DIAMOND PLAZA

CNBM : PGS.TS ĐỖ KIẾN QUỐC GVHDKC : PGS.TS BÙI CÔNG THÀNH GVHDNM : TS VÕ PHÁN

SVTH : TRƯƠNG THÀNH CHUNG MSSV : 80300296

BỘ MÔN : SỨC BỀN – KẾT CẤU

Trang 2

TP Hồ Chí Minh, 01/2008 TRƯỜNG ĐH BÁCH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN: TRƯƠNG THÀNH CHUNG MSSV: 80300296

NGÀNH: Xây dựng dân dụng và công nghiệp LỚP : XD03DD1

1 Đầu đề luận văn: DIAMOND PLAZA

2 Nhiệm vụ:

1 Kiến trúc (10%): Tìm hiểu đặc điểm kiến trúc của công trình, vẽ lại

các mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt theo số liệu GVHD yêu cầu để phục vụ cho LVTN

2 Kết cấu bên trên (60%): Tính toán công trình theo tiêu chuẩn

Eurocode về tải trọng, vật liệu và các bộ phận kết cấu Thực hiện chuyên đề về nút liênhợp nửa cứng

3 Nền móng (30%): Tính toán thiết kế nền móng cho công trình theo

hai phương án móng cọc khoan nhồi và móng cọc barrette So sánh lựa chọn phương

án thi công

3 Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 27/09/2007

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 07/01/2008

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn:

1 PGS.TS BÙI CÔNG THÀNH Hướng dẫn kết cấu (70%)

Trang 3

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MƠN:

Người duyệt (chấm sơ bộ): _

Đơn vị: _

Ngày bảo vệ :

Điểm tổng kết: _Nơi lưu trữ luận văn:

LỜI CẢM TẠ

Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bùi Công Thành- Trưởng khoa Kỹ thuật Xây dựng- Giảng viên bộ môn Sức bền kết cấu, TS Võ Phán- Chủ nhiệm bộ môn Địa

cơ nền móng đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm Luận văn tốt nghiệp Đồng thời em xin ngỏ lời cám ơn chân thành tới thầy Th.S Lý Thế Phương, giảng viên bộ môn Công trình và thầy Lê Lương Bảo Nghi, giảng viên bộ môn Sức bền kết cấu, vì đã giúp đỡ và cho em

Trang 4

những lời khuyên quí báu trong quá trình làm luận văn.

Sinh viên Trương Thành Chung

TÓM TẮT LUẬN VĂN

 PHẦN KIẾN TRÚC

Bao gồm bản vẽ mặt bằng và mặt đứng của côngtrình Mặt đứng do em tự vẽ

 PHẦN KẾT CẤU

Các công việc em đã làm bao gồm:

Tính toán các cấu kiện liên hợp: sàn, dầm, cột liênhợp, liên kết giữa các cấu kiện (cột- cột, dầm chính-dầm phụ, liên kết chân cột) Với liên kết dầm chính- cột,

em thiết kế là nút liên hợp nửa cứng theo tiêu chuẩnEurocode

Viết các chương trình Visual Basic tính toán các cấu kiệnliên hợp: Composite Slab Design, Composite Beam Design,Composite Column Design

Viết một vài đoạn code MATLAB nhỏ khác gồm: ReinforcedConcrete Column Interaction Diagram, Natural Period of Building

Trang 5

So sánh và chuyển đổi các đặc trưng vật liệu giữa haitiêu chuẩn Việt Nam và Eurocode.

Tính toán tải trọng tác động vào công trình theo Eurocodegồm tĩnh tải, hoạt tải và tải gió Đối với tải gió,Eurocode cũng xét ảnh hưởng của yếu tố động của tảitrọng gió

Tìm hiểu ứng dụng ETAB trong mô hình công trình sử dụngkết cấu liên hợp, gồm phương pháp mô hình, thiết kế tựđộng và đọc kết quả xuất

Nêu biện pháp và trình tự thi công sàn liên hợp

Tính toán cầu thang thép

Tính toán bể nước ngầm Khi mô hình đáy bể là bảntrên nền đàn hồi, em tính hệ số nền ks theo công thứccủa J.E.Bowles có so sánh với bảng tra hệ số nền theo cácloại đất

 PHẦN NỀN MÓNG

Các công việc em đã làm bao gồm:

- Thống kế địa chất công trình

- Tính toán thiết kế phương án móng cọc khoan nhồi

- Tính toán thiết kế phương án móng cọc barrete

- So sánh lựa chọn phương án móng

Khi tính toán móng cọc barrete, với móng chỉ có mộtcọc, phương pháp tính lún có điểm khác biệt Em đã cómột số phân tích để giải quyết vấn đề này

MỤC LỤC THUYẾT MINH

Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp

Lời cảm ơn

Tóm tắt luận văn

Tài liệu tham khảo

Các kí hiệu

Mục lục

PHẦN I: KẾT CẤU BÊN TRÊN

CHƯƠNG 1: KẾT CẤU LIÊN HỢP 1

1.1 Tổng quan kết cấu liên hợp 1

1.2 So sánh kích thước dầm, cột liên hợp và không liên hợp 2

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU 4

2.1 Bê tông 4

Trang 6

2.1.1 Các qui định của Eurocode 4

2.1.2 Các qui định của Việt Nam 5

2.1.3 So sánh hai tiêu chuẩn 6

2.1.4 Một số chỉ tiêu cơ lí khác 7

2.2 Thép kết cấu 7

2.2.1 Chỉ tiêu cường độ 7

2.2.2 Một số chỉ tiêu cơ lí khác 7

2.3 Tấm tôn thép 8

2.4 Thép thanh 8

2.5 Liên kết 8

2.6 Bolt 8

CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG (EUROCODE) 9 3.1 Hoạt tải giai đoạn liên hợp 9

3.2 Hoạt tải giai đoạn thi công 9

3.3 Tải gió (Eurocode) 10

3.3.1 Vận tốc gió cơ bản 10

3.3.2 Vận tốc gió trung bình theo độ cao 10

3.3.3 Cường độ hỗn loạn 11

3.3.4 Áp lực gió theo độ cao 11

3.3.5 Áp lực gió tĩnh 12

3.3.6 Hệ số kết cấu cscd 17

3.3.7 Bảng kết quả tải trọng gió 23

3.4 Tổ hợp nội lực 24

CHƯƠNG 4: SÀN LIÊN HỢP 25

4.1 Cấu tạo 25

4.2 Số liệu tấm tôn thép 26

4.3 Kiểm tra ở giai đoạn thi công 27

4.3.1 Sàn một nhịp 28

4.3.2 Sàn hai nhịp 28

4.3.3 Sàn ba nhịp 29

4.4 Kiểm tra ở giai đoạn liên hợp 30

4.4.1 Nội lực tác dụng trong sàn 30

4.4.2 Kiểm tra tiêu chuẩn cường độ 30

4.4.3 Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng 31

4.4.4 Thép dọc trong sàn 34

4.5 Flow Chart 35

CHƯƠNG 5: CẦU THANG THÉP 38

5.1 Sơ đồ hình học 38

Trang 7

5.2 Tải trọng tác dụng 39

5.2.1 Tĩnh tải 39

5.2.2 Hoạt tải 39

5.3 Tính toán các thành phần của cầu thang 40

5.3.1 Bản thang 40

5.3.2 Dầm li mông 40

5.3.3 Dầm chiếu nghỉ 42

5.3.4 Liên kết 43

CHƯƠNG 6: DẦM LIÊN HỢP 46

6.1 Cấu tạo 46

6.2 Phân loại theo tiết diện ngang 46

6.3 Chiều rộng hiệu quả của sàn 48

6.3.1 Dầm đơn giản 48

6.3.2 Dầm liên tục 48

6.4 Sức bền tiết diện đối với moment uốn 49

6.4.1 Các giả thiết tính toán 49

6.4.2 Sức bền tiết diện chịu moment dương 49

6.4.3 Sức bền tiết diện chịu moment âm 51

6.5 Độ võng của dầm liên hợp 52

6.6 Liên kết dầm thép- tấm sàn 52

6.6.1 Đại cương 53

6.6.2 Sức bền tính toán của liên kết 53

6.6.3 Khoảng cách giữa các liên kết chốt hàn 55

6.6.4 Thiết kế liên kết chốt hàn của dầm phụ liên hợp 55

6.6.5 Thiết kế liên kết chốt hàn của dầm chính liên hợp 57 6.7 Tính toán nội lực dầm chính có liên kết nửa cứng 58

6.8 Flow Chart 60

CHƯƠNG 7: CỘT LIÊN HỢP 63

7.1 Cấu tạo 63

7.2 Các điều kiện của phương pháp đơn giản tính cột liên hợp 64 7.2.1 Điều kiện đảm bảo ổn định cục bộ của lõi thép 64

7.2.2 Tỉ lệ lượng thép  64

7.2.3 Độ mảnh qui đổi 64

7.3 Đường cong tương tác moment- lực dọc 65

7.3.1 Đường cong tương tác trục y 65

7.3.2 Đường cong tương tác trục z 67

7.4 Ảnh hưởng của hiệu ứng P-Delta 69

7.5 Kiểm tra khả năng chịu lực một phương 70

7.6 Kiểm tra khả năng chịu lực hai phương 73

Trang 8

7.7 Flow Chart 74

CHƯƠNG 8: NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG 78

8.1 Phương án cấu tạo nút hệ sàn 78

8.2 Tổng quan về nút liên hợp 79

8.3 Xác định độ cứng của nút liên hợp 80

8.3.1 Công thức cơ bản xác định độ cứng nút 80

8.3.2 Hệ số hiệu chỉnh độ cứng  81

8.3.3 Độ cứng các thành phần của nút liên hợp 82

8.3.4 Sắp xếp các lò xo độ cứng thành phần 84

8.3.5 Độ cứng của nút 85

8.4 Xác định cường độ của nút liên hợp 85

8.4.1 Cường độ các thành phần của nút 85

8.4.2 Cường độ của nút 86

8.5 Flow Chart 87

CHƯƠNG 9: NÚT DẦM CHÍNH- DẦM PHỤ 88

9.1 Lý thuyết thiết kế 88

9.1.1 Phương án cấu tạo hệ nút sàn 88

9.1.2 Tải trọng thiết kế 89

9.1.3 Khả năng chịu tải của bu lông 89

9.1.4 Số lượng bu lông cần thiết 91

9.1.5 Kiểm tra khả năng chịu tải của clip 91

9.2 Tính toán thiết kế 91

9.2.1 Tải trọng thiết kế 91

9.2.2 Kiểm tra khả năng chịu tải của bu lông 91

9.2.3 Kiểm tra khả năng chịu tải của clip 93

CHƯƠNG 10: LIÊN KẾT CỘT- CỘT 94

10.1 Nội lực thiết kế 94

10.2 Lý thuyết tính toán 96

10.2.1 Bu lông bản bụng 96

10.2.2 Bu lông bản cánh 96

CHƯƠNG 11: LIÊN KẾT CHÂN CỘT 98

11.1 Vật liệu 98

11.1.1 Bê tông 98

11.1.2 Thép 98

11.2 Phương pháp tính chiều dày bản đế 98

11.3 Thiết kế chân cột biên 99

11.3.1 Nội lực thiết kế 99

11.3.2 Ứng suất dưới bản đế 99

11.3.3 Tính toán chiều dày bản đế 99

Trang 9

11.3.4 Tính toán bu lông neo 100

11.3.5 Dầm đế và sườn ngang 100

11.4 Thiết kế chân cột giữa 102

11.4.1 Nội lực thiết kế 102

11.4.2 Ứng suất dưới bản đế 102

11.4.3 Tính toán chiều dày bản đế 102

11.4.4 Tính toán bu lông neo 103

11.4.5 Dầm đế và sườn ngang 103

CHƯƠNG 12: BỂ NƯỚC NGẦM 104

12.1 Tiêu chuẩn thiết kế 104

12.2 Phân loại bể 104

12.3 Sơ đồ tính các bộ phận của bể 105

12.3.1 Bản nắp 105

12.3.2 Bản thành 106

12.3.3 Vách ngăn 106

12.3.4 Bản đáy 106

12.4 Tính toán 106

12.4.1 Vật liệu 106

12.4.2 Bản nắp 107

12.4.3 Bản thành 108

12.4.4 Vách ngăn 111

12.4.5 Bản đáy 113

PHẦN II: KẾT CẤU MÓNG CHƯƠNG 13: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 118

13.1 Lý thuyết thống kê 118

13.1.1 Xử lí và thống kê địa chất 118

13.1.2 Phân chia đơn nguyên địa chất 118

13.2 Tóm tắt địa chất 121

13.3 Mặt cắt địa chất 122

13.4 Tính toán thống kê 123

13.4.1 Thống kê lực dính đơn vị và góc ma sát trong 123

13.4.2 Thống kê dung trọng của đất 137

13.5 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lí của đất 145

CHƯƠNG 14: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 146

14.1 Giới thiệu móng cọc khoan nhồi 146

14.1.1 Cấu tạo 146

14.1.2 Công nghệ thi công 146

14.1.3 Ưu điểm của cọc khoan nhồi 146

14.1.4 Nhược điểm của cọc khoan nhồi 146

Trang 10

14.2 Lý thuyết tính toán sức chịu tải của cọc 147

14.2.1 Theo điều kiện vật liệu 147

14.2.2 Theo điều kiện đất nền 147

14.3 Các thông số của cọc khoan nhồi sử dụng cho công trình .148

14.4 Tính toán sức chịu tải của cọc 149

14.4.3 Kết luận 151

14.5 Mặt bằng phân loại móng 152

14.6 Tính toán móng M1 (móng C10) 153

14.6.1 Tải trọng 153

14.6.2 Tính toán sơ bộ số lượng cọc 153

14.6.3 Kiểm tra thiết kế sơ bộ 154

14.6.4 Tính toán thiết kế đài cọc 159

14.6.5 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang 161

14.6.6 Tính cốt thép trong cọc 168

14.7 Tính toán móng M3 (móng F6) 170

14.8 Tính toán móng M5 (móng F8’) 187

CHƯƠNG 15: MÓNG CỌC BARRETE 204

15.1 Giới thiệu móng cọc barrete 204

15.2 Lý thuyết tính toán sức chịu tải của cọc 205

15.3 Các thông số của cọc barrete sử dụng cho công trình 206

15.4 Tính toán sức chịu tải của cọc (C1, C2) 207

Trang 11

15.5 Mặt bằng phân loại móng 212

15.6 Tính toán móng M1 (móng C10) 213

15.7 Tính toán móng M3 (móng F6) 237

15.8 Tính toán móng M5 (móng F8’) 261

CÁC KÍ HIỆU

Kí hiệu chung

L, l Length; span Chiều dài phần tử;

nhịp

N Number of shear connectors;

axial force Số liên kết; lực nén

R Resistance; reaction Cường độ; phản lực

S Internal forces & moments;

stiffness

Nội lực và moment; độ cứng

 Deflection; steel contribution ratio Biến dạng; tỷ lệ

lượng thép

 Slenderness ratio Hệ số độ mảnh

Trang 12

 Reduction factor for buckling Hệ số giảm yếu do

ổn định

 Partial safety factor Hệ số an toàn

Kí hiệu về tính chất tiết diện

A Area Diện tích

b Width Chiều rộng

d Depth; diameter Chiều cao, đường kính

h Height Chiều cao

i Radius of gyration Bán tính quán tính

I Second moment of area Moment quán tính tiết

diện

W Section modulus Suất tiết diện

Þ Diameter of a reinforcing bar Đường kính của thép

thanh

Kí hiệu về trục tiết diệnx-x Along the length of the member Trục dọc theo chiềudài phần tử

y-y Axis of the cross-section parallel

to the flanges (major axis)

Trục tiết diện songsong với cánh củathép hình (trục chính)z-z

Axis of the cross-section

perpendicular to the flanges

(minor axis)

Trục tiết diện vuônggóc với cánh củathép hình (trục phụ)

Kí hiệu về vật liệu

E Modulus of elasticity Module đàn hồi

f Strength Cường độ

n Modular ratio Tỉ số module

EC4 còn sử dụng rộng rãi các kí hiệu nhỏ bên dưới,các kí hiệu này có tác dụng làm rõ hơn ý nghĩa kí hiệucần thể hiện Một số kí hiệu thường gặp:

c Compression, composite cross section, concrete Nén; tiết diện liên hợp;bê tông

d Design Thiết kế

el Elastic Đàn hồi

Trang 13

k Characteristic Đặc trưng

pl Plastic Dẻo

Rd Design resistance Cường độ thiết kế

Sd Design values of internal force or moment Giá trị thiết kế của nội lực hay momentred Reduced Suy giảm

Có thể dùng nhiều kí hiệu nhỏ bên dưới để diễn tả kíhiệu Các kí hiệu nhỏ bên dưới này thường được sắp xếpvà ngăn cách nhau bởi dấu phẩy Ví dụ như:

resistance

Cường độ chịu nén dẻo

thiết kế

PHẦN I KẾT CẤU

70%

Trang 14

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN

1.1.TỔNG QUAN KẾT CẤU LIÊN HỢP

Bản thân kết cấu bê tông cốt thép thông thườngcũng là kết cấu composite, hay kết cấu liên hợp nếu tahiểu theo nghĩa là sự kết hợp của hai loại vật liệu khácnhau là thép và bê tông Tuy nhiên thông thường người tahiểu rằng khái niệm kết cấu liên hợp có nghĩa là sự kếthợp của bê tông và thép hình, thép tấm, hay thép ống.Nhà cao tầng dùng kết cấu liên hợp sử dụng các cấukiện như sàn, dầm, cột là các cấu kiện liên hợp thép -bê tông Cốt chịu lực của các cấu kiện này là các théphình cán nóng hoặc tổ hợp được bọc hoặc nhồi bê tôngvà cùng làm việc với bê tông khi chịu lực

Cơ sở cho các thiết kế ở đây là sử dụng tiêu chuẩnEurocode 4 (Design of Composite Steel and Concrete Structures).Trên thế giới, loại kết cấu này rất phổ biến, hơn 70%công trình mới xây ở Mỹ sử dụng kết cấu liên hợp, tươngtự như vậy ở các nước Châu Âu khác cũng ở tỉ lệ cao.Hiện nay ở Việt Nam vẫn chưa phổ biến loại kết cấunày Chỉ có một vài công trình sử dụng như Diamond Plaza

ở TP.HCM hay công trình của công ty xuất nhập khẩu HồngHà ở Hà Nội Trong tương lai gần, tình hình sẽ đổi khác donhững ưu việt của loại kết cấu liên hợp, nhất là trong xâydựng nhà cao tầng

Ưu điểm của kết cấu liên hợp:

- Khả năng chống ăn mòn của thép được tăng cường.Đối với kết cấu thép thì để bảo vệ thép, ta chỉ cóthể phủ bên ngoài một lớp sơn mỏng dễ bong tróc,thường xuyên phải bảo trì và không có tác dụng bảovệ với va chạm Đối với kết cấu liên hợp, nhờ lớp bêtông nên khắc phục được nhược điểm này

Trang 15

- Tốc độ thi công nhanh Điều này có ý nghĩa lớn nhấtcủa kết cấu liên hợp Tốc độ thi công nhanh sẽ nhanhchóng đưa công trình vào sử dụng.

- Chịu lửa tốt hơn kết cấu thép nhờ có lớp bê tôngbảo vệ bên ngoài

- Khả năng chịu lực tăng lên, do đó kết cấu sẽ thanhmảnh hơn Điều này thể hiện ở phần 1.2 dưới đây

- Tăng độ cứng của kết cấu

- Có thể ứng lực trước trong khi thi công, tăng hiệuquả sử dụng của vật liệu, nhất là vật liệu cường độcao

- Khả năng biến dạng dẻo lớn hơn kết cấu bê tôngcốt thép Điều này có ý nghĩa lớn khi công trình chịutải trọng động đất

1.2.MỘT VÀI SO SÁNH KÍCH THƯỚC

Kích thước của cấu kiện khi sử dụng kết cấu liên hợpnhỏ hơn nhiều so với kết cấu không liên hợp Điều nàythể hiện rõ qua kết quả so sánh thể hiện ở bảng 1.1 vàbảng 1.2 Bảng tổng hợp này là tham khảo từ giáo trìnhthuộc chương trình châu Âu về chuyển giao kỹ thuật ởViệt Nam

Trong luận văn này, em có tự làm so sánh kích thướccột BTCT và cột liên hợp khi cùng chịu một tải trọng Các

so sánh này có thể tìm thấy ở Phụ lục “Cột liên hợp”

Trang 16

Dầm liênhợp

Dầm thép không có liên

kết cắtTiết diện

thép IPE400 IPE500 IPE360BChiều cao

Tải trọng 100% 100% 100%Trọng lượng

Tổng chiều

Độ cứng 100% 72% 46%

Bảng 1.1: So sánh kích thước dầm liên hợp với dầm

không liên hợp

Liên hợp Bê tông cốt thép

Cột

Kích thước (cm) 70/70 80/120

Dầm

Kích thước 160/40 160/10

Bảng 1.2: So sánh kích thước cột liên hợp với cột

bê tông cốt thép

CHƯƠNG 2.VẬT LIỆU

Trang 17

2.1.BÊ TÔNG

2.1.1.CÁC QUI ĐỊNH CỦA EUROCODE

2.1.1.1.Cường độ đặc trưng của bê tông

Bê tông theo tiêu chuẩn Eurocode có các đặc trưng cường độ sau:

Lớp độ

bền

C20/25

C25/30

C30/37

C35/45

C40/50

C45/55

C50/60

fck là cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu bê tông

hình trụ ở tuổi 28 ngày;

fcm là cường độ chịu nén trung bình của mẫu bê tông

hình trụ ở tuổi 28 ngày.

fck = fcm - 8 (MPa)

Trong kí hiệu lớp độ bền, chẳng hạn C25/30, con số đầu

tiên là cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu bê tông

hình trụ ở tuổi 28 ngày, con số thứ hai là cường độ chịu

nén đặc trưng của mẫu bê tông hình lập phương ở tuổi

Cường độ chịu nén trung bình của mẫu chịu nén hình

trụ của bê tông ở tuổi 28 ngày được Eurocode cho là 33

MPa

Suy ra cường độ chịu nén trung bình của mẫu chịu nén

hình lập phương của bê tông ở tuổi 28 ngày là:

Từ cách tính như trên ta có bảng tổng hợp như sau:

Lớp độ bền C20/25 C25/30 C30/37 C35/45

fcm

(N/mm2)

Mẫu hình trụ 28 33 38 43Mẫu hình lập

phương 35 39.6 46.7 55

Trang 18

Bảng 2.2: Cường độ chịu nén trung bình của mẫu

bê tông ở tuổi 28 ngày

2.1.1.2.Cường độ tính toán của bê tông

Cường độ tính toán chịu nén của bê tông tính như sau:

c là hệ số an toàn của bê tông

Với các trường hợp tải trọng thông thường, ta lấy c =1.5

2.1.2.CÁC QUI ĐỊNH CỦA VIỆT NAM

Mẫu bê tông qui định trong TCXDVN là mẫu lăng trụ

2.1.2.1.Cấp độ bền chịu nén- Cường độ chịu nén tức thời

Tương quan cấp độ bền chịu nén và cường độ chịu néntức thời của bê tông:

Bm là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu néntức thời của bê tông

 là hệ số biến động của cường độ các mẫu thử tiêuchuẩn Trường hợp chịu nén =0.135

Cấp độbền chịunén

Cường độ trungbình của mẫuthử tiêu chuẩnB20 25.69

B22.5 28.9B25 32.11B35 35.32B40 38.53B45 57.8B50 64.22

Bảng 2.3: Đặc trưng cơ học của bê tông theo TCXDVN

Trang 19

nhưng

2.1.2.3.Cường độ chịu nén tiêu chuẩn- Cường độ chịu nén tính toán

Cường độ chịu nén tính toán của bê tông khi tính toán

ở trạng thái giới hạn thứ nhất được xác định bằng cáchlấy cường độ tiêu chuẩn chia cho hệ số độ tin cậy củabê tông khi chịu nén

Đối với bê tông nặng, hệ số độ tin cậy của bê tôngkhi chịu nén khi tính toán kết cấu ở trạng thái giới hạnthứ nhất là 1.3

2.1.2.4.Hệ số điều kiện làm việc

Cường độ chịu nén tính toán của bê tông Rb được giảmxuống hoặc tăng lên bằng cách nhân với các hệ sốlàm việc của bê tông bt Các hệ số này kể đến tínhchất đặc thù của bê tông, tính dài hạn của tác động,tính lặp của tải trọng, phương pháp sản xuất, kích thướctiết diện… Cụ thể xem bảng 15, TCXDVN 356-2005

2.1.3.SO SÁNH HAI TIÊU CHUẨN

Cách thành lập cường độ tính toán cho bê tông của haitiêu chuẩn Eurocode và Việt Nam là khác nhau Vì vậy để

so sánh giữa hai tiêu chuẩn là khó khăn

Tuy nhiên cả hai tiêu chuẩn đều dựa vào cường độ chịunén tức thời trung bình của các mẫu thí nghiệm để thànhlập nên các thông số cường độ để dùng cho thiết kế.Các giá trị thí nghiệm của mẫu đều tồn tại khách quankhông phụ thuộc vào các hệ số an toàn vật liệu, hệ sốtải trọng, hệ số điều kiện làm việc… theo từng tiêuchuẩn

Do đó để so sánh cấp độ bền bê tông ta dùng cườngđộ chịu nén tức thời trung bình của mẫu bê tông

So sánh bảng 2.2 và 2.3, ta có tổng hợp kết quả qui đổitương đương giữa cấp độ bền của bê tông theo TCXDVN vớiEurocode như sau:

 Lớp độ bền C20/25 Eurocode tương đương cấp B25 (Mác350) của TCXDVN

Trang 20

 Lớp độ bền C35/45 Eurocode tương đương cấp B45 (Mác600) của TCXDVN.

2.1.4.MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ KHÁC

Module đàn hồi: không có nhiều khác biệt giữa hai tiêuchuẩn

Hệ số Poisson là như nhau cho cả hai tiêu chuẩn

Chọn bê tông lớp độ bền C35/30 để thiết kế

Bảng tổng hợp các đặc trưng bê tông lớp độ bềnC35/30

Lớp độ

bền (MPa) (MPa) (MPa)

( MPa)

C35/30 25 2.6 33 32.5

Bảng 2.4: Bảng đặc trưng vật liệu của bê tông lớp

độ bền C35/30

2.2.THÉP KẾT CẤU

2.2.1.CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ

Trong tiêu chuẩn Eurocode, người ta sử dụng hai mác thépphổ biến trong thiết kế thép kết cấu của kết cấu liênhợp là S275 và S355

Bảng 2.5: Cường độ của một số mác thép

Trong luận văn này, ta sử dụng mác thép cho thép hìnhlà S355

2.2.2.MỘT SỐ CÁC CHỈ TIÊU KHÁC

Các đặc trưng cơ học như giới hạn chảy, module đàn hồi,module chống cắt, hệ số Poisson, hệ số giãn nở vì nhiệt,trọng lượng riêng… được qui định trong Eurocode về cơ bảngiống như thép trong TCXDVN

 Module đàn hồi E = 210000 N/mm2

 Hệ số Poisson  = 0,3

 Hệ số dãn nở vì nhiệt α = 12 × 10–6 peroC

 Khối lượng riêng = 7.850 kg/m3

2.3.TẤM TÔN THÉP

Trang 21

Mác thép cho tấm tôn thép được qui định trong tiêuchuẩn Eurocode 10147, với các giá trị tiêu chuẩn của giớihạn đàn hồi của vật liệu thép cơ bản fyp từ 220 đến 350N/mm2

Chọn vật liệu làm tấm tôn thép có cường độ fyp = 280N/mm2

Mô hình làm việc hoàn toàn đàn dẻo, module đàn hồiE= 210 kN/m2, các giá trị dùng cho thép kết cấu có thểáp dụng cho vật liệu chế tạo tôn định hình

2.4.THÉP THANH

Tiêu chuẩn Châu Âu EN 10080-3 đã đưa ra ba mác thépdùng cho kết cấu liên hợp: S220, S400 và S500 Do yêu cầuvề tính dẻo cần thiết của thép, tông thường người ta sửdụng hai mác thép là S400 và S500 là loại có độ dẻo dailớn

Trong luận văn này, ta sử dụng mác thép cho thép thanhlà S400

Module đàn hồi của thép thanh dao động từ 190000 đến

200000 MPa Để đơn giản trong tính toán, ta lấy bằng củathép hình Tức là E= 210000 MPa

2.5.LIÊN KẾT

Trong luận văn này, ta chỉ xét Shear Connector là liênkết chốt hàn (Headed Stud Connector) Các đặc trưng cườngđộ của liên kết chốt hàn được xác định trong EC4 Thôngthường cường độ thép sử dụng là fu=450 N/mm2 (sức bềnkéo đứt của thép làm chốt)

Bảng 2.3: Giá trị cường độ chảy và cường độ tới

hạn của bu lông

Trong luận văn này ta dùng bu lông lớp 8.8 để thiết kế cho khung liên hợp

Một số chi tiết khác như cầu thang… tải nhỏ, ta dùng bu lông lớp 5.6 thiết kế

Trang 22

CHƯƠNG 3.TẢI TRỌNG VÀ TÁC

ĐỘNG

3.1.HOẠT TẢI GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP

Eucode phân loại công trình theo mục đích sử dụng để xácđịnh hoạt tải sàn Cụ thể đối với công trình dùng cho mụcđích làm trung tâm thương mại (Department Store), tải trọngphân bố đều được xác định là 4 đến 5 kN/m2 Ta chọn giátrị là 5 kN/m2 theo đề nghị của Eurocode

Trong bảng hoạt tải dưới đây, giá trị gạch dưới là giátrị khuyên dùng của Eurocode

Loa

ïi Mục đích sử dụng

Tải phân bố đều qk

(kN/m2)

A Nhà dân dụng (sàn) 1.5 - 2

B Văn phòng 2 - 3

C1 Phòng có bàn 2 - 3

D1 Cửa hàng bán lẻ 4 - 5

D2 Trung tâm thương mại 4 - 5

Bảng 3.1: Hoạt tải trên sàn theo phân loại với mục

đích sử dụng

Công trình văn phòng thường sử dụng các vách ngăn diđộng để phân chia thành các khu vực làm việc Vì cácvách ngăn là sắp đặt ngẫu nhiên, do đó ta xem như tảiphân bố đều toàn bộ sàn

 Đối với vách ngăn có trọng lượng nhỏ hơn 1 kN/m: qk

Trang 23

Eurocode đưa ra tải trọng 1.5 kN/m2 trong phạm vi diện tíchbất kì 33m để kể dến tác động của tải trọng thi côngvà trọng lượng dư ra của bê tông.

Phần diện tích còn lại chịu tác động của tải trọng cógiá trị 0.75 kN/m2

Chi tiết xem chương tính toán sàn

3.3.TẢI GIÓ EUROCODE

Xác định theo tiêu chuẩn Eurocode 1: Actions on structures.Part 1-4: Wind actions

3.3.1.VẬN TỐC GIÓ CƠ BẢN

vb = cdir × cseason × vb,0

vb : vận tốc gió cơ bản

vb,0 : giá trị cơ sở của vận tốc gió cơ bản

cdir : hệ số ảnh hưởng của hướng gió

Theo đề nghị của Eurocode lấy cdir = 1

Theo đề nghị của Eurocode lấy cseason = 1

Khu vực thành phố HCM, lấy vận tốc gió cơ bản là vbo =

130 km/h hay 36m/s

Vậy vb = 36 × 1 ×1 =36 m/s

3.3.2.VẬN TỐC GIÓ TRUNG BÌNH THEO ĐỘ CAO

vm(z) = cr(z).co(z).vb

vm(z) vận tốc gió trung bình theo độ cao

co(z): hệ số dốc của địa hình Nếu địa hình bằng phẳng lấy co(z) = 1,0

cr(z): hệ số nhám của địa hình

với với z  zmin

Trong đó:

z0 là thông số phụ thuộc dạng địa hình lấy theo bảng 3.2Đối với TP.HCM lấy thiên về an toàn là địa hình 3 Khi đó:

Trang 24

z0,II = 0,05 m nghĩa là zo ở địa hình II

0 Vùng biển hoặc

gần bờ biển 0.003 1

I

Vùng hồ hoặc

vùng bằng phẳng

hầu như không

có vật cản

II

Vùng có thực vật

thấp và các vật

cản có khoảng

cách lớn hơn 20

lần chiều cao của

nó

III

Vùng có các vật

cản có khoảng

cách nhỏ hơn 20

lần chiều cao của

nó

IV

Vùng có ít nhất

15% bề mặt là

các công trình có

chiều cao trung

bình trên 15m

Bảng 3.2: Các dạng địa hình

3.3.3.CƯỜNG ĐỘ HỖN LOẠN

Cường độ hỗn loạn Iv(z) tại độ cao z được định nghĩa là

tỉ số giữa độ lệch tiêu chuẩn và vận tốc gió trung bình:

với zmin  z  zmax

với z < zmin

Trong đó ki là hệ số hỗn loạn

Giá trị của ki theo đề nghị của Eurocode ki = 1.0

co(z) là hệ số dốc của địa hình Với địa hình bằng phẳnglấy co(z) =1.0

3.3.4.ÁP LỰC GIÓ THEO ĐỘ CAO

Áp lực gió ở độ cao z được xác định theo công thức sau:

Trang 25

Trong đó  là mật độ không khí Theo đề nghị của Eurocode, lấy  = 1,25 kg/m3

Tần

g

z

Iv(z) cr(z) vm(z) qp(z)(m) (m/s) (kN/m2)

Trang 26

19 74.4 0.18

14 1.1875 42.8 2.593

PH 78.3 0.17

97 1.1985 43.1 2.627Mái 83 0.17

qp(ze) : áp lực gió ở cao độ ze;

ze : cao độ tính toán của áp lực gió lên mặt

ngoài;

cpe : hệ số áp lực ngoài

3.3.5.2.Áp lực gió lên mặt trong

wi = qp(zi) × cpi

Trong đó:

qp(zi) : áp lực gió ở cao độ zi;

zi : cao độ tính toán của áp lực gió lên mặt trong;

cpi : hệ số áp lực trong

3.3.5.3.Cao độ tính toán áp lực ngoài z e

Cao độ tính toán áp lực ngoài ze phụ thuộc kích thước mặt đón gió Phương pháp xác định thể hiện ở hình sau:

Trang 27

Hình 3.1: Xác định cao độ tính toán z e

Ở đây, ta tính toán tải gió ứng với từng cao độ sànvà gán trực tiếp vào sàn Do đó kích thước mặt chịu tải

ở từng cao độ sàn là b × h với b là bề rộng nhà, h làchiều cao tầng Ta thấy h << b Do đó ta tính toán với ze xácđịnh như ở minh họa thứ nhất Để đơn giản lấy ze chính tạicao độ các sàn

3.3.5.4.Cao độ tính toán áp lực trong z i

Theo điều 7.2.9(7), prEN 1991-1-4, cho phép lấy cao độ tínhtoán áp lực trong zi bằng cao độ tính toán áp lực ngoài ze

3.3.5.5.Hệ số áp lực ngoài

Hệ số áp lực ngoài cpe phụ thuộc vào diện tích củadiện chịu tải

Nếu diện tích chịu tải > 10m2, giá trị của cpe là cpe,10

Nếu diện tích chịu tải < 1m2, giá trị của cpe là cpe,1

Nếu diện tích chịu tải nằm trong khoảng từ 1 đến 10 m2,giá trị của cpe nội suy tuyến tính

Trang 28

Ta không xét ảnh hưởng cục bộ của tải gió đối vớicác bộ phận công trình như tường biên, dầm biên Do vậyđối với gió tác dụng theo một chiều nào đó, chẳng hạnnhư gió X, gió Y, ta chỉ xét hai khu vực D, E là đủ Đó là vìtheo chiều vuông góc với hướng gió, xét về tổng thểcông trình là đã lực tác dụng đã tự cân bằng với nhau Các trị số cpe,1 và cpe,10 thể hiện ở bảng 3.4

Trang 29

Hình 3.3: Khu vực chịu tải gió

Bảng 3.4: Hệ số áp lực ngoài

Ta có h/d < 0.25 Do đó với gió đẩy (khu vực D), hệ sốáp lực ngoài là cpe = 0.7, và với gió hút (khu vực E), lấyhệ số áp lực ngoài là cpe = - 0.3

3.3.5.6.Hệ số áp lực trong

Hệ số áp lực trong phụ thuộc vào hệ số mở của bề mặt chịu tải 

Trang 30

Hình 3.4: Hệ số áp lực trong

Tuy nhiên, rất khó có thể xác định được hệ số mở  Trong trường hợp này, Eurocode cho phép cpi có thể lấy là +0,2 và -0,3, thiên về an toàn

3.3.5.7.Lực gió tĩnh tại từng mức sàn tầng

Gió theo phương trục X:

Gió theo phương trục Y:

bx, by là chiều rộng nhà theo phương x và y tại vị trí cao độh;

h là chiều cao tầng nhà

Trang 31

Bảng 3.5: Lực gió tĩnh tác dụng tại các cao độ sàn

3.3.6.HỆ SỐ KẾT CẤU CSCD

3.3.6.1.Khái niệm

Hệ số kết cấu cscd tính tới ảnh hưởng của tính chất tácdụng không đồng thời của tải gió lên bề mặt kết cấu,và tác động của sự dao động công trình do hiện tượngcộng hưởng

Hệ số kết cấu cscd có thể phân chia ra thành hai hệ số:hệ số kích thước cs và hệ số động cd Ta có thể tính hệsố kết cấu như là một thông số duy nhất hoặc chia ra nhưtrên

Trang 32

Hệ số kết cấu cscd phụ thuộc vào kích thước b × h củacông trình Đối với Diamond Plaza, kích thước này thay đổitheo độ cao Việc tính toán sẽ rất phức tạp.

Để đơn giản hóa vấn đề, ta lấy chiều cao nhà bằngđúng chiều cao tầng nhà, còn bề rộng của nhà theo haitrục xem là không đổi Bề rộng này lấy sao cho diện tíchbề mặt đón gió là không đổi Khi đó thì bề rộng theo haitrục là:

zt = 200 (m) cao độ tham chiếu

Lt = 300 (m) chiều dài tham chiếu

3.3.6.3 Tần số dao động không thứ nguyên

n là tần số dao động riêng thứ nhất của công trình,tức là n = n1

Dùng ETAB để tìm tần số dao động của công trình Kếtquả ta được chu kì dao động thử nhất của công trình là2.93s, tức tần số dao động riêng của công trình là 0.3 Hz.Cũng có thể sử dụng chương trình FREQUENCY lập bằngMATLAB để xác định tần số dao động của công trình Chitiết code xem ở phụ lục

3.3.6.4.Hàm mật độ phổ không thứ nguyên

3.3.6.5.Hệ số nền

Hệ số nền B2 cho phép thể hiện sự thiếu liên tục củaáp lực gió tác dụng vào bề mặt công trình

với b, h là chiều rộng và chiều cao của công trình

Tần z L(z) fL(z, n) SL(z, n) B2

Trang 33

Bảng 3.6: Hệ số nền theo hai phương X và Y

3.3.6.6.Hệ số cộng hưởng

Với  là hệ số cản Nếu bỏ qua sự cản khí động thì  =

s với s là hệ số cản của công trình Với công trình liênhợp thì s = 0.08

Dạng kết cấu Hệ số cản của

công trình s

Công trình BTCT 0.1Công trình thép 0.05Công trình liên

hợp

0.08

Bảng 3.7: Hệ số cản của công trình

Rh, Rb là hàm dẫn khí động;

Trang 35

Bảng 3.8: Hệ số cộng hưởng R 2

3.3.6.7.Tần số up-crossing

3.3.6.8.Hệ số k p

T là thời gian trung bình của vận tốc gió bình quân Lấy

T = 600 seconds

3.3.6.9.Hệ số kích thước

Hệ số kích thước kể đến sự giảm bớt tác động củagió do sự xuất hiện không đồng thời của áp lực gió trêntoàn bộ bề mặt chịu tác động

3.3.6.10.Hệ số động

Hệ số động kể đến sự tăng tác động của gió lêncông trình do dao động cộng hưởng của công trình với tácđộng của gió

Trang 36

PhươngY

PhươngX

PhươngY

Bảng 3.9: Hệ số kết cấu c s c d

3.3.7.BẢNG KẾT QUẢ TẢI TRỌNG GIÓ

Sau đây là bảng tổng hợp tải trọng gió, giá trị

Fdynamic là giá trị được gán vào chương trình ETAB

Tần

g

PhươngX

PhươngY

PhươngX

PhươngY

PhươngX

PhươngY

Trang 37

Bảng 3.10: Kết quả tải gió tác dụng vào từng sàn

3.4.TỔ HỢP NỘI LỰC

Các trường hợp tải bao gồm:

Trường hợp

tải

Nguồn Loại tải H/số

vượt tảiDEAD Tĩnh tải DEAD 1.35

FF Tĩnh tải lớp hoàn

thiện sàn

SUPPERDEAD

1.35

LIVE Hoạt tải LIVE 1.5

WINDX Tải gió theo phương X WIND 1

WINDY Tải gió theo phương X WIND 1

Bảng 3.11: Các trường hợp tải

Các tổ hợp nội lực theo Eurocode 1:

Trang 38

CHƯƠNG 4.SÀN LIÊN HỢP

4.1.CẤU TẠO

Sàn liên hợp gồm tấm tôn hình dập nguội và tấm đanbằng bê tông cốt thép Tấm tôn có vai trò là sàn côngtác khi thi công, là ván khuôn cho bê tông sàn khi đổ bêtông, và là cốt thép cho bản sàn trong giai đoạn làm việcliên hợp

Trang 39

Hình 4.1: Các dạng tạo liên kết điển hình trong sàn

liên hợp

4.2.SỐ LIỆU TẤM TÔN THÉP

Trong luận văn này, ta sử dụng profiled tấm tôn do công

ty Corus sản xuất, tiêu chuẩn thiết kế tấm tôn theo nhàsản xuất công bố là phù hợp với tiêu chuẩn EC4 Ứngvới mỗi loại sàn thường sản xuất bốn loại có chiều dàydanh định khác nhau: 0.9 mm, 1 mm, 1.1 mm, 1.2 mm

Hình 4.2: ComFlor 46

Trang 40

4.3.KIỂM TRA Ở GIAI ĐOẠN THI CÔNG

Trong giai đoạn thi công, sàn thép đóng vai trò là sàncông tác và là ván khuôn đổ bê tông

Biến dạng của tấm tôn trong giai đoạn thi công do tácdụng của trọng lượng bản thân tấm và bê tông tươi,

không kể hoạt tải thi công Độ võng lớn nhất không quá

L/180, trong đó L là nhịp của sàn

Hình 4.6: Tải trọng trong giai đoạn thi công

Trong quá trình thi công, người ta có thể có hoặc khôngsử dụng cây chống Trong luận văn này, ta sử dụng phươngpháp thi công không dùng cây chống là phương pháp phổbiến hơn

Sau đây ta lần lượt xác định nội lực và biến dạng lớnnhất trong sàn do tải ngoài gây ra trong các trường hợpsàn có 1, 2, hay 3 nhịp Khi số nhịp tăng lên thì số trường

a) Tải trọng thi công 1.5 kN/m2

b) Tải trọng thi công 0.75kN/m2

Moment ở

giữa nhịp Moment trên gối tựa

Định dạng
Số trang	286
Dung lượng	10,19 MB
File đính kèm	banve-COMPOSITE DESIGN PROGRAM-matlab-visio.zip (7 MB)