Đang tải... (xem toàn văn)
CHAPTER I.STRUCTURAL SOLUTIONI.1 GENERAL CONCEPTI.1.1 DefinitionTrong hội thảo quốc tế tổ chức tại Moskva (1971), Ủy ban quốc tế về nhà cao tầng đã đưa ra định nghĩa: Một công trình xây dựng được xem là nhà cao tầng ở tại một vùng hay một thời kì nào đó nếu chiều cao của nó quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường khác.Nhà cao tầng là một dạng công trình lớn và phức tạp. Thiết kế và xây dựng nhà cao tầng đòi hỏi kiến thức và kinh nghiệm, liên quan đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau.Nhà cao tầng có một số đặc điểm sau:Số lượng tầng nhiều, tải trọng bản thân và tải trọng sử dụng lớn, công trình xây dựng trên mặt bằng diện tích nhỏ. Điều này dẫn đến các vấn đề liên quan đến nền và móng. Đa số các công trình sử dụng giải pháp móng sâu.Nhà cao tầng thường nhạy cảm với độ lún lệch của móng, làm ảnh hưởng đến sự làm việc và trạng thái ứng suất biến dạng của công trình.Công trình có chiều cao lớn, tác dụng của tải trọng ngang, tải trọng lệch, của biến thiên nhiệt độ là rất đáng kể. Do đó, việc chọn giải pháp kết cấu, kích thước cấu kiện có ảnh hưởng nhiều đến độ bền, độ ổn định, tính chống lật của công trình.Sự phân bố độ cứng dọc theo chiều cao nhà ảnh hưởng đến dao động bản thân, mà dao động bản thân lại ảnh hưởng đến tác dụng của các tải trọng, nội lực, chuyển vị của chính tòa nhà. Để giảm các dao động này thì không chỉ tìm cách phân bố khối lượng hợp lý mà cần phải tìm cách giảm thiểu khối lượng tham gia dao động.Nhà cao tầng thường có điều kiện thi công phức tạp, quy trình thi công nghiêm ngặt và yêu cầu độ chính xác cao. Do vậy yêu cầu trình độ kỹ thuật, máy móc, thiết bị thi công, tổ chức thi công đều đòi hỏi cao hơn so với các công trình xây dựng thông thường khác.Về mặt sử dụng và yêu cầu sử dụng như vệ sinh môi trường, thông gió, thoát nước… đều khác xa so với các công trình khác.I.1.2 Giải pháp về hệ kết cấu chịu lựca) Các dạng kết cấu cơ bản•Kết cấu khungKết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang. Loại kết cấu này có ưu điểm là có không gian lớn, bố trí mặt bằng linh hoạt, có thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu sử dụng công trình, tuy nhiên độ cứng ngang nhỏ, khả năng chống lại tác động của tải trọng ngang kém, hệ dầm thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng và tăng chiều cao nhà. Các công trình sử dụng kết cấu khung thường là những công trình có chiều cao không lớn, với khung BTCT không quá 20 tầng, với khung thép cũng không quá 30 tầng.•Kết cấu vách cứngKết cấu vách cứng là hệ thống các vách vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang. Loại kết cấu này có độ cứng ngang lớn, khả năng chống lại tải trọng ngang lớn. Tuy nhiên, do khoảng cách của tường nhỏ nên việc sử dụng không gian mặt bằng công trình bị hạn chế. Ngoài ra kết cấu vách cứng còn có trọng lượng lớn, độ cứng kết cấu lớn nên tải trọng động đất tác động lên công trình cũng lớn và đây là đặc điểm bất lợi cho công trình chịu tác động của động đất. Loại kết cấu này được sử dụng nhiều trong công trình nhà ở, công sở, khách sạn.•Kết cấu lõi cứngKết cấu lõi cứng là hệ kết cấu bao gồm 1 hay nhiều lõi được bố trí sao cho tâm cứng càng gần trọng tâm càng tốt. Các sàn được đỡ bởi hệ dầm công xôn vươn ra từ lõi cứng. •Kết cấu ốngKết cấu ống là hệ kết cấu bao gồm các cột dày đặc đặt trên toàn bộ chu vi công trình được liên kết với nhau nhờ hệ thống dầm ngang. Kết cấu ống làm việc nói chung theo sơ đồ trung gian giữa sơ đồ công xôn và sơ đồ khung. Kết cấu ống có khả năng chịu tải trọng ngang tốt, có thể sử dụng cho những công trình cao đến 60 tầng với kết cấu ống BTCT và 80 tầng với kết cấu ống thép. Nhược điểm của kết cấu loại này là các cột biên được bố trí dày đặc gây cản trở mỹ quan cũng như điều kiện thông thoáng của công trình.b) Các dạng kết cấu hỗn hợp•Kết cấu khung giằngKết cấu khung – giằng là hệ kết cấu kết hợp giữa khung và vách cứng, lấy ưu điểm của loại này bổ sung cho nhược điểm của loại kia. Công trình vừa có không gian sử dụng tương đối lớn, vừa có khả năng chống lực ngang tốt. Vách cứng trong kết cấu này có thể bố trí đứng riêng, cũng có thể lợi dụng tường thang máy, thang bộ, được sử dụng rộng rãi trong các loại công trình.•Kết cấu ống – lõi Kết cấu ống sẽ làm việc hiệu quả hơn khi bố trí thêm các lõi cứng ở khu vực trung tâm. Các lõi cứng ở khu vực trung tâm vừa chịu một lượng lớn tải trọng đứng vừa chịu một lượng lớn tải trọng ngang. Xét về độ cứng theo phương ngang thì kết cấu ống có độ cứng lớn hơn nhiều so với kết cấu khung. Lõi cứng trong ống có thể là do các tường cứng liên kết với nhau tạo thành lõi hoặc là các ống có kích thước nhỏ hơn ống ngoài. Trường hợp thứ 2 còn được gọi là kết cấu ống trong ống. Tương tác giữa ống trong và ống ngoài có đặc thù giống như tương tác giữa ống và lõi cứng trung tâm.•Kết cấu ống tổ hợp Trong một số nhà cao tầng, ngoài kết cấu ống người ta còn bố trí thêm các dãy cột khá dày ở phía trong để tạo thành các vách theo cả 2 phương. Kết quả là đã tạo ra một dạng kết cấu giống như chiếc hộp gồm nhiều ngăn có độ cứng lớn theo phương ngang. Kết cấu được tạo ra theo cách này gọi là kết cấu ống tổ hợp. Kết cấu ống tổ hợp thích hợp cho các công trình có mặt bằng lớn và chiều cao lớn. Kết cấu ống tổ hợp cũng có những nhược điểm như kết cấu ống, ngoài ra, do sự có mặt của các vách bên trong nên phần nào ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình. Hình 1: Các hệ thống cấu trúc chính của nhà cao tầngI.1.3 Lựa chọn vật liệuLựa chọn vật liệu xây dựng đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định giải pháp kết cấu hợp lý cho công trình. Hiện nay, trong điều kiện xây dựng nước ta, các tòa nhà cao tầng vẫn chủ yếu sử dụng bê tông cốt thép toàn khối đổ tại chỗ. Với vật liệu này, người ta thấy rằng khối lượng tham gia dao động lớn, hình dáng kiến trúc nặng nề, giải pháp móng phức tạp, khó khăn trong việc đáp ứng các yêu cầu về kiến trúc và thi công. Trong khi đó, vật liệu thép lại có những đặc tính hết sức phù hợp có thể giải quyết tốt các vấn đề nêu trên.Đối với nhà cao tầng, nội lực trong cột là rất lớn, sử dụng khung thép sẽ có lợi hơn khung bê tông. Tính biến dạng của thép cũng vượt trội so với bêtông, nó làm tăng khả năng phân tán năng lượng của kết cấu trong quá trình dao động.Thép là vật liệu lý tưởng, đồng nhất và đẳng hướng. Tính chất này hạn chế sự tách thớ, làm giảm tiết diện cấu kiện trong quá trình chịu lực. Mặt khác cũng phù hợp với các lý thuyết tính toán của sức bền vật liệu, tránh việc sử dụng các hệ số gần đúng khi sử dụng vật liệu bêtông. Không những vậy, việc sử dụng vật liệu thép cũng đơn giản hóa đáng kể các giải pháp thi công. Các cấu kiện được chế tạo sẵn với độ chính xác cao trong nhà máy, được vận chuyển đến nơi thi công, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công cũng như tiết kiệm vật liệu và nhân công. Bên cạnh đó, thép là loại vật liệu ít cản trở ý đồ kiến trúc, có thể tạo ra các nhịp lớn, thông thoáng. Kết cấu thép đẹp và mang tính thẩm mỹ cao.Bên cạnh đó, sử dụng vật liệu thép cũng có một số nhược điểm:Bị ăn mòn: Thép dễ bị ăn mòn trong môi trường không khí ẩm hoặc bị xâm thực. Từ sự ăn mòn cho đến phá hoại tiết diện có khi chỉ diễn ra trong vài ba năm. Chi phí bảo dưỡng kết cấu thép là khá lớn.Chịu lửa kém: Dù không cháy nhưng thép biến dạng dẻo ở nhiệt độ khoảng 5006000C, mất khả năng chịu lực và kết cấu bị sụp đổ. Đây là 2 nhược điểm lớn nhất đối với kết cấu thép. Trong quá trình thiết kế cũng như sử dụng cần hết sức lưu ý đến các nhược điểm này và tìm ra các biện pháp hợp lý để khắc phục. Hiện nay, việc sử dụng lớp bêtông chống cháy bọc ngoài kết cấu thép được sử dụng phổ biến và mang lại hiệu quả rất cao.I.2 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂNCấu trúc một tòa nhà bao gồm hai hệ thống:Hệ thống chịu tải trọng theo phương thẳng đứng: cột, móng…Hệ thống chịu tải trọng theo phương ngang: vách, giằng…I.2.1 Hệ thống chịu tải trọng ngangĐối với công trình nhà cao tầng có chiều cao trên 40m, giải pháp hệ thống chịu tải trọng ngang hợp lý có thể là:Hệ giằnglõi.Hệ khunglõi.Hệ khung. Hình 2: Chuyển vị đỉnh của một số kết cấuI.2.2 Hệ thống chịu tải trọng đứnga) CộtCột là cấu kiện cơ bản của hệ kết cấu. Trong nhà cao tầng, cột chủ yếu chịu nén, một số trường hợp có thể có momen uốn theo một phương hoặc hai phương. Việc chọn tiết diện cột không chỉ căn cứ vào yêu cầu chịu lực mà còn vào khả năng gia công, chế tạo, cũng như cách liên kết các cấu kiện khác vào cột để đạt hiệu quả chịu lực tốt nhất, tiết kiệm không gian, giá thành rẻ nhất.Một số dạng cột thường được sử dụng trong nhà cao tầng:Cột bê tông cốt thép đổ tại chỗ: Đây là loại cột được sử dụng nhiều trong thi công xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam. Ưu điểm của loại cột này là chịu được tải trọng nén lớn, chi phí rẻ, tận dụng được vật liệu địa phương. Nhược điểm là thời gian thi công lâu, không gian chiếm chỗ lớn.Cột bê tông cốt thép tiền chế: Ưu điểm của loại cột này là thời gian thi công nhanh hơn so với cột bê tông cốt thép đổ tại chỗ. Tuy nhiên nhược điểm là đòi hỏi độ chính xác cao, khó sửa chữa, tạo kiến trúc.Cột thép: Đây là loại cột có nhiều đặc điểm phù hợp cho nhà cao tầng: chịu tải trọng lớn, không gian chiếm chỗ nhỏ. Thông thường nhà cao tầng thường dùng cột thép đặc tổ hợp hàn. Một số dạng tiết diện cột thép thường sử dụng như: tiết diện chữ thập,chữ I, dạng tròn, vuông… Hình 3: Một số dạng tiết diện cột thép thường gặpNgoài ra còn có cột liên hợp bê tông cốt thép. Đây là loại kết cấu cho khả năng chịu tải trọng lớn, có nhiều ưu điểm trong xây dựng nhà cao tầng, tuy nhiên chưa được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam.b) SànNếu bản sàn được chọn quá mỏng sẽ không đảm bảo về độ cứng chống uốn, độ võng quá giới hạn cho phép. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng, mỹ quan hay cách âm cách nhiệt của công trình.Việc sử dụng bản sàn trong khung thép nhà cao tầng cũng rất đa dạng:Sàn composite (sàn liên hợp Thép – Bêtông): gồm các tấm tôn hình dập nguội và tấm đan bằng bêtông cốt thép. Chiều dày sàn liên hợp dao động trong khoảng 10 đến 40cm. Kết cấu như vậy sẽ tương đối nhẹ, có ảnh hưởng tích cực đến sự chịu lực của khung và của móng công trình. Hơn nữa tấm tôn trong kết cấu mang lại nhiều hiệu quả: nó đóng vai trò sàn công tác trong quá trình thi công, đóng vai trò cốp pha khi đổ bê tông và là cốt thép lớp dưới của bản sàn khi làm việc. Ngoài ra cấu kện sàn liên hợp dễ gia công,vận chuyển, lắp ráp đơn giản, tốc độ thi công nhanh, phong tỏa tốt, có khả năng chịu lửa đến 2h không cần lớp bảo vệ và đặc biệt 4h nếu có thêm lớp phòng cháy. Hình 4: Cấu trúc sàn liên hợpSàn BTCT lắp ghép: Các tấm panel sàn đúc sẵn thường có nhịp từ 68m, vì thế sẽ giảm đáng kể số lượng dầm đõ. Biện pháp thi công các tấm sàn này cũng khá đơn giản. Tuy thế sàn dạng này thường nặng nề, làm tăng khối lượng tham gia dao động công trình, khó khăn trong quá trình vận chuyển cấu kiện. Để giảm bớt khối lượng của các tấm sàn dạng này, nên dùng các panel rộng hoặc sử dụng ứng suất trước.Sàn BTCT đổ tại chỗ: Loại sàn này dễ đảm bảo tính toàn khối của sàn và hệ dầm thép. Tuy nhiên, nhịp bản sàn thường không lớn, không đảm bảo được yêu cầu về mặt kiến trúc. Hơn nữa khối lượng của chúng cũng khá lớn. Hình 5: Khă năng vượt nhịp của bản sànc) DầmDầm chủ yếu chịu uốn và cắt. Lực dọc chỉ xuất hiện khi công trình chịu tải trọng ngang và thường khá bé. Dầm phải truyền các tác dụng của cả tải trọng đứng và tải trọng ngang đến các kết cấu thẳng đứng chịu lực.Khi nhịp nhỏ hơn 12m có thể dùng dầm thép tiết diện chữ I cán nóng hoặc tổ hợp hàn. Ngoài ra cũng có thể kết hợp với bản sàn BTCT để tạo thành hệ dầm sàn liên hợp BTCT.Khi nhịp lớn hơn 12m và tải trọng đứng nhỏ ta có thể dùng các dầm cao thành có khoét lỗ bụng dầm hoặc dùng dàn. Hình 6: Một số dạng tiết diện dầmd) MóngĐối với nhà cao tầng nội lực tại chân cột là rất lớn. Do đó, giải pháp móng sâu là bắt buộc.Có 3 loại móng sâu thường gặp trong xây dựng nhà cao tầng:Cọc đóng.Cọc ép.Cọc khoan nhồi.I.3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
Đồ án tốt nghiệp CHAPTER I STRUCTURAL SOLUTION I.1 GENERAL CONCEPT I.1.1 Definition Trong hội thảo quốc tế tổ chức Moskva (1971), Ủy ban quốc tế nhà cao tầng đưa định nghĩa: Một cơng trình xây dựng xem nhà cao tầng vùng hay thời kì chiều cao định điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với nhà thông thường khác Nhà cao tầng dạng cơng trình lớn phức tạp Thiết kế xây dựng nhà cao tầng đòi hỏi kiến thức kinh nghiệm, liên quan đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác Nhà cao tầng có số đặc điểm sau: Số lượng tầng nhiều, tải trọng thân tải trọng sử dụng lớn, cơng trình xây dựng mặt diện tích nhỏ Điều dẫn đến vấn đề liên quan đến móng Đa số cơng trình sử dụng giải pháp móng sâu Nhà cao tầng thường nhạy cảm với độ lún lệch móng, làm ảnh hưởng đến làm việc trạng thái ứng suất biến dạng cơng trình Cơng trình có chiều cao lớn, tác dụng tải trọng ngang, tải trọng lệch, biến thiên nhiệt độ đáng kể Do đó, việc chọn giải pháp kết cấu, kích thước cấu kiện có ảnh hưởng nhiều đến độ bền, độ ổn định, tính chống lật cơng trình Sự phân bố độ cứng dọc theo chiều cao nhà ảnh hưởng đến dao động thân, mà dao động thân lại ảnh hưởng đến tác dụng tải trọng, nội lực, chuyển vị tòa nhà Để giảm dao động khơng tìm cách phân bố khối lượng hợp lý mà cần phải tìm cách giảm thiểu khối lượng tham gia dao động Nhà cao tầng thường có điều kiện thi cơng phức tạp, quy trình thi cơng nghiêm ngặt yêu cầu độ xác cao Do u cầu trình độ kỹ thuật, máy móc, thiết bị thi cơng, tổ chức thi cơng đòi hỏi cao so với cơng trình xây dựng thơng thường khác Về mặt sử dụng yêu cầu sử dụng vệ sinh mơi trường, thơng gió, nước… khác xa so với cơng trình khác I.1.2 Giải pháp hệ kết cấu chịu lực a) Các dạng kết cấu Kết cấu khung Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột dầm vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Loại kết cấu có ưu điểm có khơng gian lớn, bố trí mặt linh hoạt, Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp đáp ứng đầy đủ u cầu sử dụng cơng trình, nhiên độ cứng ngang nhỏ, khả chống lại tác động tải trọng ngang kém, hệ dầm thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công sử dụng tăng chiều cao nhà Các cơng trình sử dụng kết cấu khung thường cơng trình có chiều cao không lớn, với khung BTCT không 20 tầng, với khung thép không 30 tầng Kết cấu vách cứng Kết cấu vách cứng hệ thống vách vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Loại kết cấu có độ cứng ngang lớn, khả chống lại tải trọng ngang lớn Tuy nhiên, khoảng cách tường nhỏ nên việc sử dụng khơng gian mặt cơng trình bị hạn chế Ngồi kết cấu vách cứng có trọng lượng lớn, độ cứng kết cấu lớn nên tải trọng động đất tác động lên cơng trình lớn đặc điểm bất lợi cho cơng trình chịu tác động động đất Loại kết cấu sử dụng nhiều cơng trình nhà ở, cơng sở, khách sạn Kết cấu lõi cứng Kết cấu lõi cứng hệ kết cấu bao gồm hay nhiều lõi bố trí cho tâm cứng gần trọng tâm tốt Các sàn đỡ hệ dầm công xôn vươn từ lõi cứng Kết cấu ống Kết cấu ống hệ kết cấu bao gồm cột dày đặc đặt tồn chu vi cơng trình liên kết với nhờ hệ thống dầm ngang Kết cấu ống làm việc nói chung theo sơ đồ trung gian sơ đồ công xôn sơ đồ khung Kết cấu ống có khả chịu tải trọng ngang tốt, sử dụng cho cơng trình cao đến 60 tầng với kết cấu ống BTCT 80 tầng với kết cấu ống thép Nhược điểm kết cấu loại cột biên bố trí dày đặc gây cản trở mỹ quan điều kiện thơng thống cơng trình b) Các dạng kết cấu hỗn hợp Kết cấu khung - giằng Kết cấu khung – giằng hệ kết cấu kết hợp khung vách cứng, lấy ưu điểm loại bổ sung cho nhược điểm loại Cơng trình vừa có khơng gian sử dụng tương đối lớn, vừa có khả chống lực ngang tốt Vách cứng kết cấu bố trí đứng riêng, lợi dụng tường thang máy, thang bộ, sử dụng rộng rãi loại cơng trình Kết cấu ống – lõi Kết cấu ống làm việc hiệu bố trí thêm lõi cứng khu vực trung tâm Các lõi cứng khu vực trung tâm vừa chịu lượng lớn tải trọng đứng vừa chịu lượng lớn tải trọng ngang Xét độ cứng theo phương ngang kết cấu ống có độ cứng Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp lớn nhiều so với kết cấu khung Lõi cứng ống tường cứng liên kết với tạo thành lõi ống có kích thước nhỏ ống ngồi Trường hợp thứ gọi kết cấu ống ống Tương tác ống ống ngồi có đặc thù giống tương tác ống lõi cứng trung tâm Kết cấu ống tổ hợp Trong số nhà cao tầng, kết cấu ống người ta bố trí thêm dãy cột dày phía để tạo thành vách theo phương Kết tạo dạng kết cấu giống hộp gồm nhiều ngăn có độ cứng lớn theo phương ngang Kết cấu tạo theo cách gọi kết cấu ống tổ hợp Kết cấu ống tổ hợp thích hợp cho cơng trình có mặt lớn chiều cao lớn Kết cấu ống tổ hợp có nhược điểm kết cấu ống, ngồi ra, có mặt vách bên nên phần ảnh hưởng đến công sử dụng cơng trình Hình 1: Các hệ thống cấu trúc nhà cao tầng I.1.3 Lựa chọn vật liệu Lựa chọn vật liệu xây dựng đóng vai trò quan trọng việc xác định giải pháp kết cấu hợp lý cho cơng trình Hiện nay, điều kiện xây dựng nước ta, tòa nhà cao tầng chủ yếu sử dụng bê tơng cốt thép tồn khối đổ chỗ Với vật liệu này, người ta thấy khối lượng tham gia dao động lớn, hình dáng kiến trúc nặng nề, giải pháp móng phức tạp, khó khăn việc đáp ứng yêu cầu kiến trúc thi cơng Trong đó, vật liệu thép lại có đặc tính phù hợp giải tốt vấn đề nêu Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp Đối với nhà cao tầng, nội lực cột lớn, sử dụng khung thép có lợi khung bê tơng Tính biến dạng thép vượt trội so với bêtông, làm tăng khả phân tán lượng kết cấu trình dao động Thép vật liệu lý tưởng, đồng đẳng hướng Tính chất hạn chế tách thớ, làm giảm tiết diện cấu kiện trình chịu lực Mặt khác phù hợp với lý thuyết tính tốn sức bền vật liệu, tránh việc sử dụng hệ số gần sử dụng vật liệu bêtông Không vậy, việc sử dụng vật liệu thép đơn giản hóa đáng kể giải pháp thi cơng Các cấu kiện chế tạo sẵn với độ xác cao nhà máy, vận chuyển đến nơi thi công, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công tiết kiệm vật liệu nhân cơng Bên cạnh đó, thép loại vật liệu cản trở ý đồ kiến trúc, tạo nhịp lớn, thơng thống Kết cấu thép đẹp mang tính thẩm mỹ cao Bên cạnh đó, sử dụng vật liệu thép có số nhược điểm: Bị ăn mòn: Thép dễ bị ăn mòn mơi trường khơng khí ẩm bị xâm thực Từ ăn mòn phá hoại tiết diện có diễn vài ba năm Chi phí bảo dưỡng kết cấu thép lớn Chịu lửa kém: Dù không cháy thép biến dạng dẻo nhiệt độ khoảng 5006000C, khả chịu lực kết cấu bị sụp đổ Đây nhược điểm lớn kết cấu thép Trong trình thiết kế sử dụng cần lưu ý đến nhược điểm tìm biện pháp hợp lý để khắc phục Hiện nay, việc sử dụng lớp bêtông chống cháy bọc kết cấu thép sử dụng phổ biến mang lại hiệu cao I.2 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN Cấu trúc tòa nhà bao gồm hai hệ thống: Hệ thống chịu tải trọng theo phương thẳng đứng: cột, móng… Hệ thống chịu tải trọng theo phương ngang: vách, giằng… I.2.1 Hệ thống chịu tải trọng ngang Đối với cơng trình nhà cao tầng có chiều cao 40m, giải pháp hệ thống chịu tải trọng ngang hợp lý là: Hệ giằng-lõi Hệ khung-lõi Hệ khung Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp Hình 2: Chuyển vị đỉnh số kết cấu I.2.2 Hệ thống chịu tải trọng đứng a) Cột Cột cấu kiện hệ kết cấu Trong nhà cao tầng, cột chủ yếu chịu nén, số trường hợp có momen uốn theo phương hai phương Việc chọn tiết diện cột không vào yêu cầu chịu lực mà vào khả gia công, chế tạo, cách liên kết cấu kiện khác vào cột để đạt hiệu chịu lực tốt nhất, tiết kiệm không gian, giá thành rẻ Một số dạng cột thường sử dụng nhà cao tầng: Cột bê tông cốt thép đổ chỗ: Đây loại cột sử dụng nhiều thi công xây dựng nhà cao tầng Việt Nam Ưu điểm loại cột chịu tải trọng nén lớn, chi phí rẻ, tận dụng vật liệu địa phương Nhược điểm thời gian thi công lâu, không gian chiếm chỗ lớn Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp Cột bê tông cốt thép tiền chế: Ưu điểm loại cột thời gian thi công nhanh so với cột bê tông cốt thép đổ chỗ Tuy nhiên nhược điểm đòi hỏi độ xác cao, khó sửa chữa, tạo kiến trúc Cột thép: Đây loại cột có nhiều đặc điểm phù hợp cho nhà cao tầng: chịu tải trọng lớn, không gian chiếm chỗ nhỏ Thông thường nhà cao tầng thường dùng cột thép đặc tổ hợp hàn Một số dạng tiết diện cột thép thường sử dụng như: tiết diện chữ thập,chữ I, dạng tròn, vng… a, e, c, b, d, g, f, h, Hình 3: Một số dạng tiết diện cột thép thường gặp Ngồi có cột liên hợp bê tơng cốt thép Đây loại kết cấu cho khả chịu tải trọng lớn, có nhiều ưu điểm xây dựng nhà cao tầng, nhiên chưa sử dụng rộng rãi Việt Nam b) Sàn Nếu sàn chọn mỏng không đảm bảo độ cứng chống uốn, độ võng giới hạn cho phép Điều ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng, mỹ quan hay cách âm cách nhiệt cơng trình Việc sử dụng sàn khung thép nhà cao tầng đa dạng: Sàn composite (sàn liên hợp Thép – Bêtơng): gồm tơn hình dập nguội đan bêtông cốt thép Chiều dày sàn liên hợp dao động khoảng 10 đến 40cm Kết cấu tương đối nhẹ, có ảnh hưởng tích cực đến chịu lực khung móng cơng trình Hơn tơn kết cấu mang lại nhiều hiệu quả: đóng vai trò sàn cơng tác q trình thi cơng, đóng vai trò Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp cốp pha đổ bê tông cốt thép lớp sàn làm việc Ngoài cấu kện sàn liên hợp dễ gia công,vận chuyển, lắp ráp đơn giản, tốc độ thi cơng nhanh, phong tỏa tốt, có khả chịu lửa đến 2h không cần lớp bảo vệ đặc biệt 4h có thêm lớp phòng cháy Hình 4: Cấu trúc sàn liên hợp Sàn BTCT lắp ghép: Các panel sàn đúc sẵn thường có nhịp từ 6-8m, giảm đáng kể số lượng dầm đõ Biện pháp thi công sàn đơn giản Tuy sàn dạng thường nặng nề, làm tăng khối lượng tham gia dao động cơng trình, khó khăn q trình vận chuyển cấu kiện Để giảm bớt khối lượng sàn dạng này, nên dùng panel rộng sử dụng ứng suất trước Sàn BTCT đổ chỗ: Loại sàn dễ đảm bảo tính tồn khối sàn hệ dầm thép Tuy nhiên, nhịp sàn thường không lớn, không đảm bảo yêu cầu mặt kiến trúc Hơn khối lượng chúng lớn Hình 5: Khă vượt nhịp sàn Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp c) Dầm Dầm chủ yếu chịu uốn cắt Lực dọc xuất cơng trình chịu tải trọng ngang thường bé Dầm phải truyền tác dụng tải trọng đứng tải trọng ngang đến kết cấu thẳng đứng chịu lực Khi nhịp nhỏ 12m dùng dầm thép tiết diện chữ I cán nóng tổ hợp hàn Ngồi kết hợp với sàn BTCT để tạo thành hệ dầm sàn liên hợp BTCT Khi nhịp lớn 12m tải trọng đứng nhỏ ta dùng dầm cao thành có khoét lỗ bụng dầm dùng dàn Hình 6: Một số dạng tiết diện dầm Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp d) Móng Đối với nhà cao tầng nội lực chân cột lớn Do đó, giải pháp móng sâu bắt buộc Có loại móng sâu thường gặp xây dựng nhà cao tầng: Cọc đóng Cọc ép Cọc khoan nhồi I.3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU Sơ đồ kết cấu: sơ đồ khung – giằng: khung thép liên kết với lõi BTCT Cột: Cột thép tổ hợp liên tục tiết diện chữ I Dầm: Dầm thép tổ hợp tiết diện chữ I liên kết khớp với cột Sàn: Sàn liên hợp thép - bê tơng Móng: Móng cọc khoan nhồi BTCT Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp CHAPTER I MẶT BẰNG KẾT CẤU VÀ LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CHÍNH II.1 VẬT LIỆU DÙNG TRONG TÍNH TỐN II.1.1 Vật liệu thép cho cột, dầm Đối với cấu kiện cột, lực nén lớn nên cần chọn mác thép cao có cường độ lớn Ta chọn mác thép CCT52 có đặc trưng vật lý học sau: Cường độ tiêu chuẩn: f 340 N / mm (với thép có t �20mm ) f 330 N / mm (với thép có 20 t �40mm ) Đối với dầm, giằng, chọn thép mác CCT42 với cường độ đặc trưng sau: Cường độ tiêu chuẩn: f 245 N / mm (với thép có t �20mm ) f 240 N / mm (với thép có 20 t �40mm ) Môđun đàn hồi: E 2,1.10 N / mm Khối lượng riêng: 7850kg / cm Hệ số Pốt xơng: 0,3 II.1.2 Vật liệu bê tông Sử dụng bê tông cấp độ bền B30: Cường độ tính tốn chịu nén dọc trục: Rb 17 MPa Cường độ tính tốn chịu kéo dọc trục: Rbt 1, 2MPa Môđun đàn hồi bê tông xác định theo điều kiện bê tông nặng điều kiện đóng rắn tự nhiên, với B30 Eb 3, 25.10 MPa Thép dùng cho cấu kiện BTCT: sử dụng thép AIII có: Cường độ chịu kéo Rs 365MPa Cường độ tính tốn Rsc 365MPa II.2 TẢI TRỌNG II.2.1 Các thành phần tải trọng Sàn tầng 1,2: Gạch lát granite Vữa lót Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 10 Đồ án tốt nghiệp P q M max l1 l2 8.5 21.04 173.91(kN ) 2 tác dụng nhịp dầm: M max 510.71(kN m) Lực cắt tiết diện đầu dầm V 173.72 kN Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 510.71�106 2.1�106 (mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 20(mm) tw 20( mm) � hkt 1.15 � Wxct 2.1�106 1.15 � 371.27 mm tw 20 Chọn dầm tiết diện chữ I 400x200x25x20 có Wx 2.12 �10 ( mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 173.72 �1000 �937500 hf � 1.53 mm � B �f w �I x � c �126 �4.24 �108 �1 Ix - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 4.24 �108 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �400 25 � 200.20 � � 937500 mm � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf không nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Với dầm tổ hợp hàn: bt w �h f / tf 200 20 �8 / 3.28 � � 25 235 8.13 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 60 Đồ án tốt nghiệp Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 396 � 235 h w 350 396 � 260 31.37 1� 17.50 tw 20 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường hw 235 17.5 69 � 69 � 65.60 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D7 400x200x25x20 Chọn tiết diện dầm D1 giống tiết diện dầm D7 c) Chọn tiết diện cho dầm phụ D6 Xác định tải trọng phân bố dầm phụ Trọng lượng lớp cấu tạo sàn văn phòng (có kể đến trọng lượng thân sàn BTCT) nhân hệ số vượt tải 0.958kN / m Trọng lượng thân sàn liên hợp 2.943kN / m Trọng lượng tường 220 có lỗ cửa (đã nhân hệ số vượt tải): Hoạt tải sàn tầng văn phòng 2kN / m 19.63kN / m Hệ số vượt tải tĩnh tải 1.3, hoạt tải 1.2 q (0.958 2.943 �1.3 �1.2) 2.94 2.93 19.63 61.78( kN / m) Hình 19: Sơ đồ tính tốn dầm phụ D6 M max tác dụng nhịp dầm xác định theo công thức M max Lực cắt tiết diện đầu dầm q.l 61.78 �5.82 592.22( kN m) 8 V Nguyễn Đức Duy-565556-56XE q �l 5.8 61.78 � 269.19 kN 2 61 Đồ án tốt nghiệp Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 592.22 �106 2.4 �106 ( mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 20(mm) tw 20(mm) � hkt 1.15 � Wxct 2.4 �106 1.15 � 399.8 mm tw 20 Chọn dầm tiết diện chữ I 450x200x25x20 có Wx 2.48 �10 (mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 269.19 �1000 �1062500 hf � 2.03 mm � B �f w �I x � c �126 �5.59 �108 �1 I x - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 5.59 �108 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �450 25 � 200.25 � � 1062500 mm � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf không nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Với dầm tổ hợp hàn: bt w �h f / tf 200 20 2.8 / 25 3.28 � � 235 8.81 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 396 � 235 h w 400 396 � 260 31.37 1� 20 tw 20 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 62 Đồ án tốt nghiệp hw 235 20 69 � 69 � 65.60 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm 450x200x25x20 d) Chọn tiết diện dầm D8 Tải trọng tập trung dầm phụ truyền vào �l � �5.8 � P q �1 l2 � 61.18 �� 2.1� 305.9( kN ) �2 � �2 � M max tác dụng nhịp dầm: M max 1193.01(kN m) Lực cắt tiết diện đầu dầm V 458.85 kN Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 1193.01�106 4.43 �106 ( mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 20(mm) t w 20( mm) � hkt 1.15 � Wxct 4.43 �106 1.15 � 541.51 mm tw 20 Chọn dầm tiết diện chữ I 550x300x25x20 có Wx 4.5 �10 ( mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 322.08 �1000 �1968750 hf � 2.02 mm � B �f w �I x � c �126 �12.4 �108 �1 Ix - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 12.4 �108 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �550 25 � 300.25 � � 1968750 mm � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf không nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 63 Đồ án tốt nghiệp Với dầm tổ hợp hàn: bt w �h f / tf 300 20 �8 / 25 5.28 � � 235 8.13 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 396 � 235 h w 500 396 � 260 31.37 1� 25 tw 20 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường hw 235 25 69 � 69 � 65.60 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D8 550x300x25x20 e) Chọn tiết diện dầm D4 Xác định tải trọng phân bố dầm Trọng lượng lớp cấu tạo sàn văn phòng (có kể đến trọng lượng thân sàn BTCT) nhân hệ số vượt tải 0.958kN / m Trọng lượng thân sàn liên hợp 2.943kN / m Tải trọng tường 220 có lỗ cửa (đã nhân hệ số vượt tải): Hoạt tải sàn tầng hầm 2kN / m 19.63kN / m Hệ số vượt tải tĩnh tải 1.3, hoạt tải 1.2 q (0.958 2.943 �1.3 �1.2) 5.2 19.63 38.31( kN / m) Hình 20: Sơ đồ tính tốn dầm D4 M max tác dụng nhịp dầm xác định theo công thức Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 64 Đồ án tốt nghiệp M max Lực cắt tiết diện đầu dầm q.l 38.31�3.752 67.34(kN m) 8 V q �l 3.75 38.31� 71.83 kN 2 Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 67.34 �106 0.27 �106 ( mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 12(mm) tw 12( mm) � hkt 1.15 � Wxct 0.27 �106 1.15 � 174.05 mm tw 12 Chọn dầm tiết diện chữ I 200x200x14x12 có Wx 0.53 �10 (mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 71.83 �1000 �260400 hf � 1.4 mm � B �f w �I x � c �126 �5.4 �107 �1 Ix - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 5.4 �107 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �200 14 � 200.14 � � 260400 mm � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf không nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Với dầm tổ hợp hàn: bt w �h f / tf 200 12 2.8 / 6.14 � � 16 235 8.81 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 65 Đồ án tốt nghiệp 396 � 235 h w 172 396 � 260 31.37 1� 14.33 tw 12 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường hw 235 14.33 69 � 69 � 65.60 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D4 200x200x14x12 Chọn tiết diện dầm D2 D3 tương tự tiết diện dầm D4 3) Tầng hộ a) Chọn tiết diện dầm phụ D3 Xác định tải trọng phân bố dầm phụ Trọng lượng lớp cấu tạo sàn hộ (có kể đến trọng lượng thân sàn BTCT) nhân hệ số vượt tải 1.058kN / m Tải trọng tường ngăn 220 nhân với hệ số vượt tải 18.54kN / m Trọng lượng thân sàn liên hợp 2.943kN / m Hoạt tải sàn văn phòng 1.75kN / m 2 Hệ số vượt tải tĩnh tải 1.3, hoạt tải 1.2 p (1.058 2.943 �1.3 1.75 �1.2) 2.1 2.2 18.54 33.56( kN / m) Hình 21: Sơ đồ tính tốn dầm phụ D3 M max tác dụng nhịp dầm xác định theo công thức M max Lực cắt tiết diện đầu dầm q.l 33.56 �8.82 324.76(kN m) 8 V Nguyễn Đức Duy-565556-56XE q �l 8.8 33.56 � 147.62 kN 2 66 Đồ án tốt nghiệp Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 324.76 �106 1.33 �106 (mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 14(mm) tw 14(mm) � hkt 1.15 � Wxct 1.33 �106 1.15 � 353.86 mm tw 14 Chọn dầm tiết diện chữ I 400 x 200 x 16 x14 có Wx 1.47 �10 (mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 147.62 �1000 �614400 hf � 1.22 mm � B �f w �I x � c �126 �2.94 �108 �1 I x - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 2.94 �108 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �400 16 � 200.16 � � 614400 mm � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf khơng nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Với dầm tổ hợp hàn: bt w 2.h f / tf 200 14 2.8 / 16 5.31 � � 235 8.13 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 396 � 235 h w 268 396 � 260 31.37 1� 19.14 tw 14 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 67 Đồ án tốt nghiệp hw 235 19.14 69 � 69 � 65.6 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D3 400x200x16x14 Chọn tiết diện dầm D1 giống dầm D3 b) Chọn tiết diện dầm D5 Tải trọng tập trung dầm phụ truyền vào l 8.8 P q 33.56 � 147.66( kN ) 2 Tải trọng tường 220 có lỗ cửa phân bố dầm: 14.83kN / m M max tác dụng nhịp dầm: M max 800.64(kN m) Lực cắt tiết diện đầu dầm V 288.42 kN Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 800.64 �106 3.27 �106 ( mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 20(mm) tw 20(mm) � hkt 1.15 � Wxct 3.27 �106 1.15 � 464.86 mm tw 20 Chọn dầm tiết diện chữ I 500x300x25x20 có Wx 4.00 �10 ( mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 288.42 �1000 �1781250 hf � 2.04 mm � B �f w �I x � c �126 �9.99 �108 �1 I x - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 9.99 �108 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �500 25 � 300.25 � � 1781250 mm � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 68 Đồ án tốt nghiệp Chiều cao hf không nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Với dầm tổ hợp hàn: bt w �h f / tf 300 20 �8 / 25 5.28 � � 235 8.13 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 396 � 235 h w 450 396 � 260 31.37 1� 22.5 tw 20 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường hw 235 22.5 69 � 69 � 65.60 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D5 500x300x25x20 Chọn tiết diện dầm D7 giống tiết diện dầm D5 c)Chọn tiết diện cho dầm phụ D6 Xác định tải trọng phân bố dầm phụ Trọng lượng lớp cấu tạo sàn hộ (có kể đến trọng lượng thân sàn BTCT) nhân hệ số vượt tải 1.058kN / m Trọng lượng thân sàn liên hợp 2.943kN / m Hoạt tải sàn văn phòng 1.75kN / m 2 Hệ số vượt tải tĩnh tải 1.3, hoạt tải 1.2 p (1.058 2.943 �1.3 1.75 �1.2) Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 69 2.6 2.6 25.83( kN / m) Đồ án tốt nghiệp Hình 22: Sơ đồ tính tốn dầm phụ D6 M max tác dụng nhịp dầm xác định theo công thức M max Lực cắt tiết diện đầu dầm q.l 25.83 �5.82 108.49(kN m) 8 V q �l 5.8 25.83 � 74.82 kN 2 Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 108.49 �106 0.44 �106 (mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 14(mm) t w 14(mm) � hkt 1.15 � Wxct 0.44 �106 1.15 � 204.52 mm tw 14 Chọn dầm tiết diện chữ I 200 x 200 x 16 x14 có Wx 0.6 �10 ( mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 74.82 �1000 �29440 hf � 1.46 mm � B �f w �I x � c �126 �6.0 �108 �1 Ix - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x �108 mm4 Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �200 16 � 200.16 � � 29440 mm 2 � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf không nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Với dầm tổ hợp hàn: Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 70 Đồ án tốt nghiệp bt w 2.h f / tf 200 14 2.8 / 16 5.31 � � 235 8.13 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 1� 396 � 235 h w 168 396 � 260 31.37 19.14 tw 14 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm sườn đứng tăng cường hw 235 19.14 69 � 69 � 65.6 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D6 200x200x16x14 d) Chọn tiết diện dầm D8 Tải trọng tập trung dầm phụ truyền vào l �5.8 � P q 25.8 � 2.1� 129( kN ) �2 � Tải trọng tường 220 phân bố dầm: 18.54kN / m M max tác dụng nhịp dầm: M max 921.46(kN m) Lực cắt tiết diện đầu dầm V 289.91 kN Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 921.46 �106 3.8 �106 (mm ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 20(mm) tw 20( mm) � hkt 1.15 � Wxct 3.7 �106 1.15 � 498.6 mm tw 20 Chọn dầm tiết diện chữ I 500x300x25x20 có Wx 4.00 �10 (mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 71 Đồ án tốt nghiệp V �S f 289.91�1000 �1781210 hf � mm � B �f w �I x � c �126 �9.9 �108 �1 Ix - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 9.9 �108 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �500 25 � 300.25 � � 1781210 mm 2 � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf khơng nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Với dầm tổ hợp hàn: bt w �h f / tf 300 20 �8 / 25 5.28 � � 235 8.13 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 396 � 235 h w 450 396 � 260 31.37 1� 22.5 tw 20 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường hw 235 22.5 69 � 69 � 65.60 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D8 500x300x20x16 e) Chọn tiết diện dầm D4 Xác định tải trọng phân bố dầm Trọng lượng lớp cấu tạo sàn hộ (có kể đến trọng lượng thân sàn BTCT) nhân hệ số vượt tải 1.058kN / m Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 72 Đồ án tốt nghiệp Trọng lượng thân sàn liên hợp 2.943kN / m Hoạt tải sàn tầng hộ 2kN / m Hệ số vượt tải tĩnh tải 1.3, hoạt tải 1.2 q (1.058 2.943 �1.3 �1.2) M max 5.2 2.45 40.32( kN / m) tác dụng nhịp dầm xác định theo công thức M max Lực cắt tiết diện đầu dầm V q.l 40.32 �3.22 51.61(kN m) 8 q �l 3.2 40.32 � 64.51 kN 2 Momen kháng uốn cần thiết dầm Wxct M max 51.61�106 0.21�106 (mm3 ) f c 245 Chọn chiều dày bụng tw 12(mm) t w 12(mm) � hkt 1.15 � Wxct 0.21�106 1.15 � 152 mm tw 12 Chọn dầm tiết diện chữ I 200x200x14x12 có Wx 0.53 �10 (mm ) Tính chiều cao đường hàn cần thiết liên kết cánh bụng dầm V �S f 64.51�1000 �260400 hf � 1.26 mm � B �f w �I x � c �126 �5.4 �107 �1 Ix - momen quán tính tiết diện trục trung hòa x-x I x 5.4 �107 mm Sf - momen tĩnh trục trung hòa x-x phần tiết diện bị trượt ; với dầm hàn tiết diện cánh: S f b f t f h fk �200 14 � 200.14 � � 260400 mm 2 � � Chọn que hàn N42 có fwf = 180 (N/mm2) Chiều cao hf không nhỏ chiều cao chiều cao tối thiểu chiều dày thép từ 11 – 16 mm, hàn tay (mm) Chọn chiều cao đường hàn h f mm Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh cánh để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 73 Đồ án tốt nghiệp Với dầm tổ hợp hàn: bt w �h f / tf 200 12 2.8 / 16 6.14 � � 235 8.81 260 Kiểm tra giá trị giới hạn độ mảnh bụng để tiết diện dầm thuộc loại tiết diện Do dầm chịu momen dương nên toàn tiết diện dầm chịu kéo � Với dầm tổ hợp hàn : 396 � 235 h w 172 396 � 260 31.37 1� 14.33 tw 12 13 � 13 �1 Kiểm tra chiều cao bụng dầm theo điều kiện lực cắt tiếp nhận bụng dầm khơng có sườn đứng tăng cường hw 235 14.33 69 � 69 � 65.60 tw 260 Vậy chọn tiết diện dầm D4 200x200x14x12 Chọn tiết diện dầm D2 D3 tương tự tiết diện dầm D4 II.3.6 Tiết diện lõi BTCT � ht � t �� 150; � � 20 Độ dày vách: Trong đó: t ht : chiều cao tầng nhà lớn nhất: ht 4.5m 225 mm Chọn lõi BTCT có chiều dày 300mm Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 74