Phân tích hệ chịu lực của nhà cao tầng tại chung cư Thúy An - TP. Huế

PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC

- Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thường thì gọi là nhà cao tầng”.Đó là định nghĩa là cao tầng do Ủy Ban Nhà cao tầngquốc tế đưa ra. Đa số nhà cao tầng lại có diện tích mặt bằng tương đối nhỏ hẹp,nên các giải pháp nền móng cho nhà cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Ở Việt Nam, phần lớn diện tích xây dựng nằm trong khu vực đất yếu nên thường phải lưah chọn phương án móng sâu để chịu tải tốt nhất , cụ thể ở đây là móng cọc.

- Tổng chiều cao của công trình lớn do vậy ngoài tải trọng đứng lớn thì tác động của gió và động đất đến công trình cũng rất đáng kể.Do vậy, đới với các nhà cao hơn 40m phải xét đến thành phần động của tải trọng gió và cần để ý đến các biện pháp kháng chấn một khi chịu tác động của động đất.Kết hợp với giải pháp nền móng hợp lý và việc lựa chọn kích thước mặt bằng công trình(B và L) thích hợp thì sẽ góp phần lớn và việc tăng tính ổn định, chống lật chống trượt và độ bền của công trình. - Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng,chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nhanh chóng.Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng công trình.Vì vậy, két cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, mà còn phải đảm bảo đủ độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác động của các tải trọng ngang, giao động và chuyển vị ngang của công trình không vượt quá giới hạn cho phép. Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng.

- Mặt khác, địa điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi công phức tạp, nguy hiểm.Do vậy, khi thiết kế biẹn pháp thi công, phải tính toán kỹ, quá. Như vậy, khi tính toán về thiết kế công trình, đặt biệt là công trình nhà cao tầng, thì việc phân tích lựa chọn kết cấu hợp lý cho công trình đóng vai trò vô cùng quan trọng.Nó không chỉ ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định của công trình mà còn ảnh hưởng đến sự tiện nghi trong sử dụng và quyết định đến giá thành công trình.

2 HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA NHÀ CAO TẦNG

Là một hệ hỗn hợp gồm hệ khung và các vách cứng, hai loại kết cấu này liên kết cứng với nhau bằng các sàn cứng, tạo thành một hệ không gian cùng nhau chịu lực. Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chịu một phần tải trọng đứng, tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chịu lực( vách cứng). Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang với vách cứng, gọi là sơ đồ khung giằng.

Sàn cứng là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong sơ đồ nhà cao tầng kiêu khung giằng. Để đảm bảo ổn định của cột, khung và truyền được các tải trong ngang khác nhau sang các hệ vách cứng, sàn phải thường xuyên làm việc trong mặt phẳng nằm ngang,. Sự bù trừ các điểm mạnh và yếu của hai hệ kết cấu khung và vách như trên, đã tạo nên hệ kết cấu hỗn hợp khung tường chịu lực những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung tường chịu lực có thể chịu được lớn nhất lên đến 50 tầng.

• Do vậy trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như : cầu thang, hồ nước… hệ chịu lực chính của công trình được chọn là khung bê tông cốt thép, vì hệ này có những ưu điểm như trên, phù hợp với quy mô công trình, và sơ đồ này có thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trong pham bi cho phép, vì khung có độ cứng chống uốn tốt, nhưng độ cứng chống cắt kém. Sàn trong đồ án này được chọn: phương án sàn sườn có hệ dầm trực giao vì diện tích các ô sàn lớn.

Chọn vật liệu và đánh số thứ tự các ô sàn

Căn cứ vào kích thước, tải trọng và sơ đồ tính của từng loại phòng mà ta chia mặt bằng sàn thành 15 loại ô khác nhau đối với sàn tầng điển hình. - Cắt bản theo phương cạnh ngắn với dãy có bề rộng một mét để tính.

Cc ơ bản dầm

• Cắt ra theo phương cạnh ngắn một dãi bản rộng 1m để tính với sơ đồ tính là dầm tùy theo liên kết của hai cạnh ngắn (Khi sàn tựa lên dầm thoả điều kiện hd/hs  3 thì coi như sàn ngàm vào dầm,trái lại coi như kê tự do).

MẶT BẰNG VÀ MẶT CẮT CẦU THANG

• TÍNH DẦM NẮP 4. TÍNH BẢN ĐÁY

Tương tự như tính toán cho sàn, cắt một dãy rộng 1 mét và tính toán. Do vế 1 và 2 có kết quả nội lực giống nhau, nên khi tính toán cốt thép ta chỉ tính cho 1 vế. - Do L1/L2 ≥ 2 : bản nắp thuộc loại bản dầm làm việc một phương theo phương cạnh ngắn b , cắt một di theo phương cạnh ngắn để tính.

• Cắt ra theo phương cạnh ngắn một dãy bản rộng 1m để tính với sơ đồ tính là dầm tùy theo liên kết của hai cạnh ngắn (Khi sàn tựa lên dầm thoả điều kiện hd/hs  3 thì coi như sàn ngàm vào dầm,trái lại coi như kê tự do). Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất. Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất.

• Khi tính bản thành ta có thể bỏ qua trọng lượng bản thân của nó. Ngoài ra còn phải kể đến tải trọng do dầm nắp truyền xuống đó là lực dọc phân bố đều gây nén. - Xét tiết diện chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng gió và nước, tính nội lực và bố trí thép, sau đó kiểm tra tiết diện chịu nén.

- Tải trọng gió nhỏ hơn nhiều so với áp lực của nước lên thành hồ , ta thấy trường hợp nguy hiểm nhất cho thành hồ là : hồ đầy nước + gió hút. Moment gối lớn nên dùng Mg để tính cốt thép cho thành bể ; dự kiến đặt thép 2 lớp chịu cả Mn v Mg theo chiều ngược lại khi hồ không có nước. Kích thước thành bể theo phương cạnh dài 7700x1350 nên thành bể chỉ làm việc theo phương ngắn giống với sự làm việc của thành bể theo phương cạnh ngắn.Do đó ta có thể lấy thép đã tính ở bản thành theo phương ngắn để bố trí cho bản thành theo phương dài.

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng Kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành Mtc. - Do L1/L2 ≥ 2 : bản đáy thuộc loại bản dầm làm việc một phương theo phương cạnh ngắn b , cắt một dãi theo phương cạnh ngắn để tính. • Cắt ra theo phương cạnh ngắn một dãy bản rộng 1m để tính với sơ đồ tính là dầm tùy theo liên kết của hai cạnh ngắn (Khi sàn tựa lên dầm thoả điều kiện hd/hs  3 thì coi như sàn ngàm vào dầm,trái lại coi như kê tự do).

Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất. Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất.

Xác định kích thước sơ bộ của đài cọc

ΣNtt :( bao gồm tải trọng tính toán truyền xuống móng và trọng lượng của đài và đất nằm trên đài). - Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước, trong đó. + γtb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước.

(m1;m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền, và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất). -Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính cho lớp đất dưới mũi cọc (tức đáy móng khối quy ước).

THIẾT KẾ MểNG M2

-Mxtt,Mtty :moment xoay quoanh trục x và trục Y.(Xem lực ngang cân bằng với áp lực bị động của đất nên Moment không đổi).