5. THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ 6. THIẾT KẾ TẦNG CỨNG
2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1. Giải pháp hệ khung bên trong công trình
2.2.1.1. Hệ khung giằng (khung – vách)
Cấu tạo:
- Hệ Khung – vách được tạo ra bằng việc kết hợp hệ thông khung và hệ thông vách cứng. Hệ thống vách cứng được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên, đều là các khu vực có tường liên tục lên nhiều tầng.
Hệ thông khung được bố trí tại các khu vực còn lại của công trình. Hai hệ thống khung và vách được liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn. Trong trường hợp này vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yêu được thiết kết để chịu tải trọng thẳng đứng.
Ưu điểm:
- Tạo điều kiện để tối ưu hóa các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột, dầm, đáp ứng được yêu cầu của kiến trúc. Hệ kết cấu khung giằng là kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình chịu tải trọng ngang lớn.
2.2.1.2. Hệ vỏch cứng và lừi cứng Cấu tạo:
- Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo một phương, hai phương hoặc liờn kết thành một hệ khụng gian gọi là lừi cứng. Lừi (ống) cú thể đặt trong hoặc ngoài biờn trờn mặt bằng. Hệ sàn cỏc tầng được gối trực tiếp vào lừi – hộp hoặc qua cỏc hệ thống vỏch trung gian. Phần trong lừi thường được bố trớ thang mỏy, cỏc hệ thống kỹ thuật của công trình.
Ưu điểm:
- Là có khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được dung cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng.
Nhược điểm:
- Là hệ thông vách cứng trong công trình cản trở việc tạo ra không gian rộng.
2.2.1.3. Hệ khung – vỏch – lừi
Mặt bằng kết cấu nhìn đơn giản. Thi công tương đối thuận lợi.
2.2.2. Giải pháp kết cấu chắn giữ
Nguyên tắc và căn cứ lựa chọn kết cấu chắn giữ:
- An toàn tin cậy: Đảm bảo yêu cầu về cường độ bản thân, tính ổn định và sự biến dạng, cũng như an toàn cho công trình xung quanh.
- Thuận lợi và đảm bảo thời gian cho thi công: phải dựa trên nguyên tắc an toàn tin cậy và kinh tế hợp lý, đáp ứng được các điều kiện thuận lợi cho thi công (bố trí chắn giữ hợp lý, thuận lợi cho việc đào và vận chuyển đất…) rút ngắn thời gian thi công.
Lựa chọn kết cấu chắn giữ
Công trình có phần ngầm nằm trong đất sau 19,5m. Do đó cần lựa chọn được kết cấu chắn giữ phù hợp. Có thể lựa chọn phương án kết cấu chắn giữ tam thời, khi móng thi công xong là hết tác dung, hoặc lựa chọn loại kết cấu khi thi công xong trở thành một bộ phận vĩnh cửu, tham gia chịu lực cho công trình.
Có các loại tường vây chủ yếu sau:
2.2.2.1. Cọc bản ép Cấu tạo:
- Dùng thép máng, sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản thép khóa miệng bằng thép hình mặt cắt chữ U, Z, D. Phương pháp đóng cọc hoặc rung để hạ chúng vào đất.
Ưu điểm:
- Phù hợp với đất yếu, mực nước ngầm cao, thi công không phức tạp, có thể tái sử dụng lại.
Nhược điểm:
- Độ cứng của cọc thép tương đối thấp, không phù hợp khi sử dụng chắn đất tại các công trình hiện hữu vì gây chuyển vị ngang lới. Công tác bảo quản phải tốt và có biện pháp thi công thích hợp tránh hư hỏng bản thép để có thể sử dụng lại lần sau.
2.2.2.2. Tường chắn đất bằng cọc khoan nhồi đường kinh nhỏ:
Cấu tạo:
-Đường kính từ 600-1000mm, cọc dài 15-30m làm thành tường chắn kiểu hàng cọc trên đỉnh đổ dầm vòng bằng BTCT. Dùng cho loại hố móng có độ sâu 6-13m.
Ưu điểm:
-Thích hợp cho đất lại sét hoặc cá, có mực nước ngầm tương đối thấp. Thi công đơn giản thuận tiện, đặc biệt trong điều kiện địa chất phức tạp, tiếng ồn ít.
Nhược điểm:
- Thường được dung kết hợp với neo trong đất hoặc thanh chống neo giữ lại lưng tường, khoảng cách cọc không quá 1m, giá thành cao.
2.2.2.3. Tường liên tục trong đất:
Cấu tạo:
-Tường chắn đất bằng bê tông có cường độ tương đối cao, dung cho hố móng sâu trên 10m hoặc trong điều kiện thi công tương đối chật hẹp và khó khăn.
Ưu điểm:
- Thích hợp với nhiều điều kiện địa chất. Cường độ cao, chông thấm tốt, công nghệ thi công hiện đại, có khả năng làm móng hoặc là kết cấu vĩnh cửu cho công trình, ít ồn và chấn động khi thi công.
Nhược điểm:
- Giá thành cao, có thể thay đổi điều kiện thủy văn của nước dưới đất. Chất lượng mặt tường và bản thõn tường cần được theo dừi chặt chẽ trong quỏ trỡnh thi cụng vỡ độ rủi ro khi công tác trong đất.
2.2.3. Giải pháp kết cấu sàn
Trong kết cấu nhà cao tầng, việc giảm chiều cao tầng không những tiết kiệm đáng kể vật liệu hoàn thiện, giảm thiểu chi phí thiết bị vận hành… mà còn giảm toàn bộ chiều cao nhà, từ đó dẫn đến giảm tải trọng ngang cho công trình. Đây là yêu tố rất quan trọng vì đối với kết cấu nhà cao tầng tải trọng ngang là tải trọng mang tính quyết định.
Trước khi lựa chọn ta đi phân tích một số giải pháp kết cấu sàn.
2.2.3.1. Sàn sườn toàn khối Cấu tạo:
- Bao gồm hệ dầm và bản sàn.
Ưu điểm:
- Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta nhiều năm qua.
Nhược điểm:
- Chiều cao dầm và độ vừng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn, không tiết kiệm vật liều và không gian sử dụng. Đặc biệt với yêu cầu vượt nhịp 15m thì giải pháp này là không hiệu quả.
2.2.3.2. Sàn ô cờ Cấu tạo:
-Gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m.
Ưu điểm:
-Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hôi trường, câu lạc bộ…
Nhược điểm:
- Thi công phức tạp. Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí them các dầm chính. Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ vừng.
2.2.3.3. Sàn không dầm ứng lực trước Cấu tạo:
-Gồm các bản kê trực tiếp lên cột Ưu điểm:
-Giảm chiều dày, độ vừng sàn.
-Giảm được chiều cao công trình.
-Tiết kiệm được không gian sử dụng.
-Phân chia không gian các khu chức năng dễ dàng, bố trí hệ thống kỹ thuật dễ dàng.
Nhược điểm:
- Tính toán phức tạp.
2.2.3.4. Sàn Composite Cấu tạo:
- Gồm tấm tôn hình dập nguội và tấm đan bằng bê tông cốt thép.
Ưu điểm:
- Khi thi công tâm tón đóng vai trò là sàn công tác.
- Khi đổ bê tông đóng vai trò cốp pha cho vữa bê tông.
- Khi làm việc đóng vai trò là cốt thép dưới của bản sàn.
Nhược điểm:
- Tính toán phức tạp.
- Chi phí vật liệu cao.
- Công nghệ thi công chưa phổ biến ở Việt Nam ta hiện nay.
2.2.3.5. Tấm panel lắp ghép Cấu tạo:
- Gồm những tấm panel ứng lực trước được sản xuất trong nhà máy. Các tấm này được vận chuyển ra công trường và lắp dựng lên dầm, vách rồi tiến hành dải thép và đổ bù bê tông.
Ưu điểm:
- Khả năng vượt nhịp lớn.
- Thời gian thi công nhanh.
- Tiết kiệm vật liệu.
- Khả năng chịu lực lớn, và độ vừng nhỏ.
Nhược điểm:
- Kích thước cấu kiện lớn.
- Quy trình tính toán phức tạp.
2.2.4. Giải pháp lựa chọn
Dựa trên cơ sở đặc điểm kiến trúc, kết cấu của công trình và phân tích sơ bộ ở trên, ta lựa chọn phương án như sau:
- Hệ khung: Để đảm bảo độ cứng tổng thể, cần có một hệ xương sống thông suốt toàn bộ chiều cao cụng trỡnh. Hệ này bao gồm lừi thang mỏy ở giữa và cỏc vỏch bố trớ
quanh chu vi nhà, được nối với nhau bởi thanh cứng ngang tại các tầng kĩ thuật, nhờ đó giảm chuyển vị đỉnh và gia tốc cực đại có thể ảnh hưởng đến cảm giác của người sử dụng
Kết luận sử dụng hệ vỏch cứng và lừi cứng.
- Sàn: Nhằm tạo không gian thông thóa và tạo sự linh động trong ngăn chia không gian, kiến trúc sử dụng lưới trục 15x15m. Đây là lưới trục lớn, nếu sử dụng kết cấu dầm sàn bằng bê tông cốt thép thường thì kích thước cấu kiện sẽ rất lớn làm tăng chiều cao tầng. Gải pháp kết cấu dầm sàn ứng suất trước sẽ giúp cấu kiện nhỏ gọn hơn, khả năng chông nứt cao hơn.
Kết luận sử dụng sàn không dầm ứng lực trước - Hệ kết cấu chắn giữ: Tường liên tục trong đất.