CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC
5. THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC
5.1. Mô hình công trình
Hình 5.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình của mô hình Etabs
Chương 5: Thiết kế kết cấu khung trục 59
Hình 5.2 Khung trục B
Chương 5: Thiết kế kết cấu khung trục 60
Chương 5: Thiết kế kết cấu khung trục 61
Hình 5.2 Mô hình công trình ở chế độ 3D trong Etabs
Chương 5: Thiết kế kết cấu khung trục 62
5.1.1. Phân tích các hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng
Hệ chịu lực chính của công trình là hệ khung chịu lực. Cột chịu tải trọng thẳng đứng, vách lõi chịu tải trọng nằm ngang là chủ yếu. Sàn được coi là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng nằm ngang.
Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:
+ Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi vách và kết cấu hộp.
+ Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung – giằng, kết cấu khung – vách, kết cấu ống lõi và kết cấu tổ hợp.
+ Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, hệ kết cấu có
hệ giằng liên tầng và hệ kết cấu có khung thép.
+ Hệ khung: Được cấu thành bởi các cấu kiện dạng thanh liên kết cứng với nhau tại nút. Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau. Sơ đồ làm việc rõ ràng, tuy nhiên khả năng chịu uốn ngang là một hệ thanh bất biến hình, là kết cấu rất quan trọng vị nó nhận tải trọng từ sàn rồi truyền xuống móng. Theo phương pháp thi công có các loại khung toàn khối, khung lắp ghép. Theo sơ đồ kết cấu gồm có khung hoàn toàn và khung không hoàn toàn. Trong thiết kế xây dựng nhà cao tầng, việc lực chọn kết cấu chịu lực thích hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều cao, giải pháp kiến trúc. Để đảm bảo độ cứng, hạn chế chuyển vị ngang, tránh mất ổn định tổng thể cần hạn chế chiều cao và độ mảnh. Căn cứ vào giải pháp thiết kế, công trình sử dụng hệ kết cấu khung – lõi – vách bê tông cốt thép chịu lực chính với sơ đồ làm việc dạng khung – giằng. Hệ dầm sàn được gối trực tiếp vào lõi vách hoặc cột. Lõi dùng để bố trí thang máy
và hệ thống kỹ thuật. Được tạo thành từ các cấu kiện dạng thanh như cột, dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành hệ khung không gian dọc theo các trục lưới cột trên mặt bằng. Nhiệm
vụ chính cử hệ khung là nhận tải trọng đứng từ các kết cấu ngang như dầm, sàn sau đó truyền xuống móng. Ngoài ra, hệ khung còn tham gia chịu tải trọng ngang và làm tăng độ cứng tổng thể cho nhà cao tầng.
+ Hệ vách cứng chịu lực: Bố trí hệ vách cứng theo ngang dọc chu vi thang máy tạo thành vệ thống lõi cùng chịu lực. Ngoài ra có thể bố trí vách cứng ở các biên, kết hợp với lõi cùng chịu tải ngang cho công trình. Đối với nhà nhiều tầng, tải trọng ngang là đáng kể, vách cứng được thiết kế như để chịu tải trọng ngang và làm việc như thanh công son. Nên cần
Chương 5: Thiết kế kết cấu khung trục 63
phân bố đều tảo trọng ngang giữa các vách cứng. Giả thiết rằng, các sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó. Sự phân bố tải trọng ngang phụ thuộc vào sự bố trí của các vách cứng. Nhiệm vụ của hê vách là chịu tải trọng ngang của công trình, chịu tải trọng của hệ dầm truyền xuống móng, giảm độ xoắn khi dao động. Phù hợp với hầu hết giải pháp kiến trúc nhà cao tầng, thuận tiện cho việc linh hoạt áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau như vừa có thể lắp ghép, vừa có thể đổ tại chỗ các kết cấu bê tông cốt thép.
5.1.2. Một số hình ảnh trong Etabs:
Hình 5.3 Khai báo vật liệu B30
Chương 5: Thiết kế kết cấu khung trục 64
Hình 5.4 Khai báo các tiết diện dầm, cột
Hình 5.5 Khai báo tiết diện vách, sàn
Chương 5: Thiết kế kết cấu khung trục 65
Tiết diện các cột sau khi thay đổi tiết diện
A-4 B-6 B-4 C-7 C-6 C-5 D-7 D-6
Sân thượng 40x40 40x40 45x45 40x40 45x45 40x40 40x40 40x40 Tầng 12 40x40 40x40 45x45 40x40 45x45 40x40 40x40 40x40 Tầng 11 40x40 40x40 45x45 40x40 45x45 40x40 40x40 40x40 Tầng 10 40x40 40x40 45x45 40x40 45x45 40x40 40x40 40x40 Tầng 9 40x40 40x40 45x45 40x40 45x45 40x40 40x40 40x40 Tầng 8 45x45 45x45 55x55 45x45 55x55 45x45 45x45 45x45 Tầng 7 45x45 45x45 55x55 45x45 55x55 45x45 45x45 45x45 Tầng 6 45x45 45x45 55x55 45x45 55x55 45x45 45x45 45x45 Tầng 5 45x45 45x45 55x55 45x45 55x55 45x45 45x45 45x45 Tầng 4 55x55 55x55 65x65 55x55 65x65 55x55 55x55 55x55 Tầng 3 55x55 55x55 65x65 55x55 65x65 55x55 55x55 55x55 Tầng 2 55x55 55x55 65x65 55x55 65x65 55x55 55x55 55x55 Trệt 55x55 55x55 65x65 55x55 65x65 55x55 55x55 55x55