(Đồ án hcmute) thiết kế chung cư tkt

Trong kết cấu dân dụng, sàn được làm từ bê tông kết hợp với cốt thép chịu kéo, khi muốn tăng nhịp sàn, người ta thường đưa vào hệ kết cấu dầm thay vì phải tăng bề dày của sàn và hệ dầm đ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

THIẾT KẾ KẾT CHUNG CƯ TKT

GVHD: ĐÀO DUY KIÊN SVTH: HÀ VĂN KHÔI MSSV: 15149122

Tp Hồ Chí Minh, tháng 02/2020

SKL 0 0 6 9 1 9

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 02 năm 2020

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ KẾT CHUNG CƯ TKT

GVHD: TS ĐÀO DUY KIÊN SVTH: HÀ VĂN KHÔI

MSSV: 15149122 Khóa: 2015-2019

TRƯỜNG ĐẠI SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2 Nhiệm vụ:

Kiến trúc: đặc điểm kiến trúc của công trình, thể hiện mặt bằng, mặt đứng và mặt cắt

Kết cấu (70%): thiết kế theo tiêu chuẩn Eurocode, ứng dụng kết cấu liên hợp, vách, cầu

thang sẽ được thiết kế theo TCVN

 Thiết kế sàn liên hợp, khung liên hợp

 Thiết kế liên kết giữa các cấu kiện, liên kết kháng cắt giữa sàn và dầm

 Thiết kế hệ vách, cầu thang

Nền móng (30%): Thống kê địa chất, thiết kế móng cọc khoan nhồi

3 Ngày nhận nhiệm vụ luận văn: 10/9/2019

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 03/02/2020

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn:

1 TS Đào Duy Kiên: Hướng dẫn phần kết cấu và nền móng

Nội dung và yêu cầu luận văn tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn

Giảng viên hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

KHOA XÂY DỰNG Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Sinh viên: Hà Văn Khôi MSSV: 15149122 Ngành: C.Nghệ KT CT Xây Dựng Tên đề tài: Chung cư TKT

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS Đào Duy Kiên

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 02 năm 2019

Giáo viên hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

KHOA XÂY DỰNG Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên Sinh viên: Hà Văn Khôi MSSV: 15149122 Ngành: C.Nghệ KT CT Xây Dựng Tên đề tài: Chung cư TKT

Họ và tên Giáo viên phản biện: PGS.TS Nguyễn Trung Kiên

NHẬN XÉT

7 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

8 Ưu điểm:

9 Khuyết điểm:

10 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

11 Đánh giá loại:

12 Điểm:……….(Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

Giáo viên phản biện

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là một bài tập lớn cuối cùng để hoàn thành chương trình đào tạo Thông qua quá trình làm đồ, sinh viên có cơ hội để tổng hợp lại tất cả những kiến thức, kỹ năng đã được truyền dạy trong suốt chương trình học Ngoài ra, sinh viên còn xem đây là dịp để trao dồi những kiến thức mới, kỹ năng mới sẽ chuẩn bị cho sự nghiệp sau này

Em xin chân thành gửi lới cảm ơn đến quý Thầy Cô của khoa Xây dựng cũng như Ban Giám hiệu của trường Đại học SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM, những người đã tạo điều kiện, hỗ trợ và hướng dẫn sinh viên để hoàn thành luận văn này

Sinh viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Đào Duy Kiên - giảng viên hướng dẫn chính luận văn của sinh viên Em xin chân thành cảm ơn Thầy Thầy đã luôn nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn sinh viên trong suốt quá trình làm bài luận cũng như truyền đạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm sát với bên ngoài thực tế

Cũng nhân dịp này, sinh viên gửi lời cản ơn đến gia đình và bạn bè, những người đã đồng hành với sinh viên trong suốt quá trình học và làm luận văn

Đồ án tốt nghiệp là một công trình đầu tay của mỗi sinh viên trước khi ra trường Mặc dù đã

cố gắng nhưng vì kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn chắc chắn còn có nhiều sai sót, em kính mong nhận được sự chỉ dẫn của quý thầy cô để em ngày càng hoàn thiện kiến thức cho bản thân mình

Kính chúc thầy cô có thật nhiều sức khoẻ và hạnh phúc để tiếp tục thực hiện con đường truyền đạt kiến thức cho các thế hệ mai sau

Sinh viên

Hà Văn Khôi

Phân tích dạng kết cấu chịu lực cho công trình

So sánh, chuyển đổi các đặc trưng vật liệu giữa tiêu chuẩn Việt Nam và Eurocode

Tính toán tải trọng và tác động vào công trình theo Eurocode gồm: tĩnh tải, hoạt tải, gió, động đất và tổ hợp tải trọng

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

kế nút liên hợp nửa cứng theo tiêu chuẩn Eurocode

Sử dụng các phần mềm hỗ trợ tính toán nội lực cho công trình bao gồm: ETABS và SAFE

MỤC LỤC

Giới thiệu 2

Ưu điểm của kết cấu liên hợp 4

Kiến trúc 4

Kinh tế 4

Chịu nhiệt 5

Thi công 5

So sánh với các phương án kết cấu khác 6

Liên kết kháng cắt 8

Giải pháp kết cấu cho công trình 8

Tiêu chuẩn áp dụng 10

Bê tông 10

Quy định của Eurocode 2 và Eurocode 4 10

Cường độ tính toán của bê tông 11

Module đàn hối E

12

Sự co ngót của bê tông 12

Hệ số dãn nở nhiệt 13

Qui định của Việt Nam – TCVN 5574:2012 13

Cường độ nén tức thời 13

Cường độ nén tiêu chuẩn 14

Cường độ nén tính toán 14

Module đàn hồi 15

So sánh các đặt trưng cơ học của bê tông theo hai tiêu chuẩn Eurocode và

tiêu chuẩn Việt Nam TCCVN 5574:2012 15

Thép 16

Thép thanh 16

Thép kết cấu 18

Tôn định hình kết cấu bằng thép của sàn liên hợp 19

Liên kết 19

Liên kết kháng cắt 19

Bu lông 19

Hệ số an toàn 20

Tiêu chuẩn áp dụng 21

Trạng thái giới hạn 21

Tĩnh tải 22

Tĩnh tải tác dụng lên sàn liên hợp thép – bê tông 22

Tĩnh tải tác dụng lên khung 24

Hoạt tải 24

Hoạt tải thi công 24

Hoạt tải sử dụng 25

Tải gió 26

Tính toán thành phần tĩnh 26

Tính toán thành phần động 28

Tải trọng động đất 32

Tổng quát 32

Phương pháp tính 32

Tổ hợp tải trọng 34

Tổ hợp tải trọng dựa theo tiêu chuẩn 34

Tổ hợp tải trọng 37

Kết quả tổ hợp của công trình 38

Giới thiệu về sàn liên hợp thép – bê tông 42

Sự làm việc của sàn liên hợp 43

Ba dạng làm việc của sàn liên hợp: 44

Các dạng phá hoại của sàn liên hợp 45

Kiểm tra sàn liên hợp ở giai đoạn thi công 46

5.3.1 Sơ đồ tính 46

5.3.2 Phân tích nội lực 46

5.3.3 Trạng thái giới hạn tới hạn 46

5.3.4 Trạng thái sử dụng 49

5.2 Kiểm tra sàn ở trạng thái liên hợp 50

5.4.1 Sơ đồ tính 50

Tải trọng 50

Phân tích nội lực 50

Trạng thái giới hạn tới hạn 51

Trạng thái giới hạn sử dụng 63

Kết quả tính toán sàn liên hợp thép – bê tông tầng 10 (điền hình) 67

68

Thông số thiết kế của sàn 68

Thiết kế ô sàn 1 70

Tải trọng tác dụng 71

Kiểm tra sàn ở giai đoạn thi công 71

Xác định nội lực 71

Kiểm tra sàn ở giai đoạn liên hợp 74

Thiết kế ô sàn 2 79

Tải trọng tác dụng 79

Kiểm tra sàn ở giai đoạn thi công 80

Xác định nội lực 80

Kiểm tra sàn ở giai đoạn liên hợp 83

Thiết kế ô sàn 3 87

Tải trọng tác dụng 87

Kiểm tra sàn ở giai đoạn thi công 88

Xác định nội lực 88

Kiểm tra sàn ở giai đoạn liên hợp 91

Kích thước sơ bộ 96

Chọn sơ bộ kích thước 96

Xác định góc nghiêng bản thang 96

Tải trọng tác dụng lên cầu thang 96

Tải trọng tác dụng lên bản thang 97

Sơ đồ tính: 99

Tính toán cho vế thang 101

Tính toán cốt thép cho dầm D1: 101

Tính toán cốt thép cho dầm D2: 103

Hệ kết cấu chịu lực của công trình 105

Nội lực khung trục E 105

Nhận xét 111

Lựa chọn nội lực kiểm tra thiết kế 111

Chuyển vị của hệ kết cấu 112

Tiêu chuẩn áp dụng 113

Giới thiệu về dầm liên hợp thép – bê tông 113

Giới thiệu chung 113

Bề rộng làm việc hiệu quả của tiết diện 113

Phân loại tiết diện ngang 115

Phương pháp phân tích xác định nội lực thiết kế và sự phân phối lại moment 117

Kiểm tra dầm trong giai đoạn thi công 118

Trạng thái giới hạn tới hạn 118

Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 119

Kiểm tra dầm liên hợp theo trạng thái giới hạn tới hạn 119

Các giả thiết tính toán của khả năng chịu uốn của tiết diện 119

Moment kháng dẻo của tiết diện khi chịu momentt dương 120

Moment kháng kẻo của tiết diện khi chịu moment âm: 124

Độ bền tiết diện khi chịu lực cắt và moment 125

Liên kết dầm thép – sàn liên hợp 127

Giới thiệu 127

Chốt hàn có mũ trong bản sàn liên hợp 128

Yêu cầu bố trí các liên kết chốt hàn 129

Thiết kế liên kết chịu cắt đối với dầm phụ liên hợp 131

Thiết kế liên kết chịu cắt đối với dầm chính liên hợp 132

Cốt thép ngang 133

Kiểm tra dầm liên hợp theo trang thái giới hạn sử dụng 136

Kiểm tra độ võng 136

Sự hình thành vết nứt trong bê tông ở vùng chịu moment âm 137

Dao động 138

Kết quả tính toán dầm phụ, nhịp 9 m 140

Đặc trưng của sàn 140

Đặc trưng vật liệu 141

Bề rộng làm việc của dầm 142

Phân loại tiết diện dầm 143

Tải trọng 143

Kiểm tra ở giai đoạn thi công 144

Kiểm tra ở giai đoạn liên hợp 146

Thiết kế liên kết kháng cắt 147

Trạng thái sử dụng 149

Kết quả tính toán dầm chính, khung trục C nhịp 4-5 151

Đặc trưng của sàn 151

Đặc trưng vật liệu 152

Bề rộng làm việc của dầm 153

Phân loại tiết diện dầm 154

Tải trọng 155

Kiểm tra ở giai đoạn thi công 155

Kiểm tra ở giai đoạn liên hợp 156

Thiết kế liên kết kháng cắt 159

Kiểm tra bố trí liên kết 159

Trạng thái giới hạn sử dụng 161

Tiêu chuẩn áp dụng 163

Giới thiệu về cột liên hợp thép – bê tông 163

Phương pháp tính toán 164

Phương pháp tổng quát: 164

Phương pháp đơn giản: 164

Kiểm tra ổn định cột 164

Cột liên hợp chịu nén dọc trục 165

Khả năng chịu lực dọc trục theo điều kiện bền 165

Điều kiện ổn định cột liên hợp 166

Khả năng chịu lực của cột theo điều kiện ổn định 169

Kiểm tra điều kiện áp dụng phương pháp đơn giản 170

Kiểm tra cột chịu nén uốn 170

Đường cong tương tác phương trục chính: 171

Đường cong tương tác phương trục phụ 174

Khả năng chịu nén uốn một phương 176

Khả năng chịu nén uốn hai phương 178

Khả năng chịu lực cắt 179

Kết quả tính toán cột C12 nhóm G1 – Khung trục C 180

Đặc trưng vật liệu 180

Nội lực thiết kế cột 180

Đặc trưng hình học của cột 181

Kiểm tra ổn định cục bộ lõi thép 182

Kiểm tra cột liên hợp chịu lực nén dọc trục 182

Điều kiện ổn định 182

Khả năng chịu lực theo điều kiện ổn định của cột 184

Kiểm tra cột chịu uốn 185

Khả năng chịu lực cắt 188

Khả năng chịu nén uốn một phương 188

TÍNH VÁCH KHUNG TRỤC 3 190

Lý thuyết tính toán 190

Các bước tính toán thép dọc cho vách 191

Tính toán cốt ngang cho vách cứng 193

Tính toán cốt thép cho một trường hợp cụ thể 193

Tiêu chuẩn áp dụng 195

Lý thuyết tính toán liên kết khớp dạng (fin plate) 195

Cấu tạo liên kết 195

Tổng quan 195

Kiểm tra về cấu tạo 196

Kiểm tra nhóm bu lông 198

Kiểm tra bản mã 201

Khả năng chịu cắt 201

Khả năng chịu uốn 203

Kiểm tra ổn định bản mã 203

Kiểm tra bụng dầm 204

Khả năng chịu lực cắt 205

Khả năng chịu uốn và cắt đồng thời khi chiều dài đoạn vát 206

Khả năng chịu uốn và cắt đồng thời của dầm không vát 208

Kiểm tra khả năng chịu lực phần đầu dầm bị vát 209

Kiểm tra ổn định chỗ vát của bụng dầm 211

Kiểm tra đường hàn liên kết bản mã với cánh cột (hoặc bụng cột, bụng dầm) 212

Kiểm ổn định bụng dầm đỡ 213 Lực cắt cục bộ 213 Cắt thủng 214 Kết quả tính toán liên kết dầm phụ với dầm chính 215 Kiểm tra về cấu tạo 215 Kiểm tra nhóm bu lông 216 Kiểm tra bản mã 218 Kiểm tra bụng dầm 220 Kiểm tra đường hàn liên kết bản mã với bụng dầm chính 222 Kiểm tra ổn định bụng dầm đỡ 222

Tiêu chuẩn áp dụng 224 Giới thiệu nút liên hợp nủa cứng 224 Đặc trưng mối nối 226 Giới thiệu tổng quan 226 Cách sắp xếp lò xo 228

Độ cứng của nút 230

Hệ số điều chỉnh độ cứng 231 Quy trình tính toán liên kết 232 Liên kết nút khung theo – Phương trục khỏe của cột bên trong và cột biên 233 Liên kết nút khung theo – Phương trục yếu của cột bên trong và cột biên 243 Yêu cầu về liên kết dầm – cột 251 Quy định về thiết kế liên kết 251 Nguyên tắc thiết kế liên kết liên hợp nửa cứng 252 Kết quả tính toán liên kết nút liên hợp nửa cứng 253 Kết quả thiết kế nút liên hợp của khung trục e 253 Kết quả thiết kế nút liên kết dầm B94 vào vách lỗi thang 266

Tiêu chuẩn áp dụng 270 Giới thiệu liên kết nối cột 270 Quy trình thiết kế nối cột 271 Nội lực trong các vùng chịu lực (T-sub) 271 Kiểm tra khả năng chịu lực của vùng chịu kéo 272 Khả năng chịu cắt 273

Trường hợp toàn bản nối chịu nén 274

Bố trí bu lông 274 Kết quả thiết kế liên kết nối cột 275 Tính toán các vùng chịu lực 276 Kiểm tra kích thước bản đế 277 Kiểm tra chiều dày bản đế 277 Kiểm tra bu lông 277 Kiểm tra đường hàn 278 Giới thiệu liên kết chân cột 279 Đặc trưng liên kết 280 Quy trình thiết kế liên kết chân cột 281 Kiểm tra ứng suất tác dụng lên bản đế 281 Xác định chiều dày của bản đế 282 Kiểm tra khả năng chịu lực của bu lông 283 Khả năng chịu cắt 283 Tính chiều dài bu lông neo 283 Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn 284 Kết quả thiết kế liên kết chân cột 285

Dự liệu tính toán 285 Kiểm tra ứng suất tác dụng lên bản đế 286 Xác định chiều dày của bản đế 287 Thiết kế dầm dế 288 Thiết kế sườn đế 289 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bu lông 290 Kiểm tra khả năng chịu cắt của đường hàn 290 Chiều dài bu lông neo 291

Điều kiện địa chất: 292 Thống kê địa chất: 292 Thông số cọc khoan nhồi: 293 Vật liệu sử dụng: 293

Sơ bộ kích thước: 293 Tính toán sức chịu tải của cọc: 293 Theo điều kiện vật liệu: 294 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 294

Sức chịu tải theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT - Công thức Nhật Bản: 295 Sức chịu tải thiết kế 297 Tính toán móng M1( dưới cột C13, Trục 1-E): 298 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 298 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn 298 Kiểm tra áp lực dưới mũi cọc 299 Kiểm tra độ lún của móng cọc: 301 Kiểm tra xuyên thủng cho móng: 301 Tính cốt thép đài móng 302 Tính toán móng M2( dưới cột C4, Trục 3-F): 303 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 303 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn 304 Kiểm tra áp lực dưới mũi cọc 305 Kiểm tra độ lún của móng cọc: 307 Kiểm tra xuyên thủng cho móng: 307 Tính cốt thép đài móng 308 Tính toán móng M4 (dưới vách lõi thang): 309 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 309 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn 310 Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc 311 Kiểm tra áp lực dưới mũi cọc 311 Kiểm tra độ lún của móng cọc: 313 Kiểm tra xuyên thủng cho móng: 314 Tính cốt thép đài móng 314 CHƯƠNG 14 - THIẾT KẾ SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1.1

- Tên công trình: CHUNG CƯ TKT

- Địa chỉ: QUẬN BÌNH TÂN - TP HỒ CHÍ MINH

- Quy mô công trình gồm: 1 tầng hầm, 1 tầng dịch vụ, 18 tầng điển hình, 1 tầng thượng

- Chiều cao công trình: 63m tính từ mặt đất tự nhiên

- Diện tích sàn tầng điển hình: 45×45m

1.2

-

ra còn bố trí phòng kỹ thuật điện, nước, chữa cháy, … Hệ thống hồ chứa nước được đặt

-

lý và đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố

-

ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi

1.4

1.4.1

-

-

1.4.2

-

1.5

-

-

 Việc hình thành dạng kết cấu liên hợp này bắt nguồn từ hai nguyên nhân:

_ Nguyên nhân thứ nhất bắt đầu từ ý định thay thế các cốt thép tròn bằng các dạng cốt thép khác gọi là cốt cứng, khi hàm lượng quá lớn hình thành nên kết cấu liên hợp

_ Nguyên nhân thứ hai bắt đầu từ ý tưởng muốn bao bọc kết cấu thép chịu lực bằng bê tông để chống xâm thực, chống cháy hoặc chịu lực, từ đó hình thành nên kết cấu liên hợp thép – bê tông

Trong kết cấu dân dụng, sàn được làm từ bê tông kết hợp với cốt thép chịu kéo, khi muốn tăng nhịp sàn, người ta thường đưa vào hệ kết cấu dầm thay vì phải tăng bề dày của sàn và hệ dầm được đỡ bởi các cột chống, các hệ dầm cột đó có thể được tạo thành từ các loại thép hình cán nóng hoặc tổ hợp theo dạng tiết diện chữ I hoặc chữ H Với loại kết cấu trên, nếu có sự trượt tự do giữa cánh dầm thép và bản sàn bê tông thì chúng sẽ làm việc độc lập, tiết diện dầm thép sẽ được thiết kế chịu toàn bộ tải trọng từ sàn truyền vào Nếu sự trượt được hạn chế hoặc giảm thiểu thì tiết diện thép và bê tông sẽ làm việc cùng nhau Từ 1950, liên kết cơ học được dùng để liên kết giữa sàn bê tông và dầm Liên kết loại bỏ, hoặc làm giảm trượt tại mặt tiếp xúc giữa thép và bê tông, từ đó bản sàn và dầm thép làm việc chung với nhau tạo thành tiết diện liên hợp, hay còn được gọi là “dầm liên hợp”

Dầm liên hợp dưới tác dụng của tải trọng

Khi “dầm liên hợp” chịu moment dương, phần bê tông của sàn tham gia chịu nén nên tăng khả năng chịu lực của dầm, còn đối với moment âm, thép trong bê tông của sàn sẽ tham gia chịu kéo cùng với tiết diện dầm Từ đó dầm liên hợp có độ cứng cao hơn, chịu lực tốt hơn, dẫn đến khả năng vượt nhịp lớn hơn so với dầm thép bình thường

Ở Việt Nam, lý thuyết tính toán cấu kiên liên hợp thép – bê tông đã được đưa vào các giáo trình giảng dạy, nhưng hiện nay loại kết cấu này vẫn chưa phổ biến tại Việt Nam Công trình điển hình sử dụng kết cấu liên hợp thép – bê tông là Diamond Plaza tọa lạc tại trung tâm thành phố Hồ Chí Minh với khung thép bọc vật liệu chống cháy sỉ lò cao Ngoài ra, công trình mới xây dựng trong giai đoạn gần đây là nhà hoạt động đa năng 169 Nguyễn Ngọc Vũ, Hà Nội gồm

2 tầng hầm và 21 tầng chức năng và dự án Khu tái định cư phường 11, quận 6, Tp Hồ Chí Minh: gồm 2 tòa nhà H-098 và T-106, mỗi tòa cao 15 tầng và 1 tầng hầm

Tòa nha Diamond Plaza

Dự án chung cư tái định cư quận 6

Nhà hoạt động đa năng 169 Nguyễn Ngọc Vũ

Ưu điểm của kết cấu liên hợp

Thiết kế một công trình cần đảm bảo các yêu cầu về khả năng chịu lực, độ dẻo của kết cấu, kiến trúc , kinh tế, thi công, chịu nhiệt

Nhiều tầng hơn so với các kết cấu khác có cùng chiều cao

Kết cấu liên hợp được lắp đặt dễ dàng và nhanh hơn nên tiết kiệm được chi phí thi công, thời gian hoàn thành công trình nhanh Sớm đưa công tình vào sử dụng dẫn đến thu hồi vốn nhanh hơn

Chịu nhiệt

Các công trình kết cấu thép tốn rất nhiều chi phí để bảo vệ thép kết cấu dưới tác dụng nhiệt của lửa Tăng khả năng chịu nhiệt của kết cấu liên hợp bằng cách bao bọc hoàn toàn hoặc một phần cấu kiện bằng bê Điều này không chỉ giúp duy trì nhiệt độ thấp trong thép mà còn tăng khả năng chịu lực, tăng độ ổn định của cấu kiện

Thi công

 Sàn composite được sử dụng rỗng rãi trong các công trình vì tính tiện lợi như:

Sàn công tác: Trước khi đổ bê tông, các tấm tôn sóng phục vụ như một sàn công tác rất an toàn

Coppha cố định: Các tấm tôn sóng được phủ lên các dầm theo một phương, các tấm tôn đóng vai trò coppha trong quá trình đổ bê tông, có thể không cần các cây chống phụ trong khi thi công, ngoài ra tấm tôn còn giữ nước rất tốt trong quá trình đổ bê tông

Cốt thép trong sàn: Cốt thép được đặt trong sàn sẽ tăng khả năng chịu moment dương, chống

co ngót, nút do nhiệt độ, chịu moment âm là bản liên tục Sự làm việc liên hợp đạt được khi sử dụng tấm thép sóng

Tốc độ thi công nhanh, đơn giản: Thép tấm có trọng lượng nhẹ thuận lợi vận chuyển và cất giữ ở công trường Một xe có thể vận chuyển 1500m2 thép tấm làm sàn, một đội có thể lắp đặt 400m2 thép tấm trong ngày

Chất lượng cấu kiện: các cấu kiện bằng thép được chế tạo tại nhà máy dưởi sự quản lý nghiêm ngặt, giảm thiểu được các yếu tố phát sinh, tăng độ chính xác cao

 Trình tự thi công của kết cấu liên hợp thép – bê tông chia ra thành các quá trình như sau:

Đầu kiên khung thép có giằng hoặc không giằng sẽ được lắp dựng, nếu các ống thép được lắp vào trong kết cấu thì các lồng cốt thép đã được lắp đặt cố định ở xường sản xuất

Các chi tiết truyền lực giữa bê tông và cốt thép như bracket, tấm thép đệm, neo chống trượt đã được chuẩn bị tại công xưởng để tăng tốc độ xây lắp và phải được lên kế hoạch chi tiết Sau khi lắp đặt các cột xong, các dầm thép sẽ được lắp vào giữa các cột (có thể chỉ gác lên các cột)

Sàn bê tông đúc sẵn hoặc tấm thép tôn để làm sàn được gác lên phục vụ như sàn công tác, tấm coppha

Cuối cùng đúc bê tông sàn và cột cùng một lúc Sau khi bê tông đông cứng, độ cứng

và khả năng chịu lực của cột và dầm sẽ tăng lên, liên kết sẽ tự động chuyển sang liên kết nửa cứng

So sánh với các phương án kết cấu khác

Kích thước kết cấu khi sử dụng loại kết cấu liên hợp nhỏ hơn so với kết cấu khác thông dụng như bê tông, thép Bảng tổng hợp này tham khảo từ giáo trình thuộc chương trình châu Âu về chuyển giao kỹ thuật ở Việt Nam

là đắt hơn Nếu đánh giá hiệu quả kinh tế một cách toàn diện, có thể chi phí vật liệu cao nhưng

bù lại bởi tốc độ thi công nhanh, sớm quay vòng vốn thì rất có thể công trình sẽ rẻ hơn

Để có thể so sánh định lượng, tác giả P R Knowles đã lập bảng so sánh trọng lượng thép

và giá thành tổng thể cho khung nhà 5 tầng một nhịp thiết kế ở hai giai đoạn đàn hồi và dẻo cho hai loại khung: Loại khung thép hoàn toàn và Khung thép liên hợp thép – bê tông (bảng 2.3)

So sánh trọng lượng thép và giá thành tổng thể cho khung nhà năm tầng một

nhịp

Bảng 2.4 là bảng so sánh chi phí thép cho dầm khung của nhà khi thiết kế bằng thép, bằng liên hợp thép – bê tông và bằng liên hợp thép – bê tông có dùng biện pháp thi công tạo ứng lực trước trong dầm thép

So sánh trọng lượng thép dầm sàn

Liên kết kháng cắt

Dưới tác dụng của tải trọng, dầm liên hợp chịu uốn và lực trượt (ứng suất cắt) xuất hiện tại mặt tiếp xúc giữa thép và bê tông Nếu dầm liên hợp không có liên kết kháng cắt, hai thành phần vật liệu sẽ trượt tại mặt tiếp xúc, khi đó kết cấu không làm việc cùng nhau Do đó, liên kết kháng cắt là một liên kết cơ học giữa bê tông sàn và thép dầm nhằm chống lại khả năng trượt tương đối giữa hai loại vật liệu tại mặt tiếp xúc của chúng với nhau

Các loại liên kết kháng cắt

 Phân loại các trường hợp tương tác của giữa bê tông và dầm thép trong tiết diện liên hợp:

Các trường hợp tương tác giữa bê tông và dầm thép

_ Tương tác toàn phần: không có sự trượt tương đối tại mặt tiếp xúc giữa bản bê tông và dầm thép Lực cắt dọc truyền toàn bộ và tải trọng phá hủy đạt giá trị lớn nhất, bê tông và thép làm việc cùng nhau hoàn toàn

_ Không tương tác: chuyển vị trượt tương đối giữa bê tông và thép tại mặt tiếp xúc là không giới hạn; hầu như không có sự truyền lực cắt Tải trọng phá hoại là nhỏ nhất

_ Tương tác bán phần: trượt giữa bê tông bê tông và thép tại mặt tiếp xúc khác không, nhưng có giới hạn Lực cắt được truyền một phần và lực phá hoại nằm giữa hai giá trị trên

Về loại liên kết kháng cắt, ta có thể sử dụng các loại liên kết khác nhau, phổ biến gồm các loại sau: dạng đinh, dạng Perfopond, dạng thép góc, dang liên kết đai, trong đó phổ biên nhất

là liên kết dạng đinh Tiêu chuẩn EN 1994 – 1 – 1 đã đề cập các chỉ dẫn thiết kế với liên kết kháng cắt dạng đinh Liên kết này yêu cầu phải có máy móc chuyên dụng để sản xuất, thi công

Giải pháp kết cấu cho công trình

Mong muốn hiểu thêm về kết cấu liên hợp trong việc tính toán, sinh viên chọn giải phảp thiết kế ứng dụng kết cấu liên hợp thép – bê tông cho công trình:

_ Lõi thang máy: cấu tạo bằng hệ khung được tạo thành từ cột, dầm và được giằng để tạo thành một khối cứng

_ Liên kết kháng cắt: được sử dụng là liên kết kháng cắt dạng đinh vì tính phổ biến của

nó

VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ

TÔNG Tiêu chuẩn áp dụng

Tiêu chuẩn: “EN 1994 – 1– 1: “Design of composite steel and concrete structure – General rules and rules for buildings”

Tiêu chuẩn: “EN 1992 – 1– 1: “Design of concrete structure – General rules and rules for buildings”

Tiêu chuẩn: “EN 1998 – 1: Design of structure for earthquake resitance – General rules, seismic actions and rules for buildings”

Tiêu chuẩn “TCVN 5574 : 2012 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép” và tiêu chuẩn “TCVN

Quy định của Eurocode 2 và Eurocode 4

Theo điều 3.1(2) tiêu chuẩn EN 1994-1-1, đối với bê tông thông thường sử dụng trong kết cấu liên hợp thì cấp độ bền bê tông không được thấp hơn C20/25 và không cao hơn C60/75 Theo điều 7.2.1 tiêu chuẩn EN 1998-1-1, cấp độ bê tông dùng trong công trình thiết kế chịu động đất không được thấp hơn C20/25 và không cao hơn C40/50

_ fctk,0.05 – Cường độ chịu kéo đặc trưng của mẫu bê tông hình trụ ở tuổi 28 ngày

_ fcm – Cường độ chịu nén trung bình của mẫu bê tông hình trụ ở tuổi 28 ngày

_ fctm – Cường độ chịu kéo trung bình của mẫu bê tông hình trụ ở tuổi 28 ngày

_ Ecm – Module đàn hồi cát tuyến có kể đến ảnh hưởng của các tác động ngắn hạn _ Trong kí hiệu lớp độ bền, chẳng hạn C25/30, con số đầu tiên là cường độ chịu nénđặc 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 28 ngày

Ví dụ: cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu bê tông C25/30 hình lập phương ở tuổi 28 ngày

là 30 Mpa (N/mm2)

Cường độ tính toán của bê tông

Theo Eurocode 1992-1-1, cường độ tính toán chịu nén của bê tông tính như sau:

Tổ hợp tải trọng Bê tông γ c Thép thanh và thép ứng suất trước γ c

Hệ số đặc tính riêng của bê tông γ c

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

,0.05

ctk ctd ct

_





_

f

Module đàn hối E cm

_ Module đàn hồi riêng của bê tông:

Module đàn hồi Ecm của bê tông phụ thuộc module đàn hồi của các yếu tố thành phần Các giá trị của Ecm được cho trong bảng 3.1 là cho bê tông cốt liệu đá thạch anh Đối với cốt liệu đá vôi hoặc đá sa thạch thì module đàn hồi có thể giảm tương ứng 10% và 30% Ngược lại cốt liệu

từ đá bazan thì module đàn hồi tăng 20%

_ Module đàn hồi của tiết diện liên hợp thép – bê tông:

Kết cấu liên hợp thép – bê tông chính là sự phối hợp làm việc một cách hiệu quả của bê tông

và thép Do đó, ngoài việc quan tâm modul đàn hồi của bê tông và thép, ta cần phải tính toán được giá trị modul của tiết diện liên hợp thép – bê tông Theo Eurocode 4, đề nghị quy đổi modul đàn hồi của tiết diện liên hợp, đồng nhất hóa theo tỉ lệ đối với thép (hoặc bê tông) Hệ

số quy đổi đó được gọi là hệ số tương đương thép – bê tông, được xác định như sau:

a cm

E n E



Với Ea – module đàn hồi của kết cấu thép

Ngoài ra, dưới tác động của các tác dụng dài hạn, bê tông sẽ chịu các biến dạng khác hoặc hiện tượng mỏi, một cách đơn giản hóa để kể đến hiện tượng mỏi do tác dụng của tải trọng dài hạn người ta giảm giá trị của module cát tuyến Ecm Thường dùng giá trị Ecm / 3, như vậy hệ số tính đổi tương đương của tải trọng dài hạn sẽ là: n’ = 3n

Chú ý rằng phần lớn các công trình xây dựng, khi thiết kế ngoài việc quan tâm đến việc chính xác hóa tính toán, sát thực tế, còn quan tâm đến mục đích an toàn và làm đơn giản phương pháp phân tích, tính toán; vì vậy cho phép dùng hệ số tính đổi tương đương duy nhất của giá trị trung gian: n” = 2n

Giá trị này dùng chung cho cả tác dụng dài hạn và ngắn hạn

Sự co ngót của bê tông

Khi tính toán thiết kế kêt cấu liên hợp thép – bê tông cần quan tâm đến sự co ngót của bê tông Hiện tượng co ngót của bê tông là một hiện tượng lý hóa sinh ra trong quá trình chế tạo

Sự co ngót này coi như được xảy ra tự do, và được xác định qua hệ số co ngót như sau: Bằng 310-4 trong môi trường khô ở trong hoặc ngoài công trình (trừ các cấu kiện được nhồi

bê tông)

Bằng 210-4 trong các môi trường khác và cho các cấu kiện nhồi bê tông

Các giá trị trên dùng cho bê tông có khối lượng riêng trung bình thông thường, đối với bê tông nhẹ, các giá trị trên được nhân với 1.5 lần

Trong kết cấu liên hợp, hiện tượng co ngót gây nên các ứng suất Tuy nhiên, khi tính toán công trình theo trạng thái giới hạn về phá hỏng (trạng thái kết cấu không sử dụng được nữa) rất

ít khi kể đến sự co ngót của bê tông Cần lưu ý ở đây chỉ đối với tiết diện liên hợp loại 4, có thể

kể đến ảnh hưởng của co ngót bê tông khi tính toán độ võng của kết cấu theo trạng thái giới hạn

về sử dụng, nhất là đối với dầm đơn giản nhịp lớn

Hệ số dãn nở nhiệt

Một trong những đặc điểm quan trọng giúp bê tông và thép làm việc cùng nhau một cách hiệu quả là do hệ số dãn nở vì nhiệt của chúng gần bằng nhau Điều này vô cùng quan trong đối với tính hiệu quả của kết cấu liên hợp thép – bê tông

Hệ số dãn nỡ nhiệt của bê tông thường là

  10

C

  

Qui định của Việt Nam – TCVN 5574:2012

Bê tông có thể sử dụng cho kết cấu liên hợp:

Bê tông nặng có khối lượng riêng trung bình từ 2200 kg/m3 đến 2500 kg/m3;

Bê tông hạt nhỏ có khối lượng riêng trung bình lớn hơn 1800 kg/m3;

Bê tông nhẹ có cấu trúc đặc và rỗng;

Tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng mẫu thí nghiệm hình lập phương để tiến hành xác định đặc trưng cường độ của bê tông

Khái niệm cường độ nén tức thời là khái niệm dùng để chỉ các giái trị cường độ nén thu được

từ thí nghiệm Giá trị này không sử dụng một các trực tiếp trong tính toán mà được đại diện bởi giá trị cường độ nén trung bình thống kê Bm

Cường độ nén tức thời

Tương ứng với lớp độ bền theo tiêu chuẩn châu Âu, tiêu chuẩn Việt Nam dùng khái niệm cấp độ bền để gọi tên bê tông (lúc trước sử dụng khái niệm “Mác”) Mối quan hệ giữa cấp độ bền và cường độ nén tức thời thể hiện qua công thức sau:

Cấp độ bền

chịu nén

Cường độ trung bình của mẫu thử tiêu chuẩn (MPa)

Cấp độ bền chịu nén

Cường độ trung bình của mẫu thử tiêu chuẩn

Cường độ nén trunh bình của bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam

Đối với tương quan cấp độ bền chịu kéo – cường độ chịu kéo tức thời, các công thức tương quan tương tự như đối với cấp độ bền chịu nén – cường độ chịu nén tức thời

Cường độ nén tiêu chuẩn

Theo TCVN 5574 : 2012, tương quan giữa cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông (cường

độ lăng trụ) và cấp độ bền chịu nén của bê tông được xác định theo các công thức sau:

Đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ và bê tông rỗng:

(0.77 0.001 )

bn

nhưng không nhỏ hơn 0.72

Đối với bê tông tổ ong:

bê tông ở hai tiêu chuẩn không giống nhau Chính những điều này sẽ gây khó khăn trong việc

so sánh cấp độ bền giữa hai tiêu chuẩn

Tuy nhiên cả hai tiêu chuẩn đều dựa vào cường độ chịu nén tức thời trung bình của các mẫu thí nghiệm để thành lập nên các thông số cường độ để dùng cho thiết kế Các giá trị thí nghiệm của mẫu đều tồn tại khách quan không phụ thuộc vào các hệ số an toàn vật liệu, hệ số tải trọng,

hệ số điều kiện làm việc… theo từng tiêu chuẩn

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

25

20

  Giá trị tính được bằng cách nhân hệ số chuyển đổi 25/20

Dựa theo cách tính như trên, ta có bảng 3.4 với các giá trị chuyển đổi cường độ giữa hai loại mẫu