trung tâm thương mại và văn phòng cao cấp (kiến trúc kết cấu nền móng thi công) đầy đủ bản vẽ

Hiện tr-ờng công tác gọn nhẹ, điều kiện thi công trong khô ráo cũng là nguyên nhân giảm bớt các thất thoát về vật liệu, lao + Về kỹ thuật, mục tiêu hàng đầu là phải đảm bảo kết cấu khung

Lời cảm ơn!

Xin trân trọng gửi đến lời cảm ơn sâu sắc nhất tới các giảng viên trong tr-ờng

Đại Học Dân lập Ph-ơng Đông về những kiến thức và trách nhiệm mà các thầy đã

trang bị cho em Đặc biệt em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: GS TSKH Nguyễn Trâm

và GS Lê Kiều đã tận tình chỉ bảo trong suốt quá trình làm đề tài tốt nghiệp Cảm ơn tất cả các bạn

Gi¶ng viªn h-íng dÉn : gs – tskh nguyÔn tr©m

M· sè sinh viªn : 816085

Hµ Néi, 04/2006

Phần I Kiến trúc công trình

I Tổng quan

Nhà cao tầng xuất hiện do hậu quả của việc tăng dân thành phố, thiếu đất xây dựng và giá đất cao Việc xây dựng nhà cao tầng hàng loạt phản ánh quan

điểm của các nhà thiết kế khi giải quyết các bài toán xây dựng đô thị

Mặt khác, Xây dựng là một ngành phục vụ cho phát triển kinh tế, chịu ảnh h-ởng nhiều mặt của khu vực hoá và toàn cầu hoá Trong những năm gần đây, nhờ chính sách đổi mới của Đảng và Nhà n-ớc, các doanh nghiệp xây dựng đã tìm kiếm đ-ợc các nguồn vốn để đầu t- chiều sâu, nâng cấp trình độ công nghệ,

do đó năng suất lao động và chất l-ợng sản phẩm của ngành đã tăng rõ rệt Các chủng loại sản phẩm cũng phong phú hơn Nhiều công nghệ và thiết bị thi công mới đã đ-ợc áp dụng

Với toà nhà TRUNG TÂM THƯƠNG MạI và văn phòng CAO CấP

mang dáng vóc là kết cấu hiện đại, đ-ợc thiết kế xây dựng theo sự định h-ớng phát triển bền vững sẽ là một công trình đ-ợc sử dụng hiệu quả trong suốt tuổi thọ của nó

Công trình đ-ợc xây dựng ở quận Cầu Giấy – thành phố Hà Nội, sẽ hứa hẹn

là một toà nhà -u việt và mang tính thời đại

II Quy mô và đặc điểm công trình

Công trình có 41 tầng nổi và 3 tầng hầm, cao đến 150,3 m Hình khối kiến trúc đ-ợc thiết kế theo kiến trúc hiện đại, bao gồm các hệ kết cấu thép kết hợp với kính và màu sơn tạo nên sự thanh thoát cho công trình

Lựa chọn vật liệu kết cấu bằng thép và thép – bêtông liên hợp, là một trong những loại ít khống chế ngăn cản trở ý đồ thiết kế kiến trúc, tạo nên những b-ớc cột rộng rãi thông thoáng, phù hợp với các đại sảnh, siêu thị, hội tr-ờng, nh-ng vẫn có thể chia nhỏ, phục vụ cho các văn phòng làm việc bằng các vách ngăn nhẹ nhàng Các tầng của công trình có các chức năng chính nh- sau:

1 Các tầng ngầm

Sự cần thiết của các tầng hầm:

- Nền d-ới nhà đ-ợc giảm tải trọng do lấy đi lớp đất do hầm chiếm chỗ

- Hạ thấp trọng tâm công trình, nên tăng độ ổn định khi chịu các tác động ngang rất đáng kể

- Móng của tầng hầm đ-ợc đẩy xuống khá sâu có thể đặt trên nền đất tốt

- Theo định luật Acsimet, n-ớc ngầm sẽ đẩy nổi công trình, làm giảm tải cho móng

- Sử dụng đ-ợc thêm diện tích phục vụ ở những tầng sâu…

Không gian bố trí d-ới tầng hầm

Không gian sử dụng d-ới tầng hầm khá rộng, đ-ợc bố trí nh- sau:

Thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe xung quanh Các hệ thống kỹ thuật nh-

bể chứa n-ớc sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý n-ớc thải, bố trí hợp lý, giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng ngầm 1 có bố trí thêm các bộ phận kỹ thuật về điện nh- trạm cao thế, hạ thế, phòng quát gió…

Đ-ờng cho xe xuống và lên các tầng hầm đ-ợc bố trí hợp lý theo chu vi công trình, tạo không gian rộng rãi để đậu xe cũng nh- l-u thông an toàn và nhanh chóng Có 4 ô thông hơi thông suốt từ các tầng hầm lên đến cao độ tầng 2, nên không khí l-u thông ở các tầng hầm dễ dàng

- Tạo sự thay đổi về hình khối kiến trúc

- Được thiết kế kết cấu để trở thành các “tầng cứng”, có tác dụng ngăn cản chuyển vị ngang của công trình rất hiệu quả

4 Tầng mái

Đây là tầng phục vụ giải khát và ăn nhanh Mái là hệ dàn l-ới không gian dạng phẳng 2 lớp, tạo cho con ng-ời một cảm giác th- giản dễ chịu và gần gủi với thiên nhiên

5 Các tầng còn lại

Đây là các tầng có chức năng làm văn phòng và hội tr-ờng cho thuê Hệ thống hành lang rộng rãi đ-ợc bố trí quanh lõi thang máy và thang bộ Nhà kho, khu vệ sinh, khu kỹ thuật đ-ợc bố trí theo nguyên tắc hợp lý về mặt sử dụng

có thể phủ hết đ-ợc những điểm cần chiếu sáng

4 Hệ thống điện

Các thiết bị lắp đật, chống sét, nối đất, hệ thống báo cháy nội bộ, điện thoại,

điện báo đ-ợc bố trí rất hợp lý Dùng hệ thống điện cao áp 22kw và dự phòng các máy phát điện

5 Hệ thống điện lạnh và thông gió

Sử dụng hệ thống điều hoà không khí trung tâm đ-ợc xử lý và làm lạnh theo

hệ thống đ-ờng ống chạy theo cầu thang theo ph-ơng thẳng đứng, và chạy trong trần theo ph-ơng ngang phân bố đến các vị trí tiêu thụ

6 Hệ thống phòng - chữa cháy

a Hệ thống báo cháy:

Thiết bị phát hiện báo cháy đ-ợc bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng, ở nơi công cộng của mỗi tầng Mạng l-ới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy, khi phát hiện đ-ợc cháy, phòng quản lý, bảo vệ nhận tín hiệu thì kiểm soát và khống chế hoả hoạn cho công trình

b Hệ thống cứu hoả :

- N-ớc: Đ-ợc lấy từ bể n-ớc xuống, sử dụng máy bơm xăng l-u động Các

đầu phun n-ớc đ-ợc lắp đặt ở các tầng theo khoảng cách th-ờng 3m/1 cái và đ-ợc nối với các hệ thống cứu cháy khác nh- bình cứu cháy khô tại các tầng, đèn báo các cửa thoát hiểm, đèn báo khẩn cấp tại tất cả các tầng

- Thang bộ: Cửa vào lồng thang bộ thoát hiểm dùng loại tự sập nhằm ngăn ngừa khói xâm nhập Trong lồng thang bố trí điện chiếu sáng tự động, hệ thống thông gió động lực cũng đ-ợc thiết kế để hút gió ra khỏi buồng thang máy chống ngạt

Tất cả các hệ thống kỹ thuật đều đ-ợc đi ngầm trong trần kỹ thuật Đây

là một trong những -u điểm nổi bật của công trình bằng kết cấu thép là sử dụng hiệu quả không gian của trần phục vụ cho các đ-ờng ống kỹ thuật

Công trình nằm ở thành phố Hà nội, nhiệt độ bình quân hàng năm là 27C chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 4) và tháng thấp nhất (tháng 12) là 12C Thời tiết hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt là mùa m-a và mùa khô Mùa m-a từ tháng 4 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau Độ ẩm trung bình từ 75% đến 80% Hai h-ớng gió chủ yếu là gió Tây-Tây Nam, Bắc -

Đông Bắc.Tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11 Tốc độ gió lớn nhất là 28m/s

V GiảI pháp kết cấu

- Mặt bằng kết cấu đối xứng theo 2 trục, nên thuận tiện cho việc chế tạo các cấu kiện để xây dựng công trình

- Giải pháp kết cấu sàn:

+ Các tầng điển hình và tầng kỹ thuật sử dụng loại sàn liên hợp thép – bêtông (sàn composite)

+ Các tầng hầm và tầng siêu thị thì giải pháp kết cấu sàn là: Dầm thép liên hợp với bản sàn bêtông cốt thép đáy phẳng, đúc tại chổ trên dầm

- Giải pháp kết cấu theo ph-ơng đứng gồm:

trong hệ kết cấu để ngăn cản chuyển vị ngang công trình

+ Dàn thép đai (belt truss): là dàn thép đ-ợc bố trí xung quanh công trình và

liên kết với các cột biên Thông th-ờng các dàn này có chiều cao bằng 1 tầng, và

có cao độ cùng với các outriggers

Với quy mô đồ án này, em sử dụng phần mềm Sap200_8.23 để tính kết cấu theo sơ đồ khung không gian

PhÇn 2: THIẾ T KẾ KẾ T

CẤ U

( 45% )

Ch-ơng 1: Tổng quan về thiết kế nhà cao tầng Đối với các nhà cao tầng, thiết kế kiến trúc có ảnh h-ởng quyết định tới thiết kế kết cấu Trong giai đoạn hiện nay, yêu cầu cần phải có những giải pháp thiết kế đạt hiệu quả kinh tế Các công trình có thiết kế kiến trúc phức tạp xuất hiện ngày càng nhiều, yếu tố ấy dẫn tới vai trò ng-ời kỹ s- kết cấu rất quan trọng tham gia ngay trong giai đoạn thiết kế

Nhiệm vụ của kỹ s- kết cấu trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng là tìm ra một giải pháp tối -u với giá thành thấp nhất Nh- vậy, ng-ời kỹ s- kết cấu cần ý thức

đ-ợc tầm quan trọng và mối liên hệ giữa các lĩnh vực khác nhau nh- kiến trúc, kỹ thuật công nghệ và kinh tế

I Định nghĩa về nhà cao tầng

Về mặt kết cấu một công trình đ-ợc định nghĩa là nhà cao tầng khi độ bền vững và chuyển vị của nó do tải trọng ngang quyết định Tải trọng ngang có thể d-ới dạng gió bão hoặc động đất Mặc dù ch-a có một thống nhất chung nào về

đinh nghĩa nhà cao tầng, nh-ng có một ranh giới đ-ợc đa số các kết cấu s- chấp

nhận đó là từ nhà thấp tầng đến nhà cao tầng có một sự chuyển tiếp từ phân tích tĩnh học sang phân tích động học

Các công trình cao tầng sẽ ngày càng cao hơn, nhẹ hơn và mảnh hơn so với nhà cao tầng trong quá khứ Các nghiên cứu trên thế giới khẳng định xu h-ớng này thông qua các kết quả so sánh cho thấy các công trình có độ mảnh cao sẽ

đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn

II Các yêu cầu về mặt kết cấu

Trong thiết kế nhà cao tầng để đạt tới một thiết kế hợp lý thì cần phải phối hợp đ-ợc 3 điều kiện sau: về khả năng chịu lực, các yêu cầu sử dụng bình th-ờng ( dao động , chuyển vị) và độ ổn định Yếu tố ảnh h-ởng lớn nhất là tải trọng ngang, công trình càng cao thì ảnh h-ởng này đối với hình dạng kết cấu càng lớn Khi chiều cao công trình tăng lên thì các yếu tố sau trở nên hết sức quan trọng:

 ảnh h-ởng của tải trọng ngang do gió và động đất

 Việc xác định độ lớn của tải trong ngang đ-a vào thiết kế

 Chuyển vị ngang tại đỉnh công trình và chuyển vị lệch giữa các mức tầng

 Gia tốc dao động

 ảnh h-ởng của chuyển vị ngang đến các bộ phận không chịu lực

 Hiệu ứng uốn dọc ( P – Delta ), chuyển vị do từ biến, chuyển vị chênh lệch giữa các kết cấu chịu tải trong thẳng đứng

 ổn định tổng thể chống lật và chống tr-ợt

 Tầm quan trọng của các cấu kiện chịu kéo

 Việc xét tới các t-ơng tác nền và công trình

III Tải trọng:

a Tải trọng:

Việc xác định chính xác tải trọng thiết kế là hết sức quan trọng để đảm bảo sự dung

hoà giữa hai yếu tố: độ bền vững cho kết cấu và tính kinh tế của toàn bộ công trình

Kết cấu nhà cao tầng đ-ợc tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

+ Tải trọng thẳng đứng ( th-ờng xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn )

+ Tải trọng gió ( gió tĩnh và nếu có cả gió động )

+ Tải trọng động của động đất ( cho các công trình xây dựng trong vùng có

động đất )

Ngoài ra: Kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải đ-ợc tính toán kiểm tra với các

tr-ờng hợp tải trọng sau :

- Do ảnh h-ởng của sự thay đổi nhiệt độ

- Do ảnh h-ởng của từ biến

- Do sinh ra trong quá trình thi công

- Do áp lực của n-ớc ngầm và đất

Khả năng chịu lực của kết cấu cần đ-ợc kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng,

đ-ợc quy định theo các tiêu chuẩn hiện hành

Riêng với tải trọng gió: Đối với nhà cao tầng thì cần kể thêm ‘’ Hệ số tầm quan trọng ‘’

+ Khác với nhà thấp tầng trong thiết kế nhà cao tầng thì việc kiểm tra ổn

định tổng thể công trình đóng vai trò hết sức quan trọng Các điều kiện cần kiểm tra gồm:

ra các phần khác nhau để mỗi phần đều có hình dạng đơn giản

+ Các bộ phận kết cấu chịu lực chính của nhà cao tầng nh- vách, lõi, khung cần phải đ-ợc bố trí đối xứng Trong tr-ờng hợp các kết cấu này không thể bố trí

đối xứng thì cần phải có các biện pháp đặc biệt chống xoắn cho công trình theo ph-ơng đứng

+ Hệ thống kết cấu cần đ-ợc bố trí làm sao để trong mỗi tr-ờng hợp tải trọng sơ đồ làm việc của các bộ phận kết cấu rõ ràng mạch lạc và truyền tải một cách mau chóng nhất tới móng công trình

+ Tránh dùng các sơ đồ kết cấu có các cánh mỏng và kết cấu dạng congson theo ph-ơng ngang vì các loại kết cấu này rất dễ bị phá hoại d-ới tác dụng của

động đất và gió bão

+ Trong các tr-ờng hợp đặc biệt nói trên ng-ời thiết kế cần phải có các biện pháp tích cực làm cứng thân hệ kết cấu để tránh sự phá hoại ở các vùng xung yếu

IV.3 T-ơng tác giữa các bộ phận trong hệ kết cấu chịu lực (hệ kết cấu khung - giằng):

+ Với các nhà còn thấp thì hệ kết cấu khung tỏ ra -u việt nh-ng khi chiều cao nhà tăng lên một mức độ nhất định thì kết cấu khung cứng lại tỏ ra kém hiệu quả (vì kết cấu này có khả năng chịu cắt kém)

+ Khắc phục nh-ợc điểm của kết cấu khung ng-ời ta đ-a vào kết cấu công trình các vách cứng (hoặc có các giằng xiên)

Hệ kết cấu bao gồm ‘’khung cứng - vách cứng’’ gọi là hệ kết cấu khung - giằng

Hệ kết cấu khung giằng: Đặc điểm nổi bật là kết cấu khung chịu lực cắt

kém nh-ng lại có độ cứng chống uốn lớn, ng-ợc lại các vách cứng lại có độ cứng chống cắt lớn hơn nh-ng độ cứng chống uốn t-ơng đối nhỏ, đặc biệt là khi chiều cao nhà tăng lên Do tính chất khác biệt của hai bộ phận kết cấu nói trên trong quá trình làm việc đồng thời chịu tải trọng ngang vách cứng và khung cứng t-ơng tác lẫn nhau Hiệu ứng này thể hiện rõ khi chiều cao nhà tăng lên

IV.4 Cấu tạo các bộ phận liên kết:

+ Kết cấu nhà cao tầng cần phải có bậc siêu tĩnh cao để trong tr-ờng hợp bị h- hại do các tác động đặc biệt nó không bị biến thành các hệ biến hình

+ Các bộ phận kết cấu đ-ợc cấu tạo làm sao để khi bị phá hoại do các tr-ờng hợp tải trọng thì các kết cấu nằm ngang sàn, dầm bị phá hoại tr-ớc so với các kết cấu thẳng đứng: cột, vách cứng

+ Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp

+ Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng rất tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

+ Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong tr-ờng hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình

+ Vật liệu có giá thành hợp lý

Trong điều kiện Việt Nam hay các n-ớc hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là các loại vật liệu đang đ-ợc các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng

VI Thiết kế nhà cao tầng theo ph-ơng pháp đa ngành đa lĩnh vực

Thiết kế nhà cao tầng yêu cầu một sự phối hợp hết sức chặt chẽ giữa nhiều lĩnh vực,

nhiều thành phần khác nhau nh- chủ đầu t-, công t- tài chính, công ty bất động sản,

kiến trúc s-, kỹ s- kết cấu, kỹ s- kinh tế, kỹ s- cơ điện, nhà thầu thi công và các đơn vị

kỹ thuật liên quan khác Tr-ớc đây công việc thực hiện bởi mỗi thành viên tham gia thiết

kế rất ít khi đ-ợc tối -u hoá

Trong vòng thập kỹ gần đây, xu h-ớng đẩy mạnh sự phối hợp giữa các bên liên quan trong quá trình thiết kế đã trở nên rất phổ biến trên thế giới Mục tiêu cuối cùng của việc tăng c-ờng hợp tác này nhằm đạt tới một giải pháp thiết kế

tổng thể có hiệu quả kinh tế cao nhất

Một trong những ví dụ điển hình là đánh giá sự lợi ích phối hợp giữa kỹ s- kết cấu và kỹ s- cơ điện trong việc thiết kế lõi cứng và hệ thống sàn ở đây các yếu tố quan trọng nhất yêu cầu sự kết hợp là việc quyết định chiều cao tầng, vị trí cũng nh- kích th-ớc của các kết cấu thẳng đứng nh- lõi cứng, lõi, cột

Trong quá trình thiết kế định h-ớng vai trò của ng-ời kỹ s- cơ đIửn chỉ giới hạn xung quanh việc cung cấp các thông số yêu cầu về không gian cần thiếtcho phòng đặt máy, chiều cao tối thiểu cho các hệ thống ống đi ngầm trên trần và kích th-ớc thang máy

VII Thiết kế tính đến toàn bộ thời gian sử dụng công trình

Ngoài các khía cạnh kỹ thuật còn phải đặc biệt chú ý đến các khía cạnh kinh tế có liên

quan đến giá thành công trình của nhà cao tầng

Một công trình cao tầng th-ờng có thời gian sử dụng trong vòng từ 50 đến

100 năm và phải đảm bảo chức năng sử dụng trong suốt thời gian đó Nh-ng do gần đay có sự thay đổ nhanh chóng những nhu cầu về tiện nghi sử dụng, yêu cầu ngày càng cao về môi tr-ờng sống, không gian sinh hoạt và làm việc của những c- dân sống trong nhà cao tầng nên luôn có yêu cầu hiện đại hoá các nhà cao tầng

đang sử dụng

gvhd : gs – tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 13

Chính vì lẽ đó nên trong quá trình thiết kế ng-ời kỹ s- phải l-ờng tr-ớc

đ-ợc những thay đổi có thể xảy ra trong t-ơng lai, chọn giải pháp kết cấu hợp lý, cho phép thực hiện những thay đổi mà không ảnh h-ởng gì đến độ bền vững của công trình và đồng thời cũng không đ-ợc quá tốn kém Các yếu tố cần quan tâm bao gồm:

- Kết cấu: chọn vật liệu nào cho phép dễ thay đổi, ví dụ hệ thống sàn composite

có -u thế hơn sàn ứng suất tr-ớc

- Tải trọng: theo kinh nghiệm thiết kế thì tại các khu công cộng hay kho chứa

nên tăng tải trọng thiết kế so với nhu cầu hiện tại để tính đến những thay đổi về sau

- Tầng kỹ thuật: việc bố trí tầng kỹ thuật cũng nh- trọng l-ợng bản thân của hệ

thống kỹ thuật ( thiết bị , máy móc, ) phải đ-ợc xác định đầy đủ

- Kết cấu bao che: chọn loại dễ tháo lắp để thay đổi ( vì th-ờng có c-ờng độ bền

10 – 20 năm) ví dụ thay đổi t-ờng gạch pa- nen đúc sẵn với các liên kết cho phép sửa đổi nhanh chóng

- Kết cấu chịu lực thẳng đứng: chú ý đến tải trọng hiện tại, t-ơng lai và tải trọng

phát sinh trong thi công , sữa chữa (khi cần nâng thêm tầng hoặc lắp thêm các tháp ăng teng trên nóc nhà)

- Độ bền theo thời gian: Sự suy giảm độ bền theo thời gian phải đ-ợc kiểm soát,

quan trắc, tuy là công việc kho khăn, nh-ng cần thiết để thực hiện việc bảo trì

đúng thời gian yêu cầu, nhằm duy trì độ bền lâu của công trình

Trong cơ cấu giá thành nói trên không đ-ợc quên những chi phí cho bảo trì, và để tính những chi phí sau xây dựng thì ph-ơng pháp thực dụng là chuyển

đổi tất cả các chi phí cho công trình trong t-ơng lai về giá trị hiện tại

Trong giai đoạn thiết kế và thi công thì việc lựa chọn giải pháp thiết kế hợp lý , hoặc

có thể chọn ph-ơng pháp thiết kế tối -u, là có ý nghĩa nhất

Ví dụ khi chọn hệ lõi để chịu lực ngang của nhầco tầng thì những vấn đề sau đây

cần đ-ợc xem xét kỹ

- Giảm tối đa giá thành vật liệu: cân nhắc 3 yếu tố liên quan là khối l-ợng

bêtông, l-ợng cốt thép và c-ờng độ bêtông Nh- hình vẽ d-ới đây thể hiện, trong

3 yếu tố trên thì tăng c-ờng độ bêtông đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất

1.0 2.0 3.0 4.01.0

2.0 3.0 4.0

Chỉ tăn

g ch iều dà

y tƯờng

Chỉ tăng cƯờng độ bê

tông

Biến thiên về giá thành và c-ờng độ chịu lực của vách cứng

- Tối -u hoá kích th-ớc hình học của lõi để lõi chịu tải trọng dọc trục theo hiệu ứng kéo

đẩy và chịu các thành phần mômen uốn theo 2 ph-ơng, vì vậy các vách phía ngoài

chịu tải trọng lớn hơn các vách phía trong

- Giảm tối thiểu diện tích lõi để tăng tối đa diện tích sử dụng

- Giảm tối thiểu thời gian thi công để giảm lãi suất ngân hàng

- Giảm tối thiểu chiều cao tầng khi đặt hệ thống ống kỹ thuật đi ngầm trong sàn

Hiện nay có 2 xu h-ớng tác động đến giá thành nhà cao tầng Một là giá thành nhà sẽ giảm xuống đáng kể khi dùng xật liệu mới nhẹ nh-ng c-ờng độ cao, khai thác không gian ngầm d-ới mặt đất nên hiệu suất 1m2 đấtđ-ợc tăng lên và ph-ơng pháp thi công hiện đại đã rút ngắn thời gian xây dựng Hai là giá thành hệ thống thiết bị kỹ thuật (thang máy, an toàn, cháy nổ, đảm bảo điều kiện môi tr-ờng…) có xu h-ớng tăng hơn tr-ớc Do vậy, giá thành càng là bài toán có tính chiến l-ợc trong phát triển xây dựng nhà cao tầng

Ch-ơng 2 : nghiên cứu về kết cấu nhà cao tầng

và lựa chọn giải pháp tối -u

I Nghiên cứu kết cấu nhà cao tầng hiện đại

Trong những năm gần đây, ở Việt Nam cũng nh- trên thế giới, yêu cầu về nhà cao tầng ngày một bức xúc vì nhiều lý do khác nhau xuất phát từ yêu cầu thực

tế dân số tăng và sự tiến bộ của xã hội, đi kèm theo đó là sự phát triển của khoa học công nghệ, cơ khí và tự động hoá Để đáp ứng những yêu cầu đó và để giải quyết thi công nhanh, nhất là đối với cao ốc có tầm cao rất lớn, giải pháp sử dụng kết cấu thép hoặc kết cấu liên hợp thép - bê tông cho khung s-ờn nhà cao tầng là ph-ơng án rất có hiệu quả vì nhiều lý do sau đây:

* Kết cấu t-ơng đối nhẹ so với bê tông cốt thép, trọng l-ợng chỉ bằng khoảng 60% kết cấu BTCT Tuy đơn giá vật liệu đắt hơn, nh-ng theo thống kê từ những công trình đã thi công tr-ớc đây, giá thành xây lắp vẫn có khả năng giảm khoảng 80%; vì ph-ơng án nền móng có thể đơn giản, đỡ tốn kém hơn và nhịp khung dầm có thể v-ợt khẩu độ lớn hơn, vì vậy có khả năng bớt đ-ợc số l-ợng cột

* Các cấu kiện đ-ợc tiền chế trong điều kiện kiểm tra giám sát chất l-ợng chặt chẽ trong nhà máy và dễ dàng cơ giới hoá khi lắp dựng, có khả năng thi công với mức độ chính xác cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, nhân công Đồng thời, khung thép vốn dĩ là những cấu kiện lắp ghép ở mức độ lý t-ởng, tạo điều kiện đẩy nhanh tiến độ thi công, sớm đ-a công trình vào phục vụ khai thác

* Các chi tiết trong khung thép nhà cao tầng th-ờng giống nhau, có thể lắp ráp theo nhiều động tác trùng lặp Hiện tr-ờng công tác gọn nhẹ, điều kiện thi công trong khô ráo cũng là nguyên nhân giảm bớt các thất thoát về vật liệu, lao

+ Về kỹ thuật, mục tiêu hàng đầu là phải đảm bảo kết cấu khung thép nhà cao tầng đủ chắc khoẻ, chịu đ-ợc mọi tác động trong suốt quá trình thi công và khai thác sử dụng công trình, kể cả các tác dụng của những tải trọng tai biến, hoả hoạn Vật liệu nên dùng loại có c-ờng độ cao, trọng l-ợng nhẹ và dẻo dai bền chắc

+ Về tổ chức không gian sử dụng, kết cấu khung thép là một trong những loại ít khống chế ngăn trở ý đồ thiết kế kiến trúc, có khả năng tạo đ-ợc những b-ớc cột rộng rãi thông thoáng, rất cần cho các đại sảnh, hội tr-ờng, các phòng ốc cần thoáng đãng, nh-ng vẫn có thể dễ dàng chia nhỏ, phục vụ cho các văn phòng làm việc bằng các vách ngăn nhẹ nhàng

+ Về kinh tế, nếu xét cả vốn đầu t- xây lắp và hiệu quả do thi công nhanh, mức độ công nghiệp hoá cao, khai thác sử dụng công trình sớm v.v nhiều công trình nhà cao tầng khung thép và thép-bê tông liên hợp đã đạt mục tiêu kinh tế tốt hơn, nhất là những siêu cao tầng

Sau đây, giới thiệu bảng phân tích so sánh giá thành theo tỷ lệ % các công

đoạn xây dựng nhà cao tầng dùng kết cấu thép :

- Xây lắp gồm:

1 - San nền, thi công phần móng và bê tông : 11%

2 - Khung s-ờn thép, sàn tầng và phòng hoả : 10%

3 - Xây nề : 4%

4 - ốp lát trong ngoài, nhôm kính : 22%

5 - Lợp mái : 5%

- Hoàn thiện gồm: 6 - Sàn, trần : 7%

7 - Đá ốp ngoài : 5%

8 - Công việc khác : 8 %

20% - Trang thiết bị gồm: 9 - Cứu hoả : 4%

10 - HVAC : 12%

11 - Điện : 8%

12 - Thang máy : 4%

28% Riêng vật liệu chỉ chiếm khoảng 30-40% tổng giá thành xây lắp, 60-70% còn lại là chi phí thiết kế, chế tạo, lắp ráp, hoàn thiện, các trang thiết bị bảo trì v.v

52%

Cơ cấu giá thành chi tiết các bộ phận công trình của một cao ốc văn phòng

55 tầng cụ thể tại Melbourne (Australia) cũng cho thấy giá thành của riêng phần kết cấu, bao gồm cả móng, cũng chỉ chiếm một tỷ lệ khiêm tốn khoảng 28% Phần còn lại là chi phí chủ yếu cho kiến trúc bao gồm công tác hoàn thiện và lắp

đặt trang thiết bị, kể cả phần cơ điện (khoảng 10%) và các hệ thống phục vụ khác (khoảng 20%)

II Hệ thống nhà cao tầng khung thép và thép bêtông liên hợp

II.1 về ph-ơng diện kết cấu

Đối với công trình nhà cao tầng bằng thép, mặc dù có nhiều -u điểm nh-ng

về mặt kết cấu, khung thép th-ờng có độ mảnh lớn Những cấu kiện chủ yếu đều chịu nén và chịu uốn, rất dễ mất ổn định Mặt khác, các loại tải trọng ngang nh- : gió, động đất, sẽ gây ra những tác động bất lợi Do đó, khi nghiên cứu thiết kế hệ thống kết cấu, đòi hỏi phải có sự l-u ý đặc biệt về một số tiêu chí quan trọng, chẳng hạn, tải trọng ngang thiết kế, điều kiện địa kĩ thuật, tiêu chuẩn về các trạng thái giới hạn ( chuyển vị ngang, dao động, c-ờng độ, ổn định v.v ) Ngoài ra, hệ thống kết cấu nhà cao tầng còn cần đ-ợc nghiên cứu thiết kế một cách tổng hợp, thoả mãn cả những yêu cầu phi kết cấu, ví dụ: về hình thức bề ngoài, về tỷ lệ kích th-ớc và cảnh quan kiến trúc; về tổ chức không gian sử dụng; về chủng loại vật liệu phù hợp và dễ cung ứng; về vốn đầu t- và điều kiện kinh tế; về công nghệ xây dựng và tổ chức thi công; về hệ thống trang thiết bị kĩ thuật và cấp độ phòng hoả;

về điều kiện khai thác và quản lý công trình v.v

Cao ốc với khung s-ờn bằng thép cũng th-ờng sử dụng làm nhà ở chung c-, văn phòng cho thuê, khách sạn Một số khác còn dùng làm bệnh viện, tr-ờng học v.v Tuy công năng không giống nhau, nh-ng nguyên tắc xử lý kết cấu nói chung không khác nhau nhiều: cấu trúc khung s-ờn nhà cao tầng gồm dầm và cột với nhiều cách bố trí cấu tạo khác nhau sẽ cùng chịu lực và mọi tác động trong một hệ kết cấu thống nhất và truyền tải trọng xuống nền móng công trình Các bộ phận khác nh- sàn tầng, t-ờng ngăn và kết cấu bao che tuy chủ yếu chịu lực cục

bộ nh-ng rồi cũng đều truyền tải trọng lên hệ khung s-ờn thép

Những siêu cao tầng hoặc nhà có độ mảnh lớn th-ờng rất nhạy cảm với tải trọng gió và động đất, nh- vậy cần thấu hiểu mọi trạng thái của kết cấu Những thông số quan trọng nhất tác động đến công trình, chẳng hạn nh- biên độ dao

động giới hạn  trên đỉnh lầu do gió bão gây ra không đ-ợc ảnh h-ởng đến sinh hoạt bình th-ờng cũng nh- tác động xấu đến tâm sinh lý của những ng-ời c- trú trên tầng cao, đồng thời cũng không gây hậu quả bất lợi cho hoạt động của thang máy, không làm rạn nứt kết cấu bao che và các vách ngăn, không ảnh h-ởng đến kích th-ớc vốn chặt chẽ của khuôn cửa khi đóng mở v.v Ví dụ nh- ở Hoa Kỳ chỉ số ''lắc ngang'' t-ơng đối /h ( trong đó h là độ cao tính từ mặt đất) quy định không đ-ợc v-ợt quá 1,5 – 3%o trong  gió bão 10 năm “, tức là biên độ dao

động chỉ khoảng 1m khi đỉnh lầu cao 400m so với mặt đất Nếu thiết kế với gió bão lớn hơn nữa, ví dụ: tần suất 1/100 và 2/100 (gió bão 100 năm và 50 năm ) chỉ

số /h giới hạn khoảng 4,8%o tức là chuyển vị trên d-ới 2m đối với các loại nhà cao hơn 400m Theo tiêu chuẩn thiết kế của V-ơng quốc Anh BS 5950 cũng t-ơng tự nh- vậy:   (1/300 ~1/600)h

Vấn đề động đất đối với nhà cao tầng nói chung cần nghiên cứu thiết kế

đặc biệt, nhất là với gia tốc nằm ngang của địa chấn Ngoài thép bổ sung cho các cấu kiện chịu lực, phải tăng c-ờng thêm các giằng chống và mối nối chịu mômen,

đồng thời cũng phải nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu phù hợp có c-ờng độ cao, trọng l-ợng nhẹ và tính năng mềm dẻo v.v

Trong thực tế thiết kế và xây dựng nhà cao tầng, biện pháp giảm chấn cục

bộ hoặc tổng thể trong thời gian gần đây cũng đ-ợc nghiên cứu nhiều, mục đích tránh gây cảm giác khó chịu và bất lợi cho sinh hoạt của c- dân sống trên các tầng cao khi có gió bão hoặc động đất Có thể bố trí bổ sung những chi tiết giảm chấn bằng các thanh thép hình có điểm chảy thấp, hoặc bằng vật liệu có tính đàn dẻo dễ hấp thu năng l-ợng dao động Cũng có thể dùng những thiết bị giảm chấn hiện đại có điều khiển đặt trên đỉnh (lầu th-ợng) hoặc d-ới chân móng công trình Khung s-ờn thép đ-ợc phòng hoả bằng cách bọc bê tông, thạch cao, gốm sứ hoặc phun phủ bằng các loại vật liệu kỵ lửa có dung trọng nhẹ Vách ngăn, t-ờng bao, sàn tầng th-ờng đ-ợc xây cất bằng bê tông, gạch gốm, nhôm kính, thép và kim loại cán nóng cũng nh- tạo hình nguội, hoặc vật liệu compozit hiện đại

II.2 Phân loại kết cấu nhà cao tầng :

Các loại nhà cao tầng có thể phân thành nhiều cách khác nhau Riêng về kết cấu khung s-ờn chịu lực có mấy cách phân loại sau :

a Theo cách phân loại của khan Fazlur (1966), gồm 4 loại :

Loại I : Hệ khung, gồm 2 loại: khung cứng và khung nửa cứng (th-ờng dùng cho những cao ốc 1518 tầng);

Loại II : Hệ khung giằng, gồm 2 loại: khung giằng có và không có dàn đai (thích dụng đối với cao ốc 4550 tầng);

Loại III : Hệ ống thanh thành mỏng, tiết diện hở, gồm 2 loại : có các vách dạng dàn phẳng và dạng tiết diện chữ I (6065 tầng);

Loại IV: Hệ ống kín, gồm 3 loại: ống có khung bên trong , ống lồng ống, kể cả ống bó và ống có giằng chéo lớn bên ngoài ( 90, 100, 110 tầng)

b Theo cách phân loại chi tiết của Wolgang Schueller (1976), kết cấu thông dụng nhất trong xây dựng nhà cao tầng nh- sau:

Hệ kết cấu chỉ có vách cứng song song theo một h-ớng (H.2a);

Hệ có lõi cứng ở giữa và vách cứng xung quanh biên (H.2b);

Hệ gồm các blốc lắp ghép theo kiểu khối xây (H.2c);

Hệ lõi cứng và các tầng sàn ngàm công-xôn xung quanh (H.2d);

HÖ lâi cøng lµm viÖc t-¬ng t¸c víi khung cøng (H.2j);

c Theo hệ kết cấu do CTBUH, group SC phân loại (1980):

Loại I : Khung chịu cắt gồm : khung nửa cứng và khung cứng;

Loại II : Hệ hỗn hợp : khung+dàn giằng và khung+dàn giằng+dàn đai;

d Theo Uỷ ban về nhà cao tầng ( 1984, Falconer và Beedle ) gồm 4 cấp

Cấp A: Các hệ khung (xx): vách, lõi, khung, ống;

Cấp B : Các hệ giằng (xx,yy,z): khung giằng, khung cứng, vách, lõi giằng;

Cấp C : Các hệ khung sàn (xx): thép, bê tông, liên hợp thép-bê tông;

Cấp D : Dạng cao ốc và hệ truyền tải (xx,yy,z): dạng mặt bằng, dạng mặt đứng,

hệ truyền tải

HÖ khung

HÖ gi»ng

Khung gi»ng Lâi thÐp gi»ng Nót cøng V¸ch gi»ng Lâi BT gi»ng

KÕt cÊu ph¼ng 1

KÕt cÊu ph¼ng 2 D¹ng cao èc vµ truyÒn t¶i

- KÕt cÊu t-êng chÞu c¾t ( v¸ch cøng );

- KÕt cÊu hçn hîp khung-t-êng chÞu c¾t;

- KÕt cÊu èng (lâi): èng trong, èng ngoµi, èng lång, èng bã vµ èng tæ hîp

f Riªng vÒ chung c- cao tÇng míi ®©y (th¸ng 4 n¨m 2002) ë NhËt b¶n ph©n lo¹i gåm 4 d¹ng kÕt cÊu kh¸c nhau:

KÕt cÊu khung cã nót cøng chÞu m«men (H.5a lµ vÝ dô cao èc 38 tÇng);

KÕt cÊu khung vµ t-êng chÞu c¾t (H.5b lµ vÝ dô cao èc 25 tÇng);

KÕt cÊu èng (lâi) lång èng (H.5c lµ vÝ dô cao èc 25 tÇng);

KÕt cÊu èng lång vµ v¸ch nh- èng thø 3 (H.5d lµ vÝ dô cao èc 32 tÇng)

H×nh 4

III Sự làm việc của kết cấu thép nhà cao tầng :

Cấu kiện chịu lực chủ yếu của nhà cao tầng khung thép cũng gồm những cấu kiện cột, dầm, sàn tầng tạo thành khung không gian và các hệ thống giằng tạo thành các vách cứng, lõi cứng hoặc các loại dầm dàn ngang (dàn đỉnh, dàn đai, dầm v-ơn ) Những cấu kiện này về mặt chịu lực có thể phân loại thành 2 nhóm chính :

1/ Hệ chịu tác động của tải trọng thẳng đứng Bao gồm hệ dầm thép đỡ các sàn tầng nằm ngang, chịu toàn bộ tải trọng đứng tác dụng trên sàn, liên kết với hệ thống cột hoặc vách, lõi cứng cấu tạo d-ới dạng các dàn t-ờng thẳng đứng và truyền tải xuống nền móng theo nguyên tắc truyền tải trọng thẳng đứng thông th-ờng

2/ Hệ chịu tác động của tải trọng nằm ngang Bao gồm cột và dầm thép, nối cứng với nhau tạo thành một hệ khung cứng trong không gian hoặc gồm hệ các thanh giằng chéo phối hợp với cột và dầm tạo thành những dàn đứng đ-ợc gọi là các vách hoặc lõi cứng (các thanh giằng chéo bố trí trong các ô chữ nhật bao quanh bởi các phần tử cột và dầm) Các phần tử của sàn tầng liên kết chặt chẽ với nhau trong mặt phẳng ngang cũng tạo ra những bản ngăn cứng chịu tải trọng

Hình 5

ngang Ngoài ra, các ''tầng cứng'' đ-ợc tạo ra từ những dầm hoặc dàn có chiều cao bằng độ cao của cả một hoặc hai ba tầng nhà, có độ cứng rất lớn, v-ơn từ lõi giữa

ra tới hàng cột biên nên đ-ợc gọi là các dầm v-ơn (outriggers), cũng cải thiện

đáng kể tình hình chịu lực ngang của cao ốc

Ngoài giải pháp sử dụng khung s-ờn chịu lực hoàn toàn bằng thép, nhất là trong các tr-ờng hợp siêu cao tầng, đối với các loại cao ốc có tầm cao trung bình (khoảng trên 20 tầng), ph-ơng án đ-ợc dùng nhiều nhất là kết cấu thép-bêtông liên hợp, vì kết cấu bêtông với cốt thép thông th-ờng cũng sẽ không hợp lý: hoặc kích th-ớc tiết diện cấu kiện quá lớn, hoặc là hàm l-ợng cốt thép v-ợt quá giới hạn max trong điều kiện tính toán kết cấu BTCT

Ưu điểm của kết cấu thép-bêtông liên hợp đã đ-ợc thử nghiệm trong nhiều nhà cao tầng ở nhiều n-ớc, cụ thể là:

Nếu so với kết cấu thép, -u điểm nổi bật của loại hình kết cấu này là có khả năng bảo vệ thép chống xâm thực của môi tr-ờng, tăng c-ờng độ cứng, do đó tăng khả năng ổn định cho kết cấu thép thanh mảnh và nhất là tăng khả năng chống cháy nổ cho công trình

Nếu so với kết cấu BTCT, kết cấu thép-bêtông liên hợp có biến dạng lớn hơn, do đó chịu các tải trọng ngang tốt hơn, nhất là đối với tác động của địa chấn Kết cấu cho phép không sử dụng đà giáo đúc sàn, dễ dàng dùng ván khuôn tr-ợt trên hệ khung thép để thi công vách và lõi cứng, đẩy nhanh tiến độ xây dựng.Với kích th-ớc tiết diện cột khá nhỏ so với kết cấu BTCT, nên hiệu suất sử dụng mặt bằng các sàn tầng sẽ kinh tế hơn

Trần treo

Đèn trần

Hình 6

Nói chung, chiều cao này có thể lớn hơn tấm sàn không dầm BTCT đúc tại chỗ khoảng 100-200mm (Hình 7) Tuy nhiên, nếu bố trí hợp lý các đ-ờng ống kỹ thuật trong khoảng trống giữa tấm trần treo và sàn tầng cũng có thể khắc phục

đ-ợc yếu điểm này, đặc biệt là nếu dùng kết cấu liên hợp thép-bê tông Bản thân dầm thép còn có thể giảm bớt chiều cao nếu đ-ợc liên kết cứng hoặc liên kết nửa cứng vào cột, vì mômen âm xuất hiện ở hai đầu dầm sẽ làm giảm mô men d-ơng

ở giữa nhịp Cũng có thể dùng thép có c-ờng độ cao hơn hoặc các loại vật liệu mới, hiện đại khác

Riêng bản sàn, nếu chọn quá mỏng, độ cứng chống uốn nhỏ, độ võng của sàn không bảo đảm, ảnh h-ởng đến điều kiện sử dụng, khả năng cách âm và mỹ quan công trình, nhất là gây ra những bất lợi do rung động khi đi lại trên sàn,

đồng thời cũng kém hiệu quả khi toàn bộ kết cấu khung s-ờn thép chịu tải trọng ngang Nếu chọn bản sàn quá dày, không những trọng l-ợng bản thân tăng mà còn ảnh h-ởng trực tiếp đến chiều cao, nền móng và giá thành công trình

Dầm sàn thép th-ờng bao gồm các cấu kiện tiền chế tiêu chuẩn, tạo thành những mạng dầm điển hình hoá với các b-ớc cột nhất định, phù hợp với công năng của từng loại cao ốc Tuy nhiên, kết cấu sàn thép th-ờng chịu lực theo một h-ớng, bởi vậy cần l-u ý thiết kế mạng dầm sàn sao cho phù hợp, để tải trọng phân bố hợp lý và hiệu quả nhất Ô sàn giữa các cột có dạng hình chữ nhật sẽ có hiệu quả hơn các ô sàn hình vuông Dầm chính chịu lực lớn sẽ bố trí theo nhịp ngắn ( theo chiều rộng ) Dầm phụ có nhịp dài, bố trí t-ơng đối dày, kê vào dầm chính và bảo đảm cho bản sàn BTCT kề lên có chiều dài nhịp phù hợp (khoảng 2,53,0m, nh- hình 8)

Cấu tạo của sàn tầng th-ờng ảnh h-ởng lớn tới các chỉ tiêu đơn giá của công trình nhà cao tầng Do đó, cần nghiên cứu thiết kế tổng thể cả hệ mạng l-ới dầm sàn, nhất là chiều dầy toàn bộ của hệ, bảo đảm các yêu cầu kinh tế-kỹ thuật, dựa trên cơ sở chiều cao tầng nhà quy định, chiều dài nhịp (b-ớc cột), cách bố trí

đ-ờng ống và các trang bị kỹ thuật, công nghệ thi công ,vì đối với nhà cao tầng, tích luỹ những gia số về chiều dày cấu tạo hệ dầm sàn của nhiều tầng sẽ là một con số đáng kể và kéo theo hàng loạt vấn đề về tải trọng ngang (gió, địa chấn ), kích th-ớc của những cấu kiện thẳng đứng (cột, vách ), nền móng, khối l-ợng vật liệu và giá thành công trình v.v

Hình 9 giới thiệu khái quát về phạm vi chiều dài nhịp của ô sàn (theo đơn

vị dùng ở Hoa Kỳ) t-ơng ứng với một số dạng loại kết cấu dầm sàn th-ờng dùng thép hình cán nóng, loại tiết diện chữ I cánh rộng (hoặc chữ H)

để bố trí đ-ờng ống Trần giả.3"

đối nhẹ và cũng có ảnh h-ởng tích cực đến sự chịu lực của khung s-ờn và nền móng công trình Ngoài ra, cấu kiện sàn thép dễ gia công, vận chuyển, lắp ráp

đơn giản, tốc độ thi công nhanh; phòng hoả tốt, có khả năng chịu lửa đến 2 giờ không cần bảo vệ đặc biệt và 4 giờ nếu có bọc thêm lớp phòng cháy Khi thiết kế sàn loại này tốt nhất là cho lớp bêtông trên mặt cùng chịu lực liên hợp với sàn thép, loại tấm tôn gấp nếp, để giảm bớt chiều dày và trọng l-ợng sàn đến mức tối

đa

III.1.2/ Sàn BTCT lắp ghép :

Các tấm sàn đúc sẵn lắp ghép trong khung thép nhà cao tầng th-ờng có nhịp dài tới 6-8m Nh- vậy, số l-ợng dầm đỡ sẽ giảm đáng kể Cũng nh- loại trên, sàn lắp ghép không cần đà giáo; thời gian thi công khá nhanh Tuy nhiên, các tấm panen sàn khó làm việc liên hợp đ-ợc với dầm thép ở d-ới Vì vậy, tính chất toàn khối của ô sàn cũng bị hạn chế Do đó, kết cấu sàn th-ờng nặng nề (hình 11a) Để giảm bớt khối l-ợng, tốt nhất là dùng các loại panen rỗng, panen ứng lực tr-ớc Cũng có thể dùng kết cấu sàn BTCT bán lắp ghép để nâng cao tính toàn khối và giảm bớt trọng l-ợng cẩu lắp của các tấm đúc sẵn (hình.11b) vốn đã

đ-ợc sản xuất hàng loạt trong các bãi đúc hoặc trên bệ căng ứng lực tr-ớc, có điều kiện công nghiệp hoá cao và sản phẩm đ-ợc kiểm tra chất l-ợng chặt chẽ

Mấu neo Btct đổ tại chỗ

Tấm đúc sẵn Sàn lắp ghép

Vật liệu hoàn thiện

l-ợng thép cho dầm (Hình 12) Tr-ờng hợp chiều dài nhịp bản sàn không lớn, khi

đúc bêtông sàn có thể dùng ván khuôn tháo lắp, gá tựa ngay vào cánh dầm thép, không cần đà giáo Muốn cấu tạo bản sàn BTCT có độ dày tối thiểu, cần chọn lựa khoảng cách hợp lý giữa các dầm thép Có thể chọn kích th-ớc sàn và hệ dầm theo lý thuyết tối -u hoá kết cấu, thoả mãn mọi rằng buộc thiết kế, để đạt đ-ợc các hàm mục tiêu, chẳng hạn, về khối l-ợng vật liệu thép, hoặc về trọng l-ợng bản thân, hoặc gía thành xây lắp là nhỏ nhất

có ng-ời đi lại trên sàn tầng Những nghiên cứu gần đây cho thấy các nhịp ngắn L

 7,6 m cũng nh- nhịp rất dài L  13,7m, các sàn tầng liên hợp thép-bê tông không gây cảm giác chấn động cho ng-ời sử dụng bình th-ờng Do đó, cần đặc biệt chú ý với những chiều dài nhịp của bản sàn liên hợp trong phạm vi từ 9,1m

đến 10,7m

III.2 Hệ dầm:

Trong các nhà cao tầng khung s-ờn thép, th-ờng hệ dầm sàn đ-ợc cấu tạo bởi các dầm hoặc dàn thép liên hợp cùng chịu lực với bản sàn BTCT d-ới dạng các tiết diện liên hợp chữ T và chủ yếu chịu uốn d-ới tác dụng của tải trọng thẳng

đứng Nh- vậy, bản sàn BTCT ở phía trên dầm sẽ chịu nén và dầm thép chịu kéo, phù hợp với bản năng chịu lực của 2 thành phần vật liệu nói trên Ngoài ra, hệ liên hợp ở đây còn có khá nhiều -u điểm khác, chẳng hạn v-ợt đ-ợc các nhịp dài, tạo

đ-ợc các khoảng không gian lớn, thông thoáng; giảm đ-ợc chiều dày cấu tạo của

hệ dầm sàn, đẩy nhanh tiến độ thi công; giảm nhẹ đ-ợc khối l-ợng công trình tác

động trực tiếp đến các vấn đề về nền móng và giá thành xây lắp Mặt khác, hệ dầm thép-bê tông liên hợp còn tạo ra các điaphắc nằm ngang có độ cứng khá lớn, giúp cho công trình cao tầng đ-ợc ổn định tổng thể d-ới tác dụng của tải trọng ngang

Dầm thép và sàn bê tông cốt thép có thể cùng chịu lực trong một kết cấu liên hợp theo nhiều cách cấu tạo khác nhau

Sau đây giới thiệu nguyên tắc cấu tạo của một số loại dầm sàn liên hợp thép-bê tông th-ờng gặp :

3.2.1/ Dầm thép bọc bê tông ( hình 14a) :

Dầm sàn thép đ-ợc bao bọc hoàn toàn trong bê tông và làm việc liên hợp phụ thuộc chủ yếu vào sự dính kết trực tiếp do tác động hoá học và ma sát cơ học giữa thép và bê tông Dầm đ-ợc phun phủ các lớp vữa xi măng hoặc bả các vật liệu phòng cháy tr-ớc khi bọc bê tông

là sử dụng các loại tiết diện không đối xứng Một số giải pháp có thể tiết kiệm vật liệu triệt để hơn nh- :

1) Thu nhỏ cánh trên (Hình 14b);

2) Thay đổi cả chiều dày và chiều rộng cánh trên (Hình 14c);

3) Dùng các loại thép c-ờng độ thấp hơn cho cánh trên ;

4) Dùng thép cán nóng tiết diện chữ T ng-ợc (  ) hàn với thép tấm tạo thành

cánh trên có chiều rộng nhỏ hơn và bằng loại thép c-ờng độ thấp hơn (Hình 14d)

v.v

III.2.3/ Dầm thép liên hợp với bản sàn BTCT bán lắp ghép (Hình 15a)

Hệ dầm sàn loại này đ-ợc toàn khối hoá bởi lớp bê tông t-ơi, liên kết toàn

bộ các dầm thép với bản bê tông lắp ghép Có thể không cần ván khuôn, vì lớp bêtông t-ơi đ-ợc đúc tại chỗ trên mặt và những chỗ giáp nối giữa các bản bêtông tiền chế, đã lắp sẵn trên dầm Mặt đỉnh cánh trên của dầm thép cũng bố trí hàng mấu neo để khắc phục lực cắt tr-ợt giữa các thành phần của dầm sàn

Mấu neo Btct đổ tại chỗ

Tấm đúc sẵn

Mấu neo Btct đổ tại chỗ

Sàn thép

Mấu neo

Sàn thép

Hình 15

III.2.4/ Dầm thép liên kết với sàn thép và lớp BT đổ tại chỗ (hình 15b).

Cũng nhằm mục đích gia tăng c-ờng độ và giảm thiểu độ võng cho dầm

Tr-ờng hợp này các mấu neo đ-ợc hàn lên cánh trên của dầm sau khi xuyên thủng qua bản thép sàn Sau đó dùng bêtông loại th-ờng hoặc bêtông nhẹ đổ trực tiếp lên sàn thép ở đây sàn thép vừa có tác dụng nh- ván khuôn vĩnh cửu cho bê tông t-ơi (có thể cũng không cần cây chống, đà giáo), vừa nh- cốt thép chịu kéo của bản sàn liên hợp Các đ-ờng gân gấp nếp của tấm sàn thép mỏng, cán hoặc dập nguội, vừa để tăng c-ờng cho độ cứng khi đổ bêtông, vừa để bố trí gài móc các tấm trần treo Những đ-ờng gấp nếp của tấm thép sàn có thể đặt song song hoặc thẳng góc với hệ dầm sàn Từ những năm 60 của thế kỷ 20 cho đến nay, loại ván khuôn thép cố định, bỏ lại và cho liên hợp chịu lực cùng với bản sàn bêtông nói trên, đã đ-ợc sử dụng rất phổ biến trong xây dựng nhà cao tầng, đặc biệt ở Hoa kỳ và Nhật bản

Hình 16 giới thiệu quan hệ giữa chiều dài nhịp và chiều cao của dầm t-ơng

ứng với các chỉ tiêu khống chế chủ yếu, chẳng hạn chỉ tiêu về chiều cao tối thiểu, chỉ tiêu về c-ờng độ, về độ võng, cũng nh- về dao động v.v của dầm sàn

1000

h (mm)

Chiều cao tối thiểu của dầm nhịp nhỏ ( l < 5m ) th-ờng liên quan đến kích th-ớc cần thiết tối thiểu để đủ đảm bảo bố trí các mối nối liên kết Nhịp càng lớn, chiều cao dầm chủ yếu do c-ờng độ chịu uốn khống chế Đối với nhịp lớn hơn nữa ( l > 10m ), để đảm bảo cho dầm sàn ổn định, không bị võng quá hoặc rung

động nhiều khi chịu hoạt tải, thì độ cứng của dầm th-ờng là nhân tố quyết định chiều cao của dầm sàn

Đối với nhịp d-ới 1012m các dầm I cán nóng ''vạn năng'' th-ờng đ-ợc dùng phổ biến vì lý do kinh tế Tuy nhiên, phạm vi chiều dài nhịp khi sử dụng loại dầm này còn có thể kéo dài tới 15m

Đối với các nhịp lớn hơn, dầm tổ hợp tỏ ra rất lợi hại, đặc biệt khi chịu tải nặng và tổng chiều dày của dầm sàn bị hạn chế

Các loại dầm thép có tiết diện không thay đổi suốt chiều dài nhịp, tuy cấu tạo đơn giản, nh-ng có nh-ợc điểm là :

+) Cấu kiện th-ờng thiết kế để chịu mô men lớn nhất ở giữa nhịp, do đó sẽ thừa khả năng chịu uốn tại hai đầu dầm hoặc ng-ợc lại;

+) Phải bố trí các đ-ờng ống kỹ thuật ra ngoài phạm vi chiều cao dầm, nếu không sẽ phải đục lỗ rỗng ở bản bụng, gây nhiều tốn kém khi gia công khoan cắt

và gia c-ờng miệng lỗ bằng các nẹp bản thép hay thép góc

Vì vậy đã có nhiều ph-ơng án cấu tạo dầm để giải quyết những tồn tại trên nh- sau :

- Dạng cánh d-ới vát chữ V (Hình 17a);

- Dạng vát hình thang (bụng cá) (Hình 17b);

- Dạng cắt khấc vuông góc với các nẹp gia c-ờng (Hình 17c)

Cũng có thể gia công theo các đ-ờng cắt khấc nhiều bậc thẳng góc Những dầm này có thể dùng hai loại thép trong một tiết diện, trong đó cánh d-ới dùng các loại thép có c-ờng độ cao hơn

Hình 16

a) b)

c,d)

Hình 17

*/ Dầm hông :

Độ vát của dầm hông ng-ợc chiều với mái vát của những loại dầm nói trên

Do đó chiều cao của dầm cũng thay đổi, nh-ng theo chiều ng-ợc lại và các đ-ờng ống kỹ thuật phải bố trí trong phạm vi giữa nhịp Đó là tr-ờng hợp rất hay gặp trong các cao ốc văn phòng Loại này phù hợp với các dầm chịu lực theo sơ đồ ngàm hai đầu Chiều dài nhịp tối -u của dầm có thể từ 1018m (Hình 18)

l =10m - 18m

Hình 18

*/ Dầm ô rỗng lục lăng ( hoặc bát giác ) :

Dầm thép có thể cải tiến, gia công từ các dầm hình, cắt dọc bản bụng theo

đ-ờng răng c-a hình thang, rồi hàn chồng hai nửa dầm đó, nh-ng lệch đi nửa b-ớc răng Nh- vậy sẽ hình thành một loại dầm mới, có các ô rỗng 6 cạnh ở bụng dầm Kết quả là đã tăng c-ờng thêm đ-ợc chiều cao và khả năng chịu uốn của cấu kiện dầm, đồng thời tạo đ-ợc nhiều khoảng trống, dễ dàng bố trí các đ-ờng ống

kỹ thuật trong phạm vi chiều cao dầm (Hình 19b) Muốn tạo ra đ-ợc những dầm

cao hơn, với ô rỗng lớn hơn, có thể ghép chèn thêm các bản thép nhỏ hình chữ

nhật, hàn đối đầu với các đỉnh răng c-a (Hình 19c)

Các loại dầm này th-ờng hay dùng ở các n-ớc Châu Âu V-ơng quốc Anh th-ờng sử dụng những dầm có các ô rỗng đã đ-ợc tiêu chuẩn hoá và điển hình hoá ở Hoa Kỳ loại dầm này ít đ-ợc sử dụng vì các lý do về chế tạo phức tạp, giá thành gia công tăng và trong thực tế những ô rỗng cũng không đủ kích th-ớc để

bố trí các đ-ờng ống kỹ thuật lớn trong các cao ốc hiện đại Ngoài ra, những dầm tiêu chuẩn cỡ lớn thuộc dạng này cũng không đủ chiều dài nhịp để v-ợt các khẩu

độ rất rộng trong các sàn tầng và đồng thời cũng vẫn lãng phí vật liệu thép hơn so với các loại dàn kiểu nhẹ

Hình 20 giới thiệu các loại dàn thép nhẹ, liên hợp chịu lực với bản sàn

bêtông cốt thép dùng phổ biến cho nhà cao tầng ở Bắc Mỹ Để giảm gía thành, dầm thép đ-ợc thiết kế với các thanh cánh có tiết diện chữ T và thanh bụng là các cặp thép góc hàn chồng trực tiếp lên bụng thanh cánh, không cần sử dụng bản mã

Đ-ờng ống kỹ thuật có thể dễ dàng bố trí xuyên qua những khoang rỗng của dàn nhẹ Nếu cần có những khoang rộng hơn, có thể bố trí thay thế một hai khoang tam giác bằng một khoang panen chữ nhật (kiểu Vierendeel) ở khoảng giữa nhịp dàn Chiều cao của dàn thép th-ờng khá lớn, nên các đ-ờng ống kỹ thuật phục vụ chỉ đ-ợc lắp đặt trong phạm vi chiều cao dàn Trần treo cũng bố trí trực tiếp ngay mép d-ới của dạ dàn thép

Các dàn thép th-ờng đặt cách nhau t-ơng đối dày, với chiều dài nhịp kinh

tế khoảng trên 9m Để đảm bảo tính kinh tế, không nên dùng nhiều loại dàn thép khác nhau trong các sàn tầng, vì cùng một kích cỡ dàn nếu sản suất hàng loạt trong x-ởng kết cấu thép mới bảo đảm sử dụng vật liệu, thiết bị máy móc và nhân công một cách hiệu quả hơn Các thanh bụng trong dàn nhẹ chủ yếu là những thanh chéo, cấu tạo thành dàn tam giác Những thanh đứng chỉ sử dụng khi độ mảnh tính toán của các thanh cánh chịu nén quá trị số giới hạn Ngoài ra, có thể

bố trí các khoang chữ nhật không có thanh chéo ở những miền có lực cắt nhỏ, chẳng hạn ở giữa nhịp dầm (chỗ đó cũng rất phù hợp để bố trí các đ-ờng ống kĩ thuật trong cao ốc văn phòng) Góc của thanh chéo làm với thanh cánh có thể lấy khá nhỏ để giảm bớt số l-ợng thanh chéo cũng nh- các mối hàn Tuy nhiên nếu góc xiên nhỏ quá, chiều dài thanh sẽ lớn, lực dọc trục trong thanh sẽ tăng, thanh nén sẽ kém ổn định Nh- vậy, yêu cầu phải cấu tạo thêm bản mã, vừa tăng chi phí gia công chế tạo, vừa làm hẹp thêm độ rỗng ở bụng dàn, ảnh h-ởng đến vấn đề bố trí các đ-ờng ống kỹ thuật Do đó, chiều dài các khoang dàn chỉ nên lấy gần đúng bằng hai hoặc ba lần chiều cao

Tiết diện thanh cánh th-ờng dùng các loại thép hình (tiết diện chữ T hoặc thép góc đơn (chữ L); các thanh bụng của dàn nhẹ có thể là một hoặc hai thép góc, hàn chồng trực tiếp lên bụng thanh cánh

Các loại tiết diện ống vuông hoặc hai thép góc cũng đ-ợc dùng cho các thanh cánh của dàn nhịp lớn, nh-ng đối với nhịp nhỏ th-ờng ít sử dụng hơn, vì phải dùng mối nối có bản mã kém hiệu quả Cánh trên của dàn thép nhẹ th-ờng liên kết chặt với sàn BTCT và làm việc trong một tiết diện liên hợp nhờ các mấu

neo (Hình 21)

Hình 21

*/ Hệ dầm ghép chồng :

Những năm 1970, ở các n-ớc Bắc Mỹ, để v-ợt qua khẩu độ gian từ 10m

đến 14m, ng-ời ta đã dùng một loại dầm liên hợp đặc biệt, gồm: dầm chữ I cánh rộng làm thanh cánh d-ới, đỡ các dầm phụ tiết diện chữ I cánh hẹp đặt cách nhau 3m, thẳng góc với dầm thanh cánh d-ới Giữa các khỏang hở của dầm phụ, lại hàn thêm các đoạn thép I ngắn, đặt dọc trên thanh cánh d-ới, tạo ra sự liên tục để đỡ bản sàn tầng Toàn bộ hệ dầm sàn này liên hợp chịu lực nh- một sàn kiểu dầm

Vierendeel (hình 22) Nh-ợc điểm của hệ là khi thi công phải dùng cây chống, đà

giáo tr-ớc lúc đổ bê tông sàn tầng, vì thanh cánh bên d-ới khá yếu khi phải chịu toàn bộ tĩnh tải của dầm và sàn tr-ớc khi làm việc liên hợp với bản sàn BTCT

Một ph-ơng án khác cũng đã đ-ợc sử dụng cho các nhịp khá lớn là dầm thép có chiều cao tối thiểu, với mục đích giảm bớt độ cao cấu trúc của sàn tầng, tức là khoảng không gian giữa dạ trần và mặt sàn tầng trên Đó cũng là biện pháp

có tác dụng làm giảm thấp toàn bộ chiều cao của toà nhà, do tích luỹ giữa các tầng (chỉ cần giảm chiều dày mỗi sàn khoảng 10cm thì cao ốc 30 tầng cũng đã giảm bớt chiều cao đ-ợc 3m, tức là xấp xỉ khoảng một tầng)

Để khắc phục độ võng do tĩnh tải, ng-ời ta đã tạo ra độ vồng tr-ớc khi đổ

bê tông sàn liên hợp, bằng cách uốn nguội dầm thép cho vồng ng-ợc ở giữa nhịp, hoặc kích dầm ở vị trí các thanh chống (bố trí chống xiên hoặc thẳng đứng) tại

sàn tầng d-ới, sau khi đã hàn cố định hai đầu dầm thép vào cột (Hình 23) :

Về mặt công năng, cột có thể phân loại nh- sau:

- Cột ngoài, th-ờng cấu tạo để thể hiện một ý t-ởng kiến trúc mỹ thuật và có thể

bố trí theo nhiều ph-ơng án khác nhau: khoảng cách có thể bố trí dày, cách nhau

từ 1,8m đến 3m hoặc bố trí th-a bằng khoảng 2 đến 4 lần chiều rộng của cửa sổ hoặc chiều dài nhịp của sàn tầng

So với vị trí của t-ờng bao, cột ngoài có thể bố trí theo 5 ph-ơng án khác

nhau nh- hình 24

Hình 24

- Cột giữa : th-ờng bố trí lẩn vào trong các t-ờng ngăn, các vách hoặc lõi cứng

Tuy nhiên, trong tr-ờng hợp cần thể hiện những hàng cột hoành tráng với kích th-ớc lớn, chẳng hạn trong các sảnh đợi, phòng tiếp tân v.v , cột giữa có thể để

lộ, nh-ng đ-ợc tạo dáng và ốp lát mặt ngoài bằng các chất liệu và màu sắc phù hợp

- Cột góc : th-ờng có những công năng và kích th-ớc khác nhau Khoảng cách

giữa cột góc và 2 cột bên cạnh theo 2 h-ớng dọc và ngang nhà th-ờng không giống nhau Mặt khác, còn tuỳ thuộc cách bố trí các hệ dầm trong phạm vi góc nhà, đặc biệt cách truyền tải sang 2 dầm biên nối với cột góc, mà tải trọng tác dụng lên cột và kích th-ớc tiết diện theo 2 ph-ơng cũng t-ơng ứng khác nhau Cũng có thể chọn tiết diện cột góc có hình dạng đặc biệt, không giống các cột

biên hoặc cột giữa (Hình 25)

Hình 25

Các phần tử cột nên chọn thống nhất về hình dạng, chủng loại, kích cỡ và chi tiết liên kết để giảm bớt chi phí chế tạo do đ-ợc sản xuất trong cùng một dây chuyền công nghệ, đồng thời cũng tạo điều kiện thuận lợi khi thi công lắp dựng và hoàn thiện, cũng nh- bảo trì sau này

Hình 26

Nói chung, các loại thép hình cán nóng tiêu chuẩn tiết diện chữ H (chữ I cánh rộng) với nhiều kích cỡ lớn khác nhau đã đ-ợc sử dụng khá rộng rãi, vì lý do cấu tạo đơn giản, hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên, nếu tải trọng lớn hơn, có thể hàn thêm các bản thép bổ sung hoặc dùng các loại tiết diện tổ hợp

Với công nghệ gia công chế tạo cơ giới hoá và tự động hoá, bảo đảm chất l-ợng, cũng có nhiều khả năng hạ giá thành, nếu đ-ợc sản xuất hàng loạt (hình 26)

Chẳng hạn, cột ngoài của cao ốc 54 tầng liberty Plaza ở NewYork, có tiết diện tổ hợp gồm 2 bản cánh (762 x101) mm và bụng (914 x 76,2) mm

Đặc biệt có thể dùng thép ống tiết diện tròn hoặc chữ nhật, khả năng chịu lực chịu tải t-ơng đối hợp lý hơn, vì tỷ số độ cứng trên trọng l-ợng đ-ợc cải thiện Tuy nhiên, cấu tạo liên kết giữa cột với dầm thép có thể sẽ phức tạp hơn

H-ớng bố trí tiết diện cột thép khá quan trọng Đối với nhà cao tầng loại thấp và t-ơng đối dài, h-ớng gió nguy hiểm chủ yếu tác dụng theo chiều ngang,

do đó cột thép tiết diện chữ I nên định h-ớng để hai bản cánh nằm song song với trục dài của mặt bằng kết cấu nhà, nhằm sử dụng vật liệu tối -u khi chịu gió ngang

Nếu mặt bằng kết cấu theo hai chiều gần nh- nhau, không thể -u tiên cho một h-ớng, do đó dùng loại cột có mô men quán tính theo hai chiều xấp xỉ bằng nhau Tiết diện hình ống và hình chữ H bảo đảm tiêu chuẩn này

Ngoài ra, tiết diện chữ thập có bốn cánh đối xứng cũng có hiệu quả trong tr-ờng hợp trên, chẳng hạn, cột trong của cao ốc 57 tầng ở Toronto, Canada, là tổ hợp gồm bản bụng dày 203mm hàn chéo chữ thập và bốn bản cánh kích th-ớc (508 x165) mm

Đối với cột nhà cao tầng, c-ờng độ th-ờng không phải là chỉ tiêu khống chế Do đó cần kiểm tra để thoả mãn mọi điều kiện về độ cứng, liên quan đến ổn

định chung và cục bộ của các loại cột thép vỏ mỏng Vì vậy, các loại tiết diện này th-ờng đ-ợc bọc ngoài bằng bê tông cốt thép, vừa để phòng cháy, vừa là biện pháp tạo ra tiết diện liên hợp, tăng c-ờng khả năng chịu lực của cột

Riêng các cột ống thép rỗng, có thể vừa tận dụng làm ván khuôn nhồi bê tông, vừa cho tham gia chịu lực liên hợp Nh- vậy gia tăng đ-ợc c-ờng độ và sức chịu tải của cấu kiện lên khá nhiều Một thí nghiệm cho thấy nếu nhồi bê tông vào cột ống tiết diện vuông loại nhỏ, kích th-ớc 177,8 x 177,8 mm, dày 6,3mm, cao 3048mm, bằng thép có giới hạn chảy 277 MPa Tải trọng tới hạn sẽ tăng gần gấp r-ỡi nếu nhồi bê tông mác 400

Nếu so sánh cột BTCT và 2 loại cột thép rỗng và đặc chịu tải trọng 10.000KN, chiều cao 3,60m, thì kích th-ớc tiết diện cột t-ơng ứng sẽ lần l-ợt bằng: 850X850; 400X400 và 300X300(mm), trong đó tính cả chiều dày 25mm của lớp bọc phòng hoả xung quanh các cột thép (Hình 27)

Hình 27

Về nguyên tắc, tiết diện ngang của cột thép có thể thay đổi từng tầng, vì nội lực trong cột, nhất là lực nén dọc trục tăng dần từ cao xuống thấp Do đó tiết diện cột có thể thay đổi kích th-ớc bên trong, chiều dày hoặc chất liệu thép khác nhau Tuy nhiên, để tăng tốc độ thi công và dễ nối ghép, cột thép th-ờng đ-ợc lắp dựng với chiều cao thông hai hoặc ba tầng một Nh-ng nếu kéo dài trên 3 tầng trở lên,

sẽ gây không ít phức tạp khi lắp ráp và liên kết

Nếu kích th-ớc bề ngoài của tiết diện cột không đổi, sẽ tạo điều kiện thuận lợi khi gia công chế tạo các cấu kiện hoàn thiện nh- các tấm bao che, tấm ốp cột, tấm trần và các vách ngăn v.v

III.4 Mối nối cột thép :

Mối nối cột có thể bố trí cách mặt sàn tầng khoảng ( 0,6  1,0 )m Hai đầu các cột thép tỳ lên nhau phải đ-ợc gia công bào phẳng, nhẵn, để trực tiếp truyền lực đứng Các bản nối th-ờng hàn tr-ớc trong x-ởng với đầu trên của cột d-ới, sau đó sẽ hàn nối với đầu d-ới của cột trên tại công tr-ờng Nh- vậy, nhiệm vụ chính của bản nối là giữ ổn định và gióng thẳng cho các đoạn cột chồng lên nhau theo chiều thẳng đứng

Nói chung, không có ứng suất kéo trong cột, vì ứng suất do tải trọng nén dọc trục th-ờng khá lớn so với ứng suất kéo do mô men gây ra bởi tải trọng ngang Tuy nhiên, trong một số tr-ờng hợp khung s-ờn thép có nhịp t-ơng đối nhỏ so với chiều cao toà nhà vẫn xuất hiện các phản lực âm, mối nối sẽ bị kéo Cũng có thể thiết kế móng khối, loại nặng, để khắc phục triệt tiêu ứng suất kéo trong cột

Cần phân biệt các bản nối chịu nén và chịu kéo Trong tấm nối chịu nén phần lớn tải trọng đã trực tiếp truyền qua mặt tiếp xúc giữa hai đoạn cột Tuy nhiên, tuỳ theo chất l-ợng và mức độ gia công mặt tiếp xúc, cũng nh- trạng thái nội lực tại mối nối, bản nối có khi chịu 100% tải trọng (gia công thô), hoặc từ 25% đến 50% (gia công tinh và chỉ chịu lực dọc trục), hay 50 75% (khi chịu cả mômen) Trong mối nối chịu kéo, phần lớn tải trọng sẽ truyền qua mối nối

Về cấu tạo, trong mối nối phải bố trí các khe lắp rộng khoảng 3mm mỗi bên để lắp ráp và điều chỉnh dễ dàng nhanh chóng

Hình 28a, giới thiệu mối nối cột thép tiết diện chữ H có bản bụng cùng kích th-ớc, nh-ng chiều dày bản cánh của 2 đoạn cột khác nhau khá nhiều

Hình 28b, là mối nối có thêm các bản đệm lót ở hai bên cột trên, khi kích th-ớc ngang bản bụng của hai đoạn cột chênh nhau quá 50mm

Hình 28c, giới thiệu loại mối nối cột có thể dùng khi tiết diện hai đoạn cột

có chiều cao bằng nhau hoặc khác nhau Sử dụng một bản thép hàn sẵn lên đỉnh cột d-ới và 2 thép góc hàn sẵn vào chân cột trên Khi lắp dựng có thể xiết bulông tạm rồi hàn cột trên với bản thép Mối hàn sẽ chịu mô men và lực cắt ở chân cột