Ví dụ hướng dẩn tính toán kết cấu liên hợp theo tiêu chuẩn châu âu EN1994 1 1, với phần tính tải trọng hoàn toàn theo tiêu chuẩn châu âu

Nhưng năm gần đây kết cấu liên hợp có nhứng bước tiến lớn về mặt tính toán cũng như khả năng bổ trợ giải của các phần mềm, tác giả xin gửi đến một tài liệu ví dự hướng dẩn tính toán kết cấu liên hớp thép bê tông theo tiêu chuẩn châu âu giúp tiết kiệm vật liệu hơn so với kết cấu thép bình thường, có khả năng chống cháy và chịu lực cao hơn rất nhiều so với kết cấu thép thông thường có khả năng thi công nhanh hơn nhà bê tông cốt thép rất nhiều lần (tài liệu này hướng dẩn tính toán nhà 16 tầng nổi và 2 hầm , tài liệu này tác giả xin giới thiệu các cách tính liên kết fin plate, nút bán cứng (semirigid) và các kiên kết khác nhau trong nhà cao tầng, cách tính tải trọng hoàn toàn theo Eurocode (tỉnh tải,Hoạt tải ,gió), và cuối cùng tác giả xin giới thiệu phần tính toán tường vây tầng hầm bằng phần mềm plaxis 2d, tính hệ Kingpost shoring bằng Sap 2000

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 9

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 9

1.1.1 Quy mô của công trình 9

1.2 Giải pháp kiến trúc công trình 10

1.2.1 Giải pháp mặt bằng 10

1.2.2 Giải pháp mặt đứng 11

1.2.3 Giải pháp hình khối 11

1.2.4 Giải pháp giao thông công trình 11

1.3 GIẢI PHÁP KĨ THUẬT KHÁC 11

1.3.1 Hệ thống điện 11

1.3.2 Hệ thống nước 11

1.3.3 Hệ thống thoát nước 11

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 12

2.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu 12

2.1.1 Hệ kết cấu chính theo phương đứng 12

2.1.2 Hệ kết cấu theo phương ngang 13

2.1.3 Kết cấu phần ngầm 14

2.2 Tổng quan về kết cấu liên hợp thép-bê tông 14

2.2.1 Giới thiệu về kết cấu liên hợp 14

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO KẾT CẤU 17

3.1 BÊ TÔNG 17

3.1.1 Các chỉ tiêu về cường độ của bê tông 17

3.1.2 Cường độ thiết kế (Desgin compressive) 18

3.1.3 Qui định của bê tông của Việt Nam – TCVN 5574-2012 19

3.1.4 Quy đổi cường độ bê tông từ TCVN 5574-2012 sang Eurocode 20

3.2 THÉP 21

3.2.1 Cốt Thép 21

3.2.2 Thép kết cấu (thép làm lõi chịu lực của kết cấu liên hợp) 21

3.2.3 Tôn định hình sàn liên hợp 22

3.2.4 LIÊN KẾT 23

3.3 LỰA CHỌN LOẠI VẬT LIỆU CHO CÔNG TRÌNH 23

3.3.1 Bê tông sử dụng cho dầm,sàn cột, cọc và đài cọc 23

3.3.2 Cốt thép gân Φ ≥10 dùng cho kết cấu bên trên và đài cọc 24

3.3.3 Cốt thép gân Φ < 10 dùng cho cốt thép ngang 24

3.3.4 Cốt thép trơn Φ < 10 24

3.3.5 Thép kết cấu 24

3.3.6 Bulong 24

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG 25

4.1 TỈNH TẢI 25

4.1.1 Sàn hầm 25

4.1.2 Sàn tầng điển hình 25

4.1.3 Trọng lượng tường xây 26

4.1.4 Tải đất 26

4.2 Hoạt tải 26

4.2.1 Hoạt tải giai đoạn liên hợp (Composite stage) 26

4.2.2 Hoạt tải trong giai đoạn thi công (Contruction stage) 27

4.3 Tải gió 27

4.3.1 Vận tốc gió cơ bản (Basic wind velocity) 28

4.3.2 Vận tốc gió trung bình (Mean velocity) 29

4.3.3 Gió rối loạn (Wind turbulence) 30

4.3.4 Áp lực vận tốc đỉnh (Peak velocity pressure) 31

4.3.5 Áp lực gió lên bề mặt (Wind pressure on surfaces) 31

4.3.6 Hệ số kết cấu C Cs d (Structural factor) 36

4.3.7 Lực gió (wind force) 41

CHƯƠNG 5 TỔ HỢP TẢI TRỌNG 43

5.1 Trạng thái giới hạn về độ bền (Ultimate limit states)(ULS) 43

5.2 Trạng thái giới hạn sử dụng (Serviceability limit states)(SLS) 44

5.3 Bảng tổ hợp tải trọng 45

CHƯƠNG 6 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 46

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN SÀN LIÊN HỢP ĐIỂN HÌNH 50

7.1 Mặt bằng bố trí dầm sàn 50

7.2 Cấu tạo và lựa chọn loại tôn 51

7.3 Độ cứng của sàn liên hợp 55

7.4 Các dạng phá hoại 56

7.5 Tính toán sức kháng của tiết diện 56

7.6 Tính toán kiểm tra trong giai đoạn thi công của sàn liên hợp (construction stage) 57 7.6.1 Tải trọng tác động 57

7.6.2 Tính toán trong trạng thái cực hạn ULS (Ultimate limit state) 58

7.6.3 Tính toán trong giai đoạn sử dụng SLS (Serivceability limit state) 61

7.7 Tính toán kiểm tra trong giai đoạn composite 62

7.7.1 Tính toán trong trạng thái cực hạn ULS (Ultimate limit state) 62

7.7.2 Tính toán trong trạng thái giới hạn sử dụng SLS (Serviceability limit states) 68 7.7.3 Tính toán nứt bê tông 71

7.7.4 Kiểm tra chống cháy 71

7.8 Tính toán liên kêt giửa sàn và vách cứng 72

7.8.1 Vị trí liên kết 72

7.8.2 Nội lực thiết kế 72

7.8.3 Kiểm tra liên kết 72

7.8.4 Khả năng chịu lực bulong neo vào vách 73

CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN DẦM PHỤ LIÊN HỢP 74

8.1 Phân loại tiết diện ngang 75

8.2 Sơ đồ tính dầm phụ 77

8.3 Tải trọng tác động 78

8.4 Tính toán trong trạng thái uls (Ultimate limit state) 79

8.4.1 Nội lực tính toán 79

8.4.2 Kiểm tra dầm phụ trong giai đoạn thi công (construction stage) 79

8.4.3 Kiểm tra dầm phụ trong giai đoạn composite (composite stage) 85

8.5 Tính toán dầm trong trạng thái SLS (Serviceability limit state) 93

8.5.1 Tính toán độ võng trong giai đoạn thi công (Construction stage deflection) 93

8.5.2 Tính toán độ võng trong giai đoạn composite (Composite stage deflection) 93

8.5.3 Kiểm tra rung động dầm thép 96

8.5.4 Nứt bê tông 96

CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH LIÊN HỢP 96

9.1 Sơ đồ tính dầm chính 96

9.2 Tải trọng tác động 98

9.3 Kiểm tra dầm chính trong trạng thái ULS (Ultimate limit state) 99

9.3.1 Nội lực tính toán 99

9.3.2 Phân loại tiết diện 100

9.3.3 Tính toán dầm chính trong giai đoạn thi công (Construction stage) 101

9.3.4 Tính toán dầm chính trong giai đoạn compostie (Composite stage) 105

9.4 Kiểm tra dầm chính trong trạng thái SLS (Serviceability limit state) 114

9.4.1 Tính toán độ võng trong giai đoạn thi công (Construction stage deflection) 114 9.4.2 Tính toán độ võng trong giai đoạn composite (Composite stage deflection) 114 9.4.3 Kiểm tra rung động dầm thép 115

9.4.4 Nứt bê tông 116

CHƯƠNG 10 TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP ĐIỂN HÌNH 117

10.1 Cấu tạo cột liên hợp 117

10.2 Phương pháp tính toán 117

10.3 Tải trọng tác động 118

10.4 Các kích thước hình học của cột 118

10.4.1 Diện tích cột 118

10.4.2 Moment quán tính của tiết diện cột (Second moments of area) 119

10.4.3 Moment cản (Plastic section moduli) 120

10.5 Kiểm tra tỷ lệ thép kết cấu và bê tông 121

10.6 Ổn định cục bộ 121

10.7 Tính toán độ cứng chống uốn quy đổi (effective flexural stiffness) 121

Độ cứng chống uốn quy đổi trục y-y 121

Độ cứng chống uốn quy đổi trục z-z 122

10.8 Tính toán độ mảnh tương đương 122

10.9 Kiểm tra khả năng kháng lực dọc khi chịu nén đúng tâm 123

10.10 Thành lập biểu đồ tương tác theo trục y-y 124

10.10.1 Điểm A trục y-y 126

10.10.2 Điểm D trục y-y 126

10.10.3 Điểm C trục y-y 127

10.10.4 Điểm B trục y-y 128

10.11 Thành lập biểu đồ tương tác theo trục Z-Z 129

10.11.1 Điểm A trục z-z 129

10.11.2 Điểm D trục z-z 130

10.11.3 Điểm C trục z-z 130

10.11.4 Điểm B trục z-z 132

10.12 Biểu đồ tương tác Của cột 132

10.13 Kiểm tra điều kiện xét hiệu ứng bậc 2 p-  134

10.13.1 Độ cứng chống uốn quy đổi của hiệu ứng bậc 2 134

10.13.2 Lực tới hạn đàn hồi Euler của hiệu ứng bậc 2 134

10.13.3 Điều kiện kiểm tra hiệu ứng bậc 2 134

10.14 Kiểm tra khả năng chịu nén kết hợp uốn phẳng của cột 135

10.15 Kiểm tra khả năng chịu nén kết hợp uốn phẳng hai phương đồng thời 136

CHƯƠNG 11 TÍNH TOÁN VÁCH BÊ TÔNG CỐT THÉP 137

11.1 Tính toán vách cứng lõi thang 137

11.1.1 Quan niệm tính toán vách cứng 137

11.1.2 Các phương pháp tính toán vách cứng 137

11.1.3 Tính toán Pier vách điển hình 144

11.2 Tính toán dầm lanh tô thang máy (phần tử spandrel) 148

11.2.1 Tính toán dầm khi chịu uốn 148

11.2.2 Tính toán chịu cắt cho dầm lanh tô 150

11.2.3 Dầm coupling 150

11.2.4 Tính toán Spandrel S1 151

11.3 Kiểm tra vách bằng phần mếm ADsec 153

CHƯƠNG 12 LIÊN KẾT DẦM PHỤ VÀO DẦM CHÍNH 157

12.1 Giới thiệu 157

12.2 Cấu tạo 158

12.3 Tính toán liên kết dầm phụ vào dầm chính điển hình 160

12.3.1 Bước 1: Kiểm tra các điều kiện cấu tạo 160

12.3.2 Bước 2: Kiểm tra nhóm bu lông chịu cắt 161

12.3.3 Bước 3: Kiểm tra bản mã 164

12.3.4 Bước 4: Kiểm tra cắt dầm phụ 165

12.3.5 Bước 5: Kiểm tra khả năng chịu lực của lực của dầm tại vị trí vát 166

12.3.6 Bước 6:Kiểm tra ổn định cục bộ dầm tại vị trí vát 167

12.3.7 Bước 7:Kiểm tra ổn định tổng thể chổ bị vát 168

12.3.8 Bước 8:Đường hàn 168

12.3.9 Bước 9:Kiểm tra ổn định bụng dầm chính liên kết 168

CHƯƠNG 13 LIÊN KẾT DẦM CHÍNH VỚI CỘT 169

13.1 Giới thiệu 169

13.2 Phương pháp phân tích 171

13.3 Phương pháp sắp xếp các lò xo 175

13.4 Tính toán liên kết điển hình 178

13.4.1 Thành phần thứ 2: Bụng cột chịu nén 180

13.4.2 Thành phần thứ 3: Bụng cột chịu kéo 182

13.4.3 Thành phần thứ 4:Cánh cột chịu uốn 183

13.4.4 Thành phần thứ 5: bản thép nối chịu uốn 184

13.4.5 Thành phần thứ 6:Cánh dầm chịu nén 185

13.4.6 Thành phần thứ 7: Bụng dầm chịu kéo 185

13.4.7 Thành phần thứ 8: Bu lông chịu kéo 186

13.4.8 Thành phần thứ 9: Cốt thép sàn chịu kéo 186

13.4.9 Thành phần thứ 1:Bụng cột chịu cắt 187

13.4.10 Khả năng chịu moment của mối nối 189

13.4.11 Độ cứng danh định của liên kết 189

13.4.12 Khả năng chịu cắt của mối nối 190

CHƯƠNG 14 LIÊN KẾT CỘT- CỘT 191

14.1 Giới thiệu 191

14.2 Tính toán liên kết điển hình 194

14.2.1 Chi tiết liên kết cột 194

14.2.2 Bước 1: Cấu tạo 194

14.2.3 Bước 2: Kiểm tra bu lông tại bụng cột 195

14.2.4 Bước 3: Kiểm tra bu lông trên bản cánh 196

CHƯƠNG 15 LIÊN KẾT CHÂN CỘT 198

15.1 Giới thiệu 198

15.2 Tính toán chân cột 200

15.2.1 Bước 1: tính toán ứng suất tại bản đế 200

15.2.2 Bước 2 : Diện tích hửu hiệu và chiều dày của bản đế 201

15.2.3 Bước 3: Kiểm tra đường hàn cột 202

15.2.4 Bước 4:Tính toán bu lông neo 203

CHƯƠNG 16 THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 5 203

16.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 204

16.1.1 Vị trí địa chất khu vực 204

16.1.2 Phân loại và mô tả các lớp đất 204

16.2 Phương án số 1: cọc ly tâm dự ứng lực 207

16.2.1 Nội lực thiết kế 207

16.2.2 Giới thiệu cọc ly tâm 207

16.2.3 Đài cọc 209

16.2.4 Cọc bê tông ứng suất trước 209

16.2.5 Sức chịu của cọc theo vật liệu TCVN 10304-2014 210

16.2.6 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền 211

16.2.7 Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn 213

16.2.8 Kết luận sức chịu tải 214

16.2.9 Sức chịu tải thiết kế 214

16.2.10 Kiểm tra cọc trong điều kiện cẩu lắp 215

16.2.11 Thiết kế móng M1 215

16.2.12 Thiết kế móng M2 226

16.3 Phương án số 2: Móng bè 235

16.3.1 Vật liệu 235

16.3.2 Đặc trưng hình học của móng bè 235

16.3.3 Xác định cường độ tính toán của đất nền 236

16.3.4 Xác định hệ số nền 238

16.3.5 Giá trị phản lực nền 242

16.3.6 Kiểm tra độ lún cho móng 243

16.3.7 Nội lực 244

16.3.8 Tính thép dầm móng 247

16.3.9 Tính toán nứt võng 248

16.4 Lựa chọn phương án móng 252

CHƯƠNG 17 TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY TẦNG HẦM 255

17.1 Tổng quan 255

17.2 Thiết kế biện pháp thi công tầng hầm 256

17.2.1 Giả thiết thiết kế 256

17.2.2 Mực nước ngầm 256

17.2.3 Thông số địa chất sử dụng trong mô hình 257

17.2.4 Thông số hình học tường vây 260

17.2.5 Hệ giằng chống 260

17.2.6 Phụ tải mặt đất 260

17.2.7 Điều kiện biên 260

17.2.8 Trình tự thi công mô phỏng trong plaxis 2D 261

17.2.9 Kết quả tính toán 261

17.2.10 Tính toán thép cho tường vây 271

17.3 Tính toán hệ shoring, kingpost,waller beam 272

17.4 Trình tự đào đất 297

TÀI LIỆU THAM KHẢO 299

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

1.1.1 Quy mô của công trình

1.1.1.1 Loại công trình

Công trình dân dụng – cấp 2 (5000m2 ≤ Ssàn ≤10 000m2 hoặc 9 ≤ số tầng ≤ 19)

1.1.1.2 Số tầng

Công trình có 2 tầng hầm, 16 tầng nổi, 1 tầng mái

1.1.1.3 Chức năng công trình

• Tầng hầm :Bố trí nhà xe các phòng kĩ thuật và phòng chức năng

• Tầng trệt :Trung tâm mua săm, phòng ban quản lí

• Tầng 1– 15 :Căn hộ chung cư

• Tầng thượng :Bố trí bể nước mái, phòng kĩ thuật thang máy

1.1.1.4 Chiều cao công trình

Diện tích xây dựng của công trình là: 50.00m x 30.00m = 1500 m2

1.2 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.2.1 Giải pháp mặt bằng

Tầng hầm nằm ở cốt cao độ -7.0m và -3.5 được bố trí ram dốc từ mặt đất đến tầng hầm ( độ dốc i = 17%) Ta thấy công năng công trình là chung cư cao cấp nên phần lớn diện tích tầng hầm được dùng cho việc để xe đi lại, vì khách hàng hướng đến của công trình là người có thu nhập cao, nên việc bố trí không gian tầng hầm để xe ô tô là hết sức cần thiết, bên cạnh bố trí để xe gắng máy Bố trí các hộp gen hợp lý và tạo không gian thoáng máy nhất có thể cho tầng hầm Hệ thống cầu thang bộ và thang máy bố trí ngay vị trí giữa hầm giúp cho người sử dụng có thể nhìn thấy ngay lúc vào giúp phục vụ việc đi lại, đồng thời hệ thống PCCC cũng dể dàng nhìn thấy khi có sự cố cháy nổ xảy ra

Tầng trệt được coi như khu sinh hoạt chung cho toàn khối nhà, được trang trí đẹp mắt với việc: cột ốp đá, bố trí khu siêu thị và cả phòng khách tạo không gian sinh hoạt chung cho tầng trệt của khối nhà Đặc biệt phòng quản lý chung cư được bố trí vị trí khách có thể nhìn thấy nếu có việc cần thiết và khu nội bộ của cao ốc được bố trí 1 khu có

lối ra vào riêng Nói chung rất dễ hoạt động và quản lý khi bố trí các phòng như kiến trúc mặt bằng đã có

Tầng điển hình (tầng 1 đến 15) đây là mặt bằng tầng cho ta thấy rõ nhất chức năng của khối nhà, các căn hộ được bố trí hợp lý xung quanh lối đi chung giúp cho giao thông tiện lợi cùng với việc hiệu quả trong quá trình sử dụng công trình

1.2.4 Giải pháp giao thông công trình

Giao thông đứng: có 2 buồng thang máy nằm chính giửa nhà, và 2 cầu thang bộ nằm

2 đầu nhà giúp giao thông thuận lợi hơn

1.3 GIẢI PHÁP KĨ THUẬT KHÁC

1.3.1 Hệ thống điện

Điện được cấp từ mạng điện sinh hoạt của thành phố, điện áp 3 pha xoay chiều

380v/220v, tần số 50Hz Đảm bảo nguồn điện sinh hoạt ổn định cho toàn công trình

1.3.2 Hệ thống nước

Hệ thống cấp nước của công trình bao gồm bể nước mái, hệ thống ống dẫn nước cấp PVC và các máy bơm Hệ thống này tiếp nhận nước từ nguồn nước cấp của thành phố Hệ thống bơm nước cho công trình đươc thiết kế tự động hoàn toàn để đảm bảo nước trong bể mái luôn đủ để cung cấp cho sinh hoạt và cứu hỏa

Các đường ống qua các tầng luôn được bọc trong các hộp gen nước Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính luôn được bố trí ở mỗi tầng dọc theo khu vực giao thông đứng và trên trần nhà

1.3.3 Hệ thống thoát nước

1.3.3.1 Hệ thống thoát nước thải

Hệ thống thoát nước thải của công trình bao gồm hệ thống các ống dẫn từ các thiết bị thu nước thải dẫn xuống bể tự hoại để xử lý, lắng đọng chất thải trước khi đưa

ra hệ thống cống thoát nước thành phố

1.3.3.2 Hệ thống thoát nước mưa

Mặt bằng mái và các lan can được tạo độ dốc để tập trung nước mưa thoát xuống đất bằng hệ thống ống đứng PVC

1.3.3.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Hệ thống phòng cháy chữa cháy bao gồm các họng cứu hoả, các bình cứu hoả được lắp đặt ở các vị trí hành lang, cầu thang Ngoài ra, còn lắp đặt hệ thống còi báo cháy

và các biển báo an toàn cháy nổ dọc các hành lang Bố trí hệ thống cứu hoả gồm các họng

cứu hoả tại các lối đi, các sảnh …với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN

2622 –1995

1.3.3.6 Hệ thống chống sét

Sử dụng hệ thống thu sét Stormaster ESE với khả năng bảo vệ khu vực chống sét tốt hơn so với loại kim thu sét thông thường Bố trí các kim thu sét trên mái nối với các dây đồng nối đất Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn

về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 –84)

1.3.3.7 Hệ thống thoát rác

Rác thải được tập trung ở các tầng thông qua kho thoát rác bố trí ở các tầng, chứa gen rác được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận để đưa rác thải ra ngoài Gen rác được thiết kế kín đáo và xử lý kỹ lưỡng để tránh tình trạng bốc mùi gây ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1.1 Hệ kết cấu chính theo phương đứng

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 cứng và kết cấu ống

• Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi

và kết cấu ống tổ hợp

• Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu

có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

2.1.1.1 Hệ kết cấu khung

Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo 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 tải trọng ngang kém, khả năng ảnh hưởng rất nhiều bởi việc cấu tạo nút khung,độ cứng của dầm cột sử dụng tốt cho công trình có chiều cao đến 15 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 10-

12 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8 và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 9

2.1.1.2 Hệ kết cấu khung giằng

Có cấu tạo khá giống kết cấu hệ khung (moment frame) tuy nhiên nhằm gia tăng khả năng

chịu tải ngang kết cấu đươc bố trí thêm hệ giằng, kết cấu khung nút cứng có vách đứng dạng tường, dạng giàn hoặc lõi hộp chịu lực chúng được liên kết với nhau bởi sàn cứng

2.1.1.3 Hệ kết cấu khung vách

Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng.Thuận tiện cho việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây khác nhau như vừa có thể lắp ghép vừa có thể đổ tại chỗ các kết cấu bê tông cốt thép, thép kết hợp bê tông (liên hợp).Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc

trước.Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m

2.1.1.4 Hệ kết cấu khung lõi

Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian.Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật của nhà cao tầng.Sử dụng hiệu quả với các công trình có

độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản

2.1.1.5 Hệ kết cấu khung lõi hộp

Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn

2.1.2 Hệ kết cấu theo phương ngang

Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng Đối với kết cấu thép cũng như liên hợp phương án phổ biến nhất hiện nay là sử dụng sàn liên hợp (composite slab)

2.1.3 Kết cấu phần ngầm

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời phần móng nhà cao tầng phải chịu lực nén lớn, bên cạnh đó tải trọng động đất còn tạo ra lực xô ngang lớn cho công trình, vì thế các giải pháp đề xuất cho móng bao gồm:

Móng nông : móng băng 1 phương, 2 phương, móng bè,…

Móng sâu: Móng cọc khoan nhồi, móng cọc BTCT đúc sẵn, móng cọc ly tâm ứng suất trước, móng cọc Barret

Kết luận: Quy mô công trình 2 tầng hầm và 16 tầng nổi, tổng chiều cao 61.7 m lựa chọn hệ khung vách cho công trình Kết cấu cột sử dụng cột liên hợp (thép-bê tông), vách sử dụng vách bê tông cốt thép, sàn sử dụng loại sàn composite

2.2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG

2.2.1 Giới thiệu về kết cấu liên hợp

Khác với kết cấu bê tông cốt thép thông thường , có cốt thép chịu lực là các thanh thép tròn , kết cấu liên hợp thép – bê tông là kết cấu mà thép chịu lực có dạng thép tấm , thép hình hay thép ống Thép có thể nằm ngoài bê tông (kết cấu thép nhồi bê tông), nằm bên trong bê tông (kết cấu thép bọc bê tông hay còn gọi là bê tông cốt cứng), hoặc được liên kết với nhau để cùng làm việc

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 cùa 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

Kể từ năm 1950, người ta băt đầu tạo liên kết giữa sàn bê tông và dầm thép hình đỡ sàn bằng các liên kết cơ học Những liên kết đó loại trừ hoặc là giảm sự trượt tại bề mặt tiếp

xúc giữa bê tông và thép, vì thế sàn bê tông và dầm thép sẽ làm việc chung tạo thành một kết cấu liên hợp gọi là “dầm liên hợp” (composite beam)

Hình 2.1 Dầm thép thường và Dầm liên hợp

Trong thực tế, các liên kết giữa thép và bê tông tạo ra từ chốt neo hoặc các liên kết cơ học khác hàn vào cấu kiện thép và nằm trọn trong sàn bê tông Lúc đầu, khi tính toán, người thiết kế giả thiết liên kết là tuyệt đối cứng triệt tiêu hoàn toàn sự trượt giữa thép và bê tông Trong thực tế, để đạt đến một liên kết lý tưởng như thế thì cần phải có một lượng lớn chốt neo hoặc các liên kết cơ học khác dẫn đến sự không kinh tế Nhưng nếu xem khả năng chống trượt là không có hoặc chỉ có khả năng chống trượt không hoàn toàn hoặc khả năng chịu lực của tiết diện liên hợp sẽ không đạt hoặc đạt được không hoàn toàn, đòi hỏi phải tăng kích thước tiết diện cũng như cường độ vật liệu cũng dẫn đến sự không kinh tế Ngày nay có rất nhiều nghiên cứu “Liên kết chống trượt không hoàn toàn” giữa bê tông

và thép dựa trên các thí nghiệm, mô phỏng để tìm ra cách tính toán kinh tế nhất

Hình 2.2 Dự án toà nhà hoạt động đa năng 169 Nguyễn Ngọc Vũ

Tại Việt Nam hiện nay, loại kết cấu liên hợp này đã dần được sử dụng khá nhiều, một số công trình cao tầng đã được xây dựng theo loại kết cấu liên hợp thép – bê tông như

Diamond Plaza ở TP HCM (21 tầng).Nhà hoạt động đa năng 169 Nguyễn Ngọc Vũ, Hà Nội gồm 2 tầng hầm và 21 tầng chức năng

Về cơ sơ tính toán dựa trên tiêu chuẩn “Eurocode 4 – Design of composite steel and concrete structure” (BS-EN1994-1-1_E2004) do hệ thống tiêu chuẩn xây dựng của Việt

Nam hiện hành chưa có tiêu chuẩn tính toán thiết kế cho loại kết cấu này Dưới đây là các bảng so sánh về tính nổi trội của kết cấu liên hợp dựa theo tài liệu của tác giả

P.R.Knowles

Dầm liên hợp Dầm thép không có liên kết cắt

Bảng 2.2 So sánh trọng lượng thép và giá thành tổng thể cho khung nhà sáu tầng ba nhịp

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO KẾT CẤU

3.1 BÊ TÔNG

Trong kết cấu liên hợp dùng bê tông thông thường như trong kết cấu bê tông cốt thép Có thể dùng bê tông nặng (bê tông thông thường) với khối lượng riêng1 00 8    2500( kg m / 3) , hoặc bê tông nhẹ 1 00 6    1800( kg m / 3) Các đặc trưng bê tông trong kết cấu liên hợp sử

dụng các quy định của EN1992-1-1 Theo mục 3.1 (EN1994-1-1:2004) thì bê tông sử dụng

cho liên hợp được dùng từ C20/25 đến C50/60

3.1.1 Các chỉ tiêu về cường độ của bê tông

Bảng 3.1 Các đặc trưng cơ học của bê tông theo Eurocode 2

f ck – Cường độ chịu nén đặc trưng (Characteristic strength) của mẫu bê tông hình trụ

(cylinder) với tối thiểu 95% số mẫu phải đạt giá trị này, bê tông nén ở tuổi 28 ngày

f ck,cube – Cường độ chịu nén đặc trưng (Characteristic strength) của mẫu bê tông lập

phương(cube) với tối thiểu 95% số mẫu phải đạt giá trị này ở tuổi 28 ngày

f cm – Cường độ chịu nén trung bình (Mean compressive strength)của mẫu bê tông

hình trụ ở tuổi 28 ngày fcm = fck + 8( Mpa )

f ctm – Cường độ chịu kéo trung bình(Mean tensile strength) của mẫu bê tông hình trụ ở

E d – Molule tiếp tuyến (Tangent modulus) là module xét thành phần động cũng như từ

biến theo thời gian E cm =(1.25E d −19)(kN mm/ 2)

E cm(t) – Molule đàn hồi theo thời gian (Elastic modulus with time) là module đàn hồi theo

thời gian E cm t( ) =(f cm t( )/ f cm)0.3E cm(GPa)

Hình 3.1 Hình ảnh biểu thị đường cong ứng suất-biến dạng và cách xác định module của

bê tông

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

Để xác định các đặc trưng của tiết diện dầm sàn liên hợp , người ta đưa vào khái niệm hệ

số tính đổi tương đương thép – bê tông được xác định như sau

a cm

E n E

=

E a – module đàn hồi của kết cấu thép.Đối với bê tông nhẹ Eurocode điều chỉnh giá trị của

E cm bằng cách nhân các giá trị E cmcho với trị số (ρ/2400)2

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 E cm Thường dùng giá trị E cm/3, như vậy

hệ số tính đổi tương đương của tải trọng dài hạn sẽ là :

2

n = n giá trị này dùng chung cho cả ngắn hạn và dài hạn

3.1.2 Cường độ thiết kế (Desgin compressive)

3.1.2.1 Cường độ thiết kế chịu nén của bê tông

• γc – hệ số an toàn riêng (partial safety factor) của bê tông, lấy theo bảng dưới phụ thuộc tổ hợp tải trọng

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

Bảng 3.2 Hệ số an toàn riêng của bê tông

• αcc – hệ số kể đến những tác động lâu dài đến sức bền nén và các tác động bất lợi của các tải trọng tác dụng Giá trị αcc giao động từ 0,8 – 1 Eurocode khuyên dùng

αcc = 1

3.1.2.2 Cường độ thiết kế chịu kéo của bê tông

,0.05

ctk ctd ct

3.1.3 Qui định của bê tông của Việt Nam – TCVN 5574-2012

Mẫu bê tông qui định trong TCVN là mẫu lập phương.Tiêu chuẩn này có thể dùng các loại

bê tông sau cho kết cấu liên hợp thép – bê tông :

• 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;

Cấp độ bền chịu nén - cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu thình lập phương

(1 1.64 )

m

B B = − v

• Bm tương ứng là các giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời

•  hệ số biến động của cường độ các mẫu thử tiêu chuẩn, phụ thuộc vào trình độ công nghệ sản xuất bê tông: = 0,135 ứng với trường hợp chịu nén

Cường độ trung bình của mẫu thử tiêu chuẩn, MPa

Bảng 3.3 Đặc trưng cơ học của bê tông theo TCVN 5574-2012

3.1.4 Quy đổi cường độ bê tông từ TCVN 5574-2012 sang Eurocode

Cách thành lập cường độ tính toán cho bê tông của hai tiêu chuẩn Eurocode và Việt Nam

là khác nhau Vì vậy để so sánh giữa hai tiêu chuẩn là khó khăn.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.Giá trị B trong TCVN 5774-2012 chính là cường độ đặc trưng của mẩu hình trụ khi nén thông số này tương đương với giá trị C phía sau của tiêu chuẩn Eurocode đưa ra (vd: C20/C25 của Eurocode cũng tương đương với cấp độ bền B25 TCVN 5574-2012)

CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG KHI DÙNG TTGH 1

Cấp độ bền

Cường độ trung bình(Mpa)

Cường

độ tính toán Rb(Mpa)

Eb (GPa)

Loại

bê tông

fcm (Mpa)

Cường độ tính toán fcd(Mpa)

3.2 THÉP

3.2.1 Cốt Thép

3.2.1.1 Theo Eurocode 4

Theo mục 3.2 EN 1994-1-1 thì cốt thép được lấy theo mục 3.2 EN 1992-1-1 Module đàn

hồi thép Es có thể lấy theo giá trị được cho trong mục 3.2.6 EN 1993-1-1 dao động trong

từ 190 đến 200 kN/cm2

Tiêu chuẩn thép thanh Châu Âu EN10080 đã đưa ra ba mác thép dùng cho kết cấu liên

hợp : S220; S400; S500, các con số ở ký hiệu chỉ giới hạn đàn hồi của từng loại fsk

(N/mm2) Mác S220 là thép tròn trơn cán nóng, các mác S400 và S500 là thép thanh tròn

có gai (kể cả lưới thép hàn) cho tính ma sát lớn Ở đây chỉ tính toán mức dẻo cho phép chủ yếu đối với các mác thép S400, S500 loại có tính dẻo lớn, theo qui định của Eurocode

2 nếu f s u là sức bền kéo đứt của thép và sk u là biến dạng tương đối khi bị đứt thì yêu cầu

về tính dẻo dai như sau:

5%

u s sk

u sk

f f

3.2.1.2 Theo TCVN 5574-2012

TCXDVN qui định dùng thép thanh cho kết cấu bê tông cốt thép, ký hiệu, cường độ chịu

kéo tiêu chuẩn R sn và cường độ chịu kéo tính toán khi tính toán theo trạng thái giới hạn

thứ hai Rs,ser của chúng nêu ở bảng 3.5

Nhóm cốt thép thanh Giá trị Rsn và Rs,ser , MPa

Nhóm CII, A-II đến A-VI là thép gai

Thép AT-VII là thép có gai được gia công nhiệt và cơ nhiệt luyện

được sản suất từ thép mác thông thường S235, S275 và S355 (các con số ký hiệu giới hạn chảy N/mm2) xác định trong tiêu chuẩn EN 10025 và EN 10113 Để có các giá trị

tiêu chuẩn của giới hạn chảy fy và sức bền kéo đứt fu của các cấu kiện cán nóng phụ thuộc vào chiều dày, được cho trong bảng 3.6

Bảng 3.6 Các chỉ tiêu cơ học của thép cán nóng theo EN10025-2

3.2.2.2 Theo TCVN 5709:1993 Thép cán nóng dùng cho xây dựng

Các chỉ tiêu cơ học của các loại thép cán nóng có thể sử dụng trong kết cấu xây dựng nêu

ở bảng 2.7

Mác

thép

Độ bền kéo N/mm2

Giới hạn chảy (N/mm2) cho độ

dày (mm)

Độ dãn dài (%) cho độ dày (mm)

Bảng 3.7 Các chỉ tiêu cơ học của thép cán nóng theo TCVN 5709:1993

Đối chiếu các loại thép trong hai tiêu chuẩn và theo qui định của Eurocode 4 nên dùng thép Việt Nam có các mác từ XCT38 trở lên

3.2.3 Tôn định hình sàn liên hợp

Mác thép cho tấm tôn thép được qui định trong tiêu chuẩn Eurocode 10147, với các giá trị tiêu chuẩn của giới hạn đàn hồi của vật liệu thép cơ bản fyp từ 220 đến 350 N/mm2 Chiều dày của các tấm tôn này từ 0,7 – 1,5 mm, mỗi mặt đều được mạ kẽm dày 0,02 mm để chống ăn mòn, có thể bổ sung sơn sau mạ kẽm

Mô hình làm việc hoàn toàn đàn dẻo, module đàn hồi E= 210 kN/m2, các giá trị dùng cho thép kết cấu có thể áp dụng cho vật liệu chế tạo tôn định hình

Như vậy khi thiết kế sàn liên hợp ở Việt Nam cần chọn các loại tôn thỏa mãn các yêu cầu nêu ở trên

Hình 3.2 Tôn sàn composite

3.2.4 LIÊN KẾT

3.2.4.1 Liên kết chịu cắt (shear connector)

Trong đồ án này nchỉ xét Shear Connector là liên kết chốt hàn (Headed Stud Connector)

Các đặc trưng cường độ của liên kết chốt hàn được xác định trong Eurocode 4 và EN 13918-1998 Thông thường cường độ thép sử dụng là fu=450 N/mm2 (sức bền kéo đứt của thép làm chốt)

3.2.4.2 Bu lông

f yb (N/mm2) 240 320 300 400 480 640 900

f ub (N/mm2) 400 400 500 500 600 800 1000

Bảng 3.8 Giá trị cường độ chảy và cường độ tới hạn của bu lông

3.3 LỰA CHỌN LOẠI VẬT LIỆU CHO CÔNG TRÌNH

3.3.1 Bê tông sử dụng cho dầm,sàn cột, cọc và đài cọc

Sử dụng bê tông B30 tương đương bê tông C25/30 theo Eurocode có các đặc trưng cường

3.3.2 Cốt thép gân Φ ≥10 dùng cho kết cấu bên trên và đài cọc

Dùng loại AIII với các chỉ tiêu:

3.3.3 Cốt thép gân Φ < 10 dùng cho cốt thép ngang

Dùng loại AII với các chỉ tiêu :

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

Chiều dày tiêu chuẩn Tĩnh tải (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 )

Chiều dày tiêu chuẩn Tĩnh tải (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 )

Chiều dày tiêu chuẩn Tĩnh tải (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 )

STT Vật liệu

Trọng lượng riêng

Chiều dày tiêu chuẩn Tĩnh tải (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 )

Bảng 4.3 Tỉnh tải đối với sàn 1-16(sàn vệ sinh, lô gia)

4.1.3 Trọng lượng tường xây

 - dung trọng của đất sau tường

Z - độ sâu tại điểm đang xét

Nhưng để đơn giản trong quá trình nhập tải trọng vào mô hình Etabs ta quy tải trọng phân

bố tam giác thành tải trọng phân bố đều lên tường chắn, chính bằng diện tích tam giác chia cho chiều cao tường chắn ta được giá trị phân bố đều trên tường chắn

4.2.1 Hoạt tải giai đoạn liên hợp (Composite stage)

Sử dụng mục 6.3 EN 1991-1-1:2002 để tra các giá trị hoạt tải trong giai đoạn liên hợp

Eurocode phân loại nhóm công trình theo mục đích sử dụng để xác định hoạt tải sàn

4.2.2 Hoạt tải trong giai đoạn thi công (Contruction stage)

Theo 4.11.2 EN 1991-1-6 và tài liệu hướng dẫn SCI-P539 đưa ra tải trọng 1.5 kN/m2

trong phạm vi diện tích bất kì 33m (hoặc là cả nhịp nếu nhịp nhỏ hơn 3m) để kể dến tác động của tải trọng thi công và trọng lượng dư ra của bê tông Phần diện tích còn lại chịu tác động của tải trọng có giá trị 1.5x0.5=0.75 kN/m2 Tải trọng thi công được bố trí sao cho moment uốn và lực cắt xuất hiện lớn nhất trong tấm tôn định hình.Hình 5.1 đưa ra cách chất tải để xác định moment uốn, lực cắt ứng với sơ đồ dầm đơn giản và dầm liên tục

Hình 4.1 Sơ đồ chất tải trọng tác dụng lên tôn (1-tải trọng thi công 0.75kN/m 2 , 2-tải trọng

thi công 1.5 kN/m 2 , 3- Trọng lượng bản thân)

4.3 TẢI GIÓ

Tải trọng gió được tính theo EN 1991-1-4:2005, tuy nhiên do công trình nằm tại lảnh thổ Việt Nam nên vận tốc gió cơ bản phải được lấy theo TCVN 2737-1995 và Quy chuẩn 02-2009 sau đó ta sẻ quy đổi để phù hợp với vận tốc gió của Eurocode

4.3.1 Vận tốc gió cơ bản (Basic wind velocity)

Sử dụng mục 4.2 EN1991-1-4 ta có công thức sau

v là vận tốc gió cơ bản được xác định định như một hàm của hướng gió và thời gian

trong năm tại độ cao 10m so với mặt đất với loại địa hình II

Theo bảng số liệu tự nhiên ban hành mới nhất QC02-2009:BXD và theo mục 4.2 ta có,

vận tốc được lấy trung bình trong thời gian đo 10phút với chu kỳ 50 được đưa ra tại bảng

Thành phố Hồ Chí Minh

V 0 (m/s)

10 phút, 50 năm

Về mặt dạng địa hình

Theo mục 4.3.2 EN1991-1-4 đưa ra bảng phân loại địa hình như sau

0 Vùng biển hoặc gần bờ biển hướng ra vùng biển mở 0.003 1

I Vùng hồ hoặc vùng bằng phẳng hầu như không có vật

cao trung bình của chúng vượt quá 15m 1 10

Bảng 4.5 Các loại địa hình và tham số địa hình của Eurocode

Vậy công trình tại quận 1,Tp.hcm tương đương vùng gió II gần như sấp xỉ dạng địa hình

II của Eurocode vậy vận tốc gió v b o, =28.57( / )m s

Vận tốc gió cơ bản (basic wind velocity)

ir , 1 1 28.08 28.57( / )

b d season b o

v =c c v =   = m s

4.3.2 Vận tốc gió trung bình (Mean velocity)

Vận tốc gió trung bình v zm( ) (Mean wind variation with height) tại độ cao z trên mặt đất

phụ thuộc vào độ nhám về bề mặt đối núi và vận tốc gió cơ bản vb được xác định bằng

• c zo( ) là hệ số ảnh hưởng địa hình đồi núi, nếu đìa hình có đồi núi vách đá có thể

làm tăng vận tốc lên 5% và được quy định trong phụ lục A3- EN1991-1-4 Do

công trình nằm trong đô thị nên lấy giá trị này bằng 1 theo khuyên cáo của

z0 là thông số phụ thuộc dạng địa hình lấy theo bảng 5.7 đã đưa ra ở trên

Đối với TP.HCM lấy địa hình II

zo= 0.05 m

zo,II= 0.05 m (quy định Eurocode)

zmin = 5 m

zmax = 200m.(quy định Eurocode)

kr : hệ số địa hình ảnh hưởng bởi độ cao zo tính theo công thức

4.3.3 Gió rối loạn (Wind turbulence)

Cường độ hỗn loạn I zv( ) tại độ cao z được định nghĩa là tỉ số giữa độ lệch tiêu chuẩn và

vận tốc gió trung bình được xác định bằng công thức mục 4.4 EN1991-1-4

Trong đó kl là hệ số rối lấy bằng 1.0, c zo( )là hệ số địa hình lấy bằng 1.0 như trên,

o

z là chiều cao nhám xác định bảng 5.7

Hệ số sẻ được trình bày ở bảng

4.3.4 Áp lực vận tốc đỉnh (Peak velocity pressure)

Áp lực gió vận tốc đỉnh ở độ cao z được xác định theo công thức mục 4.5 EN1991-1-4

2 1

2

q z = + I z     v z

ρ : mật độ không khí, theo đề nghị của Eurocode lấy ρ = 1,25 kg/m3

Ta tính toán dưới bảng sau

4.3.5 Áp lực gió lên bề mặt (Wind pressure on surfaces)

Dựa theo mục 5.2 EN1991-1-4 ta có công thức xác định

• Áp lực gió tác động bên ngoài

z là chiều cao tham chiếu của áp lực ngoài (xác định theo mục 7 EN1991-1-4 ) và được

trình bày bên dưới

pe

c là hệ số áp lực ngoài (xác định theo mục 7 EN1991-1-4 ) và được trình bày bên dưới

• Áp lực gió tác động lên bề mặt trong của công trình

z là chiều cao tham chiếu của áp lực trong (xác định theo mục 7 EN1991-1-4 ) và được

trình bày bên dưới

pi

c là hế số áp lực ngoài (xác định theo mục 7 EN1991-1-4 ) và được trình bày bên dưới

4.3.5.1 Xác định chiều cao tham chiếu áp lực ngoài ze

Do công trình có tường đứng và mặt bằng hình chữ nhật nên ta sử dụng mục 7.2.2

EN1991-1-4 để xác định chiều cao tham chiếu dựa vào tỷ số chiều cao h chia cho chiều

dài b, tuy nhiên do ở đây ta tính toán tải gió ứng với từng cao độ sàn và gán trực tiếp vào sàn Do đó kích thước mặt chịu tải ở từng cao độ sàn là b × h với b là bề rộng nhà, h là chiều cao tầng Ta thấy h << b Do đó ta tính toán với ze xác định như ở minh họa thứ nhất dưới đây Để đơn giản lấy ze chính tại cao độ các sàn

Hình 4.2 Các dạng xác định độ cao tham chiếu ze

4.3.5.2 Độ cao tham chiếu áp lực trong zi

Theo mục 7.2.9 EN1991-1-4 thì chiều cao tham chiếu zi

cho các áp lực trong cần được lấy bằng chiều cao tham chiếu ze cho áp lực ngoài trên các bề mặt góp phần tạo ra áp lực

trong thông qua các lỗ mở của chúng Nếu có nhiều lổ mở thì sử dụng giá trị lớn nhất ze

để xác định zi

4.3.5.3 Hệ số áp lực ngoài c pe (external pressure coefficients)

Theo mục 7.2.9 EN1991-1-4 Hệ số áp lực ngoài cpe phụ thuộc vào diện tích của diện chịu tải

• Nếu diện tích chịu tải > 10m2, giá trị của cpe là cpe,10

• Nếu diện tích chịu tải < 1m2, giá trị của cpe là cpe,1

• Nếu diện tích 1m2 < A < 10m2 thì sử dụng công thức nội suy

,1 ( .1 ,10)log10

c =c − c −c A

Ta có đồ thị biểu thị như sau

Hình 4.3 Phương pháp xác định hệ số áp lực ngoài cpe cho các công trình có diện tích

chiệu tải A giửa 1m 2 và 10m 2

Do công trình ta đang tính toán các diện chịu tải tính toán đều có diện tích >>10m2 Do đó lấy cpe = cpe,10 Trị số của cpe,1 và cpe,10 phụ thuộc vào khu vực ảnh hưởng của tải gió Khi một công trình chịu tải gió, thì xuất hiện các khu vực ảnh hưởng A, B, C, D, E được trình bày ở hình bên dưới

Do gió sẻ truyền hoàn toàn về tâm khối lượng do có kể đến ảnh hưởng của thành phần động nên các thành phần gió ảnh hưởng cục bộ của tải gió đối với các bộ phận công trình như tường biên, dầm biên sẻ được bỏ qua do khá khó khăn trong việc tổng hợp lại thành 1 vector lực duy nhất Đối với mặt chiếu đứng đón gió đối với công trình này ta chọn thiên

Hình 4.4 Vùng chịu tải gió

4.3.5.4 Hệ số áp lực trong

Theo mục 7.2.9 EN1991-1-4 Đối với các công trình không có mặt trội, hệ số áp lực trong

pi

c

được xác định từ hình 5.6 và là một hàm của tỉ số giửa chiều cao và chiều dày của

công trình, h/d và tỉ số μ cho từng hướng gió  , μ được xác định theo công thức

Hình 5.6 bên dưới dùng để xác định hệ số cpi , dựa vào tỉ số h/d, độ mở μ, và

hướng gió θ Tuy nhiên, rất khó có thể xác định được hệ số mở  Trong trường hợp này, Eurocode cho phép cpi có thể lấy là +0,2 và -0,3, thiên về an toàn

Hình 4.5 Hệ số áp lực trong

4.3.6 Hệ số kết cấu C Cs d (Structural factor)

Hệ số kết cấu c cs d tính tới ảnh hưởng của tính chất tác dụng không đồng thời của tải gió lên bề mặt kết cấu, và tác động của sự dao động công trình do hiện tượng cộng hưởng, hay c cs dkể đến ảnh hưởng của tác động gió do việc xuất hiện không đồng thời của các áp lực gió đỉnh trên bề mặt cscùng với hiệu ứng của dao động của kết cấu do rối cd

Hệ số kết cấu c cs dcó thể phân chia ra thành hai hệ số:

• Hệ số kích thước cs(size factor)

• Hệ số động cd(dynamic factor)

Ta có thể tính hệ số kết cấu như là một thông số duy nhất hoặc chia ra như

trên Hệ số kết cấu c cs d phụ thuộc vào kích thước b × h của công trình Để đơn giản hóa vấn đề, ta lấy chiều cao nhà bằng đúng chiều cao tầng nhà, còn bề rộng của nhà theo hai trục xem là không đổi Bề rộng này lấy sao cho diện tích bề mặt đón gió là không đổi Khi

đó thì bề rộng theo hai trục là

- bx = 30 m

- by= 50 m

Việc tính toán hệ số c cs dsẻ sử dụng công thức mục 6.3 EN1991-1-4 và sử dụng phương

4.3.6.3 Hàm phổ năng lượng không thứ nguyên (non-dimensional power spectraldensity

Hình 4.6 Hàm mật độ phổ năng lượng không thứ nguyên

4.3.6.4 Hệ số cơ sở (The background factor)

b, h là chiều rộng và chiều cao công trình

L(ze) là tỷ lệ chiều dài hỗn loạn tại độ cao tham khảo

Các hệ số được tính toán dưới bảng sau

1,( , ) ( ) ( )

δ là độ giảm lôga (total logarithmic decrement of damping) sử dụng bảng F2 EN1991-1-4

SL(z,n) là hàm mật độ phổ năng lượng không thứ nguyên

Rh, Rb là hàm dẫn xuất áp lực (aerodynamic admittance functions) được tính gần đúng bằng công thức:

2 2

Tầng z (m) η h R h η b (X) η b (Y) R b (X) R b (Y) R 2 (X) R 2 (Y)

Hoặc chọn k p=3 chọn giá trị lớn hơn khi tính toán

Trong đó: v là tần số vượt ngưởng, T là thời gian trung bình của vận tốc gió trung bình