So sánh phương án kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và kết cấu liên hợp cho nhà xây dựng tại nha trang

Tóm tắt Hiện nay nước ta nói chung và thành phố Nha Trang nói riêng kết cấu bê tông cốt thép vẫn đang là sự lựa chọn phổ biến do thể hiện được ưu điểm về mặt kinh tế kỹ thuật và trình độ xây lắp Nhưng bên cạnh đó nó vẫn còn một số hạn chế trong đó tiến độ xây dựng kéo dài là một nhược điểm lớn do vậy mà kết cấu thép và kết cấu liên hợp đang dần được ứng dụng trong ngành xây dựng nhiều hơn với khả năng ưu điểm vượt trội về thời gian thi công khả năng chịu lực lớn và trọng lượng bản thân nhẹ hơn nhiều so với kết cấu bê tông cốt thép truyền thống Việc so sánh phương án kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và kết cấu liên hợp cho nhà tại Nha Trang giúp chúng ta có cái nhìn phân tích đánh giá tổng quát về ưu điểm nhược điểm của hai phương án này Các phương án được thể hiện cụ thể qua việc tính toán kết cấu khả năng chịu lực của một công trình tại thành phố Nha Trang bằng phương pháp mô phỏng số qua các phần mềm ETABS SAFE dựa trên các tiêu chuẩn Châu Âu và tổng hợp lý thuyết liên quan Đánh giá được khả năng về chi phí đầu tư ban đầu tiến độ của từng phương án cho công trình với những nhà 5 10 tầng có nhu cầu xây dựng nhà nghỉ khách sạn nhà hàng trường học các trạm hay văn phòng … giúp chủ đầu tư cũng như nhà tư vấn đưa ra sự lựa chọn hiệu quả và phù hợp cho mục đích sử dụng mang lại hiệu quả cao

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN T Ạ SĨ Ỹ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN QU NG ƯNG

Đà Nẵng, Năm 2018

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Tác giả luận văn

Đinh Ngọc Dƣỡng

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG TẠI NHA TRANG 4

1.1 Tình hình xây dựng các công trình 4

1.2 Nhu cầu xây dựng công trình 5

1.3 Giải pháp kết cấu phổ biến tại Nha Trang 8

1.4 Phương án kết cấu thép và liên hợp 12

1.5 Kết luận chương 1 18

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

TẠI NHA TRANG 19

2.1 Đối tượng nghiên cứu 19

2.1.1 Địa điểm xây dựng 19

2.1.2 Giải pháp kiến trúc 20

2.2 Tính toán phương án kết cấu bê tông cốt thép 21

2.2.1 Giải pháp kết cấu chung 21

2.2.2 Tính toán thiết kế phần khung, sử dụng phần mềm Etabs để mô phỏng công trình 27

2.3 Tính toán phương án kết cấu liên hợp 28

2.3.1 Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp trong công trình 28

2.3.2 Phương án kết cấu liên hợp áp dụng cho công trình này 30

2.3.3 Giải pháp kết cấu thép và thép liên hợp cho công trình 31

2.3.4 Tính toán thiết kế phần khung 38

3.1 Phân tích giải pháp từng phương án kết cấu 59

3.2 Dự toán chi phí, tiến độ hoàn thành phần khung công trình theo từng phương án 60

3.3 Kết luận chương 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

SO SÁNH PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

VÀ KẾT CẤU LIÊN HỢP CHO NHÀ XÂY DỰNG TẠI NHA TRANG

Học viên: Đinh Ngọc Dưỡng

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08, Khóa 33, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Hiện nay, nước ta nói chung và thành phố Nha Trang nói riêng, kết cấu bê tông cốt thép vẫn đang là sự lựa chọn phổ biến do thể hiện được ưu điểm về mặt kinh tế kỹ thuật và trình độ xây lắp Nhưng bên cạnh đó nó vẫn còn một số hạn chế, trong đó tiến độ xây dựng kéo dài là một nhược điểm lớn, do vậy mà kết cấu thép và kết cấu liên hợp đang dần được ứng dụng trong ngành xây dựng nhiều hơn với khả năng ưu điểm vượt trội về thời gian thi công, khả năng chịu lực lớn và trọng lượng bản thân nhẹ hơn nhiều so với kết cấu bê tông cốt thép truyền thống

Việc so sánh phương án kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và kết cấu liên hợp cho nhà tại Nha Trang giúp chúng ta có cái nhìn phân tích, đánh giá tổng quát về ưu điểm, nhược điểm của hai phương án này Các phương án được thể hiện cụ thể qua việc tính toán kết cấu, khả năng chịu lực của một công trình tại thành phố Nha Trang bằng phương pháp mô phỏng số qua các phần mềm ETABS, SAFE dựa trên các tiêu chuẩn Châu Âu và tổng hợp lý thuyết liên quan Đánh giá được khả năng về chi phí đầu tư ban đầu, tiến độ của từng phương án cho công trình với những nhà 5-10 tầng có nhu cầu xây dựng nhà nghỉ, khách sạn, nhà hàng, trường học, các trạm hay văn phòng,… giúp chủ đầu tư cũng như nhà tư vấn đưa ra sự lựa chọn hiệu quả và phù hợp cho mục đích sử dụng, mang lại hiệu quả cao

Từ khóa – Dầm sàn liên hợp; kết cấu thép; kết cấu bê tông cốt thép; chi phí đầu tư, tiến độ thi

công

Comparison between reinforced concrete structure and Composite structure

for a building in Nha Trang city

Abstract: Currently, our country in general and Nha Trang city in particular, reinforced concrete structure is still a popular choice because of the economic and technical advantages of construction But besides that it still has many limitations, in which prolonged the construction progress is a great disadvantage, so that the steel structure and composite structure is gradually being applied in the construction industry with the advantage of superior construction time of bearing capacity but the weight itself is much lighter than conventional reinforced concrete

Comparing of reinforced concrete structure and composite structure for construction building in Nha Trang gives us an overview and analysis of the advantages and disadvantages of these two options This options are expressed specifically by calculating the structure, bearing capacity of a project in Nha Trang city by numerical simulation through ETABS, SAFE’s software based on Eurocode standards and the total rational related theories Assess the ability of the initial investment cost, the progress of each option for the project with the 5-10 floors needs construction

of motels, hotels, restaurants, schools, stations or office, help investors as well as consultants have effective choices and suitable for use purposes, high efficiency

Key words – Composite structures; steel structures; reinforced concrete structures, construction

cost; construction progress

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

2.3 Bảng thống kê cột theo phương án BTCT toàn khối 26 2.4 Các đặc trưng cơ học của bê tông theo Eurocode 4 28 2.5 Thép thanh dùng trong kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN 29 2.6 Các chỉ tiêu cơ học của thép cacbon cán nóng 29

3.1 Bảng dự toán chi phí cho phần khung công trình sử dụng

3.2 Bảng dự toán chi phí cho phần khung công trình sử dụng

Số

1.7 Các dạng kết cấu liên hợp thép – bê tông 13

1.8 Khu trung tâm thương mại 5 tầng của tòa nhà BITEXCO (TP

1.9 Một công trình thi công kết cấu dầm sàn liên hợp 16

2.10 Mặt cắt cho sàn liên hợp với tấm tôn sườn đóng 34

2.13 Thép hình H dựa trên Công ty Thép Đức Huy nhập khẩu và

2.14 Một công công trình sử dụng kết cấu thép và thép liên hợp 37

2.17 Khai báo kích thước hình học cho thép hình 40

2.19 Khai báo vật liệu tấm tôn Lysaght Bondek II cho sàn 41

hiệu

2.24 Mặt bằng khai báo tải trọng tường cho dầm sàn tầng 1 44 2.25 Mặt bằng khai báo tĩnh tải cho sàn tầng 1 44 2.26 Mặt bằng khai báo hoạt tải cho sàn tầng 1 45 2.27 Mô phỏng kết cấu liên hợp bằng Etabs 2016 dưới mô hình 3D 45 2.28 Kiểm tra thiết kế thép dầm theo EC4 và EC0 46 2.29 Kiểm tra khả năng chịu lực thép dầm tầng 1 46 2.30 Kiểm tra khả năng chịu lực thép dầm tầng 2 47 2.31 Kiểm tra khả năng chịu lực thép dầm tầng 3 48 2.32 Kiểm tra khả năng chịu lực thép dầm tầng 4 49

2.34 Kết quả chuyển vị đỉnh của công trình từ Etabs 50 2.35 Kiểm tra thiết kế thép cột theo EC3 và EC0 53

3.3 Báo giá tham khảo của các công ty trên thị trường Trung Quốc 63 3.4 Bảng báo giá vật tư tấm sàn Bondek của BlueScope 64

3.5 Bảng giá tham khảo nhân công của công ty TNHH Nam Sài

3.6 So sánh phản lực chân cột cùng tại 1 vị trí của 2 phương án 70

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong sự phát triển của xã hội, các ngành nghề phát triển cũng không ngừng, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng hiện nay đang đòi hỏi cần phải có nhiều cải tiến trong quá trình thiết kế và thi công nhằm giúp chủ đầu tư và nhà thầu đẩy nhanh được tiến độ mà vẫn đảm bảo chất lượng và giảm được chi phí đầu tư của dự án Quá trình thực hiện một dự án xây dựng đòi hỏi chi phí đầu tư rất lớn Do vậy người thiết kế cần đưa ra nhiều phương án, tư vấn cho chủ đầu tư giảm thiểu được chi phí cũng như đẩy nhanh tiến độ cho dự án là một công việc rất quan trọng cần phải có thức sâu, rộng về chuyên môn

Hằng năm, có hàng trăm dự án, công trình được mọc lên với mức đầu tư chi phí lớn, tình hình biến động về chính trị, kinh tế của thế giới đã tác động không nhỏ đến giá cả một số loại vật tư Giá cả loại vật tư xây dựng biến động theo một quy luật khó đoán trước được Điều này đã ảnh hưởng không nhỏ đến kinh phí xây dựng các công trình nhất là trong giai đoạn nền kinh tế của đất nước ta đang phát triển mạnh

Vì vậy việc đẩy nhanh được tiến độ, cũng như sử dụng các loại vật liệu phù hợp sẽ giúp rất nhiều cho chủ đầu tư trong việc tiết kiệm chi phí trong dự án

Trong thực tế xây dựng thường gặp nhiều yếu tố tác động (điều kiện về thời tiết, nhiệt độ, vật liệu đầu vào,…) Vì vậy, thời gian hoàn thành các công việc đôi khi không cố định Vậy, việc xử lý tình trạng không ổn định về thời gian như thế nào để rút ra được những kết luận đáng tin cậy và có thể sử dụng được trong thực tế thi công Do đó, công tác đưa ra các phương án kết cấu khác nhau trước khi đưa vào thi công là hết sức cần thiết

Nước ta nói riêng và thành phố Nha Trang nói riêng, kết cấu bê tông cốt thép toàn khối vẫn được sử dụng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế kỹ thuật và trình độ xây lắp Thời gian gần đây, công nghệ xây dựng ở nước ta phát triển mạnh mẽ và tiệm cận dần với công nghệ xây dựng hiện đại của thế giới, trong

đó kết cấu liên hợp dần dần được áp dụng và thể hiện được ưu điểm vượt trội của

nó do thi công nhanh, nhẹ và khả năng chịu lực lớn Kết cấu liên hợp đang được áp dụng trong các công trình nhà hàng, nhà trưng bày, siêu thị, khách sạn…

Việc đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của một hình thức kết cấu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, từ vật liệu, thời gian thi công cho đến công sản suất thi công,

điều kiện cụ thể địa phương… Đề tài “So sánh phương án bê tông cốt thép toàn

khối và phương án kết cấu liên hợp cho nhà xây dựng tại Nha Trang” giúp chủ

đầu tư cũng như nhà tư vấn lựa chọn phương án thích hợp mang lại hiệu quả cao

Một số hình ảnh các công trình xây dựng theo kết cấu liên hợp

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Đánh giá so sánh hiệu quả của hai phương án

- Đề xuất phương án tối ưu cho chủ đầu tư

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Công trình nhà kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và liên hợp xây dựng tại Nha Trang

- Phạm vi nghiên cứu: Giải pháp kết cấu hợp lý phần khung cho nhà xây dựng tại Nha Trang

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết, trong đó phần kết cấu liên hợp sẽ áp dụng quy định của Eurocode 4

- Phương pháp mô phỏng số: dùng các phần mềm tính toán để mô phỏng tính toán nội lực

5 Bố cục đề tài

hương 1: Tổng quan về tình hình xây dựng tại Nha Trang

1.1 Tình hình xây dựng các công trình - dự án dân dụng trong 3 năm gần đây (2014-2017)

1.2 Nhu cầu xây dựng công trình

1.3 Các giải pháp kết cấu phổ biến tại Nha Trang

1.4 Kết luận chương 1

hương 2: Thiết kế các phương án kết cấu cho công trình tại Nha Trang

2.1 Lựa chọn và tổng quan một công trình tại Nha Trang

2.1.1 Địa điểm xây dựng

2.1.2 Giải pháp kiến trúc

2.1.3 Đề xuất giải pháp kết cấu

2.2 Tính toán phương án thiết kế bê tông cốt thép toàn khối

2.2.1 Giải pháp thiết kế cho phần khung

2.2.2 Tính toán thiết kế phần khung, sử dụng phần mềm Etabs để mô phỏng công trình

2.3 Tính toán phương án thiết kế kết cấu liên hợp

2.3.1 Tổng quan về kết cấu liên hợp

2.3.2 Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp trong công trình

2.3.3 Giải pháp thiết kế cho phần khung dùng hệ dầm sàn liên hợp kết hợp với cột thép

2.3.4 Tính toán thiết kế phần khung, sử dụng phần mềm Etabs để mô phỏng công trình

hương 3: Phân tích so sánh các phương án kết cấu cho công trình

3.1 Phân tích giải pháp từng phương án kết cấu

3.2 Dự toán chi phí, tiến độ thời gian hoàn thành phần khung công trình theo từng phương án

3.3 Kết luận chương 3

Kết luận và kiến nghị

1 Kết luận

2 Kiến nghị

ƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG TẠI NHA TRANG

1.1 Tình hình xây dựng các công trình

Trong thời gian gần đây (2014-2017), Nha Trang đang trở thành nơi có sức hút đầu tư lớn, nhất là sau khi Nha Trang được công nhận là đô thị loại 1 thì nhu cầu sinh sống, làm việc cũng như du lịch tăng cao, do vậy việc hình thành các dự án, công trình phục vụ cho đời sống xã hội và các ngành du lịch là cần thiết với mức đầu tư lớn

Sự ra đời của các khu đô thị mới, dự án căn hộ cao cấp ở khu vực trung tâm, những khu du lịch nghỉ dưỡng trở nên sôi động, khách hàng hầu hết là ngoại tỉnh, đặc biệt là những người đến từ Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh Với tiềm năng lớn như vậy, khu vực Nha Trang luôn được các nhà đầu tư săn lùng, bên cạnh đó, Luật nhà ở sửa đổi cho phép người nước ngoài được đăng ký sở hữu nhà trong 50 năm được dự kiến là một trong những nhân tố thúc đẩy nguồn cầu

thiện (Hình 1.1) Đến cuối năm 2015, TP Nha Trang đã được phủ kiến quy hoạch phân khu 1/2000; một số khu vực thuộc các phường nội thành đã được triển khai lập quy hoạch chi tiết tỉ lệ 1/500 Các quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, quy hoạch chi tiết xây dựng các khu đô thị, khu chức năng đã và đang phát huy hiệu quả, đảm bảo định hướng phát triển của thành phố trong tương lai

Trong thời gian sắp tới, TP Nha Trang sẽ phát triển không ngừng, mạnh mẽ hơn, nhất là khi Thủ tướng Chính phủ đã đồng ý với kiến nghị của tỉnh điều chỉnh cục bộ 13 khu vực và quy hoạch chung TP Nha Trang đến năm 2025 cho phù hợp với tình hình phát triển Phát triển tiềm năng, thế mạnh vể du lịch, Nha Trang sẽ phát triển thành trung tâm du lịch – nghỉ dưỡng mang tầm quốc tế

1.2 Nhu cầu xây dựng công trình

Trong năm 2016 ghi nhận thành công của số lượng lớn các giao dịch bất động sản Nha Trang, tăng khoảng 30% so với năm 2015 Dự kiến sẽ chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ của thị trường Bất Động Sản Nha Trang với sự bùng nổ hàng loạt của các “ông lớn” cùng sự gia nhập thị trường của nhiều đại gia mới vào sân chơi bất động sản Thị trường bất động sản Nha Trang được tác động mạnh mẽ bởi tiềm năng du lịch và cơ sở hạ tầng phát triển. [1]

Mệnh danh là thiên đường nghỉ dưỡng của Việt Nam, Nha Trang được thiên nhiên dành riêng cho sự ưu đãi ngưỡng mộ Đường biển xanh trải dài ôm trọn mảnh đất duyên dáng được xếp hạng là một trong những bãi biển đẹp nhất hành tinh Khí hậu ôn hòa quanh năm; phong cảnh hữu tình với nhiều danh lam thắng cảnh nhân văn, cùng các hoạt động vui chơi giải trí hấp dẫn … là những yếu tố níu chân du khách Số liệu về khách du lịch trong và ngoài nước đến với Nha Trang mỗi năm là minh chứng rõ ràng và đầy nét nhất về tiềm năng phát triển du lịch của thành phố đáng sống này Nếu như năm 2015, tổng du khách đến với Nha Trang đạt 4,1 triệu lượt khách (theo công bố mới của Savills) thì năm 2016 theo thống kê chưa đầy đủ, con số ước đạt khoảng 4,5 triệu lượt khách Ngành du lịch tỉnh Khánh Hòa được dự kiến sẽ tiếp tục tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm tiếp theo Lượng khách du lịch đến Khánh Hòa được dự báo sẽ đạt 7,2 triệu khách vào năm 2020. [1]

Tổng lượng khách du lịch đến và sinh sống với Nha Trang ngày càng tăng, thời gian lưu trú của du khách tại thành phố biển này kéo dài đã góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng của ngành du lịch, nghĩ dưỡng Theo thống kê, nếu như thời gian lưu trú tại các thành phố du lịch khác thường dừng ở con số 1,2 ngày thì con số 2,3 ngày là thời gian lưu trú ngắn nhất tại thành phố biển đáng sống bậc nhất này Bên cạnh đó sự phát triển của các ngành du lịch phục vụ cho khách du lịch, thì sự gia

tăng về lực lượng lao động tăng theo dẫn đến nhu cầu nhà ở sinh sống trong khu vực Nha Trang phát triển mạnh mẽ [1]

Đánh giá tiềm năng sinh lời bền vững và ổn định tại thành phố Nha Trang, các nhà đầu tư lớn trên cả nước nói chung cũng như các chủ đẩu tư hàng đầu tại tỉnh Khánh Hòa đã nhanh chóng đầu tư vào các dịch vụ du lịch, nghỉ dưỡng, chung cư

và nhà ở xã hội có thể kể đến: Vinpearl Beachfront Condotel, Vinpearl Empire Condotel, Royal Marina Center,… với mức giao dịch từ 70-100 tr/m2, hay các chung cư nhà ở xã hội PH Group, CT1, CT3 thuộc khu đô thị Vĩnh Điềm Trung, chung cư Bắc Vĩnh Hải,… có giá dao động tầm 15-25 tr/m2 đã được thị trường hấp thụ nhanh chóng trong các năm gần đây. [1]

Nếu như năm 2015-2016 thị trường Nha Trang đón nhận làn sóng đầu tư các biệt thự nghỉ dưỡng, căn hộ khách sạn thì cuối năm 2016-2017 là xuất hiện của các khu đô thị du lịch thuộc phía Tây thành phố, như là: Khu đô thị Lê Hồng Phong 1, 2; khu đô thị Vcn Phước Hải, Vcn Phước Long; khu đô thị An Bình Tân hay khu đô thị Mỹ Gia Đây sẽ là nguồn cung đáp ứng nhu cầu cho sinh sống, lưu trú, chỗ ở cho khách hàng, khách du lịch cũng như lực lượng lao động ngày càng tăng trong thành phố và ngoại tỉnh. [1]

Hình 1.2 Khu đô thị Lê Hồng Phong

Hình 1.3 Khu đô thị VCN Phước Hải

Thành phố Nha Trang, môt trong ba vùng kinh tế trọng điểm của tỉnh Khánh Hòa đang được khai thác ngày một hiệu quả, tốc độ đô thị hóa diễn ra tương đối nhanh, nhiểu đô thị được nâng loại, diện mạo đô thị văn minh hiện đại ngày càng phát triển, hình thành nhiều khu đô thị mới.[1]

Theo chương trình phát triển đô thị tỉnh Khánh Hòa đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030, đến năm 2025, toàn tỉnh Khánh Hòa là đô thị loại I trực thuộc Trung ương, trong đó, TP Nha Trang được chia tách thành 3 quận nội thành Còn nghị quyết số 10 của Tỉnh ủy về đẩy mạnh phát triển kinh tế - xã hội TP Nha Trang đến năm 2020 xác định xây dựng Nha Trang trở thành đô thị hạt nhân, đô thị trung tâm, góp phần vào sự phát triển của tỉnh.[2]

Trong những năm gần đây, dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung

cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp lý nhất

Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu

tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối với việc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng, các chung cư cao tầng… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của mọi người dân

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố

Song song đó, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, các phương pháp thi công hiện đại của nước ngoài…

[1], [2] được trích dẫn ở mục tài liệu tham khảo

1.3 Giải pháp kết cấu phổ biến tại Nha Trang

Nước ta nói chung và thành phố Nha Trang nói riêng, thì kết cấu bê tông cốt thép vẫn được sử dụng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế kỹ thuật

và trình độ xây lắp Nhưng bên cạnh đó bê tông cốt thép cũng còn nhiều hạn chế, như là việc thi công bằng bê tông cốt thép ảnh hưởng ít nhiều trong tiến độ xây dựng, do bê tông phải đạt 70% cường độ hoặc đóng rắn sau mỗi đợt đổ bê tông thì mới triển khai được mới triển khai các công tác sau, phụ thuộc vào rất nhiều trạm trộn bê tông, khó thi công các kiến trúc có hệ phức tạp hay đặc biệt, thời gian thi công kéo dài hằng năm với những dự án trung bình hay lớn,…

Tải trọng bản thân của các kết cấu bê tông cốt thép là rất lớn dẫn đến chi phí thiết kế cho móng cọc tăng lên rất nhiều, mặc dù hiện nay các giải pháp kết cấu cho sàn nhẹ đã xuất hiện rất nhiều: sàn U-boot, sàn cáp dự ứng lực, sàn bubble deck nhưng tính hiệu quả của chúng chỉ đáp ứng được phần nào vì phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của người thợ và kỹ sư ngoài hiện trường

Hiện nay, các giải pháp kết cấu phổ biến tại Nha Trang khá đa dạng và phổ biến, hầu hết được tạo nên từ bê tông cốt thép, dạng kết cấu này được phân tích như dưới đây

 Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng:

Kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò rất lớn trong kết cấu nhà cao tầng, có thể nói là quyết định gần như toàn bộ giải pháp kết cấu Trong nhà cao tầng, kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò:

 Cùng với dầm, sàn, tạo thành hệ khung cứng, nâng đỡ các phần không chịu lực của công trình, tạo nên không gian bên trong đáp ứng nhu cầu sử dụng

 Tiếp nhận tải trọng từ sàn – dầm để truyền xuống móng, xuống nền đất

 Tiếp nhận tải trọng ngang tác dụng lên công trình (phân phối giữa các cột, vách và truyền xuống móng)

 Kết cấu chịu lực theo phương thẳng đứng còn có vai trò rất quan trọng trong việc giữ ổn định tổng thể công trình, hạn chế dao động, hạn chế gia tốc đỉnh

Việc lựa chọn kết cấu chịu lực theo phương đứng chủ yếu dựa vào các yếu tố:

 Các yêu cầu của kiến trúc công trình: công năng – thẩm mỹ - kinh tế

 Khả năng đảm bảo bền vững, khả năng ổn định của công trình

 Tính khả thi

 Hệ kết cấu chịu lực ngang:

Trong nhà cao tầng, hệ kết cấu nằm ngang (sàn, sàn dầm) có vai trò:

 Tiếp nhận các tải trọng thẳng đứng trực tiếp tác dụng lên sàn (tải trọng bản thân sàn, người đi lại, làm việc trên sàn, thiết bị đặt trên sàn,…) và truyền vào các hệ chịu lực thẳng đứng để truyền xuống móng, xuống nền đất

 Đóng vai trò như một tấm cứng liên kết các cấu kiện chịu lực theo phương đứng để chúng làm việc đồng thời với nhau (Điều này thể hiện rõ khi công trình chịu các loại tải trọng ngang)

Lựa chọn phương án sàn dựa trên các tiêu chí:

 Đáp ứng công năng sử dụng

 Tiết kiệm chi phí

 Thi công đơn giản

 Đảm bảo chất lượng kết cấu công trình

 Độ võng thoả mãn yêu cầu cho phép

Với vai trò như trên, trong thực tế, hệ kết cấu chịu lực theo phương ngang của nhà cao tầng thường là một trong số những loại sau:

 Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

 Nhược điểm:

 Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn, gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu

 Không tiết kiệm không gian sử dụng

Hệ sàn sườn dầm bẹt:

Cấu tạo bao gồm hệ dầm bẹt và bản sàn

 Ưu điểm:

 Tính toán đơn giản

 Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

 Tiết kiệm được không gian, chiều cao thông thủy của tầng lớn hơn so với

hệ dầm sàn truyền thống

 Nhược điểm:

 Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn

 Phải chú ý nhiều về vấn đề liên kết giữa dầm - cột

Hệ sàn ô cờ:

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m

 Ưu điểm:

 Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ

 Nhược điểm:

 Không tiết kiệm, thi công phức tạp

 Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy,

nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng

Sàn không dầm ( không có mũ cột ):

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

 Ưu điểm:

 Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

 Tiết kiệm được không gian sử dụng

 Dễ phân chia không gian

 Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…

 Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản

 Nhược điểm:

 Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng

 Giảm chiều dày, độ võng sàn;

 Giảm được chiều cao công trình;

 Tiết kiệm được không gian sử dụng;

 Phân chia không gian các khu chức năng dễ dàng, bố trí hệ thống kỹ thuật

dễ dàng;

 Thích hợp với những công trình có khẩu độ từ 7.5m – 12m

 Nhược điểm:

 Tính toán phức tạp;

 Thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng

Hình 1.4 Công nghệ thi sàn bóng bubble deck

Hình 1.5 Công nghệ thi công sàn U-boot

Hình 1.6 Công nghệ thi công sàn cáp dự ứng lực

1.4 Phương án kết cấu thép và 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

Hình 1.7 Các dạng kết cấu liên hợp thép – bê tông

a, b) Kết cấu thép nhồi bê tông;

c, d, g) Kết cấu thép vừa bọc vừa nhồi bê tông;

h, i, k) Kết cấu thép bọc bê tông;

e, f, l, m) Thép bản và bê tông liên kết với nhau

Lịch sử phát triển của kết cấu liên hợp thép – bê tông gắn liền với lịch sử phát triển của kết cấu thép và kết cấu bê tông cốt thép

Việc hình thành dạng kết cấu liên hợp này bắt nguồn từ hai nguyên nhân Nguyên nhân thứ nhất bắt đầu từ ý định thay thế các cốt thép tròn bằng các dạng cốt thép khác gọi là cốt cứng, khi hàm lượng quá lớn hình thành nên kết cấu liên hợp Nguyên nhân thứ hai bắt đầu từ ý tưởng muốn bao bọc kết cấu thép chịu lực bằng

bê tông để chống xâm thực, chống cháy hoặc chịu lực, từ đó hình thành nên kết cấu liên hợp thép – bê tông Tuy ra đời muộn hơn một số kết cấu truyền thống như kết cấu thép, kết cấu bê tông, kết cấu gỗ… những dạng kết cấu này cũng đã được sử dụng tới hơn thế kỷ, và ngày càng có nhiều ưu việt cần phải khai thác

Trong kết cấu công trình xây dựng, sự kết hợp giữa các loại vật liệu khác nhau thường thấy nhất là giữa thép và bê tông, mặc dù tính chất có khác nhau nhưng hai loại vật liệu này lại bổ trợ cho nhau:

- Bê tông chịu kéo kém nhưng chịu nén tốt

- Thép chịu kéo và nén tốt

- Cấu kiện thép thường tương đối mảnh và có xu hướng mất ổn định, nếu kết hợp với bê tông sẽ tăng cường độ ổn định

- Bê tông có thể chống được sự ăn mòn và có thể chịu được nhiệt độ cao, trong khi thép rất dễ bị rỉ sét và dễ dàng biến dạng dưới tác động của nhiệt độ và dẫn đến mất khả năng chịu lực

- Thép mang đến sự dẻo dai cho kết cấu 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 làm “dầm liên hợp” Khi làm việc liên hợp, dưới tác dụng của momen dương, khả năng chịu lực của dầm sẽ tăng lên do có thêm phần bê tông của sàn chịu nén, còn đối với momen âm, khả năng chịu lực của dầm cũng sẽ tăng lên do có côt thép trong sàn chịu kéo Rõ ràng dầm liên hợp có độ cứng cao hơn, chịu lực tốt hơn, dùng tiết diện nhỏ hơn, vượt nhịp lớn hơn so với dầm thép bình thường 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

Ở Việt Nam hiện nay, loại kết cấu liên hợp này vẫn chưa phổ biến, chỉ có 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), sử dụng kết cấu khung thép bọc vật liệu chống cháy là sỉ lò cao, công trình của công ty xuất nhập khẩu Hồng Hà ở Hà Nội

sử dụng kết cấu sàn liên hợp , hay gần đây nhất là 2 dự án của công ty cổ phần lắp

máy điện nước và xây dựng COWAELMIC, với dây chuyền công nghệ được đầu tư toàn diện và kỹ thuật thi công hiện đại thì đây là lần đầu tiên , công trình với loại kết cấu này được thiết kế gia công và xây dựng bởi chính công ty Việt Nam

Hình 1.8 Khu trung tâm thương mại 5 tầng của tòa nhà BITEXCO (TP

HCM) bằng kết cấu liên hợp thép- bê tông

ác đặc tính và ưu, nhược điểm của kết cấu liên hợp:

Khi thiết kế một công trình, ngoài việc đảm bảo khả năng chịu lực, độ cứng dẻo của kết cấu mà còn phải đảm bảo các yêu cầu về kiên trúc, kinh tế, thi công, chịu nhiệt

Hình 1.9 Một công trình thi công kết cấu dầm sàn liên hợp

Những yếu tố trên tạo điều kiện thuận lợi cho thiết kế không gian kiến trúc

 Kinh tế:

Tiết kiệm được nhiều chi phí do sử dụng cấu kiện có tiết diện nhỏ hơn (độ cứng lớn có khả năng vượt nhịp lớn, giảm độ võng, giảm chiều cao tiết diện) và lắp đặt nhanh trong thi công

- Giảm chiều cao tiết diện dẫn đến giảm chiều cao toàn bộ công trình và tiết kiệm được diện tích bao che

- Khả năng biến dạng lớn, đây là ưu điểm lớn khi chịu tải trọng động đất Nhận định này được khảo sát kỹ ở Nhật Bản

- Nhịp lớn hơn so với các kết cấu khác có cùng chiều cao dẫn đến tạo ra những không gian rộng lớn, giảm số lượng cột trong mặt bằng

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

Kết cấu liên hợp được lắp đặt dễ dàng và nhanh hơn nên:

- Tiết kiệm chi phí thi công, thời gian hoàn thành công trình sớm

- Đưa công tình vào sử dụng dần đến thu hồi vốn nhanh hơn

 Chịu nhiệt:

Các công trình kết cấu thép cổ điển tốn rất nhiều chi phí để bảo vệ thép kết cấu dưới tác dụng nhiệt của lửa Các kết cấu hiện đại và kết cấu liên hợp có thể chịu lửa

bằng cách kết hợp với bê tông cốt thép, bê tông sẽ bảo vệ thép do bê tông có khối lượng lớn và dẫn nhiệt kém

Các dầm và cột thép sẽ được bao bọc hoàn toàn hoặc một phần Điều này không chỉ giúp duy trì nhiệt độ thấp trong thép mà còn tăng khả năng chịu lực, tăng

độ ổn định của cấu kiện

- Mặt dưới tấm thép vẫn giữ được sạch sẽ sau khi đổ bê tông và nếu sử dụng các tấm thép màu sẽ tăng tính thảm mỹ

- Cốt thép trong sàn: Cốt thép được đặt trong sàn sẽ tăng khả năng chịu momen dương, chống co ngót, nút do nhiệt độ, chịu momen âm là bản liên tục Sự làm việc liên hợp đạt được khi sử dụng tấm thép sóng

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

- Chất lượng cấu kiện: các cấu kiện bằng thép được chế tạo tại nhà máy dưởi

sự quản lí nghiêm ngặt, giảm thiểu được các yếu tố phát sinh, tăng độ chính xác cao Thi công, xây lắp một công trình kết cấu liên hợp thép – bê tông rất nhanh và kinh tế chia ra thành các quá trình sau:

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

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

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

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

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

số tầng từ 5 đến 10 tầng, so sánh hai phương án gồm phương án bê tông cốt thép toàn khối và phương án dầm sàn liên hợp kết hợp với cột thép

Hai phương án này sẽ được phân tích và đánh giá qua những chỉ tiêu về mặt tối

ưu cho giải pháp kết cấu, chi phí đầu tư và tiến độ công trình cho phần khung Giúp chủ đầu tư, đơn vị tư vấn thiết kế cũng như nhà thầu có sự lựa chọn hiệu quả, phù hợp cho dự án

ƯƠNG 2 THIẾT KẾ P ƯƠNG N ẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

TẠI NHA TRANG 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Luận văn chọn công trình trụ sở làm việc trung tâm tần số vô tuyến điện khu

vực VII

2.1.1 Địa điểm xây dựng

Hình 2.1 giới thiệu mặt bằng tổng thể của công trình Thông tin chi tiết như sau:

Chủ đầu tư: Cục tần số vô tuyến điện

Địa điểm xây dựng: Xã Vĩnh Thạnh – TP Nha Trang – Khánh Hòa

Khu đất có diện tích là 3585.90 m2

Diện tích xây dựng: 557.79 m2

Diện tích sàn: 2358.53 m2

Hệ số sử dụng đất: K = 15.5%

Diện tích sân đường nội bộ: 1161.65 m2

Diện tích đất trồng cây xanh: 1866.46 m2

Hình 2.1 Mặt bằng tổng thể của công trình

2.1.2 Giải pháp kiến trúc

Công trình gồm 6 tầng, trong đó có 1 tầng mái Chiều cao tầng điển hình là 3.6m

Cao độ hoàn thiện:

 Cao độ chuẩn  0.00m đƣợc chọn là cao độ sàn tầng 1

 Cao độ mặt đất tự nhiên:  0.75m

 Cao độ sàn mái:  18.3m

 Cao độ đỉnh công trình:  18.9m

Hình 2.2 Mặt bằng kiến trúc tầng 1

Hình 2.3 Mặt đứng công trình trục 1-9

Cơ cấu chức năng bố trí sử dụng công trình:

Tầng 1: Bãi để xe + Sảnh tiếp khách

Tầng 2: Văn phòng hành chính + P GĐ + GĐ

Tầng 3: Đài kiểm soát + Thư viện + Kho thiết bị

Tầng 4: Đài kiểm soát + Hội trường

Tầng 5: Sân cảnh + Căn tin + Phòng ăn

Tầng 6: Tầng mái

2.2 Tính toán phương án kết cấu bê tông cốt thép

Vì công trình sử dụng thiết kế có sẵn từ đơn vị thiết kế là Công ty TNHH AF tư vấn xây dựng nên phương án kết cấu bê tông cốt thép này sẽ lấy lại kết quả từ bản

vẽ được cung cấp từ nhà thiết kế Các bản vẽ gốc sẽ được trình bày ở Phụ lục

2.2.1 Giải pháp kết cấu chung

Chọn kết cấu sàn là hệ sàn sườn toàn khối, hệ khung cứng chịu lực chính Cấu tạo hệ sàn sườn bao gồm hệ dầm và bản sàn

 Mô đun đàn hồi : E b 30.5 10 3MPa

Các cường độ tính toán của bê tông khi tính toán theo Eurocode 2 có cấp độ C20/25 tương đương với bê tông cấp độ bền B25 theo TCVN Do vậy khi tính toán

mô hình chúng ta có thể áp dụng các thông số vật lý của B25 vào công trình

Tương tự, cốt thép cũng vậy các đặc trưng cơ học giới hạn chảy, modun đàn hồi, tính dẻo,… về cơ bản giống thép Eurocode Khi thiết kế có thể sử dụng các loại thép này và lấy giá trị đàn hồi làm cơ sở tính toán theo các công thức của Eurocode

4 và mô hình tính toán

Cốt thép gân  ≥ 10mm CII:

Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn theo TTGH1 và cường độ chịu kéo tính toán theo TTGH2 : R snR s ser, 295MPa

 Cường độ chịu kéo tính toán theo TTGH1 :Rs  280 MPa

 Cường độ chịu nén tính toán theo TTGH1 :Rsc  280 MPa

 Cường độ tính toán cốt thép ngang : Rsw 225 MPa

 Mô đun đàn hồi : E s  21 104MPa

Cốt thép trơn  < 10mm CI với các chỉ tiêu

 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn theo TTGH1 và cường độ chịu kéo tính toán theo TTGH2

: R sn R s ser, 235MPa

 Cường độ chịu kéo tính toán theo TTGH1 : Rs  225 MPa

 Cường độ chịu nén tính toán theo TTGH1 :Rsc  225 MPa

 Cường độ tính toán cốt thép ngang : Rsw 175 MPa

 Mô đun đàn hồi : E s  21 104MPa

Tải trọng tác động và sơ bộ kích thước

Tải trọng tác dụng theo phương đứng bao gồm hai thành phần: Tĩnh tải và hoạt tải.Tĩnh tải gồm có trọng lượng bản thân sàn và các lớp cấu tạo, trọng lượng tường ngăn và bao che

Hoạt tải được xác định theo TCVN 2737:2006 dựa vào công năng của sàn trong công trình

nhà vệ sinh

Bảng 2.1 Tĩnh tải sàn sinh hoạt

Tải sàn sinh hoạt

Lớp cấu tạo Bề dày gtc (kN/m3) Tĩnh tải tiêu

Cấu tạo sàn sinh hoạt Cấu tạo sàn

Tường

200, L2 (m)

Diện tích sàn,

S (m2)

Tải phân bố đều tường

qt(kN/m2)

Cao độ (m) Ghi chú

qt = (gt1xL1 +

gt2xL2)/S

Hoạt tải:

Tra theo mục 4.3 TCVN 2737:1995 Khu vực

Tải trọng tiêu chuẩn

kN/m2

Hệ số

độ tin cậy

Tải trọng tính toán kN/m2 Toàn phần Dài hạn Toàn phần Dài hạn

Kích thước sơ bộ cho hệ khung

Như phân tích sơ bộ ở trên, phương án kết cấu bê tông cốt thép được chọn lựa dựa trên thiết kế có sẵn của đơn vị thiết kế

Hình 2.4 Mặt bằng bố trí cột theo phương án BTCT toàn khối

Bảng 2.3 Bảng thống kê cột theo phương án T T toàn khối

Cột T1 Cột T2 Cột T3 Cột T4 Cột T5 Cột T6 Cột T6a Cột T7 Cột T8 Cột T9 Cột T10 Cột T11 Móng -

Tầng 1 250x450 D450 250x550 250x550 350x450 D450 250x550 250x550 250x400 250x350 250x550 250x450 Tầng 1 -

Tầng 2 200x400 D400 200x500 200x500 300x400 D400 200x500 200x500 200x350 200x300 200x500 200x400 Tầng 2 -

Tầng 3 200x400 200x400 200x400 200x400 200x400 200x400 200x400 200x500 200x350 200x300 200x400 200x400 Tầng 3 -

Tầng 4 200x400 200x400 200x400 200x400 200x400 200x400 200x400 200x400 200x350 200x300 200x400 200x400 Tầng 4 -

Tầng 5 200x400 200x400 200x350 200x350 200x400 200x350 200x350 200x300 200x300 200x350 200x350 Tầng 5 -

Tầng 6 200x400 200x400 200x350 200x400 200x350 200x300 200x300 200x350

2.2.2 Tính toán thiết kế phần khung, sử dụng phần mềm Etabs để mô phỏng công trình

Vì lấy kết quả của đơn vị thiết kế làm cơ sở đánh giá nên việc mô phỏng lại

công trình theo phương án bê tông cốt thép chỉ để tham khảo và lấy thông số kích thước, trọng lượng của các tầng để phân tích và so sánh cho chương III

Kết cấu công trình được mô phỏng dạng khung không gian trong phần mềm ETABS 2016 Các giả thuyết được sử dụng trong quá trình phân tích và tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS:

 Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó

2.3 Tính toán phương án kết cấu liên hợp

2.3.1 Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp trong công trình

 Bê tông:

Theo quy định của Eurocode 2 và Eurocode 4 thì bê tông sử dụng gồm các mác

Bảng 2.4 ác đặc trưng cơ học của bê tông theo Eurocode 4

fctm – cường độ chịu kéo trung bình dọc trục của bê tông ở tuổi 28 ngày

fcm – cường độ chịu nén trung bình (của mẫu hình trụ)

fctk,0,05 – giá trị dưới của sức bền đặc trưng khi kéo

Ecm – Môdun đàn hồi cát tuyến có kể đến ảnh hưởng của các tác động ngắn hạn

So sánh (gần đúng) mác bê tông theo TCVN 365:2005 với Eurocode dựa theo cường độ trung bình của mẫu nén:

- Lớp độ bền C20/25 Eurocode – tương đương B25 (M350) của TCVN

- Lớp độ bền C25/30 Eurocode – tương đương B30 (M400) của TCVN

- Lớp độ bền C30/37 Eurocode – tương đương B35 (M450) của TCVN

- Lớp độ bền C35/45 Eurocode – tương đương B45 (M600) của TCVN

 Cốt thép thanh:

Theo Eurocode 4, ba mác thép dành cho kết cấu liên hợp:

- S220 (tròn trơn)

- S400 và S500 (tròn gai)

Các con số ở ký hiệu chỉ giới hạn đàn hồi của từng loại fsk (N/mm2)

- Modun đàn hồi Es = Ea = 210 kN/mm2 của thép kết cấu

Theo TCVN, qui định dùng chủ yếu 4 loại thép thanh cho kết cấu bê tông cốt thép:

Bảng 2.5 Thép thanh dùng trong kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN

Nhóm cốt thép thanh Cường độ tiêu chuẩn

Theo TCVN 5709 – 1993, thép cán nóng dành cho xây dựng

Bảng 2.6 Các chỉ tiêu cơ học của thép cacbon cán nóng

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

 Tôn định hình bằng thép của sàn liên hợp:

Tiêu chuẩn Châu Âu EN 10147:

- Giới hạn đàn hồi: fyp từ 350 đến 550 N/mm2

- Bề dày các tấm tôn này từ 0.7 đến 1.5 mm, mạ kẽm nóng

- Modun đàn hồi Ea = 210 kN/mm2

- Một số quy định kỹ thuật riêng (sóng, ma sát,…)

Kết luận, vật liệu sử dụng cho phương án kết cấu dầm sàn liên hợp và cột thép cho công trình như sau:

Bê tông: Cấp độ bền B25

Thép thanh: Loại CI và CII

Thép hình: Loại XCT 42 tương đương S235 trong Eurocode 4

Vật liệu xây dựng kết cấu liên hợp trên được tham khảo từ sách Kết cấu liên

hợp thép – bê tông trong nhà cao tầng và siêu cao tầng của tác giả: GS.TS Phạm Văn Hội (chủ biên)

2.3.2 Phương án kết cấu liên hợp áp dụng cho công trình này

 Phương án sàn: Sàn tuyệt đối cứng (theo phương ngang): h > 90mm và hc > 50mm Sử dụng sàn liên hợp có cấu tạo gồm tấm tôn đỡ bên dưới, phần bê tông đổ toàn khối tại công trường và cốt thép trong bê tông Tấm tôn khi đó đóng vai trò như là cốt thép chịu mô men dương trong kết cấu sàn bê tông cốt thép, đồng thời trong giai đoạn thi công đóng vai trò như cốp pha sàn Cốt thép đóng vai trò trong chịu mômen âm (nếu có) và chống co ngót bê tông, phân phối lực khi có lực tập trung cục bộ Vì tấm tôn hình chỉ được tạo sóng theo một phương nên sàn liên hợp chỉ làm việc theo phương tạo song này (tương tự như sàn bản dầm trong kết cấu bê tông cốt thép) Bản sàn liên kết với dầm đỡ bằng các chốt hàn, thường là đinh (stud) hàn tại hiện trường xuyên qua tấm tôn, một số trường hợp có thể dùng thép hình (thép góc)

Hình 2.5 Phương án cho sàn và phương làm việc của sàn

 Phương án khung thép: là hệ khung cứng gồm các hệ dầm liên kết với hệ cột thép toàn bộ bằng thép hình tạo thành hệ khung Chúng được liên kết với nhau bằng các bu lông

Hình 2.6 Liên kết bu lông cho vị trí giao nhau cột và dầm

Hình 2.7 Sơ đồ khung qua mô phỏng bằng phần mềm Etabs

2.3.3 Giải pháp kết cấu thép và thép liên hợp cho công trình

Trong bài luận văn thạc sĩ này, ta chọn giải pháp phần khung cho công trình sử dụng dầm sàn liên hợp kết hợp với cột thép dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 3 và Eurocode 4

Phương án kết cấu công trình:

 Sử dụng kết cấu khung là hệ khung thép hình liên kết cứng gồm dầm sàn liên hợp (dầm sàn composite) với cột thép, chịu lực chính và phân bố truyền tải xuống móng

 Ở hệ sàn: để tăng không gian kiến trúc cũng như sử dụng phương án sàn nhịp lớn ta không bố trí dầm phụ như các công trình khác đã làm cho phương án dầm sàn liên hợp này

Hình 2.8 Mặt bằng kết cấu hệ dầm tầng 1 qua phần mềm Etabs

 Kích thước sơ bộ cho sàn

Trong luận văn này, ta sử dụng profile tấm tôn do công ty Blue Scope cung cấp, tiêu chuẩn thiết kế tấm tôn theo nhà sản xuất công bố là phù hợp với tiêu chuẩn Eurocode 4 Ứng với mỗi loại sàn thường sản xuất bốn loại có chiều dày danh định khác nhau: 0.9 mm, 1 mm, 1.1 mm, 1.2 mm