Giới thiệu về công trình
Ý nghĩa, vai trò của công trình
Khu vực Châu Á – Thái Bình Dương đã nổi lên như một trong những nền kinh tế năng động nhất thế giới, với mức tăng trưởng hàng năm đạt từ 5 đến 6% Sự phát triển này không chỉ thể hiện qua các chính sách kinh tế mà còn qua sự điều chỉnh chính trị của các nước phương Tây, nhằm gia tăng ảnh hưởng trong khu vực Cuộc cạnh tranh giành thị phần trong thị trường năng động này đang diễn ra rất quyết liệt.
Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đã có những chuyển biến đáng kể nhờ vào sự phát triển vượt bậc của các nước trong khu vực Chính sách đổi mới và mở cửa đã thúc đẩy sự cần thiết trong việc tái thiết và xây dựng cơ sở hạ tầng Bên cạnh đó, việc xây dựng chung cư cũng rất quan trọng để giải quyết vấn đề đất đai và cải thiện cảnh quan đô thị, phù hợp với tầm vóc của một thành phố lớn.
Hải Phòng đang từng bước hiện đại hóa trên mọi lĩnh vực, đồng hành cùng sự phát triển kinh tế của cả nước Điều này dẫn đến sự mở rộng và khai thác mạnh mẽ các công trình chung cư, nhằm đáp ứng tốt nhất nhu cầu của người dân.
Nhà ở đô thị là một yếu tố quan trọng trong sự phát triển đô thị, đáp ứng nhu cầu thiết yếu của con người Chức năng chính của nhà ở là cung cấp không gian nghỉ ngơi, giúp tái tạo sức lao động cho cư dân.
+ Thoả mãn nhu cầu về tâm sinh lý
Kết nối các thành viên trong gia đình là rất quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hiện đại Tại những thành phố lớn, nơi mà các hoạt động xã hội và điều kiện khí hậu ảnh hưởng mạnh mẽ đến cuộc sống con người, các tính năng của môi trường sống cần phải đáp ứng yêu cầu cao để văn minh đô thị phát triển đồng bộ với khu vực.
Trong bối cảnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa tại TP Hải Phòng, việc xây dựng nhà chung cư là giải pháp hiệu quả để giải quyết tình trạng thiếu nhà ở Hình thức này không chỉ tiết kiệm đất đai và tài chính mà còn tối ưu hóa hạ tầng kỹ thuật Phát triển nhà ở theo chiều cao giúp giảm diện tích xây dựng, tăng cường không gian xanh và khu vực vui chơi giải trí, đồng thời hạn chế việc lấn chiếm đất nông nghiệp, một vấn đề cấp bách đối với một quốc gia đông dân như Việt Nam.
Việc xây dựng một tòa chung cư là cần thiết để giải quyết các vấn đề hiện tại Do đó, công trình “Chung cư Flamboyant” đã được cấp phép xây dựng.
Vị trí xây dựng công trình
Công trình “Chung cư Flamboyan” được xây dựng trên khu đất trên đường
Lê Hồng Phong, quận Hải An, Thành phố Hải Phòng Khu đất xây dựng công trình nằm trong dự án quy hoạch và sử dụng của thành phố.
Điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội
Công trình tọa lạc tại Hải Phòng, nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ trung bình khoảng 26,5°C Nhiệt độ không phân bố đồng đều trong năm, chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô với tổng nhiệt độ khoảng 35.000°C và mùa mưa đạt khoảng 50.000°C Gió mùa tại Hải Phòng thổi từ Đông Nam đến Tây Bắc, mang lại không khí mát mẻ Điều kiện địa chất và thủy văn tại khu vực cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển công trình.
Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình, khu đất xây dựng có bề mặt khá bằng phẳng, bao gồm các lớp đất như sau: lớp đất đắp dày 0,9m, lớp sét pha dẻo dày 7m, lớp sét pha nữa cứng dày 4m, lớp cát hạt mịn dày 7m, lớp cát hạt trung chặt vừa dày 15m và lớp cát hạt trung rất chặt với độ dày lớn.
Tình hình an ninh chính trị tại khu vực xây dựng dự án rất ổn định, không có yếu tố nào ảnh hưởng đến quá trình thi công.
Quy mô và đặc điểm công trình
Khu đất có tổng diện tích 3200 m2, trong đó diện tích xây dựng là 1500 m2 và diện tích sàn các tầng đạt 980 m2, tổng diện tích sàn lên đến 7840 m2 Diện tích còn lại được sử dụng cho hệ thống khuôn viên, cây xanh và giao thông nội bộ.
- Chỉ tiêu về mật độ xây dựng:
- Chỉ số sử dụng đất:
Các tiêu chuẩn áp dụng
+ TCVN 2748:1991 : Phân cấp công trình xây dựng Nguyên tắc chung ;
+ TCVN 4088:1997 : Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng;
+ TCVN 5568:2012 : Điều hợp kích thước theo mô đun trong xây dựng - Nguyên tắc cơ bản;
+ TCVN 4450:1987 : Căn hộ ở Tiêu chuẩn thiết kế;
+ TCVN 4455 : 1987 : Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - quy tắc ghi kích thước, chữ tiêu đề, các yêu cầu kĩ thuật và biểu bảng trên bản vẽ
TCVN 4601:2012 quy định các yêu cầu thiết kế cho công sở của cơ quan hành chính nhà nước, nhằm đảm bảo tính hiệu quả và tiện nghi trong môi trường làm việc Đồng thời, TCVN 4614:2012 hướng dẫn hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng, bao gồm ký hiệu quy ước cho các bộ phận cấu tạo của ngôi nhà, giúp dễ dàng nhận diện và thực hiện thiết kế chính xác.
+ TCVN 5570:2012 : Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - ký hiệu đường trục và đường nét trong bản vẽ
+ ISO 9431:1990 : Bản vẽ xây dựng - bố trí hình vẽ, chú thích bằng chữ và khung tên trên bản vẽ b Kết cấu
- TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động
- TCVN 5574-1991: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép
- TCXD 198-1997 : Nhà cao tầng –Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối
- TCXD 195-1997: Nhà cao tầng- thiết kế cọc khoan nhồi
- TCXD 205-1998: Móng cọc- tiêu chuẩn thiết kế
Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm, bài viết còn tham khảo nhiều sách và tài liệu chuyên ngành từ các tác giả khác nhau, được trình bày trong phần tài liệu tham khảo.
Giải pháp kiến trúc
Giải pháp về mặt bằng công trình
Mặt bằng công trình đƣợc ghép từ 2 khối nhà hình chữ nhật, công trình gồm
8 tầng trong đó có một tầng dùng làm gara để xe Công trình gồm có 5 loại căn hộ:
- Căn hộ A: diện tích xây dựng 65,2m2 gồm 2 phòng ngủ, wc, phòng khách, phòng ăn, bếp, ban công
- Căn hộ B: diện tích xây dựng 87,5m2 gồm 3 phòng ngủ, wc, phòng khách phòng ăn, bếp, ban công
- Căn hộ C: diện tích xây dựng 90m2 gồm 3 phòng ngủ, wc, phòng khách,bếp, ban công
- Căn hộ D và căn hộ E: diện tích xây dựng 50 m2 gồm 1 phòng ngủ, wc, phòng khách, phòng ăn, bếp, ban công
- Tầng 1 một nữa dung làm gara để xe, nữa còn lại gồm các căn hộ loại A
- Tầng 2 đến 8 gồm các căn hộ A,B,C,D,E
- Tầng mái có 1 hồ nước mái rộng 27m2, phòng kỹ thuật thang máy, sân phơi.
Giải pháp về mặt đứng công trình
Cấu trúc bên trong, bố cục mặt bằng, giải pháp kết cấu và tính năng vật liệu, cùng với điều kiện quy hoạch kiến trúc, đều ảnh hưởng đến vẻ ngoài của công trình Chúng tôi đã lựa chọn đường nét kiến trúc thẳng và kết hợp với vật liệu màu trắng, tạo nên một thiết kế hiện đại hài hòa với cảnh quan xung quanh.
Mặt đứng chính của công trình hướng Bắc, tại tầng 1 có nhiều lối vào ở mặt chính và lối dẫn lên tầng 2, tạo nên sự độc đáo cho thiết kế Sảnh được trang bị mái che theo phong cách hiện đại, góp phần tăng tính thẩm mỹ cho công trình.
Công trình sở hữu hình khối không gian vững chắc và cân đối, với mặt đứng chính nổi bật nhờ vào các ô cửa lớn Sự kết hợp giữa các khối nổi và chìm có kích thước và khoảng cách hợp lý tạo nên nhịp điệu hài hòa cho toàn bộ công trình.
Giải pháp về mặt cắt công trình
Trên cơ sở mặt bằng đã thiết kế, cao trình của mặt đứng ta tổ chức đƣợc mặtcắt của công trình gồm: mặt cắt A-A; B-B; C-C; 1-1
Mặt cắt thể hiện cấu trúc chi tiết của công trình, bao gồm kích thước các cấu kiện và cao trình cần thiết Nó cũng mô tả rõ ràng các lớp vật liệu như nền, sàn, mái, sơn tường và cầu thang.
- Nền gồm có: Lớp gạch lát nền, lớp vữa lót + trát, lớp bê tông nền, lớp tôn nền
- Sàn tầng gồm có: Lớp gạch lát nền, lớp vữa lót + trát, sàn bê tông cốt thép, Trần hệ thống kỹ thuật
- Sàn vệ sinh: Lớp gạch lát nền, màng chống thấm, lớp vữa lót + trát, sàn bê tông cốt thép, lơp tôn nền + hệ thống kỹ thuật
- Sàn mái gồm có: Hai lớp gạch lá nem, bê tông xỉ, vữa chống thấm, bê tông chống thấm, lớp bê tông cốt thép, lớp trát trần
-Cầu thang gồm có : Lớp gạch lát nền, lớp vữa lót + trát, bậc xây gạch, sàn bê tông cốt thép
- Sơn tường: bả 2 lớp matit, sơn Dulux màu trắng bên trong, ở ngoài sơn màu xanh.
Giải pháp về giao thông công trình
Mỗi tầng của tòa nhà được thiết kế với một hành lang trung tâm, kết nối các căn hộ với cầu thang Trong từng căn hộ, phòng khách được bố trí làm nút giao thông chính, dẫn vào các phòng khác.
Công trình nằm ở vị trí thuận lợi với mặt trước hướng ra đường Lê Hồng Phong, trong khi hai bên và mặt sau giáp ngõ Cả mặt trước và mặt sau đều được thiết kế với cổng vào, kết nối với hệ thống giao thông nội bộ xung quanh, dẫn vào gara ở tầng 1.
Thang máy đƣợc bố trí ở khu vực giáp ranh giữa 2 khối nhà, với 2 buồng thang đâylà lối giao thông chủ yếu theo phương đứng của công trình.
Hệ thống kỹ thuật
Hệ thống thông gió
Công trình tại Hải Phòng cần xem xét điều kiện khí hậu chung và cụ thể, do đó các giải pháp thiết kế phải bao gồm đầy đủ các yếu tố phù hợp cho một ngôi nhà, đặc biệt là trong môi trường chung cư.
Công trình đƣợc thiết kế tận dụng tốt khả năng chiếu sáng tự nhiên Tất cả các phòng ở đều có cửa sổ kính lấy sáng
Thông gió tự nhiên là yếu tố quan trọng trong thiết kế kiến trúc, giúp tối ưu hóa không gian sống Việc sử dụng cửa sổ lớn với vách kính cho phép các phòng tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, từ đó nâng cao hiệu quả thông gió tự nhiên.
Công trình có mặt đứng quay về hướng Bắc là một thuận lợi rất cơ bản cho việc sử dụng gió tự nhiên để thông gió cho ngôi nhà
Bố trí mặt bằng tiểu khu cần chú trọng đến việc tổ chức thông gió tự nhiên, đặc biệt cho những công trình có gió xuyên phòng Công trình nằm trong khu vực quy hoạch với hai mặt tiếp giáp đường lớn, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc thông gió hiệu quả.
Chọn kích thước cửa đi và cửa sổ phù hợp để tối ưu hóa lưu lượng thông gió, đảm bảo rằng khi lỗ cửa cao thì vận tốc gió cũng sẽ tăng Sử dụng cửa sổ ba lớp như chớp, song và kính để cải thiện hiệu quả thông gió.
Bố trí chiều cao cửa sổ bằng 0,4 – 0,5 chiều cao phòng là hợp lý và khi đó cửa sổ cách mặt sàn 0,8m
Bên cạnh đó còn tận dụng cầu thang làm giải pháp thông gió và tản nhiệt theo phương đứng.
Giải pháp chiếu sáng
Khi sử dụng ánh sáng tự nhiên trong các phòng, yêu cầu chính là tạo ra môi trường sáng tiện nghi phù hợp với hoạt động của con người Chất lượng ánh sáng cần được đảm bảo bằng cách loại trừ chói loá, phân bố ánh sáng hợp lý và điều chỉnh hướng ánh sáng, cùng với tỷ lệ phản quang nội thất để mắt có thể thích ứng tốt Độ rọi tự nhiên cần đạt yêu cầu tối thiểu, đặc biệt là vào thời điểm tắt đèn buổi sáng và bật đèn buổi chiều, do đó công trình cần tuân thủ các yếu tố thiết kế để đảm bảo hiệu quả chiếu sáng.
+Sự thay đổi độ rọi tự nhiên trong phòng một ngày
+Kích thước các lỗ cửa chiếu sáng
+Số giờ sử dụng chiếu sáng tự nhiên trong một năm
+Độ đồng đều của ánh sáng trên mặt phẳng làm việc
+Phân bố không gian và hướng ánh sáng
+Tỷ lệ độ chói nội thất
+Loại trừ độ chói loá mất tiện nghi
+Tránh ánh nắng chiếu vào phòng lên mặt phẳng làm việc, lên các thiết bị gây chói loá
+Hướng cửa sổ, hướng làm việc không về phía bầu trời quá sáng hoặc phía có các bề mặt tường sáng bị mặt trời chiếu vào
+Không sử dụng các kết cấu che nắng có hệ số phản xạ quá cao
Hệ thống chiếu sáng trong công trình bao gồm đèn đường và đèn chiếu sáng phục vụ giao thông tại tiểu khu Ngoài ra, công trình còn sử dụng đèn tường và đèn ốp trần, được bố trí tại các nút hành lang để đảm bảo ánh sáng đầy đủ và an toàn cho người sử dụng.
Chiếu sáng nhân tạo cho công trình cần giải quyết ba vấn đề chính, trong đó bài toán công năng là rất quan trọng Điều này nhằm đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng cho các công việc cụ thể, đồng thời phù hợp với chức năng của các nội thất trong không gian.
-Bài toán nghệ thuật kiến trúc: Nhằm tạo đƣợc một ấn tƣợng thẩm mỹ của nghệ thuật kiến trúc và vật trƣng bày trong nội thất
-Bài toán kinh tế: Nhằm xác định các phương án tối ưu của giải pháp chiếu sáng nhằm thoả mãn cả công năng và nghệ thuật kiến trúc
Giải pháp che mưa hiệu quả cần kết hợp với giải pháp che nắng, đảm bảo khả năng che mưa hắt trong điều kiện gió xiên.
Hệ thống điện và thông tin liên lạc
Hệ thống điện cấp nguồn cho tồn nhà thông qua hai nguồn chính
Công trình sử dụng nguồn điện 3 pha 4 dây 380V/220V để cung cấp điện động lực và chiếu sáng, lấy từ lưới điện hộp kỹ thuật điện Dây dẫn được lắp đặt từ bảng phân phối đến công tắc, ổ cắm và đèn, được bảo vệ trong ống nhựa đi trên trần giả hoặc chôn ngầm trong tường Tại tủ điện tổng, các đồng hồ đo điện năng tiêu thụ cho toàn nhà, thang máy, bơm nước và chiếu sáng công cộng được lắp đặt Mỗi phòng được trang bị một đồng hồ đo điện riêng, đặt tại hộp công tơ tập trung ở phòng kỹ thuật của từng tầng.
Nguồn dự phòng thứ hai cho công trình khi mất điện lưới điện lực là một máy phát điện diesel có công suất 1250kVA và hệ số công suất cos = 0.8.
Pđm = 1000kW Hai nguồn cấp điện sẽ được chuyển đổi tự động qua bộ ATS, ưu tiên sử dụng nguồn từ lưới trung thế 22kV Nếu nguồn lưới không có, hệ thống sẽ chuyển sang sử dụng nguồn từ máy phát diesel.
Dây điện thoại 4 lõi được lắp đặt trong ống PVC và chôn ngầm trong tường, trần Dây tín hiệu anten sử dụng cáp đồng cũng được luồn trong ống PVC chôn ngầm Tín hiệu được thu phát từ mái xuống qua bộ chia tín hiệu và phân phối đến từng phòng Mỗi phòng được trang bị bộ chia tín hiệu hai đường, từ đó tín hiệu được dẫn đến các ổ cắm điện.
Hệ thống cấp thoát nước
Nước từ hệ thống cấp nước thành phố được dẫn vào hồ nước ngầm bên ngoài công trình, nơi có trạm bơm để bơm nước lên hồ nước mái Từ hồ nước mái, nước được phân phối qua các đường ống đến từng căn hộ ở các tầng Nước nóng được cung cấp bởi các bình đun nước nóng độc lập tại mỗi khu vệ sinh của từng tầng, đảm bảo nhu cầu sử dụng Lượng nước dự trữ được tính toán kỹ lưỡng để đáp ứng nhu cầu sử dụng, phòng cháy chữa cháy và dự phòng khi cần thiết.
Hệ thống thoát nước trong công trình bao gồm việc thu nước mưa từ mái và ban công qua phễu, sau đó dẫn riêng vào ống thoát ra ngoài thành phố Nước thải từ buồng vệ sinh được gom lại và chảy vào một ống khác, đi qua bể xử lý trước khi gia nhập hệ thống thoát nước chung của thành phố Nước xí tiểu sẽ được dẫn qua ống đứng xuống bể phốt và được xử lý sinh học trước khi thoát ra.
Hệ thống phòng cháy, chữa cháy
Công trình được trang bị hệ thống chuông báo cháy tự động và họng nước cứu hỏa trên tất cả các tầng Nước chữa cháy được tính toán và dự trữ trong các bể nước cứu hỏa bên ngoài Hệ thống máy bơm luôn có chế độ dự phòng để đảm bảo cung cấp nước cho công tác cứu hỏa khi xảy ra cháy.
Hộp vòi chữa cháy cần được bố trí tại mỗi sảnh cầu thang trên từng tầng, đảm bảo vị trí thuận tiện cho người sử dụng Các hộp này phải cung cấp nước chữa cháy hiệu quả khi có sự cố cháy nổ xảy ra Mỗi hộp vòi chữa cháy được trang bị một cuộn vòi đường kính 50mm, dài 30m, cùng với vòi phun đường kính 130mm có van góc để tăng cường khả năng chữa cháy.
Bố trí một bơm chữa cháy trong phòng bơm để cung cấp nước qua ống chính và ống nhánh đến các họng chữa cháy ở các tầng trong công trình Để đảm bảo nguồn nước khi mất điện, cần lắp đặt một máy bơm chạy bằng động cơ diesel Hệ thống bơm cấp nước chữa cháy và bơm cấp nước sinh hoạt vệ sinh nên được kết nối kết hợp để hỗ trợ lẫn nhau khi cần thiết.
Bể chứa nước chữa cháy được thiết kế kết hợp với bể chứa nước sinh hoạt để đảm bảo luôn có đủ lượng nước cần thiết cho công tác cứu hỏa Trong bể được lắp đặt bộ điều khiển giúp kiểm soát mức hút của bơm sinh hoạt, đảm bảo hiệu quả trong việc cung cấp nước khi cần thiết.
Họng chờ bên ngồi công trình được lắp đặt để kết nối hệ thống đường ống chữa cháy bên trong với nguồn cấp nước bên ngoài Trong trường hợp nguồn nước chữa cháy ban đầu không đủ, xe chữa cháy sẽ sử dụng họng chờ này để bơm thêm nước, đảm bảo hiệu quả chữa cháy Điều này cũng hữu ích khi bơm cứu hỏa gặp sự cố hoặc nguồn nước ban đầu đã cạn kiệt.
Để đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy, công trình đã được trang bị một số lượng lớn bình chữa cháy hóa chất tại các vị trí quan trọng như cửa ra vào kho, chân thang máy và thang bộ ở các tầng.
GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
Xây dựng giải pháp kết cấu
2.1.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng
2.1.1.1 Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng
Các cấu kiện chịu lực chính tạo thành các hệ chịu lực nhà cao tầng bao gồm:
- Cấu kiện dạng thanh: cột, dầm, thanh chống, thanh giằng
- Cấu kiện phẳng: Tường đặc hoặc có lỗ cửa, hệ lưới thanh dạng giàn phẳng, sàn phẳng hoặc có sườn
Cấu kiện không gian bao gồm lõi cứng và lưới hộp, được hình thành từ việc liên kết các cấu kiện phẳng hoặc thanh với nhau Khi chịu tải trọng, hệ không gian này hoạt động như một kết cấu độc lập.
Móng là bộ phận chính trong hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng, có nhiệm vụ nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất Móng được hình thành từ một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản.
2.1.1.2.Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng a, Hệ khung chịu lực
Các khung ngang và khung dọc kết hợp tạo thành một khung phẳng hoặc khung không gian, với khả năng tải trọng theo cả phương đứng và phương ngang Để đảm bảo độ cứng tổng thể cho công trình, các nút khung cần phải được thiết kế chắc chắn.
Hình 2.1 Sơ đồ hệ khung chịu lực
Dưới tác động của tải trọng, các thanh cột và dầm phải chịu uốn, cắt, kéo và nén Chuyển vị của khung được chia thành hai thành phần: chuyển vị ngang do uốn khung, chiếm khoảng 20%, và chuyển vị ngang do biến dạng của các thanh thành phần, chiếm khoảng 80% Trong đó, biến dạng của dầm chiếm khoảng 65% và biến dạng của cột chiếm khoảng 15%.
Khung có độ cứng ngang thấp và khả năng chịu tải hạn chế, thường chỉ phù hợp cho các công trình nhà dưới với lưới cột bố trí đều đặn Khoảng cách giữa các cột nên từ 6-9 m để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Về tổng thể, biến dạng ngang của khung cứng thuộc loại biến dạng cắt
Khung thuần túy chỉ nên áp dụng cho nhà có chiều cao dưới 40 m, do trong kiến trúc nhà cao tầng thường có các bộ phận như hộp thang máy, thang bộ và tường ngăn, khiến cho hệ kết cấu khung chịu lực thuần tuý không tồn tại thực tế Để tăng cường độ cứng ngang, có thể bố trí thêm các thanh xiên tại một số nhịp, tạo thành kết cấu dạng dàn hoạt động như một vách cứng thẳng đứng Việc thiết kế thêm các dàn ngang (OUTRIGER) ở tầng trên cùng hoặc một số tầng trung gian sẽ liên kết khung với dàn đứng, từ đó nâng cao hiệu quả cứng và giảm thiểu chuyển vị ngang Dưới tác động của tải trọng ngang, kết cấu dàn ngang sẽ phân phối lực dọc giữa các cột khung, cản trở chuyển vị xoay và giảm mômen uốn dưới khung.
Hệ kết cấu khung là lựa chọn hiệu quả cho công trình lớn với nội thất linh hoạt, phù hợp cho nhiều loại công trình, nhưng có nhược điểm là khả năng chịu cắt ngang kém và chiều cao dầm lớn ảnh hưởng đến không gian sử dụng Chiều cao tối ưu cho kết cấu bê tông cốt thép không nên vượt quá 30 tầng, và trong vùng động đất cấp 8 trở lên, cần giảm chiều cao khung Chiều cao tối đa của công trình còn phụ thuộc vào số bước cột, kích thước các bước, cũng như tỷ lệ chiều cao và chiều rộng của ngôi nhà.
Hệ tấm tường phẳng đóng vai trò chịu tải trọng đứng và ngang, đồng thời cũng là tường ngăn giữa các phòng Tùy thuộc vào cách bố trí các tấm tường chịu tải trọng thẳng đứng, hệ thống này được chia thành ba sơ đồ khác nhau.
Tường dọc và ngang cùng chịu lực
Hình 2.2 Sơ đồ hệ tường chịu lực
Trong các nhà có tường chịu lực theo một phương, sự ổn định được đảm bảo nhờ các vách cứng, là những tấm tường thiết kế để chịu tải trọng ngang Đối với nhà cao tầng, tải trọng ngang thường chiếm ưu thế, do đó các tấm tường chịu lực cần thiết kế để chịu cả tải trọng ngang và đứng Vách cứng, thường làm bằng bê tông cốt thép (BTCT), có khả năng chịu cắt và uốn tốt Để đảm bảo độ cứng không gian cho công trình, vách cứng cần được bố trí theo cả hai phương dọc và ngang, với số lượng xác định dựa trên khả năng chịu tải trọng Ngoài ra, việc bố trí vách cứng cũng cần đảm bảo công trình không bị xoắn khi chịu tải trọng ngang.
Tải trọng ngang được truyền đến các tấm tường chịu tải qua hệ thống bản sàn cứng trong mặt phẳng, khiến các vách cứng hoạt động như những dầm công xon với chiều cao lớn Khả năng chịu tải của các vách cứng phụ thuộc vào hình dáng và kích thước tiết diện ngang Tuy nhiên, các vách cứng thường bị giảm khả năng chịu lực do sự hiện diện của các lỗ cửa, với số lượng, vị trí và kích thước lỗ cửa có ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất làm việc của chúng.
Hình 2.3 Hình dạng các vách cứng
Các đặc điểm cơ bản của hệ tường chịu lực:
Các vách cứng đổ tại chỗ có tính liền khối tốt, độ cứng theo phương ngang lớn
Nghiên cứu cho thấy rằng các công trình có vách cứng có khả năng chịu động đất tốt hơn, với thiệt hại tương đối nhẹ, trong khi các công trình có kết cấu khung thường bị hư hỏng nặng hoặc thậm chí sụp đổ.
Hệ vách cứng với trọng lượng lớn và độ cứng kết cấu cao sẽ chịu tác động lớn từ tải trọng động đất, điều này tạo ra một thách thức cho các công trình được thiết kế để chống lại động đất.
Hệ kết cấu này lý tưởng cho các công trình có không gian bên trong bị ngăn chia, như nhà ở, khách sạn và bệnh viện, đồng thời phù hợp với các công trình có chiều cao dưới mức quy định.
Hiện nay, vật liệu xây dựng (VLXD) rất đa dạng, dẫn đến cấu tạo tấm tường cũng phong phú Ngoài việc sử dụng gạch và đá, hệ thống lưới thanh tạo thành các cột được đặt gần nhau và liên kết qua các dầm ngang và xiên cũng được coi là một loại kết cấu hiệu quả Hệ lõi chịu lực là một phần quan trọng trong thiết kế này.
Lõi công trình có dạng vỏ hộp rỗng, có thể là kín hoặc hở, chịu tải trọng đứng và ngang, truyền lực xuống đất nền Lõi được xem như sự kết hợp của nhiều tấm tường theo các phương khác nhau, đồng thời có thể bố trí hệ thống kỹ thuật, thang bộ, thang máy Dưới đây là một số cách bố trí lõi thông dụng.
Nhà lõi tròn, vuông, chữ nhật, tam giác (kín hoặc hở)
Nhà có một lõi hoặc hai lõi
Lõi nằm trong nhà hoặc theo chu vi nhà hoặc có một phần nằm ngoài
Hình 2.4 Các hệ lõi chịu lực
Lập mặt bằng kết cấu sơ bộ
2.2.1 Lựa chọn chiều dày sàn
Công thức tính chiều dày sàn: s h Dl
+ m= (30†35) đối với bản loại dầm, bản làm việc 1 phương
+ m= (40†45) đối với bản kê 4 cạnh, bản làm việc 2 phương
+ m= (10†15) đối với bản uốn 1 phương dạng bản cong xôn
+ l là cạnh ngắn của bản l m h s D =1, 2 3, 7 11,1
40 x cm, ta chọn h s cm Các ô sàn khác xem trong bảng 2.1
Bảng 2.1: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện sàn
Kích thước Thông số Tính đƣợc Chọn L1 X L2 D l(m) m hs(cm) hs(cm)
2.2.2 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm
Trong đó: l d là chiều dài dầm đang xét
Vd: Lựa chọn tiết diện dầm D2-1:
Các dầm khác xem trong bảng 2.2
Bảng 2.2: Bảng lựa chọn tiết diện dầm
Tiết diện tính toán Tiết diện chọn hd(cm) bd1(cm) bd2(cm) hd(cm) bd(cm)
2.2.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột
Công thức tính tiết diện cột: c yc b
K là hệ số kể đến mô men uốn K= 1,1 với cột trong nhà
R b là cường độ chịu nén của bê tông R b = 11,5 Mpa= 115 KN/m 2
Tổng tải trọng tác dụng lên cột được tính bằng công thức N = mqS, trong đó m là số tầng trên cột và q là tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn Tải trọng này bao gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên sàn, cũng như trọng lượng của dầm và tường cột Theo kinh nghiệm, giá trị q được xác định như sau: 14 KN/m2 cho nhà có bề dày sàn 10-14 cm với ít tường và kích thước cột dầm nhỏ; 18 KN/m2 cho nhà có bề dày sàn 15-20 cm với ít tường và kích thước cột dầm trung bình; và q > 20 KN/m2 cho nhà có bề dày sàn lớn hơn 25 cm với ít tường và kích thước cột dầm lớn Trong trường hợp này, với bề dày sàn 12 cm, ta chọn q = 12 KN/m2.
Chọn tiết diện cột cứ 4 tầng thay đổi tiết diện một lần
Cột tsau khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện về độ mảnh theo phương cạnh ngắn: b 0 b 31 l
Vd: Chọn tiết diện cột C4 của 4 tầng dưới:
Có các thông số: m=8; S,8(m2); k=1,3; qKN/m2
Tiết diện các cột khác chọn tương tự, kết quả xem Bảng A.1 phụ lục A
Tính toán tải trọng (TCVN 2737-1995)
Trọng lƣợng cơ bản của các vật liệu sử dụng trong công trình:
Tường xây gạch: 1,8(T/m 3 ) a Tĩnh tải các loại sàn:
+ γ i : Trọng lƣợng riêng lớp cấu tạo
+ δ i : Bề dày lớp cấu tạo
Cụ thể với sàn phòng ở có cấu tạo các lớp nhƣ sau:
Trần + hệ thống kỹ thuật:G 3 = n G c 3 =1,2.0,03 =0,04 (T/m 2 )
Tĩnh tải các loại sàn khác tính tương tự, xem trong các bảng của phụ lục A
Thang máy đƣợc chọn từ catalog nhà sản xuất có trọng lƣợng bản thân là 1250kg và sức nâng là 1000kg
Tải trọng thang máy đƣợc kể đến gần đúng bằng cách nhập tải phân bố đều vào sàn mái:
P: giá trị tải thang máy kể vào mô hình
G: TLBT thang máy + sức tải thang máy; k: hệ số động, k = 1.5÷2
* Sàn phòng kỹ thuật thang máy, điện nước lấy như với sàn phòng ở b Tĩnh tải tường
Giá trị tĩnh tải tường được trình bày trong các bảng A9 và A10 thuộc phụ lục A Tĩnh tải chỉ được tính cho 1m chiều cao tường, và khi đưa vào mô hình, chiều cao tường thực tế sẽ được nhân với tĩnh tải cho 1m đơn vị.
Hoạt tải được tính toán theo TCVN 2737-1995, trong đó hoạt tải cho căn hộ được quy định như sau: phòng khách, phòng ngủ và phòng ăn là 200 kg/m2; vệ sinh là 150 kg/m2; hành lang và cầu thang là 300 kg/m2; ban công và lô gia là 200 kg/m2; hoạt tải mái là 75 kg/m2; và hoạt tải kỹ thuật (bao gồm thang máy, điện, nước) cũng được tính toán cụ thể.
Tính hoạt tải tính toán:
+Phòng ở, ban công: ptt=n ptc =1,2.200$0 (kG/m2) = 0,24 (T/m2)
Các phòng chức năng khác xem trong bảng A11 phụ lục A
Tải trọng gió tính toán tác dụng lên mỗi mét vuông bề mặt thẳng đứng của công trình là : W = n W o k i C
W o –Giá trị của áp lực gió lấy theo phân vùng (Bảng 4 & điều 6.4-TCVN 2737-1995) thì Hải Phòng thuộc vùng IV– B nên áp lực gió W o là 155 kG/cm 2
Hệ số K i phản ánh sự biến đổi áp lực gió theo chiều cao, và yếu tố này phụ thuộc vào loại địa hình Đối với địa hình B, hệ số K i được xác định thông qua việc nội suy giữa các giá trị có trong bảng 5 của TCVN 2737-1995.
C - Hệ số khí động , c+ = 0,8 đối với phía gió đẩy và c=-0,6 đối với phía gió hút n - Hệ số vƣợt tải, n = 1,2
Ta sử dụng phương án dồn tải gió về các dầm
-Tải trọng gió qui về phân bố đều tại mức sàn các tầng của công trình: q iđ = W iđ h i q ih = W ih h i
Trong đó: h i :Tổng nửa chiều cao các tầng phía trên và dưới mức sàn
W iđ : Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh phía gió đẩy
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh phía gió hút được ký hiệu là q iđ, trong khi tải trọng gió qui về phân bố đều tại mức sàn các tầng phía gió đẩy được ký hiệu là q ih Tải trọng gió này cũng được phân bố đều tại mức sàn các tầng phía gió hút Áp lực gió đẩy và gió hút được tính toán theo bảng A.12 trong Phụ lục A, trong đó Z i là cao độ mức sàn các tầng so với mặt đất.
Tổ hợp tải trọng
TH16= TT+0.9(HT1+HT2+GX)
TH17= TT+0.9(HT1+HT2+GXX)
TH18= TT+0.9(HT1+HT2+GY)
TH19= TT+0.9(HT1+HT2+GYY)
HT1, HT2: các hoạt tải đƣợc chất theo kiểu ô cờ, cách tầng cách nhịp GX: gió theo phương X
Các sơ đồ chất tải xem tù hình A2 đến hình A12 phụ lục A.
Lập mô hình tính, xác định nội lực tính toán
Mô hình tính toán xem hình A.13 phụ lục A.
THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG 11
Tính toán cột khung điển hình
3.1.1 Cở sở lý thuyết cấu tạo cột bê tông cốt thép a Cốt thép dọc chịu lực Đó là các cốt thép đƣợc kể đến khi xác định khả năng chịu lực của cấu kiện
Cốt thép dọc chịu lực thường dùng các thanh có đường kính †14 Khi cạnh tiết diện lớn hơn 200mm thì nên chọn 16
Trong cấu kiện nén đúng tâm, cốt thép dọc đƣợc đặt theo chu vi (hình 3.1)
Trong cấu kiện nén lệch tâm, cốt thép dọc chịu lực cần được đặt theo cạnh b và chia đều sang hai phía: A s và A s ' Cốt thép A s ' nằm phía chịu nén nhiều hơn, gần với điểm đặt lực N, trong khi A s ở phía đối diện chịu kéo hoặc nén ít hơn Khi A s = A s ', cốt thép được xem là đối xứng, ngược lại, nếu A s A s ' thì cốt thép là không đối xứng Việc đặt cốt thép đối xứng giúp đơn giản hóa thi công, đặc biệt khi cấu kiện chịu moment đổi dấu gần bằng nhau, điều này làm cho việc bố trí cốt thép dối xứng hợp lý về mặt chịu lực.
Khi tính toán cốt thép không đối xứng cho một cặp nội lực M và N đã biết, kết quả thường cho thấy tổng lượng cốt thép ít hơn so với tính toán cốt thép đối xứng Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, sự chênh lệch này là không đáng kể.
Chỉ nên sử dụng cốt thép đối xứng trong những trường hợp đặc biệt, vì tính toán cho thấy việc sử dụng cốt thép không đối xứng sẽ mang lại hiệu quả tiết kiệm đáng kể.
b h là tỉ số phần tram cốt thép Giá trị và
‟ không bé hơn min Theo TCVN 356-2005, giá trị min lấy theo độ mảnh l 0
Bảng 3.1: Giá trị tỉ số cốt thép tối thiểu
Khi chƣa sử dụng quá 50% khả năng chịu lực của cấu kiện thì min = 0,05% không phụ thuộc độ mảnh
Trong một số trường hợp đặc biệt, cốt thép dọc chịu lực có thể được đặt đều theo chu vi của tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm Việc này giúp cấu kiện có khả năng chịu uốn theo cả hai phương, đồng thời tránh việc tập trung quá nhiều thép ở một cạnh, từ đó giảm khó khăn trong quá trình thi công.
Gọi A st là diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép dọc chịu lực đặt t st b
Diện tích tính toán của tiết diện bê tông được ký hiệu là A với A b Trong cấu kiện nén lệch tâm, cốt thép được đặt theo cạnh b, do đó A st = A s + A s ' và A b = b x h 0 Đối với cấu kiện nén lệch tâm có cốt thép đặt theo chu vi hoặc cấu kiện nén đúng tâm, A b sẽ tương đương với diện tích tiết diện.
Nên hạn chế tỉ số cốt thép t
Giá trị min được xác định là 0 và giá trị max phụ thuộc vào quan điểm sử dụng vật liệu Để hạn chế việc sử dụng thép, người ta thường chọn max là 3% Tuy nhiên, để đảm bảo sự làm việc chung giữa thép và bê tông, giá trị max thường được lấy là 6%.
Khi sử dụng cấu kiện nén lệch tâm với chiều cao h > 500mm, cần đặt cốt thép A A s, s' tập trung theo cạnh b và thêm cốt thép dọc cấu tạo vào giữa cạnh h để chịu ứng suất do bê tông co ngót và thay đổi nhiệt độ, đồng thời giữ ổn định cho các nhánh cốt thép đai dài Cốt thép cấu tạo không tham gia vào tính toán khả năng chịu lực, có đường kính tối thiểu 12mm và khoảng cách theo phương cạnh h không vượt quá 500mm Nếu đã có cốt thép dọc chịu lực theo chu vi, thì không cần thiết phải bố trí cốt thép dọc cấu tạo.
Hình 3.2: Cốt thép dọc cấu tạo c Cốt thép ngang
Cốt thép ngang, hay còn gọi là cốt đai, có vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí cốt thép dọc trong quá trình thi công, đồng thời đảm bảo sự ổn định của cốt thép dọc chịu nén Trong những trường hợp đặc biệt khi cấu kiện phải chịu lực cắt lớn, cốt đai cũng tham gia vào việc chịu lực cắt Đường kính tối đa của cốt đai là d4.
và 5mm Khoảng cách cốt đai a d k min và a 0 max , min
- Đường kính cốt thép dọc chịu lực lớn nhất, nhỏ nhất
Khi R sc 400MPa lấy k, a 0 P0mm
Khi R sc >400MPa lấy k, a 0 @0mm
Nếu tỉ lệ cốt thép dọc ' 1,5% cũng nhƣ khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà t 3%
Cốt thép đai có vai trò quan trọng trong việc bao quanh cốt thép dọc, giúp giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị phình ra Để đảm bảo hiệu quả, các cốt thép dọc cần được đặt vào vị trí uốn của cốt thép đai, với khoảng cách giữa các chỗ uốn không vượt quá 400mm Khi tiết diện có chiều rộng không lớn hơn 400mm và tối đa 4 thanh cốt thép dọc ở mỗi cạnh, chỉ cần sử dụng 1 cốt thép đai để bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.
3.1.2 Cở sở lý thuyết tính cột bê tông cốt thép
3.1.3.1 Đại cương về nén lệch tâm xiên
Nén lệch tâm xiên xảy ra khi mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện
Gọi hai trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy Góc giữa mặt phẳng uốn và trục Ox là α Mômen M có thể được phân phối thành hai thành phần Mx và My, tác dụng trong hai mặt phẳng chứa trục Ox và trục Oy.
Hình 3.3: Sơ đồ nội lực nén lệch tâm xiên
Trường hợp khi tính toán nội lực đã xác định và tổ hợp riêng Mx ,My ,theo 2 phương trình thì mômen tổng M sẽ là
Góc lập bởi véc tơ mômen tổng M và trục ox là αo mà o y x tg M
Cột chịu nén lệch tâm xiên thường gặp trong các khung khi xét sự làm việc của cột đồng thời chịu uốn theo cả 2 phương
Tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên có các cạnh cx và cy, với cốt thép thường được bố trí theo chu vi và đối xứng qua hai trục Khi giá trị của Mx và My gần bằng nhau, việc thiết kế tiết diện vuông sẽ được ưu tiên.
3.1.3.2 Cơ sở tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên
Tài liệu tham khảo : Tính toán tiết diện cột bêtông cốt thép của GS Nguyễn Đình Cống
Phương pháp tính toán cốt thép dựa trên việc chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Nguyên tắc của phương pháp này được quy định trong các tiêu chuẩn BS8110 của Anh và ACI của Mỹ.
318 ,tác giả đã dựa vào nguyên tắc đó để lập ra các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với TCVN 356 – 2005
Xét tiết diện có cạnh Cx , C y điều kiện để áp dụng phương pháp là :
C ,cốt thép đƣợc đặt theo chu vi
Tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx và My, cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên e ax và e ay, được phân tích để tính toán hệ số uốn theo hai phương, từ đó xác định hệ số x và y Kết quả là mômen tăng lên thành M x1 và M y1.
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc
N th : Lực dọc tới hạn của cấu kiện xác định theo công thức thực nghiệm th 2, 5 2 b o
J : Mô men quán tính của tiết diện theo phương đang xét l 0 : Chiều dài tính toán của tiết diện l o l
: Hệ số phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu cấu kiện
Với nhà nhiều tần lag có liên kết cứng giữa dầm và cột ,kết cấu sàn đổ toàn khối có từ ba nhịp trở lên 0, 7
Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa giá trị Mx1 và My1 so với kích thước các cạnh tương ứng, chúng ta có thể áp dụng một trong hai mô hình tính toán theo phương x hoặc phương y, dựa trên các điều kiện và ký hiệu được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng3.1: Điều kiện quy đổi về trường hợp lệch tâm phẳng
Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện
Kí hiệu h = C x ,b = C y ,M 1 = M x1 , M 2 M y1 e a = e ax + 0,2e ay h = C y ,b = C x ,M 1 = M y1 , M 2 M x1 e a = e ay + 0,2e ax Giả thiết chiều dày lớp bêtông bảo vệ là a ta có h 0 = h – a , Z = h – 2a
Chuẩn bị các số liệu thiết kế
R s : Cường độ tính toán của cốt thép
R b : Cường độ tính toán của bêtông
R : hệ số tính toán giới hạn vùng nén tra bảng phụ thuộc vào bêtông và cốt thép
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Hệ số chuyển đổi mo
Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng)
(3.9) e 1 : Độ lệch tâm hình học : e 1 M
N e a : Độ lệch tâm ngẫu nhiên đƣợc lấy không nhỏ hơn 1/25 chiều cao tiết diện cột và không nhỏ hơn các trị số sau
20 mm đối với cột và các tấm tường có chiều dày từ 25 cm trở lên
15 mm đối với cột và các tấm tường có chiều dày từ 15 - 25 cm
10 mm đối với cột và các tấm tường có chiều dày dưới 15 cm Độ lệch tâm tính toán eo đƣợc xác định nhƣ sau
Với kết cấu siêu tĩnh : e 0 = max (e 1 ,e a ) Độ lệch tâm o 2 e e h a
Tính toán độ mảnh theo 2 phương x ox x l
Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x 1 để phân biệt các trường hợp tính toán a, Trường hợp 1 : nén lệch tâm rất bé khi o 0, 3 o e
h tính toán gần như nén đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng của nén lệch tâm e
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm
- Khi 14 104 tính theo công thức sau
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st :
Cốt thép đƣợc chọn đặt theo chu vi ( mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn cạnh h) b, Trường hợp 2 : Khi o 0, 3 o e
h đồng thời x 1 R h o tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé
Xác định chiều cao vùng nén x
Diện tích toàn bộ cốt thép Ast tính theo công thức
Quy định lấy k = 0,4 c, Trường hợp 3: Khi o 0, 3 o e
h đồng thời x 1 R h o tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
Tính A st theo công thức sau với k = 0,4
Cốt thép đƣợc đặt theo chu vi trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h
Căn cứ vào sơ đồ kết cấu của công trình ta đi tính toán thiết kế các cấu kiện cột thuộc khung trục 11
Hình 3.4: Khung trục 11 Khung trục 11 gồm có các cột sau : C14, C47, C48, C54
Tính toán dầm khung điển hình
3.2.1 Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt thép
Dầm là cấu kiện có chiều cao và chiều rộng tiết diện ngang nhỏ so với chiều dài, với các tiết diện phổ biến như hình chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang và hình hộp Trong đó, tiết diện chữ nhật và chữ T là thường gặp nhất.
Chiều cao h của tiết diện được xác định là cạnh nằm theo phương của mặt phẳng uốn, trong đó tiết diện hợp lý có tỉ số h/b = 2 đến 4 Chiều cao h thường được chọn trong khoảng 1/8 đến 1/20 của nhịp dầm Việc chọn kích thước b và h cần xem xét đến yêu cầu kiến trúc và việc định hình ván khuôn.
Hình 3.5: Các dạng tiết diện dầm
Cốt thép trong dầm gồm cốt dọc chịu lực, cốt đai và cốt xiên (hình 3.6 )
Trong cấu trúc dầm, có nhiều loại cốt thép như cốt đai hai nhánh, một nhánh và bốn nhánh Cốt dọc chịu lực thường có đường kính từ 10 đến 30 mm, và số lượng thanh trong tiết diện phụ thuộc vào diện tích yêu cầu cũng như chiều rộng của tiết diện Trong dầm, có thể đặt một cốt, và cốt dọc chịu lực có thể được bố trí thành một hoặc nhiều lớp, tuân thủ các nguyên tắc cấu tạo.
Cốt dọc cấu tạo có thể là :
Cốt giá dung giữ vị trí của cốt đai trong quá trình thi công, đặc biệt đối với dầm chỉ cần cốt dọc chịu kéo theo tính toán, đồng thời chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ Thông thường, cốt thép có đường kính tối thiểu 12 mm được sử dụng trong trường hợp này.
Khi chiều cao tiết diện dầm vượt quá 70cm, cần đặt thêm cốt thép phụ vào mặt bên của tiết diện Những cốt thép này có nhiệm vụ chịu ứng suất do co ngót và nhiệt độ, đồng thời giữ cho khung cốt thép không bị lệch trong quá trình đổ bê tông.
Tổng diện tích của cốt cấu tạo nên lấy khoảnh 0,1 % đến 0,2% diện tích của sườn dầm
Cốt xiên và cốt đai là hai thành phần quan trọng trong kết cấu bê tông, chịu lực cắt Q và giúp đảm bảo tiết diện chịu mô men Cốt đai thường được gắn vào vùng bê tông chịu nén, với gốc nghiêng của cốt xiên thường là 45 độ; tuy nhiên, đối với dầm cao trên 80cm, gốc nghiêng là 60 độ, còn với dầm thấp và bản thì là 30 độ Đường kính cốt đai thường dao động từ 6mm đến 10mm, và khi chiều cao dầm đạt 80cm trở lên, cần sử dụng cốt đai có đường kính tối thiểu là Φ8 Cốt đai có thể có một, hai hoặc nhiều nhánh, và khoảng cách cũng như diện tích của cốt xiên và cốt đai được xác định thông qua các tính toán kỹ thuật.
Cốt thép đai được bố trí thành từng lớp, với số nhánh đứng trong mỗi lớp phụ thuộc vào bề rộng b và số lượng cốt thép dọc Khi b nhỏ hơn 150mm, có thể sử dụng đai 1 nhánh (hình 3.8a) Đối với b không lớn và cốt thép dọc vừa phải, thường áp dụng đai 2 nhánh (hình 3.8b) Trong trường hợp b lớn và có nhiều cốt thép dọc, cần cấu tạo cốt thép đai với số nhánh nhiều hơn (hình 3.8c).
Khoảng cách giữa các lớp cốt thép đai có thể đều hoặc không đều trong toàn nhịp dầm Việc đặt cốt thép đai đều mặc dù thuận tiện cho thi công nhưng không tối ưu về mặt tiết kiệm thép Tiêu chuẩn TCVN 356-2005 quy định khoảng cách cấu tạo của cốt thép đai bằng cách chia dầm thành các đoạn, bao gồm đoạn gần gối tựa với chiều dài Sg và đoạn giữa dầm.
Với dầm chịu tải trọng phân bố: Sg= 1/4L (3.19) Với dầm chịu tải trọng tập trung : S g = Max( v và 1/4L) (3.20)
( L là nhịp dầm, v là khoảng cách từ gối tựa đến điểm đặt tải trọng tập trung.)
Trong đoạn S g khoảng cách cấu tạo giữa các lớp cốt thép đai không đực vƣợt quá:
Trong đoạn giữa dầm với chiều cao h lớn hơn 3000mm, khoảng cách giữa các lớp cốt thép đai s không được vượt quá 4/3h và 500mm Đối với chiều cao h nhỏ hơn 300mm, nếu tính toán cho thấy không cần thiết phải sử dụng cốt thép đai, thì có thể không lắp đặt.
Khi tính toán có tính đến cốt thép chịu nén A s ', việc đặt cốt thép đai trong đoạn dầm cần tuân thủ các quy định liên quan đến cấu kiện chịu nén.
(ϕ max , ϕ min - đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của cốt thép)
3.2.2 Cơ sở lý thuyết tính thép dầm bê tông cốt thép
Theo chiều cao của nhà, các tầng thường có tải trọng đứng giống nhau về vị trí và trị số Nếu nội lực do gió ít thay đổi, giá trị nội lực trong bảng tổ hợp không biến đổi nhiều, cho phép tính toán một dầm tầng đại diện cho các tầng tương tự Tuy nhiên, trong trường hợp nội lực hoặc sơ đồ kết cấu khác biệt, như giữa tầng mái và các tầng khác, cần thực hiện tính toán và bố trí riêng.
Việc xác định số lượng dầm cần tính toán là rất quan trọng để đảm bảo tính kinh tế và thuận tiện trong thi công Để tính toán cốt thép cho dầm khung một tầng, cần trích xuất sơ đồ của dầm khung đó và ghi chú các nội lực đã chọn theo bảng tổ hợp tại từng tiết diện Điều này giúp lựa chọn các cặp nội lực phù hợp để tính toán thép dọc chịu mô men dương, mô men âm, cũng như cốt đai chịu lực cắt Q cho dầm, như minh họa trong hình AA.
Khi thiết kế dầm, chỉ nên tính cốt dọc chịu moment dương M cho trị số m dương lớn nhất trong tất cả các tiết diện để đảm bảo tính toán cho toàn bộ dầm Cốt đai nên được bố trí giống nhau ở hai đầu dầm và chỉ sử dụng trị số Q lớn nhất trong toàn bộ dầm để tính toán Cốt đai ở giữa dầm được bố trí theo yêu cầu cấu tạo Riêng đối với cốt dọc chịu moment âm, cần tính toán riêng cho hai đầu dầm và có thể bố trí ở cả giữa dầm.
Cốt thép chịu M âm tính theo bài toán tính cốt dọc của cấu kiện chịu uốn, tiết diện chũ nhật
Cốt thép chịu M dương tính được xác định dựa trên bài toán tính cốt dọc cho các cấu kiện chịu uốn, với tiết diện chữ T khi sàn đổ toàn khối trên dầm và tiết diện chữ nhật khi sàn lắp ghép.
Sau khi hoàn tất tính toán cốt thép, cần ghi lại diện tích cốt thép yêu cầu trên sơ đồ dầm để kiểm tra và phối hợp trong việc lựa chọn cốt thép cho các tiết diện dầm.
Tóm tắt quy trình tính toán các bài toán tính cốt thép nhƣ sau:
Từ cấp độ bền của bê tông, tra bảng Rb, Rbt
Từ nhóm thép của cốt dọc, tra bảng Rs, Rsc
Từ nhóm thép của cốt đai, tra bảng Rs, Rsw