CHUYÊN ĐỀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT
CẤU NHÀ CAO TẦNG
CẤU NHÀ CAO TẦNG
1
2
3
Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép là giai đoạn quan trọng nhất trong
toàn bộ quá trình thiết kế và thi công xây dựng. Đây là công tác
tạo nên “bộ xương” của công trình, thỏa mãn ba tiêu chí của một
sản phẩm xây dựng: mỹ thuật – kỹ thuật – giá thành xây dựng.
4
Các giải pháp kết cấu bê tông cốt thép toàn khối được sử dụng
phổ biến trong các nhà cao tầng là hệ kết cấu khung. Do đó lựa
chọn kết cấu hợp lý cho một công trình cụ thể sẽ hạ giá thành
xây dựng công trình, trong khi vẫn đảm bảo độ cứng và độ bền
của công trình, cũng như chuyển vị tại đỉnh công trình. Việc lựa
chọn kết cấu dạng này hay dạng khác phụ thuộc vào điều kiện
cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và
độ lớn của tải trọng ngang ( động đất, gió).
5
- Dưới đây là một số phương án và tùy thuộc vào yêu cầu
của kiến trúc Kết cấu công trình mà chúng ta có sự phân tích,lựa
chọn sơ đồ tính cho thích hợp vừa đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ kiến
trúc,vừa có tính khả thi cao vừa đạt được chi phí hợp lý cho giải
pháp lựa chọn của mình .
6
- Móng nông được sử dụng đối với công trình quy mô vừa
và nhỏ (thường ≤ 5 tầng). Đây là loại móng rất phổ biến ở Việt
Nam và là loại móng "rẻ" nhất.
1

7
Móng nông tận dụng khả năng làm việc của các lớp
đất phía trên cùng. Chính vì vậy khả năng ổn định về sức
chịu tải (đại diện là chỉ tiêu sức chịu tải quy ước R0) và
biến dạng (mô đun tổng biến dạng E0) của các lớp đất này
quyết định tới sự ổn định của công trình.
Điều kiện địa chất công trình như thế nào thì sử
dụng phương án móng nông? Nhìn chung, các lớp đất sét
(sét pha) ở trạng thái dẻo cứng đến cứng có bề dày đủ lớn
(thường 5 → 7 m) phân bố phía trên cùng đều có thể đặt
móng nông. Chiều sâu chôn móng phổ biến từ 0.5m đến
3m, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bề dày lớp đất lấp,
chiều sâu mực nước dưới đất, sự phân bố của đất yếu.
Chiều sâu chôn móng càng lớn, khả năng chịu tải của đất
nền càng cao, nhưng cần chú ý đến các lớp đất yếu (bùn
hoặc đất loại sét có trạng thái dẻo chảy, chảy) phân bố dưới
nó.
8
2
- Được sử dụng khi phương án móng nông không đáp ứng
được về mặt kỹ thuật (không ổn định, biến dạng nhiều) hoặc chi
phí xử lý nền trong móng nông quá tốn kém.
- Có thể do địa tầng chủ yếu gồm các lớp đất yếu phân bố
ở phía trên, đất tốt lại nằm sâu phía dưới, hoặc bề dày lớp đất tốt
phía trên không đủ lớn, bề dày không ổn định, đất yếu lại phân bố
ngay phía dưới với bề dày lớn. Việc chọn giải pháp móng cọc
phải có cơ sở, khi tính toán móng nông không đảm bảo kỹ thuật.
9
2.1
Sử dụng dàn ép hoặc robot ép cọc.

Cọc bê tông cốt thép từng đoạn được ép xuống đất
bằng kích, có đồng hồ đo áp lực xác định lực.
nén cọc thay đổi độ sâu theo các đốt cọc được nối bằng hàn.
10
Ép cọc
11
2.2
Sử dụng máy đóng cọc.
Trong thi công nhà cao tầng hiện nay , người ta ít
dùng phương án đóng cọc cho giải pháp móng. Thật ra,
phương án đóng cọc có thể thi công trong điều kiện mà các
phương án móng khác khó có thể thi công hoặc rất tốn kém
trong biện pháp thi công.
12
- Ngoài ra còn chú ý đến
điều kiện và phương pháp thi
công. Khu vực đô thị không được
dùng phương pháp đóng cọc, khu
vực chật hẹp không sử dụng được
phương pháp ép đối tải (phải sử
dụng phương pháp neo), nếu là
nhà xây chen thì không thể ép sát
vào nhà bên cạnh được, nhiều
trường hợp cọc không đạt độ sâu
thiết kế do ma sát của các lớp đất
phía trên quá lớn (dẫn đến trường
hợp khoan mồi),
13
Thi công đóng cọc.
14

3
- Phương án móng cọc nhồi thường được với nhà cao tầng
(thường trên 10 tầng). Rõ ràng cọc khoan nhồi chi phí tốn kém
hơn so với cọc ép nên không ai muốn sử dụng, trừ trường hợp bắt
buộc do cọc ép (hoặc cọc đóng) không đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật. Thật sai lầm khi nghĩ rằng cứ nhà cao tầng là phải sử dụng
cọc khoan nhồi! Tại khu đô thị mới Linh Đàm, Định Công, ,
chung cư quy mô 12 ÷ 14 tầng đều sử dụng cọc đóng (đều không
có hầm ngầm). Cần phải khẳng định rằng chất lượng cọc ép
thường ổn định và dễ kiểm soát hơn nhiều so với cọc khoan nhồi.
15
Với nhà cao tầng, tải trọng truyền xuống 1 cột thường lớn hoặc rất lớn
(còn tuỳ thuộc vào kết cấu như mạng lưới cột, khẩu độ, ), nếu sử dụng cọc ép
thì số lượng cọc sẽ rất nhiều, cho máy ép cọc có lực ép đầu cọc. Ví dụ tải trọng
truyền xuống 700 T/ đài, mỗi cọc chịu được 50 T thì cần trên 14 cọc (lưới cọc
bố trí 4 x 4). Cứ cho là các cọc thi công bình thường thì kích thước đài cọc sẽ
rất lớn (cả chiều cao và chiều rộng). Nếu mặt bằng móng đủ rộng để bố trí đài
cọc và không ảnh hưởng đến các hạng mục hạ tầng, phương án móng đó hoàn
hợp lý.
Tuy nhiên, nhà cao tầng hiện nay có tầng hầm, bể nước ngầm, bể phốt,
hệ thống cấp thoát nước, hạ tầng kỹ thuật khác, chiếm khoảng không gian
đáng kể. Với cách bố trí đó có trường hợp mặt bằng công trình không đủ để bố
trí cọc, đặc biệt là nhà có quy mô cao tầng. Như vậy, phương án móng cọc ép
(hoặc đóng) thường không khả thi mà cần giải pháp móng khác chiếm diện tích
nhỏ hơn, sức chịu tải cao hơn. Đó chính là cọc khoan nhồi. Ví dụ với tải trọng
công trình trên, đài cọc sẽ gồm 2 cọc khoan nhồi đường kính 800 hoặc chỉ cần
một cọc đường kính khoảng 1200 ÷ 1500
16
Thi công cọc khoan nhồi.
17

18
- Cấu kiện dạng thanh: cột, dầm, thanh chống.
Cột Dầm Giàn dáo
19
Cấu kiện dạng phẳng: Tấm tường (vách đặc hoặc có lỗ cửa), tấm sàn(tấm phẳng hoặc
tấm có sườn ).
Trong nhà cao tầng, sàn các tầng, ngoài khả năng chịu uốn do tải trọng thẳng
đứng, còn phải có độ cứng lớn để không bị biến dạng trong mặt phẳng khi
truyền tải trọng ngang vào cột, vách, lõi nên còn gọi là những sàn cứng (tấm cứng).
Tấm tường
Tấm sàn
20
Cấu kiện không gian là các vách nhiều cạnh hở hoặc khép kín, tạo
thành các hộp bố trí bên trong nhà, được gọi là lõi cứng. Ngoài lõi cứng bên
trong, còn có các dãy cột bố trí theo chu vi nhà với khoảng cách nhỏ tạo thành
một hệ khung biến dạng tường vây. Tiết diện các cột ngoài biên có thể đặc
hoặc rỗng. Khi là những cột rỗng hình hộp vuông hoặc tròn sẽ tạo nên hệ kết
cấu được gọi là ống trong ống. Dạng kết cấu này thường sử dụng trong nhà có
chiều cao lớn.
Từ các thành phần kết cấu chính nêu trên, tuỳ thuộc vào các giải pháp
kiến trúc, khi chúng được liên kết với nhau theo những yêu cầu cấu tạo nhất
định sẽ tạo thành nhiều hệ chịu lực khác nhau
21
Tuỳ theo cách tổ hợp các kết cấu chịu lực có thể chia thành 2 nhó
m:
Nhóm thứ nhất, chỉ gồm một loại cấu kiện chịu lực độc lập khung,
tường, vách, lõi hộp (ống).
Nhóm thứ hai là các hệ chịu lực được tô hợp từ 2 hoặc 3
loại cấu kiện cơ bản trở lên chẳng hạn :
+kết cấu khung + vách.

+kết cấu khung + lõi.
+kết cấu khung + vách + lõi v.v…
22
Khi chiều cao tăng lên thì vai trò khung cột dầm giảm
dần đối với tác động của tải trọng ngang. Dầm, cột khung chủ yếu chịu c
ácloại tải trọng thẳng đứng truyền từ sàn tầng vào. Bởi vậy trong thực tế,
ngay cảcác hệ vách, lõi, ống vẫn luôn kết hợp với hệ thống khung cột đư
ợc bố trí theo các ô nhất định, phù hợp với giải pháp mặt bằng kiến trúc.
Đặc điểm kết cấu chịu lực nhà cao tầng không chỉ phụ thuộc và
hìnhdạng, tính chất làm việc của các bộ phận kết cấu mà còn phụ thuộc v
ào cả công nghệ sản xuất và xây lắp cũng như phương
án sử dụng vật liệu :
Nhà cao tầng kết cấu BTCT có thể được xây dựng theo công
nghệ bêtông đổ liền khối hay lắp ghép.
- Nhà cao tầng kết cấu kim loại hoặc thép + bê tông
23
Hệ khung chòu lực (I): hệ này
được tạo thành từ các cột,
dầm liên kết với nhau theo
hai phương tạo thành hệ
khung không gian. Trên
mặt bằng, hệ khung có
thể có dạng chữ nhật,
tròn, hoặc đa giác… Trong
Nhà nhiều tầng, tác
dụng của tải trọng ngang
lớn. Để tăng độ cứng
ngang của khung, đồng
thời có thể phân phối
đều nội lực trong cột, bố

trí thêm các thanh xiên tại
một số nhòp trên toàn bộ
chiều cao hoặc tại một
số tầng. Tác dụng của
hệ thanh xiên (dạng dàn)
làm cho khung làm việc
như vách cứng thẳng
đứng;
Nhà có hệ khung chòu lực
24
Hệ tường chòu lực (II): ở hệ kết cấu này các cấu kiện
thẳng đứng chòu lực đứng và ngang của nhà là các
tấm tường phẳng, thẳng đứng –vách cứng. Tải
trọng ngang được truyền đến các vách cứng
thông qua kết cấu sàn, được xem là tuyệt đối
cứng trong mặt phẳng của chúng. Các vách
cứng làm việc như những console đứng, có chiều
cao tiết diện lớn. Khả năng chòu tải của vách
cứng phụ thuộc rất lớn về hình dạng tiết diện
ngang và vò trí bố trí chúng trên mặt bằng.
Ngoài ra, trong thực tế các vách cứng thường bò
giảm yếu do có sự xuất hiện các lỗ cửa.
Hệ tường chòu lực
25