thuyet minh do an tot nghiep Xay dung (Kết cấu 70%)

GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

q qd q Max
PHẦN 2

KẾT CẤU
(70%)

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-1-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 2

KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-2-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

I.

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU BÊN TRÊN

1. HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNH NHÀ CAO TẦNG
Kết cấu chịu lực nhà cao tầng có thể phân loại như sau :

 Hệ kết cấu cơ bản ( hệ kết cấu thuần ) : gồm hệ thuần khung, hệ kết cấu lõi cứng, hệ ống
… Trong đó, hệ thuần khung là hệ kết cấu phổ biên nhất trong kết cấu bê tông cốt thép.
Hệ gồm cấu kiện thẳng đứng ( cột ) và cấu kiện ngang ( dầm khung ) liên kết với nhau
thành các khung chịu lực. Khung chịu toàn bộ tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang tác
động vào công trình. Tường đóng vai trò kết cấu bao che. Hệ thuần khung nếu tính toán
và sử dụng vật liện hợp lý thì có thể đạt đến 15 tầng.

 Hệ kết cấu hỗn hợp : là hệ chịu lực kết hợp từ 2 hệ cơ bản trở lên, mang nhiều điểm ưu
việt của các kết cấu cơ bản, khả năng chịu lực khá lớn : hệ khung giằng, hệ khung –
vách, hệ khung – lõi… Trong đó hệ kết cấu khung - vách và khung – lõi là 2 dạng hệ kết
cấu được sử dụng phổ biến hiện nay cho nhà cao tầng. Trong hệ kết cấu có vách và lõi,
vách và lõi có chức năng chịu tải trọng ngang là chủ yếu. Hệ kết cấu vách và lõi tỏ ra
thích hợp cho các công trình có yêu cầu thiết kế sàn phẳng vì vách và lõi kết hợp với sàn
tạo thành những hộp có độ cứng không gian lớn, có thể chịu tải trong ngang cực kỳ tốt.

 Công trình Block B1 khu phức hợp Charm plaza là công trình chung cư cao cấp, có hệ
kết cấu chịu lực là khung kết hợp lõi cứng. Lõi cứng ( hệ tổ hợp nhiều vách cứng theo
nhiều phương ), được bố trí đối xứng làm tăng khả năng chịu tải trọng ngang và khả
năng chống xoắn cho nhà, đồng thời là kết cấu chịu lực cho thang máy. Lợi dụng độ
cứng lớn của lõi và vị trí lõi ở giữa công trình, ta đặt hệ cầu thang bộ nằm trong lõi.

2. HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC THẲNG ĐỨNG ( CỘT – VÁCH – LÕI )

a. Tổng quan
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-3-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Đây là những bộ phận kết cấu chịu lực quan trọng nhất của công trình, có ảnh
hưởng lớn đến việc lực chọn các giải pháp kết cấu cho toàn bộ công trình. Vai trỏ của hệ
kết cấu thẳng đứng :

- Là gối tựa nâng đỡ và tiếp nhận tải trọng từ hệ kết cấu ngang ( dầm, sàn ) và cùng với
dầm, sàn tạo thành những khung cứng, tạo không gian sử dụng bên trong công trình.

- Là bộ phận trực tiếp tiếp nhận tải trọng từ hệ dầm, sàn và truyền xuống móng công trình.
- Là bộ phận tiếp nhận chính tải trọng ngang tác động vào công trình, phân phối vào từng
cấu kiện cột, vách và truyền xuống móng.

- Đóng vai trò quan trọng trong việc giữ ổn định tổng thể công trình, hạn chế sự dao động
của công trình, quyết định dạng dao động của công trình khi chịu tải trọng ngang.
Trong thực tế hiện nay, bộ phận kết cấu thẳng đứng cho kết cấu nhà cao tầng gồm
những loại cấu kiện sau :

- Cột : là cấu kiện đứng phổ biến và điển hình nhất. Xuất hiện trong hệ kết cấu thuần
khung, kết cấu khung kết hợp.

- Vách cứng chịu lực : là kết cấi chịu lực được sử dụng ngày càng nhiều trong kết cấu nhà

cao tầng. Vách chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang đều tốt, lại khá thích hợp với kết
cấu sàn phẳng trong việc kết hợp chịu lực, phù hợp với công trình có yêu cầu kiến trúc
cao. Vách cũng là giải pháp để hạn chế chuyển vị ngang công trình rất tốt.Tùy vào quy
mô và yêu cầu công trình mà có thể sử dụng hệ khung vách kết hợp hoặc hệ thuần vách.
Hình dạng vách thường là vách đơn hoặc vách gồm 2 vách đơn kết hợp theo hình chữ L
hoặc chữ T.

- Lõi : là mốt tổ hợp vách theo 2 phương, dạng chữ C, chữ E hoặc phức tạp hơn. Mang
nhiều ưu điểm của vách. Bên cạnh đó còn tăng cường khả năng chống xoắn.

- Kết cấu ống.
- Các hệ kết cấu kết hợp.
b. Lựa chọn
Do đặc điểm công trình có kích thước theo 2 phương tương đối chênh lệch lớn,
khả năng chống xoắn của công trình thấp nên ta bố trí 2 hệ lõi trung tâm ở 2 khối tăng
khà năng chống xoắn cho công trình, bên cạnh đó là hệ kết cấu chịu tải trọng thẳng đứng
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-4-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

rất tốt cùng với hệ cột biên. Kết cấu thẳng đứng còn có hệ các cột biên được liên kết với
nhau bằng dầm biên và sàn. Vì công trình có chiều cao không lớn ( khoảng 45m) không
cần thiết sử dụng vách chịu lực, bên cạnh đó là để tạo sự thông thoáng cho những khu
vực cần không gian rộng rãi như tầng hầm và tầng Trung tâm thương mại nên hệ cột là
hợp lý. Cột và lõi liên kết cùng làm việc với nhau thông quan hệ thống sàn phẳng.

Bên cạnh đó, do tính tương thích khi làm việc của cột và hệ sàn phẳng, lõi khá
phức tạp do sự chênh lệch khá lớn về độ cứng nên phải tính toán và kiểm tra kỹ lưỡng.

3. HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC NẰM NGANG ( DẦM - SÀN )
a.

Tổng quan
Lựa chọn giải pháp kết cấu nằm ngang tựu chung lại là lựa chọn phương án sàn

cho công trình. Đó có thể là hệ sàn sườn ( sàn liên kết tuyến trên hệ dầm sàn và dầm
khung, dầm liên kết với cột, vách và lõi với nhau cùng làm việc để truyền tải trọng thẳng
đứng xuống móng ). Ngoải ra còn có kết cầu sàn phẳng, không dầm, sàn liên kết điểm
trực tiếp lên cột, vách và lõi. Khi đó sàn thay dầm đóng vai trò liên kết cột, vách và või
làm việc với nhau.
Điểm khác biệt cơ bản của 2 phương án sàn trên là ở tính chất làm việc chịu lực
của sàn.

- Sàn sườn : bản sàn được tính toán chủ yếu là cấu kiện chịu uốn.
- Sàn phẳng : bên cạnh sự làm việc chịu uốn, sàn phẳng còn là cấu kiện chịu nén khi chịu
tải trọng ngang, đặc biệt là sàn liên kết với vách và lõi. Bên cạnh đó còn phải đảm bảo
khả năng chống cắt tại vị trí đầu cột cho sàn. Do đó tính toán sàn phẳng tương đối phức
tạp.
Lựa chọn phương án sàn là bước lựa chọn vô cùng quan trọng, bởi nó quyết định
lớn đến sự làm việc hợp lý và tính kinh tế cho công trình. Theo thống kê, khối lượng bê
tông trong sàn chiếm khoảng 30 ÷ 40 % tổng khối lượng bê tông công trình đồng thời
tải trọng bản thân sàn là tải trọng tĩnh chính tác động lên khung. Thi công sàn cũng khá
phức tạp, vì vậy cần cân nhắc các giải pháp sàn để tìm ra giải pháp tối ưu phù hợp với
yêu cầu và đặc điểm công trình. Ta xem xét 1 số phương án sàn phổ biến sau :

 Hệ sàn sườn

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-5-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Gồm hệ dầm và bản sàn. Hệ dầm có thể chỉ gồm dầm chính ( dầm khung ) với
những sàn có khẩu độ không lớn, hoặc bố trí thêm hệ dầm phụ trực giao, dầm sàn để hạn
chế độ võng sàn.

- Ưu điểm :
 Tính toán đơn giản ( có thể sử dụng các bảng tra ), Tiêu chuẩn Việt Nam hướng dẫn rõ
ràng.

 Chiều dày sàn bé.
 Được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất.
- Nhược điểm :
 Hệ dầm chiếm không gian, làm tăng chiều cao tầng, không thích hợp cho nhà có chiều
cao tầng thấp ( từ 3.3m trở xuống ). Không phù hợp với nhà cao tầng cần hạn chế chiều
cao công trình để hạn chế ảnh hưởng tải trọng gió.

 Thi công tốn cốp pha dầm.
 Hệ sàn sườn kiểu ô cờ
Gồm hệ dầm và bản sàn. Hệ dầm khá dày chia ô sàn thành những ô bản 2 phương
nhịp khá bé.

- Ưu điểm :

 Không đòi hỏi hệ cột bên trong công trình, vượt nhịp lớn vào tạo không gian rộng rãi.
 Chiều dày sàn bé.
 Có tính thẩm mỹ.
- Nhược điểm :
 Hệ dầm thi công qua phức tạp, tốn kém.
 Hệ dầm chiếm không gian theo phương đứng lớn, ảnh hưởng chiều cao sử dụng.
 Hệ sàn phẳng không dầm
Là sàn có liên kết điểm với cột hoặc liên kết trực tiếp vào vách, lõi cứng , có thể
bố trí thêm hệ dầm biên theo chu vi công trình. Tùy vào điều kiện tải trọng, nhịp làm
việc và yêu cầu kiến trúc mà có thể bố trí mũ cột hoặc drop panel tại vị trí đầu cột.

- Ưu điểm :
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-6-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

 Giảm đáng kể không gian chiều cao tầng nhà do không tốn không gian cho dầm. Từ đó
giảm chiều cao toàn công trình, giảm tác dụng của tải trọng ngang.

 Có tính thẩm mỹ cao, thông thoáng và lấy sáng tốt.
 Thuận tiện khi bố trí trần kỹ thuật.
 Linh hoạt trong phân chia không gian bên dưới.
 Thi công nhanh vì không tốn thời gian cho cốp pha và cốt thép dầm, bố trí thép trong sàn
trở nên đơn giản hơn.

- Nhược điểm :
 Chiều dày sản khá lớn để đảm bảo khả năng chịu cắt và biến dạng, làm tăng tải trọng bản
thân của công trình tích lũy xuống cột và móng.

 Chi phí bê tông tăng.
 TCVN chưa quy định và hướng dẫn cụ thể trong tính toán sàn phẳng cũng như mũ cột và
drop panel.

 Hệ sàn không dầm ứng lực trước
Kết cấu tương tự sàn không dầm, khác biệt là ở BTCT đã ứng suất trước.

- Ưu điểm :
 Mang toàn bộ những ưu điểm của sàn không dầm thông thường, bê cạnh đó còn khắc
phục 1 số hạn chế sau của sàn không dầm.

 Giảm chiều dày sàn do vật liệu có cường độ cao nhờ ứng suất trước. Từ đó giảm trọng
lượng bản thân kết cấu.

 Vật liệu ứng suất trước làm việc tối ưu vì phù hợp với đặc điểm chịu lực ( biểu đồ
Moment).

- Nhược điểm : sàn ứng suất trước phát sinh 1 số vấn đề sau
 Thi công sàn ứng suất trước đòi hỏi thiết bị chuyên dụng phức tạp, chưa phổ biến ở Việt
Nam. Đồng thời quá trình thi công phải chính xác nên đòi hỏi tay nghể thợ cao. Chi phí
thi công do vậy tăng lên.

b.

Lựa chọn

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-7-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Kết cấu chịu lực chính của công trình là khung kết hợp lõi cứng. Cột và vách
đóng vai trò chịu tải trọng chính. Hệ sàn đóng vai trò liên kết các cấu kiện thẳng đứng và
truyền tải trọng ngang trong khung.
Vì chiều cao tầng hạn chế : Ht = 3.3 m, với yêu cầu sử dụng là nhà ở, yếu tố thông
thoáng chiếu sàng và rộng rãi, tiện nghi được đặt trên hàng đầu, đồng thời đảm bảo
không gian cho hệ thống trần kỹ thuật, ta chọn hệ kết cấu sàn phẳng với hệ dầm biên
( bao quanh chu vi công trình ) để giảm chiều cao hệ sàn ( chiều dày sàn lớn hơn nhưng
không có hệ thống dầm ).
Hệ sàn này đặt trên hệ dầm biên, hệ lõi cứng và 2 cột giữa, kết hợp với lõi cứng
tạo thành hệ chịu lực ngang khá tốt. Bên cạnh đó, sàn phẳng khá ưu việt trong việc bố trí
hệ tường ngăn, vách ngăn bên dưới rất linh hoạt, phù hợp cho công trình chung cư.
Trong thự tế, công trình đã đi vào thi công và phương án sàn thiết kế cũng là sàn
không dầm.

II.

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN NGẦM

1. PHƯƠNG ÁN MÓNG
Với công trình nhà cao tầng , với điều kiện địa chất trung bình, giải pháp móng
nông trên nền tự nhiên hoặc nền qua gia cố là không khả thi. Móng sâu ( mọc cọc ) là

giải pháp hữ hiệu, vừa đảm bảo phần nền của công trình là lớp địa chất tốt, khả năng chịu
tải lớn, bên cạnh đó móng sâu đảm bảo chiều sâu phần móng trong đất đủ lớn để giữ ổn
định cho phần thân công trình.
Tùy thuộc vào điều kiện địa chất và quy mô công trình cụ thể mà lựa chọn
phương án cọc. Cọc ép và cọc đóng thường cho độ sâu không lớn, thi công khó trên 1 số
loại đất, bên cạnh đó là sự ảnh hưởng xấu trong quá trình thi công cho công trình lân cận.
Móng cọc khoan nhồi, cọc barrette là những giải pháp có thể cân nhắc lực chọn.
trong đó cọc khoan nhồi là phương án đang được sử dụng rộng rãi hiện nay.

2. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TẦNG HẦM
Tầng hầm trong nhà cao tầng hiện nay khá phổ biến và hầu hết được sử dụng để
tận dụng không gian. Số tầng hầm càng nhiều thì mức độ khó càng tăng và phương an thi
công càng phức tạp.

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-8-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Giải pháp chống đỡ vách đất khi đào tầng hầm là một trong những vấn đề cần tính
toán đầu tiên. Với những địa chất không quá yếu, số tầng ít, có thể sử dụng cừ lasen làm
vách chống. Nếu địa chất phực tạp, số lượng tầng hầm nhiều, chiều sâu đào lớn thì có
thể kể đến 1 số phương pháp sau :

- Tường barrette có độ sâu lớn và khả năng chống tải trọng ngang tốt.
- Cọc hàng ( cọc nhồi đường kính nhỏ ).

- Cọc xi măng đất.
3. LỰA CHỌN
Với công trình được xây dựng trên 1 lớp địa chất yếu bên trên, các phương án lựa
chọn như sau :

 Giải pháp móng : tính toán và so sánh phương án móng cọc ép và cọc khoan nhồi. Sau
đó chọn 1 phương án móng để tiến hành thi công.

 Thi công tầng hầm tùy vào phương án thi công, địa chất, quy mô công trình và đặc điểm
điều kiện thi công mà có thể sử dụng phương án đào taluy hoặc sử dụng cừ lasen.

III.

LỰA CHỌN VẬT LIỆU

1.

TỔNG QUAN
Kết cấu nhà cao tầng hiện nay có nhiều sự lựa chọn vật liệu : từ những vật liệu
phổ biến và phổ thông như bê tông cốt thép, thép, vật liệu composite, các hợp kim nhẹ
khác... Riêng tại Việt Nam, ngoài những công trình mang tính biểu tượng biểu trưng, cần
đòi hỏi những yêu cầu đặc biệt về kiến trúc, hầu hết các công trình cao tầng hiện nay và
trong tương lai gần sắp tới thì bê tông cốt thép vẫn luôn là sự lựa chọn hàng đầu bởi tính
thông dụng, những đặc điểm tốt của bê tông về chịu lực, chống ăn mòn, vật liệu phổ
biến…và khả năng thi công tương đối hoàn thiện của các đơn vị thi công. Vật liệu thép
trong nhà cao tầng còn hạn chế và rất ít do nhiều nguyên nhân trong đó phải kể đến là sự
khan hiếm của nguồn vật liệu, ít đơn vị có khả năng thi công cũng như kinh nghiệm thiết
kế đủ khả năng.
Trên thực tế, công trình Charm Plaza hiện tại đang đi vào triển khai cũng lựa chọn
giải pháp là kết cấu bê tông cốt thép.

2.

LỰA CHỌN
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-9-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

a. Bê tông
 Cấp độ bền và giá trị quan tâm :
- Cấp độ bền B25 ( tương đương Mac M350).
- Trọng lượng riêng : γ = 2500 (kG/m3).
- Cường độ tiêu chuẩn nén dọc trục : Rbn = Rb,ser ( cường độ chịu nén tính toán khi tính toán
theo trạng thái giới hạn thứ 2 ) : 18.5 MPa.

- Cường độ tiêu chuẩn kéo dọc trục : Rbtn = Rbt,ser ( cường độ chịu kéo tính toán khi tính
toán theo trạng thái giới hạn thứ 2 ) : 1.6 MPa.

- Cường độ tính toán nén dọc trục : Rb : 14.5 MPa.
- Cường độ tính toán kéo dọc trục : Rbt : 1.05 MPa.
- Module đàn hồi khi kéo và nén : Eb = 30000 MPa.
Số liệu tra từ bảng 12, 13, 17 TCXDVN 356 : 2005.

 Một số hệ số điều kiện làm việc của cấu kiện BTCT cần quan tâm :
- Bê tông đóng rắn tự nhiên được dưỡng hộ và đóng rắn trong môi trường đảm bảo độ ẩm

để bê tông được tăng cường độ theo thời gian : γb2= 1 ( lấy cho Rb và Rbt ).

- Bê tông đóng rắn tự nhiên được dưỡng hộ và đóng rắn trong môi trường không đảm bảo
độ ẩm để bê tông được tăng cường độ theo thời gian ( môi trường khô ) : γ b2= 0.9 ( lấy
cho Rb và Rbt ).

- Bê tông được đổ theo phương đứng mỗi lớp dày trên 1.5 m : : γb3= 0.85 ( lấy cho Rb ).
- Bê tông cột được đổ theo phương đứng, cạnh lớn của cột bé hơn 30cm: : γb5= 0.85 ( lấy
cho Rb ).
Các hệ số này được lấy tích số nếu chúng xảy ra đồng thời nhưng tích của chúng
không bé hơn 0.45.
Số liệu tra từ bảng 15 TCXDVN 365 : 2005.

b. Cốt thép :
 Mác thép và giá trị cường độ :
 Thép gân đường kính 12mm trở lên.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-10-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

- Cốt thép AIII.
- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn : R sn = Rs,ser ( cường độ tính toán khi tính theo trạng thái
giới hạn thứ 2 ) : 390 MPa.

- Cường độ chịu kéo tính toán : Rs : 365 MPa.

- Cường độ chịu nén tính toán : Rsc : 365 MPa.
- Cường độ tính toán cốt đai, cốt xiên, cốt chịu cắt : Rsw : 290 MPa.
- Module đàn hồi : Es = 200000 MPa.
 Thép trơn đường kính 6, 8, 10 mm.
- Cốt thép AI.
- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn : R sn = Rs,ser ( cường độ tính toán khi tính theo trạng thái
giới hạn thứ 2 ) : 335 MPa.

- Cường độ chịu kéo tính toán : Rs : 225 MPa.
- Cường độ chịu nén tính toán : Rsc : 225 MPa.
- Cường độ tính toán cốt đai, cốt xiên, cốt chịu cắt : Rsw : 175 MPa.
- Module đàn hồi : Es = 210000 MPa.
Số liệu tra từ bảng 18, 21, 28 TCXDVN 356 : 2005.

IV.

LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN

1.
a.

CỘT
Lý thuyết lựa chọn sơ bộ
Theo kinh nghiệm, phương pháp lựa chọn sơ bộ tiết diện cột dựa trên lực dọc
truyền lên đầu cột bởi các sàn tầng bên trên.
Hệ kết cấu có lõi cứng đối xứng với khả năng chịu lực khá lớn, nhưng ta tính toán
an toàn và xem sự phân bố diện truyền tải vào cột và lõi là như nhau.

- Chọn tiết diện cột sơ bộ theo công thức :

Fc =

 k : hệ số tăng tiết diện kể đến ảnh hưởng của Momen trong cột. k = (1.1 ÷ 1.5 ).
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-11-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

 ns : số sàn trên cột cần tính ( kể cả sàn mái và mái).
 qs : tải trọng phân bố tính toán ước lượng trên sàn.
 Fs : diện truyền tải lên đỉnh cột.
 Rb : cường độ bê tông chịu nén.
- Sơ đồ diện truyền tải từ sàn vào cột và lõi.
54000
9000

9000

25500

9000

- Có diện tích cần thiết ta chọn kích thước cột. Vì công trình có chiều dài 2 phương chênh
lệch nhau nên để đảm bảo độ cứng theo 2 phương tương đương nhau. Chọn tỉ số giữa h/b
cho cột : 1.5.

- Do kết cấu sàn phẳng nên độ lớn cột ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện chống chọc thủng
của sàn nên ta không thay đổi kích thước cột khi lên cao.

b.

Sơ bộ tiết diện cột dưới cùng ( cột tầng hầm )

 Tải trọng sàn
- Các loại sàn tầng khác nhau bên trên cột :
 Sàn tầng hầm ( không có vách ngăn, không tải hoàn thiện, hoạt tải đỗ xe).
 Sàn tầng trệt ( không có vách ngăn, hoạt tải công cộng ).
 Sàn tầng 1 ( không có vách ngăn, hoạt tải trung tâm thương mại ).
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-12-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

 Sàn tầng 2 đến tầng 11 ( nhiều tường và vách ngăn, hoạt tải căn hộ ).
 Sàn mái ( không vách ngăn, hoạt tải mái bằng có sử dụng nghỉ ngơi ).
 Tải trọng dầm
- Tải trọng bản thân dầm.
- Tải trọng tường trên dầm.
- Ngoài ra, tải trọng trên đầu cột còn có tải trọng do bản thân tất cả các cột tầng trên truyền
xuống. Do đó Ptts sẽ tăng lên đáng kể. Nhưng ta không thể xác định chính xác giá trị này.
Do đó, Qtts lấy tính toán sẽ được được lấy theo kinh nghiệm : với công trình sàn phẳng,
nhà chung cư có nhiều tường, vách ngăn, chọn Q tts chung cho 1m2 sàn tầng là 1.8 (T/m2).

Sau khi tính được Fc ta kiểm tra lại lực dọc tại chân cột bằng cách công thêm khối lượng
cột vào bảng tính toán chi tiết bên dưới, đây cũng sẽ là lực dọc có giá trị gần sát với lực
dọc tính ra bởi phần mềm Etabs.

- Tải trọng quy về đầu cột :
Ptts = Fs*14*Qtts = Fs * 25.2 (T).

 Bảng tính toán sơ bộ tiết diện cột, (hệ số γb2 = 0.85).
Tầng hầm

k

Fs
m2

Ptts
(T)

Tiết diện cột

Cột

C1
C2
C3

1.5
1.2
1.1

19.125
38.25
76.5

482
960
1900

50*80
60*90
80*110

C5080
C6090
C80110

 Bảng tính toán chi tiết gần đúng tải trọng lên các cột :
S30
TTHT
TTTS
HT
D
TTTD
C

Fs
m2
19.125
19.125
19.125

19.125
19.125
19.125
19.125

S30
TTHT
TTTS

Fs
m2
38.25
38.25
38.25

n
14
13
10
14
14
14
14

0.3*14*2.5*1.1*Fs
0.12*Fs*n
0.3*Fs*n
(0.6 + 0.48 + 0.36 + 0.195*11)*Fs
0.8*0.4*2.5*1.1*8.75*n
(1.76 + 1.5 + 2.0 + 1.25*10 + 0.5 )*8.75

0.5*0.8*2.5*1.1*46.6

n
14
13
10

0.3*14*2.5*1.1*Fs
0.12*Fs*n
0.3*Fs*n

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

P
(T)
186.71
29.84
38.25
68.56
107.8
134.75
51.30
618
P
(T)
373.42
59.68
76.50

-13-

GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

2.

HT
D
TTTD
C

38.25
38.25
38.25
38.25

S30
TTHT
TTTS
HT
D
TTTD
C

Fs
m2
76.5
76.5
76.5
76.5

76.5
76.5
76.5

14
14
14
14

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

(0.6 + 0.48 + 0.36 + 0.195*11)*Fs
0.8*0.4*2.5*1.1*9*n
(1.76 + 1.5 + 2.0 + 1.25*10 + 0.5 )*9
0.6*0.9*2.5*1.1*46.6

n
14
13
10
14
14
14
14

0.3*14*2.5*1.1*Fs
0.12*Fs*n
0.3*Fs*n
(0.6 + 0.48 + 0.36 + 0.195*11)*Fs
0.8*0.4*2.5*1.1*8.5*n

(1.76 + 1.5 + 2.0 + 1.25*10 + 0.5 )*8.5
0.8*1.1*2.5*1.1*46.6

137.12
110.88
138.56
70
965
P
(T)
746.83
119.36
153
274.30
104.72
130.90
113
1643

VÁCH - LÕI

- Lõi cứng là 1 tổ hợp nhiều vách cứng liên kết với nhau theo 2 phương khác nhau, được
tính toán tương tự vách cứng - cấu kiện chịu nén lệch tâm ( chịu tải thẳng đứng và tải
trọng ngang ).

- Bề dày vách chọn theo TCVN 198 : 1997 tính toán nhà cao tầng :
 Fv = 1.5/100*Fs , với Fv là diện tích mặt cắt vách cứng, Fs : diện tích 1 sàn trên vách
cứng.
→ Lv*hv = 1.5/100*27*25.5 với Lv = 40 (m).
→ hv = 0.26 (m). Chọn hv = 300 (mm).

 Vách cứng không bé hơn 120 (mm ) và 1/20*Ht = 1/20*3300 = 165 (mm).
- Vậy chiều dày vách trong các lõi : hv = 300 (mm), V30.
3.

DẦM BIÊN

- Dầm biên bố trí theo chu vi khối nhà, gối lên các cột biên nên không ảnh hưởng đến
chiều cao tầng nhà.

- Kích thước dầm biên chọn sơ bộ như 1 dầm thông thường dựa trên yêu càu đảm bảo độ
võng dầm :

 hd = (1/12÷1/8)*Ld = ( 750 ÷ 1250 ) (mm), chọn hd = 80 (cm).
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-14-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

 bd = ( 1/2 ÷ 2/3 )*hd = ( 400 ÷ 530 ) (mm), chọn bd = 40 (cm)
→ Chọn dầm biên 800*400 mm ( D8040).

4.

SÀN

- Lựa chọn sơ bộ chiều dày sàn phẳng theo TC Mỹ ACI, lựa chọn này dựa trên yêu cầu về
biến dạng của sàn khi chịu tải trọng đứng và đồng thời đảm bảo khả năng chống chọc
thủng của sàn tại vị trí cột.

CHIỀU DÀY TỐI THIỂU CỦA SÀN PHẲNG
Sàn phẳng không Drop Panel

Thép
Rs (kG/cm2)

Ô sàn biên có dầm biên

Ô sàn giữa

2800
4200

1/36*ln
1/33*ln

1/36*ln
1/33*ln

- Phần mềm Safe V12 cũng có cách lựa chọn chiều dày sàn với hệ số tương tự.
- Chọn chiều dày sàn :
 Nhịp ln = 9m → chiều dày sàn tối thiểu : hsmin= 1/36*ln = 250 (mm).
 Kết hợp với thiết kế và thi công thực tế của công trình đã thực hiện, chọn chiều dày sàn
δs = 30 (cm), S30.

 Chiều dày sàn thiết kế : hs = 300 mm, S30.

- Nội lực sàn giải bằng phần mềm SAFE v12.
5.

MẶT BẰNG BỐ TRÍ KẾT CẤU

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-15-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

54000
9000

9000

9000

C50x80

C50x80

C60x90

25500

C80x110

C60x90

V30

V30

C60x90

C80x110

C60x90
C50x80

C50x80

MẶT BẰNG KẾT CẤU

V.

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

- Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là sự phát triển mạnh của các
công cụ, phần mềm tính toán kết cấu, việc giải quyết bài toán nội lực trong thiết kế trở
nên dễ dàng, chính xác và nhanh chóng hơn. Điều này cũng là sự đáp ứng cho nhu cầu
phát triển của lĩnh vực xây dựng, khi mà độ phức tạp của các mô hình cần tính toán ngày
càng tăng, đòi hỏi sự mô phỏng và cơ chế giải quyết vấn đề càng sát thực tế càng tốt, đó
là cơ sở để các chương trình tính toán kết cấu ngày càng được phát triển và sử dụng rộng
rãi.

- Bên cạnh đó, các phương pháp tính toán kết cấu bằng tay là rất cần thiết. Nắm vững

những kiến thức giải bài toán cơ học bằng phương pháp thuần túy là yếu tố bổ sung và
kiểm soát kết quả tính toán từ các phần mềm tính toán.

1.

CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN

- Sàn, dầm được xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó.
- Biến dạng dọc trục của sàn dầm được bỏ qua.
- Chuyển vị ngang của các cấu kiện trên sàn là như nhau.
- Thân công trình được xem là liên kết ngàm với móng tại vị trí mặt trên đài móng.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-16-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

2.

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KẾT CẤU

- Khi tính toán cả công trình, do khối lượng công việc cần giải quyết từ việc tính toán xác
định nội lực, chuyển vị, đặc trưng động học công trình là rất lớn, không thể giải quyết
bằng tính toán thủ công. Do đó cần đến sự trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng được
viết riêng cho mỗi nhu cầu tính toán cụ thể. Phương pháp tính toán và giải quyết mô hình
trên máy tính hiện nay chủ yếu dựa trên 3 mô hình sau :

 Mô hình liên tục : giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu dựa trên lý thuyết
tấm vỏ. Phương pháp này phản ánh tốt nhất sự làm việc của kết cấu nhưng khối lượng
tính toán rất lớn và phức tạp và không thể giải quyết các bài toán lớn.

 Mô hình rời rạc : rời rạc hóa toàn bộ hệ kết cấu chịu lực cả công trình thành những phần
tử cơ bản ( thanh, tấm, khối ). Mỗi phần tử được xác định bởi các nút và liên kết với
nhau tại các nút. Mỗi phần tử được mang một phương trình nội suy nội lực, chuyển vị
riêng. Các chuyển vị nút được xác định trước tiên dựa vào kết quả giải được của những
hệ phương trình cực lớn.Sau đó, giá trị nội lực, chuyển vị tại các vị trí bất kỳ trên mỗi
phần tử được xác định thông qua các phương trình nội suy đặc trưng của mỗi loại phần
tử đã đề cập ở trên.

 Mô hình rời rạc liên tục : rời rạc hóa từng hệ chịu lực, liên kết các hệ chịu lực này thông
qua các liên kết trượt xem là phân bố liên tục theo chiều cao. Giải quyết các hệ phương
trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân. Từ đó giải
các ma trận và tìm nội lực.

- Trong 3 phương pháp trên, phương pháp phần tử hữu hạn trên mô hình rời rạc được sử
dụng phổ biến hiện nay. Xem xét nội dung cơ bản nhất của phương pháp này như sau :

 Phân tích phần tử hữu hạn là giải quyết kết cấu phức tạp bất kỳ chịu tải bất kỳ bằng cách
chia các hình dạng phức tạp thành những hình dạng đơn giản và nhỏ hơn.

 Hình dạng mỗi phần tử được định nghĩa bởi các nút của nó.
 Phản ứng của mỗi phần tử được xác định dựa vào bậc tự do thể hiện ở các nút.
 Ứng xử của toàn bộ hệ kết cấu được xác định bằng cách ghép toàn bộ các phần tử nhỏ
vào một phương trình với bậc tự do của mỗi điểm là chưa xác định. Những phương trình
này được giải bằng kỹ thuật ma trận.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-17-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

3.

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

CÔNG CỤ - CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN

- Phần mềm hỗ trợ trong tính toán kết cấu hiện nay khá đa dạng, với mỗi loại kết cấu riêng
biệt ta sử dụng một phần mềm chuyên dành cho nó.

 Phần mềm SAP v.12 của CSi : phần mềm tính toán các cấu kiện tổng quan.
 Phần mềm SAFE v.12 của CSi : phần mềm chuyên tính toán các phần tử bản, sử dụng
cho tính toán kết cấu sàn phẳng, bản móng…

 Phần mềm ETABS v.8 của CSi : phần mềm chuyên dụng để phân tích và tính toán nhà
cao tầng.

- Kết hợp sử dụng 3 phần mềm trên có khả năng tính toán nội lực, chuyển vị, và đặc trưng
động học công trình. Bên cạnh đó là khả năng thiết kế cấu kiện thép lẫn bê tông cốt thép.
Sinh viên chỉ khai thác tính năng tính toán của các phần mềm.

4.

NỘI DUNG TÍNH TOÁN

- Điều kiện cơ bản nhất đòi hỏi khi thiết kế 1 kết cấu công trình là khả năng đảm bảo độ

bền, độ cứng, độ ổn định của kết cấu và toàn công trình. Với kết cấu nhà cao tầng, kết
cấu cần được tính toán để đảm bảo không vượt quá các trạng thái giới hạn :

 Trạng thái giới hạn thứ nhất ( trạng thái giới hạn về độ bền ) : đảm bảo trạng thái giới
hạn thứ nhất là đảm bảo kết cấu không bị phá hoại, không mất ổn định khi chịu lực.

 Trạng thái giới hạn thứ hai ( trạng thái giới hạn về độ cứng, về điều kiện làm việc bình
thường ) : đảm bảo trạng thái giới hạn thứ hai là đảm bảo kết cấu không bị phát sinh khe
nứt lớn, không biến dạng quá mức, không rung động quá mức cho phép được quy định rõ
trong TCXDVN.

- Bên cạnh đó, kết cấu nhà cao tầng còn quan tâm đến tính toán đảm bảo ổn định tổng thể
công trình dưới tác dụng của các loại tải trọng động.

- Trong nội dung đồ án, những nhiệm vụ thiết kế cơ bản mà sinh viên thực hiện gồm
 Thiết kế sàn tầng điển hình.
 Thiết kế cấu kiện cầu thang
 Thiết kế cấu kiện bể nước.
 Thiết kế khung.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-18-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

 Thiết kế phần móng : lựa chọn, tính toán kiểm tra SCT cọc ép, SCT cọc khoan nhồi, tính
toán đài cọc, tính lún.

 Phần thi công.
VI.

CÁC TIÊU CHUẨN – QUY PHẠM

 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT : TCVN 365 : 2005.
 Tiêu chẩn thiết kế và thi công nhà cao tầng : TCXD 1998.
 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCVN 45 : 1978.
 Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc : TCVN 205 : 1998.

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-19-