ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN THÀNH CÔNG
THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU
TẦNG – MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TẾ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng – Năm 2018
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN QUANG HƯNG
Phản biện 1: TS. TRẦN ANH THIỆN
Phản biện 2: TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 27 tháng 01 năm
2018
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa
Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp Trường Đại học
Bách khoa – ĐHĐN
1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
Nhà nhiều tầng là một giải pháp kiến trúc tối ưu để giải quyết vấn
đề sử dụng hiệu quả quỹ đất và không gian sống cho các đô thị lớn
trên thế giới. Thực tế, nhà nhiều tầng ở nước ta và các nước trên thế
giới đang ngày càng được xây dựng nhiều về số lượng và quy mô.
Do yêu cầu của sử dụng và kiến trúc, một số công trình đôi khi có
kết cấu theo chiều đứng thay đổi. Giải pháp kết cấu thường được sử
dụng là hệ kết cấu chuyển như dầm chuyển (transfer beam).
Ở nước ta và trên thế giới đã có nhiều công trình nhà nhiều tầng
áp dụng giải pháp thiết kế hệ kết cấu dầm chuyển như: Ánh Dương Soleil (Đà Nẵng), Keangnam (Hà Nội), Trump Tower (Mỹ),...
Đối với một công trình thực tế, do yêu cầu kiến trúc mà việc bố trí
các dầm chuyển có thể rất linh hoạt và đa dạng. Sử dụng phương
pháp giàn ảo (Strut and Tie Method), quy định trong tiêu chuẩn Mỹ
ACI 318 – 08 để chọn mô hình giàn ảo những trường hợp này do đó
cũng phải phù hợp. Việc thiết kế những trường hợp như vậy có thể
làm các tính toán điển hình cho thực hành. Xuất phát từ những lý do
trên mà tác giả lựa chọn và nghiên cứu đề tài này.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mô phỏng sơ đồ kết cấu trên phần mềm Etabs và xác định ngoại
lực tác dụng lên dầm chuyển.
Phân tích lý thuyết tính toán và cấu tạo dầm chuyển theo
phương pháp giàn ảo quy định trong tiêu chuẩn Mỹ ACI 318 - 14.
Thiết kế hệ kết cấu dầm chuyển cho các trường hợp cụ thể có
thực trong thực tế: dầm đỡ cột, dầm đỡ vách cứng, dầm công sôn.
Đưa ra các lời khuyên khi thiết kế kết cấu dầm chuyển.
2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu: dầm chuyển bằng bê tông cốt thép không
ứng lực trước trong nhà nhiều tầng.
Phạm vi nghiên cứu: thiết kế kết cấu dầm chuyển theo phương
pháp giàn ảo quy định trong tiêu chuẩn Mỹ ACI 318 – 14.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, tác giả tìm hiểu, tổng hợp
các văn bản, tài liệu đã có, các tư liệu thực tế, phân tích, tổng hợp lý
thuyết. Đồng thời kế thừa, vận dụng các kết quả nghiên cứu đã thực
hiện trước đây và xây dựng lý thuyết tính toán.
Phương pháp số: lập mô hình phân tích bằng phần mềm Etabs
để phân tích ứng xử và xác định ngoại lực tác dụng lên dầm chuyển.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn, đó là thực hành tính toán
trên một số công trình thực tế.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Các kết quả nghiên cứu của luận văn có thể được sử dụng:
- Tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành xây dựng tại
các trường Đại học, Cao đẳng, công ty Tư vấn thiết kế xây dựng.
- Đưa ra lời khuyên khi thiết kế công trình nhà nhiều tầng.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo
thì trong luận gồm có 3 chương như sau:
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG.
Chương 2: THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG
NHÀ NHIỀU TẦNG THEO PHƯƠNG PHÁP GIÀN ẢO.
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CỦA
MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỰC TẾ.
3
CHƯƠNG 1 – KHÁI QUÁT VỀ KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NHÀ NHIỀU TẦNG
Uỷ ban quốc tế về nhà cao tầng đã đưa ra định nghĩa như sau: nhà
nhiều tầng là một nhà mà chiều cao của nó ảnh hưởng tới ý đồ và
cách thức thiết kế. Hoặc nói cách tổng quát hơn: một công trình xây
dựng được xem là nhiều tầng ở tại một vùng hoặc một thời kỳ nào đó
nếu chiều cao của nó quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc
sử dụng khác với các nhà thông thường [7, 10].
1.2. PHÂN LOẠI NHÀ NHIỀU TẦNG
Phân loại theo: mục đích sử dụng, chiều cao, hình dạng, vật liệu.
1.3. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN NHÀ CAO
TẦNG
Thế giới: năm 1880 bắt đầu có nhà cao tầng. Ngày nay, xuất hiện
nhiều ở các nước Mỹ, UAE, Trung Quốc, Quatar,...
Việt Nam: năm 1990 bắt đầu có nhà cao tầng. Hiện nay, có nhiều
ở các thành phố lớn: Hà Nội, Đà Nẵng, Tp. Hồ Chí Minh,...
1.4. TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG
- Tải trọng thẳng đứng: tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời.
- Tải trọng ngang: tải trọng gió, tải trọng động đất.
- Các loại tải trọng khác: co ngót, từ biến của bê tông, lún không
đều, hỏa hoạn, cháy nổ, va đập thiết bị,….
1.5. CÁC VẤN ĐỀ TRONG THIẾT KẾ NHÀ NHIỀU TẦNG
Thỏa mãn yêu cầu về kiến trúc, thẩm mỹ, sử dụng; Đảm bảo độ
bền và ổn định, đảm bảo độ cứng và chuyển vị ngang; Chùng ứng
suất, co ngót hay giãn nở vật liệu do nhiệt độ; Chống cháy, thoát
hiểm an toàn, kháng chấn cao, giảm trọng lượng bản thân.
1.6. SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG
1.6.1. Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà cao tầng
4
Nhóm các hệ cơ bản: hệ khung, hệ tường, hệ lõi, hệ hộp.
Nhóm các hệ hỗn hợp: tạo thành từ sự kết hợp hai hay nhiều hệ cơ
bản trên.
1.6.2. Nguyên tắc bố trí kết cấu chịu tải trọng ngang
Đối với mô men uốn: các kết cấu vuông góc với mặt phẳng uốn và
cách xa trục uốn có xu hướng chịu tải trọng lớn.
Đối với lực cắt ngang: bố trí kết cấu dạng tổ hợp để có tiết diện
ngang lớn, các kết cấu dạng dải theo phương của tải trọng ngang.
Đối với mô men xoắn: các kết cấu thành phần cần phải bố trí sao
cho càng đối xứng càng tốt, tâm cứng của toàn bộ hệ kết cấu càng
gần với tâm khối lượng và điểm đặt của hợp lực tải trọng ngang. [8].
1.7. CÁC HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG
1.7.1. Kết cấu cao tầng kiểu khung giằng (braced frames)
Trong khung giằng, dầm và cột ngoài nhiệm vụ chính chịu tải
đứng, còn kết hợp với các thanh giằng xiên tạo ra miếng cứng dạng
giàn có thể chịu tải ngang rất tốt.
Các thanh xiên trong hệ giàn có vai trò chịu lực cắt ngang. Do
chúng chỉ tồn tại lực dọc nên tận dụng được tối đa khả năng của vật
liệu dẫn đến kích thước tiết diện bé.
1.7.2. Kết cấu cao tầng kiểu khung cứng (rigid frames)
Khung cứng được cấu tạo bởi hệ dầm và cột giao vuông góc với
nhau, liên kết tại nút là liên kết cứng giúp chịu được mô men. Khung
cứng vừa chịu tải đứng vừa chịu tải ngang.
1.7.3. Kết cấu cao tầng kiểu vách ngang (shear wall)
Kiểu nhà này có kết cấu chịu tải ngang là cách vách ngang phẳng,
vách ngang thường làm bằng bê tông cốt thép và được kết hợp chịu
tải đứng. Chiều cao có thể đạt 35 tầng.
5
1.7.4. Kết cấu cao tầng có vách ngang tương tác (coupled
shear wall structures)
Kiểu kết cấu này các vách ngang chỉ tương tác với nhau thông qua
sàn cứng vô hạn trong mặt phẳng của nó. Vách phân phối lực qua các
lực dọc xuất hiện trong sàn.
1.7.5. Kết cấu nhà cao tầng Outtriger
Kết cấu bao gồm lõi cứng đặt ở giữa, các cột bố trí xung quanh
chu vi. Cột làm việc chung với lõi cứng thông qua các dầm cứng
nằm ngang.
1.7.6. Kết cấu nhà cao tầng kiểu khung-vách
Đây là dạng kết cấu kết hợp giữ khung cứng và vách ngang chịu lực.
1.7.7. Kết cấu nhà cao tầng dạng lõi
Trong dạng nhà này, một lõi cứng đặt giữa nhà chịu toàn bộ tải
trọng đứng và ngang của công trình. Các tấm sàn được đỡ bởi công
sôn ngàm vào lõi. Một số trường hợp bố trí thêm các cột xung quanh
chu vi công trình và bố trí dầm biên để sàn tựa.
1.7.8. Kết cấu nhà cao tầng dạng ống
Lưới cột ở chu vi nhà được bố trí gần nhau, kết hợp với dầm có độ
cứng lớn tạo ra tấm rất cứng. Các tấm khung cứng quanh chu vi tạo
nên một tiết diện ống (tube).
1.8. NHÀ CAO TẦNG CÓ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN
1.8.1. Khái quát về nhà cao tầng có hệ kết cấu dầm chuyển
a)
b)
Hình 1.8. Một dạng nhà hệ kết cấu có hệ thống dầm chuyển
6
a) Sơ đồ dầm chuyển đỡ khung b) Hình ảnh thực tế của dầm chuyển.
Để đáp ứng các yêu cầu của sử dụng và kiến trúc, các tầng bên
dưới cần phải bố trí các cột thưa để tạo được các không gian rộng,
còn ở các tầng trên thì cột được bố trí dày để giảm kích thước dầm
hoặc sử dụng kết cấu tường chịu lực. Dầm giữa các tầng có sự thay
đổi như được gọi là các dầm chuyển. [9].
1.8.2. Khái niệm và phân loại dầm chuyển
1.8.2.1. Khái niệm dầm chuyển
Dầm chuyển là loại kết cấu thường cao và rộng được sử dụng để
truyền tải trọng từ các vách cứng, từ các cột của các kết cấu bên trên
xuống các kết cấu thanh bên dưới hoặc là một dầm công sôn. [1, 9].
1.8.2.2. Phân loại dầm chuyển
Phân loại theo: chức năng sử dụng, vật liệu chế tạo, số nhịp dầm.
1.8.3. Sơ lược về sự phát triển của nhà nhiều tầng có hệ kết
cấu dầm chuyển
Thế giới: những năm 1960 có công trình sử dụng dầm chuyển đầu
tiên (Brunswich Building). Từ đó đến nay đã có nhiều công trình có
dầm chuyển: Trump Tower, Burj Khalifa,...
Việt Nam: năm 1997 có công trình sử dụng dầm chuyển đầu tiên
(Khách sạn Melia Hà Nội). Từ đó đến nay đã có nhiều công trình có
dầm chuyển: Keangnam, Vinpearl Condotel Đà Nẵng,...
1.8.4. Đặc điểm thi công dầm chuyển
Thi công dầm chuyển phức tạp, kỹ thuật cao, tốn nhiều thời gian
hơn so với thi công dầm bê tông cốt thép thông thường.
1.9. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Để đáp ứng công năng và các thay đổi về kiến trúc theo chiều
đứng trong nhà cao tầng thì giải pháp thiết kế hệ kết cấu dầm chuyển
7
thường được sử dụng. Thiết kế, thi công dầm chuyển có nhiều khác
biệt so với dầm bê tông cốt thép thường.
CHƯƠNG 2 - THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN
TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG THEO PHƯƠNG PHÁP GIÀN ẢO
2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA DẦM CHUYỂN
Có độ cứng và tiết diện hình học tương đối lớn. Dầm chuyển chịu
tải trọng trên một mặt và được đỡ trên mặt đối diện.
Nhịp thông thủy bé hơn hoặc bằng 4 lần chiều cao của dầm một
nhịp và 5 lần chiều cao của dầm liên tục.
Tải trọng tập trung xuất hiện gần vị trí gối đỡ [4].
2.2. PHƯƠNG PHÁP GIÀN ẢO THIẾT KẾ HỆ DẦM CHUYỂN
TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG
2.2.1. Tính toán hệ dầm chuyển theo phương pháp giàn ảo
2.2.1.1. Khái niệm chung về phương pháp giàn ảo
Là một phương pháp đơn giản và trực quan, dựa trên nguyên lý
cân bằng tĩnh lực. Trọng tâm của phương pháp này là việc lựa chọn
một mô hình giàn ảo (Strut and Tie Model) hợp lý để mô tả đường
truyền tải trọng trong dầm. Đồng thời tiến hành thiết kế dầm chuyển
dựa trên các nội lực tính được trong các thanh trong các thanh giàn.
2.2.1.2. Các vùng không liên tục
Là vùng có trạng thái ứng suất phức tạp, phân bố biến dạng là phi
tuyến lớn, do không liên tục hình học hoặc không liên tục tĩnh học
(tải trọng), giả thiết Bernoulli không còn giá trị đối với vùng D.
2.2.1.3. Phương pháp thiết kế và mô hình giàn ảo
Sử dụng phương pháp đường tải trọng để phát triển mô hình giàn
ảo. Kết hợp phân tích ứng xử trong dầm để lựa chọn mô hình giàn
ảo. Các bộ phận của mô hình giàn ảo gồm: thanh chống (Strut),
thanh giằng (Tie) và các vùng nút (Nodal zone).
8
2.2.1.4. Một số lưu ý của mô hình giàn ảo
Bê tông có thể chịu đựng được chỉ ở một khoảng giới hạn của
biến dạng dẻo; Chọn một phân phối của các thanh chống và các
thanh giằng mà hướng và độ lớn của các nội lực tính bằng phân tích
đàn hồi; Các cấu kiện phải có độ dẻo thích hợp cho sự phân phối tải
trọng theo đường dẫn như đã chỉ định.
2.2.1.5. Các bước tính toán dầm chuyển theo phương pháp giàn
ảo quy định trong tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-14
a. Các bước tính toán
- Bước 1: nhận biết và cô lập các vùng D.
- Bước 2: xác định mô hình giàn ảo
- Bước 3: tính nội lực trong các thanh giàn và kiểm tra ứng suất
- Bước 4: tính, chọn và bố trí cốt thép.
Góc nghiêng của các thanh (θ) trong mô hình không được chọn
nhỏ hơn 25o để tránh thanh kéo quá dài và thanh chống quá ngắn.
b. Một số công thức tính toán có liên quan [1, 13, 16, 17, 19].
Khả năng chịu uốn của dầm chuyển theo mục 9.5 của [16].
(2.3a)
M u M n
M n As f y d As f y /( 2 0.85 f c' b) ; c a / 0.85
(2.3b)
Khả năng chịu cắt của dầm theo theo mục 9.5 của [16].
Vu Vn
(2.4)
2
l
Vn 10 n f c' bd
3
d
(2.5)
Điều kiện chịu lực tại nút: Fn Fu
(2.6)
Khả năng chịu lực của thanh chống: Fns fcu Ac
Khả năng chịu lực của vùng nút: Fnn f cu Ac
f cu 0.85 2 f c'
(2.7)
Cường độ chịu kéo của thanh giằng: Fnt Ast f y
(2.8)
(2.9)
(2.11)
9
Tính bề rộng của nút: w req Fu
f cu b
(2.12)
Bảng 2.1. Bảng tra hệ số β2
Vùng nút (Nodal
Thanh chống (struts)
Loại thanh chống
zones)
β2 = βs
Loại nút
β2= βn
Thanh chống hình lăng trụ
1.0
Nút kiểu CCC
1.0
Thanh chống dạng cổ chai (có cốt thép)
0.75
Nút kiểu CCT
0.8
Thanh chống dạng cổ chai (không cốt thép)
0.6
Nút kiểu CTT
0.6
Tính bề rộng thanh chống xiên trong vùng D
Wprov = Wst = wtcosθ + lbsinθ
(2.13)
Hình 2.12. Phương pháp xác định vùng nút kiểu C-C-T và kiểu C-C-C
Kiểm tra ứng suất tại vị trí đặt lực, tại gối tựa theo điều kiện:
(2.14)
P / A 0.852 fc'
Đối với các thanh chống có cốt thép phương pháp tính:
As ,i
bs
sin i vi sin i 0.003
(2.16)
d / 5
s2
12in 304.8mm
f yd b
ld
Tính chiều dài đoạn neo thép:
25 f c'
i
Tính lượng cốt thép tối thiểu: 0.04 f c' / f y bd
Quy đổi vật liệu bê tông, cốt thép: f c' Rbn , fy = Rs.
(2.17)
(2.18)
(2.19)
2.2.2. Cấu tạo dầm chuyển
Hình 2.13. Cấu tạo dầm
chuyển đỡ cột, đỡ
vách, dầm công sôn
10
2.3. CÁC DẠNG MÔ HÌNH GIÀN ẢO
Gồm các dạng sau: mô hình giàn ảo áp dụng cho dầm chuyển
công sôn, mô hình giàn ảo áp dụng cho dầm chuyển đỡ vách, mô
hình giàn ảo áp dụng cho dầm chuyển đỡ cột.
2.4. VÍ DỤ TÍNH TOÁN
Xét ví dụ thiết kế kết cấu một dầm chuyển đơn giản bằng bê
tông cốt thép không ứng lực trước, dầm có tiết diện dầm bxh =
500mmx1500mm, giả thiết tại điểm đặt tải trọng tập trung P =
3000kN đặt một tấm chịu lực có kích thước 500mm x600mm, tiết
diện cột đỡ dầm 500mmx600mm. Bỏ qua trọng lượng bản thân dầm.
P = 3000KN
2000
2000
4000
Hình 2.18. Dầm chuyển chịu một tải tập trung
Kết quả mô hình giàn ảo, vùng nút
P = 3000KN
TẤM CHỊU LỰC
2
V= 1500KN
600
2.8
78
2381.038 KN 3
1700
-28
14
.13
2K
N
3
1700
240
2
0
52
557.414
0
1
78
2.8
52
-2
1
81
KN
32
4.1
V= 1500KN
600
KÝ HIỆU THANH GIÀN
THANH CHỐNG (STRUT)
KÝ HIỆU NÚT GIÀN
THANH GIẰNG (TIE)
Hình 2.20. Mô hình giàn ảo, nội lực và tiết diện thanh giàn
Kết quả kiểm tra bền các thanh giàn, vùng nút, ứng suất tại điểm đặt
lực tập trung, tại gối tựa và khả năng chịu lực cắt đều thỏa mãn.
11
Tính toán, chọn và bố trí cốt thép trong dầm như hình 2.22
CỘT
12a250
1
60
12a250
528
50
12a250
12a250
1328
240
50
1500
1200
1500
300
28
CỘT
600
528
ld = 1100
428
428
1
CỘT
ld = 1100
3400
4000
600
500
1-1
Hình 2.22. Bố trí cốt thép trong dầm của ví dụ ở mục 2.4
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Dầm chuyển có phân bố biến dạng tuyến tính trong vùng B và phi
tuyến trong vùng D, nên thiết kế dầm chuyển theo phương pháp giàn
ảo được sử dụng phổ biến. Việc thiết kế trải qua 4 bước với trọng
tâm của phương pháp là lựa chọn được mô hình giàn ảo tối ưu ứng
với sự linh hoạt trong bố trí dầm chuyển trên mặt bằng.
CHƯƠNG 3 - THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CỦA
MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỰC TẾ
3.1. THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CÔNG TRÌNH
ÁNH DƯƠNG – SOLEIL ĐÀ NẴNG CHỊU MỘT LỰC TẬP
TRUNG TỪ CỘT, KÝ HIỆU D4-1A
3.1.1. Giới thiệu công trình: Tổ hợp khách sạn 5 sao và căn hộ
cao cấp Ánh Dương – Soleil Đà Nẵng.
Công trình gồm 02 tầng hầm, 49 tầng nổi. Tại tầng 4 có sử dụng
hệ kết cấu dầm chuyển: đỡ cột, đỡ vách cứng. [2]. Lực dọc tại chân
cột, chân vách từ phần mềm Etabs là tải trọng tác dụng lên dầm D4-1A.
3.1.2. Thiết kế kết cấu dầm chuyển D4-1A
Tiết diện bxh = 1300x2500mm. Tấm chịu lực 1500x1300mm tại
lực P = 1661.63T và 700mmx1300mm tại chân cột chữ nhật, đường
12
kính
1300mm
tại
chân
cột
tròn.
Giá
trị
f c' 29MPa
và f y 428MPa
DẦM D1-4A
Hình 3.3. Mặt bằng kết cấu dầm chuyển D4-1A
Bước 1: xác định vùng D, toàn bộ chiều dài dầm đều là vùng D.
Bước 2: xác định mô hình giàn ảo
Bước 3: tính các nội lực trong thanh giàn và kiểm tra ứng suất.
478.39
2100
P = 16616.3 KN
3
3
506
2
-4299.211 KN
2047
.0
19
14
8597.599 KN
6
400
5
7
20
55.
63 0
4045.708 KN
0
4299.211 KN
N
K
1
=
2500
7
6
48
2. =43.2
70
1
1
47
3.
90
-5
N
7K
-
4
2
9.5
22
2
-15
N
K
1
5
46
.6
07
18
71
.4
03
59
4
V= 4045.708 KN
600
V= 12570.592 KN
1000
Hình 3.5. Nội lực và tiết diện các thanh giàn dầm D4-1A
VÙNG NÚT 2
VÙNG NÚT 1
479.39
2.
70
400
6
8597.599 KN
2624.93
VÙNG NÚT 5
6
4
8597.599 KN
V= 12570.592 KN
1000
VÙNG NÚT 4
Hình 3.6. Hình kiểm tra độ bền vùng nút dầm D4-1A
400
55.
4045.708 KN
5
KN
27
9.5
22
5
4
15
VÙNG NÚT 3
5
7
4299.211 KN
N
K
46
4
.01
19
20
1
47
3.
90
2
4
.01
19
20 5
.6
07
18
KN
27
9.5
22
03
46
.6
07
18
4 59
V= 4045.708KN
600
15
71
.4
N
K
3
4299.211 KN
63 0
5
4299.211 KN
3
4299.211 KN
2
1
=
7
N
K
4045.708 KN
506
0
400
1
2
1
47
3.
90 1
7
48
2.
70
3
59
3.26
=4
1
47
.
03
P = 16616.3 KN
N
K 1
7
48
2100
13
Kết quả kiểm tra bền các thanh giàn, vùng nút, ứng suất tại điểm
đặt lực tập trung, tại gối tựa và khả năng chịu lực cắt đều thỏa mãn.
Bước 4: tính, chọn và bố trí cốt thép
12a120
640
1
CỘT
12a250
640
50
12a250
300
12a250
12a250
412
2500
2500
1200
412
150
412
12a250
412
SÀN
1140
CỘT
ld = 1600
600
1140
ld = 1950
1
2175
800
1975
CỘT
1300
1-1
1000
5750
300
200
140
200
2240
500
Hình 3.7. Bố trí cốt thép dầm D4-1A
Hình 3.8. Bố trí cốt thép
dầm D4-1A thực tế
Bảng 3.8. Cốt thép dầm D4-1A giữa ví dụ tính toán và trong thực tế
Loại thép
Ví dụ tính
As,vd
(mm2)
Thực tế
As,tt
(mm2)
Chênh
lệch Δ(%)
Cốt dọc dưới đáy dầm
22ϕ40=27654
36ϕ40=45252
-63.6
Cốt dọc mặt trên dầm
6ϕ40 = 7542
12ϕ40=15084
-100
Cốt ngang thanh chống cổ
chai 1, 4, 5 (phương ngang
và phương đứng)
Cốt ngang thanh giằng đứng
ϕ12a250+3 nhánh
đai ϕ12a250=1808
5ϕ20+3 nhánh
đai ϕ16a100 =
-320.4
7600
6 nhánh
6 nhánh đai
ϕ12a120=12882
ϕ16a100=26532
-106
14
Kết quả thể hiện ở bảng 3.8 cho thấy rằng công trình thực tế đã
thiết kế dầm chuyển D4-1A rất an toàn và mô hình giàn ảo áp dụng
thiết kế dầm D4-1A là hợp lý, kết quả có độ tin cậy cao.
3.2. THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN DẠNG CÔNG SÔN
ĐỠ
HAI
VÁCH
CỨNG
CÔNG
TRÌNH
VINPEARL
CONDOTEL ĐÀ NẴNG, KÝ HIỆU DVC4
3.2.1. Giới thiệu công trình: Vinpearl Condotel Đà Nẵng
Công trình gồm 02 tầng hầm, 36 tầng nổi. Tại tầng L4 có sử dụng
hệ kết cấu dầm chuyển: đỡ cột, đỡ vách cứng, dầm công sôn. [11].
Lực dọc tại chân cột, chân vách từ phần mềm Etabs là tải trọng tác
dụng lên dầm DVC4.
3.2.2. Thiết kế kết cấu dầm chuyển dạng côn sôn DVC4
Tiết diện bxlxh= 3180mmx4530mmx1600mm. Tấm chịu lực
3500mmx400mm tại lực P và 1400mmx1400mm tại chân cột. Bê
tông có f c' 29MPa , cốt thép có f y 428MPa .
Dầm chuyển DVC4
Hình 3.11. Vị trí dầm chuyển DVC4
Bước 1: xác định vùng D, toàn bộ chiều dài dầm đều là vùng D.
Bước 2: Xác định mô hình giàn ảo
Bước 3: tính các nội lực trong các thanh giàn và kiểm tra ứng suất
Kết quả kiểm tra bền các thanh giàn, vùng nút, ứng suất tại điểm đặt
lực tập trung, tại gối tựa và khả năng chịu lực cắt đều thỏa mãn.
15
0
.94
44 K
N
41.1
-139
.94 0
N
500
69
1
.26
475
41.1
1
69
VÙNG NÚT A
44K
=
44K
.26
475
139
1100
41.1
3
=
N
44 K
B'
2
4781.868 KN
13 9
41.1
B
.26
N
4
5 -4781.868 KN 6
B
4781.868KN
C' 240
240 C
13095.39 KN 13095.39 KN
f ce
f ce
650
A
475
.26
475
1
KÝ HIỆU THANH CHỐNG
KÝ HIỆU THANH GIẰNG
THANH CHỐNG (STRUT)
THANH GIẰNG (TIE)
P = 13095.39KN
A'
2
4781.868 KN
-139
1600
A
1300
L160X160X10
650
4
4781.868KN
5
505.96
ws= 505.96mm ws= 505.96mm
VÙNG NÚT B
Hình 3.13. Nội lực, tiết diện các thanh giàn, các vùng nút dầm
DVC4 phương X
TẤM CHỊU LỰC
P = 26190.78KN
L160X160X10
C
2 7912.451KN
20
10
.02
1K
N
0
73
.19
=
1890
4
A
0
9
8.7
0 KN
6
KÝ HIỆU THANH CHỐNG
KÝ HIỆU THANH GIẰNG
THANH CHỐNG (STRUT)
THANH GIẰNG (TIE)
B
4
1=
5KN
D
-1
1350
1
9
59.8
-273
.88
1101
3
15
15
.18
5
7
8
D'
f ce
9035.138KN
250
L160X160X10
100
A'
ws= 235.8mm
290
1400
950
500
TẤM CHỊU LỰC
L160X160X10
2.84
139
P = 13095.39KN
P = 13095.39KN
163.02
TẤM CHỊU LỰC
16
TẤM CHỊU LỰC
3780
P = 26190.78KN
L160X160X10
500
5KN
9.89
2735
C
2
7912.451KN
1
3812.93
.88
1101 VÙNG NÚT C
Hình 3.15. Mô hình giàn ảo, nội lực, tiết diện các thanh giàn,
vùng nút phương Y
Bước 4: tính, chọn và bố trí cốt thép
L160X160X10
3232a100
L160X160X10
2232a200
VÁCH
200
VÁCH
SÀN
1600
14a400x400
14a200
32a200
CỘT
14a200
890
1400
3180
32a200
890
Hình 3.19. Bố trí cốt thép dầm DVC4
Bảng 3.18. Cốt thép dầm DVC4 giữa ví dụ tính toán và trong thực tế
Loại thép
Ví dụ tính
As,vd
(mm2)
Thực tế
As,tt
(mm2)
Chênh
lệch Δ(%)
Phương X (phương cạnh 3.18m)
Cốt dọc mặt trên dầm
22ϕ32 = 17688
66ϕ32 = 53064
-200
17
Cốt ngang thanh chống cổ
chai 1, 3 (tính trên một
mặt bên của dầm)
Cốt dọc dưới đáy dầm
ϕ14a200 +
4ϕ14+2ϕ32
ϕ14a200 = 1540
+14ϕ18 = 5780
22ϕ32 = 17688
66ϕ32 = 53064
-275.3
-200
Phương Y (phương cạnh 4.53m)
Cốt dọc mặt trên dầm
Cốt ngang thanh chống cổ
chai 1, 3 (chỉ tính trên
một mặt bên của dầm)
Cốt dọc dưới đáy dầm
32ϕ32 = 25728
60ϕ32 = 48240
ϕ14a200 +
4ϕ20+2ϕ32
ϕ14a200 = 1540
+20ϕ18 = 7944
16ϕ32 = 25728
60ϕ32 = 48240
-87.5
-415.8
87.5
44Ø32A100
1T
2T
30Ø32A100
30Ø32A100
22Ø32A200
4T
3T
3s
2s
1s
4s
14Ø18
A200
7x4Ø14
4Ø20
4Ø14
4b
30Ø32A100
30Ø32A100
2b
44Ø32A100
1b
22Ø32A200
3b
Hình 3.20. Bố trí cốt thép dầm DVC4 thực tế
Kết quả thể hiện ở bảng 3.18 cho thấy rằng công trình thực tế đã
thiết kế dầm chuyển DVC4 rất an toàn và mô hình giàn ảo áp dụng
thiết kế dầm DVC4 là hợp lý, kết quả có độ tin cậy cao.
3.3. THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CÔNG TRÌNH
ÁNH DƯƠNG – SOLEIL ĐÀ NẴNG ĐỠ VÁCH CỨNG, KÝ
HIỆU D4-28
18
3.3.1. Khái quát về dầm chuyển dầm chuyển D4-28
Vị trí của dầm chuyển D4-28 tại tầng 4 của công trình Ánh Dương
– Soleil Đà Nẵng đã được trình bày ở mục 3.1.1. Lực dọc tại chân
vách từ phần mềm Etabs là tải trọng tác dụng lên dầm D4-28.
3.3.2. Thiết kế kết cấu dầm chuyển D4-28
Dầm D4-28
Hình 3.21. Mặt bằng kết cấu dầm chuyển D4-28
Tiết diện bxh = 1300mmx 2500mm, có sơ đồ tính như hình 3.23.
Lực dọc từ vách tác dụng vào dầm có giá trị 53515.1 KN và quy về
lực phân bố đều 6151.161 KN/m Tấm chịu lực 1000mmx600mm tại
lực P và 800mmx2400mm tại chân cột chữ nhật. Bê tông có
f c' 29MPa , cốt thép có f y 428MPa .
Quy đổi tải phân bố đều từ vách cứng về dạng tải tập trung. Trong
đó, tải phân bố đều trong phạm vi cột sẽ do cột gánh đỡ. Trường hợp
này ta quy đổi lực phân bố đều thành 2 lực, 3 lực, 4 lực tập trung.
Bước 1: xác định vùng D, toàn bộ chiều dài dầm đều là vùng D.
Bước 2: Xác định các mô hình giàn ảo
P = 9534.3KN
TẤM CHỊU LỰC
3
-17
42
6.6
3
N
7K
.64
26
74
47
KN
z=1420
2
-14587.157 KN
950
6
5
2
1
-1
1
V = 9534.3KN
100
1400
1400
4
4
130
14587.157 KN
V = 9534.3KN
775
1550
8900
2500
TẤM CHỊU LỰCP = 9534.3KN
775
2800
100
KÝ HIỆU THANH CHỐNG
KÝ HIỆU THANH GIẰNG
THANH CHỐNG (STRUT)
THANH GIẰNG (TIE)
- Xem thêm -