Đồ án Phân tích ảnh hưởng của ứng lực trước đến thành phần kết cấu không ứng lực trước trong kết cấu nhà cao tầng
Từ sau những năm 1995 trở lại đây, các kết cấu bằng bê tông ứng lực trước được ứng dụng ngày càng phổ biến trong xây dựng nhà nhiều tầng ở Việt Nam như sàn, dầm bê tông ứng lực trước, cọc ly tâm ứng lực trước, móng bè ứng suất trước.vv. Tuy nhiên hiện nay tại Việt Nam chưa có tiêu chuẩn về thiết kế cấu kiện bê tông ứng lực trước và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành TCXDVN 356:2005 chỉ đề cập đến một phần nhỏ về tính toán tổn hao ứng suất trước, hơn nữa các tài liệu hướng dẫn và sách tham khảo về lĩnh vực này còn rất ít và chưa đáp ứng được yêu cầu tính toán thực hành. Do đó việc thiết kế tính toán cho các cấu kiện này gặp nhiều khó khăn. Để phục vụ cho tính toán trong đồ án tốt nghiệp, giáo viên hướng dẫn yêu cầu sinh viên phải nghiên cứu đầy đủ lý thuyết tính toán sàn bê tông ứng lực trước căng sau và đưa vào một phần riêng trong đồ án tốt nghiệp “cơ sở phương pháp luận” để làm cơ sở cho quá trình nghiên cứu và thực hành tính toán: ? Tính toán cho giải pháp sàn bê tông ứng suất trước căng sau. ? Phân tích ảnh hưởng của ứng lực trước đến thành phần kết cấu không ứng lực trước trong kết cấu nhà cao tầng. ? Tính toán kết cấu khung sàn không dầm với mô hình kết cấu đơn giản “mô hình khung tương đương
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Phân tích ảnh hưởng của ứng lực trước đến thành phần kết cấu không ứng lực trước trong kết cấu nhà cao tầng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
1
MỤC LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 16
PHẦN 1 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN ......................................... 19
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................ 19
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC ................ 23
1.1. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC ..... 23
1.2. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC .......................... 24
1.3. SO SÁNH BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ BÊTÔNG CỐT THÉP............. 25
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP GÂY ỨNG LỰC ............................................ 27
1.4.1. Phương pháp căng trước ...................................................................... 27
1.4.2. Phương pháp căng sau ........................................................................ 28
1.5. CÁC THIẾT BỊ CĂNG ............................................................... 30
1.6. THIẾT BỊ NEO ....................................................................... 32
1.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................. 36
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾCẤU KIỆN BÊ
TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU ............................................. 37
2.1. BẢN CHẤT CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC .................................. 37
2.2. NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC ......................... 39
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
2
2.3. CÁC GIAI ĐOẠN CHỊU TẢI CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC.. 40
2.4. CÁC MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG ƯLT ....... 42
2.5. MÔ HÌNH TẢI TRỌNG TƯƠNG ĐƯƠNG (THE EQUIVALENT LOAD FBD) .. 44
2.5.1. Sử dụng mô hình tải trọng tương đương .............................................. 45
2.5.2. Các phản lực và moment thứ cấp (Secondary Reactions and Moments)
...................................................................................................................... 46
2.6. MÔ HÌNH KẾT HỢP (THE COMBINED FREEBODY DIAGRAM) ............. 49
2.6.1. Sử dụng mô hình kết hợp để tính toán ứng suất uốn của bê tông ...... 49
2.6.2. Sử dụng mô hình kết hợp để tính cường độ danh nghĩa ..................... 50
2.7. CÁC QUAN NIỆM TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG ƯLT ...... 54
2.8. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN QUAN NIỆM TÍNH TOÁN ........................ 55
2.9. THIẾT KẾ CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG ƯLT ............................... 57
2.9.1. Tiêu chuẩn thiết kế .............................................................................. 57
2.9.2. Vật liệu ................................................................................................ 58
2.9.3. Tính toán tổn hao ứng suất trong thép ứng lực trước .......................... 64
2.9.4. Tính toán ứng suất bê tông tại giai đoạn sử dụng............................... 71
2.9.5. Mômen giới hạn .................................................................................. 73
2.9.6. Khả năng chịu nén cục bộ của bê tông tại vùng neo .......................... 78
2.10. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................ 82
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
3
CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC
TRƯỚC CĂNG SAU.................................................................. 83
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SÀN BÊ TÔNG ƯLT ................................... 83
3.2. QUAN NIỆM THIẾT KẾ CÁC DẠNG SÀN BÊ TÔNG ƯLT ..................... 84
3.2.1. Sàn bê tông ứng lực trước môt phương ............................................... 84
3.2.2. Sàn hai phương và sàn phẳng đơn giản .............................................. 86
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NỘI LỰC SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ƯLT.. 93
3.3.1. Phương pháp khung tương đương ......................................................... 94
3.3.2. Phương pháp phần tử hữu hạn .......................................................... 107
3.4. MÔ HÌNH CÁP ỨNG LỰC TRƯỚC ...............................................108
3.4.1. Quỹ đạo cáp ứng lực trước................................................................. 108
3.4.2. Tính toán tải trọng tương đương do cáp............................................. 113
3.5. KHẢ NĂNG CHỐNG CẮT CỦA BẢN .............................................117
3.5.1. Trạng thái phá hoại của sàn hai phương do lực cắt .......................... 117
3.5.2. Kiểm tra và thiết kế khả năng chịu cắt của bản sàn ........................ 119
3.6. ĐỘ VÕNG CỦA SÀN ...............................................................124
3.7. MỘT SỐ YÊU CẦU VỀ CẤU TẠO ................................................129
3.7.1. Cốt thép thường cấu tạo .................................................................... 129
3.7.2. Bố trí cáp trong sàn .......................................................................... 130
3.8. QUY TRÌNH TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ƯLT .......................135
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
4
CHƯƠNG 4. LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG LỰC TRƯỚC
TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG (KHÔNG XÉT ĐẾN BÀI TOÁN
KẾT CẤU TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG) ..................................... 140
4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................140
4.2. QUY TRÌNH THIẾT KẾ ............................................................143
4.3. MỘT SỐ LƯU Ý KHI XÉT ẢNH HƯỞNG THÀNH PHẦN ỨNG LỰC TRƯỚC
TRONG KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG....................................................144
CHƯƠNG 5. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỰ LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI GIỮA
CÔNG TRÌNH VỚI NỀN VÀ MÓNG ............................................. 146
5.1. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................146
5.2. CÁC MÔ HÌNH CÓ THỂ MÔ HÌNH HÓA........................................148
5.2.1. Mô hình lò xo (spring model) ............................................................ 148
5.2.2. Mô hình toàn bộ hệ khung – móng và nền....................................... 149
5.2.3. Phạm vi áp dụng ............................................................................... 151
5.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NỀN CHO DẦM HOẶC BẢN
TRÊN NỀN ĐÀN HỒI ....................................................................151
5.3.1. Hệ số nền theo phương đứng ............................................................ 152
5.3.2. Hệ số nền theo phương ngang........................................................... 160
5.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA CỌC VÀ NỀN .........161
5.4.1. Phương pháp thay cọc và nền đất xung quanh cọc bằng một lò xo .. 161
5.4.2. Phương pháp thay đất nền xung quanh cọc bằng các lò xo .............. 163
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
5
5.5. THIẾT KẾ VÀ ÁP DỤNG ..........................................................167
PHẦN 2. THỰC HÀNH TÍNH TOÁN ............................................ 171
PHẦN 2.1 KIẾN TRÚC ....................................................... 171
CHƯƠNG 6. TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH ................. 171
6.1. NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ............................................171
6.2. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG ............................................................171
6.3. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC ...........................................................172
6.3.1. Mặt bằng và phân khu chức năng ..................................................... 172
6.3.2. Mặt đứng ........................................................................................... 172
6.3.3. Hệ thống giao thông .......................................................................... 173
6.4. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ............................................................173
6.4.1. Hệ thống điện .................................................................................... 173
6.4.2. Hệ thống điện .................................................................................... 173
6.4.3. Hệ thống chiếu sáng ......................................................................... 173
6.4.4. Hệ thống thông gió ........................................................................... 174
6.4.5. Hệ thống phòng cháy chữa cháy ....................................................... 174
6.4.6. Hệ thống chống sét ........................................................................... 174
6.4.7. Hệ thống hạ tầng kỹ thuật ................................................................ 174
PHẦN 2.2. KẾT CẤU......................................................... 175
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
6
CHƯƠNG 7. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU............................. 175
1.1. TỔNG QUAN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG ...................................175
1.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU ............................................175
7.1.1. Kết cấu sàn ....................................................................................... 176
7.1.2. Kết cấu móng .................................................................................... 180
CHƯƠNG 8. TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ .................... 182
8.1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ..........................................................182
8.2. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ............................................182
8.3. TỔ HỢP TẢI TRỌNG ..............................................................184
8.4. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG CHO CÔNG TRÌNH REETOWER ...................185
8.4.1. Tải trọng thường xuyên do các lớp cấu tạo sàn ................................. 185
8.4.2. Hoạt tải tác dụng lên sàn .................................................................. 187
8.4.3. Tải trọng gió ...................................................................................... 187
CHƯƠNG 9. THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH ........................... 189
PHƯƠNG ÁN 1: THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU ......189
9.1. LỜI MỞ ..............................................................................189
9.2. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN ..............................................................190
9.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế ............................................................................ 190
9.2.2. Lựa chọn vật liệu ............................................................................... 190
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
7
9.2.3. Kích thước sơ bộ ................................................................................ 193
9.3. LỰA CHỌN THÔNG SỐ CÁP .....................................................194
9.3.1. Lựa chọn tải trọng cân bằng của ứng lực trước trong sàn ................ 194
9.3.2. Xác định khoảng cách từ tâm cáp đến mép ngoài của sàn .............. 194
9.3.3. Xác định cao độ cáp và hình dạng cáp trong sàn ............................ 196
9.4. TÍNH ỨNG SUẤT HỮU HIỆU TRONG CÁP .....................................198
9.4.1. Chọn ứng suất trước ban đầu ............................................................. 198
9.4.2. Tính tổn hao ứng suất ........................................................................ 199
9.4.3. Tính ứng suất hữu hiệu trong cáp ...................................................... 203
9.5. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ BỐ TRÍ CÁP ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG SÀNù .203
9.6. SƠ ĐỒ TÍNH KIỂM TRA ỨNG SUẤT TRONG SÀN ............................205
9.6.1. Các giả thiết tính toán cho sàn ......................................................... 205
9.6.2. Sơ đồ khung tương đương .................................................................. 206
9.6.3. Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng .................................... 210
9.6.4. Kết quả nội lực .................................................................................. 215
9.7. KIỂM TRA ỨNG SUẤT CỦA BÊ TÔNG .........................................216
9.7.1. Tại giai đoạn truyền ứng lực trước (lúc buông neo) ........................... 216
9.7.2. Giai đoạn sử dụng ............................................................................. 217
9.8. TÍNH TOÁN CỐT THÉP THƯỜNG GIA CƯỜNG ................................222
9.9. KIỂM TRA NỨT ....................................................................223
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
8
9.10. KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC .............................................224
9.11. KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN ................................227
9.12. KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO SÀN ...............................................233
9.13. TRIỂN KHAI BẢN VẼ ............................................................238
PHƯƠNG ÁN 2: THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP KHÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC
..............................................................................................239
9.14. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN ............................................................239
9.14.1. Tiêu chuẩn thiết kế .......................................................................... 239
9.14.2. Vật liêu ............................................................................................ 239
9.14.3. Tải trọng tác dụng lên sàn .............................................................. 239
9.14.4. Sơ bộ tiết diện sàn .......................................................................... 239
9.15. SƠ ĐỒ TÍNH .......................................................................239
9.15.1. Các trường hợp tải trọng ................................................................. 242
9.15.2. Xác định nội lực .............................................................................. 244
9.15.3. Tính cốt thép ................................................................................... 246
9.15.4. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn ........................................ 249
9.15.5. Kiểm tra độ võng của sàn ............................................................... 251
9.16. SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU .............................258
CHƯƠNG 10. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 2 ....... 262
10.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN ............................................................262
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
9
10.2. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN ...............................................................263
10.3. CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC ....................266
10.3.1. Các trường hợp tải trọng ................................................................. 266
10.3.2. Tổ hợp tải trọng............................................................................... 269
10.4. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG ...................................................269
10.5. TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT ....................................................275
10.5.1. Nguyên tắc tính toán cốt thép dọc .................................................. 275
10.5.2. Kết quả tính toán cốt thép dọc trong cột ........................................ 279
10.5.3. Cơ sở tính toán cốt thép ngang ....................................................... 281
10.5.4. Kết quả tính toán cốt ngang ............................................................ 282
10.6. TRIỂN KHAI BẢN VẼ ............................................................284
10.7. KIỂM TRA CHUYỂN VỊ CỦA CÔNG TRÌNH ..................................285
CHƯƠNG 11. NỀN MÓNG ..................................................... 286
11.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ..........................................287
11.1.1. Địa tầng ........................................................................................... 287
11.1.2. Đánh giá tính chất của đất nền ....................................................... 288
11.1.3. Đánh giá điều kiện thủy văn ............................................................ 291
11.1.4. Lựa chọn giải pháp móng................................................................ 291
11.2. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG DÙNG ĐỂ TÍNH TOÁN ..............................291
11.2.1. Tải trọng tính toán ........................................................................... 292
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHOÁ 2006-2011
GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA
10
11.2.2. Tải trọng tiêu chuẩn......................................................................... 292
11.3. CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN ...................................................293
PHƯƠNG ÁN 1: CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP ĐÚC SẴN ..............................295
11.4. THIẾT KẾ MÓNG A2 VÀ D2 (TẠI CỘT BIÊN KHUNG TRỤC 2) ..........295
11.4.1. Cấu tạo cọc và đài cọc .................................................................... 295
11.4.2. Tính toán sức chịu tải của cọc ......................................................... 297
11.4.3. Xác định số lượng cọc trong đài ...................................................... 303
11.4.4. Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc ................................................ 304
11.4.5. Kiểm tra nền dưới đáy móng khối quy ước ...................................... 306
11.4.6. Kiểm tra lún móng khối quy ước ...................................................... 309
11.4.7. Kiểm tra khả năng chịu lực của đài cọc .......................................... 313
11.4.8. Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển ........................................ 316
11.5. THIẾT KẾ MÓNG B2 và C2 (TẠI CỘT GIỮA CỦA KHUNG TRỤC 2) .....318
11.5.1. Cấu tạo cọc và đài cọc .................................................................... 318
11.5.2. Sức chịu tải của cọc ........................................................................ 318
11.5.3. Xác định số lượng cọc trong đài ...................................................... 318
11.5.4. Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc ...............................................
