Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

dầm nào nó cũng là dầm và làm việc giống nhau ở cái điểm :
- 1 phần làm việc theo lí thuyết dầm.
- 1 phần (nút, vị trí đặt tải, liên kết, ...) làm việc không theo lí thuyết dầm.
Ví dụ như cái dầm "cao", phần dưới sẽ chiếm ưu thế hơn phần trên và ngược lại cho các trường hợp khác.

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Việc truyền tải sàn vào dầm bẹt có theo quy luật hình thang hay hình tam giác không các bác nhỉ. Nếu dầm 4 phía sàn có độ cứng đơn vị khác nhau ( Ví dụ sàn 6mx10m có dầm 4 phía 600x500, bản sàn dày 250) thì ta nên phân tích hệ khung riêng và chỉ truyền tải theo dạng hình thang - tam giác hay cho dầm và sàn cùng vào sơ đồ tính để phân tích!!! (Mình đã phân tích thử thì hai phương án này đem lại kq nội lực & chuyển vị khác nhau rất lớn!

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Dầm bẹt làm dân thi công khoái hơn nhiều. Khi đóng copha, khi đổ bê tông đều dễ dàng hơn. Ai đi thi công rồi đều biết nếu đổ bê tông cái dầm cao 1,5m thì khổ nhất là phình bụng, lúc đó đục đẻo mệt lắm, lại mang tai tiếng. Thằng dầm bẹt thì khỏe re. Đổ bê tông thoải mái, các chú thợ cứ gọi là mê tơi.

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

một ưu điểm nữa của dầm bẹt là các bác có thể sử dụng sàn dầm cho nhịp, bước cột lớn mà không phải sử dụng sàn ứng suất trước. theo kinh nghiệm của em thì đối với nhịp 8,0 - 8,6 m thì dùng sàn thường kết hợp với dầm bẹt vô tư. cá biệt em đã áp dụng đối với nhịp lên đến trên 10m nhưng ít thôi, thường là cho mặt sảnh thôi. nếu công trình mà toàn nhịp sàn >9,0m thì em thấy dùng ứng suất trước tiết kiện thép sàn và dầm hơn nhiều. theo thiển ý của em thì khi dùng dầm bẹt thì không cần dùng thêm dầm phụ (sàn ô cờ) đâu, cứ mạnh dạn thiết kế sàn làm việc một phương thôi, mặt bằng kết cấu sạch sẽ, số lượng cấu kiện ít dễ thi công hơn nhiều.

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

khi sử dụng dầm bẹt thì các bác cũng cần quan tâm kiểm tra chọc thủng của cột, lực cắt tại mép cột thường lớn. để yên tâm thì em thường chon tiết diện dầm bẹt như đối với chọn tiết diện cho sàn nấm, chiều rộng dầm lấy bằng chiều rộng của nấm (column capital), chiều cao dầm cũng vậy. các bác cứ thử áp dụng xem, theo kinh ngiệm của em thì hàm lượng thép trong dầm bẹt thường không lớn, diện tích để đặt thép cũng thoải mái luôn, luôn luôn đủ để các bác bố trí một lớp thép, không bao giờ phải bố trí thép dầm thành 2 lớp cả, (việc này em thấy rất hữu ích vì cấu tạo nút cột nhà cao tầng thường rất nhiều thép, bố trí thép xong hết cả chỗ đổ bt luôn, không đầm được)

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

em cung xin góp ý với các bác, vì thực tế em cũng đã làm công trình sử dụng dầm bẹt tại hà nội rồi. thực ra dùng dầm bẹt có rất nhiều cái lợi hơn so với dầm thường, như bác thuật đã nói, dầm bẹt giúp giẩm chiều cao sàn nhưng lại tăng thép trong dầm nhưng bên cạnh đó dầm bẹt giúp làm giảm nhịp của sàn -> chiều dày sàn nhỏ đi, thép sàn cũng tiết kiệm hơn dùng dầm thường, giảm được khối lượng bê tông sàn, khối lượng toàn nhà giảm xuống -> tiết kiệm chi phí móng và cột khá nhiều. thực ra dầm bẹt không có tác dụng nhiều trong việc tạo thành khung cứng chịu lực ngang, trong trường hợp sử dụng dầm bẹt thì nên dùng lõi cứng chịu toàn bộ lực ngang cho công trình, có thể kết hợp dầm bẹt với dầm thường ở chu vi của tòa nhà để tạo thành khung phẳng kết hợp với lõi cùng chịu lực ngang. em thấy khi sử dụng dầm bẹt ta còn có thể yên tâm hơn về sàn khi chịu tải trọng ngang. khi có tải trọng ngang các cột và vách cùng chuyển vị kéo theo bản thân các sàn cùng chuyển vị theo, một phần ứng suất do tải trọng ngang sẽ truyền vào trong sàn tại vị trí sàn liên kết với dầm và vách, trong thiết kế em thường thấy các kỹ sư thường bỏ qua thành phần này, không kiểm soát được ứng suất trong sàn do tải trọng ngang gây ra là bao nhiêu, em thì cứ bố trí dầm bẹt vào để chịu phần ứng suất này tại nách liên kết với dầm chính (khung phẳng), còn tại vị trí sàn liên kết với vách thì em thường cấu tạo liên kết gối tựa thôi, nếu sử dụng liên kết ngàm ở đây thì thường không đảm bảo được. thêm nữa, khi dùng dầm bẹt thì có thể chỉ cần bố trí dầm theo 1 phương, sơ đồ chịu lực của sàn sẽ đơn giản hơn rất nhiều, thuận tiện cho việc bố trí các hệ thống kỹ thuật chạy trên trần, tốt hơn rất nhiều so với dùng sàn ô cờ và sàn dầm 2 phương thông thường.

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Tranh thủ nói thêm một chút về vấn đề dầm bẹt:
To leanh:
Nếu như không có thêm thiết kế gì đặc biệt thì anh nghĩ việc chọn kích thước cho dầm bẹt có thể dựa trên độ cứng của dầm bình thường mà em vẫn thường chọn, tất nhiên nếu xét đến sự làm việc tổng thể của hệ kết cấu thì có thể có một chút khác nhau. Để kiểm tra thì đơn giản nhất em hãy cắt lấy một tầng sàn nào đó (gồm cả phần cột tầng trên và tầng dưới) và đưa vào chương trình máy tính để tính xem độ võng của dầm mà em chọn có đảm bảo không dưới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải. Dầm bẹt nên được mô hình hoá như kết cấu bản để xem xét được bề rộng thực của nó. Thử tính vài lần chắc có kinh nghiệm thôi.

To UdeS:
Anh cũng nghĩ là việc sử dụng sàn ô cờ sẽ làm giảm độ võng của sàn và của cả dầm bẹt khi xét đến sự làm việc thực tế của toàn hệ kết cấu.
Nhưng nói chung về mặt kết cấu thì việc sử dụng dầm bẹt không đem lại hiệu quả chịu lực bằng việc sử dụng dầm thông thường. Chẳng hạn trong trường hợp dầm thông thường được thiết kế có kích thước là 35 x 65 cm, nhưng nếu nó được thay bằng dầm bẹt thì kích thước có thể là 80 x 50 cm. Như vậy với việc sử dụng dầm bẹt thì chiều cao thông thuỷ của tầng sẽ tăng thêm 15 cm (hay chiều cao tầng sẽ giảm xuống 15 cm), nhưng bề rộng của dầm cần phải tăng lên gấp hơn 2 lần và lượng thép yêu cầu cũng tăng lên.

Trường hợp nếu sử dụng giải pháp sàn nấm (khá phổ biến ở VN trong những năm gần đây) thì chiều cao thông thuỷ của tầng còn tăng lên nhiều nữa (đến 40 cm), nhưng có thể cần phải thêm nhưng chi tiết drop panels (kích thước bản sàn ở vùng đầu cột trong phạm vi column strips được tăng lên) và column heads để đảm bảo điều kiện chọc thủng (punching shear capcaity) tối thiểu xung quanh đầu cột (thường khả năng chọc thủng là dư thừa trong trường hợp sử dụng dầm thông thường và dầm bẹt).
Một điểm nữa là khi bề rộng của dầm lại lớn hơn so với kích thước cột thì sẽ dẫn đến hiện tượng ứng suất phân bố rất không đều trên bề rộng của dầm tại vùng tiếp giáp với cột, và điều này dẫn đến khó đảm bảo được vấn đề khớp dẻo sẽ phát triển đều trên bề rộng của dầm khi động đất mạnh xảy ra. Ngoài ra vì chiều cao dầm bị giảm nhiều nên ứng suất truyền trong nút dầm cột cũng bị tăng lên nhiều.... Nói chung khi chịu tải trọng động đất thì kết cấu dầm bẹt làm việc không tốt bằng kết cấu dầm thông thường, nhưng tốt hơn kết cấu sàn nấm ngay cả khi sàn nấm có sử dụng thêm chi tiết drop panels vì không những ứng suất trong dầm bẹt phân bố đều hơn so với trong drop panels mà độ cứng ngang và mức độ ổn định của hệ bản sàn (nhất là khi lại sử dụng thêm cả hệ sàn ô cờ như UdeS nói, mặc dù không dễ thi công cho lắm trong điều kiện của VN) cũng được tăng lên và đảm bảo tốt hơn ve khả năng phân phối lực giữa các cấu kiên kết cấu (nhất là khi kết cấu có sử dụng hệ lõi cứng BTCT để chịu lực ngang)....
Tạm như vậy có gì về câu hỏi của UdeS và hiennghiem sẽ viết thêm sau. Nói chung nếu ai có ý kiến gì thì cứ chia sẻ cùng với mọi người, cũng vì mục đích chung cả thôi. Thực tình bữa trước tôi có xem một số thiết kế kết cấu nhà ở ta và thấy nhiều chỗ có vấn đề! Cũng có thể do tôi nhìn quen với những thiết kế chống động đất như của Nhật!
à bientôt!

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Có thể sử dụng biểu đồ tương tác mô men và lực dọc của cấu kiện bê tông cốt thép để mô tả mặt chảy. Tuy nhiên làm như vậy thì việc số liệu nhập vào các phần mềm có sẵn quá nhiều, chắc phải lập 1 cái chương trình mới.
Vấn đề mô tả hệ kết cấu bằng những lò xo phi tuyến sẽ làm giảm độ chính xác đi rất nhiều. Bác Thuatdv có thể trình bày chi tiết hơn mấy cái mục này không?

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Anh Thuật,

Cho em hỏi 3 phát:
+. Với nhà có kết cấu khung kết hợp lõi chịu lực thì tách khung phẳng đại diện thế nào?

+. Khi đã bố trí cốt thép xong trong các cấu kiện theo bài toắn tuyến tính thì khi kiểm tra ở bài toắn phi tuyến thế nào? Theo em hiểu thì việc mô phỏng thép-BT làm việc đồng thời là không thể đối với hệ lớn nhiều cấu kiện.

+. Ở bên em em thấy họ hay dùng dầm bẹt như anh nói cho hệ dầm chính kết hợp sàn ô cờ. Việc tăng độ cứng cho sàn không chỉ làm giảm độ võng trong sàn mà cả đối với dầm bẹt. Anh thấy thế nào ạ?

Merci anh nhiều nhiều.

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Bác Thuatdv cho tôi hỏi một chút:
Tiêu chuẩn kháng chấn Nhật Bản có kể đến sự tương tác nền và kết cấu không?

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Cảm ơn bác Thuat có các lời khuyên.
Cho em hỏi ở ý thứ 32 bác có nói đến việc sử dụng dầm "bẹt".Bác có thể cho em vài công thức hay kinh nghiệm để chọn kích thước dầm bẹt theo nhịp?
Thanks!

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

hề hề, cám ơn bác vì những lời khuyên, thực tế em cũng đã áp dụng vào công trình của em rồi. have a good trip

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

cám ơn Bác rất nhiều. Chúc Bác vui và mạnh khoẻ.

Ðề: Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

Cảm ơn bác Thuật rất nhiệt tình .

Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà

(tiếp theo)
21. Đối với những công trình yêu cầu thiết kế kháng chấn thì sau khi tính toán nội lực (theo mô hình đàn hồi tuyến tính), bố trí cốt thép xong, kiểm tra các điều kiện về biến dạng và chuyển vị, vv... thì nên có thêm bước phân tích tĩnh phi tuyến (nonlinear static analysis hay gọi tắt là pushover analysis) dưới tác dụng của lực động đất tĩnh tương đương để có thể phần nào kiểm tra được khả năng chịu lực và cơ học phá hoại của toàn hệ kết cấu.
22. Bước phân tích tĩnh phi tuyến ở trên rất cần thiết do vậy anh em thiết kế nên bắt đầu làm quen và tiến hành thực hiện càng sớm càng tốt. Để đơn giản chỉ cần mô hình kết cấu bằng việc sử dụng các lò xo (spring) phi tuyến. Hơn nữa cũng để đơn giản có thể chỉ cần kiểm tra cho một số kết cấu khung phẳng đại diện theo cả hai phương x và y.
23. Khi thực hiện thêm bước phân tích phi tuyến thì nên yêu cầu chủ đầu tư tăng thêm tỷ lệ phần trăm kinh phí thiết kế kết cấu lên một chút, gần sát với tỷ lệ phần trăm thiết kế mà một số nước có động đất áp dụng!
24. Trong trường hợp mặc dù lực cắt ở chân công trình (base shear) do tải trọng gió và động đất gây ra không chênh nhau mấy, nhưng lực cắt ở các tầng phía trên (upper stories) của công trình do tải trọng động đất gây ra sẽ có xu hướng lớn hơn so với lực cắt do tải trọng gió. Hay nói cách khác trong trường hợp này thì lượng thép yêu cầu cho các cấu kiện kết cấu ở các tầng phía trên do tải trọng động đất là lớn hơn do tải trọng gió.
25. Trong trường hợp mặc dù tải trọng động đất không lớn, nhưng những yếu cầu về cấu tạo chống động đất nên được quan tâm. Chẳng hạn không nên bố trí hệ kết cấu của công trình quá mất cân xứng theo cả mặt bằng và mặt đứng vì như vậy rất không tốt để chịu lực động đất. Ví dụ theo phương đứng của công trình thì không nên thiết kế kết cấu có những tầng quá mềm (soft story) so với những tầng lân cận khác, tức là không nên có trường hợp mà một số cột hay tường BTCT chẳng hạn chỉ kéo dài thừ tầng mái đến tầng 2 (tầng 1 không có vì mục đích tạo không gian lớn để làm garage, sảnh,...) hoặc bị ngắt quãng ở một tầng nào đó để tạo không gian làm hội trường. Nhưng nếu những yêu cầu này không thể tránh được thì kết cấu cần phải được thiết kế đảm bảo thêm một số yêu cầu khác (có thể tham khảo IBC, EC8,...)
26. Lượng thép dưới (bottom reinforcement) của dầm khung ở vùng gối (vùng tiếp giáp với cột) nên được thiết kế để đảm bảo đủ chịu được lực động đất tác dụng (theo phương ngang) khi động đất xảy ra. Thực tế khi động đất mạnh xảy ra thì công trình chủ yếu dao động theo phương ngang, tức là hầu như toàn bộ khối lượng (bao gồm cả một phần hoạt tải) của công trình tham gia để tạo ra lực quán tính theo phương ngang và dẫn đến mômen (không những ở mặt trên) ở mặt dưới vùng gối dầm khung là lớn.
27. Ở những nước có động đất mạnh (như Nhật bản) thì thép dưới của dầm khung thường được thiết kế chạy suốt giữa hai gối dầm khung (thường không cắt thép dưới của dầm khung). Lý do là trong trường hợp động đất mạnh thì nội lực mômen ở hai đầu dầm (cả mặt trên và mặt dưới) do lực động đất (theo phương ngang) gây ra là rất lớn, và có thể còn lớn hơn cả mô men ở giữa nhịp dầm gây ra bởi tổ hợp có hoạt tải chất lệch nhịp và lệch tầng. Hay nói cách khác, trong trường hợp động đất mạnh thì lượng thép thiết kế ở giũa nhịp dầm khung (bottom reinforcement at midspan of framed beam) có thể được lấy theo lượng thép thiết kế của lớp dưới ở gối dầm khung (bottom reinforcement at or near the support of framed beam) do động đất gây ra. Điều này cũng có nghĩa là trong nhiều trường hợp khi công trình được thiết kế chịu lực động đất mạnh thì việc chất hoạt tải lệch tầng và lệch nhịp có thể không cần thiết phải xem xét đến (chỉ cần xét đến trường hợp hoạt tải tác dụng đều lên toàn bộ công trình nhà).
28. Vấn đề tầng yếu (weak story), hay đi kèm với vấn đề tầng mềm (soft story), thường là nguyên nhân dẫn đến công trình bị sụp đổ (story collapse) khi động đất xảy ra. Tức là trong trường hợp này kết cấu cột ở tầng yếu có thể bị chảy dẻo (yielding) và kèm theo hiện tượng tập trung năng lượng (tập trung biến dạng dẻo).
29. Đối với kết cấu khung BTCT có sử dụng tường gạch xây chèn (rất phổ biến ở Việt nam) thì nên có thêm những giằng đứng, giằng ngang, và có thể thêm cả râu thép đặt ở bên trong tường gạch, đặc biệt ở những vị trí bao xung quanh công trình vì khi động đất xảy ra hệ thống tường gạch rất dễ bị phá hoại và có thể rơi xuống đất làm chết người. Ở Nhật bản thì kết cấu tường gạch hiện nay không được sử dụng ngay cả để xây chèn trong nhà khung, trừ một số rất ít công trình nếu có sử dụng thì yêu cầu phải kèm thêm những chi tiết thiết kế đặc biệt để đảm bảo cho cả hệ thống tường gạch và kết cấu khung cùng làm việc được với nhau. Đối với VN ta hiện nay thì việc đặt thêm những giằng đứng, giằng ngang, và đặc biệt râu thép trong tất cả các khối tường gạch xây chèn chắc khó có thể thuyết phục được vì sẽ làm tăng thêm giá thành xây dựng công trình (gồm cả vật liệu và nhân công)! Nhưng đối với những khối tường gạch xây ở những vị trí xung quanh nhà thì nên tối thiểu bố trí thêm một số những giằng đứng và giằng ngang BTCT. vv…
30. Thực tế sự có mặt của các khối tường xây chèn, đặc biệt khi được gia cường thêm những giằng đứng, giằng ngang, và râu thép, trong kết cấu khung sẽ làm tăng đáng kể độ cứng của công trình, hay làm giảm đáng kể chu kỳ dao động của công trình so với giá trị tính toán được từ mô hình kết cấu thường giả thiết không kể đến ảnh hưởng của tường xây chèn. Điều này cũng có nghĩa là sự có mặt của các khối tường xây chèn sẽ có xu huớng làm tăng lực động đất tác dụng vào công trình. Hiện tượng này cũng tương tự như ở các nước có động đất mạnh, khi tất cả các khối tường được thiết kế sử dụng kết cấu BTCT.
31. Công thức gần đúng để tính toán chu kỳ dao động công trình được quy định trong các tiêu chuẩn thuờng cho giá trị nhỏ hơn so với giá trị tính toán được từ mô hình kết cấu mà thường hay giả thiết không kể đến sự có mặt của kết cấu tường. Chẳng hạn tiêu chuẩn Nhật bản quy định đối với kết cấu khung BTCT thì chu kỳ dao động được xác định gần đúng theo công thức T=0.02H trong đó H là tổng chiều cao của công trình với đơn vị là mét, nhưng thực tế giá trị này thường nhỏ hơn so với tính toán theo mô hình không kể đến kết cấu tường (vào khoảng 0.03H).
32. Hệ kết cấu BTCT gồm cột và sàn không dầm (kết cấu sàn nấm) là không tốt để chịu được lực động đất (tác dụng theo phương ngang), trừ khi có đặt thêm những cấu tạo ở vùng tiếp giáp giữa cột và sàn nấm để bảo đảm truyền được lực giữa chúng. Ở những nước có động đất mạnh như Nhật bản thì hệ thống kết cấu này không hay được sử dụng. Ở Việt nam trong trường hợp muốn sử dụng không gian thông thoáng lớn hay hạ thấp chiều cao tầng thì nên áp dụng giải pháp kết cấu khung dầm bẹt (dầm có kích thước bề rộng lớn hơn chiều cao).
33. Khi tính toán thép và kiểm tra cấu kiện theo tiêu chuẩn của nước ngoài thì phải quy đổi các đặc trưng vật liệu của Viêt nam tương ứng với các đặc trưng vật liệu của nước ngoài. Giá trị tải trọng thiết kế (hoạt tải, gió, động đất) nên lấy theo của Việt nam! Những công trình ở Việt nam thiết kế theo tiêu chuẩn của nước ngoài (Anh, Mỹ) thì thường cho lượng thép lớn hơn nếu thiết kế theo tiêu chuẩn Việt nam, vì hệ số tổ hợp tải trọng của nước ngoài lớn hơn và hơn nữa quy định lượng thép tối thiểu của họ cũng lớn hơn,...
34. Không nên (không cần thiết) sử dụng tổ hợp tải trọng hay nội lực có cả tải trọng động đất và một phần áp lực gió (chẳng hạn ai đó nói là 25%), vì thực tế tải trọng động đất xảy ra ở Việt nam rất hiếm và thời gian động đất xảy ra cũng rất ngắn, chỉ trong vòng vài chục giây. Hơn nữa việc kể thêm một ít tải trọng gió có thể làm cho việc phân tich với tải trong động đất thêm phức tạp. Ở những nước có nhiều động đất họ cũng không kể đến trường hợp có cả tải trọng động đất và gió.

vv... (sẽ bổ xung thêm khi nào có đk)
Tokyo, ngày 8.10.2005