Loading

Một số lưu ý cơ bản về việc tính toán và thiết kế kết cấu nhà (phần 2)

Ngày đăng : 02/08/2012

Robert Nguyen sưu tầm

 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.

35. Kích thước dầm bẹt: Theo tôi được biết thì có qui định là bề rộng của dầm bẹt bằng 3 lần của chiều cao của dầm (B=3H or H=1/3B).


Các tin chia sẻ khóa học khác


Click vào đây để nhận xét

Danh sách comment

Đăng Ký Học Free

Được học miễn phí 2 buổi đầu tiên
Họ & Tên
Email:
Phone:
Lịch Khai Giảng

Số Lượng Truy Cập

Follow us on Facebook Follow us on YouTube Share this page
Đang Online : 59
Tổng cộng : 1150084