Kết Cấu Nhà Bê Tông Cốt Thép Nhiều Tầng

Trong lịch sử phát triển của xã hội loài người, từ rất lâu nhà nhiều tầng đã trở thành một biểu tượng điển hình của nền văn minh và tiến bộ khoa học - kỹ thuật. Cùng với thời gian, vai trò của nhà nhiều tầng càng trở nên quan trọng, góp phần định hình diện mạo một đô thị lý tưởng và xu thế phát triển bền vững trong bối cảnh dân số tăng nhanh và diện tích xây dựng ngày càng bị hạn chế. Hiện nay, việc thiết kế các công trình xây dựng nhiều tầng, từ quan điểm đến cách thức thực hiện, đã có những thay đổi quan trọng so với trước đây. Điều này đã làm cho các nhà nhiều tầng có khả năng vươn tới những độ cao không tưởng, nhưng an toàn và kinh tế hơn, trong khi biến đổi khí hậu trên thế giới ngày càng trở nên khốc liệt. Để đổi mới và cập nhật các kiến thức trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, cuốn sách này đề cập tới các vấn đề mới nhất liên quan tới việc thiết kế các nhà nhiều tầng bằng bê tông cốt thép chịu gió bão và động đất. Nội dung cuốn sách gồm 6 chương và phần Phụ lục. Chương một đề cập tới các khái niệm cơ bản, lý do tồn tại và lịch sử phát triển của nhà nhiều tầng. Chương hai giới thiệu các hệ kết cấu chịu lực và các nguyên tắc cơ bản trong thiết kế nhà nhiều tầng. Chương ba đề cập tới các loại tải trọng tác động lên nhà nhiều tầng, quan điểm mới nhất trong thiết kế nhà nhiều tầng chịu động đất và những sự khác nhau cơ bản trong thiết kế công trình chịu gió bão và động đất. Chương bốn giới thiệu những nội dung liên quan tới việc tính toán nhà nhiều tầng, từ các khái niệm cơ bản về ứng xử và mô hình hóa hệ kết cấu, tới tính toán các hệ kết cấu dưới các tác động ngang. Hiện nay việc tính toán nhà nhiều tầng trong thực tế đã được tự động hóa hoàn toàn, nên những vấn đề phức tạp trên được trình bày một cách hệ thống từ cấp độ đơn giản đến phức tạp nhằm giúp người đọc có thể lĩnh hội và vận dụng một cách dễ dàng. Chương năm giới thiệu phương pháp thiết kế theo khả năng quy định trong TCVN 9386:2012 nhằm kiểm soát dạng phá hoại và cách thức phá hoại các hệ kết cấu chịu động đất theo quan niệm hiện đại. Chương ví dụ tính toán giới thiệu cụ thể cách thức xác định các hệ quả tác động động đất cho một hệ kết cấu khung bê tông cốt thép 3 tầng, được thực hiện theo cách gần đúng (thủ công) và theo phần mềm Etabs. Nội dung của ví dụ tính toán này phản ánh một cách hệ thống và đầy đủ các nội dung lý thuyết đã được đề cập tới trong các chương 2, 3, 4 và 5, nhằm giúp người đọc lĩnh hội một cách cụ thể các vấn đề lý thuyết, cũng như phân tích được đầu ra từ các phần mềm tính toán. Phần Phụ lục gồm 13 phần nhằm giúp người đọc mở rộng kiến thức và có thể vận dụng để thực hiện thiết kế chi tiết các bộ phận kết cấu không thể đề cập tới trong các nội dung cuốn sách do khuôn khổ hạn chế của nó. Cuốn sách này được dùng làm giáo trình giảng dạy trong đào tạo bậc đại học và tài liệu tham khảo cho các cán bộ giảng dạy cũng như các học viên cao học ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp. Tùy thuộc yêu cầu và kế hoạch giảng dạy, có thể đưa Chương 5 và một số phần trong nội dung Chương 2 và 4 vào phần tham khảo cho sinh viên. Trang Lời nói đầu 3 Chương 1. Khái niệm về nhà nhiều tầng 1.1. Định nghĩa nhà nhiều tầng 5 1.2. Lý do của việc xây dựng nhà nhiều tầng 7 1.3. Phân loại nhà nhiều tầng 9 1.3.1. Theo mục đích sử dụng 10 1.3.2. Theo hình dạng 10 1.3.3. Theo loại vật liệu cơ bản được sử dụng để thi công hệ kết cấu chịu lực 10 1.3.4. Theo chiều cao của nhà 10 1.4. Lịch sử phát triển nhà nhiều tầng 12 Chương 2. Các hệ kết cấu chịu lực và các nguyên tắc thiết kế cơ bản của nhà nhiều tầng 2.1. Các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng 17 2.1.1. Các yêu cầu cơ bản 17 2.1.2. Các hệ kết cấu thẳng đứng chịu lực 18 2.1.3. Hệ kết cấu nằm ngang chịu lực: sàn giữa các tầng và mái 47 2.1.4. Phân loại các hệ kết cấu btct theo TCVN 9386:2012 52 2.2 Các nguyên tắc cơ bản trong thiết kế nhà nhiều tầng 55 2.2.1. Tính đơn giản của kết cấu 55 2.2.2. Tính đều đặn, đối xứng và siêu tĩnh 57 2.2.3. Có độ bền và độ cứng theo hai phương 60 2.2.4. Độ bền và độ cứng chống xoắn 60 2.2.5. Sàn mỗi tầng có độ cứng thích hợp trong mặt phẳng 62 2.2.6. Nền móng thích hợp 63 2.2.7. Các trường hợp cần tránh trong thiết kế 66 2.3. Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho nhà nhiều tầng 67 2.4. Lựa chọn loại vật liệu cho các hệ kết cấu chịu lực 70 Chương 3. Tải trọng tác động lên nhà nhiều tầng 3.1. Giới thiệu chung 73 3.2. Tải trọng thẳng đứng 74 3.3. Tải trọng gió 77 3.3.1. Giới thiệu chung 77 3.3.2. Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió 78 3.3.3. Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió 79 3.3.4. Giá trị tính toán của tải trọng gió 85 3.3.5. Tổ hợp các hệ quả tác động do thành phần tĩnh và động của gió gây ra 86 3.4. Tác động động đất 86 3.4.1. Một số khái niệm cơ bản 86 3.4.2. Tác động động đất lên các công trình xây dựng 95 3.5. Sự khác nhau trong thiết kế nhà nhiều tầng chịu gió và động đất 109 3.5.1. Bản chất của tác động gió và động đất 109 3.5.2. Các yêu cầu thiết kế công trình chịu gió và động đất 112 3.5.3. Phương pháp thiết kế các công trình chịu gió và động đất 113 Chương 4. Tính toán nhà nhiều tầng 4.1. Giới thiệu chung 116 4.2. Một số khái niệm cơ bản về sự làm việc của nhà nhiều tầng dưới tác động của tải trọng ngang 119 4.2.1. Khái niệm về độ cứng của các cấu kiện và kết cấu chịu lực 119 4.2.2. Phản ứng tĩnh của hệ kết cấu giả không gian nhiều tầng chịu tác động ngang 124 4.3. Mô hình hóa các hệ kết cấu nhà nhiều tầng 136 4.3.1. Mô hình hóa kết cấu 136 4.3.2. Mức độ rời rạc hóa kết cấu 139 4.3.3. Một số các quy định cụ thể khi tính toán các hệ kết cấu chịu động dất 140 4.3.4. Mô hình hóa các hệ kết cấu bê tông cốt thép dùng trong phân tích tuyến tính 142 4.4. Tính toán các hệ kết cấu nhà nhiều tầng 157 4.4.1. Các phương pháp và khuynh hướng mới trong tính toán các hệ kết cấu nhà nhiều tầng 157 4.4.2. Các phương pháp tính toán tuyến tính các hệ kết cấu nhiều tầng chịu động đất 159 4.4.3. Tổ hợp nội lực theo TCVN 9386:2012 179 4.4.4. Tính toán các hệ quả do xoắn ngẫu nhiên 183 4.4.5. Tính toán hiệu ứng bậc hai (hiệu ứng P - Δ) 188 4.4.6 Kiểm tra trạng thái hạn chế hư hỏng 191 Chương 5. Phương pháp thiết kế theo khả năng các kết cấu nhiều tầng chịu động đất 5.1. Nguyên lý phương pháp thiết kế theo khả năng 194 5.2. Thiết kế theo khả năng các kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN 9386:2012 198 5.3. Xác định các hệ quả tác động thiết kế khi thiết kế theo khả năng 200 5.3.1. Tổng quát 200 5.3.2. Khung chịu mômen 201 5.3.3. Tường dẻo chịu lực 207 Ví dụ tính toán Phần một. Xác định các đặc tính tĩnh và động của hệ kết cấu 215 V.1. Xác định các đặc tính hình học và vật lý 215 V.2. Kiểm tra bán kính xoắn của tầng so với bán kính khối lượng sàn 217 V.3. Xác định chu kỳ dao động cơ bản của nhà 218 Phần hai. Xác định các tác động động đất ngang và các hệ quả tác động lên hệ kết cấu 229 V.4. Xác định gia tốc nền thiết kế và hệ số ứng xử q 229 V.5. Xác định các tác động động đất ngang lên công trình theo phương pháp gần đúng 229 V.6. Xác định các hệ quả tác động động đất ngang theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương 230 V.7. Xác định và kiểm tra các hiệu ứng bậc hai thông qua hệ số nhạy cảm q 234 V.8. Xác định các hệ quả tác động động đất ngang ở cột 235 V.9. Tổ hợp các hệ quả tác động trong các cột C1, C2, C3 và C4 245 V.10. Kiểm tra chỉ số lực dọc ở các cột khung 249 V.11. Xác định mômen uốn thiết kế trong các dầm 249 V.12. Xác định các hệ quả tác động lên công trình sử dụng phần mềm tính toán ETABS 259 Phần ba. Xác định các hệ quả tác động thiết kế theo khả năng cho các cấu kiện chịu lực của khung 315 V.13. Xác định cốt thép dọc và khả năng chịu uốn cho các dầm 315 V.14. Xác định lực cắt thiết kế theo khả năng của dầm B1 khung KE 322 V.15. Xác định các lực thiết kế theo khả năng ở các cột C1, C2, C3 và C4 323 Phần phụ lục Phụ lục A. Phân loại theo chức năng sử dụng quy định trong NF EN 1991-1-1 và NF P06-111-1:2003 [30][34][35] 333 Phụ lục B. Phổ phản ứng gia tốc đàn hồi theo phương ngang (TCVN 9386:2012) [36] 334 Phụ lục C. Phân loại cấp quan trọng của công trình theo EN 1998-1-1:2004 [30] 335 Phụ lục D. Các giá trị cơ bản của hệ số ứng xử q đối với các hệ kết cấu BTCT có cấp dẻo trung bình (DCM) [11] 336 Phụ lục E. Độ cứng hiệu dụng của các cấu kiện bê tông cốt thép 337 Phụ lục F. Bề rộng hiệu dụng của cánh dầm chữ T và L theo EN 1992-1-1:2004 [30] 339 Phụ lục G. Các bước cơ bản để rời rạc hóa khung bằng các phần tử hữu hạn [2] 341 Phụ lục H. Các tiêu chí về tính đều đặn của công trình theo TCVN 9386:2012 [36] 342 Phụ lục I. Bề rộng hiệu dụng của bản sàn kề dầm khung dùng để xác định cốt thép dầm bổ sung theo TCVN 9386:2012 [36] 347 Phụ lục K. Khả năng chịu uốn của dầm và cột tại các khớp dẻo 348 Phụ lục L. Các đặc trưng cơ lý của bê tông và cốt thép theo EN 1992-1-1:2004 [30] 352 Phụ lục M. Tính toán sơ bộ các khung bê tông cốt thép chịu động đất 354 Phụ lục N. Tính toán cốt thép dọc cho cột theo EN 1992-1-1:2004 357 Giá sản phẩm trên Tiki đã bao gồm thuế theo luật hiện hành. Bên cạnh đó, tuỳ vào loại sản phẩm, hình thức và địa chỉ giao hàng mà có thể phát sinh thêm chi phí khác như phí vận chuyển, phụ phí hàng cồng kềnh, thuế nhập khẩu (đối với đơn hàng giao từ nước ngoài có giá trị trên 1 triệu đồng).....