Có cần phải chất tải lệch tầng lệch nhịp khi tính toán kết cấu nhà cao tầng?
Nguyên tắc thiết kế đòi hỏi chúng ta cần tìm ra trường hợp nội lực bất lợi nhất bằng cách liệt kê tất cả tình huống tải trọng có thể xẩy ra và tổ hợp chúng lại với nhau.
Hoạt tải là một trong các trường hợp tải trọng được giả thiết phân bố đều trên mặt bằng nhưng sự xuất hiện của hoạt tải trên toàn bộ mặt bằng không phải bao giờ cũng là tình huống bất lợi nhất cho toàn bộ các cấu kiện; đó là nguyên nhân lý thuyết tính toán đề cập đến vấn đề chất tải lệch tầng lệch nhịp. Bằng cách chất tải lệch tầng lệch nhịp chúng ta sẽ thu được kết quả nội lực nguy hiểm nhất trong một nhịp nào đó khi nội lực của nó không bị ảnh hưởng bởi nội lực của nhịp bên cạnh. Tuy nhiên cách làm này không phải bao giờ cũng dễ thực hiện trong khi với một số trường hợp thì ảnh hưởng của chất tải lệch nhịp không ảnh hưởng quá lớn đến kết quả tính toán, đặc biệt trong trường hợp nhà cao tầng.
Khi tính toán nội lực dưới tác động của tải trọng đứng trong công trình dân dụng cao tầng, nói chung không cần tiến hành tính toán vị trí bất lợi của tải trọng (chất tải lệch tầng, lệch nhịp), mà thương tình theo bố trí toàn bộ hoạt tải. Nguyên nhân là:
Nhà cao tầng là kết cấu không gian 3 chiều phức tạp, nhiều tầng, nhiều nhịp, không phải lúc nào cũng có khung phẳng rõ ràng, khả năng bố trí hoạt tải quá nhiều, không thể tính toán từng trường hợp một, không những không thể tính tay mà cả máy tính cũng khó thực hiện. Mặt khác, trong nhà cao tầng, tổng tĩnh tải (trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng hoàn thiện sàn, tải trọng tường) chiếm tỉ lệ rất lớn, tỉ lệ hoạt tải khá nhỏ, cho nên vị trí bất lợi của hoạt tải ảnh hưởng tới nội lực cũng rất nhỏ.
Hiện nay, tại Việt Nam, đối với nhà cao tầng, các thành phần tải trọng đứng thường như sau (quy đổi trên m2 sàn):
- Trọng lượng bản thân: 500 kG/m2
- Tải trọng hoàn hiện sàn: 200 kG/m2
- Trọng lượng khối xây: 600 kG/m2
- Hoạt tải: 195 kG/m2
Có thể nói, hoạt tải chỉ chiếm khoảng 10~15% tổng tải trọng đứng của công trình.
Nếu hoạt tải tương đối lớn, đối với mô men của dầm khung có thể có ảnh hưởng không tốt, nên lấy mô men giữa nhịp của dầm khung nhân với 1.1~1.2 tùy mức độ hoạt tải.
Để đảm bảo an toàn, cốt thép chính trong nhịp dầm không được lấy quá ít. Khi thiết kế bố trí cốt thép mô men giữa nhịp dầm, mô men tính toán ít nhất bằng một nửa mô men dầm đơn giản. Cần đặc biệt chú ý khi nhịp dầm không bằng nhau.
(Bài viết dựa theo nội dung trong cuốn Hỏi đáp về thiết kế và thi công nhà cao tầng của Triệu Tây An, và được hiệu chỉnh một phần)
Quan tâm Zalo KetcauSoft để theo dõi các bài viết và tài liệu mới
