Tài liệu Xây dựng ứng dụng tính toán thiết kế sàn, vách, bê tông, cốt thép

MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cám ơn Mục lục Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng hình CHƯƠNG 1   THỰC TRẠNG ..................................................................................5  1.1 TÌNH HÌNH CHUNG..........................................................................................5  1.2 THỰC TRẠNG CÁC PHẦN MỀM ĐÃ CÓ .....................................................5  1.2.1 Các phần mềm trong nước ............................................................................5  1.2.1.1 Phần mềm Rdsuite – Phân tích và thiết kế kết cấu TCVN ....................5  1.21.2 Phần mềm stCAD – hỗ trợ thiết kế xây dựng và bóc tiên lượng............5  1.2.1.3 SBTW 2000 – tính toán thiết kế sàn bê tông cốt thép ............................6  1.2.2 Các phần mềm ngoài nước ............................................................................7  1.2.2.1 Phần mềm SAP2000 – Structural Analysis Program ............................7  1.2.2.2 Phần mềm SAFE .....................................................................................7  1.2.2.3 Phần mềm ETABS ..................................................................................8  1.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHẦN MỀM KỂ TRÊN ...............................9  CHƯƠNG 2   CƠ SỞ LÝ THUYẾT.......................................................................10  2.1 ÁP DỤNG KỸ THUẬT VỀ TIN HỌC ............................................................10  2.1.1 Sơ lược về Ngôn ngữ lập trình Visual Basic.Net 2005...............................10  2.1.1.1 Khái Niệm Về .Net .................................................................................10  2.1.1.2 Những ưu điểm của Visual Basic .NET 2005......................................11  2.1.2 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access 2003 .......................................12  2.1.2.1 Sơ lược về Microsof Access 2003..........................................................12  2.1.2.2 Ưu điểm của Microsof Access 2003......................................................12  2.2 SƠ LƯỢC VỀ KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG VÀ KHÁI NIỆM VỀ SÀN - VÁCH CỨNG TRONG NHÀ CAO TẦNG ...................................13  2.2.1 Sàn là gì ? .....................................................................................................13  2.2.1.1 Khái niệm về Sàn: .................................................................................13  2.2.1.2 Phân loại Sàn: .......................................................................................13  2.2.1.3 Phương pháp thiết kế: ...........................................................................13  2.2.2 Khái niệm về vách cứng lõi cứng:...............................................................14  2.2.2.1 Định nghĩa .............................................................................................14  2.2.2.2 Ưu điểm của vách cứng hay lõi cứng: .................................................14  2.2.2.3 Nhược điểm của vách cứng hay lõi cứng: ...........................................15  CHƯƠNG 3   TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN - VÁCH CỨNG ..16  3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ CỐT THÉP SÀN THEO PHƯƠNG  PHÁP Ô BẢN ĐƠN.................................................................16  3.1.1 Dữ liệu đầu vào: ...........................................................................................16  3.1.2 Cơ sở lý thuyết về thiết kế cốt thép Vách: ...................................................24  3.1.2.1 Phương pháp tính thép vách: ...............................................................24  3.1.2.2 Giải bài toán Tính toán cốt thép cho Vách theo phương pháp vùng biên chịu momen ...............................................................................................29  CHƯƠNG 4   GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM.......................................................40  4.1 GIỚI THIỆU ......................................................................................................40  4.1.1 Phần mềm ETABS .......................................................................................40  4.1.2 Phần mềm “Ứng dụng thiết kế sàn – vách bê tông cốt thép” ....................41  4.2 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU:....................................................................................41  4.2.1 Các bảng dữ liệu cần thiết cho phần mềm xuất ra từ phần mềm Etabs ...41  4.2.2 Dữ liệu phục vụ cho tra bảng ......................................................................48  4.2.3 Cấu trúc dữ liệu xuất ra từ phần mềm sau khi tính toán xong .................50  4.3 GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH ......................................................................51  4.3.1 Giao diện màn hình chính ...........................................................................51  4.3.2 Form dữ liệu từ phần mềm Etabs và các thông số .....................................52  4.3.3 Form gán các thông tin cho sàn:.................................................................52  4.4.4 Form kết quả tính toán ................................................................................53  4.4.5 Form Báo cáo – thuyết minh .......................................................................54  4.4 BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM...........................................................................56  4.4.1 Tính toán về Ô sàn:chọn ô F640 Tầng 5 để tính........................................56  4.4.2. Thiết kế thép cho vách cứng:......................................................................59  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................63  I - KẾT LUẬN...........................................................................................................63  II - KIẾN NGHỊ........................................................................................................64  TÀI LIỆU THAM KHẢO -1- PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI Đất nước ngày càng phát triển thì yêu cầu đặt ra ngày càng cao và nhà cao tầng mọc lên ngày càng nhiều, đòi hỏi những sinh viên chúng ta phải mạnh dạn và đương đầu với những khó khăn trong việc hoàn thiện một tòa nhà cao tầng. Vì thế mà chúng em đã chọn đề tài này để thực hiện. Qua đề tài này chúng em muốn khẳng định rằng sinh viên của trường chúng ta có thể làm được tất cả những gì mà các bạn sinh viên trường khác có thể làm, để sau khi ra trường không phải e ngại khi gặp về vách-lõi cứng trong nhà cao tầng. Nhà cao tầng là sản phẩm của khoa học và công nghệ, từ thiết kế, xây dựng cho đến vận hành công trình, từ hệ thống móng, kết cấu, kỹ thuật chống động đất và gió bão, đến điện chiếu sáng, và phòng cháy chữa cháy an toàn, cấp nước, cấp khí đốt và điều hoà nhiệt độ. Các công trình cao tầng thường bao gồm các công trình khách sạn, cao ốc văn phòng, nhà ở chung cư cao tầng và các công trình trung tâm thương mại nhiều chức năng…. Chính thực trạng này, để rút ngắn quá trình thiết kế cốt thép Sàn của các công trình dân dụng cũng như cốt thép của Vách cứng trong các nhà cao tầng, nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “ Xây dựng ứng dụng tính toán thiết kế sàn, vách bê tông cốt thép”. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Các công trình xây dựng vừa và nhỏ thì không cho thấy hết khả năng làm việc của bê tông và cốt thép khi chúng chịu ảnh hưởng không đáng kể của gió và động đất. Nhưng các yếu tố này ảnh hưởng rất nhiều đối với nhà cao tầng khi độ cao của ngôi nhà lên cao thì gió càng mạnh làm cho công trình bị chuyển vị ngang lớn đồng thời nội lực sẽ lớn theo. Để thiết kế công trình phù hợp với vấn đề trên các kỹ sư đã đưa ra khái niệm vách - lõi cứng, kết hợp với hệ khung với sàn tạo thành hệ làm việc ổn định. Trong đề tài, nhóm nghiên cứu chú trọng tập trung vào nghiên cứu cơ sở lý thuyết, ngôn ngữ lập trình Visual Basic.NET 2005 và dữ liệu xuất ra từ phần mềm -2- Etabs để xây dựng nên phần mềm: “Xây dựng ứng dụng tính toán thiết kế sàn, vách bê tông cốt thép”. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong phần nghiên cứu này, nhóm xây dựng phần mềm ứng dụng tính toán thiết kế sàn, vách bê tông cốt thép được làm tuần tự theo các bước sau : Bước 1 : Khảo sát các phần mềm hiện có tại Việt Nam và trên Thế giới về hỗ trợ thiết kế và tính toán bố trí thép cho sàn và vách cứng. Bước 2 : Tìm hiểu và thực hiện bằng tay quy trình tính toán để tính ra bố trí cốt thép cho sàn và vách cứng với tài liệu tham khảo từ khoa Kỹ thuật công trình. Bước 3 : Tìm hiểu phần mềm thiết kế mô hình xây dựng Etabs – ở đây sử dụng Etabs 9.7,1. Tìm hiểu dữ liệu xuất ra từ phần mềm này. Bước 4 : Từ công thức ở phần lý thuyết (bước 2) kết hợp với những dữ liệu xuất ra (bước 3) lập trình ứng dụng “Tính toán bố trí cốt thép cho sàn – vách bê tông”. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Với thời gian nghiên cứu của đề tài, nhóm nghiên cứu đã thực hiện tìm hiểu các nội dung sau : - Quá trình tính toán thực tế bố trí cốt thép cho sàn – vách bê tông cốt thép theo tài liệu khoa Kỹ thuật công trình. Từ đó đưa ra được qui trình tính toán với các công thức hợp lý nhất. - Tìm hiểu các phần mềm dành cho lĩnh vực xây dựng, tập trung nhất là phần mềm Etabs - Mô phỏng lại quá trình tính toán bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 2005 .NET với dữ liệu đầu vào là dữ liệu xuất ra của chương trình Etabs lưu trên nền Microsoft Access. Chương trình có ứng dụng hỗ trợ tính toán – bố trí cốt thép cho sàn - vách bê tông cốt thép nên sau khi quá trình xử lý tính toán sẽ cho ra một bảng dữ liệu kết quả hợp lý nhất. Bảng dữ liệu này có thể lưu lại thành file dữ liệu lưu trữ phổ biến như Microsoft Access hoặc là Microsoft Excel. Với dữ liệu lưu trữ này, người dùng có thể phục vụ cho công việc tính toán, thiết kế về sau hoặc làm bản báo cáo. -3- TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Các phần mềm hiện có ngoài nước hỗ trợ thiết kế và tính toán xây dựng thường sử dụng tiêu chuẩn của nước ngoài, vì vậy nếu áp dụng các tiêu chuẩn này vào các bản thiết kế cho các công trình ở Việt Nam là một điều không thể. Các phần mềm trong nước không có đầy đủ chức năng và không đủ lớn để hỗ trợ thiết kế những công trình lớn. Và từ đó, ý tưởng về sự kết hợp giữa mô hình thiết kế với đầy đủ thông số được vẽ từ một chương trình nước ngoài có uy tín như Etabs với các tiêu chuẩn xây dựng mới nhất của Việt Nam để cho ra những kết quả bố trí cốt thép cho sàn và vách cứng một cách chính xác đã ra đời. Đề tài này được tạo nên nhờ sự phối với khoa Kỹ thuật công trình – trường Đại học Lạc Hồng nên đề tài phù hợp với các quy định, quy trình tính toán đề ra. Ứng dụng này là một phần hỗ trợ tính toán bố trí cốt thép cho một sàn hoặc một tầng có nhiều sàn và bố trí cốt thép vách cứng từng tầng trong một tòa nhà theo Tiêu chuẩn Việt Nam với các thông số kỹ thuật, dữ liệu được lấy từ chương trình hỗ trợ thiết kế nhà cao tầng Etabs. SƠ LƯỢC CẤU TRÚC ĐỀ TÀI Chương 1: THỰC TRẠNG Nêu ra thực trạng các phần mềm hiện có. Đưa ra những ưu – khuyết điểm các phần mềm đã có. Từ đó đưa ra các chức năng chính và mục tiêu của phần mềm. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trình bày về ngôn ngữ lập trình Visual Basic .NET 2005, hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Acces và cơ sở lý thuyết kết cấu nhà nhiều tầng và khái niệm, cách thức tính toàn bố trí thép sàn - vách cứng trong nhà cao tầng. Chương 3: TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN - VÁCH CỨNG Cách thức tính toán với công thức của khoa Kỹ thuật công trình về sàn – vách. Chương 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM Giới thiệu về phần mềm Etabs, phần mềm tính toán với dữ liệu đầu vào, dữ liệu bảng tra, dữ liệu xuất ra sau khi tính toán. Đồng thời là quá trình tính toán thử nghiệm bằng tay so với phần mềm để đưa ra đánh giá. -4- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đưa ra những nhận xét đánh giá chung về phần mềm. Chỉ ra những điểm đã làm được, những điểm mạnh của phần mềm và đồng thời nhìn nhận những điểm yếu, thiếu sót tồn tại cần khắc phục. Từ những thiếu sót đưa ra những định hướng phát triển và mở rộng cho đề tài ngày càng hoàn thiện hơn. -5- CHƯƠNG 1 THỰC TRẠNG 1.1 TÌNH HÌNH CHUNG Hiện nay công nghệ thông tin đã có mặt tại tất cả các lĩnh vực của cuộc sống. Từ những điều nhỏ bé đến những thứ lớn lao đều có một phần ứng dụng công nghệ thông tin. Và những ứng dụng được tạo ra có thể giúp chúng ta giải quyết công việc nhanh hơn, ít tốn kém thời gian và tiền bạc hơn. Các phần mềm ứng dụng vào ngành xây dựng cũng vậy. Nếu biết áp dụng các chương trình tính toán, mô phỏng, hộ trợ thiết kế thì các công việc ít nhiều không còn đè nặng lên vai các kiến trúc sư, các nhà thiết kế. Từ đó có thể tạo ra nhiều bản vẽ, mẫu thiết kế đẹp và đầy sức sáng tạo hơn nữa. 1.2 THỰC TRẠNG CÁC PHẦN MỀM ĐÃ CÓ Hiện nay trên thị trường đã có nhiều phần mềm ở dạng hỗ trợ thiết kế và tính toán cho nhà cao tầng như Etabs hoặc Sap2000 của Công ty Computer and Structure Inc (CSI). Các phần mềm của Việt Nam thì có Rdsite của Công ty cổ phần công nghệ và tư vấn thiết kế xây dựng RD hay stCAD và SBTW2000 của Công ty cổ phần tin học và tư vấn xây dựng. Tùy vào từng phần mềm mà có ưu – nhược điểm khác nhau. 1.2.1 Các phần mềm trong nước 1.2.1.1 Phần mềm Rdsuite – Phân tích và thiết kế kết cấu TCVN Rdsuite là phần mềm thiết kế kết cấu theo Tiêu chuẩn Việt Nam và một số tiêu chuẩn nước ngoài như BS8110 [9], UBC1994, UBC1997, SNHIP... được Bộ Xây Dựng cho phép sử dụng ở Việt nam, trên cơ sở lấy kết quả phân tích nội lực và phân tích động lực từ các phần mềm SAP2000, ETABS và STAADPRO, RDsas (hay còn gọi là Bổ sung tiêu chuẩn Việt nam TCVN vào các phần mềm nhập khẩu). Phần mềm được Cục bản quyền - Bộ Văn hóa thể thao du lịch cấp giấy chứng bản quyền số 4290/2009/QTG và được Cục sở hữu trí tuệ Bộ Khoa học và công nghệ ra quyết định số 5252/QĐ-SHTT về việc cấp nhãn hiệu cho sản phẩm. 1.21.2 Phần mềm stCAD – hỗ trợ thiết kế xây dựng và bóc tiên lượng Trợ giúp kỹ sư thiết kế tạo ra các bản vẽ cấu kiện dầm, cột, móng, mặt bằng kết cấu, bố trí thép sàn một cách nhanh chóng và chính xác với TCVN. -6- Mặt bằng kết cấu được xây dựng dễ dàng, nhanh chóng bởi hệ lệnh đơn giản, trực quan. Hơn thế nữa, stCAD còn có thể đọc trực tiếp kết quả thiết kế của các phần mềm như RDW, VinaSAS, SAP2000, ETABS… để xuất ra bản vẽ cũng như tự động bố trí cốt thép cho cấu kiện từ các kết quả phân tích thiết kế của các phần mềm trên. Bạn chỉ cần nhập dữ liệu cho các chương trình tính toán kết cấu như SAP2000, ETABS… rồi thông qua RDW để thiết kế thép theo tiêu chuẩn Việt Nam, việc xây dựng bản vẽ đã có stCAD làm cho bạn. Mặc dù vậy, stCAD vẫn còn sử dụng khá rườm ra khi phải chuyển dữ liệu từ phần mềm Etabs sang RDW rồi sang stCAD. Các phần mềm này cũng không hoàn toàn miễn phí đối với người sử dụng. 1.2.1.3 SBTW 2000 – tính toán thiết kế sàn bê tông cốt thép SBTW là phần mềm tự động hoá phân tích thiết kế kết cấu sàn phẳng bê tông cốt thép đưa ra kết quả cuối cùng là bản vẽ kỹ thuật thi công. Các cấu kiện có liên quan như dầm, cột không được xét trong phân tích kết cấu mà chỉ được thể hiện trong bản vẽ kỹ thuật. Nhập dữ liệu với giao diện đồ hoạ tương tác với người sử dụng. Thư viện sơ đồ kết cấu mẫu gồm các ô sàn được sắp xếp theo hàng, cột. Đầy đủ các dạng tiết diện hình học của các cấu kiện dầm, cột như như tiết diện chữ nhật, chữ T, tiết diện tròn (với cột). Xác định vật liệu bê tông theo mác bê tông. Tải trọng tác dụng lên sàn gồm trọng lượng bản thân kết cấu và tải trọng phân bố đều trên sàn. Đầy đủ thông số thiết kế cấu kiện sàn theo Tiêu chuẩn Việt Nam. Lựa chọn cao độ sàn theo từng ô sàn, cao độ dầm theo từng cấu kiện dầm. Xác lập kiểu bố trí cốt thép kéo suốt qua các ô sàn kích thước nhỏ; tự động lọc các cốt thép có cùng đường kính và có chiều dài chênh lệch không đáng kể Phân tích thiết kế Phân tích tính toán nội lực dựa trên phương pháp đàn hồi. Tổ hợp tải trọng và tính toán cốt thép trong sàn theo Tiêu chuẩn Việt Nam. Thể hiện kết quả ra môi trường đồ hoạ thể hiện các kết quả tính như sơ đồ kết cấu, tải trọng, giá trị nội lực mô men đơn vị, sơ đồ diện tích cốt thép tính toán. Xem chi tiết các kết quả tính cho từng ô sàn trong giao diện -7- đồ hoạ. Đầy đủ các báo cáo về nội lực đơn vị tại vị trí giữa và vị trí mép của các ô sàn, các kết quả thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép cho sàn. Tự động bố trí cốt thép trong các ô sàn bê tông cốt thép, tạo bản vẽ sàn gồm mặt bằng sàn, các mặt cắt tại các vị trí bất kỳ và thống kê vật liệu. Bản vẽ thể hiện đầy đủ, đảm bảo các yêu cầu về cấu tạo, có thể xuất sang AutoCAD. Tuy nhiên, phần mềm này khó cài đặt cũng như giao diện rối rắm. Các tiêu chuẩn sử dụng trong phần mềm đã cũ (sử dụng Tiêu chuẩn thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép thep TCVN 5574-1991, hiện nay là Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 256:2005). Phần mềm này cũng không có khả năng giao tiếp với các phần mềm phổ biến hiện nay như SAP2000, Etabs hay Safe. 1.2.2 Các phần mềm ngoài nước 1.2.2.1 Phần mềm SAP2000 – Structural Analysis Program Được bắt đầu từ các kết quả nghiên cứu phương pháp số và phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán cơ học mà người đặt nền móng là Giáo sư Edwrad L.Wilson. Phần mềm này được tiếp tục phát triển bởi công ty Computer and Structure Inc. Hiện tại phiên bản mới nhất là Sap2000 phiên bản 14. Sap2000 làm việc hoàn toàn trong môi trường giao diện đồ họa. Toàn bộ quá trình xây dựng mô hình kết cấu, thực hiện tính toán và biểu diễn kết quả đều có giao diện đồ họa trực quan. Thư viện mẫu (template) cung cấp một số dạng kết cấu thông dụng nhất, từ đây ta có thể dễ dàng sửa đổi để có được kết cấu như muốn. Tuy nhiên, Sap2000 không hỗ trợ tiêu chuẩn tải trọng, tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam. Phần mềm này là một phần mềm cực kỳ chuyên nghiệp nên rất khó tiếp do vấn đề bản quyền phần mềm có tính phí. 1.2.2.2 Phần mềm SAFE SAFE là phần mềm kết cấu chuyên dụng tính toán cho các loại bản sàn bê-tông cốt thép theo phương pháp phần tử hữu hạn như sàn giao thoa, sàn không dầm, sàn nấm, sàn bê tông ứng lực ... ngoài ra SAFE còn có thể tính nội lực và tính thép cho đài móng đơn hoặc móng tổ hợp, móng bè. SAFE nằm trong bộ phần mềm SAP, ETABS, SAFE của hãng CSI (Mỹ). -8- Safe là nền tảng cho các công cụ thiết kế sàn bê tông và hệ thống sàn nền (foundation systems ). Từ khung bố trí tất cả các cách thức thông qua các bản vẽ chi tiết cho sản xuất, Safe tích hợp mọi khía cạnh của quá trình thiết kế kỹ thuật trong một môi trường dễ dàng và trực quan. Safe cung cấp các lợi ích cho các kỹ sư thực sự độc đáo với sự kết hợp của sức mạnh, khả năng toàn diện, và dễ dàng trong quá trình sử dụng. 1.2.2.3 Phần mềm ETABS Là phần mềm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà cao tầng. Đây là hệ chương trình phân tích và thiết kế kết cấu chuyên dụng trên máy tính cho các công trình dân dụng ETABS được phát triển bởi Công ty Computers and Structures Inc. Sử dụng Etabs có thể đưa đến việc giảm rõ rệt thời gian yêu cầu trong việc xây dựng mô hình tính, giảm thời gian xử lý và tăng độ chính xác. Sở dĩ như vậy bởi vì Etabs thực hiện đưa vào các tính năng điển hình cho bài toán hệ các công trình dân dụng trong xây dựng mà các hệ chương trình khác có thể không nhận ra. Etabs cũng sở hữu một giao diện thân thiện, dễ thao tác khi vào số liệu, chỉnh sửa hay sao chép dễ dàng với hệ thống thực đơn, thanh công cụ được bố trí trực quan. Phần mềm này có thể tăng tốc nhập liệu nhà cao tầng bằng khái niệm tầng tương tự (similar) mà không phần mềm nào khác có. Etabs có thể mô hình các dạng kết cấu nhà cao tầng : hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắp ghép, lõi toàn khối.... Các thư viện kết cấu có sẵn hoặc xây dựng sơ đồ kết cấu : dầm, sàn, cột, vách trên mặt bằng hoặc mặt đứng của công trình bằng các công cụ mô hình đặc biệt. Phần mềm còn sử dụng hệ lưới và các lựa chọn bắt điểm, đánh hệ trục định vị mặt bằng kết cấu tự động. Etabs còn có thể giao tiếp với các chương trình khác như AutoCAD hay Sap2000. Mặc dù với những điểm mạnh kể trên, Etabs lại chưa hỗ trợ các tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam. Điều này gây không ít khó khăn trong việc tính toán vì tiêu chuẩn của nước ngoài khác với tiêu chuẩn trong nước. Chương trình này cũng có giá thành sản phẩm khá cao. -9- 1.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHẦN MỀM KỂ TRÊN Các phần mềm kể trên đều có những thế mạnh của riêng mình nhưng tổng hợp lại thì các phần mềm của Việt Nam thì hỗ trợ yếu về bên thiết kế. Còn các phần mềm nước ngoài thì không hỗ trợ tiêu chuẩn Việt Nam trong tính toán. Điều này gây cản trở trong việc thiết kế và tính toán, ví dụ như thiết kế nhà cao tầng với hàng chục sàn. Tính toán bố trí cốt thép là một vấn đề lớn cần giải quyết. Do vậy, nhóm chúng em đã sử dụng phần mềm hỗ trợ thiết kế nhà cao tầng Etabs để thiết kế nên mô hình, từ mô hình xuất ra dữ liệu cần thiết và tự viết nên phần mềm “Xây dựng ứng dụng tính toán thiết kế sàn, vách bê tông cốt thép” theo tiêu chuẩn Việt Nam. -10- CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ÁP DỤNG KỸ THUẬT VỀ TIN HỌC 2.1.1 Sơ lược về Ngôn ngữ lập trình Visual Basic.Net 2005 2.1.1.1 Khái Niệm Về .Net .NET được phát triển từ đầu năm 1998, lúc đầu có tên Next Generation Window Services (NGWS). Nó được thiết kế hoàn toàn từ con số không để dùng cho internet. .NET đại diện cho toàn bộ các công nghệ và các khái niệm cấu thành một nền tảng để người lập trình xây dựng các ứng dụng trên nó. Có thể hiểu .NET là một lớp tồn tại bên dưới các ứng dụng và cung cấp một tập các chức năng và dịch vụ cơ bản. Cấu trúc .NET Framework là các nguồn mã của VB.NET hay C# không biên dịch thành mã thi hành gốc (native execcutable code) mà lại qua trung gian một ngôn ngữ khác gọi là IL (Intermediate Language) trước khi chạy thật sự. Nguồn mã có thể biên dịch thành IL đó còn được gọi là managed code, điều này khiến cho các ngôn ngữ lập trình của .NET hoạt động (hay tác động) qua lại, tương hỗ ( interoperation) với nhau, cho phép ta vận dụng mọi đặc trưng của .NET mà không cần phải viết lại các nguồn mã dùng ngôn ngữ lập trình khác. .NET framework cung cấp 2 thành phần chính: các lớp cơ sở (NET. Framework base class) và sử dụng ngôn ngữ chung (Common Language Runtime). .NET framework cũng cung cấp một tập các hàm API của riêng nó để giúp cho lập trình tận dụng hết khả năng của nó. .NET Application được chia làm hai loại: cho internet gọi là ASP.NET, gồm có Web Form và Web Services và cho desktop gọi là Window Forms. Window Forms giống như Forms của VB6. Nó hỗ trợ Unicode hoàn toàn, rất tiện cho chữ Tiếng Việt và thật sự Object Oriented. Web Forms có những Service Controls làm việc giống các Controls trong Windows Forms, nhất là có thể dùng codes để xử lý Events y hệt của Windows Forms. -11- 2.1.1.2 Những ưu điểm của Visual Basic .NET 2005 Ưu điểm chính của VB.NET là mức độ hỗ trợ mô hình hướng đối tượng tốt hơn rất nhiều so với VB 6.0. Có thể nói, VB .NET là những ngôn ngữ hướng đối tượng trong sáng, an toàn, tin cậy nhất hiện nay. Ngoài ra các đối tượng sẵn có của môi trường .NET cũng hoàn thiện và dễ dùng hơn đối tượng tương ứng VB 6.0[3]. Ngôn ngữ VB .NET không cung cấp lệnh cụ thể nào để xử lý đồ họa, vấn đề này được thực hiện trong các đối tượng của môi trường .NET mà VB.NET sẽ chạy trên đó. Nhìn chung, các đối tượng hỗ trợ đồ họa của môi trường .NET chỉ là sự bao đóng các hàm đồ họa của API Windows, Chúng chỉ cung cấp các chức năng đồ họa cơ bản, nếu muốn lập trình game hay các ứng dụng real-time, nên dùng DirectX. Visual Basic Library là thư viện dành cho lập trình Visual Basic với các tính năng: Là chương trình opensource và miễn phí hoàn toàn, cung cấp cho người sử dụng bộ thư viện về VB.NET như: hàm VB- hằng VB- hàm API- mẹo vặt, người dùng có thể thêm, cập nhật CSDL cho các chương trình và chia sẻ CSDL của mình với mọi người trên internet, chương trình nhỏ gọn, không cần cài đặt. Sử dụng bảng mã Unicode, yêu cầu hệ thống phải có FrameWork 2.0. Trong các ứng dụng WinForm thuần túy thời gian xử lí của VB.NET tương đối nhanh. VB.ET có các IntellSence nhanh nhạy, đầy đủ và các Event có thể tự động phát sinh, có môi trường phân tích hết sức thân thiện. Ngoài ra phải tự tạo ra các hàm tính toán về Datatime như DatAdd(), DataDiff(), các hàm chuyển đổi dạng dữ liệu trực tiếp như Cint(), CStr()… để có môi trường thêm sự thân thiện. do có sự hỗ trợ nên viết bằng ngôn ngữ này vẫn có thể dễ hiểu hơn khi không có sự chú thích đầy đủ Tóm lại: cái ưu điểm nổi bật của .NET là cho phép gắn kết những đoạn code từ nhiều ngôn ngữ khác lại với nhau. Ví dụ: một đoạn ASP, một đoạn C#, một đoạn VB… các đoạn này có thể gắn lại thành một chương trình lớn nhờ .NET FrameWork, bằng cách biên dịch các ngôn ngữ thành một ngôn ngữ trung gian. -12- 2.1.2 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access 2003 2.1.2.1 Sơ lược về Microsof Access 2003 Microsoft Access là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu chạy trên môi trường Windows. Microsoft Access cho chúng ta một công cụ hiệu lực và đầy sức mạnh trong công việc tổ chức, tìm kiếm và quản lý thông tin. Microsoft Access cho ta các khả năng thao tác dữ liệu, khả năng liên kết và công cụ truy vấn mạnh mẽ giúp quá trình tìm kiếm thông tin nhanh. Người sử dụng có thể chỉ dùng một truy vấn để làm việc với các dạng CSDL khác nhau. Microsoft Access và khả năng kết xuất dữ liệu cho phép người sử dụng thiết kế những biểu mẫu và báo cáo phức tạp đáp ứng đầy đủ các yêu cầu quản lý, có thể vận động dữ liệu và kết hợp các biểu mẫu và báo cáo trong một tài liệu và trình bày kết quả theo dạng thức chuyên nghiệp. 2.1.2.2 Ưu điểm của Microsof Access 2003 Access là một Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDMS- Relational Database Management System), rất phù hợp cho các bài toán quản lý vừa và nhỏ. Hiệu năng cao và đặc biệt dễ sử dụng- bởi lẽ giao diện sử dụng phần mềm này gần giống hệt một số phần mềm khác trong bộ MS Office quen thuộc như : MS Word, MS Excel; - Hơn nữa, Access còn cung cấp hệ thống công cụ phát triển khá mạnh đi kèm (Development Tools). Công cụ này sẽ giúp các nhà phát triển phần mềm đơn giản trong việc xây dựng trọn gói các dự án phần mềm quản lý qui mô vừa và nhỏ. Đặc biệt những ai muốn học phát triển phần mềm thì đây là cách dễ học nhất, nhanh nhất giải quyết bài toán này. - Đến đây có thể khẳng định được 2 ứng dụng chính của Access là : 1. Dùng để xây dựng hệ cơ sở dữ liệu (chỉ là phần cơ sở dữ liệu, còn phần phát triển thành phần mềm có thể dùng các công cụ khác để làm như : Visual Basic, Visual C, Delphi, .NET,..) 2. Có thể dùng để xây dựng trọn gói những phần mềm quản lý qui mô vừa và nhỏ. -13- 2.2 SƠ LƯỢC VỀ KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG VÀ KHÁI NIỆM VỀ SÀN VÁCH CỨNG TRONG NHÀ CAO TẦNG 2.2.1 Sàn là gì ? 2.2.1.1 Khái niệm về Sàn: Sàn là một khái niệm cấu chịu lực nằm ngang, L1 nói chung về các hệ kết dùng phổ biến trong xây L2 dựng nhà cửa (sàn và mái). Hình 2-1 : Mô tả một ô bản sàn thông thường 2.2.1.2 Phân loại Sàn: + Theo phương pháp thi công: • Sàn toàn khối • Sàn lắp ghép • Sàn nửa lắp ghép + Theo sơ đồ kết cấu: • Sàn dầm (sàn sườn toàn khối) • Sàn không dầm (sàn nấm) • Sàn bê tông ứng lực trước 2.2.1.3 Phương pháp thiết kế: + Tách riêng ô bản độc lập (tính theo ô bản đơn). Khi tính toán sàn đơn là tách ra hoàn toàn và tính toán sàn ngàm 4 cạnh. • Ưu điểm: là dễ làm, dễ thể hiện trên bản vẽ thuyết minh tính toán. • Nhược điểm: là không đúng tại các vị trí ở biên xem dầm là vị trí ngàm cho sàn (khai báo ngàm là chưa chính xác do còn tùy thuộc vào độ cứng chống xoắn của dầm biên) dẫn đến mô men âm thì lớn mà mô men dương thì nhỏ (khi khai báo ngàm) [11]. -14- 2.2.2 Khái niệm về vách cứng lõi cứng: 2.2.2.1 Định nghĩa Vách - lõi hay còn có tên là tường chịu cắt, tường chịu trượt, tường chống trượt. Vách là cấu kiện chịu lực đứng có chiều dài ≥ 4 lần chiều dày theo (BS 8110-1997, Điều 1.3.4.1) Hình 2-2 : Mặt bằng tiết diện vách cứng Kết cấu vách là hệ kết cấu chịu lực cấu thành bởi những bức tường chịu lực và sàn nhà. Trong hệ này, tường chịu lực thay thế dầm, cột trong khung để chịu các tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió). Do tường chịu lực của nhà cao tầng ngoài việc phải chịu lực nén thẳng đứng do tải trọng thẳng đứng gây ra, còn phải chịu lực trượt và mômen do tải trọng ngang (gió) sinh ra, cho nên ta mới gọi là kết cấu vách. 2.2.2.2 Ưu điểm của vách cứng hay lõi cứng: - Kết cấu vách so với kết cấu khung thì có khả năng chịu tải trọng ngang lớn hơn, độ cứng lớn và chuyển vị ngang nhỏ, do đó tác dụng chính của vách - lõi là để tăng độ cứng (dùng để giảm chuyển vị ngang), tăng khả năng chịu tải ngang trong nhà cao tầng. Tải trọng gió và tải trọng động đất là hai loại tải trọng ngang chính mà vách phải chịu. - Vách - lõi vừa làm chức năng tường chịu lực, lại vừa làm chức năng tường ngăn che. Hệ này phù hợp với nhà cao tầng có nhiều bức tường như khách sạn, nhà ở... Vách - lõi cũng có thể chịu tải đứng rất tốt (mà tiết diện mỏng lại có thể dùng làm vách ngăn, tiết kiệm diện tích để sử dụng). - Bố trí vách xen kẽ khung sẽ có lợi hơn nhiều so với bố trí lõi (do sự tương tác không đồng điệu). -15- - Về sơ đồ kết cấu, theo sự phân loại chung thì nhà từ 9 – 15 tầng phương án khung vẫn là kinh tế, tuy nhiên hiện nay chủ yếu thiết kế theo sơ đồ khung kết hợp vách, vì thế công trình tính ra chuyển vị rất nhỏ, độ cứng công trình rất cao dẫn đến giá thành cũng bị đẩy lên cao”. 2.2.2.3 Nhược điểm của vách cứng hay lõi cứng: Nhà có kết cấu vách do có nhiều tường chịu lực nên không linh hoạt bằng kết cấu khung. Một trong những biện pháp để cải thiện tình trạng đó là mở rộng khoảng cách của tường chịu lực, sử dụng bước gian lớn. Ví dụ như bước gian của nhà ở từ 2, 4 đến 4, 2 m phát triển lên đến 4, 8-7, 2 m. Tường ngăn giữa các căn hộ vẫn dùng tường chịu lực. Trong nội bộ căn hộ, sử dụng vách ngăn nhẹ để ngăn che giữa các phòng sử dụng. Khách sạn có khoảng cách giữa các phòng khách từ 3, 3 m đến 4 m phát triển lên đến 6, 6-9, 0 m, cứ hai gian một ta đặt một bức tường chịu lực và một bức vách ngăn nhẹ. Biện pháp thứ hai để cải thiện tình trạng không linh hoạt nói trên là giảm bớt các bức tường dọc bên trong dùng để chịu lực, để tăng thêm tính linh hoạt trên phương chiều sâu lòng nhà. -16- CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN - VÁCH CỨNG 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ CỐT THÉP SÀN THEO PHƯƠNG PHÁP Ô BẢN ĐƠN 3.1.1 Dữ liệu đầu vào: Bước 1 : Lựa chọn các dữ liệu đầu vào cho tính toán ô sàn + Cấp độ bền Bê tông: M150, M200, M250, M300, M350, M400, M450 Suy ra: Cường độ chịu nén của Bê tông: Rb Bảng 3-1 Cấp độ bền chịu nén của bê tông Rb Cấp độ bền của Bê tông Nhóm Hệ cốt số thép gb2 chịu (cường độ chịu nén của bê tông, Mpa) Ký hiệu B12, 5 kéo B15 B20 B25 B30 (M150) (M200) (M250) (M350) (M400) Cấp độ bền chịu nén của Bê tông Rb 7, 5 8, 5 11, 5 14, 5 B35 (M450) 17 19, 5 + Chọn loại đường kính thép, từ đó chọn được các giá trị: αR, ξR Bảng 3-2 Cường độ chịu nén của bê tông Cấp độ bền của Bê tông Hệ Nhóm số cốt thép γb2 chịu kéo 1, 0 (cường độ chịu kéo của bê tông, Mpa) Ký hiệu B12, 5 B15 B20 B25 B30 B35 (M150) (M200) (M250) (M350) (M400) (M450) CIII, A-III ξR 0, 628 0, 619 0, 59 0, 563 0, 541 0, 519 d10-40 αR 0, 431 0, 427 0, 416 0, 405 0, 395 0, 384 ξR 0, 66 0, 65 0, 623 0, 595 0, 573 0, 552 αR 0, 442 0, 439 0, 429 0, 418 0, 409 0, 399 ξR 0, 682 0, 673 0, 645 0, 618 0, 596 0, 575 αR 0, 449 0, 446 0, 437 0, 427 0, 419 0, 41 CII, A-II CI, A-I -17- + Xác định kích thước : Cạnh ngắn của ô bản Sàn L1(m). L1 Cạnh dài của ô bản Sàn L2(m) L2 Hình 3-1 : Mô tả một ô bản sàn thông thường • Chọn bề dày lớp Bê tông bảo vệ a = ... (cm). • Các yếu tố sau được lấy từ Bảng dữ liệu của dữ liệu Etabs - Xác định tiết diện Dầm: chiều rộng b x chiều cao h x chiều dài của Dầm L - Xác định chiều dày của ô bản Sàn hb - Xác định tải trọng tác dụng lên sàn Tỉnh tải: Gs Tùy vào yêu cầu kiến trúc mà mỗi công trình có giá trị tĩnh tải khác nhau. Hoạt tải: Ps Tùy vào công năng của từng loại công trình có giá trị hoạt tải khác nhau. Bảng 3-3 : Bảng tra tải trọng ứng với từng loại công năng của công trình (theo TCVN 2737-1995)[6] Bảng tra giá trị tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều lên sàn và cầu thang (theo TCVN 2737-1995) STT 1 Loại công trình Phòng ngủ Tải trọng tiêu chuẩn Đặc điểm Đơn vị a)Thuộc khách sạn, bệnh viện, trại giam b)Thuộc nhà ở, nhà trẻ, mẫu giáo, trường học nội trú, nhà nghỉ, nhà điều dưỡng... daN/m2 200 daN/m2 150