Giáo trình Kết cấu xây dựng (Nghề Xây dựng dân dụng và công nghiệp Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH KẾT CẤU XÂY DỰNG MƠN HỌC: KẾT CẤU XÂY DỰNG NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày tháng năm 20 …… ……………… Ninh Bình,năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để đáp ứng nhu cầu tài liệu cho môn học Kết cấu xây dựng, tơi biên soạn giáo trình “Kết cấu xây dựng”, với mong muốn phục vụ kịp thời cho công tác giảng dạy học tập giáo viên học sinh chuyên ngành xây dựng dân dụng cơng nghiệp “Giáo trình kết cấu xây dựng” gồm chương: Chương 1: Gỗ dùng xây dựng; Chương 2: Tính tốn cấu kiện bản; Chương 3: Liên kết kết cấu gỗ; Chương 4: Thép xây dựng liên kết kết cấu thép; Chương 5: Đại cương kết cấu bê tông cốt thép; Chương 6: Tính tốn cấu kiện chịu uốn theo cường độ; Chương 7: Tính tốn cấu kiện chịu nén chịu kéo; Chương 8: Sàn bê tông cốt thép; Chương 9: Tính tốn số phận cơng trình Khi soạn thảo giáo trình tơi nhận nhiều động viên góp ý đồng chí giáo viên khoa Xây dựng - trường Cao đẳng điện xây dựng Việt xô Tôi xin cám ơn giúp đỡ to lớn hy vọng nhận ý kiến đóng góp quý báu đồng nghiệp bạn đọc để sách ngày hoàn thiện Tam Điệp, ngày 25 thang năm 2018 Biên soạn Phạm Văn Mạnh MỤC LỤC CHƯƠNG I : GỖ DÙNG TRONG XÂY DỰNG Ưu khuyết điển gỗ 1.1 Ưu điểm 1.2 Khuyết điểm Phạm vi sử dụng kết cấu gỗ Tính chất học gỗ 3.1 Tính chất chịu nén 3.2 Tính chất chịu kéo 3.3 Tính chất chịu uốn 3.4 Tính chất chịu ép mặt 10 3.5 Tính chất chịu trượt 10 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ gỗ 11 4.1 Độ ẩm 11 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 11 4.3 Ảnh hưởng khuyết tật 11 4.4 Thời gian chịu tải 11 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CƠ BẢN 13 Nguyên lý tính toán theo trạng thái giới hạn 13 1.1 Khái niệm trạng thái giới hạn 13 1.2 Các trạng thái giới hạn 13 Tính toán cấu kiện chịu kéo tâm 13 2.1 Khái niệm 13 2.2 Điều kiện cường độ 13 2.3 Các toán 14 Tính tốn cấu kiện chịu nén tâm 15 3.1 Tính tốn cường độ tính tốn kiểm tra ổn định, độ mảnh 15 3.1.1 Kiểm tra cường độ 15 3.2.2 Kiểm tra ổn định 15 3.2 Bài toán thiết kế 17 Tính tốn cấu kiện chịu uốn 18 4.1 Uốn phẳng 18 4.1.1 Điều kiện cường độ 18 4.2.2 Kiểm tra độ võng (độ cứng) 19 4.2.3 Các toán 20 4.2 Uốn xiên 21 4.2.1 Kiểm tra cường độ 21 4.2.2 Kiểm tra độ võng 21 4.2.3 Các toán 22 CHƯƠNG III: LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ 23 Khái niệm liên kết kết cấu gỗ 23 1.1 Mục đích liên kết 23 1.2 Yêu cầu liên kết 23 1.3 Phân loại liên kết 23 Liên kết mộng 24 2.1 Cấu tạo (mộng đuôi kèo răng) 24 2.2 Tính tốn liên kết mộng 24 2.2.1 Bài toán kiểm tra 24 2.2.2 Bài toán thiết kế 26 CHƯƠNG IV: THÉP XÂY DỰNG VÀ LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP 28 Thép dùng xây dựng 28 1.1 Ưu, khuyết điểm kết cấu thép 28 1.2 Phân loại thép - cường độ thép 28 Liên kết hàn 29 2.1 Khái niệm 29 2.2 Các phương pháp hàn 29 2.3 Phân loại đường hàn 30 2.4 Cường độ tính tốn đường hàn 31 2.5 Tính tốn liên kết hàn 32 2.5.1 Tính tốn liên kết hàn đối đầu chịu lực dọc trục 32 2.5.2 Tính liên kết hàn đối đầu thẳng góc chịu mô men uốn lực cắt 33 2.5.3 Tính liên kết hàn góc 34 2.5.4 Tính liên kết hàn thép góc vào thép 37 CHƯƠNG V: ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 40 Khái niệm kết cấu bê tông cốt thép 40 1.1 Sự làm việc bê tông cốt thép 40 1.2 Ưu, nhược điểm kết cấu bê tông cốt thép 41 Tính chất học bê tông cốt thép 41 2.1 Tính chất học bê tơng 41 2.1.1 Cường độ bê tông 41 2.1.2 Biến dạng bê tông 43 2.2 Cốt thép dùng bê tông cốt thép 45 2.2.1 Tính chất học cốt thép 45 2.2.2 Phân loại cốt thép 45 2.2.3 Neo, uốn, nối cốt thép 46 Bê tông cốt thép 47 3.1 Lực dính bê tơng cốt thép 47 3.2 Sự ảnh hưởng cốt thép đến co ngót từ biến bê tông cốt thép 48 3.3 Lớp bê tông bảo vệ cốt thép 48 Ngun lý tính tốn kết cấu bê tông cốt thép 49 4.1 Khái niệm trạng thái giới hạn 49 4.2 Các trạng thái giới hạn 49 4.3 Tải trọng tác dụng vào kết cấu 50 4.4 Cường độ vật liệu 50 4.5 Ngun lý tính tốn kết cấu BTCT 51 CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN THEO CƯỜNG ĐỘ 52 Đặc điểm cấu tạo cấu kiện chịu uốn 52 1.1 Cấu tạo 52 1.1.1 Hình dáng 52 1.1.2 Cốt thép 52 1.2 Cấu tạo dầm 53 1.2.1 Hình dạng 53 1.2.2 Cốt thép 53 Sự làm việc dầm bê tông cốt thép 54 2.1 Thí nghiệm dầm chịu uốn 54 2.2 Các giai đoạn trạng thái ứng suất biến dạng tiết diện thẳng góc dầm chịu uốn 55 Tính tốn cường độ cấu kiện chịu uốn tiết diện thẳng góc 57 3.1 Cấu kiện có tiết diện hình chữ nhật đặt cốt đơn 57 3.1.1 Sơ đồ ứng suất công thức 57 3.1.2 Cơng thức tính tốn theo bảng 58 3.1.3 Các toán 59 3.1.4 Bài tập ví dụ 61 3.2 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt thép kép 62 3.2.1 Sơ đồ ứng suất công thức 62 3.2.2 Công thức tính tốn theo bảng 62 3.2.3 Các toán 63 3.2.4 Bài tập ví dụ 64 Cấu kiện có mặt cắt chữ T 65 4.1 Cấu tạo mặt cắt chữ T 65 4.2 Các trường hợp làm việc mặt cắt chữ T 66 4.3 Sơ đồ ứng suất công thức cấu kiện chịu uốn mặt cắt chữ T 66 4.4 Các toán 68 Tính tốn cường độ tiết diện nghiêng 69 5.1 Điều kiện tính tốn tiết diện nghiêng 69 5.2 Sơ đồ ứng suất công thức 69 5.3 Tiết diện nghiêng nguy hiểm 71 5.4 Bài tốn tính cốt đai khơng có cốt xiên 71 CHƯƠNG VII: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU NÉN VÀ CHỊU KÉO 73 Cấu kiện chịu nén tâm 73 1.1 Đặc điểm cấu tạo 73 1.2 Cơng thức tính 74 1.3 Bài toán thường gặp 75 Cấu kiện chịu nén lệch tâm 76 2.1 Đặc điểm cấu tạo 76 2.2 Sự làm việc cấu kiện chịu nén lệch tâm 78 2.3 Tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn 80 2.4 Tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm bé 83 Bài tập ứng dụng 83 CHƯƠNG VIII: SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 86 Bản bê tông cốt thép hình chữ nhật nhịp 86 1.1 Tính tốn làm việc chiều 86 1.1.1 Sơ đồ tính 86 1.1.2 Cách tính tốn 87 1.2 Tính tốn kê bốn cạnh 87 1.2.1 Sơ đồ tính 87 1.2.2 Cách tính tải trọng phân bố mặt 88 Sàn bê tông cốt thép đúc tồn khối có làm việc chiều 90 2.1 Sơ đồ kết cấu sàn 90 2.2 Tính tốn 90 2.2.1 Nguyên tắc bố trí hoạt tải bất lợi 90 2.2.2 Tính tốn cấu tạo 91 2.2.3 Tính tốn dầm phụ 94 2.2.4 Tính tốn dầm 95 Sàn bê tông cốt thép đúc tồn khối có làm việc hai chiều 97 3.1 Sơ đồ kết cấu sàn 97 3.2 Tính tốn mặt sàn 98 3.2.1 Công thức tổng quát để xác định nội lực cho 98 3.2.2 Các trường hợp cụ thể 99 3.3 Tính tốn dầm 100 CHƯƠNG IX: TÍNH TỐN MỘT SỐ BỘ PHẬN CƠNG TRÌNH 103 Tính tốn cầu thang 103 1.1 Khái niệm 103 1.2 Tính tốn phận cầu thang thường 103 Lanh tô, ô văng, máng nước 106 2.1 Lanh tô 106 2.1.1 Khái niệm 106 2.1.2 Tính tốn 106 2.2 Ô văng 108 2.3 Máng nước 109 2.3.1 Khái niệm 109 2.3.2 Tải trọng 109 2.3.3 Biện pháp chống lật cho máng nước 109 CHƯƠNG I : GỖ DÙNG TRONG XÂY DỰNG Mục tiêu - Hiểu ưu, nhược điểm vật liệu gỗ; nhân tố ảnh hưởng tới cường độ gỗ - Biết tính chất học gỗ từ giúp cho việc lựa chọn phương án sử dụng kết cấu gỗ hợp lý Nội dung Ưu khuyết điển gỗ 1.1 Ưu điểm - Là loại vật liệu nhẹ, cường độ cao  Hệ số C dùng để so sánh chất lượng VLXD mặt chịu lực C   R ( Thép : C = 3,7.10-4 ; BT : C = 2,4.10-3 ; Gỗ xoan C = 4,3.10-4 ) - Phổ biến mang tính địa phương - Dễ gia cơng chế tạo - Có tính thẩm mỹ cách âm tốt 1.2 Khuyết điểm - Có tính khơng đồng không đẳng hướng Không phù hợp với giả thuyết thường dùng tính tốn -> phải lấy hệ số an tồn cao - Có nhiều khuyết tật -> Làm giảm khả chịu lực - Hay bị nấm mốc, mối mọt, mục … - Là VL cháy -> nơi cao 50oC không sử dụng - Là VL ngậm nước -> Phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, dễ bị cong vênh, lỏng mối nối Ở nước tiên tiến gỗ dùng phổ biến dạng gỗ dán Gỗ dán khó cháy, năm 1971 Pháp làm thí nghiệm dầm chịu tải trọng nhiệt độ 900oC thấy dầm chịu giờ, cịn dầm thép chịu vịng 10 phút Phạm vi sử dụng kết cấu gỗ - Trong nhà dân dụng - Trong nhà xưởng sản xuất nông nghiệp - Trong giao thông vận tải - Trong thủy lợi Tính chất học gỗ 3.1 Tính chất chịu nén - Khuyết tật gỗ ảnh hưởng tới khả chịu nén - Khả chịu nén dọc thớ tốt nén dọc thớ - Cường độ nén dọc thớ tiêu ổn định tiêu cường độ Và dùng để đánh giá phân loại gỗ 3.2 Tính chất chịu kéo - Chịu kéo tốt chịu nén Ví dụ: với gỗ dổi CĐCK > CĐCN 3-4 KN/cm2 - Khi chịu kéo gỗ chịu ảnh hưởng nhiều khuyết tật nên phải cẩn thận sử dụng gỗ chịu kéo - Gỗ chịu kéo dọc thớ tốt nhiều so với kéo ngang thớ.(Gấp từ 15-20 lần) 3.3 Tính chất chịu uốn - Chịu độ chịu uốn nằm khoảng CĐCK CĐCN Và ảnh hưởng khuyết tật nằm khoảng so với chịu kéo chịu nén - Tăng tải trọng lên, ứng suất vùng nén phân bố theo đường cong tăng chậm, vùng nén xuất biến dạng dẻo Ứng suất kéo tiếp tục tăng nhanh theo quy luật gần đường thẳng Trục trung hòa lui xuống phía Mẫu bắt đầu bị phá hoại vùng nén ứng suất đạt cường độ nén, thớ nén bị gẫy - Ứng suất thớ biên (max) tính theo cơng thức sức bền vật liệu khơng M cho VL gỗ Trị số  u  cường độ quy ước W - Trong tính tốn kết cấu dùng cơng thức sức bền vật liệu cho đơn giản phải thêm hệ số điều chỉnh vào W để xét tượng nói - Mô đun đàn hồi gỗ chịu kéo chịu uốn xấp xỉ ( Gỗ thông Liên Xơ cũ có E  103 KN / cm2 ) 3.4 Tính chất chịu ép mặt - Đ/n : Ép mặt truyền lực từ cấu kiện sang cấu kiện khác qua mặt tiếp xúc Ứng suất ép mặt xuất mặt tiếp xúc N Tùy phương lực tác dụng Fem thớ gỗ mà phân : ép mặt dọc thớ, ép mặt ngang thớ, ép mặt xiên thớ - Cường độ ép mặt xác định  em  3.5 Tính chất chịu trượt - Tùy theo vị trí lực tác dụng thớ gỗ mà ta phân trượt dọc thớ, trượt ngang thớ, trượt xiên thớ - Cường độ trượt tính tốn cường độ trung bình  tb  P Ftr Biểu đồ phân bố ứng suất trượt 10 Tại mép gối đỡ lại Q = ± 0,5(g + p)lo (8-21) Biểu đồ bao mô men lực cắt cho dầm phụ Hình cho cách vẽ biểu đồ bao mô men lực cắt dầm phụ, tiết diện có đánh số cách 0,2 l Các dầm phụ có dạng đối xứng cần tính cho nửa tiết diện (dầm nhịp lấy tiết diện 8, dầm nhịp lấy đến tiết diện 10, dầm nhịp lấy đến tiết diện số 13, dầm nhịp nội lực nhịp bên nhau) Tính cốt thép: Dầm phụ có tiết diện chữ T, cánh chữ T phần Khi tính tốn phải ý phân tích vị trí cánh với thớ căng mô men gây Với mô men nhịp (căng thớ dưới) tính theo tiết diện chữ T Với mô men gối đỡ (căng thớ trên) tính theo tiết diện chữ nhật bdp x hdp; tính theo biến dạng dư nên α ≤ 0,3 Chọn bố trí thép phải đảm bảo diện tích thép cần thiết theo tính tốn, đảm bảo u cầu cấu tạo, cần có kết hợp uốn số thép chịu lực nhịp lên làm thép chịu lực gối đỡ 2.2.4 Tính tốn dầm Sơ đồ tính: Dầm gối lên cột tường, tùy theo số lượng gối đỡ mà dầm đơn giản dầm liên tục 95 Một sơ đồ tính tốn dầm nhịp a Sơ đồ kết cấu b Sơ đồ tính Dầm chịu tải trọng từ dầm phụ truyền xuống, phản lực gối đỡ dầm phụ, tải trọng đặt vào dầm lực tập trung Hoạt tải tập trung là: Tĩnh tải tập trung: P = p.ld G = g.ld + nγbbdc(hdc - hb)ln (8-22) (8-23) Trong đó: nγbbdc(hdc - hb)ln : trọng lượng đoạn sườn dầm dài lo Nhịp dầm l khoảng cách hai gối đỡ dầm (dầm chịu lực hình lấy l = ln) Nội lực dầm chính: Dầm phận chịu lực sàn tính theo sơ đồ đàn hồi Có thể dùng bảng lập sẵn để tính vẽ biểu đồ bao mơ men, lực cắt Tung độ nhánh dương biểu đồ bao mô men: M    oG  1P  l (8-24) Tung độ nhánh âm biểu đồ bao mô men: M    o G  2 P  l (8-25) Tung độ nhánh dương biểu đồ bao lực cắt: Q  oG  1P (8-26) Tung độ nhánh âm biểu đồ bao lực cắt: Q  o G  2 P (8-27) 96 Các hệ số o , 1 , 2 , 1 , 2 tra theo bảng phụ lục Tính cốt thép: Dầm có tiết diện chữ T cánh nằm phía Với mơ men dương (ở nhịp) tính theo tiết diện chữ T Với mơ men âm (ở gối): Tính theo tiết diện chữ nhật bdc x hdc Chọn bố trí thép cho dầm phải thỏa mãn u cầu tính tốn u cầu cấu tạo Khi tính chống cắt cho dầm: Tính theo tiết diện chữ nhật (chỉ kể phần sườn) Cốt thép gia cường (cốt treo): Tại điểm dầm phụ gác lên dầm chính, có lực tập trung từ dầm phụ truyền vào, để tránh phá hoại cục phải đặt thép gia cường, trường hợp phải gia cường cách đặt cốt treo (chính cốt đai dầm đặt gần lại nhau) Diện tích cốt treo cần thiết: Ftr  Số cốt treo m  PG Ra (8-28) Ftr n.f d fd: Diện tích nhánh cốt treo n: Số nhánh cốt treo Cần chọn m số chắn bố trì đoạn bdp + 2(hdc hdp) Bố trí cốt treo Sàn bê tơng cốt thép đúc tồn khối có làm việc hai chiều 3.1 Sơ đồ kết cấu sàn Sàn gồm có BTCT dầm đúc liền khối với Dầm chia thành l l nhiều ơ, có tỉ số d  Khi d  mà lại đúc liền với ln ln tải trọng đặt có ảnh hưởng đến nội lực ô Để phân tích sơ đồ bản, coi mép gối vào dầm liên kết ngàm, gác vào tường chu vi sàn khớp 97 3.2 Tính tốn mặt sàn Mặt sàn cấu tạo ô đúc liền khối với nhau, biết mô men uốn cho tiết diện nguy hiểm dải tính cốt thép dễ dàng (như biết) Vậy cần nghiên cứu cách xác định mô men uốn cho dải 3.2.1 Công thức tổng quát để xác định nội lực cho Theo nguyên tắc phải xếp hoạt tải bất lợi sàn Để tìm mơ men dương lớn cho tiết diện nhịp hoạt tải bố trí tiếp tục cách ô lại đặt hoạt tải ô khác Như hình dưới, gạch chéo có bố trí hoạt tải Một sơ đồ tính tốn liên tục làm việc chiều Tải trọng tính tốn phân bố mặt sàn gồm: Tĩnh tải g o, hoạt tải po Gọi sơ đồ a chịu tải trọng tổng cộng bố trí bất lợi P   Gọi sơ đồ a’ dãy chịu tải trọng phân bố  g o  o  gọi sơ đồ a’’ 2  P dãy chịu tải trọng o hai liền hướng ngược Thấy rằng: (sơ đồ a) = (sơ đồ a’) + (sơ đồ a’’) 98 Ở sơ đồ a’ nội lực tính riêng tùy theo thuộc vào sơ đồ thứ “i” sơ đồ biết, tính được: p  P    M 'n  ni  go  o  ld l n M ''d  di  g o  o  l d l n 2 2   Với sơ đồ a’’ mơ men vị trí có dầm đỡ khơng có ( M''g  ) làm việc sơ đồ thứ 1, mô men là: M''n  ni Po P  ld l n M ''d  di  o  ld l n 2 Kết mô men dương cho nhịp xác định theo công thức tổng quát: p  p  M n  M 'n  M ''n  ni  go  o  ld l n  ni o ld l n 2  (8-29) p  p  M d  M d'  M d''  di  g o  o  ld l n  di o ld l n 2  (8-30) Trị số mô men âm gối đỡ lấy trung bình cộng mơ men gối hai bên gây 3.2.2 Các trường hợp cụ thể Để tính mơ men uốn bản, phải xác định sơ đồ ô Tên sơ đồ ô phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu thực tế tồn sàn hình nêu trường hợp: Bản liên tục dãy, liên tục hai dãy, liên tục ba dãy, trường hợp liên tục nhiều dãy tăng số lượng ô có sơ đồ 7, 8, cịn số sơ đồ không tăng Tên ô sàn BTCT làm việc chiều 99 Tên ô sàn BTCT làm việc chiều 3.3 Tính tốn dầm Khi làm việc theo hai chiều, dầm dỡ có hai loại; loại nằm theo cạnh dài loại nằm theo cạnh ngắn Tùy theo số ô số gối đỡ mà dầm hay nhiều nhịp Tải trọng đặt lên dầm gồm có trọng lượng thân dầm lực từ sàn truyền tới Để tính tải trọng từ sàn truyền xuống Từ góc người ta kẻ đường chéo 45o chia thành ô tam giác hình thang Coi lực o nằm sát dầm truyền lên dầm Dầm đặt theo cạnh ngắn bả chịu tải trọng phân bố hình tam giác Dầm đặt theo cạnh dài ô chịu tải trọng phân bố hình thang 100 Sơ đồ tính tải trọng dầm đỡ sàn làm việc chiều Gọi tải trọng phân bố mặt sàn gồm: Tĩnh tải go, hoạt tải po Giá trị lớn tĩnh tải phân bố đặt vào dầm g  g o l n Giá trị lớn hoạt tải phân bố đặt vào dầm p  pol n Tổng tải trọng phân bố: q  g  p   go  po  l n Tính mơ men tiết diện nguy hiểm dầm theo sơ đồ biến dạng dẻo gd l2 Mô men nhịp thứ M1  0,7M o  11 (8-31)  gd l2  Mô men gối thứ (gối B): M g    0,7M o  11   (8-32) gd l2 Mô men nhịp bên trong: M  0,5M o  11 (8-33)  gd l2  Mô men gối bên trong: M g    0,5M o  16   (8-34) Trong đó: gd : Trọng lượng thân dầm quy phân bố theo chiều dài l : Nhịp dầm tính tốn (tải tam giác ln ; tải hình thang ld) 101 Mo : Mô men uốn lớn đoạn dầm hai gối đỡ đoạn dầm dầm đơn giản ql 2n - Với tải trọng phân bố hình tam giác: M o  24 q 3.ld2  l 2n   24 Lực cắt dầm xác định theo công thức sau: - Với tải trọng phân bố hình thang: M o  - Tại gối A: QA  Qo  MB l (8-36) (8-37) - Tại bên trái gối thứ (trái gối B): QTB  Qo  MB l - Tại mép gối giữa: Q  Q o giản (8-35) (8-38) (8-39) Qo : Lực cắt gối đỡ đoạn dầm coi đoạn dầm đơn Tải trọng phân bố hình tam giác: Qo  Tải trọng phân bố hình thang: Qo  ql n gd l n  gl q  2ld  ln   d d (8-40) (8-41) 102 CHƯƠNG IX: TÍNH TỐN MỘT SỐ BỘ PHẬN CƠNG TRÌNH Mục tiêu - Biết chuyển từ sơ đồ kết cấu thực sơ đồ tính kết cấu cầu thang, lanh tơ, văng, máng nước - Tính tốn thành thạo tải trọng, nội lực, cốt thép cho phận cầu thang Nội dung Tính toán cầu thang 1.1 Khái niệm Cầu thang phận đảm bảo giao thông theo phương đứng cho cơng trình Có nhiều loại cầu thang, loại có sơ đồ tính riêng, tính tốn phải phân tích đề sơ đồ thích hợp Thực tế thường dùng cầu thang hai đợt, cầu thang gồm có: Bậc thang, đan thang, cốn thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, dầm đỡ, lan can tay vịn Bậc thang cao hb; rộng bb; xây gạch đúc bê tơng Đan thang BTCT dày hd rộng l1 đặt nghiêng góc α Cốn thang: Đỡ cho cạnh đan thang, diện tích cốn b c x hc, dài l2 cos  Chiếu nghỉ: Bản BTCT dày hch, dài l4, rộng l3 Dầm đỡ chiếu nghỉ cốn: Đỡ cạnh chiếu nghỉ cốn, tiết diện dầm bd x hd Mặt bậc có trát lớp vữa dày  vt Mặt bê tông có lớp vữa dày  vd 1.2 Tính tốn phận cầu thang thường a Tính đan thang Sơ đồ tính: Đan thang BTCT chữ nhật có liên kết cạnh, cạnh l1 đặt vào dầm, cạnh xiên đặt vào cốn tường Tùy theo tỷ số cạnh ld mà áp dụng sơ đồ tính cho ln Tải trọng đan thang gồm tĩnh tải hoạt tải - Hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo quy phạm ptc (KN/cm2) - Hoạt tải tính tốn mặt đan: p1  n.p tc (9-1) 103 - Trọng lượng lớp trát gây ra: g vt  n. v  bb  h b  vt lb (9-2) - Trọng lượng lớp trát gây ra: g vd  n. v  vd (9-3) - Trọng lượng thân đan gây ra: g d  n. b h b (9-4) bb h b 2.l b (9-5) - Trọng lượng bậc gạch quy ra: gb  n. G - Tổng tĩnh tải phân bố mặt đan là: g1  g vt  g vd  gd  g b (9-6) - Tải trọng tổng cộng: q1  g1  p1 (9-7) - Phần tải trọng tổng cộng hướng vng góc với mặt đan q,  q1.cos  (9-8) Cốt thép đan: Thường dùng 6  8 đặt cách Thép chịu lực vào đoạn gần tường cốn uốn lên nửa số b Tính cốn thang Cốn thang dầm BTCT đặt nghiêng để đỡ cạnh đan thang Tải trọng từ đan thang truyền vào quy thành tải trọng phân bố theo chiều dài l cốn q1 , trọng lượng thân cốn quy thành tải trọng phân bố theo chiều dài g c  n. b bc h c Tổng trọng tải phân bố cốn là: l1  n. b bc h c Tính thép cho cốn theo mô men lớn nhịp q  q1 q l 22 M 8cos  (9-9) (9-10) q 2l 2 Tiết diện cốn theo hình chữ nhật bc xh c Lực cắt lớn đầu cốn Q  Cốt thép cốn cần neo vào dầm, cần đặt thép chờ để sau liên kết lan can Cốt thép cấu tạo, chịu uốn phải chịu lực nén 104 Cấu tạo cầu thang hai đợt sơ đồ tính kết cấu phận 105 c Tính đan chiếu nghỉ Ở hình trên, đan chiếu nghỉ BTCT hình chữ nhật có liên kết l cạnh (cạnh dài l4 cạnh ngắn l3) Căn tỷ só để chọn cách tính mơ men uốn l3 Tải trọng chiếu nghỉ gồm có trọng lượng thân lớp cấu tạo nên chiếu nghỉ hoạt tải phân bố mặt cầu thang Đặt thép: Theo cách đặt cho d Tính dầm đỡ chiếu nghỉ Sơ đồ tính: Là dầm đơn giản nhịp l4, chịu tải trọng từ chiếu nghỉ truyền vào trọng lượng thân dầm thành lực phân bố q4 Lực từ cốn truyền vào thành lực tập trung S đặt đầu cốn phản lực gối đỡ cốn Căn sơ đồ tính tải trọng tính nội lực Tính bố trí thép cho dầm theo trình tự biết e Chú ý Khi tính chiếu tới phải phân tích sơ đồ tính cụ thể giống tính tốn chiếu nghỉ Dầm đỡ chiếu tới tính tốn giống dầm đỡ chiếu nghỉ không làm cốn thang lên tầng dầm phải chịu lực từ chiếu tới cốn (1 lực S) Với cầu thang khác với cầu thang hình phải phân tích xác định sơ đồ tính khác Lanh tơ, văng, máng nước 2.1 Lanh tô 2.1.1 Khái niệm Lanh tô kết cấu chịu lực ô trống tường (trên cửa đi, cửa sổ, ô trống…) Lanh tô thường làm BTCT lắp ghép đúc tồn khối, kết hợp lanh tơ với giằng tường Lanh tơ có tiết diện chữ nhật, chiều rộng b chiều dày tường, chiều cao h lấy theo chịu lực nên lấy bội số chiều cao hàng gạch xây Chiều dài lanh tô lấy chiều rộng cửa (l) cộng theo đoạn gối lên tường (c) hay lấy c  200  300 mm 2.1.2 Tính tốn Sơ đồ tính: Coi lanh tơ dầm đơn giản đầu gối lên tường, nhịp tính toán: lo  l  c (9-11) Tải trọng: Gồm trọng lượng thân lanh tô mảng tường bên gây 106 - Trọng lượng thân lanh tô quy lực phân bố: n. b b.h - Trọng lượng mảng tường bên cửa xác định theo thực tế Nếu khơng có lanh tơ, mảng tường bên bị nứt tách khối hình tam giác vuông cân mà đỉnh gần mép cửa - Trọng lượng khối tường đặt lên lanh tơ có dạng hình tam giác, trị số lớn nhất: lo l  n. v o  v (9-12) 2 Trong đó: gmax  n. G b  v  G : Là trọng lượng riêng vữa trát khối gạch xây   v : Tổng chiều dày lớp vữa trát trát ngồi tường Sơ đồ tính tốn lanh tơ Để tính tốn: Quy tải trọng dạng phân bố theo chiều dài lanh tô: q  gmax  n. b b.h Căn vào sơ đồ tính tải trọng tính M  (9-13) q.l 2o q.l ,Q  o Tính thép cho tiết diện chữ nhật bxh * Chú ý: lo tải trọng khối tường truyền vào lanh tô lấy tồn khối tường hình chữ nhật Tải trọng quy phân bố là: Nếu khối tường lanh tơ có chiều cao H  q  n. v b.H  n. v   v  n. b b.h (9-14) Nếu tường vị trí cửa có đặt dầm sàn cách mặt lanh tơ khoảng a xét tiếp: - Khi a  lo : Coi tải trọng từ dầm sàn không đặt vào lanh tô 107 - Khi a  ứng lo : Coi tải trọng dầm sàn đặt vào lanh tơ vị trí tương 2.2 Ơ văng Ô văng phần BTCT nằm ngang nhô khỏi mặt để tránh bớt mưa nắng tạo dáng đẹp cho cơng trình Nó thường đặt cửa cửa sổ ngồi Sơ đồ tính: Ô văng BTCT ngàm cạnh vào tường tính theo làm việc chiều Tải trọng gồm tĩnh tải hoạt tải Tĩnh tải trọng lượng thân ô văng lớp trát Hoạt tải lấy theo tiêu chuẩn tải trọng tác động (tiêu chuẩn thiết kế) TCVN 2737-90 lấy theo trọng lượng thân người (có dụng cụ) đứng để sửa chữa, nguy hiểm người đứng ngồi mép văng Khi tính tốn lấy mét chiều dài mép, văng có người đứng Trọng lượng tiêu chuẩn người 0,75KN, hệ số vượt tải 1,4 Cốt thép cho ô văng: Tính theo cấu kiện chịu uốn Đặt thép theo cấu tạo bản, mô men căng thớ phải đặt thép chịu lực gần mặt Sơ đồ kết cấu ô văng a Mặt văng; b Sơ đồ tính; c Tính chống lật Tính chống lật văng: Ơ văng bị lật quanh mép ngồi tường Mơ men tải trọng đặt ô văng gây Mô men chống lật tạo trọng lượng khối tường bên đè xuống Khối tường tính hình thang, đáy nhỏ chiều rộng ô cửa mở rộng bên góc 30o Trọng 108 lượng tường nhẹ dễ bị lật, tính mơ men chống lật lấy hệ M số vượt tải 0,9 Để an toàn lấy thêm hệ số an toàn giu  1,3  1,5 M lat 2.3 Máng nước 2.3.1 Khái niệm Máng nước phận để dẫn nước mưa mái nhà đến ơng nước, máng nước bố trí bên bên ngồi tường biên nhà 2.3.2 Tải trọng Tải trọng máng nước gồm có tĩnh tải hoạt tải Tĩnh tải lớp cấu tạo nên máng nước gây ra, xác định theo thực tế Hoạt tải người thi công sửa chữa nước mưa đầy đến lỗ trống tràn (theo TCVN 2737 - 90) Khi thiết kế phải chọn tổ hợp tải trọng, tổ hợp gây nội lực lớn lấy để tính tốn Tổ hợp tải trọng 1: Tĩnh tải cộng với hoạt tải người thi công Tổ hợp tải trọng 2: Tĩnh tải cộng với hoạt tải nước đầy đến lỗ tràn * Xác định nội lực Máng nước nhà: Tính theo dầm tiết diện chữ U Trong đoạn máng làm việc panen sườn ngửa, đúc bê tông liền qua nhiều tường máng dầm liên tục Máng nước bên ngồi nhà mà có dầm đỡ Phải tỷ lệ thành máng tạo nên cho để sơ đồ tính ld mà dầm đỡ ln 2.3.3 Biện pháp chống lật cho máng nước Máng đặt nhà dễ bị lật quanh mép tường ngồi Để chống lật dùng biện pháp: - Dùng panen làm đối trọng để gây mô men giữ - Neo thép máng nước vào lớp bê tôn chống thám mái - Neo máng nước vào bu lông thép chờ vào khối tường bên - Làm dầm công xôn đỡ 109 ... học Kết cấu xây dựng, biên soạn giáo trình ? ?Kết cấu xây dựng? ??, với mong muốn phục vụ kịp thời cho công tác giảng dạy học tập giáo viên học sinh chuyên ngành xây dựng dân dụng công nghiệp ? ?Giáo trình. .. trình kết cấu xây dựng? ?? gồm chương: Chương 1: Gỗ dùng xây dựng; Chương 2: Tính tốn cấu kiện bản; Chương 3: Liên kết kết cấu gỗ; Chương 4: Thép xây dựng liên kết kết cấu thép; Chương 5: Đại cương kết. .. vật liệu nhẹ so với kết cấu bê tông kết cấu gạch đá Kết cấu thép chế tạo trước trường xưởng, đạt độ xác cao Kết cấu thép thi công lắp dựng nhanh, cơng trình sớm đưa vào sử dụng phát huy hiệu kinh