kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Phần Kết Cấu Nhà Cửa - Gs. Ts. Ngô Thế Phong

- Sơ đồ kết cấu phải rõ ràng, qua đó có thể nhận biết được sự phân phối nội lực trong kết cấu dưới tác dụng của tải trọng và các tác động khác.. * Khi tính toán các kết cấu đỡ sàn của nh

KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP II

(PHẦN KẾT CẤU NHÀ CỬA)

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Số đơn vị học trình: 3

BIÊN SOẠN: BÙI THIÊN LAM

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

- Kết cấu bê tông cốt thép (Phần kết cấu nhà cửa) - Ngô Thế Phong (chủ

biên)

- Kết cấu bê tông cốt thép tập II (Cấu kiện nhà cửa) - Võ Bá Tầm

- Khung bê tông cốt thép - Trịnh Kim Đạm, Lê Bá Huế

- Tính toán và cấu tạo kháng chấn nhà nhiều tầng - Phan Văn Cúc, Nguyễn

Lê Ninh

- Ossatures Des Batiments - André Coin

- Kết cấu nhà cao tầng - Wolfgang Schuellef

- Bài giảng Bê tông cốt thép, Trường Đại học Bách khoa Đa Nẵng

CHƯƠNG I NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT

1 Yêu cầu vế kinh tế kỹ thuật khi thiết kế kết cấu BTCT:

* Thiết kế công trình có mối quan hệ hữu cơ, gắn bó chặt chẽ với nhau giữa kiến trúc và kết cấu Hình dạng và không gian kiến trúc được thể hiện trên cơ sở hệ kết cấu công trình Các không gian đơn giản thường được tạo nên bằng hệ dầm, cột, tường và sàn theo hệ lưới cột ô vuông hoặc chữ nhật Các không gian phưcï tạp thường được tạo nên bằng các hệ kết cấu như dàn, vòm, mái mỏng không gian, Không gian kiến trúc, loại hình kết cấu và chiều cao kết cấu có quan hệ chặt chẽ với nhau So với kết cấu không gian thì kết cấu phẳng có chiều cao kết cấu lớn hơn

Dù chọn không gian kiến trúc như thế nào, khi thiết kế mặt bằng công trình đã phải nghĩ

đến khả năng chịu tải và các tác động khác lên công trình Do đó trong thiết kế phương án kiến trúc đã phải nghĩ đến các phương án kết cấu, nhằm tránh sai lầm về tính khả thi của công trình, hoặc chỉ đạt được những phương án gò bó, thiếu sinh động, kém mỹ quan

* Để phương án thiết kế được khả thi, phưong án thiết kế phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật trong sử dụng hiện tại và lâu dài, yêu cầu độ bền theo niên hạn sử dụng, yêu cầu phòng chống cháy và điều kiện thiết bị kỹ thuật thi công và giá thành công trình không vượt quá kinh phí đầu tư

1.1 Các yêu cầu về mặt kỹ thuật :

- Kết cấu được chọn phải có hình dạng thích ứng với không gian và hình khối kiến trúc

- Sơ đồ kết cấu phải rõ ràng, qua đó có thể nhận biết được sự phân phối nội lực trong kết cấu dưới tác dụng của tải trọng và các tác động khác Tuy nhiên, không nên thiên về việc chọn sơ đồ dễ tính toán mà chú ý đến tính hợp lý của sự phân phối nội lực trong kết cấu Lưu ý rằng kết cấu tĩnh định thì dễ tìm được nội lực nhưng độ an toàn tổng thể thì kém hơn kết cấu siêu tĩnh

- Vật liệu chọn căn cứ vào điều kiện thực tế và yêu cầu cụ thể của công trình Nên ưu tiên dùng BT có cường độ cao và cốt thép có gờ Những kết cấu nhịp lớn, kết cấu lắp ghép nên dùng BTCT ứng lực trước

- Kết cấu phải được tính toán với mọi tải trọng và tác động có thể xãy ra, trong giai đoạn sử dụng và cả quá trình thi công

- Phương án chọn phải phù hợp với yêu cầu thời hạn thi công, khả năng kỹ thuật thi công đang có hoặc sẽ có

- Chọn phưong án kết cấu và thi công cần cân nhắc giữa kết cấu toàn khối, lắp ghép và nửa lắp ghép

1.2 Yêu cầu về mặt kinh tế :

- Kết cấu phải có giá thành hợp lý Thông thường, chi phí vật liệu chiếm tỷ trọng lớn, khi đó cần chọn phương án có chi phí vật liệu thấp Nhưng đối với công trình mà chi phí nhân công

và máy thi công chiếm phần lớn thì việc tiết kiệm một ít vật liệu không có ý nghĩa so với việc đảm bảo an toàn cho kết cấu

- Kết cấu thiết kế phải phù hợp với thời hạn thi công, sớm đưa công trình vào sử dụng

Do đó để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế hợp lý cần phải kết hợp việc thiết kế kết cấu với thiết kế biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công

2 Nguyên tắc tính toán kết cấu BTCT

2.1 Xác định tải trọng :( Xem chương 3- KCBTCT1)

Xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95 : “ Tải trọng và tác động”

- Tải trọng thường xuyên ( tỉnh tải) : Trọng lượng bản thân kết cấu, trọng lượng và

áp lực của đất đắp, Lực nén trước trong BTCT ứng lực trước cũng được xem như tải trọng

thường xuyên Tải trọng thường xuyên thuộc loại tải trọng tác dụng dài hạn Hệ số vượt tải

từ 1.05 - 1.30 tùy thuộc vào loại vật liệu và phương pháp thi công

- Tải trọng tạm thời ( hoạt tải) : Là tải trọng có thể thay đổi vị trí, độ lớn, chiều tác dụng trong quá trình thi công và sử dụng như người, thiết bị, hoạt tải cầu trục, gío, Tải

trọng nầy có thể có một phần tác dụng dài hạn ( trọng lượng vách ngăn tạm, trọng lượng các thiết bị gắn cố định) và một phần tác dụng ngắn hạn Hệ số vượt tải từ 1.20 - 1.40

* Tỉnh tải tác dụng thường xuyên lên kết cấu, còn hoạt tải có thể xuất hiện tại những chỗ khác nhau vào những thời điểm khác nhau Nên chúng ta cần phải xếp các trường hợp hoạt tải để tìm ra những giá trị nội lực lớn nhất có thể xãy ra ở từng tiết diện Theo TCVN chia thành 2 tổ hợp :

+ Tổ hợp tải trọng cơ bản : Gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngắn

hạn và dài hạn

+ Tổ hợp tải trọng đặc biệt : Gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngắn

hạn, dài hạn và một trong các hoạt tải đặc biệt ( động đất, nổ )

* Khi tổ hợp lưu ý đến hệ số tổ hợp, nhằm xét đến khả năng tác dụng không đồng thời của các loại tải trọng ngắn hạn

* Khi tính toán các kết cấu đỡ sàn của nhà nhiều tầng ( dầm, cột, tường, móng) để xét đến khả năng chất tải không đầy trên một tấm sàn, hoặc trên các tầng, tiêu chuẩn còn cho phép giảm tải trọng tạm thời theo độ lớn của ô bản và số tầng nằm trên tiết diện đang xét

2.2 Tính toán nội lực :

Việc tính toán có thể tiến hành theo sơ đồ đàn hồi hay sơ đồ khớp dẻo

- Tính theo sơ đồ đàn hồi : Dùng các phương pháp của LTĐH, SBVL, CHKC để xác

định nội lực Tính riêng nội lực do tỉnh tải và do các trường hợp hoạt tải, rồi tổ hợp

* Giả thiết của phương pháp là vật liệu đàn hồi, đồng nhất và đẳng hướng Điều nầy không phù hợp với BTCT vì BT là VL đàn hồi dẻo, module đàn hồi của BT phụ thuộc vào ứng suất ở thời điểm đang xét, tức phụ thuộc vào tải trọng Trong tiết diện, lượng cốt thép phân bố không đều, nên độ cứng của cấu kiện thay đổi đáng kể khi kích thước tiết diện không đổi, vùng kéo thường xuất hiện khe nứt cũng làm giảm độ cứng Khi tính toán cốt thép theo TTGH, biểu đồ ứng vùng nén lấy hình chữ nhật không phù hợp với phương

dụng phương pháp nầy vì nó thiên về an toàn và nhiều trường hợp có thể sử dụng các bảng tính sẵn, hay các chương trình tính kết cấu đã lập trên cơ sở của phương pháp PTHH.

- Tính nội lực theo sơ đồ khớp dẻo ( phương pháp cân bằng giới hạn) :

+ Khái niệm về khớp dẻo và sự phân phối lại nội lực ( xem KCBTCT1)

+ Phương pháp cân bằng giới hạn: Phương pháp nầy cho phép xác định được tải trọng giới hạn hay mômen giới hạn không phụ thuộc vào thứ tự xuất hiện khớp dẻo và thứ tự tác dụng của tải trọng ( xem KCBTCT1)

2.3 Tính toán tiết diện :

Thường giải quyết một trong hai bài toán sau :

- Tính toán cốt thép : Từ tổ hợp nội lực và kích thước tiết diện đã chọn, tính toán cốt

thép, kiểm tra hàm lượng cốt thép

- Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện : Trên cơ sở tổ hợp nội lực, giả thiết trước

cốt thép rồi tính toán khả năng chịu lực của tiết diện

3 Trình tự thiết kế kết cấu BTCT:

3.1 Chọn phương án kết cấu :

Căn cứ không gian và hình khối kiến trúc, điều kiện địa chất, thủy văn, điều kiện thi công để chọn phương án kết cấu cho phù hợp, nhằm đạt hiệu quả kinh tế Lựa chọn VL sử dụng

3.2 Tính toán tải trọng và các tác động : Căn cứ TCVN 2737-95

3.3 Tính toán sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện:

Căn cứ sơ đồ kết cấu, tải trọng, tính gần đúng nội lực tại một số tiết diện từ đó tính toán, lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diênû, hoặc dựa vào kinh nghiệm, vào các thiết kế có sẵn để chọn

3.4 Tính toán nội lực và tổ hợp nội lực

3.5 Kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn :

Căn cứ vào nội lực lớn nhất ở tiết diện nguy hiểm đối với từng cấu kiện và yêu cầu về cường độ, biến dạng, khe nứt để xét tính hợp lý của việc lựa chọn tiết diện Nếu cần thì phải thay đổi, thay đổi lớn thì phải tính lại nội lực

3.6 Tính toán và chọn cốt thép :

Nếu chọn kích thước tiết diện đã hợp lý thì tính toán cốt thép chịu lực, rồi chọn đường

kính, số lượng thanh và bố trí cốt thép

3.7 Kiểm tra độ võng và khe nứt :

Tính toán và so sánh với độ võng và khe nứt giới hạn Đối với các kết cấu toàn khối, không có yêu cầu chống thấm, không nằm trong môi trường xâm thực, nếu kích thước tiết diện đủ lớn và đảm bảo các yêu cầu cấu tạo thông thường thì có thể không cần kiểm tra

3.8 Tính toán cấu kiện lắp ghép :

Ngoài những tính toán như trên, cần phải kiểm tra cường độ và bề rộng khe nứt ở giai đoạn chế tạo, vận chuyển, lắp dựng, tính toán vị trí móc cẩu, tính mối nối lắp ghép

3.9 Thể hiện bản vẽ :

Kết quả tính toán cần được thể hiện trên bản vẽ để phục vụ thi công Bản vẽ phải ghi đầy đủ kích thước, các chủng loại thép, các ghi chú cần thiết ( về vật liệu, thi công) và thống

kê vật liệu

3.10 Hồ sơ thiết kế :

Gồm thuyết minh tính toán, các bản vẽ và dự toán thiết kế Thuyết minh cần trình bày các phương án được nêu ra và lựa chọn, các căn cứ tính toán

4 Nguyên tắc cấu tạo kết cấu BTCT :

- Chọn hình dạng, kích thước tiết diện hợp lý, làm tăng khả năng chịu lực, tiết kiệm

VL, đảm bảo mỹ quan cho công trình Việc lựa chọn cần thỏa mãn điều kiện thi công thực tế, yêu cầu chống thấm, tác động của môi trường, cần chọn loại BT và CT thích hợp

- Cốt thép phải được bố trí thỏa mãn các yêu cầu về cấu tạo như số lượng, đường kính, khoảng cách, neo, uốn, nối , nhằm dễ thi công, đảm bảo lực dính, giảm khe nứt

- Đặt cốt thép cấu tạo để chịu những nội lực xuất hiện do sự sai lệch giữa sơ đồ thực và

sơ đồ tính, do chênh lệch nhiệt độ, co ngót, lún lệch Cốt thép cấu tạo còn được đặt vào những nơi mà ở đó trạng thái ứng suất khá phức tạp, khó khảo sát một cách chắc chắn, chỉ có thể xử lý bằng kinh nghiệm hay thí nghiệm mô hình

- Bố trí khe nhiệt độ : Chiều dài kết cấu và sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì nội lực phát sinh càng lớn ( kết cấu siêu tĩnh) Khoảng cách khe nhiệt độ tùy thuộc vào độ cứng của ngôi nhà và mức độ tiếp xúc của ngôi nhà với khí quyển Khe bố trí từ mặt móng trở lên, bề rộng từ 2 - 3cm

- Khe lún : Do nền đất không đồng nhất, do nhà lệch tầng, do tải trñong phân bố không đều trên mặt bằng, để tránh nứt nẻ, phá họai cục bộ, cần tách ngôi nhà thành từng khối riêng từ móng đến mái Bề rộng khe lún từ 2 - 3cm

5 Những yêu cầu và qui định đối với bản vẽ BTCT :

Yêu cầu đối với bản vẽ BTCT là đầy đủ, rõ ràng, chính xác và đúng các ký hiệu qui định, giúp cho người thi công hiểu rõ và thi công đúng thiết kế

5.1 Bố trí bản vẽ kết cấu : Nội dung bản vẽ gồm :

- Các bản vẽ bố trí hệ kết cấu chịu lực như khung, dầm, sàn Để thể hiện rõ ràng cần

vẽ riêng cho các tầng và một số bản vẽ mặt cắt

- Các bản vẽ bố trí cấu kiện lắp ghép trên các tầng

- Các bảng thống kê các bộ phận kết cấu và cấu kiện

- Thể hiện trục định vị, khoảng cách các trục, chiều dài tổng cộng, cao độ tại nơi cần

5.2 Bản vẽ bố trí cốt thép trong cấu kiện : Nội dung cần thể hiện :

- Tỷ lệ 1/20 ; 1/50 ; 1/100 Qui ước xem BT là trong suốt nhìn thấy cốt thép bên trong

- Đường bao của cấu kiện, các kích thước để có thể làm ván khuôn và định vị cốt thép

- Vị trí và hình dáng cốt thép trong cấu kiện, các chi tiết được hàn vào CT khi chế tạo

- Chiều dày lớp BT bảo vệ Các mặt cắt ngang

- Các bộ phận kết cấu tiếp giáp dùng làm gối đỡ, hay những bộ phận mà kết cấu được ngàm vào trong

- Bảng thống kê CT và BT cho từng cấu kiện Vẽ khai triển CT đủ kích thước để gia công

- Các ghi chú cần thiết : Mác BT, loại CT, cách nối thép, vị trí nối, loại que hàn, Với BTCT ứng suất trước cần ghi cường độ tối thiểu của BT khi căng cốt thép, mác vữa bơm vào ống rãnh, trình tự căng, lực căng,

5.3 Những qui ước khi thể hiện bản vẽ:

1

2

CHƯƠNG II KẾT CẤU MÁI BTCT

Kết cấu mái BTCT có thể được thi công toàn khối, lắp ghép hoặc nửa lắp ghép Mái phải đảm bảo yêu cầu cách nhiệt, chống dột, chịu được mưa nắng, do đó cấu tạo các lớp mái khác với các lớp sàn

KC mái có thể phân theo hình dạng là mái phẳng và mái vỏ mỏng không gian Khi độ dốc i ≤ 1/8 gọi là mái bằng,

i > 1/8 gọi là mái dốc

Đặc điểm cấu tạo và tính toán :

- KC mái bằng toàn khối cũng là một dạng KC sàn phẳng

- Mái lắp ghép cũng được sử dụng rộng rãi, có thể chia ra hệ mái có xà gồ và hệ không có xà gồ Trong hệ mái không xà gồ, panel được gác trực tiếp lên KC đỡ mái (dầm, dàn mái) Tính toán và cấu tạo panel mái tương tự panel sàn Xà gồ tính như cấu kiện chịu uốn xiên

Chương nầy chủ yếu nghiên cứu kc đỡ mái như dầm, dàn, vòm

1 DẦM MÁI :

1.1.Cấu tạo :

Dầm mái thường là xà ngang của khung hoặc dầm độc lập gác lên tường hoặc cột Dầm mái thích hợp với nhịp ≤ 18m, nếu dùng dầm mái ƯST có thể vượt nhịp 24m hoặc lớn hơn Tuỳ thuộc hình dạng của mái mà dầm mái có thể có các dạng sau :

đôi khi dạng chữ nhật

- Chiều cao đầu dầm : h dd l

- Chiều cao giữa dầm : h gd l

15

1

10 1 −

=

b ≥ 60 khi đổ BT theo phương ngang

b ≥ 80 khi đổ BT theo phương đứng

b≥ 90 khi bản bụng có đặt cốt thép ƯST

- Bề rộng cánh chịu nén b c l

- Bề rộng cánh chịu nén b c =200 −250, đảm bảo đủ bố trí cốt thép chịu kéo trong dầm Với dầm có ƯST thì b c phải đủ để chịu nén và ổn định khi buông cốt thép ƯST

- Chiều dày của cánh h c , h ’ c ≥ 100

+ Ở khu vực gần gối tựa, bản bụng được mở rộng bằng cánh chịu kéo để liên kết với đầu cột, để chịu phản lực gối tựa

+ Dầm có chiều cao lớn, hoặc dầm chịu tải trọng tập trung, bố trí thêm các sườn đứng, cách khoảng 3m

+ Với các dầm lớn,thường khoét bớt bản bụng bằng các lỗ tròn hoặc đa giác đều, và cấu tạo cốt thép bao quanh chu vi lỗ

* Cấu tạo cốt thép :

- CT dọc chịu kéo : Với dầm nhịp nhỏ có thể dùng BT mác 200-300, CT thường, nhóm CII, CIII CT được bố trí theo biểu đồ bao mômen, các thanh được hàn chồng lên nhau, các mối hàn cách khoảng 1m Tại đầu dầm CT dọc phải được neo chắc chắn bằng cách hàn vào các đoạn thép góc Với dầm nhịp lớn nên dùng

CT ƯST để giảm độ võng, giảm khe nứt, BT mác 300-500

- Trên suốt chiều cao dầm đặt cốt dọc cấu tạo &8 -&10

- Cốt đai &8 -&10, khoảng cách xác định theo yêu cầu chịu cắt và cấu tạo, có dạng chữ U bao lấy cốt dọc chịu kéo Cốt đai với cốt dọc cấu tạo đan thành lưới trong bản bụng (xem hình vẽ)

1.2 Đặc điểm tính toán dầm hai mái dốc :

1.2.1.Sơ đồ tính:

Dầm mái tính theo sơ đồ một

dầm đơn giản, nhịp tính toán

là khoảng cách trọng tâm các

gối tựa

1.2.2.Tải trọng và nội lực:

Tỉnh tải : - Trọng lượng bản thân dầm

- Trọng lượng panel, các lớp phủ

i=1/12

Mmax

l0x

- Trọng lượng cửa mái (nếu có)

Hoạt tải : - Hoạt tải sửa chữa mái

- Tải trọng do thiết bị vận chuyển treo (nếu có)

Ngoài trọng lượng bản thân, các tải trong khác truyền xuống là những lực tập trung

thông qua các sườn panel, các chân cửa mái, các điểm treo thiết bị vận chuyển Nếu

trên dầm có từ năm tải trọng tập trung trở lên thì có thể thay bằng tải trọng phân bố

đều

Từ các cơ sở trên ta xác định được nội lực M, Q trong các tiết diện dầm

1.2.3.Tính toán tiết diện:

Dầm mái có tiết diện thay đổi, tiết diện giữa nhịp có mômen lớn đồng thời tiết diện

cũng lớn, do đó chưa phải là tiết diện nguy hiểm nhất của dầm, còn có những

tiết diện khác có mô-men giảm đi nhưng do tiết diện giảm nhiều nên có thể bị

phá hoại Vậy cần xác định td nguy hiểm của dầm và tính CT cho td đó

Xét một dầm hai mái dốc, có 0

- Tại tiết diện x, ta có : ( 2 )

24

1 12

1 24

2 0

x l

qx x

q x

x

x a

x ã

h R

M h

R

M F

để xác định x như sau :

2x2+2xl0 −l02 =0

Giải phương trình trên ta được x = 0.37 l0

Thường x=(0.35−0.40)l Trường hợp nhà có cửa mái,

thì tiết diện nguy hiểm có thể ở dưới chân cửa mái

Nc-Dc

RađFxRađFđ

• Khi tính cốt đai trong dầm mái, điều kiện

cường độ trên tiết diện nghiêng được viết :

β

α Q D tg F

R F

R

Q ≤∑ ad d + ∑ ad x sin + b + c

trong đó :

Qb - khả năng chịu cắt của bêtông

Dctgβ- hình chiếu trên phương đứng của phần hợp lực trong vùng nén do cánh td chịu, đối với td chữ nhật Dctgβ = 0

Dc được xác định theo td thẳng đứng đi qua điểm cuối của td nghiêng nằm trong vùng chịu nén :

b

b b

) (

' 0

x ad c

x x d

d ad

F R h

h

Z F Z

F R

2.1.Cấu tạo chung:

Thường dùng các loại dàn sau:

- Dàn hình thang :

Dược sử dụng nhiều Chế tạo đơn giản, nội lực phân bố tương đối đều, dễ tạo độ dốc thoát nước mái,thích hợp cho nhà nhịp lớn Nhược điểm là đầu dàn cao, làm tăng chiều cao nhà, tốn vật liệu bao che

- Dàn có thanh cánh hạ gãy khúc:

Loại nầy làm việc gần giống dàn

hình thang, nhưng nhờ trọng tâm được hạ thấp nên nó ổn định hơn khi lắp ráp và sử dụng Với dàn ứng suất trước, thanh cánh hạ không thẳng nên gây tổn hao ứng suất khá lớn

- Thanh cánh thượngû gãy khúc :

Dàn có hình dạng hợp lý khi chịu tải

trọng phân bố đều Nội lực trong các thanh cánh thượng, cánh hạ tương đối đều nhau từ gối tựa vào giữa nhịp Nội lực trong các thanh xiên bé, chiều cao đầu dàn nhỏ, giảm được vật liệu bao che

- Dàn chữ nhật :Dễ chế tạo, sử dụng khá rộng

rãi trong mái phẳng, mái răng cưa, trong nhịp cầu

Nội lực trong các thanh cánh phân bố không được

đều như các dàn gãy khúc

- Dàn vòng cung :

Loại dàn nầy có đầy đủ ưu điểm của loại

dàn có thanh cánh thượng gãy khúc Đặc

biệt nhờ độ cong của thanh cánh thượng

mà khi chịu tải trọng đặt ngoài mắt, mômen uốn cục bộ sẽ giảm do độ lệch tâm của lực dọc so với trục thanh sẽ gây mômen ngược lại Tuy nhiên chế tạo loại dàn nầy phức tạp hơn

* Để dễ vận chuyển, khi chế tạo người ta có thể chia dàn thành các phần nhỏ Kích thước mỗi phần tuỳ thuộc khả năng vận chuyển và chỉ nên chia khi điều kiện bắt buộc Việc khuếch đại dàn được thực hiện bằng liên kết các chi tiết đặt sẵn, căng cốt thép ứng lực trước hoặc đổ bêtông mắt dàn tại hiện trường

* Kích thước của dàn:

9

17

1

( −

= , tùy thuộc cường độ, độ cứng và các yêu cầu về thiết bị kỹ thuật

- Khoảng cách giữa các mắt trên thanh cánh thượng thường 3m

- Khoảng cách giữa các mắt dưới thanh cánh hạ là ≤6m

- Chiều rộng thanh cánh thượng phụ thuộc khả năng chịu nén, độ ổn định, vận chuyển, cẩu lắp và phải đủ rộng để gác panel

= , và chú ý vấn đề định hình hóa ván khuôn

Theo qui định: b ≥ 220 với dàn bước a = 6m, nhịp l = 18m;

b ≥ 240 a= 6m, l= 30m;

b ≥ 280 a= 12m, nhịp tùy ý

-Thanh bụng: được lấy theo khả năng chịu lực: nén, kéo đúng tâm hoặc lệch tâm Thường lấy bề rộng thanh bụng bằng thanh cánh với dàn BTCT toàn khối sẽ thuận tiện khi chế tạo Nhưng với dàn lắp ghép từ các cấu kiện riêng lẻ thì thanh bụng có bề rộng bé hơn thanh cánh để dễ liên kết

Mác BT thường dùng 200 ÷ 500

* Cấu tạo cốt thép: Cốt chịu lực nên dùng thép CII trở lên

- Bố trí thép trong các thanh dàn: theo yêu cầu cấu tạo đối với các cấu kiện chịu nén, kéo đúng tâm hoặc lệch tâm

- Thanh cánh hạ chịu lực kéo lớn thường dùng thép ƯLT.Yêu cầu phải có tối thiểu 4 thanh thép cho mỗi tiết diện, phải có biện pháp đặc biệt để neo thép chịu kéo ở đầu dàn

- Thanh cánh thượng: chịu nén đúng tâm hoặc lệch tâm Cốt dọc ≥ 4∅10 cho mỗi tiết diện

- Thanh bụng: Với thanh kích thước td lớn phải có ≥ 4∅10

Với thanh kích thước td bé có thể 2∅10

* Cấu tạo mắt dàn:

- Mắt dàn toàn khối:

Cốt thép bao quanh mắt và cốt đai có sự làm việc khá phức tạp, và chưa có những nghiên cứu đầy đủ về tính toán Vì vậy khi thiết kế các mắt dàn cần tuân theo một số qui định về cấu tạo

2.2.Tính toán dàn mái:

Cần tính toán kiểm tra trong mọi giai đoạn: chế tạo, vận chuyển, cẩu lắp, sử dụng và sửa chữa, mỗi giai đoạn có thể có sơ đồ tính và tải trọng khác nhau

Xét giai đoạn sử dụng:

- Tải trọng: + Trọng lượng bản thân và lớp phủ mái,

+ Hoạt tải sửa chữa mái ,

+ Tải trọng treo phía dưới (nếu có)

- Sơ đồ tính: Xem các mắt dàn là khớp

- Xác định nội lực: Dùng các pp của CHKC (phương pháp mặt cắt, phương pháp giản đồ Crêmôna, phương pháp tách nút )

Nếu tải trọng đặt ngoài mắt: sẽ gây uốn cục bộ trên các thanh cánh Để xác định

- Tính toán tiết diện thanh dàn:

Thanh cánh thượng và thanh xiên chịu nén: tính như cấu kiện chịu nén đúng tâm, nếu có mô men uốn cục bộ thì tính như cấu kiện chịu nén lệch tâm Chiều dài tính toán (trong mp dàn):

+ Thanh cánh thượng và thanh xiên đầu dàn: l0 = l

+ Các thanh bụng khác: l0 = 0.8l

Khi tính kiểm tra theo phương ngoài mp dàn, chiều dài tính toán lấy bằng khoảng cách giữa các liên kết cản trở chuyển vị theo phương ngoài mp dàn

Với dàn BTCT ƯLT trong giai đoạn chế tạo khi cốt thép ƯLT được căng thanh cánh hạ có biến dạng, do đó các mắt dàn ở thanh cánh hạ có chuyển vị gây ra nội lực ban đầu (chủ yếu là mô men) trong các thanh bụng Vì vậy với dàn BTCT ƯLT cần phải tính toán kiểm tra theo các nội lực này

3.VÒM:

3.1 Đặc điểm cấu tạo :

Vòm BTCT thường được dùng làm kết cấu chịu lực mái khi nhịp khá lớn (thường ≥ 18m) Khi nhịp ≥ 36m dùng vòm tỏ ra kinh tế hơn dàn

Các dạng vòm thường gặp: Vòm 3 khớp, Vòm 2 khớp, Vòm không khớp Vòm có thể chế tạo toàn khối hoặc lắp ghép Với vòm 3 khớp thường được lắp ghép từ 2 nửa vòm được chế tạo sẵn, vòm 2 khớp thường có thanh căng

Ngoài ra việc chọn loại vòm còn tùy thuộc vào khả năng truyền lực của gối tựa, tính chất của nền đất Vòm không khớp có độ cứng lớn và phân bố nội lực đều, vòm 2 khớp hoặc 3 khớp nếu gối tựa kém ổn định nên có thanh căng

1

=

Như đã biết trong CHKC, với mỗi dạng tải

trọng có thể chọn trục của vòm sao cho M= 0: gọi

là trục không mô men

Với kết cấu BTCT để tận dụng khả năng chịu nén tốt của BT, việc chọn trục vòm sao hạn chế mô men trong vòm là có ý nghĩa Theo quan điểm này, trục vòm hợp lý với tải trọng đã cho là tại td bất kỳ ta có:

Mô men của vòm: Mx = Mdx - H.y = 0

Trong quá trình sử dụng, vòm không chỉ chịu tải phân bố đều mà còn có tải lệch,

do vậy vòm sẽ xuất hiện mômen uốn nên trục hợp lí của vòm chỉ làm giảm tới mức thấp nhất mômen uốn

Để định hình hóa kết cấu và đơn giản hóa cho cấu tạo, với vòm thoải )

5

1 l

f ( ≤ , hai

khớp thường lấy trục vòm dạng cung tròn Nếu vòm tương đối cao )

4

12

1l

f

chọn trục vòm dạng parapol

Nếu có thanh căng, bố trí thanh treo cách khoảng < 6m

để thanh căng không bị võng

Thân vòm: cấu tạo theo nguyên tắc các cấu kiện

chịu nén hoặc kéo lệch tâm Tiết diện có thể là chữ

nhật, chữ T hoặc rỗng Chiều cao tiết diện:

Thanh căng: Có thể bằng thép (thép tròn, thép hình) hoặc BTCT, với các vòm lớn

nên dùng thanh căng bằng BTCT ƯLT Chú ý neo, hàn thanh căng chắc chắn vào gối tựa

q

3.2.Nguyên tắc tính toán vòm:

• Tải trọng: - Toàn bộ tải trọng mái

- Hoạt tải tác dụng lên mái

- Tải trọng do cầu trục treo(nếu có)

Với hoạt tải tác dụng lên mái nên tính với nửa vòm (khả năng gây mô men lớn hơn)

Với những vòm lớn cần xét đến ảnh hưởng của từ biến, co ngót

• Xác định nội lực: theo các phương pháp của CHKC

Diện tích thanh căng xác định theo lực xô ngang: 0.9 q.l

2

=

(

2 5 4

2

c c

=

a F n F k

1f

r8

151

1

2

r, F: bán kính quán tính và diện tích td thân vòm;

Fa: Diện tích td thanh căng bằng thép

Với vòm 3 khớp có gối tựa ngang nhau :

f

Mdmax

=

H

Mdmax: Mô men dầm tại td giữa nhịp;

Có lực căng H, dễ dàng xác định nội lực trong thân vòm:

Mx = Mdx - H.y

Qx = Qdx.cosϕ - H.sinϕ

Nx = Qdx.sinϕ + H.cosϕ

ϕ: Góc giữa tiếp tuyến của trục vòm với phương ngang

• Cốt thép trong vòm xác định như cấu kiện chịu nén lệch tâm, chiều dài tính

toán xác định như sau:

Vòm 3 khớp: l0 = 0.58S Vòm 2 khớp: l0 = 0.54S

Vòm không khớp: l0 = 0.36S S: chiều dài trục vòm;

Trong vòm thường lực cắt không lớn lắm, nếu Q < Rk.b.h0 Nên thường bố trí cốt đai theo cấu tạo

Ngoài ra với các vòm bằng BTCT ƯLT cần kiểm tra khi chế tạo, lắp ghép

*********

Chương III: KẾT CẤU KHUNG BTCT

1 Khái niệm và phân loại:

Kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình nối với nhau bằng các nút cứng hoặc khớp Khung BTCT được dùng rộng rãi và là kết cấu chịu lực chủ yếu của nhiều loại công trình

1.1 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại khung

a Phân loại theo phương pháp thi công:

- Khung Toàn khối:

Ưu điểm: Độ cứng ngang lớn, chịu tải trọng động tốt

Việc chế tạo các nút cứng tương đối đơn giản

Nhược điểm: Thi công phức tạp, khó cơ giới hóa

Chịu ảnh hưởng thời tiết, thi công chậm

- Khung lắp ghép:

Ưu điểm: Các cấu kiện được chế tạo tại phân xưởng nên dễ kiểm tra chất lượng

Thi công nhanh, dễ cơ giới hóa

Nhược điểm: Độ cứng của kết cấu không lớn

Thực hiện các mối nối phức tạp, nhất là các nút cứng

KhunglắpghépKhungtoànkhối

b Phân loại theo hình thức:

Khung 1 tầng: - Một nhịp

- Nhiều nhịp

Khung nhiều tầng: - Một nhịp

- Nhiều nhịp

Hệ khung trong nhà là một hệ không

gian Tuỳ trường hợp cụ thể mà có thể

tính khung phẳng hoặc khung không

1.2 Chọn hình thức khung:

Hai bộ phận cơ bản của khung là cột và xà ngang

Cột thường làm thẳng, liên kết với móng và xà ngang có thể là khớp hoặc cứng Xà ngang thường thẳng, các xà trên cùng có thể gãy khúc hoặc cong Nhịp dưới 15m dùng xà thẳng, từ 15m - 18m dùng xà gãy, trên 18m nên dùng xà cong

Khung có liên kết cứng, có độ cứng

cao, biến dạng ít, nội lực phân bố tương

đối đều, các thanh làm việc hợp lý hơn

so với khung khớp

Nếu khung yêu cầu có độ cứng ngang

lớn liên kết các cấu kiện bằng liên kết

cứng

Nền đất tốt chọn liên kết cứng cột với móng, cấu tạo đơn giản, phân phối nội lực trong khung hợp lý, độ cứng khung lớn Nền đất yếu chọn liên kết khớp với móng, áp lực dưới đáy móng đều, sẽ giảm chuyển vị xoay của móng, giảm kích thước đế móng.

Nếu thi công toàn khối các nút khung nên chọn liên kết cứng Còn thi công lắp ghép các nút có thể là khớp hoặc cứng, tuy nhiên để tạo được các liên kết cứng khá phức tạp, chi phí lớn

2 Cấu tạo khung toàn khối :

Khung gồm từ các thanh và các nút Các thanh là các cấu kiện chịu uốn (dầm, xà ngang) và cấu kiện nén lệch tâm ( cột, xà ngang gãy khúc, xà ngang cong), cũng có khi chịu kéo lệch tâm

Việc cấu tạo các thanh chịu uốn, chịu nén lệch tâm dùng cốt thép mềm với hàm lượng bình thường (<3%) đã được đề cập trong phần cấu kiện cơ bản

Đối với các khung nhà cao tầng, nội lực trong cột khá lớn và nhu cầu giảm nhỏ kích thước tiết diện có thể đặt cốt mềm hàm lượng cao hơn 3% ( tối đa 6- 8%), với cốt đai phải đặt dày hơn và mọi cốt dọc phải có cốt đai giằng; hoặc đặt cốt cứng

Cốt cứng đặt trong dầm làm giảm kích thước tiết diện và chịu tải khi thi công

Cốt đai cột khi hàm lượng thép dọc >3%

Cốt cứng trong cộtCốt cứng trong dầm

Các nút khung phải đảm bảo yêu cầu tính chất của nút đề ra, đồng thời phải dễ thi công

Tại nút do hàm lượng cốt thép lớn, bố trí phức tạp (thép của các cấu kiện neo vào nút), nên trạng thái ứng suất trong nút khá phức tạp, bê tông bị chèn ép Do đó đặc biệt quan tâm đến việc hạn chế biến dạng ngang của bêtông bằng cách cấu tạo thêm cốt đai

A

-Nút A: Nút nối giữa xà ngang trên cùng và cột

biên, mô men tại nút thường khá lớn Sự phân bố

ứng suất trong nút này có dạng hình a): Ứng suất

nén ở góc trong của nút tăng lên rất lớn B C

Để giảm sự tập trung ứng suất, tại

góc trong của nút ta tạo các nách

tròn hoặc xiên (hình b) Kích

thước của nách: chiều dài ≥

101nhịp, chiều cao ≤ 0.4 chiều cao xà

ngang và độ dốc ≥

3

1

Cốt thép chịu kéo của dầm neo vào nút phải uốn

cong để giảm ép cục bộ lên bê tông

≤0.4hh

≥1/10L i≥1/3

L

Để tăng độ cứng của nút một phần thép chịu kéo

của dầm cần được neo xuống cột, và một phần

cốt chịu kéo của cột được neo vào xà ngang

Nếu lượng thép neo nhiều, tại mỗi vị trí không

được cắt quá 2 thanh Trong nút cũng phải có cốt

đai có tác dụng hạn chế biến dạng ngang của BT

nút, truyền lực từ các cốt thép neo vào nút

Cấu tạo thép trong nút A phụ thuộc vào độ lệch tâm Cốt thép neo để chịu mômen uốn

ở góc phải được uốn cong với r 〈 10d, các cốt khác cũng phải có chiều dài neo 〈 lneo ( tính theo công thức 3.60 của TCVN 5574-91)

NÚT A

Khi e0/h > 0.50Khi 0.25 ≤ e0/h ≤ 0.50

Khi e0/h < 0.25

h

lneo

NÚT C

R

NÚT B

- Nút B: Cốt thép chịu kéo của xà ngang neo vào nút phải uốn cong Trong nút cần

bố trí đai giằng ngang Khi bề rộng dầm lớn hơn cột phải có đai giằng vòng quanh cốt thép dầm

- Nút C: Liên kết cột giữa với xà ngang

Ngoài ra, khi có tính toán với tải trọng động đất, cốt thép tại nút khung còn phải cấu tạo tuân theo yêu cầu kháng chấn

- Nút D: thường gặp khi xà ngang gãy khúc (mái dốc, dầm cầu thang ) Dưới tác

dụng của mô men dương, ứng lực trong cốt chịu kéo và cốt chịu nén tạo nên hợp lực hướng ra ngoài Cần bố trí đai giằng để cốt thép không bật khỏi BT Theo qui định: Nếu α ≥ 1600 thì cốt chịu kéo có thể không cần cắt ra để neo vào vùng nén

Nếu α < 1600 thì một phần hoặc toàn bộ cốt chịu kéo phải được neo vào vùng BT chịu nén

Diện tích cốt đai giằng được tính đủ để chịu hợp lực trong các thanh cốt dọc không được neo và đủ chịu 35% hợp lực của các cốt dọc chịu kéo đã được neo vào

Fa1: Diện tích của cốt dọc chịu kéo không được neo

Fa2: Diện tích của phần cốt dọc chịu kéo đã được neo

E Cốt đai được đặt trong đoạn α

8 3

htg

-Nút E: Liên kết cứng cột với móng Để chịu mô men cốt thép cột phải được kéo vào

móng Để tiện thi công người ta nối thép cột như hình vẽ (thực tế chọn mối nối tại đầu trên cổ móng)

-Nút F: Liên kết khớp cột với móng Để hạn chế khả năng xuất hiện mô men, TD cột

3 Cấu tạo khung lắp ghép:

3.1 Các cấu kiện của khung:

- Cột: Có tiết diện chữ nhật hoặc vuông, chiều cao cột bằng 1 hoặc 2 tầng

Cột thường được thiết kế có vai theo phương khung để làm chỗ tựa cho dầm Ở đầu cột cần gia cố từ 4-10 lưới thép ngang để chịu ứng suất cục bộ và tránh nứt vỡ do va chạm khi cẩu lắp

Liên kết nối cột thường ở trên xà ngang Liên kết cột với móng thường đặt vào hốc chừa sẵn trong móng

- Xà ngang: Có thể có TD chữ nhật, chữ T Dùng chữ T có cánh phía dưới để gác

panel, làm giảm chiều cao của sàn

Lưới thép gia cố

d1: đường kính của cốt dọc lớn nhất

Bán kính cong của các mặt tiếp xúc:

r1 < r2 khoảng 5%, và r1, r2 = (1,2 ÷ 1.5)h

h: Chiều cao tiết diện cột

* Mối nối cứng ( khô): Khi e0 ≤ 0.2h0

* Mối nối cứng ( ướt): Khi e0 ≥ 0.2h0

- Mối nối cột-xà ngang:

- Mối nối cột cứng cột và móng

h

Khi e0 > 0.2h0

2 bản thép chờ sẵn

Lưới thép gia cố

4 Tính toán các mối nối lắp ghép:

4.1 Mối nối cột-xà ngang:

Tại gối xà ngang chịu mô men âm M

Qui đổi mô men thành cặp ngẫu lực:

Z

M

=

N

Z : Khoảng cách các mối hàn phía trên và phía dưới

Tính diện tích thép liên kết phía trên :

N1,3

Rh : Cường độ đường hàn

hh : Chiều cao đường hàn (hh ≥ 0,25 d và ≥ 4mm);

1,3 : Hệ số an toàn

* Tính đế tựa (vai cột):

Giả thuyết ứng suất phân bố dạng tam giác

Chiều cao vai cột theo điều kiện chịu lực cắt: Q ≤ Rk.b.h0

Nếu cần hạn chế chiều cao thì h có thể thu nhỏ lại, nhưng phải thỏa mãn :

A bh R

M A

h R

M Fa

a

γ

=

Nếu lực cắt lớn cần tính cốt xiên:

αsin.R

Trong đó: Flõi - diện tích TD trong giới hạn của lưới thép

µk - hệ số kể đến ảnh hưởng của lưới thép

.S.ll

.l.fn.l.fn

2 1

2 a2 2 1 a1

=

k

µ

n1, n2 - số thanh thép theo phương l1, l2;

fa1, fa2: - diện tích TD thanh thép theo phương l1, l2

l1, l2 - chiều dài thanh thép theo các phương

S - khoảng cách giữa các lưới thép

-Mối nối ướt : Tại mối nối có N, M Chuyển (M, N) thành lực dọc tương đương:

luoi

N RnF aFa

R

1 1 1

.l.fn.l.fn

2 1

2 a2 2 1 a1

n1, n2 - số thanh thép theo phương l1, l2;

fa1, fa2: - diện tích tiết diện các thanh thép theo phương l1, l2

l1, l2 - chiều dài thanh thép theo các phương

S - khoảng cách giữa các lưới thép

- Mối nối khô : Giả thiết khi tải trọng tác dụng thì ứng suất nén do bản đệm truyền

xuống sẽ mở rộng dưới 1 góc là 1,5δ Còn ứng suất do đường hàn truyền xuống mở 1 góc 2,5δ

Fh = 2,5δ [ 2h1 + 2(b1-5δ)]

Fđ = ( c+ 3δ)( d+ 3δ)

2,5δ 2,5δ

1,5δ1,5δ

h

L R

N h

7.0Nếu có M thì ngoài lực nén N1,

đường hàn còn chịu N2=M/z,

lúc nầy dùng (N1 + N2 ) để tính đường hàn

5 Nguyên tắc tính toán khung:

5.1 Sơ đồ tính:

Cần có những nhận xét để chuyển từ sơ đồ thực về sơ đồ tính toán hợp lý và tìm cách đơn giản sơ đồ tính

* Nếu độ cứng đơn vị của xà ≥ 4 độ cứng đơn vị của

cột thì có thể coi xà ngang kê lên cột : xà ngang được

tính như dầm liên tục

* Nếu hệ chính có độ cứng gấp nhiều lần hệ phụ, có

thể tách ra để tính (tính hệ phụ trước, sau đó truyền

phản lực liên kết vào tính hệ chính), như vậy hệ chính

sẽ an toàn hơn, nhưng với hệ phụ vì không kể đến biến

dạng của hệ chính nên thiếu an toàn do đó cần chú ý

gia

cố thêm khi cấu tạo thép cho hệ phụ

* Nếu các nhịp của khung chênh lệch nhau không

quá 10% thì coi như bằng nhau và lấy theo trị trung bình (đều nhịp)

* Nếu xà nghiêng có độ dốc < 1/8 thì có thể coi như ngang xà thẳng

* Cho phép dịch chuyển các tải trọng trong khoảng 1/20 nhịp để đưa về dạng tải trọng đối xứng hoặc phản xứng

* Nếu trong một xà có từ 5 tải trọng tập trung trở lên (cách đều và trị số như nhau) thì có thể qui đổi thành phân bố đều

* Nếu khung có nhiều nhịp bằng nhau và tải trọng giống nhau thì có thể tính với khung

3 nhịp, nội lực các nhịp giữa lấy như nhau

5.2 Chọn kích thước sơ bộ:

- Xà ngang : Chọn kích thước tiết diện theo M = 0,7 M0

M0 là mô men lớn nhất trong dầm đơn giản tương ứng

Chiều cao tiết diện:

.b R

M 2

n

0 =

(bề rộng b chọn theo kinh nghiệm hoặc yêu cầu kiến trúc), và h = (1.5 ÷ 3)b

Đối với xà cong : h )l

30

125

1

=Nếu xà ngang cong có thanh căng, thì thanh căng được xác định theo lực căng H:

f

ql H

89.0

5.3 Xác định tải trọng, nội lực, tổ hợp nội lực:

Tải trọng tác dụng có thể tính với các trường hợp sau:

- Tĩnh tải gồm: trọng lượng bản thân của kết cấu, các lớp cấu tạo, vật liệu bao che

- Hai trường hợp của hoạt tải sử dụng được xếp cách tầng cách nhịp

- Hai trường hợp tải trọng gió (gió trái và gió phải)

- Tải trọng động đất

- Xác định nội lực theo các phương pháp của CHKC Độ cứng của các thanh lấy theo kích thướctiết diện và và mô đun đàn hồi của bêtông, bỏ qua sự có mặt của cốt thép

- Tổ hợp nội lực: để tìm ra những cặp nội lực nguy hiểm

5.4 Tính toán tiết diện:

- Kiểm tra lại tiết diện đã chọn, nếu không hợp lý cần phải thay đổi

Khi thay đổi lại kích thước tiết diện, nội lực sẽ thay đổi cần phải xác định lại Nhưng để đơn giản, cho phép sử dụng nội lực cũ nếu tiết diện thay đổi không nhiều

- Tính cốt thép dầm: Nếu là dầm ngang tính như cấu kiện chịu uốn Nếu là dầm nghiêng có thể tính như cấu kiện chịu nén lệch tâm

- Tính cốt thép cột: Tính như cấu kiện chịu nén trung tâm hoặc lệch tâm

***************

CHƯƠNG IV NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG LẮP GHÉP

1 Khái niệm và cấu tạo :

Nhà công nghiệp 1 tầng được sử dụng rộng rãi Hơn 80% diện tích sản xuất thuộc loại nhà nầy: Công nghiệp cơ khí, luyện kim, bê tông đúc sẵn, kho, trại chăn nuôi,

Ưu điểm - Dễ tổ chức vận chuyển

- Dễ tổ chức thông gió, chiếu sáng

- Dễ bố trí các thiết bị kích thước lớn, nặng, hoạt

động gây rung động

Ngày nay, nhà một tầng thường được thi công bằng phương pháp lắp ghép Điều đó làm tăng tốc độ thi công, giảm ván khuôn, dàn giáo, hạ giá thành và sớm đưa công trình vào sử dụng

1.1 Các bộ phận cơ bản của kết cấu nhà:

* Mái gồm kết cấu đở mái ( dầm, dàn hoặc vòm), các tấm lợp và các lớp phủ Nếu dùng tấm mái cở lớn thì có thể gác nó trực tiếp lên kết cấu đỡ mái mà không cần xà gồ, còn tấm mái cở nhỏ thì phải có xà gồ

* Trên nóc có thế có cửa mái để thông gió và chiếu sáng

* Dưới dầm mái là cột Nhà có cầu trục, cột có vai để đỡ dầm cầu trục Dầm cầu trục và hệ giằng ở hàng cột ngoài cùng với kết cấu mái đảm bảo độ cứng của nhà theo phương dọc

* Cột thường được liên kết cứng với móng

Dạng thường gặp của nhà công nghiệp một tầng lắp ghép thể hiện như hình 4.1

Kết cấu đở mái, cột và móng tạo thành khung ngang nhà

Kết cấu mái, dầm cầu trục, hệ giằng dọc cùng với cột và móng tạo thành khung dọc nhà

* Để định hình hóa và thống nhất hóa các cấu kiện lắp ghép, trục định vị nhà lấy như hình 4.2

a

1.3 Bố trí mặt cắt ngang nhà :

Khi thiết kế mặt cắt ngang nhà nhằm xác định: Chiều cao nhà, chọn kiểu kết cấu mái, cột, dầm cầu trục, phương thức thoát nước mái, chọn kiểu tường, xác định các lỗ cửa, cửa mái

Với nhà có cầu trục, chiều cao nhà được quyết định bởi cao trình đỉnh ray Chiều cao nầy phụ thuộc vào thiết bị cố định trong nhà, chiều cao sản phẩm, vị trí cao nhất của móc cẩu, (h 4.3) Chiều cao các gian nhà có thể khác nhau do các cao trình ray và sức trục khác nhau Thiết kế mặt cắt ngang cũng cần chú ý chiều cao tối thiểu theo kiến trúc, theo mô đun và phù hợp với qui hoạch chung

1.4 Cấu tạo cột :

* Nhà không có cầu trục, cột thường có tiết diện không đổi

-Khi H ≤ 7m thường dùng cột tiết diện chữ nhật

-Khi H>7m nên dùng cột tiết diện I để giảm trọng lượng

* Nhà có cầu trục, cột có vai, gồm 2 phần Ht và Hd

- Q ≤30T thường dùng cột đặc, tiết diện chữ nhật hay chữ I

- Q >30T, cao trình ray >10m hay nhịp ≥30m thường dùng cột rỗng (2 nhánh)

* Kích thước cột cần đảm bảo độ mãnh theo cả 2 phương :

- Đối với tiết diện bất kỳ :

= 40cm, 60cm

* Vai cột : thuộc loại consol ngắn (lv ≤ 0.9h0)

- lv < 400 nên lấy lvtheo bội số của 50

- lv/ 400 nên lấy lvtheo bội số của 100

- lv = 10 -15cm nên có thể làm vai cột chữ nhật

- hv/ 200 và bội số của 100; hv/h/3; h/250

1.5 Một số chi tiết liên kết :

2 Tính toán khung ngang :

* Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân kết cấu mái, các lớp phủ, cửa mái, tường, cửa, dầm,

giằng

* Hoạt tải: Hoạt tải sửa chữa mái, gió, họat tải cầu trục

Các tĩnh tải được xác định theo cấu tạo cụ thể Hoạt tải mái lấy theo TCVN

2737-95 Ở đây chỉ trình bày cách xác định tải trọng cầu trục và tải trọng gió

+ Xác định tải trọng cầu trục: Khi tính toán cần xét trường hợp 2 cầu trục làm việc

cạnh nhau gây ra áp lực trên vai cột Xác định bằng phương pháp đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa của dầm cầu trục (h 4.7 và 4.8):

tc

tc = tc ∑ i

y P

=

Q - sức nâng của cầu trục; G - trọng lượng xe con;

f - hệ số ma sát, f = 0.1

m0 - số bánh xe được hãm;

m - toàn bộ số bánh xe của xe con

Thông thường m0 = m/2 ⇒

20

G Q

T n tc = +Lực hãm xem như truyền hết sang một phía của ray và chia đều cho 2 bánh xe Vậy

mỗi bánh xe truyềm một lực là 0 5 Tn tc

Tương tự như cách tính Dmax, ta có:

= tc ∑ i

n tc

y T

Tmax 0 5

Tmax = nTmaxtc

Tmax có thể hướng vào hoặc ra khỏi cột, điểm đặt của nó ở mặt trên dầm cầu trục

Khi cầu trục hãm dọc sẽ sinh ra lực hãm dọc nhà Toàn bộ lực hãm dọc là :

10

max

P

T d = Khi số lượng khung ngang ≥ 7 thì có thể không cần kể đến lực hãm dọc vì lực đã

được phân nhỏ cho nhiều khung chịu

* Xác định hoạt tải gió :

Tải trọng gió tác dụng lên 1m2

bề mặt thẳng đứng của công trình

được xác định theo:

q = nW0kC

n- hệ số vượt tải

W0- áp lực gió ở độ cao 10m so

với cốt chuẩn của mặt đất

k -hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió

theo độ cao,dạng địa hình

C- hệ số khí động phụ thuộc vào hình dạng công trình, vào phía gió đẩy hay gió hút

Hình 4.9- Sơ đồ tải trọng gió

+ Áp lực gió lên tường dọc sẽ truyền vào cột khung ngang thành tải trọng phân bố p

trên suốt chiều cao đoạn cột:

p = q.a ( a- bước cột)

+ Áp lực gió tác dụng vào phần kết cấu mái được đưa về lực tập trung W đặt trên đỉnh

cột

Giá trị của W phía đẩy và phía hút phụ thuộc vào sơ đồ khung ngang của nhà

Với mái phức tạp phải tính áp lực gió lên từng đoạn, rồi tính W bằng tổng các thành

W2 = n(- 0.6h1- 0.6h2- 0.6h3+ C3h4)aW0

2.2 Sự làm việc của khung ngang :

Các khung ngang trong cùng một khối mhiệt độ liên kết với nhau bằng hệ mái, hệ giằng dọc đầu cột, dầm cầu trục tạo thành một khối khung không gian

Tác dụng của tải trọng tĩnh, tải trọng gió phân đều cho toàn nhà, các khung ngang làm

việc như nhau, nên có thể tách ra từng khung phẳng để tính

Tải trọng cầu trục không tác dụng đều trên các khung ở mỗi thời điểm mà chỉ tác dụng

trực tiếp lên một vài khung nào đó Khung trực tiếp chịu tải bị biến dạng Nhờ có các liên kết mà các khung lân cận cản trở một phần biến dạng và cùng chịu một phần tải trọng với nó Đó là sự làm việc không gian của khối khung và được kể đến qua hệ số không gian Ckg

Hình 4.10- Sơ đồ tính hệ số không gian

∑ +

=

m kg

kx

x n

C

1 2

2

2 1 1

m=n/2- nếu n chẵn

=(n-1)/2- nếu n lẻ

x- khoảng cách từ trục khối

khung đến khung ngang trực

tiếp chịu tải.(h4.10)

xk-khoảng cách từ trục khối khung

đến từng khung ngang

Khi tính thường chọn khung thứ

hai vì sự hỗ trợ của các khung

khác cho khung nầy là yếu nhất

Khi tính nếu bỏ qua chuyển vị ngang của khung hay tính với tải trọng gió thì không kể đến sự làm việc không gian (Ckg=1)

2.3 Xác định nội lực:

Để xác định nội lực tách ra từng khung phẳng để tính Sơ đồ tính như hình 4.11

Xà ngang của khung öm, dàn) xem la , vậy chuyển vị ngang các đầu cột cùng cao trình sẽ như nhau Tính dầm, dàn đã trình bày ở chương 2, ở đây chủ yếu

(dâ ì cứng vô cùngHình 4.11- Sơ đồ tính khung ngang