khung bê tông cốt thép

Chương 2Khung BTCT 2.1 Khái niệm chung về khung BTCT 2.2 Cấu tạo khung BTCT toàn khối 2.3 Tính toán khung BTCT toàn khối... Sơ đồ tính khung BTCTKết cấu thực khung BTCT Sơ đồ tính khung

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH GV: Hồ Hữu Chỉnh GV: Hồ Hữu Chỉnh

KẾT CẤU BÊ TƠNG 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCXDVN 356-2005 , Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu

bê tơng và bê tơng cốt thép, Nhà xuất bản Xây dựng, 2006

(thay thế tiêu chuẩn TCVN 5574:1991 )

[2] Kết cấu bê tơng cốt thép - Phần kết cấu nhà cửa,

Ngơ Thế Phong (chủ biên), Nhà xuất bản KHKT, 2006

[3] Kết cấu bê tơng cốt thép - Cấu kiện nhà cửa (Tập 2),

Võ Bá Tầm, Nhà xuất bản ĐHQG TP.HCM, 2003

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH GV: Hồ Hữu Chỉnh GV: Hồ Hữu Chỉnh

Chương 2

Khung BTCT

2.1 Khái niệm chung về khung BTCT

2.2 Cấu tạo khung BTCT toàn khối

2.3 Tính toán khung BTCT toàn khối

2.1 Khái niệm chung về khung BTCT

Thông thường

c

c dc

dc

l

EJ 4 l

EJ

<

Tải trọng đứng → sàn → dầm phụ (nếu có) → khung → móng

Tải trọng ngang → khung (dầm chính+cột+nút khung) → móng

Sàn

Dầm phụ

Móng

Cột Dầm chính

Nút khung

2.1.1 Phân loại khung BTCT

a/- Theo pp thi công:

- Khung BTCT toàn khối

- Khung BTCT lắp ghép

b/- Theo sơ đồ kết cấu:

- Khung hoàn toàn (khung dầm-cột, sàn-cột )

- Khung không hoàn toàn (hệ dầm-cột +vách,

hệ dầm-cột + lỏi cứng, … )

Khung dầm-cột Khung sàn-cột Hệ dầm-cột + vách Hệ dầm-cột + lõi

c/- Liên kết giữa các phần tử khung:

- LK cột-móng: ngàm (toàn khối) hay khớp

- LK cột-dầm: ngàm (toàn khối) hay khớp

- LK cột-dàn vì kèo: khớp (lắp ghép) LK cột-móng LK cột-dầm LK cột-dàn

2.1.2 Sơ đồ tính khung BTCT

Kết cấu thực khung BTCT Sơ đồ tính khung BTCT

Yêu cầu sơ đồ tính kết cấu:

- Chọn sơ đồ tính ảnh hưởng rất lớn đến nội lực và cấu tạo nút khung phù hợp

- Chọn sơ đồ tính phải phù hợp với điều kiện làm việc của kết cấu thực

2.1.3 Phân tích sự làm việc của khung BTCT

Neo đầu cột

lan

Neo đầu dầm

Khung BTCT toàn khối

nút khung

φ

λ γ

b b

s an

Nút khung chịu tải động đất

≥10d

l2

l1

l3φ6-8@50-100

0,5 l2

LK ngàm với móng:

- Bước đai trong vùng nối cột: u ≤ 10d

- Mỗi vị trí nối thép cắt không quá 50% As

0 M

2

) ,

→ , (

h =

a h

h = o +

Cách 1

16 12

L h

-=

Lựa chọn b

Cách 2

N 5 1 - 2 1

F = ( , , )

Tiết diện cột j tại tầng i

Yêu cầu tiết diện của dầm cột:

- Kiểm tra μmin ≤ μ ≤ μmaxcho từng cấu kiện,

nếu không thoả phải thay đổi kích thước tiết diện

dầm hay cột BTCT và tính lại nội lực

) (

Nhà có n tầng ⇒ tải trọng nén cho cột j tính đến tầng i

2.3 Tính toán khung BTCT toàn khối

1 Sơ bộ tiết diện hệ khung: cột, dầm, vách cứng,…

2 Xác định sơ đồ tính toán:

• Xác định liên kết tại các nút: khớp, ngàm, ngàm trượt,….

• Xác định các phần tử khung: dầm, cột, dầm, vách cứng,…

• Xác định sơ đồ tính 2D hay 3D

3 Xác định các lực tác dụng: tĩnh tải, hoạt tải sàn, gió,…

4 Xác định tất cả tổ hợp tải trọng (khả dĩ) tác dụng lên khung

5 Dùng phân tích đàn hồi xác định nội lực: M, N, Q

6 Chọn các cặp nội lực nguy hiểm để tính toán cốt thép

7 Kiểm tra lại μmin ≤ μ ≤ μmax cho từng cấu kiện

2.3.1 Ví dụ phân tích sơ đồ tính

Sơ đồ tính kết cấu khung + vách:

- Khung AB có các nút khung là liên kết khớp nên chủ yếu chịu tải trọng đứng

- Khung CDE liên kết ngàm trượt với vách BC nên chịu tải trọng đứng + ngang

- Vách BC chịu cả tải trọng đứng + ngang

Kết cấu thực

khung+vách BTCT

A B C D E

Sơ đồ tínhkhung+vách BTCT

A B C D E

Xác định độ cứng hệ khung (Phân tích đàn hồi)

Thành phần BTCT (ATC 40) Độ cứng

chống uốn

Độ cứng chống cắt

Độ cứng dọc trục

Dầm thông thường 0.5EcIg 0.4EcAw EcAg

Dầm ứng suất trước EcIg 0.4EcAw EcAg

Cột chịu nén + uốn 0.7EcIg 0.4EcAw EcAg

Cột chịu kéo + uốn 0.5EcIg 0.4EcAw EcAg

Vách cứng không cho phép nứt 0.8EcIg 0.4EcAw EcAg

Vách cứng cho phép nứt 0.5EcIg 0.4EcAw EcAg

h b ( E ) I 2 ( E 5 0 I E 5 0

3 2 2 c w c

g

=

) h b ( E 4 0 A E 4

0 c w = c 2 2

=

) h b h b ( E A

Ec g = c 1 1+ 2 2

=

Một số đơn giản hoá khi lập sơ đồ tính khung

9 Nếu nhịp khung có Li = (0.9-1.1)Lj ⇒ sơ đồ tính khung

đều nhịp với L = (Li +Lj)/2

9 Cho phép chuyển tải sang trái hay phải < L/20 để sơ đồ

tính ĐX hay phản ĐX

9 Nếu số tải tập trung trong một đoạn dầm > 5 , cho phép

đổi thành tải trọng phân bố

9 Nếu hoạt tải p < 0.1g ⇒ tính trực tiếp q = p + g

9 Nếu khung có nhiều nhịp với L = const và tải trọng

đứng = const trong các nhịp ⇒ sơ đồ tính khung 3 nhịp (nội lực ở các nhịp giữa lấy như nhau)

2.3.2 Phân loại tải trọng của khung nhà BTCT

1 Tải trọng thẳng đứng: tĩnh tải, hoạt tải (dài hạn + ngắn hạn)

Tải trọng gió của khung BTCT

9 Khung phẳng 2-D chỉ tính gió ngang; khung không gian 3-D tính toán cả

gió ngang và gió dọc (tạm tính áp lực gió dọc bằng 30% áp lực gió ngang)

9 Nhà cao tầng có H <40m chỉ tính gió tĩnh; H > 40m tính gió tĩnh + động ,

thành phần lực gió xoắn có thể bỏ qua (đơn giản hoá)

9 Nhà cao tầng có H > 40m khi kể đến hoạt tải tạm thời (hoạt tải sàn) trong

tính toán gió động , chỉ lấy 50% giá trị của nó.

9 Gió ngang: áp lực tĩnh+động ( ⁄ ⁄ cạnh ngắn )

9 Gió dọc: áp lực tĩnh+động ( ⁄ ⁄ cạnh dài )

9 Gió gây xoắn: (phức tạp)

Tiêu chuẩn tính toán:

Tải đặc biệt

DT = P(x,t)

tải do động đất, tải do cháy, nổ…

¾ Tải trọng dài hạn = Σ TT + Σ HTdài hạn

¾ Tải trọng ngắn hạn = Σ HTngắn hạn

Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán

¾ Tải trọng tiêu chuẩn ( qTC) ⇒ tính toán trực tiếp

(trọng lượng bản thân, gió,…) hay tra bảng (hoạt tải người trên sàn, thiết bị, xe máy,…)

¾ Tải trọng tính toán ( q ) ⇒ suy ra từ tải tiêu chuẩn có

xét đến hệ số vuợt tải (tra bảng theo tiêu chuẩn tương thích với loại công trình):

2.3.3 Tổ hợp tải trọng của khung BTCT

Các tổ hợp

HT2: q 2 HT1: q 1

Nội lực TH cơ bản: S = ( M ; N ; Q )

Tổ hợp đặc biệt của khung cao tầng BTCT

TCVN 198-1997 S = ( M ; N ; Q )

DD i

_ HT HT

TT TT

i _

nội lực S

Các tổ hợp

STT : nội lực do tĩnh tải gây ra (γTT = 0,9)

SDD : nội lực do đặc biệt ( động đất ) gây ra

Nội lực và tiết diện nguy hiểm

Hình bao nội lực S

Các tổ hợp

Smax = ( Mmax ; Nmax ; Qmax)

Tiết diện và nội lực nguy hiểm TH 1 TH 2 TH 3

- Cột: đỉnh cột và chân cột* M +

max và N TƯ

M + max

M max và N TƯ N +

¾ Dầm: sơ bộ As ; b ; h ; Asw (thường d ầm ch ữ nhật cốt đơn)

A μ

≤ μ

o

s s

≤ 100

x bh

A μ

≤ 0,05%

¾ Cột: sơ bộ As= A’s ; b ; h ; Asw (thường cột NLT bé, thép đối xứng)

⇒ Kiểm tra TH1 và TH2: [Mgh , NTƯ] > (M±

max , NTƯ)

⇒ Kiểm tra TH3: [Mgh , Nmax] > (MTƯ , Nmax)

(yêu cầu: ) λb = Lo/b ≤ λob = 31

Chiều dài tính toán cột BTCT ( L o )

Tầng 3

Tầng 1 Tầng 4

Ψi = ?

Độ lệch tâm của lực dọc trong cột BTCT

Ảnh hưởng của uốn dọc trong cột BTCT

Các phương trình thông dụng cho cột NLT lớn

x h ( 1 0,5 )

ξ =

Đặt:

o o

ξ

ξ h

a

≤

≤ ' 2

Điều kiện áp dụng:

R

ξ ξ

x h ( 1 0,5 )

ξ =

Đặt:

o o

Ne [ gh = gh

2.3.5 Bố trí thép khung BTCT

TCXDVN 356-2005

9 Bố trí thép khung nhà

cao tầng BTCT

TCXDVN 375-2006

9 Bố trí thép khung nhà

BTCT xét đến động đất

Tham khảo

Tham khảo

h 45cm s min h / 2;15cm

h 45cm s min h / 3;30cm

- Bước đai ở giữa dầm (đoạn L2) : h > 30cm ⇒ sct 2 = min 3h / 4;50cm ( )

- Góc nghiêng cốt xiên: α = 45° (thông dụng); α ≤ 60° (h ≥ 80cm)

A’ s : phía bê tông nén nhiều

A s : phía nén ít hay chịu kéo h < 500; b < 400

Act

h > 500; b < 400

h > 500; b > 400