Chương1ThựcchấtcủaBTCTvàtínhchấtcơlýVL Chương 2 Nguyên lý tính toán và cấu tạo Chương 3 Cấu kliện chịu uốn Chương 4 Cấu kiện chịu nén và chịu kéo Chương 5 Giải pháp kết cấu công tình Chương 6 Sàn phẳng BTCT
Kt cu Bờ tụng ct thộp Ti liu hc tõp: Giỏo trỡnh chớnh: Giỏo trỡnh kt cu BTCT phn 1: Cu kin c bn Giỏo trỡnh kt cu BTCT phn 2: Cu kin nh ca Ti liu tham kho: TCVN 5574-1991 Kt cu BTCT tiờu chun thit k TCVN 356-2005 Kt cu BT v BTCT tiờu chun thit k Đ1.1 Kt cu Bờ tụng ct thộp Thực chất bê tông cốt thép Khái niệm chung Bê tông cốt thép (BTCT) loại vật liệu xây dựng phức hợp bê tông cốt thép kết hợp chịu lực với Bê tông: Xi mng + ỏ dm (si) + Cỏt vng + Bờ tụng Cốt thép: Là lượng thép đặt hợp lý BT Đặc điểm: Bê tông: Chịu nén tốt, chịu kéo Cốt thép: Chịu nén kéo tốt Nc + Ph gia Thí nghiệm: Trên hai dầm kích thước, chế tạo từ loại BT + Không đặt cốt thép: + Có đặt cốt thép: a) 1 b) b1 t 2 b s bt > Rbt Dầm nứt bt > Rbt Dầm nứt P=> Vết nứt lan dần lên phía P=> lực kéo CT chịu, CT cản trở phát triển khe nứt P = P1 dầm gẫy đột ngột b ứng suất nhỏ, không phá hoại lực dính Phân loại Theo phương pháp thi công (3 loại) a BTCT toàn khối (BTCT đổ chỗ): Lắp đặt cốt thép; cốp pha đổ BT vị trí thiết kế kết cấu b BTCT lắp ghép: Phân kết cấu thành cấu kiện để sản xuất nhà máy sân bãi vận chuyển đến công trường, dùng cần trục lắp ghép nối cấu kiện vị trí thiết kế c BTCT bán lắp ghép: Lắp ghép cấu kiện chế tạo chưa hoàn chỉnh đặt thêm cốt thép, ghép cốp pha, đổ BT phần lại vào mối nối Theo trạng thái ứng suất chế tạo sử dụng (2loại): a BTCT thường: Khi chế tạo cấu kiện, nội ứng suất co ngót giãn nở nhiệt cốt thép ứng suất b Bê tông cốt thép ứng lực trước(BTCT ƯLT): Khi chế tạo, người ta căng cốt thép để nén vùng kéo cấu kiện(BT ƯLT) nhằm khống chế xuất hạn chế bề rộng khe nứt Ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng BTCT: Ưu điểm: - Có khả sử dụng vật liệu địa phương (Xi măng,Cát,Đá Sỏi),tiết kiệm thép - Khả chịu lực lớn so với kết cấu gạch đá gỗ; Chịu động đất; - Bền, tốn tiền bảo dưỡng; - Khả tạo hình phong phú; - Chịu lửa tốt BTông bảo vệ thép không bị nung nóng nhanh đến nhiệt độ nguy hiểm Nhược biện pháp khắc phục: - Trọng lượng thân lớn, nên với BTCT thường khó vượt nhịp lớn Lúc phải dùng BTCT ƯLT kết cấu vỏ mỏng v.v - Cách âm ,cách nhiệt Khi có yêu cầu cách âm; cách nhiệt dùng kết cấu có lỗ rỗng; - Thi công BTCT toàn khối chịu ảnh hưởng nhiều vào thời tiết + Dùng BTCT lắp ghép, nửa lắp ghép; + Công xưởng hoá công tác trộn BT; ván khuôn cốt thép; + Cơ giới hoá công tác đổ BT (Cần trục, máy bơm BTv.v ) - BTCT dễ có khe nứt + Dùng BTCT ƯLT; Lịch sử phát triển BTCT: Giai đoạn phát minh mò mẫm thực tiễn - Cuối năm 1849, Lamcbot (Người Pháp) chế tạo thuyền lưới sắt trát từ hai phía vữa xi măng - Đặc điểm: đặt cốt sắt theo cảm tính vào chiều cao tiết diện Giai đoạn nghiên cứu lý luận: - Năm 1880 Pháp, Đức bắt đầu nghiên cứu cường độ BT, CT lực dính BT CT - Năm 1886, kỹ sư Koenen kiến nghị phương pháp tính toán cấu kiện BTCT - Đầu kỷ 20, xây dựng lý thuyết tính toán kết cấu BTCT theo ứng suất cho phép: b b s s [ ] [ ] - Năm 1939, giáo sư Loleit (Người Nga) với nhiều người khác nghiên cứu tính không đồng nhất, không đẳng hướng, tính biến dạng đàn hồi dẻo BT đưa phư ơng pháp tính toán theo giai đoạn phá hoại: kT ser T p Giai đoạn phát triển tại: * Hệ khung chịu lực: - Hệ tạo từ đứng (cột) ngang (dầm) liên kết cứng chỗ giao chúng (nút); - Hệ kết cấu khung sử dụng hiệu cho công trình có không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình - Mặt khung thường có dạng hình vuông, chữ nhật, tròn, đa giác - Các khung dọc phẳng liên kết với khung ngang phẳng tạo thành khung không gian; 08/30/16 132 * Hệ khung chịu lực: - Chiều cao tối đa nhà sử dụng kết cấu khung phụ thuộc vào số nhịp, độ lớn nhịp tỷ lệ chiều cao bề rộng nhà Dạng kết cấu Cấp thiết kế chống động đất Không thiết kế chống động đất Đổ chỗ 60m 60m 55m 45m Không nên dùng Bán lắp ghép 50m 50m 35m 25m kết cấu khung - Kết cấu khung có nhược điểm khả chịu cắt không gian - Khả làm việc khung phụ thuộc vào khả chịu lực dầm cột - Chuyển vị ngang kết cấu khung đinh yếu tố: +) Độ võng công trình uốn côngxôn ngàm vào móng: chiếm khoảng 20% chuyển vị tổng nhà +) Độ võng dầm cột bị uốn: chiếm khoảng 80% chuyển vị ngang tổng công trình 08/30/16 133 - Tăng độ cứng khung giảm bớt thành phần chuyển vị ngang cách bố trí thêm xiên số nhịp suốt chiều cao công trình, tạo thành vách cứng thẳng đứng; - Nếu thiết kế thêm dàn ngang (ở tầng số tầng trung gian) để liên kết phận khung với dàn đứng hiệu chịu tải trọng tăng thêm 30% - Dưới tải trọng ngang, dàn ngang phân phối lực dọc cột khung, cản trở chuyển vị xoay hệ làm giảm mômen uốn phần khung; 08/30/16 134 * Hệ tường chịu lực: - Là hệ thống tường vừa làm nhiệm vụ chịu tải trọng đứng vừa hệ thống chịu tải trọng ngang đồng thời vách ngăn phân chia phòng; - Có thể bố trí: tường dọc chịu lực, tường ngang chịu lực, tường ngang dọc chịu lực; - Các vách cứng làm việc côngxon có chiều cao tiết diện lớn; - Tải trọng ngang truyền đến tường thông qua sàn coi tuyệt đối cứng mặt phẳng chúng; - Kết cấu vách cứng có khả chịu động đất tốt nhiên có trọng lượng lớn, độ cứng kết cấu lớn nên tải trọng động đất gió động tác dụng lên công trình có giá trị lớn - Khả chịu tải vách cứng phụ thuộc phần lớn vào hình dạng tiết diện ngang chúng; - Các vách cứng thường bị giảm yếu có lỗ cửa, số lượng kích thước vị trí lỗ cửa ảnh hưởng đến làm việc vách cứng; - Vật liệu thi công cấu trúc tường cứng đa dạng, có nhiều ưu điểm công trình cần sử dụng không gian lớn nhà công trình có số chiều cao tầng lớn; - Hệ vách thích hợp cho nhà có chiều cao không 140m 08/30/16 136 * Hệ lõi chịu lực: - Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hở, truyền tải trọng đứng ngang tác động lên công trình xuống đất; - Không gian lõi thường dành cho hệ thống kỹ thuật giao thông theo phư ơng đứng; - Lõi cứng làm việc côngxôn lớn ngàm vào móng công trình chịu tải trọng ngang - Lõi bị biến dạng uốn trượt - Hệ lõi thích hợp cho công trình cao không 140m 08/30/16 137 * Hệ lõi chịu lực: - Hình dạng, số lượng, cách bố trí lõi cứng chịu lực mặt đa dạng: nhà lõi tròn, vuông, đa giác; nhà lõi nhiều lõi; lõi nằm nhà, theo chu vi bên nhà; - Nhằm hạn chế chuyển vị xoay công trình, lõi cứng nên bố trí cho tâm độ cứng chúng trùng với trọng tâm nhà nhằm tránh tượng công trình bị xoắn chịu tác động gió bão, động đất 08/30/16 138 * Hệ hộp chịu lực: - Các sàn gối vào kết cấu chịu tải trọng nằm mặt phằng tường mà không cần gối trung gian khác bên trong; - Các giải pháp kết cấu khác cho tường chịu lực bên hệ vỏ hộp: +) Lưới ô vuông tạo thành từ hệ cột dầm đặt gần (a): thích hợp cho công trình từ 40 đến 60 tầng +) Lưới chéo mặt phẳng lưới tạo thành từ cột dầm (b); +) Lưới ô trám, có dầm ngang (c,d) - Trong phương án thứ 3: +) Các chéo làm tăng độ cứng ngang độ cứng chống xoắn công trình, khắc phục tính dễ biến dạng dầm ngang; +) Thích hợp với nhà > 80 tầng 08/30/16 139 4.4 Các hệ hỗn hợp sơ đồ làm việc nhà nhiều tầng: 1- Các hệ hỗn hợp: Các hệ hỗn hợp tạo thành từ kết hợp hay nhiều hệ Thường gặp sơ đồ hỗn hợp sau: - Hệ khung-tường; khung-lõi; khung-hộp; hộp-lõi; - Khung-hộp-tường chịu lực; 2- Các sơ đồ làm việc: * Sơ đồ giằng: Khung chịu tải trọng thẳng đứng, vách lõi tường chịu tải trọng ngang; nút khung cấu tạo khớp cột có độ cứng chống uốn bé; * Sơ đồ khung giằng: Khi khung tham gia chịu tải trọng thẳng đứng tải trọng ngang với kết cấu chịu lực khác, liên kết cứng nút khung; 08/30/16 140 4.5 Các loại tải trọng tác dụng lên nhà cao tầng 4.5.1 Tải trọng thẳng đứng: *) Tĩnh tải (trọng lượng công trình): lấy theo cấu tạo cụ thể *) Hoạt tải (tải trọng sử dụng): lấy theo tiêu chuẩn - Do xác suất xuất đồng thời tải trọng sử dụng tất sàn giảm tăng số tầng nhà nên đưa thêm hệ số giảm tải tính cấu kiện thẳng đứng *) Đối với nhà có cấu trúc đơn điệu, tải trọng thẳng đứng coi phân bố theo chiều cao 08/30/16 141 - Nếu cấu kiện đứng chịu lực liên kết khớp với cấu kiện khác, tải đứng phân bố tâm - Nếu cấu kiện liên kết với giằng trượt, tải đứng phân bố tâm gây uốn liên kết biến dạng không gian cho toàn hệ 08/30/16 142 4.5.2 Tải trọng gió: - Xác định theo TCVN 2737-1995; - Tải trọng gió cần xác định thành phần: +) Thành phần tĩnh +) Thành phần động - Khi tính toán nhà nhiều tầng cao 40m, nhà công nghiệp tầng cao 36m với tỷ số H/B nhỏ 1,5 => Không cần tính thành phần động 08/30/16 143 - Tác động gió lên công trình phụ thuộc nhóm thông số: thông số không khí, thông số vật cản *) Thành phần tĩnh: - Trị số tiêu chuẩn tải trọng gió độ cao Z so với cốt chuẩn: W = W0.k.c *) Thành phần động: a) Đối với công trình phận kết cấu có f > fL WP = W. b) Đối với nhà có mặt đối xứng có f < fL công trình có f < fL < f WP = m. y c) Đối với nhà nhiều tầng có độ cứng, khối lượng bề rộng đón gió không đổi theo chiều cao WP = 1,4 Z/h Wph 08/30/16 144 4.5.3 Tải trọng động đất: - Là rung động tự nhiên vỏ trái đất, xảy bất ngờ thời gian ngắn Trong thời gian động đất, chuyển động đất làm phát sinh lực quán tính phận công trình; - Công trình cần thiết kế để đảm bảo chịu trận động đất nhỏ, thư ờng hay xảy ra, đảm bảo công trình làm việc giới hạn đàn hồi Trong trường hợp động đất mạnh, công trình bị hư hỏng không sập đổ để đảm bảo an toàn tính mạng cho người; - Có phương pháp tính động đất cho công trình: +) Phương pháp động lực: Xác định trực tiếp trạng thái ứng suất- chuyển vị kết cấu chịu tải từ gia tốc ghi lại chuyển động đất động đất xảy +) Phương pháp tĩnh lực (Phương pháp tải trọng ngang thay thế): Thay lực động đất tác dụng lên công trình lực tĩnh ảo 4.5.4 Các tải trọng khác: Tác động co ngót, từ biến bê tông; lún không đều; thay đổi nhiệt độ, độ ẩm môi trường; sai lệch thi công; 08/30/16 145 Thực hành: - Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình chuẩn bị - Lập mặt kết cấu cho công trình - Sơ lựa chọn tiết diện cho cấu kiện dầm, cột 08/30/16 146