Kết cấu bê tông 2 Th.s Huỳnh Thế Vĩ

Các bước thiết kế kết cấu sànĐịnh vị vị trí trên mặt bằng kết cấu Chọn sơ bộ kích thước dầm, sàn Xác định sơ đồ kết cấu Xác định tải trọng tác dụng Tính toán và vẽ BĐNL Tính cốt thép và

Trang 1

MÔN HỌC

KẾT CẤU BÊ TÔNG 2 ( KẾT CẤU NHÀ CỬA)

ThS HUỲNH THẾ VĨ KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Trang 2

ThS HUỲNH THẾ VĨ

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÔN HỌC

Trang 3

MỤC ĐÍCH MÔN HỌC

Nhằm giúp sinh viên:

¾ Nắm được các loại tải trọng tác dụng lên một công trình và biết cách để xác định các loại tải trọng đó

¾ Biết cách tính toán nhiều dạng sàn BTCT khác nhau

¾ Hiểu được quy cách cấu tạo cốt thép tại vị trí nút khung

¾ Biết cách triển khai mặt bằng kết cấu và thiết kế một công trình đơn giản

¾ Biết cách thiết kế cầu thang và bể chứa chất lỏng

Trang 4

NỘI DUNG MÔN HỌC

Trang 6

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 5574 – 2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế , Nhà xuất bản Xây dựng

[2] TCVN 2737 – 1995, Tải trọng và tác động - Tiêu

chuẩn thiết kế , Nhà xuất bản Xây dựng

[3] Kết cấu bê tông cốt thép – Phần kết cấu nhà cửa,

Ngô Thế Phong (chủ biên), Nhà xuất bản KH&KT, 2008

[4] Sàn sườn bê tông toàn khối, GS Nguyễn Đình Cống,

Nhà xuất bản xây dựng, 2009

[5] Design of Concrete Structures, Arthur H Nilson

Trang 7

MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ TIÊU BIỂU

Project: SHP Plaza (2015)Địa điểm: Hải Phòng

Quy mô: 28 tầng (2 hầm)

Trang 8

Project: The Lexington Residence (2012)Địa điểm: Q.2 – TP.HCM

Trang 9

Project: Lucky Palace (2014) – Thi công Top-Down

Địa điểm: Q.6 – TP.HCM

Trang 10

Project: The Masteri Thảo Điền (2014)Địa điểm: Q.2 – TP.HCM

Quy mô: 42 - 45 tầng (1 hầm)

Trang 11

Project: Wilton Tower (2015)Địa điểm: Q.Bình Thạnh – TP.HCMQuy mô: 22 tầng (1 hầm)

Trang 12

Project: Sunrise City View (2015) Địa điểm: Q.7 – TP.HCM

Trang 13

Chương 1

SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.1 Đặc điểm của kết cấu sàn

1.2 Các loại kết cấu sàn

1.3 Các bước thiết kế kết cấu sàn

1.4 Sàn sườn toàn khối loại bản dầm

1.5 Sàn sườn toàn khối loại bản 2 phương1.6 Sàn ô cờ

1.7 Sàn phẳng

1.8 Sàn gạch bọng – Sàn bong bóng

1.9 Sàn phẳng dự ứng lực

Trang 14

1.1 Đặc điểm của kết cấu sàn

 Đặc điểm chính:

 Nằm ngang

 Chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng (phương vuông gócvới mặt sàn)

 Tựa lên kết cấu đỡ (cột, vách, dầm)

Sàn làm việc chịu uốn

 Trong nhà cao tầng, sàn còn làm nhiệm vụ vách cứng nằm ngang để truyền tải trọng gió lên kết cấu khung,vách cứng

Trang 15

1.2 Các loại kết cấu sàn

 Theo phương pháp thi công:

 Sàn toàn khối

 Sàn lắp ghép

 Với sàn toàn khối:

 Sàn sườn loại bản dầm (conventional slab & beam)

 Sàn sườn loại bản kê 4 cạnh (conventional slab & beam)

 Sàn phẳng có mũ cột (flat slab with drop panel)

 Sàn phẳng không mũ cột (flat plate)

 Sàn phẳng dự ứng lực (post-tension slab)

 Sàn bong bóng (bubble-deck slab)

Trang 16

Hình 1 Hệ dầm sàn truyền thống (conventional slab & beam)

Trang 17

Hình 2 Hệ sàn phẳng

(flate slabs)

Trang 18

Hình 3 Hệ sàn bê tông cốt thép

Trang 19

Hình 4 Sàn dự ứng lực (post-tension slab)

Trang 20

Hình 5 Sàn bong bóng (Bubble-deck slab)

Trang 21

1.3 Các bước thiết kế kết cấu sàn

Định vị vị trí trên mặt bằng kết cấu Chọn sơ bộ kích thước dầm, sàn

Xác định sơ đồ kết cấu Xác định tải trọng tác dụng Tính toán và vẽ BĐNL Tính cốt thép và thể hiện bản vẽ

Trang 22

1.4 Sàn sườn toàn khối loại bản dầm

 Bản chủ yếu làm việc theo phương cạnh ngắn

 Sự làm việc của ô bản đơn:

 Yêu cầu:

* Dầm tuyệt đối cứng

so với sàn

2 1

Trang 23

 Sự làm việc của bản liên tục:

Cột

Trang 24

1.4.1 Xác định sơ bộ chiều dày bản h b

 Sàn mái: hbmin = 40mm.

 Sàn nhà ở và công trình công cộng: hbmin = 50mm.

 Sàn giữa các tầng của nhà sản xuất: hbmin = 60mm.

 Thực tế, h bmin = 80mm để tránh sàn bị rung dưới tải trọnglàm việc

 hb nên chọn là bội của 10 để thuận tiện thi công

Trang 25

1.4.1 Xác định sơ bộ chiều dày bản h b

 Chiều dày bản hb có thể chọn sơ bộ theo công thức:

t b

l h

Trang 26

1.4.2 Nhịp tính toán của bản

 Xét 1 ô bản kê lên tường:

Trang 27

1.4.2 Nhịp tính toán của bản

 Với 2 đầu là liên kết cứng:

Trang 28

1.4.3 Tải trọng trên bản (TCVN 2737:1995)

 Tải trọng các lớp cấu tạo:

Tải trọng của trần treo, M&E ( g tc = 30 – 50kG/m 2 ) , n = 1.1 Lớp vữa trát d = 10–15mm , g = 1800kG/m 3 , n = 1.2

Sàn BTCT dày hb, , g = 2500kG/m 3 , n = 1.1 Lớp vữa lót d = 20–30mm , g = 1800kG/m 3 , n = 1.2 Lớp hồ dầu d = 5mm , g = 1800kG/m 3 , n = 1.2

Gạch Ceramic d = 10-15mm , g = 2000kG/m 3 , n = 1.1

Hình 5 Các lớp cấu tạo sàn BTCT

Hệ số vượt tải n (Bảng 1 – TCVN 2737: 1995)

Trang 29

 Tải trọng tường ngăn trên sàn (trường hợp 1):

Hình 6 Tường ngăn nhà ở thông thường

(nhà cấp 4)

phân bố dọc chiều dài tường (T/m)

Trang 30

 Tải trọng tường ngăn trên sàn (trường hợp 2):

Hình 7 Tường ngăn căn hộ (nhà cao tầng)

dọc chiều dài tường (T/m)

sàn (T/m 2 )

Trang 31

 Tải trọng tạm thời (hoạt tải):

 Phụ thuộc công năng sử dụng

 Kí hiệu: p (kG/m2)

 Tuân theo Bảng 3 – TCVN 2737:1995

 Hệ số vượt tải n: (mục 4.3.3 – TCVN 2737:1995)

Trang 32

1.4.4 Nội lực của bản

 Xét dải bản có bề rộng b, thông thường lấy b = 1m

 Tính toán tương tự như dầm có tiết diện (bxhb)

 Tải trọng toàn phần trên dải bản bề rộng b:

Trang 33

 Dùng sơ đồ đàn hồi để xác định nội lực

Trang 34

 Với ô bản siêu tĩnh, liên tục:

 Dùng sơ đồ đàn hồi hoặc sơ đồ dẻo để xác định nội lực

 Kết quả tính theo 2 sơ đồ khác nhau

 Khái niệm sơ đồ biến dạng dẻo:

 Xét đến khả năng hình thành khớp dẻo tại các gối tựa có

momen âm lớn

 Khớp dẻo:

Khi tăng tải, tại vùng gối tựa có momen âm lớn

-> cốt thép chảy dẻo với biến dạng dẻo phát triển

-> khe nứt mở rộng, vùng bê tông chịu nén thu hẹp diệntích gọi là khớp dẻo

Trang 35

 Khái niệm sơ đồ biến dạng dẻo (tt):

 Khi khớp dẻo hình thành:

 Làm giảm bậc siêu tĩnh của hệ kết cấu

 Phân phối lại nội lực tại gối và tại nhịp

Trang 36

 Điều kiện sử dụng sơ đồ dẻo:

a) Chỉ nên áp dụng cho kết cấu sàn trong nhà, được che

chắn, không chịu tác động khắc nghiệt của nhiệt độ vàmôi trường

b) Chỉ nên điều chỉnh momen trong phạm vi 20% để hạn

chế bề rộng vết nứt mở rộng quá lớn

c) Tại các tiết diện dự kiến xuất hiện khớp dẻo, chiều cao

vùng bê tông chịu nén cần hạn chế để đảm bảo sự hìnhthành khớp dẻo:

 xd – hệ số hạn chế chiều cao vùng nén ở khớp dẻo

Trang 37

 Điều kiện sử dụng sơ đồ dẻo (tt):

 Theo công thức thực nghiệm:

o Bê tông ≤ B25: xd = 0.37

o Bê tông B60: xd = 0.3

o B25 < Bê tông < B60: xd = 0.37 – 0.002(B-25)

Trang 38

 Tính bản liên tục theo sơ đồ dẻo:

 Với dải bản liên tục có các nhịp lt chênh lệch không quá10%, giá trị nội lực M xác định như sau:

a) Khi gối biên là tựa:

l t

q

2 t 1

ql M

11

2 t 1

ql M

11

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

Trang 39

 Tính bản liên tục theo sơ đồ dẻo (tt):

b) Khi gối biên là ngàm tuyệt đối cứng:

q

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

2 t

ql M

16

2 t

ql

M

16

Trang 40

 Tính bản liên tục theo sơ đồ đàn hồi:

 Dùng phương pháp của cơ học kết cấu (PP chuyển vị)

 Dùng phần mềm Sap, Etabs để tính toán

Trang 41

Cho mặt bằng sàn trường học như hình sau, biết bề rộng dầmlà 200mm Tải trọng các lớp cấu tạo mặt sàn là 200kG/m2,n=1.1 Giả thiết dầm là tuyệt đối cứng so với sàn

Hãy xác định nội lực trong sàn

4.2m

Trang 42

1.5 Sàn sườn toàn khối loại bản 2 phương

1.5.1 Sự làm việc của bản 2 phương

 Ô bản có liên kết theo cả 4 cạnh hoặc liên kết cứng trên

2 cạnh vuông góc

 Bản làm việc theo cả 2 phương, chủ yếu theo phươngcạnh ngắn

l t1

l t2

l t1

l t2

Trang 43

1.5 Sàn sườn toàn khối loại bản 2 phương1.5.2 Trường hợp tính toán bản 2 phương

l

Trang 44

1.5 Sàn sườn toàn khối loại bản 2 phương1.5.3 Xác định sơ bộ chiều dày bản h b

 Chiều dày bản hb có thể chọn sơ bộ theo công thức:

1.5.4 Nhịp tính toán và tải trọng tác dụng

 Xác định tương tự như đối với sàn loại bản dầm

l t1

l t2

m = 40

t min b

l h

Trang 45

Trang 46

 Dùng phương pháp tra bảng

 Dùng phương pháp chia dải (strip method) với sự trợ giúpcủa phần mềm Safe để tính toán

Trang 47

 Phương pháp tra bảng:

Trang 48

 Phương pháp tra bảng (tt):

 Momen tiết diện giữa nhịp: (Tm/m, kNm/m)

 Theo phương cạnh ngắn lt1: M1 = mi1qlt1lt2 (1.7)

 Theo phương cạnh dài lt2: M2 = mi2qlt1lt2 (1.8)

 Momen tiết diện tại gối: (Tm/m, kNm/m)

 Theo phương cạnh ngắn lt1: MI = ki1qlt1lt2 (1.9)

 Theo phương cạnh dài lt2: MII = ki2qlt1lt2 (1.10)Trong đó:

m, k – hệ số (tra bảng)

i – kí hiệu loại ô bản thứ i (i=1… 9)

Trang 49

1.5 Sàn sườn toàn khối loại bản 2 phương1.5.5 Nội lực của bản

 Phương pháp tra bảng (tt):

 Kí hiệu các loại ô bản: (i=1… 9)

→ k i1 , k i2 = 0 : liên kết gối tựa hoặc liên kết tự do

Trang 50

1.5 Sàn sườn toàn khối loại bản 2 phương1.5.5 Nội lực của bản

 Ví dụ tính toán 02:

Cho ô bản đơn có sơ đồ liên kết như hình bên

Biết tổng tải trọng tính toán tác dụng lên

ô bản là q = 1.5T/m2

Hãy:

1 Xác định sơ bộ chiều dày ô bản

2 Tính nội lực của ô bản theo 2 phương

4m

6m

Trang 51

 Nhận xét:

 M- thường rất lớn so với M+, nguyên nhân:

 Giả thiết vật liệu hoàn toàn đàn hồi

 Liên kết là ngàm tuyệt đối

→ Cốt thép tính toán tại gối quá lớn so với tại nhịp

→ Bố trí cốt thép không hợp lý, không đúng với thực tế làm việc.

→ PP tra bảng cho kết quả không phản ảnh đúng sự làm việc

của ô bản.

Trang 52

 Các ô bản liên tục có nhịp tính toán (hoặc nhịp nguyên)theo mỗi phương gần bằng nhau (sai khác ~10%) thì cóthể tách thành từng ô bản đơn để tính toán

Trang 53

 Trên các gối chung của 2 ô cạnh nhau sẽ có 2 giá trị Mứng với mỗi ô → chọn M- lớn hơn để tính cốt thép

Trang 54

Cho mặt bằng sàn nhà văn phòng có sử dụng hệ dầm trựcgiao để đỡ sàn như hình sau, biết bề rộng dầm là 200mm Tảitrọng các lớp cấu tạo mặt sàn là 150kG/m2, n=1.1 Giả thiếtdầm là tuyệt đối cứng so với sàn

4.2m

Trang 55

Cho mặt bằng sàn nhà ở có sử dụng hệ dầm trực giao để đỡsàn như hình sau, biết bề rộng dầm là 200mm Tải trọng các lớpcấu tạo mặt sàn là 300kG/m2, n=1.1 Giả thiết dầm là tuyệt đốicứng so với sàn

4.2m

1m

Trang 56

Phụ lục A – Tính toán và cấu tạo cốt thép sàn

A.1 Tính toán cốt thép bản sàn

 Tính toán như cấu kiện chịu uốn với dải bản có tiết diện bxhb:

 b – bề rộng dải bản, thông thường lấy b = 1m

 hb – bề dày bản sàn

 Hệ số hạn chế chiều cao vùng bê tông chịu nén:

 Khi tính theo sơ đồ đàn hồi:

x ≤ xRho

 Khi tính theo sơ đồ dẻo, tại tiết diện dự kiến xuất hiện

khớp dẻo:

x ≤ xDho

Trang 57

A.2 Cấu tạo cốt thép bản sàn

Trang 58

 Bố trí cốt thép chịu lực:

 Đặt ở lớp ngoài cùng của bản

 Trên cùng 1 lớp chỉ nên sử dụng 1 loại đường kính thép

 Cách bố trí thép chịu lực trên ô bản đơn:

Trang 59

 Một số cách đặt cốt thép trong bản liên tục:

Hình 12 Bố trí thép chịu lực – Trường hợp 1

Trang 60

 Một số cách đặt cốt thép trong bản liên tục (tt):

Hình 13 Bố trí thép chịu lực – Trường hợp 2

Trang 61

Phụ lục A – Tính toán và cấu tạo cốt thép sànA.2 Cấu tạo cốt thép bản sàn

 Một số cách đặt cốt thép trong bản liên tục (tt):

Trang 62

 Đặt vuông góc với cốt thép chịu lực

 Thép số 1 (lớp trên): thép phân bố

 Thép số 2 (lớp dưới):

 Bản 1 phương: thép phân bố

 Bản 2 phương: thép chịu lực

Trang 63

 Vai trò của thép phân bố:

 Chống nứt

 Giữ ổn định thép chịu lực

 Tăng độ cứng tổng thể của ô bản

 Apb ≥ 20%As , As = max(Asg, Asn)

Trang 64

 Bố trí cốt thép cấu tạo:

 Aùp dụng khi tính toán bản 1 phương

 Dùng xét đến M- theo phương cạnh

dài do tính toán không kể đến

 Vai trò của thép cấu tạo:

Trang 65

 Bố trí cốt thép cấu tạo:

50%A

l t1 /4

Trang 66

 Bố trí cốt thép trên bản sàn:

Trang 67

ô bản là q = 1.2T/m2 Liên kết giữa bản và dầm

là liên kết cứng Dầm có bề rộng 250mm

Cho bê tông B20 (M250), cốt thép CI (SR235)

Hãy:

2 Tính nội lực của ô bản

3 Tính toán cốt thép cho ô bản trên

4 Bố trí cốt thép trên mặt bằng và mặt cắt ngang

3.5m

7m

Trang 68

ô bản là q = 1.2T/m2 Liên kết giữa bản và dầm

là liên kết cứng Dầm có bề rộng 250mm

Cho bê tông B20 (M250), cốt thép CI (SR235)

Hãy:

2 Tính nội lực của ô bản

3 Tính toán cốt thép cho ô bản trên

4 Bố trí cốt thép trên mặt bằng và mặt cắt ngang

5m

6m

Trang 69

Cho mặt bằng sàn khu đậu xe như hình sau, biết bề rộng dầmlà 300mm Tải trọng các lớp cấu tạo mặt sàn là 200kG/m2,n=1.1 Giả thiết dầm là tuyệt đối cứng so với sàn

Hãy xác định nội lực và tính toán bố trí cốt thép trong sàn.Biết bê tông B20 (M250), cốt thép CI (SR235)

4.2m

Trang 70

Cho mặt bằng sàn khu sảnh của tòa nhà văn phòng như hìnhsau, biết bề rộng dầm là 300mm Tải trọng các lớp cấu tạo mặtsàn là 150kG/m2, n=1.1 Biết bê tông B20 (M250), cốt thép CI(SR235).Giả thiết dầm là tuyệt đối cứng so với sàn

Hãy xác định nội lực và tính toán bố trí cốt thép trong sàn

4.2m

Định dạng
Số trang	188
Dung lượng	4,84 MB