Slide bài giảng kết cấu khung bê tông cốt thép

Chương 13 KÕt cÊu khung btct §1 Khái niệm chung Khái niệm - Khung hệ kết cấu gồm cột liên kết với dầm nút cứng khớp liên kết với móng ngàm khớp mặt móng tạo thành hệ bất biết hình Phân loại  Theo phương pháp thi cơng: - Khung BTCT tồn khối - Khung BTCT lắp ghép  Theo sơ đồ kết cấu: - Khung có nút cứng - Khung có nút khớp - Khung tầng - Khung nhiều tầng - Khung tầng nhịp - Khung nhiều tầng nhiều nhịp Khung toàn khối Khung lắp ghép Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng  Ưu điểm - Khung BTCT có độ cứng tương đối cao, khả chịu tải trọng đứng tốt - Cho phép sử dụng không gian linh hoạt  Phạm vi sử dụng - Sử dụng rọng rãi XD Đ, CN, GT để làm khung nhà, khung đỡ đường ống, đáy xilo, tháp nước, cầu, … Phân tích số sơ đồ khung  Khung có nút cứng - Độ cứng cao, vượt nhịp lớn - M phân phối tương đối (thanh làm việc hợp lý)  Khung có nút khớp - Độ cứng khung nhỏ - M phận trực tiếp chịu tải trọng lớn - Thích dụng với nhà lắp ghép  Khung có liên kết cột với móng ngàm - M đầu cột đầu dầm nhỏ - Rễ cấu tạo  Sử dụng nhiều  Khung có liên kết cột với móng khớp - M chân cột nhỏ  cho phép giảm đế móng - Giảm bậc siêu tĩnh  cho phép giảm nội lực phụ lún khơng co ngót, từ biế  S/d nhà thấp tầng đất yếu  Kết Luận: Tùy trường hợp cụ thể chọn sơ đồ khung cho thích §2 Cấu tạo nút khung toàn khối Cấu tạo dầm - Dầm thẳng: M, Q  Cấu tạo cấu kiện chịu uốn - Dầm gãy khúc công: M, N, Q  Cấu tạo cấu kiện chịu nén lệch tâm Cấu tạo cột - M, N lớn  Cấu tạo cấu kiện chịu nén lệch tâm - Q: Tính móng kiểm tra tiết diện chân cột - µ ≤ 3% : Xem cấu kiện (Bê tông 1) - > 3% (6 ữ 8%) cn chỳ ý: - Tất cốt dọc phải góc đai - Bước đai s ≤ 10d2 - Dùng cốt cứng: (tham khảo) Cấu tạo nút khung  Yêu cầu: - Rễ thi cơng - Đảm bảo tính chất làm việc nút  Nếu kiên kết khớp: rễ xoay  Nếu liên kết cứng: - Không bị phá vỡ chịu lực - Cốt thép không bị kéo tuột  Cấu tạo: Nút biên tầng cùng: M đầu cột lớn N nhỏ  Độ lệch tâm e0 lớn  Chú ý neo cốt thép Ứng suất cục lớn  mở nách + + - - e0 ≤ 0,25 h 0,25 < e0 < 0,5 h e0 ≥ 0,5 h Nút trung gian tầng cùng: Nút trung gian: Nút biên tầng trung gian: Uốn tgα = 1/6  Nối thép cột -Vị trí: thường mặt sàn tầng, mặt móng - Lượng thép chờ: AS chờ ≥ AS y/c tầng - Số vị trí nối: e0 ≤ 0,2 ⇒ vị trí h e0 > 0,2 ⇒ h ≤ thanh/cạnh  vị trí ÷ thanh/cạnh  vị trí > thanh/cạnh  vị trí Tại vị trí nối: ≤ 25% - thép trơn ≤ 50% - thép gờ (Khoảng cách nối =40d) - Mối nối cột với móng Mối nối cứng (ngàm) dùng phổ biến Mối nối khớp  Cấu tạo dầm khung gẫy khúc Góc lõm thuộc miền kéo  Đặc điểm: - Hợp lực kéo nén hướng - Độ lớn hợp lực phụ thuộc vào góc α  α ≥ 1600: AS kéo liên tục qua góc lõm, đặt đai dày đoạn s s = hđ tg α α α R A Sin = R A Cos ∑ SW SW S S 2R A α ∑ ASW = RS S Cotg SW  α < 1600: cách cấu tạo cốt thép Cách 1: Cắt toàn AS neo vào vùng nén, đặt đai bình thường s ≤ 15d Cách 2: Cắt phần AS để neo vào vùng nén, đặt đai dày đoạn s Y/c: Cốt đai chịu 35% hợp lực AS2 + 100% hợp lực AS1 ∑A sw = ( 0,7 As + As1 ) Rs Cotgα Rsw §3 Cấu tạo khung lắp ghép nửa lắp ghép Sơ đồ khung lắp ghép nửa lắp ghép Đặc điểm  Mối nối cứng: - Việc tạo nút cứng khó khăn - Chi phí thép nhân cơng cho mối nối lớn, địi hỏi kỹ thuật nối ghép xác  Mối nối khớp: - Dễ thực với khung lắp ghép - Thích dụng với nhà tầng: nhà cơng nghiệp có (không) cầu trục, nhà công cộng, nhà kho Các sơ đồ khung lắp ghép thông dụng  Đối với nhà nhiều tầng -Phân chia cấu kiện vào thiêt bị, vận chuyển, xếp kho, hàn nối, hoán vị, dễ xử lý sai số - Phải đảm bảo mối nối làm việc sơ đồ tính Đại cương mối nối Phân loại theo phương pháp nối hình thức truyền lực thép nối  Mối nối ướt: - Hàn (nối chồng) cốt chịu lực với nhau, sau đổ bê tơng vào mối nối - Lực kéo truyền qua cốt thép, lực nén truyền qua bê tông A’S  Tính theo kết cấu bê tơng - Dễ thi cơng, chi phí thép cho mối nối ít, bảo vệ tốt - Việc đổ bê tông mối nối địi hỏi xác cao - Mối nối đủ k/n chịu lực bê tông đủ cường độ Đường hàn thép nối  Mối nối khô: - Bằng liên kết hàn (bu lông) chi tiết chôn sẵn đầu cấu kiện - Nội lực truyền qua đường hàn (bu lơng)  tính theo kết cấu thép - Mối nối chịu lực sau nối Bản thép chôn sẵn Đường hàn  Mối nối cột Mối nối khô (cứng): e0 ≤ 0,2h0 Mối nối ướt (cứng): e0 > 0,2h0  Tính tốn mối nối  Chiều dày mã RS  , 25  RC δ ≥ 0,75d  Theo y/c chịu lực Theo công nghệ hàn RC – cường độ chịu cắt thép  Tính tốn neo (≥ lneo) Diện tích neo AS ,neo = Q N S +    ntc  RS NS = M = M ± N e + Q.c M, Q, N: Nội lực liên kết M0 = M δ l z M z e n: số hàng neo theo phương lực (n=3)  Tính theo liên kết z - Q để tính trường hợp vai cột - Chuyển M thành ngẫu lực N N= M zb Liên kết khô: zb – k/c từ trọng tâm AS đến trọng tâm đường hàn Liên kết ướt: zb – k/c từ AS đến trọng tâm miền nén AS = N RS - Tính đường hàn theo điều kiện: N đh = 0,85 Rh hh ∑ lh ≥ N ∑ lh = 1,3 N 0,85 Rh hh ( hh ≥ 0,25d ;4mm ) §4 Tính tốn khung bê tơng cốt thép Khái niệm nhà khung - Nhà khung nhà mà kết cấu chịu lực chủ yếu khung - Các khung đặt theo phương ngang gọi khung ngang - Các khung nagng nối với hệ thống dầm - Các sàn mái liên kết với khung tạo thành khối khung chịu lực Các bước tính tốn khung ngang B1: Thành lập sơ đồ tính khung B2: Sơ chọn kích thước tiết diện B3: Tính tốn tải trọng B4: Tính tốn tổ hợp nội lực B5: Kiểm tra lại kích thước tiết diện tính tốn tiết diện B6: hồn thành vẽ 2.1 Thành lập sơ đồ tính khung - Căn điều kiện địa chất, thủy văn - Giải pháp móng - Căn vào kích thước hình học làm việc chung nhà  Đưa số sơ đồ tính khung 2.2 Sơ chọn kích thước tiết diện - Khung kết cấu siêu tĩnh, nội lực phụ thuộc EJ  Phải chọn sơ kích thước tiết diện trước tính  C1: Theo kinh nghiệm  C2: Theo công thức 1  h =  ÷ l  20  h0 = M Rb b b = ( 0,3 ÷ 0,5) h M = ( 0,6 ÷ 0,7 ) M M0 – mô men lớn dầm coi dầm đơn giản Acot = (1,2 ÷ 1,5) N Rb h = (1,5 ÷ 3) b Tính tốn tải trọng - Phân tích tất loại tải trọng tác động lên cơng trình - Lập mặt phân tải cho TH tải, tầng - Lập bảng tính tốn tải trọng qtd - Theo TCVN 2737-1995  Sơ đồ truyền tải thẳng đứng l2 - Tĩnh, hoạt tải - Truyền từ sàn vào dầm, từ dầm vào cột - Tải trọng từ sàn truyền vào khung phân phối theo diện truyền tải qtd l2/l1 ≥ 2: làm việc phương (bản dầm) l2/l1 < 2: làm việc phương (bản kê) Tải tam giác: qtđ = 5/8.qmax = 0,625.g.l1/2 Tải hình thang: qtđ = k.qmax = (1 - 2β2 + β3).g.l1/2 ; (β = l1/2l2)  Ví dụ: tính tốn tải trọng tĩnh tác dụng lên khung (tầng 2) G2.1 MẶT BẰNG TẦNG MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN TẦNG (CỐT +3.9m) g2.1 G 2.2 g2.2 G 2.3 MẶT BẰNG PHÂN TÍNH TẢI SÀN TẦNG (CƠT +3.9m)  Tải tập trung Tải G2.1 Gm.1 Các tải hợp thành TTTT (kN) Do trọng lượng thân D1: … Do tải sàn truyền vào (Ơ1), theo hình tam giac: … Do trọng lượng thân tường (có cửa) … G2.1 = … (kG) G2.2 Do trọng lượng thân D2: … Do tải sàn truyền vào (Ơ1), theo hình tam giác: … Do tải sàn truyền vào (Ơ2), theo hình CN: … Do trọng lượng thân tường (có cửa) … Gm.2 gm.2 Gm.3 G gm.3 m.4 gm.1 gm.4 G4.1 g4.1 G4.2 G3.1 g3.1 G3.2 G2.1 g2.1 G2.2 G2.2 = … (kG) …  Tải phân bố Tải g2.1 Các tải hợp thành TTTT (kN/m2) Do trọng lượng tường: … Do tải sàn truyền vào (Ơ1), theo hình thang: … g2.1 = … (kG) … G SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG TĨNH TÁC DỤNG LÊN KHUNG G4.3 G3.3 G3 ... 0,25d ;4mm ) §4 Tính tốn khung bê tơng cốt thép Khái niệm nhà khung - Nhà khung nhà mà kết cấu chịu lực chủ yếu khung - Các khung đặt theo phương ngang gọi khung ngang - Các khung nagng nối với hệ... BTCT lắp ghép  Theo sơ đồ kết cấu: - Khung có nút cứng - Khung có nút khớp - Khung tầng - Khung nhiều tầng - Khung tầng nhịp - Khung nhiều tầng nhiều nhịp Khung toàn khối Khung lắp ghép Ưu nhược... truyền lực thép nối  Mối nối ướt: - Hàn (nối chồng) cốt chịu lực với nhau, sau đổ bê tơng vào mối nối - Lực kéo truyền qua cốt thép, lực nén truyền qua bê tơng A’S  Tính theo kết cấu bê tơng -