- Kãút cáúu phaíi âæåüc tênh toaïn våïi moüi taíi troüng vaì taïc âäüng coï thãø xaîy ra, trong giai âoaûn sæí duûng vaì caí quaï trçnh thi cäng.. - Phæång aïn choün phaíi phuì håüp våï[r]
(1)KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP II
(PHẦN KẾT CẤU NHAÌ CỬA)
CHUYÊN NGNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG V CƠNG NGHIỆP Số đơn vị học trình:
BIÃN SOẢN: BI THIÃN LAM
TI LIỆU THAM KHẢO:
- Kết cấu bê tơng 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 tốn 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
(2)KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP II
(PHẦN KẾT CẤU NH CỬA)
CHUYÊN NGAÌNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VAÌ CƠNG NGHIỆP Số đơn vị học trình:
BIÃN SOẢN: BUÌI THIÃN LAM
TAÌI 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 tốn 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
(3)CHƯƠNG I
NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT
1 Yêu cầu vế kinh tế kỹ thuật thiết kế kết cấu BTCT:
* Thiết kế cơng trình có mối quan hệ hữu cơ, gắn bó chặt chẽ với kiến trúc kết cấu Hình dạng khơng gian kiến trúc thể sở hệ kết cấu cơng trình Các khơng gian đơn giản thường tạo nên hệ dầm, cột, tường sàn theo hệ lưới cột ô vuông chữ nhật Các không gian phưcï tạp thường tạo nên hệ kết cấu dàn, vịm, mái mỏng khơng gian, Khơng gian kiến trúc, loại hình kết cấu chiều cao kết cấu có quan hệ chặt chẽ với So với kết cấu khơng gian kết cấu phẳng có chiều cao kết cấu lớn
Dù chọn không gian kiến trúc nào, thiết kế mặt cơng trình phải nghĩ đến khả chịu tải tác động khác lên cơng trình Do thiết kế phương án kiến trúc phải nghĩ đến phương án kết cấu, nhằm tránh sai lầm tính khả thi cơng trình, đạt phương án gị bó, thiếu sinh động, mỹ quan
* Để phương án thiết kế khả thi, phưong án thiết kế phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật sử dụng lâu dài, yêu cầu độ bền theo niên hạn sử dụng, yêu cầu phòng chống cháy điều kiện thiết bị kỹ thuật thi công giá thành cơng trình khơng vượt q kinh phí đầu tư
1.1 Các yêu cầu mặt kỹ thuật :
- Kết cấu chọn phải có hình dạng thích ứng với khơng gian hình khối kiến trúc
- Sơ đồ kết cấu phải rõ ràng, qua nhận biết phân phối nội lực kết cấu tác dụng tải trọng tác động khác Tuy nhiên, không nên thiên việc chọn sơ đồ dễ tính tốn mà ý đến tính hợp lý phân phối nội lực kết cấu Lưu ý kết cấu tĩnh định dễ tìm nội lực độ an tồn tổng thể kết cấu siêu tĩnh
- Vật liệu chọn vào điều kiện thực tế u cầu cụ thể cơng trình Nên ưu tiên dùng BT có cường độ cao cốt thép có gờ Những kết cấu nhịp lớn, kết cấu lắp ghép nên dùng BTCT ứng lực trước
- Kết cấu phải tính tốn với tải trọng tác động xãy ra, giai đoạn sử dụng q trình thi cơng
- Phương án chọn phải phù hợp với yêu cầu thời hạn thi công, khả kỹ thuật thi công có có
- Chọn phưong án kết cấu thi công cần cân nhắc kết cấu toàn khối, lắp ghép nửa lắp ghép
1.2 Yêu cầu mặt kinh tế :
(4)và máy thi công chiếm phần lớn việc tiết kiệm vật liệu khơng có ý nghĩa so với việc đảm bảo an toàn cho kết cấu
- Kết cấu thiết kế phải phù hợp với thời hạn thi cơng, sớm đưa cơng trình vào sử dụng Do để đảm bảo tiêu kinh tế hợp lý cần phải kết hợp việc thiết kế kết cấu với thiết kế biện pháp kỹ thuật tổ chức thi cơng
2 Ngun tắc tính tốn kết cấu BTCT
2.1 Xạc âënh ti troüng :( Xem chæång 3- KCBTCT1)
Xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95 : “ Tải trọng tác động”
- Tải trọng thường xuyên ( tỉnh tải) : Trọng lượng thân kết cấu, trọng lượng áp lực đất đắp, Lực nén trước BTCT ứng lực trước xem 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 phương phápthi công
-Tải trọng tạm thời ( hoạt tải) : Là tải trọng thay đổi vị trí, độ lớn, chiều tác dụng q trình thi cơng sử dụng người, thiết bị, hoạt tải cầu trục, gío, Tải trọng nầy có phần tác dụng dài hạn ( trọng lượng vách ngăn tạm, trọng lượng thiết bị gắn cố định) phần tác dụng ngắn hạn Hệ số vượt tải từ 1.20 - 1.40
* Tỉnh tải tác dụng thường xuyên lên kết cấu, cịn hoạt tải xuất chỗ khác vào thời điểm khác Nên cần phải xếp trường hợp hoạt tải để tìm giá trị nội lực lớn xãy tiết diện Theo TCVN chia thành tổ hợp :
+ Tổ hợp tải trọng bản : Gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngắn hạn dài hạn
+ Tổ hợp tải trọng đặc biệt : Gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngắn hạn, dài hạn hoạt tải đặc biệt ( động đất, nổ )
* Khi tổ hợp lưu ý đến hệ số tổ hợp, nhằm xét đến khả tác dụng không đồng thời loại tải trọng ngắn hạn
* Khi tính tốn kết cấu đỡ sàn nhà nhiều tầng ( dầm, cột, tường, móng) để xét đến khả chất tải không đầy sàn, tầng, tiêu chuẩn cho phép giảm tải trọng tạm thời theo độ lớn ô số tầng nằm tiết diện xét 2.2 Tính tốn nội lực :
Việc tính tốn tiến hành theo sơ đồ đàn hồi hay sơ đồ khớp dẻo
- Tính theo sơ đồ đàn hồi : Dùng phương pháp LTĐH, SBVL, CHKC để xác định nội lực Tính riêng nội lực tỉnh tải trường hợp hoạt tải, tổ hợp
(5)dụng phương pháp nầy thiên an tồn nhiều trường hợp sử dụng bảng tính sẵn, hay chương trình tính kết cấu lập sở phương pháp PTHH
- Tính nội lực theo sơ đồ khớp dẻo ( phương pháp cân giới hạn) : + Khái niệm khớp dẻo phân phối lại nội lực ( xem KCBTCT1)
+ Phương pháp cân giới hạn: Phương pháp nầy cho phép xác định tải trọng giới hạn hay mômen giới hạn không phụ thuộc vào thứ tự xuất khớp dẻo thứ tự tác dụng tải trọng ( xem KCBTCT1)
2.3 Tính tốn tiết diện :
Thường giải hai tốn sau :
- Tính tốn cốt thép : Từ tổ hợp nội lực kích thước tiết diện chọn, tính tốn cốt thép, kiểm tra hàm lượng cốt thép
- Kiểm tra khả chịu lực tiết diện : Trên sở tổ hợp nội lực, giả thiết trước cốt thép tính toán khả chịu lực tiết diện
3 Trình tự thiết kế kết cấu BTCT: 3.1 Chọn phương án kết cấu :
Căn không gian 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 kinh tế Lựa chọn VL sử dụng
3.2 Tính tốn tải trọng tác động : Căn TCVN 2737-95
3.3 Tính tốn sơ kích thước tiết diện cấu kiện:
Căn sơ đồ kết cấu, tải trọng, tính gần nội lực số tiết diện từ tính tốn, lựa chọn sơ kích thước tiết diênû, dựa vào kinh nghiệm, vào thiết kế có sẵn để chọn
3.4 Tính tốn nội lực tổ hợp nội lực
3.5 Kiểm tra lại kích thước tiết diện chọn :
Căn vào nội lực lớn tiết diện nguy hiểm cấu kiện yêu cầu cường độ, biến dạng, khe nứt để xét tính hợp lý việc lựa chọn tiết diện Nếu cần phải thay đổi, thay đổi lớn phải tính lại nội lực
3.6 Tính tốn chọn cốt thép :
Nếu chọn kích thước tiết diện hợp lý tính tốn cốt thép chịu lực, chọn đường kính, số lượng bố trí cốt thép
3.7 Kiểm tra độ võng khe nứt :
(6)Ngồi tính tốn trên, cần phải kiểm tra cường độ bề rộng khe nứt giai đoạn chế tạo, vận chuyển, lắp dựng, tính tốn vị trí móc cẩu, tính mối nối lắp ghép
3.9 Thể vẽ :
Kết tính tốn cần thể vẽ để phục vụ thi công Bản vẽ phải ghi đầy đủ kích thước, chủng loại thép, ghi cần thiết ( vật liệu, thi công) thống kê vật liệu
3.10 Hồ sơ thiết kế :
Gồm thuyết minh tính tốn, vẽ dự toán thiết kế Thuyết minh cần trình bày phương án nêu lựa chọn, tính tốn
4 Ngun tắc cấu tạo kết cấu BTCT :
- Chọn hình dạng, kích thước tiết diện hợp lý, làm tăng khả chịu lực, tiết kiệm VL, đảm bảo mỹ quan cho cơng trình Việc lựa chọn cần thỏa mãn điều kiện thi công thực tế, yêu cầu chống thấm, tác động môi trường, cần chọn loại BT CT thích hợp
- Cốt thép phải bố trí thỏa mãn yêu cầu cấu tạo số lượng, đường kính, khoảng cách, neo, uốn, nối , nhằm dễ thi cơng, đảm bảo lực dính, giảm khe nứt
- Đặt cốt thép cấu tạo để chịu nội lực xuất sai lệch sơ đồ thực sơ đồ tính, chênh lệch nhiệt độ, co ngót, lún lệch Cốt thép cấu tạo cịn đặt vào nơi mà trạng thái ứng suất phức tạp, khó khảo sát cách chắn, xử lý kinh nghiệm hay thí nghiệm mơ hình
- Bố trí khe nhiệt độ : Chiều dài kết cấu chênh lệch nhiệt độ lớn nội lực phát sinh lớn ( kết cấu siêu tĩnh) Khoảng cách khe nhiệt độ tùy thuộc vào độ cứng nhà mức độ tiếp xúc nhà với khí Khe bố trí từ mặt móng trở lên, bề rộng từ - 3cm
- Khe lún : Do đất không đồng nhất, nhà lệch tầng, tải trđong phân bố khơng mặt bằng, để tránh nứt nẻ, phá họai cục bộ, cần tách ngơi nhà thành khối riêng từ móng đến mái Bề rộng khe lún từ - 3cm
5 Những yêu cầu qui định vẽ BTCT :
Yêu cầu vẽ BTCT đầy đủ, rõ ràng, xác ký hiệu qui định, giúp cho người thi công hiểu rõ thi công thiết kế
5.1 Bố trí vẽ kết cấu : Nội dung vẽ gồm :
- Các vẽ bố trí hệ kết cấu chịu lực khung, dầm, sàn Để thể rõ ràng cần vẽ riêng cho tầng số vẽ mặt cắt
- Các vẽ bố trí cấu kiện lắp ghép tầng - Các bảng thống kê phận kết cấu cấu kiện
- Thể trục định vị, khoảng cách trục, chiều dài tổng cộng, cao độ nơi cần thiết, ký hiệu cấu kiện
(7)5.2 Bản vẽ bố trí cốt thép cấu kiện : Nội dung cần thể :
- Tỷ lệ 1/20 ; 1/50 ; 1/100 Qui ước xem BT suốt nhìn thấy cốt thép bên - Đường bao cấu kiện, kích thước để làm ván khn định vị cốt thép - Vị trí hình dáng cốt thép cấu kiện, chi tiết hàn vào CT chế tạo - Chiều dày lớp BT bảo vệ Các mặt cắt ngang
- Các phận kết cấu tiếp giáp dùng làm gối đỡ, hay phận mà kết cấu ngàm vào
- Bảng thống kê CT BT cho cấu kiện Vẽ khai triển CT đủ kích thước để gia công
- Các ghi 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 BT căng cốt thép, mác vữa bơm vào ống rãnh, trình tự căng, lực căng,
5.3 Những qui ước thể vẽ:
1
(8)CHƯƠNG II
KẾT CẤU MÁI BTCT
Kết cấu mái BTCT thi cơng tồn khối, lắp ghép nửa lắp ghép Mái phải đảm bảo yêu cầu cách nhiệt, chống dột, chịu mưa nắng, cấu tạo lớp mái khác với lớp sàn
KC mái phân theo hình dạng mái phẳng mái vỏ mỏng không gian Khi độ dốc i ≤ 1/8 gọi mái bằng,
i > 1/8 gọi mái dốc
Đặc điểm cấu tạo tính tốn :
- KC mái toàn khối dạng KC sàn phẳng
- Mái lắp ghép sử dụng rộng rãi, chia hệ mái có xà gồ hệ khơng có xà gồ Trong hệ mái không xà gồ, panel gác trực tiếp lên KC đỡ mái (dầm, dàn mái) Tính tốn cấu tạo panel mái tương tự panel sàn Xà gồ tính cấu kiện chịu uốn xiên
Chương nầy chủ yếu nghiên cứu kc đỡ mái dầm, dàn, vòm
1 DẦM MÁI : 1.1.Cấu tạo :
Dầm mái thường xà ngang khung dầm độc lập gác lên tường cột Dầm mái thích hợp với nhịp ≤ 18m, dùng dầm mái ƯST vượt nhịp 24m lớn Tuỳ thuộc hình dạng mái mà dầm mái có dạng sau : - Dầm mái mái dốc
- Dầm mái mái dốc
12-18m i=1/8 - 1/12
12-18m
12-18m
- Dầm mái mái dốc - Dầm có cánh thượng cong
* Cấu tạo tiết diện :
Dầm mái thường có tiết diện chữ I, chữ T, dạng chữ nhật
- Chiều cao đầu dầm : hdd l
35 20
1
−
= Thường lấy hdd l 24
1
= Các dầm định hình thường chọn hdd =800 , bề rộng panel bao che đầu dầm
- Chiều cao dầm : hgd l 15
1 10
1 −
=
(9)b ≥ 60 đổ BT theo phương ngang
b ≥ 80 đổ BT theo phương đứng
b≥ 90 bụng có đặt cốt thép ƯST - Bề rộng cánh chịu nén bc l
60 50 − =
′ Thường từ 200 - 400, theo điều kiện ổn định chế tạo, vận chuyển, lắp dựng đảm bảo chiều sâu tối thiểu để gác panel
- Bề rộng cánh chịu nén bc =200 −250, đảm bảo đủ bố trí cốt thép chịu kéo dầm Với dầm có ƯST bc phải đủ để chịu nén ổn định buông cốt thép ƯST
- Chiều dày cánh hc , h’c ≥ 100
+ Ở khu vực gần gối tựa, bụng mở rộng cánh chịu kéo để liên kết với đầu cột, để chịu phản lực gối tựa
+ Dầm có chiều cao lớn, dầm chịu tải trọng tập trung, bố trí thêm sườn đứng, cách khoảng 3m
+ Với dầm lớn,thường khoét bớt bụng lỗ tròn đa giác đều, cấu tạo cốt thép bao quanh chu vi lỗ
* Cấu tạo cốt thép :
- CT dọc chịu kéo : Với dầm nhịp nhỏ dùng BT mác 200-300, CT thường, nhóm CII, CIII CT bố trí theo biểu đồ bao mơmen, hàn chồng lên nhau, mối hàn cách khoảng 1m Tại đầu dầm CT dọc phải neo chắn cách hàn vào 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 cấu tạo, có dạng chữ U bao lấy cốt dọc chịu kéo Cốt đai với cốt dọc cấu tạo đan thành lưới bụng (xem hình vẽ)
1.2 Đặc điểm tính tốn dầm hai mái dốc : 1.2.1.Sơ đồ tính:
Dầm mái tính theo sơ đồ dầm đơn giản, nhịp tính tốn khoảng cách trọng tâm gối tựa
1.2.2.Ti trng v näüi læûc:
Tỉnh tải : - Trọng lượng thân dầm
- Trọng lượng panel, lớp phủ
i=1/12
Mmax l0 x
(10)