KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG Bộ môn Kết cấu Xây dựng Khoa Kỹ thuật xây dựng KẾT CẤU KHUNG Khái niệm: Khung là loại kết cấu hệ thanh. Kết cấu khung bao gồm các thanh ngang gọi là dầm, các thanh đứng gọi là cột, thanh ngang và thanh đứng liên kết với nhau tại nút khung. Kết cấu khung: là kết cấu hệ thanh. Các thanh được liên kết với nhau bằng nút cứng hoặc khớp nhưng không biến hình - Thông thường, các thanh gồm: - Dầm: chịu uốn, cắt - Cột: chịu nén uốn - Nút - chịu lực phức tạp - Chịu cắt lớn KẾT CẤU KHUNG Khái niệm kết cấu khung Nút Ví dụ về kết cấu khung khung toàn khối Dầm Nút Cột khung Dầm Cột KẾT CẤU KHUNG Khái niệm kết Dầm Nút khung cấu khung Ví dụ về kết cấu khung lắp ghép Cột KẾT CẤU KHUNG Phân loại kết cấu khung Theo vật liệu Theo kích thược nhịp, số nhịp, số tầng Theo cấu tạo Theo biện pháp thi công KẾT CẤU KHUNG Phân loại kết cấu khung Theo vật liệu Các cấu kiện trong kết cấu khung thường chịu uốn, nén uốn.
Cho nên vật liệu có khả năng chịu nén và kéo tốt sẽ được sử dụng cho kết cấu khung như: gỗ, thép, bê tông cốt thép, liên hợp thép-BTCT. KẾT CẤU KHUNG Phân loại kết cấu khung Theo kích thước nhịp, số nhịp, số tầng Khung nhịp lớn: - Đặc điểm là vượt nhịp lớn, tải trọng đứng là cho kích thước dầm lớn - Lực dọc trong cột nhỏ, tải trọng ngang nhỏ kích thước cột không cần lớn cần thiết kế để độ cứng tương quan giữa dầm và cột Lựa chọn liên kết (vị trí nút khung) phù hợp với dạng cấu tạo của dầm và cột Phân loại kết cấu khung Theo kích số nhịp, số tầng Khung nhiều tầng -Đặc điểm là chiều cao lớn, tải trọng đứng và tải trọng ngang đều lớn -Chuyển vị ngang ở đỉnh lớn, -Nội lực ở các cột tầng dưới lớn. -Sẽ có sự chênh lệch về kích thước của cấu kiện ở các tầng dưới và tầng mái (cột ở tầng thấp yêu cầu lớn để chịu lực, các cột tầng trên thừa khả năng chịu lực nhưng không được giảm kích thước đột ngột để duy trì tính đều đặn về độ cứng của khung) KẾT CẤU KHUNG Phân loại kết cấu khung Theo cấu tạo -Khung có liên kết cứng -Khung có liên kết khớp Khung có liên kết cứng Khung có liên kết khớp KẾT CẤU KHUNG Phân loại kết cấu khung Theo cấu tạo -Khung có các bộ phận cấu tạo khác (khung có giằng, khung có tầng cứng, khung có tầng chuyển) Khung có giằng Khung có dầm chuyển Megaframe Khung có tầng cứng KẾT CẤU KHUNG Phân loại kết cấu khung Theo cấu tạo -Khung có các bộ phận cấu tạo khác (khung có giằng, khung có tầng cứng, khung có tầng chuyển) Khung có tầng cứng KẾT CẤU KHUNG Phân loại kết cấu khung Theo biện pháp thi công Khung toàn khối Khung lắp ghép Khung bán lắp ghép Công trình có kết cấu Khung lắp ghép Công trình có kết cấu khung bán lắp ghép Công trình có kết cấu khung toàn khối KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Đặc điểm chịu lực của kết cấu khung - Tải trọng tác dụng lên kết cấu khung: tải đứng (tĩnh, hoạt) - Tải ngang (gió, động đất) - Tải đặc biệt (lún, nhiệt, co ngót, từ biến, chênh lệch độ cứng của các cấu kiện) Đặc điểm chịu lực của kết cấu khung - Tải trọng tác dụng lên kết cấu khung: tải đứng (tĩnh, hoạt) - Tải ngang (gió, động đất) - Tải đặc biệt (lún, nhiệt, co ngót, từ biến, chênh lệch độ cứng của các cấu kiện) PHÂN LOẠI kết cấu khung Một tầng Nhiều tầng Theo tầng Nhiều nhịp PHÂN LOẠI kết cấu khung Cấu tạo – Giằng Khung giằng PHÂN LOẠI kết cấu khung Khung bê tông cốt thép thường Khung bê tông dự ứng lực KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Ứng dụng kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối – phạm vi áp dụng - Khung bê tông cốt thép toàn khối là kết cấu khung được chế tạo tại đúng vị trí của kết cấu trong công trình. Nói cách khác, các công tác lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông được thực hiện tại đúng vị trí của cấu kiện.
- Khung bê tông cốt thép toàn khối đang được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng cả ở Việt Nam và trên thế giới. • Áp dụng được cho nhiều loại công trình có công năng khác nhau. • Bố trí hợp lí vị trí của cột, dầm thì có thể sử dụng kết cấu khung cho nhà cao tới 10-15 tầng • Nhịp khoảng từ 4m – (6 - 10) - 18m • Kết hợp được với nhiều dạng kết cấu khác KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Ưu điểm của kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Nhược điểm của kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối - Không hiệu quả với kết cấu nhịp lớn, kết cấu nhà nhiều tầng - Độ cứng ngang bé (so với kết cấu dạng vách, tường) → Chuyển vị lớn, chịu tải trọng ngang hạn chế. - Độ cứng ngang bé (so với kết cấu dạng vách, tường) → Chuyển vị lớn, chịu tải trọng ngang hạn chế.
- Cần nhiều nhân công cho công tác ván khuôn, thi công tại chỗ nên ảnh hưởng bởi thời tiết → Chuyển vị lớn, chịu tải trọng ngang hạn chế. TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG • Tính toán dầm (CHÚ Ý TIẾT DIỆN T, NHẬT) • Tính toán cột (MỘT PHƯƠNG, LỆCH TÂM, tính thép đối xứng, tính thép không đối xứng) • Tính toán nút • Phân tích: tách sơ đồ khung phẳng, sơ đồ khung không gian TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG • Tính toán dầm • Lựa chọn tiết diện, vị trí • Cột đặt trên dầm • Dầm phụ gác lên dầm chính • Dầm trực giao đỡ sàn TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG • Tính toán cột • Tiết diện, vị trí nội lực • Một phương (lệch tâm phẳng), hai phương (lệch tâm xiên) • Tính thép đối xứng, tính thép không đối xứng TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG • Tính toán nút TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG • Tính toán nút TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG • Tính toán nút TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG • Tính toán nút Sơ đồ kết cấu khung phẳng – không gian CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU tạo tổng thể • Chọn loại có tính đều đặn • Tránh chênh lệch độ cứng giữa các nhịp CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU tạo tổng thể • Giảm – Tránh các trường hợp: hẫng cột, hẫng tầng, thông tầng, công xôn CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU tạo tổng thể • Tương quan độ cứng giữa dầm – cột trong khung cần được xem xét đến độ cứng tổng thể của nhà, của tầng… CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU tạo tổng thể CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU tạo tổng thể CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO DẦM – tiết diện Cánh dầm Sườn Bầu dầm dầm Mặt cắt chữ nhật Mặt cắt chữ T Mặt cắt chữ I Mặt cắt hình hộp CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO DẦM – thép dầm • Thép dọc: Ø14-32 • Thép đai: Ø6-12 (…) • Thép cấu tạo: Ø12-16 CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO DẦM o Hàm lượng o Nối thép o Cắt thép CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO DẦM – cốt thép dọc CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO DẦM – dọc - đai CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO DẦM CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO CỘT – Tiết diện Độ cứng của kết cấu ở tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng của kết cấu ở tầng kề dưới. Nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổng mức giảm không vượt quá 50%. 3-5 tầng thì cột được giảm tiết diện một lần.
Không nên giảm quá 100 mm mỗi cạnh cho mỗi lần giảm. Cần kiểm tra điều kiện về độ mảnh và sơ bộ điều kiện tỷ số nén khi chịu tổ hợp do tải trọng động đất. CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO CỘT – cốt thép • Thép dọc: Ø14-(18-28) 36 • HÀM LƯỢNG Nối sole 2 - 4 thanh: ≥ 30d 1 vị trí nối 5 - 7 thanh: 2 vị trí nối ≥ 40d ≥ 10d ≥ 8 thanh: ≥ 30d 2 vị trí nối • Thép đai: Ø6-10 • Thép cấu tạo: Ø12-16 CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO CỘT – nối thép CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO CỘT – nối thép CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO CỘT – cốt đai CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o Vai trò cốt đai cột • Cố định vị trí cốt thép dọc, giữ ổn định cho cốt thép dọc chịu nén. • Chịu các ứng suất do co ngót và thay đổi nhiệt độ, • kiềm chế biến dạng nở ngang của bê tông.
• Chịu cắt • Truyền lực giữa các thanh thép dọc CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO CỘT – đai cột CẤU TẠO KẾT CẤU KHUNG o CẤU TẠO NÚT