Kết cấu bê tông cốt thép Cô Hảo

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình “Kết cấu bêtông cốt thép – phần kết cấu nhà cửa” đƣợcviết ra trên cơ
sởđề cƣơng hệ tín chỉ của môn học “ Bê tông cốt thép – phần II “ của trƣờng Đại
học Kiến trúc – Thành phố Hồ Chí Minh. Trong sách này trình bày những vấn đề về
tính toán và cấu tạo các kết cấu của nhà dân dụng và công nghiệp.
Sách đƣợc dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên các ngành xây dựng cơ bản của
các trƣờng đại học, hoặc có thể làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sƣ thiết kế kết cấu
bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn hiện hành.
Trong quá trình viết quyển sách này , chúng tôi có tham khảo các tài liệu về kết cấu
bê tông cốt thép của các tác giả trƣớc nhằm kế thừa kiến thức đã có và bổ sung, cập
nhật các nguyên lý tính toán mới để phục vụ bạn đọc.
Sách gồm sáu chƣơng.
Trần Thị Nguyên Hảo viết chương 1,2,4,6 và là chủ biên.
Đỗ Huy Thạc viết chương 3.
Lê Tuấn Em viết chương 5.
Với kiến thức và thời gian có hạn, tuy đã cố gắng rất nhiều trong biên soạn , song
khó tránh khỏi những thiếu sót . Chúng tôi rất mong các bạn sinh viên và bạn đọc
cảm thông và góp ý chân tình để quyển sách này ngày càng đƣợc hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn Khoa Xây dựng trƣờng Đại học Kiến Trúc đã hỗ trợ và giúp
đỡ chúng tôi hoàn thành giáo trình này.


NHÓM TÁC GIẢ


CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
CHƢƠNG 1. KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Ngày nay, kết cấu khung bê tông cốt thép sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân công
nghiệp. Đối với các công trình nhà ở và nhà làm việc, kết cấu khung cho ta mặt
bằng khá linh hoạt các không gian sử dụng vì tƣờng ngăn các phòng không chịu lực
có thể phá bỏ chúng để mở rộng không gian hoặc xây thêm vách ngăn.
Khung bê tông cốt thép có thể dùng cho nhà một tầng, nhiều tầng, một nhịp, nhiều
nhịp. Khung bê tông cốt thép có thể đổ toàn khối hoặc lắp ghép từ các cấu kiện dầm
và cột. Hệ lƣới cột phải phù hợp với không gian kiến trúc mặt ngoài của công trình.
1.1.1 KHE BIẾN DẠNG
Khe biến dạng là các khe đƣợc thiết kế đặc biệt nhằm cho phép xảy ra sự dịch
chuyển tƣơng tối của hai phần cấu kiện kế cận nhau mà không phá hỏng tính
nguyên vẹn của kết cấu. Chức năng chung của các khe biến dạng là cho phép xảy ra
khả năng dịch chuyển có thể kiểm soát đƣợc, tránh đƣợc các ứng suất có hại.
– Khe nhiệt độ
Khe giữa hai cột riêng trên một bản móng chung, biến dạng chênh lệch giữa các
móng đƣợc giải quyết một phần, nếu hai khối bị biến dạng lớn thì móng này trở
thành khớp.
Khoảng cách giữa hai khe phụ thuộc vào loại kết cấu chịu lực và kết cấu tƣờng
ngoài của nhà. Với hệ kết cấu khung vách BTCT:
+ Khoảng cách giữa 2 khe co giãn là 45m nếu tƣờng ngoài là liền khối.
+ Khoảng cách giữa 2 khe co giãn là 65m nếu tƣờng ngoài là lắp ghép.
Đối với kết cấu bê tông cốt thép thƣờng và kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trƣớc có
yêu cầu chống nứt cấp 3, cho phép không cần tính toán khoảng cách nói trên nếu
chúng không vƣợt quá trị số trong bảng 1.1.



CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
Bảng 1.1. Khoảng cách lớn nhất giữa các khe co

giãn nhiệt cho phép không cần tính toán, m.
Kết cấu
Điều kiện làm việc của kết cấu
Trong đất
Trong nhà
Ngoài trời
Bê tông
Khung lắp ghép
40
35
30
Toàn khối
có bố trí thép cấu tạo
30
25
20
không bố trí thép cấu
tạo
20
15
10
Bê tông
cốt thép
Khung lắp ghép
nhà một tầng
72
60
48
nhà nhiều tầng
60

50
40
Khung bán lắp ghép hoặc toàn khối
50
40
30
Kết cấu bản đặc toàn khối hoặc bán lắp
ghép
40
30
25
Chú thích:
Trị số trong bảng này không áp dụng cho các kết cấu chịu nhiệt độ dƣới 40oC.
Đối với kết cấu nhà một tầng , đƣợc phép tăng trị số cho trong bảng lên 20%.
Trị số cho trong bảng này đối với nhà khung là ứng với trƣờng hợp khung không có
hệ giằng cột hoặc khi hệ giằng đặt ở giữa khối nhiệt độ.
– Khe lún
Khe lún tách rời hai cột trên hai móng riêng rẻ, giải pháp này giải quyết đƣợc triệt
để cho hai khối lún biệt lập. Tuy nhiên trở nên phức tạp khi tính toán , móng tại vị
trí này bị lệch tâm rất lớn. Đƣợc phép không bố trí khe lún khi công trình tựa trên
nền cọc, nền đá hoặc nền đƣợc gia cố có độ lún rất nhỏ.
Móng giữa các phần nhà cao thấp khác nhau có phải tách ra hay không phải căn cứ
vào tính chất đất nền, kiểu loại móng, hình dáng của mặt bằng công trình để xử lý
cụ thể. Khi đất nền rất kém, khó hạn chế đƣợc độ lún thì đành phải dùng khe lún để
tách rời móng của hai phần nhà có tầng cao thấp khác nhau.
Ngƣợc lại, khi tình hình địa chất là tƣơng đối tốt, tính ra lún giữa các phần nhà cao
thấp là đủ độ tin cậy, trị số lún tƣơng đối nhỏ thì có thể làm móng liền thành một
khối, không làm khe lún. Khi không làm khe lún, để giảm nội lực trong kết cấu do
lún không đều gây ra, có thể làm băng đổ sau ở chỗ nối giữa nhà cao với nhà thấp,
băng đổ sau đặt ở một bên của nhà vây, bề rộng không nhỏ hơn 800mm .

CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa






Hình 1.1. Khe biến dạng

– Khe kháng chấn
Trong các trƣờng hợp sau, phải cắt nhà và công trình ra thành những khối nhà riêng
biệt (đơn nguyên) bằng các khe kháng chấn :
- Các kích thƣớc mặt bằng công trình không thỏa mãn các điều kiện trong
bảng 1.2 mà không có biện pháp tăng cƣờng.
khe luùn
khe nhieät
khe luùn
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
- Công trình với các khu vực có số tầng chênh nhau khá lớn.
- Độ cứng hoặc tải trọng của các bộ phận kết cấu chênh nhau rõ rệt
màkhông có biện pháp hiệu quả.
Bảng 1.2 Giới hạn của L và B
Cấp động đất
L/B

L/Bmax
l/b
VII
≤6
≤6
≤2
VIII- IX
≤5
≤5
≤1,5















Hình 1.2 Mặt bằng công trình
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
Bảng 1.3 Bề rộng tối thiểu của khe chống động đất (mm)

Hệ kết
cấu
Cấp động đất thiết kế
VI
VII
XIII
IX
Khung
4H+10
5H-5
7H- 35
10H-80
Khung-
vách cứng
2,5H+9
4,2H-4
6H-30
8,5H-68
Vách
cứng
2,8H+7
3,5H-3
5H-25
7H-55
Ghi chú : H là độ cao mái của đơn nguyên thấp hơn trong các
đơn nguyên kề nhau tính bằng mét.
Nếu nhà có chiều cao H ≤ 5m thì chiều rộng của khe kháng chấn không nhỏ hơn
30mm.
Nếu nhà có chiều cao lớn hơn thì cứ 5m chiều cao thêm, chiều rộng của khe kháng
chấn phải tăng thêm 20mm.

Khe kháng chấn phải phân chia nhà và công trình theo toàn bộ chiều cao nhƣng
không nhất thiết phải xuyên qua móng ( trừ trƣờng hợp khe kháng chấn trùng với
khe lún).
Các khe co giãn, khe lún và khe kháng chấn nên bố trí trùng nhau.
Khi công trình đƣợc thiết kế kháng chấn thì khe co giãn và khe lún phải theo yêu
cầu của khe kháng chấn.
Chiều rộng bé nhất của khe lún và khe kháng chấn đƣợc tính theo công thức sau:
D
min
= V
1
+ V
2
+ 20mm
Trong đó V
1
và V
2
là chuyển dịch ngang cực đại tại đỉnh của khối thấp hơn theo
phƣơng vuông góc với khe lún và khe kháng chấn.
1.1.2 KHÁI NIỆM NHÀ CAO TẦNG.
Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế đƣa ra định nghĩa nhà cao tầng nhƣ sau:
Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công
hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thƣờng thì đƣợc gọi là nhà cao tầng. Căn cứ
vào chiều cao và số tầng nhà, phân ra 4 loại nhƣ sau:
- Nhà cao tầng loại 1: 9- 16 tầng (cao nhất 50m);
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
- Nhà cao tầng loại 2: 17- 25 tầng (cao nhất 75m);

- Nhà cao tầng loại 3: 26- 40 tầng (cao nhất 100m);
- Nhà cao tầng loại 4: 40 tầng trở lên (gọi là siêu cao tầng);
Các nƣớc tùy theo sự phát triển nhà cao tầng của mình thƣờng có cách phân loại kh
ác nhau. Hiện nay ở nƣớc ta đang có xu thế chấp nhận sự phân loại trên đây.
Theo TARANATH B.S, đối với nhà cao tầng, hệ chịu lực bằng bê tông cốt thép.
HỆ CHỊU LỰC
SỐ TẦNG TỐI ĐA
Sàn phẳng (không dầm) và cột
10
Sàn phẳng và vách cứng
15
Sàn phẳng, vách cứng và cột
20
Khung cứng (có dầm)
25
Khung cứng với dầm mở rộng vách
30
Có lõi cứng chịu lực (và cột )
40
H ệ khung và vách cứng
50
H ệ khung và vách cứng, dầm có vách
60
1.2 KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI.
Hệ khung thực chất là khung không gian nhƣng có thể xem nhƣ nó đƣợc tạo nên từ
những khung phẳng nối với nhau. Tùy trƣờng hợp cụ thể mà phải tính toán khung
nhƣ khung phẳng, thí dụ đối với một ngôi nhà khá dài,bƣớc cột gần nhƣ đều nhau,
khung đặt theo phƣơng ngang nhà, chúng phải đƣợc nối lại nhau bằng hệ dầm giằng
dọc tại các mặt khung. Đối với nhà có mặt bằng vuông hoặc gần vuông , gió và các
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
loại tải trọng ngang khác có thể tác dụng theo phƣơng bất kỳ, khi đó phải tính
khung nhƣ một khung không gian.
1.2.1 HỆ CHỊU LỰC KHUNG.
Hệ khung là hệ thanh liên kết giữa các thanh đứng (là cột), thanh ngang (là dầm) tạo
thành các nút cứng khung. Điện cần và đủ để khung ổn định là hệ bất biến hình. Đối
với khung BTCT toàn khối nhiều nhịp , nhiều tầng là hệ siêu tĩnh. Nút cứng khung
có chuyển vị, khác với ngàm cứng giũa cột với móng cao trình ngàm tại mặt trên
móng. Vì vậy khi công trình không có sàn hầm và có sàn hầm cao trình ngàm tính
khung quy ƣớc nhƣ hình 1.4
Hình 1.3.Khung bê tông cốt thép














CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang8

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa

Hình 1.4Quy ƣớc cao trình ngàm
Mô hình tính toán khung thể hiện trục cột, trục dầm. Có thể quy ƣớc khi tỉ số L/B
>2, công trình có mặt bằng chạy dài, khung dọc nhiều nhịp hơn khung ngang nên độ
cứng khung ngang nhỏ hơn nhiều lần so với độ cứng khung dọc ,nội lực chủ yếu
gây ra trong khung ngang.Khi đó tách riêng từng khung phẳng để xác định nội lực
trong cột và dầm ngang, còn nội lực trong dầm dọc đƣợc tính nhƣ dầm liên tục
nhiều nhịp. Giải pháp phân tích sơ đồ tính kết cấu nhƣ vậy chỉ phù hợp cho công
trình có bƣớc cột theo phƣơng dọc đều nhau, và kết quả nội lực khung phẳng ngang
sẽ lớn hơn so với kết quả nội lực của khung ngang này khi đƣợc xác lập mô hình
tính theo khung không gian.
Vì vậy khái niệm khung nguy hiểm là khung ít phần tử, dựa vào số nhịp khung và
diện tích sàn truyền tải lên khung.
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang9

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
Đà kiềng thƣờng đƣợc xem không phải là bộ phận khung ngang(thiên về an toàn).
Tuy nhiên có ảnh hƣởng nhất định đối với khung nhƣ:
Giảm chiều dài tính toán cột giảm độ mãnh cột tầng trệt.
Tăng độ cứng không gian của công trình khắc phục lún không đều.
Đà kiềng đƣợc gán vào tính khung khi có đúc bêtông sàn trệt ( công trình khu vực
nền đất yếu). Đối với công trình có sàn hầm cùng cao độ với đà giằng móng và mặt
đài ( hình 1.4) nếu gán đà giằng móng vào cao trình ngàm tính khung, thì nhịp tính

toán đà giằng không chính xác vì không kể tới kích thƣớc đài móng.
-Thiết kế theo mô hình khung phẳng ngang.













Hình 1.5.Sơ đồ tính khung phẳng

CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa

- Thiết kế theo mô hình khung không gian.



Hình 1.6Sơ đồ tính khung không gian
- Thiết kế theo mô hình khung tương đương : trong trường hợp sàn không dầm
Nguyên tắc cơ bản: (Theo quy phạm ACI 318 )
Đặc điểm chung của phƣơng pháp này là kết cấu không gian 3 chiều đƣợc
chia thành các khung phẳng dọc,khung phẳng ngang (hình 6.5).Mỗi khung

gồm cột và bản dầm kéo liên tục qua các cột ,với đƣờng trục khung trùng với
đƣờng trục các cột . Dầm hoặc bản dầm bao gồm một phần bản sàn đƣợc giới
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang11

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
hạn bởi các đƣờng tim của các ô bản liền kề với đƣờng trục cột và kết cấu
dầm hoặc mũ cột (nếu có).
Khi tính toán khung tƣơng đƣơng chịu tải trọng thẳng đứng,sàn và cột đƣợc
tính toán riêng rẽ.Khi đó, cột đƣợc giả thiết ngàm cả đầu trên lẫn đầu dƣới.







Hình 1.7Sơ đồ tính khung tƣơng đƣơng








1.2.2 SƠ BỘ KÍCH THƢỚC TIẾT DIỆN.
Khi chọn kích thƣớc tiết diện các cấu kiện khung bê tông cốt thép, vì khung là hệ
siêu tĩnh, tỉ lệ độ cứng của các cấu kiện hợp lý sẽ cho sự phân phối nội lực hợp lý
giữa các bộ phận, đảm bảo sự bền vững, độ biến dạng nhỏ và dễ thi công.
a. Chiều dày sàn :

CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang12

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
+ Sàn có dầm
1
.
45
1
40
1
Lh
b

Có thể chọn chiều dày theo công thức kinh nghiệm sau nhằm khống chế độ võng.
180
min
nChuvibansà
h

+ Sàn phẳng , sàn nấm (sàn không dầm)
1
.
40
1
30
1
Lh
b

b. Tiết diện dầm khung :

- Chiều cao dầm khung : h
 Dầm liên kết với cột:
Lh .
12
1
14
1

 Dầm liên kết với dầm:
Lh .
14
1
16
1

- Chiều rộng dầm khung
hb .
2
1
3
1

- Đối với tiết diện dầm bẹt (sử dụng khi kiến trúc yêu cầu giảm chiều cao tầng)
32
.
18
1
20
1
hb

Lh

Nếu chênh lệch chiều cao h không nhiều giữa các nhịp, đồng thời kết hợp với
yêu cầu kiến trúc có thể chọn tiết diện dầm caobằng nhau.
c. Tiết diện cột khung :
Diện tích tiết diện cột đƣợc sơ bộ theo công thức:
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang13

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
b
b
R
N
KA

Trong đó
K= 1,1÷1,25 : hệ số kể tới ảnh hƣởng momen trong cột
N= q. S. n .
q= g+p (kN/m
2
), giá trị tải trọng đứng sơ bộtrên một m
2
sàn, có
thểlấy trị số sau:
q= 0,8 ÷1 (kN/m
2
) đối với cao ốc văn phòng, tƣờng là vách nhẹ.
q= 1,1 ÷1,3 (kN/m
2
) đối với chung cƣ, tƣờng là vách gạch.

S (m
2
) diện tích sàn truyền tải lên cột khung.
n : số tầng nhà.
Kích thƣớc tiết diện cột cần đáp ứng yêu cầu về chịu lực, phần tử cột nên có độ
cứng lớn hơn phần tử dầm, và đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của kiến trúc
d. Chiều dày vách : chiều dày vách đƣợc chọn theo chiều cao mỗi tầng nhà
cmhh
gvach
10&.
25
1
tan
min

1.2.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG.
(1). Tĩnh tải :
- Trọng lƣợng bản thân các lớp cấu tạo sàn,chống thấm, dầm ,cột.
- Trọng lƣợng đƣờng ống kỹ thuật
- Tải trọng tƣờng xây, vách hầm, vách thang.
Đối với ô sàn vệ sinh, sàn mái ngoài trọng trƣợng các lớp cấu tạo trên cộng thêm
trọng lƣợng lớp chống thấm ( vửa hồ dầu, sika, hay flinkote, )
Trọng lƣợng lớp chống thấm g
c
=10 daN/m
2
, n=1,2

(2). Hoạt tải:
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang14

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
- Tùy theo chức năng sử dụng của sàn, giá trị tải trọng lấy theo TCXDVN 2737-
1995 (xem phụ lục 1 trang 232)
(3). Tải trọng gió:
Theo TCXD 2737-1995 công trình có chiều cao H>40m, có xét thành phần động
của tải trọng gió (xem phụ lục 11; trích dẫn TCXD 229-1999).
Khi H<40m, gió tĩnh đƣợc xác định nhƣ sau
Gió tĩnh : W= W
c
. n . c . k . B (1.1)
Trong đó
W
c
: Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam,
phụ lục 10
Bảng 1.4.Giá trị áp lực gió chuẩn (tại cao độ 10m)
Vùng áp lực gió trên bản đồ
I
II
III
IV
V
W
c
(daN/m
2
)
65
95

125
155
185

n : hệ số tin cậy, tùy theo tuổi thọ công trình.
Bảng 1.3 .Hệ số tin cậy n
Thời gian sử dụng giả
định của công trình
n
50 năm
1.2
40 năm
1.15
30 năm
1
20 năm
1.1
10 năm
0.9
5 năm
0.75
c : hệ số khí động .
Các mặt phẳng thẳng đứng :
Đón gió c = +0.8.
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang15

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
Khuất gió c= -0.6.
Các mặt phẳng nghiêng góc : khi nhà có mái dốc hai phía, lấy theo
TCVN 2737-1995)- bảng chỉ dẫn xác định hệ số khí động c.

Hệ số
α độ
H/L
0
0,5
1
≥2
C
e1

0
20
40
60
0
+0,2
+0,4
+0,8

-0,6
-0,4
+0,3
+0,8

-0,7
-0.7
-0,2
+0,8

-0.8

-0.8
-0.4
+0,8

C
e2

≤60
-0,4
-0,4
-0,5
-0,8
Bảng 1.5 .Hệ số khí động c khi nhà có mái dốc hai phía






Hình 1.8Sơ đồ tải gió nhà hai mái dốc
Ví dụ công trình có chiều cao H=17.1m và L=12.8m
34,1
8,12
1,17
L
H
Tra bảng 1.4 Ce1= - 0,466 và C
e2
= - 0,5, nhƣ vậy gió gây bốc mái.

k : hệ số độ cao tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao z., ứng với dạng địa
hình t xác định theo công thức sau:
2
1.844
t
m
t
g
t
z
kz
z
(1.2)

Trong đó:
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang16

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
z
t
g
– độ cao của địa hình dạng t mà ở đó vận tốc gió không còn chịu ảnh hƣởng của
mặt đệm, còn gọi là độ cao gradient;
m
t
– số mũ tƣơng thích với địa hình dạng t.
Bảng 1.6. Độ cao gradient và hệ số m
t

Dạng địa hình

z
t
g
(m)
m
t
A
B
C
250
300
400
0.070
0.090
0.140
Địa hình A là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao không quá
1,5m( bờ biển thoáng, mặt sông ,hồ lớn, cánh đồng, )
Địa hình B là địa hình tƣơng đối trống trải, có một số vật cản thƣa thớt cao không
quá 10m( vùng ngoại ô ít nhà , thị trấn, làng mạc, )
Địa hình C là địa hình bị che chắn mạnh , có nhiều vật cản sát nhau cao từ 10m trở
lên (trong thành phố, vùng rừng rậm…)
Công trình xây dựng tại TP.HCM tra phụ lục 10 vùng gió IIA và dạng địa hình C do
vậy ,
W
o
= 95-12= 83daN/m
2
(vùng ít ảnh hƣởng gió bão đƣợc giảm 12daN/m
2
.

z
t
g
= 400 ; m
t
= 0,14.

14,0.2
400
844,1)(
x
t
z
zk

B: bề rộng đón gió, đƣợc xác định tùy theo cách nhập tải trọng gió vào phần mềm
tính khung
Khi gán tải vào phần tử cột thì B(m) là bƣớc cột liền kề đƣợc gán tải,
cách nhập này khá mất công vì tải gió sẽ khác nhau cho từng cột theo
mỗi phƣơng, và giữa các phƣơng x, y có bƣớc cột khác nhau. Có thể
dùng cách gán tải này nếu chúng ta chọn giải pháp tính nội lực cho
khung phẳng (gán áp lực gió đẩy, gió hút vào 2 cột biên của khung).
Khi gán tải vào phần tử dầm thì B(m) là trung bình cộng của chiều cao
hai tầng nằm liền kề cao trình z(m) đang xét. Cách nhập này nhanh và
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang17

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
tiện vì lực gió theo hai phƣơng trong từng tầng sẽ nhƣ nhau, không
phụ thuộc vào bƣớc cột phƣơng x,y.
Khi gán tải tập trung vào nút cột biên mỗi tầng, gió đẩy và gió hút

đƣợc cộng dồn giá trị, nghĩa là áp lực gió đƣợc tính với hệ số khí
động c=1,4.
Khi gán tải tập trung vào tâm cứng sàn mỗi tầng (phần mềm ETAB có
thêm chức năng này), gió đẩy và gió hút đƣợc cộng dồn giá trị, nghĩa
là áp lực gió đƣợc tính với hệ số khí động c=1,4. Vì vậy, B(m
2
) là
diện tích mặt đón gió theo chiều rộng hoặc chiều dài nhà.
Gió phương X
→ B(m
2
)= bề rộng nhà theo phƣơng X nhân với trung bình cộng của
chiều cao hai tầng liền kề cao trình đang xét.
Gió phương Y
→ B(m
2
)= bề rông nhà theo phƣơng Y nhân với trung bình cộng của
chiều cao hai tầng liền kề cao trình đang xét.

1.2.4 CÁC TRƢỜNG HỢP TẢI NHẬP VÀO MÔ HÌNH TÍNH KHUNG
Các trƣờng hợp tải trọng
Diễn giải
TĨNH TẢI ( DEAD)
Tải thƣờng xuyên+ Phần tải dài hạn
của hoạt tải
HOẠT TẢI 1 (LIVE)
Chất đầy phần tải ngắn hạn của hoạt
tải
HOẠT TẢI 2 (LIVE)
Chất cách nhịp phần tải ngắn hạn

của hoạt tải
HOẠT TẢI 3 (LIVE)
Chất cách nhịp phần tải ngắn hạn
của hoạt tải (chất ngƣợc với HT2)
GIÓ TX (WIND)
Gió phƣơng X từ trái
GIÓPX (WIND)
Gió phƣơng -X từ phải
GIÓ TY (WIND)
Gió phƣơng Y từ trƣớc
GIÓ PY (WIND)
Gió phƣơng -Y từ sau
Lƣu ý khi tính khung phẳng chỉ có tải GIO TX, GIO PX.

CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang18

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
DEAD :
Tải trọng tác dụng lên sàn (daN/m
2
) đƣợc phần mềm tính toán kết
cấu (SAP, ETAB) tự động hóa trọng lƣợng bản thân các cấu kiện
sàn, dầm, cột, vách BTCT.
Trọng lƣợng các lớp hoàn thiện sàn cộng với phần dài hạn của hoạt
tải.
Giá trị tải thƣờng xuyên đƣợc nhập dƣới dạng tải phân bố trên diện tích sàn.
Ví dụ

Loại phòng
Giá trị tiêu chuẩn

(daN/m
2
)
Giá trị tính toán.
(daN/m
2
)
Lớp
Hoàn
thiện
Phần
dài hạn
Tải
Thƣờng
xuyên
Lớp
Hoàn
thiện
Phần
dài hạn
Tải
Thƣờng
xuyên
Phòng ngủ, ăn,
bếp.
138
30
168
158
39

197
Phòng học, ban
công
138
70
208
158
84
242
Trọng lượng tường xây :( xem phụ lục 1)
g
t
= g
t
c
x 1,1x (h
tầng
-h
dầm
)
CHÚ Ý:
Nếu mô hình cầu thang, hồ nƣớc mái chứa khai báo đƣợc vào mô hình
khung không gian, thì cần nhập thêm vào khung các giá trị tải sau:
+ Tải trọng phân bố trên đoạn dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới do bản
thang truyền vào.
+ Tải trọng tập trung tại các trục cột do hồ nƣớc mái truyền vào .
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang19

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
LIVE :Hoạt tải ngắn hạn có giá trị tải không lớn so với giá trị tải trọng thƣờng

xuyên, nên việc chia nhiều các trƣờng hợp đặt hoạt tải kh ác nhau không làm tăng
đáng kể nội lực tại tiết diện khảo sát.Chênh lệch nội lực do trƣờng hợp hoạt tải chất
đầy và do đặt cách nhịp chỉ làm M thay đổi không qu á 3%. Giá trị M chủ yếu là
do gió gây ra (nếu không xét ảnh hƣởng động đất), nên việc thay đổi cách đặt hoạt
tải đứng càng không ảnh hƣởng đáng kể đến giá trị này. Vì vậy có thể tách riêng
phần hoạt tải đứng dài hạn vào tĩnh tải nhƣ đã trình bày ở bảng trên.
WIND:
- Tính khung phẳng nên gán tải gió tập trung tại nút cột biên mỗi tầng, vì khi đó
hệ số c lấy bằng tổng của phía gió đẩy và gió hút c=0,8+0.6=1.4 → việc nhập tải
không cần tách hai phía đẩy và hút cho một hƣớng gió.
- Tính khung không gian nên gán tải gió phân bố lên dầm biên mỗi tầng, hoặc tâm
cứng sàn.
1.2.5 TÍNH TOÁN NỘI LỰC VỚI TỪNG TRƢỜNG HỢP TẢI TRỌNG, TỔ
HỢP NỘI LỰC.
Khung là kết cấu siêu tĩnh bậc cao, hiện nay thƣờng sử dụng các chƣơng trình tính
kết cấu đã đƣợc lập trình sẵn để xác định nội lực do từng trƣờng hợp tải trọng gây
ra.
- Theo TCVN 2737-95, tổ hợp tải trọng gồm có tổ hợp cơ bản và tổ hợp
đặc biệt.
Tổ hợp cơ bản gồm các tải trọng thƣờng xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và
tạm thời ngắn hạn.
Tổ hợp đặc biệt gồm các tải trọng thƣờng xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và
tạm thời ngắn hạn có thể xảy ra và một trong các tải trọng đặc biệt.
Tổ hợp tải trọng cơ bản có từ 2 tải trọng tạm thời trở lên thì phải nhân với hệ
số tổ hợp 0,9
Trong phạm vi đồ án môn học chỉ cần tính toán với tổ hợp nội lực cơ bản.
Định nghĩa các tổ hợp nội lực :
Khi tính theo phƣơng án khung phẳng bao gồm 7 tổ hợp (t ừ comb1 ÷ comb7) và 13
tổ hợp (từ comb1 ÷ comb13) khi tính theo phƣơng án khung không gian. Phần mềm
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang20

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
tính toán mặc định các COMBO theo kiểu cộng đại số (linear add) và 1 tổ hợp BAO
(mặc định Envelope) để lấy giá trị max, min từ các tổ hợp trên.
Các tổ hợp
Tổ hợp
Cấu trúc
COMB1
TĨNH TẢI+ HT1
COMB2
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TX)
COMB3
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PX)
COMB4
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TX)
COMB5
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PX)
COMB6
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TX)
COMB7
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PX)
COMB8
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TY)
COMB9
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PY)
COMB10
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TY)
COMB11
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PY)
COMB12

TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TY)
COMB13
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PY)
BAO
Envelope (COMB1, COMB2,…, COMB13)
- Theo ACI CODE 318-1995
Là tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT của Hoa Kỳ. Tiêu chuẩn quy định,
khi thiết kế vẫn dựa vào phƣơng trình cơ bản quen thuộc:
Nội lực gây ra do tải trọng bất lợi ≤ khả năng chịu lực.
Hay U(≡ M, N, Q) ≤ ФS
n

Giá trị Ф tùy vào trạng thái ứng suất của tiết diện đang xét:
Ф =0.7 - 0.9; cấu kiện chịu uốn, chịu kéo đúng tâm, lệch tâm.
Ф = 0.7; cấu kiện chịu nén đúng tâm, lệch tâm.
Quy phạm không quy định phần hoạt tải tác dụng dài hạn riêng. Chỉ có những dạng
tải tác động nhƣ sau:
D: Tĩnh tải - Dead load.
L: Hoạt tải - Live load.
W: Gió - Wind load.
E: động đất - Earthquake load
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang21

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
H: Áp lực đất - Earth pressure
F: Áp lực chất lỏng -Fluid pressure
I : Xung động( va chạm, nổ ) - Impact allowance
T: Tác động môi trƣờng - Environmental effects
(T có thể do co ngót, từ biến, lún, thay đổi nhiệt độ gây ra).
Và chỉ có các dạng tổ hợp sau đây:

Cơ bản U=1.4D+1.7L
Gió U=0.75(1.4D+1.7L+1.7W)
U=0.9D+1.3W (kiểm tra lệch, trƣợt)
Động đất U=0.75(1.4D+1.7L+1.87E)
U=0.9D+1.43E (kiểm tra lệch, trƣợt)
Áp lực đất U=1.4D+1.7L+1.7H
U=0.9D+1.7H
Chất lỏng U=1.4D+1.7L+1.4F
U=0.9D+1.4F
Xung động U=1.4D+1.7(L+I)
U=0.9D+1.7I
T ác động môi trƣờng U=0.75(1.4D+1.7L+1.4T)
U=1.4(D+T)
1.2.6 TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP
(1).Thép cột :
Sau khi sử dụng các phần mềm tính toán nội lực khung, xuất bảng giá trị nội lực cột
khung chỉ định ,chọn tất cả các COMBO khai báo. Nhƣ vậy, tại mỗi vị trí tiết diện
ngang của cột sẽ lực có 7 cặp nội lực khi tính theo phƣơng án khung phẳng và 13
cặp nội lực khi tính theo phƣơng án khung không gian. Cần làm thêm buớc lọc kết
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang22

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
quả trƣớc khi tính thép. Do tính chất đối xứng khi tính và bố trí thép cột, không cần
phân biệt momen âm hay dƣơng ,chỉ cần lấy các cặp nội lực bất lợi cho cột nhƣ sau:
Hình 1.9Quy ƣớc chiều phần tử cột.

Chú ý quy ƣớc trục tọa độ sử dụng trong các phần mềm tính toán kết cấu nhƣ sau:
Momen M
22
quay quanh tr ục OX có phương tác dụng theo phương OY. Momen M
33

quay quanh tr ục OY có phương tác dụng theo phương OX. Cạnh b song song OX,
cạnh h song song OY.
Khung phẳng: N
max
→M
33
tƣ

M
33 max
→N
tƣ

Khung không gian : N
max
→ M
x
tƣ
; M
y
tƣ

M
x max
→ N
tƣ
; M
y
tƣ

M
y max
→ N
tƣ
; M
x
tƣ

Từ mỗi cặp nội lực trên, áp dụng bài toán tính thép cột cho cấu kiện chịu nén lệch
tâm đã đƣợc học trong giáo trình BTCT phần 1, tính đƣợc diện tích tiết diện cốt
thép c ột , chọn giá trị thép của cặp nào lớn nhất để bố trí.
(2). Thép dầm :
Đối với phần tử dầm, là cấu kiện chịu uốn chỉ cần xuất nội lực của 1 tổ hợp BAO.
Tƣơng tự nhƣ cột, tại mỗi tiết diện dầm ta lọc các cặp nội lực sau:
CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang23

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
M
max
→ tính thép dọc cho miền dƣới (ứng với giá trị momen dƣơng lớn nhất)
M

min
→ tính thép dọc cho miền trên (ứng với giá trị momen âm lớn nhất)
Q
max
→ tính bƣớc đai cho dầm.








Hình 1.10Quy ƣớc chiều phần tử dầm
Lƣu ý, khi sử dụng phần tính nội lực khung ,nên hạn chế chọn số vị thép trí mặt cắt
cho phần tử cột, dầm (2-3 mặt cắt) thì việc xuất và lọc kết quả nội tính .
1.2.7 TÍNH THÉP VÁCH
Tính toán cốt thép dọc cho vách phẳng
Vách cứng dạng côngxon phải chịu tổ hợp nội lực sau: (N, M
x
, M
y
, Q
x
, Q
y
). Do
vách cứng chỉ chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó nên bỏ
qua khả năng chịu mô men ngoài mặt phẳng M
x

và lực cắt theo phƣơng vuông góc
với mặt phẳng Q
y
, chỉ xét đến tổ hợp nội lực gồm (N, M
y
, Q
x
).




CHƯƠNG 1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Trang24

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa
Việc tính toán tác động đồng thời của cả mô men và lực cắt rất phức tạp và khó thực
hiện đƣợc. Cho nên, đến nay trong các tiêu chuẩn thiết kế vẫn tách riêng việc tính
cốt dọc và cốt đai. Dƣới đây trình bày 3 phƣơng pháp tính toán cốt thép dọc cho
vách phẳng có thể sử dụng thiết kế vách cứng cho nhà cao tầng.
-Phƣơng pháp phân bố ứng suất đàn hồi.
-Phƣơng pháp giả thiết vùng biên chịu mô men.
-Phƣơng pháp xây dựng biểu đồ tƣơng tác.
(1)Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi
Phƣơng pháp này chia vách thành những phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng
tâm, coi nhƣ ứng suất phân bố đều trong mỗi phần tử. Tính toán cốt thép cho từng
phần tử. Thực chất là coi vách nhƣ những cột nhỏ chịu kéo hoặc nén đúng tâm.
Các bước tính toán
- Chia vách cứng thành 5 vùng, đánh số từ 1÷5, mỗi vùng có kích
thƣớc(0.2Lxh
v

)
1
(0,2 L)
2
(0,2 L)
3
(0,2 L)
4
(0,2 L)
5
(0,2 L)
L
- Ứng suất trung bình của mỗi vùng tiết diện (h
v
x0,2L)
i
X
X
C
y
J
M
A
N
; (>0 hay <0) (1.3)
Với:
+ A
v
là diện tích tiết diện ngang vách;
+ M>0 theo chiều kim đồng hồ

+ y
i
: khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm vùng thứ i
+ J
x
: Momen quán tính

-Ứng suất trung bình trong vùng (1), (2)
h
v