khung bê tông cốt thép

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BO
BO
Ä
Ä
MÔN CÔNG TRÌNH
MÔN CÔNG TRÌNH
KHOA KỸ THUA
KHOA KỸ THUA
Ä
Ä
T XÂY D
T XÂY D
Ự
Ự
NG
NG
GV: Hồ Hữu Chỉnh
Email:
GV: Hồ Hữu Chỉnh
Email:
K
K
Ế
Ế
T C
T C
Ấ
Ấ
U BÊ TƠNG 2

U BÊ TƠNG 2
(C
(C
Ấ
Ấ
U KI
U KI
Ệ
Ệ
N NH
N NH
À
À
C
C
Ử
Ử
A
A
)
)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TCXDVN 356-2005, Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu
bê tơng và bê tơng cốt thép, Nhà xuất bản Xây dựng, 2006
(thay thế tiêu chuẩn TCVN 5574:1991)
[2] Kết cấu bê tơng cốt thép - Phần kết cấu nhà cửa,
Ngơ Thế Phong (chủ biên), Nhà xuất bản KHKT, 2006
[3] Kết cấu bê tơng cốt thép - Cấu kiện nhà cửa (Tập 2),
Võ Bá Tầm, Nhà xuất bản ĐHQG TP.HCM, 2003
BỘ MÔN CÔNG TRÌNH

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BO
BO
Ä
Ä
MÔN CÔNG TRÌNH
MÔN CÔNG TRÌNH
KHOA KỸ THUA
KHOA KỸ THUA
Ä
Ä
T XÂY D
T XÂY D
Ự
Ự
NG
NG
GV: Hồ Hữu Chỉnh
Email:
GV: Hồ Hữu Chỉnh
Email:
Chương 2
Khung BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_1
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT

trang II_1
trang II_1
2.1 Khái niệm chung về khung BTCT
2.2 Cấu tạo khung BTCT toàn khối
2.3 Tính toán khung BTCT toàn khối
2.1 Khái niệm chung về khung BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_2
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_2
trang II_2
Thông thường
c
c
dc
dc
l
EJ
4
l
EJ
<
Tải trọng đứng → sàn → dầm phụ (nếu có) → khung → móng
Tải trọng ngang → khung (dầm chính+cột+nút khung) → móng
Sàn
Dầm phụ

Móng
Cột
Dầm chính
Nút khung
2.1.1. Phân loại khung BTCT
a/- Theo pp. thi công:
- Khung BTCT toàn khối
- Khung BTCT lắp ghép
b/- Theo sơ đồ kết cấu:
- Khung hoàn toàn (khung dầm-cột, sàn-cột )
- Khung không hoàn toàn (hệ dầm-cột +vách,
hệ dầm-cột + lỏi cứng, … )
Khung dầm-cột Khung sàn-cột Hệ dầm-cột + vách Hệ dầm-cột + lõi
c/- Liên kết giữa các phần tử khung:
-LK cột-móng: ngàm (toàn khối) hay khớp
-LK cột-dầm: ngàm (toàn khối) hay khớp
-LK cột-dàn vì kèo: khớp (lắp ghép)
Chương 2
: Khung BTCT trang II_3
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_3
trang II_3
LK cột-móng LK cột-dầm LK cột-dàn
2.1.2. Sơ đồ tính khung BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_4

Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_4
trang II_4
Kết cấu thực khung BTCT Sơ đồ tính khung BTCT
Yêu cầu sơ đồ tính kết cấu:
-Chọn sơ đồ tính ảnh hưởng rất lớn đến nội lực và cấu tạo nút khung phù hợp
-Chọn sơ đồ tính phải phù hợp với điều kiện làm việc của kết cấu thực
2.1.3. Phân tích sự làm việc của khung BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_5
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_5
trang II_5
Hệ khung phẳng
L ≥ 2B
Hệ khung không gian
L ≤ 1,5B
Khung dọc = khung 2D Khung ngang = khung 2D Khung ngang+dọc = khung 3D
l
an
Neo đầu

cột
l
an
Neo đầu dầm
2.2 Cấu tạo khung BTCT toàn khối
Chương 2: Khung BTCT trang II_6
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_6
trang II_6
Khung BTCT toàn khối
nút khung
φλ
γ
ω
)(
an
bb
s
anan
R
R
l Δ+≥
φ
λ
anan

l ≥
][
anan
ll ≥
¾ [l
an
] , λ
an
, ω
an
, Δλ
an
tra bảng 36
¾ γ
b
tra bảng 15
TCXDVN 356-2005
l
3
φ6-8@50-100
l
2
u ≤ 10d
> h
c
> h
c
> h
d
> h

d
Nút khung chịu tải động đất
Chương 2: Khung BTCT trang II_7
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_7
trang II_7
2.2.1. Cấu tạo nút khung BTCT toàn khối
l
1
l
3
l
2
l
1
l
3
Thép hình
≥10d
l
2
l
1
l
3

φ6-8@50-100
0,5l
2
LK ngàm với móng:
- Bước đai trong vùng nối cột: u ≤ 10d
-Mỗi vị trí nối thép cắt không quá 50% A
s
l
an
l
an
Tiết diện
2.2.2. Sơ bộ tiết diện dầm khung BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_8
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_8
trang II_8
q = g + p
L
Lựa chọn b
8
qL
7060M
2
),→,(=

Biết q , L
b
o
bR
M
2h =
ahh
o
+=
Cách 1
1
6
12
L
h
-
=
Lựa chọn bCách 2
l
an
l
an
Cột 2D
Cột 3D
2.2.3. Sơ bộ tiết diện cột khung BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_9
Chương
Chương
2
2

: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_9
trang II_9
S
ij
Diện tích truyền tải
của tầng i cho cột j
b
ij
ij
R
N
51-21F ),,(=
Tiết diện cột j tại tầng i
Yêu cầu tiết diện của dầm cột
:
-Kiểm tra μ
min
≤ μ ≤ μ
max
cho từng cấu kiện,
nếu không thoả phải thay đổi kích thước tiết diện
dầm hay cột BTCT và tính lại nội lực.
)(
∑
ctdijij
gggqSN +++=
0
i-n

Nhà có n tầng ⇒ tải trọng
nén cho cột j tính đến tầng i
2.3 Tính toán khung BTCT toàn khối
Chương 2: Khung BTCT trang II_10
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_10
trang II_10
1. Sơ bộ tiết diện hệ khung: cột, dầm, vách cứng,…
2. Xác định sơ đồ tính toán:
•Xác định liên kết tại các nút: khớp, ngàm, ngàm trượt,….
•Xác định các phần tử khung: dầm, cột, dầm, vách cứng,…
•Xác định sơ đồ tính 2D hay 3D
3. Xác định các lực tác dụng: tĩnh tải, hoạt tải sàn, gió,…
4. Xác định tất cả tổ hợp tải trọng (khả dĩ) tác dụng lên khung
5. Dùng phân tích đàn hồi xác định nội lực: M, N, Q
6. Chọn các cặp nội lực nguy hiểm để tính toán cốt thép
7. Kiểm tra lại μ
min
≤ μ ≤ μ
max
cho từng cấu kiện
2.3.1. Ví dụ phân tích sơ đồ tính
Sơ đồ tính kết cấu khung + vách:
- Khung AB có các nút khung là liên kết khớp nên chủ yếu chịu tải trọng đứng
- Khung CDE liên kết ngàm trượt với vách BC nên chịu tải trọng đứng + ngang

- Vách BC chịu cả tải trọng đứng + ngang
Chương 2: Khung BTCT trang II_11
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_11
trang II_11
Kết cấu thực
khung+vách BTCT
A B C D E
Sơ đồ tính
khung+vách BTCT
A B C D E
2.3.1. Ví dụ phân tích sơ đồ tính (tt)
Chương 2: Khung BTCT trang II_12
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_12
trang II_12
EJ = ∞
EJ
d1
EJ

d2
EJ
d3
EJ
d4
EJ
c1
EJ
c2
EJ
c3
EJ
c4
e
1
e
2
e
3
Xác định độ cứng hệ khung (Phân tích đàn hồi)
Chương 2: Khung BTCT trang II_13
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_13
trang II_13
Thành phần BTCT (ATC 40)

Độ cứng
chống uốn
Độ cứng
chống cắt
Độ cứng
dọc trục
Dầm thông thường 0.5E
c
I
g
0.4E
c
A
w
E
c
A
g
Dầm ứng suất trướcE
c
I
g
0.4E
c
A
w
E
c
A
g

Cột chịu nén + uốn0.7E
c
I
g
0.4E
c
A
w
E
c
A
g
Cột chịu kéo + uốn0.5E
c
I
g
0.4E
c
A
w
E
c
A
g
Vách cứng không cho phép nứt0.8E
c
I
g
0.4E
c

A
w
E
c
A
g
Vách cứng cho phép nứt0.5E
c
I
g
0.4E
c
A
w
E
c
A
g
b
1
b
2
h
1
h
2
H
2
H
1

N.A
Trường hợp dầm chữ T:
- Độ cứng chống uốn:
- Độ cứng chống cắt:
- Độ cứng dọc trục:
)
12
hb
(E)I2(E5.0IE5.0
3
2
2
cwcgc
=×≈=
)hb(E4.0AE4.0
22cwc
=
=
)hbhb(EAE
2211cgc
+
=
=
Chương 2: Khung BTCT trang II_14
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT

trang II_14
trang II_14
Một số đơn giản hoá khi lập sơ đồ tính khung
9 Nếu nhịp khung có L
i
= (0.9-1.1)L
j
⇒ sơ đồ tính khung
đều nhịp
với L = (L
i
+L
j
)/2
9 Cho phép chuyển tải sang trái hay phải < L/20 để sơ đồ
tính ĐX hay phản ĐX
9 Nếu số tải tập trung trong một đoạn dầm > 5, cho phép
đổi thành tải trọng phân bố
9 Nếu hoạt tải p < 0.1g ⇒ tính trực tiếp q = p + g
9 Nếu khung có nhiều nhịp với L = const và tải trọng
đứng = const trong các nhịp
⇒ sơ đồ tính khung 3 nhịp
(nội lực ở các nhịp giữa lấy như nhau).
2.3.2. Phân loại tải trọng của khung nhà BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_15
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT

: Khung BTCT
trang II_15
trang II_15
1. Tải trọng thẳng đứng: tĩnh tải, hoạt tải (dài hạn + ngắn hạn)
2. Tải trọng gió
3. Tải trọng động đất
TH cơ bản:
tải thẳng đứng + tải gió
TCVN 2737-1995, 229-1999
TH đặc biệt:
tải thẳng đứng + tải động đất
V
1
V
2
V
3
V
4
V
đđ
∑
idd
VV =
TCXDVN
375-2006
Chương 2: Khung BTCT trang II_16
Chương
Chương
2

2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_16
trang II_16
Tải trọng gió của khung BTCT
9 Khung phẳng 2-D chỉ tính gió ngang; khung không gian 3-D tính toán cả
gió ngang và gió dọc (tạm tính áp lực gió dọc bằng 30% áp lực gió ngang)
9 Nhà cao tầng có H <40m chỉ tính gió tĩnh; H > 40m tính gió tĩnh + động,
thành phần lực gió xoắn có thể bỏ qua (đơn giản hoá)
9 Nhà cao tầng có H > 40m khi kể đến hoạt tải tạm thời (hoạt tải sàn) trong
tính toán gió động, chỉ lấy 50% giá trị của nó.
9 Gió ngang: áp lực tĩnh+động ( ⁄⁄cạnh ngắn)
9 Gió dọc: áp lực tĩnh+động ( ⁄⁄cạnh dài)
9 Gió gây xoắn: (phức tạp)
Tiêu chuẩn tính toán:
 TCVN 2737-1995
 TCVN 229-1999
Gió dọc
Gió ngang
Gió xoắn
Hướng gió
Chương 2: Khung BTCT trang II_17
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_17

trang II_17
Tảitrọng XDDD&CN (TCVN 2737-1995)
Tĩnh tải
TT = const
tải trọng bản thân
kết cấu,…
Hoạt tải
HT = P(x)
tải trọng người,
tải do gió, xe,…
Tải đặc biệt
DT = P(x,t)
tải do động đất,
tải do cháy, nổ…
¾ Tải trọng dài hạn = ΣTT + ΣHT
dài hạn
¾ Tải trọng ngắn hạn = ΣHT
ngắn hạn
Chương 2: Khung BTCT trang II_18
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_18
trang II_18
Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán
¾ Tải trọng tiêu chuẩn (q
TC

) ⇒ tính toán trực tiếp
(trọng lượng bản thân, gió,…) hay tra bảng (hoạt tải
người trên sàn, thiết bị, xe máy,…)
¾ Tải trọng tính toán (q) ⇒ suy ra từ tải tiêu chuẩn có
xét đến hệ số vuợt tải (tra bảng theo tiêu chuẩn tương
thích với loại công trình):
TC
nqq
=
TCVN 2737-95: n = 1,1-1,3: tĩnh tải TH bình thường
1,2-1,4: hoạt tải
<1,0: tĩnh tải TH bất lợi
2.3.3. Tổ hợp tải trọng của khung BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_19
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_19
trang II_19
q
g
q
g
q
12
q
21

q
11
q
22
∑
+=
n
j
ijgi
SSS
γ
min
max
S
S
TT: q
g
i = 1, 2…
n = 1 ⇒
γ
= 1.0
n > 1 ⇒
γ
= 0.9
Hình bao
nội lực S
Các tổ hợp
HT2: q
2
HT1: q

1
Nộilực TH cơ bản: S = (M ; N ; Q)
Tổ hợp đặc biệtcủa khung cao tầng BTCT
Chương 2: Khung BTCT trang II_20
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_20
trang II_20
TCVN 198-1997 S = (M ; N ; Q)
DDi_HTHTTTTTi_DB
SSγSγS ++=
Hình bao
nội lực S
Các tổ hợp
S
DB_i
: nội lực của tổ hợp đặc biệt thứ i
S
TT
: nội lực do tĩnh tải gây ra (γ
TT
= 0,9)
S
HT_i
: nội lực hoạt tải ngắn hạn (HT sàn) gây ra (γ
HT

= 0,5)
S
DD
: nội lực do đặc biệt (động đất) gây ra
Chương 2: Khung BTCT trang II_21
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_21
trang II_21
Nộilực và tiết diện nguy hiểm
Hình bao
nội lực S
Các tổ hợp
S
max
= (M
max
; N
max
; Q
max
)
Tiết diện và nội lực nguy hiểm TH 1 TH 2 TH 3
-Cột: đỉnh cột và chân cột*
M
+

max
và N
TƯ
M
+
max
M
-
max
và N
TƯ
N
+
max
và M
TƯ
-Dầm: hai đầu dầm và giữa dầm
M
-
max
Q
max
* Chân cột phải tính thêm Q
TƯ
của TH1, TH2, TH3 để tính toán móng cột
Chương 2: Khung BTCT trang II_22
Chương
Chương
2
2

: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_22
trang II_22
¾ Dầm:sơ bộ A
s
; b ; h ; A
sw
(thường dầm chữ nhật cốt đơn)
⇒ Kiểm tra: [M
gh
] > M
±
max
, [Q
gh
] > Q
max
2.3.4. Tính cốt thép khung BTCT
TCXDVN 356-2005
Yêu cầu:
%3μ≤100x
bh
'AA
μ≤μ2
max
o
ss
tmin
=

+
=
Yêu cầu:
s
bb
Rmax
o
s
min
R
Rγ
ξμ≤100x
bh
A
μ≤0,05%μ ===
¾ Cột:sơ bộ A
s
=A’
s
; b ; h ; A
sw
(thường cột NLT bé, thép đối xứng)
⇒ Kiểm tra TH1 và TH2: [M
gh
, N
TƯ
] > (M
±
max
, N

TƯ
)
⇒ Kiểm tra TH3: [M
gh
, N
max
] > (M
TƯ
, N
max
)
(yêu cầu: )
31λ≤/bLλ
obob
==
Chương 2: Khung BTCT trang II_23
Chương
Chương
2
2
: Khung BTCT
: Khung BTCT
trang II_23
trang II_23
Chiềudàitínhtoán cột BTCT (L
o
)
o
LL= ψ
L

ψ = 2
ψ = 1 ψ = 0,7 ψ = 0,5
ψ = 1,5
1. Đổ tạichổ, nút ngàm
ψ
i
= 0,7 ( ≥ 3 nhịp)
2. Sàn lắp ghép, nút ngàm
ψ
i
= 1,2 (1 nhịp, tầng 1)
ψ
i
= 1,5 (1 nhịp, ≠ tầng 1)
ψ
i
= 1,0 (≥ 3 nhịp)
Nhịp1 Nhịp2 Nhịp3
Tầng 2
Tầng 3
Tầng 1
Tầng 4
Ψ
i
= ?