bài giảng kết cấu nhà bê tông cốt thép

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 1-

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (KC BTCT) 4
I.1 Nguyên lý chung 4
I.1.1 Nguyên tắc, khái niệm 4
I.1.2 Quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu 4
I.1.3 Tính khả thi của phương án thiết kế 4
I.2 Nguyên tắc thiết kế KCBTCT 4
I.2.1 Các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật 5
I.2.2 Trình tự các bước thiết kế kết cấu BTCT 5
I.2.3 Nguyên tắc cấu tạo kết cấu BTCT 8
I.2.4 Yêu cầu và quy định đối với bản vẽ kết cấu BTCT 9
CHƯƠNG II. KẾT CẤU KHUNG BTCT 12
II.1 Hệ chịu lực của nhà khung BTCT toàn khối 12
II.1.1. Khái niệm chung 12
II.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn 16
II.1.3 Bố trí hệ chỊu lực của nhà khung 17
II.1.4 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện 17
II.1.5 Mặt bằng bố trí hệ kết cấu chịu lực (bản vẽ mặt bằng kc) 18
II.2 Lập sơ đồ tính toán khung 18
II.2.1 Sơ đồ hình học và mô hình kết cấu khung 18
II.2.2 Xác đỊnh tả trọng đơn vị 19
2.2.3 Dồn tải cho hệ khung phẳng 20
II.3 Xác định nội lực và tổ hợp nội lực 23
II.3.1 Nội lực do từng trường hợp tải trọng 23
2.3.2 Tổ hợp nội lực 24
II.4 Tính toán và cấu tạo thép khung 24
II.4.1 Tính toán và bố trí cốt thép dầm 24

II.4.2 Tính toán và bố trí cốt thép cột 25
II.4.3 Cấu tạo khung toàn khối 25
II.5 Các loại cầu thang và sơ đồ tính toán 32
II.5.1 Cấu tạo cầu thang 32
II.5.2 Tính toán các bộ phận của cầu thang 34
CHƯƠNG 3: NHÀ KHUNG BTCT LẮP GHÉP VÀ NỬA LẮP GHÉP 43

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 2-

III.1 Cấu tạo và hệ chịu lực của nhà khung lắp ghép 43
III.1.1 Khái niệm chung 43
III.1.2 Nguyên tắc tính toán và nguyên tắc truyền tải panel 43
III.2 Sơ đồ kết cấu khung lắp ghép và nửa lắp ghép, sơ đồ bố trí sàn, mái 46
III.2.1 Sơ đồ khung lắp ghép 46
III.2.2 Sơ đồ khung nửa lắp ghép 48
III.3 Cấu tạo mối nối 48
III.3.1. Phân loại mối liên kết: 48
III.3.2 Cấu tạo và tính toán mối nối 49
CHƯƠNG IV: KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BTCT 53
IV.1 Khái niệm chung và sơ đồ kết cấu 53
IV.1.1 Khái niệm chung 53
IV.1.2. Sơ đồ nhà, các bộ phận cơ bản của kết cấu nhà CN. 53
IV.1.3 Thiết bị vận chuyển theo phương thẳng đứng 54
IV.1.4. Bố trí mặt bằng nhà: 55
IV.1.5. Mặt cắt ngang công trình: 56
IV.2. Cấu tạo cột 57
IV.2.1. Cấu tạo chung 57
IV.2.2. Cấu tạo vai cột 58
IV.3. Tính toán khung ngang 58
IV.3.1. Khái quát chung, sơ đồ tính 58

IV.3.2. Xác định tải trọng 59
IV.3.3. Sự làm việc của khung ngang 62
IV.3.4. Xác định nội lực và tổ hợp nội lực trong khung 62
a. Xác định nội lực 62
b. Tổ hợp nội lực 65
IV.3.5. Tính toán cốt thép 66
IV.3.6 Tính toán vai cột và kiểm tra một số điều kiện khác 66
a. Tính toán vai cột 66
b. Kiểm tra một số điều kiện khác: 67
IV.4. Các bộ phận khác của kết cấu nhà 68
IV.4.1 Hệ giằng 68
IV.4.2 Dầm cầu trục: 70
IV.5. Khái niệm, cấu tạo kết cấu mái BTCT, các thành phần chính hệ mái 70
IV.5.1. Dầm mái 71

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 3-

a. Cấu tạo : 71
b. Đặc điểm tính toán dầm hai mái dốc : 72
c. Tính toán tiết diện: 72
IV.5.2. Dàn mái 74
a. Cấu tạo chung: 74
b. Tính toán dàn mái: 76
IV.5.3.Vòm mái 76
a. Đặc điểm cấu tạo : 76
b. Nguyên tắc tính toán vòm 77
CHƯƠNG V: MÓNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 80
V.1. Một số vấn đề cơ bản trong thiết kế nền móng 80
V.1.1. Các khái niệm cơ bản 80
V.1.2. Phân loại móng BTCT và phạm vi sử dụng 81

V.1.3. Khái niệm về tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn 83
V.1.4. Các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng 84
V.1.5. Các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng 86
V.1.6 Đề xuất so sánh và chọn phương án móng 87
V.2. Các loại móng bê tông cốt thép 90
V.2.1 Móng đơn - cấu tạo và tính toán 90
V.2.2 Móng băng, cấu tạo và tính toán 97
V.2.3 Móng cọc, cấu tạo và tính toán 100
V.2.4 Móng bè BTCT, móng khối hộp, tường vây 113
CHƯƠNG VI: KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG BTCT 116
VI.1. Khái niệm chung, đặc điểm thiết kế và tải trọng 116
VI.1.1 Khái nhiệm chung 116
VI.1.2 Đặc điểm thiết kế kết cấu nhà nhiều tầng 117
VI.1.3 Đặc điểm về tải trọng đối với nhà nhiều tầng 117
VI.2. Các hệ KC chịu lực và sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng: 118
VI.2.1. Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng: 118
VI.2.2. Các loại sơ đồ kết cấu nhà nhiều tầng phổ biến: 120
VI.2.3. Tải trọng tác dụng lên nhà nhiều tầng: 121
VI.3. Đặc điểm thiết kế kết cấu, tính toán và cấu tạo : 124
VI.3.1.Đặc điểm thiết kế kết cấu : 124
VI.3.2. Các đặc điểm tính toán: 125
VI.3.3 Các yêu cầu cấu tạo: 125

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 4-

CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ
TÔNG CỐT THÉP (KC BTCT)
I.1Nguyên lý chung
I.1.1 Nguyên tắc, khái niệm
Thiết kế kết cấu bao gồm: Tính toán và thể hiện kết cấu trên bản vẽ. Sản phẩm của thiết kế

là hồ sơ thiết kế dùng phục vụ cho thi công
Hồ sơ thiết kế bao gồm: Các bản vẽ, thuyết minh tính toán và dự toán công trình
Nguyên lý chung: Thiết kế kết cấu BTCT là thiết kế các bộ phận chịu lực của nhà bao
gồm: Cột, dầm, sàn, vách…
Thiết kế kết cấu phải:
Dựa trên thiết kế kiến trúc: đảm bảo hình khối và không gian của công trình
Dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành của nhà nước về thiết kế công trình
Thiết kế phải có tính khả thi (phải thi công được kết cấu đó)
I.1.2 Quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu
Kiến trúc và kết cấu có mối quan hệ mật thiết hữu cơ, không thể tách rời nhau
- Bất kỳ hình khối và không gian kiến trúc nào cũng đều được hình thành từ một hệ kết
cấu nào đó, ví dụ:
+ Các không gian đơn giản thì được tạo nên từ hệ khung, tường, sàn theo lưới cột ô
vuông hoặc chữ nhật;
+ Các không gian lớn, có hình dạng phức tạp được tạo nên từ các hệ kết cấu như dàn,
vòm, vỏ mỏng không gian v.v.
- Phương án kết cấu không những phải đáp ứng tốt yêu cầu chịu lực mà còn phải phù hợp
với hình khối và không gian kiến trúc
Bởi vậy khi thiết kế kiến trúc thì ngay từ khi sơ phác mặt bằng công trình, đã phải nghĩ
đến khả năng chịu tải trọng (gồm các tải trọng đứng, ngang, gió, độngđất v.v.) và các tác động
khác có thể xảy ra như biến thiên nhiệt độ và độ lún lệch. Nói cách khác một phương án kiến trúc
khả thi phải chứa đựng nội dung cơ bản của phương án kết cấu khả thi
I.1.3 Tính khả thi của phương án thiết kế
Một phương án thiết kế được coi là khả thi nếu nó đảm bảo hai yêu cầu:
+ Thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật trong sử dụng hiện tại và lâu dài, thoả mãn các yêu cầu
về bền vững phù hợp với niên hạn sử dụng, thoả mãn các yêu cầu về phòng chống cháy và điều
kiện thiết bị kỹ thuật thi công: có thể thi công được trong điều kiện kỹ thuật cho phép;
+ Giá thành công trình không vượt quá kinh phí đầu tư
Như vậy, khi thiết kế một công trình, căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế, cần phải tạo dựng một
số phương án. Thông qua việc so sánh các phương án với nhau về mặt kỹ thuật và kinh tế sẽ chọn

ra một phương án đáp ứng tốt nhất nhiệm vụ thiết kế. Việc thiết kế chi tiết được tiến hành với
phương án đã chọn.
I.2 Nguyên tắc thiết kế KCBTCT

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 5-

I.2.1 Các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật
Yêu cầu về kỹ thuật:
Kết cấu phải đáp ứng được yêu cầu về hình khối và không gian kiến trúc;
Kết cấu được thiết kế phải đảm bảo về bền, cứng, ổn định, biến dạng bé (nứt, võng), tuổi
thọ cao,… Kết cấu phải được tính toán thiết kế với mọi tải trọng và tác động có thể xảy ra trong
quá trình sử dụng và trong quá trình thi công do vẫn có một số trường hợp nội lực xuất hiện trong
quá trình thi công lớn hơn nội lực trong giai đoạn sử dụng một cách đáng kể. Phương án được
chọn phải phù hợp với khả năng kỹ thuật thi công đang có hoặc sẽ có, cần lưu ý rằng những
phương án kết cấu khó thi công thường cũng khó đảm bảo yêu cầu về chất lượng kỹ thuật. Khi
chọn phương án kết cấu và thi công thường phải cân nhắc đến kết cấu toàn khối (đổ tại chỗ), kết
cấu lắp ghép và kết cấu nửa lắp ghép
Sơ đồ kết cấu phải rõ ràng, phản ánh đúng sự làm việc thực tế của kết cấu; Không nên
chọn phương án kết cấu có sơ đồ dễ tính toán nội lực mà không thỏa mãn về độ cứng và điều kiện
thi công, phải thiên về tính hợp lý về sự phân phối nội lực trong kết cấu. Nên sử dụng kết cấu siêu
tĩnh so với kết cấu tĩnh định
Vật liệu lựa chọn căn cứ theo điều kiện thực tế và yêu cầu cụ thể đối với công trình đang
thiết kế, ưu tiên sử dụng các loại vật liệu có cường độ cao, bê tông ứng suất trước,…
Cần chọn ra phương án kết cấu hợp lý cho tất cả các yêu cầu kỹ thuật trên: là phương án
chịu lực tốt, độ cứng cao, có tính khả thi và cho phép thi công nhanh, tuổi thọ cao.
Yêu cầu về kinh tế
Kết cấu phải có giá thành hợp lý. Giá thành của công trình được cấu thành từ tiền vật liệu,
tiền thuê hoặc khấu hao máy thi công (bao gồm cả năng lượng tiêu hao), tiền nhân công v.v Đối
với các công trình thông thường, tiền vật liệu chiếm tỷ trọng lớn hơn cả. Khi đó cần phải chọn
phương án kết cấu có chi phí vật liệu thấp nhất: sử dụng vật liệu hợp lý, tiết kiệm và hiệu quả:

Tuy vậy cũng có những công trình mà tiền thuê máy móc thi công và nhân công chiếm phần lớn,
khi đó việc tiết kiệm chút ít vật liệu không có ý nghĩa so với việc đảm bảo an toàn tuyệt đối cho
kết cấu trong giai đoạn thi công và sử dụng.
Kết cấu phải được thiết kế sao cho tiến độ thi công được bảo đảm. Vì việc đưa công trình
vào sử dụng đúng hạn có ý nghĩ kinh tế - xã hội to lớn không chỉ đối với các công trình công
nghiệp mà cả đối với các công trình dân dụng và quốc phòng.
Do vậy, để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế hợp lý cho công trình cần phải gắn liền việc thiết kế
kết cấu với việc thiết kế biện pháp và tổ chức thi công.
I.2.2 Trình tự các bước thiết kế kết cấu BTCT
Thiết kế kết cấu BTCT gồm hai việc chính là: Tính toán, cấu tạo và hình thành bản vẽ.
Bước 1. Chọn phương án kết cấu
Căn cứ không gian và hình khối kiến trúc, điều kiện địa chất, thủy văn, điều kiện thi công
để lập các phương án kết cấu, chọn sơ đồ kết cấu hợp lý, nhằm đạt hiệu quả kinh tế. Lựa chọn vật
liệu sử dụng: Cấp độ bền bê tông, cốt thép,…
Bước 2. Tính toán sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện chịu lực:
Căn cứ sơ đồ kết cấu, tải trọng, tính gần đúng nội lực tại một số tiết diện từ đó tính toán,
lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện, hoặc dựa vào kinh nghiệm, vào các thiết kế có sẵn để chọn.
Bước 3. Tính toán tải trọng và các tác động: Căn cứ TCVN 2737-95
Việc xác định các loại tải trọng phụ thuộc nhiều vào sơ đồ kết cấu, bao gồm:

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 6-

Tĩnh tải: Là tải trọng có vị trí, điểm đặt, phương chiều không thay đổi trong quá trình sử
dụng được xác định theo yêu cầu cấu tạo và sổ tay kết cấu. Gồm có trọng lượng bản thân kết cấu,
các lớp cấu tạo kiến trúc, tường ngăn cố định… (tác dụng theo phương đứng)
Hoạt tải: Là tải trọng có thể thay đổi về điểm đặt, trị số, phương chiều tác dụng, có hai
thành phần: Ngắn hạn và dài hạn (tác dụng theo phương ngang và phương đứng)
Tải trọng gió: Tải trọng gió tĩnh và gió động phụ thuộc vào vị trí xây dựng
Tải trọng đặc biệt: Là tải trọng ít khi xảy ra gồm có tải trọng động đất (lực quán tính tác
dụng vào công trình), lún không đều, sự thay đổi nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài kết cấu, tải

trọng do nổ…
Về mặt trị số:
Tải trọng tiêu chuẩn (P
c
):
Còn gọi là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng, trị số này lấy bằng giá trị thường gặp trong
quá trình sử dụng công trình và được xác định theo các kết quả thống kê.
Tải trọng tính toán (P): P= γP
c

γ- Hệ số độ tin cậy của tải trọng, được xác định theo một xác suất đảm bảo quy định để
kể đến các tình huống bất ngờ, đột xuất mà tải trọng có thể vượt quá trị số tiêu chuẩn.
Theo TCVN 2737-1995:
1,2 ÷ 1,4 Đối với tải trọng tạm thời;
γ= 1,1 ÷ 1,3 Đối với tải trọng thường xuyên;
0,8 ÷ 0,9 Nếu tải trọng giảm gây bất lợi cho kết cấu(Ví dụ: Tính đối trọng cho
công xôn)
(Chú ý: Tổ hợp tải trọng: Tiêu chuẩn nước ngoài)
Các tác động: Gồm các tác dụng do nền móng lún không đều và do sự thay đổi của nhiệt
độ
Bước 4. Tính toán nội lực và tổ hợp nội lực
Có hai cách: Xác định nội lực theo sơ đồ đàn hồi
Xác định nội lực theo sơ đồ khớp dẻo (phương pháp cân bằng giới hạn)


Sơ đồ đàn hồi a>b
Sơ đ
ồ

kh

ớ
p d
ẻ
o: Huy đ
ộ
ng h
ế
t kh
ả

năng làm
việc của vật liệu: có sự phân phối lại nội lực:
tiết kiệm và tận dụng hợp lý sự làm việc của
vật liệu tuy nhiên góc xoay lớn gây võng nứt
4.1 Xác định nội lực theo sơ đồ đàn hồi:
Giả thiết cơ bản là vật liệu đàn hồi, đồng chất và đẳng hướng, trong khi bê tông cốt thép là
vật liệu đàn hồi dẻo, biến dạng của kết cấu không tỷ lệ bậc nhất với tải trọng, độ cứng của cấu
kiện thay đổi đáng kể khi kích thước tiết diện không thay đổi dọc theo trục của nó…. Mặc dù có
nhiều điều không phù hợp nhưng đây là phương pháp vẫn được sử dụng vì nó thiên về an toàn,
hay sử dụng bảng tính sẵn, công thức sẵn và các chương trình để giải các bài toán tìm ra nội lực
Cách thức: Dùng các phương pháp của lý thuyết đàn hồi, sức bền vật liệu, cơ học kết cấu
để tìm ra trường ứng suất hoặc nội lực trong kết cấu, tìm nội lực của từng trường hợp tải (có nhiều
a
a
b
c
c
c

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 7-

trường hợp tác dụng của hoạt tải) sau đó tiến hành cộng đại số để tìm ra nội lực lớn nhất, nguy
hiểm nhất.
4.2 Xác định nội lực theo sơ đồ khớp dẻo: (Đọc sách)
Khái niệm về khớp dẻo: (xem lại BT1)
Tổ hợp nội lực: Tìm ra các cặp nội lực nguy hiểm nhất cho từng cấu kiện
Cấu kiện chịu uốn: (N≤0,1ARb) với N là lực dọc; A diện tích tiết diện ngang, Rb: Cường
độ chịu nén tính toán của bê tông thì chọn ra các cặp nội lực: Cặp 1: M
max
; Cặp 2: M
min
; Cặp 3:
Q
max

Trong một phần tử (1 đoạn xà ngang) phải tổ hợp cho 3 đoạn tiết diện đặc trưng: đầu,
giữa, cuối.
Với những kết cấu có M, N, Q cùng lớn thì phải tính cho kết cấu chịu kéo-nén uốn
Bước 5. Kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn
Căn cứ vào nội lực lớn nhất ở tiết diện nguy hiểm đối với từng cấu kiện và yêu cầu về
cường độ, biến dạng, khe nứt để xét tính hợp lý của việc lựa chọn tiết diện. Nếu cần thì phải thay
đổi, thay đổi lớn thì phải tính lại nội lực.
Lấy mô men ở một số tiết diện để kiểm tra lại
Điều kiện kiểm tra: Kích thước giả thiết b
gt
xh
gt
phải gần bằng kích thước tính toán
h


≥2

M
R

b


h
tt
=h
0
+a ≈ h
gt

Nếu mô men quán tính của tiết diện đã kiểm tra nhỏ hơn hoặc bằng 2 lần mômen quán
tính của tiết diện đã chọn sơ bộ thì cho lấy kích thước đã giả thiết để tính toán b
gt
xh
gt
và I
gt
≈2I
tt

Bước 6 . Tính toán, chọn và bố trí cốt thép
Nếu chọn kích thước tiết diện đã hợp lý thì tính toán cốt thép chịu lực, rồi chọn đường
kính, số lượng thanh và bố trí cốt thép. Chú ý kiểm tra hàm lượng cốt thép nằm trong phạm vi cho
phép của tiêu chuẩn qui định.
Bước 7. Kiểm tra, tính toán một số các điều kiện khác

Kiểm tra điều kiện sử dụng bình thường: Võng, bề rộng vết nứt, vận chuyển cẩu lắp. Đối
với các kết cấu toàn khối, không có yêu cầu chống thấm, không nằm trong môi trường xâm thực,
nếu kích thước tiết diện đủ lớn và đảm bảo các yêu cầu cấu tạo thông thường thì có thể không cần
kiểm tra võng nứt
Kiểm tra nén cục bộ
Điều kiện chọc thủng
Kiểm tra giật đứt
Đối với kết cấu lắp ghép: Ngoài những tính toán như trên cần phải kiểm tra cường độ và
bề rộng khe nứt ở giai đoạn chế tạo, vận chuyển, lắp dựng, tính toán vị trí móc cẩu, tính mối nối,
liên kết lắp ghép
Trong một số trường hợp cần kiểm tra thêm trong giai đoạn sửa chữa và cải tạo
Bố trí cốt thép và kiểm tra sự hợp lý của việc bố trí đó bằng cách sử dụng biểu đồ bao vật
liệu
Bước 8. Thể hiện bản vẽ
Kết quả tính toán cần được thể hiện trên bản vẽ để phục vụ thi công. Bản vẽ phải ghi đầy
đủ kích thước, các chủng loại thép, các ghi chú cần thiết (về vật liệu, thi công) và thống kê vật
liệu. Xem các yêu cầu về bản vẽ kết cấu BTCT và các yêu cầu cấu tạo để thể hiện và hoàn thiện
bản vẽ một cách đầy đủ, chính xác và chi tiết

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 8-

Hồ sơ thiết kế: Bao gồm: Thuyết minh tính toán, bản vẽ và dự toán
Thuyết minh tính toán: Trình bày nhiệm vụ thiết kế, các phương án so sánh và phương
chọn, phần tính toán và cấu tạo cơ bản được trình bày một cách chính xác, rõ ràng và đầy đủ
nhưng ngắn gọn súc tích thể hiện một cách khoa học và nghiêm túc
Bản vẽ: Là hồ sơ quan trọng nhất, thể hiện nội dung tính toán, bố trí cốt thép phù hợp với
cấu kiện và quy định hiện hành.
Dự toán: Xác định khối lượng, đánh giá tính toán, giải pháp thi công cho phù hợp yêu cầu
của từng địa phương, từng loại công trình
Yêu cầu: Hồ sơ sẽ được kiểm định để đánh giá lại quá trình tính toán để xem có đúng và

phù hợp với quy định không
I.2.3 Nguyên tắc cấu tạo kết cấu BTCT
Khái quát: Tiết diện, cốt thép và vật liệu là những vấn đề lớn của kết cấu đòi hỏi chính xác
và hợp lý. Những yêu cầu cấu tạo phải thỏa mãn về lực, truyền lực giữa các bộ phận, ổn định, cho
phép hay không cho phép nứt, chống hư hỏng do môi trường phù hợp với thi công và tiết kiệm vật
liệu
Nội dung:
- Chọn hình dạng, kích thước tiết diện ngang của cấu kiện hợp lý, làm tăng khả năng chịu
lực, tiết kiệm vật liệu, đảm bảo mỹ quan cho công trình. Việc lựa chọn cần xuất phát từ điều kiện
thi công thực tế, yêu cầu chống thấm, tác động của môi trường, cần chọn loại bê tông và cốt thép
thích hợp. Kích thước tiết diện còn phải phù hợp với việc định hình hoá ván khuôn.
- Cốt thép phải được bố trí thỏa mãn các yêu cầu về cấu tạo như số lượng, đường kính,
khoảng cách tối thiểu, tối đa;, neo, uốn, nối , nhằm dễ thi công, đảm bảo lực dính, giảm khe nứt.
Bố trí cốt thép cần đảm bảo lớp bảo vệ, khoảng cách các thanh thép: bố trí ở vùng chịu kéo và nên
bố trí theo quỹ đạo ứng suất kéo chính
- Đặt cốt thép cấu tạo để chịu những nội lực xuất hiện do sự sai lệch giữa sơ đồ thực và sơ
đồ tính, những sai lệch giữa dạng tải trọng đưa vào trong tính toán và dạng tải trọng thật, những
tác động bất thường, do chênh lệch nhiệt độ, co ngót, lún lệch, những ứng suất do co ngót của bê
tông, do sự thay đổi nhiệt độ mà trong tính toán không kể đến. Cốt thép cấu tạo còn được đặt vào
những nơi mà ở đó trạng thái ứng suất khá phức tạp, khó khảo sát một cách chắc chắn, chỉ có thể
xử lý bằng kinh nghiệm hay thí nghiệm mô hình.
- Mối nối: Phải đảm bảo các quy định về neo, uốn, nối cốt thép, khoảng cách cốt đai ở khu
vực mối nối. Các chi tiết mối nối được nghiên cứu thận trọng để đảm bảo dễ thi công, dễ đổ bê
tông và do đó dễ đảm bảo chất lượng.
Bố trí khe biến dạng: Gồm khe nhiệt độ và khe lún:
- Bố trí khe nhiệt độ: Chiều dài kết cấu và sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì nội lực phát
sinh càng lớn (kết cấu siêu tĩnh). Khoảng cách khe nhiệt độ tùy thuộc vào độ cứng của ngôi nhà
và mức độ tiếp xúc của ngôi nhà với khí quyển, khe bố trí từ mặt móng trở lên, bề rộng từ 2 -
3cm.
- Khe lún: Do nền đất không đồng nhất, do nhà lệch tầng, do tải trọng phân bố không đều

trên mặt bằng, để tránh nứt nẻ, phá họai cục bộ, cần tách ngôi nhà thành từng khối riêng từ móng
đến mái. Bề rộng khe lún từ 2 - 3cm

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 9-


Hình 1.1. Khe lún và khe nhiệt độ
1 – khe nhiệt độ; 2 – cột đôi; 3 – khe lún; 4 – dầm gánh
I.2.4 Yêu cầu và quy định đối với bản vẽ kết cấu BTCT
Yêu cầu: Đối với bản vẽ BTCT là đầy đủ, rõ ràng, chính xác và đúng quy cách, ký hiệu
qui định, thống nhất và cân đối; giúp cho người thi công hiểu rõ và thi công đúng thiết kế. Cần thể
hiện đầy đủ và chi tiết các kết cấu của công trình gồm các mặt bằng, mặt cắt chi tiết kết cấu
Bản vẽ phải thể hiện rõ ràng đủ thông tin, dễ hiểu tránh hiểu nhầm
Các bản vẽ phải có ghi chú chi tiết các phần, nội dung không thể hiện được bằng hình vẽ
Có 2 loại: Bản vẽ tổng thể và bản vẽ chi tiết
Bản vẽ tổng thể: Thường thể hiện mặt bằng kết cấu, mặt bằng móng, mặt bằng lưới
côt,….
+ Thể hiện đầy đủ các kích thước như nhịp, bước cột… ; tên các bộ phận chịu lực của
công trình như khung, dầm, tường BTCT… ;
+ Ghi chú những điều cần thiết (nếu có) ;
+ Khung tên.
Giới thiệu tổng quát về kết cấu trong đó có các kích thước chính của bước cột theo hai
phương, các cao trình, khoảng cách giữa chúng, kích thước tiết diện, sơ đồ tính toán, sơ đồ tải
trọng và thống kê vật liệu và cấu kiện cho kết cấu mà bản vẽ đó thể hiện
Tác dụng: Cho phép giới thiệu về phương án của hệ chịu lực chính của kết cấu
Biết được số lượng các kết cấu trong mặt bằng cùng các cao trình và kích thước và vị trí
của kết cấu đó
Biết được phương án thi công và những yêu cầu cấu tạo ở những vị trí đặc biệt
Phương pháp lập mặt bằng kết cấu: Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc và giải pháp kết cấu
Bản vẽ chi tiết: Thể hiện các bộ phận kết cấu của công trình (Hình dáng, kích thước và bố

trí cốt thép) gồm:
+ Hình chiếu đứng - Đối với khung, dầm, cột tường BTCT…;
+ Mặt bằng bố trí cốt thép - Đối với bản, dầm cong…;
+ Các mặt cắt;
+ Các chi tiết: Nút giao nhau của nhiều cấu kiện, các chi tiết đặt sẵn, chiều dày lớp BT
bảo vệ…;
+ Bảng thống kê cốt thép;
+ Ghi chú: Nêu những điều cần thiết không thể hiện được bằng hình vẽ như mác BT;
nhóm thép; loại que hàn (nếu nối hàn); biện pháp bảo vệ kết cấu chống lại sự xâm thực của môi
trường (nếu cần).
a) c) d)
L/5 3L/5 L/5
L
b)
1 1
3 4
2

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 10-

Đối với các kết cấu lắp ghép cần ghi rõ thời gian xuất xưởng; kích thước nhỏ nhất của
gối kê ; vị trí điểm kê, móc cẩu ; trình tự lắp ghép… ;
+ Khung tên.
(Đối với các kết cấu nhỏ, có thể ghép chung phần tổng thể với phần chi tiết trong một bản
vẽ).
Yêu cầu: Chính xác, rõ ràng, đầy đủ, thống nhất, cân đối và đúng quy cách
Nguyên tắc chung: Coi bê tông là vật liệu trong suốt, thể hiện đường bao và cốt thép trong
cấu kiện
* Quy định khác:
Ở nút giao nhau của nhiều cấu kiện, chỉ vẽ những cốt thép ở trong cấu kiện đang thể hiện,

không vẽ cốt thép của những cấu kiện cắt qua nó (Trừ hình vẽ chi tiết).
Trên mặt cắt, chỉ vẽ những thanh có trực tiếp tại mặt cắt đó ;
- Cách ghi kích thước: Trên hình vẽ mặt bằng, mặt đứng và trên các mặt cắt phải ghi đầy
đủ các kích thước của kết cấu; kích thước xác định vị trí của kết cấu; kích thước xác định vị trí có
sự thay đổi cốt thép (vị trí cắt, uốn cốt dọc)… ; Kích thước phải được xác định theo các trục định
vị trên công trình.
Cách ghi ký hiệu thép:
Để thể hiện ký hiệu thép, thường dùng các con số đặt trong vòng tròn, mỗi con số dùng để
chỉ một hoặc nhiều thanh thép giống nhau (cùng nhóm thép, cùng đường kính, cùng hình dạng và
cùng kích thước tương ứng).
Cách gắn số hiệu vào thanh trên hình vẽ được thể hiện và giải thích qua ví dụ:

1 - 1
1
1
2
2
3
3
1
1
2
2
2 - 2 3 - 3
Líp b¶o vÖ
1 - 1
1 1

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 11-

Câu hỏi ôn tậpchương 1
Câu 1: Phân biệt khe lún và khe co giãn (khe nhiệt độ)
Câu 2: Tác dụng của cốt thép cấu tạo
Câu 3: Nêu trình tự các bước thiết kế kết cấu bê tông cốt thép

Câu 4: Vì sao phải neo cốt thép, xác định chiều dài neo
Câu 5: Phân biệt tính tóan nội lực theo sơ đồ khớp dẻo và sơ đồ đàn hồi
Câu 6: Nguyên tắc cấu tạo kết cấu BTCT

Bài gi
ả
ng: K
ế
t c
ấ
u nhà BTCT_B
ộ

môn

XDDD&CN_ĐHTL

-

12
-

CHƯƠNG II. KẾT CẤU KHUNG BTCT
II.1Hệ chịu lực của nhà khung BTCT toàn khối
II.1.1. Khái niệm chung
Ngày nay, kết cấu khung bê tông cốt thép được sử dụng rất rộng rãi và là kết cấu chịu lực
chủ yếu của nhiều loại công trình vì có nhiều công trình đòi hỏi không gian lớn, nhịp lớn. Trong
nhà dân dụng và công nghiệp kết cấu khung cho phép biến đổi linh hoạt không gian sử dụng vì
tường ngăn các phòng chỉ là tường tự mang có thể phá đi để mở rộng không gian khi cần thiết
hoặc xây thêm để tạo một phòng mới mà không ảnh hưởng gì đến độ bền vững của ngôi nhà. Điều
này có nghiều ý nghĩa đối với nhà ở, một khi tiêu chuẩn diện tích sử dụng được thay đổi, diện tích
phòng cần được tăng lên người ta chỉ cần phá các tường cũ đi và xây các tường ngăn mới. Kết cấu
thuần khung cho phép chiề cao nhà đạt tới 15 tầng
Trong xây dựng nhà cửa, kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình được tạo nên bởi các
thanh là cột và dầm liên kết với nhau bằng các nút cứng hoặc khớp, chúng cùng với sàn hoặc mái
tạo nên kết cấu không gian có độ cứng lớn
Hình 2.1 thể hiện một phần của hệ khung nhà đổ toàn khối, hệ khung này tiếp nhận tải
trọng thẳng đứng và tải trọng nằm ngang rồi truyền xuống móng.
Hệ khung không dầm, gồm bản sàn và cột ngày càng được sử dụng nhiều vì giảm được
tổng chiều cao kết cấu (tuy có tốn vật liệu hơn) do đó dễ tạo không gian để treo thiết bị dưới sàn
(thiết bị thông gió, điện, phòng cháy v.v và có trần che phủ) đồng thời cũng dễ làm ván khuôn,
đặt cốt thép và đổ bê tông khi thi công.
Hệ khung sàn không dầm còn mở ra khả năng dùng các vách ngăn di động để tạo nên các
phòng theo các yêu cầu sử dụng khác nhau trong một thời gian ngắn mà không bị hệ dầm gây khó
khăn.


Hình 2.2. Sơ đồ khung BTCT toàn khối
Phân loại
- Theo sơ đồ kết cấu:

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 13-

Khung bê tông cốt thép nhà một tầng, một nhịp.
Khung bê tông cốt thép nhà một tầng, nhiều nhịp.
Khung bê tông cốt thép nhà một nhịp, nhiều tầng.
Khung bê tông cốt thép nhà nhiều nhịp, nhiều tầng.


Hình 2.3. Phân loại khung BTCT
- Theo phương pháp thi công:
Khung bê tông cốt thép thi công toàn khối: dùng phổ biến trong nhà dân dụng,
Ưu điểm: Độ cứng toàn khung lớn, dễ chế tạo nút cứng, chịu tải trọng động tốt.
Nhược điểm: Thi công phức tạp, khó cơ giới hóa, chịu ảnh hưởng thời tiết, thi công chậm
Khung bê tông cốt thép thi công lắp ghép từ các cấu kiện dầm, cột: thi công nhanh,
nhưng độ cứng toàn khung kém, tốn thép.
Ưu điểm: Các cấu kiện được chế tạo tại phân xưởng nên dễ kiểm tra chất lượng, thi công
nhanh, dễ cơ giới hóa, ít cần cốp pha cây chống
Nhược điểm: Độ cứng của kết cấu không lớn, thực hiện các mối nối phức tạp, nhất là các
nút cứng

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 14-


Hình 2.4. Khung toàn khối và khung lắp ghép
Đối với nhà cao tầng, cột nên đặt cốt cứng và dùng bê tông mác cao để giảm bớt tiết diện,
tăng thêm diện tích sử dụng. Nên dùng bê tông cốt liệu nhẹ để giảm tải trọng tĩnh cho cột và
móng.
Hệ khung dùng trong kết cấu nhà cửa là hệ khung không gian nhưng có thể xem nó được
tạo nên từ hệ khung phẳng nối với nhau hoặc đan chéo nhau. Tuỳ trường hợp cụ thể mà phải tính
toán khung như khung phẳng hoặc bắt buộc phải tính như một hệ khung không gian. Ví dụ như
đối với ngôi nhà khá dài, khung được đặt theo phương ngang nhà, chúng phải được nối lại với

nhau bằng hệ giằng dọc quy tụ vào nút khung. Khi đó sẽ tính toán theo khung phẳng (theo phương
ngang).
Hệ giằng dọc dùng để giữ ổn định cho khung ngang chịu lực, để chịu các lực ngang như
gió, lực hãm cầu trục v.v và đôi khi có cả một phần tải trọng đứng truyền theo phương dọc nhà.
Hệ giằng dọc còn phát huy tác dụng rất tích cực khi có sự lún không đều theo phương dọc nhà.
Đối với một ngôi nhà có mặt bằng vuông hoặc gần như vuông, gió và các loại tải trọng
khác nhau có thể tác dụng theo phương bất kỳ. Khi đó phải tính toán khung như một hệ khung
không gian, trong các dầm sẽ xuất hiện hệ mômen xoắn đáng kể và trong các cột sẽ chịu nén lệch
tâm xiên.
Khi chọn kích thước tiết diện của các cấu kiện khung cần lưu ý rằng khung là một hệ siêu
tĩnh, tỷ lệ độ cứng của các cấu kiện hợp lý sẽ dẫn đến sự phân phối hợp lý nội lực giữa các bộ
phận, đảm bảo bền vững biến dạng ít và dễ thi công.
Xem xét một khung có sơ đồ trên hình 2.4. Ở sơ đồ a, các nút A, B là nút cứng. Nếu tăng
tiết diện hai cột thì M
A
và M
B
sẽ tăng lên còn M
C
sẽ giảm xuống theo điều kiện M
0
là không đổi.
Mô men uốn phân bố đều đặn hơn ở đầu mút và ở trong thanh ngang do đó làm việc hợp lý hơn
và có thể vượt nhịp lớn hơn.




Bài gi
ả

ng: K
ế
t c
ấ
u nhà BTCT_B
ộ

m
ôn

XDDD&CN_ĐHTL

-

15
-


a) b)
Hình 2.5. Sơ đồ tính khung một tầng một nhịp
Ở sơ đồ b, các nút A, B là liên kết khớp. Độ cứng của khung giảm nhiều, biến dạng do
mômen sinh ra lớn do momen phân bố không đều. Bộ phận xà ngang trực tiếp chịu tải trọng mà
mômen không phân phối sang cột dẫn đến thanh chịu lực không hợp lý.
Để đảm bảo độ võng của hai dầm ở hai sơ đồ là giống nhau thì chiều cao của dầm ở sơ đồ
b phải lớn hơn.
Như vậy ta nên tạo nút cứng. Với khung đổ toàn khối thường là nút cứng, khung lắp ghép
nút cứng hoặc khớp. Khung nhà nhiều tầng thường là nút cứng trong trường hợp khung chịu cả tải
trọng đứng và ngang lớn.
Những sơ đồ cơ bản.
Khung bê tông cốt thép được sử dụng rất rộng dãi cho nhà một tầng và cao tầng, một nhịp

và nhiều nhịp.
Ưu điểm cơ bản của khung bê tông cốt thép toàn khối là dễ tạo được nút cứng so với
khung lắp ghép và khung làm bằng các vật liệu khác.
Đối với nhà một tầng, sơ đồ khung trên hình 2.5 là những dạng cơ bản hay được dùng
trong thực tế.





a) b)










c)

d)

Hình 2.6. Các dạng khung BTCT cơ bản

Bài gi
ả
ng: K

ế
t c
ấ
u nhà BTCT_B
ộ

môn

XDDD&CN_ĐHTL

-

16
-

Sơ đồ a) trên hình 2.5, trong xà ngang chủ yếu xuất hiện mômen uốn và lực cắt, lực nén
dọc trục không đáng kể.
Ở sơ đồ b) và đặc biệt là ở sơ đồ c) xà ngang làm việc như cấu kiện chịu nén lệch tâm do
sự xuất hiện của lực nén đáng kể. Lực nén đó làm giảm ứng suất kéo ở thớ dưới của dầm, vì vậy
khi có cùng một điều kiện tải trọng thì sơ đồ b) và c) có nhịp lớn hơn sơ đồ a)
Người ta dùng sơ đồ a) cho nhịp dưới 15m, sơ đồ b) cho nhịp từ 15 đến 18m, và sơ đồ c
cho nhịp trên 18m đối với kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Còn đối với kết cấu sử dụng bê
tông cốt thép ứng lực trước thì dùng sơ đồ a hoặc b có thể đạt tới nhịp 30 đến 50m và lớn hơn.
Ở sơ đồ d) trên hình 2.5, cột khung được liên kết khớp với móng. Như thế cột và xà ngang
sẽ nặng nề hơn nhưng móng sẽ làm việc nhẹ hơn (M=0), giảm được bậc siêu tĩnh do đó ứng suất
phụ thêm sẽ nhỏ hơn và việc bố trí cốt thép ứng lực trước trong cột sẽ
đơn giản hơn.
Đối với nhà nhiều tầng dùng khung bê tông cốt thép chịu cả tải
trọng ngang và tải trọng đứng thì nút khung thường là nút cứng, cột
liên kết cứng (ngàm) với móng như trên Hình 2. 6

Thông thường trong một ngôi nhà, bên cạnh các khung còn có
các tường đầu hồi, tường khu vệ sinh, ô cầu thang là các cấu kiện có
khả năng chịu các tải trong ngang rât lớn. Trong tính toán cần phải
đem tải trọng ngang (gió, động đất v.v ) chia cho khung và các tấm
tường đó.
Đối với nhà nhiều tầng mà khung chỉ chịu tải trọng thẳng đứng
còn tải trọng ngang do các vách cứng và lõi chịu thì khung có thể được
cấu tạo với nhiều nút khớp và các xà ngang có thể làm giống nhau cho
các tầng.
II.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn
Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý rất quan trọng quyết định tính kinh tế, khối
lượng bê tông sàn có thể chiếm đến 30÷40% bê tông toàn công trình và tỷ lệ này tăng theo số tầng
công trình là tĩnh tải chính vì thế cần ưu tiên chọn giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng đứng
Các giải pháp cấu tạo sàn:
Sàn panel lắp ghép:
Phạm vi áp dụng: Cho trường học, ký túc xá, trụ sở làm việc,… khi khẩu độ panel đều đặn
và lớn hơn 4m
Sàn sườn toàn khối: Dùng phổ biến nhất hiện nay: Có hoặc không có dầm phụ
Sàn không có dầm phụ: chỉ có dầm qua các đầu cột, thích hợp với nhịp sàn nhỏ 3-5m, với
nhịp sàn lướn hơn 6-9m thì phải tăng chiều dày sàn: làm tăng chi phí bê tông, thép và tăng tải
trọng xuống móng
Sàn có dầm phụ: Nhịp từ 6-9m có thể bố trí thêm dầm phụ đỡ tường hoặc chia lưới dầm
phụ tạo thành sàn ô cờ nhằm giảm bớt chiều dày sàn và biến dạng, nhược điểm đó alf tăng chi phí
về côppha và khi có yêu cầu thì cần phải làm trần treo để che dầm
Sàn phẳng: Là sàn không có dầm, có hoặc không có mũ cột
Ưu điểm: đỡ tốn côppha, thuận lợi cho bố trí hệ thống kỹ thuật, không cần làm trần treo,
có thể sử dụng thêm phương án ứng lực trước nhằm hạn chế võng nứt.
Nhược điểm: Chiều dày sàn lớn tăng tải trọng xuống móng, tính toán phức tạp và dễ bị
nứt, độ cứng nhỏ hơn hệ dầm sàn
Hình 2.7. Khung BTCT

đổ liền khối ngàm với
móng

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 17-

Sàn 3D, sàn bubble deck… là các giải pháp sàn nhẹ hiện đang được thi công ở một số
công trình cao tầng tại Việt Nam
Chọn chiều dày sàn:
h=
D
m
L

≥h


Trong đó:
Loại sàn h
min
(cm)
Mái
4
Sàn nhà dân dụng
5

Sàn nhà công nghiệp
6

D=0,8÷1,4 phụ thuộc vào tải trọng
M=30÷35 với bản loại dầm; 40÷45 với bản kê bốn cạnh

L1 là cạnh ngắn của ô sàn kê bốn cạnh
II.1.3 Bố trí hệ chỊu lực của nhà khung
Là bố trí hệ cột, vách, lõi, tường chịu lực, dầm chính, dầm phụ để tạo ra hệ chịu lực không
gian đảm bảo sự chịu lực và ổn định của toàn nhà.
Tiêu chí: Người thiết kế kết cấu luôn cố gắng thỏa mãn tối đa các yêu cầu về không gian,
hình khối và bố trí kiến trúc. Có nhiều công trình việc bố trí hệ chịu lực mang tính quyết địnhcho
công tác thể hiện kiến trúc và ngược lại;
Nguyên tắc bố trí:
Đơn giản, rõ ràng: Để đảm bảo cho công trình hay kết cấu có độ tin cậy kiểm soát được
Truyền lực theo con đường ngắn nhất: Đảm bảo cho kết cấu làm việc hợp lý và kinh tế
Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ kết cấu
II.1.4 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện
Tiết diện dầm khung:
Phụ thuộc vào nhịp, độ lớn tải trọng đứng và tải trọng ngang, số lượng nhịp, chiều cao
tầng và chiều cao nhà
Chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:
ℎ=



Với L: Nhịp dầm
m=8÷15
K_hệ số tải trọng k=1,0÷1,3
Với dầm chính: ℎ=


÷


; dầm phụ: ℎ=



÷



Hoặc theo công thức:
ℎ= 2






Trong đó: M
0
: mô men lớn nhất trong dầm đơn giản với tải trọng xác định gần đúng theo
phạm vi truyền tải

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 18-

k: Hệ số điều chỉnh mô men do chưa kể đến sự làm việc siêu tĩnh của sơ đồ kết cấu, sự
tăng mô men do tải trọng ngang k=0,6÷1,2. Với nhà hệ thuần khung dầm tầng dưới mô men do
gió gây ra lớn nên chọn hệ số k lớn
Bề rộng dầm lấy b=(0,3÷0,5)h và không nhỏ hơn 200mm
Tiết diện cột:
Diện tích tiết diện cột:
= 





Trong đó: N: Lực dọc do tải trọng đứng, xác định đơn giản theo diện chịu tải của cột
k: hệ số kể đến ảnh hưởng của mô men; k=1,0÷1,5
II.1.5 Mặt bằng bố trí hệ kết cấu chịu lực (bản vẽ mặt bằng kc)
Sau khi bố trí hệ chịu lực, có kích thước tiết diện cấu kiện gồm chiều dày sàn, kích thước
dầm cột…ta lập được mặt bằng kết cấu, trên đó thể hiện:
Đường biên của mặt bằng kết cấu: đường biên ngoài, đường biên giới hạn của các ô sàn
có cao trình khác cao trình chung (ô sàn nâng hoặc hạ cốt), các lỗ khoét trên sàn (lỗ hở, lỗ chừa kỹ
thuật), các kết cấu khác cao trình, không đồng thời thi công với sàn (cầu thang)…
Các cao trình sàn, chiều dày các ô sàn nếu có thay đổi, trường hợp cần thiết thì trích vẽ chi
tiết của khu vực sàn phức tạp ra khỏi mặt bằng kết cấu
Tên, vị trí các dầm, cột, kích thước và định vị chúng (theo trục)
Các ghi chú cần thiết (vật liệu, gia công cốt thép, giải thích các ký hiệu, cốt cao độ)
Các tầng có hệ kết cấu chịu lực khác nhau thì cần bản vẽ mặt bằng kết cấu riêng
II.2 Lập sơ đồ tính toán khung
II.2.1 Sơ đồ hình học và mô hình kết cấu khung
a. Sơ đồ hình học: Thể hiện vị trí các cấu kiện, kích thước tiết diện và các kết cấu có liên
quan. Ví dụ sơ đồ hình học của một kết cấu khung: vị trí cột, dầm so với trục định vị, chiều cao
tầng, kích thước tiết diện cấu kiện, kích thước và vị trí các dầm theo phương vuông góc (khung
phẳng)
b. Mô hình kết cấu khung
Khi lập sơ đồ tính toán khung, để đơn giản tính toán, dễ dàng vào số liệu cho máy tính
hoặc tạo ra những sơ đồ đối xứng mà không mắc phải những sai số đáng kể, có thể làm những
phép đơn giản hóa như sau:
Nếu độ cứng đơn vị của xà ≥ 4 độ cứng đơn vị của cột thì có thể coi xà ngang kê lên cột :
xà ngang được tính như dầm liên tục.
Nếu hệ chính có độ cứng gấp nhiều lần hệ phụ, có thể tách ra để tính (tính hệ phụ trước,
sau đó truyền phản lực liên kết vào tính hệ chính), như vậy hệ chính sẽ an toàn hơn, nhưng với hệ
phụ vì không kể đến biến dạng của hệ chính nên thiếu an toàn do đó cần chú ý gia cố thêm khi cấu

tạo thép cho hệ phụ.
Nếu các nhịp của khung chênh lệch nhau không quá 10% thì coi như bằng nhau và lấy
theo trị trung bình (đều nhịp).
Nếu xà nghiêng có độ dốc < 1/8 thì có thể coi như ngang xà thẳng.
Cho phép dịch chuyển các tải trọng trong khoảng 1/20 nhịp để đưa về dạng tải trọng đối
xứng hoặc phản xứng.

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 19-

Nếu trong một xà có từ 5 tải trọng tập trung trở lên (cách đều và trị số như nhau) thì có thể
qui đổi thành phân bố đều.
Nếu khung có nhiều nhịp bằng nhau và tải trọng giống nhau thì có thể tính với khung 3
nhịp, nội lực các nhịp giữa lấy như nhau.
Là sự mô phỏng sơ đồ hình học và tính chất cơ học của vật liệu bằng sơ đồ kết cấu cùng
với các tải trọng làm việc, sự mô phỏng này càng gần với sự làm việc của sơ đồ thực thì kết quả
nội lực thu được càng chính xác
Sơ đồ kết cấu = Sơ đồ hình học + tính chất cơ học vật liệu+ Tải trọng
Bản chất hệ kết cấu công trình là hệ chịu lực không gian bao gồm hệ cột và dầm theo hai
phương cùng với sàn để chịu các tải trọng và tác động lên công trình. Việc mô hình hóa kết cấu
không gian tĩnh toán nội lực và biến dạng này được thực hiện trên máy tính sử dụng các chương
trình tính như SAP, ETABS
Trong hệ kết cấu thuần khung, khi các khung ngang bố trí đều đặn, thì có thể tách khung
ngang thành khung phẳng để tính toán độc lập. Khi đó ta chấp nhận các giả thiết sau:
Tải trọng đứng gây chuyển vị ngang nhỏ nên sự cùng làm việc của các khung không đáng
kể, có thể tách ra để tính khung độc lập
Tải gió theo phương ngang nhà gây áp lực tĩnh, phân bố đều theo chiều dọc nhà và giống
nhau về quy luật phân bố theo phương đứng. Nếu bỏ qua ảnh hưởng của khung biên thì có thể coi
chuyển vị của các khung là giống nhau, có thể tách thành khung độc lập chịu tải trọng gió theo
diện chịu tải gió của khung
Số lượng khung theo phương dọc là khá lớn, nên khung dọc là khá cứng, nên mô men do

tải trọng đứng và tải trọng ngang theo phương dọc bé có thể bỏ qua hoặc dùng các biện pháp cấu
tạo. Tuy nhiên khi bước khung khá lớn, giả thiết này cho sai số nhiều đặc biệt đối với khung biên
Không tính đến những tải trọng và tác dụng bất thường như: Động đất, biến dạng không
đều của nền, các tác động cục bộ,…
c. Một số nguyên tắc khi mô hình hóa:
Một đoạn dầm, cột được mô hình hóa thành thanh, đặt tại vị trí trục hình học của thanh,
kèm theo các thông số về tiết diện và vật liệu
Liên kết các thanh bằng nút: nếu khung đổ toàn khối: nút cứng. Khung lắp ghép: Mối nối
dầm cột có thể là ngàm hoặc cứng. Nút liên kết cột với móng thường là nút ngàm
Giữa thực tế và khi mô hình hóa cần chấp nhận những mức độ gần đúng để mô hình hóa
được thuận tiện và giảm bớt mức độ phức tạp.
II.2.2 Xác đỊnh tả trọng đơn vị
Với hệ kết cấu có thể tách khung phẳng để tính toán thì cần thiết phải dồn tải vào khung
cần tính, với hệ không gian thì đưa tải trọng trực tiếp vào các cấu kiện trong chương trình tính
Tải trọng đơn vị được hiểu là tải trọng tác dụng của từng trường hợp tải lên 1m
2
sàn hoặc
trên mét dài của cấu kiện thanh
Các trị số của tải trọng, hệ số độ tin cậy của tải trọng cần lấy theo TCVN 2737:1995, tuân
thủ các chỉ định về loại vật liệu, kích thước cấu kiện của thiết kế kiến trúc, kết cấu, trọng lượng
riêng của vật liệu. Bảng trọng lượng riêng và hệ số độ tin cậy của tải trọng
T
Lo
ạ
i v
ậ
t li
ệ
u

Đơn v
ị

Tr
ọ
ng
lượng riêng
H
ệ

s
ố

n

Bê tông cốt thép daN/m3 2500 1,1
Kh
ố
i xây g
ạ
ch đ
ặ
c

-

1800

1,1

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 20-

Kh
ố
i xây g
ạ
ch r
ỗ
ng

-

1500

1,3

Vữa nặng - 2000 1,3
Gạch gốm - 1800 1,1
Bê tông x
ỉ

-

1200

1,3

G
ỗ

xây d
ự
ng

-

800

1,1

Cửa kính khung gỗ daN/m2 25 1,1
Mái ngói - 60 1,3
Mái tôn xà g
ồ

thép hình

-

20

1,05

Mái fibro xi măng - 30 1,1
1. Tĩnh tải:
- Xác định cấu tạo kiến trúc, kết cấu của cấu tạo đó
- Xác định chức năng sử dụng của cấu kiện đó (loại sàn sử dụng, tường cố định hay thay
đổi…
- Lập bảng để tính tải trọng đơn vị và đưa vào thuyết minh

Công thức xác định:
Tĩnh tải tính toán trên m
2
sàn=hệ số độ tin cậy x chiều dày x trọng lượng riêng
2. Hoạt tải đứng: Có phần dài hạn và ngắn hạn
Lấy theo TCVN2737:1995 hoặc do công nghệ quy định
Khi thực hiện cần xác định công năng của từng sàn theo mặt bằng kiến trúc để lấy giá trị
hoạt tải phù hợp
3. Tải trọng ngang do gió
Lấy theo TCVN 2737:1995 gồm hai thành phần gió tĩnh và gió động, khi nhà thấp hơn
40m thì cho phép bỏ qua thành phần động của tải trọng gió, khi cần tính toán tham khảo “hướng
dẫn cách xác định thành phần động của tải trọng gió” TCXD 229:1999: khi tính các công trình
trụ, tháp, ống khói, cột điện hành lang, băng tải,….các nhà nhiều tầng cao trên 40m, khung ngang
nhà công nghiệp 1 tầng một nhịp có độ cao trên 36m, tỷ số độ cao trên nhịp lớn hơn 1,5
Thành phần gió tĩnh tác động vào công trình thông qua kết cấu chắn gió; áp lực gió tính
toán tác dụng vào 1m
2
trên bề mặt thẳng đứng như sau:
W=W
0
nkC
Trong đó:
W
0
_ giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng gió
n_ hệ số độ tin cậy, thường n=1,2
k_ hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình
C_ hệ số khí động: phụ thuộc hình dáng kích thước công trình và công trình lân cận.
Thường mặt đón gió lấy C=0,8; mặt hút gió C=-0,6
2.2.3 Dồn tải cho hệ khung phẳng

Phương pháp tính toán hay dùng hiện này là mô hình hóa hệ khung không gian sử dụng
các phần mềm tính toán kết cấu chuyên dụng
Ưu điểm:

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 21-

Thể hiện sự ưu việt đối với những công trình có mặt bằng phức tạp, sơ đồ kết cấu hỗn hợp
hệ khung vách lõi, hộp, nhà nhiều tầng …
Kết quả đầu ra có độ tin cậy cao hơn do sử dụng chương trình máy tính
Nhược điểm:
Cần kiểm soát được số liệu đầu vào và cách làm cũng như quan niệm chính xác thì kết quả
mới đáng tin cậy
Người kỹ sư lệ thuộc nhiều vào máy tính, bị động, thiếu khả năng phân tích kết cấu
Trường hợp nếu hệ kết cấu bố trí đơn giản thì có thể đưa về tính toán hệ khung phẳng độc
lập. Khi đó để tính nội lực khung cần thêm các bước tính toán tải trọng tác dụng vào khung của
từng trường hợp tải (dồn tải)
1 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TĨNH TÁC DỤNG VÀO KHUNG
Tải phân bố
Tải trọng từ sàn truyền vào dầm khung:
Nếu sàn là panel lắp ghép, làm việc theo một phương:
g
k1
=g
s
(L
t
+L
p
)/2
g

s
là tải trọng đơn vị trên 1m
2
sàn
L
t
và L
p
lần lượt là nhịp danh nghĩa của panel bên trái và bên phải của khung đang tính
Sàn toàn khối: phân tải về khung theo nguyên tắc “đường phân giác”, chsu ý nếu bản loại
dầm (L
d
/L
n
>2) thì truyền tải giống panel với Ld và Ln là kích thước ô bản kê 4 cạnh theo phương
ngắn và phương dài.
Việc tính toán này đã bỏ qua độ cứng chống uốn của sàn, khi sàn BTCT dày, độ cứng sàn
khá lớn so với độ cứng dầm thì cách tính toán trên sẽ có sai số khá lớn do đã tăng tải trọng tác
dụng vào dầm
Trọng lượng bản thân dầm khung:
g
k2
=
bt
bhn
Với 
bt
=2400-2500daN/m
2
: Trọng lượng riêng của bê tông

b, h kích thước tiết diện dầm
n=1,1 hệ số độ tin cậy
Tải tường ngăn xây trên dầm khung
Có hai loại tải trọng tường: Tải vách ngăn là phân bố
Hoặc tải tường 110 hoặc 220… xây trực tiếp trên dầm: coi là tải trọng phân bố trên m dài
dầm
Tính chất:
Tường có thể là cố định trong suốt thời gian sử dụng: Tĩnh tải,
Tường có thể thay đổi trong quá trình sử dụng do thay đổi công năng, bố trí kiến trúc: coi
là hoạt tải dài hạn (phức tạp trong tính toán nội lực, tổ hợp nội lực).
Thực tế thường coi tường là trường hợp tĩnh tải

Bài gi
ả
ng: K
ế
t c
ấ
u nhà BTCT_B
ộ

môn

XDDD&CN_ĐHTL

-

22
-

Hình 2.8. Sơ đồ dồn tải
Các quan niệm tính toán:
Coi tường làm việc với khung thành hệ khung chèn gạch, hệ khung-tường: Phức tạp
Tải trọng tường truyền lên dầm theo lý thuyết dầm tường, chỉ một phần tải truyền lên dầm
còn một phần truyền vào khung thông qua lực tập trung đầu cột
Thông thường:
Coi tường ngăn không chịu lực, trọng lượng tường truyền lên dầm là tải phân bố đều,
quan niệm này việc tính toán là đơn giản nhưng không kinh tế
Các tường chiều dày lớn hơn 200 thường để dầm đỡ dưới (trừ
trường hợp sàn đủ dày)
Các tường ngăn không xây trực tiếp lên dầm khung có thể xây lên
các dầm phụ hoặc trực tiếp lên bản sàn
Tường ngăn xây lên sàn thì cần tính bài toán bản sàn chịu tải tọng
phân bố theo dải rất phức tạp, do vậy thường chấp nhận quy đổi trọng
lượng tường ra tải trọng tĩnh phân bố đều trên toàn ô bản mà nó tác dụng
g
st
=g
t
S
t
/S
b

g
t
: Tải trọng trên 1m
2
tường

S
t
: Diện tích toàn bộ tường xây trong phạm vi một ô bản có diện
tích S
b

Tải tập trung:
Tải tập trung truyền lên khung ngang qua hệ thống dầm dọc và dầm phụ bao gồm các loại
tải sau:
Trọng lượng bản thân dầm dọc hoặc dầm phụ
Trọng lượng tường xây trên dầm dọc
Tải trọng tập trung do sàn truyền vào
Trọng lượng cột
Cách xác định: tương tự như cách xác định tải phân bố sau đó quy vào lực tập trung tác
dụng vào nút khung
Lập sơ đồ tác dụng của tĩnh tải cho khung
Bỏ qua các mô men lệch tâm ở tầng tại các nút biên do trục dầm lệch với trục cột
2 XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI ĐỨNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG
3 42
Lt
Lp
L2L1
gt
ght
gtg
GA
GB
GC
g1
g2

Hình 2.9 Sơ đồ chất
tải

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 23-

Sau khi xác định được hoạt tải đứng tác dụng trên 1m
2
sàn, để xét sự tác dụng bất lợi của
hoạt tải, thường chất tải theo sơ đồ cách tầng (để được mô men trong cột lớn nhất) cách nhịp
(được mô men trong dầm lớn nhất) hoặc chất toàn bộ lên khung (cho nahf cao tầng do hoạt tải
chiếm tỷ lệ không nhiều so với toán bộ tải trọng)

Hình 2.10. Sơ đồ chất tải trọng hoạt tải vào khung
3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG VÀO KHUNG
Phương tác dụng của tải trognj gió là bất kỳ, chỉ xét đến phương gây bất lợi nhất cho kết
cấu khi tính toán.
Phân tải gió vào khung theo diện chịu tải:
Xác định tải trọng gió phân bố dọc theo chiều cao khung: gồm gió đẩy và gió hút
Tải trọng gió tác dụng lên mái: Hướng tác dụng lên một đoạn mái là theo phương vuông
góc với mặt mái, chiều phụ thuộc vào dấu của hệ số khí động: dấu + là gió hút tác dụng vào mặt
mái, dấu – là gió đẩy, hướng từ mặt mái ra
II.3 Xác định nội lực và tổ hợp nội lực
II.3.1 Nội lực do từng trường hợp tải trọng
Khung là kết cấu siêu tĩnh, phương pháp xác định nội lực thông dụng hiện nay là sử dụng
chương trình tính với giả thiết vật liệu là đàn hồi tuyến tính. Các bước sử dụng chương trình như
sau:
Phân chia hệ kết cấu thành các phần tử nối với nhau bằng nút
Mô tả các đặc trưng hình học, cơ học, vật liệu của các phần tử
Đặt tải trọng lên khung theo từng sơ đồ cho các trường hợp tải: Tĩnh tải, hoạt tải 1, hoạt
tải 2, gió trái, gió phải, động đất X, động đất Y

Chạy trương trình để tìm ra nội lực trong các phần tử cho các trường hợp trên
Vẽ các sơ đồ: Sơ đồ hình học, sơ đồ phần tử, sơ đồ tải trọng, in các số liệu đầu vào, đầu ra
và các biểu đồ nội lực tương ứng cho từng cấu kiện
Kiểm tra số liệu đầu vào và kết quả đầu ra cuối cùng
Một số phương pháp để kiểm soát số liệu và kết quả từ chương trình: chủ yếu dựa vào
kinh nghiệm, tính toán sơ bộ để phán đoán sự hợp lý của kết quả cuối cùng:
HT1 HT2

Bài giảng: Kết cấu nhà BTCT_Bộ môn XDDD&CN_ĐHTL - 24-

Kiểm tra dạng hợp lý của biểu đồ nội lực trong từng nhịp và sự biến đổi của nó theo các
tầng
Kiểm tra lực dọc trong cột do một loại tải trọng gây ra bằng cách tính sơ bộ từ các lực tập
trung và phản lực dầm đơn giản các dầm tầng
Có thể kiểm tra sự cân bằng lực ngang do gió với lực cắt trong cột
2.3.2 Tổ hợp nội lực
Tìm ra được nội lực nguy hiểm tại một số tiết diện dưới tác dụng của nhiều loại tải trọng.
Các loại tổ hợp:
Tổ hợp cơ bản 1: Nội lực do tĩnh tải và nội lực do một hoạt tải gây ra
Tổ hợp cơ bản 2: Nội lực do tĩnh tải công với nội lực do các hoạt tải gây ra, trogn đó nội
lực của các hoạt tải nhân với hệ số 0,9
Tổ hợp đặc biệt:
Tiết diện để tổ hợp:
Cột: Chân cột và đầu cột cho một đoạn cột thuộc 1 tầng gồm: Các cặp nội lực gồm: M
max
,
N
tư
; M
min

, N
tư
; M
max
, M
tư

Dầm: Có ít nhất 3 tiết diện: Hai đầu dầm và giữa dầm, trường hợp có các lực tập trung
giữa dầm cần chọn tiết diện ngay dưới lực tập trung (do có bước nhảy mô men và lực cắt) và một
số tiết diện khác tùy vào dạng biểu đồ nội lực của dầm. Ở đầu dầm thường cho M
min
và Q
max
; ở
giữa dầm thường cho M
max
; ngoài ra nếu dầm còn chịu kéo, nén thì xác định thêm nội lực Q
max
,
N
tư
và N
max
, Q
tư
: dùng để tính cường độ trên tiết diện nghiêng có kể đến ảnh hưởng của lực dọc
Chú ý: Khi tổ hợp cần tuân theo các yêu cầu giảm hoạt tải tác dụng theo diện tích và số
tầng được đề cập trong TCVN 2737:1995
II.4 Tính toán và cấu tạo thép khung
II.4.1 Tính toán và bố trí cốt thép dầm

Theo chiều cao nhà thường có các tầng giống nhau, tải trọng đứng giống nhau cả về trị số
và vị trí, nếu nội lực do gió ít thay đổi thì giá trị nội lực trong bảng tổ hợp nội lực không biến đổi
nhiều thì có thể tính toán cho một tầng và bố trí giống nhau cho các tầng tương tự, trường hợp nội
lực và sơ đồ kết cấu khác nhau nhiều ví dụ tầng kỹ thuật, mái thì phải tính toán và bố trí riêng.
Quy trình bài toán tính cốt thép dầm:
Từ cấp độ bền bê tông tra bảng R
b
và R
bt

Từ nhóm thép của cốt thép dọc, cốt đai tra bảng ra R
s
và R
sc
, R
sw

Từ bê tông và nhóm thép của thép dọc tra bảng ra 
R
và 
R

Tính cốt thép dọc chịu mô men âm
Tính cốt thép dọc chịu mô men dương (đổ toàn khối tiết diện dầm là chữ T)
Tĩnh toán và bố trí cốt đai
Chọn và bố trí cốt thép dầm
Cần thỏa mãn các yêu cầu về chịu lực, cấu tạo, tiết kiệm và thuận tiện cho thi công
Cốt dọc chịu M dương ở đáy dầm thường được kéo dài neo vào nút khung, trường hợp
dầm nhịp lớn và xác định được rõ ràng về biểu đồ bao nội lực thì cho phép cắt bớt cốt thép neo
vào gối

Cốt dọc chịu mô men âm không được nối ở gối mà phải neo chắc ở gối biên hoặc kéo dài
qua gối. Thông thường người ta bố trí hai thép dọc ở sát cạnh dầm là các thanh thép liền.

Bài gi
ả
ng: K
ế
t c
ấ
u nhà BTCT_B
ộ

m
ôn

XDDD&CN_ĐHTL

-

25
-

II.4.2 Tính toán và bố trí cốt thép cột
Cốt thép cột khung thường được bố trí đối xứng, để tiết kiệm có thể thay đổi tiết diện cột,
thay đổi mác bê tông cột hoặc giảm diện tích cốt thép bố trí trong cột khi lên tầng cao
Chú ý hàm lượng cốt thép trong cột không được quá 6%, thông thường bố trí không quá
3% , khoảng cách giữa các thanh cốt dọc không nhỏ hơn 50mm
II.4.3 Cấu tạo khung toàn khối.
Khung gồm các thanh và các nút. Các thanh là các cấu kiện chịu uốn (dầm, xà ngang) và
cấu kiện chịu nén lệch tâm (cột, xà ngang gãy khúc, xà ngang cong), cũng có khi là cấu kiện chịu

kéo lệch tâm (khi khung đóng vai trò là vách cứng của cấu kiện chịu vỏ mỏng không gian). Việc
cấu tạo các thanh chịu uốn, chịu kéo nén lệch tâm dùng cốt thép mềm trong điều kiện hàm lượng
cốt thép bình thường (<3%)
Đối với khung nhà cao tầng do nội lực trong khung khá lớn và nhu cầu giảm nhỏ tiết diện
nên người ta có thể đặt cốt thép mềm với hàm lượng cao hơn (>3%) hoặc đặt cốt cứng.
Hàm lượng cốt thép mềm tối đa phụ thuộc vào cường độ bê tông, cường độ cốt thép, biến
dạng của bê tông, môđun đàn hồi của cốt thép cũng như các biện pháp cấu tạo nhằm tăng cường
sức chịu lực giữa bê tông và cốt thép. Cốt thép dọc trong cột có thể đạt tới hàm lượng từ 6 đến 8%
hoặc lớn hơn, khi đó cốt đai phải đặt dày hơn theo phương dọc trục cột còn trên tiết diện cột thì
các cốt thép dọc đều phải giằng lại với nhau bằng cốt đai hoặc thanh giằng để hạn chế sự nở
ngang của bê tông như vẽ:







Bố trí cốt thép trong cột khi hàm lượng thép dọc >6%
Cốt thép cứng đặt trong dầm và cột khung nhà cao tầng có tác dụng làm giảm kích thước
tiết diện bê tông và làm kết cấu đỡ ván khuôn (do đó không cần cột chống) trong quá trình thi
công đổ tại chỗ. Trong thi công, khung cốt cứng phải chịu trọng lượng ván khuôn, trọng lượng bê
tông và cốt thép, phải chịu gió và các hoạt tải thi công khác, nó được thiết kế như một kết cấu
thép. Trong quá trình sử dụng, bê tông và cộng tác với nhau cùng chịu lực, tức là chịu những tải
trọng đặt vào kết cấu sau khi tạo dựng khung. Nếu chỉ xét điều kiện kinh tế trong việc sử dụng hết
khả năng chịu lực của cốt cứng thì dùng cốt cứng hợp lý khi trọng lượng bản thân của kết cấu
không vượt quá 25% tổng tải trọng.
Bố trí cốt cứng trong tiết diện dầm được thể hiện như trên hình 3.6. Còn trong tiết diện cột
thể hiện như hình 3.7

Hình 2.
11
. B
ố

trí c
ố
t thép c
ộ
t