Bê tông cốt thép 2 đại học thành phố hồ chí minh siêu hay

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình “Kết cấu bêtông cốt thép – phần kết cấu nhà cửa” đượcviết ra trên cơ
sởđề cương hệ tín chỉ của môn học “ Bê tông cốt thép – phần II “ của trường 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 được dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên các ngành xây dựng cơ bản của
các trường đại học, hoặc có thể làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư 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 trước 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 chương.
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 được hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn Khoa Xây dựng trường 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

CHƯƠNG 1.

Trang1

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 tường ngăn các ph òng 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 lưới 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 được thiết kế đặc biệt nhằm cho phép xảy ra sự dịch
chuyển tương tối của hai phần cấu kiện kế cận nhau mà không phá hỏng tính
nguyên vẹn củ a kết cấu. Chức năng chung của các khe biến dạng là cho phép xảy ra
khả năng dịch chuyển có thể kiểm soát được, tránh được 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 được 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 tường
ngoài của nhà. Với hệ kết cấu khung vách BTCT:
+ Khoảng cách giữa 2 khe co giãn là 45m nếu tường ngoài là liền khối.
+ Khoảng cách giữa 2 khe co giãn là 65m nếu tường ngoài là lắp ghép.
Đối với kết cấu bê tông cốt thép thường và kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước có
yêu cầu chống nứt cấp 3, cho phép không cần tính toán khoảng cách nói trên nếu
chúng không vượt quá trị số trong bảng 1.1.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang2

Bảng 1.1. Khoảng cách lớn nhất giữa các khe co
giãn nhiệt cho phép không cần tính toán, m.
Điều kiện làm việc của kết cấu
Trong đất Trong nhà Ngoài trời
Khung lắp ghép
40
35
30
có bố trí thép cấu tạo 30
25
20
Bê tông
Toàn khối
không bố trí thép cấu 20
15
10
tạo
Khung lắp ghép nhà một tầng
72
60

48
Kết cấu

nhà nhiều tầng
60
50
40
Bê tông
cốt thép Khung bán lắp ghép hoặc toàn khối
50
40
30
Kết cấu bản đặc toàn khối hoặc bán lắp 40
30
25
ghép
Chú thích:
Trị số trong bảng này không áp dụng cho các kết cấu chịu nhiệt độ dưới 40oC.
Đối với kết cấu nhà một tầng , được phép tăng trị số cho trong bảng lên 20%.
Trị số cho trong bảng này đối với nhà khung là ứng với trường 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 được 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. Được phép không bố trí khe lún khi công trình tựa trên
nền cọc, nền đá hoặc nền được 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 đ ể xử lý
cụ thể. Khi đất nền rất kém, khó hạn chế được độ lún thì đành phải dùng khe lún để
tách rời móng của hai phần nhà có tầng cao thấp khác nhau.

Ngược lại, khi tình hình địa chất là tương đối tốt, tính ra lún giữa các phần nhà cao
thấp là đủ độ tin cậy, trị số lún tương 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 .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang3

khe luùn

khe nhieät

khe luùn

Hình 1.1. Khe biến dạng

– Khe kháng chấn
Trong các trường hợp sau, phải cắt nhà và công trình ra thành những khối nhà riêng
biệt (đơn nguyên) bằng các khe kháng chấn :
-

Các kích thước mặt bằng công trình không thỏa mãn các điều kiện trong
bảng 1.2 mà không có biện pháp tăng cường.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang4

-

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 mà
không 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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang5

Bảng 1.3 Bề rộng tối thiểu của khe chống động đất (mm)
kết
Hệ
cấu
Khung
Khungvách cứng
Vách
cứng

Cấp động đất thiết kế
VI
VII
4H+10
5H-5
2,5H+9
4,2H-4
2,8H+7

3,5H-3

XIII
7H- 35
6H-30
5H-25

IX
10H-80
8,5H-68
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 nhưng
không nhất thiết phải xuyên qua móng ( trừ trường 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 được 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 được tính theo công thức sau:
Dmin= V1 + V2+ 20mm
Trong đó V1 và V2 là chuyển dịch ngang cực đại tại đỉnh của khối thấp hơn theo
phương vuông góc với khe lún và khe kháng chấn.
1.1.2 KHÁI NIỆM NHÀ CAO TẦNG.
Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế đưa ra định nghĩa nhà cao tầng như 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 thường thì được gọi là nhà cao tầng. Căn cứ
vào chiều cao và số tầng nhà, phân ra 4 loại như sau:
-

Nhà cao tầng loại 1: 9- 16 tầng (cao nhất 50m);

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa

CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang6

-

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 nước tùy theo sự phát triển nhà cao tầng của mình thườ ng có cách phân loại kh
ác nhau. Hiện nay ở nước 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 nhưng có thể xem như nó được tạo nên từ

những khung phẳng nối với nhau. Tùy trường hợp cụ thể mà phải tính toán khung
như khung phẳng, thí dụ đối với một ngôi nhà khá dài,bước cột gần như đều nhau,
khung đặt theo phương ngang nhà, chúng phải được nối lại nhau bằng h ệ dầm giằng
dọc tại các mặt khung. Đối với nhà có mặt bằng vuông hoặc gần vuông , gió và các

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang7

loại tải trọng ngang khác có thể tác dụng theo phương bất kỳ, khi đó phải tính
khung như một khung không gian.
1.2.1 HỆ CHỊU LỰC KHUNG.
Hệ khung là hệ thanh liên kết gi ữa các thanh đứng (là cột), thanh ngang (là dầm) tạo
thành các nút cứng khung. Điều kiện 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 g iũa 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 ước như hình 1.4
Hình 1.3.Khung bê tông cốt thép

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa

CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang8

Hình 1.4Quy ước cao trình ngàm
Mô hình tính toán khung thể hiện trục cột, trục dầm. Có thể quy ước 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 được tính như dầm liên tục
nhiều nhịp. Giải pháp phân tích sơ đồ tính kết cấu như vậy chỉ phù hợp cho công
trình có bước cột theo phương dọc đều nhau, và kế t quả nội lực khung phẳng ngang
sẽ lớn hơn so với kết quả nội lực của khung ngang này khi được 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.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang9

Đà kiềng thường được xem không phải là bộ phận khung ngang(thiên về an toàn).
Tuy nhiên có ảnh hưởng nhất định đối với khung như:
 Giảm chiều dài tính toán cột  giảm độ mảnh cột tầng trệt.
 Tăng độ cứng không gian của công trình khắc phục lún không đều.
Đà kiềng được 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 thước đài móng.
-Thiết kế theo mô hình khung phẳng ngang .

Hình 1.5.Sơ đồ tính khung phẳng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang10

- 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 phương pháp này là kết cấu không gian 3 chiều được

chia thành các khung phẳng dọc,khung phẳng ngang (hình 6.5).Mỗi khung
gồm cột và bản dầm kéo li ên tục qua các cột ,với đường trục khung trùng với
đường trục các cột . Dầm hoặc bản dầm bao gồm một phần bản sàn được giới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang11

hạn bởi các đường tim của các ô bản liền kề với đường trục cột và kết cấu
dầm hoặc mũ cột (nếu có).
Khi tính toán khung tương đương chịu tải trọng thẳng đứng,sàn và cột được
tính toán riêng rẽ.Khi đó, cột được giả thiết ngàm cả đầu trên lẫn đầu dưới.

Hình 1.7Sơ đồ tính khung tương đương

1.2.2 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN.
Khi chọn kích thước 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 :

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang12

+ Sàn có dầm

1 1
hb    .L1
 40 45
Có thể chọn chiều dày theo công thức kinh nghiệm sau nhằm khống chế độ võng.

hmin 

Chuvibansà n
180

+ Sàn phẳng , sàn nấm (sàn không dầm)

1 1
hb    .L1
 30 40
b. Tiết diện dầm khung :
- Chiều cao dầm khung : h

1 1

 .L
14
12


 Dầm liên kết với cột: h  

1 1
 .L
16 14

 Dầm liên kết với dầm: h  

- Chiều rộng dầm khung

1 1
b    .h
 3 2

- Đối với tiết diện dầm bẹt (sử dụng khi kiến trúc yêu cầu giảm chiều cao tầng)
1 
 1
h

. L
 20 18 
b   2  3 .h .

 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 được sơ bộ theo công thức:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

CHƯƠNG

Ab  K

Trang13

N
Rb

Trong đó
K= 1,1÷1,25 : hệ số kể tới ảnh hưởng momen trong cột
N= q. S. n .
q= g+p (kN/m2), giá trị tải trọng đứng sơ bộ trên một m 2 sàn, có
thểlấy trị số sau:
q= 0,8 ÷1 (kN/m2) đối với cao ốc văn phòng, tường là vách nhẹ.
q= 1,1 ÷1,3 (kN/m2) đối với chung cư, tường là vách gạch.
S (m2) diện tích sàn truyền tải lên cột khung.
n : số tầng nhà.
Kích thước 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 được chọn theo chiều cao mỗi tầng nhà
min
hvach


1
.htan g &  10 cm
25

1.2.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG.
(1). Tĩnh tải :
- Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn,chống thấm, dầm ,cột.
- Trọng lượng đường ống kỹ thuật
- Tải trọng tường xây, vách hầm, vách thang.
Đối với ô sàn vệ sinh, sàn mái ngoài trọng trượng các lớp cấu tạo trên cộng thêm
trọng lượng lớp chố ng thấm ( vửa hồ dầu, sika, hay flinkote,..)
Trọng lượng lớp chống thấm g c=10 daN/m2 , n=1,2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang14

(2). Hoạt tải:

- 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 được xác định như sau
Gió tĩnh :

W= Wc . n . c . k . B

(1.1)

Trong đó
Wc : 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

Wc (daN/m2)

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 n
định của công trình
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 :
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa

CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang15

Đón gió c = +0.8.
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

Ce1

Ce2

0
20
40
60

H/L
0
0
+0,2
+0,4

+0,8

0,5
-0,6
-0,4
+0,3
+0,8

1
-0,7
-0.7
-0,2
+0,8

≥2
-0.8
-0.8
-0.4
+0,8

≤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
H 17,1

 1,34
L 12,8
Tra bảng 1.4Ce1= - 0,466 và Ce2= - 0,5, như 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:

 z 
kt  z   1.844  g 
 zt 

2 mt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

(1.2)

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang16

Trong đó:
ztg – độ cao của địa hình dạng t mà ở đó vận tốc gió không còn chịu ảnh hưởng của
mặt đệm, còn gọi là độ cao gradient;
mt – số mũ tương thích với địa hình dạng t.
Bảng 1.6. Độ cao gradient và hệ số m t
Dạng địa hình
A
B
C

ztg (m)
250
300
400

mt
0.070
0.090
0.140

Địa hình A là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cả n cao không quá
1,5m( bờ biển thoáng, mặt sông ,hồ lớn, cánh đồng,..)
Địa hình B là địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa 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 ,

Wo= 95-12= 83daN/m2 (vùng ít ảnh hưởng gió bão được giảm 12daN/m 2.
ztg = 400 ; mt = 0,14.

 z 
k t ( z )  1,844 

 400 

2 x .0 ,14

B: bề rộng đón gió, được 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 bước cột liền kề được gán tải,
cách nhập này khá mất công vì tải gió sẽ khác nhau cho từng cột theo
mỗi phương, và giữa các phương x, y có bước 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).

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang17

 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
tiện vì lực gió theo hai phương trong từng tầng sẽ như nhau, không
phụ thuộc vào bước cột phương x,y.
 Khi gán tải tập trung vào nút cột biên mỗi tầng, gió đẩy và gió hút
được cộng dồn giá trị, nghĩa là áp lực gió được 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 chứ c năng này), gió đẩy và gió hút được cộng dồn giá trị, nghĩa
là áp lực gió được 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(m2)= bề rộng nhà theo phương X nhân với trung bình cộng của
chiều cao hai tầng liền kề cao trình đang xét.
Gió phương Y
→ B(m2)= bề rông nhà theo phương Y nhân với trung bình cộng của
chiều cao hai tầng liền kề cao trình đang xét.

1.2.4 CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI NHẬP VÀO MÔ HÌNH TÍNH KHUNG
Các trường hợp tải trọng
TĨNH TẢI ( DEAD)
HOẠT TẢI 1 (LIVE)
HOẠT TẢI 2 (LIVE)
HOẠT TẢI 3 (LIVE)
GIÓ TX (WIND)
GIÓPX (WIND)
GIÓ TY (WIND)
GIÓ PY (WIND)

Diễn giải
Tải thường xuyên+ Phần tải dài hạn

của hoạt tải
Chất đầy phần tải ngắn hạn của hoạt
tải
Chất cách nhịp phần tải ngắn hạn
của hoạt tải
Chất cách nhịp phần t ải ngắn hạn
của hoạt tải (chất ngược với HT2)
Gió phương X từ trái 
Gió phương -X từ phải 
Gió phương Y từ trước 
Gió phương -Y từ sau 

Lưu ý khi tính khung phẳng chỉ có tải GIO T X, GIO PX.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang18

DEAD :
 Tải trọng tác dụng lên sàn (daN/m 2) được phần mềm tính toán kết
cấu (SAP, ETAB) tự động hóa trọng lượng bản thân các cấu kiện
sàn, dầm, cột, vách BTCT.
 Trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn cộng với phần dài hạn của hoạt

tải.
Giá trị tải thường xuyên được nhập dưới dạng tải phân bố trên diện tích sàn.
Ví dụ

Loại phòng

Giá trị tiêu chuẩn

Giá trị tính toán.

(daN/m2)

(daN/m2)

Lớp
Hoàn
thiện

Phần
Tải
Lớp
dài hạn Thường Hoàn
xuyên
thiện

Phần
dài hạn

Tải
Thường

xuyên

Phòng ngủ, ăn, 138
bếp.

30

168

158

39

197

Phòng học, ban 138
công

70

208

158

84

242

Trọng lượng tường xây :( xem phụ lục 1)
gt = gtc x 1,1x (htầng -hdầm)

CHÚ Ý:
Nếu mô hình cầu thang, hồ nước mái chứa khai báo được 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.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang19

+ Tải trọng tập trung tại các trục cột do hồ nước mái truyền vào .
LIVE :Hoạt tải ngắn hạn có giá trị tải không lớn so với giá trị tải trọng thường
xuyên, nên việc chia nhiều các trường hợp đặt hoạt tải kh ác nhau không làm tăng
đáng kể nội lực tại tiết diện khảo sát.Chênh lệch nội lực do trường 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 hưởng động đất), nên việc thay đổi cách đặt hoạt
tải đứng càng không ảnh hưởng đáng kể đến giá trị này. Vì vậy có thể tách riêng
phần hoạt tải đứng dài hạn vào tĩnh tải như 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 hướng 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 TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG, TỔ
HỢP NỘI LỰC.
Khung là kết cấu siêu tĩnh bậc cao, hiện nay thường sử dụng các chương trình tính
kết cấu đã được lập trình sẵn để xác định nội lực do từng trường 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 thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và
tạm thời ngắn hạn.
Tổ hợp đặc biệt gồm các tải trọng thường 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 :

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang20

Khi tính theo phương án khung phẳng bao gồm 7 tổ hợp (t ừ comb1 ÷ comb7) và 13
tổ hợp (từ comb1 ÷ comb13) khi tính theo phương án khung không gian. Phần mềm
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
COMB1
COMB2
COMB3
COMB4
COMB5
COMB6
COMB7
COMB8
COMB9
COMB10
COMB11
COMB12
COMB13
BAO
-

Cấu trúc
TĨNH TẢI+ HT1
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TX)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PX)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TX)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PX)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TX)

TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PX)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TY)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PY)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TY)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PY)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TY)
TĨNH TẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PY)
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 phương 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 như sau:
D: Tĩnh tải

- Dead load.

L: Hoạt tải

- Live load.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
W: Gió

- Wind load.

E: động đất

- Earthquake load

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 trường

- Environmental effects

Trang21

(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, trượt)

Động đất

U=0.75(1.4D+1.7L+1.87E)
U=0.9D+1.43E (kiểm tra lệch, trượt)

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 trường

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 :

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang22

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. Nh ư vậy, tại mỗi vị trí tiết diện
ngang của cột sẽ lực có 7 cặp nội lực khi tính theo phương án khung phẳng và 13
cặp nội lực khi tính theo phương án khung không gian. Cần làm thêm buớc lọc kết
quả trước khi tính thép. Do tính chất đối xứng khi tính và bố trí thép cột, không cần
phân biệt momen âm hay dương ,chỉ cần lấy các cặp nội lực bất lợi cho cột nh ư sau:

Hình 1.9Quy ước chiều phần tử cột.

Chú ý quy ước trục tọa độ sử dụng trong các phần mềm tính toán kết cấu như sa u:
Momen M22 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 →M33tư

M33max →Ntư
Khung không gian :

Nmax → M xtư ; Mytư

 Mxmax → Ntư ; Mytư
 Mymax → Ntư ; Mxtư
Từ mỗi cặp nội lực trên, áp dụng bài toán tính thép cột cho cấu kiện chịu nén lệch
tâm đã được học trong giáo trình BTCT phần 1, tính được diện tích tiết diện cốt
thép c ột , chọn giá trị thép của cặp nào lớn nhất để bố trí.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang23

(2). Thép dầm :
Đối với phần tử dầm, là cấu kiện chịu uốn chỉ cần xuất nội lực của 1 tổ hợp BAO.
Tương tự như cột, tại mỗi tiết diện dầm ta lọc các cặp nội lực sau:
Mmax→ tính thép dọc cho miền dưới (ứng với giá trị momen dương lớn nhất)
Mmin → tính thép dọc cho miền trên (ứng với giá trị momen âm lớn nhất)
Qmax → tính bước đai cho dầm.

Hình 1.10Quy ước chiều phần tử dầm
Lưu ý, khi sử dụng phần tính nội lực khung ,nên hạn chế chọn số vị th ép 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, My, Qx, Qy). 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 phương vuông góc
với mặt phẳng Q y, chỉ xét đến tổ hợp nội lực gồm (N, M y, Qx).

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa


CHƯƠNG

1 - KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang24

Việc tính toán tác động đồng thời của cả mô men và lực cắt rất p hức tạp và khó thực
hiện được. Cho nên, đến nay trong các tiêu chuẩn thiết kế vẫn tách riêng việc tính
cốt dọc và cốt đai. Dưới đây trình bày 3 phương pháp tính toán cốt thép dọc cho
vách phẳng có thể sử dụng thiết kế vách cứng cho nhà cao tầng.
-Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi.
-Phương pháp giả thiết vùng biên chịu mô men.
-Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác.
(1)Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi
Phương pháp này chia vách thành những phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng
tâm, coi như ứng suất phân bố đều trong mỗi phần tử. Tính toán cốt thép cho từng
phần tử. Thực chất là coi vách nh ư 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
thước(0.2Lxhv)
1

hv

(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)

N MX

yi ; (>0 hay <0)
AC J X

(1.3)

Với:
+ Av là diện tích tiết diện ngang vách;
+ M>0 theo chiều kim đồng hồ
+ yi : khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm vùng thứ i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép- Phần 2 : Kết Cấu Nhà Cửa