Kết cấu bê tông cốt thép 2 (phần kết cấu nhà cửa) chương 3: kết cấu khung bê tông cốt thép

Chỉång III: KÃÚT CÁÚU KHUNG BTCT
1 Khại niãûm v phán loải:
Kãút cáúu khung l hãû thanh báút biãún hçnh näúi våïi nhau bàòng cạc nụt cỉïng hồûc khåïp.
Khung BTCT âỉåüc dng räüng ri v l kãút cáúu chëu lỉûc ch úu ca nhiãưu loải cäng
trçnh.
1.1 Phán loải:
Cọ nhiãưu cạch phán loải khung.
a. Phán loải theo phỉång phạp thi cäng:
- Khung Ton khäúi:
Ỉu âiãøm: Âäü cỉïng ngang låïn, chëu ti trng âäüng täút.
Viãûc chãú tảo cạc nụt cỉïng tỉång âäúi âån gin.
Nhỉåüc âiãøm: Thi cäng phỉïc tảp, khọ cå giåïi họa.
Chëu nh hỉåíng thåìi tiãút, thi cäng cháûm.
- Khung làõp ghẹp:
Ỉu âiãøm: Cạc cáúu kiãûn âỉåüc chãú tảo tải phán xỉåíng nãn dãù kiãøm tra cháút lỉåüng.
Thi cäng nhanh, dãù cå giåï
i họa.
Nhỉåüc âiãøm: Âäü cỉïng ca kãút cáúu khäng låïn.
Thỉûc hiãûn cạc mäúi näúi phỉïc tảp, nháút l cạc nụt cỉïng.

Khung

làõp

ghẹp

Khung

ton

khäúi



b. Phán loải theo hçnh thỉïc:
Khung 1 táưng: - Mäüt nhëp.
- Nhiãưu nhëp.


1


Khung nhiãưu táưng: - Mäüt nhëp.
- Nhiãưu nhëp.
Hãû khung trong nh l mäüt hãû khäng
gian. Tu trỉåìng håüp củ thãø m cọ thãø
tênh khung phàóng hồûc khung khäng
gian.

Våïi nh khạ di, khung âàût theo phỉång ngang nh s âỉåüc xem nhỉ cạc khung phàóng.
Cạc khung phàóng âỉåüc giàòng våïi nhau båíi cạc dáưm dc.
Khi màût bàòng ca nh vng hồûc gáưn vng, giọ v cạc ti trng ngang khạc tạc dủng
theo phỉång báút k , khi âọ khung âỉåüc tênh nhỉ mäüt hãû khäng gian.
Våïi cạc khung nhiãưu táưng, u cáưu âäü cỉïng ngang låïn khi chëu ti trng ngang (giọ),
dáùn âãún kêch thỉåïc tiãút diãûn cäüt v dáưm s låïn. Thäng thỉåìng trong nh cn cọ cạc táúm
tỉåìng (tỉåìng âáư
u häưi, tỉåìng khu WC, ä cáưu thang) cọ kh nàng chëu ti trng ngang
låïn. Do âọ khi tênh khung cáưn xẹt âãún úu täú ny.
1.2 Chn hçnh thỉïc khung:
Hai bäü pháûn cå bn ca khung l cäüt v x ngang.
Cäüt thỉåìng lm thàóng, liãn kãút våïi mọng v x ngang cọ thãø l khåïp hồûc cỉïng. X
ngang thỉåìng thàóng, cạc x trãn cng cọ thãø gy khục hồûc cong. Nhëp dỉåïi 15m
dng x thàóng, tỉì 15m - 18m dng x gy, trãn 18m nãn dng x cong.


l<15m
l=15-18m
l >18m

Khung cọ liãn kãút cỉïng, cọ âäü cỉïng
cao, biãún dảng êt, näüi lỉûc phán bäú tỉång
âäúi âãưu, cạc thanh lm viãûc håüp l hån
so våïi khun
g khåïp

Nãúu khung u cáưu cọ âäü cỉïng ngang
låïn liãn kãút cạc cáúu kiãûn bàòng liãn kãú
t
cỉïng.




2

Nãưn âáút täút chn liãn kãút cỉïng cäüt våïi mọng, cáúu tảo âån gin, phán phäúi näüi lỉûc trong khung
håüp l, âäü cỉïng khung låïn. Nãưn âáút úu chn liãn kãút khåïp våïi mọng, ạp lỉûc dỉåïi âạy mọng
âãưu, s gim chuøn vë xoay ca mọng, gim kêch thỉåïc âãú mọng.

Nãúu thi cäng ton khäúi cạc nụt khung nãn chn liãn kãút cỉïng. Cn thi cäng làõp ghẹp
cạc nụt cọ thãø l khåïp hồûc cỉïng, tuy nhiãn âãø tảo âỉåüc cạc liãn kãút cỉïng khạ phỉïc tảp,
chi phê låïn.
2. Cáúu tảo khung ton khäúi :
Khung gäưm tỉì cạc thanh v cạc nụt. Cạc thanh l cạc cáúu kiãûn chëu ún (dáưm, x
ngang) v cáúu kiãûn nẹn lãûch tám ( cäüt, x ngang gy khục, x ngang cong), cng cọ
khi chëu kẹo lãûch tám.
Viãûc cáúu tảo cạc thanh chëu ún, chëu nẹn lãûch tám dng cäút thẹp mãưm våïi hm lỉåüng
bçnh thỉåìng (<3%) â âỉåüc âãư cáûp trong pháưn cáúu kiãûn cå bn.
Âäúi våïi cạc khung nh cao táưng, näüi lỉûc trong cäüt khạ låïn v nhu cáưu gim nh kêch
thỉåïc tiãút diãûn cọ thãø âàût cäút mãưm hm lỉåüng cao hån 3% ( täúi âa 6- 8%), våïi cäút âai
phi âàût dy hån v mi cäút dc phi cọ cäút âai giàòng; hồûc âàût cäút cỉï
ng.
Cäút cỉïng âàût trong dáưm lm gim kêch thỉåïc tiãút diãûn v chëu ti khi thi cäng.

Cäút âai cäüt khi hm
lỉåüng thẹp dc >3%

Cäút cỉïng trong cäüt

Cäút cỉïng trong dáưm

3

Cạc nụt khung phi âm bo u cáưu tênh cháút ca nụt âãư ra, âäưng thåìi phi dãù thi
cäng.
Tải nụt do hm lỉåüng cäút thẹp låïn, bäú trê phỉïc tảp (thẹp ca cạc cáúu kiãûn neo vo nụt),
nãn trảng thại ỉïng sút trong nụt khạ phỉïc tảp, bã täng bë chn ẹp. Do âọ âàûc biãût quan
tám âãún viãûc hản chãú biãún dảng ngang ca bãtäng bàòng cạch cáúu tảo thãm cäút âai.
A
-Nụt A: Nụt näúi giỉỵa x ngang trãn cng v cäüt
biãn, mä men tải nụt thỉåìng khạ låïn. Sỉû phán bäú
ỉïng sút trong nụt ny cọ dảng hçnh a): ỈÏng sút
nẹn åí gọc trong ca nụt tàng lãn ráút låïn.
C B
Âãø gim sỉû
táûp trung ỉïng sút, tải
gọc trong ca nụt ta tảo cạc nạch
trn hồûc xiãn (hçnh b). Kêch
thỉåïc ca nạch: chiãưu di ≥
10
1

nhëp, chiãưu cao ≤ 0.4 chiãưu cao x
ngang v âäü däúc ≥
3
1
.
a) b)
Cäút thẹp chëu kẹo ca dáưm neo vo nụt phi ún
cong âãø gim ẹp củc bäü lãn bã täng.
≤0.4h
h

≥1/10L
i≥1/3
L
Âãø tàng âäü cỉïng ca nụt mäüt pháưn thẹp chëu kẹo
ca dáưm cáưn âỉåüc neo xúng cäüt, v mäüt pháưn
cäút chëu kẹo ca cäüt âỉåüc neo vo x ngang.
Nãúu lỉåüng thẹp neo nhiãưu, tải mäùi vë trê khäng
âỉåüc càõt quạ 2 thanh. Trong nụt cng phi cọ cäút
âai cọ tạc dủng hản chãú biãún dảng ngang ca BT
nụt, truưn lỉûc tỉì cạc cäút thẹp neo vo nụt.
Cáúu tảo thẹp trong nụt A phủ thüc vo âäü lãûch tám. Cäút thẹp neo âãø chëu mämen ún
åí gọc phi âỉåüc ún cong våï
i r 〈 10d, cạc cäút khạc cng phi cọ chiãưu di neo 〈 lneo (
tênh theo cäng thỉïc 3.60 ca TCVN 5574-91)









NỤT A
Khi e
0
/h > 0.50
Khi 0.25 ≤ e
0
/h ≤ 0.50

Khi e
0
/h < 0.25
h

4

lneo
NỤT C
R
NỤT B








- Nụt B: Cäút thẹp chëu kẹo ca x ngang neo vo nụt phi ún cong. Trong nụt cáưn
bäú trê âai giàòng ngang. Khi bãư räüng dáưm låïn hån cäüt phi cọ âai giàòng vng quanh cäút
thẹp dáưm.
- Nụt C: Liãn kãút cäüt giỉỵa våïi x ngang.
Ngoi ra, khi cọ tênh toạn våïi ti trng âäüng âáút, cäút thẹp tải nụt khung cn phi cáúu
tảo tn theo u cáưu khạng cháún .
- Nụt D: thỉåìng gàûp khi x ngang gy khục (mại däúc, dáưm cáưu thang ). Dỉåïi tạc
dủng ca mä men dỉång, ỉïng lỉûc trong cäút chëu kẹo v cäút chëu nẹn tảo nãn håüp lỉûc
hỉåïng ra ngoi. Cáưn bäú trê âai giàòng âãø cäút thẹp khäng báû
t khi BT. Theo qui âënh:
Nãúu α ≥ 160

0
thç cäút chëu kẹo cọ thãø khäng cáưn càõt ra âãø neo vo vng nẹn.
Nãúu α < 160
0
thç mäüt pháưn hồûc ton bäü cäút chëu kẹo phi âỉåüc neo vo vng BT
chëu nẹn .
Diãûn têch cäút âai giàòng âỉåüc tênh â âãø chëu håüp lỉûc trong cạc thanh cäút dc
khäng âỉåüc neo v â chëu 35% håüp lỉûc ca cạc cäút dc chëu kẹo â âỉåüc neo vo
vng nẹn :
D
α
F
∑Ra.Fâ.cosβ ≥ ( 2F
a1
+2.0,35F
a2
)Ra.cos
2
α

F
a1
: Diãûn têch ca cäút dc chëu kẹo khäng âỉåüc neo.
F
a2
: Diãûn têch ca pháưn cäút dc chëu kẹo â âỉåüc neo.
E
Cäút âai âỉåüc âàût trong âoản
α
8

3
htg











5

-Nụt E: Liãn kãút cỉïng cäüt våïi mọng. Âãø chëu mä men cäút thẹp cäüt phi âỉåüc kẹo vo
mọng. Âãø tiãûn thi cäng ngỉåìi ta näúi thẹp cäüt nhỉ hçnh v (thỉûc tãú chn mäúi näúi tải âáưu
trãn cäø mọng).
-Nụt F: Liãn kãút khåïp cäüt våïi mọng. Âãø hản chãú kh nàng xút hiãûn mä men, TD cäüt
âỉåüc càõt gim tỉì
3
1
÷
3
2
h, láúp kên bàòng táúm âãûm såüi táøm nhỉûa, giáúy cỉïng táøm nhỉûa
hồûc táúm kim loải mãưm (chç ).

3. Cáúu tảo khung làõp ghẹp:
3.1 Cạc cáúu kiãûn ca khung:

- Cäüt: Cọ tiãút diãûn chỉỵ nháût hồûc vng, chiãưu cao cäüt bàòng 1 hồûc 2 táưng.
Cäüt thỉåìng âỉåüc thiãút kãú cọ vai theo phỉång khung âãø lm chäù tỉûa cho dáưm. ÅÍ âáưu cäüt
cáưn gia cäú tỉì 4-10 lỉåïi thẹp ngang âãø chëu ỉïng sút củc bäü v trạnh nỉït våỵ do va chảm
khi cáøu làõp
Liãn kãút näúi cäüt thỉåìng åí trãn x ngang. Liãn kãút cäüt våïi mọng thỉåìng âàût vo häúc
chỉìa sàơn trong mọng.
- X ngang: Cọ thãø cọ TD chỉỵ nháût, chỉỵ T. Dng chỉỵ T cọ cạnh phêa dỉåïi âãø gạc
panel, lm gim chiãưu cao ca sn.
Lỉåïi thẹp
gia cäú
r
2
l
r
1
Cọ thãø bàòng BTCT thỉåìng hồû
c BTCT ỈLT.
3.2 Cáúu tảo mäúi näúi:
- Mäúi näúi cäüt-cäüt:
* Mäúi näúi khåïp:
Lỉåïi thẹp bäú trê trong khong l ≥ 20d
1
v ≥ 200

6

d
1
: õổồỡng kờnh cuớa cọỳt doỹc lồùn nhỏỳt .
Baùn kờnh cong cuớa caùc mỷt tióỳp xuùc:

r
1
< r
2
khoaớng 5%, vaỡ r
1
, r
2
= (1,2 ữ 1.5)h
h: Chióửu cao tióỳt dióỷn cọỹt.
* Mọỳi nọỳi cổùng ( khọ): Khi
e
0
0.2h
0












* Mọỳi nọỳi cổùng ( ổồùt):
Khi e
0

0.2h
0













- Mọỳi nọỳi cọỹt-xaỡ ngang:
- Mọỳi nọỳi cọỹt cổùng cọỹt vaỡ moùng





h
Khi e
0
> 0.2h
0
2 baớn theùp
chồỡ sụn
Lổồùi theùp

gia cọỳ
20d
Baớn theùp
trung tỏm
Haỡn theo
chu vi


7

4. Tờnh toaùn caùc mọỳi nọỳi lừp gheùp:
4.1 Mọỳi nọỳi cọỹt-xaỡ ngang:


Taỷi gọỳi xaỡ ngang chởu mọ men ỏm M.
Qui õọứi mọ men thaỡnh cỷp ngỏựu lổỷc:
Z
M
=N

Z : Khoaớng caùch caùc mọỳi haỡn phờa trón vaỡ phờa dổồùi.
Tờnh dióỷn tờch theùp lión kóỳt phờa trón :
a
R
N
=Fa

Tờnh mọỳi haỡn theo õióửu kióỷn: N
õh
= 0,85 R

h
.h
h
.l
h
N

hh
.hR 0,85
N 1,3
=

n
l



l
h
: Tọứng chióửu daỡi õổồỡng haỡn
2l/3
l
Q
h
R
h
: Cổồỡng õọỹ õổồỡng haỡn
h
h
: Chióửu cao õổồỡng haỡn (h

h


0,25 d vaỡ

4mm);
1,3 : Hóỷ sọỳ an toaỡn.


* Tờnh õóỳ tổỷa (vai cọỹt):
Giaớ thuyóỳt ổùng suỏỳt phỏn bọỳ daỷng tam giaùc
Chióửu cao vai cọỹt theo õióửu kióỷn chởu lổỷc cừt: Q

R
k
.b.h
0

Nóỳu cỏửn haỷn chóỳ chióửu cao thỗ h coù thóứ thu nhoớ laỷi, nhổng phaới thoớa maợn :

0
6
1
RnbhQ

ọỹ vổồn cuớa vai cọỹt l choỹn theo yóu cỏửu cỏỳu taỷo nhổ bọỳ trờ theùp chồỡ sụn, chióửu daỡi
õổồỡng haỡn lión kóỳt
Khi lổỷc cừt Q tổồng õọỳi lồùn, cỏửn kióứm tra neùn cuỷc bọỹ :
R=
b.l

Q


Vai cọỹt tờnh nhổ mọỹt consol ngừn ( l <0.9h
0
), chởu mọmen M

lQM
3
2
=
, vaỡ tng M thóm 25% õóứ thión vóử an toaỡn
Tờnh
0
2
0
25.1
A
bhR
M
A
n
=



vaỡ õổồỹc
0
25.1
hR

M
Fa
a

=


8

Nóỳu lổỷc cừt lồùn cỏửn tờnh cọỳt xión:

sin.R
Q
ax
=Fx

Cọỳt õai :
hu
4
1

vaỡ

15cm
Cọỳt xión :
15
1


chióửu daỡi cuớa noù vaỡ

25mm
4.2 Mọỳi nọỳi cọỹt-cọỹt:
-Mọỳi nọỳi khồùp: Tờnh toaùn kióứm tra theo khaớ nng chởu neùn cuớa loợi :
N

N
cb
= F
loợi
.(R
n
+
à
k
.R
a
).
Trong õoù: F
loợi
- dióỷn tờch TD trong giồùi haỷn cuớa lổồùi theùp.

à
k
- hóỷ sọỳ kóứ õóỳn aớnh hổồớng cuớa lổồùi theùp

.S.ll
.l.fn.l.fn
21
2a221a11

+
=
k
à

n
1
, n
2
- sọỳ thanh theùp theo phổồng l
1
, l
2
;
f
a1
, f
a2
: - dióỷn tờch TD thanh theùp theo phổồng l
1
, l
2
l
1
, l
2
- chióửu daỡi thanh theùp theo caùc phổồng.
S - khoaớng caùch giổợa caùc lổồùi theùp.

-Mọỳi nọỳi ổồùt : Taỷi mọỳi nọỳi coù N, M. Chuyóứn (M, N) thaỡnh lổỷc doỹc tổồng õổồng:

)
0
2
1(
h
e
NNtd +=

luoi
NRnFaFaRNtd ++
1
,
9.0

1111
à
FkRN
ỏluoi
=

Trong õoù: F
1
- dióỷn tờch TD trong giồùi haỷn cuớa lổồùi theùp.
l
2
F
a2
, n
2
F

a1
, n
1
L
1
L
2
l
1

à
k
- hóỷ sọỳ kóứ õóỳn aớnh hổồớng cuớa lổồùi theùp

.S.ll
.l.fn.l.fn
21
2a221a11
+
=
k
à




5,41
5
=
+

=k
,
n
a
R
R
1
1
à
=
,
cot
1
1
5,35,4
F
F
=


n
1
, n
2
- sọỳ thanh theùp theo phổồng l
1
, l
2
;
f

a1
, f
a2
: - dióỷn tờch tióỳt dióỷn caùc thanh theùp theo phổồng l
1
, l
2
l
1
, l
2
- chióửu daỡi thanh theùp theo caùc phổồng.
S - khoaớng caùch giổợa caùc lổồùi theùp.
- Mọỳi nọỳi khọ : Giaớ thióỳt khi taới troỹng taùc duỷng thỗ ổùng suỏỳt neùn do baớn õóỷm truyóửn
xuọỳng seợ mồớ rọỹng dổồùi 1 goùc laỡ 1,5

. Coỡn ổùng suỏỳt do õổồỡng haỡn truyóửn xuọỳng mồớ 1
goùc 2,5


Fh = 2,5

[ 2h
1
+ 2(b
1
-5

)]
Fõ = ( c+ 3

)( d+ 3

)

9

δ
2,5δ 2,5δ
1,5δ
1,5δ
h
b
c
b
1
h
1
Fh
d
Fd
Rn
Ftxuc
N
cb
.
θσ
≤=

Trong âọ Ftxuc = Fh + Fâ

243 ≤÷=
F
Ftxuc
θ

Lỉûc do âỉåìng hn chëu :

Fh
Ftxuc
N
Nh =

Tỉì Nh v
Σ
Lh

⇒

∑
=
hh
h
LR
N
h
7.0

Nãúu cọ M thç ngoi lỉûc nẹn N
1
,

âỉåìng hn cn chëu N
2
=M/z,
lục náưy dng (N
1
+ N
2
) âãø tênh âỉåìng hn.

5. Ngun tàõc tênh toạn khung:
5.1 Så âäư tênh:
Cáưn cọ nhỉỵng nháûn xẹt âãø chuøn tỉì så âäư thỉûc vãư så âäư tênh toạn håüp l v tçm cạch
âån gin så âäư tênh.
* Nãúu âäü cỉïng âån vë ca x
≥
4 âäü cỉïng âån vë ca
cäüt thç cọ thãø coi x ngang kã lãn cäüt : x ngang âỉåüc
tênh nhỉ dáưm liãn tủc.
* Nãúu hãû chênh cọ âäü cỉïng gáúp nhiãưu láưn hãû phủ, cọ
thãø tạch ra âãø tênh (tênh hãû phủ trỉåïc, sau âọ truưn
phn lỉûc liãn kãút vo tênh hãû chênh), nhỉ váûy hãû chênh
s an ton hån, nhỉng våïi hãû phủ vç khäng kãø âãún biãún
dảng ca hãû chênh nãn thiãúu an ton do âọ cáưn chụ
gia
cäú thãm khi cáúu tảo thẹp cho hãû phủ.
* Nãúu cạc nhëp ca khung chãnh lãûch nhau khäng
quạ 10% thç coi nhỉ bàòng nhau v láúy theo trë trung bçnh (âãưu nhëp).
* Nãúu x nghiãng cọ âäü däúc < 1/8 thç cọ thãø coi nhỉ ngang x thàóng.
* Cho phẹp dëch chuøn cạc ti trng trong khong 1/20 nhëp âãø âỉa vãư dả
ng ti trng

âäúi xỉïng hồûc phn xỉïng.
* Nãúu trong mäüt x cọ tỉì 5 ti trng táûp trung tråí lãn (cạch âãưu v trë säú nhỉ nhau) thç
cọ thãø qui âäøi thnh phán bäú âãưu.
* Nãúu khung cọ nhiãưu nhëp bàòng nhau v ti trng giäúng nhau thç cọ thãø tênh våïi khung
3 nhëp, näüi lỉûc cạc nhëp giỉỵa láúy nhỉ nhau.

10

5.2 Chn kêch thỉåïc så bäü:
-
X ngang : Chn kêch thỉåïc tiãút diãûn theo M = 0,7 M
0

M
0
l mä men låïn nháút trong dáưm âån gin tỉång ỉïng
Chiãưu cao tiãút diãûn:
.bR
M
2
n
0
=h

(bãư räüng b chn theo kinh nghiãûm hồûc u cáưu kiãún trục), v h = (1.5
÷
3)b.
Âäúi våïi x cong :
lh )
30

1
25
1
( ÷=

Nãúu x ngang cong cọ thanh càng, thç thanh càng âỉåüc xạc âënh theo lỉûc càng H:

f
ql
H
8
9.0
2
=

-
Cäüt: Chn så bäü kêch thỉåïc tiãút diãûn theo lỉûc nẹn (âỉåüc xạc âënh gáưn âụng):

Rn
N
F )5,12,1(
cot
÷=

5.3 Xạc âënh ti trng, näüi lỉûc, täø håüp näüi lỉûc:
Ti trng tạc dủng cọ thãø tênh våïi cạc trỉåìng håüp sau:
-
Ténh ti gäưm: trng lỉåüng bn thán ca kãút cáúu, cạc låïp cáúu tảo, váût liãûu bao che
-
Hai trỉåìng håüp ca hoảt ti sỉí dủng âỉåüc xãúp cạch táưng cạch nhëp.

-
Hai trỉåìng håüp ti trng giọ (giọ trại v giọ phi).
-
Ti trng âäüng âáút .
-
Xạc âënh näüi lỉûc theo cạc phỉång phạp ca CHKC. Âäü cỉïng ca cạc thanh láúy theo
kêch thỉåïctiãút diãûn v v mä âun ân häưi ca bãtäng, b qua sỉû cọ màût ca cäút
thẹp.
- Täø håüp näüi lỉûc: âãø tçm ra nhỉỵng càûp näüi lỉûc nguy hiãøm.
5.4 Tênh toạn tiãút diãûn:
-
Kiãøm tra lải tiãút diãûn â chn, nãúu khäng håüp l cáưn phi thay âäøi.
Khi thay âäøi lải kêch thỉåïc tiãút diãûn, näüi lỉûc s thay âäøi cáưn phi xạc âënh lải. Nhỉng
âãø âån gin, cho phẹp sỉí dủng näüi lỉûc c nãúu tiãút diãûn thay âäøi khäng nhiãưu.
-
Tênh cäút thẹp dáưm: Nãúu l dáưm ngang tênh nhỉ cáúu kiãûn chëu ún. Nãúu l dáưm
nghiãng cọ thãø tênh nhỉ cáúu kiãûn chëu nẹn lãûch tám.
-
Tênh cäút thẹp cäüt: Tênh nhỉ cáúu kiãûn chëu nẹn trung tám hồûc lãûch tám.


***************



11