Bài giảng Kết cấu nhà bêtông cốt thép - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kết cấu nhà bêtông cốt thép gồm có những nội dung chính sau: Chương I: nguyên lý thiết kế kết cấu bêtông cốt thép, chương II: kết cấu mái bêtông cốt thép, chương III: kết cấu khung bêtông cốt thép, chương IV: kết cấu nhà một tầng lắp ghép, chương VI: kết cấu nhà nhiều tầng, chương VI: kết cấu nhà nhiều tầng. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm những nội dung chi tiết!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kết cấu nhà bêtông cốt thép - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

CHƯƠNG I : NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT 1. Nguyên lý chung: Thiết kế công trình có mối quan hệ hữu cơ, gắn bó chặt chẽ với nhau giữa kiến trúc và kết cấu. Hình dạng và không gian kiến trúc được thể hiện trên cơ sở hệ kết cấu công trình. Các không gian đơn giản thường được tạo nên bằng hệ dầm, cột, tường và sàn theo hệ lưới cột ô vuông hoặc chữ nhật. Các không gian phưc tạp thường được tạo nên bằng các hệ kết cấu như dàn, vòm, mái mỏng không gian,...Không gian kiến trúc, loại hình kết cấu và chiều cao kết cấu có quan hệ chặt chẽ với nhau. So với kết cấu không gian thì kết cấu phẳng có chiều cao kết cấu lớn hơn. Dù chọn không gian kiến trúc như thế nào, khi thiết kế mặt bằng công trình đã phải nghĩ đến khả năng chịu tải và các tác động khác lên công trình. Do đó trong thiết kế phương án kiến trúc đã phải nghĩ đến các phương án kết cấu, nhằm tránh sai lầm về tính khả thi của công trình, hoặc chỉ đạt được những phương án gò bó, thiếu sinh động, kém mỹ quan. Để phương án thiết kế được khả thi, phưong án thiết kế phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật trong sử dụng hiện tại và lâu dài, yêu cầu độ bền theo niên hạn sử dụng, yêu cầu phòng chống cháy và điều kiện thiết bị kỹ thuật thi công và giá thành công trình không vượt quá kinh phí đầu tư. 1.1. Quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu : - Kết cấu được chọn phải có hình dạng thích ứng với không gian và hình khối kiến trúc. - Sơ đồ kết cấu phải rõ ràng, qua đó có thể nhận biết được sự phân phối nội lực trong kết cấu dưới tác dụng của tải trọng và các tác động khác. Tuy nhiên, không nên thiên về việc chọn sơ đồ dễ tính toán mà chú ý đến tính hợp lý của sự phân phối nội lực trong kết cấu. Lưu ý rằng kết cấu tĩnh định thì dễ tìm được nội lực nhưng độ an toàn tổng thể thì kém hơn kết cấu siêu tĩnh. - Vật liệu chọn căn cứ vào điều kiện thực tế và yêu cầu cụ thể của công trình. Nên ưu tiên dùng BT có cường độ cao và cốt thép có gờ. Những kết cấu nhịp lớn, kết cấu lắp ghép nên dùng BTCT ứng lực trước. - Kết cấu phải được tính toán với mọi tải trọng và tác động có thể xãy ra, trong giai đoạn sử dụng và cả quá trình thi công. - Phương án chọn phải phù hợp với yêu cầu thời hạn thi công, khả năng kỹ thuật thi công đang có hoặc sẽ có. - Chọn phưong án kết cấu và thi công cần cân nhắc giữa kết cấu toàn khối, lắp
ghép và nửa lắp ghép. 1.2. Tính khả thi của phương án : - Kết cấu phải có giá thành hợp lý. Thông thường, chi phí vật liệu chiếm tỷ trọng lớn, khi đó cần chọn phương án có chi phí vật liệu thấp. Nhưng đối với công trình mà chi phí nhân công và máy thi công chiếm phần lớn thì việc tiết kiệm một ít vật liệu không có ý nghĩa so với việc đảm bảo an toàn cho kết cấu. - Kết cấu thiết kế phải phù hợp với thời hạn thi công, sớm đưa công trình vào sử dụng. Do đó để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế hợp lý cần phải kết hợp việc thiết kế kết cấu với thiết kế biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công, phải đảm bảo an toàn trong thời hạn sử dụng của công trình. 2. Nguyên tắc tính toán kết cấu BTCT 2.1. Các yêu cầu về kinh tế kĩ thuật * Về mặt kỹ thuật: - Sơ đồ kết cấu phải rõ ràng, đảm bảo sự phân phối hợp lý tải trọng trong kết cấu. -Vật liệu làm kết cấu phải căn cứ vào thực tế đảm bảo thông dụng, giá thành hợp lý, ưu tiên dùng bê tong cường độ cao. - kết cấu phải được tính toán với mọi trường hợp tải trọng có thể sảy ra bao gồm các tải trọng trong quá trình sử dụng và các tải trọng trong quá trình thi công. -Chọn phương án kết cấu phải phù hợp với thời hạn thi công do chủ đầu tư yêu cầu. *Về mặt kinh tế: -Kết cấu phải đảm bảo giá thành hợp lý -Kết cấu phải được thiết kế sao cho tiến độ thi công được đảm bảo. 2.2. Xác định tải trọng :( Xem chương 3- KCBTCT1) Xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95 : “ Tải trọng và tác động”. - Tải trọng thường xuyên ( tỉnh tải) : Trọng lượng bản thân kết cấu, trọng lượng và áp lực của đất đắp,...Lực nén trước trong BTCT ứng lực trước cũng được xem như tải trọng thường xuyên. Tải trọng thường xuyên thuộc loại tải trọng tác dụng dài hạn. Hệ số vượt tải từ 1.05 - 1.30 tùy thuộc vào loại vật liệu và phương pháp thi công. - Tải trọng tạm thời ( hoạt tải) : Là tải trọng có thể thay đổi vị trí, độ lớn, chiều tác dụng trong quá trình thi công và sử dụng như người, thiết bị, hoạt tải cầu trục, gío,...Tải trọng nầy có thể có một phần tác dụng dài hạn ( trọng lượng vách ngăn tạm, trọng lượng các thiết bị gắn cố định) và một phần tác dụng ngắn hạn. Hệ số vượt tải từ 1.20 - 1.40. * Tỉnh tải tác dụng thường xuyên lên kết cấu, còn hoạt tải có thể xuất hiện tại những
chỗ khác nhau vào những thời điểm khác nhau. Nên chúng ta cần phải xếp các trường hợp hoạt tải để tìm ra những giá trị nội lực lớn nhất có thể xãy ra ở từng tiết diện. Theo TCVN chia thành 2 tổ hợp : + Tổ hợp tải trọng cơ bản : Gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngắn hạn và dài hạn. + Tổ hợp tải trọng đặc biệt : Gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngắn hạn, dài hạn và một trong các hoạt tải đặc biệt ( động đất, nổ...). * Khi tổ hợp lưu ý đến hệ số tổ hợp, nhằm xét đến khả năng tác dụng không đồng thời của các loại tải trọng ngắn hạn. * Khi tính toán các kết cấu đỡ sàn của nhà nhiều tầng ( dầm, cột, tường, móng) để xét đến khả năng chất tải không đầy trên một tấm sàn, hoặc trên các tầng, tiêu chuẩn còn cho phép giảm tải trọng tạm thời theo độ lớn của ô bản và số tầng nằm trên tiết diện đang xét. 2.3. Tính toán nội lực : Việc tính toán có thể tiến hành theo sơ đồ đàn hồi hay sơ đồ khớp dẻo. - Tính theo sơ đồ đàn hồi : Dùng các phương pháp của LTĐH, SBVL, CHKC để xác định nội lực. Tính riêng nội lực do tỉnh tải và do các trường hợp hoạt tải, rồi tổ hợp. * Giả thiết của phương pháp là vật liệu đàn hồi, đồng nhất và đẳng hướng. Điều nầy không phù hợp với BTCT vì BT là VL đàn hồi dẻo, module đàn hồi của BT phụ thuộc vào ứng suất ở thời điểm đang xét, tức phụ thuộc vào tải trọng. Trong tiết diện, lượng cốt thép phân bố không đều, nên độ cứng của cấu kiện thay đổi đáng kể khi kích thước tiết diện không đổi, vùng kéo thường xuất hiện khe nứt cũng làm giảm độ cứng. Khi tính toán cốt thép theo TTGH, biểu đồ ứng vùng nén lấy hình chữ nhật không phù hợp với phương pháp tính nội lực theo sơ đồ đàn hồi là biểu đồ ứng suất có dạng hình tam giác. Tuy nhiên người ta vẫn sử dụng phương pháp nầy vì nó thiên về an toàn và nhiều trường hợp có thể sử dụng các bảng tính sẵn, hay các chương trình tính kết cấu đã lập trên cơ sở của phương pháp PTHH. - Tính nội lực theo sơ đồ khớp dẻo ( phương pháp cân bằng giới hạn) : + Khái niệm về khớp dẻo và sự phân phối lại nội lực ( xem KCBTCT1) + Phương pháp cân bằng giới hạn: Phương pháp nầy cho phép xác định được tải trọng giới hạn hay mômen giới hạn không phụ thuộc vào thứ tự xuất hiện khớp dẻo và thứ tự tác dụng của tải trọng ( xem KCBTCT1) 2.4. Tính toán tiết diện :
Thường giải quyết một trong hai bài toán sau : -Tính toán cốt thép : Từ tổ hợp nội lực và kích thước tiết diện đã chọn, tính toán cốt thép, kiểm tra hàm lượng cốt thép. - Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện : Trên cơ sở tổ hợp nội lực, giả thiết trước cốt thép rồi tính toán khả năng chịu lực của tiết diện. 3. Trình tự thiết kế kết cấu BTCT: 3.1. 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 chọn phương án kết cấu cho phù hợp, nhằm đạt hiệu quả kinh tế. Lựa chọn VL sử dụng. 3.2. Tính toán tải trọng và các tác động : Căn cứ TCVN 2737-95. 3.3. Tính toán sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện: 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 diên, hoặc dựa vào kinh nghiệm, vào các thiết kế có sẵn để chọn. 3.4. Tính toán nội lực và tổ hợp nội lực 3.5. 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. 3.6. Tính toán và chọn 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. 3.7. Kiểm tra độ võng và khe nứt : Tính toán và so sánh với độ võng và khe nứt giới hạn. 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. 3.8. Tính toán cấu kiện 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 lắp ghép. 3.9. 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. 3.10. Hồ sơ thiết kế : Gồm thuyết minh tính toán, các bản vẽ và dự toán thiết kế. Thuyết minh cần trình bày các phương án được nêu ra và lựa chọn, các căn cứ tính toán. 4. Nguyên tắc cấu tạo kết cấu BTCT : - Chọn hình dạng, kích thước tiết diện hợp lý, làm tăng khả năng chịu lực, tiết kiệm VL, đảm bảo mỹ quan cho công trình. Việc lựa chọn cần thỏa mãn điều kiện thi công thực tế, yêu cầu chống thấm, tác động của môi trường, cần chọn loại BT và CT thích hợp. - Cốt thép phải được bố trí thỏa mãn các yêu cầu về cấu tạo như số lượng, đường kính, khoảng cách, neo, uốn, nối..., nhằm dễ thi công, đảm bảo lực dính, giảm khe nứt. - Đặt cốt thép cấu tạo để chịu những nội lực xuất hiện do sự sai lệch giữa sơ đồ thực và sơ đồ tính, do chênh lệch nhiệt độ, co ngót, lún lệch. 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. - 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 trong 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 . 5. Khe biến dạng : -Khe nhiệt độ: Tránh các vết nứt và nội lực xuất hiện trong công trình do sự thay đổi nhiệt độ gây ra. -Khe lún: Tránh nứt cho công trình do các bộ phận của nhà lún lệch, thường được bố trí ở các vị trí có số tầng chênh lệch. Có thể kết hợp khe lún và khe nhiệt độ. 6. Những yêu cầu và qui định đối với bản vẽ BTCT : Yêu cầu đối với bản vẽ BTCT là đầy đủ, rõ ràng, chính xác và đúng các ký hiệu qui định, giúp cho người thi công hiểu rõ và thi công đúng thiết kế. 6.1. Bố trí bản vẽ kết cấu : Nội dung bản vẽ gồm : - Các bản vẽ bố trí hệ kết cấu chịu lực như khung, dầm, sàn. Để thể hiện rõ
ràng cần vẽ riêng cho các tầng và một số bản vẽ mặt cắt. - Các bản vẽ bố trí cấu kiện lắp ghép trên các tầng. - Các bảng thống kê các bộ phận kết cấu và cấu kiện. - Thể hiện trục định vị, khoảng cách các trục, chiều dài tổng cộng, cao độ tại nơi cần thiết, ký hiệu các cấu kiện. - Tỷ lệ 1/100 ; 1/200 ; 1/500 6.2. Bản vẽ bố trí cốt thép trong cấu kiện : Nội dung cần thể hiện : - Tỷ lệ 1/20 ; 1/50 ; 1/100. Qui ước xem BT là trong suốt nhìn thấy cốt thép bên trong. - Đường bao của cấu kiện, các kích thước để có thể làm ván khuôn và định vị cốt thép. - Vị trí và hình dáng cốt thép trong cấu kiện, các chi tiết được hàn vào CT khi chế tạo. - Chiều dày lớp BT bảo vệ. Các mặt cắt ngang. - Các bộ phận kết cấu tiếp giáp dùng làm gối đỡ, hay những bộ phận mà kết cấu được ngàm vào trong. - Bảng thống kê CT và BT cho từng cấu kiện. Vẽ khai triển CT đủ kích thước để gia công - Các ghi chú cần thiết : Mác BT, loại CT, cách nối thép, vị trí nối, loại que hàn,...Với BTCT ứng suất trước cần ghi cường độ tối thiểu của BT khi căng cốt thép, mác vữa bơm vào ống rãnh, trình tự căng, lực căng, ... 6.3 Những qui ước khi thể hiện bản vẽ: -Thể hiện trong các hình vẽ sau
CHƯƠNG II: KẾT CẤU MÁI BTCT 1.Khái niệm chung và phân loại: 1.1.Mái toàn khối -Được sử dụng rộng rãi, có khả năng chống thấm cao, tạo nên độ cứng không gian lớn cho công trình. 1.2.Mái lắp ghép. Được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trong những năm trước đây, hiện nay vẫn còn được sử dụng nhiểu trong các công trình nhà công nghiệp và nhà ở dạng kí túc xá. 2.Các thành phần của hệ mái lắp ghép. 2.1.Panel mái. *Panel mái 6m x 1,5m. -Đây là loại panel mái được sử dụng rộng rãi nhất ở nước ta trong những năm trước đây và hiện nay. -Cấu tạo: bao gồm bản mặt tựa lên các sườn ngang và sườn dọc +Có thể dùng cốt thép thường tuy nhiên dùng cốt thép cường độ cao cho hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao hơn. +Cốt thép chịu lực phải được neo chắc( hàn vào một đoạn thép góc) +Cốt thép sườn dọc và sương ngang phải được liên kết với nhau ở 4 góc và các điểm giao tạo thành một khung vuông khép kín. -Một vài chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật: +Tiêu tốn bê tông: 0,57m3, trọng lượng panel: 1,4 tấn. *Panel mái 6m x 3m -Ưu điểm: giảm một nửa số lượng panel so với panel 6x1,5m, truyền trực tiếp tải trọng từ mái xuống các mắt dàn ( do các mắt dàn thường có khoảng cách 6m) tránh được hiện tượng gây uốn cục bộ cho thanh dàn. Giảm 17% khối lượng bê tông so với dùng panel 6x1,5m. *Các loại panel có kích thước khác: -Ngoài hai loại trên còn dùng thêm các loại panel có kích thước định hình khác như sau: +Panel sườn kích thước 12 x 3m +Panel chữ T 12x3m
+Panel bản cong: nhịp thường là 6m, 9m, 12m, chiều rộng thường 1,3 đến 3m. +Panel mái bằng xi măng lưới thép. *Đặc điểm tính toán panel mái: -Chiều rộng khe hở giữa 2 panel thường lấy là 30mm. -Nhịp tính toán của panel: L0 = l – 0,5 b’c ( trong đó b’c = bề rộng cánh thượng của xà ngang) -Theo phương dọc panel được tính như bản sàn và dầm mái tiết diện chữ T cánh trong vùng nén. -Panel phải được tính toán theo cường độ, biến dạng, độ mở rộng khe nứt. -Khi tính toán sườn ngang phải kể đến hiệu ứng ngàm của sườn dọc đối với nó. 2.2.Xà gồ mái -Có tiết diện chữ T hoặc U. -Tính toán xà gồ như tính toán dầm đơn giản chịu uốn xiên ( BTCT1) 2.3.Dầm mái. 2.3.1.Hình dạng : -Dầm mái thường là xà ngang của khung hoặc dầm độc lập gác lên tường hoặc cột. Dầm mái thích hợp với nhịp ≤ 18m, nếu dùng dầm mái ƯST có thể vượt nhịp 24m hoặc lớn hơn. Tuỳ thuộc hình dạng của mái mà dầm mái có thể có các dạng sau : - Dầm mái 1 mái dốc - Dầm mái 2 mái dốc - Dầm mái 4 mái dốc - Dầm có thanh cánh thượng cong. 2.3.2.Cấu tạo tiết diện : -Dầm mái thường có thể có tiết diện chữ T hoặc chữ I. -Chiều cao giữa dầm thường lấy bằng (1/15 – 1/10)L.
-Chiều cao đầu dầm thường lấy bằng ( 1/30-1/20)L, hoặc 800 để tiện định hình hóa panel thưng hồi. -Độ dốc của mái là 1/12-1/8 phụ thuộc vào chiều rộng nhà. -Bản bụng có chiều dày không nhỏ hơn 80mm khi đổ bê tông theo phương đứng và 60mm khi đổ bê tông theo phương ngang, khi dùng cốt thép ứng lực trước thì chiều dày bản bụng không nhỏ hơn 90mm. -Chiều rộng cánh b’c = ( 1/60-1/50) l ; l : nhịp dầm. -Những dầm có chiều cao lớn thường được khoét lỗ để giảm trọng lượng, các lỗ khoét phải được gia cố cốt thép ở xung quanh và vuốt tròn mép lỗ. -Đối với dầm có nhịp L>15m phải dùng cốt thép ứng lực trước để tránh các vết nứt. -Với các dầm có chiều cao lớn ( theo tg là lớn hơn 2m ) phải đặt các sườn gia cường tránh mất ổn định bản bụng. -Bố trí và cấu tạo cốt thép trong dầm tham khảo thêm giáo trình BTCT2 trang 41. 2.3.3.Đặc điểm tính toán dầm hai mái dốc : *Sơ đồ tính: -Dầm mái tính theo sơ đồ một dầm đơn giản, nhịp tính toán là khoảng cách trọng tâm các gối tựa được lấy vào so với trục nhà 150. a.Tải trọng và nội lực: Tỉnh tải : - Trọng lượng bản thân dầm. - Trọng lượng panel, các lớp phủ. - Trọng lượng cửa mái (nếu có). Hoạt tải : - Hoạt tải sửa chữa mái. - Tải trọng do thiết bị vận chuyển treo (nếu có). Ngoài trọng lượng bản thân, các tải trong khác truyền xuống là những lực tập trung thông qua các sườn panel, các chân cửa mái, các điểm treo thiết bị vận chuyển. Nếu trên dầm có từ năm tải trọng tập trung trở lên thì có thể thay bằng tải trọng phân bố đều. Từ các cơ sở trên ta xác định được nội lực M, Q trong các tiết diện dầm. b.Tính toán tiết diện: -Dầm mái có tiết diện thay đổi, tiết diện giữa nhịp có mômen lớn đồng thời tiết diện cũng lớn, do đó chưa phải là tiết diện nguy hiểm nhất của dầm, còn có những tiết diện khác có mô-men giảm đi nhưng do tiết diện giảm nhiều nên có thể bị phá
hoại. Vậy cần xác định td nguy hiểm của dầm và tính CT cho td đó. -Tham khảo cách tính toán trong giáo trình BTCT2 – trang 47 ( Ngô thế Phong - 2006) Tiết diện nguy hiểm nhất cho trường hợp tổng quát cách gối tựa một đoạn : x = (0,3 ÷0,4) x l ; với l là nhịp nhà Khi tính cốt đai trong dầm mái, điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng được viết : Q ≤∑ Rad Fd +∑ Rad Fx sin α+ Qb + Dctgβ Qb - khả năng chịu cắt của bêtông Dctgβ?- hình chiếu trên phương đứng của phần hợp lực trong vùng nén do cánh td chịu, đối với td chữ nhật Dctgβ = 0 Dc được xác định theo td thẳng đứng đi qua điểm cuối của tiết diện nghiêng nằm trong vùng chịu nén : Dc = ; , , giá trị Dc không được lớn hơn: h c (b’c - b)Rn ' D được xác định theo mômen uốn đi qua điểm cuối của tiết diện nghiêng theo công thức:
thức :
3. Dán mái -Dàn mái BTCT là kết cấu đỡ mái, liên kết khớp với cột. Sử dụng rộng rãi trong nhà -dân dụng, công nghiệp và trong cầu đường. -Trong xây dựng nhà cửa, dàn BTCT thích hợp với nhịp 18 - 30m. Dàn nhẹ hơn -Dầm, nhưng chế tạo và dựng lắp dàn thì phức tạp hơn. So với dàn thép, dàn BTCT -có độ bền, có khả năng chống cháy, chống gỉ cao hơn và bảo dưỡng cũng đơn giản hơn. 3.1.Cấu tạo chung: Thường dùng các loại dàn sau: - Dàn hình thang : +Dược sử dụng nhiều .Chế tạo đơn giản, nội lực phân bố tương đối đều, dễ tạo độ +dốc thoát nước mái,thích hợp cho nhà nhịp lớn. Nhược điểm là đầu dàn cao, làm +tăng chiều cao nhà, tốn vật liệu bao che. - Dàn có thanh cánh hạ gãy khúc: +Loại này làm việc gần giống dàn +hình thang, nhưng nhờ trọng tâm được hạ thấp nên nó ổn định hơn khi lắp ráp và sử +dụng. Với dàn ứng suất trước, thanh cánh hạ không thẳng nên gây tổn hao ứng suất khá lớn. - Thanh cánh thượng gãy khúc : +Dàn có hình dạng hợp lý khi chịu tải trọng phân bố đều. Nội lực trong các thanh cánh thượng, cánh hạ tương đối đều nhau từ gối tựa vào giữa nhịp. Nội lực trong các thanh xiên bé, chiều cao đầu dàn nhỏ, giảm được vật liệu bao che. - Dàn tam giác : Thích hợp với những nhà lợp tôn hoặc fibrô ximăng. Thực tế sử dụng chủ yếu cho mái có khẩu độ nhỏ.
- Dàn chữ nhật :Dễ chế tạo, sử dụng khá rộng trong mái phẳng, mái răng cưa, trong nhịp cầu. +Phân bố nội lực không hợp lý bằng dàn có cánh trên hình vòng cung - Dàn vòng cung : +Phân bố nội lực hợp lý nhất do có dạng hình học gần với dạng của biểu đồ mô men, thường được dùng để chế tạo các kết cấu có nhịp lớn. Tuy nhiên việc chế tạo phức tạp. * Để dễ vận chuyển, khi chế tạo người ta có thể chia dàn thành các phần nhỏ. +Kích thước mỗi phần tuỳ thuộc khả năng vận chuyển và chỉ nên chia khi điều kiện bắt buộc. Việc khuếch đại dàn được thực hiện bằng liên kết các chi tiết đặt sẵn, căng cốt thép ứng lực trước hoặc đổ bê tông mắt dàn tại hiện trường. * Kích thước của dàn: -Chiều cao giữa dàn thường lấy bằng (1/9÷1/7) nhịp dàn tùy thuộc vào cường vật liệu và tải trọng tác dụng lên dàn - Khoảng cách giữa các mắt trên thanh cánh thượng thường 3m. - Khoảng cách giữa các mắt dưới thanh cánh hạ là ≤ 6m. - Chiều rộng thanh cánh thượng phụ thuộc khả năng chịu nén, độ ổn định, vận chuyển, cẩu lắp và phải đủ rộng để gác panel. -Chiều rộng b = (1/80÷1/70)L , ngoài ra phải chú ý kích thước định hình hóa ván khuôn. -Thông thường: b ≥ 220 với dàn bước a = 6m, nhịp l = 18m; b ≥ 240 a= 6m, l= 30m; b ≥ 280 a= 12m, nhịp tùy ý. -Thanh bụng: được lấy theo khả năng chịu lực: nén, kéo đúng tâm hoặc lệch tâm. -Thường lấy bề rộng thanh bụng bằng thanh cánh với dàn BTCT toàn khối sẽ thuận tiện khi chế tạo. Nhưng với dàn lắp ghép từ các cấu kiện riêng lẻ thì thanh bụng có bề rộng bé hơn thanh cánh để dễ liên kết -Mác BT thường dùng 200 - 500. -Khoảng cách giữa các mắt dàn thường lấy 3m, có khi lên đến 6m để phù hợp bước panel, tuy nhiên nếu panel la loại 3m thì cũng không nên lấy khoảng cách mắt là
3m, hiệu quả kinh tế khi đó sẽ kém. -Khi chế tạo dàn ở tư thế nằm ngang nên lấy chiều rộng của thanh bụng bằng chiều rộng của thanh cánh thượng để tiện thi công và giảm mô men quanh mắt dàn. *Cấu tạo cốt thép -Mắt dàn toàn khối: +Cốt thép bao quanh mắt và cốt đai có sự làm việc khá phức tạp, và chưa có những nghiên cứu đầy đủ về tính toán. Vì vậy khi thiết kế các mắt dàn cần tuân theo một số qui định về cấu tạo. +Hạn chế dùng cốt thép buộc, cốt thép nên hàn thành khung, thanh cánh hạ dùng cốt thép ứng lực trước. Cánh thượng chịu nén cốt thép không ít hơn 4ø10, chiều dày lớp bảo vệ không vượt quá 40mm. +Mắt dàn không nên cấu tạo quá lớn, các góc nếu là góc nhọn thì phải vuốt trơn. -Thanh xiên: +Thanh xiên chịu nén ở gối tựa không ít hơn 4ø10. +Thanh xiên khác chịu nén đúng tâm không ít hơn 4ø8. +Cốt thép được liên kết thành khung không gian, riêng với thanh xiên có nội lực nhỏ với cốt thép rất nhỏ, với cốt thép cấu tạo cũng không dùng hết 50% khả năng chịu lực thì được phép dùng 2ø10 liên kết thành khung phẳng. +Khoảng cách cốt đai hoặc thanh ngang trong thanh xiên chịu kéo không được vượt quá 30d. -Neo cốt thép vào mắt dàn: +Với thanh xiên chịu nén neo cốt thép không nhỏ hơn 15d. +Với thanh chịu kéo neo theo tiêu chuẩn việt nam 356-2006. +Ngoài ra bao dọc quanh mắt dàn phải có cốt đai. +Khi tính toán có thể qui ước cho dàn chịu 50-70% nội lực tính toán của thanh bụng. -Hình vẽ minh họa cách bố trí thép trong một số mắt dàn.
-Tham khảo thêm cách bố trí cốt thép trong một số trường hợp dùng để khuyếch đại dàn rời. 3.2.Tính toán dàn mái: -Cần tính toán kiểm tra trong mọi giai đoạn: chế tạo, vận chuyển, cẩu lắp, sử dụng và sửa chữa, mỗi giai đoạn có thể có sơ đồ tính và tải trọng khác nhau. Xét giai đoạn sử dụng: - Tải trọng: + Trọng lượng bản thân và lớp phủ mái, + Hoạt tải sửa chữa mái , + Tải trọng treo phía dưới (nếu có) . - Sơ đồ tính: Xem các mắt dàn là khớp. - Xác định nội lực: Dùng các pp của CHKC (phương pháp mặt cắt, phương pháp giản đồ Crêmôna, phương pháp tách nút..) -Nếu tải trọng đặt ngoài mắt: sẽ gây uốn cục bộ trên các thanh cánh. Để xác định mô men uốn cục bộ: xem thanh cánh là 1 dầm liên tục, có nhịp tính toán bằng khoảng cách giữa các mắt dàn. -Tính toán tiết diện thanh dàn: +Thanh cánh thượng và thanh xiên chịu nén: tính như cấu kiện chịu nén đúng tâm, nếu có mô men uốn cục bộ thì tính như cấu kiện chịu nén lệch tâm. -Chiều dài tính toán (trong mp dàn): + Thanh cánh thượng và thanh xiên đầu dàn: l0 = l . + Các thanh bụng khác: l0 = 0.8l . -Khi tính kiểm tra theo phương ngoài mp dàn, chiều dài tính toán lấy bằng khoảng cách giữa các liên kết cản trở chuyển vị theo phương ngoài mp dàn. Với dàn BTCT ƯLT trong giai đoạn chế tạo khi cốt thép ƯLT được căng thanh cánh hạ có biến dạng, do đó các mắt dàn ở thanh cánh hạ có chuyển vị gây ra nội
lực ban đầu (chủ yếu là mô men) trong các thanh bụng. Vì vậy với dàn BTCT ƯLT cần phải tính toán kiểm tra theo các nội lực này. -Việc tính toán chi tiết xem trang 60 giáo trinh bê tông cốt thép 2. 4.Vòm mái. 4.1. Đặc điểm cấu tạo : -Vòm BTCT thường được dùng làm kết cấu chịu lực mái khi nhịp khá lớn (thường ≥18m). Khi nhịp ≥ 36m dùng vòm tỏ ra kinh tế hơn dàn. -Các dạng vòm thường gặp: Vòm 3 khớp, Vòm 2 khớp, Vòm không khớp. Vòm có thể chế tạo toàn khối hoặc lắp ghép. Với vòm 3 khớp thường được lắp ghép từ 2 nửa vòm được chế tạo sẵn, vòm 2 khớp thường có thanh căng. Ngoài ra việc chọn loại vòm còn tùy thuộc vào khả năng truyền lực của gối tựa, tính chất của nền đất. Vòm không khớp có độ cứng lớn và phân bố nội lực đều, vòm 2 khớp hoặc 3 khớp nếu gối tựa kém ổn định nên có thanh căng. Vòm không khớp Vòm 2 khớp Vòm 3 khớp Cấu tạo vòm 2 khớp có thanh căng : -Độ vồng của vòm: f = ( 1/8 ÷ 1/5) L. -Như đã biết trong CHKC, với mỗi dạng tải trọng có thể chọn trục của vòm sao cho M= 0: gọi là trục không mô men. Với kết cấu BTCT để tận dụng khả năng chịu nén tốt của BT, việc chọn trục vòm sao hạn chế mô men trong vòm là có ý nghĩa. Theo quan điểm này, trục vòm hợp lý với tải trọng đã cho là tại td bất kỳ ta có: +Mô men của vòm: Mx = Mdx - H.y = 0 => +Trục hợp lí của vòm khi chịu tải trọng phân bố đều là một parabol : +Trong quá trình sử dụng, vòm không chỉ chịu tải phân bố đều mà còn có tải lệch, do vậy vòm sẽ xuất hiện mômen uốn nên trục hợp lí của vòm chỉ làm giảm tới mức thấp nhất mômen uốn.
-Nếu có thanh căng, bố trí thanh treo cách khoảng < 6m để thanh căng không bị võng. Thân vòm: cấu tạo theo nguyên tắc các cấu kiện chịu nén hoặc kéo lệch tâm. Tiết diện có thể là chữ nhật, chữ T hoặc rỗng. Chiều cao tiết diện: l Cốt thép nên bố trí đối xứng: Đặt bên trên và bên dưới. Thanh căng: Có thể bằng thép (thép tròn, thép hình) hoặc BTCT, với các vòm lớn nên dùng thanh căng bằng BTCT ƯLT. Chú ý neo, hàn thanh căng chắc chắn vào gối tựa 4.2.Nguyên tắc tính toán vòm: -Tải trọng: - Toàn bộ tải trọng mái. + Hoạt tải tác dụng lên mái. + Tải trọng do cầu trục treo(nếu có). Với hoạt tải tác dụng lên mái nên tính với nửa vòm (khả năng gây mô men lớn hơn). +Với những vòm lớn cần xét đến ảnh hưởng của từ biến, co ngót. -Xác định nội lực: theo các phương pháp của CHKC. +Diện tích thanh căng xác định theo lực xô ngang: +Với vòm 2 khớp, có kể đến độ giãn dài của thanh căng: ; Với tải trọng phân bố đều. Với tải trọng phân bố đến nửa vòm. Với tải trọng tập trung. Trong đó: c = a/l ; a là đoạn chất tải trọng Trong đó: r – Bán kính quán tính của tiết diện thân vòm; F – Diện tích tiết diện thân vòm;