Giáo trình Kết cấu công trình (Ngành: Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng - Cao đẳng liên thông) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Kết cấu công trình (Ngành: Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng - Cao đẳng liên thông)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Các yêu cầu cấu tạo của kết cấu sàn sườn và kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối; đặc điểm cơ bản của kết cấu thép; đặc điểm và cấu tạo của liên kết hàn và liên kết bu lông;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kết cấu công trình (Ngành: Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng - Cao đẳng liên thông) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG LIÊN THÔNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 368/QĐ-CĐXD1 ngày 10 tháng 8 năm 2021 của Hiệu trưởng trường CĐXD số 1 Hà Nội, năm 2021
BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 GIÁO TRÌNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH (HỆ CAO ĐẲNG LIÊN THÔNG)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguốn thông tin có thể được dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm 1
LỜI NÓI ĐẦU Bài giảng KẾT CẤU CÔNG TRÌNH là bài giảng nội bộ được biên soạn nhằm phục vụ cho giảng dạy và học tập cho các hệ Cao đẳng liên thông, thuộc chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, vật liệu xây dựng, cấp thoát nước và môi trường ... KẾT CẤU CÔNG TRÌNH là môn học chuyên ngành nhằm cung cấp các kiến thức về bố trí thép, đọc bản vẽ các cấu kiện bê tông cốt thép và kết cấu thép. Bài giảng Kết cấu công trình do bộ môn Kết cấu gồm: Th.s Trần Thị Kim Thúy - Trưởng bộ môn Kết cấu làm chủ biên và các thầy cô Phan Thanh Điệp, Nguyễn Xuân Bách, Đỗ Phi Long đã và đang giảng dạy trực tiếp trong bộ môn cùng tham gia biên soạn. Giáo trình này được viết theo đề cương môn học Kết cấu công trình, tuân thủ theo các quy tắc thống nhất của Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO). Ngoài ra giáo trình còn bổ sung thêm một số kiến thức mà trong các giáo trình trước chưa đề cập tới. Nội dung gồm 5 bài sau: Bài 1. Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối Bài 2: Khung bê tông cốt thép toàn khối Bài 3: Đại cương về kết cấu thép Bài 4: Liên kết trong kết cấu thép Bài 5: Nhà thép tiền chế Trong quá trình biên soạn, nhóm giảng viên Bộ môn Kết cấu của Trường Cao đẳng Xây dựng Số 1 - Bộ Xây dựng, đã được sự động viên quan tâm và góp ý của các đồng chí lãnh đạo, các đồng nghiệp trong và ngoài trường. Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng trong quá trình biên soạn, biên tập và in ấn khó tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi xin được lượng thứ và tiếp thu những ý kiến đóng góp. Trân trọng cảm ơn! 2
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Mã môn học: MH11 Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ. Trong đó: - Lý thuyết: 15 giờ; - Thực hành: 28 giờ; - Kiểm tra: 2 giờ. I. Vị trí, tính chất của môn học - Vị trí: + Môn học được bố trí ở kỳ học 3 + Môn họ c tiên quyế t: Cơ họ c công trình - Tính chất: Là môn học chuyên ngành II. Mục tiêu môn học Học xong môn này người học có khả năng: 1. Kiến thức 1.1 Trình bày được các yêu cầu cấu tạo của kết cấu sàn sườn và kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối; 1.2 Trình bày được đặc điểm cơ bản của kết cấu thép; 1.3 Trình bày được đặc điểm và cấu tạo của liên kết hàn và liên kết bu lông; 1.4 Trình bày được đặc điểm và cấu tạo của dầm thép, cột thép, dàn thép, khung Zamil và các chi tiết liên kết. 2. Kỹ năng 2.1 Đọc và hiểu bản vẽ kết cấu bê tông cốt thép; 2.2 Bố trí và thống kê được cốt thép cấu kết cấu sàn sườn và khung bê tông cốt thép toàn khối; 2.3 Đọc và hiểu bản vẽ kết cấu thép; 2.4 Thể hiện được liên kết hàn và liên kết bu lông trên bản vẽ kết cấu thép; 2.5 Thể hiện được dầm thép, cột thép, dàn thép, khung Zamil. 3. Năng lực tự chủ và trách nhiệm Cẩn thận, chính xác trong công việc; tinh thần tự học hỏi, nghiên cứu; khả năng học tập. 3
Bài 1. SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI. MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Trình bày được các yêu cầu cấu tạo của kết cấu sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối 2. Bố trí và thống kê được cốt thép cho dầm liên tục 3. Bố trí và thống kê được cốt thép cho bản liên tục 4
1.1. MẶT BẰNG KẾT CẤU Khái niệm: Mặt bằng kết cấu 1 tầng là bản vẽ thể hiện vị trí và kích thước các cấu kiện chịu lực của tầng. B A 1 2 3 4 1.2. BỐ TRÍ VÀ THỐNG KÊ CỐT THÉP THÉP CHO DẦM LIÊN TỤC 1.2.1 Bố trí cốt thép - Bố trí cốt thép cần đảm bảo các yêu cầu cấu tạo. - Dựa theo biểu đồ mô men chịu lực, cắt cốt thép dầm theo chỉ dẫn sau 1 2 3 4 1 2 3 4 MC 1-1 MC 2-2 MC 3-3 MC 4-4 5
1 2 1 2 MC 1-1 MC 2-2 Chỉ dẫn bố trí cốt thép dầm liên tục 6
1.2.2 Thống kê cốt thép b¶ng thèng kª cèt thÐp CÊU Sè Ø chiÒu dµi S.l-îng/ S.l-îng tæng khèi l-îng QUY C¸CH chiÒu dµi KIÖN HIÖU (mm) (mm) 1 c.k. c.k. (Kg) (m) sµn s1 (sl = 02 cÊu kiÖn) b¶ng thèng kª cèt thÐp CÊU Sè Ø chiÒu dµi S.l-îng/ S.l-îng tæng khèi l-îng QUY C¸CH chiÒu dµi KIÖN HIÖU (mm) (mm) 1 c.k. c.k. (Kg) (m) dÇm d2.2 = 02 03 cÊu kiÖn) sµn s1 (sl (sl =cÊu kiÖn) 1.3. BỐ TRÍ VÀ THỐNG KÊ CỐT THÉP CHO BẢN LIÊN TỤC dÇm d2.2 (sl = 03 cÊu kiÖn) 7
Mặt bằng hệ sàn liên tục 1.3.1 Điều kiện nhận biết ld Sàn liên tục làm việc 1 chiều khi có 2 ln ld Sàn liên tục có  2 là sàn liên tục làm việc hai chiều. ln 1.3.2 Bố trí cốt thép MB THÐP LíP trªn sµn lµm viÖc mét chiÒu MB THÐP LíP D¦íI sµn lµm viÖc mét chiÒu 1 2 2 1 8
mÆt c¾t 1-1 mÆt c¾t 2-2 + Cốt thép chịu lực : (1): Cốt thép chịu lực ở gối biên (4): Cốt thép chịu lực ở nhịp biên (5): Cốt thép chịu lực ở nhịp giữa + Cốt thép cấu tạo (2): Cốt thép đặt theo cấu tạo ở gối theo phương cạnh dài Yêu cầu: diện tích cốt thép được bố trí không nhỏ hơn 1/2 diện tích cốt thép chịu lực ở gối và không ít hơn 5 thanh Φ6 trên 1m dài. Cốt thép này được bố trí vươn ra khỏi mép dầm chính một đoạn ln/ 4. (3): Cốt thép đặt theo cấu tạo tại vị trí bản gối vào tường Yêu cầu: diện tích cốt thép được bố trí không nhỏ hơn 1/3 diện tích cốt thép chịu lực ở gối và không ít hơn 5 thanh Φ6 trên 1m dài. Cốt thép này được bố trí vươn ra khỏi mép tường một đoạn ln/ 6. (6): Cốt thép đặt theo cấu tạo ở nhịp theo phương cạnh dài Yêu cầu : Khi 2ln < ld ≤3ln thì Asct ≥ 30% As chịu mômen dương ở nhịp Khi ld > 3ln thì Asct ≥ 20% As chịu mômen dương ở nhịp 9
1.3.3 Thống kê cốt thép b¶ng thèng kª cèt thÐp CÊU Sè Ø chiÒu dµi S.l-îng/ S.l-îng tæng khèi l-îng QUY C¸CH chiÒu dµi KIÖN HIÖU (mm) (mm) 1 c.k. c.k. (Kg) (m) sµn s1 (sl = 02 cÊu kiÖn) dÇm d2.2 (sl = 03 cÊu kiÖn) 10
Bài 2. KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Trình bày được các yêu cầu cấu tạo của kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối 2. Thể hiện được cấu tạo nút khung. 3. Bố trí và thống kê được cốt thép khung. 11
2.1 MẶT BẰNG KẾT CẤU Khung là loại kết cấu hệ thanh bao gồm dầm và cột liên kết với nhau bằng các nút khung (nút cứng hoặc khớp). Khung là loại kết cấu phổ biến, sử dụng làm kết cấu chịu lực chính trong hầu hết các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp. Trong các công trình khi sử dụng hệ chịu lực thuần khung: khung chịu toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang cũng như các tác động khác. Nếu sử dụng vật liệu hợp lý kết cấu thuần khung có thể đạt chiều cao xây dựng đến 15 tầng. Để thiết kế hệ kết cấu khung chịu lực một cách hợp lý (đủ an toàn, tiết kiệm, thuận tiện cho xây dựng) cần kết hợp hài hòa giữa kiến trúc và kết cấu ngay từ giai đoạn phác thảo phương án kiến trúc, kiểm duyệt bản vẽ thiết kế kỹ thuật. Hệ khung trong nhà là một hệ không gian. Tùy trường hợp cụ thể mà có thể tính khung phẳng hoặc khung không gian. Khi mặt bằng nhà khá dài, khung đặt theo phương ngang nhà sẽ được xem như các khung phẳng. Các khung phẳng được giằng với nhau bởi các dầm dọc. Khi mặt bằng của nhà vuông hoặc gần vuông, khi đó khung được tính như hệ không gian. Với các khung nhiều tầng, yêu cầu độ cứng ngang lớn khi chịu tải trọng ngang (gió, động đất), dẫn đến kích thước tiết diện cột và dầm sẽ lớn. Thông thường trong nhà còn có các tấm tường có khả năng chịu tải trọng ngang lớn. Do đó khi tính khung cần xét đến yếu tố này. 2.2 CẤU TẠO NÚT KHUNG. Nút khung là bộ phận quan trọng và phức tạp, chưa được nghiên cứu thật đầy đủ. Cấu tạo của nút khung phải đảm bảo yêu cầu về chịu lực, phù hợp với kỹ thuật thi công và trình tự thi công. Nguyên tắc cấu tạo của nút khung như sau. 2.2.1 Nút khung biên trên cùng. e0 e0 Cấu tạo nút góc trên cùng phụ thuộc vào tỷ số h của đầu cột. h càng lớn thì yêu cầu neo thép chịu kéo của dầm vào cột càng sâu. Cốt thép của cột được kéo đến đỉnh dầm, cốt thép dưới sườn của dầm thì được neo quá mép cột một đoạn ls  10d , cốt thép trên được neo với chiều dài lan . Phụ thuộc vào số lượng thanh chịu kéo của dầm mà cắt cốt thép neo vào cột một hoặc hai tiết diện, ở tiết diện đầu tiên không lớn hơn bốn thanh, ở tiết diện thứ hai không ít hơn hai thanh. e0 Vị trí cắt cốt thép tùy thuộc vào h và được định rõ trên hình 5.4. 12
Cốt đai trong cột được bố trí trên đỉnh dầm, cốt đai trong dầm được bố trí từ mép trong của cột. Để tránh kéo thép dầm xuống quá sâu trong cột, gây khó khăn cho thi công, người ta thường dùng thép cột phía ngoài uốn cong vào dầm để thay thế cho thép dầm. Cốt thép cột được đưa vào dầm nên ưu tiên cắt trước (hình 5.4c). Hình 2.1. Cấu tạo nút khung biên trên cùng e0 e e e a)  0, 25 ; b) 0, 25  0  0,5 ; c) 0  0,5 ; d) 0  0,5 có nách h h h h 2.2.2 Nút nối khung biên và xà ngang. Cấu tạo nút nối khung biên và xà ngang của các tầng được thể hiện như hình 5.5. 13
Hình 2.2. Cấu tạo nút khung biên và xà ngang 1 1 a) h d = h t ; b) h d - h t  h ; c) h d - h t  h 6 6 Cốt thép phía dưới của dầm, nếu trong bảng tổ hợp nội lực không có mômen dương tại mép cột, được kéo và neo với đoạn ls ≥ (10d và 200mm) . Nếu trong bảng tổ hợp nội lực có mômen dương thì thay ls bằng lan . Cốt thép phía trên của dầm là cốt thép được tính với chiều dài lan , góc uốn cong với  l  r  10d 1  1  bán kính  lan  , trong đó đoạn l1 là đoạn thẳng của thanh thép tính từ mép cột. Để gia cường cho đoạn thép ke không bị duỗi thẳng cần đặt cốt đai gia cường cho đoạn thép đó. Khi không thay đổi tiết diện cột, cốt thép phần dưới cột được kéo lên quá mặt trên của t dầm với lượng thép không nhỏ hơn As để nối với thép cột tầng trên. Lượng cốt thép còn lại ở mỗi phía Ad s  Ast  được neo vào dầm một đoạn l an . Nếu cốt t thép A chỉ có hai thanh thì nối buộc cốt thép cột ở một tiết diện với đoạn nối chồng s bằng lan . Nếu số lượng thanh nhiều hơn thì phải dùng sole, cách nhau ít nhất một đoạn . Mỗi đợt nối chỉ cho phép  50% As nếu là thép có gờ và  25% As nếu là thép t t 0,5lan trơn. Khi nối, cố gắng bảo đảm tính đối xứng trên tiết diện. Trong đoạn nối chồng cốt đai phải được bố trí dày hơn đoạn giữa cột  s  10d  .  hd  ht   1 Khi thay đối tiết diện, cột trên bé hơn cột dưới, nếu sự thay đổi là bé h 6 (hình 5.5b) thì có thể bẻ chéo thép cột dưới để chờ nối với thép cột trên. Trong trường hợp này nên tăng đai gia cường vị trí gãy góc của thép. Nếu sự thay đổi tiết diện quá lớn thì không được bẻ chéo mà phải đưa thẳng thép cột dưới neo vào dầm (hình 5.5c). 14
Để tạo đoạn nối thép với cột trên, khi thi công người ta phải chọn một đoạn thép chờ từ cột trên vào dầm và cột dưới một đoạn lan . Khi thay đổi tiết diện cột khá đột ngột, có thể xảy ra trường hợp As  As . Lúc đó cần t d bổ xung một lượng cốt thép chờ, chon sẵn như đã nói ở trên để bảo đảm đủ diện tích t d thép nối. ( As , As tương ứng là diện tích cốt thép dọc yêu cầu của cột trên và cột dưới) Đoạn neo lan được tính theo công thức sau:  R  lan  an s  an  d (5.7)  Rb  Trong đó: các hệ số an , an và giá trị của lan được cho trong bảng 5.3 Bảng 5.3. Các hệ số để xác định đoạn neo cốt thép không căng Các hệ số xác định đoạn neo cốt thép không căng Cốt thép có gờ Cốt thép trơn Điều kiện làm việc của cốt thép không căng lan lan an an an an mm an an mm Không nhỏ hơn Không nhỏ hơn 1. Đoạn nối cốt thép a. Chịu kéo trong bê tông chịu kéo 0.7 11 20 250 1.2 11 20 250 b. Chịu nén hoặc chịu kéo trong 0.5 8 12 200 0.8 8 15 200 vùng chịu nén của bê tông. 2. Nối chồng cốt thép a. Bê tông chịu kéo 0.9 11 20 250 1.55 11 20 250 b. Bê tông chịu nén .0.65 8 15 200 1 8 0.15 200 Chú ý: Khi ứng suất  s trong cốt thép chưa đạt đến cường độ Rs thì đoạn neo lan trong công thức (5.7) được tính toán lại với giá trị Rs thay bằng  s 15
Bảng 5.4. Giá trị an= lan/d ứng với các cấp bê tông Vị trí Nhóm Giá trị an= lan/d ứng với các cấp bê tông cốt thép cốt trong thép bê tông B7,5 B10 B12,5 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 C-I 72 58 48 42 34 30 27 25 23 22 21 21 20 (A-I) Chịu kéo C-II 56 45 38 34 28 25 23 21 20 20 20 20 20 (lan ≥ 250mm) (A-II) C-III 69 55 46 40 33 29 26 24 22 21 21 20 20 (A-III) C-I 49 39 33 29 24 20 19 17 16 15 15 14 14 (A-I) Chịu nén C-II 40 32 27 24 20 18 16 15 14 14 13 13 13 (lan ≥ 200mm) (A-II) C-III 50 40 33 29 24 21 19 17 16 15 15 15 14 (A-III) 2.3 BỐ TRÍ VÀ THỐNG KÊ CÔT THÉP KHUNG. 2.3.1 Bố trí cốt thép Nguyên lý bố trí cốt thép trong khung tương tự như bố trí cốt thép trong cột và dầm bê tông cốt thép 16
Hình 2.3. Chi tiết khung bê tông cốt thép 17
2.3.2 Thống kê cốt thép Hình 2.4. Chi tiết khung bê tông cốt thép 18