1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
KHOA XÂY DỰNG
TÀI LIỆU GIẢNG DẠY
HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
Chủ biên: TS. ĐẶNG VŨ HIỆP
BỘ MÔN:
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP và GẠCH ĐÁ
HÀ NỘI- 2017
2
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................. 6
PHẦN MỘT .............................................................................................................. 10
HƯỚNG DẪN CHUNG ............................................................................................ 10
I.
M
ỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN
.......................................................................................... 10
II.
N
HIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN
........................................................................................ 10
III.
H
ƯỚNG DẪN PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐỒ ÁN
............................................................ 11
TRANG NÀY ĐỂ TRẮNG ....................................................................................... 13
PHẦN HAI ................................................................................................................ 14
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ KHUNG ......................................................................... 14
C
HƯƠNG
1 .............................................................................................................. 14
HỆ
KẾT
CẤU
KHUNG
BÊ
TÔNG
CỐT
THÉP ..................................................... 14
1.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 14
1.2 Lập các mặt bằng kết cấu sàn ........................................................................ 14
1.3 Hình thức kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối ...................................... 15
1.4 Các bước thiết kế khung bê tông cốt thép ...................................................... 17
C
HƯƠNG
2 .............................................................................................................. 21
LẬP
SƠ
ĐỒ
TÍNH
KHUNG .................................................................................. 21
2.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 21
2.2 Các giả thiết và đơn giản hóa ........................................................................ 21
2.3 Sơ đồ khung phẳng ....................................................................................... 23
2.4 Sơ đồ khung không gian ............................................................................... 25
C
HƯƠNG
3 .............................................................................................................. 26
XÁC
ĐỊNH
TẢI
TRỌNG
TÁC
DỤNG
LÊN
KHUNG ........................................... 26
3.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 26
3.2 Tải trọng đơn vị ............................................................................................ 26
3.3 Tải trọng tác dụng lên khung phẳng .............................................................. 32
C
HƯƠNG
4 .............................................................................................................. 41
XÁC
ĐỊNH
NỘI
LỰC
VÀ
TỔ
HỢP
NỘI
LỰC ...................................................... 41
4.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 41
4.2 Xác định nội lực bằng phần mềm tính toán kết cấu ....................................... 41
4.3 Một số phương pháp xác định sơ bộ nội lực trong khung .............................. 47
4.4 Phân phối lại mô men cho khung .................................................................. 54
4.5 Tổ hợp nội lực và lựa chọn nội lực cho thiết kế............................................. 55
C
HƯƠNG
5 .............................................................................................................. 59
TÍNH
TOÁN
VÀ
THIẾT
KẾ
CỐT
THÉP
CHO
KHUNG ....................................... 59
5.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 59
5.2 Thiết kế thép cho dầm khung ........................................................................ 59
3
5.3 Thiết kế thép cho cột ..................................................................................... 68
5.4 Chỉ dẫn cấu tạo khung .................................................................................. 75
C
HƯƠNG
6 .............................................................................................................. 91
VÍ
DỤ
THỰC
HÀNH ............................................................................................. 91
Ví dụ 1. Thiết kế khung phẳng của một trường học ............................................ 91
1. Giải pháp kết cấu và lập các mặt bằng kết cấu ................................................ 96
2. Lựa chọn vật liệu và sơ bộ kích thước các cấu kiện....................................... 100
3. Tính toán tải trọng khung trục 3 .................................................................... 103
4. Xác định nội lực và tổ hợp nội lực khung trục 3 ............................................ 132
5. Thiết kế thép khung trục 3 ............................................................................ 138
6. Thể hiện bản vẽ ............................................................................................ 153
7. Phụ lục tính toán ........................................................................................... 153
C
HƯƠNG
7 ............................................................................................................ 154
PHÂN
TÍCH
KHUNG
CÓ
KỂ
ĐẾN
SỰ
PHÂN
PHỐI
LẠI
MÔ
MEN .................. 154
7.1 Giới thiệu .................................................................................................... 154
7.2 Khớp dẻo .................................................................................................... 155
7.3 Phân phối lại mô men trong dầm................................................................. 156
7.4 Ví dụ tính toán ............................................................................................ 167
PHỤ
LỤC ............................................................................................................ 186
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 249
4
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... 4
Bảng 1.1. Tải trọng sơ bộ trên 1m
2
sàn ...................................................................... 19
Bảng 3.1. Trọng lượng riêng và hệ số độ tin cậy của một số loại vật liệu xây dựng .... 27
Bảng 3.3. Tải trọng đơn vị sàn mái ............................................................................ 29
Bảng 3.4. Tải trọng đơn vị mái .................................................................................. 29
Bảng 3.5. Hoạt tải đứng đơn vị .................................................................................. 30
Bảng 4.1. Bảng tổ hợp nội lực phần tử cột ................................................................. 57
Bảng 4.2. Bảng tổ hợp nội lực phần tử dầm ............................................................... 57
Bảng 5.1. Các hệ số để xác định chiều dài đoạn neo cốt thép ..................................... 89
Bảng 6.1.Tải trọng đơn vị sàn phòng, hành lang ...................................................... 103
Bảng 6.2.Tải trọng đơn vị sàn vệ sinh ...................................................................... 103
Bảng 6.3.Tải trọng đơn vị sàn mái ........................................................................... 104
Bảng 6.4.Tải trọng đơn vị sàn công xôn ................................................................... 104
Bảng 6.5.Tải trọng tường xây 220mm ...................................................................... 105
Bảng 6.6.Tải trọng tường xây 110mm ...................................................................... 105
Bảng 6.7.Tải trọng tường thu hồi 110mm ................................................................ 105
Bảng 6.8.Hoạt tải sàn đơn vị .................................................................................... 106
Bảng 6.9.Tĩnh tải phân bố sàn tầng 2 trên khung trục 3 ............................................ 108
Bảng 6.10.Tĩnh tải tập trung sàn tầng 2 lên khung trục 3 ......................................... 109
Bảng 6.11.Tĩnh tải phân bố sàn tầng 3,4,5,6 trên khung trục 3 ................................. 111
Bảng 6.12.Tĩnh tải tập trung sàn tầng 3,4,5,6 lên khung trục 3 ................................. 113
Bảng 6.13.Tĩnh tải phân bố sàn tầng mái trên khung trục 3 ...................................... 115
Bảng 6.14.Tĩnh tải tập trung sàn tầng mái trên khung trục 3 .................................... 116
Bảng 6.15. Hoạt tải phân bố phương án 1, tầng 2,4,6 ............................................... 121
Bảng 6.16. Hoạt tải phân bố phương án 1, tầng 3,5 và mái ...................................... 122
Bảng 6.17. Hoạt tải tập trung sàn tầng 2,4,6 ............................................................. 123
Bảng 6.18. Hoạt tải tập trung sàn tầng 3,5,mái ......................................................... 125
Bảng 6.19. Tải trọng gió phân bố tác dụng lên khung .............................................. 130
Bảng 6.20. Tổ hợp nội lực phần tử cột tầng 1, đơn vị:
,kN m
................................... 136
5
Bảng 6.21. Tổ hợp nội lực phần tử dầm tầng 1, đơn vị:
,kN m
................................. 137
Bảng 6.22. Kết quả tính thép cho dầm khung, vị trí tầng 3 và tầng 5 ........................ 150
Bảng 6.23. Kết quả tính thép cho cột khung, vị trí tầng 3 và tầng 5 .......................... 151
Bảng 6.24. Tải trọng đơn vị các lớp hoàn thiện sàn ........................................................
Bảng 6.25. Tải trọng tường xây .....................................................................................
Bảng 6.26. Hoại tải sử dụng đơn vị ................................................................................
Bảng 6.27. Tải trọng gió phân bố tác dụng tại các mức sàn ............................................
Bảng 6.28. Nội lực và tổ hợp nội lực cột C2 tầng 1 thuộc khung trục 1 ............... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 6.29. Nội lực và tổ hợp nội lực dầm B25 tầng 1 thuộc khung trục 1 ........... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 7.2. Kết quả tính toán hằng số k ...................................................................... 173
Bảng 7.3. Kết quả phân tích sau khi giải phóng một phần liên kết ở đầu phải dầm tầng
2 với k=153798 kN.m
2
(phần tử 34) ......................................................................... 175
Bảng 7.4. Bảng tính toán cốt thép vòng 1 dầm tầng 2 (phần tử 34) .......................... 176
Bảng 7.5. Bảng tính mô men giới hạn M
u
, các góc xoay giới hạn ψ
u
, ψ
y
cho tiết diện
đầu phải dầm (vòng 1) ............................................................................................. 176
Bảng 7.6. Kết quả tính toán hằng số k (vòng 1) ........................................................ 177
Bảng 7.7. Kết quả phân tích sau khi giải phóng một phần liên kết ở đầu phải dầm tầng
2 tại vòng 1 với k = 182598 kN.m
2
(phần tử 34) ...................................................... 179
Bảng 7.8. Bảng tính mô men giới hạn M
u
, các góc xoay giới hạn ψ
u
, ψ
y
cho tiết diện
đầu phải dầm ........................................................................................................... 180
Bảng 7.9. Kết quả tính toán hằng số k ...................................................................... 181
Bảng 7.10. Kết quả phân tích sau khi giải phóng một phần liên kết ở đầu phải dầm
tầng 2(phần tử 34) với k = 272110 kN.m
2
................................................................ 183