- Các không gian rộng, có hình dáng kích thước phức tạp được tạo nên bằng các hệ kết cấu như dàn, vòm, vỏ mỏng không gian v.v.... Trình tự thiết kế kết cấu BTCT Tùy mỗi bước thiết kế, cá
Trang 1DoManhHoan-18X5 Trang 1
CÂU HỎI ÔN TẬP
1 Mối quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu? Trang 2
2 Thế nào là phương án thiết kế khả thi? Trang 2
3 Các bước (giai đoạn) thiết kế công trình? Trình tự thiết kế kết cấu
BTCT? Trang 3
4 Các nội dung thuộc về cấu tạo? Trang 3
5 MBKC là gì, tác dụng và cách lập? Trang 4
6 Các bộ phận của mái? Trang 5
7 Kết cấu dầm mái: đặc điểm làm việc của dầm mái, phạm vi sử dụng, đặc điểm cấu tạo và tính
toán? Trang 5
8 Kết cấu dàn mái: đặc điểm làm việc, các loại dàn và phạm vi sử dụng, đặc điểm cấu tạo và tính toán?
Trang 6
9 Kết cấu vòm mái: đặc điểm làm việc, các loại vòm và phạm vi sử dụng, đặc điểm cấu tạo và tính toán?
Trang 7
10 Khái niệm, phân loại, phân tích sơ đồ khung? Trang 9
11 Đặc điểm cấu tạo khung toàn khối, khung lắp ghép? Trang 10
12 Đặc điểm tính toán khung: quan niệm, sơ đồ tính, tải trọng, nội lực, tính toán tiết diện, kiểm tra trạng thái giới hạn 2? Trang 10
13 Các bộ phận của NCN 1 tầng lắp ghé .Trang 11
14 Cách xác định các loại tải trọng? Trang 12
15 Sự làm việc của khung ngang? Trang 13
16 Đặc điểm tính toán? Trang 14
17 Phân loại cầu thang? Trang 15
18 Các bộ phận cầu thang? Trang 15
19 Sơ đồ tính và các bước tính toán các bộ phận cầu thang? Trang 16
Trang 2DoManhHoan-18X5 Trang 2
Câu 1: Mối quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu?
- Công việc thiết kế đã được phân chia thành các nhóm chuyên môn sâu thiết kế kiến trúc, kết cấu và các hệ thống cơ điện, kỹ thuật khác Vấn đề lớn nhất cần giải quyết lúc này là cần tạo được mối liên hệ thống nhất giữa các nhóm chuyên môn, trong đó quan trọng nhất là giải quyết hài hòa quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu
- Quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu là mối quan hệ hữu cơ, gắn bó hết sức chặt chẽ với nhau Hình dáng và không gian kiến trúc được thể hiện trên cơ sở hệ kết cấu công trình
- Các không gian đơn giản nhất được tạo nên từ hệ dầm, cột, tường và sàn theo hệ lưới cột ô vuông hoặc chữ nhật
- Các không gian rộng, có hình dáng kích thước phức tạp được tạo nên bằng các hệ kết cấu như dàn, vòm, vỏ mỏng không gian v.v Không gian kiến trúc, loại hình kết cấu
và chiều cao kết cấu có liên quan chặt chẽ với nhau So với các kết cấu truyền lực theo hai phương hay kết cấu không gian truyền lực theo nhiều phương, các kết cấu phẳng truyền lực theo một phương có chiều cao kết cấu lớn hơn Nếu chọn loại hình kết cấu không thích hợp sẽ không giải quyết thoả đáng vấn đề chiều cao kết cấu
- Kích thước của hệ lưới cột ảnh hưởng trực tiếp tới độ lớn của không gian kiến trúc và đòi hỏi những loại hình kết cấu tương ứng Dù chọn không gian kiến trúc như thế nào thì ngay từ khi sơ phác mặt bằng của công trình đã phải nghĩ đến khả năng 8 chịu tải trọng đứng, tải trọng ngang (gió, động đất.), những biến thiên nhiệt độ và lún lệch có thể xảy ra Phải tuân thủ những nguyên tắc cho giải pháp kết cấu chịu gió, động đất, nhiệt độ, lún lệch
Câu 2: Thế nào là phương án thiết kế khả thi?
- Thỏa mãn yêu cầu về kiến trúc
- Thỏa mãn yêu cầu về chữa cháy
- Giá thành không vượt quá chi phí đầu tư.Có giá thành hợp lý, kết cấu thiết kế làm sao chho tiến độ thi công đảm bảo
Câu3: Các bước (giai đoạn) thiết kế công trình? Trình tự thiết kế kết cấu BTCT?
a Các giai đoạn thiết kế công trình
- Thiết kế sơ bộ (khi lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi)
- Thiết kế cơ sở
- Thiết kế kỹ thuật
- Thiết kế bản vẽ thi công
Và các bước thiết kế khác theo thông lệ quốc tế do người quyết định đầu tư quyết định Tùy theo quy mô, tính chất của công trình cụ thể, việc thiết kế xây dựng công trình được thực hiện một bước, hai bước hoặc ba bước do người quyết định đầu tư quyết định
Trang 3DoManhHoan-18X5 Trang 3
b Trình tự thiết kế kết cấu BTCT
Tùy mỗi bước thiết kế, các nội dung thiết kế có thể được triển khai sơ bộ hoặc chi tiết, nhưng đầy đủ thì triển khai thiết kế kết cấu bê tông cốt thép nói chung, thiết kế kết cấu nhà bê tông cốt thép nói riêng bao gồm các nội dung sau:
- Phân tích, lựa chọn phương án kết cấu
- Lập sơ đồ tính
- Xác định sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện
- Tính toán tải trọng và tác động
- Tính toán nội lực và tổ hợp nội lực
- Kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn sơ bộ thông qua đánh giá hàm lượng cốt thép, biến dạng, chuyển vị tại một số tiết diện của một số cấu kiện đặc trưng
- Tính toán và cấu tạo cốt thép
- Kiểm tra độ võng và khe nứt
- Thể hiện bản vẽ
- Hoàn thành hồ sơ thiết kế
Đối với cấu kiện lắp ghép cần phải tính toán và kiểm tra thêm giai đoạn chế tạo,
chuyên chở và cẩu lắp
Câu 4: Các nội dung thuộc về cấu tạo?
- Trong công tác thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, tính toán tải trọng, nội lực, cường độ
và điều kiện sử dụng bình thường của kết cấu, cần thực hiện những quy định nhằm đảm bảo cho kết cấu làm việc bình thường dưới các tải trọng, tác động khó kiểm soát, khó tính toán được tường minh, làm cho công tác thi công thuận lợi, chất lượng thi công đảm bảo Những quy định chung như vậy được đưa ra từ kết quả thí nghiệm, từ phân tích mô hình, từ kinh nghiệm của người thiết kế… còn được gọi là nguyên tắc cấu tạo
1 Lựa chọn vật liệu:
* Betong nặng có khối lượng từ 2200-2500kg/m3,
- Bê tông trong kết cấu nên sử dụng tối thiểu B20, ưu tiên loại có cấp độ bền chịu nén
từ B30 trở lên. Đối với công trình quy mô lớn, có điều kiện sản xuất bê tông tập trung với những thiết bị kiểm tra cấp phối chuẩn xác nên dùng bê tông cấp độ bền chịu nén B20 (mác 250), B22,5 (mác 300), B30 (mác 400)
* Thép thanh tròn trơn dùng làm cốt trong bê tông được quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1651-1:2008 gồm có 2 mác thép: CB240T và CB300T
2 Hình dạng và kích thước tiết diện
Trang 4DoManhHoan-18X5 Trang 4
- Về cơ bản, các cấu kiện của kết cấu khi lựa chọn hình dáng và kích thước tiết diện cần thỏa mãn 4 yếu tố về cường độ, ổn định, thẩm mỹ và thi công
3 Chọn và bố trí cốt thép
- Về nguyên tắc chung, cốt thép được chọn phải đảm bảo diện tích theo tính toán,
thuận lợi thi công, đảm bảo các quy định, yêu cầu cấu tạo
4 Bố trí khe nhiệt và khe lún
*Khe nhiệt:
+ Bề rộng khe nhiệt độ thông thường từ 2 đến 3cm
+ Khoảng cách giữa các khe nhiệt cần xác định bằng tính toán
*Khe lún:
+ Khoảng cách giữa các khe nhiệt cần xác định bằng tính toán
+ Có thể kết hợp khe lún và khe nhiệt độ với nhau, tức là khe lún có thể làm cả nhiệm
vụ của khe co giãn (của bê tông)
5 Mặt bằng kết cấu là gì, tác dụng và cách lập?
Khái niệm: Mặt bằng kết cấu là loại bản vẽ tổng thể, thể hiện việc bố trí các kết cấu
trên mặt bằng Công trình dạng nhà bê tông cốt thép có các mặt bằng kết cấu các sàn
và mặt bằng kết cấu mái
- Thể hiện rõ hệ kết cấu chịu lực chính của công trình (như hệ khung, hệ vách, hệ lõi, dầm, sàn) vị trí và ký hiệu các cấu kiện, thể hiện quan niệm về sự làm việc của hệ kết cấu
*Tác dụng: Mặt bằng kết cấu thể hiện hệ kết cấu chịu lực đã được bố trí hợp lý, đúng nguyên lý thiết kế hay chưa
- Lựa chọn quan niệm tính toán, xây dựng sơ đồ tính toán hệ kết cấu công trình
- Tính toán được tải trọng công trình truyền lên các kết cấu chịu lực
- Dùng để thống kê chủng loại, số lượng các cấu kiện, thống kê bê tông, cốt thép các cấu kiện, lập dự toán
- Trong giai đoạn thi công giúp xác định khối lượng thi công, phân đoạn thi công, xác định vị trí các kết cấu để thi công
- Phục vụ công tác kiểm tra, kiểm định, thử tải, quản lý chất lượng công trình
* Cách lập:
- Dựa trên mặt bằng kiến trúc, phân tích lựa chọn phương án kết cấu, thể hiện trên mặt bằng kết cấ
- Đánh tên thể hiện mặt bằng kết cấu
- Thể hiện kích thước tiết diện
Trang 5DoManhHoan-18X5 Trang 5
- Ghi chú nếu các chi tiết kiến trúc thể hiện chưa đủ thông tin
- Từ bản vẽ kiến trúc lược hết các chi tiết Thể hiện mặt bằng kết cấu theo phương đứng, tô nét cắt, nét thấy cho phù hợp
6 Các bộ phận của mái?
Khái niệm: mái là bộ phận công trình có chức năng cách nhiệt, chống dột, chịu mưa
nắng do vậy cácc lớp cấu tạo của mái khác với cácc lớp cấu tạo của sàn
- Các bộ phận của mái gồm: gạch lát , lớp bê tông cách nhiệt, lớp bê tông chống thống, bản BTCT toàn khối hoặc penen lắp ghép, kết cấu đỡ mái như sườn mái BTCT toàn khối, dầm mái, dàn mái, vòm mái, xà gồ mái
Phân loại: Theo phương pháp thi công + mái toàn khối: mái có sườn, mái không sườn
+ mái lắp ghép hoặc nửa lắp ghép: Hệ có xà gồ hoặc không có xà gồ Theo hình dạng: mái phẳg và mái vỏ mỏng không gian Theo độ dốc I của mái, khi i< 1/8 gọi là mái bằng,i> 1/ gọi là mái dốc
7 Kết cấu dầm mái: đặc điểm làm việc của dầm mái, phạm vi sử dụng, đặc điểm cấu tạo và tính toán?
Dầm mái: là hết cấu đỡ trực tiếp panen mái hoặc xà gồ, dầm mái thường là xà ngang
của khung hoặc dầm độc lập gác lên tường hoặc trụ Dầm mái thích dụng với nhịp từ 18m trở xuống.Nếu dùng dầm mái ứng lúc trước có thể vượt nhịo 24m hoặc lớn hơn
Đặc điểm tính toán: Sơ đồ tính toán dầm mái là một dầm đơn giản kê tự do trên hai
gối tựa, Khoảng cách từ trục phân chia dọc nhà đến trung tâm gối tựa của dầm là
150mm Như vậy nhịp tính toán của dầm l0 là: l0 = l - 300mm, trong đó l - nhịp nhà
Tải trọng tác dụng xuống dầm mái gồm:
+ Trọng lượng bản thân dầm mái: phân bố đều
+ Trọng lượng Panen, lớp phủ mái
+ Trọng lượng cửa mái
+ Hoạt tải sửa chữa trên mái
+ Tải trọng cầu trục treo (nếu có)
- Ngoài tải trọng bản thân dầm mái còn có các tải trọng khác truyền lên dầm mái dưới dạng tải tập trung thông qua các sườn Panen.Nếu trên dầm mái có từ 5 tải trọng tập trung trở nên thì có thể thay tải trọng tập trung đó bằng tải trọng phân bố đều
Trang 6DoManhHoan-18X5 Trang 6
8 Kết cấu dàn mái: đặc điểm làm việc, các loại dàn và phạm vi sử dụng, đặc điểm cấu tạo và tính toán?
Dàn mái là một loại xà ngang của khung dùng để đỡ trực tiếp panen mái hoặc để đỡ xà
gồ mái.Dàn mái thích dụng với nhịp lớn hơn 18m
a, Dàn hình thang có thanh xiên ở gối hướng lên:
Ưu điểm: chế tạo đơn giản, dễ thoát nước mái, nội lực phân bố tương đối đều
Nhược điểm: chiều cao đầu dàn tương đối lớn, tăng chiều cao nhà, tốn vật liệu bao che, tăng tải trọng gió.Sử dụng phổ biến trong mái nhà nhịp lớn
b Dàn hình thang có thanh xiên ở gối hướng xuống:
- Trọng tâm thấp, ổn định khi lắp dựng
- Nhược điểm: tổn hao lớn khi ULT
c, Dàn có thanh cánh thượng gãy khúc: hợp lí khi tải phân bố đều, nội lực thanh cánh thượng, hạ phân bố đồng đều, nội lực thanh xiên bé, giảm chiều cao tầng nhà
d, Dàn vòng cung hợp lý về chịu lực tuy nhiên chế tạo khó
e, Dàn tam giác: Sử dụng với mái nhẹ lợp phi-brô, tôn, thực tế ít sử dụng
g, Dàn chữ nhật: Nội lực phân bố không đều trong các thanh cánh thượng và cánh hạ
Sử dụng trong mái phẳng, nhịp cầu –
Cấu tạo:
+ Chiều cao giữa dàn: H= (1/7÷1/9)L và phụ thuộc vào độ cứng, yêu cầu kiến trúc, lắp đặt thiết bị kỹ thuật, thông hơi, gió
+ Khoảng cách mắt dàn trên thanh cánh thượng = 3m; dưới thanh cánh hạ = 6m + Bề rộng tiết diện thanh cánh thượng = (220÷300)mm: phụ thuộc yêu cầu gác panel
b ≥ 220 (a = 6m, nhịp 18m)
b ≥ 240 (a = 6m, nhịp 30m)
b ≥ 280 (a = 12m, nhịp tùy);
+ Chiều cao tiết diện thanh cánh thượng xác định theo tính toán (cấu kiện nén lệch tâm)
Trang 7DoManhHoan-18X5 Trang 7
+ Bề rộng thanh cánh hạ nên lấy bằng thanh cánh thượng để dễ chế tạo (khi đổ bê tông nằm ngang); Chiều cao tiết diện cánh hạ phụ thuộc bố trí cốt thép, tính giống cấu kiện kéo
+ Các thanh bụng lấy bề rộng tiết diện như cánh hạ; Chiều cao tiết diện 150÷250mm + Bê tông chế tạo có cấp độ bền B20-30; Cốt thép nhóm CII, CIII và nên dùng khung hàn
+ Cấu tạo cốt thép các thanh dàn như cấu kiện chịu nén hoặc chịu kéo + Mắt dàn nên
mở rộng để giảm ứng suất cục bộ nhưng không nên quá lớn vì sẽ phát sinh mô men trong các thanh dàn Đặc điểm tính toán Cần tính toán trong các giai đoạn: sử dụng, chế tạo, vận chuyển, cẩu lắp - Giả thiết tính toán :
+ Tải trọng từ mái, trọng lượng dàn coi như truyền thành lực tập trung vào mắt dàn ở cánh thượng
+ Tải trọng do cầu trục treo đặt vào mắt dàn ở cánh hạ
+ Nếu tải trọng không đặt vào mắt dàn (VD: khi bước dàn cách thượng 3m, sử dụng panel sườn 1,5m) thì cần xét tới sự xuất hiện mô men bằng cách coi cánh thượng như dầm liên tục để tính toán
- Các trường hợp tải:
+ Tĩnh tải: chất toàn bộ mái
+ Hoạt tải mái:
Chất hoạt tải nửa mái bên trái ;
Chất hoạt tải nửa mái bên phải ;Chất hoạt tải trên toàn mái
- Nội dàn xác định theo phương pháp CHKC, coi mắt dàn là khớp: xác định bằng giản
đồ Crêmôna
- Tiến hành tổ hợp tải trọng xác định nội lực lớn nhất
- Tính toán:
+ Cách thượng, xiên: cấu kiện chịu nén
+ Cánh hạ cấu kiện kéo
+ Dạng: nén, kéo tổng nội lực xác định được
9 Kết cấu vòm mái: đặc điểm làm việc, các loại vòm và phạm vi sử dụng, đặc điểm cấu tạo và tính toán?
- Vòm mái bê tông cốt được dùng làm kết cấu chịu lực của mái nhà có nhịp trên
18m.Đối với mái có nhịp trên 36m thì vòm mái tỏ ra kinh tế hơn sàn Trong thực tế xây dựng trên thế giới người ta đã xây dựng những vòm có nhịp trên 200m Vòm bê tông cốt thép có thể là vòm ba khớp, vòm hai khớp hoặc vòm không khớp + Vòm ba khớp thường được lắp ghép từ hai nửa vòm (hai khớp ở chân và một khớp ở đỉnh) + Vòm hai khớp hay gặp trong thực tế là vòm có thanh căng + Vòm không khớp thường
Trang 8DoManhHoan-18X5 Trang 8
được thi công liền khối, tựa trực tiếp lên móng, lực xô ngang được truyền trực tiếp xuống móng Có những trường hợp người ta tận dụng các kết cấu ở hai bên để chịu lực
xô ngang của vòm
- Đặc điểm tính toán Kết cấu vòm BTCT được tính với tải trọng mái, hoạt tải đặt ở nửa vòm, hoạt tải đặt ở cả vòm, tải trọng cấu trục treo vv Nếu vòm có nhịp lớn phải tính
sự co ngót và từ biến của bêtông Sơ đồ tính toán vòm hai khớp có thanh căng cho ở Hình 2.8 Tiết diện của thanh căng được sơ bộ xác định theo lực xô ngang
Đối với vòm thoải, lực xô ngang H có kể tới độ giãn dài của thanh căng được xác định như sau
- Khi tải trọng phân bố đều trên toàn vòm H=k.(ql^2)/8.f
- Khi tải trọng phân bố đều trên một vòm:
- Khi tải trọng tập trung:
Trang 9DoManhHoan-18X5 Trang 9
10 Khái niệm, phân loại, phân tích sơ đồ khung?
Khái niệm: Hệ kết cấu khung là một trong những hệ kết cấu phổ biến của công trình
bê tông cốt thép nói chung, đặc biệt là của nhà bê tông cốt thép.Nhà khung bê tông cốt thép được hiểu hệ kết cấu chính chịu lực là khung bê tông cốt thép, khung nhận tải trọng từ các bộ phận khác của nhà này như sàn bê tông cốt thép, các bức tường ngăn không gian nhà, tường bao xung quanh nhà truyền xuống móng Các tải trọng, tác động khác vào công trình như gió, nhiệt độ, động đất cũng do kết cấu khung chịu
Phân loại:
1 Theo sơ đồ kết cấu (một tầng một nhịp, một tầng nhiều nhịp, một nhịp nhiều tầng, nhiều tầng nhiều nhịp
2 Theo quan niệm, sơ đồ tính (khung phẳng, khung không gian)
3 Theo phương pháp thi công
4 Theo phương pháp chế tạo(khung BTCT thường, ứng lực trước)
Phân tích sơ đồ tính khung
- Phân tích kết cấu khung cho kết quả là các nội lực, chuyển vị tại các tiết diện của các cấu kiện trong khung Kết quả nội lực bao gồm mô men theo hai phương trục chính của mỗi tiết diện, lực pháp tuyến tại tiết diện hay lực dọc trục cấu kiện (lực kéo hoặc nén dọc trục), lực tiếp tuyến (lực cắt), mô men song song tiết diện (mô men xoắn)
- Lựa chọn hình dạng khung, liên kết và các tiết diện của cấu kiện quyết định đến tính kinh tế và thẩm mỹ của cả hệ kết cấu Mục đích là sử dụng các tiết diện cấu kiện vừa chịu được nội lực,vừa đảm bảo tính kinh tế, thẩm mỹ
Trang 10DoManhHoan-18X5 Trang 10
11 Đặc điểm cấu tạo khung toàn khối, khung lắp ghép?
- Do đặc điểm thi công bê tông đổ toàn khối tại chỗ nên loại kết cấu khung này dễ được tạo các nút cứng, điều đó ảnh hưởng đến việc lựa chọn sơ đồ tính cũng như
những quan niệm tính khung
- Khung bê tông cốt thép toàn khối được sử dụng rất rộng rãi cho nhà dân dụng, các công trình công cộng, nhà ở một tầng và cao tầng, một nhịp và nhiều nhịp
- Đối với nhà nhiều tầng dùng khung bê tông cốt thép chịu cả tải trọng ngang và tải trọng đứng thì nút khung thường là nút cứng, cột liên kết ngàm với móng
- Trong trường hợp nhà nhiều tầng mà khung chỉ chịu tải trọng thẳng đứng còn phần lớn tải trọng ngang do các vách cứng và lõi chịu, thì khung có thể được cấu tạo với các nút khớp
Khung lắp ghép: Chi tiết cấu tạo như cột, kèo, dầm, xà gồ được thiết kế và sản xuất tại nhà mát dựa theo bản vẽ của nhà
Cấu tạo: Cấu kiện và máy được vận chuyển ra công trường, xà ngang vắt qua cột
12 Đặc điểm tính toán khung: quan niệm,sơ đồ tính, tải trọng, nội lực, tính toán tiết diện, kiểm tra trạng thái giới hạn 2?
Quan niệm:
- Khung là hệ kết câu bất biến hình tạo bởi cá phần tử thanh (cột, xà ngang) liên kết với nhau tại các nút
- Trong một số trường hợp có thể có thanh xiên, thanh gẫy khúc, thanh cong trong hệ khung ở các vị trí mái vát, mái cong hay các mặt bằng uốn lượn theo sáng tác kiến
trúc Xà ngang tại mái có các dạng dầm, dàn, vòm mái
Sơ đồ tính: Căn cứ vào điều kiện địa chất, giải pháp nền móng, kích thước hình học
cấu kiện, phương pháp thi công dự kiến
- Để đơn giản hóa khi tính toán có thể coi các dầm cùng 1 tầng có cùng cao độ trục thanh, các cột cũng có thể coi trục thanh thẳng, độ lệch tâm trục cột tầng trên và tầng
dưới gây ra lệch tâm có thể bù bằng những mô men tập trung được tính toán thủ công
3.- Khung phẳng 2.- Khung không gian