CÂU hỏi và đáp án đề CƯƠNG kết cấu bê TÔNG đặc BIỆT

CÂU HỎI VÀ ĐÁP ÁN ĐỀ CƯƠNG KẾT CẤU Bấ TễNG ĐẶC BIỆT* ĐN: nhà nhiều tầng là nhà mà chiều cao của nó ảnh hởng đến ý đồ và pp thiết kế, hay nói cáchkhác: 1 công trình đợc xem là nhiều tầng

CÂU HỎI VÀ ĐÁP ÁN ĐỀ CƯƠNG KẾT CẤU Bấ TễNG ĐẶC BIỆT

* ĐN: nhà nhiều tầng là nhà mà chiều cao của nó ảnh hởng đến ý đồ và pp thiết kế, hay nói cáchkhác: 1 công trình đợc xem là nhiều tầng tại một vùng hay tại một thời điểm nào đó nếu chiều caocủa nó quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sd khác với các nhà thông thờng

* u nhợc điểm của nhà cao tầng:

Câu 2: các kcấu chịu lực cơ bản, các hệ chịu lực chính của nhà nhiều tầng và đặc điểm của từng

hệ

a) các cấu kiện chịu lực cơ bản:

- cấu kiện dạng thanh, dầm

- CK phẳng: tờng đặc hoặc có lỗ cửa, hệ lới thanh dạng dàn phẳng, tấm (sàn) phẳng hoặc có sờn

- ck không gian: lõi cứng và lới hộp, tạo thành bằng cách lk cấu kiện phẳng hoặc thanh lại vớinhau

b) các hệ chịu lực chính của nhà nhiều tầng:

Tuỳ theo cách tổ hợp các cấu kiện chịu lực có thể chia thành 2 nhóm:

* nhóm các hệ chịu lực cơ bản: chỉ gồm một loại cấu kiện chịu lực độc lập: + Hệ khung

Tờng dọc cl tờng ngang dọc+ng

- các vách cứng chịu cả tải trọng ngang và đứng Tải trọng ngang truyền vào tấm chịu lực thôngqua hệ sàn đợc xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng.các vách cứng làm việc nh nhứngdầm công xôn có chiều cao tiết diện lớn

3/ Hệ lõi chịu lực :

- Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện cứng hoặc hở, nhận các loại tải trọng tác động lên công trình

và truyền chúng xuống nền đất Không gian trong lõi để bố trí thiết bị vệ sinh theo phơng thẳng

đứng hoặc các đờng ống kỹ thuật

Hệ này đợc sd phổ biến do:

+ Phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng

+ Có khả năng tiếp thu tốt tải trọng gió và động đất

2/ Hệ tờng - vách: Thờng sd với mặt bằng HCN kéo dài, chủ yếu chịu lực theo phơng ngang nhà.3/ Hệ khung – lõi:

- Sử dụng hiệu quả với nhà tơng đối cao và mặt bằng đơn giản

- Lõi có thể đặt trong hoặc ngoài biên trên mặt bằng

- Sàn các tầng đợc gối trực tiếp vào lõi, hộp hoặc các hệ cột trung gian Trong lõi thờng bố trí thangmáy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật

4/ Hệ lõi- hộp:

- Hệ hộp chịu toàn bộ tải trọng đứng và ngang do sàn truyền vào không có hoặc có rất ít các cộttrung gian đỡ sàn

- Các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều có độ cứng chống uốn bé vô cùng.( các hệ chịu lực cơ bản, các hỗn hợp tạo thành từ tờng, lõi và hộp chịu lực đều thuộc sơ đồ giằng)

b) Sơ đồ khung – giằng:

- khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản khác

- khung có liên kết cứng tại nút.( hệ khung chịu lực xếp vào sơ đồ khung- giằng)

Câu 4: Nguyên tắc bố trí mặt bằng, mặt đứng và hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng?

a) Bố trí mặt bằng kết cấu:

- nên chọn mặt bằng đơn giản

- có trục đối xứng ít nhất là một phơng đối xứng trong cách bố trí các kết cấu chịu lực nhằm tránh

đợc những bất lợi do biến dạng xoắn

* Khi bố trí kết cấu chịu lực nhà cao tầng chịu tải trọng động đất còn cần chú ý, những điều sau

đây:

- Mặt bằng nên đối xứng theo cả 2 phơng trục nhà

- Mỗi quan hệ chiều dài (L); chiều rộng công trình(B) độ nhô ra của các bộ phận công trình (l), vịtrí các góc lõm trên công trình cần thoả mãn các yêu cầu trong bảng 1.3

- Với các nhà có mặt bằng kiến trúc phức tạp, có những bộ phận chênh tầng thì phải phân chiathành những khối nhỏ kết hợp với việc bố trí các khe co giãn nhiệt, khe lún hoặc khe kháng chắn.Thông thờng các loại khe biến dạng đợc kết hợp làm 1

b) Bố trí kết cấu theo phơng thẳng đứng:

- Theo phơng đứng kết cấu cũng cần đối xứng về hình học và khối lợng Cần thiết kế kết cấu chịulực có độ cứng đồng đều, tránh sự thay đổi đột ngột theo chiều cao, suy ra tránh đ ợc sự bất lợi dotải trọng động

1/ Bố trí khung chịu lực:

-Nên chọn khung đối xứng và có độ siêu tĩnh cao

- các nhịp khung nên chọn bằng nhau hoặc chênh 10- 20 % chiều dài

- chọn khung sao cho tải trọng tiết diện theo phơng ngang và thẳng đứng đợc truyền trực tiếp vàngắn nhất xuống móng

- Khung BTCT trong nhà cao tầng nếu có chèn gạch thì phải chèn các tầng dới trớc Nếu phải chèn

từ trên xuống thì phải chọn tiết diện dầm, cột tầng dới có độ cứng > tầng trên nó

- Tránh thiết kế công xôn, nếu có phải hạn chế độ vơn đến mức tối thiểu và phải kiểm tra với cácdạng giao động

- Thiết kế cần chọn độ cứng tơng đối của dầm < cột, để tránh trờng hợp cột bị phá hoại trớc dầm.2/ Bố trí vách đứng :

- Trong các mặt bằng nhà HCN nên bố trí từ 3 vách trở lên theo cả 2 phơng vách theo phơngngang nên bố trí đều đặn, đối xứng tại các ( vị trí gần đầu hồi cầu thang, gian thang máy) tại các vịtrí có biến thiên hình dạng trên mặt bằng và những vị trí có tải trọng lớn

- Nên thiết kế các vách giống nhau và bố trí cho tâm cứng của hệ kết cấu trùng với trọng tâm hìnhhọc mặt bằng ngôi nhà

- Các vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên toàn bộchiều cao hoặc nếu phải giảm thì giảm dần từ dới lên trên

- Không nên chọn vách có khả năng chịu tải lớn mà số lợng ít Nên chọn vách có khả năng chịu tảitơng đơng và phân bố đều trên mặt bằng công trình.

- Không nên chọn khoảng cách giữa các vách và từ vách đến biên quá lớn

- Chiều dày vách  150mm và  1/20 chiều cao tầng

- Vách cứng theo phơng dọc nhà cần bố trí ở khoảng giữa đơn nguyên

- Vách cứng theo phơng dọc nhà có thể bố trí thành nhóm hình chữ L, T, I; kết hợp theo gócvuông

- Vách cứng theo phơng dọc nhà dài có thể đợc chia thành nhiều đoạn độc lập liên kết với nhaubằng hệ dầm lanh tô trên ô cửa có chiều cao lớn

- Các lỗ cửa trên vách cần bố trí đều đặn và thẳng hàng từ trên xuống dới

3/ Bố trí lõi ống:

Nhà cao > 100m thờng sd hệ chịu lực lõi, ống, ống trong ống Khung và cột chỉ để giảm khẩu độsàn, không tham gia chịu tải trọng ngang

- Việc thiết kế ống trong ống phải thoả mãn các điều kiện sau:

+ tỷ số giữa chiều cao và chiều rộng ống > 3

+ Khoảng cách giữa cột ống ngoài không nên > chiều cao tầng và không nên < 3m Mặt cắt cộtngoài cần dùng dạng CN hoặc chữ T Diện tích của cột góc có thể dùng vách góc chữ L hoặc ốnggóc

+ Khoảng cách ống trong và ống ngoài khi không tính đến động đất không nên lớn hơn 12m Tính

đến động đất không nên > 10 m khi cần vựot qua giới hạn này cần dùng hệ dầm sàn có độ cứnglớn và BTCT ƯLT hoặc sàn BT- thép kết hợp

Câu 5: Các giả thiết cơ bản khi tính toán nhà nhiều tầng?

- gthiết ngôi nhà làm việc nh một thanh công xôn có chân ngàm với độ cứng tơng đơng độ cứngcủa các hệ kết câú hợp thành

- Giả thiết mỗi hệ kết cấu chỉ có thể tiếp thu một một phần tải trọng ngang tỷ lệ với độ cứng uốn( xoắn) của chúng, nhng chỉ đợc liên kết chặt chẽ với các hệ khác qua các thanh giằng có liên kếtkhớp 2 đầu Độ cứng của các thanh giằng có giá trị lớn nên có thể xem nh không bi biến dạng cohoặc dãn dài

- giả thiết về hệ kết cấu có cùng một dạng đờng cong uốn gt này chỉ thích hợp cho các nhà chỉ cómột khung hoặc vách hoặc lõi Với nhà hệ khung-vách- lõi đờng cong uốn của mỗi hệ khác nhautrong cùng 1 sơ đồ tính toán

Câu 6: Sơ đồ tính toán của nhà nhiều tầng:

a) Sơ đồ phẳng tính toán theo 2 chiều:

Dùng phổ biến cho hệ kết cấu khung- vách phẳng

- Thờng sd cho tính toán nhà có mặt bằng phức tạp

- theo các giả thiết về liên kết và các quan niệm về khả năng tiếp thu các tải trọng ngang của từng

hệ còn có thể phân chia thành các sơ đồ khung – giằng và sơ đồ giằng

Câu 7: Xác định tải trọng gió( thành phần tĩnh và thành phần động) và tải trọng động đất?

a) Tải trọng gió:

- quy ớc: từ mặt đất lên độ cao 10 m áp lực gío đợc xem là phân bố đều Phần từ >10m phân bốdạng hình thang

W0 – giá trị áp lực gío lấy theo bản đồ phân vùng lãnh thổ.

k- hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địa hình

c- hệ số khí động

* Thành phần động của tải trọng gío

- Với các công trình và bộ phận KCCT có tần số dao động riêng cơ bản f1(Hz)> giá trị giới hạn củatần số dao động riêng fL thì xác định theo công thức:

Wp = W..

W- gía trị TC thành phần tĩnh tải trọng gió ở độ cao tính toán

- Hệ số tơng quan không gian áp lực động của tải trọng gió

- hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao Z

- Đối với nhà có mặt bằng đối xứng có f1< f2 và với mọi công trình có fL < f2

(f2- tần số dao động thứ 2 của công trình) thì xác định theo công thức:

pk w k

2

Mk - khối lợng thứ k của công trình

yk – chuyển vị ngang của trọng tâm phần thứ k ứng với dạng dao động riêng thứ 1

Wpk - thành phần động của tải trọng gió ở phần thứ k của công trình

- Đối với nhà nhiều tầng có độ cứng, khối lợng và bề rộng mặt đón gió không đổi theo chiều cao:

Wp = Wph

h

z

4 ,

* Phơng pháp xác định tải trọng động đất theo phơng pháp tĩnh lực

- tải trọng động đất tác động tại tầng thứ k của công trình:

Fki = Cki Qk

Qk- trọng lợng tầng thứ k của c trình

Cki- hệ số địa chấn tơng ứng với tầng k và dạng dao động i

Cki = kc i .ki

Kc – hệ số cờng độ địa chấn

i – hệ số động lực, hàm số của chu kỳ dao động riêng và đặc tính của nền đất

Kc = 0,1;0,2&0,4 ứng với các cấp động đất 7,8,9 theo thang MSK-64

K1 - hệ số xét tới sự h hỏng cho phép của nhà và công trình K1= 0,12-1

K2 –hệ số xét tới các giải pháp kết cấu sd K2= 0,5-1,5

Kcp – hệ số giảm chấn Kcp= 1-1,5

0,8  i= 1/Ti  3: đất loại I

0,8  i= 1Ti, 1

 2,7: đất loại II0,8  i= 1Ti, 5

 2: đất loại III

x

ik

1

2

To- chu kỳ dao động đặc trng của nền đất

Câu 8 Trình tự tính toán nhà nhiều tầng?

Căn cứ vào giải pháp K Trúc và bố trí mặt bằng, các KC chịu lực có thể tiến hành tiến hành tínhtoán theo các bớc sau:

a Chọn sơ đồ tính toán

b Xác định các loại tải trọng

c XĐ các đặc trinh hình học và độ cứng của kết cấu

d Phân phối tải trọng ngang vào các hệ chịu lực

e XĐ nội lực, cvị trong từng hệ, từng CK

f.Kiểm tra các đ/k bền, cvị và các đặc trng động

g Kiểm tra ổn định cục bộ và ổn định tổng thể công trình

B-Vỏ Mỏng.

Câu 1.-đn,phân loại,u nhựơc điểm?

Định nghĩa: Vỏ mỏng là kết cấu có chiều dày nhỏ hơn rất nhiều so với các kích thớc còn lại ở các chiều còn lại và đợc uốn cong theo một dạng mặt cong nào đó.Vỏ đợc gọi là mỏng khi tỷ số R

ĐN khác :L-chiều dài cạnh ngắn hoặc đờng kính mặt bặt bằng che phủ

(các loại mái BTCT đợc tạo bởi các bản cong 1 hay 2 chiều có chiều dày thoả mãn điều kiện (*) gọi là mái vỏ mỏng)

* phân loại: 4 loại kết cấu vỏ mỏng

+mái vỏ mỏng có trọng lợng bản thân nhẹ hơn kết cấu khác cùng khẩu độ

+tạo nên các công trình kiến trúc hình dáng phong phú

+giảm đợc chi phí vật liệu so với kết cấu phẳng

Bê tông giảm 2030%/1m

Thép giảm 4050%/1m

+Độ bền cao,chi phí bảo quản thấp

+Thoát nớc ma tốt hơn mái bằng

+ít bị ảnh hởng do lún không đều của các trụ đỡ

+chịu tai trọng động đất tốt

-Nhợc điểm:

+khó khăn khi thi công,xây lắp

+đòi hỏi vốn đầu t lớn

Câu 2 Các phơng pháp tạo mặt cong 2 chiều:

-Mặt vỏ cong 2 chiều có thể đợc tạo từ 2 phơng pháp sau:

-phơng trình mặt cong 2 chiều khi tạo bởi phơng pháp trợt có dạng:

z=f1(x)+f2(y) hoặc có dạng đơn giản z=kxy

+ lúc này độ cong xoắn kxyz= 0

-phơng trình mặt cong 2 chiều còn có thể cho dới dạng: z= f1(x)f2(y) hoặc đơn giản theo phơng trình :

z=kxy

+ lúc này ta có: kx= 0

2 2







x z

2 2







y z

5

1



a f

b Mái vỏ thoải cong 2 chiều dơng mặt bằng chữ nhật

Nhờ độ thoải của vỏ cho phép lấy

 =x ; =y; A=B=1

các hệ số: L= 0

2 2







x f







y f





 ; T=

y x w









) 3 ( 0 0

2

) 2 ( 0

) ; 1 ( 0

Qy x

H y

M y

q

kyN y kxNx

y Qy x

y Ny x

N xy

y

N xy x

N x

) 5 ( 0





 ; kxy=

y x z







 2

Từ (4) và (5): rút Qx và Qy rồi đạo hàm lần lợt theo x và y để đa vào ba phơng trình(1,2,3)ta có:

E Jt

H

k y y

u Eh x

Eh

Ny

k x x

u Eh x

h E

0 (

.

0

(

x

D

Mx

y x S Nxy y Ny

;

2

2

; 2

EhV

k

k

, 0

2 2

y K

x

K

y y

x x

a y

K x

K

E h

y y

x x

, 4

4 2

2 4 2 4

4

0 2

2 2 2

2 1

4 4 2

2 4

2

4

4

2 2 2 2

*Tính toán và giải hệ pt theo lý thuyết phi Momen

- XĐ nội lực Nx,Ny:S từ phơng trình cb với giả thiết ban đầu các thành phần mô men =0

y

K x

K

2 2 2

1 2

2 2

2 2

2

2

1 2

a, K/n Mái vỏ trụ đợc tạo thành từ 1 mặt cong 1 chiều tựa trên 4 biên Trong đó có 2 biên cong theo

2 phơng ngang đợc gọi là các biên cứng và 2 dầm biên theo phơng dọc

b, Phân loại:

- Mái vỏ 1 nhịp ( nhịp chỉ tựa trên 2 điaphrac)

- Mái vỏ trụ nhiều nhịp ( nhịp tựa trên 3 điaphrac trở lên)

- Theo công nghệ xây dựng

+, Vỏ trụ BTCT toàn khối

+, Vỏ trụ BTCT lắp ghép

- Theo sơ đồ chịu lực:

+,Mái vỏ trụ dài

+,Mái vỏ trụ rất ngắn

+,Mái vỏ trụ ngắn

c, Phạm vi ứng dụng

Câu 5 Mái vỏ trụ dài.

- Tính toán vỏ trụ dài theo trạng thái giới hạn ( theo phơng nhịp, theo phơng sóng)? tính toán theo liên tục phi mômen?

*, vỏ trụ dài khi tỉ số giữa khoảng các l1 ( khẩu độ) giữa hai khoảng các gối biên (địaphrac)và khoảng các giữa 2 dầm biên trong khoảng

a, Xác định nội lực, mômen trong mái vỏ trụ dài theo lý thuyết phimomen

- Dới tác dụng của trạng thái tơng đơng vỏ trụ dài làm việc nh một dầm đơn hoặc liên tục tựa trên các gối tựa là điaphrac Trong tiết diện ngang xuất hiện nội lực nén chủ yếu ỏ phần mái vỏ và nội lực kéo ở phần giáp biên và chủ yếu trong dầm biên

Tuy nhiên giá trị momen không đủ lớn nên sử dụng lý thuyết phimomen có xét tới các hiệu ứng biên vừ đơn giản vừa cho kết qủa phù hợp với thực tế làm việc của công thức

- Nội lực trong vỏ trụ xác định theo hệ phơng trình cân bằng theo thuyết phi momen sau:

X dx

d s dy

d N

X dy

ds dx

d N

2

0 1

0 1

5 6

(

) 5 6

( 60

4 2 2

4

2 2 2 4 2 2

b b y

y

a a x x b a

3 ( 15 4

) )(

5 6

( 5

3 3

2 2 4 4 2

2 2 4 2 2 4 2 2

2 2 2 2

yb y

a x x b a qR

b y a a x x b a qR

v v

x Ny

x Nx





b, tính toán mái trụ dài theo trạng thái cân bằng giới hạn:

- Vỏ trụ dài làm việc nh dầm đơn tựa trên các biên cứng điâphrac.tính toán tác dụng ngang của vỏ

và dầm biên nh 1 tác dụng cong btct, chịu uốn với điều kiện cân bằng nội ngoại lực theo bất phơng trình sau:

Mmax = 0 , 8 ( 2R n hR y2sin p CR a F a)

Mmax : mômen do tải trọng xác định nh trong dầm đơn giản đối với cùng một tâm điểm

0,8 hệ số thực nghiệm về điều kiện làm việc

- Vị trí trục trung hoà xác định theo công thức sau:

Zmax thể tích nội lực xác định theo biểu đồ Nx

Câu 6:Mái vỏ trụ ngắn; đặc điểm cấu tạo và tính toán?

a) Đặc điểm cấu tạo:

vỏ trụ đợc gọi là gắn khi khoảng cách biên điaphắc l1 và chiều dài sóng l2 có tỷ số:

1

2 1 5 ,

0  

l l

Hoặc rất ngắn khi l1//l2 <0,5

- Mái vỏ thờng liên kết cứng vào điaphắc chiều dài sóng vỏ trụ ngắn thờng từ 5-12m

3- Điaphrắc

- Chiều dày vỏ lấy trung bình từ 6-8 cm cho vỏ BTCT đổ toàn khối BT M 200-400

- Chiều cao dầm biên lấy k0 < 1/15 chiều dài l1 và chiều rộng lấy bằng (0,2-0,4) chiều cao dầm biên

d1

* Phơng pháp đơn giản tính toán mái vỏ trụ ngắn:

- Với vỏ trụ ngắn phần lớn tải trọng trên mặt vỏ đợc truyền vào các điaphrắc thông qua lực tiếptuyến và chỉ còn 4-5% tổng tải trọng truyền vào các dầm biên dới dạng lực cắt sinh ra từ mômenuốn M2

Nội lực trong vỏ nhỏ có gía trị nhỏ có thể bỏ qua nên chỉ đặt thép theo yêu cầu CT

- Sơ đồ tính toán: với l1 12m; l2  30m cách tay đòn nội ngẫu lực bằng (0,4-0,6)h

d f l l

d1 - chiều cao dầm biên

q – tồng tải trọng tính trên 1m2 mặt mái vỏ có kể đến trọng lợng bản thân của vỏ và dầm biên.Tổng nội lực trong vỏ tại tiết diện sát mép điaphrắc có thể xác định theo các công thức thựcnghiệm sau:

- Tại tiết diện sát điaphrắc biên ( lk với 1nửa khẩu độ vỏ)

) 1

1

4

l

x qrl

x

q- tổng tải trọng trên 1m2 mặt chiếu bằng

r- bán kính phần vỏ

x- khoảng cách từ tâm trục toạ độ đặt từ gối bất kỳ

- Nội lực trong điaphrắc tĩnh định xác định nh sau:

+ Trong điaphrăc rạng thanh vòm

M ; ; : mômen, lực cắt, lực dọc xác định theo tĩnh định của điaphrắc do tải trọng toàn phần

e x - khoảng cách từ trục điaphrắc đến mặt trung gian của vỏ , nếu vỏ nằm trên lấy dấu (+); vỏnằm dới lấy dấu (-)

- Góc tạo thành giữa đờng vuông góc với mặt cắt ngang và mặt trung gian của vỏ

C- bể chứa Câu 1 : Khái niệm và phân loại