1 – Các phương pháp tính toán kết cấu:

PP lực: Một phương pháp cơ bản để tính các hệ siêu tĩnh, trong đó phản lực trong các liên kết thừa đc chọn làm ẩn số

PP chuyển vị: 1 pp cơ bản để tính các hệ siêu động đồng thời là siêu tĩnh. Theo pp này, chuyển vị độc lập chưa biết tại các nút được chọn làm ẩn số

PP chuyển vị cổ điển

PP tính máy

2- Các loại tải trọng và tác động lên công trình

Tải trọng tĩnh là lực đặt tĩnh tại trong suốt quá trình làm việc của kết cấu, nằm ở trên, hay bê trong ( tưc là tải trọng của chính kết cấu), của kết cấu công trình

-Tải trọng động là lực gây ra do các vật thể bên ngoài kết cấ tuác động vào kết cấu công trình trong khi chúng đang chuyển động có hướng vào kết cấu công trình và gây ra gia tốc chuyển vị cho các phần tử của kết cấu

-  Tải trọng gió là lực đẩy ngang của gió tác động vavfo công trình xây dựng. Tải trọng gió là 1 loại tải trọng động đặc biệt

3 - Thực chất cuả BTCT

BTCT là 1 loại vật liệu xây dựng phức hợp do bê tông và cốt thép cùng kết hợp chịu lực với nhau:

Bê tông đc chế tạo từ Xi măng + Cát + Đá răm (or sỏi ), chịu nén tốt ~> chức năng chủ yếu trong kết cấ BTCT luà chịu nén, chịu kéo kém và là vật liệu giòn

Cốt thép là 1 lượng thép đc đặt hợp lý trong BT về cả vị trí lẫn số lượng, chịu kéo tốt ~> đặt vào vùng chịu kéo của cấ kiện, chịu nén rất tốt ~> đặt trong các cấ kiêns chịu nén và trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn, mục đích là tăg khnả năng chịu lực là giảm kích thước tiết diện bê tông.

- Phân loại: theo pp thi công

BTCT toàn khối ( BTCT đổ tại chỗ ): lắp cốp pha, cốt thép và đổ BT tại vị trí thiết kế của kết cấu, độ cứng của kết cuấ lớn, chịu lực động tốt, nhưng tốn ván khuôn, cây chống, thi công chịu ảnh hưởng nhiều và thơì tiết

BTCT lắp ghép: phân kết cấu thành các cấ kiuênj riêng biệt kđeer sản xuấ ttại nhà máy or sân bãi sau đó vận chuyển đến công trường, dùng cần trục lắp ghép và nối các cấu kiện thành kết cấu tại vị trí thiết kế. Có khả năng công nghiệp hóa cao, tăng năng suất lao động, rút ngắn đc thời gian thi công, tiết kiệm ván khuôn, cây chống, nhưng độ cứng toàn thể của kết cấu kém hơn toàn khối, tố kém trong công tác vận chuyển cẩu lắp đặt, tốn vật tư liên kết

BTCT nửa lắp ghép: lắp ghép các cấu kiện đc ché tạo chưa hoàn chỉnh, sau đó đặt thêm cốt thép, ghép cốp pha và đổ BT phần còn lại và mối nối. Độ cứng của kết cấu cao hơn so với kết cấu lắp ghép, giảm cốp pha cây chống nhưng sản xuấ vtânj chuyển và lắp ghép phức tạp, tốn công xử lý mặt tiếp xúc giữa BT cũ và mới

Phạm vi sử dụng: BTCT đc sử dụng phổ biến trong xây dựng dân dụng, CN giao thông và quốc phòng

- Biến dạng của BTCT

1 - Biến dạng do tác dụng của tải trọng

Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn: Bt không phải là vật liệu đàn hồi hoàn toàn mà là vật liệu đàn hồi dẻo.

Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn

2- Biến dạng khối: là biến dạng do co ngót và do sự thay đổi của nhiệt độ

• BD co ngót : là hiện tượng Bt giảm thể tích khi khô cứng trong không khí do

Nước thừa bay hơi 

Sau quá trình thủy hóa đá xi măng giảm thể tích

• Đặc điểm của biến dạng co ngót: xảy ra chủ yếu ở giai đoạn đông cứng đầu tiên và trong năm đầu giảm dần và dừng hẳn sau vài năm. Từ bề mặt vào sâu khối BT, sự co ngót xảy ra không đều, ở ngoài co ngót nhiều hơn. Cấu kiện có bề mặt lớn so với thể tích ( sàn, tường … ) có độ co ngót lớn

– Nguyên tắc cấu tạo của cấu kiện BTCT

Chọn hình dáng và kích thước tiết diện ngang của kết cấ điện hợ lý sẽ tăng cường khả năng chịu lực, tiết kiệm vật  liệu, đảm bảo mỹ quan cho công trình

Chọn hình dáng và kích thước tiết diện cần phải xuất phát từ điều kinệ thi công thực tế

Kích thước tiết diện phải phù hợp với việc định hình hóa ván khuôn

CHọn hình dáng và kích thước tiết diện phả thoải mãn các yêu cầ vều chống thấ vmà xét đến yếu tố ăn mòn của môi trường

Cốt thép dọc theo tiết diện phải đc bố trí theo các yêu cầ vều khoảng cách tối thiểu và tối đa đối với từng loại kết cấu kiến và phụ thuộc cách đổ bt

CHọn đường kính cốt thép thích hợp sẽ làm thay đổi số lượng thanh thép trong tiết diện do đó khống chế đc khoảng cách cốt thép theo yêu cầu

- Đặc điểm cấu tạo của cấ kiện chịu uốn

Đđ cấu tạo bản

Kích thước:

Trong kết cấu nhà cửa: l1,l2=2-6m có thể 8-9m

H=6-15cm có thể 20-22cm

      Vật liệu:

Bê tông thường có cấp độ bền B12,5-B25

Cố thép

A, cốt chịu lực 1: nhóm thép CI, CII, AI, AII

Đường kính: d=5-12 thường sử dụng d>= [(h)b]/10

Vị trí: đặt trong miền kéo, xa trục T.H hơn so với cốt cấ tuạo

Số lượng: đc đặc trưng bới nhóm théo, đường kính và khoảng cách, xác định theo M   

Cốt cấu tạo 2: 

TÁc dụng của cốt cấu tạo:

ĐỊnh vị cốt chịu lực

Phân phối lực tập trung P

Chịu ứng suât do co ngót và do nhiệt độ

Đ2 cấu tạo: thường sử dụng nhóm Ci, CII, đặt vuông góc với cốt chịu lực

9, Trình bày cấu tạo chung của cấu kiện chịu nén

Quy định về bố trí cốt thép: cốt đai phải bao quanh toàn bộ cốt dọc, cách 1 cốt dọc phả có 1 cốt dọc nằm ở góc đai trừ trường hợp đặ bicêtj là trên cạnh có <= 4 thanh đồng thời kích thước cạnh đó <=400

Cốt dọc chịuw lực: đường kính cốt thép: phi = 12-40mm, cạnh của tiết diện b>=200mm thì chọn phi >=16mm

Cốt đai tác dụng: giữ ổn định cho cốt dọc chịu nén, giữ vị trí cho các thanh cốt dọc khi đổ bê tông, tăng cường khả năng chịu nén và chịu cắt cho cấ kiuênj, cản trở sự nở hông

10, Thực chất ưu nhược điểm của BTCT ứng lực trước

Ưu điểm:

Tiết kiệm thép do việc dùng thép cường độ cao

Khả năng chống nứt cao do đó khả năng chống thấm cao

ĐỘ cứng lớn hơn nên kích thuwocs tiết diện giảm hơn so với KC BTCT thường

Tính chống mỏi cao

Mở rộng đc phạm vi sử dụng của KC lắp ghép và bán lắp ghép

Nhước điểm:

Ứng lực trước có thể gây ra các Ú kéo làm cho Bt bị nứt, các đầu mút cấu kiện do chịu lực cục bộ có thể bị nứt

CỐt thép ứng suất trước có thể bị tuột neo do neo không chắc chắn or mất lực dính với BT

Việc chế tạo cần có thiết bị đặc biệt, công nhân lành nghề, giám sát chặt chẽ về kỹ thuậ và an toan lao động

Phạm vi ứng dụng: trong XD Đ và CN, trong GTVT

Cụ thể:

Với KC nhịp lớn: dàn vì kéo nhịp 18-24m dầm 12-24m panen sườn 1,5x12m, 3x12m, dầm cầu lên tới hàng vài trăm mét

Với KC bản, vỏ mỏng, KC, ko gian, móng cọc, vách cứng

Với KC chứa như bể chứa, bunke, xilô

11- Khái niệm, ưu nhược điểm của sàn BTCT

Kết cấu có dạng sàn phẳng bằng bê tông cốt thép được dùng hết sức rộng rãi trong xây dựng nhà cửa (sàn và mái), xây dựng cầu đường (bản mặt cầu, mặt cầu cảng) và trong nhiều bộ phận của các công trình thủy điện và thủy nông. Cấu kiện cơ bản của sàn phẳng là bản và dầm. Gối đỡ sàn có thể là tường hoặc cột: Móng bè là một loại sàn phẳng lật ngược. Tường và đáy của các bể chứa hình chữ nhật cũng có dạng sàn phẳng.

- Trong hệ kết cấu nhà, sàn trực tiếp tiếp nhận tải trọng thẳng đứng để truyền xuống tường và cột, sau đó là xuống móng; đồng thời sàn còn có vai trò rất quan trọng là vách cứng nằm ngang tiếp nhận tải trọng ngang (gió, động đất) để truyền vào các kết cấu thẳng đứng (khung, vách), qua đó truyền xuống móng. Trong chương trình này chỉ đề cập đến vấn đề sàn chịu tải trọng thẳng đứng.

I.2. Các loại sàn

- Theo phương pháp thi công có thể có sàn toàn khối, sàn lắp ghép và sàn nửa lắp ghép. Sàn nửa láp ghép sẽ được trình bày trong phần kết cấu nhà cửa.

- Theo sơ đồ kết cấu có sàn dầm (sàn sườn) và sàn không dầm (sàn nấm). 

- Trong sơ đồ sàn có dầm (sàn sườn) lại có thể chia ra:

+) Sàn sườn toàn khối có bản dầm (h.10.3a).

+) Sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh (h.10.3b)

+) Sàn dày sườn (sàn ô cờ) (h.10.3d).

+) Sàn nhiều sườn (h.10.3)

+) Sàn có dầm bẹt (h.10.3f).

+) Sàn panen (lắp ghép).

12, Cấu tạo của sàn BTCT và bản dầm và bản kê cấu cạnh

Trong loại sàn này bản thường mỏng (chiều dày bằng 6 đến 10cm, có thể dễ dàng tính toán sơ bồ từ giá trị của tải trọng) và nhịp bản l1 dao động trong khoảng 2 đến 4. Tuy vậy độ cứng trong mặt phẳng của sàn (với vai trò của vách cứng nằm ngang) lại lớn nhờ bản được liên kết toàn khối với hệ dầm trực giao. Nhịp của dầm phụ thường lấy từ 4 đến 6m với chiều cao tiết diện khoảng   chiều dài nhịp. Nhịp của dầm chính bằng bêtông cốt thép thường có thể lấy trong khoảng 5 đến 8m với chiều cao tiết diện vào khoảng   nhịp dầm. Chiều rộng b của tiết diện dầm thường lấy bằng   chiều cao h.

- Sàn toàn khối có bản dầm tiết kiệm vật liệu, độ cứng lớn nhưng chiều cao kết cấu thường lớn vì phụ thuộc vào chiều cao dầm chính, không tạo được trần phẳng và công tác ván khuôn phức tạp. Muốn có trần phẳng phải làm thêm trần treo.

13 - Kết cấu khung BTCT toàn khối

Khung bê tông cốt thép đc sử dụng rộng rãi cho nhà 1 tầng và cao tầng, 1 nhịp và nhiều nhịp

Ưu điểm cơ bản là dễ tạo đc nút cứng so với khung lắp ghép và khung là băngf các vật liệu khác

Đối vs nhà 1 tầng sơ đồ cơ bản hay dùng là:

Xà ngang chú yếu xuất hiện mô men uốn là lực cắt, lực nén dọc trục không đáng kể

Xà ngang làm việc như cấu kiện chịu nén lệch tâm do sự xuất hiện của lực nén đáng kể. Lực nén làm giảm ứng suất kéo ở thớ dưới của dầm, vì vậy khi có cùng 1 điều kiện thì tốt hơn cái trên

Đối với nhà nhiều tầng dùng khung btct chịu cả tại trọng ngang và đứng thì khung thường là nút cứng, cột liên kết cứng ( ngàm móng )

Thông thường trong 1 ngôi nhà bên cạnh khung còn có các tường đầu hồi, tường kuh wc, cầu thang là các cấ kiênj có khả năng chịu các tải trọng ngang rất lớn. Trong tình toán cần phải đem tải trọng ngang chia cho khung các tấ tường đó

ĐỐi với nhà nhiều tầng mà khung chỉ chịu tải trọng thẳng đứng còn tải trọng ngang do các vách cứng và lõi chịu thì khung có thể đc cấu tạo với nhiều nút khớp và các xa ngang có thể làm giống nhua cho các tầng

Khung gồm các thanh và các nút. Các thanh alf các cuấ kiện chịu uốn ( dầm, xà ngang ) và cấu kiện chịu nén lêhcj tâm ( cột, xà ngang gãy khúc, xà ngang cong) cũn cgó khi là cấu kiện chịu kéo lệch tâm ( khi khung đóng vai trò là vách cứng của cấu kiện chịu vỏ mỏng không gian) Việc cấu tạo các thnah chịu uốn, chịu kéo nén lệch tâm dùng cốt thép mềm trong điều kiện hàm lượng cốt thép bình thường

Đối với khung nhà cao tầng do nội lực trong khung khá lớn và nhu cầu giảm nhỏ tiết diện nên ng ta có thể đặt cốt thép mềm với hàm lượng cao or đặt cốt cứng

Đối với kết cấ khung, cấu tuạo nút khung là quan trọng. khung phải có kích thước hình học và bố trí cốt thép sao cho phù hợp với sơ đồ tính toán. Nút cứng phải đảm bảo bê tông chịu nén ko bị ép vỡ và cốt thép neo vào nút khung ko bị tuột

Trạng thái ứng suất của nút khung khá phức tạp phân bố ứng suất phụ thuộc rất nhiều vào hình dáng và kích thước nút khung, ở các góc đều có sự tập trung ứng suất

14 – Các hệ kết cấu chịu lực của nhà cơ bản nhiều tấng

1. Kết cấu gạch đá 

Những kiến trúc cao tầng thời cổ đại như những tháp hải đăng tại thành phố Alexandri của Ai Cập, các tháp chùa cao tại Hà Nam, Vân Nam, Trung Quốc là những công trình cổ tồn tại hàng ngàn năm trước đây. Ở nước ta cũng có những tháp cao đến 13 tầng, xây từ năm 1121 như tháp Sùng Thiện diên linh là một điển hình của kết cấu gạch đá cao tầng.

Ưư điểm của kết cấu gạch đá là vật liệu sẵn có gần nơi xây dựng, giá thành hạ, tính bền vững cao, nhưng nhược điểm là cường độ khối xây thấp, độ dẻo kém, bất lợi đối với việc chống lún và kháng chấn.

Trong những thập kỷ 60, 70 của thế kỷ trước, chúng ta xây nhiều tầng phần lớn là kết cấu gạch đá và gạch cốt thép, một số ít nhà cao tầng từ 8 đến 11 tầng thì xây bằng kết cấu hỗn hợp khung bê tông cốt thép và tường bằng khối xây gạch và gạch đá cốt thép.

2. Kết cấu thép 

Ưu điểm của kết cấu thép là cường độ chịu kéo, cường độ chịu nén, cường độ chống xoắn đều rất tốt, tính năng kháng chấn dẻo dai, độ chính xác trong chế tạo tại các nhà máy cao, tốc độ lắp ráp nhanh, tiết kiệm nhân công, hiện trường thi công gọn ghẽ văn minh, đặc biệt thích hợp với việc xây dựng nhà siêu cao và nhà hoặc công trình có khẩu độ lớn.

Kết cấu thép tuy có những ưu điểm như đã nói ở trên, nhưng khi dùng để làm nhà cao tầng thì chi phí vật liệu thép khá lớn từ 110 – 300kg/m2 xây dựng tương đương từ 2- 3 lần chi phí vật liệu thép của kết cấu bê tông cốt thép, do đó giá thành cao so với kết cấu bê tông cốt thép xấp xỉ gấp đôi. Bản thân kết cấu thép không tự phòng cháy được, mà phải có một lớp bảo vệ phòng cháy bọc ở ngoài bề mặt các kết cấu thép. Đây cũng là một nhân tố quan trọng trong làm giá thành cao.

Chính vì vậy mà ở Trung Quốc, một nước đã có nền công nghiệp gang thép khá phát triển - người ta vẫn cho rằng quy cách sản phẩm và sản lượng không đủ để cho phép sử dụng đại trà kết cấu thép vào làm nhà cao tầng.

3. Kết cấu bê tông cốt thép

Nguyên nhân khiến kết cấu bê tông cốt thép chiếm địa vị chủ đạo trong xây dựng nhà cao tầng ở Trung Quốc là tại đây, nguồn nguyên liệu làm bê tông rất phong phú, lượng thép sử dụng tương đối thấp so với kết cấu thép, độ cứng của kết cấu lớn, tính năng chịu lửa tốt, giá thành hạ so với kết cấu thép. Nhược điểm của kết cấu bê tông cốt thép là ở chỗ trọng lượng bản thân của kết cấu lớn, sử dụng nhân công tại hiện trường nhiều, thời gian xây dựng tương đối lâu. Muốn khắc phục, cần phải cải thiện tính năng của vật liệu, hoàn thiện hệ thống kết cấu, phát triển các loại phương pháp công xưởng hoá thi công.

Điều quan trọng nhằm giảm bớt trọng lượng bản thân của kết cấu là phải nâng cao cường độ của bê tông để từ đó giảm bớt tiết diện của kết cấu.

4. Kết cấu hỗn hợp sửa

Nhưng loại hình kết cấu nói trên, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng của nó. Ta có thể dùng phương pháp bù trừ lấy cái nọ bù cái kia; trong một ngôi nhà cao tầng, các bộ phận khác nhau của nhà có thể sử dụng các loại vật liệukhác nhau. Trong cùng một bộ phận kết cấu cũng có thể sử dụng các loại vật liệu khác nhau thành hình dạng kết cấu hỗn hợp phức tạp.

Ở Bắc Kinh và Thượng Hải có khách sạn như vậy, ở Thâm Quyến cũng đã phát triển những cao ốc sử dụng loạikết cấu hỗn hợp Khung thép kết hợp với ống lồng bê tông cốt thép. Trong cao ốc Kinh thành ở Bắc Kinh, người ta đã sử dụng kết cấu khung thép kết hợp với tường chống trượt làm bằng tấm bê tông cốt thép đúc sẵn. Loại kết cấu hỗn hợp này so với kết cấu thuần tuý bằng thép có thể giảm lượng thép sử dụng đi rất nhiều, hạ bớt giá thành đồng thời giảm nhỏ chuyển vị ngang của kết cấu một cách đáng kể.

Với kết cấu nhà cao tầng, tại tầng hầm và tầng một phi tiêu chuẩn, người ta thường dùng bê tông cốt thép cứng, đưa thép hình trong cột của kết cấu bên trên kéo sâu xuống phần cột ở tầng hầm, vừa nâng cao năng lực chịu tải của cột, vừa thoả mãn được yêu cầu phòng cháy đối với thép hình.

Cột của nhà cao tầng kết cấu bê tông cốt thép, ở phần tầng hầm và tầng một, để nâng cao khả năng chịu lực hoặc giảm bớt tiết diện của kết cấu, ta cũng có thể sử dụng kết cấu hỗn hợp bọc bê tông cốt thép ở bên ngoài của thép hình.