Bài giảng Kết cấu Bêtông cốt thép 2 - Chương 1: Quy trình thiết kế hệ kết cấu bêtông cốt thép - Bùi Nam Phương

KẾT CẤU BTCT 2 
CẤU KIỆN NHÀ CỬA 
BÙI NAM PHƯƠNG 
Bài giảng - Lưu hành nội bộ 
1
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Chương 0 – Giới thiệu
mơn học KC BTCT 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 1
Giảng viên: Ths. BÙI NAM PHƯƠNG
Khoa Kỹ thuật xây dựng – ĐH Giao thơng vận tải Tp. Hồ Chí Minh
Thời lượng: 42 Tiết (hệ tín chỉ) - 60 Tiết (hệ niên chế)
Thơng tin mơn học
 Tên học phần: KẾT CẤU BÊTƠNG CỐT THÉP 2 (Phần cấu kiện nhà cửa)
 Số đơn vị học trình: 2
 Trình độ: Sinh viên năm thứ 4 ngành Xây dựng dân dụng và cơng nghiệp.
 Phân bổ thời gian: Học tại trường: 42 Tiết. Tự học ở nhà: 120 Tiết
 Điều kiện tiên quyết: Sinh viên đã học mơn Kết cấu bêtơng cốt thép 1.
 Mục tiêu của học phần: Nắm được những nguyên tắc tính tốn, thiết kế kết cấu
bêtơng cốt thép trong các cấu kiện nhà cửa và một số dạng cơng trình khác.
 Mơ tả vắn tắt nội dung của học phần: Nguyên tắc bố trí, cấu tạo, tính tốn tải
trọng, nội lực và thiết kế cốt thép cho các loại cấu kiện như: các loại sàn (sàn sườn,
sàn phẳng,) dầm khung, cột khung, kết cấu khung, mĩng.
 Nhiệm vụ của sinh viên: Tham dự giờ học tại trường, làm đầy đủ bài tập, đồ án, 
đọc và nghiên cứu thêm tài liệu,  
 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên
 Kiểm tra đột xuất tại lớp + thi giữa kỳ: 30%
 Thi cuối học kỳ: 70% 
2
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Chương 0 – Giới thiệu
mơn học KC BTCT 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 2
Nội dung mơn học và kế hoạch giảng dạy
Nội Dung
Số Tiết
Lý
thuyết
Bài 
tập
Chương 1: THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP 5
1. Các yêu cầu của việc thiết kế kết cấu 1
2. Hệ kết cấu và tải trọng công trình 2
3. Quy trình thiết kế kết cấu 2
Chương 2: SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 12
1. Khái niệm chung 2
2. Thiết kế sàn một phương 3 1
3. Thiết kế sàn hai phương 3 1
4. Thiết kế các loại sàn khác (gạch bộng, ô cờ, panel) 4 1
Chương 3: DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP 8
1. Tải trọng tác dụng lên dầm 2 1
2. Sơ đồ tính và phân tích nội lực 2 1
3. Thiết kế và cấu tạo cốt thép cho dầm 2 1
4. Hệ dầm trong kết cấu sàn sườn toàn khối 2 1
Nội dung mơn học và kế hoạch giảng dạy
Nội Dung
Số Tiết
Lý 
thuyết
Bài 
tập
Chương 4: KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 12
1. Khái niệm chung 3
2. Cấu tạo khung btct toàn khối 2 1
3. Sơ đồ tính và phân tích nội lực 2 1
4. Thiết kế và cấu tạo cốt thép khung BTCT toàn khối 2 1
5. Cấu tạo khung BTCT lắp ghép khối 2 1
6. Khe biến dạng trong khung 1 2
Chương 5: MÓNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 5
1. Khái niệm chung 1 0
2. Móng đơn 1 1
3. Móng kép - băng 1 0
4. Móng bè 1 0
5. Móng cọc (Cọc và đài cọc) 1 1
THI CUỐI KỲ
3
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Chương 0 – Giới thiệu
mơn học KC BTCT 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 3
Tài liệu tham khảo
 Nguyễn Đình Cống- Ngơ Thế Phong – Huỳnh Chánh Thiên – Kết Cấu Bêtơng
cốt thép (phần kết cấu nhà cửa) , Nhà XB ĐH và THCN Hà Nội, 1978
 Ngơ Thế Phong – Lý Trần Cường – Trịnh Kim Đạm – Nguyễn Lê Ninh – Kết
cấu Bêtơng cốt thép (phần kết cấu nhà cửa), Nhà XB KHKT Hà Nội
 Tiêu chuẩn thiết kế Kết cấu Bêtơng cốt thép, TCVN 5574-2012 (TCXDVN 
356:2005)
 Tiêu chuẩn tải trọng và tác động, TCVN 2737-1995 
 Athur Nilson, Design of Concrete Structure -1997
 Bùi Nam Phương – Tĩm tắt bài giảng “Kết cấu BTCT 2” – ĐH Giao thơng
vận tải Tp. HCM 
4
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 1
QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU 
BÊTƠNG CỐT THÉP
Chương 1:
 Mục tiêu cần đạt
 Khái niệm chung về cơng tác thiết kế
 Khái niệm hệ kết cấu cơng trình
 Thiết lập được quy trình thiết kế
 Thời lượng: 3 tiết
1.1 CÁC YÊU CẦU THIẾT KẾ
2
5
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 2
3
 An tồn (Safety): bền vững, khơng bị phá hoại sụp đổ
- Kết cấu phải được tính với mọi tải trọng và tác động cĩ thể xảy ra
trong quá trình sử dụng cũng như thi cơng.
- Sơ đồ kết cấu cần rõ ràng
- Nên chọn kết cấu siêu tĩnh cĩ độ an tồn cao.
16h30 ngày 31/03/2011,
tại ngõ 59 phố Huỳnh
Thúc Kháng, quận Đống
Đa, Hà Nội, căn nhà 5
tầng đã đổ sập khi đang
sữa chữa
Tối ngày 9/10/2007, cao ốc
Pacific (số 43-45-47 đường
Nguyễn Thi Minh Khai, quận 1,
TP. HCM) đang thi cơng đã làm
ảnh hưởng mĩng và sập 2 dãy
nhà của Viện Nghiên cứu
KHXH Nam Bộ, 49 Nguyễn Thị
Minh Khai, quận 1.
Khoảng 7h55 sáng ngày
26/9/2007, đoạn dầm cầu bị sập
nằm ở phía bờ Vĩnh Long dài
87 m, rộng 24 m, vừa được đổ
bê tơng ngày hơm trước. tổng
số thương vong: 54 người; số
người bị thương: 80 người
4
 Ổn định (Stability): khơng bị biến dạng, nghiêng, võng, lún 
hay dao động quá mức
phải đảm bảo độ cứng nhất định để cơng trình luơn đảm 
bảo điều kiện sử dụng bình thường. 
6
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 3
5
 Hữu dụng (Servicebility)
Phương án kết cấu được chọn phải: 
- Đáp ứng nhu cầu cơng năng sử dụng
cơng trình
- Thỏa mãn yêu cầu về khơng gian và hình
khối kiến trúc
6
 Kinh tế (Economic) cĩ giá thành
hợp lý
- Sử dụng vật liệu hợp lý
- Chọn lựa cơng nghệ xây dựng, kỹ
thuật thi cơng phù hợp
- Sử dụng cơng nhân và thiết bị
máy mĩc hiệu quả
- Đảm bảo tiến độ thi cơng, đưa
cơng trình vào sử dụng đúng hạn.
7
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 4
7
 Mơi trường (Environment)
- Vật liệu được chọn căn cứ vào 
điều kiện thực tế và yêu cầu cụ thể 
của cơng trình. 
- Chọn phương án kết cấu phải đáp 
ứng được thời hạn thi cơng và năng 
lực kỹ thuật thi cơng đang cĩ. 
- Phải gắn liền việc thiết kế kết cấu 
và thiết kế biện pháp và tổ chức thi 
cơng
1.2 HỆ KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG CƠNG TRÌNH
8
Về cơ bản, một cơng trình cĩ các bộ phận kết cấu chịu
lực sau: 
 mái, sàn
 dầm
 cột, tường chịu lực
 mĩng
1.2.1 Các dạng kết cấu cơng trình
8
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 5
Dạng kết cấu thứ 1:
9
Dạng kết cấu thứ 2:
10
9
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 6
11
Cơng trình chịu tải trọng theo cả phương đứng lẫn
phương ngang bao gồm: 
Tĩnh tải: khơng thay đổi trong suốt quá trình xây
dựng và sử dụng cơng trình (trọng lượng bản thân kết
cấu, tường xây, các lớp vữa gạch lĩt sàn )
 Hoạt tải: thay đổi về sự xuất hiện, điểm đặt, phương
chiều và giá trị tác dụng (tải trọng sử dụng, tải trọng
trong quá trình thi cơng, sửa chữa, mưa, giĩ, )
 Các loại tải trọng đặc biệt khác: rất ít khi xuất hiện
(động đất, cháy nổ, )
1.2.2 Tải trọng và sự làm việc của hệ kết cấu 
Truyền tải trọng trong hệ kết cấu cơng trình
12
TẢI TƯỜNG
Mưa, giĩ, tải dựng
lắp
Hoạt tải sử dụng 
trên SÀN
ĐỘNG ĐẤT
NỀN ĐẤT
TẢI GIĨ
MÁI + TLBT SÀN + TLBT
DẦM + TLBT
CỘT + TLBT
MĨNG + TLBT
10
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 7
1.3 QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH
13
14
1.3.1 Quy trình thiết kế
Quy trình thiết kế là một chu trình lặp khép kín, cơ bản 
gồm sáu bước như sau 
 Bước 1:
Chọn hệ kết cấu: căn cứ vào yêu
cầu kiến trúc, điều kiện địa chất thủy
văn, điều kiện thi cơng, chi phí
nguyên vật liệu và máy mĩc nhân
cơng và thời gian thi cơng.
11
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 8
15
1.3.1 Quy trình thiết kế (tt)
Bước 2:
Chọn sơ bộ kích thước tiết 
diện các cấu kiện: căn cứ vào 
sơ đồ kết cấu và tải trọng, dựa 
vào kinh nghiệm hoặc chỉ dẫn 
thiết kế để xác định
Tính tốn tải trọng và tác 
động: căn cứ vào đặc điểm cơng 
trình và tiêu chuẩn TCVN 2737-
1995 tính tải trọng thường 
xuyên, tạm thời và đặc biệt tác 
động lên kết cấu
16
1.3.1 Quy trình thiết kế (tt)
Bước 3:
Phân tích nội lực và 
tổ hợp nội lực:
Tính M, Q, N, Mxoắn, 
lực trượt do tĩnh tải và 
hoạt tải bất lợi gây ra. 
Tổ hợp nội lực để tìm 
ra nội lực lớn nhất ở 
các tiết diện nguy 
hiểm, từ đĩ vẽ biểu đồ 
bao nội lực.
12
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 9
17
1.3.1 Quy trình thiết kế (tt)
 Bước 4:
Tính tốn cốt thép và chọn cốt thép: tính cốt thép chịu lực, 
chọn đường kính và bố trí cốt thép vào các tiết diện theo quy
định
18
1.3.1 Quy trình thiết kế (tt)
 Bước 5:
Kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn sơ bộ: Căn cứ vào nội lực
lớn nhất ở các tiết diện nguy hiểm và các yêu cầu về cường độ, về biến
dạng và khe nứt để xem xét các tiết diện tính tốn cĩ hợp lý khơng. Khi
cần thiết phải thay đổi tiết diện và tính lại nội lực.
Kiểm tra độ võng và khe nứt: đảm bảo thỏa mãn điều kiện về độ
võng và bề rộng khe nứt giới hạn.
13
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 10
19
1.3.1 Quy trình thiết kế (tt)
 Bước 6:
Hình thành bản vẽ: Kết quả tính tốn được thể hiện trên 
bản vẽ, bản vẽ phải đầy đủ kích thước, chủng loại thép, 
các ghi chú cần thiết và thống kê vật liệu .
20
1.3.2 Hệ thống hồ sơ thiết kế
Theo quy định chung của Bộ xây dựng, tuỳ theo cấp cơng trình
và yêu cầu của chủ đầu tư, mà một cơng trình cần cĩ ít nhất 2
trong 3 loại hồ sơ thiết kế sau:
a. Hồ sơ thiết kế cơ sở:
Dựa vào quy mơ, chức năng, đặc điểm của ngơi nhà để đề
xuất, so sánh, chọn phương án.
Chọn phương án trên các yếu tố: Độ bền vững, Phù hợp với
yêu cầu kiến trúc, Khả năng, điều kiện thi cơng, Giá thành, thời
gian thi cơng
Với phương án được chọn cần: Bố trí hệ kết cấu, Chọn kích
thước sơ bộ cho các cấu kiện, Vẽ mặt bằng và mặt cắt kết cấu
cho một số tầng, một số khung đại diện
14
Chương 1 – Quy trình thiết kế
hệ kết cấu BTCT
Tĩm tắt bài giảng
Kết cấu Bê tơng cốt thép 2
Ths Bùi Nam Phương
ĐH Giao thơng vận tải - Khoa Kỹ thuật xây dựng 11
21
b. Hồ sơ thiết kế kỹ thuật:
 Dựa vào thiết kế cơ sở tiến hành: Xác định tải trọng, Tính tốn
nội lực, Tính tốn cốt thép, Kiểm tra điều kiện làm việc bình
thường, Đánh giá sự hợp lý của tiết diện đã chọn
 Kết quả của thiết kế kỹ thuật: Bản thuyết minh tính tốn, Các
bản vẽ về hình dáng, kích thước của kết cấu và một số mặt cắt
chính, Sửa chữa, bổ sung những điểm chưa hợp lý của thiết kế
cơ sở
c. Hồ sơ thiết kế thi cơng:
 Dựa vào thiết kế kỹ thuật tiến hành: Chọn và bố trí cốt thép, 
Lựa chọn các cấu tạo cụ thể, thiết kế các chi tiết, Lập bản vẽ thi 
cơng, cĩ ghi chú giải thích đầy đủ 
Bài tập 1.1:
22
 Nhĩm sinh viên tình nguyện Mùa hè xanh 2009 của
ĐH GTVT Tp. HCM được giao nhiệm vụ thiết kế cầu
nơng thơn qua một con rạch rộng 12m tại huyện Cầu
Ngang, tỉnh Trà Vinh. Bạn hãy lập Quy trình thiết kế
cho dự án nêu trên.
 Hướng dẫn:
 Trình bày các yêu cầu thiết kế phù hợp với quy mơ, đặc điểm
cơng trình (Mục 1.1) (khảo sát địa chất, thủy văn, địa hình
khu vực xây dựng, đặc điểm nhu cầu: bề rộng, khẩu độ, nhịp
và chiều cao thơng thủy, tải trọng, )
 Lựa chọn giải pháp kết cấu, phân tích sự làm việc của kết
cấu (Mục 1.2) (Cầu treo, cầu BTCT lắp ghép, đúc tại chỗ, cầu
1 nhịp đơn giản, cầu nhiểu nhịp liên tục, )
 Lập quy trình thiết kế theo 6 bước (Mục 1.3.1)
15