Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung chính của giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép gồm có: Nguyên lý tính toán và cấu tạo;Cấu kiện chịu uốn tính toán theo cường độ; Cấu kiện chịu nén; Sàn phẳng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình.
Mục tiêu: CHƯƠNG CẤU KIỆN CHỊU NÉN - Học sinh giải thích đặc điểm – cấu tạo cấu kiện chịu nén - Học sinh giải thích trường hợp cấu kiện chịu nén tâm, trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm - Học sinh phân tích nén lệch tâm lớn nén lệch tâm bé - Học sinh bước tính tốn giải toán cấu kiện chịu nén Nội dung chính: I KHÁI NIỆM CHUNG Khái niệm: Cấu kiện chịu tác dụng lực nén N dọc theo trục cấu kiện chịu nén.Tùy vào vị trí lực N mà phân thành trường hợp: Nén tâm: lực N tác dụng theo trục cấu kiện không sinh mômen uốn Đây trường hợp lý tưởng gặp thực tế Nén lệch tâm: lực N tác dụng lệch theo trục cấu kiện Lúc tác dụng nén lực dọc N gây uốn nên sinh mơmen uốn Đây Hình 3.1 Cấu kiện chịu nén trường hợp gặp nhiều thực tế Tiết diện ngang h d0 d d b b Cấu kiện chịu nén tâm thường có tiết diện đối xứng qua trục như: trịn, vng, đa giác đều, vành khun, hộp vng, h Hình 3.2 Cấu kiện chịu nén Cấu kiện chịu nén lệch tâm thường có tiết diện chữ nhật, T, I, chiều cao h phải song song với mặt phẳng uốn Đối với tiết diện chữ nhật: h = (1,5 ÷ 3)b Bố trí h theo phương mặt phẳng có mơmen uốn 55 - Khi h 800 h n * 50 - Khi h 800 h n *100 Xác định kích thước sơ Diện tích tiết diện ngang cấu kiện xác định sơ theo cơng thức gần A Trong đó: k*N (cm ) bi * Rb - N : lực dọc tính tốn.(kN, N,…) - k : hệ số k = (0,9 ÷ 1,1) cho cấu kiện chịu nén tâm, k = (1,2 ÷ 1,5) cấu kiện chịu nén lệch tâm - Rb: cường độ chịu nén bêtông Tiết diện chọn phải đảm bảo khả chịu lực Việc chọn cạnh tiết diện phải dảm bảo thi công thuận lợi, nên chọn bội số 5cm Xác định độ mảnh theo phương Đối với tiết diện bất kỳ: l0 gh 120 r Đối với tiết diện hình vng (bxb), độ mảnh theo phương cạch b b Đối với tiết diện chữ nhật: l0 gh 120 0.288 * b - Cấu kiện chịu nén tâm độ mảnh theo cạnh b: tiết diện chữ nhật (bxh) b l0 gh 120 0.288 * b - Cấu kiện chịu nén lệch tâm độ mảnh theo cạnh h: tiết diện chữ nhật (bxh) h Trong đó: l0 gh 120 0.288 * h - l0: chiều dài tính tốn cột xác định sau: l0 * H ( m) - r: bán kính quán tính tiết diện 56 - H: chiều cao cột - : hệ số phụ thuộc vào liên kết hai đầu H = l Cấu tạo cốt thép = = 0.5 = 0.7 Hình 3.3 Các dạng liên kết đầu cột a Cốt thép dọc Cốt thép dọc chịu lực: - Cốt thép dọc chịu lực: 12 , b 200 chọn 16 - Trong cấu kiện chịu nén tâm cốt thép dọc đặt theo chu vi - Trong cấu kiện chịu nén lệch tâm nên đặt cốt thép dọc chịu lực tập trung theo cạnh b chia phía As As' - Hàm lượng cốt thép: Cấu kiện chịu nén tâm: Cấu kiện chịu nén lệch tâm: Trong đó: min phụ thuộc h l0 r l0 0,288 * h min Ast * 100 max 3% b*h As As' *100 max 3% b*h l0 , tra bảng r 17 17 35 35 83 83 24 0.05% 0.1% 0.2% 0.25% Ghi chú: bảng tra dùng cho cấu kiện chịu nén lệch tâm, cấu kiện chịu nén tâm, giá trị phải nhân 57 Cốt thép dọc cấu tạo: - Cốt thép dọc cấu tạo: 12 - Cốt thép dọc cấu tạo không tham gia vào tính tốn khả chịu lực Khi đặt cốt thép dọc chịu lực theo chu vi khơng cần đặt thép cấu tạo - Đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm h>500mm cần đặt cốt giá cấu tạo b Cốt thép đai Cốt đai có tác dụng giữ ổn định cho cốt thép dọc, giữ vị trí cốt dọc đổ bê tơng, giảm biến dạng ngang cấu kiện Đường kính cốt đai thường dùng: max Khoảng cách cốt đai đặt theo cấu tạo: Khi Rs 400 Mpa → sw.ct 500 15 * min Khi Rs 400Mpa → sw.ct Khi 6mm (mm) 0.25 * max 400 12 * min 300 Ast * 100 max 3% → sw.ct 10 * min b*h Trong vùng nối chồng cốt thép: sw 10 * min 25 500 < h 1000 25 25 25 25 1000 < h < 1500 500 < h 1000 b 400 b 400 25 25 25 25 b 400 4 500 < h 1000 b 400 25 25 25 25 25 25 h 500 b 400 25 25 b 400 25 25 1000 < h < 1500 25 58 Cốt thép dọc chịu lực Cốt đai phụ Cốt đai Cốt giá Hình 3.4 Cấu tạo cốt đai cấu kiện chịu nén II TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Cơng thức tính N b * Rb * Ab Rsc * Ast Trong đó: - N: lực dọc tính tốn; - : hệ số uốn dọc phụ thuộc ; Khi 28 Khi 28 120 1.028 28.8 *10 6 2 1,6 *10 3 - Ab: diện tích tiết diện bê tơng chịu nén; - Ast: diện tích tiết diện cốt thép chịu nén; - Rb: cường độ tính tốn chịu nén bê tơng; - Rsc: cường độ tính tốn chịu nén cốt thép chịu nén; Các toán thường gặp a Bài toán 1: Thiết kế cốt thép dọc Bước 1: Xác định số liệu tính tốn Chọn cấp độ bền chịu nén bê tông →Rb ý xác định hệ số điều kiện làm việc bê tơng γb2, γb3, γb5 Chọn nhóm thép →Rsc Bước 2: Xác định nội lực cột: có kể đến trọng lượng thân cột Nxét = | maxN | (kN) Bước 3: Xác định kích thước sơ bxh A k*N (cm ) b * b * Rb Chọn kích thước tiết diện cột b, h (cm) Bước 4: Tính diện tích cốt thép cột Tính: l0 * H ( m) b Tính: Ab b * h(cm ) l0 0.288 * b 59 Tính: Ast N bi * Rb * Ab Rsc (cm2 ) Lưu ý bi nhớ xét b , b , b Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Ast *100 max 3% Ab Khi Ast nhỏ phải giảm kích thước tiết diện cột Bước 6: Chọn thép bố trí thép Chọn thép từ Ast tra bảng để chọn thép, với đường kính số lượng thép có diện tích Astch Chọn thép cho cột phải chọn Khi Ast < bê tông chịu lực đủ chọn thép theo cấu tạo Chú ý b ≥ 20cm→chọn tối thiểu 4Ø16 Bố trí thép theo chu vi cột Kiểm tra khoảng thông thủy t 50mm b Bài toán 2: Kiểm tra khả chịu lực Bước 1: Xác định nội lực cột: có kể đến trọng lượng thân cột Nxét = | maxN | (kN) Bước 2: Xác định số liệu tính toán - Chọn cấp độ bền chịu nén bê tông →Rb ý xác định hệ số điều kiện làm việc bê tông γb2, γb5 - Chọn nhóm thép →Rsc - Tính: l0 * H ( m) b - Tính: Ab b * h(cm ) l0 0.288 * b - Từ số lượng thép tra bảng → Ast (cm2) Bước 3: Xác định lực dọc tính tốn giới hạn cấu kiện N * R gh sc * Ast b * Rb * Ab Bước 4: Kết luận ( kN ) - Nếu [Ngh] < Nxét → Cột không đủ khả chịu lực 60 - Nếu [Ngh] ≥ Nxét → Cột đủ khả chịu lực Các tập: Ví dụ 1: Cho cột vng tồn khối, l0=6.4m, N=1250kN Bê tơng có cấp độ bền B15, cốtthép nhóm AI : Rsc = 22.5 kN/cm2, hệ số xét đến ảnh hưởng momen (k =0.9) Đổ BT theo phương đứng lớp dày 1.5m (γb3 = 0.85) Dự kiến bê tông tiếp tục tăng cường độ theo thời gian Chọn thép đai Φ6a100 Yêu cầu thiết kế cốt thép dọc Giải: Bước 1: Xác định số liệu tính tốn - Bê tông B15 tra bảng → Rb = 8,5 MPa = 0,85 kN/cm2 - Dự kiến bê tông tiếp tục tăng cường độ theo thời gian tra bảng →γb2 = - Đổ bê tông theo phương đứng lớp dày 1.5m tra bảng → γb3 = 0,85 - Thép nhóm AII tra bảng → Rsc = 280 MPa = 28 kN/cm2 Bước 2: Xác định nội lực cột: có kể đến trọng lượng thân cột Nxét = 1250(kN) Bước 3: Xác định kích thước sơ bxh Ab k*N 0.9 *1250 1557,093cm Rb * b * b 0.85 *1.0 * 0,85 Chọn kích thước tiết diện cột bxh = (40x40)cm Bước 4: Tính diện tích cốt thép cột l0=6.4m b l0 640 55.556 → 28 b 55,556 120 0.288 * b 0.288 * 40 1.028 28.8 *10 6 2 1,6 *10 3 1.028 28.8 *10 655.556 1,6 *10 355.556 0.850 Tính: Ab b * h 40 * 40 1600(cm ) Ast N b * Rb * Ab Rsc 1250 * 0.85 * 0.85 *1600 85 11,235(cm ) 28 Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép 61 Thỏa 0,25 * 0,5% Ast 11,235 *100 *100 0,702% max 3% → Ab 1600 Bước 6: Chọn thép bố trí thép Từ Ast = 11,235 cm2 tra bảng : chọn thép 6Ф16 có Astch = 12,066cm2 400 3Ø16 400 3Ø16 Kiểm tra khoảng thông thủy t b 2a0 316 40 * 2,5 * 1,6 15,1cm t 5,0cm → Thỏa 2 Ví dụ 2: Cho cột BTCT đổ tồn khối có tiết diện b x h = 20 x 20 (cm) Đầu cột liên kết với mặt móng bê tơng xem liên kết ngàm cứng, đầu liên kết với dàn thép xem khớp gối di động Chiều cao cột H=6m Sử dụng bê tông cấp độ bền B15, hệ số điều kiện làm việc b , cốt thép t nhóm AII Cột chịu tác dụng lực nén tâm đầu cột có giá trị N = 600 (kN) Hãy kiểm tra khả chịu lực cột (bỏ qua tải trọng thân cột) Biết thép bố trí cột 4Ø12 Giải: Bước 1: Xác định nội lực cột: có kể đến trọng lượng thân cột Nxét = 600 (kN) Bước 2: Xác định số liệu tính tốn - Bê tông B15 tra bảng I.3 → Rb = 8,5 MPa = 0,85 kN/cm2 - γb2 = - Bề rộng cột b=20cm