Kết cấu gạch đá-Chương4: Tính toán khối xây có cốt thép theo KNCL pptx

Điều kiện đặt lưới thép ngang- Đặt lưới thép ngang được sử dụng với: - Khối xây chịu nén đúng tâm- Khối xây chịu nén lệch tâm với độ mảnh nhỏ với tiết diện chữnhật e0< 0,33y và λh< 15..

Chương 4

Tính toán khối xây có cốt thép

theo khả năng chịu lực

1 Tác dụng của lưới thép ngang

- Khi chịu nén khối xây sẽ có biến dạng ngang

2 Điều kiện đặt lưới thép ngang

- Đặt lưới thép ngang được sử dụng với:

-) Khối xây chịu nén đúng tâm-) Khối xây chịu nén lệch tâm với độ mảnh nhỏ (với tiết diện chữnhật e0< 0,33y và λh< 15)

3 Cấu tạo của lưới thép ngang

§ 1 1 Khối xây đặt lưới thép ngang Khối xây đặt lưới thép ngang

3 Cấu tạo của lưới thép ngang

- Lưới thép được cấu tạo bằng các thanh thép có đường kính 3÷8 mm,khoảng cách các thanh 3÷12 mm

- Có hai kiểu lưới:

-) Lưới ô vuông: gồm các thanh ngang và các thanh dọc đặt vuônggóc với nhau, thường dùng lưới hàn

-) Lưới zích zắc: gồm một sợi thép uốn thành hình zích zắc

c 2 2

c

c 1

1 c

a) Lưới ô vuông b) Lưới zích zắc

- Cứ hai lưới zích zắc đặt trong hai mạch vữa ngang kề nhau với các thanhcủa hai lưới vuông góc với nhau thì tương đương với một lưới ô vuông đặttrong mạch vữa ngang.

- Dùng lưới zích zắc có phức tạp hơn nhưng mạch vữa lại không cần phảidày như trong lưới ô vuông

- Khoảng cách giữa các lưới (hai lưới zích zắc đặt gần nhau coi như một

§ 1 1 Khối xây đặt lưới thép ngang Khối xây đặt lưới thép ngang

lưới) cách nhau từ 1 đến 5 hàng gạch (7÷35cm)

- Hàm lượng thép chọn trong khoảng 0,1% đến 1%

trong đó:

-) Va là thể tích cốt thép của một lưới-) V là thể tích khối xây trong phạm vi giữa hai lưới

- Vữa dùng trong khối xây có đặt thép ngang có số hiệu 25 trong môi trườngkhô ráo; có số hiệu 50 trong môi trường ẩm ướt

%100

II Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm đặt lưới thép ngang

- Điều kiện cường độ: N ≤ ϕ mdhRakF

-) Rak - Cường độ chịu nén tương đương của khối xây có lưới thépngang

* Hệ số uốn dọc ϕ: tra theo bảng phụ thuộc vào đặc trưng đàn hồi của khối xây có cốt thép ngang αa và độ thanh mảnh của cấu kiện λh (hoặc λr )

-) αa được xác định theo công thức: c

ak

c a

R

R

α

α =

- Trong đó:

-) α - Đặc trưng đàn hồi của khối xây không có cốt thép

-) Rc - Cường độ tiêu chuẩn của khối xây không có cốt thép Rc = kR-) R – Cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép

-) k – Hệ số an toàn, với khối xây chịu nén lấy k = 2

-) Rakc - Cường độ tiêu chuẩn tương đương của khối xây đặt lưới thép

§ 1 1 Khối xây đặt lưới thép ngang Khối xây đặt lưới thép ngang

ngang, được xác định theo công thức:

-) Rac - Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép

+) Rac = 1,1Ra với thép CI và CII+) Rac = 1,25Ra với thép sợi

-) Ra- Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây

-) µ - Hàm lượng của cốt thép trong khối xây

100

2 a c

c

c ak

R R

+

=

* Cường độ chịu nén tương đương của khối xây đặt lưới thép ngang R ak :

- Cường độ được xác định theo công thức:

-) Khi mác vữa từ 25 trở lên:

-) Khi mác vữa nhỏ hơn 25:

R

R R

100

2

≤ +

R R

R R R

- Trong đó:

-) R - Cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép-) R25 - Cường độ chịu nén tính toán của khối xây không có cốtthép khi dùng vữa mác 25

-) Ra - Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây

25

III Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt lưới thép ngang

- Điều kiện cường độ: N ≤ ϕlmdhRakFcω

- Trong đó:

-) N - Lực nén do tải trọng tính toán gây ra

-) ϕl - Hệ số uốn dọc

-) mdh - Hệ số xét đến ảnh hưởng của các tải trọng tác dụng dài hạn

§ 1 1 Khối xây đặt lưới thép ngang Khối xây đặt lưới thép ngang

dh-) Fc - Diện tích tiết diện chịu nén của cấu kiện

-) Rak - Cường độ chịu nén tương đương của khối xây có lưới thépngang

-) ω - Hệ số xác định theo công thức thực nghiệm

* Hệ số uốn dọc ϕl : Xác định theo công thức thực nghiệm

e

ϕ

* Hệ số uốn dọc ϕ: tra bảng phụ thuộc vào đặc trưng đàn hồi của khối xây có cốt thép ngang αa và độ thanh mảnh của cấu kiện λh (hoặc λr ).

-) αa được xác định theo công thức:

- Trong đó:

-) α - Đặc trưng đàn hồi của khối xây không có cốt thép

c ak

-) k – Hệ số an toàn, với khối xây chịu nén lấy k = 2

-) Rakc - Cường độ tiêu chuẩn tương đương của khối xây đặt lướithép ngang, được xác định theo công thức:

100

2 a c

c

c ak

R R

+

=

-) Rac - Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép

+) Rac = 1,1Ra với thép CI và CII+) Rac = 1,25Ra với thép sợi

-) Ra- Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây

-) µ - Hàm lượng của cốt thép trong khối xây

* Cường độ chịu nén tương đương của khối xây đặt lưới thép ngang R :

§ 1 1 Khối xây đặt lưới thép ngang Khối xây đặt lưới thép ngang

* Cường độ chịu nén tương đương của khối xây đặt lưới thép ngang R ak :

- Cường độ được xác định theo công thức:

-) Khi mác vữa từ 25 trở lên:

-) Khi mác vữa nhỏ hơn 25:

R y

e R

R y

e R

R R

- Trong đó:

-) R - Cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép-) R25 - Cường độ chịu nén tính toán của khối xây không có cốtthép khi dùng vữa mác 25

-) Ra - Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây-) e - độ lệch tâm của lực dọc

-) e0 - độ lệch tâm của lực dọc

-) y – khoảng cách từ trọng tâm đến mép chịu nén

I Điều kiện và cấu tạo khối xây đặt cốt thép dọc

1 Điều kiện đặt cốt thép dọc

- Cốt thép dọc đặt vào khối xây để chịu kéo khi khối xây chịu uốn, chịukéo hay chịu nén lệch tâm

- Ngoài ra cốt thép dọc còn được dùng để gia cố:

-) Các trụ, các mảng tường mỏng có độ thanh mảnh lớn (λ > 15 hoặc

§ 2 2 Khối xây đặt cốt thép dọc Khối xây đặt cốt thép dọc

-) Các trụ, các mảng tường mỏng có độ thanh mảnh lớn (λh > 15 hoặc

λr> 53)

-) Các trụ và tường chịu tải trọng rung động

2 Cấu tạo của khối xây đặt cốt thép dọc

a) Cách đặt cốt thép dọc trong khối xây

- Cốt thép đặt bên trong khối xây

- Cốt thép đặt bên ngoài khối xây

- Ưu điểm: Cốt thộp được bảo vệ tốt

- Nhược điểm: Khú thi cụng và khú kiểm tra chất lượng

* Khi cốt thộp được ốp ra bờn ngoài khối xõy và cú lớp vữa bảo vệ:

- Ưu điểm: Dễ thi cụng, cốt thộp đặt xa trục trung hũa nờnchịu lực tốt hơn và khi cấu kiện luụn cú một bờn chịu kộo thỡ cú thể đặt

b) Cốt thép đặt bên ngoài

cốt đơn

a) Cốt thép đặt trong;

b) Vữa trong khối xây

- KX làm việc trong môi trường khô ráo, có độ ẩm bình thường: ≥ M25

- KX làm việc trong môi trường ẩm ướt, hoặc sâu dưới đất : ≥ M50

c) Cốt thép dọc trong khối xây

§ 2 2 Khối xây đặt cốt thép dọc Khối xây đặt cốt thép dọc

- Đối với tường:

-) 10mm khi khối xây ở trong

môi trường khô ráo

-) 15mm khi khối xây ở ngoài

3) Chú ý: Khi tính toán cường độ khối xây cần phải :

-) Nhân với hệ số điều kiện làm việc mk = 0,85 khi có đặt cốt thép chịunén

-) Nhân với hệ số điều kiện làm việc mk = 1 khi khối xây chỉ đặt cốtchịu kéo (cốt đơn)

-) 20mm khi khối xây nằm dưới

đất

-) 30mm khi khối xây nằm dướiđất

II Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm đặt cốt thép dọc

- Điều kiện cường độ: N ≤ ϕ mdh(0,85RF + Ra’Fa’)

- Trong đó:

-) N - Lực nén do tải trọng tính toán gây ra

-) ϕ - Hệ số uốn dọc

-) mdh - Hệ số xét đến ảnh hưởng của các tải trọng tác dụng dài hạn

§ 2 2 Khối xây đặt cốt thép dọc Khối xây đặt cốt thép dọc

-) mdh - Hệ số xét đến ảnh hưởng của các tải trọng tác dụng dài hạn-) F - Diện tích tiết diện của cấu kiện

-) R - Cường độ chịu nén tính toán của khối xây

-) Ra’ - Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây

-) Fa’ – Diện tích của cốt thép dọc

* Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây Ra’: tra theo bảng

phụ lục phụ thuộc vào loại thép, nhóm thép và đường kính thép.

III Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt cốt thép dọc

1 Hai trường hợp lệch tâm

- Đối với tiết diện bất kỳ:

-) Lệch tâm bé: Sn ≥ 0,8S0 -) Lệch tâm lớn: Sn < 0,8S0

- Đối với tiết diện chữ nhật:

-) Lệch tâm bé: x ≥ 0,55 h -) Lệch tâm lớn: x < 0,55 h-) Lệch tâm bé: x ≥ 0,55 h0 -) Lệch tâm lớn: x < 0,55 h0

- Trong đó:

-) Sn, S0 – lần lượt là mômen tĩnh của diện tích phần chịu nén vàcủa toàn bộ diện tích tiết diện đó với trọng tâm cốt thép chịu kéo (hoặcchịu nén ít)

-) x – chiều cao miền chịu nén của tiết diện-) h0 – chiều cao tính toán của tiết diện

III Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt cốt thép dọc

1 Hai trường hợp lệch tâm

- Đối với tiết diện bất kỳ:

-) x – chiều cao miền chịu nén của tiết diện-) h0 – chiều cao tính toán của tiết diện

- Trong trường hợp này, hoặc toàn bộ tiết diện chịu nén hoặc trên tiết diện

có một phần nhỏ chịu kéo

- Sự phá hoại bắt đầu từ vùng chịu nén nhiều

* Điều kiện cường độ

- Theo phương pháp cân bằng nội - ngoại lực:

-) Đối với tiết diện bất kỳ

-) Đối với tiết diện chữ nhật

§ 2 2 Khối xây đặt cốt thép dọc Khối xây đặt cốt thép dọc

-) Trường hợp tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn

- Trong đó:

-) e- khoảng cách từ điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép Fa

-) e’- khoảng cách từ điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép Fa’

5 ,

0 Rbh m

Ne ≤ ϕl dh

3 Trường hợp lệch tâm lớn

- Trường hợp này trên tiết diện có hai miền kéo

nén rõ rệt, sự phá hoại bắt đầu từ vùng kéo

- Biểu đồ ứng suất vùng nén coi là hình chữ

nhật, bỏ qua khả năng chịu kéo của khối xây

- Ứng suất vùng nén đạt tới giá trị ωR

- Để cho ứng suất trong cốt thép chịu nén đạt

đến trị số Ra’ thì phải thoả mãn điều kiện:

-) Tiết diện bất kỳ: Z ≤ h0– a’

-) Tiết diện chữ nhật: x ≥ 2a’

* Điều kiện cường độ

- Theo phương pháp cân bằng nội - ngoại lực

-) Đối với tiết diện bất kỳ

-) Đối với tiết diện chữ nhật

§ 2 2 Khối xây đặt cốt thép dọc Khối xây đặt cốt thép dọc

-) Đối với tiết diện chữ nhật

-) Trường hợp tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn

0 Rbx h0 x Ra Fa h0 a m

x h

Rbx m

Ne ϕl dhω

m

- Trong quá trình sử dụng, kết cấu có thể phải chịu thêm tải trọng hoặcphát hiện sự xuất hiện của vết nứt

=> Khối xây cần phải được gia cố thêm bằng vành đai tại các vị trí yếu

- Thường gia cố vành đai cho các cột và tường có tỷ số h/b ≤ 2,5

- Có 3 cách gia cố bằng vành đai:

- Có 3 cách gia cố bằng vành đai:

-) Gia cố bằng vành đai thép-) Gia cố bằng vành đai bê tông cốt thép-) Gia cố bằng vành đai thép trát vữa

vành đai thép vành đai BTCT vành đai thép trát vữa

- Đối với vành đai thép:

-) Kích thước bản thép: Từ 5×35 đến 12×60

-) Khoảng cách bản thép: s ≤ 500 (mm) và ≤ TD cột

- Đối với vành đai bê tông:

-) Chiều dày vành đai: 60 đến 100 (mm)

-) Chiều dày vành đai: 60 đến 100 (mm)

-) Cốt thép dọc: 6÷12 (mm)

-) Cốt thép đai: 4 φ 8 (mm)

-) Bước đai: s ≤ 150 (mm)

-) Cấp độ bền bê tông: B7,5 ÷ B15

- Đối với vành đai thép trát vữa:

-) Chiều dày lớp vữa trát: 30 ÷ 40 (mm)

-) Cấp độ bền bê tông: B3,5 ÷ B7,5

5.2

'

a a

a k

dh m R R F R F m

ϕ ψ

§ 3 3 Gia cố bằng vành đai Gia cố bằng vành đai

-) mk: Hệ số điều kiện làm việc

+) mk = 1: Khi khối xây chưa có vết nứt+) mk = 0,7: Khi khối xây có vết nứt-) R và Ra’: Cường độ chịu nén của khối xây và thép góc-) F và Fa’: Diện tích khối xây và của 4 thanh thép góc-) Hệ số ψ:

+) Cấu kiện đúng tâm: ψ = 1 +) Cấu kiện lệch tâm:

h

e0

2 1

1 +

=

ψ

-) Hệ số η:

+) Cấu kiện đúng tâm: η = 1 +) Cấu kiện lệch tâm:

]

)1005

.21

5.2

'

a a

a k

dh m R R F R F m

ϕ ψ

-) Fa: Diện tích một bản thép ngang

-) s: Khoảng cách giữa các bản thép ngang

-) b, h: Kích thước của khối xây

100 ) (

2

bhs

h b

Fa +

=

µ

4) Tính toán vành đai bê tông cốt thép

- Điều kiện cường độ

1

8.2

'

a a b n b

a k

dh m R R F m R F R F m

ϕ ψ

§ 3 3 Gia cố bằng vành đai Gia cố bằng vành đai

-) mk: Hệ số điều kiện làm việc

+) mk = 1: Khi khối xây chưa có vết nứt+) mk = 0,7: Khi khối xây có vết nứt-) R và Ra’: Cường độ chịu nén của khối xây và thép góc-) F và Fa’: Diện tích khối xây và của 4 thanh thép góc-) Hệ số ψ :

+) Cấu kiện đúng tâm: ψ = 1 +) Cấu kiện lệch tâm:

h

e0

2 1

1 +

=

ψ

-) Hệ số η:

+) Cấu kiện đúng tâm: η = 1 +) Cấu kiện lệch tâm:

-) Hàm lượng cốt thép:

-) Fa: Diện tích tiết diện cốt đai

-) s: Khoảng cách giữa các cốt đai

2

bhs

h b

Fa +

=

µ

-) s: Khoảng cách giữa các cốt đai

-) b, h: Kích thước của khối xây

-) Fb: Diện tích phần bê tông gia cường không kể lớp trát bảo vệ-) Rb: Cường độ chịu nén của bê tông

-) mb: Hệ số điều kiện làm việc của bê tông

+) Chịu nén 2 phía: mb = 1 +) Chịu nén 1 phía: mb = 0,7+) Vành đai không chịu nén trực tiếp: mb = 0,35

5) Tính toán vành đai thép trát vữa

- Điều kiện cường độ

m m

1002

1

8.2(

'

×+

+

≤

µ

µη

ϕψ

§ 3 3 Gia cố bằng vành đai Gia cố bằng vành đai

-) mk: Hệ số điều kiện làm việc

+) mk= 1: Khi khối xây chưa có vết nứt+) mk= 0,7: Khi khối xây có vết nứt-) R và Ra’: Cường độ chịu nén của khối xây và thép dọc-) F: Diện tích khối xây được gia cường

1 +

=

ψ

2Fa b+h

F

R R

m m

1002

1

8.2(

'

×+

+

≤

µ

µη

ϕψ

-) Hàm lượng cốt thép:

-) Fa: Diện tích tiết diện cốt đai

-) s: Khoảng cách giữa các cốt đai

-) b, h: Kích thước của khối xây

100 ) (

2

bhs

h b

Fa +

=

µ