Microsoft PowerPoint Bai giang Online BTCT12 pptx 3/22/2021 1 BÀI GIẢNG ONLINE KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢN Giảng viên ThS Nguyễn Quang Hòa Email nguyenquanghoa@muce edu vn Tel 090 57[.]
3/22/2021 BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG BÀI GIẢNG ONLINE KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢN Giảng viên: ThS Nguyễn Quang Hòa Email: nguyenquanghoa@muce.edu.vn Tel: 090.575.0037 Address: Khoa Kỹ thuật cơng trình Đà Nẵng, 04 - 2020 MÔ TẢ HỌC PHẦN Bao gồm nội dung sau: Giới thiệu tổng quan cơng trình BTCT Tính chất – lý vật liệu Quy trình thiết kế kết cấu BTCT Thiết kế cấu kiện chịu uốn chịu nén 3/22/2021 MỤC TIÊU HỌC PHẦN Về kiến thức: • Cấu tạo chung cơng trình BTCT • Các đặc tính VL • Giải tồn thiết kế thực tiễn • Quy trình tính tốn cốt thép cấu tạo cốt thép • Khả phân tích, thảo luận lĩnh vực xây dựng MỤC TIÊU HỌC PHẦN Về kỹ năng: o Phân tích, vận dụng kiến thức giải tốn kết cấu cơng trình thực tế o Tư o duy, tư nghiên cứu làm việc nhóm Phát hiện, giải vấn đề liên quan o Trình bày vấn đề khoa học 3/22/2021 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Cách tính điểm đánh giá Học phần: Điểm thứ (chiếm 20%): Nhận thức chuyên cần Điểm thứ (chiếm 20%): Thi học phần • Trung • Tổ bình tập lớn – Vấn đáp chức thi Điểm thứ (chiếm 60%): Thi kết thúc học phần Hình thức thi: Tự luận – trắc nghiệm; Đề mở; Thời gian thi 90 phút TÀI LIỆU HỌC TẬP Tài liệu học tập chính: [1] Nguyễn Phan Duy cộng sự, Kết cấu BTCT – Phần cấu kiện bản, NXB Xây dựng, 2019 [2] Phan Quang Minh cộng sự, Kết cấu BTCT – phần cấu kiện bản, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2012 [3] TCVN 5574:2018 Kết cấu BTCT – Tiêu chuẩn thiết kế [4] TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế 3/22/2021 NỘI DUNG HỌC PHẦN Chương Nội dung SV Số tiết nghiên LT cứu Nhập môn giới thiệu chung Nguyên lý thiết kế kết cấu BTCT 12 Vật liệu sử dụng 12 Cấu kiện chịu uốn 18 36 Thi học phần 60p Cấu kiện chịu nén 12 24 Tham quan thực tế cơng trình 0 Thi kết thúc học phần 90p CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 3/22/2021 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 10 3/22/2021 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 11 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 12 3/22/2021 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 13 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 14 3/22/2021 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 15 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 16 3/22/2021 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 17 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH BTCT 18 3/22/2021 1.2 BẢN CHẤT BÊ TƠNG CỐT THÉP BTCT = BÊTÔNG + CỐT THÉP 19 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP BTCT = BÊTÔNG + CỐT THÉP Đặc trưng Bê tông Cốt thép Khả chịu kéo Kém Tốt Khả chịu nén Tốt Tốt, thép mảnh dễ bị oằn Khả chịu cắt Trung bình Tốt Độ bền Tốt Bị ăn mịn khơng bảo vệ Chịu lửa Tốt Kém, khả chịu lực giảm nhanh nhiệt độ cao Câu hỏi đặt ra: Tại Bê tông Cốt thép cộng tác với nhau? 20 10 3/22/2021 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP Câu hỏi đặt ra: Tại Bê tông Cốt thép cộng tác với nhau? Lực dính bám Bê tông Cốt thép Không xảy phản ứng hóa học Bê tơng bảo vệ cốt thép khỏi ăn mịn Hệ số giãn nỡ nhiệt, αbt = (1÷1,5) x10-5; αs 1,2x10-5 21 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP Kết luận: Đặt cốt thép vào bêtông để tăng cường khả chịu lực cho kết cấu Câu hỏi đặt ra: Đặt cốt thép vị trí Bê tơng?? 22 11 3/22/2021 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP 23 1.3 CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP 24 12 3/22/2021 1.3 CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP 25 1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG VIỆC LỰA CHỌN KẾT CẤU Tính kinh tế Tính phù hợp vật liệu Kiến trúc kết cấu Tính chống cháy Tính bền vững Chi phí tu, bảo dưỡng Tính sẵn có vật liệu Các yếu tố khác: cường độ, ván khuôn, tỷ trọng, thể tich vật liệu 26 13 3/22/2021 1.5 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN BÊ TÔNG VÀ BTCT SV tự nghiên cứu (File đính kèm) 27 1.6 SO SÁNH BTCT VÀ MỘT SỐ VẬT LIỆU KHÁC Kết cấu BTCT Kết cấu Thép Kết cấu gỗ + Sử dụng vật liệu địa + Lắp ghép thuận lợi, + Vật liệu gỗ dễ sử phương thi công nhanh nhờ dụng phổ + Dễ chế tao tạo hình liên kết vị trí biến kết cấu mối nối + Vật liệu nhẹ, Ưu điểm + Độ cứng tổng thể lớn, + Không chịu ảnh cường độ chịu lực cao hưởng thời tiết + Dễ gia công, chế + Tuổi thọ cơng trình thi cơng tạo 50 năm + Tuổi thọ cơng trình + Thi cơng dễ dàng + Chịu lửa tốt 100 năm nhanh 28 14 3/22/2021 1.6 SO SÁNH BTCT VÀ MỘT SỐ VẬT LIỆU KHÁC Kết cấu BTCT Kết cấu Thép - Tốn ván khuôn cột - Chịu lửa chống - Xử lý liên kết mối nối - Cách âm, cách nhiệt - Thi công phụ thuộc vào phức tạp Nhược điểm Kết cấu gỗ - Chịu lửa kém thời tiết - cách âm, cách nhiệt - Độ cứng kết cấu - Thời gian thi công chậm - Khó tạo hình theo u - Dễ phá hỏng kết cấu - Cách âm, cách nhiệt cầu kiến trúc tốt thép gỗ chịu tác động nước - Độ cứng kết cấu phụ dung dịch khác… thuộc vào liên kết mối nối - Tuổi thọ cơng trình thấp - Tổ chức thi cơng phức vật liệu khác tạp cần thiết bị chuyên - Chịu lực kết cấu dùng thép BTCT 29 1.7 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT Tuân theo Luật số 68/2006/QH11 – Luật Tiêu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (viết tắt QCVN) Tiêu chuẩn quốc gia (viết tắt TCVN) Các tiêu chuẩn sử dụng Học phần này: • TCVN 5574 : 2018 – Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép • TCVN 2737 : 1995 – Tiêu chuẩn tải trọng tác động • TCVN 229 : 1999 – Tiêu chuẩn tính tốn thành phần động tải trọng gió 30 15 3/22/2021 CÂU HỎI & BÀI TẬP THỰC HÀNH Trình bày đặc điểm cơng trình thuộc TOP 20 tịa nhà cao Thế giới tính đến năm 2020? (Lưu ý: Mỗi SV chọn 01 cơng trình, khơng trùng nhau) Hãy trình bày lịch sử hình thành, ứng dụng cơng nghệ bê tông cốt thép (ngoại trừ Bê tông cốt thép thường) mà anh (chị) thấy ấn tượng? Ví dụ: Bê tơng cốt thép dự ứng lực, Bê tơng cốt sợi FRP,… Hãy phân tích nội dung báo khoa học liên quan đến Bê tông cốt thép mà anh (chị) quan tâm (Lưu ý: Mỗi SV chọn 01 báo khoa học, không trùng nhau) 31 CHƯƠNG NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT 2.1 Mục tiêu thiết kế 2.2 Quy trình thiết kế 2.3 Phương pháp tính tốn theo TTGH 2.4 Tải trọng tác động 2.5 Xác định nội lực tổ hợp nội lực 32 16 3/22/2021 2.1 MỤC TIÊU THIẾT KẾ Một cơng trình xây dựng cần thỏa mãn 04 điều kiện sau: Tính khai thác cơng sử dụng Tính kinh tế An tồn kết cấu Khả bảo trì 33 2.2 QUY TRÌNH THIẾT KẾ Quy trình thiết kế trình đưa định lặp lặp lại, liên tục Gồm 03 giai đoạn chính: 01 STEP Xác định nhu cầu, quyền ưu tiên khách hàng 02 Triển khai kế hoạch dự án 03 Thiết kế hệ thống riêng STEP STEP 34 17 3/22/2021 Quy trình thiết kế kết cấu BTCT 06 07 05 FINISH 04 03 START 01 02 35 FINISH Mô tả giới thiệu kết cấu Lâp sơ đồ tính tốn Xác định nội lực tổ hợp Thiết kế chi tiết vẽ Chọn kích thước Xác định tải sơ vật liệu trọng tác dụng sử dụng Tính tốn cốt thép START 36 18 3/22/2021 2.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THEO TTGH Khái niệm ? Là trạng thái mà từ trở kết cấu khơng cịn thỏa mãn yêu cầu đặt cho Hay hiểu: Khi kết cấu hay chi tiết kết cấu khơng cịn phù hợp với mục đích sử dụng Phân loại TTGH TTGH thứ TTGH thứ hai TTGH đặc biệt 37 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ NHẤT Về độ bền, khả chịu lực 01 02 03 Mất cân phần toàn kết cấu khối cứng Phá hoại phần kết cấu tới hạn, dẫn đến phá hoại mơt phần tồn Sụp đổ tải cấu kiện 01 02 03 06 05 04 04 Sự hình thành khớp dẻo dẫn đến kết cấu ổn định 05 Sự ổn định biến dạng kết cấu (liên quan đến uốn dọc) 06 Sự đứt gãy cấu kiện mỏi (hiện tượng lặp lặp lại tải trọng tác dụng) 38 19 3/22/2021 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ HAI Về điều kiện sử dụng, khai thác 01 Độ biến dạng mức so với điều kiện sử dụng ban đầu 02 Bề rộng vết nứt mức hư hỏng kết cấu 03 Dao động bất lợi (ít vấn đề lớn kết cấu BTCT) 39 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT Về tác động bất thường Hư hại hay sụp đổ trận động đất mạnh Ảnh hưởng cháy, nổ, va chạm phương tiện đến kết cấu Ảnh hưởng ăn mịn hư hại đến kết cấu Tình trạng thiếu ổn định mặt hóa học vật lý dài hạn 40 20 3/22/2021 TÍNH TỐN TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 2 3 Nhận dạng kiểu hư hỏng tiềm Xác định mức an toàn chấp nhận chống lại cố TTGH Kỹ sư thiết kế TTGH quan trọng 41 PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN TTGH CƠ BẢN Xét ví dụ: Dầm đơn giản chịu tải trọng w P1, P2, P3 hình vẽ: Ảnh hưởng tải trọng gì? Nội lực (mơ men uốn, lực cắt, lực dọc, momen xoắn, độ võng, độ rung,…) 42 21 3/22/2021 PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN TTGH CƠ BẢN Xét ví dụ: Dầm đơn giản chịu tải trọng w P1, P2, P3 hình vẽ: ngẫu lực gọi nội momen kháng Khi mặt cắt tiết diện bị yếu gọi khả chịu momen hay sức kháng momen (sức bền) 43 PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN TTGH CƠ BẢN 44 22 3/22/2021 2.4 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG Tải trọng lực tác dụng lên kết cấu Khi thiết kế cần xác định tải trọng theo tiêu chuẩn tương ứng Với kết cấu cơng trình dân dụng cơng nghiệp sử dụng tiêu chuẩn TCVN2737-1995 - Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế PHÂN LOẠI TẢI TRỌNG THEO TÍNH CHẤT SỬ DỤNG Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải) Tải trọng tạm thời (Hoạt tải) Tải trọng đặc biệt THEO THỜI HẠN SỬ DỤNG Tải trọng tạm thời dài hạn Tải trọng tạm thời ngắn hạn Tải trọng trùng lặp 45 2.4 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải) Tải trọng tạm thời (Hoạt tải) Tải trọng tác dụng không thay đổi suốt trình sử dụng kết cấu Các tải trọng thay đổi điểm đặt, giá trị, phương chiều Tải trọng đặc biệt Tải trọng tạm thời dài hạn Tải trọng tạm thời ngắn hạn Tải trọng trùng lặp Tải trọng xảy động đất, cháy nổ, bom đạn… Một phần hoạt tải, trọng lượng thiết bị cố định: máy móc, thiết bị, khối lượng bể Phần lại tải trọng tạm thời: gió, nhiệt độ, phần hoạt tải sàn… Tải trọng có trị số thay đổi nhanh, thường theo chu kì Trang 46 46 23 3/22/2021 2.5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC KẾT CẤU SIÊU TĨNH – SƠ ĐỒ S Ơ Đ Ồ K H ỚP DO BIẾN DẠNG CƯỠNG BỨC XÁC ĐỊNH NỘI LỰC: M, N, Q, Mt (Lập sơ đồ tính tốn phù hợp) DO TẢI TRỌNG D Ẻ O S Ơ KẾT CẤU TĨNH ĐỊNH – SƠ ĐỒ Đ Ồ - Xét đến biến dạng dẻo CT BT, xét đến hình thành khớp dẻo phân phối lại nội lực - Phương pháp gần khơng thể đánh giá xác mức độ dẻo - Thường sơ đồ dẻo áp dụng cho cấu kiện có tính nguy hiểm thấp sàn, dầm phụ Đ À N H Ồ I - Sử dụng phương pháp học sức bền vật liệu, học kết cấu để tính nội lực - Cũng sử dụng phần mềm máy tính 47 2.5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC Cần tính tốn vẽ biểu đồ nội lực cho trường hợp tĩnh tải trường hợp xảy hoạt tải Tổ hợp nội lực để tìm giá trị bất lợi nội lực S: S S g Sij Sg - nội lực tĩnh tải; Sij - nội lực trường hợp thứ i (i = 1,2,3…) hoạt tải j (j = 1,2,3…)(Có số HT tác dụng đồng thời); - hệ số tổ hợp, TCVN 2737-1995 xét 1HT lấy = 1; 2HT trở lên = 0,9 CÁC BƯỚC TỔ HỢP NỘI LỰC VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC Vẽ sơ đồ chất tĩnh tải sơ đồ chất hoạt tải gây bất lợi; Tính tốn vẽ biểu đồ nội lực trường hợp tĩnh tải trường hợp hoạt tải xảy ra; Tiến hành tổ hợp vẽ biểu đồ nội lực thành phần; Vẽ chồng biểu đồ nội lực thành phần sau tổ hợp lên biểu đồ với tỉ lệ, xóa đường nằm nằm để lại đường bao cực đại cực tiểu, biểu đồ bao nội lực 48 24 3/22/2021 Ví dụ tổ hợp nội lực vẽ biểu đồ bao M cho dầm liên tục nhịp p 15 kN/m g 10 kN/m 4000 A HT2 4000 B 4000 C 4000 D E HT3 TT HTCĐ HT1 HT4 HT5 Chapter – Ngun lý tính tốn cấu tạo Trang 49 49 Biểu đồ bao mômen TT+HT1 BIỂU ĐỒ BAO M TT+HT2 TT+HT3 TT+HT4 BIỂU ĐỒ BAO Q TT+HT5 Chapter – Ngun lý tính tốn cấu tạo Trang 50 50 25 ... lực cho kết cấu Câu hỏi đặt ra: Đặt cốt thép vị trí Bê tơng?? 22 11 3/22/2021 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP 23 1.3 CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP 24 12 3/22/2021 1.3 CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP... TRÌNH BTCT 18 3/22/2021 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP BTCT = BÊTÔNG + CỐT THÉP 19 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP BTCT = BÊTƠNG + CỐT THÉP Đặc trưng Bê tơng Cốt thép Khả chịu kéo Kém Tốt Khả chịu... hỏi đặt ra: Tại Bê tông Cốt thép cộng tác với nhau? 20 10 3/22/2021 1.2 BẢN CHẤT BÊ TÔNG CỐT THÉP Câu hỏi đặt ra: Tại Bê tông Cốt thép cộng tác với nhau? Lực dính bám Bê tông Cốt thép Không