Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép: Chương 3 - Nguyên lý tính toán và cấu tạo được biên soạn với các nội dung chính sau: Các nội dung cơ bản về nguyên lý tính toán bao gồm: yêu cầu của sản phẩm thiết kế, tải trọng và tác động, nội lực, biểu đồ bao nội lực, các phương pháp thiết kế kết cấu bê tông cốt thép… Các nguyên lý cấu tạo cơ bản của kết cấu bê tông cốt thép bao gồm: chọn hình dáng kích thước tiết diện, khung và lưới thép, lớp bê tông bảo vệ, neo và nối cốt thép, khe hở và khoảng cách… Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!
Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Mục tiêu nội dung chương trình bày vấn đề sau: Các nội dung nguyên lý tính tốn bao gồm: u cầu sản phẩm thiết kế, tải trọng tác động, nội lực, biểu đồ bao nội lực, phương pháp thiết kế kết cấu bê tông cốt thép… Các nguyên lý cấu tạo kết cấu bê tông cốt thép bao gồm: chọn hình dáng kích thước tiết diện, khung lưới thép, lớp bê tông bảo vệ, neo nối cốt thép, khe hở khoảng cách… Chương 3: NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.1 NGUN LÝ TÍNH TỐN 3.1.1 Sản phẩm thiết kế Kết cấu bê tơng cốt thép cần thiết kế đảm bảo: Đủ độ bền Thỏa mãn yêu cầu đk sử dụng cơng trình Sử dụng vật liệu hợp lý Đảm bảo yêu cầu tuổi thọ Khả thi Đảm bảo yêu cầu kinh tế Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Các yếu tố định ba khâu: thiết kế, thi công, sử dụng bảo quản Các bước thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: Chọn phương án kết cấu đưa sơ đồ tính Chọn sơ kích thước tiết diện Xác định tải trọng Tính tốn nội lực, biểu đồ bao nội lực Tính tốn tiết diện: bê tơng cốt thép Kiểm tra võng nứt Thiết kế chi tiết liên kết Thể vẽ Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.1.2 Tải trọng tác động Các loại tải trọng trị số lấy theo tiêu chuẩn tải trọng TCVN 2737 – 1995 Về tính chất tải trọng chia làm loại: Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) Tải trọng tạm thời (hoạt tải) Tải trọng đặc biệt Phân theo phương chiều tải trọng: Tải trọng đứng Tải trọng ngang Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Phân loại theo trị số tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn: Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính tốn Phân theo thời gian tác động tải trọng: Tải trọng tác dụng dài hạn Tải trọng tác dụng ngắn hạn Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.1.3 Nội lực Để xác định nội lực kết cấu ta dùng pp: Với kết cấu đơn giản tĩnh định: dùng pp SBVL CHKC Với kết cấu phức tạp, kết cấu siêu tĩnh: xác định nội lực phải kể đến tính chất biến dạng dẻo vật liệu, xét đến hình thành vết nứt bê tông vùng kéo, xét đến vai trị cốt thép bê tơng Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Để xác định nội lực thực việc tổ hợp cần lập sơ đồ tính: Sơ đồ tính với tĩnh tải cho nội lực Tg Sơ đồ tính với trường hợp xảy hoạt tải cho nội lực Ti Xét tiết diện nội lực dùng để tính tốn kiểm tra tổ hợp Tg hay vài giá trị bất lợi Ti: T = Tg + ΣTi Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.1.4 Các phương pháp tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép a Phương pháp tính theo ứng suất cho phép ( pp đàn hồi) Tiết diện biến dạng theo giả thiết mặt phẳng Xem định luật Hooke miền BT chịu nén Xem tiết diện đồng Xem bê tông vùng kéo bị nứt Xem ứng suất giai đoạn làm việc phá hoại Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Xác định trị số ứng suất làm việc so sánh với trị số ứng suất cho phép σ ≤ σcp R cp k (3.1) Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO b Phương pháp tính theo nội lực phá hoại Theo pp kết cấu tính tốn kiểm tra theo điều kiện: k.Tc ≤ Tp k: hệ số an toàn cho kết cấu ( k = 1,7 ÷ 2,2) Tc: nội lực kết cấu tải trọng chuẩn gây Tp: nội lực mà kết cấu chịu vào giai đoạn phá hoại ( nội lực phá hoại) Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Trạng thái giới hạn (điều kiện làm việc bình thường) Để cho kết cấu đảm bảo sử dụng bình thường cần phải hạn chế độ biến dạng, độ mở rộng khe nứt, độ dao động Độ võng: f ≤ fgh Bề rộng khe nứt: crc crc , gh Với: f gh l, acrc , gh 0, 05 0, mm 150 600 Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Với kết cấu không cho phép nứt, kiểm tra theo điều kiện: Tc Tn (3.2) Ưu điểm: - Phân tích tương đối toàn diện vấn đề an toàn kết cấu - Nội dung kết tính tốn phản ánh gần với trạng thái làm việc thực cơng trình - Tận dụng khả làm việc vật liệu Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.1.5 Cường độ tiêu chuẩn cường độ tính tốn vật liệu a Cường độ tiêu chuẩn cốt thép (Rsn) Rsn lấy giá trị ứng suất dùng để kiểm tra loại phế phẩm sản xuất thép b Cường độ tiêu chuẩn bê tông Rbn Cường độ trung bình xác định: n Rtb Ri n i 1 Chương 3: NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Độ lệch qn phương: d Cường độ xác suất: D i n 1 Rxs Rtb S d Rtb 1 S v Cường độ bê tông R: Rbn Rtb 1 1, 64.0,135 0, 78. Rtb (3.3) c Cường độ tính tốn vật liệu Rbn Rt mt kt (3.4) Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.2 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO 3.2.1 Chọn hình dạng kích thước tiết diện Hình 3.1: Hình dáng tiết diện cấu kiện 3.2.2 Cấu tạo khung lưới cốt thép Khung lưới lk cách buộc hàn Khung buộc Lưới buộc Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.2.3 Lớp bê tông bảo vệ cốt thép Gọi C1 lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép dọc, C2 lớp bê tông bảo vệ cho cốt đai C2 C1 d Trong trường hợp C1, C2: C1 , C2 C0 C2 C1 Hình 3.2: Lớp bê tơng bảo vệ cốt thép Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.2.4 Neo nối cốt thép 45÷90 ° a Neo cốt thép Mãc vßng d 2,5d Neo gËp 7,5d(n tay) 4,5d(n m¸y) Hình 3.3: Quy định uốn móc thép Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Đoạn lneo không nhỏ giá trị lan: lan ( an Rs an ) Rb * lan an lan lmin (3.4) Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Hệ số an lan Điều kiện làm việc cốt thép Cốt thép có gờ Cốt thép trịn trơn Hệ số lmin an (mm) an an an an a- Chịu kéo bê tông chịu kéo 0,7 20 1,2 20 11 250 b- Chịu nén chịu kéo vùng bê tông chịu nén 0,5 12 0,8 15 200 a-Trong bê tông chịu kéo 0,9 20 1,55 20 11 250 b-Trong bê tông chịu nén 0,65 15 15 200 Đoạn neo cốt thép Nối chồng cốt thép Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO b Nối cốt thép 2 1 Nối hàn Nối buộc Nối ống lồng lh lh Hình 3.4: Mối nối hàn thép Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.2.5 Khe hở khoảng cách tt tt tt tt tt tt td td td td td td >=50mm td td td 1,5. Lớp thứ trở khe hở 50 td 25 Hình 3.5: Khe hở khoảng cách cốt thép Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.2.6 Cốt thép chịu lực cốt thép cấu tạo ... Cường độ bê tông R: Rbn Rtb 1 1, 64.0, 135 0, 78. Rtb (3. 3) c Cường độ tính tốn vật liệu Rbn Rt mt kt (3. 4) Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3. 2 NGUN LÝ CẤU TẠO 3. 2.1 Chọn... Hình 3. 1: Hình dáng tiết diện cấu kiện 3. 2.2 Cấu tạo khung lưới cốt thép Khung lưới lk cách buộc hàn Khung buộc Lưới buộc Chương 3: NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ... ngắn hạn Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3. 1 .3 Nội lực Để xác định nội lực kết cấu ta dùng pp: Với kết cấu đơn giản tĩnh định: dùng pp SBVL CHKC Với kết cấu phức tạp, kết cấu siêu tĩnh: