Cấu kiện chịu kéo và xoắn

9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN NỘI DUNG: 7.1 Cấu kiện chịu kéo 7.2 Cấu kiện chịu xoắn Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Đại cương cấu kiện chịu kéo Cấu kiện chịu kéo tâm (KĐT): Nội lực = {N} Cấu kiện chịu kéo lệch tâm (KLT): Nội lực = {N, M} Kéo tâm Kéo lệch tâm Cấu kiện chịu kéo: căng vòm, kéo dàn, thành đường ống, bể chứa, silô… 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo N M As Cốt thép dọc chịu lực (As & A’s) Cốt thép dọc cấu tạo (Act) Cốt thép ngang chống cắt (Asw) thép As (CII-III: d1232) A’s thép Asw (CI: d610) As Act A’s thép A’s (CII-III: d1232) thép Act (CII: d1220) As A’s A’s : phía bê tơng kéo hay nén As : phía bê tơng kéo nhiều Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Đại cương cấu kiện chịu kéo Hàm lượng cốt thép: (Mục 10.3.3.1) Kéo tâm: 0, 2%  % min  % t  Kéo lệch tâm: As ,tot 100%  max  3% bh  As' 0,1%  %   %  '  100%  max  3%  bh   0,1%  %   %   As 100%    3% max  bh 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo tâm Bỏ qua làm việc BT, toàn ứng suất kéo CT chịu Ứng suất cốt thép đạt Rs Điều kiện cường độ sau: N  N u  Rs As ,tot Hàm lượng cốt thép hợp lý: 0, 4%  % t  Bài tốn tính cốt thép: As ,tot  As ,tot A 100%  % max  3% N Rs Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm bé Điều kiện xảy ra, Sơ đồ ứng suất Khi toàn tiết diện chịu kéo, lực dọc N đặt As A’s Điều kiện xảy khi: chịu kéo e0  M  ya N đó: ya  h a chịu kéo nhiều 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm bé Điều kiện cường độ, Cơng thức tính tốn Phương trình cần Mơ men sau:  Ne  [ Ne]td  Rs As' Z a   Ne '  [ Ne ']td  Rs As Z a đó: h  e   e0  a   e '  h  e  a '  Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm bé Vận dụng Ne '   As  R Z  s a Tính cốt thép As A’s sau:   A'  Ne  s Rs Z a Bài toán kiểm tra khả chịu lực theo điều kiện bền: '  Ne  Rs As Z a   Ne '  Rs As Z a 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm lớn Điều kiện xảy ra, Sơ đồ ứng suất Lực dọc N đặt As A’s Điều kiện xảy khi: e0  M  ya N vùng nén Lúc xuất vùng BT chịu nén cốt thép A’s chịu nén vùng kéo Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm lớn Điều kiện cường độ, Công thức x Ne  [ Ne]td  Rbbx(h0  )  Rsc As' Z a N  [ N ]td  Rs As  Rbbx  Rsc As' Điều kiện hạn chế: 2a '  x   R h0 Khi x < 2a’ thì: Ne '  [ Ne ']td  Rs As Z a 10 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm lớn Vận dụng cho toán kiểm tra khả chịu lực Tính: Rs As  N  Rsc As' x Rbb - Nếu thỏa: 2a '  x   R h0 Điều kiện bền thỏa: x Ne  Rbbx(h0  )  Rsc As' Z a - Nếu: x   R h0 Chỉ lấy x = xRh0 để tính - Nếu: x  2a ' Kiểm tra điều kiện bền theo: Ne '  Rs As Z a 11 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm lớn Vận dụng cho tốn tính cốt thép Cho trước x giá trị hợp lý: 2a '  x   R h0 Tính A’s sau: x Ne  Rbbx(h0  ) As'  Rsc Z a - Nếu A’s > tính As sau: Rbbx  Rsc As'  N As  Rs - Nếu A’s < giảm x tính lại 12 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm lớn Vận dụng cho tốn tính cốt thép - Nếu giảm x = 2a’ mà A’s âm chọn A’s theo cấu tạo Lúc As tính sau: As  Ne ' Rs Z a 13 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN A Cấu kiện chịu kéo Ví dụ 1: Cho giằng BTCT hình chữ nhật (20x30)cm, chịu kéo tâm N = 200 kN Cốt thép sử dụng CB300-V Tính tốn vẽ hình bố trí cốt thép cho giằng Ví dụ 2: Cho giằng BTCT hình chữ nhật (20x40)cm, chịu đồng thời lực kéo tâm N = 200 kN Mô men uốn kéo thớ M = 25 kNm Cốt thép sử dụng CB300-V, bê tơng B20 Tính tốn vẽ hình bố trí cốt thép cho giằng (Giả thiết: a = a’ = cm) Ví dụ 3: Cho giằng BTCT hình chữ nhật (20x40)cm, chịu đồng thời lực kéo tâm N = 150 kN Mô men uốn kéo thớ M = 30 kNm Cốt thép sử dụng CB300-V, bê tơng B20 Tính tốn vẽ hình bố trí cốt thép cho giằng (Giả thiết: a = a’ = cm) 14 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Đại cương cấu kiện chịu xoắn - Trong cấu kiện xuất Mô men xoắn Mt - Trong thực tế, Cấu kiện BTCT xuất Mt vớn Mơ men uốn, ta có cấu kiện chịu uốn xoắn đồng thời Xoắn cân Xoắn tương hỗ 15 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Đại cương cấu kiện chịu xoắn - Phá hoại dầm chịu uốn xoắn: Phá hoại mặt bên Phá hoại đáy dầm Mặt cắt phá hoại 16 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Đại cương cấu kiện chịu xoắn - Cấu tạo cốt thép: Cấu tạo cốt thép cấu kiện chịu uốn xoắn 17 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Tính sơ cốt thép Cố thép dọc thép đai tính sơ sau: - Từ mơ men uốn M, ta tính cốt dọc Asu theo tốn tiết diện chữ nhật đặt cố đơn - Từ lực cắt Q, ta tính cốt đai: Chọn trước đường kính cốt đai dsw số nhánh n Bước cốt đai s tính sơ bộ: Rsw n d sw b Rbt bh02 s Q2 18 đường kính cốt đai số nhánh chọn 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Tính sơ cốt thép - Từ Mơ men xoắn T, ta tính cốt dọc cốt đai Diện tích cốt dọc: TV 1,6Rs Ast  đó: V chu vi lõi xoắn, Ω diện tích lõi xoắn, xác định sau V  2(b1  h1 ) đó:   b1h1 b1  b  2(a0  0,5d sw )  h1  h  2(a0  0,5d sw ) 19 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Tính sơ cốt thép Bước cốt đai st: st  1,6Asw Rsw T Bố trí cốt dọc cốt đai cho mặt cắt nganh: - Cốt dọc: Cạnh chịu kéo uốn: Cạnh h: As1  Ast As  Ast 2h1 V - Bước cốt đai chịu uốn xoắn: 2b1  Asu V sw  sst s  st 10 20 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Kiểm tra khả chịu lực Cấu kiện bị phá hoại tiết diện vênh cốt thép dọc cốt thép đai đạt đến cường độ tính toán T  0,1Rb hb Điều kiện hạn chế: Nếu điều kiện khơng thỏa phải tăng Mác BT hay tăng tiết diện Điều kiện cường độ: T  T0  Tsw  Ts T0 khả chịu lực tiết diện không gian sau: 21 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Kiểm tra khả chịu lực - Mô men xoắn Tsw xác định theo công thức: Tsw  0,9 N sw Z - Mô men xoắn Ts xác định theo công thức: Ts  0,9 N s Z1 Z2 C (Tham khảo Mục 8.1.4.2.2) 11 22 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Kiểm tra khả chịu lực T0  0,9qsw,1 CZ  0,9 Rs As ,1 Tiết diện không nguy hiển tại: Z1 Z2 C Rs As ,1Z1 C0  qsw,1 Điều kiện hạn chế: 2Z  Z1 C  Z1 /  0,5  qsw,1Z1 Rs As ,1  1,5 23 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Kiểm tra khả chịu lực 3.1 Tính tốn chịu đồng thời Mơ men xoắn Mô men uốn đồng thời M  T  T0     M0  (Tham khảo Mục 8.1.4.3) đó: T mơ men xoắn ngoại lực tác dụng tiết diện không gian; T0 mô men xoắn giới hạn mà tiết diện khơng gian chịu được; М mô men uốn ngoại lực tác dụng tiết diện thẳng góc; М0 mơ men uốn giới hạn (tính theo Mục 8.1.2.3.2) 12 24 9/16/2021 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Kiểm tra khả chịu lực 3.1 Tính tốn chịu đồng thời Mô men xoắn Lực cắt đồng thời  Q T  T0 1    Q0  (Tham khảo Mục 8.1.4.4) đó: T mô men xoắn tiết diện không gian ngoại lực ; T0 mô men xoắn giới hạn chịu tiết diện không gian; Q lực cắt ngoại lực tác dụng ; Q0 lực cắt giới hạn chịu tiết diện nghiêng (được xác định theo Mục 8.1.3.3.1) 25 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Ví dụ áp dụng: Tính tốn bố trí cốt thép cho dầm Cho biết: BT B20, CT dọc CB300-V, Thép đai CB240-T 2Ø18 Ø8a100 400 Ví dụ 4: Cho dầm BTCT chịu uốn xoắn đồng thời có: M = 45 kNm, T = 10 kNm, Q = 40 kN Tiết diện b = 20 cm, h = 40 cm 2Ø16 3Ø18 200 13 26 ... Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Đại cương cấu kiện chịu xoắn - Cấu tạo cốt thép: Cấu tạo cốt thép cấu kiện chịu uốn xoắn 17 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn. .. Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Đại cương cấu kiện chịu xoắn - Trong cấu kiện xuất Mô men xoắn Mt - Trong thực tế, Cấu kiện BTCT xuất Mt vớn Mơ men uốn, ta có cấu kiện chịu. .. có cấu kiện chịu uốn xoắn đồng thời Xoắn cân Xoắn tương hỗ 15 Chương CẤU KIỆN CHỊU KÉO VÀ XOẮN B Cấu kiện chịu xoắn Đại cương cấu kiện chịu xoắn - Phá hoại dầm chịu uốn xoắn: Phá hoại mặt bên