Kết cấu bê tông cốt thép phần 1 cấu kiện cơ bản

TS Ngô Đăng Quang (Chủ biên) TS Nguyễn Duy Tiến KẾT CẤU BÊ TÔNG CÔT THÉP Phần - Cấu kiện TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAL-CO $6 THU VIEN GERRAB Nha xuat ban Giao théng van tai Hà Nội, 2010 LỜI NÓI ĐẦU Cuốn sách Kết cấu bê tông cốt thép biên soạn dành sinh viên chuyên ngành xây dựng, đặc biệt xây dựng giao thông xây dựng dân dụng Trong trình biên soạn, tác giả cố găng mô tả làm việc kết cấu bê tông phương pháp thiết kế chúng dựa tính chất học Tuy nhiên, khoa học kết cấu bê tông khoa học thực nghiệm nên việc tính tốn thiết kế kết cấu bê tơng địi hỏi phải sử dụng kết thí nghiệm, cơng thức thực nghiệm quy định khuyến nghị Tiêu chuẩn thiết kế Các tiêu chuẩn sử dụng có tính chất ví dụ tài liệu Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 Bộ Giao thông vận tải Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông ACI 318-05 Viện Bẻ tỏng Hoa Kỳ Để so sánh, số chỗ tài liệu tham khảo tiêu chuẩn Khác Euro Code, TCXDVN 356-2005, AASHTO LRFD, v.v Cuốn sách bao gồm 10 chương, giới thiệu số vấn đề việc tính tốn thiết kế cấu kiện bê tông bê tông cốt thép theo trạng thái giới hạn cường độ số khía cạnh liên quan đến trạng thái giới hạn sử dụng _ _Chuong giới thiệu vấn đề tổng quan kết cấu bê tông kết cấu bê tông cốt thép phương pháp tính tốn thiệt kê chúng Chương tập trung tính chất vật liệu sử dụng kết cấu bê tông bê tông cốt thép Chương trình bày nguyên lý thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo trạng thái giới hạn Các chương 4, 5, trình bày cách tính tốn ứng xử thiết kế theo trạng thái giới hạn cường độ câu kiện bê tông cot thép trạng thái chịu lực chịu uốn, chịu cắt, chịu xoắn chịu nén uốn kết hợp Chương giới thiệu cách tính tốn thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép trạng thái giới hạn sử dụng Chương dành cho việc thiết kế khu vực không liên tục kết câu bê tông côt thép Chương cốt thép 10 giới thiệu nguyên lý thiết kế cấu tạo kết cấu bê tông Một số phần in chữ nhỏ dành để trình bày ví dụ nội dung sinh viên đọc tham khảo Việc biên soạn tài liệu thực theo phân công tác giả: TS Nguyễn Duy Tiến: Viết chương phần chương 8, TS Ngơ Đăng Quang: Viết chương cịn lại chịu trách nhiệm chung Trong trình biên soạn, tác giả nhận giúp đỡ quý báu tỉnh thần công sức tập thể Bộ môn Kết cầu xây dựng, Bộ môn Kết cấu đặc biệt thầy giáo có kinh nghiệm lĩnh vực kết cau bé tong nhu PGS TS Téng Tran Ting, GS TS Nguyén Viết Trung, GS TS Phạm Duy Hữu Các tác giả xin bày tỏ cám ơn chân thành sâu sắc giúp đỡ quý báu Mặc dù áp dụng cho giảng dạy rút kinh nghiệm thời gian dài có gắng, trình biên soạn tác giả chắn rằng, tài liệu cịn có nhiêu sai sót Các tác giả mong nhận ý kiến phản hỏi từ độc giả để hiệu chỉnh hoàn thiện dần tài liệu Hà Nội, tháng 12/2009 Các tác giả MỤC LỤC MỤC LỤC HE THONG KY HIEU TONG QUAN VE KET CAU BE TONG CHUONG 1.1 1.11 CACKHAINIEM CO BAN Kết cấu bê tông Bê tông cốt thép 1.1.2 1.1.3 Phân loại kết cấu bê tông cốt thép 1.1-3.1 1.1.3.2 12 13 1.4 1.1.4 LLS Phân loại theo trạng thái ứng suất Phân loại theo phương pháp thi công Ui, nhược điểm phạm vi áp dụng kết cấu bê tơng Các dạng kết cấu bê tơng điển hình dùng cơng trình xây dựng SƠ LƯỢC LICH SU PHAT TRIEN CUA BE TONG COT THÉP TONG QUAN VE QUA TRINH THIET KE KET CAU BE TONG COT THEP 1.3.1 Thiết kế sơ 1.3.2 Phân tích kết cấu Thiết kế tiết 1.3.3 17 17 17 19 20 20 20 2) 23 25 26 26 26 27 TONG QUAN VE MOT SO PHUONG PHAP THIET KE KET CAU BE TONG COT THEP VAT LIEU CHUONG2 21 13 BE TONG Thành phân bê tông 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 Đặc tính bê tơng non Phân loại bê tơng Các tính chất lý bê tơng đóng rắn 2.1.4.1 2.1.4.2 2.1.4.3 2.1.4.4 2.1.4.5 2.1.4.6 2.1.4.7 Cường độ chịu nén dọc trục bê tông Cường độ chịu nén đặc trưng bê tông Cường độ chịu kéo bê tông, Sự làm việc bê tông chịu nén trục ~ định luật vật liệu bê tông Mô đun đàn hồi bê tông Sự làm việc bê tông chịu kéo Sự làm việc bê tông chịu tải trọng lặp 2.14.10 2.14.11 2.1.4.12 2.1.4.13 Ví dụ tính tốn từ biến Congót bêtơng Các thuộc tính nhiệt bê tơng Khối lượng thể tích bê tông 2.1.4.8 2149 2.1.4.14 2.1.5 2.1.5.1 Ảnh hưởng tốc độ chất tải đến cường độ bê tông “Từ biến bê tông Sự làm việc bê tông chịu ứng suất nhiều chiều Phân cấp bê tông Cấp độ bền 28 30 30 30 32 34 35 35 37 38 40 45 46 47 49 49 34 %6 s8 so 60 64 64 2.1.5.2 Mác bê tơng 2.153 22 Cấp bêtơng CĨT THÉP 2.2.1 Các loại cốt thép 2.2.2 Quan hệ ứng suất — biến dạng cốt thép 2.2.3 2.3 2.3.1 Các đặc trưng mỏi cắt thép BÊTƠNGCĨTTHÉP Sự dính bám bê tông cốt thép „23.11 243.12 2.3.2 2.3.3 Khái niệm Các yếu tố ảnh hưởng đến lực dính bám Sự tham gia làm việc bê tông vết nứt Một số vấn đề tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép 24 CÂUHƯIƠN TẬP VÀ BÀI TẬP CƠ SỞ THIẾT KÉ KÉT CÁU BÊ TƠNG CĨT THÉP CHƯƠNG3 3.1 3.2 GIỚITHIỆU TONG QUAN VE MOT SO PHUONG PHAP THIET KE Thiết kế theo ứng suất cho phép 3.2.1 Thiết kế theo hệ số tải trọng sức kháng 3.2.2 65 65 67 67 68 70 a 71 73 73 75 78 82 82 82 83 85 PHUONG PHAP THIET KE KET CAU BE TONG THEO PHUONG PHAP HE SO TAI 3.3 86 TRONG VA SUC KHANG 3.3.1 Sự biển thiên tải trọng 3.3.2 _ Sự biến thiên sức kháng 87 3.3.4 39 Khái niệm độ an toàn 3.3.4.1 3.3.4.2 3.3.4.3 3.3.4.4 3.3.4.5 3.3.4.6 3.3.4.7 3.4 3.3.4.8 Phân bố thống kê giá trị trung bình (Mean Value) Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) Hàm mật độ xác suất (Probability Density Funetion) Hệ số độ lệch (Bias Factor) Hés6 bién sai (Coefficient of Variation) Xác suất phá hoại (Probability of Failure) Chỉ số độ an toàn (Safety Index) Cách xác định hệ số cường độ hệ số tải trọng GIOI THIEU TIEU CHUAN THIET KE CAU 22 TCN 272-05 3.4.1 Giới thiệu chung 3.4.2 3.4.3 3.43.1 Nguyên tắc Các trạng thái giới hạn 3.4.3.2 3.43.3 3.4.3.4 3.4.4 3441 3.4.5 88 89 90 90 92 93 93 94 97 98 98 99 100 Trạng thái giới hạn cường độ 100 Trạng thái giới hạn mỏi đứt gây Trạng thái giới hạn đặc biệt 101 Trạng thái giới hạn sử dụng, Tải trọng tổ hợp tải trọng 3.4.4.2 87 Taitrong Hệ số tải trọng tổ hợp tai trọng, Trạng thái làm việc vật liệu kết cdu 101 101 101 101 102 103 3.5 3.4.6 3.6 Nguyên tắc xét đến phân bố lại mô men âm câu đẫm liên tục TRINH TỰ TÍNH TỐN, THIÊT KE CÂU HỎIÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHUONG4 4.1 42 4.2.1 DACDIEMCAUTAO 4.2.1.1 Cấu tạo dầm 4.2.14 43 4.2.2 4.3.1 4.3.2 107 107 107 107 Chiều cao dầm 4.2.1.2 4.21.3 104 106 THIET KE CHJU UON GIỚITHIỆU 103 108 Chiều day ban cánh Chiều dày sườn dẳm 109 109 Cốtthép dằm 109 Cấu tạo 110 SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM KHI CHỊU UỐN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Tổng quan làm việc dầm chịu uốn 1H Tính tốn xác định làm việc dâm chịu uốn thudn 114 4.3.2.1 Các tham số 14 4.3.2.3 4.3.24 Điểu kiện cân Các phương pháp xác định làm việc cia dim chju uốn 116 116 4.3.2.2 4.3.3 Điều kiện tương thích biến dạng, 115 Tính tốn làm việc chịu uốn thuân tuý dầm bê tông cốt thép theo giai đoạn chịu lực _ 4.3.3.1 Giai đoạn I— Giai đoạn bề tơng chưa nứt 4.3.3.2 Vídụ 4.1 — Tính tốn mơ men gây nứt 4.3.3.3 Giai đoạn II— Giai đoạn bê tông vùng kéo nứt, bê tông vùng nén làm việc đoạn đàn hồi 4.3.3.4 Ví dụ 4.2— Xác định làm việc mặt cắt nứt 4.3.3.5 Giai đoạn III— Giai đoạn gần phá hoại, dằm trạng thái giới hạn cường độ 4.3.4 Quan hệ mô men — độ cong giai đoạn làm việc dầm 44 CƯỜNG ĐỘ TINH TOAN VA THIET KE MAT CAT DAM THEO TRANG THAI GIGI HAN VE 4.4.1 Các giả thiết Mơ hình vật liệu bê tơng cốt thép Xác định sức kháng uốn mặt cắt hình chữ nhật đặt cốt thép đơn Tính dẻo dai dầm hàm lượng cót thép chịu kéo tối đa Diện tích cốt thép chịu kéo tối thiểu Tính tốn dầm chịu uốn mặt cắt chữ nhật đặt cốt thép đơn 4.4/61 Sơ đồ khối Ví dụ 4.3 — Tính tốn diện tích cốt thép tối thiểu 'Ví dụ 4.4 — Tính tốn sức kháng uốn dằm chữ nhật đặt cốt thép đơn kế mặt cắt dầm chữ nhật chịu uốn đặt cốt tháp đơn Tổng quan 4.4.7.3 4.4.8 H9 119 121 giai 122 125 126 127 4.4.8.1 Trình tự thiết kế Vídụ4.5— Thiết kế mặt cất chữ nhật đặt cốt thép đơn Tỉnh toán thiết kế mặt cắt dầm chữ nhật đặt cốt thép kép Giới thiệu mặt cắt dằm chữ nhật đặt cốt thép kép P 128 128 128 131 133 138 140 140 141 142 145 145 146 147 149 149 4.4.8.2 Phương pháp tính tốn 448.4 4.4.8.5 Thiết kế mặt cắt dằm chữ nhật đặt cốt thép kép 'Ví dụ 4.7— Thiết kế mặt cắt dằm chữ nhật đặt cốt thép kép 4.48.3 4.4.9 Vi dy 4.6 —Tinh toan mat cit dim chir nhat dat cét thép kép Tính tốn thiết kế mặt cắt đầm chữ Tvà L 4.4.9.1 4492 44.9.3 44.9.4 4.4.9.5 4.4.9.6 Giới thiệu chung Xác định bề rộng có hiệu cánh dằm “Tính tốn sức kháng uốn 'Ví dụ 4.8 — Tính tốn sức kháng uốn mặt cắt dằm chữ T Thiết kế mặt cắt chữ T 'Vi dụ 4.9 — Thiết kế mặt cắt chữ T CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP 4.5 THIET KE CHJU CAT CHUONGS 5.1 5.2 GIGI THIEU 5.2.1 SỰLÀM VIỆC CỦA CÂU KIỆN CHIU CAT Cơ sở xác định làm việc cấu kiện chịu cắt 5.2.2 5.2.2.1 4.222 5223 53 5.2.3 3.3.1 5.3.2 Sức kháng cắt bê tông Các dạng phá hoại cấu kiện chịu cắt Sức kháng cắt sườn Sức kháng uốn cắt Sự làm việc dầm bê tông cốt thép sau nứt nghiêng THIÊTKÉCHIUCẮT 5.3.3 5.3.4.1 5.3.4.2 5.3.4.3 5.3.4.4 5.3.4.5 6.2.1 6.3.2 6.3.3 157 158 160 164 165 167 169 174 174 174 174 176 176 177 178 182 184 Lý thuyết trường nén sửa đổi 194 187 190 Giới thiệu 194 Điều kiện tương thích biến dạng, 194 Điều kiện cân 195 Ứng dụng thiết kế 203 Quan hệ ứng suất— biến dạng bê tông nứt Trình tự thiết kế GIGITHIEU CƠSỞ TÍNH TỐN CÁU KIỆN CHỊU XOAN Tổng quan 6.2.2 _ Thanh thành mỏng chịu xoắn 63 SỰLÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU XOẮN 6.3.1 155 157 184 Vi dy thiết kế chịu cắt theo phương pháp trường nén sửa đổi (Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05) 5.4 CÂUHƯIƠN TẬP VÀ BÀI TẬP CHUONG6 THIET KE CHJU XỐN 6.1 6.2 154 Mơ hình giàn Mơ hình Tiêu chuẩn ACI 318-05 Ví dụ thiết kế chịu cắt theo tiêu chuẩn ACI 5.3.4 149 152 Sự làm việc chịu xoắn trước nứt Ví dụ 6.1 ~ Tính todn dam chịu xoắn trước nứt Sự làm việc chịu xoắn sau nứt 198 208 209 213 216 216 217 217 219 221 221 222 223 6.3.3.1 Nội lực xoắn gây thành phần cốt thép Chiều dày lớp bê tông tham gia chịu xoắn điện tích chịu xoắn có hiệu 6.3.3.2 6.3.4 Xoắn THIET KE 6.4 6.4.1 Nguyên 6.4.2 Thiết kế 6.4.2.1 6.4.2.2 6.4.3 6.43.1 Mô men xoắn tính tốn 6.5 Thiết kế chịu xoắn Thiết kế chịu xoắn, uốn cắt đồng thời theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 6.4.3.2 6.4.3.3 6.4.4 uốn đông thời CAU KIEN CHIU XOAN, CAT VA UON DONG THỜI tắc cấu tạo chịu xoắn, uốn cắt đằng thời theo Tiêu chuẩn ACI 318-05° Mơ men xoắn tính tốn Giới hạn kích thước mặt cắt ngang, “Thiết kế cốt thép chịu xoắn Ví dụ 6.2 Thiết kế cốt thép ngang cho đầm chịu xoắn, cắt uốn kết hợp SỰPHÂN BÓ LẠI MÔ MEN XOẢN TRONG CÁC KẾT CẦU SIÊU TĨNH 6.6 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHUONG7 THIET KE CHJU NEN UON KET HOP 7.1 7.2 7.3 GIỚITHIỆU PHÂNLOẠICỘT XAC DINH DO MANH CUA COT 7.3.1 Khái quát 7.3.2 Các đặc trưng hình học vật liệu 7.3.3 Chiều dài có hiệu bán kính qn tính 7.3.3.1 Hệ số chiều dài có hiệu 7.3.3.2 Phân biệt khung có chuyển vị ngang khung khơng có chuyển vị ngang 1.3.3.3 1.3.3.4 14 7.3.4 7.4.1 14.22 74.2.3 7.7 V[ dụ 7.1— Tính tốn hệ số độ mảnh Kích thước mặt cắt ngang 7.4.2.1 7.5 7.6 Xác định hệ số chiều dài có hiệu cơng thức kinh nghiệm BAC DIEM CAU TAO CUA COT 7.4.2 7.4.3 Xác định hệ số chiều dài có hiệu phương pháp biểu đồ Cốt thép dọc Hàm lượng cốtthép tối thiểu Hàm lượng cốt thép dọc tối đa Số lượng cốt thép dọc tối thiểu Bố trí cốt thép đai | NGUYEN TAC TINH TOAN THIET KE COT NGUYÊN TAC THIET KE COT DAIL 7.6.1 7.6.2 7.7.1 7.7.2 7.7.3 7.7.4 7.7.5 Thiết kế cốt đai xoắn Thiết kế cốt đai giằng TÍNH TỐN VÀ THIẾT KÉCỘT NGẢN, CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Nguyên tắc chung Sức kháng cột ngắn chịu nén tâm Ví dụ 7.2— Tính tốn sức kháng cột ngắn, mặt cắt chữ nhật, cốt đai giằng VÍ dụ 7.3— Tỉnh tốn sức kháng nén cột ngắn, mặt cắt trịn, cốt đai xoắn Ví dụ 7.4- Thiết kế cột ngắn, chịu nén tâm 224 225 229 230 230 232 232 232 235 236 236 236 237 240 242 244 244 244 246 246 247 248 248 249 251 252 252 254 254 254 254 254 254 255 256 257 258 259 260 260 260 261 262 263 78 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KÊ CỘT NGẮN CHỊU NÉN LỆCH TÂM 7.8.1 Khái niệm tâm đẻo mặt cắt Các phương trình mơ tả làm việc mặt cắt 266 269 270 7.8.5 Tính tốn sức kháng mặt cắt cột trường hợp tơng qt 272 Phương pháp tính tốn Ví dụ 7.5— Tính tốn sức kháng cột chịu nén lệch tâm 7.8.5.1 7.8.5.2 7.8.6 Mặt cắt chữ nhật Mặtcắttròn 7.8.8 275 Vĩ dụ 7.7— Tỉnh toán sức kháng nén cột tròn phương pháp Whitney 279 7.8.9 Biểu đồ tương tác P— M 7.8.9.1 'Xây dựng biểu đồ tương tác P-M 1.8.9.2 Dac điểm biểu đỗ tương tác P-M TÍNH TỐN VÀ THIET KE COT MANH Tổng quan phương pháp tính tốn 7.9.1 7.9.2 Phương pháp phóng đại mơ men 7.9.2.1 Sự phóng đại mô men cho cột khung 7.9.2.2 7.9.23 19.24 7.9.3 có giằng theo Tiêu chuẩn ACI 318-05 Sự phóng đại mô men cho cột khung không giằng theo Tiêu chuẩn ACI 318-05 Sự phóng đại mơ men theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Ôn định cột khung khơng có giằng, 277 279 280 285 286 286 288 289 290 292 293 Ví dụ tính tốn cột khung khơng có chun vị ngang 294 294 7.9.4 Ví dụ 7.10— Tính tốn cột khung có chuyển vị ngang 7.10 CÂU KIỆN CHỊU NÉN VÀ UỐN HAI PHƯƠNG 297 7931 7932 7101 7.11 7.10.2 CHUONG8 8.1 82 843 Vidy78 Vidu79 Giới thiệu chưng 8.3.3 85 86 300 THIET KE KET CAU TRONG TRANG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 304 307 CÂUHỎIƠN TẬP VÀ BÀI TẬP TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG Giới thiệu chung 8.3.3.1 300 303 GIGI THIEU CÁCGIẢ THIẾTCƠBẢN 83.1 295 V[ dụ 7.11 — Tính toán cột chịu nén uốn theo hai phương 8.3.2 _ Tính tốn độ cứng chống uốn 10 273 274 Vĩ dụ 7.6— Tỉnh tốn sức kháng nén cột trịn Phương pháp gân tỉnh toán sức kháng nén cột tròn 7.8.7 84 264 7.8.2 7.8.3 7.8.4 7.9 264 Tính tốn mơ men qn tính số dạng mặt cắt phổ biến Mặt cắt chữ nhật đặt cốt thép đơn 8.3.3.2” Mặt cất chữ nhật đặt cốt thép kép 83.343 Mặt cắt chữT ĐỘVÕNG DÀIHẠN TÍNH DUYỆT ĐỘ VÕNG ViDU TINH TOAN DO VONG 307 307 308 308 308 310 310 31 312 314 316 317 8.6.1 8.7 Ví dụ 8.1— Tính duyệt độ võng dầm giản đơn theo Tiêu chuẩn ACI 318-05 8.6.2 Ví dụ 8.2— Tính duyệt độ võng dầm cẩu theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 TINH TOAN VA HAN CHE DO MO RONG VET NUT 87.1 Các loại vết nứt nguyên nhân 8.7.1.1 8.7.1.2 Các vết nứt chịu lực Các vết nứt không đo chịu lực 8.7.2 _ Bề rộng vết nứt 8.7.3 Quá trình hình thành vết nứt 8.7.3.1 8.7.3.2 Sự tăng ứng suất cốt thép phá hoại dinh bám vết nứt Khoảng cách vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép 8.733 Khoảng cách vết nứt cấu kiện có chiều dày vùng kéo nhỏ 8.7.3.4 ‘Ving ảnh hưởng cốt thép 8.7.4 Tính tốn độ mở rộng vết nứt 8.7.5 Tính duyệt độ mở rộng vết nứt 8.8 | COTTHEP TOI THIEU DE KHONG CHE NUT 8.9 8.9.1 8.9.2 Vi DU TINH TOAN DO MO RONG VET NUT Ví dụ 8.3— Tính tốn theo Tiêu chuẩn ACI 318-05 Ví dự 8.4— Tính tốn theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 8.10 CÂU HOIÔN TẬP VÀ BÀI TẬP LẠ) GIỚI THIỆU CHUONG9 9.2 9.3 9.4 THIẾT KÉ VÙNG KHƠNG LIÊN TỤC PHÂN TÍCH ỨNG XỬ TRƯỚC KHI BÊ TONG NUT 9.2.1 Phân tích đàn hồi 9.2.2 9.4.1 9.4.2 Phương pháp tương tự dầm cao để thiết kế khu vực đầu dầm PHAN TICH UNG XU SAU KHI BE TONG NUT THIET KE THEO PHUONG PHAP SO DO HE THANH 9.4.2.1 9.4.2.2 9.4.2.3 9424 9.4.3 9.4.4 Nguyên tắc Trinh ty chung Phương pháp phân chia kết cấu thành vùng B vùng D Các phương pháp xây dựng sơ đồ hệ Tính tốn nội lực sơ đồ hệ Thiết kế tính duyệt kết cầu phương pháp sơ đề hệ 9441 Xác định kích thước nút 944.2 Xác định kích thước nén 9.4.43 9.4.5 9.4.6 9.5 Giới thiệu phương pháp sơ đỗ hệ Xây dựng sơ đô hệ 9.4.7 Xác định kích thước kéo Ví dụ 9.1— Thiết kế vùng neo phương pháp SĐHT Ứng dụng phương pháp SĐHT tính tốn chịu cắt Ví dụ 9.2— Thiết kế dầm tường (dầm cao) phương pháp SĐHT 323 324 326 327 327 329 331 332 333 336 337 339 339 342 343 347 347 349 349 353 355 355 355 357 357 357 358 358 360 361 361 363 365 366 369 372 SỰ TRUYÊN LUC CAT QUA MAT PHANG YÊU - KHÁI NIỆM VỀ MA SÁT CÁT 377 9.6 CÂUHƯIƠN TẬP VÀ BÀI TẬP CHUONG 10 THIẾT KÉCÁU TẠO 10.1 317 320 322 322 GIỚITHIỆU 379 380 380 11 ©_ Khối lượng thể tích cốt liệu bê tơng Bê tơng có cốt liệu nhẹ, nói chung, có cường độ chịu cắt dính bám thấp so với bê tông thường hay bê tông nặng Chiều dài triển khai cốt thép bê tông nhẹ, đó, cần tính tăng lên « Chiều dày lớp bê tông bảo vệ khoảng cách cốt thép theo phương Nếu cốt thép có chiều dảy lớp bê tơng bảo vệ hay khoảng cách cốt thép nhỏ, bê tơng bị vỡ tách trình chịu lực (Hình 10.2) Do đó, chiều dài triển khai cốt thép cũng.cần tính tăng lên Theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 va ACI 318-05, chiều dài triển khai cốt thép f„ tính tốn dựa chiều dài triển khai sở #„, hệ số xét đến đặc điểm làm việc cốt thép bê tơng tính chất bê tơng nêu ớt 10.4.2 _ Mặt cắt khống chế việc triển khai cốt thép , ứng suất tính tốn cốt thép đạt giới hạn chảy Do đó, mặt cắt mặt cắt khống chế để triển khai thép Ngoài ra, doc theo chiều dài cấu kiện, vị trí mà số cốt thép bị thúc (bị cắt uốn), ứng suất lại (cốt thép liên tục) có đạt đến giới hạn chảy nên mặt cắt mặt cắt khống chế đối Tai vị trí có nội lực lớn nhât cốt thép cịn lại Vì lý này, Tiêu chuẩn 22 TCN đến cốt kết thể với 272-05 quy định, mặt cắt khống chế việc triển khai cốt thép cấu kiện chịu uốn mặt cắt có mơ mên uốn lớn mặt cắt nằm bên nhịp mà, đó, cốt thép kề bên kết thúc uốn lên 10.4.3 Triển khai cốt thép chịu kéo thông qua lực dính bam Như nêu, cốt thép coi được neo chắn vào bê tông chúng chôn vào bê tông với chiều dài lớn chiều dài triển khai Cơng thức để tính tốn chiều dài triển khai cho chịu kéo dựa Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 y= lV DUEL, (10.6) Ngoài ra, chiều dài triển khai cốt thép chịu kéo không nhỏ 300 mm, trừ dùng mối nối chồng triển khai cốt thép chịu cắt Trong công thức (10.6) £„ chiều dài triển khai sở UY, AWWW, la cic hệ số phản ánh yếu tố ảnh hưởng đến chiều dài triển khai nêu trên, 387 10.4.3.1 Chiều dài triển khai sở cho có gờ sợi thép có gờ chịu kéo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 cung cấp chiều dài triển khai sở cốt thép theo Bảng 10.3 Bảng 10.3 Chiều dài triển khai sở cốt thép sợi có gờ chịu kéo Loại La Các số 36 nhỏ 0, 02A, j7; 024,/,/Ý, > 0,06d,f, Thanh số 43 25//{Ƒ i VS Thanh số 57 * Safco 34ƒ of fi bie NI 0,364,5,/ Jf ',„d, diện tích đường kính cốt thép, ƒ, cường độ kéo chảy cốt thép, ƒ” cường độ chịu nén bê tơng Giá trị „̓” khơng lấy lớn 8,37 MPa 10.4.3.2 Các hệ số điều chỉnh chiều dài triển khai cho có gờ sợi thép có gờ chịu kéo 4) Hệ số xét đến vị trí cốt thép đồ bê tơng Ứ, e Đối với cốt thép nằm ngang đỉnh gần nằm ngang đặt cho có 300 mm bê tông tươi đổ bên cốt thép, Y, =1,4; « Với trường hợp khác, Ứ, = 1,0 b) Hệ số xét đến chiều dày lớp bê tông bảo vệ khoảng cách cối thép, ,, « Nếu chiều dày lớp bê tơng bảo vệ nhỏ d, khoảng cách trống nhỏ 2d, ử„=2; © © Nếu chiều dày lớp bê tông bảo vệ không nhỏ 75 mm đến tim cốt thép khơng nhỏ 150 mm ử„=0,8; Các trường hợp cịn lại, Ứ„=l ©) Hệ số xét đến việc sử dụng bê tông nhẹ, À 388 khoảng cách tim « 0,58 ấ ý Với bê tơng nhẹ có quy định cường độ chịu kéo, À = «Với f đ 21,05 bê tơng nhẹ (bê tơng sử dụng tất cốt liệu nhẹ) khơng có quy định cường độ chịu kéo, À = I,3; «_ Với bê tông cát — nhẹ (bê tông sử dụng cát tự nhiên) khơng có quy định cường độ chịu kéo, À = l,2 d) He số xét đến việc bọc epoxy cho cốt thép, V, «Cốt 3d, thép dược bọc epoxy có chiều dày lớp bê tơng bảo vệ nhỏ hoặc khoảng cách trống cốt thép nhỏ bing 6d,, Cốt thép dược bọc epoxy, có chiều dày lớp bê tơng bảo vệ khoảng cách trống cốt thép lớn giá trị nêu trên, Ứ, =1,2; e_ Cốt thép khơng bọc epoxy, Ứ, =1,0 Tích số nhận tổ hợp hệ số vị trí cốt thép đỉnh với hệ số xét đến việc boc epoxy cho cốt thép không cần lẫy lớn I,7 tức là, , xứ, 4đ, vùng sau điểm kết thúc cốt thép chịu nén (Hình 10.16) 10.5.2 Mối nối hàn Nối hàn phương pháp hay sử dụng để nối cốt thép So với dạng mối nối khác, mối nối hàn thường có cường độ cao chiều dài mối nối nhỏ Các mối hàn cốt thép mối nối đối đầu, nối chồng giản đơn lệch tâm nối chồng tâm Các mối nối hàn khơng cần phải kiểm tốn thực theo chi dẫn Tiêu chuẩn Các Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 ACI 318-05 áp dung Liêu chuẩn AWS DI.4 cho nối hàn cốt thép 10.5.3_ Mối nối thiết bị khí Mặc dù có giá thành cao thiết bị khí cho phép nối cốt thép cách đơn giàn, nhanh chóng tin cậy Cấu tạo thiết bị nối khí phụ thuộc vào hãng chế tạo (Hình 10.17, Hình 10.18) Hầu hết Tiêu chuẩn thiết kế yêu cầu khả chịu lực thiếtbị nối phải không auge nhỏ 125% khả chịu lực cốt thép cần nối Hình 10.17 Một bên thiết bị — Hình 10.18 Thiếtbị nối khí Cốtthếpđượcnỗi ` Một bên thiết bị Một dạng thiết bị nối đơn giản 399 40.6 10.6.1 - TRIỄN KHAI CÓT THÉP DỌC CHIU UON Bố trí cốt thép dọc Trong điều kiện có thể, khơng nên bố trí tập trung tất cốt thép dọc vào sườn dầm mà bố trí phân tán cánh bầu dầm Đối với dầm chữ T, nên bố trí khoảng 40 đến 60% cốt thép chịu kéo vào cánh dầm bầu dầm Cách bố trí làm cho vết nứt bầu dầm phân bố đặn có bề rộng nhỏ Ngồi ra, bố trí phân tán bầu dầm, cốt thép dọc có cánh tay địn nội lực lớn nên phát huy khả chịu lực tốt Cũng nhờ cách bố trí này, cốt thép đọc đặt thưa nên cần chiều dài triển khai nhỏ (xem thêm mục 10.4.3) - Bé réng bé tri cét thép dọc cánh dầm quy định khác tuỳ thuộc vào Tiêu chuẩn thiết kế Theo EuroCode2, cốt thép dọc nên bố trí vùng cánh có chiều rộng lần chiều dày sườn Trong đó, Tiêu chuẩn DIN 1045 (Đức) lại khuyến nghị bề rộng bố trí cốt thép dọc khoảng 1⁄2 chiều rộng có hiệu cánh đối xứng với trục sườn dầm Tiêu chuẩn ACI 318-05 quy định bề rộng giá trị nhỏ bề rộng có hiệu 1/10 chiều dài nhịp Tuy nhiên, nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng, cốt thép dọc bố trí tồn chiều rộng cánh, khả chịu lực dầm không thay đôi đáng kể Mặc dù quy định ACI 318-05 yêu cầu phải bố trí cốt thép đọc miền ngồi bể rộng có hiệu nhỏ 1⁄10 chiều dài nhịp Như vay kết luận rằng, cốt thép dọc nên bố trí phân tán cánh bầu dầm tắt nơi Đối với.các dầm có sườn cao, ví dụ, 900 mm, để hạn chế độ mở rộng vết nứt cho vùng chịu kéo) sườn dầm nên bố trí thép cấu tạo ở,gần bề mặt bê tông (cốt thép bề mặt) với khoảng cách không lớn khoảng cách tối đa các thép quy định mục 10.3 Chiều cao bố trí cốt thép cấu tạo khoảng h/2 phía cốt thép chịu kéo (Hình 10.19) Các nghiên cứu cho thấy rằng, khoảng cách cốt thép đóng vai trị quan trọng đến độ mở rộng vết nứt diện tích cốt thép Theo số Tiêu chuẩn thiết kế, tổng diện tích cốt thép cấu tạo lấy diện tích cốt thép tối thiêu dầm 400 Cốt thép chịu kéo uốn (mô men âm) Fle A)xi - Wee Cốt thép bề mặt ——| fi®; h h Cốt thép chịu kéo tốn (mơ men dương) Hình 10.19 _ Bố trỉ cốt thép bề mặt gần miền chịu kéo 10.6.2 Cắt cốt thép dọc 10.6.2.4 Giới thiệu chung “Thông thường, dầm thiết kế với giá trị mô men nội lực lớn ứng với mô men dương mặt cắt gối mô men âm Mặc dù có mặt cắt nhịp thể thay đổi chiều cao dầm tỷ lệ với thay đổi biểu đồ mơ men nhưng, với dầm có chiều dài nhịp khơng lớn lắm, người ta thay đổi chiều cao dầm mà lại giảm bớt cốt thép vị trí có mơ men nhỏ Cốt thép có giá thành cao nên việc giảm bớt cốt thép cách thích hợp biện pháp quan trọng để giảm giá thành cơng trình Hình 10.20 minh hoạ ví dụ cắt cốt thép dọc dựa biểu đồ mô men uốn dầm giàn đơn Giả sử là, vị trí nhịp, tức vị trí có mơ men lớn nhất, Mu „ dầm cần bố trí cốt thép Vị trí cắt hai cốt thép vị trí mà, đó, mơ men uốn có giá trị GMs khoảng Vị trí cách điểm nhịp a, tính tốn vào biểu đồ mơ men Vị trí cắt cốt thép xác định theo cách tương tự Giả sử rằng, biểu đồ mô men cé dang pa-ra-bén bic hai, cc gid tri 2, va x, xác định theo quan hệ sau 401