Bài giảng kết cấu bê tông cốt thép chương 4 nguyễn khắc mạn

Trang 5 65CỐT THÉP BẢN :Cốt thép chịu lực : Đặt trong vùng kéo do moment uốn gây ra.. Cốt xiên thường do cốt dọc uốn lên, do đó cốt xiên cũng chịu moment uốnCốt dọc cấu tạo : giữ vị trí

Trang 1

CHÖÔNG 4

CAÁU KIEÄN CHÒU UOÁN

Trang 2

CHƯƠNG 4 CẤU KIỆN CHỊU UỐN

CÁC CẤU KIỆN BTCT CHỊU UỐN THƯỜNG GẶP

Trang 3

4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

4.1.1 BẢN

Chiều dày:Bản sàn nhà dân dụng thông thường

hb = 6 12 cmTrong nhà cao tầng chiều dày bản sàn được gia tăng hơn

Trong cầu thang dạng bản chịu lực (phẳng hoặc xoắn), bản thang thường có chiều dày hb10 cm Chiều dày bản móng bè, bản sàn không sườn (sàn nấm) thì còn lớn hơn các giá trị nêu ở trên

Trang 5

CỐT THÉP BẢN :

Cốt thép chịu lực : Đặt trong vùng kéo do moment uốn gây ra

Bản sàn sườn thường dùng 6, 8, 10, 12 Bản móng bè, sàn nấm … dùng đường kính cốt thép lớn hơn

- Khoảng cách :

70  200 mm khi hb < 15 cm ; Nhỏ hơn 1,5 h khi hb  15 cm

Cốt thép cấu tạo :

Fa cấu tạo  0,1 Fa chịu lực

Trang 6

cũng có thể chọn b = 2/3 h Chọn b chẵn 50 mm

Trang 7

Cốt đai và cốt xiên :chịu lực cắt, gắn vùng BT chịu nén với vùng BT chịu kéo

Cốt đai thường dùng 6 , 8 , 10

Cốt xiên thường do cốt dọc uốn lên, do đó cốt xiên cũng chịu moment uốn

Cốt dọc cấu tạo : giữ vị trí cốt đai lúc thi công,

chịu ứng suất do co ngót, nhiệt độ…

Khi chiều cao dầm h  700 thì thêm thép dọc cấu tạo (12 ) ở giữa chiều cao tiết diện để giữ

khung cốt thép khỏi bị lệch khi đổ BT …

Trang 8

ĐẶT CỐT THÉP TRONG DẦM ĐƠN GIẢN

THÍ NGHIỆM DẦM ĐƠN GIẢN ĐẾN PHÁ HOẠI

Trang 9

4.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN

4.2.1 CÁC TIẾT DIỆN CẦN TÍNH TOÁN

Thí nghiệm dầm đơn giản với tải trọng tăng dần:

dầm có thể bị phá hoại tại tiết diện có khe nứt thẳng góc hoặc tại tiết diện có khe nứt nghiêng Đó chính là các tiết diện cần tính toán

Trang 10

Phá hoại tại tiết diện chịu moment dương và tiết diện chịu

moment âm trong dầm liên tục

Thí nghiệm dầm liên tục hai

nhịp BTCT đến khi phá hoại

Trang 11

4.2.2 Trạng thái ứng suất - biến dạng trên tiết diện thẳng góc

Thí nghiệm uốn một dầm BTCT đơn giản

Trang 12

4.3.TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN CÓ TIẾT

DIỆN CHỮ NHẬT THEO CƯỜNG ĐỘ TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC

4.3.1 CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶT CỐT THÉP

Trang 13

4.3.2 Tính toán tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn

Lấy trường hợp phá hoại dẻo làm cơ sở tính toán

Trang 14

a.BÀI TOÁN TÍNH CỐT THÉP (BÀI TOÁN THIẾT KẾ)

Biết : M, b, h, mác bêtông, nhóm cốt thép Yêu cầu : tính F a

GIẢI :

Tra bảng Rn, Ra , 0 , A0 Giả thiết a để tính h0 = h  aĐan sàn : a = 1,5 2 cmDầm phụ : a = 3,5 6 cmDầm chính : a = 4  8 cm

Tính

2 0

bh R

M A

n



Trang 15

Nếu A > 0,5 : Tăng tiết diện

hoặc tăng mác bêtông để A  0,5Nếu A0 < A  0,5 :

- Có thể tính cốt kép (Fa, F’a)

- Cũng có thể tăng kích thước tiết diện (h) hoặcmác bêtông để cho A  A0 rồi tính cốt đơn Nếu A  A0 : tính cốt đơn

Bài toán tính cốt đơn

A

21

R F

a

n

a  

0 a

a

h R

M F





hoặc

Trang 16

Chọn và bố trí thép:

- Fa có thể chọn dư (đến 5%) hoặc thiếu (đến 3%) so với Fa tính được

- Kiểm tra khoảng cách cốt thép, chênh lệch đường kính (2    6 mm)

- Kiểm tra giá trị thực tế của a so với giá trị đã giả thiết

- Kiểm tra   min

Trang 17

b BÀI TOÁN KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ

Biết : F a , b, h, mác bêtông, nhóm cốt thép Yêu cầu : kiểm tra khả năng chịu lực (M  Mgh)

F R

n

a a

Trang 18

4.3.3 TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT ĐẶT CỐT KÉP

Khi nào thì cần đặt cốt kép ?

5,

02

o

n bh R

M A

Nếu A > 0,5:tăng h hoặc tăng mác bêtông để A  0,5

Thường không nên đặt quá nhiều F’a vì lý do kinh tế

SƠ ĐỒ ỨNG SUẤT

Trang 19

a BÀI TOÁN TÍNH CỐT THÉP F a và F’ a

Biết: M, b, h, mác bêtông, nhóm cốt thép

.

Yêu cầu : tính F a và F’ a

GIẢI:

Giả thiết a và a’ => ho = h  a.

Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt kép

Xác định diện tích cốt thép chịu nén

Xác định diện tích cốt thép chịu kéo

5 , 0

2 



o n

o

bh R

M A

'

2 '

a h

R

bh R A

M F

o a

o n o a





a a

o n o

R

R R

Trang 20

b.BÀI TOÁN TÍNH CỐT THÉP F a KHI ĐÃ BIẾT F’ a

Biết: M, b, h, F’ a ; mác bêtông, nhóm cốt thép Yêu cầu : tính F a

Giải

Giả thiết a,Tính ho = h  a Tính A:

Nếu A > Ao : F’a chưa đủ, cần tính cả F’a và Fa theo bài toán 1 Nếu A  Ao :Tính ; suy ra x =  ho

-Nếu x2a’ :

-Nếu x<2a’ :

 

2 o n

' o

a

' a '

bh R

a h

F R M



A 2 1





a a

a

o n

R

R R

a

a h

R

M F





Trang 21

c.BÀI TOÁN KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ

Biết :Fa, b, h, mác bêtông, nhóm cốt thép Yêu cầu : kiểm tra khả năng chịu lực (M  M gh )

GIẢI

TínhNếu  > o : lấy  = o  A = Ao

Nếu   o : tính x= ho Có 2 trường hợp :

a

' a

a

bh R

F R F

Trang 22

4.4 CẤU KIỆN CHỊU UỐN CÓ TIẾT DIỆN CHỮ T

4.4.1 Khái niệm chung và đặc điểm cấu tạo

Khái niệm chung

Trang 23

CHÖÔNG 4 CAÁU KIEÄN CHÒU UOÁN

Trang 24

Đặc điểm cấu tạo :

Khi tính toán, cần phải hạn chế bề rộng cánh b'c

(hạn chế sải cánh S'c)

Với cấu kiện độc lập tiết diện T :

S'c  1/6 nhịp cấu kiện ; và lấy:

S'c  6h'c khi h'c  0,1h

S'c  3h'c khi 0,05 h  h'c < 0,1h

S'c = 0 khi h'c < 0,05 h

Với dầm đổ toàn khối với sàn , khi h'c  0,1h có

thể lấy S'c  9h'c , và b'c không lấy vượt quá

khoảng cách giữa hai trục dầm.

Trang 25

4.4.2 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TRỤC TRUNG HÒA (TTH) ,

TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CHỮ T THEO CƯỜNG ĐỘ TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC

Trang 26

a TRƯỜNG HỢP TTH QUA CÁNH

Tính toán như tiết diện chữ nhật b'c  h

Trang 27

b TRƯỜNG HỢP TTH QUA SƯỜN

RaFa = Rnbx + Rn(b'c – b)h'c

Mgh = Rnbx(h0 – 0,5x) + Rn(b'c – b)h'c (h0 – 0,5h'c)

Trang 28

Các dạng bài toán :

1.Bài toán tính cốt thép

Biết : M, b, h, mác bêtông, nhóm cốt thép Yêu cầu : tính F a

GiảiKiểm tra điều kiện về S’c (hay b’c) để cánh cóthể cùng tham gia chịu lực với sườn

Tính Mc và so sánh M với Mc để xác định vị trítrục trung hòa

Nếu M  Mc : trục trung hòa đi qua cánh  tính như tiết diện chữ nhật b’c h

Nếu M>Mc : trục trung hòa đi qua sườn  tính toán theo trình tự sau :

Trang 29

Trong đó:

2 0 n

c 0

c c

n

bh R

) ' h 5 , 0 h

( ' h ) b '

b ( R

Trang 30

2.Bài toán kiểm tra cường độ

Biết : F a , b, h, mác bêtông, nhóm cốt thép Yêu cầu : kiểm tra khả năng chịu lực (M  M gh )

Giải Kiểm tra điều kiện về S’c (hay b’c) Xác định vị trí trục trung hòa (TTH):

 R a F a  R n b’ c h’ c : TTH qua cánh  º b’c h

 R a F a > R n b’ c h’ c : TTH qua sườn

M gh = AR n bh 0 2 + R n (b' c – b) h' c (h 0 – 0,5h'c)

Trang 31

4.5 TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ

TRÊN TIẾT DIỆN NGHIÊNG 4.5.1 Sự phá hoại theo tiết diện nghiêng

Trang 32

Phá hoại do lực cắt tại tiết diện

gần gối giữa của dầm liên tục

Phá hoại do lực cắt trong dầm có tiết diện giảm ở hai

đầu

Trang 33

4.5.2 Các điều kiện khống chế khi tính toán

chịu lực cắt

Nếu Q > k 0 R n bh 0

Cần tăng kích thuớc tiết diện hoặc mác bêtông

k0 = 0,35 với bêtông mác  400

Nếu Q  k 1 R k bh 0

Chỉ cần đặt cốt ngang theo cấu tạo

Lấy k1 = 0,6 đối với dầm ; k1 = 0,8 đối với bản

Trang 34

4.5.3 Điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng

Trang 35

4.5.4 Tính toán cốt đai khi không đặt cốt xiên

a Xác định tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất :

C

bh R

2

Q

2 o k

b 

 RađFđ QbQ

C

bh R C

2

2 

u u

bh R 2 Q

Q

2 o k max

2 o k



Trang 36

o đ

2 o k

Từ đó, khả năng chịu cắt của tiết diện nghiêng yếu nhất là:

Trang 37

b.Tính khoảng cách cốt đai (bước đai)

Cần xác định: đường kính đai, số nhánh n và

khoảng cách u

u  min {u tính toán ; u max ; u cấu tạo }

Bước đai tính toán:

Bước đai tối đa :

Q

bh

8R nf

R u

Q

bhR

5,

1u

u

2 o k

max 



Trang 38

Khoảng cách cấu tạo của cốt đai:

* Trong đoạn dầm có lực cắt lớn :

* Trong đoạn dầm còn lại

/ 2 min 450

h

khi mm

500

h 4 /

3 min

Trang 39

4.5.5 Tính toán cốt xiên

Xác định đoạn dầm cần đặt cốt xiên và

bố trí các lớp cốt xiên

Trang 40

QF

ađ

đb

i xi







sin R

Q Q

ađ

đb

i xi

F

Để đơn giản và thiên về an toàn, tiêu chuẩn thiết kế cho phép xem tiết diện nghiêng chỉ cắt qua một lớp cốt xiên

 F xi

F xi là tổng diện tích các lớp cốt xiên mà vết nứt nghiêng đi qua

Trang 41

4.5.6 Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng

theo moment

a Neo cốt dọc chịu kéo tại gối tựa tự do

Nhằm đảm bảo cốt dọc được neo chắc, không bị tuột:

Khi Q  k1Rkbho lấy lneo=10dKhi Q > k1Rkbho lấy lneo  15d

Trang 42

b Uốn và cắt bớt cốt dọc chịu kéo

Trang 43

Để đảm bảo cường độ trên các tiết diện nghiêng bất kỳ, thì cốt thép phải được kéo dài thêm một đoạn W so với điểm cắt lý thuyết của nó

d 20 d

5

đ

2q 0,8Q

(Giá trị 5d là để đảm bảo neo chắc cốt thép )

Q _ lực cắt (độ dốc của biểu đồ mômen) tại

tiết diện cắt lý thuyết.

d _ đường kính cốt thép dọc bị cắt bớt.

Khi trong vùng cắt bớt cốt dọc có cốt xiên thì trong công thức trên có thể trừ đi phần lực cắt do cốt xiên chịu

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	8,34 MB