XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ - CHƯƠNG 6 pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH #" MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP GIẢNG VIÊN: KS. Võ Thành Nam 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 6.1. Khái niệm chung  Cấu kiện chịu nén là cấu kiện chịu tác dụng của lực nén N dọc theo trục của nó.  VD: cột của khung nhà nhiều tầng, thân vòm, trụ cầu hoặc các thanh chịu nén trong giàn.  Tùy theo vị trí đặt lực trên tiết diện, cột được phân thành cấu kiện chịu nén đúng tâm hoặc lệch tâm.  Cấu kiện chịu nén đúng tâm chỉ chịu một mình lực dọc tại tâm mà không có mômen uốn. Xét trên mỗi mặt cắt thì lực nén tác dụng đúng trọng tâm của nó. Nén đúng tâm chỉ là trường hợp lý tưởng, ít gặp trong thực tế.  Cấu kiện chịu nén lệch tâm khi lực nén N đặt lệch so với trục của cấu kiện. Lúc này ngoài lực nén, N còn gây ra uốn. Nó tương đương với lực N đặt đúng tâm và một mômen uốn M=N.e 3 6.3. Cấu tạo 6.3.2. Vật liệu 6.3.2.1. Bê tông : thường chọn từ 20÷28 MPa 6.3.2.2. Cốt thép a. Cốt thép dọc chủ : tác dụng chịu lực nén  Số lượng và loại cốt thép được chọn theo yêu cầu tính toán  Bố trí cốt thép: cốt thép được bố trí đối xứng với trục dọc của cấu kiện  Khoảng cách giữa các cốt thép dọc không quá 450mm  Số lượng thanh cốt thép dọc tối thiểu trong cột tròn là 6, cột chữ nhật là 4  Bố trí cốt thép dọc quanh chu vi tiết diện 4 6.3. Cấu tạo  Diện tích cốt thép dự ứng lực và cốt thép thường theo chiều dọc của các cấu kiện chịu nén không liên hợp nhiều nhất là: và  Diện tích thép dự ứng lực và thép thường theo chiều dọc của các cấu kiện chịu nén không liên hợp tối thiểu là: 0,08 fA fA A A yg pups g s ≤+ 0,30 fA fA cg peps ≤ ′ 0,135 fA fA fA fA cg pups cg ys ≥ ′ + ′ 5 6.3. Cấu tạo b. Cốt thép đai  Liên kết các cốt thép dọc, tạo thành khung khi đổ bê tông và giữ ổn định cho các cốt thép dọc  Ngăn cản các thanh cốt thép dọc khỏi bị cong oằn  Làm việc như cốt thép chịu cắt của cột b1. Cốt thép đai ngang  Đường kính nhỏ nhất của thanh là  10 khi cốt thép dọc chủ là #32 hoặc nhỏ hơn  15 khi cốt thép dọc chủ lớn hơn #36  13 cho các bó thanh 6 6.3. Cấu tạo  Cự ly giữa các cốt thép đai ngang  Không vượt quá hoặc kích thước nhỏ nhất của bộ phận chịu nén hoặc 300mm.  Khi hai hoặc nhiều thanh #35 được bó lại, cự ly này không vượt quá hoặc một nửa kích thước nhỏ nhất của bộ phận hoặc 150mm  Đầu mút của các cốt thép đai ngang được neo với cốt thép dọc bằng cách uốn 90 o hoặc 135 o quanh thanh cốt thép dọc chủ để chống lại chuyển vị ngang của cốt thép dọc chủ. 7 6.3. Cấu tạo Cách bố trí cốt thép đai ngang 8 6.3. Cấu tạo b2. Cốt thép đai xoắn  Cốt đai xoắn dùng cho các bộ phận chịu nén gồm một hoặc nhiều cốt đai xoắn liên tục đặt cách đều bằng cốt thép có đường kính tối thiểu là 9,5mm. Cốt đai phải được đặt sao cho tất cả các cốt thép dọc chủ nằm bên trong và tiếp xúc với nó.  Khoảng trống giữa các thanh cốt đai xoắn không được nhỏ hơn hoặc 25mm hoặc 1.33 lần kích thước lớn nhất của cấp phối. 9 6.4. Các giả thiết tính toán  Biến dạng tại một thớ điểm tiết diện tỉ lệ thuận với khoảng cách từ điểm đó đến trục trung hòa  Khi chịu nén, biến dạng lớn nhất của bê tông lấy bằng 0,003  Bỏ qua sức kháng kéo của bê tông  Ứng suất trong vùng bê tông chịu nén phân bố theo quy luật hình chữ nhật [...].. .6. 5 Tính toán c t ng n 6. 5.2 Tính toán c u ki n 6. 5.2.1 Kh năng ch u l c c a c t ng n ch u nén úng tâm S c kháng tính toán c a c u ki n bê tông c t thép ch u nén i x ng qua các tr c chính ph i ư c xác nh như sau : Pr = ϕ Pn i v i c u ki n có c t thép ai xo n : Pn = 0,85 [0,85 f'c (Ag - Ast) + fyAst] i v i c u ki n có c t thép ai thư ng : Pn = 0,8 [0,85 f'c (Ag - Ast) + fy Ast] 10 6. 5 Tính... thu n túy: Tính Mr V bi u tương tác M-P và so sánh 16 6.5 Tính toán c t ng n Phương pháp tính g n úng Gi thi t chi u cao tr c trung hòa c Tính Pr và Mr Tính l ch tâm e=Mr/Pr So sánh l ch tâm tính toán v i l ch tâm ã cho, n u không t ti p t c tính l i cho n khi h it Quá trình l p như trên cũng gi ng như vi c xác nh bi u tương tác mômen-l c d c (bi u tương tác M-P) 17 6. 5 Tính toán c t ng n d2 Bài toán... t theo bài toán tính duy t N u không t ph i thay i kích thư c ti t di n ho c tăng c t thép 20 6. 5 Tính toán c t ng n 6. 5.2.3 Kh năng ch u l c c a c t ng n ch u nén l ch tâm, ti t di n tròn 21 6. 5 Tính toán c t ng n Tùy theo cao c a vùng bê tông ch u nén, c t ti t di n tròn ư c chia thành hai trư ng h p 22 6. 5 Tính toán c t ng n h Trư ng h p 1: a ≤ ;θ < 90 o 2 Trư ng h p 2: h a > ;θ > 90 o 2 h/2−a... th ch u nén ngoài cùng 24 6. 7 C T CH U NÉN L CH TÂM THEO HAI PHƯƠNG Các k t c u không tròn ch u u n hai chi u và ch u nén có th tính theo các bi u th c g n úng sau : N u l c tính toán d c tr c không nh hơn 0,1ϕ f 'c Ag : 1 1 1 1 = + − Prxy Prx Pry ϕPo Po = 0,85 f 'c (Ag - Ast) + Ast fy N u t i tr ng tính toán d c tr c nh hơn 0,10ϕ f 'c Ag : M ux M uy + ≤ 1,0 M rx M ry 25 6. 7 C T CH U NÉN L CH TÂM THEO... ai xo n : Pn = 0,85 [0,85 f'c (Ag - Ast) + fyAst] i v i c u ki n có c t thép ai thư ng : Pn = 0,8 [0,85 f'c (Ag - Ast) + fy Ast] 10 6. 5 Tính toán c t ng n 6. 5.2.2 Kh năng ch u l c c a c t ng n ch u nén l ch tâm, ti t di n ch nh t a Sơ ng su t 11 6. 5 Tính toán c t ng n b Các phương trình cân b ng Phương trình cân b ng l c d c Pn = 0,85f’ca.b + A’sf’s – Asfs Phương trình cân b ng mômen v i tr ng tâm... t Tính và b trí c t thép d c ch u l c 18 6. 5 Tính toán c t ng n Trình t gi i Tính l ch tâm e = Mr/Pr L a ch n sơ b kích thư c c t h Khi e < 2 ρ st = Ast Ag thì Pu Ag ≥ 0,45( f ' c + f y ρ st ) : hàm lư ng c t thép trong c t, sơ b 1÷4% N u s d ng c t ai xo n thì Ag ≥ Pu 0,55( f ' c + f y ρ st ) h Khi e ≥ 2 thì s 0,45 trong công th c trên thay b ng 0,3÷0,4 19 6. 5 Tính toán c t ng n T giá tr di n tích... ≤ f 'y c 0,003(d s − c) f s = Esε s = Es ≤ fy c f 's = Esε 's = Es 13 6. 5 Tính toán c t ng n c i u ki n cư ng Mr = ϕMn ≥ Mu Pr = ϕPn ≥ Pu ϕ : h s s c kháng ư c l y như sau ϕ = 0,9 − 0,15 Pn 0,75Pn = 0,9 − 0,1125 ≥ 0,75 0,1 f 'c Ag 0,1 f 'c Ag Pn s c kháng nén (N) εs : bi n d ng t c t thép ch u kéo 0,003(d s − c) f y ≤ εs = c Es 14 6. 5 Tính toán c t ng n d Các bài toán d1 Bài toán duy t m t c t : Cho... và cách b trí c t thép (cho A’s, As, d’s, ds, Es, fy, f’y), Cho cư ng ch u nén c a bê tông, cho giá tr t i tr ng tác d ng Mu và Pu Yêu c u duy t m t c t theo TTGH cư ng 15 6. 5 Tính toán c t ng n Phương pháp s d ng bi u tương tác M-P, bi u di n các giá tr mômen và l c d c danh nh c a c u ki n tương ng v i các trư ng h p phá ho i v i l ch tâm thay i t 0 n ∞ Các i m n m trong bi u tương tác xem như an... s ch t n t i l ch ey (N) nh trên cơ Pry : s c kháng d c tr c tính toán ư c xác s ch t n t i l ch ex (N) nh trên cơ Pu : l c d c tr c tính toán (N) Mux : mô men tính toán tác d ng theo tr c X (N.mm) 26 6.7 C T CH U NÉN L CH TÂM THEO HAI PHƯƠNG Muy : mô men tính toán tác d ng theo tr c Y (N.mm) ex = Muy/Pu : l ch tâm c a l c d c tr c tính toán tác d ng theo hư ng tr c X (mm) ey = Mux/Pu : l ch tâm c... n h  h  h a M n = Pn e = 0,85 f ' c ab −  + As f s  d s −  + A' s f ' s  − d ' s  2  2  2 2 Chú ý r ng, l c d c Pn không th vư t quá s c kháng nén danh nh c a c t ch u nén úng tâm 12 6. 5 Tính toán c t ng n Tùy thu c vào l ch tâm e, ng su t trong c t thép ch u nén A’s ho c ch u kéo As s t t i giá tr gi i h n ch y f’y và fy C t thép ch u nén t n gi i h n ch y khi bê tông vùng ch u nén . tương đương với lực N đặt đúng tâm và một mômen uốn M=N.e 3 6. 3. Cấu tạo 6. 3.2. Vật liệu 6. 3.2.1. Bê tông : thường chọn từ 20÷28 MPa 6. 3.2.2. Cốt thép a. Cốt thép dọc chủ : tác dụng chịu lực nén  Số. cột b1. Cốt thép đai ngang  Đường kính nhỏ nhất của thanh là  10 khi cốt thép dọc chủ là #32 hoặc nhỏ hơn  15 khi cốt thép dọc chủ lớn hơn # 36  13 cho các bó thanh 6 6.3. Cấu tạo  Cự ly giữa. 0,85 [0,85 f' c (A g - A st ) + f y A st ]  Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường : P n = 0,8 [0,85 f' c (A g - A st ) + f y A st ] 11 6. 5. Tính toán cột ngắn 6. 5.2.2. Khả năng chịu