Chương 5 Cột liên hợp

1 1 KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP –– BÊ TÔNGBÊ TÔNGKẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP –– BÊ TÔNGBÊ TÔNG Chương 5Chương 5 CỘT LIÊN HỢPCỘT LIÊN HỢP  TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP  PHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁNPHÁP TÍNH TOÁN  ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉPĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉP  TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM  TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐNTÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN  SỰ LÀM VIỆC CHỊU TRƯỢT GIỮA THÉP VÀ BÊ TÔNGSỰ LÀM VIỆC CHỊU TRƯỢT GIỮA THÉP VÀ BÊ TÔNG  VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 2 NỘI DUNGNỘI DUNGNỘI DUNGNỘI DUNG Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2 TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP TiếtTiết diệndiện bọcbọc BT BT hoànhoàn toàntoàn •• BT BT cungcung cấpcấp khảkhả năngnăng bềnbền lửalửa b c h c c z c y c y c z t f t w h b y z 3 TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP TiếtTiết diệndiện bọcbọc BT BT khôngkhông hoànhoàn toàntoàn •• CầnCần thêmthêm cốtcốt thépthép khángkháng lửalửa •• CóCó thểthể cầncần thêmthêm vậtvật liệuliệu bềnbền lửalửa •• CóCó thểthể cầncần thêmthêm đinhđinh tántán hoặchoặc cốtcốt thépthép hànhàn đểđể truyềntruyền lựclực = h c = b c b h t f t w y z 4 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 3 TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP TiếtTiết diệndiện bọcbọc BT BT khôngkhông hoànhoàn toàntoàn •• BT BT cócó thểthể bơmbơm vàovào lỗlỗ trốngtrống trongtrong khikhi xâyxây dựngdựng = h c = b c y z b b t w h t f 5 TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP CộtCột rỗngrỗng nhồinhồi BTBT •• BT BT lènlèn bênbên trongtrong ống thép ống thép cócó cườngcường độđộ caocao hơnhơn bìnhbình thườngthường y z t t h b y z t d 6 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 4 TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢPTIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP CộtCột rỗngrỗng nhồinhồi BT BT cócó lõilõi thépthép •• LõiLõi thépthép bênbên trongtrong cócó khảkhả năngnăng đạtđạt cườngcường độđộ rấtrất caocao t d y z 7 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁNPHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁNPHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁNPHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PhươngPhương pháppháp tổngtổng quátquát •• ẢnhẢnh hưởnghưởng phi phi tuyếntuyến vàvà chếchế tạotạo khôngkhông chínhchính xácxác •• TiếtTiết diệndiện khôngkhông đốiđối xứngxứng vàvà tiếttiết diệndiện thaythay đổiđổi •• PhươngPhương pháppháp sốsố PhươngPhương pháppháp đơnđơn giảngiản •• SửSử dụngdụng đườngđường cong cong uốnuốn dọcdọc •• KểKể đếnđến sựsự chếchế tạotạo khôngkhông chínhchính xácxác •• TiếtTiết diệndiện khôngkhông đổiđổi cócó 2 2 trụctrục đốiđối xứngxứng GiảGiả thiếtthiết •• TươngTương táctác hoànhoàn toàntoàn giữagiữa thépthép vàvà BT BT đếnđến khikhi pháphá hủyhủy •• TiếtTiết diệndiện ngangngang luônluôn phẳngphẳng khikhi biếnbiến dạngdạng 8 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 5 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉPĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉPĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉPĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉP TiếtTiết diệndiện bọcbọc BT BT hoànhoàn toàntoàn BềBề dàydày lớplớp BT BT bảobảo vệvệ (c(c yy , , cc zz )) •• ≥ 40mm≥ 40mm •• ≥ b/6≥ b/6 b c h c c z c y c y c z t f t w h b y z 9 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉPĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉPĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉPĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉP f y - giới hạn đàn hồi của thép t d t d b t f b 2 90t/d     52 t / d   44 t / b f y f/235  TiếtTiết diệndiện bọcbọc BT BT khôngkhông hoànhoàn toàntoàn, , cộtcột rỗngrỗng nhồinhồi BTBT 10 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 6 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM  Theo Theo điềuđiều kiệnkiện bềnbền  Theo Theo điềuđiều kiệnkiện ổnổn địnhđịnh 11 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM Theo điều kiện bềnTheo điều kiện bền Điều kiện áp dụng:Điều kiện áp dụng: •• Cột tiết diện không đổi có 2 trục đối xứng, 0,2 < hCột tiết diện không đổi có 2 trục đối xứng, 0,2 < h cc /b/b cc < 5,0< 5,0 •• Tỷ lệ lượng thép:Tỷ lệ lượng thép: •• Độ mảnh quy đổi: Độ mảnh quy đổi: •• Tiết diện bọc BT hoàn toàn:Tiết diện bọc BT hoàn toàn: 9,02,0 .  RdplMa a y a N f A g g  0,2  hcmm bcmm z y 4,040 4,040    12 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 7 BT, lõi thép, cốt thép đạt cường độ tính toán BT, lõi thép, cốt thép đạt cường độ tính toán  Cột liên hợp đạt khả năng chịu nén tối đaCột liên hợp đạt khả năng chịu nén tối đa •• Tiết diện bọc BTTiết diện bọc BT Lõi thép Bê tông Thép thanh s sk s c ck c Ma y aRd.pl f A f 85,0.A f AN g  g  g  13 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM •• Cấu kiện rỗng nhồi BTCấu kiện rỗng nhồi BT Kể đến thép thanh: Kể đến thép thanh: 0,3%0,3%AA aa ≤ ≤ AA ss ≤ 4%≤ 4% AA aa Hiệu ứng bó  tăng khả năng chịu lực BT: 0,85f ck  f ck s sk s c ck c Ma y aRd.pl f A f A f AN g  g  g  Lõi thép Bê tông Thép thanh 14 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 8 d t •• Cấu kiện cột tròn rỗng nhồi BTCấu kiện cột tròn rỗng nhồi BT Hiệu ứng vòng thép (Hiệu ứng vòng thép (đủ cứngđủ cứng))  ttăng khả năng chịu nén của BTăng khả năng chịu nén của BT Khi thiết kếKhi thiết kế + Độ mảnh quy đổi+ Độ mảnh quy đổi + Mô men uốn lớn nhất+ Mô men uốn lớn nhất 5 , 0   d 0,1N M Sd max.Sd  15 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM d t •• Cấu kiện cột tròn rỗng nhồi BTCấu kiện cột tròn rỗng nhồi BT Độ lệch tâm Độ lệch tâm e = M max.Sd /N Sd  0 < e < d/100 < e < d/10  e > d/10: e > d/10:  aa = 1,0 và = 1,0 và  cc = 0= 0 s sk s ck y c c ck c Ma y aaRd.pl f A f f d tf A f AN g  gg            1 Lõi thép Bê tông Thép thanh        d e 10)1( 0a0aa 0,1)23(25,0 0a  Hiệu ứng lệch tâm ) d e 101( 0cc  0175,189,4 2 0c  Hiệu ứng độ mảnh 16 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 9 Theo điều kiện ổn địnhTheo điều kiện ổn định Khả năng chịu uốn dọc của cột liên hợp đối với cả 2 trục:Khả năng chịu uốn dọc của cột liên hợp đối với cả 2 trục:  hệ số uốn dọc phụ thuộc độ mảnh quy đổihệ số uốn dọc phụ thuộc độ mảnh quy đổi RdplSd NN . .   1 1 22          2 2,015,0     = 0,21 = 0,21 –– cột rỗng nhồi BTcột rỗng nhồi BT   = 0,34 = 0,34 –– cột thép chữ cột thép chữ II chịu uốn chịu uốn theo phương trục khỏetheo phương trục khỏe   = 0,49 = 0,49 –– cột thép chữ cột thép chữ II chịu uốn chịu uốn theo phương trục yếutheo phương trục yếu 17 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM Độ mảnh quy đổi trong mặt phẳng uốn đang xétĐộ mảnh quy đổi trong mặt phẳng uốn đang xét NN pl.Rpl.R = N= N pl.Rd pl.Rd khi khi gg aa , , gg cc , , gg ss = 1= 1 (EI)(EI) cc độ cứng cột liên hợpđộ cứng cột liên hợp •• Tải ngắn hạn:Tải ngắn hạn: EE cdcd môđun đàn hồi tính toán của BT, môđun đàn hồi tính toán của BT, EE cdcd = E= E cmcm // gg cc EE cmcm môđun đàn hồi ban đầu của BTmôđun đàn hồi ban đầu của BT KK ee hệ số kể đến nứt trong BT, hệ số kể đến nứt trong BT, KK ee = 0,8= 0,8 ((EC4, EC4, KK ee = 0,6= 0,6 )) cr Rpl N N .     2 2 l EI N c cr     ssccdeaac IEIEKIEEI    18 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 10 •• Tải trọng dài hạn: Tải trọng dài hạn: điều chỉnh điều chỉnh EE cdcd bằng bằng NN G.SdG.Sd phần dài hạn của lực nén phần dài hạn của lực nén NN SdSd  tt hệ số từ biến của BThệ số từ biến của BT Điều chỉnh mô đun đàn hồi khi:Điều chỉnh mô đun đàn hồi khi:  theo phương mặt phẳng uốn > 0,8 theo phương mặt phẳng uốn > 0,8 cột bọc BT cột bọc BT > 0,8/(1> 0,8/(1 ) ) cột rỗng nhồi BTcột rỗng nhồi BT  e/de/d < 2 (< 2 (ee độ lệch tâm)độ lệch tâm)          Sd SdG cdc N N EE . 5,01  t Sd SdG cmc N N EE  . 1 1   19 TÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂMTÍNH CỘT LIÊN HỢP TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU CHỊU NÉN ĐÚNG TÂMNÉN ĐÚNG TÂM TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐNTÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐNTÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐNTÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN  XácXác địnhđịnh theotheo đườngđường cong cong tươngtương táctác MM NN  HiệuHiệu ứngứng bậcbậc 22  ẢnhẢnh hưởnghưởng củacủa lựclực cắtcắt  KhảKhả năngnăng chịuchịu lựclực chịuchịu nénnén uốnguống theotheo 1 1 phươngphương  NénNén uốnguống theotheo 2 2 phươngphương 20 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. [...]... TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 57 Khả năng chịu nén uốn theo phương trục chính Đường cong tương tác Mômen kháng uốn phần BT 20.20 2 bc hc2 W pc   W pa  W ps   642 ,5  22  13 35, 5cm 3 4 4 M max Rd  W pa f yd  W ps f ys  W pc f yc / 2  642 ,5  355 50 0 25  22  13 35, 5  226,4 kN.m 1,1 1, 15 1 ,5. 2 ND = 226 kN; MD = 226,4 kN.m VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 58 Khả năng chịu nén uốn theo... TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 41 Kiểm tra theo phương chính • Lực tới hạn Euler  2 EI c  2 13637   53 84kN N cr  L2fl 52 • Lực dọc giới hạn dẻo N pl R  Aa f y  0, 85 Aa f ck  As f sk  7808. 355  0, 85. 31900. 25  314 .50 0  3606kN • Độ mảnh quy đổi theo phương chính  N pl.R N cr  3606  0,82  0,8 53 84 phải kể đến ảnh  hưởng tải dài hạn đến môđun đàn hồi VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU... f sd 355 d 2 50 0  452 .10  7808  2.200.2 ,5 4  1172kN 1,1 4 1 ,5 355 200  15  179kN.m M E  bt f f yd h  t f   200. 15 1,1 3 30 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 61 Khả năng chịu nén uốn theo phương trục chính Đường cong tương tác N (kN) N Sd  991kN  M Rd  190kN.m 350 0 3000 250 0 2000... của tiết diện liên hợp EI c  Ea I a  Es I s  0,8Ec I c  10 2  210000.2003.10  210000. 75 4 4 3 050 0  200.200 3  10 2   0,8  56 96.10 4  75 2 4 1, 35  12 4    4 2  659 3kN.m 2 VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 44 Kiểm tra theo phương yếu Lực tới hạn Euler • N cr   2 EI c  2 659 3   10411kN L2fl 2 ,52 Độ mảnh quy đổi theo phương yếu •   N pl.R N cr  3606  0 ,59  0,8 10411... Aa fy  0, 85 Aa f ck  As f sk ga gc gs 355 25 500  7808  0, 85. 31900  314  3108kN 1,1 1 ,5 1, 15 19 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 39 Kiểm tra tổng thể theo 2 phương uốn • Tỷ số phân phối cốt thép Aa f y   ga N pl.Rd 7808. 355 1,1   0,81 3108000  0,2 . cao 5mCột thép cao 5m  HEB 200 HEB 200 hình S 355 hình S 355  bọc BT bọc BT BT C 25/ 30 BT C 25/ 30 không hoàn toàn không hoàn toàn  tăng cường 4tăng cường 4Ø10 S500Ø10 S500 •• Lực tác dụng:Lực. dẻo 2 22 14,3 4 1 4 4 4 cmA s   kN f A f A f AN s sk s c ck a a y aRdpl 3108 15, 1 50 0 314 5, 1 25 31900. 85, 0 1,1 355 7808 85, 0 .   ggg 38 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com. LL ftft = 5m (2 đầu khớp)= 5m (2 đầu khớp) •• Độ cứng đàn hồi của tiết diện liên hợpĐộ cứng đàn hồi của tiết diện liên hợp   2 2 2 4 3 2 2 4 . 13637 4 10. 430 2 200 10 .56 96 12 200.200 35, 1 3 050 0 .8,0