Bài giảng Kết cấu liên hợp thép-bê tông Chương 5 - GV. Phan Đức Hùng

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Chương CỘT LIÊN HỢP NỘI DUNG  TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP  PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN  ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉP  TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM  TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN  SỰ LÀM VIỆC CHỊU TRƯỢT GIỮA THÉP VÀ BÊ TƠNG  VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP Tiết diện bọc BT bc hồn tồn b • cy cy BT cung cấp khả cz bền lửa h y hc tw tf cz z TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP Tiết diện bọc BT b = bc khơng hồn tồn • Cần thêm cốt thép kháng lửa • Có thể cần thêm vật liệu bền lửa y h = hc tw • Có thể cần thêm đinh tf tán cốt thép hàn để truyền lực z Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP Tiết diện bọc BT b = bc khơng hồn tồn • b BT bơm vào lỗ trống xây dựng h = hc y tw tf z TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP Cột rỗng nhồi BT • BT lèn bên ống thép có cường độ cao bình thường b d t t y h y t z z Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TIẾT DIỆN CỘT LIÊN HỢP Cột rỗng nhồi BT có lõi thép • Lõi thép bên có khả d đạt cường độ cao t y z PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN Phương pháp tổng qt • Ảnh hưởng phi tuyến chế tạo khơng xác • Tiết diện khơng đối xứng tiết diện thay đổi • Phương pháp số Phương pháp đơn giản • Sử dụng đường cong uốn dọc • Kể đến chế tạo khơng xác • Tiết diện khơng đổi có trục đối xứng Giả thiết • Tương tác hoàn toàn thép BT đến phá hủy • Tiết diện ngang ln phẳng biến dạng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉP Tiết diện bọc BT hoàn toàn Bề dày lớp BT bảo vệ (cy, cz) • • bc ≥ 40mm b cy cy ≥ b/6 cz h y tw hc tf cz z ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ LÕI THÉP 10 Tiết diện bọc BT khơng hồn toàn, cột rỗng nhồi BT toàn, b d b d t t tf d / t  90    235 / f y d / t  52  b / t f  44  fy - giới hạn đàn hồi thép Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 11 Theo điều kiện bền Theo điều kiện ổn định TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 12 Theo điều kiện bền Điều kiện áp dụng: •Cột tiết diện khơng đổi có trục đối xứng, 0,2 < hc/bc < 5,0 Aa •Tỷ lệ lượng thép:   •Độ mảnh quy đổi: •Tiết diện fy ga g Ma N pl Rd  0,2  0,9   2,0 bọc BT hoàn toàn: 40mm  c y  0,4b 40mm  cz  0,4h Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 13 BT, lõi thép, cốt thép đạt cường độ tính tốn  Cột liên hợp đạt khả chịu nén tối đa •Tiết diện bọc BT Npl.Rd  A a fy g Ma  A c 0,85 fck f  A s sk gc gs Lõi thép Bê tơng Thép TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 14 • Cấu kiện rỗng nhồi BT Npl.Rd  A a Lõi thép fy g Ma  Ac fck f  A s sk gc gs Bê tông Thép Hiệu ứng bó  tăng khả chịu lực BT: 0,85fck  fck Kể đến thép thanh: 0,3%Aa ≤ As ≤ 4%Aa 0,3%A Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 15 • Cấu kiện cột tròn rỗng nhồi BT d Hiệu ứng vòng thép (đủ cứng) (đủ cứng)  tăng khả chịu nén BT Khi thiết kế t + Độ mảnh quy đổi   0,5 + Mô men uốn lớn Mmax.Sd  0,1NSdd TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 16 • Cấu kiện cột trịn rỗng nhồi BT Npl.Rd  A aa Lõi thép fy g Ma  Ac fck  t fy  f 1   c   A s sk  d fck  gc  gs  Thép Bê tông d Độ lệch tâm e = Mmax.Sd /NSd  < e < d/10 Hiệu ứng lệch tâm a  a0 Hiệu ứng độ mảnh  e     (1  10 e )  (1  a0 )10  c c0 d  d a0  0,25(3  2 )  1,0 e t c  4,9  18,5  17   > d/10: a = 1,0 c = Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 17 Theo điều kiện ổn định Khả chịu uốn dọc cột liên hợp trục: N Sd   N pl Rd  - hệ số uốn dọc phụ thuộc độ mảnh quy đổi      1    0,51     0,2      = 0,21 – cột rỗng nhồi BT   = 0,34 – cột thép chữ I chịu uốn theo phương trục khỏe   = 0,49 – cột thép chữ I chịu uốn theo phương trục yếu TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 18 Độ mảnh quy đổi mặt phẳng uốn xét  N pl.R N cr  EI c N cr  l2 Npl.R = Npl.Rd ga, gc, gs = (EI)c - độ cứng cột liên hợp • Tải ngắn hạn: EI c  Ea I a  K e Ecd I c  Es I s Ecd - môđun đàn hồi tính tốn BT, Ecd = Ecm/gc Ecm - mơđun đàn hồi ban đầu BT Ke - hệ số kể đến nứt BT, Ke = 0,8 (EC4, Ke = 0,6) 0,6) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 19 • Tải trọng dài hạn: điều chỉnh Ecd  N Ec  Ecd 1  0,5 G.Sd  N Sd      Ec  Ecm NG.Sd - phần dài hạn lực nén NSd N  G Sd t N Sd t - hệ số từ biến BT Điều chỉnh mô đun đàn hồi khi:  theo phương mặt phẳng uốn > 0,8 - cột bọc BT > 0,8/(1-) - cột rỗng nhồi BT 0,8/(1-  e/d < (e - độ lệch tâm) (e TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 20  Xác định theo đường cong tương tác M-N  Hiệu ứng bậc  Ảnh hưởng lực cắt  Khả chịu lực chịu nén uống theo phương  Nén uống theo phương 10 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only SỰ LÀM VIỆC CHỊU TRƯỢT GIỮA THÉP VÀ BÊ TÔNG TRONG CỘT 35 mPRd/2 PRd mPRd/2 PRd PRd ≤ 400mm PRd PRd ≤ 600mm VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 36 • Cột thép cao 5m   bọc BT BT C25/30 khơng hồn tồn  • HEB 200 hình S355 tăng cường 4Ø10 S500 4Ø10 Lực tác dụng:  NSd = 991 kN  NSd,g = 665 kN (tĩnh tải)  NSd,q = 326 kN (hoạt tải)  đầu liên kết khớp  Msy = 90 kN.m  Theo phương trục yếu:  Msz = 45 kN.m • Liên kết: neo nửa chiều cao 18 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 37 Yêu cầu: Kiểm tra khả chịu lực cột cầu: Quy trình tính tốn: tốn:  Kiểm tra điều kiện áp dụng phương pháp tính đơn giản  Kiểm tra điều kiện ổn định cục  Tính hiệu ứng thứ cấp  Tính kiểm tra khả chịu lực cột chịu nén tâm  Tính kiểm tra truyền lực tác dụng cột  Tính kiểm tra khả chịu nén uốn VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 38 Kiểm tra tổng thể theo phương uốn • Tính tỷ số phân phối cốt thép  2  12 Diện tích thép thanh: As  4  3,14cm 4  Diện tích thép hình HEB 200: Aa = 78,08 cm2  Diện tích BT: Ac = 202 – 78,08 – 3,14 = 319 cm2  Lực dọc tới hạn dẻo N pl Rd  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 TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 39 Kiểm tra tổng thể theo phương uốn • Tỷ số phân phối cốt thép Aa f y   ga N pl.Rd 7808.355 1,1   0,81 3108000  0,2