Tài liệu tham khảo Kết cấu
THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU II. Tính thép cột: 1. Tính thép cột: Nhiệm vụ thiết kế: tính toán, bố trí thép cho các cột C1, C2. 1.1. Lý thyết tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên: * Số liệu: Tiết diện chữ nhật cạnh a x a y , tg1= ax ay 1. Cốt thép đặt đều theo chu vi, đối xứng qua hai trục. A s - Diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép. A c - Diện tích tiết diện bê tông, A c =a x .a y . à t - Hàm lợng cốt thép : à t = % 100 Ac As . Giới hạn à min = 0,5% à à max = 6%. f c cờng độ đặc trng của bê tông, lấy bằng cờng độ đặc tr- ng của mẫu thử f y cờng độ đặc trng của cốt thép lấy bằng giớ hạn chảy. Giá trị của f c và f y đợc cho trong bảng: Bảng tra giá trị f c Mác bê tông 200 250 300 350 f c kG/cm 2 160 200 240 280 Bảng tra giá trị f y Nhóm cốt thép AI AII AIII f y kG/cm 2 2300 3000 4000 * Nội lực: N Tổng lực nén, M x mômen uốn tác dụng trong mặt phẳng chứa a x M y mômen uỗn tác dụng trong mặt phẳng chứa a y N, M x , M y lấy theo tổ hợp tính toán. 42 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Mx My N My Mx ax ay Các trờng hợp tính toán Trờng hợp 1: tg > tg1( ỹa x y y a M a M ã > ) Trờng hợp 2: tg < tg1( ỹa x y y a M a M ã < ) Đặt h= a y ; b= a x M 1 = M y ; M 2 = M x Đặt h= a x ; b= a y M 1 = M x ; M 2 = M y Với: t - khoảng cách từ trục cốt thép của hàng cốt thép đến mép tiết diện gần nhất d 1 = h - t ; d 2 = b - t *Khả năng chịu nén: N u - Khả năng chịu nén đúng tâm. N a - Khả năng chịu nén lệch tâm khi tiết diện đặt cốt thép đối xứng và ở trạng thái cân bằng biến dạng N u = 0,45.f c .A c + 0,87.f y .A s ; N a = 0,25.f c .b.d 1 *Nội lực tính đổi: K= min( NaNu NNu và 1). a = 2 0 ) 1 ( 2000 1 d l ; a u = a .K.h. a u : Độ lệch tâm tăng lên do ảnh hởng của uốn dọc. M * : Mômen uốn tăng lên do uốn dọc M * = M 1 + N a u . M : Mômen tổng tính đổi M = M * + m 2 1 d d M 2 ; e o = N M m - Hệ số tra bảng phụ thuộc vào n = hbf N c 43 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU m 1 0.94 0.88 0.82 0.77 0.65 0.53 0.42 0.3 *Tính cốt thép: Thờng phải giả thiết trớc A s để tính N u , N a M sau đó tính lại A s và so sánh với giả thiết: = h e o ; s= fcbd N 1 9,0 Xét ba trờng hợp sau: Trờng hợp 1 : khi 0,3 , Tính = )2)(5,0( 1 + . A s y cc f AfN 75,0 .4,0 . Trờng hợp 2 : khi > 0,3 đồng thời s 0,3 ; t= t A s = )'( )5,0(3 1 1 tdf hsdeN y o + . Trờng hợp 3 : khi > 0,3 đồng thời s > 0,3 A s = )'(.4,0 .19,0)5,0( 1 2 11 tdf bdfhdeN y co + 1.2. á p dụng tính toán: - Bê tông sử dụng mác 300 f c =240 kG/cm 2 - Thép sử dụng: thép AII f y =3000 kG/cm 2 1.2.1. Tính toán cốt thép cột C1, tầng 1: Tính toán với cặp nội lực: N = 621,51 T M x = 20,04 Tm M y = 6,29 Tm Tiết diện cột a x ì a y = 80ì60 cm. Chiều dài hình học l = 520 cm. Chiều dài tính toán l o =520ì0,7 =364 cm. Giả thiết lớp bảo vệ: a= a= 5 cm Ta có A c = 60x80 = 4800 cm 2 . * Xác định trờng hợp tính toán: 44 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Vì 60 629000 = y a My = 10483,3 kG > 80 2004000 = x a Mx =25050 kG Tính theo trờng hợp 2 : h= 80cm, b= 60 cm. M 1 = M x = 20040 kGm, M 2 = M y = 6290 kGm. Chiều cao làm việc của bê tông h = 80 cm h o = 75cm b = 60 cm b o = 55 cm. Giả thiết diện tích cốt thép dọc à gt = 2,2% F at (gt) = à gt ìA c /100=105,6 cm 2 . * Tính khả năng chịu nén: - Khả năng chịu nén đúng tâm: N đt = 0,45.f c .A c + 0,87.f y .A s = 0,45.240.4800 + 0,87.3000.105,6 = 794016 kG. - Khả năng chịu nén lệch tâm : N o = 0,25.f c .b.h o = 0,25.240.60.75 = 270000 kG. * Nội lực tính đổi: K= min( NoNdt NNdt và 1) = min ( 270000794016 621510794016 ;1)= 0,392 a = 2 0 0 )( 2000 1 h l = 2 ) 75 364 ( 2000 1 = 0,0118 a u = a K h= 0,0118.(-0,1301).80 = 0,3102 cm. - Mômen uốn có xét tới uốn dọc: M 0 = M 1 +Nìa u = 20040 + 621510ì (0,3102/100) = 21968,1 kGm. - Xác định hệ số m: n = cc Af N = 4800.240 621510 = 0,5395 m = 0,37108. - Mômen tổng tính đổi : M = M 0 + m o 0 b h M 2 = 21968,1 + 0,371 . 55 75 .6290 = 25152,5 kGm. - Độ lệch tâm tơng đơng: e o = N M + e ng = 621510 2515250 + 3,2= 7,25 cm. Trong đó e ng độ lệch tâm ngẫu nhiên = max(2, h/25) = max (2,80/25)=3,2 cm. *Tính cốt thép: = h e o = 80 25,7 = 0,091; s = o Rnbh N .9,0 = 75.60.240.9,0 621510 = 0,639 Vậy = 0,091 0,3 ta tính cốt thép theo trờng hợp 1: 45 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU = )091,02)(0,0915,0( 1 + = 1,168 Diện tích cốt thép yêu cầu: F att = y cc f AfN .75,0 4,0. = 3000.75,0 4800.240.4,0621510.168,1 = 117,93cm 2 . Ta thấy lợng thép tính ra là khá sát so với lợng thép đã giả thiết để tính toán. Chọn 2425 có F a = 117,81 cm 2 à = %100. 4800 81,117 =2,45% Bố trí thép dọc và thép đai cho cột đợc thể hiện nh hình bên: 1.2.2 Các cấu kiện còn lại: Dựa trên nguyên lý tính toán trên, việc tính toán cốt thép hoàn toàn tơng tự cho các phần tử cột khác, vì vậy ta có thể dùng cách trình bày dới dạng bảng tính. Bảng tính toán đ- ợcỏtình bày trong phần phụ lục. Để tính toán ta chỉ cần vào số liệu về nội lực, kích thớc hình học, mác bêtông, mác thép và thử dần hàm lợng thép cho đến khi diện tích cốt thép giả thiết và tính toán chênh nhau không đáng kể là đợc. Nếu cốt thép tính toán có hàm lợng à% < 0.5 % thì chọn theo hàm lợng tối thiểu à min = 0.5 %. 46