Đề thi và đáp án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2

Đề thi và đáp án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 Đề thi và đáp án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 Đề thi và đáp án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 Đề thi và đáp án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2

ĐỀ THI SỐ 1: MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP II (Thời gian làm bài : 90 phút)

Câu 1: Trình bày cách xác định áp lực chất lỏng tác dụng lên thành bể chứa tròn và tính nội lực trong thành bể

Câu 2: Nêu đặc điểm cấu tạo và phân loại tường chắn BTCT ( vẽ hình minh họa) ĐỀ THI SỐ 2:

Câu 1: Trình bày đặc điểm cấu tạo và đặc điểm tính toán dầm mái BTCT

Câu 2: Vẽ cấu tạo các nút khung toàn khối sau :

ĐỀ THI SỐ 3

Câu 1: Trình bày nguyên tắc tính toán tường chắn BTCT kiểu góc ngàm có sườn Câu 2: Vẽ cấu tạo các mối nối lắp ghép cột với cột, cột với móng, xà với cột, sau :

ĐỀ THI SỐ 4

Câu 1: Trình bày cách xác định áp lực vật liệu tác dụng lên thành xi lô và xác định nội lực trong thành xi lô .

Câu 2: Phân biệt nhà khung, nhà tấm, nhà kết hợp khung-tấm Ưu nhược điểm từng

ĐÁP ÁN ĐỀ SỐ 1 CÂU 1

Tính toán thành bể :

a/ Tính toán thành bể khi không xét đến ảnh hưởng của đáy và nắp Tải trọng tác dụng:

-Trọng lượng bản thân kết cấu

-Aïp lực chất lỏng chứa bên trong

-Aïp lực đất và nước ngầm

Xét bể đặt nổi, chỉ chịu áp lực của chất lỏng chứa bên trong : p = .y

Khi đó trong bể chỉ có lực kéo vòng T0 Tách 1 phân tố dS giới hạn bởi góc dϕ và cách trục 1 góc ϕ

Aïp lực ngang tại dS : p.R.dϕ

ΣY = 0 : T0 = p.R.dϕ.conϕ

C

B

A

C B

A

= pR sinϕ = pR

Dựa vào T0 này ta tính cốt thép vòng trong thành bể

Để tiện tính toán ta chia thành bể thành những vòng theo phương đứng và xem trong những đọan đó có p = const

Ta thấy T0 = pR, thì càng xuống sâu T0 càng lớn và có T0max tại đáy bể Điều này không thực tế, vì thành và đáy bể được đúc liền khối, giữa thành bể và nắp cũng xuất hiện momen cho nên tại liên kết thành và đáy lực kéo vòng To = 0 Do đó ta cần xét đến ảnh hưởng của đáy và nắp

b/ Tính toán thành bể có kể đến ảnh hưởng của đáy :

Khi tường bể được đổ toàn khối với đáy và nấp thì xem thành được ngầm vào đáy và nấp

Nếu ΗS ≥ π (đôi khi chỉ cần ΗS ≥ 2,5), thì chúng ta khi xét thành bể thì chỉ kể đến ảnh hưởng của đáy mà không kể ảnh hưởng của nấp và ngược lại (S = 0,76 rδ , r : bk cong , δ : chiều dày tường)

Phương trình chính tắc :

a11 Mo + a12 Ho + a1q = 0

a21Mo + a22 Ho + a2p = 0

Để giải bài toán ta dùng lý thuyết vỏ trụ

Khi thành bể có chiều dày không đổi thì các hệ số trên là :

a11 = S , a12 = a21 = S2

2

a22 = S3

2 , a1p = S

4

4

4 P , a2p = S P

4

4 Ưïng với các giá trị cụ thể của bể ta tính được các hệ số và thay vào phương trình trên ⇒ H0 , M0

Momen và lực kéo vòng trong thành bể

MX = M01 + (M0+ SH0) 2

TX= pR + 22

R

S [Moη2 −(Mo+SHo)η1 ]

1 = e-cos, 2 = e - sin , ( =x/S)

c/ Tính toán thành có kể đến ảnh hưởng của nắp :

Ta cũng có phương trình

a11 M1 + a12 H1+ a1p = 0

a21 M1 + a22 H1 + a2p = 0

a11, a12 , a22 : tương tự như trên ; a1p = S P

4

44 a2P = 0

⇒ H1 , M1

Nếu nắp bể là dạng cong thì tách ra tính toán như hình vẽ

Phương trình công tắc :

A11M + A12 H + A1p = 0

A21 M + A22 H + A 2P = 0

A11 = S1 , A11 = S2 A11 = S1 + S2

A21 = A12 = S1

2

2 +

S22

2 sin ϕ0 , A22 = S1

3

2 +

S2 3

2 sin ϕ0

A1P = S

H

6 4

4 P + S

H

2 4

4 P sin ϕ0 , A2P = 0 CÂU 2

Tường chắn kiểu góc không sườn :

Thường dùng khi chiều cao tường H < 6m Gồm các bộ phận :

-Bản đứng (tường đứng) :

Thường có chiều dày thay đôiø từ h1 tăng dần đến h2 (Chiều dày không đổi khi H ≤ 1,5m)

h1 = 8 - 10cm , h2 = (3,5 - 4,5 ) H3

(cm ) (m)

= 20 - 50cm

-Bản đáy : Có bề rộng B, phụ thuộc vào kết quả tính toán ổn định của tường chắn Thường : B = (12-3/5) H

Tại chỗ tường giáp giữa bản đứng và bản đáy nên tạo vút để tránh ứng suất tập trung

- Cốt thép chịu lực trong bản đứng và bản đáy được bố trí theo kết quả tính toán và được đặt vào vùng kéo Ngoài ra còn có thép cấu tạo để liên kết với thép chịu lực thành lưới, giữ vị trí thép chịu lực khi thi công, chịu các ứng phụ do co ngót, tahy đổi nhiệt độ, Tường chân kiểu góc có sườn :

Khoảng cách giữa các sườn : L = (2 - 3,5)m

- Bản đứng : h1 = 80 - 100

h2 = (2 - 3,5) L Η

(cm) (m) (m)

- Bản đáy ngoài

- Bản đáy trong,

- Sườn đứng

- Bản đứng và bản đáy nếu là bản dầm thì cốt thép chịu lực đặt theo phương làm việc của nó (theo kết quả tính toán)

- Nếu là bản kê 3 cạnh thì cốt thép chịu lực đặt theo 2 phương

- Cốt thép cấu tạo tạo đặt vuông cốt chịu lực

ĐÁP ÁN ĐỀ 2 CÂU 1

* Cấu tạo tiết diện :

Dầm mái thường có

tiết diện chữ I, chữ T,

đôi khi dạng chữ nhật

- Chiều cao đầu dầm : h đd l

35

1 20

1 −

24

1

= Các dầm định hình thường lấy hđd = 800, bằng bề rộng tấm panel bao che đầu dầm

- Chiều cao giữa dầm : h đd l

15

1 10

1

−

=

- Bề rộng bản bụng dầm phải đủ ổn định, đảm bảo khả năng chịu cắt Ngoài ra để dễ thi công, yêu cầu :

b ≥ 60 khi đổ BT theo phương ngang

b ≥ 80khi đổ BT theo phương đứng

b≥ 90 khi bản bụng có đặt cốt thép ƯST

- Bề rộng cánh chịu nén bc l

60

1 50

1

−

=

′ Thường từ 200 - 400, theo điều kiện ổn

định khi chế tạo, vận chuyển, lắp dựng và đảm bảo chiều sâu tối thiểu để gác panel

- Bề rộng cánh chịu nén bc = 200 − 250, đảm bảo đủ bố trí cốt thép chịu kéo trong dầm Với dầm có ƯST thì bc phải đủ để chịu nén và ổn định khi buông cốt thép ƯST

- Chiều dày của cánh hc , h’

c ≥100

* Cấu tạo cốt thép :

- CT dọc chịu kéo : Với dầm nhịp nhỏ có thể dùng BT mác 200-300, CT thường, nhóm CII, CIII CT được bố trí theo biểu đồ bao mômen, các thanh được hàn chồng lên nhau, các mối hàn cách khoảng 1m Tại đầu dầm CT dọc phải được neo chắc chắn bằng cách hàn vào các đoạn thép góc Với dầm nhịp lớn nên dùng CT ƯST để giảm độ võng, giảm khe nứt, BT mác 300-500

- Trên suốt chiều cao dầm đặt cốt dọc cấu tạo 8 -10

- Cốt đai 8 -10, khoảng cách xác định theo yêu cầu chịu cắt và cấu tạo, có dạng chữ U bao lấy cốt dọc chịu kéo Cốt đai với cốt dọc cấu tạo đan thành lưới trong bản bụng (xem hình vẽ)

*Đặc điểm tính toán dầm hai mái dốc :

Sơ đồ tính:

Dầm mái tính theo sơ đồ một

dầm đơn giản, nhịp tính toán

là khoảng cách trọng tâm các

gối tựa

Tải trọng và nội lực:

Tỉnh tải : - Trọng lượng bản thân dầm

i=1/12

Mmax

l0 x

- Trọng lượng panel, các lớp phủ

- Trọng lượng cửa mái (nếu có)

Hoạt tải : - Hoạt tải sửa chữa mái

- Tải trọng do thiết bị vận chuyển treo (nếu có)

Ngoài trọng lượng bản thân, các tải trong khác truyền xuống là những lực tập trung thông qua các sườn panel, các chân cửa mái, các điểm treo thiết bị vận chuyển Nếu trên dầm có từ năm tải trọng tập trung trở lên thì có thể thay bằng tải trọng phân bố đều

Từ các cơ sở trên ta xác định được nội lực M, Q trong các tiết diện dầm

Tính toán tiết diện:

Dầm mái có tiết diện thay đổi, tiết diện giữa nhịp có mômen lớn đồng thời tiết diện cũng lớn, do đó chưa phải là tiết diện nguy hiểm nhất của dầm, còn có những tiết diện khác có mô-men giảm đi nhưng do tiết diện giảm nhiều nên có thể bị phá hoại Vậy cần xác định td nguy hiểm của dầm và tính CT cho td đó

Xét một dầm hai mái dốc, có 0

24

1

l

h đd = , độ dốc cánh chịu nén

12

1

=

i , chịu tải trọng phân bố đều

- Tại tiết diện x, ta có : ( 2 )

24

1 12

1 24

1

0

l

( )

2 2

2

0 x q x qx l x

ql

- Diện tích cốt thép cần thiết tại tiết diện x theo điều kiện cường độ :

x a

x x

a

x ã

h R

M h

R

M

F

γβ

=

0 với h0x = β hx

Như vậy Fax là một hàm của x, ta có thể xác định Fax lớn nhất theo điều kiện

0

=

dx

dFax

Nếu giả thiết gần đúng rằng tích số γ β không phụ thuộc vào x, ta có phưong trình để

xác định x như sau :

2 x2 + 2 xl0 − l0 = 0

Giải phương trình trên ta được x = 0 l 37 0

Thường x = ( 0 35 − 0 40 ) l Trường hợp nhà có cửa mái, thì tiết diện nguy hiểm có thể ở dưới chân cửa mái

CÂU 2

ĐÁP ÁN ĐỀ 1 ( LẦN 2 ) CÂU1

Nguyên tắc tính toán tường chắn kiểu góc ngàm có sườn : :

* Tính bản đứng : Bản đứng chịu áp lực ngang của đất

Tùy thuộc kích thước ô bản L, H phân ra

- 0,5 ≤ ΗL ≤ 2 : Bản đứng được tính như bản kê 3 cạnh Xem như nó được ngàm vào bản đáy và sườn đứng Có thể dùng bản tra tính sẵn

-ΗL > 2 : Kích thước ô bản phát triển theo chiều cao và bản đứng làm việc theo phương ngang là chủ yếu Ta xem bản đứng giống như 1 dầm liên tucû nằm ngang có các gối tựa là các sườn đứng chịu tải thay đổi từ trên xuống dưới Để đơn giản trong tính toán

ta chia bản ra thành từng dải ngang và trong từng dải xem tải trọng ngang là phân bố đều để tính

Lúc đó momen ở gối và nhịp có thể lấy bằng ql2

16

-ΗL < 0,5 : Lúc này các ô bản thấp, phát triển theo chiều ngang Bản đứng làm việc như 1 công xôn ngaöm vào bản đáy Còn sườn chỉ mang tính chất cấu tạo, và ta tính bản đứng như kiểu tường góc không sườn

* Bản đáy :

-Bản đáy phía ngoài : Tính như bản công xôn ngàm vào bản đứng

-Bản đáy phía trong :

Khi 0,5 ≤ a L ≤ 2 : Bản đáy được tính theo bản kê 3 cạnh ( như bản đứng)

Khi a L >2 : Bản đáy trong được tính như bản dầm liên tục kê lên các sườn

Khi a L < 0,5 : Tính như tường góc không sườn

* Tính sườn: Sườn được xem như 1 công xôn ngàm vào bản đáy (có tiết diện chữ

T, thay đổi theo chiều cao), chịu áp lực ngang của đất tác dụng lên bản đứng và sườn CÂU 2 : Vẽ cấu tạo các mối nối lắp ghép

ĐÁP ÁN ĐỀ 2 ( LẦN 2 ) Câu1 :

* Xác định áp lực vật liệu :

Vì tường xilô cao nên khi tính toán áp lực vật liệu ta phải kể đến lực ma sát giữa vật liệu và thành xilô

Cắt 1 lớp vật liệu có chiều dày dy ở độ sâu y kể từ đỉnh xilô xuống Khảo sát sự cân bằng của đoạn vật liệu tách ra đó :

Σ Υ= 0

γ Fdy + q.F - (q + dq) F - f pudy = 0

q : áp lực đứng của vật liệu/ m2ở độ sâu y

p : áp lực ngang vật liệu lên thành đứng ở y

F : diện tích tiết diện ngang lớp vật liệu

γ : Trọng lượng riêng vật liệu , u : Chu vi của tiết diện ngang F

f : hệ số masát giữa vật liệu và thành đứng

γFdy - Fq - fpudy = 0

(γF- fpu) dy = Fdq

(γF- f.kq.u) dy = Fdq

dy =

F fkqu

dq

− γ Sau khi tích phân lên, ta được :

F

fkqu lu

u k

F

+

(

Hàm số c được xác định từ điều kiện biên sau:

Tại y = 0 , q = 0 , C = lnγ

fku F

Thay C vào pt (*) và biến đổi hàm ln ta được :

qc = (1 F y)

fku

e fku

− γ

Khi cho y→∞ thì const

fku

F

q= γ = (e-∝ = 1 0

e∞ = ) (Aïp lực vật liệu không tăng theo chiều cao xilô)

Aïp lực ngang : p = (1 F y)

fku

e fu

− γ

Trong các công thức tính q và p ta chưa xét đến một số yếu tố như biến dạng ngang của chu vi, lực chèn ép lẫn nhau của vật liệu khi rời từ cao xuống , có thể làm xuất hiện vết nứt trên tường xilô Do vậy người ta phải đưa thêm hệ số điều kiện làm việc a vào :

a = 2 khi tính đáy và phần tường dưới 23 chiều cao

a = 1 khi tính 13 chiều cao tường trên

a = 1 khi tính tường chịu nén, tính cột, móng

Tính nội lực trong tường đứng :

a/ Tính lực kéo vòng : T1

T1 = n.p D2 n = 1,3

D đường kính xilô

b/ Tính lực nén dọc trên 1 đơn vị dài :

Lực nén dọc này do ma sát giữa tường và vật liệu gây nên

Xét sự cân bằng lực của khối vật liệu được giới hạn bởi

mc 1-1 ở độ sâu y như hình vẽ :

∑Υ= o : N cu + qc F = G = γFy

⇒ Nc

⇒ N = n Nc

Với tiết diện tròn thì : P = F u = D

4

Câu 2:

3.1 Nhà có sơ đồ khung :

- Kết cấu chịu lực chính là các khung, tường chỉ có tác dụng bao che, phân chia không gian và tự chịu lực Tùy thuộc mặt bằng công trình có thể bố trí khung phẳng hay khung không gian

- Ưu điểm: Kết cấu rõ ràng

Bố trí mặt bằng linh hoạt, dễ tạo không gian lớn

- Nhược điểm: Chưa tận dụng được khả năng chịu lực của tường,

Độ cứng ngang nhỏ , Với nhà cao tầng kích thước cột và dầm quá lớn

3.1 Nhà có sơ đồ vách cứng :

- Kết cấu chịu lực chính là các vách cứng (tường) Sàn chịu tải trọng đứng rồi truyền lên tường

- Ưu điểm: Các tấm tường vừa có tác dụng chịu lực, vừa bao che hoặc vách ngăn; Có khả năng cơ giới hóa cao trong thi công xây dựng

- Nhược điểm: Bố trí mặt bằng không linh hoạt;

Khó tạo được không gian lớn

3.1 Nhà có sơ đồ kết hợp khung - tấm : Sử dụng sơ đồ nhà kết hợp dựa vào sự làm việc hợp lí của kết cấu

Kết hợp theo phương đứng: hệ thống khung không gian lớn ở tầng dưới đỡ vách cứng ở bên trên, biện pháp này đáp ứng được yêu cầu không gian tương đối lớn ở các tầng dưới: nhà ăn, cửa hàng , đồng thời khả năng chịu tải trọng ngang cũng lớn

Kết hợp theo phương ngang: bố trí mặt bằng gồm khung và vách cứng, vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang Biện pháp này có thể lấy lợi thế của cái này bổ sung cho cái kia, công trình vừa có không gian theo yêu cầu vừa có khả năng chịu tải trọng cao

Tùy theo cách làm việc của khung, có hai dạng nhà kết hợp theo phương ngang:

Nhà có sơ đồ giằng: Khi khung chỉ chịu phần tải trọng đứng tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng còn lại do vách

cứng chịu Trong sơ đồ này tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp, hoặc các cột đều có độ cứng chống uốn vô cùng bé

Nhà có sơ đồ khung giằng: Khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang với vách cứng Khung có liên kết cứng tại các nút

THAM KHẢO QUỐC VĨ

Câu 1: Trình bày cách tính toán vỏ cupon theo lí thuyết phi mômen ( Xác định

N1, N2, K0).

Câu 2: Nêu nguyên tắc tính toán tường chắn BTCT kiểu góc ngàm có sườn Câu 1: Trình bày nguyên tắc tính toán thành bể chứa hình chữ nhật không có sườn và có sườn.

Câu 2: Đặc điểm tính toán dầm mái hai mái dốc chịu tải trọng phân bố đều.