Tính toán dầm bê tông cốt thép đặt cốt thép theo các tiêu chuẩn thiết kế

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG VÕ CÔNG TRỨ TÍNH TOÁN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐẶT CỐT KÉP THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Chuyên ngành:Xây dựng công trình dân dụng công nghiệp Mã số: 60.58.20 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2013 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học : TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH Phản biện 1: GS TS PHAN QUANG MINH Phản biện 2: TS TRẦN QUANG HƯNG Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng năm 2013 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng Thư viện trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Tên đề tài Tính toán dầm bê tông cốt thép đặt cốt kép theo tiêu chuẩn thiết kế Lý chọn đề tài Cốt thép đặt vào vùng chịu nén với lý sau: + Nhằm mục đích tăng khả chịu lực cấu kiện điều kiện tiết diện dầm bị hạn chế yêu cầu kiến trúc + Giảm co ngót từ biến bê tông dầm tăng tính dẻo bê tông vùng chịu nén Dầm có bố trí cốt thép vùng chịu nén chuyển từ phá hoại dòn sang phá hoại dẻo Ngoài nay, có nhiều công trình nước đầu tư vào Việt Nam, việc thiết kế tính toán sử dụng tiêu chuẩn khác Thông qua đề tài đánh giá phần khác cách tính toán ảnh hưởng cốt thép vùng chịu nén dầm tiêu chuẩn giúp cho nhà tư vấn thiết kế lưu ý sử dụng tiêu chuẩn nước để tính toán kiểm tra Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu tính toán đặt cốt kép dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn rút kết luận - Để ứng dụng công tác thiết kế tính toán kết cấu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu dầm bê tông cốt thép chịu uốn đặt cốt kép theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012; Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-2002, rút kết luận ảnh hưởng cốt kép khác tiêu chuẩn • Bố cục luận văn: Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, nội dung luận văn Footer Page of 126 Header Page of 126 trình bày gồm có chương: - Chương 1: Tổng quan hệ kết cấu dầm sàn bê tông cốt thép - Chương 2: Tính toán dầm bê tông cốt thép đặt cốt kép theo tiêu chuẩn thiết kế - Chương 3: Ví dụ tính toán CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ KẾT CẤU DẦM SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 CÁC HỆ KẾT CẤU SÀN SỬ DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH 1.1.1 Sàn có dầm (sàn sườn) a Sàn sườn toàn khối có dầm (sàn làm việc phương) b Sàn sườn toàn khối có kê bốn cạnh (sàn làm việc hai phương) c Sàn dày sườn (sàn ô cờ) d Sàn nhiều sườn e Sàn Panen (lắp ghép) 1.1.2 Sàn phẳng 1.1.3 Sàn phẳng có dầm bẹt 1.2 ỨNG DỤNG CỦA HỆ SÀN CÓ DẦM TRONG NHÀ CAO TẦNG Ở ĐÀ NẴNG • Công trình Indochina Riverside Tower • Trung tâm công nghệ phần mềm Đà Nẵng • Khối hộ - Khu thương mại Vĩnh Trung Plaza • Khối nhà – Green Plaza Hotel • Novotel Hotel Footer Page of 126 Header Page of 126 1.3 NHẬN XÉT Qua nội dung nghiên cứu Chương 1, rút số nhận xét sau: - Trong thực tế, giải pháp kết cấu cho nhà cao tầng bê tông cốt thép đặt yêu cầu thoả mãn đồng thời khả chịu lực kết cấu đáp ứng tối đa yêu cầu công hiệu kinh tế công trình Do tiết diện dầm phải thiết kế hợp lý đảm bảo khả chịu lực - Với kết cấu nhịp lớn, dùng hệ sàn có dầm bẹt Để đảm bảo khả chịu lực, dầm bẹt đặt cốt kép Ngoài dầm bẹt, dầm có tiết diện mảnh thường đặt cốt kép CHƯƠNG TÍNH TOÁN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐẶT CỐT KÉP THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2.1 TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574:2012 Trong tính toán cốt thép đơn, αm = M/Rb.b.h2o > αR đặt cốt thép A’s vào vùng bêtông chịu nén 2.1.1 Sơ đồ ứng suất 2.1.2 Các công thức để tính cốt thép Rs.As = Rb.b.x + Rsc.A’s (2.1.1) Mgh = Rb.b.x (ho – x/2) +Rsc.A’s.(ho – a’) (2.1.2) Điều kiện cường độ sau: M ≤ Rb.b.x (ho –x/2) +Rsc.A’s.(ho – a’) (2.1.3) Rs.As = ξ.Rb.b.ho + Rsc.A’s (2.1.4) M≤ αm.Rb b.h2o +Rsc.A’s.(ho – a’) (2.1.5) 2.1.3 Điều kiện hạn chế x ≤ ξR.ho ξ ≤ ξR αm ≤ αR (2.1.6) x ≥ 2a’ (2.1.7) Footer Page of 126 Header Page of 126 2.1.4 Ảnh hưởng cốt kép đến độ cứng cấu kiện a Ảnh hưởng đến khả chống nứt dầm  ( I bo + α I so + α I so' )  (2.1.8) M crc =  + S bo  R bt , ser  h − x  b Ảnh hưởng đến độ võng dầm trường hợp có khe nứt vùng kéo M = r ho z  ψ s ψb +  v E b Ab ,red  E s As Ab ,red = Ab +    n ' As v (2.1.12) (2.1.15) Độ cong cấu kiện: 1 1 1 =   −  +  r  r 1  r   r  (2.1.16) Trong đó:       1  - độ cong tác dụng ngắn hạn toàn tải trọng; r 1 1  - độ cong tác dụng ngắn hạn tải trọng dài hạn; r 2   - độ cong tác dụng dài hạn tải trọng dài hạn    r 3 Biết độ cong dầm tính độ võng cấu kiện 2.2 TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EUROCODE 1992-1-1 Trong tính toán cốt thép đơn, K > Kbal = 0,167 đặt cốt thép A’s vào vùng bêtông chịu nén 2.2.1 Sơ đồ ứng suất 2.2.2 Các công thức để tính cốt thép fydAs = 0,567fckbs + fscA’s M ≤ MRd = 0,567fckz + fscA’s(d - a’) Footer Page of 126 (2.2.6) (2.2.7) Header Page of 126 2.2.3 Điều kiện hạn chế x ≤ 0,45d (2.2.8) a’/x ≤ 0,38 (2.2.9) 2.2.4 Ảnh hưởng cốt kép đến độ cứng cấu kiện a Ảnh hưởng đến khả chống nứt dầm bh (2.2.10) M c r = f c tm b Ảnh hưởng đến độ võng dầm trường hợp có khe nứt vùng kéo Độ cong dầm tương ứng với tiết diện không bị nứt: M 1 (2.2.11)   = r E   uc c ,eff I u c I uc = bh3 + α e A s ( d − x ) + α e A s' ( x − a ') (2.2.12) Độ cong dầm với tiết diện bị nứt: M 1   = E c , eff I cr  r  cr I cr = (2.2.13) bx3 + a e A s ( d − x ) + a e A s' ( x − a ') (2.2.14) Độ cong trung bình cấu kiện:   1 = ζ   + (1 − ζ )   r  r  cr  r  uc ε α S = cs e rc s I Độ cong trung bình cấu kiện co ngót là:         =ζ   + (1 − ζ )    rc s   rc s  c r  rc s  u c (2.2.17) (2.2.19) (2.2.20) Độ cong cấu kiện: 1 = + rb r rcs Footer Page of 126 (2.2.21) Header Page of 126 Độ võng lớn dầm: ∆ = k L rb (2.2.22) Khi có cốt kép mômen quán tính tiết diện tăng, độ võng dầm giảm 2.3 TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318-2002 2.3.1 Sơ đồ ứng suất 2.3.2 Các công thức để tính cốt thép 0,85f’cab + A’sfy = Asfy A s f y − A s' f y a = , f c' b (2.3.1) (2.3.2) Cs = A’s(fy – 0,85f’c) (2.3.3) 0,85f’cab + A’s(fy – 0,85f’c) = Asfy (2.3.4) Mn = 0,85f’cab(d – a/2) + A’sfy(d - d’) (2.3.5) - Nếu cốt thép chảy dẻo, áp dụng giá trị cường độ fy để tính toán công thức (2.3.3) (2.3.5) - Nếu thép không chảy dẻo: Mn = 0,85f’cab(d – a/2) + A’s(fs – 0,85f’c)(d - d’) (2.3.11) 2.3.3 Điều kiện hạn chế ε s = 0, 003 fy d −c β d −a = 0, 003 ≥ c a Es (2.3.12) ε s' = , 0 fy a − β 1d ' c− d' = 0, 003 ≥ c a Es (2.3.13) 2.3.4 Ảnh hưởng cốt kép đến độ cứng cấu kiện a Ảnh hưởng đến khả chống nứt dầm M cr Footer Page of 126 = I g fr yt (2.3.14) Header Page of 126 b Ảnh hưởng đến độ võng dầm trường hợp có khe nứt vùng kéo ∆ m ax = k I e = I cr I cr = M l n2 EcIe  M cr  +   Ma  (2.3.15) (I g − I cr ) (2.3.16) bc + nAs ( d − c ) + ( n − 1) As' ( c − d ') (2.3.17) Tổng độ võng theo thời gian là: ∆LT = ∆L + λ∞∆D + λi∆LS (2.3.19) Trong đó: ∆L – độ võng ban đầu hoạt tải gây cấu kiện; ∆D – độ võng ban đầu tĩnh tải gây cấu kiện; ∆LS – độ võng ban đầu hoạt tải tác dụng thực tế gây (một phần ∆L xác định theo tải trọng thực tế này); Khi có xét đến cốt kép dầm giá trị Icr tăng, độ võng dầm giảm 2.4 NHẬN XÉT Thông qua nội dung nghiên cứu Chương 2, rút nhận xét sau đây: - Khi xét đến cốt thép đặt vùng nén dầm độ cứng chống uốn dầm tăng lên độ võng dầm giảm - Khi diện tích cốt thép chịu nén lớn ứng suất tập trung vùng nén lớn cường độ bê tông không đảm bảo dẫn đến phá hoại vùng nén Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 CHƯƠNG VÍ DỤ TÍNH TOÁN 3.1 VÍ DỤ Xét dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố với số liệu sau: nhịp l = 10 m; b = 80 cm; h = 50 cm; Tĩnh tải tiêu chuẩn gc = 46 kN/m, hoạt tải tiêu chuẩn pc = 59 kN/m Cấp bền bê tông B30, nhóm cốt thép AIII Xác định diện tích cốt thép dầm pc=59 (kN/m) gc=46 (kN/m) 10000 (800x500) Hình 3.1 Sơ đồ tải trọng ví dụ 3.1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012: Rb = 17 MPa; Rsc = Rs = 365 MPa Tĩnh tải tính toán: gtt = n.gc = 1,3x46 = 59,8 kN/m; Hoạt tải tính toán: ptt = n.pc = 1,2x59 = 70,8 kN/m; Tổng tải trọng tính toán: qtt = gtt + ptt = 130,6 kN/m M = q tt l 130, × 10 = = 1632, 5( kN m ) 8 Giả thiết a = cm, tính ho = 50 – = 43 cm ξR = ω R  ω + s 1 −  σ sc ,u  1,1  = 0,85 − 0, 008 ×17 = 0,541 365  0,85 − 0,008 ×17  1+ 1−  400  1,1  αR = ξR(1 – 0,5ξR) = 0,541(1 – 0,541 x 0,5) = 0,395 M 1632, × 10 αm = = = 0, 649 > α R = 0, 395 Rb bho2 17 × 800 × 430 Do phải đặt cốt thép kép Giả thiết a’ = cm Tính A’s: Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 10 Hoạt tải tính toán: wLtt = n wLc = 1,6x337 = 539,2 lb/in; Tổng tải trọng tính toán: wtt = wDtt + wLtt = 854,8 lb/in w tt l 854,8 × 3972 M= = = 16840521(lb − in) = 16840,5(k − in) 8 Giả thiết hàm lượng cốt thép ρ = ρmax = 0,75 ρb    f ' 87 ρ m ax = ,  , c β  = 0, 011   + f y   fy    Diện tích cốt thép (cốt đơn) lớn nhất: Asmax = ρmaxbd = 0,011x31,76x17,07 = 5,95 in2 A sf y 5, × a = = = 6, 4 in ' 0, f c b 0, × 2, × 1, Suy c = 7,57 in a 6, 44    M ns = A s f y  d −  = 5,95 × 60 17, 07 −  = 4947 k − in 2     Mnc = Mu – Mns = 16840,5 – 4947 = 11893,5 k-in M nc 11893, = = 788, 38 k ips CS = d − d ' 17, 07 − 1, 99 ε ' = 0, 03 S AS' = AS = c−d' 7,57 − 1,99 = 0,03 = 0,0022 > ε y = 0, 0013 c 7,57 Cs = 13, 53in = 87, 29cm f y − 0,85 f c' 0,85fc' ab +Cs =19,09in2 =123,15cm2 fy Bảng 3.1 Kết tính toán cốt thép chịu kéo chịu nén Tiêu chuẩn As (cm2) A's (cm2) As + A's (cm2) TCVN 5574-2012 146,92 51,30 198,22 Eurocode 1992-1-1 144,22 93,87 238,09 ACI 318-2002 123,15 87,29 210,44 Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 11 3.2 VÍ DỤ Xét dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố với số liệu sau: l = 10 m; b = 100 cm; h = 60 cm; Cốt thép chịu kéo As = 195 cm2; Cốt thép chịu nén A’s = 105 cm2; h0 = 93 cm; a’ = cm; Tĩnh tải tiêu chuẩn gc = 50 kN/m, hoạt tải tiêu chuẩn pc = 60 kN/m Cấp bền bê tông B30, nhóm cốt thép AIII Xác định khả chống nứt độ võng dầm pc=60 (kN/m) gc=50 (kN/m) 10000 (1000x600) Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng ví dụ 3.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 Rb,ser = 22 MPa; Rbt,ser = 1,8 MPa; Eb = 32,5 x 103 MPa; Ea = 20 x 104 MPa Rsc = Rs = 330 MPa M = ( g tc + p tc ) l (5 + ) × = = 5( kN m ) 8 Momen lớn tĩnh tải gây ra: g tc l 50 × 102 = = ( k N m ) M = 8 a Tính khả chống nứt Mcrc = Rbt,serWpl W pl = ( I bo + α I so + α I so' ) + S bo h − x a'  ' bh + 1 −  α As x h   ξ = =1− h0 Ared Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 12 Ared = bh + α(As + A’s) α = Ea 20 × 10 = = 6,15 Eb 32, × 10 Ared = 1000x600 + 6,15(19500 + 10500) = 784615 mm2 x ξ = = 1− h0 50   1000 × 600 +  −  6,15 × 10500  600  = 0, 542 × 784615 x = ξh0 = 0,542x930 = 287 mm I bo = bx 1000 × 287 = = 79, 08 × 10 mm 3 Iso = As(h - x- a)2 = 11,48x108 mm4 I’so = A’s(x – a)2 = 10500(287 – 50)2 = 5,91x108 mm4 S bo = b ( h − x ) 1000(600 − 287) = = 0, 49 × 10 mm 2 Do đó: Wpl = 1,68x108 mm3 Mcrc = 1,8x1,68x108 = 3,024x108 Nmm = 302,31 kNm Mcrc < Mc = 1375 kNm.Do dầm bị nứt b Tính độ cong nhịp tác dụng ngắn hạn toàn tải trọng ξ = x = + (δ + λ ) h0 β + 10µα M 1375 × 10 δ = = = 0, 222 bh02 R b , s er 1000 × 530 × 22 A 19500 µ= s = = 0, 037 bh0 1000 × 530 α  '   As 2v  = 0,1355 ϕf =  bh0 Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 13  λ = ϕ f 1 −   ξ = h 'f   = ϕ f = 0,1355 h0  = 0, 3961 + 5(δ + λ ) β + 10 µα Ab,red = (ϕf + ξ)bh0 = 281726 mm2     ξ2 0,39612 z = 1 − h0 = 1 −   × 530 = 451,78mm  2(ϕ f + ξ )  2(0,1355 + 0,3961)     Tính ψs với ϕls = 1,1: R W 1, × 1, 68 × 10 ψ s = 1, 25 − ϕ ls b , s er pl = 1, 25 − = 1, 01 > M 1375 × 10 Lấy ψs = Tính 1/r1 với ψb = 0,9:  ψb M  ψs = +   = 2, 73 × 10 (1 / m m ) r1 h0 z  E s As vE b Ab , red  c Tính độ cong nhịp tác dụng ngắn hạn tải trọng dài hạn Với giá trị M = 625 kNm có = 1, 04x10 − (1 / m m ) r2 d Tính độ cong nhịp tác dụng dài hạn tải trọng dài hạn Với giá trị M = 625 kNm có = 1, 53x10 − (1 / m m ) r2 e Tính độ cong toàn phần 1 1 = − + = (2, 73 − 1, 04 + 1, 53) × 10 = 3, 21 × 10 (1 / mm ) r r1 r2 r3 f Tính độ võng dầm tiết diện nhịp 1 × 3, 21× 10−6 × (10 × 103 ) = 33, 48mm f =  l2 = 48  r  48 Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 14 3.2.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1 Cấp bền bê tông C25/30 nhóm cốt thép S400, ta có: fck = 25 MPa; fyd = 347,8 MPa; fctm = 2,6 MPa Ecm = 31000 MPa; Es = 20.104 MPa a Tính khả chống nứt bh 1000 × 600 M cr = f ctm = 2, × = 121, 72 kN m 6 × 10 Mcr < Mc = 1375 kNm Do dầm bị nứt b Tính độ cong trung bình dầm E 20 × 10 αe = s = = 6, 45 E cm 31 × 10 bx + α e As + (α e − 1) As'  x − α e As d − (α e − 1) As' = 1000 x + [ 6, 45 ×19500 + (6, 45 − 1) ×10500] x − −6,45×19500 × 530 − (6,45 −1) ×10500 = Nhận giá trị x = 225,58 mm Ecm 31000 Ec ,eff = = = 163156 MPa (1 + φ (∞, t0 )) (1 + 1, 9) ae = I uc = Es 20 × 10 = = 18, 71 E c ,eff 163156 bh3 + α e A s ( d − x ) + α e A s' ( x − a ') = 854,26x108 mm4 1375 × 106 1 = , × − (1 / m m )   = r × , ×   uc I cr = bx3 + a e A s ( d − x ) + ( a e − 1) A s' ( x − a ') = 433,7x108 mm4 1375 × 106 1 = 1, × − (1 / m m )   = r × 3, ×   cr Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 15 ζ = 0,99 với β = 0,5: Tính độ cong trung bình cấu kiện 1/r:   1 = ζ   + (1 − ζ )   r  r  cr  r  uc = 0,99×1,35×10−6 + (1− 0,99) × 0,45×10−6 = r = 1,34x10-6 1/mm c Tính độ cong trung bình dầm co ngót Biến dạng co ngót tự εcs = 0,0004 Tính mômen quán tính tĩnh S: S = As(h – a – x) + A’s(x – a’) = 7,78.106 mm3   ε c sα e S = , × − (1 / m m )   = r I uc  cs  uc   ε cs a e S = 1, × − (1 / m m )   = I cr  rc s  c r     =ζ   + (1 − ζ )   rc s  rc s  c r  rc s  u c = 1,34x10-6 1/mm d Độ cong dầm 1 = + = (1, 34 + 1, 34) × 10 −6 = 2, 69 × 10 −6 (1 / mm ) rb r rcs e Độ võng lớn dầm ∆= L2 = 0,125 × (10 × 10 ) × 2, 69 × 10 −6 = 33, 63mm rb 3.2.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-2002 b = 100 cm = 39,27 in; h = 60 cm = 23,62 in; ln = 10 m = 397 in As = 195 cm2 = 30,23 in2; A’s = 105 cm2 = 20,87 in2 wDc = 50 kN/m = 286 lb/in; wLc = 60 kN/m = 343 lb/in d = 93 cm = 20,87 in; d’ = cm = 1,97 in Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 16 f’c = 22/1,2 MPa = 2,658 ksi; fy = 60 ksi; Es = 29000 ksi w cD l n2 286 × 397 M = = = 9 ( in − lb ) 8 w cL l n2 343 × 397 M = = = 5 5 ( in − lb ) 8 Ec = 57000 n= f c' = 0 2658 = 2, 94 × 10 psi Es 29 × 10 = = 9, 87 Ec 2, 94 × 10 fr = 7, f c' = , 658 = 86, p si ln 397 = = , 1in > h = 3, in 16 16 Do cần tính độ võng bh3 , × 3, = = 4 in Ig = 12 12 h 3, yt = = = 1, in 2 h m in = M cr = I g fr yt = 43244 × 386, = 8 in − lb 1, Mcr < M = 6755515 in-lb Do dầm bị nứt Giải phương trình: bc +  nAs + ( n − 1) As'  c − nAs d − ( n − 1) As' = 39,37c + [9,87 × 30, 23 + (9,87 − 1) ×16, 28] c − −9,87 × 30, 23 × 20,87 − (9,87 − 1) ×16, 28 = Nhận giá trị c = 9,97 in bc3 I cr = + n A s ( d − c ) + ( n − 1) A s' ( c − d ') = 57664,47 in4 - Trường hợp chịu tĩnh tải: Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 17 M cr 1415837 = = 0, 25 M a 5629296 - Trường hợp chịu thêm 50% hoạt tải: M cr 1415837 = = ,1 Ma 5629296 + 0, × 6755515 - Trường hợp tĩnh tải hoạt tải: M cr 1415837 = = ,1 Ma 5629296 + 6755515 Moomen quán tính hiệu quả: 3   M cr   M cr   Ie =   I g + 1 −    I cr   M a   M a   - Trường hợp chịu tĩnh tải: Ie = 57435 in4 - Trường hợp chịu thêm 50% hoạt tải: Ie = 57608 in4 - Trường hợp tĩnh tải hoạt tải: Ie = 57642 in4 Độ võng ngắn hạn với k = 5/48: M l n2 × 397 M M ( in ) ∆ =k = = 0, 0055 Ec Ie 48 × 2, 94 × 10 I e Ie - Trường hợp chịu tĩnh tải: 5629596 ∆ D = 0, 0055 = 0, 55( in ) 57435 - Trường hợp chịu thêm 50% hoạt tải: 5629596 + 0,5 × 6755515 5629596 ∆ LS = 0,0055 − 0,0055 = 0,33(in) 57608 57435 - Trường hợp tĩnh tải hoạt tải: 5629596 + 6755515 5629596 ∆ L = 0,0055 − 0,0055 = 0,65(in) 57643 57435 Độ võng dài hạn: ∆LT = ∆L + λ∞∆D + λi∆LS Trong đó: λ= T + 50 ρ ' Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 18 Với: ρ’ = 0,018 T = cho thời gian năm trở lên: λ = = 1,07 + 50 × 0,018 1, 65 = 0,89 + 50 × 0, 018 ∆LT = ∆L + λ∞∆D + λi∆LS = 38,75 mm Bảng 3.2 Kết tính toán mômen kháng nứt độ võng: T = 1,65 cho thời gian năm: λ = Tiêu chuẩn Mômen kháng nứt (kN.m) Độ võng (mm) TCVN 5574-2012 302,31 33,48 Eurocode 1992-1-1 121,72 33,63 ACI 318-2002 159,99 38,75 Với trình tự tính toán số liệu toán trình bày mục 3.2.1, mục 3.2.2 mục 3.2.3, vẽ đồ thị thể ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến độ võng dầm với giá trị A’s thay đổi từ (0 – 50)%As Kết thể Hình 3.3 Footer Page 20 of 126 Footer Page 21 of 126 độ võng 43.21 37.12 45.33 37.73 46.15 Eurocode ACI %(A's/As) 10 45.23 Đ ộ võng (mm) TCVN 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 44.53 36.57 41.46 10 20 43.76 36.09 39.93 15 30 43.02 35.65 38.58 21 40 42.30 35.25 37.38 26 50 41.61 34.90 36.29 31 60 40.94 34.57 35.31 36 70 40.29 34.27 34.41 41 80 39.66 34.00 33.60 46 90 39.20 33.81 33.02 50 97.5 TCVN Eurocode ACI chịu nén (cm ) Diện tích thép Header Page 21 of 126 19 Hình 3.3 Đồ thị thể ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến Header Page 22 of 126 20 3.3 NHẬN XÉT TÍNH TOÁN THEO CÁC TIÊU CHUẨN 3.3.1 Quy trình tính toán a Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 - Khống chế chiều cao vùng bê tông chịu nén để tận dụng hết khả chịu nén bê tông ứng suất cốt thép chịu nén đạt tới trị số Rsc: x ≤ ξR.ho ξ ≤ ξR αm ≤ αR =0,5 x ≥ 2a’ - Diện tích cốt thép chịu kéo lớn nhiều so với diện tích cốt thép chịu nén Do tổng diện tích cốt thép lớn, việc bố trí cốt thép vùng kéo gặp khó khăn để thỏa mãn điều kiện cấu tạo thi công - Khi công trình đòi hỏi phải thiết kế kháng chấn A’s > 50%As việc tính toán bố trí cốt thép không kinh tế b Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1 - Khống chế chiều cao vùng bê tông chịu nén để tận dụng hết khả chịu nén bê tông ứng suất cốt thép chịu nén đạt tới trị số fyd: x ≤ 0,45d a’/x ≤ 0,38 - Diện tích cốt thép chịu kéo diện tích cốt thép chịu nén chênh lệch không vượt lần Do tổng diện tích cốt thép lớn, việc bố trí cốt thép dễ dàng, thỏa mãn điều kiện cấu tạo thi công - Khi công trình đòi hỏi phải thiết kế kháng chấn A’s > 50%As việc tính toán bố trí cốt thép kinh tế c Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-2002 - Xem xét điều kiện để cốt thép vùng nén chảy dẻo theo hàm lượng thép tỷ số d’/a so với tỷ số d’/a giới hạn để tính toán - Diện tích cốt thép chịu kéo diện tích cốt thép chịu nén chênh lệch không vượt lần Do tổng diện tích cốt Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 21 thép lớn, việc bố trí cốt thép dễ dàng, thỏa mãn điều kiện cấu tạo thi công - Khi công trình đòi hỏi phải thiết kế kháng chấn A’s > 50%As việc tính toán bố trí cốt thép kinh tế 3.3.2 Ảnh hưởng cốt thép chịu lực vùng nén đến độ võng dầm a Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 - Khi tính toán mômen kháng nứt dầm có xét đến cốt thép mômen kháng uốn - Ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến độ võng dầm xác định dựa độ võng dầm tác dụng ngắn hạn toàn tải trọng, độ võng tác dụng ngắn hạn tải trọng dài hạn độ võng tác dụng dài hạn tải trọng dài hạn - Ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến độ võng lớn Khi tăng diện tích cốt thép chịu nén lên 50% diện tích cốt thép chịu kéo độ võng dầm giảm 27% b Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1 - Khi tính toán mômen kháng nứt dầm dựa giá trị cường độ chịu kéo bê tông fctm không xét đến cốt thép - Ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến độ võng dầm xác định dựa độ võng trung bình tải trọng độ võng trung bình co ngót - Ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến độ võng không đáng kể Khi tăng diện tích cốt thép chịu nén lên 50% diện tích cốt thép chịu kéo độ võng dầm giảm 10% c Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-2002 - Khi tính toán mômen kháng nứt dầm dựa giá trị cường độ chịu kéo bê tông fr không xét đến cốt thép Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 22 - Ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến độ võng dầm xác định dựa độ võng ban đầu hoạt tải gây cấu kiện, độ võng ban đầu tĩnh tải gây cấu kiện độ võng ban đầu hoạt tải tác dụng thực tế gây - Ảnh hưởng cốt thép chịu nén đến độ võng không đáng kể Khi tăng diện tích cốt thép chịu nén lên 50% diện tích cốt thép chịu kéo độ võng dầm giảm 15% 3.3.3 Nhận xét Thông qua ví dụ tính toán Chương 3, rút nhận xét sau đây: - Về diện tích cốt thép chịu nén: Theo Tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 có giá trị nhỏ ba Tiêu chuẩn (TCVN 5574:2012; Eurocode 1992-1-1 ACI 318-2002) Tuy nhiên tính tổng diện tích cốt thép chịu lực vùng kéo nén giá trị xấp xỉ gần - Về khả chống nứt dầm: Chỉ có Tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 tính toán có xét đến diện tích cốt thép chịu nén - Về độ võng dầm: Việc bố trí cốt thép chịu nén làm tăng độ cứng chống uốn dầm, làm giảm độ võng, nhiên hiệu không lớn so với lượng thép chịu nén phải bố trí - Trong ví dụ chưa đề cập đến khả chống cắt cấu kiện hầu hết Tiêu chuẩn thiết kế chưa xét đến ảnh hưởng cốt thép vùng nén Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Khi phải giảm chiều cao dầm theo yêu cầu kiến trúc, bố trí cốt kép để đảm bảo khả chịu lực dầm, nhiên cần lưu ý đến việc kiểm tra điều kiện làm việc cấu kiện giai đoạn sử dụng - Khi bố trí cốt thép chịu nén cần quan tâm đến điều kiện đảm bảo làm việc đồng thời bê tông vùng nén cốt thép Trong Tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 chưa đề cập cụ thể đến hạn chế hàm lượng cốt thép chịu nén - Khi xét đến cốt thép đặt vùng nén dầm độ cứng chống uốn dầm tăng lên độ võng dầm giảm, nhiên hiệu không lớn so với lượng thép chịu nén phải bố trí Mức độ ảnh hưởng hàm lượng cốt thép chịu nén đến độ võng dầm theo Tiêu chuẩn Eurocode 1992-1-1 ACI 318-2002 không đáng kể Kiến nghị Nên xem xét giải pháp tăng đồng thời bề rộng dầm bố trí cốt thép vùng nén để đạt hiệu kinh tế cao Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu cách tính toán dầm bẹt bê tông cốt thép đặt cốt kép theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 24 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Đình Cống (2009), Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo Tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [2] Nguyễn Trung Hoà (2006), Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode EN 1992-1-1 - Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [3] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2008), Kết cấu bê tông cốt thép – Phần cấu kiện bản, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong (2010), Kết cấu bê tông cốt thép thiết kế theo Tiêu chuẩn Châu Âu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356-2005 (2005), Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [6] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế [7] Trần Mạnh Tuân (2009), Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-2002, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Tiếng Anh [8] EN 1992 Eurocode : Design of concrete structures [9] ACI 318-2002 : Building code requirement for structural concrete and commentary Footer Page 26 of 126 ... chuẩn nước để tính toán kiểm tra Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu tính toán đặt cốt kép dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn rút kết luận - Để ứng dụng công tác thiết kế tính toán kết cấu Đối tượng... Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế [7] Trần Mạnh Tuân (2009), Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-2002, Nhà xuất Xây... 2: Tính toán dầm bê tông cốt thép đặt cốt kép theo tiêu chuẩn thiết kế - Chương 3: Ví dụ tính toán CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ KẾT CẤU DẦM SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 CÁC HỆ KẾT CẤU SÀN SỬ DỤNG TRONG