Tính toán cọc bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo TCVN 5574 2012 (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN MINH KHÓA: 2014-2016 TÍNH TOÁN CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU NÉN LỆCH TÂM XIÊN THEO TCVN 5574: 2012 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM PHÚ TÌNH Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu lớp cao học xây dựng 14X3, Khoa đào tạo đại học, Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội, giảng dạy thầy giáo khoa, giúp đỡ tận tình Ban chủ nhiệm Khoa cán công nhân viên Khoa, cố vấn hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn khoa học, cộng với nỗ lực thân, hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài: Tính toán cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo TCVN 5574: 2012 Tôi xin chân thành cảm ơn cấp lãnh đạo Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội, khoa đào tạo đại học thầy giáo tập thể cán công nhân viên trường tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu trường Tôi đặc biệt cảm ơn thầy giáo TS Phạm Phú Tình – Người có công lớn việc hướng dẫn khoa học, tận tình bảo giúp hoàn thành tốt luận văn Tác giả luận văn Nguyễn Văn Minh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ công trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Minh MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Bảng ký hiệu chữ viết tắt sử dụng luận văn Danh mục hình vẽ, đồ thị Danh mục bảng, biểu MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cơ sở khoa học đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG TổNG QUAN Về CÁC PHƯƠNG PHÁP THIếT Kế CộT BÊ TÔNG CốT THÉP CHịU NÉN LệCH TÂM XIÊN 1.1 Khái niệm 1.2 Một số phương pháp gần tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên 1.2.1 Phương pháp cộng tác dụng 1.2.3 Phương pháp tải trọng nghịch đảo (Reciprocal Load Method) 10 1.2.4 Phương pháp đường viền tải trọng (Load Contour Method) 11 1.3 Tính toán cột lệch tâm xiên theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5574) 16 CHƯƠNG XÂY DựNG Họ BIểU Đồ TƯƠNG TÁC MẫU THEO TCVN 5574:2012 19 2.1 Giới thiệu 19 2.2 Xây dựng họ biểu đồ tiết diện chữ nhật cốt thép đặt đối xứng 19 2.3 Xây dựng họ biểu đồ tương tác cho tiết diện chữ nhật có cốt thép đặt theo chu vi 25 2.3.1 Tiết diện có 27 2.3.2 Tiết diện có 12 29 2.3.3 Tiết diện có 16 32 2.3.4 Tiết diện có nhiều 37 2.4 Xây dựng họ biểu đồ cho tiết diện tròn 45 2.5 Thẩm định biểu đồ 48 2.5.1 Ví dụ 2.1 48 2.5.2 Ví dụ 2.2 52 2.5.3 Ví dụ 2.3 55 2.5.4 Ví dụ 2.4 56 CHƯƠNG CÁC VÍ Dụ TÍNH TOÁN CủA CộT CHịU NÉN LệCH TÂM XIÊN 59 3.1 Giới thiệu 59 3.2 Các ví dụ tính toán 59 3.2.1 Ví dụ 3.1 59 3.2.2 Ví dụ 3.2 67 3.2.3 Ví dụ 3.3 73 3.2.4 Ví dụ 3.4 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO BẢNG KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Chữ Latinh viết hoa A Diện tích tiết diện ngang Ab Diện tích vùng bê tông chịu nén As Diện tích cốt thép chịu kéo Asc Diện tích cốt thép chịu nén Rb Cường độ chịu nén tính toán bê tông Rs Cường độ chịu kéo tính toán cốt thép Rsc Cường độ chịu nén tính toán cốt thép s Ứng xuất cốt thép chịu kéo N Lực dọc tính toán Nu Lực nén giới hạn cột chịu nén lệch tâm xiên Nx0 Lực nén giới hạn cột chịu nén lệch tâm phẳng theo phương x Ny0 Lực nén giới hạn cột chịu nén lệch tâm phẳng theo phương y Mx Mô men uốn quanh phương x My Mô men uốn quanh phương y Mx0 Mô men giới hạn trục x, với lực dọc đặt lệch tâm theo phương y My0 Mô men giới hạn trục y, với lực dọc đặt lệch tâm theo phương x Chữ Latinh thường a Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén tiết diện a’ Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu nén đến mép chịu nén tiết diện b, h Các cạnh tiết diện h0 Chiều cao làm việc tiết diện ex Độ lệch tâm theo phương x ey Độ lệch tâm theo phương y x Chiều cao vùng nén i Chiều cao tương đối vùng chịu nén bê tông s Ứng xuất cốt thép chịu kéo  si Ứng xuất cốt thép dọc thứ i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình Tên hình Hình 1.1 Sơ đồ lực nén lệch tâm xiên Hình 1.2 Quy ước tiết diện chịu nén lệch tâm xiên Hình 1.3 Các dạng vùng nén Hình 1.4 Tính toán tiết diện theo phương pháp cộng tác dụng Hình 1.5 Sơ đồ khuyếch đại độ lệch tâm Moran Hình 1.6 Đường cong tương tác ( ex , ey ) cho tiết diện chịu nén lệch tâm xiên, lực dọc không đổi Hình 1.7 Sơ đồ tính toán quy nén lệch tâm xiên lệch tâm phẳng Hình 1.8 Đường tương tác để xác định hệ số  Hình 1.9 Đồ thị xác định hệ số  Hình 1.10 Sơ đồ tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm Hình 2.1 Tiết diện cột đặt cốt thép đối xứng Hình 2.2 Họ biểu đồ tương tác cốt thép đặt đối xứng với a / h =0,07 Hình 2.3 Họ biểu đồ tương tác cốt thép đặt đối xứng với a / h =0,08 Hình 2.4 Sơ đồ chịu lực cột có cốt thép đặt theo chu vi Hình 2.5 Tiết diện cột có cốt dọc Hình 2.6 Tiết diện cột có 12 cốt dọc Hình 2.7 Tiết diện cột có 16 cốt dọc( xếp thành lớp) Hình 2.8 Tiết diện cột có 16 cốt dọc( xếp thành lớp) Hình 2.9 Tiết diện cột có cạnh có trở lên Hình 2.10 Tiết diện cột có cạnh có trở lên Hình 2.11 Tiết diện cột vuông có cốt thép phân bố theo cạnh Hình 2.12 Tiết diện cột có cốt thép phân bố theo cạnh dài Hình 2.13 Cốt thép tiết diện tròn Hình 2.14 Sơ đồ tính toán tiết diện tròn Hình 2.15 Biểu đồ tương tác cho ví dụ 2.1 Hình 2.16 Biểu đồ tương tác cho ví dụ 2.2 Hình 3.1 Tiết diện cột cho ví dụ 3.1 Hình 3.2 Biểu đồ tương tác cho ví dụ 3.1 với a / h  0,08 Hình 3.3 Biểu đồ tương tác cho ví dụ 3.1 với a / h  0,18 Hình 3.4 Biểu đồ tương tác theo ví dụ 3.1 với a / h  0,1 Hình 3.5 Tiết diện cột cho ví dụ 3.2 Hình 3.6 Biểu đồ tương tác cho ví dụ 3.2 với a / h  0,08 Hình 3.7 Biểu đồ tương tác theo ví dụ với a / h  0,12 Hình 3.8 Biểu đồ tương tác theo ví dụ 3.2 với a / h  0, 09 Hình 3.9 Tiết diện cột cho ví dụ 3.3 Hình 3.10 Biểu đồ tương tác theo ví dụ 3.3 với a / h  0,06 Hình 3.11 Biểu đồ tương tác theo ví dụ với a / r  0,12 DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Số hiệu bảng, biểu Tên bảng, biểu Bảng 1.1 Giá trị hệ số  Bảng 1.2 Giá trị  CP110 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cột cấu kiện chịu lực công trình bê tông cốt thép, đặc biệt công trình cao tầng, cột thường chịu nén lệch tâm xiên Việc thiết kế cột chịu nén lệch tâm xiên phương pháp gần trình bày [1 đến 13], thiết kế dựa vào biểu đồ tương tác trình bày [ 4, 5, 9, 10] Việc thiết kế cột chịu nén lệch tâm xiên theo TCVN 5574 [3] chưa hướng dẫn cụ thể, áp dụng phương pháp gần đúng, hay phương pháp sử dụng biểu đồ tương tác theo TCVN 5574 cần thiết Cơ sở khoa học đề tài Quá trình tính toán xây dựng sở lý thuyết B Bresler, theo phương pháp tải trọng nghịch đảo, phương pháp đường viền tải trọng [7] Mục đích nghiên cứu Thiết kế kiểm tra khả chịu lực cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các cột có tiết diện vuông, tròn, chữ nhật chịu nén lệch tâm phẳng, lệch tâm xiên Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết Dùng Excel Matlab để vẽ biểu đồ tương tác kiểm tra khả chịu lực tiết diện thiết kế tiết diện Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Lập họ biểu đồ tương tác mẫu phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 để phục vụ cho việc thiết kế cột chịu nén lệch tâm phẳng, cột chịu nén lệch tâm xiên Cấu trúc luận văn Ngoài phần MỞ ĐẦU KẾT LUẬN, luận văn có phần NỘI DUNG bao gồm chương: Chương 1: Tổng quan phương pháp thiết kế cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên Chương 2: Xây dựng họ biểu đồ tương tác mẫu theo TCVN 5574: 2012 Chương 3: Các ví dụ tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên THÔNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN Kết luận kiến nghị  Luận văn trình bày phương pháp tính toán cốt dọc cho cột chịu nén lệch tâm xiên dựa vào phương pháp tải trọng nghịch đảo, phương pháp đường viền tải trọng, giới thiệu B Bresler Việc tính toán cốt thép tuân theo TCVN 5574 :2012  Căn vào phương trình cân lực cân mô men với trục cột, theo TCVN 5574 :2012, luận văn trình bày phương pháp xây dựng họ biểu đồ tương tác Hàng loạt họ biểu đồ tương tác xây dựng, không phụ thuộc vào kích thước tiết diện, mà phụ thuộc vào cường độ chịu lực vật liệu: Rb , Rs , Rsc , vào tỉ số (hay hàm lượng) tổng cốt thép dọc t , vào tỉ số a , với a khoảng cách từ h trọng tâm cốt thép As , As' đến mép cột, h chiều dài cạnh tiết diện cột theo phương mặt phẳng uốn  Các họ biểu đồ tương tác xây dựng cho tiết diện vuông hay chữ nhật, cốt thép bố trí đối xứng, hay đặt theo chu vi với thanh, 12 thanh, 16 hay nhiều cốt dọc Các họ biểu đồ tương tác cho tiết diện cột tròn xây dựng  Các họ biểu đồ tương tác xây dựng cho tiết diện chịu nén lệch tâm phẳng, áp dụng cho tiết diện chịu nén lệch tâm phẳng tiết diện chịu nén lệch tâm xiên  Phương pháp tính toán cốt thép dọc cách sử dụng họ biểu đồ tương tác thuận tiện nhiều so với việc tính toán cốt thép công thức Đây phương pháp thiết kế thực hành phổ biến, thường giới thiệu sách giáo khoa, sổ tay thiết kế  Các kết tính diện tích cốt thép dọc theo biểu đồ tương tác theo công thức tính toán theo TCVN 5574 :2012 giống nhau, biểu đồ tương tác công thức tính toán thể dạng biểu đồ TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Cống (2006) Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép Nhà Xuất Xây dựng, Hà Nội P Q Minh, N T Phong, N Đ Cống Kết cấu bê tông cốt thép, phần cấu kiện bản, tái lần thứ ba Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2011 TCVN 5574:2012 (2012), Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, Nhà Xuất Xây dựng, Hà Nội A H Nilson, D Darwin, C W Dolan Design of Concrete Structures, 4th ed (2010) McGraw-Hill Companies, Inc., New York ACI 340R-97 ACI Design Handbook, Design of Structural Reinforced Concrete Elements in Accordance with the Strength Design Method of ACI 318-97 AS 3600-2009 Concrete Structures Standards Australia GPO Box 476, Sydney, NSW 2001, Australia B Bresler (1960) Design Criteria for Reinforced Columns under Axial Load and Biaxial Bending Journal of the American concrete institute BS 8110-1:2005 Structural use of concrete, Part 1: Code of practice for design and construction BS 8110-3:2005 Structural use of concrete, Part 3: Design charts for singly reinforced beams, doubly reinforced beams and rectangular columns 10 R Park and T Paulay (1975) Reinforced concrete structures New York 11 R F Warner, B V Rangan, A S Hall, K A Faukes (1998) Concrete Structures Addison Wesley Longman Australia Pty Limited 12 T Hsu (1988) Analysis and Design of Square and Rectangular Columns by Equation of Failure Surface ACI Structural Journal 13 V Mavichak and R.W.Furlong (1976) Strength and stiffness of RC columns under biaxial bending Texas State Department of Highways and Public Transportation; Transportation Planning Division  ... vùng bê tông chịu nén As Diện tích cốt thép chịu kéo Asc Diện tích cốt thép chịu nén Rb Cường độ chịu nén tính toán bê tông Rs Cường độ chịu kéo tính toán cốt thép Rsc Cường độ chịu nén tính toán. .. tính toán cốt thép s Ứng xuất cốt thép chịu kéo N Lực dọc tính toán Nu Lực nén giới hạn cột chịu nén lệch tâm xiên Nx0 Lực nén giới hạn cột chịu nén lệch tâm phẳng theo phương x Ny0 Lực nén giới... tương tác xây dựng cho tiết diện chịu nén lệch tâm phẳng, áp dụng cho tiết diện chịu nén lệch tâm phẳng tiết diện chịu nén lệch tâm xiên  Phương pháp tính toán cốt thép dọc cách sử dụng họ biểu