PhÇn 1: ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tríc Chương 1: KÕt cÊu bª t«ng øng suÊt tríc Chương 2: Các phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước. Phần 2: Tính toán cốt thép cột có tiết diện chữ nhật, hình vuông theo nén lệch tâm xiên
Bài giả giảng mô môn họ học Chuyên đề bê tông cốt thép Nội dung giảng Phần 1: Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước Chng 1: Kết cấu bê tông ứng suất trước Chng 2: Cỏc phng phỏp tớnh toỏn sn bờ tụng ng lc trc Phn 2: Tớnh toỏn ct thộp ct cú tit din ch nht, hỡnh vuụng theo nộn lch tõm xiờn Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.1 Khái niệm chung bê tông ứng suất trước: Bê tông ứng lực trước (BT ULT) bê tông, thông qua lực nén trước để tạo phân bố lượng ứng suất bên phù hợp nhằm cân với lượng mong muốn ứng suất tải trọng gây So với BTCT thường, BTCT ứng suất trước có ưu điểm sau: Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.2 Các phương pháp gây ứng suất trước: I.2.1 Phương pháp căng trước: Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.2.2 Phương pháp căng sau: Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.3 Vật liệu sử dụng cho bê tông ứng suất trước: I.3.1 Bê tông cường độ cao: Theo tiêu chuẩn ACI318, bê tông đạt cường độ chịu nén 28 ngày tuổi từ 27.58 đến 68.95 Mpa I.3.1.1 ứng suất cho phép bê tông theo tiêu chuẩn ACI 3182002: I.3.1.1.1 ứng suất bê tông sau truyền lực ứng suất trước (trước xảy tổn hao ứng suất) không vượt giá trị sau: + ứng suất nén lớn nhất: 0.60fc + ứng suất kéo đầu mút cấu kiện có gối tựa đơn giản: 0.5 f c' + ứng suất kéo vị trí khác: 0.25 f c' Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.3.1.1.2 ứng suất ứng với tải trọng làm việc (sau xảy tổn hao ứng suất): + ứng suất nén lớn tải trọng dài hạn: 0.45fc + ứng suất nén lớn tổng tải trọng: 0.60fc + ứng suất kéo lớn với tiết diện không cho phép nứt: 0.5 f c' + ứng suất kéo lớn với tiết diện cho phép nứt: f c' I.3.1.2 Mô đun đàn hồi bê tông: Theo tiêu chuẩn ACI 318-2002, mô đun đàn hồi bê tông: Ec=4730 f c'(Mpa) Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.3.2 Thép cường độ cao: Hình I.4: Các loại cáp ứng suất trước a-Cáp sợi(cáp đơn) b-Cáp dẹt c-Cáp nhiều sợi ứng suất kéo cho phép thép theo ACI: + ứng suất lớn căng thép (trước truyền ứng suất) không vượt số nhỏ của: 0.80fpu 0.94fpy + ứng suất kéo lớn sau truyền lực ứng suất trước không vượt số nhỏ của: 0.74fpu 0.82fpy + ứng suất lớn thép căng sau vùng neo sau neo thép: 0.70fpu Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.3.3 Các vật liệu khác: I.2.3.1 ống gen: I.2.3.2 Vữa phụt: Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.4 Thiết bị sử dụng tạo ứng suất trước I.4.1 Phương pháp căng trước: I.4.2 Phương pháp căng sau: - Bơm kích tạo ULT - Neo - Máy luồn cáp - Thiết bị cắt cáp - Hỗn hợp vữa bơm vữa Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước I.5 Tổn hao ứng suất: Các loại hao ứng suất Chương i: kết cấu bê tông ứng suất trước Tỷ lệ hao ứng suất: Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước II.1 Các quan niệm phân tích kết cấu bê tông ứng lực trước: II.1.1 Quan niệm thứ nhất: Quan niệm coi bê tông ULT vật liệu đàn hồi, tính toán theo ứng suất cho phép II.1.2 Quan niệm thứ hai: Quan niệm coi bê tông ULT làm việc BTCT thường với kết hợp bê tông thép cường độ cao, bê tông chịu nén thép chịu kéo gây cặp ngẫu lực kháng lại mô men tải trọng gây II.1.3 Quan niệm thứ ba: Quan niệm coi ULT thành phần cân với phần tải trọng tác dụng lên cấu kiện trình sử dụng, tính toán theo phương pháp cân tải trọng Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước II.1.3.2 Quy trình tính toán theo quan niệm thứ 3: Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước II.2 Các phương pháp tính toán nội lực sàn phẳng: II.2.1 Phương pháp phân phối trực tiếp: Tiêu chuẩn ACI đưa điều kiện sau: Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Quy trình tính toán theo phương pháp phân phối trực tiếp: Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 10 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 6- Kiểm tra giai đoạn làm việc sàn,khả chịu lực, võng, nứt: 17 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước + Khả chịu uốn: Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 18 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 19 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 20 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước c: khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện giới hạn đến điểm tính ứng suất b0: chu vi tiết diện giới hạn fpc: ứng suất nén lực ULT hiệu gây tâm tiết diện Vp: phần thẳng đứng ULT hiệu 21 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 22 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước - Kiểm tra độ võng: Độ võng xác định từ khung tương đương bỏ qua ảnh hưởng góc xoay nhỏ Đối với sàn làm việc theo phương, độ võng ô sàn tổng độ võng theo phương e1: độ võng tổng tải trọng theo phương l1 e 2: độ võng tổng tải trọng theo phương l2 e= e 1+ e : tổng độ võng tổng tải trọng dh1: độ võng phần tĩnh tải không cân lực ULT theo phương l1 dh 2: độ võng phần tĩnh tải không cân lực ULT hoạt tải theo phương l2 dh = dh 1+ dh : tổng độ võng phần tĩnh tải không cân lực ULT Độ võng tổng cộng: =e+Fdh (II.35) F: hệ số độ võng dài hạn 23 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước II.4 Mô hình cáp phương pháp cân tải trọng: Với trường hợp cân tải trọng cho dầm liên tục Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Tuy nhiên, thực tế: 24 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước II.5 Thiết kế sàn bê tông ứng suất trước với lưới cột ngẫu nhiên: Đối với mặt sàn có lưới cột ngẫu nhiên áp dụng phương pháp phân phối trực tiếp phương pháp khung tương đương Trong trường hợp này, cần xét đến làm việc tổng thể toàn sàn áp dụng phương pháp PTHH với hỗ trợ phần mềm thiết kế để tính toán Do việc mô hình hoá cáp phương pháp PTHH khó khăn, việc tính toán, phân tích phải trải qua giai đoạn làm việc khác kết cấu nên sử dụng phương pháp cân tải trọng trình bày II.4 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 25 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Quy trình thiết kế: Quy trình thiết kế theo bước phương pháp cân tải trọng bổ sung thêm số bước để phù hợp với việc tính toán theo phương pháp PTHH 1- Tính toán sơ chiều dày sàn, loại vật liệu sử dụng, tham khảo theo bảng II.1 2- Xác định tải trọng cân Tải trọng cân thường chọn vào khoảng 0.8-1 lần trọng lượng thân sàn 3- Tính toán hao ứng suất 4- Xác định hình dạng cáp, tính toán lực ULT yêu cầu, tính số lợng cáp cần thiết 26 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước 5- Vào sơ đồ tính toán với tải trọng: hoạt tải, tĩnh tải, tải ULT (sau kể đến hao ứng suất) Các tải trọng quy tải phân bố m2.Tải trọng cân lực ULT gây tính theo công thức (II.36) (II.37) 6- Phân tích sàn với tải trọng (sử dụng phần mềm tính toán sàn) 7- Kiểm tra sàn ứng với giai đoạn làm việc, kiểm tra khả chịu lực độ võng Sử dụng công thức tính toán từ (II.15) đến (II.35) - Tại giai đoạn làm việc sàn: ứng suất bê tông: M: mô men trường hợp tải ứng với giai đoạn làm việc sàn gây P: lực ULT ứng với giai đoạn làm việc sàn Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước - Kiểm tra khả chịu lực: 27 Chương ii: phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước - Kiểm tra độ võng: =e+Fdh e: độ võng tức thời tổng tải trọng gây dh: độ võng tức thời tải trọng di hạn gây độ võng phần tĩnh tải không cân lực ULT gây F: hệ số độ võng dài hạn Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên Đại cương nén lệch tâm xiên: 28 Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên Phương pháp gần tính toán cốt thép: Dựng phng phỏp gn ỳng da trờn vic bin i trng hp nộn lch tõm xiờn thnh nộn lch tõm phng tng ng tớnh ct thộp Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên - Tit din chu nộn N, momen un Mx, My, lch tõm ngu nhiờn eax, eay Sau xột un dc thộp hai phng, tớnh h s hx, hy Momen ó gia tng Mx1, My1: - Tựy theo tng quan gia Mx1, My1 vi cỏc kớch thc cỏc cnh m a v mt hai mụ hỡnh tớnh toỏn ( theo phng x hoc theo phng y) iu kin v kớ hiu bng sau: 29 Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên 30 Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên tính toán giống cấu kiện nén lệch tâm bé k=0,4 Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên tính toán giống cấu kiện nén lệch tâm lớn 31 ... Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên 30 Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện... toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên Đại cương nén lệch tâm xiên: 28 Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật theo nén lệch tâm xiên Phương pháp gần tính toán cốt. .. Phương pháp gần tính toán cốt thép: Dựng phng phỏp gn ỳng da trờn vic bin i trng hp nộn lch tõm xiờn thnh nộn lch tõm phng tng ng tớnh ct thộp Phần ii: tính toán cốt thép cột tiết diện chữ nhật