Bài giảng và bài tập Chương 3: NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO

Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo Chương 3: NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO Mục tiêu nội dung chương trình bày vấn đề sau: Các nội dung ngun lý tính tốn bao gồm: u cầu sản phẩm thiết kế, tải trọng tác động, nội lực, biểu đồ bao nội lực, phương pháp thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép…từ có nhìn tổng qt bước thiết kế phương pháp thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Các nguyên lý cấu tạo kết cấu bê tơng cốt thép: chọn hình dáng kích thước tiết diện, khung lưới thép, lớp bê tông bảo vệ, neo nối cốt thép, khe hở khoảng cách cốt thép, cốt thép chịu lực cốt thép cấu tạo…từ đúc kết kiến thức cấu tạo đồng thời hỗ trợ cho công tác thiết kế thi công kết cấu bê tông cốt thép 3.1 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN 3.1.1 Sản phầm thiết kế Thiết kế kết cấu việc làm ý tưởng nó, tiến hành phân tích, tính tốn thể kết thường thuyết minh vẽ Thuyết minh trình bày sở thiết kế, lập luận tính tốn, kết Bản vẽ trình bày hình dáng, kích thước kết cấu, định vật liệu, cấu tạo chi tiết phận Yêu cầu thiết kế kết cấu thoả mãn điều kiện sử dụng cơng trình, bảo đảm độ bền vững, dùng vật liệu hợp lí thuận tiện cho thi cơng tính kinh tế Trong đó, u cầu độ bền vững quan trọng Cần có phân tích tính tốn đủ tin cậy để đảm bảo kết cấu có đủ khả chịu lực giai đoạn xây dựng, sửa chữa cơng trình u cầu sử dụng thi cơng đòi hỏi việc thiết kế kết cấu cần phối hợp với thiết kế kiến trúc gắn với công nghệ xây dựng Các bước thiết kế kết cấu bê tông cốt thép (BTCT): Chọn phương án kết cấu đưa sơ đồ tính kết cấu Chọn sơ kích thước tiết diện phận Xác định tải trọng Tính tốn nội lực, biểu đồ bao nội lực (hoặc tổ hợp nội lực) Tính tốn tiết diện: bê tơng cốt thép Kiểm tra võng nứt cho kết cấu Thiết kế chi tiết liên kết (nếu có) Thể vẽ 3.1.2 Tải trọng tác động Tải trọng lực tác dụng lên kết cấu Khi thiết kế kết cấu cần xác định tải trọng theo tiêu chuẩn tương ứng Với nhà cơng trình dùng tiêu chuẩn tải trọng 31 Chương 3: Nguyên lý tính toán cấu tạo tác động TCVN 2737 – 1995, cơng trình chun dụng dùng tiêu chuẩn chuyên ngành tương ứng Về tính chất tác dụng, chia tải trọng thành loại:  Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tải trọng có tác dụng khơng đổi suốt q trình sử dụng kết cấu như: trọng lượng thân kết cấu, vách ngăn cố định,…  Tải trọng tạm thời (hoạt tải) tải trọng thay đổi điểm đặt, trị số, chiều tác dụng, như: tải trọng cầu trục, gió, người lại sàn,…  Tải trọng đặc biệt tải trọng xảy động đất, cháy nổ, … Về phương, chiều phân chia thành tải trọng thẳng đứng (trọng lượng thân kết cấu, hoạt tải đứng…) tải trọng ngang (gió, lực hãm ngang cầu trục nhà công nghiệp …) Về trị số, tính kết cấu theo trạng thái giới hạn người ta phân biệt hai trị số: Trị số tiêu chuẩn tải trọng (gọi tắt tải trọng tiêu chuẩn) trị số tính tốn tải trọng (tải trọng tính toán)  Trị số tiêu chuẩn Ptc lấy giá trị thường gặp q trình sử dụng cơng trình, trị số xác định theo số liệu thực tế, theo kết thống kê  Trị số tính toán P lấy trị số tiêu chuẩn nhân với hệ số vượt tải n Hệ số kể đến bất ngờ, đột xuất mà tải trọng vượt trị số tiêu chuẩn, xác định theo xác suất bảo đảm qui định Ptt = nPtc (3.1) Theo TCVN 2737 - 95: Với tải trọng thường xuyên n = 1,1 ÷ 1,3 Với tải trọng tạm thời n = 1,2 ÷ 1,4 Với tải trọng thường xuyên, tải trọng giảm mà làm cho độ an tồn kết cấu giảm cần lấy n < Về thời hạn tác dụng, chia tải trọng thành tải trọng tác dụng dài hạn tải trọng tác dụng ngắn hạn  Tải trọng tác dụng dài hạn bao gồm tải trọng thường xuyên phần tải trọng tạm thời (như trọng lượng thiết bị, vật liệu,…)  Tải trọng tác dụng ngắn hạn gồm tải trọng phần lại tải trọng tạm thời (người lại, xe cộ, gió, ) Ngồi tải trọng cần ý đến tác động khác gây biến dạng nội lực kết cấu tác dụng co ngót, biến thiên nhiệt độ, lún lệch móng,… 3.1.3 Nội lực Để xác định nội lực kết cấu người ta dùng phương pháp sau:  Đối với kết cấu tĩnh định, ta thường dùng phương pháp tính tốn mơn sức bền vật liệu học kết cấu 32 Chương 3: Nguyên lý tính tốn cấu tạo  Đối với kết cấu siêu tĩnh (dầm liên tục, khung,…), ta cần xét đến biến dạng dẻo vật liệu, xét đến việc bê tơng vùng kéo có xuất vết nứt xét đến vai trò cốt thép Trên sở này, người ta lập số phương pháp chuyên dùng cho kết cấu BTCT Tuy vậy, thông thường người ta dùng phương pháp học kết cấu lý thuyết đàn hồi để xác định nội lực Những kết tính tốn gần giả thiết phương pháp xem vật liệu đàn hồi, đồng chất, đẳng hướng Để xác định nội lực tổ hợp nội lực cần lập sơ đồ tính:  Sơ đồ tính với tĩnh tải, xác định Tg  Sơ đồ tính với trường hợp xảy hoạt tải, xác định Ti Tại tiết diện, giá trị Si sơ đồ hoạt tải gây khác trị số dấu  Nội lực dùng để tính tốn kiểm tra tiết diện i tổ hợp Tg vài giá trị bất lợi Ti: T  Tg    Ti (3.2) γ – hệ số tổ hợp Lấy γ = xét hoạt tải, γ = 0,9 lấy từ hoạt tải trở lên 3.1.4 Các phương pháp tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép a Phương pháp tính theo ứng suất cho phép (phương pháp đàn hồi) Các giả thiết tính tốn: Tiết diện biến dạng theo giả thiết mặt phẳng Xem định luật Hooke miền bê tông nén Xem tiết diện vốn không đồng (bê tông cốt thép) thành tiết diện đồng gồm có bê tơng (qui đổi điện tích cốt thép thành diện tích bê tơng tương đương dựa vào điều kiện  s   b )  s   s Es  b   bEb Với  s   b   s ;  s   Es  b  n s  b Eb (3.3) Như đơn vị diện tích cốt thép chịu lực ns đơn vị diện tích bê tơng Diện tích tương đương cốt thép nsAs Xem bê tông vùng kéo bị nứt, không tham gia chịu kéo Xem trạng thái ứng suất giai đoạn làm việc tương tự giai đoạn phá hoại Tính tốn cấu kiện theo phương pháp xác định ứng suất tiết diện tính toán giai đoạn làm việc đem so sánh với ứng suất cho phép    cp (3.4)  : ứng suất nội lực gây  cp : ứng suất cho phép vật liệu 33 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo  cp  R k R: cường độ giới hạn vật liệu k: hệ số an toàn k > (Hệ số an tồn hệ số đề phòng trường hợp tải trọng vượt trị số giả định lúc thiết kế, trường hợp vật liệu có chất lượng khơng đảm bảo trường hợp điều kiện làm việc cơng trình khơng ta mong muốn Hệ số an toàn quy phạm nhà nước quy định.) Nhược điểm phương pháp : Tiết diện BTCT không biến dạng theo giả thiết mặt phẳng Bê tông vật liệu hoàn toàn đàn hồi Hệ số ns biến đổi nhiều tùy theo trạng thái ứng suất tiết diện, tùy cấp độ bền tuổi bê tông k R  cp - hệ số an tồn Nhưng thực tế k bê tơng cốt thép khác Vấn đề chọn k nào? Trạng thái ứng suất tiết diện giai đoạn làm việc giai đoạn phá hoại khác b Phương pháp tính theo nội lực phá hoại Tính tốn dựa vào điều kiện an tồn: kTc ≤ Tph (3.5) Trong đó: Tc – nội lực tải trọng tiêu chuẩn gây Tph – nội lực làm phá hoại kết cấu k – hệ số an tồn, thường lấy k = 1,7 ÷ 2,2 Ưu điểm: xác định Tgh người ta dựa vào nhiều kết thí nghiệm, xét làm việc thực tế có biến dạng dẻo bêtơng cốt thép Vì vậy, phương pháp gần với thực tế kết cấu nên tiết kiệm vật liệu phương pháp ứng suất cho phép Nhược điểm: việc dùng chung hệ số an toàn k chưa phản ánh đầy đủ yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy (độ an tồn) kết cấu chưa kể đến khả thay đổi khác tải trọng, cường độ vật liệu nhân tố ảnh hưởng đến khả chịu lực c Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn Khi kết cấu khơng thỏa mãn yêu cầu đặt cho chịu lực lớn, biến dạng lớn hay khe nứt rộng , người ta nói cấu kiện vào trạng thái giới hạn Kết cấu BTCT tính theo hai nhóm trạng thái giới hạn: khả chịu lực điều kiện sử dụng bình thường Trạng thái giới hạn thứ nhất: khả chịu lực Tính tốn theo trạng thái nhằm đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại, khơng 34 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo bị ổn định (biến hình), khơng bị hỏng mỏi Tính tốn kiểm tra: S  S gh (3.6) S : nội lực bất lợi phát sinh kết cấu tải trọng tính tốn tác động khác gây S gh : giới hạn bé khả chịu lực tiết diện Tính tốn theo trạng thái giới hạn khả chịu lực cần thiết cho phận kết cấu Cần tiến hành tính tốn kiểm tra giai đoạn: chế tạo, vận chuyển, cẩu lắp, sửa chữa, sử dụng, giai đoạn sử dụng quan trọng Trạng thái giới hạn thứ hai: điều kiện làm việc bình thường Tính tốn theo TTGH điều kiện làm việc bình thường nhằm đảm bảo cho kết cấu khơng có khe nứt biến dạng mức cho phép theo điều kiện: - Kiểm tra biến dạng: f  f gh (3.7) - Kiểm tra bề rộng khe nứt: acrc  agh (3.8) Trong đó: f : biến dạng (độ võng, góc xoay, độ dãn ) tải trọng tiêu chuẩn gây acrc : bề rộng khe nứt kết cấu tải trọng tiêu chuẩn gây f gh ; a gh : trị số giới hạn cho phép biến dạng bề rộng khe nứt Trị số chọn phụ thuộc vào tính chất điều kiện sử dụng, phụ thuộc vào điều kiện làm việc người, thiết bị, mỹ quan Thông thường độ võng giới hạn dầm (1/150 ÷ 1/600) nhịp dầm, bề rộng khe nứt giới hạn agh = 0,05 ÷ 0,4 mm Với kết cấu khơng cho phép nứt, kiểm tra theo điều kiện Tc  Tn (3.9) Tc : nội lực tải trọng gây Tn : khả chống nứt kết cấu ( Tc ứng suất kéo lớn bê tông tải trọng gây bê tông chưa bị nứt, Tn cường độ chịu kéo bê tông ) Đối với kết cấu thỏa mãn trạng thái giới hạn thường thỏa mãn trạng thái giới hạn Đối với kết cấu vượt nhịp lớn, vật liệu cường độ cao kết cấu làm việc mơi trường bất lợi phải tính tốn theo trạng thái giới hạn Ưu điểm: - Phân tích tương đối tồn diện vấn đề an tồn kết cấu (đã xét đến yếu tố đồng chất K, hệ số vượt tải n, hệ số điều kiện làm việc m, ) - Nội dung kết tính tốn phản ảnh gần với trạng thái làm việc thực cơng trình - Tận dụng khả làm việc vật liệu 35 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo 3.1.5 Cường độ tiêu chuẩn cường độ tính tốn vật liệu a Cường độ tiêu chuẩn cốt thép (Rsn) Rsn lấy giá trị ứng suất dùng để kiểm tra loại phế phẩm sản xuất thép Rsn phụ thuộc vào nhóm thép, với thép dẻo: giá trị dùng để kiểm tra giới hạn chảy, với thép giòn giá trị dùng để kiểm tra giới hạn bền b Cường độ tiêu chuẩn bê tông Rbn Lấy n mẫu thử loại bê tông thí nghiệm ta thu cường độ khác Ri, cường độ trung bình xác định: n Rm   Ri n i 1 Kết thống kê cho biết đường cong phân phối xác xuất xuất cường độ Ri coi đường cong chuẩn Đặt Di = Ri - Rtb Độ lệch quân phương: d  D i n 1 Trong thực tế Rbt điểm khác kết cấu khác Cường độ xác xuất: Rxs=Rm-S.d=Rm.(1-S.v) Với v: hệ số biến động phản ánh tính khơng đồng bê tông, v  d Rtb S: số lượng chuẩn phụ thuộc vào đường cong phân phối chuẩn Cường độ bê tông R lấy theo xác xuất đảm bảo 95%, ứng với S= 1,64; v=0,135 Rbn = β.Rm.(1 – 1,64.0,135) = 0,78.β.Rm (3.10) β: hệ số chuyển từ cường độ mẫu lập phương sang mẫu lăng trụ, kết cấu bê tơng làm việc theo mơ hình lăng trụ Rbn Rbtn tra bảng phụ thuộc vào cấp độ bền bê tông c Cường độ tính tốn vật liệu Cường độ tính tốn vật liệu tính theo trạng thái giới hạn: Rt   Rtc mt kt (3.11) k: hệ số an toàn cường độ vật liệu m: hệ số điều kiện làm việc vật liệu t: ký hiệu thay t=s cho phép thay t=b cho bê tông Với bê tông kb=1,3; kbt=1,3 Cốt thép ks=(1,1÷1,25) với cốt cán nóng ks=(1,5÷1,75) với sợi kéo nguội sợi cường độ cao 36 Chương 3: Nguyên lý tính tốn cấu tạo 3.2 NGUN LÝ CẤU TẠO 3.2.1 Chọn hình dạng kích thước tiết diện Hình dạng kích thước tiết diện chọn theo yêu cầu đảm bảo khả chịu lực, độ cứng, ổn định, tận dụng khả vật liệu, tiết kiệm vật liệu, thuận tiện thi công  Tiết diện chữ nhật: thuận tiện cho thi cơng, hợp lý mặt tiết kiệm vật liệu Thường dùng cho kết cấu chịu lực vừa nhỏ kết cấu chịu nén  Tiết diện I, T, rỗng: sử dụng vật liệu hợp lý, thi công khó Thường dùng với kết cấu chịu lực lớn  Tiết diện vành khuyên: thích hợp với kết cấu chịu mơ men theo phương Chọn kích thước tiết diện:  Kết cấu tồn khối: chọn kích thước phải ý tiêu chuẩn hóa ván khn, với khung toàn khối nên chọn bề rộng dầm cột giống nhau, kích thước lấy theo bội số 2cm 5cm  Kết cấu lắp ghép: ý đến vấn đề định hình hóa tiêu chuẩn hóa, chiều cao tiết diện dầm cột lấy theo bội số 5cm, 10cm, 20cm  Việc chọn kích thước tiết diện cho đủ để xếp cốt thép, đủ chiều dày lớp bê tông bảo vệ khe hở cần thiết cốt thép Chọn sơ kích thước tiết diện để xác định tải trọng, nội lực tính cốt thép Sau có cốt thép cần tính tốn hàm lượng cốt thép µ = As/A để đánh giá hợp lý kích thước tiết diện (As diện tích cốt thép tính tốn, A diện tích tiết diện) Với loại cấu kiện có khoảng hợp lí µ, kích thước tiết diện xem hợp lí µ nằm khoảng Nếu khơng hợp lí nên chọn lại tính lại tiết diện Chọn kích thước tiết diện, ngồi u cầu khả chịu lực phải quan tâm đến vấn đề thẩm mĩ 3.2.2 Cấu tạo khung lưới cốt thép Cốt thép đặt vào kết cấu không để rời mà phải liên kết chúng lại với thành khung lưới Khung dùng dầm, cột, lưới dùng Khung lưới liên kết cách buộc hàn  Khung buộc: gồm cốt dọc cốt đai  Lưới buộc: tạo nên rời dùng thép mềm (Ø0,8÷Ø1) buộc chặt nút 37 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo Hình 3.1 Khung lưới cốt thép Ưu điểm: lắp đặt cốt thép cách linh hoạt phù hợp với chịu lực kết cấu sử dụng hợp lý tiết kiệm cốt thép Nhược điểm: thi công chậm Khung lưới hàn chế tạo cách dùng máy hàn để hàn điểm tiếp xúc chỗ cốt với 3.2.3 Lớp bê tông bảo vệ cốt thép Lớp bêtơng bảo vệ tính từ mép ngồi bêtơng đến mép ngồi gần cốt thép Lớp bảo vệ có nhiệm vụ đảm bảo làm việc đồng thời cốt thép bêtông giai đoạn, bảo vệ cốt thép khỏi tác động khơng khí, nhiệt độ,… Trong trường hợp chiều dày bảo vệ không bé đường kính cốt thép tương ứng, ngồi khơng bé trị số Co quy định sau: a Với cốt thép chịu lực Trong tường có chiều dày: + Từ 100 mm trở xuống: Co = 10 mm (15mm) + Trên 100 mm: Co = 15 mm (20mm) Trong dầm sườn có chiều cao: + Nhỏ 250 mm: Co = 15 mm (20mm) + Lớn 250 mm: Co = 20 mm (25mm) Trong cột: Co = 20 mm (25mm) Trong dầm móng: Co = 30 mm Trong móng: + Lắp ghép: Co = 30 mm + Tồn khối có bêtơng lót: Co = 35 mm + Tồn khối khơng có bêtơng lót: Co = 70 mm 38 C2 C1 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo C2 C1 Hình 3.2 Lớp bê tơng bảo vệ cốt thép b Với cốt thép cấu tạo, cốt thép đai Khi chiều cao tiết diện nhỏ 250 mm, Co = 10 mm (15mm) Khi chiều cao tiết diện từ 250 mm trở lên, Co = 15 mm (20mm) Chú thích: Giá trị ngoặc (…) áp dụng cho kết cấu ngồi trời nơi ẩm ướt Đối với cơng trình gần biển, chịu mơi trường xâm thực trị số C o cần tăng lên từ ÷ 20 mm Đối với cơng trình nơi khơ ráo, che phủ, đổ bê tông nặng cấp độ bền B >15 có chất lượng tốt Co giảm mm (trừ trường hợp Co = 10) Đối với kết cấu môi trường xâm thực mạnh cần phải có thêm lớp ốp biện pháp bảo vệ đặc biệt Ví dụ 3.1: xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép dọc cấu kiện bê tông cốt thép biết cấu kiện dầm sàn có kích thước 250x500, thép dầm có đường kính 25mm, dầm làm việc môi trường khô Theo quy định cấu tạo dầm mơi trường khơ ta có lớp bê tông bảo vệ quy định:   25 c1    c1  25mm c0  20 Vậy lớp bê tông bảo vệ tối thiểu 25mm 3.2.4 Neo nối cốt thép a Neo cốt thép Để cốt thép phát huy khả chịu lực cần neo đầu mút vào bêtơng vùng liên kết, gối tựa Đoạn neo cốt thép để thẳng (neo thẳng), uốn móc gập với góc α = 45o – 90o (neo gập) móc tiêu chuẩn (móc chữ U) 39 45÷90 ° Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo Neo gËp d 2,5d Móc vòng 7,5d(uốn tay) 4,5d(uốn máy) Hỡnh 3.3 Múc neo cốt thép a) Neo gập; b) Móc vòng Đối với cốt thép khung lưới hàn, cốt thép chịu nén cột đầu mút để thẳng Cốt thép tròn trơn chịu kéo khung lưới buộc uốn móc Cốt thép có gờ khung lưới buộc thẳng dùng neo gập Đoạn neo cốt thép kể từ mút đến tiết diện vuông góc với trục dọc cấu kiện mà tính tốn với tồn khả chịu lực Đoạn lneo xác định cho lực cốt thép truyền vào liên kết thơng qua lực dính, cốt thép không bị kéo tuột khỏi liên kết Tức lneo không nhỏ giá trị lan xác định theo công thức: l an  ( an Rs  an ) Rb (3.12) Đồng thời đoạn neo không nhỏ giá trị l an* =  an  lmin Các trị số  an ,  an , an , l cho bảng  đường kính cốt thép Trong trường hợp cần neo có diện tích tiết diện lớn diện tích u cầu theo tính tốn (chưa sử dụng hết khả chịu lực) giá trị lan tính theo cơng thức (3.12) phép giảm xuống cách nhân với tỉ số diện tích yêu cầu diện tích thực có Trong trường hợp vùng để neo cốt thép không đủ để đặt đoạn neo theo u cầu dùng biện pháp neo bổ trợ hàn vào đầu mút neo Lúc cần tính tốn neo theo chịu lực cục chiều dài đoạn neo không nhỏ 10  Neo cốt thép dọc gối biên kê tự cấu kiện chịu uốn (nơi có lực cắt lớn M = 0) cần tuân theo dẫn cấu tạo cốt thép dọc chịu uốn tiết diện nghiêng 40 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo b Nối cốt thép Cần phải nối cốt thép chiều dài thép không đủ dùng thép dài trở ngại cho thi công (khi phải dựng đứng cốt thép) Có thể dùng cách nối hàn, nối buộc, nối ống lồng Nối hàn 1  0,85  Hàn đối đầu tiếp xúc: dùng cho có  > 10 tỷ lệ 2 2 1  Hàn hồ quang Chiều dài đường hàn xác định tính tốn thực nghiệm để đảm bảo chịu lực (theo phương pháp tính tốn liên kết hàn) cần thoả mãn điều kiện sau: * Kiểu hàn kẹp - Hàn đường lh   lh lh - Hàn đường lh   dùng   10 * Hàn nối không cần kẹp : cần uốn đầu cốt thép để ghép lại trục thẳng hàng - Hàn bên lh   - Hàn bên lh  10  * Kích thước đường hàn hồ quang : Chiều dày =  /4  4mm Chiều rộng =  /2  10 mm Nối buộc (nối chồng) Nối chồng cách đặt hai đầu cốt thép chập vào đoạn lan Thông thường đặt mép hai sát vào dùng dây thép mềm buộc lại Trường hợp nối với hai khác mép có khoảng hở Đầu mút cốt thép tròn, trơn, chịu kéo khung lưới buộc nên uốn móc Trong phạm vi đoạn nối chồng, lực từ thép truyền sang thép thơng qua lực dính bám bêtông cốt thép Do vậy, phạm vi nối chồng cốt thép, bêtông phải làm việc nhiều phức tạp nơi khác, phạm vi cần phải tăng cường cốt thép đai thi công cần phải ý bảo đảm chất lượng bêtông Không nên nối chồng có đường kính Φ > 30 mm; khơng nối chồng có đường kính Φ > 36 mm Không nên nối chồng vùng chịu kéo cấu kiện chịu uốn chịu nén, kéo lệch tâm nơi cốt thép dùng hết khả chịu lực 41 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo Không nối chồng cấu kiện thẳng mà toàn tiết diện chịu kéo trường hợp sử dụng cốt thép nhóm CIV trở lên c Nối ống lồng: tham khảo thêm tiêu chuẩn TCXD234-1999 Đút đầu hai thép cần nối vào ống thép Liên kết cốt thép ống lồng cách dùng máy ép bóp chặt ống vào cốt thép để tạo ma sát, dùng liên kết ren keo Lực từ cốt thép truyền vào ống lồng từ ống lồng truyền vào cốt thép Cần tính tốn lựa chọn ống lồng để đủ khả chịu lực truyền lực Ví dụ 3.2: xác định đoạn neo cốt thép bê tông vùng nén biết bê tơng có cấp độ bền B20, thép CII, đường kính thép 25 Bê tơng B20 có Rb = 11,5Mpa; Thép CII (thép có gờ) có Rs = 280Mpa; Chiều dài đoạn neo thép xác định theo công thức:   R lan   an s   an   Rb   Với an  0,5; an  8; an  15;   R 280   lan   an s   an     0,5     20.  20.25  500mm Rb 11,5     l  200 Đồng thời lan  500   an   15.25  375 Kết luận: chọn chiều dài đoạn neo tối thiểu lan = 500mm 3.2.5 Khe hở khoảng cách Cốt thép đặt với khoảng hở t đủ rộng để vữa bêtơng dễ dàng lọt qua xung quanh cốt thép có lớp bêtơng đủ đảm bảo điều kiện lực dính bám 42 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo tt tt tt tt tt tt td td td   td    25 td td td >=50mm td td Lớp thứ trở khe hở ≥ 50 td  1,5. Hình 3.4 Khe hở khoảng cách cốt thép Khe hở khoảng cách mép cốt thép, với lớp cốt thép gọi t t, với lớp cốt thép gọi td, trường hợp phải lớn Φmax - Khi đổ bê tông mà cốt thép nằm ngang nghiêng cốt thép bên td  25 Nhưng nhiều lớp trừ hai lớp lớp lại td  50 - Đối với lớp mặt td  30 - Khi đổ bê tông mà cốt thép đặt đứng t  50 Khi tiết diện nhiều cốt thép đặt ghép đôi ghép theo phương đổ bê tông td  1,5  Khoảng cách trục cốt thép lớp t không lớn, t  400 Nếu t > 400 phải đặt thêm thép cấu tạo 3.2.6 Cốt thép chịu lực cốt thép cấu tạo Các thép khung lưới có vai trò, nhiệm vụ khác Tùy theo quan niệm vai trò nhiệm vụ nó, cốt thép phân thành cốt chịu lực cốt cấu tạo - Cốt thép chịu lực dùng để chịu ứng lực phát sinh tác dụng tải trọng, chúng xác định kiểm tra tính tốn (còn gọi cốt thép tính tốn) - Cốt thép cấu tạo đặt vào kết cấu với nhiều tác dụng khác nhau: để liên kết cốt chịu lực thành khung lưới, để giữ cốt thép chịu lực thi cơng, để làm giảm co ngót khơng bêtông, để chịu ứng suất nhiệt độ thay đổi, để ngăn cản mở rộng vết nứt, phân bố tác dụng tải trọng tập trung,v.v… Thực tế cốt thép cấu tạo chịu lực chúng khơng tính tốn mà đặt theo quy định, theo kinh nghiệm Ngoài ra, thiếu cốt thép cấu tạo kết cấu khơng phát huy hết khả chịu lực, bị nứt bị hư hỏng cục 43 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo Ví dụ 3.3: Phát sai sót cấu tạo cho cột chịu nén với bê tông đổ theo phương đứng, cột làm việc môi trường khô   25 Kiểm tra quy định lớp bê tông bảo vệ cho cốt dọc c1   c0  20 Ta có c1 = 20 không thỏa mãn, sửa lại c1 = 25mm Kiểm tra khe hở: với cấu kiện chịu nén bê tông đổ theo phương đứng ke hở quy định t ≥ 50 Ta có t  250  2.25  4.25  33,3mm không đảm bảo yêu cầu khe hở, có 250 4Ø25 4Ø25 1 thể sửa lại cách bố trí thép thành lớp Kiểm tra khoảng cách: ta thấy theo phương h khoảng cách cốt thép lớn 400, sửa lại cách bố trí thêm thép cấu tạo tiết diện 20 20 600 44 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG Trình bày ngun tắc thiết kế kết cấu bê tông cốt thép? Nêu loại tải trọng tác động lên kết cấu cơng trình? Trình bày phương pháp tính tốn kết cấu bê tông cốt thép? Phương pháp sử dụng nay? Vì sao? Trình bày nguyên tắc xác định nội lực, tổ hợp nội lực? Cách xác định cường độ tính tốn thép bê tông? Nêu nguyên lý cấu tạo kết cấu bê tơng cốt thép (chọn kích thước tiết diện, khung lưới cốt thép, cốt thép chịu lực cốt thép cấu tạo, lớp bê tông bảo vệ, khe hở khoảng cách cốt thép, neo nối cốt thép)? Tính chiều dài đoạn nối chồng cốt thép với số liệu sau: B20, CII,  = 20mm, nối vùng bê tông chịu nén Tính chiều dài đoạn neo cốt thép với số liệu sau: B20, CII,  = 25mm, neo vùng bê tông chịu kéo 45 ... thép cấu tạo tiết diện 20 20 600 44 Chương 3: Nguyên lý tính tốn cấu tạo CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG Trình bày nguyên tắc thiết kế kết cấu bê tông cốt thép? Nêu loại tải trọng tác động lên kết cấu cơng... với cốt cán nóng ks=(1,5÷1,75) với sợi kéo nguội sợi cường độ cao 36 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo 3.2 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO 3.2.1 Chọn hình dạng kích thước tiết diện Hình dạng kích thước tiết... cho kết cấu không bị phá hoại, không 34 Chương 3: Ngun lý tính tốn cấu tạo bị ổn định (biến hình), khơng bị hỏng mỏi Tính toán kiểm tra: S  S gh (3.6) S : nội lực bất lợi phát sinh kết cấu tải