Tính toán cột bê tông cốt thép sử dụng thép CB500 theo TCVN 5574 2012 và tiêu chuẩn nga SP 63 13330 2012

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , NGUYỄN MINH TRÍ TÍNH TỐN CỘT BÊ TƠNG CỐT THÉP SỬ DỤNG THÉP CB500 THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5574-2012 VÀ TIÊU CHUẨN NGA SP 63.13330.2012 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng vàCơng nghiệp Mãsố: 60.58.02.08 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: GS.TS PHAN QUANG MINH Phản biện 1: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG Phản biện 2: TS NGUYỄN VĂN CHÍNH Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chun ngành kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 07 năm 2018 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Tên đề tài: Tính tốn cột BTCT sử dụng thép CB500 theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 Lý chọn đề tài: Kết cấu cột bê tông cốt thép dạng kết cấu đặc biệt quan trọng kết cấu bê tông cốt thép sử dụng rộng rãi xây dựng nhàvàcơng trì nh Cột BTCT kết cấu nhà cao tầng thường phải chịu nội lực lớn nên sử dụng thép có cường độ lớn CIII hiệu mặt kinh tế dễ thi công Theo TCVN 5574:2012 mặt dù xuất năm 2012 thực chất chuyển ngang từ tiêu chuẩn TCVN 3562005 với toàn nội dung bên giữ nguyên Bản thân tiêu chuẩn TCVN 356-2005 được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Nga 30 năm trước SNIP 2.03.01-84* Nghĩa chung ta sử dựng tiêu chuẩn cũ so với thay đổi khoa học công nghệ giới Điều gây nhiều bất cập trình thiết kế Hơn TCVN 5574-2012 sử dụng loại thép CIII, AIII Cường độ chịu nén tính tốn khơng vượt q 365MPa nên việc sử dụng cốt thép có cường độ cao CIII, AIII khơng hiệu Điều ngược với xu hướng chung giới sử dụng vật liệu có cường độ cao kết cấu cơng trình Tiêu chuẩn hành Nga SP 63.13330.2012 cho phép sử dụng cường độ chịu nén tính tốn cốt thép lấy lớn 365 MPa nên nghiên cứu ứng dụng luận án Chính việc nghiên cứu sâu loại cấu kiện trở nên cấp thiết nhà thiết kế Việt Nam Trong đó, tính tốn cột BTCT có sử dụng thép CB500 theo TCVN 5574-2012 tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 Mục đích đề tài: - So sánh TCVN 5574-2012 tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 đặc trưng vật liệu BTCT - So sánh quy trình tính tốn cột BTCT theo TCVN 55742012 vàtiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 Mục tiêu: - Đánh giá khả chịu lực cột BTCT theo TCVN 5574-2012 tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 sử dụng thép CB500 - Đánh giá hiệu kinh tế sử dụng thép CB500 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Cột bê tông cốt thép có sử dụng thép CB500 - Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 5574-2012) tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu khảo sát số theo tiêu chuẩn theo TCVN 5574-2012 tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài: Cơ sở khoa học: Sự làm việc đồng thời bê tông cốt thép cấu kiện chịu nén BTCT Cơ sở thực tiễn: Đánh giá tính hiệu sử dụng cốt thép CB500 thiết kế cột BTCT nhà cao tầng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU NÉN 1.1 KHÁI NIỆM - Trong cấu kiện chịu nén, lực nén N tác dụng theo phương trục dọc cấu kiện - Khi lực N đặt vào trọng tâm tiết diện ngang cấu kiện (tức trùng với trục dọc), xảy trường hợp chịu nén trung tâm Cấu kiện chịu nén trung tâm thường gặp nén dàn mái - Khi lực N đặt lệch so với trọng tâm tiết diện, xảy trường hơp chịu nén lệch tâm Cấu kiện chịu nén lệch tâm thường gặp cột khung nhà, thân vòm mái nhà v…v…mà phương lực nén khơng trùng với trục hình học cấu kiện Cấu kiện chịu nén lệch tâm tương đồng với cấu kiện vừa chịu mô men M, vừa chịu lực dọc N thể Hình 1.1 Độ lệch tậm lực dọc e0=M/N Hình 1.1 Sơ đồ cấu kiện chịu nén lệch tâm - Các giá trị nội lực M N nhận từ việc tính tốn hệ kết cấu theo phương pháp môn học kết cấu sức bền vật liệu Do vậy, e0=M/N gọi độ lệch tâm tĩnh học Tuy nhiên, cónhững lý mà thiết kế kết cấu bêtông cốt thép người ta phải xét đến độ lệch tâm ngẫu nhiên ea - Đối với cấu kiện kết cấu siêu tĩnh, độ lệch tâm lực dọc (dùng để tính tốn tiết diện) e0 = M/N không nhỏ ea Đối với kết cấu tĩnh định, độ lệch tâm lực dọc (dùng để tính tốn tiết diện) độ lệch tâm tĩnh học cộng với độ lệch tâm ngẫu nhiên Như người thiết kế đặt lực N vào tâm tiết diện cấu kiện phải cộng thêm độ lệch tâm ngẫu nhiên cấu kiện trở thành chịu nén lệch tâm Tuy cấu kiện có độ lệch tâm độ mảnh nhỏ đến mức đó, người ta tính toán giống cấu kiện chịu nén trung tâm 1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO - Hình dáng tiết diện ngang cấu kiện chịu nén thường gặp vng, chữ nhật, chữ I, tròn vành khun; số tiết diện chữ I thường dùng cho cột lắp ghép Trong số trường hợp, người ta dùng tiết diện hình chữ thập ( + ) Đối với tiết diện chữ nhật chữ I, cạnh lớn (hay chiều cao) tiết diện thường nằm theo phương tác dụng mô men 1.3 SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM 1.3.1 Ảnh hưởng uốn dọc - Lực dọc đặt lệch tâm làm cho cấu kiện có chuyển vị theo phương thẳng góc với trục Độ lệch tâm e0 ban đầu tăng lên thành ηe0 với η  (Hình 1.2) η gọi hệ số uốn dọc Hình 1.2 Hiện tượng uốn dọc - Chiều dài tính tốn l0 xác định theo cơng thức l0 =  l (1.4) Trong đó:  hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến dạng cấu kiện bị ổn định - Với liên kết lý tưởng Hình 1.3 hệ số  cho Hình 1.3 Hình 1.3 Hệ số ψ ứng với liên kết lý tưởng - Với liên kết thực tế cần phân tích sơ đồ biến dạng để xác định  - Với khung nhà nhiều tầng có liên kết cứng dầm cột, kết cấu sàn đổ tồn khối: Khung có từ 03 nhịp trở lên lấy  =0,7 - Với khung nhà nhiều tầng có kết cấu sàn lắp ghép: + Khung nhịp  = 1, tầng một,  = 1,5 tầng + Khung có từ 03 nhịp trở lên  = 1.3.2 Trạng thái ứng suất giai đoạn phá hoại cấu kiện chịu nén lệch tâm - Nhiều kết thí nghiệm chứng tỏ ứng suất bê tông cốt thép giai đoạn phá hoại phụ thuộc nhiều vào độ lệch tâm lực dọc lượng cốt thép bố trí hai mép tiết diện cấu kiện thể Hình 1.4 Hình 1.4 Ứng suất BT CT cấu kiện chịu nén lệch tâm - Khi độ lệch tâm nhỏ, toàn tiết diện chịu nén, phần lớn tiết diện ứng suất bê tông đạt đến giá trị cường độ Rb, phần lại có ứng suất nén khơng lớn (Hình 1.4a) có ứng suất kéo khơng lớn (Hình 1.4b) Ứng suất cốt thép As' đạt tới giới hạn chảy σy , ứng suất cốt thép As đạt tới σs <  y Khi xảy ξ  ξR Thay đổi độ lớn bé As As' làm thay đổi chút hình ảnh biểu đồ ừng suất giai đoạn phá hoại - Khi độ lệch tâm lớn, ứng với ξ  ξR, phá hoại vùng chịu kéo, ứng suất cốt thép As đạt tới giới hạn chảy σy, khe nứt vùng kéo phát triển, vùng chịu nén bị thu hẹp ứng suất bê tông vùng nén đạt tới giá trị Rb cấu kiện bị phá hoại (Hình 1.4c) - Từ nghiên cứu thực nghiệm trên, tính tốn cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm, người ta thường chia hai tường hợp: lệch tâm bé lệch tâm lớn - Khi xảy lệch tâm lớn, x  ξRh0 chiều cao quy ước vùng bê tông chịu nén, tương ứng với biểu đồ ứng suất hình chữ nhật Thực vị trí thớ bê tơng có ứng suất khơng, tương ứng với biểu đồ ứng suất hình cong, cách mép chịu nén lớn x0 > x - Khi xảy lệch tâm bé, x > ξRh0 Nếu độ lệch tâm tương đối bé, xảy x  h0, cốt thép As chịu nén cốt thép khơng nhiều q thí ứng suất σs đạt đến giới hạn chảy σy Nếu độ lệch tâm tương đối lớn, x nhỏ, cốt thép As chịu kéo chịu nén chưa đạt đến giới hạn chảy cần phải tính tốn Người ta chấp nhận x nằm trong khoảng từ đến ξRh0 σs = +Rs , x  h0 thìσs = - Rsc , h0 > x > ξRh0 ứng suất σs biến đổi tuyến tính từ -Rsc đến + Rs 1.4 CÁC CƠNG TRÌNH BTCT XÂY DỰNG Ở NHA TRANG VÀ CÁC LOẠI THÉP SỬ DỤNG CHO CỘT, VÁCH Khách sạn Nha Trang Palace 15 tầng số Yersin - Nha Trang: thép sử dụng cho cột vách thép AIII Bệnh viện Tâm Trí Nha Trang: thép sử dụng cho cột vách thép AIII HàQuang Center 49 tầng : thép sử dụng cho cột vách thép CB400 Khách sạn Golden Gate : thép sử dụng cho cột vách thép CB400 Căn hộ cao cấp CT2 Khu đô thị VCN Phước Hải thép sử dụng cho cột vách thép CIII CHƯƠNG TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO TIÊU CHUẨN 5574:2012 VÀ SP 63.13330.2012 2.1 VẬT LIỆU 2.1.1 Bêtông - Tiêu chuẩn 5574:2012 cho giá trị cường độ tiêu chuẩn cường độ tính tốn bê tơng ứng với cấp độ bền từ B3.5 đến B60 tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 cho giá trị cường độ ứng với cấp độ bền từ B3,5 đến B100 - Giá trị chiều cao tương đối giới hạn vùng bê tông chịu nén R theo tiêu chuẩn xác định sau: • Tiêu chuẩn 5574:2012 R = xR = h0  R   + s 1 −   sc.u  1,1  (2.1) Trong đó:  - đặc trưng tính chất biến dạng vùng bê tông chịu nén  =  − 0,008Rb (2.2)  = 0,85 với bê tơng nặng; Rb tính MPa; Rs – cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép (MPa) sc.u - ứng suất giới hạn cốt thép ng vùng bê tông chịu nén sc.u = 500MPa tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn ngắn hạn; sc.u = 400MPa tải trọng tác dụng ngắn hạn tải trọng đặc biệt Bảng cho giá trị  R tương ứng với cấp độ bền bê tơng vànhóm thép, có kể tới hệ số điều kiện làm việc b2 bê tông 10 Bảng 2.2 áp dụng cho bê tơng có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống Đối với bê tông cường độ cao có cấp độ bền chịu nén từ B70 đến B100 giá trị bảng cần nhân thêm với hệ số (270-B)/210 Đối với bê tơng nặng có cấp độ bền chịu nén từ B70 đến B100 bê tông hạt nhỏ tử số cơng thức (2.3) thay 0,8 0,7 Nếu lấy  b = 0,0035 vàEs = 2.105 MPa cơng thức (2.3) trở thành: R = xR 0,8 = h0 + Rs 700 (2.5) Bảng 2.3 cho số giá trị R ứng với số nhóm cốt thép Bảng 2.3 Hệ số R tương ứng với số nhóm thép Nhóm cốt CB240-T thép CB300 CB400-V CB500-V Hệ số R 0,577 0,533 0,493 0,615 2.1.2 Cốt thép • Tiêu chuẩn 5574:2012 - Tiêu chuẩn 5574:2012 quy định loại thép làm cốt (cốt thép không căng) cho kết cấu bê tông cốt thép phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 1651:1985, có loại cốt thép tròn trơn CI cốt thép có gân CII, CIII, CIV Ngồi tiêu chuẩn kể đến loại thép nhập từ Nga, gồm cốt thép cán nóng tròn trơn nhóm A-I, có gờ nhóm A-II, Ac-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn số loại thép cho bảng 11 Bảng 2.4 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn thép Nhóm thép Giá trị Rsn (MPa) CI, A-I 235 CII, A-II 295 CIII, A-III 390 CIV, A-IV 590 A-V 788 A-VI 980 - Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép Rs xác định theo công thức: Rs = Rsn (2.6) s Trong  s hệ số độ tin cậy cốt thép, lấy theo bảng vàRs lấy theo bảng Bảng 2.5 Hệ độ tin cậy cốt thép  s hi tính tốn kết cấu theo Nhóm thép Thứ Thứ hai 1,05 1,00 ÷8 1,10 1,00 10 ÷40 1,07 1,00 1,15 1,00 CI, A-I, CII, A-II CIII, A-III có đường kính, mm CIV, A-IV, AV TTGH 12 Bảng 2.6 Cường độ tính tốn cốt thép tính theo TTGH thứ (MPa) Nhóm thép Cường độ chịu kéo, MPa Cường độ chịu nén cốt thép cốt thép ngang (cốt thép đai, Rsc dọc cốt thép xiên) Rsw Rs CI, A-I 225 175 225 CII, A-II 280 225 280 A-III có đường kính, Từ đến mm 335 285* 355 CIII, A-III có đường Từ 10 365 290* 365 510 405 450** đến 40 kính, mm CIV, A-IV ** Các giá trị Rsc nêu lấy cho kết cấu làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tơng nhẹ kể đến tính tốn tải trọng lấy theo 2a Bảng 15 [2]; kể đến tải trọng lấy theo mục 2b Bảng 15 [2] giá trị R sc = 400 MPa Giá trị mô đun đàn hồi Es số loại cốt thép cho bảng Bảng 2.7 Mô đun đàn hồi số loại cốt thép Nhóm cốt thép Es.10-4, MPa CI, A-I, CII, A-II 21 CIII, A-III 20 CIV, A-IV, A-V, A-VI vàAT-VII 19 • Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 - Tiêu chuẩn SP.63.13330:2012 quy định loại thép làm cốt (cốt thép không căng) cho kết cấu bê tông cốt thép phải đảm bảo yêu cầu tiêu chuẩn: Thép cán nóng trơn với đường kính từ mm đến 40 mm theo TCVN 1651-1:2008 vàthép cán nóng có gân với đường kính từ mm đến 50 mm theo TCVN 1651-2:2008 13 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn số loại thép cho bảng Bảng 2.8 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn cốt thép Rsn cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép TTGH thứ hai Rs,ser (MPa) Loại cốt thép Thép CB240-T CB300-T CB300-V CB400-V CB500-V Tiêu chuẩn TCVN 1:2008 1651- TCVN 2:2008 1651- Đường kính danh nghĩa, mm ÷40 Rsn Rs,ser 240 300 300 ÷50 400 500 - Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép Rs xác định theo cơng thức (2.6) Trong  s hệ số độ tin cậy cốt thép, lấy 1,15 TTGH thứ 1,0 TTGH thứ hai - Cường độ chịu nén tính tốn cốt thép Rsc lấy cường độ chịu kéo tính tốn Rs, khơng lớn giá trị ứng với biến dạng co ngắn bê tơng bao quanh cốt thép chịu nén: có tác dụng ngắn hạn tải trọng – không lớn 400MPa, có tác dụng dài hạn tải trọng - khơng lớn 500MPa - Giá trị tính toán cường độ chịu kéo cốt thép Rs cường độ chịu nén tính tốn Rsc (đã làm tròn) TTGH thứ cho bảng 14 Bảng 2.9 Cường độ tính toán chịu kéo chịu nén cốt thép TTGH thứ (MPa) Loại cốt thép Tiêu chuẩn Thép CB240-T CB300-T CB300-V CB400-V CB500-V TCVN 16511:2008 TCVN 16512:2008 Cường độ tính tốn cốt thép Khi kéo, Rs Khi nén , Rsc 210 210 260 260 260 260 350 350 435 435 (400) Giá trị Rsc ngoặc đơn sử dụng tính tốn chịu tải trọng tạm thời ngắn hạn - Giá trị mô đun đàn hồi cốt thép Es kéo vàkhi nén lấy 2,0.105 MPa cốt thép theo TCVN 1651-1:2008 vàTCVN 1651-2:2008 2.2 QUY TRÌNH TÍNH TỐN 2.2.1 u cầu chung tính toán độ bền - Tiêu chuẩn 5574:2012 yêu cầu cấu kiện bê tơng cốt thép phải tính tốn tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện theo nội lực tới hạn - Tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 yêu cầu phải tính tốn độ bền tiết diện thẳng góc cấu kiện bê tông cốt thép cần tiến hành sở mơ hình biến dạng phi tuyến + Tính tốn tiết diện thẳng góc tiến hành theo điều kiện:  b ,max   b ,u  s ,max   s ,u Trong đó: (2.7) 15 b,max biến dạng tương đối thớ bê tông chịu nén nhiều tiết diện thẳng góc cấu kiện tác dụng tải trọng ngoài; s,max biến dạng tương đối cốt thép chịu kéo nhiều tiết diện thẳng góc cấu kiện tác dụng tải trọng ngoài; b,u giá trị giới hạn biến dạng tương đối bê tông chịu nén; s,u giá trị giới hạn biến dạng giãn dài tương đối cốt thép lấy bằng: 0,025 cốt thép có giới hạn chảy thực tế 0,015 cốt thép có giới hạn chảy quy ước + Cho phép tiến hành tính tốn sở nội lực giới hạn cấu kiện bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật, chữ T chữ I có cốt thép nằm biên vng góc với mặt phẳng uốn cấu kiện có tác dụng nội lực mặt phẳng đối xứng tiết diện thẳng góc + Khi tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm cần kể đến ảnh hưởng uốn dọc lên khả chịu lực chúng, thông thường cách tính kết cấu theo sơ đồ biến dạng Cho phép tính tốn kết cấu theo sơ đồ khơng biến dạng, kể đến ảnh hưởng uốn dọc cấu kiện đến độ bền độ mảnh l0 / i  14 cách nhân độ lệch tâm ban đầu eo với hệ số  + Đối với cấu kiện bê tông cốt thép mà nội lực giới hạn độ bền nhỏ nội lực giới hạn hình thành vết nứt diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu kéo cần phải tăng thêm khơng 15% so với diện tích cốt thép u cầu từ tính tốn độ bền, xác 16 định từ tính tốn độ bền chịu tác dụng nội lực giới hạn hình thành vết nứt 2.2.2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên ban đầu • Tiêu chuẩn 5574:2012 Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea trường hợp lấy không nhỏ hơn: - 1/600 chiều dài cấu kiện khoảng cách tiết diện liên kết chặn chuyển vị; - 1/30 chiều cao tiết diện cấu kiện • Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012: Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea trường hợp lấy không nhỏ hơn: - 1/600 chiều dài cấu kiện khoảng cách tiết diện liên kết chặn chuyển vị; - 1/30 chiều cao tiết diện cấu kiện - 10mm 2.2.3 Hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc • Tiêu chuẩn 5574:2012 Giá trị hệ số xét ảnh hưởng độ cong đến độ lệch tâm eo lực dọc, xác định theo công thức: = (2.8) N 1− N cr Trong đó: Ncr – lực tới hạn quy ước, xác định theo công thức: N cr = 6,4 Eb l02  SI   + I s   l  (2.9) 17 Với: lo – chiều dài tính tốn cấu kiện; Eb – mô đun đàn hồi bê tông; I - mô men quán tính tiết diện lấy trục qua trọng tâm vng góc với mặt phẳng uốn; Is - mơ men qn tính diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu lực lấy trục trên; = Es với Es mô đun đàn hồi cốt thép; Eb S – hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm 0,11 S= 0,1 + e + 0,1 p (2.10) e – hệ số, l  e0  ;  = 0,15 − 0,01 − 0,01Rb  (2.11) h h   e = max  (Rb tính MPa) p – hệ số, với kết cấu BTCT thường lấy p =1 l – hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng tác dụng dài hạn l = +  M l + Nl y 1+  M + Ny (2.12) y – khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo, với tiết diện chữ nhật y = 0,5h; Ml, Nl – nội lực tải trọng tác dụng dài hạn;  - hệ số phụ thuộc loại bê tông, với bê tông nặng  = Trong cơng thức (2.12) màMl vàM ngược dấu Ml lấy giá trị âm, lúc tính l < phải lấy l = để tính Ncr 18 Cho phép bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc l0 / i  14(l0 / h  4) với i, h bán kính quán tính tiết diện cạnh tiết diện chữ nhật theo phương mặt phẳng uốn • Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012: Giá trị hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc lên khả chịu lực cấu kiện, xác định theo công thức: = 1− N N cr (2.13) Trong đó: Ncr – lực tới hạn quy ước, xác định theo công thức: N cr =  2D l02 (2.14) Với lo – chiều dài tính tốn cấu kiện; D – độ cứng cấu kiện giai đoạn giới hạn cường độ, xác định theo dẫn tính tốn biến dạng Cho phép xác định D theo cơng thức: D = kb Eb I + k s Es I s (2.15) đó: Eb, Es – mơ đun đàn hồi bê tông cốt thép; Ib, Is – mơ men qn tính diện tích tiết diện bê tơng tồn cốt thép dọc trục qua trọng tâm tiết diện ngang; kb = 0,15 l (0,3 +  e ) (2.16) k s = 0,7 l – hệ số kể đến ảnh hưởng tải trọng tác dụng dài hạn 19 l = + M 1l không lớn M1 (2.17) M1, M1l – mô men trục qua trọng tâm cốt thép chịu kéo lớn cốt thép chịu nén bé (khi tồn tiết diện chịu nén) đồng thời thẳng góc với mặt phẳng uốn toàn tải trọng tải trọng thường xuyên cộng với tải trọng dài hạn; e – giá trị độ lệch tâm tương đối lực dọc e = e0 h (2.18) e lấy không nhỏ 0,15 không lớn 1,5 Với tiết diện chữ nhật D viết lại theo công thức:  0,0125  h0 − a '     D = Ebbh  + 0,175  h l (0,3 +  e    Cho phép bỏ qua ảnh hưởng (2.19) uốn dọc l0 / i  14(l0 / h  4) với i, h bán kính quán tính tiết diện cạnh tiết diện chữ nhật theo phương mặt phẳng uốn CHƯƠNG THÍ DỤ TÍNH TỐN Tính tốn thí dụ, thí dụ toán kiểm tra toán thiết kế cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm lớn thí dụ tốn kiểm tra toán thiết kế cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm bé 3.1 THÍ DỤ Cho khung nhà tầng, nhịp, sàn lắp ghép, cột BTCT tiết diện chữ nhật b = 400mm, h = 500mm, chiều dài cột l = 6m, a = a’= 20 50mm Bê tông cấp độ bền chịu nén B25, cốt thép dọc chịu lực CB500–V Cốt thép dọc chịu lực tính As = As' = 1232mm2 (2 28) Kiểm tra khả chịu lực cột với cặp nội lực tính tốn M = 213 kNm, N = 700 kN, nội lực tải trọng dài hạn gây Ml = 130 kNm, Nl = 620 kN 3.2 THÍ DỤ Cho khung nhà tầng, nhịp, sàn lắp ghép, cột BTCT tiết diện chữ nhật b = 400mm, h = 400mm, chiều dài cột l = 4,8m; a = a’= 50mm Bê tông cấp độ bền chịu nén B25, cốt thép dọc chịu lực CB500 –V Cột chịu cặp nội lực tính tốn M = 270 kNm, N = 1000 kN, nội lực tải trọng dài hạn gây Ml = 150 kNm, Nl = 800 kN u cầu tính tốn cốt thép đối xứng 3.3 THÍ DỤ Cho khung nhà nhiều tầng, nhịp, dầm liên kết cứng với cột, sàn toàn khối, cột BTCT tiết diện chữ nhật b = 400mm, h = 500mm, chiều dài cột l = 6m, a = a’= 50mm Bê tông cấp độ bền chịu nén B25, cốt thép dọc chịu lực CB500 –V Cốt thép dọc chịu lực tính As = As' = 1847mm2 (3 28) Kiểm tra khả chịu lực cột với cặp nội lực tính tốn M = 303 kNm, N = 2200 kN, nội lực tải trọng dài hạn gây Ml = 230 kNm, Nl = 2100 kN 3.4 THÍ DỤ Cho khung nhà tầng, nhịp, sàn lắp ghép, cột BTCT tiết diện chữ nhật, cột BTCT tiết diện chữ nhật b = 400mm, h = 600mm, chiều dài cột l = 6,5m, a = a’= 40mm Bêtông cấp độ bền chịu nén B20, cốt thép dọc chịu lực CB500 –V Cột chịu cặp nội lực tính tốn M = 260 kNm, N = 1800 kN, nội lực tải trọng dài hạn gây làMl = 120 kNm, Nl = 1600 kN u cầu tính tốn cốt thép đối xứng 21 3.5 BẢNG SO SÁNH KẾT QUẢ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN THEO TIÊU CHUẨN a Trường hợp tốn thiết kế: • • Tính tốn theo tiêu chuẩn 5574:2012 Tính tốn theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 b Trường hợp tốn kiểm tra: • Tính tốn theo tiêu chuẩn 5574:2012 22 Tính tốn theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 Nhận xét: Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 tính hệ số  nhỏ tính theo TCVN 5574:2012 Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 thiên an toàn so với TCVN 5574:2012 Đối với trường hợp toán thiết kế tính tốn theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 cho số lượng cốt thép tính tốn theo TCVN 5574-2012 TH Tí nh tốn theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 Tí nh tốn theo tiêu chuẩn 5574:2012 Chênh lệch % As' =1676,9mm2 As' =2007mm2 16,45% As' =659,6mm2 As' =924,1mm2 28,62% 23 Biểu đồ 3.1 So sánh hàm lượng cốt thép tính tốn theo tiêu chuẩn A's (mm2) 2500 2000 TCVN 5574-2012 1500 TC SP 63.13330.2012 1000 500 TH2 TH4 Đối với trường hợp tốn kiểm tra tính tốn theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 khả chịu lực cột tính tốn theo TCVN 5574-2012 TH Tính tốn theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 Ne=487 kN Ne=837 kN Tính tốn theo tiêu chuẩn 5574:2012 Ne=452 kN Ne=800,9 kN Chênh lệch % 7,2% 4,3% Biểu đồ 3.2 So sánh khả chịu lực theo tiêu chuẩn 900 [Ne] (kN) 800 700 600 TCVN 5574-2012 500 400 TC SP 63.13330.2012 300 200 100 TH1 TH3 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu, khảo sát luận văn rút kết luận sau: -Tiêu chuẩn hành thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Việt nam TCVN 5574-2012 được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Nga 30 năm trước SNIP 2.03.01-84* nên chưa cập nhật đầy đủ vật liệu bê tơng cốt thép có cường độ cao - TCVN 5574-2012 hạn chế cường độ chịu nén tính tốn khơng vượt q 365MPa nên việc sử dụng cốt thép có cường độ cao CIII, AIII khơng hiệu - Theo kết từ thí dụ theo tốn kiểm tra, cột BTCT sử dụng thép CB500 kiểm tra theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 có khả chịu lực cột lớn TCVN 5574-2012 Với toán thiết kế, diện tích cốt thép tính tốn theo SP 63.13330.2012 nhỏ so sánh với TCVN 5574-2012 Điều cho thấy hiệu kinh tế sử dụng thép CB500 cho cấu kiện cột áp dụng tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kiến nghị Cần nhanh chóng cập nhật tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 để ban hành TCVN thiết kế kết cấu BTCT Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu quy trình thiết kế cấu kiện chịu nén lệch tâm với tiết diện theo sơ đồ biến dạng Tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 ... trình tính tốn cột BTCT theo TCVN 55742 012 v tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 Mục tiêu: - Đánh giá khả chịu lực cột BTCT theo TCVN 5574- 2012 tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 sử dụng thép CB500. .. hợp toán thiết kế tính tốn theo tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 cho số lượng cốt thép tính tốn theo TCVN 5574- 2012 TH Tí nh tốn theo tiêu chuẩn SP 63. 13330 .2012 Tí nh tốn theo tiêu chuẩn 5574: 2012. .. Tính tốn theo tiêu chuẩn SP 63. 13330 .2012 Nhận xét: Tiêu chuẩn SP 63. 13330 .2012 tính hệ số  nhỏ tính theo TCVN 5574: 2012 Tiêu chuẩn SP 63. 13330 .2012 thiên an toàn so với TCVN 5574: 2012 Đối với