Lý thuyết ôn tập bê tông cốt thép 1 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
1 BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG - PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Nam Mã số: 20DL5802011012 Lớp: Học phần bổ sung D20X2-DN Giảng viên HD: THS NGUYỄN QUANG HOÀ THÁNG 8/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG - PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Học phần: Kết cấu Bê tông cốt thép Học kỳ: Bổ sung, Năm học: 2020 - 2021 Họ tên: ……… Lớp: ………………………………… MSSV: ……………… Đề số (BD): ………… A Nhiệm vụ sinh viên - Trình bày hồn chỉnh tập lớn theo yêu cầu giao; - Trình bày giấy A4 (viết tay đánh máy), đóng thành tập hồn chỉnh Sau hết dịch Covid-19, lớp học tập trung trở lại trường, lớp trưởng có nhiệm vụ tập hợp toàn tiểu luận lớp gửi cho Khoa Kỹ thuật cơng trình lưu giữ - Chụp hình báo cáo tiểu luận (nếu viết tay) gửi file Word (nếu đánh máy) để gửi cho giảng viên giảng dạy chấm điểm; - Thời hạn nộp Bài tập lớn file mềm: 01 tuần, kể từ ngày nhận nhiệm vụ Sau thời gian quy định nêu trên, sinh viên không nộp xem cột điểm kết thúc môn học điểm B Yêu cầu I Phần câu hỏi (sinh viên thực 01 câu hỏi giảng viên giao, hỏi vấn đáp) Bê tơng cốt thép gì? Cho biết chất bê tông cốt thép - BTCT việc kết hợp loại vật liệu bê tông thép BT cốt thép tham gia chịu lực - Bản chất BTCT là: BT từ hạt vật liều rời chất kết dính chịu nén tốt, chịu kéo cịn thép chịu nén chịu kéo tốt nên chúng hỗ trợ chịu lực cho - Đặt thép vùng chịu kéo, chúng kết hợp với : lực bán dính BT CT, k phản ứng hóa học, BT bảo vệ CT khỏi ăn mịn, hệ số giãn nở nhiệt gần Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn kết cấu bê tơng cốt thép - Tính kinh tế - Tính phù hợp vật liệu kiến trúc kết cấu - Tính chống cháy - Tính bền vững - Chi phí tu, bảo dưỡng - Tính sẵn có vật liệu - Các yếu tố khác như: cường độ, ván khn, tỷ trọng, thể tích vật liệu Hãy cho biết tiêu chuẩn sử dụng thiết kế kết cấu BTCT - TCVN 5574- 2018: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT ( - TCVN 2737 – 1995: Tiêu chuẩn tải trọng tác động - TCVN 229 – 1999: Tiêu chuẩn tính tốn thành phần động tải trọng gió Trình bày mục tiêu quy trình thiết kế kết cấu cơng trình BTCT - Mục tiêu: + Tính khai thác cơng sử dụng + Tính kinh tế + An tồn kết cấu + Khả bảo trì dễ dàng - Quy trình thiết kế: Gồm giai đoạn + Xác định nhu cầu, quyền ưu tiên khách hàng + Triển khai kế hoạch dự án + Thiết kế hệ thống riêng Gồm bước tính tốn: + Mơ tả giới thiệu kết cấu + Chọn kích thước sơ vật liệu sử dụng + Lập sơ đồ tính tốn + Xác định tải trọng tác dụng + Xác định nội lực tổ hợp + Tính tốn cốt thép + Thiết kế chi tiết vẽ Trạng thái giới hạn (TTGH) gì? Trong thiết kế kết cấu, thường sử dụng TTGH - TTGH : Trạng thái mà từ trở kết cấu khơng cịn thỏa mãn u cầu đặt gia cho ( trạng thái mà vật liệu chịu ) - Phân loại TTGH ( , đặc biệt ) - Trong TKKC thường dùng TTGH 1: Vì TTGH kiểm tra độ bền, khả chịu lực tính theo TTGH nhằm đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại , không bị ổn định không bị hư hỏng mỏi chịu tác dụng đồng thời yếu tố lực ảnh hưởng bất lợi môi trường.(nội lực) - TTGH 2: Về điều kiện sử dụng, khai thác: nhằm đảm bảo cho kết cấu khơng có khe nứt biến dạng mức cho phép theo điều kiện (nứt, võng) Cho biết loại tải trọng cơng trình? Nêu cách phân loại - Các loại tải trọng: + Tải trọng thường xuyên + Tải trọng tạm thời ( dài hạn, ngắn hạn, đặc biệt) - Cách phần loại: + Tải trọng thường xuyên : tải trọng khơng biến đổi q trình xây dựng sử dụng ( phần kết cấu chịu lực + bao che) + Tải trọng tạm thời dài hạn: trọng lượng thiết bị máy móc cố định, kl bể… + Tải trọng tạm thời ngắn hạn: khối lượng người, vật liệu sữa chữa, gió, nhiệt độ… + Tải trọng đặc biệt: động đất, bom nổ … Tại phải tổ hợp nội lực tính tốn thiết kế kết cấu cơng trình - Để đưa trường hợp bất lợi nhất, chọn trường hợp bất lợi để từ chọn nội lực để tính tốn thiết kế cho cơng trình Hãy vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng bê tơng? Phân tích biểu đồ Cường độ bê tơng gì? Cấp độ bền bê tơng gì? Cho biết cơng thức thể mối quan hệ cấp độ bền B Mác bê tông M - Cường độ bê tông là: đặc trưng bê tơng phản ánh khả chịu lực cấu kiện - Cấp độ bền BT : Gía trị kiểm sốt nhỏ cường độ chịu kéo, nén tức thời, với xác suất đảm bảo không 95% xác định mẫu thử nén, kéo chuẩn chế tạo, dưỡng hộ dk tiêu chuẩn thử kéo, nén tuổi 28 ngày - Công thức: B = * * M đó: hệ số đổi đơn vị hệ số chuyển đổi từ cường độ trung bình sang cường độ đặc trưng với = 0,135thi = 0,778 10 Hãy vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng cốt thép (loại thép dẻo)? Phân tích biểu đồ 11 Cho biết Bê tơng cốt thép bị phá hoại hư hỏng yếu tố - Sự phá hoại chịu lực: ……… - Sự hư hỏng, phá hoại biến dạng cưỡng bức: … - Do tác dụng môi trường:…… 12 Cho biết loại cốt thép dầm tác dụng - Cốt dọc chịu lực: đặt vùng chịu kéo tác dụng chịu lực dầm - Cốt dọc cấu tạo: tác dụng tăng độ cứng cho dầm, chống phình đổ bê tông chiều cao dầm cao - Cốt đai: chịu lực cắt nơi có lực cắt lớn gối, giữ vị trí cốt dọc thi công, chống bung dầm - Cốt xiên: đỡ phần lực cắt cho cốt đai thi cốt thép đặt nghiêng 13 Cho biết loại cốt thép sàn tác dụng - Cốt chịu lực: đặt vùng chịu kéo chịu lực (rải thép trước phía để tăng h0, lớn khả chịu lực lớn) - Cốt phân bố: giữ vị trí cho cốt chịu lực đổ bê tông, phân phối lực tập trung cho cốt chịu lực lân cận, chịu ứng suất nhiệt độ gây ra, chịu lực mà tính tốn bỏ qua 14 Việc neo nối cốt thép có tác dụng ý nghĩa - Neo cốt thép: phát huy khả chịu lực cần neo trắc đầu mút vào vào bê tơng vùng liên kết gối tựa - Nối cốt thép: chiều dài thép không đủ dùng thép dài trở ngại việc thi cơng: 15 Phân tích ứng xử (sự làm việc) dầm? Dầm thường bị phá hoại vị trí - Để phân tích làm việc dầm ta thí nghiệm dầm đơn giản có tải trọng phân bố lực tăng dần dầm bị phá hoại + tải nhỏ dầm nguyên vẹn chưa xuất vết nứt + tăng tải dầm bắt đầu xuất vết nứt • Khe nứt thẳng góc với trục dầm khu vực dầm nơi có mơ men lớn • Khe nứt nghiêng so với trục dầm đầu nơi có lực cắt lớn => Vậy nên việc tính tốn dầm theo cường độ đảm bảo cho dầm k bị phá hoại tiết diện thẳng góc, không bị phá hoại tiết diện nghiêng => DẦM thường bị phá hoại dầm ( mô mem lớn) gối (lực cắt lớn) 16 Trình bày giai đoạn làm việc với trạng thái ứng suất – biến dạng tiết diện thẳng góc dầm - Giai đoạn 1: Trước xuất khe nứt vùng BT chịu kéo + Khi M bé (tải nhỏ) lúc BT chịu nén, BT CT chịu kéo xem vật liều làm việc đàn hồi Quan hệ ứng suất – biến dạng đường thẳng, sơ đồ ứng suất pháp có dạng tam giác + Khi tăng M biến dạng dẻo BT phát triển, sơ đồ ứng suất pháp có dạng đường cong, sửa nứt, ứng suất kéo bê tông ( bt ) đạt tới giới hạn cường độ chịu kéo ( Rbt ) tăng M BT có vết nứt,=>gọi GĐ làm việc kết cấu (15-20%) - Giai đoạn 2: Sau suất khe nứt vùng kéo tới lúc trước phá hoại + Khi M tăng tiếp miền BT chịu kéo bị nứt khe nứt phát triển gần lên phía trên, toàn lực kéo cốt thép chịu GDD2 chiếm phần lớn thời gian tính chất làm việc kết cấu (65%) - Giai đoạn 3: giai đoạn phá hoại + Khi M tiếp tục tăng lên, khe nứt tiếp tục phát triển lên phía trên, vùng bê tông chịu nén thu hẹp lại, ứng suất vùng nén tăng lên ứng suất cốt thép khơng tăng ( cốt thép chảy), ứng suất pháp vùng nén đạt đến giới hạn cường độ cường độ chịu nén Rb dầm bị phá hoại.=> quan hệ ứng suất biến dạng đường cong parabol bậc 17 Thế phá hoại dẻo, phá hoại giòn dầm - Phá hoại dẻo: Sự phá hoại ứng suất cốt thép đạt đến giới hạn chảy ứng suất bê tông đạt đến cường dộ chịu nén => nên sử dụng - Phá hoại giòn: Nếu cốt thép chịu kéo nhiều, ứng suất cốt thép chưa đạt đến giới hạn chảy mà bê tông vùng nén bị phá hoại dầm bị phá hoại Phá hoại đột ngột phá hoại vùng bê tông chịu nén mà bê tông vật liệu giòn cốt thép chưa chảy dẻo => nên tránh 18 Việc tính tốn cốt thép dầm vị trí dầm có sàn dương, thường tính với tiết diện gì? Tại - Tính theo hình chữ T - Vì: Thường dầm, momen dương xuất dầm, làm căng thớ dưới, vùng phía dầm chịu nén nhiều hơn, lúc sàn tham gia chịu nén với vùng nén dầm Như tính đến thêm phần cánh (tức phần sàn) Gọi cánh nằm vùng nén Như tính theo tiết diện chữ T 19 Việc tính tốn cốt thép dầm vị trí dầm có sàn âm, thường tính với tiết diện gì? Tại - Tính theo tiết diện chữ nhật: - Vì : Thường dầm, momen dương xuất dầm, làm căng thớ dưới, vùng phía dầm chịu nén nhiều hơn, lúc sàn không tham gia chịu nén với vùng nén dầm.Như khơng tính thêm phần cánh ( tức phàn sàn ).Gọi cánh nằm vùng kéo.Như tính theo tiết diện chữ nhật 20 Khi tính tốn cấu kiện dầm có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn, không thoả mãn điều kiện hạn chế cần xử lý - Điều kiện hạn chế : x = * ho x R = R * ho R chiều cao tương đối vùng nén - Đặt cốt kép: lấy = R , a' = a sau tính As' As 21 Điều kiện để khơng cần tính tốn cốt đai dầm? Tác dụng cốt đai - Điều kiện để khơng cần tính cốt đai: + Đảm bảo khả chịu cắt BT mép gối tựa : Qmax 2,5Rbt * b * ho + Kiểm tra khả chịu cắt BT cuối tiết diện nghiêng: Q 1,5Rbt * b * h c hình chiếu tiết diện nghiêng lên trục CK: c Q: Lực cắt cuối tiết diện nghiêng o Với dầm: cmax = 3ho Với bản: cmax = 2, ho - Tác dụng cốt đai: + Chống lại tác dụng lực cắt Q, BT không bị tách + Giữ ổn định cốt dọc 22 Thế cấu kiện chịu nén tâm? CK chịu nén lệch tâm? Hãy vẽ ví dụ minh hoạ - Nén tâm là: Lực nén tác dụng theo trục cấu kiện không xuất mômen - Nén lệch tâm là: lực đặt lệch so với trục cấu kiện, lúc có thêm M uốn giá trị lực Nx cánh tay đòn Tương đương với lực dọc trục moomen uốn 8 23 Cho biết loại cốt thép cột? Tác dụng - Cốt dọc chịu lưc: tác dụng với bê tơng chịu lực nén - Cốt dọc cấu tạo: chịu ứng suất phát sinh bê tơng co ngót, nhiệt độ thay đổi để giữ ổn định cho nhánh cốt thép đai dài - Cốt đai: + giữ vị trí cốt dọc thi cơng + giữ ổn định cốt thép dọc chịu nén + Tham gia chịu lực cắt 24 Chiều dài tính tốn cột gì? Cho biết hệ số cơng thức tính chiều dài tính tốn - Chiều dài tính tốn là: Gọi l chiều dài cột, khoảng cách liên kết, ta có chiều dài tính tốn tính là: l0 = * l ( : hệ số phụ thuộc liên kết đầu cột - Các hệ số 25 Có trường hợp nén lệch tâm? Điều kiện xảy trường hợp - Có trường hợp nén lệch tâm: LTB, LTL - Điều kiện LTL: ( M lớn, N bé) ứng suất cốt thép chịu kéo đạt đến cường độ tính tốn s → Rs x R * h0 => Phá hoại dẻo từ vùng chịu kéo - Điều kiện LTB: N lớn, M nhỏ ứng suất cốt thép cịn bé chưa đạt đến cường độ tính tốn, phá hoại mép bê tông chịu nén nhiều => Phá hoại giòn 26 Khi bố trí cốt thép tính tốn theo chu vi tiết diện? bố trí cốt thép đối xứng khơng đối xứng - Khi bố trí cốt thép tính toán theo chu vi tiết diện: Trong cấu kiện chịu nén tâm - Khi bố trí cốt thép đối xứng: biết chiều cao vùng nén x - Khi bố trí thép khơng đối xứng: chưa biết chiều cao vùng nén x 27 Tiết diện ngang cấu kiện chịu nén thường có dạng nào? Việc lựa chọn hình dáng kích thước phụ thuộc vào yếu tố - Thường có hình : - Phụ thuộc yếu tố: + Thuận tiện thi công ( ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông…) + Hạn chế độ mảnh + Bảo đảm khả chịu lực + Thông thường cạnh tiết diện chọn bội số 2, 5or 10 cm 28 Cho biết độ mảnh cột có ảnh hưởng đến khả chịu lực cột không? Tại - Độ mảnh cột CÓ ảnh hưởng đến khả chịu lực cột - Tại vì: + Độ mảnh liên quan đến uốn dọc, lớn dễ bị uốn dọc làm giảm khả chịu lực cấu kiện + Các yếu tố làm tăng độ mảnh như, l0 = * l tăng lo tăng Bề rộng cột nhỏ dẫn tới moomen quán tính nhỏ, r nhỏ dẫn tới landa tăng => lực giảm II u cầu tính tốn (sinh viên bắt buộc thực nội dung sau) Câu 1: Kiểm tra khả chịu lực cột chịu nén tâm có mặt cắt ngang thể hình vẽ Cho biết vật liệu sử dụng: Bê tông B25, hệ số điều kiện làm việc bê tông b = 1, cốt thép nhóm CB300-V Chiều dài tính tốn cột l0 = 3, 2m Tải trọng tác dụng lên cột có nội lực N = 695 + k (kN) 200 4Ø20 Ø6s200 300 Hình 10 Câu 2: Một dầm bêtông cốt thép đúc liền bản, có mặt cắt dọc mặt cắt ngang hình Nội lực tiết diện tính được: Mnhịp = Mnhịp 2= 37,5 + k (kNm) Biết diện tích cốt thép tiết diện cịn lại tính sau: As_gối = cm2 Yêu cầu: a) Tính diện tích cốt thép dọc cho tiết diện nhịp (khi tính h0 giả thiết a = 3,5 cm) b) Chọn cốt đai cho dầm theo cấu tạo c) Bố trí cốt thép cho dầm mặt cắt dọc mặt cắt ngang Vật liệu: Bêtông dầm cấp độ bền chịu nén B20; hệ số điều kiện làm việc bê tông b = Cốt dọc dùng thép CB300V Cốt đai dùng thép CB240T 200 1 200 3800 600 200 3800 300 80 200 200 300 1-1 Hình Câu 3: Một khung nhà tầng nhịp có liên kết cứng dầm cột, kết cấu sàn đổ bêtơng cốt thép tồn khối có sơ đồ liên kết hình Tiết diện cột tầng (250×400) mm2, tính l0 = 1,0.H Cặp nội lực tính tốn cột tầng là: M = 110 kNm; N = 500 + k (kN) Yêu cầu: a) Tính toán cốt thép dọc đối xứng cho cột tầng (giả thiết a = a’ = 3,5cm) Lực dọc tới hạn xác định theo công 2,5.E I thức gần đúng: N = b b ; cr l02 Ib = bh3 12 Hình b) Chọn cốt đai cho cột theo yêu cầu cấu tạo c) Bố trí cốt thép cho cột tầng mặt cắt ngang Vật liệu: Bêtông cột cấp độ bền chịu nén B20; Cốt dọc dùng thép CB300V, cốt đai dùng thép CB240T Nếu xảy trường hợp nén Lệch tâm Bé (LTB), xác định chiều cao vùng nén x theo công thức: 11 (1− R ) a n + 2 R (n − 0, 48) h0 n = x= (1− ) + 2(n − 0, 48) R ; a N R bh b ;= e ;= h Za a h “HẾT” Ghi chú: Sử dụng hệ số “k” số thứ tự (STT) danh sách sinh viên Nếu ≤ STT ≤ 10: lấy “k” = STT; Nếu STT > 10: lấy hệ số “k” = STT / Khoa/Bộ mơn Cơng trình Xây dựng (Ký ghi rõ họ tên) Đà Nẵng, ngày 22 tháng năm 2021 Giảng viên giao nhiệm vụ (Ký ghi rõ họ tên) TS Lê Cơng Duy ThS Nguyễn Quang Hồ