Bài giảng Bê tông cốt thép Chương 3

49 3.1 NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT 3.2 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BTCT 3.4 NGUN LÝ CẤU TẠO 50 3.1 NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT TÍNH TỐN • Xác định tải trọng tác động; • Xác định nội lực tổ hợp nội lực; • Xác định khả chịu lực kết cấu tính tốn tiết diện BTCT CẤU TẠO • Chọn vật liệu (mác bêtơng, nhóm cốt thép); • Chọn kích thước tiết diện cấu kiện; • Chọn bố trí cốt thép, giải liên kết … 51 QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU Bước 1: Chọn giải pháp kết cấu Bước 2: Lập “sơ đồ kết cấu”, chọn sơ kích thước tiết diện Bước 3: Lập sơ đồ tính.” Bước 4: Xác định tải trọng, tính tốn tổ hợp tải trọng 27371995 Bước 5: Tính nội lực Bước 6: Tính cốt thép, kiểm tra khả chịu lực cấu kiện Bước 7: Chọn bố trí cốt thép 52 3.2 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG   Tải trọng lực tác dụng lên kết cấu, xác định theo TCVN 2737 – 1995; Tác động có nguồn gốc thiên nhiên gió bão, động đất, áp lực nước ngầm, áp lực đất, thay đổi nhiệt độ… 3.2.1 Phân loại tải trọng Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) Tải trọng tạm thời (hoạt tải) Tải trọng đặc biệt 53 Một số trường hợp tổ hợp tải trọng 54 3.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn tải trọng tính tốn • Tải trọng tiêu chuẩn qtc xác định theo số liệu thực tế • Tải trọng tính tốn q q = n.qtc Hệ số độ tin cậy n (hệ số vượt tải) Theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 • n = 1,1  1,3 với tải trọng thường xuyên • n = 1,2  1,4 với tải trọng tạm thời Với tải trọng thường xuyên tải trọng giảm mà làm cho kết cấu bị bất lợi lấy n < 55 3.2.3 Cường độ tiêu chuẩn cường độ tính tốn a Bê tơng Cường độ tiêu chuẩn Trạng thái B12.5 B15 9.5 11 15 18.5 22 25.5 29 1.15 1.4 1.6 1.8 1.95 2.1 Đóng rắn tự nhiên 21.0 23.0 27.0 30.0 33.0 35.0 36.0 Dưỡng hộ nhiệt áp suất khí 19.0 21.0 24.0 27.0 29.0 31.0 33.0 Chưng áp 16.0 17.0 20.0 23.0 25.0 26.0 27.0 Nén dọc trục RbnRb,ser Cường độ tiêu chuẩn Kéo dọc trục Rbtn,Rbt,ser Mô đun đàn hồi Ebx103 (MPa) Cấp độ bền chịu nén bê tông (MPa) B20 B25 B30 B35 B40 56 Cường độ tính tốn 57 b Cốt thép Cường độ tính tốn cốt thép (theo TTGH thứ I) 58 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BTCT Hiện tồn giới, kết cấu BTCT tính tốn theo phương pháp trạng thái giới hạn (TTGH) Trạng thái giới hạn trạng thái mà từ trở kết cấu khơng cịn thỏa mãn u cầu đặt cho Kết cấu BTCT tính tốn theo hai nhóm:  TTGH thứ (về khả chịu lực)  TTGH thứ (về điều kiện sử dụng bình thường) 59 3.3.1 Trạng thái giới hạn thứ độ bền (độ an toàn) Bảo đảm khả chịu lực cho kết cấu:  Không bị phá hoại tác dụng tải trọng tác động;  Khơng bị ổn định hình dáng vị trí;  Khơng bị phá hoại mỏi;  Không bị phá hoại tác dụng đồng thời nhân tố lực ảnh hưởng bất lợi mơi trường Điều kiện tính tốn : S  Sgh 60 3.3.2 Trạng thái giới hạn thứ hai điều kiện làm việc bình thường Bảo đảm cho kết cấu :  Khơng có khe nứt;  Khơng bị biến dạng q mức  Khi tính tốn theo TTGH thứ hai dùng tải trọng tiêu chuẩn cường độ tiêu chuẩn vật liệu Kiểm tra hình thành mở rộng khe nứt Kiểm tra biến dạng acrc  agh f  fgh 61 Một số trường hợp cần thiết phải tính tốn theo TTGH thứ hai: o Kiểm tra độ võng cho dầm có nhịp  7m o Kiểm tra nứt cho dầm có nhịp  10m ; kết cấu lắp ghép, bể chứa chất lỏng, chất khí … 62 3.4 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO 3.4.1 Hình dáng kích thước tiết diện Chọn hình dạng kích thước tiết diện phải bảo đảm:  Khả chịu lực  Độ cứng  Độ ổn định  Tiết kiệm vật liệu  Điều kiện thi cơng  Bảo đảm mĩ quan cơng trình Hàm lượng cốt thép  đánh giá hợp lí kích thước tiết diện 63 3.4.2 Khung lưới thép Cốt thép đặt vào bê tông không để rời mà phải liên kết chúng lại với thành khung lưới 3.4.3 Cốt thép chịu lực cốt thép cấu tạo Thép chịu lực Được xác định hoặc kiểm tra tính tốn để chịu ứng suất tác dụng tải trọng Thép cấu tạo: thường khơng cần tính tốn, đặt theo quy định, theo kinh nghiệm, có tác dụng •Liên kết cốt chịu lực thành khung / lưới; •Giảm co ngót khơng đều; •Chịu ứng suất nhiệt độ thay đổi; •Phân bố tác dụng tải trọng tập trung, vv… 64 3.4.2 Chọn bố trí cốt thép Đường kính cốt thép Trong tiết diện chịu lực, không nên dùng nhiều loại đường kính cốt thép Chênh lệch đường kính cốt thép tiết diện   mm Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép Được tính từ mép ngồi bêtơng đến mép ngồi gần cốt thép C  (max, C0) C0 quy định cho cấu kiện 65 Khoảng hở cốt thép Khoảng hở t phải đủ rộng để vữa bê tông lọt qua xung quanh cốt thép có lớp bê tơng đủ bảo đảm điều kiện lực dính bám t  (max, t0) t0 tùy thuộc vào vị trí cấu tạo cốt thép Neo cốt thép Chiều dài đoạn neo xác định theo công thức   Rs   an   lan   an Rb   66 Hình 3.2 Lớp bảo vệ khoảng hở cốt thép 67 Chiều dài đoạn neo ≥ l*an = an lmin 68 Theo kinh nghiệm: Trong vùng kéo: lan = (30  45)  Trong vùng nén: lan = (15  20)  Nối cốt thép Có thể dùng cách:  Nối hàn,  Nối buộc hoặc,  Ống lồng  Hoặc dùng coupler 69 70 ... lượng cốt thép  đánh giá hợp lí kích thước tiết diện 63 3.4.2 Khung lưới thép Cốt thép đặt vào bê tông không để rời mà phải liên kết chúng lại với thành khung lưới 3. 4 .3 Cốt thép chịu lực cốt thép. .. 64 3. 4.2 Chọn bố trí cốt thép Đường kính cốt thép Trong tiết diện chịu lực, không nên dùng nhiều loại đường kính cốt thép Chênh lệch đường kính cốt thép tiết diện   mm Chiều dày lớp bê tông. .. vệ cốt thép Được tính từ mép ngồi bêtơng đến mép ngồi gần cốt thép C  (max, C0) C0 quy định cho cấu kiện 65 Khoảng hở cốt thép Khoảng hở t phải đủ rộng để vữa bê tơng lọt qua xung quanh cốt thép