Đồ án bê tông cốt thép: Xác định khả năng chịu lực của cột bê tông theo phương pháp biểu đồ tương tác

Nội lực do trọng lượng bản thân cột

Do trục phần cột trên và cột dưới lệch nhau một đoạn a nên trọng lượng bản thân cột sẽ gây ra cho cột dưới một thành phần mômen M , thành phần này sẽ làm phát sinh phản lực R ở đỉnh cột và do đó gây ra một mômen và lực cắt trên các tiết diện cột. Nhận xét: Thành phần mômen M và lực cắt Q do trọng lực bản thân cột gây ra rất bé ta bỏ qua hai thành phần này khi tính toán.

Nội lực do hoạt tải mái

Vì đoạn cột trên trục A có tiết diện vuông, kích thước tiết diện bxh=400x400mm, nên độ mảnh theo phương ngoài mặt phẳng uốn nhỏ hơn so với độ mảnh theo phương mặt phẳng uốn. Trong tính toán ở phần trên cột đảm bảo khả năng chịu cặp nội lực có N≈Nmax ( cặp II – 15), nên theo phương ngoài mặt phẳng uốn cột cũng đảm bảo khả năng chịu lực.

Vẽ biểu đồ tương tác cột trên

Khi vẽ biểu đồ tương tác các giá trị của M trong bảng được lấy dấu âm. Biểu đồ tương tác có trục tung biểu diễn lực nén N(kN), trục hoành biểu diễn M* (kNm). Để xác định cột có đảm bảo khả năng chịu lực của một cặp nội lực nào đó hay không, phải tiến hành tính toán và vẽ trên cùng một biểu đồ với cùng một tỷ lệ các cặp giá trị nội lực xảy ra trong tiết diện cột.

Cốt thép cột được xác định là cốt thép vùng kéo hay vùng nén tùy thuộc và chiều của mômen. Giá trị của M* sẽ lấy âm khi M âm và M* lấy giá trị dương khi M dương. Các cặp nội lực trên tiết diện đều nằm phía trong miền chịu lực của cấu kiện, như vậy cột đảm bảo khả năng chịu tất cả các cặp nội nguy hiểm có thể xảy ra.

Tính toán tiết diện phần cột dưới

Trong các cặp nội lực nguy hiểm tại các tiết diện của cột dưới (tiết diện III-III và IV- IV), có các cặp nội lực có mômen trái dấu nhau, giá trị mômen lớn và sự chênh lệch về giá trị giữa các cặp nội lực có mômen trái dấu tương đối lớn nên trong tính toán sử dụng phương pháp tính vòng cốt thép. Chọn hai cặp nội lực nguy hiểm có mômen trái dấu để tiến hành tính vòng cốt thép, sau đó tiến hành tính toán kiểm tra khả năng chịu các cặp nội lực còn lại trong bảng tổ hợp của tiết diện cột dưới trục A. Các cặp nội lực nguy hiểm Ký hiệu. cặp nội lực. a) Tính vòng cốt thép. Trong vòng đầu tiên, để đơn giản, tính toán cốt thép đối xứng As=A’s cho cặp nội lực IV-17 với Rs=Rsc. Hàm lượng cốt thộp àt chờnh lệch so với hàm lượng cốt thộp đó giả thiết khụng đỏng kể, do đó không cần giả thiết lại.

Vẽ biểu đồ tương tác cột dưới a) Xác định khả năng chịu lực

Chú ý : Khi vẽ biểu đồ tương tác các giá trị của M trong bảng được lấy dấu âm. Do chiều dài tính toán của cột l0 lấy giá trị khác nhau đối với từng cặp nội lực nên trong tính toán phải xét riêng từng cặp nội lực. Các cặp nội lực trên tiết diện đều nằm phía trong miền chịu lực của cấu kiện, như vậy cột đảm bảo khả năng chịu tất cả các cặp nội lực nguy hiểm có thể xảy ra.

Tính toán kiểm tra khả năng chịu cắt

Kiểm tra các điều kiện đảm bảo độ bền trên dải nghiêng chịu nén giữa vùng đặt tải trọng tác và gối: Qv≤ 0,8ϕw2Rbblbsinθ. Tải trọng quán tính lấy bằng tải trong bản thân với hệ số động lực: n= 1,5. Cột được đặt nằm theo phương ngang kê tự do lên hai gối tựa hoặc được treo lên bằng hai móc.

Vị trí đặt các gối của cột được lựa chọn trên cơ sở mômen uốn của cột ở hai gối và ở nhịp xấp xỉ nhau. Gọi l1, l2, l3 lần lượt là khoảng cách từ đỉnh cột đến gối kê thứ nhất, khoảng cách giữa hai gối kê và khoảng cách từ gối kê thứ hai đến chân cột.Để xác định các đoạn l1, l2 và l3 có thể tính toán gần đúng bằng cách cho mômen âm ở hai gối (M1,M2) và mômen dương tại vị trí chính giữa đoạn l2 (Mnb) bằng nhau, coi như g1 phân bố đều trên l1, g1 phân bố đều trên hết đoạn l2+l3. Điểm đặt móc cẩu nằm tại vai cột cách mặt vai cột 200mm, chân cột tì lên mặt đất.

Tính toán ép cục bộ và các chi tiết liên kết a. Tải đỉnh cột

[N]loc> N ⇒ vai cột với lưới thép gia cố như vậy đảm bảo khả năng chịu lực nén cục bộ.

TÍNH TOÁN CỘT TRỤC B

Do cốt thép đối xứng nên biểu đồ tương tác của cột gồm hai nhánh đối xứng với nhau qua trục tung. Các cặp nội lực còn lại trong 6 cặp nội lực ở tiết diện II-II đều nằm trong miền giới hạn chịu lực, do vậy với kích thước tiết diện và cốt thép đã chọn cột đảm bảo khả năng chịu lực ( các cặp nội lực ở tiết diện I-I đều có giá trị M,N nhỏ hơn rất nhiều so với các cặp nội lực ở tiết diện II nên hiển nhiên thỏa mãn). Tính toán cốt thép cột dưới:. cập nội lực. Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm S:. Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn:. Lực dọc tới hạn:. Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc:. Tính sơ bộ chiều cao vùng nén x1 :. Diện tích cốt thép được xác định:. Hàm lượng cốt thép:. ⇒ kích thước tiết diện cột đã chọn là hợp lý. Hàm lượng cốt thộp àt chờnh lệch so với hàm lượng thộp đó giả thiết khụng đỏng kể, do đó không cần giả thiết lại. Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn, với bêtông nặng, trường hợp M và Ml cùng dấu:. Lực dọc tới hạn:. Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc:. Tính sơ bộ chiều cao vùng nén x1 :. Diện tích cốt thép được xác định:. Hàm lượng cốt thép:. ⇒ kích thước tiết diện cột đã chọn là hợp lý. Hàm lượng cốt thộp àt chờnh lệch so với hàm lượng thộp đó giả thiết khụng đỏng kể, do đó không cần giả thiết lại. Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn, với bêtông nặng:. Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc:. Xác định chiều cao vùng nén x1 :. Diện tích cốt thép được xác định:. Hàm lượng cốt thép:. ⇒ kích thước tiết diện cột đã chọn là hợp lý. Hàm lượng cốt thộp àt chờnh lệch so với hàm lượng thộp đó giả thiết khụng đỏng kể, do đó không cần giả thiết lại. d) Chọn và bố trí cốt thép:. Khoảng cách thông thủy và khoảng cách giữa trục cốt thép trên cạnh b đều thỏa mãn yêu cầu cấu tạo. Vẽ biểu đồ tương tác cột dưới a) Xác định khả năng chịu lực. Do cốt thép cột được bố trí đối xứng nên biểu đồ tương tác có dạng đối xứng qua trục tung.

Kiểm tra các điều kiện đảm bảo độ bền trên dài nghiêng chịu nén giữa vùng đặt tải trong và gối: Qv ≤ 0,8ϕw2Rbblbsinθ. Trong các trường hợp cẩu lắp, vận chuyển, chọn ra hai trường hợp nguy hiểm để tính toán kiểm tra. Gọi l1, l2, l3 lần lượt là khoảng cách từ đỉnh cột đến gối kê thứ nhất, khoảng cách giữa hai gối kê và khoảng cách từ gối kê thứ hai đến chân cột.Để xác định các đoạn l1, l2 và l3 có thể tính toán gần đúng bằng cách cho.

[N]loc> N ⇒ cột với lưới thép gia cố như vậy đảm bảo khả năng chịu lực nén cục bộ. Sử dụng lưới thộp φ8a100ì100 bố trớ trong đoạn vai cột tớnh từ mộp cột trờn đến mỳt vai, khoảng cách các lưới theo phương đứng chọn bằng khoảng cách cốt đai ngang trong vai cột: s=150.