II. Tính toán cấu kiện chịu kéo lệch tâm bé 1 Định nghĩa
Bài 8.1 Tính toán cấu kiện chịu uốn theo độ võng
I. Khái niệm chung:
So với kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép có khả năng đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá ngành xây dựng. Nhờ vậy, các cấu kiện bê tông cốt thép được chế tạo sẵn ở nhà máy hoặc công trường ngày càng được dùng rộng rãi. Đặc điểm của loại cấu kiện này là sử dụng vật liệu cường độ cao, nên thường có tiết diện bé, vì thế làm tăng độ thanh mảnh, điều này dẫn tới cấu kiện bê tông cốt thép dễ có độ võng lớn nguy cơ mở rộng khe nứt cũng tăng lên. Do đó việc tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai phải được chú ý đúng mức. Đối với kết cấu bê tông cốt thép toàn khối phụ thuộc vào điều kiện làm việc, trong một số trường hợp cần thiết vẫn phải được tính theo trạng thái giới hạn thứ hai.
Cấu kiện có độ võng lớn sẽ ảnh hưởng đến khả năng sử dụng: làm mất mỹ quan, làm bong lớp trát hoặc gây tâm lý không an tâm cho người sử dụng. Vì vậy, tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép đòi hỏi độ võng do tải trọng gây ra không được vượt quá những trị số giới hạn. ở bảng (7-1) cho một số giá trị giới hạn đó.
Bảng 8-1. Trị số độ võng giới hạn
Tên cấu kiện Giới hạn độ võng
1. Dầm cần trục chạy điện 600 1 L 1. Dầm cần trục chạy thủ công 500 1 L 2. Sàn có trần phẳng và các cấu kiện của mái
Khi nhịp L < 6m 200 1 L Khi 6 L 7,5m 3cm Khi L > 7,5m 250 1 L
Chú thích: L là nhịp tính toán của dầm hoặc bản kê lên hai gối. Đối với các console dùng L = 2L1 với L1 là độ vươn của console.
Phải tính độ võng với tải trọng tiêu chuẩn vì đó là tải trọng tác dụng lên kết cấu ở
trạng thái làm việc trong điều kiện bình thường. Nếu có xảy ra khả năng vượt tải thì cũng chỉ là nhất thời và nhanh chóng giảm đi khi tải trọng trở về trị số tiêu chuẩn.
Do bê tông có tính chất từ biến làm tăng độ võng theo thời gian, cho nên khi tính độ võng cần phân biệt tải trọng tác dụng ngắn hạn và tải trọng tác dụng dài hạn. Tải trọng tác dụng dài hạn gồm trọng lượng bản thân và một phần tải trọng sử dụng. Trong tiêu chuẩn Nhà nước “Tải trọng và tác động TCVN2737-1995” có những quy định cụ thể.
Đối với kết cấu bê tông cốt thép nói chung (lắp ghép, toàn khối) khe nứt xuất hiện do nhiều nguyên nhân gây ra: do biến dạng của ván khuôn, do co ngót của bê tông, do sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm, do tác dụng của tải trọng vv… Tại những vị trí có ứng
Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS
suất kéo vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông, thì tại đó xuất hiện khe nứt. Khi bề rộng khe nứt bằng khoảng 0,005 mm thì mắt thường có thể nhìn thấy được. Sự xuất hiện của khe nứt làm cho công trình mất khả năng chống thấm, làm cho cốt thép dễ bị ăn mòn do tác dụng xâm thực của môi trường. Tuy nhiên, không phải sự xuất hiện khe nứt nào cũng đều gây nguy hiểm. Ngay cả khi có tải trọng tác dụng, tuỳ theo từng loại kết cấu mà có thể cho phép có khe nứt xuất hiện hoặc không cho phép xuất hiện.
Theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, độ chống nứt được chia thành ba cấp phụ thuộc vào điều kiện làm việc của kết cấu và loại cốt thép được dùng (TCVN 356- 2005).
Cấp 1: Không cho phép xuất hiện khe nứt.
Cấp 2: Cho phép có khe nứt ngắn hạn với bề rộng hạn chế. Khi tải trọng ngắn hạn thôi tác dụng thì khe nứt phải được khép kín trở lại.
Cấp 3: Cho phép có khe nứt với bề rộng hạn chế.
II. Độ cong của trục dầm và độ cứng của dầm
Như ta đã biết, độ võng của dầm được biểu diễn:
2l l 1 S f (8.1.2.1)
Trong đó S - hệ số phụ thuộc vào sơ đồ tính toán của cấu kiện chịu uốn. Ví dụ, với dầm đơn giản hai đầu có gối tựa khớp chịu tải trọng phân bố đều có S =
48 5
, với dầm đơn giản đầu ngàm đầu tự do chịu tải trọng phân bố đều có S =
4 1
. - bán kính cong của trục dầm.
Như vậy, để tìm được độ võng của dầm ta cần phải tìm được
Từ môn học “Sức bền vật liệu” ta đã biết độ cong của trục dầm được biểu diễn theo công thức: EJ M 1 (8.1.2.2)
EJ - Độ cứng của dầm có vật liệu đàn hồi, đồng chất và đẳng hướng.
Bê tông cốt thép là vật liệu đàn hồi dẻo, không đồng chất và không đẳng hướng đồng thời thường có khe nứt ở vùng chịu kéo, nên không thể lấy EJ để làm độ cứng của dầm được. Người ta ký hiệu độ cứng của dầm bê tông cốt thép là B và cũng có quan hệ với độ cong của trục dầm như (8.1.2.2)
B M 1 tc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(8.1.2.3)
Trong các công thức trên:
- bán kính cong của trục dầm
Mtc - Mô men do tải trọng tiểu chuẩn gây ra.