C 1; Đối với bê tông tổ ong và bê tông rỗng: 0,8 x 10
6. Tính toán cấu kiện bê tông, bê tông cốt thép theo các trạng thái giới hạn thứ nhất 1 Tính toán cấu kiện bê tông theo độ bền
6.1.1. Nguyên tắc chung
6.1.1.1. Tính toán cấu kiện bê tông theo độ bền cần được tiến hành trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện. Tùy vào điều kiện làm việc của cấu kiện, mà trong tính toán có kể đến hoặc không kể đến sự làm việc của vùng chịu kéo.
6.1.1.2. Đối với các cấu kiện chịu nén lệch tâm nêu trong 4.1.7a mà trạng thái giới hạn được đặc trưng bằng sự phá hoại của bê tông chịu nén, thì khi tính toán không kể đến sự làm việc của bê tông chịu kéo. Độ bền chịu nén của bê tông được quy ước là ứng suất nén của bê tông, có giá trị bằng Rb và phân bố đều trên vùng chịu nén của tiết diện - vùng chịu nén quy ước (Hình 2) và sau đây được gọi tắt là vùng chịu nén của bê tông.
Hình 2 - Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm khi tính theo độ bền không kể đến sự làm việc của bê tông vùng
chịu kéo
6.1.1.3. Đối với các cấu kiện nêu trong 4.1.7b, cũng như với các cấu kiện không cho phép nứt theo điều kiện sử dụng kết cấu (cấu kiện chịu áp lực trước, mái đua, tường chắn, v.v…) khi tính toán có kể đến sự làm việc của bê tông vùng chịu kéo. Khi đó trạng thái giới hạn được đặc trưng bằng sự phá hoại của bê tông vùng chịu kéo (xuất hiện vết nứt). Lực tới hạn được xác định dựa trên các giả thuyết sau (Hình 3):
- Tiết diện vẫn được coi là phẳng sau khi biến dạng;
- Ứng suất trong bê tông vùng chịu nén được xác định với biến dạng đàn hồi của bê tông (trong một số trường hợp có kể cả biến dạng không đàn hồi);
- Ứng suất bê tông vùng chịu kéo được phân bố đều và bằng Rbt;
6.1.1.4. Khi có khả năng hình thành vết nứt xiên (ví dụ: cấu kiện có tiết diện chữ i, T chịu lực cắt), cần tính toán cấu kiện bê tông theo các điều kiện (144) và (145), trong đó cường độ tính toán của bê tông khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai Rb,ser và Rbt,ser được thay bằng các giá trị cường độ tính toán tương ứng khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất Rb và Rbt; 6.1.1.5. Ngoài ra, cấu kiện cần được tính toán chịu tác dụng cục bộ của tải trọng theo 6.2.5.1.
Hình 3 - Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện bê tông chịu uốn (nén lệch tâm) được tính theo độ bền, có kể đến sự làm việc của bê tông
vùng chịu kéo 6.1.2. Tính toán cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm
6.1.2.1. Khi tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm, cần tính đến độ lệch tâm ngẫu nhiên ea của lực dọc. Giá trị ea được xác định theo 4.2.12.
6.1.2.2. Khi độ mảnh của cấu kiện l0/i > 14, cần xét đến ảnh hưởng của độ cong trong mặt phẳng lệch tâm của lực dọc và trong mặt phẳng vuông góc với nó đến khả năng chịu lực của cấu kiện bằng cách nhân giá trị của e0 với hệ số (xem 6.1.2.5). Trong trường hợp tính toán ngoài mặt phẳng lệch tâm của lực dọc, giá trị e0 được lấy bằng độ lệch tâm ngẫu nhiên ea.
Không cho phép sử dụng cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm (trừ các trường hợp nêu trong 4.1.7b) khi độ lệch tâm của điểm đặt lực dọc đã kể đến uốn dọc e0 vượt quá:
a) Theo tổ hợp tải trọng:
- Cơ bản: ... 0,90y - Đặc biệt: ... 0,95y b) Theo loại và cấp bê tông:
- Với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ và bê tông nhẹ có cấp lớn hơn B7,5: ... y-10 - Với loại bê tông và cấp bê tông khác: ... y-20 (ở đây, y là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến thớ bê tông chịu nén nhiều hơn, tính bằng mm).
6.1.2.3. Đối với các cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm nêu ở 8.11.2, cần đặt cốt thép cấu tạo. 6.1.2.4. Cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm (Hình 2) cần được tính toán theo điều kiện:
N ≤ RbAb (12)
Trong đó: Ab là diện tích bê tông vùng chịu nén, được xác định từ điều kiện trọng tâm vùng chịu nén trùng với điểm đặt của hợp các ngoại lực.
Ab = bh h e0 2 1 (13)
Đối với các cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm không cho phép xuất hiện vết nứt theo điều kiện sử dụng, ngoài các tính toán theo điều kiện (12) phải kiểm tra thêm điều kiện (14) có kể đến sự làm việc của bê tông vùng chịu kéo (xem 6.1.1, Hình 3):
N ≤ r e W R 0 pl bt (14)
Đối với cấu kiện tiết diện chữ nhật điều kiện (14) có dạng:
N ≤ h 6 bh 75 , 1 e R 0 bt (15)
Việc tính toán cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm nêu trong 4.1.7b cần phải được thực hiện theo các điều kiện (14) và (15)
Trong các công thức từ (12) đến (15): là hệ số, xác định theo công thức (19); là hệ số, lấy như sau:
+ đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ, bê tông rỗng: 1,00 + đối với bê tông tổ ong được chưng áp: 0,85
+ đối với bê tông tổ ong không được chưng áp: 0,75
Wpl là mô men kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có kể đến biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu kéo, được xác định theo công thức (16) với giả thiết không có lực dọc: Wpl = x h 2Ib0 + Sb0 (16)
r là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến điểm lõi của tiết diện cách xa vùng chịu kéo hơn cả, được xác định theo công thức:
r = W
A (17) xem ở 7.1.2.4; xem ở 7.1.2.4;
Vị trí trục trung hòa được xác định từ điều kiện:
S'b0 = (h-x)A2 bt (18)
6.1.2.5. Giá trị hệ số xét ảnh hưởng của độ cong đến độ lệch tâm e0 của lực dọc, được xác định theo công thức: = N cr N 1 1 (19)
Ncr = l E 2 0 l bI 4 , 6 0,1 1 , 0 11 , 0 e (20) Trong công thức (20):
l là hệ số kể đến ảnh hưởng của tác dụng dài hạn của tải trọng đến độ cong của cấu kiện ở trạng thái giới hạn lấy bằng:
l = 1 +
M
Ml (21)
Nhưng không lớn hơn 1 + ; Trong đó:
là hệ số phụ thuộc vào loại bê tông, lấy theo Bảng 29;
M là mô men lấy đối với biên chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn cả của tiết diện do tác dụng của tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn;
Ml tương tự M, nhưng do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn; L0 là xác định theo Bảng 30;
e là hệ số, lấy bằng e0/h, nhưng không nhỏ hơn e,min: e,min = 0,5 - 0,01 R h l b 01 , 0 0 (22)
ở đây: Rb là tính bằng megapascan (MPa).
Nếu mô men uốn (hoặc độ lệch tâm) do toàn bộ tải trọng và do tổng của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn có dấu khác nhau thì l lấy như sau:
+ khi giá trị tuyệt đối của độ lệch tâm do toàn bộ tải trọng |e0| > 0,1h: l =1; + khi |e0| ≤ 0,1h: l = l1 + 10 (1 - l1)
h e0
,
Trong đó:
l1 được xác định theo công thức (21) với M lấy bằng lực dọc N (do tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn gây ra) nhân với khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến cạnh bị kéo hoặc bị nén ít hơn cả do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn gây ra.
Bảng 29 - Hệ số trong công thức (21)
Loại bê tông Giá trị của
1. Bê tông nặng 1,0 2. Bê tông hạt nhỏ nhóm: + A + B + C 1,3 1,5 1,0 3. Bê tông nhẹ có:
+ Cốt liệu nhân tạo loại đặc chắc + Cốt liệu nhân tạo loại xốp + Cốt liệu tự nhiên
1,0 1,5 2,5
4. Bê tông rỗng 2,0 5. Bê tông tổ ong:
+ chưng áp + không chưng áp
1,3 1,5 CHÚ THÍCH: Phân loại bê tông hạt nhỏ theo nhóm được quy định theo 5.1.1.3
Bảng 30 - Chiều dài tính toán l0 của cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm Đặc trưng liên kết giữa tường và cột Giá trị l0
1. Có gối tựa ở trên và dưới a) tựa khớp ở hai đầu
b) khi ngàm một đầu và đầu kia có thể chuyển dịch, đối với nhà: + nhiều nhịp + một nhịp 2. Đứng tự do H 1,25H 1,50H 2,00H CHÚ THÍCH: H là chiều cao cột (hoặc tường) giữa các tầng đã trừ đi chiều dày bản sàn hoặc chiều cao kết cấu đứng tự do.
6.1.2.6. Tính toán cấu kiện bê tông chịu nén cục bộ cần được tiến hành theo 6.2.5.1 và 6.2.5.2.