Chương 4 : THIẾT KẾ KẾT CẤU THÂN
4.2. Cơ sở lý thuyết cấu tạo cột bờtụng cốtthộp
Trong cấu kiện chịu nộn cần đặt khung cốt thộp gồm cỏc cốt thộp dọc và cốt thộp ngang (hỡnh 4.2a).
4.2.1. Cốt thộp dọc chịu lực
Cốt thộp dọc chịu lực thường dựng cỏc thanh đường kớnh 12 40 . Khi cạnh lớn hơn 200mm nờn chọn 16.
Trong cấu kiện nộn đỳng tõm cốt thộp dọc được đặt đều theo chu vi (hỡnh 3.1b). Trong cấu kiện nộn lệch tõm tiết diện chữ nhật nờn đặt cốt thộp dọc chịu lực tập trung theo cạnh b và chia ra hai phớa: As và A’s. Cốt thộp A’s ở về phớa chịu nộn nhiều hơn (gần hơn với điểm đặt lực N). Cốt thộp As ở phớa đối diện A’s, chịu kộo hoặc nộn ớt hơn (xa điểm đặt N hơn). Khi As = A’s ta cú trường hợp đối xứng. Khi As ≠ A’s ta cú cốt thộp khụng đối xứng (hỡnh 4.2c, d).
Đặt cốt thộp đối xứng làm cho thi cụng được đơn giản. Khi cấu kiện chịu mụmen đổi dấu cú giỏ trị gần bằng nhau thỡ việc đặt cốt thộp đối xứng là hợp lý về phương diện chịu lực.
Với một cặp nội lực gồm M và N đó biết thỡ tớnh toỏn cốt thộp khụng đối xứng thường cho kết quả lượng thộp ớt hơn so với tớnh cốt thộp đối xứng. Tuy vậy trong nhiều trường hợp sự chờnh lệch là khụng lớn.
Chỉ nờn tớnh toỏn và đặt cốt thộp khụng đối xứng trong một số trường hợp đặc biệt khi mà cấu kiện chịu mụmen khụng đổi dấu (hoặc M theo chiều này khỏ lớn hơn chiều kia) và việc tớnh toỏn chứng tỏ rằng nếu đặt cốt thộp khụng đối xứng sẽ cú hiệu quả tiết kiệm đỏng kể.
Hỡnh 4.2: Cốt thộp dọc chịu lực trong cấu kiện Đặt s 0 100.A % b.h và s 0 100.A ' '% b.h
Là tỷ số phần trăm cốt thộp. Giỏ trị và ' khụng bộ hơn min. Theo TCXDVN 356-2005 giỏ trị min lấy theo độ mảnh l0
r
theo bảng 4.1.
Bảng 3.1: Giỏ trị tỉ số cốt thộp tối thiểu
=l0/r <17 17 35 35 83 >83
min(%)
0,05 0,1 0,2 0,25
Khi chưa sử dụng quỏ 50% khảnăng chịu lực của cấu kiện thỡ min 0, 05% khụng phụ thuộc độ mảnh.
Trong một sốtrường hợp đặc biệt, với tiết diện chữ nhật chịu nộn lệch tõm cũng cú thểđặt cốt thộp dọc chịu lực đều theo chu vi. Làm như vậy nhằm tạo cho cấu kiện cú khảnăng chịu uốn cao theo cảhai phương hoặc để trỏnh việc đặt quỏ nhiều thộp theo một cạnh, gõy khú khăn cho thi cụng.
Gọi Ast là diện tớch tiết diện toàn bộ cốt thộp dọc chịu lực. Đặt s t b A A hoặc s t b 100.A % A với Ab là diện tớch tớnh toỏn của tiết diện bờ tụng. Trong cấu kiện nộn lệch tõm đặt cốt thộp theo cạnh b thỡ As t As A 's và Ab b.h0. Trong cấu kiện chịu nộn lệch tõm cốt thộp đặt theo chu vi và cấu kiện nộn trung tõm thỡ Ab bằng diện tớch tiết diện.
Nờn hạn chế tỉ số cốt thộp t:
0 t m ax
Lấy 0 2.min. Giỏ trị ma xđược quy định tựy thuộc quan điểm sử dụng vật liệu. Khi cần hạn chế việc sử dụng quỏ nhiều thộp người ta lấy m ax 3%. Để đảm bảo sự làm việc chung giữa thộp và bờ tụng thường lấy m ax 6%.
4.2.2. Cốt thộp dọc cấu tạo
Với cấu kiện nộn lệch tõm, khi h ≥ 500mm mà cốt thộp As, A’s được đặt tập trung theo cạnh b thỡ cần đặt cốt thộp dọc cấu tạo vào khoảng giữa cạnh h, dựng để chịu những ứng suất phỏt sinh ra do bờ tụng co ngút, do nhiệt độ thay đổi và cũng để giữổn định cho những nhỏnh cốt đai quỏ dài. Cốt thộp cấu tạo khụng tham gia vào tớnh toỏn khảnăng chịu lực, cú đường kớnh 12, cú khoảng cỏch theo phương cạnh ngắn h là
S0 ≤ 500mm (hỡnh 4.3). Trờn hỡnh 4.3 cỏc thanh số 1 là cốt thộp cấu tạo. Khi đó đặt cốt thộp dọc chịu lực theo chu vi thỡ khụng cần đặt cốt thộp cấu tạo nữa.
4.2.3. Cốt thộp ngang
Trong khung buục cốt thộp ngang là những cốt đai. Cú tỏc dụng giữ vị trớ của cốt thộp dọc khi thi cụng, giữ ổn định của cốt thộp dọc chịu nộn. Trong trường hợp đặc biệt khi cấu kiện chịu lực cắt khỏ lớn thỡ cốt đai tham gia chịu cắt.
Đường kớnh cốt đai d max
1 4
và 5mm; Khoảng cỏch cốt đai ad k. mim và a0. Khi Rsc ≤ 400MPa lấy k = 15 và a0 = 500mm; Khi Rsc > 400MPa lấy k = 12 và a0 = 400mm.
Nếu tỉ lệ cốt thộp dọc ' 1,5% cũng như khi toàn bộ tiết diện chịu nộn mà
t 3%
thỡ k = 10 và a0 = 300mm.
Trong đoạn nối thộp dọc, khoảng cỏch ad 10 .
Về hỡnh thức, cốt thộp đai cần bao quanh toàn bộ cốt thộp dọc và giữ cho cốt thộp dọc chịu nộn khụng bị phỡnh ra theo bất kỳ hướng nào. Muốn vậy cỏc cốt thộp dọc (tối thiểu là cỏch một thanh) cần được đặt vào chỗ uốn của cốt thộp đai và cỏc chỗ uốn này cỏch nhau khụng quỏ 400mm theo cạnh tiết diện. Khi chiều rộng tiết diện khụng lớn hơn 400mm và trờn mỗi cạnh khụng cú quỏ 4 thanh cốt dọc, được phộp dựng một cốt thộp đai bao quanh toàn bộ cốt thộp dọc (hỡnh 4.3).