Bài giảng Bê tông cốt thép: Chương 5 - ĐH Kiến trúc TP. HCM

Chia sẻ: Chuheodethuong 09 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Bê tông cốt thép: Chương 5 Cấu kiện chịu nén cung cấp cho người học những kiến thức như: Đại cương về cấu kiện chịu nén; Tính toán cấu kiện chịu nén; Sự làm việc của cấu kiện chịu nén lệch tâm; Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm phẳng có tiết diện chữ nhật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Bê tông cốt thép: Chương 5 - ĐH Kiến trúc TP. HCM

103
NỘI DUNG 5.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CẤU KIỆN CHỊU NÉN 5.2. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN 5.3. SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM 5.4. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM PHẲNG CÓ TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT 104
5.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CẤU KIỆN CHỊU NÉN 5.1.1 Nén đúng tâm và nén lệch tâm Cấu kiện chịu nội lực chủ yếu là lực nén N, ngoài ra có thể có thêm mômen uốn. Phân biệt hai trường hợp Nén đúng tâm Nén lệch tâm N a) b) eo c) d) N N N M My Mx x y Hình 5.1. Cấu kiện chịu nén 105
5.1.2. Cấu tạo a. Tiết diện  Nén đúng tâm: vuông, chữ nhật, tròn, đa giác đều…  Nén lệch tâm: chữ nhật chữ T, chữ I, tròn, vành khuyên, rỗng 2 nhánh… Với tiết diện chữ nhật (hoặc vuông) cần phân biệt chiều cao và chiều rộng. Chiều cao h là cạnh trong phương mặt phẳng uốn, chiều rộng b là cạnh vuông góc với mặt phẳng uốn. Thông thường nên chọn (h/b=1.5÷3) Sơ bộ kích thước tiết diện kN A Rb trong đó: Rb – cường độ tính toán về nén của bê tông; k – hệ số, với trường hợp nén lệnh tâm lấy k = 1.1 ÷1.5. 106
Hạn chế độ mảnh Độ mảnh của cấu kiện  được xác định và hạn chế như sau lo     gh i trong đó: i – bán kính quán tính của tiết diện , với tiết diện chữ nhật cạnh b (hoặc h) thì i = 0.288b (0.288h), với tiết diện tròn đường kính D thì i = 0.25D; l0 – chiều dài tính toán; gh – độ mảnh giới hạn, với cột nhà gh = 120, với các cấu kiện khác gh = 200 107
CHƯƠNG 5: CẤU KIỆN CHỊU NÉN Chiều dài tính toán Chiều dài tính toán lo được xác định: l lo   l  - hệ số phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu cột     Hình 5.2. Hệ số  ứng với các liên kết lý tưởng Với các liên kết thực tế cần phân tích khả năng ngăn cản Đối với cột khung nhà nhiều tầng chuyển vị của nó để đưa về có từ 3 nhịp trở lên, có liên kết cứng các trường hợp gần với liên giữa dầm và cột kết lý tưởng. - Sàn đổ toàn khối:  = 0.7 - Sàn lắp ghép:  = 1.0 108
CHƯƠNG 5: CẤU KIỆN CHỊU NÉN b. Cốt thép Cốt thép dọc - Cốt thép dọc chịu lực  Đường kính cốt thép:  = 12÷40 mm,  ≥ 16 mm khi b ≥ 250 mm  Khoảng hở các thanh cốt thép: to = 50 ÷ 400 mm  Lớp bê tông bảo vệ co: lớn hơn  và 20 mm khi h ≥ 250 mm  st st s  's b to co ho h a) b) c) Hình 5.3. Các cách đặt cốt thép dọc chịu lực 109
Đặt tỉ lệ cốt thép như sau: Ast As As' t  %    100   %    100   %   100 ' t     ' Ab Ab Ab trong đó: As, As’ – diện tích cốt thép chịu kéo và diện tích cốt thép chịu nén; Ast – diện tích toàn bộ cốt thép chịu lực; Ab – diện tích tiết diện bê tông. Với tiết diện chữ nhật đặt cốt thép tập trung theo cạnh b lấy Ab=bho; Điều kiện hạn chế tỉ lê cốt thép là: min ≤  ≤max min – tỷ lệ cốt thép tối thiểu; max – tỷ lệ cốt thép tối đa, có thể lấy max = 3% - 6%; Khi đặt thép theo chu vi thì t ≥ 2min 110
CHƯƠNG 5: CẤU KIỆN CHỊU NÉN Bảng 5.1: Giá trị min của cấu kiện chịu nén lo lo  ≤ 17 17 ÷ 35 35 ÷ 83 ≥ 83 i i min(%) 0.0005(0.05 %) 0.001(0.1%) 0.00(0.2 %) 0.0025(0.25%) Theùp caáu taïo - Cốt thép dọc cấu tạo Theùp caáu taïo Đường kính:  = 12÷16 s  's s  's Khi đặt cốt thép chịu lực theo b b cạnh b mà h > 500 mm thì phải      đặt cốt thép dọc cấu tạo để cho h  h  khoảng cách giữa các thanh cốt thép không vượt quá 500mm. Hình 5.4. Cốt thép dọc cấu tạo 111
Cốt đai Nhiệm vụ của cốt đai: • Giữ ổn định cho cốt dọc chịu nén; • Tạo thành khung thép, cố định vị trí các cốt dọc khi đổ bê tông; • Chống lại sự nở ngang, hạn chế co ngót của bê tông; • Chịu lực cắt. Cấu tạo cốt đai 1 Đường kính cốt thép đai: đ ≥ max và 5mm 4 Khoảng cách cốt đai: ađ ≤ kmin và a* trong đó: max , min - đường kính cốt thép dọc lớn nhất và bé nhất; Khi Rsc ≤ 400MPa lấy k = 15 và a* = 500mm Khi Rsc > 400MPa lấy k = 12 và a* = 400mm Rsc là cường độ cốt thép về nén. 112
Nếu tỉ lệ cốt thép dọc chịu nén ’ > 1.5% (t > 3%) thì k=10 và a* =300mm (không phụ thuộc vào Rsc)     Hình 5.5. Một số hình thức của cốt thép đai 113
N 5.2. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN 5.2.1. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm a. Điều kiện và công thức Tính toán theo điều kiện: N ≤ Ngh với: Ngh = (bRbAb + RscAst) lo Khi   28 bỏ qua uốn dọc, lấy  = 1; i Khi 28 <  ≤ 120 xác định  theo công thức thực nghiệm  = 1.028 – 0.00002882 – 0.0016 Rb Rsc's b – hệ số điều kiện làm việc  Khi đổ bê tông theo phương đứng, h < 300 's mm thì hệ số điều kiện làm việc b = 0.85  Khi đổ bê tông theo phưong đứng, mỗi lớp dày trên 1.5m, b = 0.85 114
b. Tính toán cốt thép Biết: lực nén N, cấp độ bền chịu nén của bê tông, nhóm cốt thép, kích thươc tiết diện, sơ đồ liên kết.  Xác định cốt thép chịu nén Ast Thực hiện - Số liệu: + Kích thước tiết diện  A; + Cấp độ bền bê tông (hệ số điều kiện làm việc b)  b Rb; + Nhóm cốt thép  Rsc. - Xét uốn dọc .Tính imin  max (phải thỏa max ≤ gh), tính  N   b Rb A - Tính toán cốt thép A   Rsc   b Rb st - Kiểm tra hàm lượng cốt thép + Nếu t < 2min, giảm bớt tiết diện hoặc chọn đặt cốt thép theo yêu cầu tối thiểu bằng 2minA. + Nếu t > max tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bê tông - Chọn thép và bố trí 115
Thí dụ 1 N Cho cột có sơ đồ tính như hình vẽ. Cột chịu lực nén chịu lực nén N=1350 kN, được đổ 400 bê tông theo phương đứng, kích thước tiết l = 4m 300 diện cột 300x400 mm. Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, cốt theo nhóm AII. Yêu cầu tính toán bố trí cốt thép dọc và cốt đai Thí dụ 2 Cột tiết diện chữ nhật 200x250mm được đổ bê tông theo phương đứng. Bê tông cấp độ bền B20. Cốt thép 418 nhóm CII. Chiều dài tính toán lo= 3.4m. Xác định khả năng chịu lực 116
5.3. SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM 5.3.1. Độ lệch tâm e0 - Với kết cấu siêu tĩnh: e0 = max(e1, ea) - Với kết cấu tĩnh định e0 = e1 + ea N N N e1 – độ lệch tâm tĩnh học M e1 e0 M e1  N ea – độ lệch tâm ngẫu nhiên 1 1 Hình 5.6. Cấu kiện chịu nén lệch tâm ea  l và h 600 30 5.3.2. Ảnh hưởng của uốn dọc l Khi u  0  28 bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc lấy  = 1 ru l Khi u  0  28 cần xét tới ảnh hưởng của uốn dọc ru 117
1 Tính toán  theo công thức  N 1 N cr 6, 4  S  Ncr – lực dọc tới hạn N cr  2  Eb I  Es I s  lo  l  trong đó: M  Nl y 0.11 l  1   l S  0.1  M  Ny 0.1  e p β – hệ số phục thuộc vào loại bê tông,  e0  với bê tông nặng β = 1  e  max  ,  min  h  l  min  0.5  0.01 o  0.01Rb Giáo sư Nguyễn Đình Cống đề xuất h 2,5 Eb I 0 ,2 e0  1,05 h Với cốt thép thường lấy φb =1 N cr  với   l02 1,5 e0  h 118
5.3.3. Hai trường hợp nén lệch tâm Điều kiện để phân biệt Khi chưa biết x, thì phải so sánh x  ξRh0  lệch tâm lớn eo  e0gh  lệch tâm lớn x > ξRh0  lệch tâm bé e0 < e0gh  lệch tâm bé trong đó: e0gh = 0,4(1,25h – ξRh0) 119
5.4. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM PHẲNG CÓ TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT e N eo Điều kiện tính toán theo khả năng chịu lực là (x ≥ 2a’ ) e'  x Ne   Ne gh  Rb bx  h0    Rsc As' Z a  2 ss Rb Rsc's Điều kiện cân bằng lực (x ≥ 2a’ ) 0.5h 0.5h N = Ngh = Rbbx + RsA’s - sAs za Khi x ≤ ξRh0 lấy s = Rs s s' b Khi x > ξRh0 cần xác định s theo công thức a x a' h0  x  h  1  h0  với Rs ≤ 400 MPa  s  2  1 Rs  1  R    120
 sc.u   x với Rs > 400 MPa  si    1 i    i  hoi 1 1.1 sc.u ≤ 400MPa ( ở các bảng tra R thì sc.u = 400 MPa) 5.4.2. Tính toán cốt thép đối xứng Biết: Kích thước tiết diện b x h; chiều dài tính toán lo, vật liệu sử dụng, nội lực M, N;  Yêu cầu tính toán cốt thép đối xứng As = A's Bước 1: Chuẩn bị số liệu Từ cấp độ bền của bê tông PL3  Rb PL4  b PL1  Eb Nhóm cốt thép PL5  Rs, Rsc, PL7  Es Nhóm cốt thép chịu kéo PL8  R Giả thiết a, a’ để tính h0, Za  Tính e0 121
Bước 2: Xét ảnh hưởng của uốn dọc l0 - Khi u   8 bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc lấy  = 1 h l0 - Khi u  8 cần xét tới ảnh hưởng của uốn dọc h 1 Tính toán  theo công thức  N 1 N cr trong đó: 6, 4  S  2,5 Eb I N cr  2  Eb I  Es I s  hoặc N cr  lo  l  l02 Cần giả thiết trước hàm lượng cốt thép t để tính Is Is = tbh0(0.5h - a)2 h Tính toán e theo công thức e   eo  a 2 122