49
3.1. NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT
3.2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BTCT
3.4. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO
50
3.1. NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT
TÍNH TOÁN • Xác định tải trọng và tác động; • Xác định nội lực và tổ hợp nội lực; • Xác định khả năng chịu lực của kết cấu hoặc
tính toán tiết diện BTCT.
CẤU TẠO
51
• Chọn vật liệu (mác bêtông, nhóm cốt thép); • Chọn kích thước tiết diện cấu kiện; • Chọn và bố trí cốt thép, giải quyết liên kết …
QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU
Bước 1: Chọn giải pháp kết cấu.
Bước 2: Lập “sơ đồ kết cấu”, chọn sơ bộ kích thước tiết diện
Bước 3: Lập sơ đồ tính.”
Bước 4: Xác định tải trọng, tính toán và tổ hợp tải trọng. 2737-
1995
Bước 5: Tính nội lực.
Bước 6: Tính cốt thép, kiểm tra khả năng chịu lực cấu kiện
52
Bước 7: Chọn và bố trí cốt thép
Tải trọng là lực tác dụng lên kết cấu, xác định theo TCVN
3.2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
Tác động có nguồn gốc thiên nhiên như gió bão, động đất, áp
2737 – 1995;
lực nước ngầm, áp lực đất, sự thay đổi nhiệt độ…
3.2.1 Phân loại tải trọng
Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
Tải trọng tạm thời (hoạt tải)
53
Tải trọng đặc biệt
Một số trường hợp tổ hợp tải trọng
54
3.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán
• Tải trọng tiêu chuẩn qtc xác định theo các số liệu thực tế. • Tải trọng tính toán q
q = n.qtc
n = 1,1 1,3 với tải trọng thường xuyên n = 1,2 1,4 với tải trọng tạm thời.
55
Hệ số độ tin cậy n (hệ số vượt tải). Theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 • • Với tải trọng thường xuyên khi tải trọng giảm mà làm cho kết cấu bị bất lợi lấy n < 1.
3.2.3 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán
a. Bê tông
Cường độ tiêu chuẩn
Cấp độ bền chịu nén của bê tông (MPa)
Trạng thái
B12.5 B15 B20 B25 B30 B35 B40
9.5
11
15
18.5
22
25.5
29
Cường độ tiêu chuẩn
1
1.15
1.4
1.6
1.8
1.95
2.1
Nén dọc trục RbnRb,ser Kéo dọc trục Rbtn,Rbt,ser Đóng rắn tự nhiên
21.0
23.0
27.0
30.0
33.0
35.0
36.0
19.0
21.0
24.0
27.0
29.0
31.0
33.0
Dưỡng hộ nhiệt ở áp suất khí quyển
Mô đun đàn hồi Ebx103 (MPa)
Chưng áp
16.0
17.0
20.0
23.0
25.0
26.0
27.0 56
57
Cường độ tính toán
b. Cốt thép
58
Cường độ tính toán của cốt thép thanh (theo TTGH thứ I)
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BTCT
Hiện nay trên toàn thế giới, kết cấu BTCT được tính toán theo phương pháp trạng thái giới hạn (TTGH).
Trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không còn thỏa mãn những yêu cầu đặt ra cho nó.
Kết cấu BTCT được tính toán theo hai nhóm:
TTGH thứ 1 (về khả năng chịu lực)
TTGH thứ 2 (về điều kiện sử dụng bình thường)
59
3.3.1. Trạng thái giới hạn thứ nhất về độ bền (độ an toàn)
Bảo đảm khả năng chịu lực cho kết cấu:
Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động;
Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc về vị trí;
Không bị phá hoại vì mỏi;
Không bị phá hoại do tác dụng đồng thời của những nhân tố về
lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường.
Điều kiện tính toán : S Sgh
60
3.3.2. Trạng thái giới hạn thứ hai về điều kiện làm việc
bình thường
Bảo đảm cho kết cấu :
Không có khe nứt;
Không bị biến dạng quá mức.
Khi tính toán theo TTGH thứ hai thì dùng tải trọng tiêu chuẩn và
cường độ tiêu chuẩn của vật liệu.
Kiểm tra sự hình thành và mở rộng khe nứt acrc agh
Kiểm tra biến dạng f fgh
61
Một số trường hợp cần thiết phải tính toán theo TTGH thứ hai:
o Kiểm tra độ võng cho dầm có nhịp 7m
o Kiểm tra nứt cho dầm có nhịp 10m ; kết cấu lắp ghép, bể chứa
chất lỏng, chất khí …
62
3.4. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO 3.4.1. Hình dáng và kích thước tiết diện
Chọn hình dạng và kích thước tiết diện phải bảo đảm:
Khả năng chịu lực
Độ cứng
Độ ổn định
Tiết kiệm vật liệu
Điều kiện thi công
Bảo đảm mĩ quan công trình
63
Hàm lượng cốt thép đánh giá sự hợp lí của kích thước tiết diện
3.4.2. Khung và lưới thép
Cốt thép đặt vào trong bê tông không được để rời mà phải liên kết chúng lại với nhau thành khung hoặc lưới.
3.4.3. Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo
Thép chịu lực Được xác định hoặc hoặc kiểm tra bằng tính toán để chịu các ứng suất do tác dụng của tải trọng. Thép cấu tạo: thường không cần tính toán, được đặt theo quy định, theo kinh nghiệm, có tác dụng •Liên kết cốt chịu lực thành khung / lưới; •Giảm co ngót không đều; •Chịu ứng suất do nhiệt độ thay đổi; •Phân bố tác dụng của tải trọng tập trung, vv…
64
3.4.2. Chọn và bố trí cốt thép
Đường kính cốt thép Trong cùng 1 tiết diện chịu lực, không nên dùng quá nhiều loại đường kính cốt thép. Chênh lệch đường kính các cốt thép trong một tiết diện 6 mm
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép
Được tính từ mép ngoài bêtông đến mép ngoài gần nhất của cốt thép
C0 được quy định cho từng cấu kiện
65
C (max, C0)
Khoảng hở của cốt thép
Khoảng hở t phải đủ rộng để vữa bê tông lọt qua và xung quanh mỗi cốt thép có một lớp bê tông đủ bảo đảm điều kiện về lực dính bám.
t0 tùy thuộc vào vị trí và cấu tạo của cốt thép
t (max, t0)
Chiều dài đoạn neo được xác định theo công thức
Neo cốt thép
l
an
an
R s R b
an
66
Hình 3.2. Lớp bảo vệ và khoảng hở của cốt thép
67
Chiều dài đoạn neo ≥ l*
an = an và lmin
68
Theo kinh nghiệm:
Trong vùng kéo: lan = (30 45)
Trong vùng nén: lan = (15 20)
Có thể dùng cách:
Nối hàn,
Nối buộc hoặc,
Ống lồng
Hoặc có thể dùng coupler
69
Nối cốt thép
70
