Bài giảng Kết cấu bê tông (Cấu kiện cơ bản): Chương 5 - Hồ Hữu Chỉnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kết cấu bê tông (Cấu kiện cơ bản)" Chương 5 - Cấu kiện chịu nén (tính toán theo TTHG 1), được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm chung; Cấu tạo cốt thép; Tính cấu kiện chịu nén đúng tâm; Sự làm việc của cấu kiện chịu nén lệch tâm; Tính cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kết cấu bê tông (Cấu kiện cơ bản): Chương 5 - Hồ Hữu Chỉnh

KẾT CẤU BÊ TÔNG (CẤU KIỆN CƠ BẢN) a' Rb A’s RscA’s x RbAb M Ab ho h As RsAs b a BOÄ MOÂN COÂNG TRÌNH GV: Hoà Höõu Chænh KHOA KYÕ THUAÄT XAÂY DÖÏNG Email: chohuu@hcmut.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 5574:2018, Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. (thay thế TCVN 5574:2012) [2] EN 1992-1-1:2004, Eurocode 2: Design of Concrete Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings. BOÄ MOÂN COÂNG TRÌNH GV: Hoà Höõu Chænh KHOA KYÕ THUAÄT XAÂY DÖÏNG Email: chohuu@hcmut.edu.vn
CÁC TIÊU CHUẨN ĐỌC THÊM [1] TCVN 2737:2023, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế [2] TCVN 3118:1993, Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén [3] TCVN 1651-1:2008, Thép cốt cho bê tông – Phần 1: Thép thanh tròn trơn [4] TCVN 1651-2:2008, Thép cốt cho bê tông – Phần 2: Thép thanh vằn [5] TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển [6] QCVN 02:2022/BXD, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng [7] QCVN 06:2022/BXD, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về An toàn cháy cho nhà và công trình BOÄ MOÂN COÂNG TRÌNH GV: Hoà Höõu Chænh KHOA KYÕ THUAÄT XAÂY DÖÏNG Email: chohuu@hcmut.edu.vn
Chương 5 Cấu kiện chịu nén (tính toán theo TTHG 1) 5.1 Khái niệm chung 5.2 Cấu tạo cốt thép 5.3 Tính cấu kiện chịu nén đúng tâm 5.4 Sự làm việc của cấu kiện chịu nén lệch tâm 5.5 Tính cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_1
5.1.1 Khái niệm chung ➢ Cấu kiện chịu nén đúng tâm (NĐT): Nội lực = {N} ➢ Cấu kiện chịu nén lệch tâm (NLT): Nội lực = {N, M} eo N N N M = N×eo - Cấu kiện chịu nén: cột khung nhà, tường, = thân vòm… - Cần tính toán theo tiết diện vuông góc b b b (N+M). h h h - Chỉ kiểm tra theo tiết diện nghiêng (Q). a)- NĐT (lý tưởng) b)- NLT Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_2
5.1.2 Chiều dài tính toán (Lo)  8.1.2.4.4 L o = L (5.1) Tầng 4 Tầng 3 = 0,9 (nửa cứng) = 0,8 (nửa cứng)  = 0,7 (ngàm)  = 0,5 (ngàm) Yi = ? Tầng 2 L Nhịp 1 Nhịp 2 Nhịp 3 Tầng 1 =2 =1 1. Khung đổ tại chổ 2. Khung lắp ghép i = 1,3 (tầng 1) i = 1,6 (tầng 1)  = 1,5 i = 1,5 (tầng 2-3…) i = 1,8 (tầng 2-3…) Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_3
5.1.3 Tiết diện cấu kiện chịu nén  8.1.2.4.3 (h/b)opt = 1.0→3.0 kN Tiết diện sơ bộ: A= (k = 0,8  1,5) (5.2)  bR b Kiểm tra độ mảnh: Lo N l=  l gh (5.3) r b M Kiểm tra độ mảnh Lo tiết diện chữ nhật: lb =  l ob (5.4) h b Tiết diện bất kỳ: lgh = 69 Tiết diện chữ nhật: lob = 20 Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_4
5.2 Cấu tạo cốt thép cấu kiện chịu nén N M As A’s 1. Cốt thép dọc chịu lực (As & A’s) 2. Cốt thép dọc cấu thép Asw tạo (Act) (CI: d6→10) As Act A’s 3. Cốt thép ngang chống cắt (Asw) thép A’s (CII-III: d12→32) thép As thép Act (CII-III: d12→32) (CII: d12→20) As A’s A’s : phía bê tông nén nhiều Act As : phía nén ít hay chịu kéo Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_5
5.2.1 Cốt thép dọc chịu lực ( As và A’s ) 100  A s 100  A's  min  (%) = ;  min  ' (%) = (5.5) bh o bh o As ≠ A’s l = Lo/r ≤ 17 ≤ 40 ≤ 63 ≤ 87 𝝁 𝒕 = 𝝁 + 𝝁′ Thép không đối xứng lh = Lo/h ≤5 ≤ 12 ≤ 18 ≤ 25 = 1,5 − 2,5% ⟹ 𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑎𝑙 min (%) 0,10 0,15 0,20 0,25 As = A’s a)- Nén đúng tâm 100   A si 2 min   t (%) =   max = 3% (5.6) Thép đối xứng bh b)- Nén lệch tâm A’s : phía bị nén nhiều A s + A's As : phía nén ít hay kéo 2 min   t (%) =   max = 3% (5.7) bh o Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_6
5.2.2 Cốt thép dọc cấu tạo (Act) Không Act Có Act Act h < 500; h < 400 h > 500; b < 400 Không Act thép Act Thép Act (CII: d12→20) không cần tính toán h > 500; b > 400 Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_7
5.2.3 Cốt thép ngang (Asw) Asw (n = 2) Asw (n = 4) ≥ b, h ≤ 400 s1 ≥ L/4 thép Asw ≤ 400 ≤ 400 ≤ 400 (CI: d6→10) s2 s o s2 6mm  d sw  max  s  min 2b 0,25d A 's ,max (5.8) kd (5.9)  A 's ,m in ≥ b, h s1 ≥ L/4 Vùng nối thép dọc As ; A’s so = 300mm k = 10 Khi hàm lượng t > 1,5% s1 = 100-150-200; s2 = 200-250-300 Không nối thép dọc As ; A’s so = 500mm k = 15 Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_8
5.3 Tính cấu kiện chịu nén “đúng tâm” N Điều kiện 𝐞 𝟎 ≤ h/30; 𝐋 𝟎 /𝐡 ≤20 M “đúng tâm”: b nhỏ h ➢ Toàn bộ tiết diện chịu nén Tình trạng ➢ Ứng suất trong bê tông chịu nén đạt bRb phá hoại: ➢ Ứng suất trong thép chịu nén đạt Rsc Điều kiện 𝐍≤ 𝐍𝐮 (5.10) độ bền: 𝐍 𝐮 = φ(γb R b Ab + R sc Ast ) Hệ số độ mảnh 𝛗 L0 /h = 6 L0 /h = 10 L0 /h = 15 L0 /h = 20 𝛍 𝐭 < 𝟑% Tải trọng ngắn hạn 0,92 0,90 0,87 0,85 ⇒ 𝐀 𝐛 ≈ bh Tải dài hạn – B20-B55 0,92 0,90 0,83 0,70 𝛍 𝐭 > 𝟑% Tải dài hạn – B60-B70 0,91 0,89 0,80 0,65 ⇒ 𝐀 𝐛 = bh − Ast Tải dài hạn – B80-B90 0,90 0,88 0,79 0,64 Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_9
Các bài toán thiết kế thông dụng cột NĐT ➢ Bài toán 1: tính toán cốt thép Ast Cho biết: (b×h) ; Lo ; N ; b ; Rb ; Rsc  điều kiện (5.10) và kiểm tra t (5.6) ➢ Bài toán 2: chọn tiết diện Ast ; b ; h Cho biết: Lo ; N ; b ; Rb ; Rsc  chọn sơ bộ (5.2)  Bài toán 1 ➢ Bài toán 3: kiểm tra lực giới hạn Nu Cho biết: (b×h) ; Lo ; Ast ; b ; Rb ; Rsc  điều kiện (5.10) Kiểm tra l điều kiện (5.3) hay (5.4) Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_10
Ví dụ 5.1 Xác định b , h , Ast (bài toán 2 cột NĐT) P Tải trọng ngắn hạn: P = 2500 kN, M = 0 Chiều cao cột: L = 3,3 m L Bê tông B25 (M350): Rb = 14,5 MPa ; b = 0,85 Cốt thép nhóm CB300: Rsc = 260 MPa Bước 1: Tính lực dọc N Bước 2: Tính chiều dài tính toán Lo P 2500 N= = = 1250 kN Lo = ψL = 1,5 × 3,3 = 4,95m 2 2 250 Bước 3: Tính sơ bộ kích thước cột chữ nhật (b x h): kN 0,9 × 1250 × 103 A=b×h= = = 91300mm2 350 γb R b 0,85 × 14,5 sơ bộ chọn (b x h) = 250 x 350 Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_11
Ví dụ 5.1 Xác định b , h , Ast (bài toán 2 cột NĐT) Bước 4: Tính và kiểm tra độ mảnh l Lo 4950 𝛌= = = 19,8 < 20 ⟹ OK min(b,h) 250 Bước 5: Tính hệ số độ mảnh j do tải trọng ngắn hạn: 𝛌 = 19,8 ⟹ 𝛗 = 0,85 Bước 6: Tính cốt thép dọc Ast N/φ − γb R b Ab N = φ(γb R b Ab + R sc Ast ) ⇒ 𝐀 𝐬𝐭 = R sc 1250 × 103 /0,85 − 0,85 × 14,5 × 250 × 350 Ast = 260 = 1508mm2 = 15,08cm2 Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_12
Ví dụ 5.1 Xác định b , h , Ast (bài toán 2 cột NĐT) Bước 7: Kiểm tra hàm lượng cốt thép t 250 - Chọn thép dọc: 6f18 (Ast,chon = 15,24 cm2) 350 6f18 - Tính các hàm lượng cốt thép (h0 = 300 mm) Ast,chon 1524 μt = × 100 = × 100 = 𝟐, 𝟎𝟑% bh0 250 × 300 f6@150 μmin =0,25% μmax = 3% 𝝁 𝒕 = 𝝁 + 𝝁′ Kết luận: 2min < t < max  đạt y/c = 1,5 − 2,5% ⟹ 𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑎𝑙 Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_13
5.4 Sự làm việc của cấu kiện NLT Cấu kiện chịu nén lệch tâm (NLT): Nội lực = {N, M} e1 N N M = N×e1 1. Độ lệch tâm của lực dọc = 2. Ảnh hưởng của uốn dọc 3. Các trường hợp nén lệch tâm 4. Điều kiện độ bền b b h h Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_14
5.4.1 Độ lệch tâm của lực dọc  8.1.2.2.4 N M e1 ➢ Độ lệch tâm tĩnh học: 𝐞𝟏 = N L/600 ➢ Độ lệch tâm ngẫu nhiên: 𝐞 𝐚 ≥ max ቐ h/30 10 mm L ➢ Độ lệch tâm ban đầu: e1 𝐞 𝐨 = e1 + ea 𝐞 𝐨 = max ቊe a b h (KC tĩnh định) (KC siêu tĩnh) Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_15
5.4.2 Ảnh hưởng của uốn dọc  8.1.2.4.2 N+M N L + ML ➢ Độ lệch tâm tính toán: 𝛈𝐞 𝐨 1 h = 1 eo h=  heo N (5.11)  L 14 L 1− khi : o  14 hay o  4 4 N cr  rh h tdàihạn π2 D (5.12) ⟸ 𝐃 = k b Eb Ib + k s Es Is 𝐍 𝐜𝐫 = 2 Lo 0,15 b 𝛅 𝐞 = 0,15 ≤ eo /h ≤ 1,5 𝐤𝐛 = φL (0,3 + δe ) dài hạn 𝐌 𝐋 + 𝐍 𝐋 (h0 − a′)/2 h Ast 𝛗𝐋 = 1+ ≤2 𝐤 𝐬 = 0,7 𝐌 + 𝐍(h0 − a′)/2 tổng cộng 𝐈 𝐛 = bh3 /12 𝐈 𝐬 = Ast (0,5h − a)2 NÉN LỆCH TÂM PHẲNG Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_16
5.4.3 Các trường hợp NLT PHẲNG N NLT bé NLT lớn eo As A’s As A’s b b x x ho ho h h Điều kiện tính x > xRho x ≤ xRho Ứng suất thép As ss < Rs ss = Rs Ứng suất thép A’s ssc = Rsc ssc = Rsc Ứng suất bê tông sb = bRb sb = bRb Chương 5: Tính toán cấu kiện chịu nén theo TTGH 1 trang V_17