intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: Chương 8 - ThS. Trần Tiến Đắc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

Thêm vào BST
Báo xấu
1
lượt xem 0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 8 trình bày phương pháp thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo trạng thái giới hạn II – tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sử dụng lâu dài của công trình như biến dạng, vết nứt và độ võng. Bài giảng giúp người học hiểu rõ các tiêu chí kiểm soát biến dạng và giới hạn nứt, qua đó nâng cao chất lượng và độ bền sử dụng của kết cấu. Tài liệu hữu ích cho sinh viên xây dựng, kỹ sư kết cấu và người hành nghề thiết kế công trình.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: Chương 8 - ThS. Trần Tiến Đắc

  1. THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT 1 CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THEO TTGH II 1 Những khái niệm chung 2 Kiểm tra sự hình thành khe nứt 3 Kiểm tra sự mở rộng khe nứt 4 Độ cong toàn phần của CK 5 Kiểm tra độ võng CK chịu uốn 6 Ví dụ kiểm tra độ võng 2 1
  2. CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THEO TTGH II 1 Những khái niệm chung 1.1 Vai trò của mỗi trạng thái giới hạn 1.2 Các nội dung kiểm tra TTGH II 1.3 Tại sao cần kiểm tra TTHH II 1.4 Phạm vi đề cập trong chương này 3 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Vai trò của mỗi trạng thái giới hạn Trạng thái giới hạn TTGH I – Cường độ TTGH II – Biến dạng Tên gọi quốc tế ULS (Ultimate Limit State) SLS (Serviceability Limit State) Kiểm tra các điều kiện Kịch bản bất lợi nhất, Sử dụng bình thường, làm việc ứng với nguy hiểm nhất xảy ra hàng ngày Độ võng, dao động, góc xoay, Tiêu chí kiểm tra Độ bền, độ ổn định góc trượt, khe nứt Hệ số độ tin cậy về: + tải trọng, Lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1 Lấy bằng 1 + vật liệu, + điều kiện làm việc Chủ yếu là CK chịu uốn Cấu kiện cần kiểm tra Tất cả các loại cấu kiện và CK chịu kéo Kết cấu cần ưu tiên Nhà nhịp ngắn, Nhà nhịp lớn, kiểm tra nhà thấp tầng nhà cao tầng 4 2
  3. KHÁI NIỆM CHUNG 1.2 Các nội dung kiểm tra TTGH II Các nội dung kiểm tra TTGH II Về khe nứt Về biến dạng Kiểm tra sự hình thành khe nứt (HTKN) Kiểm tra độ võng (cho dầm, sàn) Kiểm tra sự mở rộng khe nứt (MRKN) Kiểm tra độ vồng (BTCT DƯL) Kiểm tra độ sâu khe nứt để có cách hạn chế: khe nứt Kiểm tra độ lún, độ lún nghiêng, đã cắt qua phần BT bảo vệ thép chịu lực chưa? cắt độ lún lệch (nền - móng) qua toàn bộ tiết diện chưa? Kiểm tra sự khép kín khe nứt, đảm bảo khe nứt bị Kiểm tra dao động, góc xoay, khép lại khi hoạt tải ngắn hạn được dỡ bỏ, hạn chế góc trượt tối đa chiều sâu khe nứt và tránh cốt thép bị ăn mòn. 5 KHÁI NIỆM CHUNG 1.2 Các nội dung kiểm tra TTGH II Các nội dung Kiểm tra sự hình thành khe nứt Kiểm tra sự mở rộng khe kiểm tra TTGH II (HTKN) nứt (MRKN) CK cho phép nứt nhưng cần CK không cho phép nứt, hoặc cho đảm bảo giới hạn bề rộng khe Trường hợp phép nứt nhưng cần kiểm tra nứt (BRKN). áp dụng trạng thái đã nứt hay chưa để có Cần xét đến từ biến nếu có tải hướng xử lý phù hợp. trọng dài hạn Lò phản ứng hạt nhân, bồn chứa chất phóng xạ, công trình an ninh Dầm, bản thành, bản đáy hồ Ví dụ quốc phòng, và các công trình nước khác có yêu cầu chống nứt cao Tiết diện cần Tiết diện thẳng góc lẫn tiết Chủ yếu là tiết diện thẳng góc kiểm tra diện nghiêng Phương trình 𝑀≤ 𝑀 ≡ 𝑀 𝑎 ≤ 𝑎 ≡ 𝑎 cơ bản 𝑁 ≤ 𝑁 ≡ 𝑁 𝑀 , 𝑁 là các nội lực giới hạn 𝑎 là bề rộng khe nứt giới Trong đó: do tải trọng tiêu chuẩn để vết nứt hạn theo 5574:2018, tùy theo đầu tiên sắp xuất hiện (GĐ I-a) tải trọng dài hạn hay ngắn hạn 6 3
  4. KHÁI NIỆM CHUNG 1.3 Tại sao cần kiểm tra TTHH II Hậu quả tương quan giữa khe nứt và độ võng Về khe nứt Về độ võng Tác động Khe nứt phát sinh làm tăng độ Độ võng tăng làm phát triển số lượng, tương quan võng bề rộng, độ sâu vết nứt. Khe nứt làm kết cấu chịu lực mất Độ võng lớn gây ra rung động lớn, tạo ra Tác động khả năng chống thấm, ăn mòn tâm lý lo ngại về sự an toàn của người trực tiếp cốt thép và làm giảm khả năng sử dụng. chịu lực của cấu kiện… Độ võng lớn có thể làm xuất hiện vết nứt Khe nứt nhiều và sâu rộng gây Tác động trong các lớp cấu tạo, che chắn, làm nứt mất thẩm mỹ, giảm tuổi thọ sử gián tiếp tường, mái gây thấm, dột; gây dịch dụng công trình. chuyển cửa ra vào, thiết bị, máy móc;… 7 KHÁI NIỆM CHUNG 1.3 Tại sao cần kiểm tra TTHH II Hậu quả tương quan giữa dầm BTCT và khối xây gạch Nguyên nhân Giải pháp Phần tường mép trên tiếp giáp với dầm: chừa khe hở mép trên võng quá mức gây nứt tường Phần tường mép dưới truyền tải lên đợi tháo cốp pha dầm, dầm võng ổn định dầm: võng quá mức gây hở chân tường rồi mới xây tường Câu hỏi liên hệ Shortening effect là gì? Tường truyền tải trực tiếp lên sàn, không Sàn nhà ít tầng và sàn nhà nhiều tầng, có dầm đỡ, bố trí thép gia cường cho sàn loại nào có thể đỡ tường trực tiếp sàn chịu tải tường theo phương nào? không qua dầm? 8 4
  5. KHÁI NIỆM CHUNG 1.3 Tại sao cần kiểm tra TTHH II 2737:2023 G.2.5.1.2 Khe hở giữa mặt dưới của các cấu kiện của mái, sàn tầng và đỉnh tường ngăn nằm dưới các cấu kiện đó, thông thường, không được vượt quá 40 mm. Trong các trường hợp, khi việc thực hiện các yêu cầu vừa nêu liên quan đến sự tăng độ cứng của sàn tầng và mái thì phải sử dụng các biện pháp cấu tạo để tránh sự tăng độ cứng đó (ví dụ: không bố trí các tường ngăn ngay dưới dầm chịu uốn mà bố trí ở bên cạnh nó). 9 CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THEO TTGH II 1 Những khái niệm chung 2 Kiểm tra sự hình thành khe nứt 3 Kiểm tra sự mở rộng khe nứt 4 Độ cong toàn phần của CK 5 Kiểm tra độ võng CK chịu uốn 6 Ví dụ kiểm tra độ võng 10 5
  6. CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THEO TTGH II 2 Kiểm tra sự hình thành khe nứt 2.1 Nguyên nhân gây nứt và đặc điểm 2.2 Giả thiết kiểm tra sự hình thành khe nứt 2.3 Đặc trưng hình học quy đổi của TD chưa nứt 2.4 Sự hình thành khe nứt của CK chịu nén 2.5 Sự hình thành khe nứt của CK chịu uốn 2.6 Ví dụ kiểm tra sự hình thành khe nứt 11 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.1 Nguyên nhân gây nứt và đặc điểm Nguyên nhân gây nứt Do hiện tượng co Do hiện tượng thay đổi thể tích của bê Do ứng suất kéo ngót dẻo của bê tông tông dưới tác dụng của quá trình co ngót gây ra bởi tải tác (settlement of plastic khô (drying shrinkage) và ứng suất do dụng hoặc phản concrete) nhiệt (thermal stresses). lực. Đặc điểm khe nứt Hầu hết dầm BTCT nứt ở cấp tải nhỏ hơn so Vì nếu không nứt, thép chỉ biến dạng với tải sử dụng, thậm chí có thể nứt trước tương ứng với biến dạng khi bê tông khi có tải trọng, do hiện tượng co ngót. còn chịu kéo ( 3 MPa), mà  8 nên Mặc dù không mong muốn, nhưng vết nứt là cần thiết để cốt thép trong dầm hoạt động khi đó 𝜎  24 MPa chỉ khai thác được hiệu quả. 9% so với tối thiểu của 𝑅  260 MPa. 12 6
  7. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.1 Nguyên nhân gây nứt và đặc điểm Khi tải trọng tiệm cận Khi tải trọng nhỏ Khi tải trọng gia tăng đến tải tiêu chuẩn Nếu dầm được thiết kế tốt, các vết nứt trong dầm thường rất mịn, bề Bề rộng các khe nứt Bề rộng một số khe nứt rộng khe nứt rất nhỏ (khó quan sát cũng tăng dần theo. có thể đạt đến 0.4 mm bằng mắt thường), hạn chế được sự ăn mòn của cốt thép. Quá trình xuất hiện và phát triển Do đó, các công thức Kết quả là, bề rộng vết các vết nứt trong dầm BTCT diễn dự đoán bề rộng khe nứt dự đoán theo công ra ngẫu nhiên, chịu ảnh hưởng bởi nứt hiện nay đều dựa thức thường lớn hơn rất nhiều yếu tố, nên rất phức tạp. trên thực nghiệm. thực tế từ 3 đến 4 lần. 13 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.2 Giả thiết kiểm tra sự hình thành khe nứt Chỉ có tác Mức trọng tâm TD ngang quy đổi Có tác dụng dụng của Mức trọng tâm TD ngang quy đổi của moment moment và lực dọc 5574:2018 8.2.2.2.3 Moment hình thành vết nứt có kể đến biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu kéo cần được xác định dựa trên các giả thiết sau: Tiết diện sau khi biến dạng vẫn phẳng Biểu đồ ứng suất trong vùng chịu nén của bê tông lấy dạng tam giác, như đối với vật thể đàn hồi. Biến dạng tương đối của thớ chịu kéo ngoài cùng của bê tông lấy bằng giá trị giới hạn của Biểu đồ ứng suất trong vùng chịu kéo của bê tông nó 𝜀 , ; khi biểu đồ biến dạng trong có hai lấy dạng hình thang với ứng suất không vượt quá dấu (âm, dương) thì 𝜀 , = 0,00015 = 0.15‰ cường độ chịu kéo tính toán của bê tông Rbt,ser Ứng suất trong cốt thép lấy phụ thuộc vào biến dạng tương đối như đối với vật thể đàn hồi. 14 7
  8. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 2.3 Đặc trưng hình học của tiết diện quy đổi Đặc trưng hình học của tiết diện có cách tính khác nhau tùy theo đã hình thành khe nứt hay chưa. T.T.H M1 M2 M3 M4 M5 GĐ I GĐ I-a GĐ II GĐ II-a GĐ III Sắp nứt Đã nứt Không dùng Lý tưởng tính toán Các giai đoạn của trạng thái ứng suất biến dạng trên tiết diện thẳng góc 15 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.3 Đặc trưng hình học của tiết diện quy đổi 5574:2018 8.2.2.2 Tiết diện quy Đặc trưng hình học Thành phần của đổi (xét khi chưa nứt) Bê tông CT chịu kéo CT chịu nén Diện tích 𝐴 = A + 𝛼𝐴 + 𝛼𝐴 (163) A = bℎ 𝐴 𝐴 Moment quán 𝑏ℎ 𝐼 = 𝐴 𝑦 − 𝑎 𝐼 = 𝐴 ℎ − 𝑦 − 𝑎′ 𝐼 = 𝐼 + 𝛼𝐼 + 𝛼𝐼 (162) I = tính 12 𝐼 = 𝐴 ℎ − 𝑦 𝐼 = 𝐴 𝑦 − 𝑎′ Moment tĩnh với thớ ℎ S , = 𝑆 + 𝛼S , + 𝛼𝑆 , 𝑆 =A S , = 𝐴 𝑎 𝑆 , = 𝐴 ℎ − 𝑎′ chịu kéo nhiều nhất 2 𝐴 Moment kháng uốn (*) W = (160) 𝑦 = , (164) 𝑎′ Trong đó, hệ số quy đổi 𝐸 𝑥= 𝑦 cốt thép về bê tông 𝛼= 𝑦 =ℎ− 𝑦 𝐸 TQT quy đổi TQT ban đầu 𝑦 là khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng ℎ ℎ tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện. (*) Cho phép xác định Wred mà không kể đến cốt thép 𝑦 Khi chuyển trục song song ở (162) 𝑎 Thớ chịu kéo 𝑏ℎ ℎ BT bỏ qua số hạng thứ hai, CT bỏ I = +A 𝑦 − nhiều nhất qua số hạng đầu vì không đáng kể. 12 2 𝐴 𝑏 16 8
  9. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.4 Sự hình thành khe nứt của CK chịu KĐT 2.4.1 Giả thiết tính toán Về ứng suất Về biến dạng Bê tông bị nứt khi ứng suất kéo Tương đương biến dạng kéo Bê tông đạt đến Rbt,ser  = , 𝐸 Cốt thép  = 𝑅 , = 𝑅 ,  = 𝐸 𝐸 Trong đó: 𝐸 = 𝐸 = 𝐸 17 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.4 Sự hình thành khe nứt của CK chịu KĐT 2.4.2 Tính lực giới hạn hình thành khe nứt Ncrc 5574:2018 8.2.2.2.6 𝐴 = 𝐴 + 𝛼𝐴 + 𝛼𝐴 N≤ 𝑁 = 𝐴 𝑅 𝐴 và 𝐴 đều là 𝐸 , = thép chịu kéo 𝐸 (165) 18 9
  10. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.5 Sự hình thành khe nứt của CK chịu uốn 5574:2018 8.2.2.2.3 2.5.1 Giả thiết tính toán Phạm vi áp dụng Cấu kiện có tiết diện ngang hình chữ nhật, chữ T hoặc chữ I có cốt thép nằm ở biên trên và biên dưới của tiết diện Về ứng suất Về biến dạng Vùng BT chịu nén Vùng BT chịu kéo Tiết diện bị nứt khi biến dạng phân bố tam giác phân bố hình thang kéo lớn nhất đạt đến  = Bê tông với biên ngoài với biên ngoài cùng , cùng đạt đến  đạt đến 𝑅 , 𝐸 Cốt thép  = 𝑅 , = 𝑅 ,  = 𝐸 𝐸 Trong đó: 𝐸 = 𝐸 = Giả thiết tiết diện phẳng. 𝐸 19 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.5 Sự hình thành khe nứt của CK chịu uốn 5574:2018 2.5.2 Moment giới hạn 8.2.2.2.4 & hình thành khe nứt M 8.2.2.2.5 A I 𝑊 S , Là các đặc trưng hình học của tiết diện ngang quy đổi khi chưa nứt M≤M =W 𝑅 ,  𝑁𝑒 (158) 𝑊 = 𝑊 (159) +𝑁𝑒 -𝑁𝑒  = 1.3 𝑒 = (161) (với tiết diện HCN và 𝑊 = (160) Lực nén Lực kéo chữ T cánh nén) : hệ số xét đến ảnh 𝑊 : moment 𝑒 : là khoảng cách từ hưởng của biến dạng kháng uốn đàn hồi N: là nội lực kéo / nén điểm đặt lực dọc N không đàn hồi của bê của tiết diện quy đổi dọc trục (nếu có) đến điểm lõi nằm xa tông vùng chịu kéo (xem theo vùng chịu kéo nhất so với vùng chịu PL15, 5574:2018) của tiết diện kéo mà ở đó sự hình , W : Moment kháng uốn đàn dẻo của tiết diện 𝑦 = (164) thành khe nứt cần đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng được kiểm tra. 20 10
  11. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.5 Sự hình thành khe nứt của CK chịu uốn 5574:2018 Phụ lục L Chữ T có cánh nằm h h < 0.2 ≥ 0.2 trong vùng chịu kéo ℎ ℎ b ≤2  = 1.25 𝑏  = 1.25 b >2  = 1.20 𝑏 Chữ I đối xứng (tiết ℎ h ℎ h diện hộp) = < 0.2 = ≥ 0.2 ℎ ℎ ℎ ℎ 𝑏 b 0< = ≤2  = 1.3 𝑏 𝑏 𝑏 b 2< = ≤6  = 1.25 𝑏 𝑏 𝑏 b 6 < = ≤ 15  = 1.20 𝑏 𝑏  = 1.25 𝑏 b 15 < =  = 1.15 𝑏 𝑏 21 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.6 Ví dụ kiểm tra sự hình thành khe nứt Kiểm tra sự hình thành khe nứt của dầm chính có sơ đồ tính như hình 1. Dầm có tiết diện 250x500, chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều, trong đó ptc = 15 kN/m (thành phần hoạt tải dài hạn chiếm 30%). Sử dụng bê tông có cấp cường độ chịu nén là B25; cốt thép chịu lực thuộc loại CB400- V. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ 30. Bố trí thép cốt đơn chịu kéo thớ dưới như hình 2. 𝑝 = 15 𝑘𝑁/𝑚 212 L=6m 460 500 320 𝑀 , 40 250 Hình 1 Hình 2 22 11
  12. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.6 Ví dụ kiểm tra sự hình thành khe nứt 5574:1991 M100 M150 M200 M250 M300 M350 M400 M450 M500 5574:2018 B7.5 B10 B15 B20 B22.5 B25 B30 B35 B40 Rb (MPa) 4.5 6.0 8.5 11.5 13 14.5 17 19.5 22 Rbt (MPa) 0.48 0.56 0.75 0.9 1 1.05 1.2 1.3 1.4 Eb (MPa) 16000 19000 24000 27500 29000 30000 32500 34500 36000 Cường độ chịu kéo tính toán Cường độ [MPa] chịu nén Cốt dọc Rs Cốt ngang Rsw Rsc CB240-T 210 170 210 CB300-T 260 210 260 CB300-V 260 210 260 CB400-V 350 280 350 CB500-V 435 300 435 23 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.6 Ví dụ kiểm tra sự hình thành khe nứt 𝑝 = 15 𝑘𝑁/𝑚 L=6m B1. Xác định thông số vật liệu 𝛼 = = = 6.67 Bê tông B25 Cốt thép CB400-V Rb (kN/cm2) Rbt (kN/cm2) Rb,n (kN/cm2) Rbt,ser (kN/cm2) Eb (kN/cm2) Rs (kN/cm2) Es (kN/cm2) 1.45 0.105 1.85 0.155 3000 35 20000 B2. Xác định thông số tiết diện dầm b (cm) h (cm) a (cm) a’ (cm) ho (cm) ℎ (cm) A (cm2) 25 50 4 3.6 46 46.4 1250 B3. Thông số tải trọng 𝑘𝑁 Tĩnh tải 𝑔 = 𝑛 × 𝑏×ℎ × 𝛾 = 1,0 × 0,25 × 0,5 × 25 = 3,125 𝑚 𝑘𝑁 Hoạt tải 𝑝 = 𝑛 × 𝑝 = 1,0 × 15 = 15,0 𝑚 24 12
  13. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.6 Ví dụ kiểm tra sự hình thành khe nứt B4. Thông số nội lực 𝐿 6 M do TT = 𝑔 = 3,125 = 14,06 𝑘𝑁𝑚 8 8 𝑀 = 𝑀 + 𝑀 = 34,3125 kNm 𝐿 6 M do HT = 𝑝 = 15,00 = 67,50 𝑘𝑁𝑚 8 8 𝑀 = 𝑀 + 𝑀 = 81,5625 kNm % HTDH  = 0,3 𝑀 = 𝑀 + 𝑀 = 34,3125 kNm B5. Thông số cốt thép Bố trí 𝐴 /𝐴  / 212 Vùng kéo S 320 9,42 cm2 0,82% 460 500 322 Vùng nén S’ 212 2,26 cm2 0,20% 40 250 25 KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.6 Ví dụ kiểm tra sự hình thành khe nứt B6. Thông số đặc trưng hình học của tiết diện Tiết diện quy Đặc trưng hình học Trong đó, các giá trị thành phần của đổi (xét khi chưa nứt) Bê tông CT chịu kéo CT chịu nén 𝐴 = A + 𝛼𝐴 + 𝛼𝐴 A = bℎ Diện tích 𝐴 = 1328 𝑐𝑚 = 𝑐𝑚 𝐴 = 9,42 𝑐𝑚 𝐴 = 2,26 𝑐𝑚 𝑏ℎ Moment quán 𝐼 = 𝐼 + 𝛼𝐼 + 𝛼𝐼 I = 𝐼 = 𝐴 𝑦 − 𝑎 𝐼 = 𝐴 𝑦 − 𝑎′ 12 tính 𝐼 = 293579 𝑐𝑚 = 𝑐𝑚 = 𝑐𝑚 = 𝑐𝑚 ℎ Moment tĩnh với thớ S , = 𝑆 + 𝛼S , + 𝛼𝑆 , 𝑆 =A S , = 𝐴 𝑎 𝑆 , = 𝐴 ℎ − 𝑎′ chịu kéo nhiều nhất S = 32201 𝑐𝑚 2 = 𝑐𝑚 = 𝑐𝑚 , = 𝑐𝑚 𝐼 S, Moment kháng uốn (*) W = = = 𝑐𝑚 𝑦 = = = 𝑐𝑚 𝑦 𝐴 Trong đó, hệ số quy đổi 𝐸 𝛼= = 6,67 𝑦 =ℎ− 𝑦 = 𝑐𝑚 cốt thép về bê tông 𝐸 26 13
  14. KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT 2.6 Ví dụ kiểm tra sự hình thành khe nứt B7. Kiểm tra khả năng hình thành khe nứt của tiết diện hình chữ nhật M = 81,56 kNm > M =W 𝑅 , = ∗ 0.155 = 𝑘𝑁𝑚 𝑊 = 𝑊 = 𝑐𝑚  = 1.3 𝑊 = 𝑐𝑚 (với tiết diện HCN, T) Như vậy có sự hình thành khe nứt, cần phải định lượng mức độ mở rộng khe nứt. 27 CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THEO TTGH II 1 Những khái niệm chung 2 Kiểm tra sự hình thành khe nứt 3 Kiểm tra sự mở rộng khe nứt 4 Độ cong toàn phần của CK 5 Kiểm tra độ võng CK chịu uốn 6 Ví dụ kiểm tra độ võng 28 14
  15. CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THEO TTGH II 3 Kiểm tra sự mở rộng khe nứt 3.1 Khái niệm về sự xuất hiện khe nứt 3.2 Khoảng cách giữa hai khe nứt liền kề 3.3 Chiều cao vùng bê tông chịu nén x 3.4 Đặc trưng hình học quy đổi của TD đã nứt 3.5 Ứng suất trong cốt thép chịu kéo 3.6 Tính bề rộng khe nứt trên tiết diện thẳng góc 3.7 Ví dụ tính bề rộng khe nứt trên TD thẳng góc 29 KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.1 Khái niệm về sự xuất hiện khe nứt Biến dạng tương đối trung bình của cốt thép giữa các vết nứt được xác định có kể đến sự làm việc của bê tông chịu kéo giữa các vết nứt, được xác định từ tính toán đàn hồi với việc sử dụng mô đun biến dạng quy đổi của bê tông chịu nén có kể đến ảnh hưởng của biến dạng không đàn hồi của bê tông vùng chịu nén, hoặc theo mô hình biến dạng phi tuyến. Biến dạng và ứng suất kéo của cốt thép đạt đến tối đa ở khe nứt Cùa cốt thép chịu kéo  Hệ số kể đến sự phân bố  = 1 không đều của biến dạng thép  chịu kéo giữa các khe nứt Biến dạng và ứng suất kéo của bê tông bằng 0 tại khe nứt Nguồn: Hình 8.4, trang 176, Kết cấu BTCT Biến dạng và biến dạng tương đối dọc theo các khe nứt phần CKCB, Phan Quang Minh et al. (2020) 30 15
  16. KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.1 Khái niệm về sự xuất hiện khe nứt 8.2.2.3.4 Hệ số kể đến sự phân bố biến dạng không đều của cốt thép giữa hai vết nứt (Tension stiffening effect) 𝜓 = 1 − 0.8 ,  1 (175) 𝜎 , là ứng suất 𝜎 là ứng suất của cốt của cốt thép trong thép trong tiết diện Cùa cốt thép tiết diện khi vết nứt dưới tác dụng của tải chịu kéo được hình thành trọng đang xét 𝑁 𝜎 , = 𝐴 𝑁 CKCKĐT 𝜓 = 1 − 0.8 𝑁 𝑁 𝜎 = 𝐴 CKCU 𝜓 = 1 − 0.8  1 (176) Nguồn: Hình 8.4, trang 176, Kết cấu BTCT Biến dạng và biến dạng tương đối dọc theo các khe nứt phần CKCB, Phan Quang Minh et al. (2020) 31 KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.2 Khoảng cách giữa hai khe nứt liền kề Khoảng cách giữa các khe nứt được xác định theo các điều kiện mà hiệu số nội lực trong cốt thép dọc tại tiết diện có vết nứt và giữa các vết nứt cần phải được chịu bởi lực bám dính của cốt thép với bê tông trên chiều dài đoạn này ℎ 𝐴 2𝑎 𝑥  2 b 8.2.2.3.3 Khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt thẳng góc kề nhau 𝐴 diện tích tiết diện phần bê tông chịu kéo ℎ 10𝑑 𝐴 40𝑑 𝐴 = 𝑏. 𝑥 2𝑎 𝑥   𝑳 𝒔 = 0.5 𝑑  2 100 𝐴 400 𝑑 là đường kính danh 𝑛 𝑑 + 𝑛 𝑑 nghĩa của cốt thép, nếu 𝑑 = có 2 loại thì 𝑛 𝑑 + 𝑛 𝑑 32 16
  17. KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.3 Chiều cao vùng BT chịu nén x 5574:2018 8.2.3.3.6 Chiều cao vùng nén x của tiết diện chữ nhật không kể đến cốt thép chịu nén: Áp dụng tam giác đồng dạng Mức trọng tâm TD ngang quy đổi từ biểu đồ biến dạng  𝜀 = 𝜀 𝜀 𝜀 = 𝜉ℎ ℎ − 𝜉ℎ  = Biểu đồ biến dạng Biểu đồ ứng suất Lập phương trình cân bằng lực từ biểu đồ ứng suất 𝐸 𝜀 𝜀 𝐸 𝐴 𝐹 = 𝐹  𝑏ℎ 𝜉 = 𝐸 𝜀 𝐴  0.5 𝜉= 2 𝜀 𝐸 𝑏ℎ 𝐹 = 𝐹  0.5 𝜉=  𝜉 + 2𝛼 𝟐 𝜇 𝜉 − 2𝛼 𝟐 𝜇 =0 𝐸 , 𝐴 𝒙 𝛼 = (203) 𝜇 =  𝜉= = 𝛼 𝟐 𝜇 + 2𝛼 𝟐 𝜇 − 𝛼 𝟐 𝜇 𝐸 , 𝑏ℎ 𝒉𝟎 33 KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.3 Chiều cao vùng BT chịu nén x 5574:2018 8.2.3.3.6 A là diện tích tiết diện phần vươn ra của cánh chịu nén chỉ có thép 𝒙 𝐴 𝐴 𝐴 Tiết = 𝛼 𝟐 𝜇 + 2𝛼 𝟐 𝜇 − 𝛼 𝟐 𝜇 (195) 𝜇 = 𝜇 = 𝜇 = chịu kéo 𝒉𝟎 𝑏ℎ 𝑏ℎ 𝑏ℎ diện HCN có cả thép 𝒙 = 𝛼 𝜇 + 𝛼 𝜇 +2 𝛼 𝜇 + 𝛼 𝜇 − 𝛼 𝜇 + 𝛼 𝜇 (196) chịu nén 𝒉𝟎 Tiết diện chữ T (cánh ℎ 𝒙 𝑎′ trong vùng chịu nén) = 𝛼 𝜇 + 𝛼 𝜇 + 𝜇 +2 𝛼 𝜇 + 𝛼 𝜇 + 𝜇 − 𝛼 𝜇 + 𝛼 𝜇 + 𝜇 𝒉𝟎 ℎ 2ℎ Tiết diện chữ I (197) 8.2.3.3.8 Giá trị các hệ số quy đổi cốt thép về bê tông được lấy bằng , 𝛼 = (202) 𝛼 = (203) , , Mức trọng tâm TD ngang quy đổi 𝐸 , =  (204)  = 1 𝛼 = 𝛼  , 𝐸 = (169) = 0,0015 ,  , , Biểu đồ biến dạng Biểu đồ ứng suất 34 17
  18. KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.4 Đặc trưng hình học quy đổi của TD đã nứt Đặc trưng hình học của tiết diện có cách tính khác nhau tùy theo đã hình thành khe nứt hay chưa. T.T.H M1 M2 M3 M4 M5 GĐ I GĐ I-a GĐ II GĐ II-a GĐ III Sắp nứt Đã nứt Không dùng Lý tưởng tính toán Các giai đoạn của trạng thái ứng suất biến dạng trên tiết diện thẳng góc 35 KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.4 Đặc trưng hình học quy đổi của TD đã nứt (nhắc lại) Tiết diện quy Đặc trưng hình học Thành phần của đổi (xét khi chưa nứt) Bê tông CT chịu kéo CT chịu nén Diện tích 𝐴 = A + 𝛼𝐴 + 𝛼𝐴 (163) A = bℎ 𝐴 𝐴 Moment quán 𝑏ℎ 𝐼 = 𝐴 𝑦 − 𝑎 𝐼 = 𝐴 ℎ − 𝑦 − 𝑎′ 𝐼 = 𝐼 + 𝛼𝐼 + 𝛼𝐼 (162) I = tính 12 𝐼 = 𝐴 ℎ − 𝑦 𝐼 = 𝐴 𝑦 − 𝑎′ Moment tĩnh với thớ ℎ S , = 𝑆 + 𝛼S , + 𝛼𝑆 , 𝑆 =A S , = 𝐴 𝑎 𝑆 , = 𝐴 ℎ − 𝑎′ chịu kéo nhiều nhất 2 𝐴 Moment kháng uốn (*) W = (160) 𝑦 = , (164) 𝑎′ Trong đó, hệ số quy đổi 𝐸 𝑥= 𝑦 cốt thép về bê tông 𝛼= 𝑦 =ℎ− 𝑦 𝐸 TQT quy đổi TQT ban đầu 𝑦 là khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng ℎ ℎ tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện. (*) Cho phép xác định Wred mà không kể đến cốt thép 𝑦 Khi chuyển trục song song ở (162) 𝑎 Thớ chịu kéo 𝑏ℎ ℎ BT bỏ qua số hạng thứ hai, CT bỏ I = +A 𝑦 − nhiều nhất qua số hạng đầu vì không đáng kể. 12 2 𝐴 𝑏 36 18
  19. KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.4 Đặc trưng hình học quy đổi của TD đã nứt 5574:2018 8.2.3.3 Đặc trưng hình học Thành phần của Tiết diện quy đổi (xét khi đã nứt) Bê tông CT chịu kéo CT chịu nén Diện tích 𝐴 = A + 𝛼𝐴 + 𝛼𝐴 (163) A = b. 𝑥 𝐴 𝐴 𝑏𝑥 𝑥 𝐼= + 𝑏𝑥 𝐼 = 𝐴 𝑦 − 𝑎 12 2 Moment quán tính 𝐼 = 𝐼 + 𝛼 𝐼 + 𝛼 𝐼 (193) 𝑏𝑥 𝐼 = 𝐴 𝑥 − 𝑎′  𝐼= 𝐼 = 𝐴 ℎ − 𝑥 3 hệ số quy đổi cốt thép 𝛼 = (202) 𝛼 = , (203) về bê tông 5574:2018 8.2.3.3.8 , , 𝐴 𝐸 𝑎′ 𝐸 , =  = 1 𝛼 = 𝛼  𝑥= 𝑦 𝑅 , 𝑅 , TQT quy đổi 𝐸 , = = 𝜀 , 0.0015 TQT ban đầu ℎ ℎ 𝑦 𝑎 Thớ chịu kéo nhiều nhất 𝑏 𝐴 37 KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.5 Ứng suất trong cốt thép chịu kéo 5574:2018 8.2.2.3.2 Mức trọng tâm Mức trọng tâm TDN quy đổi TDN quy đổi Cách 1 CKCU (chỉ có M) CKCU (có M và N) Giá trị ứng suất trong cốt thép chịu 𝑴 𝑴 𝑵 𝝈𝒔 = 𝛼 𝝈𝒔 =  𝛼 kéo được xác định theo công thức 𝑊 𝑊 A I yc = x là chiều cao của yc là khoảng cách từ thớ BT chịu nén 𝑊 = ℎ − 𝑦 vùng nén bê tông nhiều hơn đến trọng tâm TD quy đổi Ired là moment quán tính tiết diện qui đổi 𝛼 = 𝛼 = (168) , Ared là diện tích TDN quy khi đã nứt (chỉ lấy phần tiết diện BT chịu , , (169) đổi của CK nén, tiết diện cốt thép chịu kéo và nén) 𝐸 , = = . , 38 19
  20. KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.5 Ứng suất trong cốt thép chịu kéo 5574:2018 8.2.2.3.2 Mức trọng tâm Mức trọng tâm TDN quy đổi TDN quy đổi Cách 2 CKCU (chỉ có M) CKCU (có M và N) Cho phép xác định giá trị ứng suất trong 𝑴 𝑵 𝑀 cốt thép chịu kéo theo công thức 𝝈𝒔 = 𝝈𝒔 = 𝒆𝒔  𝑧 𝒆𝒔 = 𝐴 𝑧 𝐴 𝑧 𝑁 zs là khoảng cách 𝒙 𝑥 HCN, cốt đơn zs = ho – zs = ho – từ trọng tâm của 𝟑 𝟑 nhóm CT chịu kéo đến điểm đặt HCN cốt kép, chữ T hợp lực nén trong (cánh trong vùng chịu zs = 0.8ho zs = 0.7ho vùng BT chịu nén nén) hoặc TD chữ I 39 KIỂM TRA SỰ MỞ RỘNG KHE NỨT 3.6 Tính bề rộng khe nứt trên tiết diện thẳng góc 5574:2018 8.2.2.1.4 Tính toán cấu kiện BTCT cần được tiến hành theo sự mở rộng dài hạn và ngắn hạn của các vết nứt thẳng góc và xiên: Bề rộng khe nứt dài hạn Tải trọng tạm thời Tải trọng 𝒂 𝒄𝒓𝒄 = 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟏  𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝒖 thường xuyên Dài hạn Ngắn hạn (156) Do tác dụng dài hạn của… 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟏 𝑎 , Do tác dụng ngắn hạn của… 𝑎 , Bề rộng khe nứt ngắn hạn Tải trọng tạm thời Tải trọng 𝒂 𝒄𝒓𝒄 = 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟏 + 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟐 − 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟑  𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝒖 thường xuyên Dài hạn Ngắn hạn (157) Do tác dụng dài hạn của… 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟏 + 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟐 Do tác dụng ngắn hạn của… − 𝒂 𝒄𝒓𝒄,𝟑 40 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2437 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
10=>1