GS TS NGUYỄN ĐÌNH C ốN G TÍNH TOÁN THỰC HÀNH ■ CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN TCXDVN 356-2005 TẬP II (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG H À NỘI -2011 LỜI NÓI ĐẨU Tập tính toán thực hành cấu kiện bêtông cốt thép trinh bày càu kiện chịu môrnen uốn lực cắt Tài liệu nhiều bạn đọc đón nhận hoan nghênh Tác giả xin chân thành cảm ơn Tập trinh bày việc tính toán cấu kiện chịu nén , kéo, xoăn , làm việc cục nứt, biến dạng Các điều kiện công thức tính toán dựa vào Tiêu chuẩn thiết k ế kết cấu bêtông bêt.ông cốt thép TCXDVN356-2005 Thính thoảng , vài chỗ có mở rộng bô sung chút theo kết nghiên cứu tác giả , chỗ dựa vào tiêu chuân nêu Tiêu chuẩn thiết k ế đưa nguyên tắc điều kiện Cần vận dụng chúng vào tính toán thực hành theo nhiều dạng khác , nhiều toán khác Tài liệu nhảm mục tiêu vừa nêu tài liệu tính toán thực hành nên tác giả không sâu vào việc chứng minh công thức mờ tập trung chủ yếu vào viêc vận dụng Bạn đọc muốn tim hiếu sâu lý thuyết xin tham khảo giáo trinh Kết câu Bêtông cốt thép Trường Đại học Xảy dựng PGS TS Phan Quang Minh chủ biên , tác giả có tham gia biên soạn Nguyên tắc chung thiết k ế kết cấu bêtông cốt thép trinh bày tập 1, không nhắc lại Riêng phần phụ lục có đưa lại s ố liệu , cần thiết Tài liệu thuộc hệ thống giáo trình tham khảo Trường Đại học Xây dựng Tài liệu dùng rộng rãi đê học tập , làm đồ án ưà thiết k ế thực tế Tác giả xin hoan nghênh biết ơn bạn đọc chí ra, góp ỷ kiến cho chỗ thiếu sót, chưa rõ ràng chưa vừa ý đ ể tác giả có thê bổ sung, sửa chữa làm cho tài liệu hoàn thiện Mọi góp ý xin gửi Phòng Biên tập sách Khoa học kỹ thuật xảy dựng - Nhà Xuát bán Xây dựng Đ T: 04.9741954 T c g iả Chương C Ấ U K IỆ N C H ỊU N É N 1.1 ĐẠI CƯ Ơ N G VỀ CÂU K IỆN C H ỊU NÉN 1.1.1 Nội lực Cấu kiện chịu nội lực chủ yếu lực nén N Ngoài thêm mômen uốn M (đi kèm với M có lực cắt Q) Phân biệt hai trường hợp: nén tâm, nén lệch tâm Nén tâm tiết diện cấu kiện có lực nén N đặt trọng tâm (mômen uốn M = 0) Nén lệch tâm tiết diện có đồng thời lực nén N mômen uốn M Giá trị N, M lấy từ kết tổ hợp nội lực việc tính toán kết cấu đem lại Khi tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm thường phải chọn số cặp nội lực tính toán với tất cặp 1.1.2 T iết diện Tiết diện cấu kiện chịu nén thường vuông, chữ nhật tròn Với tiết diện chữ nhật (hoặc vuông) cần phân biệt chiều cao chiều rộng Chiều cao h cạnh phương mặt phẳng uốn, chiều rộng b cạnh vuông góc với mặt phẳng uốn Thông thường nên chọn h = (1,5 4- 3)b gặp trường hợp h < b Kích thước tiết diện cột thường chọn giai đoạn thiết kế sở, dựa vào kinh nghiệm thiết kế, dựa vào kết cấu tương tự tính toán sơ dựa vào lực nén N xác định cách gần Diện tích tiết diện cột A: Rb - cường độ tính toán nén bêtông; k - hệ số, với trường hợp nén lệch tâm lấy k = 1,3 -r 1,5 Khi chọn kích thước tiết diện cấu kiện, điều kiện khả chịu lực cần kè đến điều kiện ổn định (hạn chế độ mảnh), kiến trúc thuận tiện cho thi công I ị \2 77 7T7T777T 77 h 1-1 2-2 //ìn/í 1.1 Tiết diện cột (hxh) tiết diện dầm (kcixhj) 1.1.3 Chiều dài tính toán /u Gọi / - chiều dài cột, khoảng cách hai liên kết (hoặc từ liên kết đến đầu tự do) Gọi /0 - chiều dài tính toán: /0 = V|// ( -2 ) Vị/ - hệ số phụ thuộc vào liên kết hai đầu cột Với liên kết lí tưởng hình 1.2, hệ số Vị/ cho hình vẽ Với liên kết thực tế cần phân tích khả ngăn cản chuyển vị đế đưa trường hợp gần với liên kết lý tưởng: UUIL /77777 MỊ- LLUIL mm /77777 V = Vị/ = 0,7 ÍLU1L 777777 ■ VỊ/ = 0,5 Hình 1.2 Hệ sô lị/ứng với liênkết ỉý tưởng a) Khung tầng, m ột nhịp, có mái cứng đủ để - Khi liên kết xà với cột khớp: VỊ/ = ,5 - Khi liên kết xà với cột cứng: Vị/ = 1,3 truyền tải trọng ngang: b) Khung m ột tầng, nhiều nhịp có mái mục a, lấy VỊ) mục a nhân với: 0,9 - Khi nhà có hai nhịp 0,8 - Khi nhà có từ ba nhịp trở lên c) Khung nhiều tầng có từ hai nhịp trở lên, có liên kết cứng dầm cột: - Khi sàn đổ toàn khối: Vị/ = 0,7, - Khi sàn lắp ghép: Vị/ = 1,0 d) Khung nhiều tầng nhịp có liên kết cứng dầm cột, sàn đổ toàn khối - Tầng giáp với móng: VỊ/= 1,0 - Các tầng trên: Vị/ = 1,25 e) Khung mục d, sàn lắp ghép, lấy Vị/ mục d nhân với 1,25 g) Khung nhà công nghiệp tầng Lấy lị/ theo quy định riêng cho đoạn cột (bảng 31 điều 6.2.2.16 tiêu chuẩn TCXDVN356-2005) 1.1.4 H ạn ch è độ m ảnh Độ mảnh cấu kiện X xác định hạn chế sau: ^=-^ g h (1-3) - bán kính quán tính tiết diện Với tiết diện chữ nhật cạnh b (hoặc h) i = 0,288b (0,288h) Với tiết diện tròn đường kính D i = 0,25D; A.gh - độ mảnh giới hạn Với cột nhà ?igh = 100-Í-120 Với cấu kiện khác >.gh = 200 1.1.5 Cốt thép Cốt thép cấu kiện chịu nén có loại: cốt thép dọc chịu lực, cốt thép dọc cấu tạo, cốt thép ngang (đai) a) C ốt thép dọc chịu lực Có thể đặt cốt thép dọc chịu lực theo chu vi tiết diện (hình 1.3a, b), có diện tích toàn Ast Với tiết diện chữ nhật nên đặt cốt thép tập trung theo chiều rộng b (hình 1.3c) Ký hiệu A s A ', lúc Ast = As + A ' Khi đặt A s = A' có trường hợp cốt thép đối xứng Nếu A s * A' - cốt thép không đối xứng Đường kính cốt tM p dọc chọn khoảng ệ = 12 -HịO Với tiết diện có cạnh từ 200m n' rrở lên nên chọn ệ > 16 Đ ặt tỉ lệ cốt thép sau: A b - diện tích tiết diện bêtông Với tiết diện chữ nhật đặt cốt thép tập trung theo cạnh b lấy Ab = bh0 • é é é a) b) Hình 1.3 Cóc cách dặt cốt thép dọc chiu lực Tiêu chuẩn TCXDVN356 quy định |i |a' phải lớn giá trị |imm cho bảng 1.1 Bảng 1.1 Giá trị |i i cúa cấu kiện chịu nén i hnin (%) < 17 17+35 35-83 >83 0,0005 (0,05%) 0,001(0,1%) 0,002(0,2%) 0,0025(0,25%) Khi đặt thép theo chư vi lấy Ab diện tích toàn tiết diện fj, > 2|amiir Khi khả chịu lực Cấu kiện sử dụng không 50% lấy Mmin = 0,0005 (0,05%) không phụ thuộc độ mảnh Tiêu chuẩn TCXDVN356-2005 khòng đề cập đến việc hạn chế giá trị cực đại cốt thép Tuy thiết k ế thực tế nên hạn chế (!, < |imax Ciiá trị |imax chọn tùy thuộc quan điểm sử dụng vật liệu Khi cần hạn chế việc sử dụng nhiều thcp người ta lấy |0.max = 0,03 (3%) Đe báo đảm làm việc chung thép bêtông thường lấy M-max = ’0 - Khoảng cách trục thép dọc chịu lực không 400mm Khi đổ bêtông m cốt thép vị trí thẳng đứng khoảng hở bên hai mép thép không nhỏ 50mm, kiểm soát cách có hệ thống kích thước cốt liệu bêtông khoáng hở vừa nêu giám đến 35mm không nhò 1,5 lần kích thước lớn cốt liệu thố b) C ó t thép dọc cấu tạo Trong tiết diện chữ nhật đặt cốt thép chịu lực tập trung theo cạnh b mà h > 500mm phải đật cốt thép dọc cấu tạo vào khoảng cạnh h khoảng cách theo phương cạnh h trục cốt thép không vượt 500mm (hình 1.4) Đirờna kính cốt thép dọc cấu tạo chọn khoảng max, (Ị)min - đường kính cốt thép dọc lớn bé Khi R sc < 400M Pa lấy k = 15 a* = 500mm Khi R sc > 400M Pa lấy k = 12 a* = 400mm Rsc - cường độ tính toán cốt thép nén Nếu tỉ lệ cốt thép dọc chịu nén 1-1' > 1,5% (n, > % ) k = 10 a* = 300 (không phụ thuộc Rsc) Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc cần tăng dày cốt thép đai Về hình thức cốt thép đai cần bao quanh toàn cốt thép dọc giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị ổn định, bị cong, bật khỏi bêtông Muốn cốt thép dọc chịu lực (tối thiểu cách thanh) cần đặt vào chỗ uốn cốt thép đai chỗ uốn cách không 400mm theo cạnh tiếtdiện (hình 1.5) Khi cạnh tiết diện không 400mm cạnh có không cốt thép dọc phép dùng cốt thép đai bao quanh toàn cốt thép dọc • o i • • • • • VI -Q ^ = 1,028 -0 ,0 0 8 x ,6 - ,0 x ,6 = ,9 13 c) Tính cốt thép: ầ A , = -P- — = R sc - R b x 0 _ ọ x J20 0 — M Ị _ - _ I m m 2 -9 ,7 1250 - = 0,0105 = 1,05% 120000 ịi, = - ^ Với X = 41,6 có Ịnmin = 0,2%; 2fimin = 0,4% Thỏa mãn điều kiện |i( > d) Chọn cốt thép dọc 4Ộ20 với diện |imin tích 1256mm2 Cốt thép đai dùng: Ộ6 > 0,25 / an t h ì l ấ y s = R s ( h o ặ c Ys = 1) Z s - c n h t a y đ ò n n ộ i l ự c c ủ a c ố t t h é p d ọ c A S|, t í n h t t r ọ n g t â m c ố t t h é p A S| đ ế n h ợ p lực N b c ủ a v ù n g n é n Đ ê x c đ ịn h d i ệ n tíc h v ù n g n é n A b c ầ n l ậ p p h n g t r ìn h c â n b ằ n g lự c t h e o p h n g t r ụ c d ầ m : R bA b + R scA 's - sA si - R s w A incc o s = (4 -2 ) T p h n g t r ì n h t í n h A b, t ì m đ i ể m đ ặ t h ợ p l ự c v ù n g n é n v x c đ ị n h Z s.V i ệ c l m k h p h ứ c t p , c ó t h ể x c đ ị n h Z s m ộ t c c h g ầ n đ ú n g n h s a u : Z s = h - — V i tiế t d i ệ n c h ữ T c ó c n h t r o n g v ù n g n é n l ấ y X = h ị b ề d y c n h V i t i ế t d i ệ n c h ữ n h ậ t ( v c h ữ T c ó R A „ c n h t r o n g v ù n g k é o ) l ấ y X = —-— — C ũ n g c ó t h ể l ấ y Z s đ n g i ả n h n ; Z s = y h 0, v i tiế t R sb d i ệ n c h ữ T c n h t r o n g v ù n g n é n Y = , 9-r-0,9 ; v i t i ế t d i ệ n c h ữ n h ặ t Ỵ = , -r , q sw - k h ả n ă n g c h ị u l ự c c ủ a c ố t t h é p đ a i đ ợ c t í n h t h n h p h â n b ố đ ề u , t í n h t h e o c ô n g t h ứ c ( - ) c h é p lạ i d i đ â y : n Hsvv R sw A sw s A sw - d i ệ n t í c h t i ế t d i ệ n n g a n g c ủ a m ộ t l p c ố t t h é p đ a i ; R sw - c n g đ ộ t í n h t o n c ố t t h é p n g a n g ( đ a i , x i ê n ) ; A jnc - d i ệ n t í c h t i ế t d i ệ n n g a n g l p c ố t t h é p x i ê n c ắ t q u a t i ế t d i ệ n n g h i ê n g N ế u t r o n g p h m vi t i ế t d i ệ n n g h i ê n g c ó n h i ề u l p c ố t t h é p x i ê n t h ì t r o n g c ô n g t h ứ c ( - ) v ( - ) p h ả i t h a y A j nc b ằ n g Z A |nc ( i n c - i n c l i n e : x i ê n ) - g ó c g iữ a trụ c c ố t th é p x iê n v p h n g trụ c d ầ m z inc - c n h t a y đ ò n c ủ a lự c t r o n g c ố t t h é p x i ê n z inc = ZSCOS0 + (c - aj)sin0 132 (4-24) a, - k h o ả n g c c h t k h i đ i c m c ủ a t i ế t d i ệ n n g h i ê n g đ ế n đ i ể m đ ầ u c ủ a c ố t t h é p x iê n tro n g v ù n g kéo c - c h i ề u d i h ìn h c h iế u tiết d iệ n n g h iê n g T r o n g c c b i ể u th ứ c ( - ) v ( - ) c ầ n l ấ y c n g u y h i ể m n h ấ t t đ i ề u k i ệ n c ự c t i ể u c ủ a h i ệ u ( M gh - M ) T í n h đ ợ c : - K h i t r o n g p h m vi tiế t d i ệ n n g h i ê n g k h ô n g c ó t ả i t r ọ n g t ậ p t r u n g : (4-25) T a i tr ọ n g p h â n b ố q đ ã đ ợ c g iá i th íc h b iếu th ứ c ( - 2 ) v đ â y lấ y d ấ u c ủ a q n g ợ c lạ i v i b i ê u t h ứ c ( - 2 ) , n g h ĩ a l ấ y + q v i s đ n h h ì n h - a v - q c h o s đ h ìn h b T r ì n h t ự t ín h to n T h ô n g t h n g t i ế n h n h b i t o n k i ể m t r a k h i đ ã b i ế t c c s ố l i ệ u v ề tả i t r ọ n g , n ộ i lự c , t i ế t d i ệ n v c ấ u t o c ủ a c c lo i c ố t t h é p X c đ ị n h ( h o ặ c g i ả đ ị n h ) vị t r í A đ i ể m đ ầ u c ủ a t i ế t d i ệ n n g h i ê n g t r o n g v ù n g k é o , t đ ó t ì m đ ợ c M v Ọ A X c đ ị n h tà i t r ọ n g q t h e o c h i d ẫ n s a u c ô n g t h ứ c ( - 2 ) , t í n h t o n q sw, t í n h c t h e o c ô n g t h ứ c ( - ) T ín h to n đ c M th e o c ô n g th ứ c (4 -2 ) Đ ẻ t í n h M gh c ầ n x c đ ị n h Z mc t h e o ( - ) , Z s t h e o c h ỉ d ẫ n s a u c ô n g t h ứ c ( - ) , c ầ n đ n h g i m ứ c đ ộ n c o c h ặ t c ủ a c ố t t h c p d ọ c t h ô n g q u a c c g i trị / x, / an - c ô n g t h ứ c ( - ) đ ế l ấ y g i trị s T iế n h n h tín h to n M h so s n h th e o đ iề u k iện (4 -2 ) T r o n g c ấ u t o c ủ a c ố t t h ó p th ì c ố t t h é p d ọ c A S| l u ô n l u ô n c ó m ặ t , c ố t t h é p đ a i t h n g l c ó ( t r t r n g h ợ p m ộ t s ố d ầ m , s n c ó c h i ề u c a o h < 15 m m , k ế t c ấ u b ả n - c ó t h ể k h ô n g đ ặ t c ố t t h é p đ a i ) c ò n c ố t t h é p x i ê n A inc c ó t h ê c ó h o ặ c k h ô n g C h ỉ n ê n d ù n g đ ế n c ố t t h é p x i ê n t r o n g n h ữ n g t r n g h ợ p t h ậ t c ầ n th iế t C ũ n g c ó th ê g iả i b ài to n x c đ ịn h c ố t th ép L ú c n y th n g c ấ u tạ o trư c c ố t th é p đ a i , t í n h t o n d ợ c q sw v c T r o n g t r n g h ợ p k h ô n g đ ậ t c ố t t h é p x i ê n th ì c ó t h ê t ì m đ ợ c d i ệ n t í c h t i ế t d i ệ n c ố t t h é p d ọ c c ầ n th iế t th e o c ò n g th ứ c (4 -2 ) M - , q swc2 (4-2 ) 133 T h í d ụ : Cho dầm lắ p g h é p k ê tự d o Đ ầ u d ầ m g iả m ch iề u c a o từ 0 xuống 350 (h ìn h ) T iế t d iệ n c h ữ n h ậ t b ề rộ n g b = 0 m m B ê tô n g c ấ p B T ả i trọ n g tín h to n p h â n b ố đ ề u đ ặ t lê n m ặ t d ầ m g m : / —q o I I— * (1 m As, 200 ấ l i 200 R 120 220 Hình 4.20 Hình vẽ thí dụ 4.8 - T ĩn h tải d o s n tr u y ề n v o g | = k N /m - H o t tải d o s n p = k N /m N g o i , t r ọ n g l ợ n g b ả n t h â n d ầ m t í n h v i h = 0 m m l g = , k N / m P h ả n lự c g ố i tự a lớ n n h ấ t R = k N Y ê u c ầ u tín h to n k iể m tra tiết d iệ n n g h iê n g th e o m ô m e n S ố l i ệ u : T ín h to n với tiết d iệ n d ầ m c h ỗ g iả m y ế u , b = 0 m m m ; h = ; d ự k iế n a = ; h = - = m m B c ó R b = l , M P a , R b( = , M P a D ù n g c ố t t h é p d ọ c C I I c ó R s = M P a , c ố t t h é p đ a i = — -— — = m m R sy h x ,8 x ( l ã 'y g ầ n đ ú n g y = ,8 ) C h o n A s I = 2 /an, từ đ ó l ấ y s = R s = N ế u k h ô n g u ố n m i ó c c ố t t h é p th ì c h ỉ l ấ y s < R s a = -^ -R s R A , X = _ = — 1111 280x402 — = — R bb x = ,7 M P a 323 - ~ = 49m m 1 ,5 x 0 z s = h - - = - ,5 = ,5 m m T í n h M gh t h e o c ô n g t h ứ c ( - ) : M gh = sA s lZ s + , q swc = ,7 X X , + , X , X 0 = , X 135 M gh = , k N m C ó M = 1 , k N m K h ô n g th ỏ a m ã n đ iề u k iệ n k h ả n ă n g c h ịu lự c X lý tìn h h u ố n g : K h i n e o c h ắ c c h ắ n c ố t t h é p d ọ c đ ể c ó s = R s t h ì c ũ n g c h ỉ c ó đ ợ c M gh = 7 , k N m , v ẫ n c h a đ ủ k h ả n ă n g c h ị u l ự c C ầ n t ă n g c ố t t h é p d ọ c t h n h 3(ị>18, A S| = m m 2, neo ch ắc ch ắn đ ể có s = R s = 280 T ăn g cốt th é p đai b ặ n g c c h g iả m s = 20m m T ín h t o n lạ i: 175x 100 , nxT , , XT , q „ w = — — —— = , N / m m = 12 k N / m 120 c = — = , m = m m ,8 + M = M a + Q ac - 0,5qc2 = 14,7 + 121 X 0,708 - 0,5 X 25 X 0/7082 = 94,1 X = —8-° -X -7 = , m m ; Z s = - , = , m m 1 ,5 x 0 M gh = X X , + , X , X = X = k N m M = , ; M gh = T h ỏ a m ã n đ i ề u k i ệ n M < M gh Ghi chú: C h ỉ c ầ n đ ặ t c ố t t h é p đ a i 8 s = t r o n g đ o n t đ ầ u d ầ m đ ế n h ế t t i ế t d i ệ n n g h iê n g ( 2 + = m m ) T r o n g đ o n g iữ a c ò n lại c ủ a d ầ m đ ă t c ố t th é p đ a i th e o tiê u c h u ẩ n đ ố i vớ i d ầ m c ó c h iề u c a o 0 m m (s = 0 m m c h o đ o n d ầ m tiế p th e o c h o đ ế n — /; s = 0 m m c h o đ o a n g i ữ a d ầ m ) C h iề u d ài c ủ a c c th a n h cốt th ép d ọ c A sl tín h từ A bên phải cần lớ n h n l,5/an= l , 0,5-^^- + 18 = 545mm lớn 40Ộ = 720mm V Thí dụ 4.9: V i s ố liệ u t h í d ụ đ ã b ố trí c ố t t h é p đ a i Ộ8, s = m m ( t h e o k ế t q u ả tín h t o n c h ịu lự c c ắ t) Y ê u c ầ u tín h to n c ố t th é p d ọ c b ằ n g th é p C II Sô' liệ u : b = 0 m m ; h = , g i ả t h i ế t a = ; h = — = m m ; R s = M P a ; A sw = X = l O O m r r r , s = m m ; R sw = M P a T ín h to n s b ộ : Tải trọng q đưa vào tính toán (đã xác định) q = 25kN/m 136 M a = 14,7kNm; Ọ A = 121 k N (đã xác định) q = ^ ! ổ iL= x 0 = 1 , N / m m = 1 , k N / m s 150 121 c = — = — - = , 5 m = 5 m m q sw + q 1 ,6 + 25 T í n h t o n c ố t th é p : M = M A + Ọ Ac - , q c = ,7 + 121 X , 5 - , X x , 5 = k N m C h o r ằ n g c ố t th é p d ọ c đư ợc n e o c h ắ c c h ắ n , lấy s = R = 280M Pa L ấ y g ầ n đ ú n g Z s = ,8 h = ,8 X = m m T ín h A s | th e o (4 -2 ); M -0 ,5 q c2 10 x 106 - , x 1 ,6 x 5 A si = - — = - —— — = 919mm ơ,z 280x258 s—s C ó t h ê c h ọ n Ộ v i A s = m m h o ặ c 4 T í n h t o n v ề n e o c ố t th é p : P h ụ l ụ c c h o (ớan = , ; A ;in = X D L = (ứa + D + Aan ộ = Ki ,5 — + Ị* 1,5 5ĩ - = 363m m Đ ã c h ọ n A s = 1 m n r lớ n liơii k ế t q u ả t í n h đ ợ c 9 r r i m 2, c ó t h ê r ú t n g ắ n đ o n n e o : 919 / = 363 = 328m m X — — 1018 Đ o n đ ầ u d ầ m c ó t h ê b ố tr í n e o t h ả n g c h ỉ b ằ n g m m , b é t h u a V ậ y c ầ n l m n e o g ậ p đ ể g i ữ c h ặ t c ố t th é p Đ oạn t h ẳ n g / | = m m > 1020 th ì k h ô n g b ả o đ ả m / 1> 10 ộ = 0 ) T í n h đ o n t h ẳ n g ta c ủ a n e o g ậ p ° C h ọ n b n k í n h u ố n r = 3 - (328 - - X ) = m m L ấ y ta = m m P h í a b è n p h ả i , đ o n d i c ầ n th iế t > , /an = 1,5 X = m m v lớ n h n 40 160° c c cố t th é p d ọ c c h ịu k é o c ó th ể đ ợ c đ ặtto àn b ộ q u a c h ỗ g ã y k h ú c K h i a < 160° th ì m ộ t p h ầ n h o ặ c to n b ộ c ố t th é p d ọ c c h ịu k é o k h ô n g đ ặ t liê n q u a c h ỗ g ã y m tá c h rời , đ e m n e o v o v ù n g n é n ( h ì n h 2 ) Đ ặ t: A s - d iệ n tíc h tiế t d iệ n to àn b ộ c ố t th é p d ọ c c h ịu kéo; A sl - d i ệ n t í c h t i ế t d i ệ n c ố t th é p đ ặ t liề n ( k h ô n g n e o v o v ù n g n é n ); A st - d i ệ n t í c h t i ế t d i ệ n c ố t t h é p đ ợ c n e o v o v ù n g n é n : A s = A sl + A S1 K h i g ó c a c n g b é t h ì n ê n t ã n g l ợ n g A ST 0,5So 0,5S, Hình 4.22 Gia c ố góc lõm ch ỗ dầm gãy khúc 138 4.7.2 Tính toán cốt thép bó Đặt p lực có xu hướng phá vỡ bêtông vùng lõm'** P = ( A s1+ , A s2)R s c os | G ọi A sw diện (4-2 7) tích tiết diện ngang m ột lớp cốt thép đai d ù n g m cố t tổng cốt thép bó th é p b ó £ A SW, đật Pgh k chịu lực c ủ a cá c cốt th é p bó điề u kiện là: PSP*h=R!» s i n |z A „ (4-28) Các cốt thép bó đươc đăt môt đoan S0 = hatg —a Đ ầ u m ú t S0 kể từ trục dầm , kích thước th ẳn g đ ứ n g c ủ a d ầ m c h ỗ góc lõm , h = — - — với h - chiều cao tiết diện dầm, đo theo phương vu ô ng g óc vớ i trục dầm sin Thí dụ 4.10: Cho chỗ gãy khúc dầm với góc lõm a = 150° Chiều cao tiết diện dầm h = 600m m Cốt th é p chịu kéo gồm 2Ộ20 + 2Ộ25 loại RB400 Yêu cầu tính toán, c ấ u tạ o cốt th é p bó gia cố góc lõm Số liệu: R B 00 có R s = 365M Pa G óc a = 150° < 160° Đ ặ t 225 liền q u a ch ỗ gãy khúc, A S| = ệ = m m 2, đem 2(ị>20 neo vào vùng nén: A s2 = ệ = m m D ù n g cốt thép bó ệlOCI, l(Vp nhánh: A sw = X 78,5 = 157m m 2; R sw = 175M Pa T ín h toán: cos - = cos 75° = 0,2588; sin - = ,9 2 p = (2A S| + 0,7A s2)R scos — = (2 x982 + 0,7 X 628)365 X 0,2588 = 227000N T ổ n g diện tích tiết diện cốt thép bó A SWđược rút từ ph ơng trình (4-26) ĨA p _ 227000 Z A CU, > - : = ————= 13 m m D a x ,9 K sw s i n 2 Chỗ tiêu chuẩn giáo trình in nhầm 139 Số lớp cốt thép bó: n= SA A sw 1343 8,5 157 Cấu tạo: C họn n = lớp, đăt khoảng S0 = h^tg-GC uh =_ h = a a sin — 600 —— = m in ; ,9 t g - a = tg 6°15 ' = 1,4966; s = 621 X 1,4966 = m m K h o ản g cách tru ng bình lớp đ o theo p h ng trục dầm : a 30 s = — — - sin — = X ,9 = 12mm n -1 -1 4.8 CHI TIẼT ĐẶT SẢN 4.8.1 Cấu tạo Chi tiết thép tấm, đặt bề m ă t cấu kiện, d ù n g đ ể liên kết với m ột vật thể k h ác sau đổ bêtông T rong trường hợ p tương đối tổn g q u t vật thể truyền vào liên kết nội lực: m ô m e n uốn M, lực trượt Q (lực cắt) lực d ọ c N (k éo nén) (hình 4.23a) kích thước bề m ặt tấ m thép b t X h t c h ọ n theo yêu cầu c ủ a liên kết T ấ m thép giữ chặt vào bêtôn g neo hàn trực tiếp với cốt thép ch ịu lực T h ông thường neo đặt vu ôn g góc với m ặ t thép, th ành m ột s ố h àng (hình 4.23a,b) Trường h ợ p liên kết chịu lực trượt Q lớn nên d ù n g thêm th a n h neo xiên (hình 4.2 3c) hàn lên m ặt thép a) Q T H ìn h 4.23 Chi tiết đặt sẩn 140 4.8.2 Tính toán neo vuông góc Đ ê tính toán cần chọn trước kích thước thép, dự kiến s ố h n g neo n an (c h a cần d ự kiến số hàng) X ác định N an Nán lực k éo lớn lực nén lớn hàng neo M N N „ ;N ^ = ^ ± — z (4-29) "an Lực N dương hướng (kéo) âm hướng vào cấu kiện (nén); z - k hoáng cách trục hai hàng neo Lực trượt truyền cho hàng neo Q an Q„ = (4-30) n an T rong công thức (4-30): - Nếu Nan < lấy N'm = N - Nếu N 'in < lấy Nýn = - Nếu đ ổ bêtông m thép dược đặt m ặt cấu kiện, - Lây nan < không báo đám truyển lấy Nán =0 lực trượt Q đ ều lên tất cà hàn g n c o (nhiều 4) Tính (0 - hệ số tương quan chịu kéo cắt N „ (0 = 0,3-— - Khi N' > (có hàng chiu nén) Q ^ an N co = , —- Khi N'm < (không có hàn g chịu nén) (0 Tính hệ số S: = N ;lll < (kh ông có hàng chịu k éo ) s = J Vl + 0) (4-31) đ ổ n g thời lấy > 0,15 Khi Q an < lấy Q an = để tính lấy ô = 0,15 Tính hệ số tương quan Khi dùng neo có đư n g kính từ đến m m , đối vớ i bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ cấp từ B I 2,5 đến B50 bêtô n g nhẹ cấp từ B12,5 đến B , xác định X theo công thức (4-32): 141 ,7 ^ / r ; Ằ= (4-32) p R b, R s - cư ờng độ tính toán c ủ a b êtông củ a th anh neo, th eo đơn vị M Pa Với b êtỏn g cấp lớn B50 lấy R b theo cấp B50 Với b êtô n g n h ẹ c ấ p lớn B30 lấy R b theo B30 p - hệ số, lấy sau Với b êtôn g nặng p = 1, b ê tô n g hạt n h ỏ B = 0,7 4- 0,8, b êtôn g nhe p = Y với ^ Y m lương riêng, k G / n r A an| - diện tích tiết diện m ột th anh neo chịu lực lớn tính th e o đơn vị crrr Khi ch a có cấu tạo cụ củ a neo giả thiết đ n g kín h an để Hệ số X lấy k h ô ng lớn 0,7 Khi Q an < k h ô n g cần tính X T ố n g diện tích tiết diện củ a th anh hàng n eo chịu lực lớn n hất A an xác định theo cô n g thức (4-33) (4 -3 3) R T rong cô n g thức (4-33): - Nếu theo (4-30) mà Q an < lấy Q an = - Nếu theo (4-29) mà Nan < lấy Nan = - N ếu đổ b ê tô n g m th é p đặt bề m ặ t cấu k iệ n lấy g iả m X x u ố n g 20% Tính toán A an thực toán k iể m tra h o ặc ch ọn đư ng k ính s ố m ộ t hàng neo Chiều dài c ủ a nco chịu kéo xác địn h th e o m ụ c -4 n e o cốt thép Chiều dày t c ủ a thép xác định s phân kết với vật thể ĩhanh neo), tính toán theo tích làm việc củ a n ó (liên d ẫn cấu k iệ n thép, ngo ài ý đến cô ng nghệ hàn bảo đ ảm điều kiện: (4 -3 ) ộ an - đư ờng kính neo; R sq - cường độ chịu cắt củ a thép; 142 Việc hàn neo vào thcp cần tính toán, thực theo tiêu chuẩn cấu kiện thép Không dùng neo uốn chữ u chí hàn đoạn nằm ngang (trừ trường hựp chi dật theo cấu tạo) 4.8.3 Thanh neo xiên Khi lực trượt Q lớn, chí dùng hàng neo vuông góc Aan lớn Lúc nên dùng neo xiên để chịu lực ọ Diện tích tiết diện neo xiên Aan inc xác định theo công thức (4-35) N']n - xác định theo công thức (4-29) Nếu N'm< lấy không P' góc trục xiên phương lực Q Thường lấy p khoảng 5°-h30° Ngoài neo xiên cần đặt neo thẳng góc tính toán theo công thức (4-33) lấy Ọ;mbằng 10% giá trị tính theo (4-30) ô = Thí dụ 4.11: liên kết dầm công XÕ11 thép 118 vào tường bêtông cốt thép cần bô' trí chi tiết đặt sẩn Tường dày 220mrn bêlông cấp B20 đổ đứng Lực từ công xôn truyền vào cho liên kết gồm M = 20kNm; lực trượt Q = 42kN Yêu cầu tính toán neo cốt thép CHI Đê Số liêu: Dầm thép 118 có bề cao h = 180mm, bề rộng cánh b = 90mm Dự kiến dùng thép có kích thước 260 X 170mm, đặt hai hàng neo (nan = 2) với z = 200mm Neo thép CIII có Rs = 365Mpa Bêtóng B2Ơ có cường độ tính toán gốc 11,5 0,9MPa, đổ bêtông theo phương đứng, lớp dày 1,5m, dùng hệ số yb = 0,85 Rb = 0,85 Rhl = 0,85 X X 11,5 = 9,78MPa; 0,9 = 0,765MPa Tính toán: Vì N = nên Qi|| = Qr 0,3N;n = -0 ,3 x l0 Q =6kN 0,3N 0,3 x 0 c co = _ — = —— = 5; ọ ^ „an, = 0.4082 ô = V I + (I) V 1+ 143 D ự k iến d ù n g neo đư ờn g kính 10Ộ = 160m m 4/an = 136mm Tính toán diện tích m ấu neo dựa vào công thức (4-19) D iện tích cần thiết A nr A = R S: 185 365x16 ,3 R 340 ,3 x ,8 = 3320m m D iện tích toàn m ấu neo: 3320 + 201 = 352 l m m (201 diện tích tiết diện neo) D ùng thép hình vuông, hàn vào neo đế làm m ấu, cạnh V3521 = , m m , chọn b ằn g 60m m M ấu neo cần cho n eo chịu k éo ph ía T h a n h neo p h ía chịu nén, có ch iều dài b ằng 185m m > ệ , n h th ế (hình 4.24) K iểm tra phá hoại hình tháp nén thủng Mặt bé tháp thép m ấu neo có chu vị U | = x = 24 0m m , m ặt lớn tháp có cạnh: + x = m m , chu vi u = x = 1720mm Chu vi trung bình U m = 0,5 (U j+ u 2) = 0,5 (240+1720) = 980m m Lực tác dụng vào neo là: P=^ 144 =— = 50kN Kiếm tra theo điều kiện: p < Fb = a 1R hlU mh() Với bêtông nặng a, = 1; lấy h0 = 185mm Fb = X 0,765 X 980 X 185 - 13 N = 138,7kN T lỏa m ãn điều kiện chống nén thủng p < F b 185 ộĩẽỊ \ 220 Hình 4.24 Hình v è thí dụ 11 145 [...]... 0 , 5 $ ) + 0 ,9 ( 0 , l - 0 , 5 n ) K ết quả tính to á n đ ư ợ c g h i tron g b a n g sau : Giá trị của n và m với 5 = 0 ,1; = 0,6 và a = 0 ,1 Ị, 0 0 ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,55 0,6 0,7 0,8 1, 0 1, 1 9 1 1 1 1 1 1 1 1 0,5 0,00 -0,50 -1, 0 -1, 0 n 0 0 ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,55 0,75 0,90 1, 05 1, 20 1, 30 0 ,1 6 5 0 ,11 2 0,0 5 0,00 m 0 ,6 0 0,09 0 ,14 0 ,18 0, 21 0,23 0,24 0,2 41 0,24 0,207 2 T ín h t o á n v ớ i c á c g... ,5 5 0,2 41 0,4 21 0,6 01 0,7 81 0 ,6 0 0 ,6 0 0 ,2 4 0 0 ,4 2 0 0 ,6 0 0 0 ,7 8 0 a - 0 ,1 a = 0,3 G iá trị n và m ứng vớ i cá c a a = 0 ,1 0 a = 0 ,7 a = 0 ,5 a = 0 ,3 n m n m n m n m (,7 0 ,7 5 0 ,2 0 7 0 ,8 5 0 ,3 4 2 0 ,9 5 0 ,4 4 7 1 ,0 5 0 ,6 1 2 (,8 0 ,9 0 0 ,1 6 5 1, 10 0 ,2 5 5 1, 30 0 ,3 4 5 1 ,5 0 0 ,4 3 5 (,9 1, 05 0 ,1 1 2 1, 35 0 ,1 5 7 1, 65 0 ,2 0 2 1 ,95 0 ,2 4 7 1. 0 1 ,2 0 0 ,0 5 0 1, 60 0 ,0... 0,079m = 79mm 1 N 12 74 e0 = ma x ( e ị , e a ) = 7 9 m m 0.2, 79 ,1. 05X400 1, 5x79 + 400 = 2,5x0,84*32000x1333 *10 ^ = 7 312 000N 3500 n = ~ 12 74 =1, 21; 7 312 r|e0 = 1, 21x79 = 96mm N _ 12 74x1000 _ n ~ R bb h f) _ 1 4 x 2 5 0 x 3 6 4 “ ’ 1 2 7 4 ^ Rbbhồ Úng VỚI II = 1, 0 và m 64 14 x 250x 364 = 0 ,2 6 4 tìm đư ợ c đ iể m c trên h ọ b iể u đ ồ h ìn h 1. 10, nội su y được ct = 0.27 O R ^ = 0,27x14x250x364 = 12 29mm2 Rs... khi — < 8 lấy r| = 1 h l \ Khi k u > 2 8 — > 8 h y cần kể đến uốn doc và tính TỊ theo công thức (1 -7) TI (1 -7 ) _N N_ Ncr - lực dọc tới hạn Tiêu chuẩn thiết k ế TCXDVN3 56 -2005 đưa ra công thức thực nghiệm: I cr /2 ... cột nhà ?igh = 10 0-Í -12 0 Với cấu kiện khác >.gh = 200 1. 1.5 Cốt thép Cốt thép cấu kiện chịu nén có loại: cốt thép dọc chịu lực, cốt thép dọc cấu tạo, cốt thép ngang (đai) a) C ốt thép dọc chịu... ụ 1. 8; 1. 1 1, 1 v Đ ể s o s n h c h ú n g t a đ a c c k ế t q u ả v o t r o n g b ả n g s a u , đ n g th i t ín h A st = A s + A ' 49 Thí dụ 1. 8 1. 11 1 .14 1. 15 ; 13 42 13 58 10 95 11 40 As 13 42... siy, M* 10 - 10 ' 10 3 ĩo 10 10 6 80 464 11 08 -644 16 7 398 565 16 0 928 967 -39 297 488 785 240 13 92 2 81 111 1 389 537 926 320 18 56 -15 0 2006 445 539 984 400 2320 -556 2876 464 495 959 480 2784 -1 1 3899