Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án kết cấu bê tông cốt thép
KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Chương : TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN CHỊU UỐN THEO ĐIỀU KIỆN CƯỜNG ĐỘ 2.1 Đặc điểm cấu tạo điều kiện chịu uốn : 2.1.1 Các loại cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn : Các cấu kiện chịu uốn thường gặp dầm sàn, đan sàn, cầu thang, ô văng, sênô, lanh tô, tường chắn đất, panen mái, móng băng… Trong cấu kiện chịu uốn xuất kiện nội lực mômen uốn lực cắt Có hai loại cấu kiện chịu uốn : dầm Bản kết cấu có chiều dày nhỏ so với chiều dài chiều rộng Dầm kết cấu có chiều cao chiều rộng tiết diện nhỏ so với chiều dài Ví dụ : Đan sàn, đan cầu thang, sê nô, móng bè… dạng Dầm sàn, dầm limon cầu thang, sườn mái, đà consol, sườn móng bè… dạng dầm Bản sàn Dầm sàn Cột Sườn móng bè Bản móng bè 2.1.2 Cấu tạo : a) Kích thước : Bài giảng mơn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG As2 - cốt thép chịu lực cấu tạo hb abv As1 - cốt thép chịu lực a a - bước cốt thép Kích thước ô sàn (l1, l2) ảnh hưởng đến hình thức làm việc Có hai hình thức làm việc Khi l2/l1 > : mômen uốn theo phương l1 lớn nhiều so vơí mômen uốn theo phương l2 xem làm việc phương ( phương ngắn l1) Khi l2/l1 : xem làm việc hai phương ( M1 > M2 ) Chiều dày sàn : Bản sàn nhà dân dụng : hb = 6-10cm; nhà cao tầng, hb lớn (12;15)cm để đảm bảo yêu cầu độ cứng, giảm dao động, tăng cường ổn định cho nhà Trong kết cấu cầu thang dạng chịu lực ( thẳng xoắn ), thang có chiều dày hb = 10,12 …cm Chiều dày trng kết cấu móng bè lớn trị số trên, đưọc xác định tính toán Sử dụng bê tông B15, B20 Lớp bê tông bảo vệ: abv 10mm hb 100mm abv 15mm hb 100mm b) Cốt thép : Cốt thép gồm có cốt thép chịu lực cốt thép phân bố Thường dùng thép AI, dùng thép AII Đường kính từ 6 12 Thép chịu lực : đặt vùng chịu kéo mômen gây Thường dùng Þ6, Þ8, Þ10; cầu thang dùng Þ12,Þ14… Số lượng cốt chịu lực xác định theo tính toán thể qua đường kính khoảng cách hai cốt cạnh @ 200mm h b 150mm Khoảng cách cốt thép chịu lực: 70 @ 200 @ 1.5h b h b 150mm Coát chịu lực phải sâu vào mép gối tựa đoạn 10Þ @ 15mm 10mm @ 1.5 10mm Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Thép phân bố (thép cấu tạo) : Nhiệm vụ : định vị cốt chịu lực, phân phối ảnh hưởng lực tập trung cốt chịu lực lân cận; chịu ứng suất co ngót, nhiệt độ; chịu ứng suất làm việc thực tế không hoàn toàn giống với sơ đồ tính (ví dụ : quan niệm gối, ngàm…) Đặt thép cấu tạo : thường dùng Þ6,Þ8 khoảng cách cốt thép 250300 không vượt 350mm Số lượng cốt thép cấu tạo không nhỏ 10% số lượng cốt chịu lực tiết diện có mômen lớn Trong phạm vi gối tựa phải có thép phân bố (xem hình vẽ minh họa) @ 200 300mm, 350mm As 10% As ct Thép chịu lực l1 A Thép cấu tạo A l2 Bản sàn phương Thép cấu tạo Thép chịu lực Thép chịu lực Thép cấu tạo l1 Mặt cắt A-A 2.1.3 Cấu tạo dầm : a) Kích thước tiết diện : Dầm cấu kiện mà chiều cao chiều rộng tiết diện ngang nhỏ so với chiều dài Tiết diện ngang : chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang, hình hộp…Phổ biến chữ nhật chữ T Kích thước dầm: h = (1/20 1/8)l , b = (1/4 1/2)h L chieàu dài nhịp Thông thường: h = (1/16 1/13)l b = (1/4 1/1.5)h Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Bố trí chiều cao h tiết diện nằm theo phương mặt phẳng uốn Các kích thước h,b nên chọn chẵn 5cm để dễ định hình ván khuôn Các tiết diện dầm chịu uốn b) Cốt thép dầm : Cốt dọc chịu lực : (Þ12 Þ32) tính toán từ mômen uốn Trong tiết diện đặt cốt đơn : cốt dọc chịu lực đặt vùng kéo dầm Trong tiết diện đặt cốt kép : cốt dọc chịu lực kéo đặt vùng kéo, cốt dọc chịu lực nén đặt vùng nén dầm Dầm có b 15cm có hai cốt dọc, b nhỏ đặt cốt Cốt dọc chịu lực đặt thành nhiều lớp Cốt dọc cấu tạo : Cốt thép (Þ10 – Þ12) để giữ vị trí cốt đai lúc thi công, chịu ứng suất co ngót, nhiệt độ Cốt giá (g 12) đặt thêm vào mặt bên tiết diện dầm chiều cao h 70cm để giữ khung cốt thép khỏi bị lệch thi công chịu ứng suất co ngót, nhiệt độ Tổng diện tích cốt thép cấu tạo Acấu tạo 0.1%Asườn dầm Cốt đai: Cốt thép chịu lực cắt, định vị cốt dọc, gắn vùng bê tông chịu nén với vùng bê tông chịu kéo để đảm bảo cho tiết diện chịu mômen Đường kính cốt đai thưòng lấy từ Þ6 Þ10, hd 70cm sử dụng Þđ Þ8 Cốt đai có 1, 2, nhiều nhánh Diện tích khoảng cách đặt cốt đai xác định theo tính toán cấu tạo Cốt xiên: Cốt xiên chịu lực cắt Thông thường, cốt xiên cốt dọc uốn lên, cốt xiên chịu mômen uốn Bài giảng mơn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG 30 o ; sàn dầm thấp Góc uốn cốt xiên: 45 o ; dầm có h d 800mm 60 o ; dầm có h d 800mm Cấu tạo cốt thép; Cốt thép phải bố trí đối xứng theo tiết diện ngang Nếu có nhiều lớp cốt thép không bố trí so le Cốt thép bố trí phải tuân thủ quy định lớp bê tông bảo vệ khoảng cách thép Trường hợp có nhiều loại đường kính lớn bố trí lớp Thép cấu tạo Thép chịu lực h 7 Cốt giá Þ12 Thép chịu lực Cốt đai Cốt xiên b 2.2 Các giai đoạn ứng suất biến dạng tiết diện thẳng góc 2.2.1 khảo sát làm việc dầm : Thí nghiệm với dầm đơn giản : Khi tải trọng nhỏ : dầm chưa nứt Khe nứt nghiêng Khe nứt thẳng góc Các khe nứt dầm đơn giản q l M ql / ql / + - Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép ql / Q Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Khi tải trọng đủ lớn : xuất khe nứt thẳng góc với trục dầm vùng có M uốn lớn (giữa dầm) khe nứt nghiêng vùng có lực cắt Q lớn (gần gối tựa) Như vậy, dầm bị phá hoại tiết diện có khe nứt thẳng góc tiết diện có khe nứt nghiêng Đó tiết diện cần tính toán để dầm không bị phá hoại 2.2.2 Các giai đoạn trạng thái ứng suất biến - dạng tiết diện vuông góc với trục dầm MII b Mf : trục trung hòa qua sườn làm tiếp bước sau Xác định m từ phương trình (3): m Bài giảng mơn: Bê Tơng Cốt Thép M b Rb b ' f b h 'f ho 0,5h ' f b Rbbho Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Nếu m >0,5 : tăng h mac bêtông A 0,5 Nếu R min.b.ho Xác định As diện tích cốt thép chịu o ké từ (1’) R b Rbbho Rsc A b Rb b f b h Rs ' s ' ' f Nếu Fa’ < minbho Chọn cốt thép As' minbho chuyển sang Bài toán Chọn, bố trí, kiểm tra a, a’, Bài toán : Biết As' , tính As (bài toán cốt kép) Biết : M; b; h; b’f; h’f; mac bêtông; nhóm cốt thép; As' Tính : As? Giải Các số liệu biết : Rb , MPa R b R nhóm CT RS , MPa B# b ; bf’; hf’ (mm) As' a’ giả thiết a; ho=h-a (mm) M x106 (Nmm) Kiểm tra điều kiện Sf’(hay bf’) để cánh tham gia chịu lực với sườn Xác định vị trí trục trung hòa : Mf = bRbb’fh’f(ho-0,5h’f) Nếu MMf : trục trung hòa qua cánh tính tiết diện chữ nhật b’f x h Nếu M>Mf : trục trung hòa qua sườn làm tiếp bước sau Xác định m từ (2’) : m Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép M Rsc As' ho a ' b Rb b' f b h 'f ho 0,5h ' f b Rbbho Th.S Võ Thị Cẩm Giang : KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Nếu m >R : As' chưa đủ, cần tính As' , As theo toán Nếu m R : tra bảng tính 2 m ; suy x = ho Có hai trường hợp : Nếu x hf’ : ứng suất cốt thép chịu nén As' đạt đến Rsw As xác định diện tích cốt b Rbbho Rsc A b Rb b f b h Rs ' s ' ép th chịu kéo từ (1’) ' f Nếu x Qwb tính cốt xiên bố trí x1 Asinc1 xo1 x2 Asinc2 xo2 x3 Asinc3 xo3 xc Q2 Q3 bw Q i o Q1Q g= đoạn tính cốt xiên x Bố trí lớp cốt xiên Vẽ Qwb chồng lên biểu đồ Q Từ giao điểm Qwb Q ta xác định đoạn dầm cần đặt cốt xiên ( đoạn dầm x mà Q > Qwb) Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Asinci – diện tích lớp cốt xiên thứ i x1 – khoảng cách từ mép gối tựa đến điểm đầu lớp cốt xiên thứ xi – khoảng cách từ chân lớp cốt xiên thứ ( i-1 ) đến điểm đầu lớp cốt xiên thứ i xc – khoảng cách từ chân lớp cốt xiên cuối đến tiết diện thẳng góc mà từ không cần bố trí cốt xiên (Q < Qwb) x – đoạn cần bố trí cốt xiên (Q > Qwb) xoi- hình chiếu lớp cốt xiên thứ i, cốt thép chịu kéo bố trí hàng h a' xo o , cịn bố trí nhiều hàng tính cụ thể tg b) Bố trí lớp cốt xiên : xi, xc smax (thường lấy s) Nếu lớp cốt xiên có tính để chịu lực cắt x1 smax; để uốn lên gối chịu mômen âm gối x1 ho/2; cốt xiên tính toán để chịu mômen lực cắt phải thỏa điều kiện (x1 smax x1 ho/2) c) Diện tích lớp cốt xiên : Từ điều kiện lực cắt Q Qwb Rsinci Asin ci sin Suy A Trong sinci A sin ci Q Q wb R sincsin tổng diện tích lớp cốt xiên mà vết nứt nghiêng qua Để đơn giản thiên an toàn, cho phép xem tiết diện nghiêng cắt qua lớp cốt xiên Khi diện tích lớp cốt xiên thứ i xác định nhö sau : Q Q wb Asinci i R sincsin Cốt xiên cốt dọc uốn lên, Asinci chọn lớn Asinci tính nhiều d) Các dạng toán cốt đai, cốt xiên : Bài toán : Tính toán cốt đai để đai bêtông chịu toàn lực cắt Biết : Q; kích thướt tiết diện; mác bêtông; nhóm cốt thép Tính : thiết kế cốt đai (không cần cốt xiên) Giải Các số liệu cho: Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG B # Rb , Rbt , Eb MPa nhóm CT RSw , Es MPa b1 b Rb 0,01x1xRb b 2; b3 0,6; b 1,5 b (mm) ho = h – a; Kiểm tra điều kiện cần tính cốt đai Q > b3(1+f + n )bRbtbho Chọn trước đường kính số nhánh đai (thường vào độ lớn dầm) Xác định bước đai tính toaùn s tt 4 b f n b Rbt bho2 Rsw nAw Q2 bước đai lớn s max b 1 f n b Rbt bho Q bước đai cấu tạo h / s1 khi h 450mm ct 150mm h / s1 khi h 450mm ct 300mm 3h s khi h 300mm 500mm ct Khoảng cách thiết kế cốt đai : (chọn chẵn đến cm) Trong đoạn dầm gần gối tựa ( lực cắt lớn) : s min{stính toán; smax; s1cấu tạo} Trên đoạn dầm lại dầm : s = s2cấu tạo Kiểm tra lại điều kiện; Q 0,3 w1b1 bRbbho Bài toán : Tính toán cốt đai cốt xiên Biết : Q; b; ho; mac bêtông; nhóm cốt thép Tính : thiết kế cốt đai cốt xiên Giải Các số liệu cho: Bài giảng mơn: Bê Tơng Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG B # Rb , Rbt , Eb MPa nhóm CT RSw , Es MPa b1 b Rb 0,01x1xRb b 2; b3 0,6; b 1,5 b (mm) ho = h – a; Kiểm tra điều kiện cần tính cốt đai Q > b3(1+f + n )bRbtbho Chọn trước đường kính số nhánh đai (thường vào độ lớn dầm) Chọn bước đai s theo cấu tạo Xác định khả chịu cắt đai bêtông Q wb b f n b Rbt bho2 RswnAw s Neáu Q Qwb : cốt đai bảo đảm lực cắt Nếu Q > Qwb : có hai trường hợp giải Giảm bước đai s tăng đường kính Q Qwb Giữ nguyên s, tính cốt xiên chịu (Q-Qwb) Vẽ biểu đồ Qwb chồng lên biểu đồ Q Từ giao điểm Qwb Q ta xác định đoạn dầm cần đặt cốt xiên x ( đoạn dầm mà Q > Qwb) Dự kiến bố trí lớp cốt xiên đoạn x; x = ½ gối tựa +xoi + xi Tính toán cách đơn giản thiên an toàn cho phép tiết diện nghiêng nguy hiểm có hình chiếu Co luôn cắt qua lớp cốt xiên Xác định Qi Tính diện tích lớp cốt xiên; Asinci Q i Q wb R sincsin Choïn bố trí cốt xiên e) Các biện pháp cấu tạo để bảo đảm khả chịu mômen tiết diện nghiêng: Neo cốt dọc chịu kéo gối tựa tự : Khi Q b3(1+f + n )bRbtbho laáy lneo=10d; Khi Q > b3(1+f + n )bRbtbho lấy lneo 15d Uốn cốt dọc chịu kéo : Bài giảng mơn: Bê Tơng Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Điểm uốn cốt dọc chịu kéo nhịp uốn lên gối chịu mômen âm phải cách mép gối tựa đoạn l ho/2 Điểm uốn cốt dọc chịu kéo nhịp uốn lên phải cách tiết diện cốt dọc chịu với toàn khả chịu lực đoạn l ho/2 Phải uốn đối xứng với trục đứng tiết diện Không uốn hai thép góc tiết diện chúng cần phải neo vào gối tựa Cắt bớt cốt dọc chịu kéo : Cắt nối cốt thép tiết diện có nội lực nhỏ, cụ thể thép dầm nhịp nối vùng gần gối tựa thép gối nối vùng nhịp Để đảm bảo cường độ tiết diện nghiêng bất kỳ, cốt thép phải 0,8Qo kéo dài thêm đoạn W so với điểm cắt lý thuyết : W 5d 20d 2qsw (Giá trị 5d để đảm bảo neo cốt thép ) Qo : lực cắt (độ dốc biểu đồ mômen) tiết diện cắt lý thuyết d: đường kính cốt thép dọc bị cắt bớt Bài giảng mơn: Bê Tơng Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang ... với bê tông nặng bê tông tổ ong: …………… .2, 0 - Đối với bê tơng hạt nhỏ: ………………….………….1,7 cường độ tính toán cốt đai, cốt xiên Rsw ~ Rsinc = 0,8Rs ; ví dụ : cốt đai, cốt xiên làm thép AI (Ra =22 5MPa... x100% 2, 54% 22 5 Đồng thời cốt thép xảy phá hoại đột ngột sau b? ?tông bị nứt (toàn lực cốt thép chịu) Để tránh điều cần đảm bảo (thường lấy 0,05% 0,1%) f/ Các loại toán : Bài toán :... ngót, nhiệt độ Tổng diện tích cốt thép cấu tạo Acấu tạo 0.1%Asườn dầm Cốt đai: Cốt thép chịu lực cắt, định vị cốt dọc, gắn vùng bê tông chịu nén với vùng bê tông chịu kéo để đảm bảo cho