CHƯƠNG NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 3.1 NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KC BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.1.1 Nội dung sản phẩm thiết kế Thiết kế ý tưởng sau lập phương án tiến hành phân tích, tính tốn Sau thể kết ngơn ngữ hình ảnh kết cấu Sản phẩm thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép thường có hai phần vẽ thuyết minh Thuyết minh trình bày sở thiết kế, lập luận tính tốn, kết tính tốn kết cấu dự tốn (giá thành) Bản vẽ thể hình dáng, kích thước, cấu tạo kết cấu với yêu cầu kỹ thuật, dẫn vật liệu sử dụng… Yêu cầu thiết kế tính phù hợp với việc sử dụng, độ bền vững, tính khả thi tính kinh tế Các yêu cầu quan trọng với mức độ khác tùy vào kết cấu cụ thể 3.1.2 Các bước thiết kế Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép gồm hai việc tính tốn cấu tạo Quy trình thường theo bảy bước sau: - Bước 1: Mô tả, giới thiệu kết cấu Trình bày vị trí, nhiệm vụ, đặc điểm kết cấu, lựa chọn phương án, thể mặt kết cấu, hình dáng kích thước kết cấu - Bước 2: Chọn sơ kích thước phận Sơ chọn kích thước phận chiều dày sàn, chiều dày tường, kích thước dầm, cột… Chọn vật liệu chọn loại bê tông, cấp độ bền bê tơng, nhóm cốt thép, loại cốt thép… vào đặc điểm kết cấu, khả cung cấp vật liệu, khả thi công - Bước 3: Lập sơ đồ tính tốn Trong bước kết cấu thực mơ hình thành sơ đồ tính Các liên kết thực tế chuyển thành liên kết lý thuyết Các liên kết lý thuyết phải lựa chọn hợp lý sở phân tích khả ngăn cản chuyển vị - Bước 4: Xác định tải trọng Xác định tất tải trọng tác dụng lên cấu kiện cụ thể kết cấu Với loại tải trọng cần xác định điểm đặt, phương, chiều, độ lớn, trường hợp bất lợi tải trọng Cần phân biệt tải trọng thường xuyên tác dụng hay tạm thời tác dụng lên kết cấu - Bước 5: Tính tốn nội lực, tổ hợp nội lực Tính tốn vẽ biểu đồ nội lực cho trường hợp tải trọng, sau lựa chọn giá trị nội lực biểu đồ nội lực tổ hợp lại để tìm giá trị gây bất lợi để tính tốn - Bước 6: Tính tốn bê tơng cốt thép Tính tốn cốt thép, khơng đảm bảo cần phải quay lại từ bước để chọn lại kích thước, chọn lại bê tơng, nhóm thép để đảm bảo kết cấu chịu lực an toàn Đây bước mơn học - Bước 7: Thiết kế chi tiết thể Chọn bố trí cốt thép theo yêu cầu chịu lực yêu cầu cấu tạo, thiết kế chi tiết phận, thép thể chúng vẽ 3.2 TẢI TRỌNG Tải trọng lực tác dụng lên kết cấu, bao gồm tải trọng thân kết cấu, tải trọng phận khác tác dụng lên kết cấu, tải trọng đồ đạc, người, tải trọng gió, tải trọng đặc biệt (động đất, cháy nổ, bom đạn)… Khi thiết kế cần xác định tải trọng theo tiêu chuẩn tương ứng Với công trình nhà cơng trình dân dụng, cơng nghiệp, sử dụng tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 2737-1995 3.2.1 Phân loại tải trọng Tải trọng phân thành ba loại dựa vào tính chất tác dụng nó: - Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tải trọng có tác dụng khơng thay đổi suốt trình sử dụng (điểm đặt, phương, chiều, độ lớn) Trọng lượng thân kết cấu, vách ngăn cố định… tĩnh tải Để xác định chúng cần dựa vào cấu tạo cụ thể phận - Tải trọng tạm thời (hoạt tải) tải trọng thay đổi điểm đặt (đồ vật người sàn), phương chiều, độ lớn (gió, phương tiện giao thông) Để xác định hoạt tải cần dựa vào tiêu chuẩn, tiêu chuẩn đưa giá trị hoạt tải sở thống kê - Tải trọng đặt biệt tải trọng xảy động đất, cháy nổ, bom đạn… Theo thời hạn tác dụng tải trọng phân thành: - Tải trọng tác dụng dài hạn: bao gồm tải tĩnh tải phần hoạt tải - Tải trọng tác dụng ngắn hạn: phần lại hoạt tải - Tải trọng tác dụng trùng lặp: tải trọng có trị số thay đổi nhanh, lặp lặp lại có tính chất chu kỳ, ví dụ tải trọng rung động 3.2.2 Giá trị tiêu chuẩn giá trị tính tốn tải trọng Giá trị tiêu chuẩn tải trọng (qTC) lấy giá trị thường gặp thực tế, xác định phương pháp thống kê theo thực tế sử dụng cơng trình Giá trị tính tốn tải trọng (q) có kể đến khả vượt tải, tức tải trọng tác dụng lớn giá trị tải trọng tiêu chuẩn gây bất lợi cho kết cấu Do q lấy qTC nhân với hệ số vượt tải q=n.qTC (3.1) Theo TCVN 2737-1995, tĩnh tải n=1,1÷1,3, hoạt tải n=1,2÷1,4 Trong trường hợp giảm tải trọng thường xuyên mà lại gây bất lợi cho kết cấu (ví dụ tường chắn đất) phải lấy n 10 mm, tỷ lệ đường kính hai khơng nhỏ 0,85 + Hàn hồ quang: Có thể dùng kẹp (hình 3.5 b) uốn hình 3.5 c phải đảm bảo cho trục hai thép trùng  d  d   Chiều cao đường hàn: h h = max  ; Bề rộng mối hàn: max  ; chiều 4mm 10mm   l dài đường hàn: l h = max  htt l Trong công thức d đường kính cốt thép, lhtt chiều dài đường hàn theo tính tốn, lmin chiều dài đường hàn tối thiểu Giá trị lmin xác định sau: lmin= 4d dùng kẹp hàn hai bên, lmin= 8d dùng kẹp hàn bên, lmin= 5d không dùng kẹp hàn hai bên, lmin= 10d không dùng kẹp hàn bên Hàn đối đầu dùng d lớn phait dùng máng lót (hình 3.5 d) u cầu mối hàn bị kéo đứt, chỗ đứt phải nằm ngồi phạm vi mối hàn Cốt thép nhóm CIV, A-IV, cốt thép gia cường cơ, nhiệt cần xem tiêu chuẩn kỹ thuật Một số trường hợp không nối hàn trình bày giáo trình * Nối chồng (nối buộc): Đặt hai đầu thép chồng lên dùng thép mềm buộc lại Tại lực từ truyền vào bê tông nhờ lực dính bám truyền cho thép thứ hai, bê tơng làm việc nhiều phức tạp nên cần tăng thép đai ý đảm bảo chất lượng bê tông Không nên nối chồng có d>30mm, khơng nối chồng có d>36mm Không nên nối chồng vùng chịu kéo cấu kiện nơi cốt thép dùng hết khả chịu lực Trong cấu kiện thẳng mà toàn tiết diện chịu kéo hay sử dụng cốt thép nhóm CIV trở lên khơng nối chồng cốt thép Chiều dài đoạn nối chồng lan coi chiều dài neo tính phần 3.5.6 * Nối ống lồng Đút hai đầu thép vào ống thép, liên kết thép ống thép ren, keo dùng máy ép, bóp chặt ơng lại để tạo ma sát Cần tính tốn để chọn ống thép phù hợp dựa theo TCXD 234-1999 3.6 THỂ HIỆN BẢN VẼ BTCT Bản vẽ BTCT tuân theo TCVN 5572-1991: Bản vẽ thi công kết cấu BTCT; TCVN 4612-1998: Ký hiệu quy ước thể vẽ kết cấu BTCT; TCVN60481995: Ký hiệu cho cốt thép bê tông Quy ước bê tơng suốt, nhìn thấy cốt thép bên Với bê tông cần thể đường bao xung quanh, để thể cốt thép cần vẽ mặt mặt cắt cấu kiện Với dầm, cột mặt đứng hình chiếu thể cốt thép dọc Nếu cốt thép có đoạn vẽ trùng lên phải thể đầu mút thép Nếu có uốn móc vẽ móc, để thẳng vẽ quy ước móc nhọn thép số 2, số hình 3.7 Thép đai vẽ tồn đặt không đều, đặt đoạn vẽ đại diện Trên hình 3.7 thép đai số 6A gồm có 12 đường kính 6mm đặt cách 150mm Trong tường mặt hình chiếu đứng cịn sàn mặt hình chiếu Cốt thép tường thường đặt dạng lưới Nếu đặt cần vẽ đại diện số hình 3.8 Thanh thép thể nét đậm, bề dày nét không cần tỷ lệ với đường kính Nếu dùng hai nét để thể đường bao thép khoảng cách hai nét phải tỷ lệ với đường kính thép Các mặt cắt thường vng góc với mặt chính, mặt cắt thể cốt thép có mặt cắt Tỷ lệ kích thước mặt cắt cấu kiện phải giống có kích thước đầy đủ Ký hiệu cốt thép thường dùng số đặt vòng tròn Các thép giống (loại thép, đường kính, hình dáng, chiều dài) ký hiệu số Nếu mặt đầu mút thép bị lẫn vào khác phải ký hiệu đánh số đầu mút (xem thép số 2, hình 3.7) Nếu hình dáng thép đơn giản thể bảng thống kê cốt thép Nếu hình dáng thép phức tạp cần vẽ triển khai thép với kích thước đầy đủ Trên vẽ thường có thêm bảng thống kê cốt thép, ghi cần thiết ... khác đơn giản sử dụng công thức 3. 8 3. 9 với tất hệ số γ=1 3. 5 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO 3. 5.1 Chọn kích thước tiết diện Kích thước tiết diện chọn sơ để tính cốt thép Sau tính tỉ lệ cốt thép As % (As diện... tông nén kéo Khi tính tốn lấy γ bc = 1 ,3 ÷ 1,5 γ bt = 1 ,3 ÷ 2 ,3 tùy thuộc vào loại bê tơng Cường độ tính tốn cốt thép xác định theo công thức: Rs = γ si R sn γs (3. 9) Trong đó: - γ si hệ số điều... phù hợp dựa theo TCXD 234 -1 999 3. 6 THỂ HIỆN BẢN VẼ BTCT Bản vẽ BTCT tuân theo TCVN 557 2-1 991: Bản vẽ thi công kết cấu BTCT; TCVN 461 2-1 998: Ký hiệu quy ước thể vẽ kết cấu BTCT; TCVN60481995: