Đang tải... (xem toàn văn)
Bê tông cốt thép là vật liệu xây dựng phức hợp do BT và cốt thép cùng cộng tác chịu lực: Bê tông là đá nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời ( Cát, sỏi,...gọi là cốt liệu) và chất kế
Chỉång 6 CÁÚU KIÃÛN CHËU NẸN. 1. CẤU TẠO: Cáúu kiãûn chëu nẹn thỉåìng gàûp trong cäüt ca khung nh, trong thán vm, thanh dn, v.v Lỉûc nẹn N tạc dủng theo phỉång trủc dc ca cáúu kiãûn. - Khi lỉûc nẹn trng våïi trng tám TD ngang cáúu kiãûn: nẹn trung tám. - Khi lỉûc nẹn âàût lãûch so våïi trủc ca cáúu kiãûn: nẹn lãûch tám. ⇔ h b N M=N.e0Ne0 N 1.1. Tiết diện ngang : Âäúi våïi cáúu kiãûn chëu nẹn trung tám thỉåìng dng tiãút diãûn vng, chỉỵ nháût, trn, hay âa giạc âãưu Cáúu kiãûn chëu nẹn lãûch tám thỉåìng dng tiãút diãûn chỉỵ nháût, chỉỵ T, chỉỵ I, cäüt räùng hai nhạnh, vnh khun . (Chiãưu cao TD l cảnh // màût phàóng ún). hbTè säú h/b = 1.5 - 3; Diãûn têch TD cọ thãø chn så bäü: Fb= k.NRn Trong âọ: - N: lỉûc dc tênh toạn. - k=0,9÷1,1 khi nẹn trung tám. - k=1,2÷1,5 khi nẹn lãûch tám. Khi chn kêch thỉåïc TD nãn chụ âãún âiãưu kiãûn äøn âënh ca cáúu kiãûn. Âäü äøn âënh âỉåüc âàûc trỉng qua âäü mnh λ: Våïi TD báút k: λ= lr0 ≤ λ0Våïi TD chỉỵ nháût: λ= lb0 ≤ λ0b (b l cảnh bẹ ca TD) λ0, λ0b : âäü mnh giåïi hản. Âäúi våïi cäüt nh λ0 =120, λ0b =31 Âäúi våïi cáúu kiãûn khạc λ0 =200, λ0b =52 Trong âọ: l0 l chiãưu di tênh toạn ca cáúu kiãûn ty thüc vo âiãưu kiãûn liãn kãút hai âáưu cáúu kiãûn . 1.2. Cấu tạo cốt thép : Cäút thẹp dc chëu lỉûc cọ φ12÷40. Khi b >200 thç nãn dng φ ≥16. Hm lỉåüng cäút thẹp trãn tiãút diãûn ca cáúu kiãûn nẹn trung tám: µmin ≤ µt = FFa100% ≤ 3% ; Cáúu kiãûn chëu nẹn lãûch tám: Fa ≠ Fa’ v Fa=Fa’ ( Âäúi xỉïng ). KHOA XÁY DỈÛNG DÁN DỦNG & CÄNG NGHIÃÛP 1 Chỉång 6 µ = FFab100% ; µ’ = FFa,b100% ; µ min ≤ µ + µ’ ≤ 3,5% Thỉåìng µt= µ+ µ’ = 0,5% ÷ 1,5%. µmin âäúi våïi cáúu kiãûn chëu nẹn lãûch tám: µmin =0,05 khi âäü mnh λ≤ 17 hồûc λh ≤ 5. =0,1 17< λ ≤ 35 hồûc λh ≤ 10. =0,2 35< λ ≤ 83 hồûc λh ≤ 24. =0,25 λ > 83. Âäúi våïi cáúu kiãûn chëu nẹn trung tám thç tênh λ theo cảnh bẹ v µmin láúy giạ trë gáúp âäi giạ trë trãn. * Bäú trê cäút thẹp dc: ≤400 ≤400 b >400 600≤ h ≤1000 b ≤400 h ≤400 Khi chiãưu cao h > 500 thç våïi cáúu kiãûn chëu nẹn lãûch tám cáưn bäú trê cäút dc cáúu tảo trãn cảnh h: d ≥ 12 v khong cạch giỉỵa chụng ≤ 400. b ≤400 h ≤400 Cäút âai: Vai tr ca cäút âai ráút quan trng: äøn âënh cho cäút dc chëu nẹn, âënh vë cäút dc khi thi cäng, chëu lỉûc càõt, chëu cạc ỉïng sút do co ngọt v thay âäøi nhiãût âäü Ngoi ra cäút âai cn cọ tạc dủng tàng kh nàng chëu nẹn ca BT (hản chãú biãún dảng nåí ngang ca BT). b >400 h >400 Âỉåìng kênh cäút âai ≥ φ 5, ≥ 0,25d cäút dc max, khong cạch cạc cäút âai ≤ 15d cäút dc chëu nẹn min. Trong âoản näúi büc cäút dc thç khong cạch cäút âai ≤ 10d dc min. Thỉåìng cäút âai khäng tênh toạn m chè âàût theo cáúu tảo, chè khi no lỉûc càõt låïn måïi tênh. Khi cọ u cáưu âäü bãưn cao hồûc tênh do cao, cạc thanh cäút dc chëu lỉûc âỉåüc bäú trê trong mäüt âỉåìng trn v cäút âai vng gọc âỉåüc thay bàòng cäút âai ún trnh hçnh xồõn äúc.våïi âäü nghiãng khong 35-85mm Cạc cäüt cọ cäút âai xồõn thỉåìng cọ TD trn, cng cọ thãø vng hồûc âa giạc âãưu cảnh. 2. TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU NÉN TRUNG TÂM FatRa’ FatRnN 2.1. Sơ đồ ứng suất: Xẹt 1 thanh BTCT chëu nẹn trung tám cho âãún khi bë phạ hoải: - ỈÏng sút trong BT âảt Rn; - ỈÏng sút trong cäút thẹp âảt Ra’; 2.2. Cäng thỉïc cå bn: Âiãưu kiãûn cỉåìng âäü: N ≤ ϕ.(Rn.Fb + Ra’.Fat). (6 - 1) Trong âọ: N: Lỉûc dc tênh toạn. Fb: Diãûn têch lm viãûc BT, khi µ1 ≤ 3% thç Fb=F. µ1 > 3% thç Fb=F- Fat. Rn: cỉåìng âäü chëu nẹn bã täng . Chụ hãû säú âiãưu kiãûn lm viãûc mb ca BT khi xạc âënh Rn mb =0,85: Âäø BT theo phỉång âỉïng. mb =0,85 khi cảnh låïn TD <300 ϕ: Hãû säú ún dc tra bng phủ thüc λ = l0/r, λb = l0/b. KHOA XÁY DỈÛNG DÁN DỦNG & CÄNG NGHIÃÛP 2 Chỉång 6 2.3. Tính tốn tiết diện: Bi toạn 1: Biãút kêch thỉåïc tiãút diãûn F, chiãưu di tênh toạn l0, lỉûc dc N, mạc bã täng loải cäút thẹp . Tênh Fat? Gii: - Tênh λ= l0/r (Hay λb = l0/b) ϕ. tra bang⎯⎯⎯→- Tênh Fat = NRFRna,ϕ− (6 - 2) - Kiãøm tra hm lỉåüng cäút thẹp: µmin ≤ µt= FFat100 ≤ 3% + Nãúu µt < µmin thç nãn gim kêch thỉåïc tiãút diãûn, hồûc láúy Fat = µmin.F âãø bäú trê cho TD. + Nãúu µt > 3% thç tàng kêch thỉåïc tiãút diãûn hồûc tàng mạc BT. Nãúu khäng tàng âỉåüc thç láúy Fb = F-Fat âãø tênh lải Fat v khi µt > 3% thç phi âàût cäút âai dy hån. Bi ton 2: Kiãøm tra kh nàng chëu lỉûc tiãút diãûn. Biãút kêch thỉåïc TD, Fat , l0, mạc bã täng, loải thẹp. Tênh [N]? Gii: - Tênh λ → ϕ thay vo cäng thỉïc cå bn (6-1) âãø tênh [N]. - So sạnh kh nàng chëu lỉûc ca tiãút diãûn våïi näüi lỉûc tênh toạn N ≤ [N]. 3. CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM 3.1. Độ lệch tâm ngẫu nhiên: Âäü lãûch tám ban âáưu eo1 = M/N. Âäü lãûch tám ngáùu nhiãn eng do sai lãûch kêch thỉåïc, vë trê khi thi cäng, do cäút thẹp bäú trê khäng âäúi xỉïng, do BT khäng âäưng nháút . Âäü lãûch tám tênh toạn e0 = eo1 + eng. Âäü lãûch tám ngáùu nhiãn eng láúy theo thỉûc tãú, nãúu chỉa cọ säú liãûu thỉûc tãú thç láúy: eng < 1/25h (chiãưu cao TD). < 2 cm âäúi våïi cäüt v táúm cọ chiãưu dy ≥25 cm. < 1,5 cm âäúi våïi cäüt v táúm cọ chiãưu dy 15÷25 cm. < 1 cm âäúi våïi cäüt v táúm cọ chiãưu dy ≤15 cm. 3.2. Các trường hợp lệch tâm: Trỉåìng håüp lãûch tám låïn: Khi M låïn, N nh → eo1= M/N tỉång âäúi låïn. Tiãút diãûn ngang phán ra hai vng kẹo nẹn r rãût. Sỉû phạ hoải bàõt âáưu tỉì vng kẹo giäúng cáúu kiãûn chëu ún cọ cäút kẹp ( nãúu cäút thẹp håüp l). Trỉåìng håüp ny xy ra khi x ≤ α0h0. Thỉûc tãú láúy lãûch tám låïn khi e0 ≥ eonh. (Âäü lãûch tám giåïi hản) Trỉåìng håüp lãûch tám bẹ: Khi N låïn, M bẹ → eo1 tỉång âäúi bẹ, tiãút diãûn ngang cáúu kiãûn chëu nẹn ton bäü hồûc cọ mäüt pháưn nh chëu kẹo. Sỉû phạ hoải thỉåìng xy ra tỉì miãưn chëu nẹn låïn. Khi bë phạ hoải : x >α0h0. Thỉûc tãú e0 < eogh. Âäü lãûch tám giåïi hản: e0gh= 0,4 (1,25h-α0h0). (6 - 3) 3.3. Ảnh hưởng của hiện tượng uốn dọc: Xẹt 1 cáúu kiãûn chëu nẹn lãûch tám: lỉûc N lãûch tám e0 lm cho cáúu kiãûn bë vng, do âäü vng m âäü lãûch tám e0 tàng lãn thnh ηe0 . Âäü lãûch tám ban âáưu e0. Âäü lãûch tám cúi cng ηe0. Hãû säú η xẹt âãún nh hỉåíng ca ún dc, theo tênh toạn äøn âënh: KHOA XÁY DỈÛNG DÁN DỦNG & CÄNG NGHIÃÛP 3e0N Chỉång 6 η = 11NNth− (6 - 4) Trong âọ Ndh: Lỉûc dc tåïi hản ca cáúu kiãûn xạc âënh theo cäng thỉïc thỉûc nghiãûm: Ndh= 6.4lSkEJ EJ2dhbb aa+⎛⎝⎜⎞⎠⎟ (6 - 5) Ja , Jb: Mä men quạn tênh ca ton bäü diãûn têch cäút thẹp dc, v ca tiãút diãûn BT âäúi våïi trủc qua trng tám TD v vng gọc våïi mp ún. S: Hãû säú kãø âãún nh hỉåíng âäü lãûch tám ban âáưu. - e0 < 0.05 h láúy S=0.84. - e0 > 5 h láúy S=0.122. - 0.05h < e0< 5h láúy S = 0.110.1eh0+ + 0.1 (6 - 6) kdh: Hãû säú kãø âãún nh hỉåíng ca ti trng di hản theo cäng thỉïc thỉûc nghiãûm: kdh= 1 + M N.yM N.ydh dh++ (6 - 7) y: kh/cạch tỉì trng tám TD âãún mẹp chëu kẹo hay chëu nẹn bẹ khi chëu ti trng ton pháưn. M, N: Näüi lỉûc do ton bäü ti trng gáy ra. Mdh, Ndh: Pháưn näüi lỉûc do ti trng di hản gáy ra. Nãúu Mdh ngỉåüc chiãưu våïi M thç Mdh mang dáúu (-). Khi tênh ra kdh<1 thç láúy kdh=1 âãø tênh. Khi l0/r ≤ 28 (hồûc l0/h ≤8) thç b qua nh hỉåíng ún dc. 3.4. Tính tốn cấu kiện có tiết diện chữ nhật: a. Trường hợp lệch tâm lớn: a) Så âäư ỉïng sút: Gi e l khong cạch tỉì âiãøm âàût N âãún trng tám cäút thẹp Fa; Gi e’ l khong cạch tỉì âiãøm âàût N âãún trng tám cäút thẹp Fa’; Theo så âäư bãn thç: e = ηe0 + 0.5h - a (6 - 8) - ỈÏng sút trong BT vng nẹn âảt Rn phán bäú dảng CN. - ỈÏng sút trong cäút thẹp chëu nẹn Fa’ l Ra’. RaFaeRa’Fa’ Rne’ηe0a’aNFab hxFa’- ỈÏng sút trong cäút thẹp chëu kẹo Fa l Ra. (Ta tháúy ràòng så âäư ỉïng sút giäúng nhỉ cáúu kiãûn chëu ún âàût cäút kẹp). b) Cäng thỉïc cå bn: Σ X= 0: N = Rnb.x + Ra’Fa’ - RaFa. (6 - 9) Σ M Fa= 0: N e ≤ Rnb.x (h0-0.5x) + Ra’Fa’(h0-a’). (6 - 10) Hay N = α Rnb.h0 + Ra’Fa’ - RaFa. N e ≤ A Rnb.h02 + Ra’Fa’ (h0- a’). c) Âiãưu kiãûn hản chãú: - Âãø âãún TTGH ỉïng sút trong cäút thẹp chëu kẹo Fa → Ra: thç α ≤ α0 hay A ≤ A0. - Âãø ỉïng sút trong cäút thẹp chëu nẹn Fa’ âảt âãún Ra’ : x ≥ 2a’. d) Cạc bi toạn ạp dủng: Bi toạn 1: Biãút b, h, M, N, Rn, Ra, Ra’, l0. Tênh Fa, Fa’ ? KHOA XÁY DỈÛNG DÁN DỦNG & CÄNG NGHIÃÛP 4 Chỉång 6 Gii: Âãø xạc âënh hãû säú ún dc η phi gi thiãút hm lỉåüng cäút thẹp µt: µt% = F'FFaa+100 = (0,8÷1,2)% Tênh η theo (6-4) → Tênh e theo (6-8) . Bi toạn våïi 2 ptrçnh (6-9) & (6-10) chỉïa 3 áøn: Fa, Fa’ v x. Tỉång tỉû trỉåìng håüp cáúu kiãûn chëu ún âàût cäút kẹp loải båït áøn bàòng cạch chn trỉåïc x = α0h0. (Tỉïc l â táûn dủng hãút kh nàng chëu lỉûc vng nẹn). Fa’ = )a'(h'Rb.hRAN.e0a20n0−− (6 - 11) Fa = '.FR'R RNb.hRaaaa0n0+−α (6 - 12) Sau khi tênh âỉåüc cäút thẹp phi kiãøm tra lải so våïi cäút thẹp gi thiãút ban âáưu cọ xáúp xè khäng nãúu sai lãûch nhiãưu phi gi thiãút lải âãø tênh lải v phi so sạnh > µmin. Bi toạn 2: Biãút b, h, M, N, Rn, Ra, Ra’, l0 v Fa’. Tênh Fa ? Gii: Cng gi thiãút µT âãø tênh η v e. Theo (6-10) tênh A = 20n0aab.hR)a'(h''.FRN.e −− (6 - 13) Nãúu: A > A0 Tỉïc Fa’ quạ êt, xem Fa’ chỉa biãút, tênh lải nhỉ bi toạn 1. Nãúu: A ≤ A0 α tra bang⎯→⎯⎯Nãúu: 20.'ah ≤ α ≤ α0 thç Fa = '.FR'R RNb.hR.aaaa0n+−α (6 - 14) Nãúu: α < 20.'ah Tỉïc ỉïng sút trong Fa’ chỉa âảt Ra’, xem trng tám vng nẹn trng våïi trng tám Fa’: Σ MFa’ = 0: Ne’ ≤ RaFa (h0- a’). (6 - 15) ⇒ Fa = N.eR(ha0'')−a; (6 - 16) Trong âọ e’ = ηe0 - 0.5h + a’. (6 - 17) Bi toạn 3: Khi âàût cäút thẹp âäúi xỉïng (Fa = Fa’). Biãút b, h, l0, M, N, Ra, Ra’, Rn. Tênh Fa=Fa’ ? Gii: Gi thiãút µt âãø tênh η v e nhỉ bi toạn 1. Khi âàût cäút thẹp âäúi xỉïng Fa=Fa’ v våïi loải cäút thẹp thỉåìng Ra= Ra’ thç (6-9) tråí thnh: N=Rnb.x Suy ra x = NRbn (6 - 18) Nãúu: 2a’ ≤ x ≤ α0h0 tỉì (6-10): Fa= Fa’ = )a'(h'R)5.0hN.(e0a0−+−x (6 - 19) Nãúu: x < 2a’ tênh Fa= Fa’ theo (6-16). Nãúu: x > α0h0 tênh theo lãûch tám bẹ. RnRa’Fa’ Fab σaFaηe0e x Nh0Fa’ b. Trường hợp lệch tâm bé: a) Så âäư ỉïng sút: Ty theo âäü lãûch tám e0 v cáúu tảo cäút thẹp m trãn tiãút diãûn hồûc cọ mäüt vng chëu kẹo bẹ hồûc ton bäü tiãút diãûn chëu nẹn. KHOA XÁY DỈÛNG DÁN DỦNG & CÄNG NGHIÃÛP 5 Chỉång 6 Biãøu âäø ỉïng sút trong BT cọ dảng âỉåìng cong nhỉng âãø âån gin tênh toạn ngỉåìi ta âäøi thnh hçnh chỉỵ nháût cọ chiãưu cao vng nẹn x. ỈÏng sút trong Fa’ âảt Ra’ ỈÏng sút trong Fa chè âảt σa kẹo hồûc nẹn. Khi e0 khạ bẹ thç Fa chëu nẹn, nãúu Fa khạ bẹ thç σa’ → Ra’. b) Cäng thỉïc cå bn: Σ MFa= 0: Ne ≤ Rnb.x (h0-0.5x)+Ra’Fa’(h0- a’). (6 - 20) ηe0N RnRa’Fa’ e’xeσa’FaFab h0Fa’ ( Hçnh thỉïc thç giäúng trãn nhỉng x > α0h0 ). Σ MFa’ = 0: Ne’ ≤ Rnb.x (0,5x -a’) ± σaFa(h0- a’). (6 - 21) Σ X = 0: N = Rnb.x + RaFa ± σaFa. (6 - 22) Dáúu (+) khi Fa chëu nẹn, dáúu (-) khi Fa chëu kẹo. e’= 0,5h - ηe0- a’. (6 - 23) Khi tênh e’ cọ thãø khäng kãø âãún eng hồûc nãúu cọ thç láúy eng theo hỉåïng lm ↑ e’. Tỉì så âäư ỉïng sút ta tháúy ràòng viãûc xạc âënh σa v x cho cạc cäng thỉïc trãn cáưn phi láûp thãm âiãưu kiãûn vãư quan hãû giỉỵa biãún dảng v ỉïng sút. Våïi BTCT quan hãû ny ráút phỉïc tảp, vç váûy âãø âån gin cọ thãø dng mäüt säú cäng thỉïc gáưn âụng sau: Khi ηe0 ≤ 0,2h0 thç x = h - (0.5hh0 + 1.8 - 1.4 α0) ηe0. (6 - 24) Khi ηe0 > 0,2 h0 thç x = 1,8 (e0gh - ηe0) + α0h0. (6 - 25) Nhỉng khäng bẹ hån α0h0 (nãúu tênh âỉåüc x < α0h0 thç láúy x = α0h0). c) Âiãưu kiãûn hản chãú: x > α0h0. d) Cạc bi toạn ạp dủng: Bi toạn 1: Biãút b, h, l0, M, N, Ra, Ra’, Rn. Tênh Fa, Fa’ ? Gii: Gi thiãút µt âãø tênh η, e, v e’. Ty theo giạ trë ca ηe0 m xạc âënh x theo (6-24) hồûc (6-25) Biãút x s tênh âỉåüc Fa’ theo (6-20): Fa’ = )a'(h'R)5.0(hb.xRN.e0a0n−−−x (6 - 26) Khi e0 ≥ 0,15h0 cäút thẹp Fa âỉåüc âàût theo cáúu tảo (Fa chëu kẹo våïi ỉïng sút σa khạ bẹ). Khi e0< 0,15h0 cäút thẹp Fa chëu nẹn våïi ỉïng sút âạng kãø v phi âỉåüc tênh toạn theo âiãưu kiãûn (6-21): Fa = N.e' R b.x ((h a')na0−−−05.)xaσ (6 - 27) Trong âọ: σ0 = 100−⎛⎝⎜⎞⎠⎟η ehRa' (6 - 28) Kiãøm tra lải µt ≈ µgt. Bi toạn 2: Biãút b, h, l0, M, N, Ra, Rn. Tênh cäút thẹp âäúi xỉïng Fa=Fa’ ? Gii: Gi thiãút µt âãø tênh η, e, e’. Tênh chiãưu cao vng nẹn x = NRbn. (Gi sỉí ràòng lãûch tám låïn) Nãúu x ≤ α0h0 : Trỉåìng håüp lãûch tám låïn (â xẹt åí trãn) Nãúu x > α0h0 thç tênh lải x theo (6-24) hồûc (6-25) räưi tênh Fa=Fa’ theo (6-26). Kiãøm tra hm lỉåüng cäút thẹp µt cọ ph håüp våïi gi thiãút khäng v kiãøm tra µt > µmin. KHOA XÁY DỈÛNG DÁN DỦNG & CÄNG NGHIÃÛP 6 Chỉång 6 c. Kiểm tra cường độ của cấu kiện: Biãút b, h, l0, Ra’, Ra, Rn, Fa, Fa’. Kiãøm tra xem tiãút diãûn cọ chëu âỉåüc M, N khäng ? Gii: - Tênh η theo (6-4). - Xạc âënh chiãưu cao vng nẹn theo (6 - 9): (Gi sỉí ràòng lãûch tám låïn) x = NRF RFRbaa a an+−.' ' (6 - 29) Nãúu: 2a’ ≤ x ≤ α0h0 Lãûch tám låïn. Tênh e theo (6 - 8) räưi kiãøm tra theo âiãưu kiãûn (6 - 10): Ne ≤ Rnb.x (h0-0.5x) + Ra’Fa’(h0- a’). Nãúu x < 2a’ thç xạc âënh e’ theo (6 - 17) räưi kiãøm tra theo (6 - 15): Ne’ ≤ RaFa (h0-a’). Nãúu x > α0h0 : Lãûch tám bẹ. Tênh lải x theo (6-24) hồûc (6-25), tênh e theo (6 - 8), e’ theo (6 - 23). Räưi kiãøm tra theo âiãưu kiãûn (6 - 20): Ne ≤ Rnb.x (h0-0.5x) + Ra’Fa’ (h0-a’). Khi x > 0,9 h0 thç kiãøm tra thãm theo âiãưu kiãûn (6 - 21): Ne’ ≤ Rnb.x (0,5x - a) ± σaFa (h0-a). Våïi σa xạc âënh theo (6 - 28) σ0 = 100−⎛⎝⎜⎞⎠⎟η 'ehRa. KHOA XÁY DỈÛNG DÁN DỦNG & CÄNG NGHIÃÛP 7 . tra theo (6 - 15 ): Ne’ ≤ RaFa (h0-a’). Nãúu x > α0h0 : Lãûch tám bẹ. Tênh lải x theo ( 6- 2 4) hồûc ( 6- 2 5), tênh e theo (6 - 8), e’ theo (6 - 23). Räưi. thẹp µt: µt% = F'FFaa +10 0 = (0,8 1, 2)% Tênh η theo ( 6- 4 ) → Tênh e theo ( 6- 8 ) . Bi toạn våïi 2 ptrçnh ( 6- 9 ) & (6 -1 0 ) chỉïa 3 áøn: Fa, Fa’ v x.