Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 7 Cấu kiệu chịu keo. Đúng tâm, lệch tâm

CHƯƠNG : CẤU KIỆN CHỊU KEO ĐÚNG TÂM – LỆCH TÂM A.CẤU KIỆN CHỊU KÉO ĐÚNG TÂM. 1. Khái niệm chung : Cấu kiện chịu kéo đúng tâm là cấu kiện mà hợp lực của ngoại lực kéo trùng với trục của cấu kiện. Thực tế rất ít khi gặp. Các thanh chịu kéo của dàn khi lực đặt tại đúng mắt. Thành của bể nước tròn chịu áp lực nước. ĩ Cấu tạo : Khoảng cách giữa các cốt thép và chiều dày lớp bê tông bảo vệ giống cấu kiện chịu nén đúng tâm. ĩ Cốt thép : Cốt dọc , cốt thép chịu lực bố trí theo chu vi, nối thép – nối hàn Cốt đai : đặt cấu tạo, mục đích giữ cốt dọc thẳng đứng, dễ đổ bê tông. 2. Nghiên cứu thí nghiệm : Dưới tác dụng của ngoại lực kéo, cấu kiện chịu kéo đúng tâm lần lượt trải qua 3 giai đoạn của TTƯS-BD. Giai đoạn I : Khi bê tông chưa nứt, bê tông và cốt thép cùng chung làm việc (nhờ lực dính giữa bê tông và cốt thép), biến dạng giữa bê tông và cốt thép trên cùng một thớ sẽ bằng nhau : _ Hệ số đàn hồi của bê tông chịu kéo. Lúc này cấu kiện làm việc ở giai đoạn I của TTƯS-BD. Khi tăng, ứng suất trong bê tông sẽ đạt đến , cấu kiện sẽ chuyển qua giai đoạn Ia. Lúc này, thí nghiệm cho ta . Vết nứt đầu tiên xuất hiện rất sớm khi còn rất bé. Cấu kiện chịu kéo đúng tâm không cho phép nứt sẽ không tận dụng được cường độ cốt thép . Giai đoạn II : Khe nứt đã xuất hiên, đồng thời xuất hiện nhều khe nứt khác với khoảng cách đều nhau. Tại tiết diện có khe nứt, toàn bộ ứng lực sẽ do cốt thép chịu. (Bê tông không tham gia chịu lực) Tại tiết diện giữa các khe nứt, bê tông và cốt thép cùng làm việc. Tính toán cấu kiện chịu kéo đúng tâm theo sự mở rộng khe nứt sẽ cho cấu kiện làm việc ở giai đoạn II của TTƯS-BD với tải tiêu chuẩn và cường độ tiêu chuẩn. Sự hạn chế bề rộng khe nứt . Giai đoạn III : Tính cấu kiện chịu kéo đúng tâm theo cường độ, sẽ cho cấu kiện làm việc ở giai đoạn III của TTƯS-BD Xác định diện tích cốt thép cần thiết. Tóm lại : Tính cấu kiện chịu kéo đúng tâm, ngoài việc tính toán theo cường độ để xác định diện tích cốt thép, còn phải tính sự mở rộng khe nứt () Trong cấu kiện chịu kéo đúng tâm thường, đối với cấu kiện cho phép nứt, không cần thiết tính toán theo giai đoạn I (Sự hình thành khe nứt), vì trong thực tế, cấu kiện chịu kéo đúng tâm luôn có vết nứt, hơn nữa, không phải bắt đầu xuất hiện vết nứt là nguy hiểm vì các vết nứt sẽ nhỏ dần và có khi lấp kín sau 1 thời gian. 3. Tính toán cấu kiện chịu kéo đúng tâm. 3.1 Tính theo cường độ (Giai đoạn III1 TTƯS-BD) N : Nội lực kéo do tải trọng tính toán gây ra. Rs : Cường độ chịu kéo của cốt thép. 3.2 Tính cấu kiện chịu kéo đúng tâm theo sự hình thành khe nứt (Giai đoạn Ia TTƯS-BD). Hay gặp khi tính và kiểm tra các bể bơi, bể chứa chất lỏng. 3.3 Tính cấu kiện chịu kéo đúng tâm theo sự mở rộng khe nứt : . B.CẤU KIỆN CHỊU KÉO LỆCH TÂM. 1. Khái niệm chung: Là cấu kiện mà ngoại lực kéo đặt lệch trục cấu kiện. N : Lực kéo Aûnh hưởng của uốn dọc và từ biến là không đáng kể (). Thường gặp khi : Thanh chịu kéo của dàn khi lực tập trung đặt lệch mắt. Thành bể chứa hình chữ nhật với công trình chịu tải theo phương ngang. Các cột của công trình cao, không có hoạt tải sử dụng nhưng chịu gió (Đài nước) Thực tế, cấu kiện chịu kéo lệch tâm chia làm 2 trường hợp: Lệch tâm nhiều (): Khi lực N đặt ngoài phạm vi lõi tiết diện (khoảng cách giữa và) và biểu đồ ứng suất có 2 dấu. Lệch tâm ít (): Khi N nằm trong phạm vi và. Biểu đồ ứng suất có 1 dấu (toàn bộ chịu kéo) và khi đó _ Diện tích cốt thép chịu kéo nhiều , _ Diện tích cốt thép chịu kéo ít hay chịu nén. _ Qui phạm : Cốt dọc phải nối hàn. 2. Tính cấu kiện chịu kéo lệch tâm có tiết diện đối xứng bất kỳ: 2.1 Lệch tâm nhiều: _ Cấu kiện làm việc giống cấu kiện chịu nén đặt cốt kép hay cấu kiện chịu nén lệch tâm nhỏ ĩ Phương trình cân bằng: åM/RsAs = 0 (1) åX = 0 (2) ĩ Điều kiện sử dụng: (3) 2.2 Lệch tâm ít: ĩ Phương trình cân bằng: åM/RsAs = 0 (4) åM/RscA’s = 0 (5) và độc lập nhau. 3. Tính cấu kiện chịu kéo tiết diện hình chữ nhật : 3.1 Lệch tâm nhiều : ; ĩ Phương trình cân bằng: (1) (6) (2) (7) ĩ Điều kiện sử dụng: (8) 3.1 Lệch tâm ít : với ; (4) (9) (2) (10) và tính độc lập nhau. 3.3 Các dạng Bài Toán thường gặp: Do có thể biết rõ vị trí lực dọc kéo Kết luận chính xác lệch tâm nhiều hay ít. Đồng thời vì kéo lệch tâm ít thì cốt thép tính độc lập nhau Chỉ xét bài toán chịu kéo lệch tâm nhiều. Bài toán 1 : Biết , tiết diện, vật liệu Lấy hay (6) Nếu , lấy Bài toán 2. (7) Bài toán 2 : Biết , tiết diện, vật liệu (6) Nếu chưa đủ , tính lại theo bài toán 1. Nếu . Xét (7)