Giáo án Bê tông cốt thép - Chương 5: Cấu kiệu chịu nén đúng tâm

CẤU KIỆN CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 1. KHÁI NIỆM CHUNG : _ Cấu kiện chỉ chịu tác dụng của lực dọc N. Lực N đặt trùng trục cấu kiện. _ Trên thực tế không có cấu kiện hoàn toàn chịu nén mà do trong quá trình vận chuyển, cẩu lắp, thường cột luôn có một độ lệch tâm ngẫu nhiên (ea) _ Quy phạm quy định: Với l0 : chiều dài tính toán của cột, phụ thuộc vào liên kết hai đầu. _ Thường gặp : Tính thanh chịu nén của dàn khi lực dọc đặt đúng trục. Cột giữa của nhà khung ít tầng, không chịu tải trọng ngang. _ Cấu tạo tiết diện: Kích thước tiết diện ngang cấu kiện cần chọn theo điều kiện đảm bảo khả năng chịu lực và hạn chế độ mảnh theo mọi phương: hay đối với cột nhà. Đối với cấu kiện khác Thường chọn b 120, 150, 180, 200, >200 chọn b=50n. Tiết diện ngang thường chọn _ Cốt thép: Cốt dọc bố trí theo chu vi: Hàm lượng: Trong đó: phụ thuộc , tra bảng Ghi chú: bảng tra này dàung cho cấu kiện chịu nén lệch tâm, còn đối vio71 các cấu kiện chịu nén đúng tâm, các giá trị này phải nhân 2. Nếu do yêu cầu cấu tạo, hàm lượng , cốt dọc phải nối hàn và cốt đai phải đặt dày Thông thường mhợplý = (1-2)% _ Cốt đai: f: dùng f6 hoặc f8 ; s=50n Nhánh cốt đai: cách một cây cốt dọc có một cây cốt dọc nằm ở góc cốt đai. Đoạn nối chồng cốt thép, cốt đai đặt dày _ Lớp bảo vệ cốt thép: : khi cột lắp ghép. : khi cột đổ tại chỗ 2. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM: _ Cốt dọc mềmcốt đai thường _ Cốt dọc mềm , cốt đai lò xo _ Cốt dọc cứng , cốt đai thường. Cốt dọc mềm _ cốt đai thường. _ Phương trình cân bằng (Điều kiện cường độ) (1) Trong đó: N_lực dọc tính toán j_hệ số uốn dọc và tải dài hạn, tra bảng phụ thuộc gbi_hệ số điều kiện làm việc của Bê tông Ab_diện tích tiết diện Bê tông chịu nén RSC_ cường độ tính toán chịu nén của cốt thép chịu nén _ Bảng tra hệ số uốn dọc j .. _ Các dạng bài toán thường gặp: Bài toán 1: Biết N, l0, bxh, vật liệu (Rb, RS) A’S? Kiểm tra hàm lượng m. Bài toán 2: Biết N, l0, bxh, vật liệu (Rb, RS) chọn bxh. A’S? Giả thiết Kiểm tra hàm lượng m. Bài toán 3: Biết l0, bxh, vật liệu (Rb, RS), A’S [N]? VÍ DỤ: cho cột toàn khối, l0=6.4m, N=1500kN. Sử dụng vật liệu B15, Thép AI. Xác địnhbxh, tính A’S và bố trí cốt thép. Giả thiết Ab=1511cm2. Chọn bxh=40x40cm Tính Kiểm tra Chọn Chọn đai f6, s=200 Cốt dọc mềm _ cốt đai lò xo. Trên thực tế thiết kế đai lò xo dùng khi lực nén lớn, tiết diện cột nhỏ, đồng thới cột không bị uốn dọc (độ mảnh ) vì nếu không, hiện tượng uốn dọc sẽ làm giảm nhanh khả năng chịu lực của cột và đai lò xo sẽ mật tác dụng. _ Tiết diện ngang của cột dùng cốt đai lò xo hay đai vòng hàn kín: thường hình tròn hay đa giác đều. _ Cốt đai : f6-f16. _ Bước cốt đai: Gọi ASLX là khối tích của đai lò xo trong phạm vi 1 bước đai s: Với ASLXi _ diện tích tiết diện ngang của đai lò xo _ Cốt dọc Diện tích lõi cấu kiện Thí nghiệm cho thấy đai lò xo làm việc như một cái võ, ngăn cản biến dạng ngang và đảm bảo KNCL của cấu kiện ngay cả sau khi xuất hiện vết nứt đầu tiên phần lõi Bêtông vẫn làm việc tốt dù cho lớp Bê tông bên ngoài bị bong ra. Sự phá hoại của cấu kiện xảy ra khi cốt đai đạt đến trang thái chảy hay tiết diệng ngang nở ngang quá nhiều và Bêtông bị phá vỡ. Kết quả thí nghiệm, cấu kiện chịu nén đúng tâm dùng đai lò xo, Bê tông chịu nén tốt hơn và có thể đạt biến dạng lớn hơn so với cấu kiện chịu nén kông dùng cốt đai lò xo _ Công thức tính toán: Điều kiện cân bằng: Cột tròn (đặc): Cột vành khuyên: Trong đó: Al_diện tích lõi Bê tông nằm trong vòng lò xo (không kể lớp bảo vệ, đường kính lõi) d_ bề dày của tiết diện vành khuyên. RSLX_ cường độ tính toán chịu kéo của cốt đai lò xo hay cốt đai vòng. AS_ diện tích tiết diện nagng của cốt đai lò xo 2_ hệ số hiệu quả của cốt đai lò xo xác định bằng thí nghiệm đối với cột tròn. _ _ hệ số hiệu quả của cốt đai lò xo xác định bằng thí nghiệm đối với cột vành khuyên. Cấu kiện đặt cốt cứng. _ Cốt cứng dùng trong cột: I, U, L, thép bản, v.v.. thường đổ toàn khối và thường gặp trong khung nhà công nghiệp nhiếu tầng BTCT. _ Qua thí nghiệm, sự làm việc chung giữa Bêtông và cốt cứng được đảm bảo khi bố trí đầy đủ số lượng cốt đai, dùng Bêtông Mác >=200 và m mmax). mhợp lý = (3-8)% ; mmax = 15% Điều kiện cân bằng: Với A = Ab - (A’S + AScứng)