Giáo Trình Kết cấu Bê tông cốt thép 1

Năm 2014 Nhóm thực hiện Ths. Chu Thị Lan Anh Ths. Võ Thị Cẩm Giang Ks. Nguyễn Võ Bích Dung Ks. Phạm Hữu Phước Giáo Trình Kết cấu Bê tông cốt thép 1 Bộ Xây Dựng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 3Mục lục 3 © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Mục Lục Lời Nói Đầu 7 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 8 ................................................................................................................................... 811.1. Khái niệm chung về kết cấu bê tông

pdf177 trang | Chia sẻ: huongnhu95 | Lượt xem: 450 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Giáo Trình Kết cấu Bê tông cốt thép 1, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
g cốt thép .......................................................................................................................................................... 81.1.1. Đặc điểm chịu lực của bêtơng cốt thép .......................................................................................................................................................... 91.1.2. Phân loại ......................................................................................................................................................... 9 1.1.2.1.Theo phương pháp thi cơng ......................................................................................................................................................... 10 1.1.2.2.Theo khối lượng ......................................................................................................................................................... 10 1.1.2.3.Theo trạng thái ứng suất .......................................................................................................................................................... 101.1.3. Ưu nhược điểm của kết cấu bêtơng cốt thép .......................................................................................................................................................... 111.1.4. Phạm vi áp dụng ................................................................................................................................... 1121.2. Tính năng cơ lý của vật liệu .......................................................................................................................................................... 111.2.1. Bêtơng ......................................................................................................................................................... 111.2.1.1. Tính chất cơ lý của bêtơng ......................................................................................................................................................... 111.2.1.2. Các chỉ tiêu cơ bản của bêtơng ......................................................................................................................................................... 111.2.1.3. Cường độ chịu nén của mẫu thử hình lập phương ......................................................................................................................................................... 131.2.1.4. Cường độ chịu nén khối lăng trụ ......................................................................................................................................................... 141.2.1.5. Cường độ chịu kéo của mẫu thử ......................................................................................................................................................... 141.2.1.6. Cấp độ bền chịu nén (kéo) của bêtơng ......................................................................................................................................................... 151.2.1.7. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bêtơng ......................................................................................................................................................... 161.2.1.8. Cường độ của bêtơng ......................................................................................................................................... 161.2.1.8.1. Cường độ tiêu chuẩn của bêtơng ......................................................................................................................................... 171.2.1.8.2. Cường độ tính tốn của bêtơng .......................................................................................................................................................... 191.2.2. Biến dạng của bêtơng ......................................................................................................................................................... 191.2.2.1. Biến dạng do tải trọng ......................................................................................................................................... 201.2.2.1.1. Biến dạng do tải trọng ngắn hạn ......................................................................................................................................... 201.2.2.1.2. Biến dạng do tải trọng lặp ......................................................................................................................................... 211.2.2.1.3. Biến dạng do tải trọng dài hạn _ từ biến ......................................................................................................................................................... 221.2.2.2. Biến dạng do co ngĩt ......................................................................................................................................................... 231.2.2.3. Biến dạng do nhiệt độ ......................................................................................................................................................... 231.2.2.4. Mơđun đàn hồi .......................................................................................................................................................... 251.2.3. Cốt thép ......................................................................................................................................................... 251.2.3.1. Tính chất cơ học của thép ......................................................................................................................................................... 261.2.3.2. Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép Rsn ......................................................................................................................................................... 281.2.3.3. Cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép ......................................................................................................................................................... 311.2.3.4. Cường độ chịu nén tính tốn của cốt thép ......................................................................................................................................................... 311.2.3.5. Mođun đàn hồi của cốt thép Es .......................................................................................................................................................... 321.2.4. Bêtơng cốt thép ......................................................................................................................................................... 321.2.4.1. Lực dính giữa bê tơng và cốt thép ......................................................................................................................................... 321.2.4.1.1. Xác định Lực dính ......................................................................................................................................... 331.2.4.1.2. Các nhân tố tạo nên Lực dính bám ......................................................................................................................................... 331.2.4.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng lực dính ......................................................................................................................................................... 33 1.2.4.2. Ảnh hưởng của cốt thép đến sự co ngĩt và từ biến của bêtơng ......................................................................................................................................................... 331.2.4.3. Sự làm việc chung của bêtơng cốt thép ......................................................................................................................................... 341.2.4.3.1. Sự phá hoại do chịu lực ......................................................................................................................................... 341.2.4.3.2. Sự hư hỏng do tác dụng của mơi trường CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 34 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 14 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 ................................................................................................................................... 3412.1. Khái niệm chung ................................................................................................................................... 3522.2. Các giai đoạn của trạng thái ứng suất biến dạng của cấu kiện chịu uốn ................................................................................................................................... 3932.3. Các phương pháp tính tốn cấu kiện btct .......................................................................................................................................................... 392.3.1. Tính tốn theo ứng suất cho phép .......................................................................................................................................................... 392.3.2. Tính tốn theo các trạng thái giới hạn ................................................................................................................................... 4042.4. Nguyên lý cấu tạo cốt thép ................................................................................................................................... 4152.5. Phân loại cốt thép .......................................................................................................................................................... 422.5.1. Nối cốt thép .......................................................................................................................................................... 422.5.2. Neo cốt thép ................................................................................................................................... 4462.6. Lớp bêtơng bảo vệ cốt thép ................................................................................................................................... 4572.7. Khoảng cách giữa các cốt thép CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 46 ................................................................................................................................... 4613.1. Đặc điểm cấu tạo của điều kiện chịu uốn .......................................................................................................................................................... 473.1.1. Cấu tạo của bản ......................................................................................................................................................... 473.1.1.1. Kích thước của bản ......................................................................................................................................................... 483.1.1.2. Cốt thép trong bản .......................................................................................................................................................... 503.1.2. Cấu tạo của dầm ......................................................................................................................................................... 503.1.2.1. Kích thước tiết diện ......................................................................................................................................................... 503.1.2.2. Cốt thép trong dầm ................................................................................................................................... 5223.2. Tính tốn cấu kiện chịu uốn theo cường độ trên tiết diện thẳng gĩc .......................................................................................................................................................... 523.2.1. Cấu kiện cĩ tiết diện chữ nhật cốt đơn ......................................................................................................................................................... 523.2.1.1. Giả thuyết tính tốn ......................................................................................................................................................... 533.2.1.2. Sơ đồ ứng suất của tiết diện ......................................................................................................................................................... 533.2.1.3. Các phương trình cân bằng ......................................................................................................................................................... 543.2.1.4. Cơng thức tính tốn ......................................................................................................................................................... 543.2.1.5. Điều kiện hạn chế ......................................................................................................................................................... 553.2.1.6. Các loại bài tốn .......................................................................................................................................................... 583.2.2. Cấu kiện cĩ tiết diện chữ nhật đặt cốt kép ......................................................................................................................................................... 593.2.2.1. Giả thuyết tính tốn ......................................................................................................................................................... 593.2.2.2. Sơ đồ ứng suất của tiết diện ......................................................................................................................................................... 593.2.2.3. Các phương trình cân bằng ......................................................................................................................................................... 603.2.2.4. Cơng thức tính tốn ......................................................................................................................................................... 603.2.2.5. Điều kiện hạn chế ......................................................................................................................................................... 613.2.2.6. Các loại bài tốn .......................................................................................................................................................... 643.2.3. Cấu kiện cĩ tiết diện chữ T ......................................................................................................................................................... 643.2.3.1. Khái niệm chung, đặc điểm cấu tạo ......................................................................................................................................................... 663.2.3.2. Vị trí trục trung hịa ......................................................................................................................................................... 673.2.3.3. Tính tốn dầm tiết diện T ......................................................................................................................................................... 693.2.3.4. Các loại bài tốn ................................................................................................................................... 7433.3. Tính tốn về cường độ trên tiết diện nghiêng .......................................................................................................................................................... 743.3.1 Sự phá hoại theo tiết diện nghiêng .......................................................................................................................................................... 763.3.2. Điều kiện tính tốn tiết diện nghiêng .......................................................................................................................................................... 783.3.3. Các phương trình cân bằng trên tiết diện nghiêng .......................................................................................................................................................... 793.3.4. Tính tốn cốt đai (khi khơng đặt cốt xiên) ......................................................................................................................................................... 793.3.4.1. Xác định tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất. ......................................................................................................................................................... 803.3.4.2. Tính khoảng cách cốt đai (bước đai). ......................................................................................................................................................... 833.3.4.3. Bài tốn .......................................................................................................................................................... 843.3.5. Tính tốn cốt xiên (sau khi đã đặt cốt đai) ......................................................................................................................................................... 853.3.5.1. Xác định đoạn dầm cần đặt cốt xiên. 5Mục lục 5 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 ......................................................................................................................................................... 853.3.5.2. Bố trí các lớp cốt xiên. ......................................................................................................................................................... 863.3.5.3. Diện tích các lớp cốt xiên. ......................................................................................................................................................... 873.3.5.4. Bài tốn .......................................................................................................................................................... 883.3.6. Các biện pháp cấu tạo để bảo đảm khả năng chịu mơmen của tiết diện nghiêng CHƯƠNG 4: CẤU KIỆN CHỊU NÉN & KÉO 89 ................................................................................................................................... 8914.1.Tính tốn cấu kiện chịu nén theo điều kiện cường độ .......................................................................................................................................................... 894.1.1. Khái niệm chung - Đặc điểm cấu tạo ......................................................................................................................................................... 904.1.1.1 Tiết diện ngang của cấu kiện ......................................................................................................................................................... 924.1.1.2.Cấu tạo cốt thép .......................................................................................................................................................... 954.1.2. Tính tốn cấu kiện chịu nén đúng tâm .......................................................................................................................................................... 974.1.3. Sự làm việc của cấu kiện chịu nén lệch tâm .......................................................................................................................................................... 1014.1.4. Tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật ......................................................................................................................................................... 1024.1.4.1. Trường hợp lệch tâm lớn ......................................................................................................................................................... 1034.1.4.2. Trường hợp lệch tâm bé ......................................................................................................................................................... 1054.1.4.3. Các dạng bài tốn ................................................................................................................................... 11124.2. Tính tốn cấu kiện chịu kéo theo điều kiện cường độ .......................................................................................................................................................... 1114.2.1. Khái niệm chung .......................................................................................................................................................... 1134.2.2. Tính tốn cấu kiện chịu kéo đúng tâm .......................................................................................................................................................... 1154.2.3. Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm .......................................................................................................................................................... 1194.2.4. Kiểm tra khả năng chịu cắt CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 120 ................................................................................................................................... 12015.1. Giới thiệu chung .......................................................................................................................................................... 1205.1.1. Đặc điểm .......................................................................................................................................................... 1205.1.2. Phân loại ......................................................................................................................................................... 1205.1.2.1. Theo phương pháp thi cơng ......................................................................................................................................................... 1205.1.2.2. Theo sơ đồ kết cấu .......................................................................................................................................................... 1215.1.3. Phân biệt bản loại dầm và bản kê 4 cạnh ................................................................................................................................... 12225.2. Sàn sườn tồn khối cĩ bản loại dầm .......................................................................................................................................................... 1225.2.1. Sơ đồ kết cấu .......................................................................................................................................................... 1255.2.2. Tính nội lực sàn ......................................................................................................................................................... 125 5.2.2.1.Tính bản theo sơ đồ dẻo ......................................................................................................................................................... 127 5.2.2.2.Tính dầm phụ theo sơ đồ dẻo ......................................................................................................................................................... 132 5.2.2.3. Tính dầm chính theo sơ đồ đàn hồi .......................................................................................................................................................... 1365.2.3. Tính cốt thép ......................................................................................................................................................... 1365.2.3.1. Tính cốt thép bản ......................................................................................................................................................... 1365.2.3.2. Tính cốt thép dầm ......................................................................................................................................................... 1395.2.3.3. Bố trí cốt thép bản ......................................................................................................................................................... 1425.2.3.4. Bố trí cốt thép dầm ................................................................................................................................... 14635.3. Sàn sườn tồn khối cĩ bản kê bốn cạnh .......................................................................................................................................................... 1465.3.1. Khái niệm .......................................................................................................................................................... 1475.3.2. Đặc điểm cấu tạo của bản kê ......................................................................................................................................................... 1475.3.2.1. Kích thước bản ......................................................................................................................................................... 1475.3.2.2. Bố trí cốt thép trong bản kê bốn cạnh .......................................................................................................................................................... 1485.3.3. Tính tốn bản kê bốn cạnh ......................................................................................................................................................... 1485.3.3.1. Tính theo sơ đồ đàn hồi ......................................................................................................................................................... 1525.3.3.2. Tính bản theo sơ đồ khớp dẻo .......................................................................................................................................................... 1545.3.4. Dầm của sàn cĩ bản kê bốn cạnh ......................................................................................................................................................... 1555.3.4.1. Tính dầm trục B theo sơ đồ đàn hồi ......................................................................................................................................................... 1595.3.4.2. Tính dầm trục B theo sơ đồ dẻo ......................................................................................................................................................... 1625.3.4.3. Tính dầm trục 2 theo sơ đồ đàn hồi Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 16 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 ................................................................................................................................... 16645.4. Sàn sườn panen lắp ghép .......................................................................................................................................................... 1665.4.1. Khái quát .......................................................................................................................................................... 1665.4.2. Các loại panen .......................................................................................................................................................... 1675.4.3. Tính tốn ......................................................................................................................................................... 1675.4.3.1. Tấm đặc ......................................................................................................................................................... 1695.4.3.2. Panen cĩ lỗ và cĩ sườn .......................................................................................................................................................... 1735.4.4. Cấu tạo cốt thép của panen Index 175 Lời Nĩi Đầu Giáo trình “Kết cấu Bê tơng cốt thép 1” là tài liệu phục vụ giảng dạy và học tập cho sinh viên ngành xây dựng dân dụng và cơng nghiệp theo chương trình đào tạo tín chỉ hiện nay. Từ nhiều sách tham khảo; chủ yếu ở trong nước và kinh nghiệm giảng dạy, chúng tơi đã tổng hợp và biên soạn tài liệu này. Giáo trình gồm 5 chương: CHƯƠNG 1:KHÁI NIỆM CHUNG CHƯƠNG 2:NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN CHƯƠNG 4:CẤU KIỆN CHỊU NÉN & KÉO CHƯƠNG 5:SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP Nhà trường, bộ mơn kết cấu và nhĩm tác giả đã cĩ nhiều cố gắng để biên soạn nhằm đáp ứng về nhu cầu tài liệu giảng dạy; tham khảo học tập của sinh viên. Vì kiến thức cĩ hạn nên khơng tránh khỏi sai sĩt, rất mong được sự đĩng gĩp và phê bình từ quý độc giả. Nhĩm tác giả 7Lời Nĩi Đầu © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 18 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1. Khái niệm chung về kết cấu bê tơng cốt thép - Bêtơng cốt thép là một loại vật liệu phức hợp do bêtơng và cốt thép cĩ những đặc trưng cơ học khác nhau cùng phối hợp làm việc một cách hợp lý và kinh tế. 1.1.1. Đặc điểm chịu lực của bêtơng cốt thép Bêtơng là loại đá nhân tạo gồm: Xi măng + cát sỏi (cốt liệu)+ nước + (chất phụ gia) = bêtơng Cường độ chịu nén của bêtơng lớn hơn cường độ chịu kéo rất nhiều (khoảng 8¸15lần). Ví dụ: Khi thí nghiệm uốn một dầm đơn bêtơng, ta nhận thấy dầm bị gãy là do ở miền kéo xuất hiện những vết nứt và bị phá hoại trước. Cốt thép là vật liệu chịu kéo hoặc chịu nén đều tốt. =>Nếu đặt một lượng cốt thép thích hợp vào miền chịu kéo của dầm bêtơng thì khả năng chịu lực của dầm tăng lên rất nhiều => Sản sinh bêtơng cốt thép . Dầm bêtơng cốt thép cĩ thể chịu lực nhiều hơn dầm bêtơng cĩ cùng kích thước đến hàng chục lần. Vì thép chịu nén cũng tốt nên cốt thép cũng được đặt tr...ịu kéo CIV, A-IV; A-V; A- VI; AT-VII; B-II; K- 7; K-19 s6 Xem điều 6.2.2.4 7. Cấu kiện làm từ bê tơng nhẹ cấp B7,5 và thấp hơn Cốt thép ngang CI, A-I; Bp-I s7 0,8 8. Cấu kiện làm từ bê tơng tổ ong cấp B7,5 và thấp hơn Cốt thép dọc chịu nén Tất cả các nhĩm cốt thép s8 ≤ 1 Cốt thép ngang ≤ 1 9. Lớp bảo vệ cốt thép trong cấu kiện làm từ bê tơng tổ ong Cốt thép dọc chịu nén Tất cả các nhĩm cốt thép s9 Xem Bảng 26 CHÚ THÍCH 1: Các hệ số s3 và s4 theo mục 3 và 4 trong bảng này chỉ kể đến trong tính tốn chịu mỏi; đối với cốt thép cĩ nối bằng liên kết hàn, các hệ số trên được kể đến đồng thời. 2: Hệ số s5 theo mục 5 trong bảng này dùng cho cả cường độ tính tốn Rs và ứng suất trước trong cốt thép sp. 3: Trong các cơng thức ở mục 8 trong bảng này, các giá trị Rsc và Rsw tính bằng MPa; giá trị B (cấp độ bền chịu nén của bê tơng, MPa) lấy theo 5.1.1.2. 1.2.3.4. Cường độ chịu nén tính tốn của cốt thép Cường độ chịu nén tính tốn của cốt thép Rsc tính theo TTGH thứ 1, 2 tra bảng số 8 và 9. 1.2.3.5. Mođun đàn hồi của cốt thép Es Mơđun đàn hồi của cốt thép. Bảng số 11 - Mơ đun đàn hồi của một số loại cốt thép Nhĩm cốt thép Es x 10 -4, MPa CI, A-I, CII, A-II 21 CIII, A-III 20 CIV, A-IV, A-V, A-VI và AT-VII 19 A-IIIB 18 B-II, Bp-II 20 K-7, K-19 18 Bp-I 17 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 132 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 1.2.4. Bêtơng cốt thép 1.2.4.1. Lực dính giữa bê tơng và cốt thép 1.2.4.1.1. Xác định Lực dính Lực dính là nhân tố cơ bản bảo đảm sự làm việc chung giữa cốt thép và bêtơng, bảo đảm cho cốt thép và bêtơng cùng biến dạng, sự truyền lực qua lại giữa hai vật liệu. dmax  tbd N Hình 1.9 Thí nghiệm xác định lực dính Lực dính được biểu thị bằng ứng suất dính d. Đặc điểm của ứng suất dính: Ứng suất dính phân bố khơng đều trên chiều dài thép neo Cường độ lực dính xác định theo: Sl Ntb d  (1.21) Trong đĩ: tb d : Ứng suất dính trung bình N : Lực kéo lớn nhất làm CT tuột khỏi khối BT S=d: Chu vi tiết diện thép, d: đường kính thanh thép l : Chiều dài thép neo trong bêtơng  dl N max    (1.22) CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 33 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2  < 1: Hệ số hồn chỉnh biểu đồ lực dính Nhận xét: Theo thí nghiệm thì l đoạn neo = (15-20)d trở lên để đảm bảo cho cốt thép bị kéo đứt (chứ khơng bị kéo tuột). 1.2.4.1.2. Các nhân tố tạo nên Lực dính bám - Nếu cốt thép cĩ gờ, phần bê tơng nằm dưới các gờ chống lại sự trượt của cốt thép. Dạng bề mặt cốt thép chiếm (510)%. - Keo xi măng dán chặt cốt thép với bê tơng. Tạo lực dính giữa BT và CT chiếm (90 95)% - Cĩ lực ma sát giữa bê tơng và cốt thép (do co ngĩt, bê tơng ơm chặt lấy cốt thép). 1.2.4.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng lực dính - Trong cấu kiện chịu nén, thì lực dính tốt hơn trong cấu kiện chịu kéo. - Lực dính trong cấu kiện được đúc theo phương đứng thì tốt hơn so với cấu kiện đúc theo phương nằm. - Chất lượng bê tơng : + Xi măng mác cao thì lực dính lớn hơn xi măng mác thấp. + Tỷ lệ N/X càng nhỏ thì lực dính càng cao. - Bề mặt cốt thép : cốt thép gân cĩ lực dính với bê tơng tốt hơn so với cốt thép trơn. Do đĩ, đối với cốt thép trơn phải uốn mĩc ở hai đầu, cốt thép cĩ gân thì khơng cần. 1.2.4.2. Ảnh hưởng của cốt thép đến sự co ngĩt và từ biến của bêtơng Do cĩ lực dính giữa bêtơng và cốt thép -> cốt thép cản trở sự co ngĩt của bêtơng -> trong cốt thép xuất hiện ứng suất nén, bêtơng xuất hiện ứng suất kéo. Vì thế khi cĩ nhiều cốt thép thì ứng suất kéo trong bêtơng tăng lên, cĩ thể làm bêtơng bị nứt. Ưng suất kéo này trong bêtơng cộng với ứng suất kéo do tải trọng ngồi sẽ làm cho bêtơng xuất hiện vết nứt sớm hơn nếu cốt thép đặt quá nhiều. Nhưng khi cĩ vết nứt xuất hiện thì ảnh hưởng của co ngĩt sẽ giảm đi. 1.2.4.3. Sự làm việc chung của bêtơng cốt thép Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 134 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 1.2.4.3.1. Sự phá hoại do chịu lực Bêtơng và cốt thép làm việc chung cho đến khi bị phá hoại. Với thanh chịu kéo, sau khi bêtơng bị nứt, cốt thép chịu tồn bộ lực kéo và nĩ bị xem là bắt đầu phá hoại khi ứng suất trong cốt thép đạt đến giới hạn chảy. Với cột chịu nén, sự phá hoại bắt đầu khi ứng suất trong bêtơng đạt đến cường độ chịu nén 1.2.4.3.2. Sự hư hỏng do tác dụng của mơi trường Trong sự tác động của mơi trường, bêtơng cốt thép cĩ thể bị hư hỏng do tác dụng cơ, lý, hĩa, sinh. Về cơ học: Bêtơng cĩ thể bị bào mịn do mưa, dịng chảy Đối với các cơng trình chịu lạnh, sự đĩng và tan băng liên tiếp cĩ thể gây nên hư hỏng cho bêtơng. Để chống lại các tác dụng cơ học cần làm cho bêtơng cĩ cường độ cao và đặc chắc ở bề mặt cơng trình. Về sinh học: Các loại rong rêu, những vi khuẩn sống ở biển gây tác dụng phá hoại bề mặt bêtơng Về hĩa học: Bêtơng bị xâm thực bởi các chất hĩa học (axít, muối,) cĩ trong mơi trường nước bởi độ pH bé. Cốt thép cĩ thể bị xâm thực do tác dụng hĩa học và điện phân của mơi trường. Khi cốt thép bị gỉ tăng thể tích lên nhiều so với thể tích kim loại ban đầu, nĩ chèn ép bêtơng tạo ra vết nứt trong lớp bêtơng bảo vệ hoặc phá vỡ lớp đĩ. Sự xuất hiện vết nứt quá mức trong bêtơng làm cốt thep dễ bị gỉ hơn. Trong mơi trường cĩ hơi nước mặn, mơi trường cĩ nhiệt độ và độ ẩm cao, cốt thép bị gỉ nhanh hơn. Ưng suất cao, sự gia cơng nguội làm cho cốt thép dễ bị gỉ. Bảo vệ chống gỉ cho cốt thép là một yêu cầu hết sức quan trọng. Để bảo vệ cốt thép và tăng lực dính bám với bêtơng, việc làm sạch bề mặt cốt thép (cạo gỉ, lau chùi chất bẩn, bụi) và dùng cốt liệu và nước sạch để đổ bêtơng là điều bắt buộc. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 2.1. Khái niệm chung Thiết kế kết cấu bêtơng cốt thép gồm hai nội dung cơ bản là : Tính tốn và cấu tạo Nội dung phần tính tốn CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 35 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 - Xác định tải trọng tác dụng - Xác định sơ đồ tính - Xác định nội lực do từng tải trọng gây ra - Tổ hợp nội lực - Tính tốn tiết diện cấu kiện - Tính cốt thép cho cấu kiện đĩ Nội dung phần cấu tạo - Chọn vật liệu (mác bêtơng, loại thép) - Chọn kích thước tiết diện - Chọn và bố trí cốt thép. Mục đích: Để bảo đảm độ bền, độ ổn định và độ cứng khơng gian của cơng trình, xét trong tổng thể cũng như riêng từng bộ phận của kết cấu. Các loại tải trọng cần xét đến khi tính tốn: Về tính chất, chia tải trọng làm 3 loại: - Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải): Là tải trọng cĩ tác dụng khơng đổi trong suốt quá trình sử dụng kết cấu. Ví dụ: trọng lượng bản thân kết cấu - Tải trọng tạm thời (hoạt tải): Là tải trọng cĩ thể thay đổi về điểm đặt, trị số, chiều tác dụng. Ví dụ: tải trọng do con người, do cầu trục, do ơtơ, do giĩ - Tải trọng đặc biệt: Là tải trọng ít khi xảy ra như động đất, cháy nổ 2.2. Các giai đoạn của trạng thái ứng suất biến dạng của cấu kiện chịu uốn Thí nghiệm với dầm đơn giản : - Khi tải trọng cịn nhỏ : dầm chưa nứt. Khe nứt nghiêng Khe nứt thẳng góc Các khe nứt trong dầm đơn giản Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 136 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 L q (KN/m) 1 8ql 2 M KN.m + - Q KN 1 2ql 1 2ql Hình 2.1 Sự làm việc của dầm - Khi tải trọng đủ lớn : xuất hiện những khe nứt thẳng gĩc với trục dầm tại vùng cĩ M uốn lớn (giữa dầm) và những khe nứt nghiêng tại vùng cĩ lực cắt Q lớn (gần gối tựa). - Như vậy, dầm cĩ thể bị phá hoại tại tiết diện cĩ khe nứt thẳng gĩc hoặc tại tiết diện cĩ khe nứt nghiêng. Đĩ là các tiết diện cần tính tốn để dầm khơng bị phá hoại. Theo dõi sự phát triển của ứng suất – biến dạng trên tiết diện thẳng gĩc của dầm trong quá trình thí nghiệm, ta cĩ thể chia thành các giai đoạn sau. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 37 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 T.h.1T.h.2 III =Rb s<Rs bt<Rbt b<Rb s<Rs b<Rb s<Rs bt>Rbt b<Rb s=Rs b=Rb  s=Rs b X 1 X 2 X 3 X 4 X 6 X 5 MI MIa MII MIIa MIII.2 MIII.1 Ia II IIa III Trục TH b<Rb s<Rs I Hình 2.2 Các giai đoạn trạng thái ứng suất – biến dạng của dầm bê tơng cốt thép Giai đoạn I: Khi mơmen M cịn nhỏ (tải trọng cịn nhỏ), cĩ thể xem như vật liệu làm việc đàn hồi, quan hệ ứng suất và biến dạng là quan hệ tuyến tính (đường thẳng). - Bêtơng chịu cả kéo và nén. Đây là giai đoạn đàn hồi.         btbt bb ss R R R    Giai đoạn Ia: Khi mơmen tăng lên, trục trung hịa xê dịch lên trên, vùng nén bị hẹp lại. - Biến dạng dẻo bắt đầu phát triển, sơ đồ ứng suất pháp vùng kéo cĩ dạng đường cong, vùng nén vẫn cịn dạng thẳng. - Ưng suất nén b trong bêtơng tăng lên, ứng suất kéo bt cũng tăng lên đạt tới cường độ chịu kéo Rbt, vùng kéo sắp xuất hiện vết nứt. Ứng suất trong cốt thép cũng tăng. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 138 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2         btbt bb ss R R R    Nếu ứng suất pháp khơng vượt quá trạng thái Ia thì dầm khơng bị nứt. Giai đoạn II : Tiếp tục tăng M, trục trung hịa xê dịch lên trên, vùng nén bị thu hẹp thêm. - Ưng suất trong bêtơng tăng lên. Vùng bê tơng chịu nén bắt đầu biến dạng dẻo, biểu đồ ứng suất cĩ dạng cong. Trong vùng bê tơng chịu kéo thì xuất hiện vết nứt đầu tiên, bêtơng vùng kéo khơng tham gia chịu lực nữa, tồn bộ lực kéo là do cốt thép chịu.         btbt bb ss R R R    Giai đoạn IIa: - Tiếp tục tăng M, ứng suất trong cốt thép cĩ thể đạt đến giới hạn chảy Rs nếu lượng cốt thép khơng nhiều lắm.      bb ss R R   Giai đoạn III.1 : giai đoạn phá hoại dẻo. - Tiếp tục tăng M, ứng suất trong cốt thép khơng tăng mà biến dạng dẻo tăng (vì cốt thép chảy, ứng suất đã đạt Rs). - Khe nứt tiếp tục phát triển về số lượng và chiều sâu, trục trung hịa phát triển lên trên, vùng nén bị thu hẹp thêm. - Ưng suất nén b trong bêtơng tăng lên đến khi đạt b = Rb thì dầm bị phá hoại.      bb ss R R   - Sự phá hoại khi ứng suất trong cốt thép đạt tới Rs và ứng suất nén trong bêtơng đạt tới Rb là sự phá hoại dẻo, là trường hợp phá hoại khi đã tận dụng hết khả năng chịu CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 39 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 lực của bêtơng và cốt thép. Giai đoạn III.2: giai đoạn phá hoại giịn. - Nếu lượng cốt thép quá nhiều thì sẽ khơng xảy ra giai đoạn IIa. - Sự phá hoại xảy ra khi bêtơng đạt tới giới hạn cường độ chịu nén Rn mà cốt thép chưa đạt tới giới hạn chảy (s < Rs).      bb ss R R   - Đây là trường hợp phá hoại dịn, bắt đầu từ vùng bêtơng nén, phá hoại khi biến dạng cịn nhỏ  xảy ra đột ngột, nguy hiểm, khơng tận dụng được hết khả năng chịu lực của vật liệu. Cần tránh trường hợp phá hoại này (hạn chế   max). 2.3. Các phương pháp tính tốn cấu kiện btct 2.3.1. Tính tốn theo ứng suất cho phép Sử dụng lý thuyết đàn hồi làm cơ sở tính tốn. Giả thuyết: xem bê tơng làm việc trong giai đoạn đàn hồi, quan hệ ứng suất-biến dạng tuân theo định luật Hooke, lấy giai đoạn I làm cơ sở tính tốn. Khi đĩ: - Sơ đồ ứng suất-biến dạng cĩ dạng hình tam giác. - Bê tơng chịu kéo khơng tham gia chịu lực. - Tồn bộ ứng suất kéo do cốt thép chịu.   k R   (2-1) Trong đĩ: , : ứng suất do tải trọng, ứng suất cho phép của vật liệu. R: cường độ giới hạn. k: hệ số an tịan vật liệu. 2.3.2. Tính tốn theo các trạng thái giới hạn Trạng thái giới hạn là trạng thái mà kết cấu khơng cịn thỏa mãn các yêu cầu sử dụng, Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 140 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 tức là mất khả năng chịu lực, biến dạng quá lớn hay khe nứt rộng quá mức cho phép. Khi tính tốn phải đảm bảo sao cho cấu kiện làm việc được tốt, thỏa mãn các yêu cầu sử dụng. Xem BT là vật liệu đàn hồi dẻo, lấy giai đoạn III (trường hợp 1) làm cơ sở tính tốn. Khi đĩ: - Sơ đồ ứng suất-biến dạng cĩ dạng hình chữ nhật. - Bê tơng chịu kéo khơng tham gia chịu lực. - Tồn bộ ứng suất kéo do cốt thép chịu. Trạng thái giới hạn 1 (trạng thái giới hạn về cường độ ): Khi đạt tới trạng thái giới hạn này, cấu kiện khơng cịn khả năng chịu lực hoặc mất ổn định. Trạng thái giới hạn 2 (trạng thái giới hạn về biến dạng và vết nứt): Khi đạt tới trạng thái giới hạn này, cấu kiện bị biến dạng quá lớn, hoặc cĩ vết nứt quá lớn, làm cho cấu kiện khơng cịn sử dụng bình thường được mặc dù vẫn chịu lực được. - Kiểm tra biến dạng uff  (2.2) Trong đĩ: f, fu :độ võng của cấu kiện, độ võng giới hạn. - Kiểm tra khe nứt  crccrc aa  (2.3) Trong đĩ:acrc; [acrc] : bề rộng khe nứt của cấu kiện, bề rộng khe nứt giới hạn. - Trong mọi trường hợp, thiết kế kết cấu đều phải bảo đảm tính tốn theo trạng thái giới hạn về cường độ. Ngồi ra, tùy theo yêu cầu sử dụng và qui định của qui phạm đối với mỗi loại kết cấu mà phải tính tốn, kiểm tra theo điều kiện giới hạn về biến dạng và vết nứt, đồng thời trong trường hợp cần thiết phải kiểm tra sự ổn định của vị trí kết cấu bằng tính tốn chống lật, chống trượt. 2.4. Nguyên lý cấu tạo cốt thép - Cốt thép đặt vào trong bêtơng khơng được để rời mà phải liên kết chúng lại với CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 41 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 nhau thành khung hoặc lưới. Khung được dùng trong khung, cột, dầm; lưới dùng trong sàn. - Khung và lưới được tạo nên từ các thanh thép rời, dùng dây thép mềm buộc chặt lại với nhau tại các nút. - Khung và lưới hàn được tạo nên bằng cách dùng máy để hàn (hàn hồ quang) các điểm tiếp xúc chỗ cốt thép giao nhau, được sản xuất trong nhà máy chuyên dùng. Lưới buộc(hàn) Buộc hoặc hàn2- Cốt đai Buộc 12 Khung hàn Hàn Khung buộc 1- Cốt dọc Hình 2.3 Khung và lưới thép 2.5. Phân loại cốt thép - Cốt chịu lực: Được dùng để chịu các lực phát sinh do tác dụng của tải trọng, được xác định bằng tính tốn. - Cốt cấu tạo: Được đặt vào kết cấu với nhiều tác dụng khác nhau + Để liên kết các cốt chịu lực lại với nhau thành khung hoặc lưới. + Giảm co ngĩt khơng đều của bêtơng. + Chịu ứng suất phát sinh do thay đổi nhiệt độ, giảm bề rộng khe nứt. + Làm phân bố tác dụng của tải tập trung + Thực tế, cốt cấu tạo vẫn chịu lực suốt quá trình sử dụng nhưng thơng thường khơng tính tốn mà đặt theo qui phạm. Dù là cốt cấu tạo (khơng do tính tốn) nhưng nĩ đĩng vai trị rất quan trọng. Nếu thiếu cốt cấu tạo, kết cấu cĩ thể khơng phát huy hết khả năng chịu lực , cĩ trường hợp làm cho kết cấu bị phá hoại (cĩ qui định riêng cho từng cấu kiện cụ thể). Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 142 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 2.5.1. Nối cốt thép Khi chiều dài thanh thép khơng đủ cần phải nối, cĩ thể dùng nối buộc hoặc nối hàn. - Nối buộc: Đặt hai đầu thép chồng lên nhau một đoạn Ln, rồi dùng sợi thép mềm buộc chúng lại. Trong phạm vi mối nối này, sự truyền lực thực hiện nhờ lực dính. Do đĩ, khi thi cơng cần chú ý đến chất lượng bêtơng vùng này. - Nối hàn: Cĩ thể hàn đối đầu, hàn chồng hoặc hàn đối đầu cĩ thanh ghép. Trường hợp này cần phải kiểm tra chất lượng đường hàn, chiều dài đoạn Lneo > 10d nL Nối buộc hoặc hàn Hình 2.4 Nối thép - Chú ý: Về nguyên tắc, ta cĩ thể nối cốt thép tại bất cứ vị trí nào của cấu kiện nếu bảo đảm đoạn nối Ln. Tuy nhiên, trong thực tế thi cơng, nhằm bảo đảm an tồn cho kết cấu, hết sức tránh nối cốt thép ở những vùng nĩ chịu lực lớn. 2.5.2. Neo cốt thép Để cốt thép phát huy hết khả năng chịu lực của nĩ cần phải neo chắc đầu mút của nĩ vào bêtơng. Đối với những thanh cốt thép cĩ gờ cũng như những thanh trịn trơn dùng trong khung và lưới hàn thì đầu mút khơng cần uốn mĩc, tức để thẳng. Những thanh trịn trơn dùng trong khung và lưới buộc phải uốn mĩc ở đầu. 3d Uốn móc Ln Ln Neo thép vào dầm Neo thép vào cột Hình 2.5 Neo và mĩc cốt thép CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 43 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Chiều dài đoạn neo Ln được tính từ mút cốt thép đến tiết diện mà nĩ được tính tốn với tồn bộ khả năng chịu lực. Đoạn Ln được xác định từ điều kiện: lực trong cốt thép truyền vào liên kết thơng qua lực dính, cốt thép khơng bị tuột khỏi liên kết. Lan được xác định theo cơng thức sau: dd R RL anan bb s anan          (2.4) Trong đĩ: d: Đường kính cốt thép Rs, Rb:Cường độ tính tốn của cốt thép và bêtơng chịu nén b: hệ số điều kiện làm việc của bê tơng. Các hệ số cho trong bảng 2.1 Đồng thời Lan lấy khơng nhỏ hơn giá trị cho trong bảng 2.1 Bảng 2.1 Các hệ số để tính chiều dài Ln Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 144 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Điều kiện làm việc của cốt thép Hệ số an Hệ số an Lan (khơng bé hơn)Cốt thép gờ Cốt thép trơn 1- Neo cốt thép chịu kéo trong vùng bêtơng chịu kéo 0.7 1.2 11 20d và 250mm 2- Neo cốt thép chịu nén hoặc chịu kéo vào vùng bêtơng chịu nén 0.5 0.8 8 15d và 200mm 3- Mối nối chồng trong vùng kéo 0.9 1.55 11 20d và 250mm 4- Mối nối chồng trong vùng nén 0.65 1 8 15d và 200mm 2.6. Lớp bêtơng bảo vệ cốt thép Lớp bêtơng bảo vệ cốt thép cần bảo đảm sự làm việc chung của cốt thép và bêtơng ở mọi giai đoạn làm việc của kết cấu, bảo vệ cốt thép khỏi bị tác động của khơng khí bên ngồi, của nhiệt độ và các ảnh hưởng tác hại khác của mơi trường. Trong mọi trường hợp, chiều dày lớp bêtơng bảo vệ khơng được bé hơn đường kính cốt thép, ngồi ra, nĩ cịn bé hơn trị số a0 qui định như sau: Đối với cốt dọc chịu lực - a0 = 10mm trong bản và tấm tường cĩ chiều dày từ 100mm trở xuống. - a0 = 15mm trong bản và tấm tường cĩ chiều dày lớn hơn 100mm, đối với các cột, dầm cĩ chiều cao tiết diện dưới 250mm. - a0 = 20mm đối với các cột, dầm cĩ chiều cao tiết diện từ 250mm trở lên. - a0 = 30mm đối với dầm mĩng và mĩng lắp ghép. - a0 = 35mm đối với mĩng đổ tại chỗ nếu cĩ lớp bêtơng lĩt mĩng. - a0 = 70mm đối với mĩng đổ tại chỗ nếu khơng cĩ lớp bêtơng lĩt mĩng. Đối với cơt thép cấu tạo (cốt đai, cốt phân bố): khơng nhỏ hơn đường kính cốt thép và khơng nhỏ hơn: CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 45 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 - a0 = 10mm khi h < 250mm. - a0 = 15mm khi h ≥ 250mm. Chú ý: Đối với các cơng trình ở miền biển và chịu ảnh hưởng của hơi nước biển, cơng trình nằm trong mơi trường cĩ tính xâm thực cao, trị số a0 cần được tăng lên từ 5 đến 20mm. 2.7. Khoảng cách giữa các cốt thép Cốt thép được bố trí với các khoảng hở đủ rộng để vữa bêtơng dễ dàng lọt qua và để cho xung quanh mỗi cốt thép cĩ được một lớp bêtơng đủ bảo đảm điều kiện về lực dính. Khoảng cách giữa trục các CT dọc khơng được quá 400mm. Khi chiều cao dầm trên 700mm cần đặt cốt dọc (cốt giá) cấu tạo sao cho khoảng cách giữa các CT dọc khơng được quá 400mm. Khoảng hở giữa các thanh cốt thép dọc đặt rời cũng như đối với các thanh cốt thép dọc của các khung hàn phẳng khơng được nhỏ hơn đường kích của thanh và khơng nhỏ hơn các trị số qui định như sau: - Đối với cốt thép cĩ vị trí nằm ngang hoặc nghiêng khi đổ bêtơng: - 25mm đối với lớp cốt thép phía dưới. - 30mm đối với lớp cốt thép phía trên. Khi ở phía dưới, cốt thép đặt thành nhiều lớp thì trừ hai lớp cuối cùng ra cịn đối với các lớp trên khe hở khơng nhỏ hơn 50mm. - Đối với cốt thép cĩ vị trí đứng khi đổ bêtơng thì khe hở khơng nhỏ hơn 50mm. - Chú thích: trong điều kiện tiết diện bị hạn chế mà buộc phải đặt nhiều cốt thép thì cho phép đặt cốt thép thành đơi, ghép sát nhau theo phương chuyển động của vữa bêtơng khi đổ, khi này, khe hở giữa các đơi cốt thép khơng nhỏ hơn 1.5 lần đường kính cốt thép. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 146 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 o o o o o t  (30 và d)  (30 và d)t t  50 t  (25 và d) (25 và d)t a Hình 2.6 Khoảng cách các cốt thép - Khoảng cách giữa trục các cốt thép dọc khơng được lớn quá 400mm. Ngồi ra, cốt thép chịu lực trong bản sàn tại những vùng cĩ nội lực lớn, khoảng cách đĩ khơng lớn hơn: - 200mm đối với chiều dày bản hb <150mm. - 1.5hb khi hb > 150mm. CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 3.1. Đặc điểm cấu tạo của điều kiện chịu uốn Các cấu kiện chịu uốn thường gặp như dầm sàn, đan sàn, cầu thang, ơ văng, sênơ, lanh tơ, tường chắn đất, panen mái, mĩng băng Trong cấu kiện chịu uốn xuất kiện nội lực là mơmen uốn và lực cắt. Cĩ hai loại cấu kiện chịu uốn : bản và dầm. + Bản là kết cấu cĩ chiều dày khá nhỏ so với chiều dài và chiều rộng. + Dầm là kết cấu cĩ chiều cao và chiều rộng tiết diện khá nhỏ so với chiều dài của nĩ. Ví dụ : + Đan sàn, đan cầu thang, sê nơ, mĩng bè dạng bản. + Dầm sàn, dầm limon cầu thang, sườn tấm mái, đà consol, sườn mĩng bè dạng dầm. CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 47 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Dầm sàn Bản sàn Bản móng bè Cột Sườn móng bè Hình 3.1 Cấu kiện chịu uốn 3.1.1. Cấu tạo của bản 3.1.1.1. Kích thước của bản Kích thước ơ bản sàn (L1, L2) ảnh hưởng đến hình thức làm việc của bản. Cĩ hai hình thức làm việc. - Khi L2/L1 > 2 : mơmen uốn theo phương L1 lớn hơn nhiều so vơí mơmen uốn theo phương L2 xem bản làm việc một phương (phương cạnh ngắn L1). - Khi L2/L1 ≤ 2 : xem bản làm việc hai phương ( trong đĩ M1 > M2 ). Chiều dày bản sàn : - Bản sàn nhà dân dụng : hb = (6÷10)cm; trong nhà cao tầng, hb cĩ thể lớn hơn (12;15)cm để đảm bảo yêu cầu về độ cứng, giảm dao động, tăng cường ổn định cho nhà. - Trong kết cấu cầu thang dạng bản chịu lực ( thẳng hoặc xoắn ), bản thang cĩ chiều dày hb = 10,12 cm. Chiều dày bản trong kết cấu mĩng bè thì lớn hơn những trị số trên, đưọc xác định bằng tính tốn. - Sử dụng bê tơng B15, B20. - Lớp bê tơng bảo vệ: abv 10mm khi hb  100mm; abv 15mm khi hb 100mm. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 148 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 3.1.1.2. Cốt thép trong bản - Cốt thép trong bản gồm cĩ cốt thép chịu lực và cốt thép phân bố. - Thường dùng thép AI, đơi khi dùng thép AII. Đường kính từ 6 12 a hb Hình 3.2 Lưới cốt thép trong bản Thép chịu lực - Đặt trong vùng chịu kéo do mơmen gây ra. Thường dùng 6,  8, 10; trong bản cầu thang cĩ thể dùng 12,14 Số lượng cốt chịu lực được xác định theo tính tốn và được thể hiện qua đường kính và khoảng cách giữa hai cốt cạnh nhau. - Khoảng cách cốt thép chịu lực: 70 ≤ @ ≤ 200 khi hb ≤ 150mm. 70 ≤ @ ≤ 1,5hb khi hb > 150mm. - Cốt chịu lực phải đi sâu vào trong mép gối tựa một đoạn là 10. c ≤ 15mm khi  ≤ 10mm. c ≤ 1,5 khi  > 10mm. Hình 3.3 Neo thép vào gối tựa CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 49 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Thép phân bố. - Nhiệm vụ : định vị cốt chịu lực, phân phối ảnh hưởng của lực tập trung ra các cốt chịu lực lân cận; chịu ứng suất do co ngĩt, nhiệt độ; chịu do ứng suất do sự làm việc thực tế khơng hồn tồn giống với sơ đồ tính (ví dụ : quan niệm gối, ngàm) - Đặt thép cấu tạo : thường dùng 6, 8 khoảng cách giữa các cốt thép là 250-300 và khơng vượt quá 350mm. Số lượng cốt thép cấu tạo khơng được nhỏ hơn 10% số lượng cốt chịu lực tại tiết diện cĩ mơmen lớn nhất. Trong phạm vi gối tựa vẫn phải cĩ thép phân bố. (xem hình vẽ minh họa)         s ct s A10%A mm350mm,300200@ 86  A A L2 hb L1 a A-A Hình 3.4 Cấu tạo thép bản Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 150 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 3.1.2. Cấu tạo của dầm 3.1.2.1. Kích thước tiết diện - Dầm là cấu kiện mà chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang khá nhỏ so với chiều dài của nĩ - Tiết diện ngang : chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang, hình hộpPhổ biến là chữ nhật và chữ T. - Kích thước dầm: h = (1/20 ÷1/8)L , b = (1/4 ÷1/2)h. L chiều dài nhịp. Thơng thường: h = (1/16 ÷1/13)L và b = (1/4 ÷1/1,5)h - Bố trí chiều cao h của tiết diện nằm theo phương mặt phẳng uốn. Các kích thước h, b nên chọn chẵn 5cm để dễ định hình ván khuơn. Các tiế t diện da àm chịu uốnHình 3.5 Các tiết diện dầm chịu uốn 3.1.2.2. Cốt thép trong dầm Cốt dọc chịu lực. - Đường kính (12 ÷ 32) được tính tốn từ mơmen uốn. - Trong tiết diện đặt cốt đơn : cốt dọc chịu lực đặt tại vùng kéo của dầm. - Trong tiết diện đặt cốt kép : cốt dọc chịu lực kéo đặt tại vùng kéo, cốt dọc chịu lực nén đặt tại vùng nén của dầm. - Dầm cĩ b ≥ 15cm thì cĩ ít nhất là hai cốt dọc, khi b nhỏ hơn thì cĩ thể đặt một cốt dọc. Cốt dọc chịu lực cĩ thể đặt thành nhiều lớp. Cốt dọc cấu tạo. - Cốt thép (10 ÷ 12) để giữ vị trí cốt đai lúc thi cơng, chịu ứng suất do co ngĩt, nhiệt độ. - Cốt giá (g ≥ 12) đặt thêm vào mặt bên của tiết diện dầm khi chiều cao h ≥ 70cm để giữ khung cốt thép khỏi bị lệch khi thi cơng và chịu ứng suất do co ngĩt, nhiệt CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 51 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 độ. - Tổng diện tích của cốt thép cấu tạo Acấu tạo ≥ 0.1%Asườn dầm. Cốt đai. - Cốt thép chịu lực cắt, định vị cốt dọc, gắn vùng bê tơng chịu nén với vùng bê tơng chịu kéo để đảm bảo cho tiết diện chịu được mơmen. - Đường kính cốt đai thưịng lấy từ 6 10, khi hd ≥ 70cm sử dụng đ ≥ 8. - Cốt đai cĩ thể cĩ 1, 2, 3 hoặc nhiều nhánh. - Diện tích và khoảng cách đặt cốt đai được xác định theo tính tốn hoặc cấu tạo. Cốt xiên. - Cốt xiên chịu lực cắt. Thơng thường, cốt xiên là do cốt dọc uốn lên, do đĩ cốt xiên cũng chịu mơmen uốn. - Gĩc uốn cốt xiên: .mm800;60 .mm800;45 ;30 o o o    d d hcó dầm với đối hcó dầm với đối thấp. dầm và sàn bảnvới đối    Cấu tạo cốt thép. - Cốt thép phải bố trí đối xứng theo tiết diện ngang. - Nếu cĩ nhiều lớp cốt thép thì khơng được bố trí so le. - Cốt thép bố trí phải tuân thủ các quy định về lớp bê tơng bảo vệ và khoảng cách giữa các thanh thép. - Trường hợp cĩ nhiều loại đường kính thì  lớn bố trí lớp dưới. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 152 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2  12 A A A-A b h    Hình 3.6. Cấu tạo cốt thép dầm 3.2. Tính tốn cấu kiện chịu uốn theo cường độ trên tiết diện thẳng gĩc 3.2.1. Cấu kiện cĩ tiết diện chữ nhật cốt đơn 3.2.1.1. Giả thuyết tính tốn - Tiết diện ở trường hợp phá hoại thứ nhất ( phá hoại dẻo ). - Chỉ đặt cốt thép As (được xác định theo tính tốn) vào vùng chịu kéo của bêtơng. - Ứng suất trong cốt thép chịu kéo As đạt tới cường độ chịu kéo tính tốn Rs. - Ứng suất trong vùng bêtơng chịu nén đạt tới cường độ chịu nén tính tốn bRb và sơ đồ ứng suất cĩ dạng hình chữ nhật. - Bỏ qua sự làm việc của vùng bêtơng chịu kéo vì đã bị nứt, xem tồn bộ ứng lực kéo do cốt thép chịu. CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 53 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 3.2.1.2. Sơ đồ ứng suất của tiết diện b h x ho - 0, 5x hoh M  bR Ab b R As s As a Hình 3.7 sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn - Sơ đồ ứng suất dùng để tính tốn tiết diện theo trạng thái giới hạn lấy như sau : + M : mơmen uốn do tải trọng tính tốn. + x : chiều cao vùng bêtơng chịu nén. + Zb = ho – 0.5x : cánh tay địn nội ngẫu lực, khoảng cách từ hợp lực vùng bê tơng chịu nén đến hợp lực cốt thép chịu kéo. + a : khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm cốt thép chịu kéo As. Cĩ thể lấy như sau :  Đan sàn : a = 1,5 ÷ 2cm  Dầm phụ : a = 3,5 ÷ 6cm  Dầm chính : a = 4 ÷8cm + Chiều cao làm việc (chiều cao hữu ích) của tiết diện. ho= h - a. (3.1) 3.2.1.3. Các phương trình cân bằng - Từ phương trình hình chiếu lên phương trục dầm, ta cĩ : bxRAR bbss  (3.2) - Từ phương trình mơmen đối với trục đi qua điểm đặt hợp lực của cốt thép chịu kéo, ta cĩ : Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 154 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2  x5,0hbxRM obb   (3.3) - Nếu lấy mơmen đối với trục đi qua điểm đặt hợp lực nén, ta cĩ :  x5,0hARM oss  (3.4) 3.2.1.4. Cơng thức tính tốn Đặt  là chiều cao tỷ đối của vùng nén.  = x/ho x = ho. (3.5) Thay ( vào các phương trình cân bằng. Phương trình (3.2) thành. obbss bhRAR  (3.6) Phương trình (3.3) thành.      5,012bhR h5,0hhbRM obb ooobb   Đặt  = (1-0,5); m =  (1-0,5)= ; m là hệ số tra bảng. 2 obbm bhRM  (3.7) Phương trình (3.4) thành.   oss oss hAζR 5,01hARM    (3.8) Cĩ thể tính  và  từ m như sau.    m m m 2115,0 211 5,01.       (3.9) 3.2.1.5. Điều kiện hạn chế - Để đảm bảo xảy ra phá hoại dẻo, khơng xảy ra phá hoại giịn thì cốt thép khơng được quá nhiều, muốn vậy thì phải hạn chế chiều cao vùng nén x (suy ra từ phương trình 1) : CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 55 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 RmR oRogh hay hhxx     (3.10) - Giá trị R và R là giá trị xác định theo thực nghiệm, được tra bảng phụ thuộc cấp độ bền của bêtơng, hệ số điều kiện làm việc của bê tơng và nhĩm cốt thép. - Từ đĩ suy ra hàm lượng cốt thép khơng được vượt quá max. Ví dụ : Bê tơng B15, b = 1, thép AI %54,2%100x 225 5,8x1x673,0 max   - Đồng thời nếu cốt thép quá ít sẽ xảy ra sự phá hoại đột ngột ngay sau khi bêtơng bị nứt (tồn bộ lực do cốt thép chịu). Để tránh điều đĩ thì cần đảm bảo  ≥ min (thường lấy hoặc 0,1%). %100x R R%100x bh A s bb Rmax o s min    (3.11) 3.2.1.6. Các loại bài tốn Bài tốn 1: Tính cốt thép. Biết : M, bxh, mac bêtơng, nhĩm cốt thép. Tính : As ? Các bước tính tốn. - Chuẩn bị các số liệu ban đầu. R R s b b# MPa,RNhĩm MPa,R B            CT b  mm. giả thiết a; ho= h-a mm M Nmm). Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 156 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 - Xác định m từ phương trình (3.7). 2 obb m bhR M    (3.12) + Nếu m > 0,5 : tăng h hoặc mác bêtơng để cho m 0,5. + Nếu R < m  0,5 : tính cốt kép (trình bày sau) + Nếu m  R : Tính  theo (3.9)  mm 2115,0;211   Tính s theo (3.6). s obb s R h.b.R..A  (3.13) Hoặc tính s theo (3.8) os s hR MA   (3.14) - Chọn, bố trí cốt...g phân giác các gĩc; ở mặt trên, nếu các cạnh bị ngàm sẽ hình thành những đường nứt chạy vịng theo chu vi bản, nếu các cạnh kê tự do các gĩc bản sẽ vênh lên khỏi gối tựa  trong trường hợp tổng quát, mỗi ơ bản sẽ cĩ 6 giá trị mơmen gồm 2 giá trị M+ ở nhịp và 4 giá trị M- ở gối. - Cốt thép trong bản cĩ thể đặt theo phương xiên (vuơng gĩc với đường nứt) hoặc theo phương các cạnh (thi cơng đơn giản hơn). CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 147 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 5.3.2. Đặc điểm cấu tạo của bản kê 5.3.2.1. Kích thước bản - Chiều dày bản sàn:                          enh tơng bê dùng khi:L 42 1 38 1 ăngn tơng bê dùng khi:L 50 1 45 1 cm148 h 1 1b (5.41) - Nếu trong mặt bằng cĩ dầm phương ngang và dầm phương dọc gối trực tiếp lên cột và 1  = l2/l1  1,25 thì nên lấy chiều cao dầm 2 phương bằng nhau. - Chiều cao dầm 1l12 1 16 1h        (5.42) - Chiều rộng dầm 200b;h 4 1 2 1b        (5.43) 5.3.2.2. Bố trí cốt thép trong bản kê bốn cạnh - Cốt thép ở nhịp theo phương cạnh ngắn (L1) đặt ở lớp dưới, cịn cốt thép ở nhịp theo phương cạnh dài (L2) đặt ở lớp trên. - Cĩ thể dùng cốt thép ở nhịp uốn lên gối để chịu momen âm số cịn lại phải đưa vào gối khơng ít hơn ba cây trên 1m dài. - Cốt thép chịu momen âm ở gối theo phương cạnh ngắn đặt suốt theo chiều dài của dầm, cịn cốt thép chịu momen âm ở gối theo phương cạnh dài (L2) đặt phần cịn lại của dầm. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1148 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 - Lưới cốt thép chịu momen âm trên gối cả hai phương cĩ bề rộng bằng 0.25L1. F Ia 1aF IIaF Fa1 2aF aIF 1aF Fa2 a/ b/ 2L L2 L2 L1 A A B B AsI AsII As1 As1 AsI As2 As2 AsI Fa2 F 1a F Ia 1L /4 L1 aF L2 1L /4 I I aF 1 F 2a 2L /41L L1/4 FaI I aF Phân bố A - A B - B As1 As2 As As2 AsI AsII AsII As phân b? Hình 5.20 Bố trí cốt thép trong bản kê bốn cạnh a - Phương án dùng cốt ở nhịp uốn lên gối. b - Phương án dùng cốt mũ. 5.3.3. Tính tốn bản kê bốn cạnh 5.3.3.1. Tính theo sơ đồ đàn hồi a. Bản đơn Xét bản đơn kê tự do 4 cạnh : - Cắt bản thành các dải theo từng phương l1, l2. Mỗi dải bản rộng 1 đơn vị (1m) và làm việc như dầm đơn giản. - Trong phần trước, ta đã chứng minh được phần tải trọng q1, q2 truyền lên mỗi dải phương l1, l2 như sau: CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 149 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 q ll lqvàq ll lq 4 2 4 1 4 1 24 2 4 1 4 2 1      mơmen dương cực đại tại giữa nhịp mỗi dải : 8 lqMvà 8 lqM 2 22 2 2 11 1  (5.44) - Thực ra xung quanh mỗi dải cịn cĩ các dải khác, các dải bản ở gần gối biến dạng (võng) ít hơn các dải bản ở giữa do đĩ ngăn trở các dải giữa biến dạng tự do  trong các dải bản xuất hiện mơmen xoắn làm giảm ảnh hưởng của mơmen uốn  đưa vào hệ số a kể đến ảnh hưởng của hiện tượng xoắn làm giảm mơmen uốn trong mỗi dải bản. Đối với bản kê tự do bốn cạnh, lý thuyết đàn hồi cho. 4 2 4 1 2 2 2 1 a ll ll 6 51   (5.45) - Từ đĩ, các giá trị mơmen đã được hiệu chỉnh là : 8 lqMvà 8 lqM 2 22 a2 2 11 a1   (5.46) M 'I M I l1 q 2 l2 1m M 2 q 1 M I I M ' II M 2 l2 q 2 1m M 1 l1 q 1 1 m 1 m M 1 Hình 5.21 Xác định nội lực bản hai phương Xét bản đơn ngàm bốn cạnh: - Tương tự như trên, ta cĩ mơmen dương cực đại tại giữa mỗi dải là: 24 lqMvà 24 lqM 2 22 2 2 11 1  (5.47) Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1150 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 - Đối với bản ngàm bốn cạnh, hệ số kể đến ảnh hưởng các dải lân cận là : 4 2 4 1 2 2 2 1 b ll ll 18 51   (5.48) - Từ đĩ, các giá trị mơmen đã được hiệu chỉnh là : 24 lqMvà 24 lqM 2 22 b2 2 11 b1   (5.49) Các sơ đồ bản đơn cĩ thể gặp: l1 l2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 5.22 Sơ đồ tính sàn 2 phương Ghi chú : - Liên kết được xem là tựa đơn khi: + Bản kê lên tường. + Bản tựa trên dầm bêtơng cốt thép (đổ tồn khối) cĩ hd/hb < 3 + Khi bản lắp ghép. - Liên kết được xem là ngàm khi bản tựa lên dầm bêtơng cốt thép (đổ tồn khối) khi hd/hb  3 - Liên kết được xem là tự do khi bản hồn tồn tự do. - Đối với bản cĩ cạnh hẫng (loại 10,11) + Nếu 1 l2/l1  1,5  bản cĩ cạnh hẫng làm việc hai phương. + Nếu 1,5 < l2/l1  2  bản cĩ cạnh hẫng chỉ làm việc theo phương cĩ 2 gối tựa. CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 151 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Nội lực trong bản đơn: - Cơng thức xác định mơmen trong trường hợp tổng quát cho các loại bản 2 phương: + Mơmen dương lớn nhất ở giữa bản : Theo phương cạnh ngắn : M1 = mi1.P (kNm/m). (5.50) Theo phương cạnh dài : M2 = mi2.P (kNm/m). (5.51) + Mơmen âm lớn nhất ở trên gối : Theo phương cạnh ngắn : MI = ki1.P (kNm/m). (5.52) Theo phương cạnh dài : MII = ki2.P (kNm/m). (5.53) Trong đĩ : P = (g+p)l1l2 là tổng tải trọng trên 1 ơ bản. (5.54) (g, p là tĩnh tải, hoạt tải phân bố đều trên ơ bản l1x l2) i=1,2,,11 là chỉ số loại bản. Chỉ số 1,2 – chỉ phương đang xét là phương cạnh ngắn l1 hay phương cạnh dài l2. Các hệ số mi1, mi2, ki1, ki2 được tra bảng phụ thuộc tỷ số l2/l1 và loại bản. Ghi chú : Các hệ số trên đã kể đến sự điều chỉnh mơmen và sự phân phối tải trọng cho từng phương Ví dụ : đặt  = l2/l1 thì                   81 1 16 51m 44 2 11 (5.55) b. Bản liên tục - Tính bản liên tục khi ơ bản đổ liền khối, kích thước các ơ bản như nhau, tải trọng tính tốn tác dụng lên bản q=(g+p) kN/m2 là hằng số (tải phân bố đều) - Mơmen dương giữa nhịp bản sẽ cĩ giá trị lớn nhất khi hoạt tải được sắp theo dạng ơ cờ. - Mơmen âm ở gối sẽ cĩ giá trị lớn nhất khi đặt hoạt tải ở các ơ bản kề gối đĩ. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1152 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2   21'21"21 ll2 pPll 2 pgPllpgP        (5.56) - Mơmen dương lớn nhất ở giữa bản : + Theo phương ngắn : M1 = mi1.P” + m11.P’ (kNm/m). (5.57) + Theo phương dài : M2 = mi2.P” + m12.P’ (kNm/m). (5.58) - Mơmen âm lớn nhất ở trên gối : + Theo phương ngắn : MI = ki1.P (kNm/m) + Theo phương dài : MII = ki2.P (kNm/m) Ghi chú: Xác định mơmen để tính thép cho gối nằm giữa 2 ơ bản khác loại : cĩ thể dùng trị số trung bình hoặc trị số lớn nhất của mơmen gối ở 2 ơ bản kề nhau. 5.3.3.2. Tính bản theo sơ đồ khớp dẻo - L1, L2 khoảng cách giữa các mép dầm. Khớp dẻo trong bản kê bốn cạnh xuất hiện theo các đường nứt ở mặt dưới và mặt trên của bản. - Ở trạng thái cân bằng giới hạn, bản được xem như gồm các miếng cứng nối lại với nhau bằng các khớp dẻo. Momen tại các khớp dẻo phụ thuộc vào diện tích cốt thép cắt qua đường nứt hay nĩi cách khác momen phụ thuộc vào cách cấu tạo cốt thép. - Trường hợp tổng quát, xét ơ bản bất kỳ cĩ 6 giá trị momen uốn liên quan nhau qua một biểu thức duy nhất: + Khi cốt thép đặt đều:       1'22'112 2 1 22 12 3 LMMMLMMMLLLq IIIIII   (5.59) + Khi cốt thép đặt khơng đều:       kIIIIII LMMLMMMLMMMLLLq )2(2212 3 211 ' 22 ' 1 12 2 1   (5.60) CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 153 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 MII IIM MI MI 1L L1        2L 2 2 1L L 1 2 L 1 2 1L Lk LkL1 L 2 L k L k a/ b/ Hình 5.23 Sơ đồ tính bản cĩ khớp dẻo a - Cốt thép đặt đều; b - Cốt thép đặt khơng đều - Trong mỗi cơng thức cĩ sáu mơmen uốn cần xác định. Để giải bài tốn này phải loại bớt 5 ẩn bằng cách chọn ẩn số chính là M1. - Nếu bản cĩ một số cạnh kê tự do (hoặc tự do hồn tồn) thì mơmen uốn tại gối đĩ bằng khơng. - Tỉ số các mơmen chọn theo bảng sau. Giới hạn cho phép của tỉ số các mơmen trong bản kê bốn cạnh. 1 2 L L  1 2 2 M M  1 ' ' 1 M Mvà M M I I I I   1 ' ' 1 M Mvà M M II II II II   1-1.5 1-0.3 2.5-1.5 2.5-0.8 1.5-2 0.5-0.15 2-1 1.3-0.3 - Đoạn Lk lấy như sau: Lk=L1/4 nếu là liên kết ngàm. Lk=L1/8 nếu là liên kết tự do. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1154 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 5.3.4. Dầm của sàn cĩ bản kê bốn cạnh B L S BB L C 2 B B Dầm A 1 Cột d g g B/2s 2Lsg 1 432 5 /2 LB/2sp sp 2/2 G td hoặc tdP Bgs Lsg 2 s 2L B ps p tdP ho ặc td G Hình a Hình b Hình c Hình f Hình d Hình e Hình g Dầm trục 2 Hình 5.24 Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng lên dầm a - Mặt bằng sàn- diện truyền tải từ sàn vào dầm. b - Dạng tải trọng (tĩnh tải) tác dụng lên dầm trục 2. c - Dạng tải trọng (hoạt tải) tác dụng lên dầm trục 2. d - Dạng tải trọng (tĩnh tải) tác dụng lên dầm trục B. e - Dạng tải trọng (hoạt tải) tác dụng lên dầm trục B. f - Tải tương đương (tĩnh tải và hoạt tải) dầm trục 2. g - Tải tương đương (tĩnh tải và hoạt tải) dầm trục B. - Giả sử cĩ mặt bằng sàn như hình vẽ, cĩ tĩnh tải tính tốn là “g” và hoạt tải tính tốn là “p”. Yêu cầu tính cốt thép dầm trục 2 và dầm trục B. CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 155 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 5.3.4.1. Tính dầm trục B theo sơ đồ đàn hồi a. Sơ đồ tính Dầm liên tục nhiều nhịp chịu tải phân bố đều gồm tĩnh tải G và hoạt tải P. Tính theo sơ đồ đàn hồi, nhịp tính tốn lấy theo trục của các gối tựa: Lo= B b. Xác định tải trọng Tải trọng từ sàn truyền vào dầm xác định gần đúng theo diện tích truyền tải như trên mặt bằng sàn. - Tĩnh tải: + Trọng lượng bản thân dầm :    m/kNnhhbg BTCTsddbt  (5.61) + Trọng lượng tường xây trên dầm (nếu cĩ)   dt tttt hHH m/kN;nHg    (5.62) Trong đĩ: t, Ht – chiều dày, chiều cao của tường. BTCT ;t – trọng lượng của bê tơng cốt thép và tường. H – chiều cao tầng nhà. n – hệ số vượt tải. bd ; hd – kích thước tiết diện dầm. hs – chiều cao bản sàn. + Tải trọng do sàn truyền tĩnh tải về dầm: Nhịp 12 phía trục AB cĩ dạng tam giác trị số lớn nhất là gsB/2, chuyển sang dạng phân bố đều tương đương là: )m/kN( 2 Bg 8 5g s1tđ  (5.63) Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1156 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Nhịp 12 phía trục BC cĩ dạng hình thang, trị số lớn nhất là gsL2/2 , chuyển sang tải phân bố đều tương đương là:   B2 L l2 l);m/kN(21 2 Lgg 2 2 1322s 2tđ   (5.64) Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm là: 2tđ1tđtbtd ggggg  (5.65) Các nhịp khác 23 - 34- 45 tính tương tự nhịp 12. - Hoạt tải: + Do sàn truyền hoạt tải về dầm cĩ dạng tam giác và hình thang tương tự như phần tĩnh tải. Nhịp 12 phía trục AB cĩ dạng tam giác trị số lớn nhất là psB/2 , chuyển sang dạng phân bố đều tương đương là  m/kN 2 Bp 8 5p s1tđ  (5.66) Nhịp 12 phía trục BC cĩ dạng hình thang, trị số lớn nhất là psL2/2 , chuyển sang tải phân bố đều tương đương là:   )m/kN(21 2 Lpp 322s2tđ   (5.67) Tổng hoạt tải tác dụng lên dầm là: )m/kN(ppp 2tđ1tđd  (5.68) Các nhịp khác 23 - 34- 45 tính tương tự nhịp 12. c. Xác định nội lực - Trong trường hợp dầm trục B này là dầm liên tục đều nhịp chịu tải phân bố đều P = pd, G = gd là hằng số. Để tìm nội lực cĩ thể dùng các bảng lập sẵn với sơ đồ tải tương ứng để xây dựng biểu đồ bao mơmen và lực cắt. - Hoặc cĩ thể dùng các chương trình tính kết cấu rất phổ biến hiện đang dùng mà bạn CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 157 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 đã biết: cĩ thể dùng FEAP, ETABS, SAP để giải. - Sau đây sẽ trình bày cách giải bài tốn tính dầm bằng cơng cụ máy tính cĩ phầm mềm hỗ trợ. + Đặt tĩnh tải tồn nhịp. + Đặt hoạt tải cách nhịp. + Đặt hoạt tải kề nhịp. + Dùng chương trình tính kết cấu mà bạn biết sử dụng, tìm nội lực cho từng trường hợp tải đặt tải trên. + Sau đĩ dùng chương trình tổ hợp nội lực để tìm nội lực nguy hiểm nhất tại bất kỳ tiết diện nào đĩ của dầm. + Từ kết quả tổ hợp nội lực đĩ tính cốt thép cho từng tiết diện của dầm. Phần tính cốt thép cĩ thể tính tay, nếu bạn cĩ chương trình tính cốt thép tin cậy bạn cĩ thể dùng cơng cụ máy tính giúp bạn làm việc này. Ví dụ: - Cách đặt tải để tính dầm dầm trục B: Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1158 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Hình a G Hình b P P Hình c P P Hình d P P Hình e P Hình f PP Hình 5.25 Sơ đồ đặt tải để tính dầm liên tục theo sơ đồ đàn hồi Hình a - Tĩnh tải chất đầy (trường hợp tải số 1) Hình b - Hoạt tải cách nhịp (để tìm M+maxở nhịp 1 và 3)(trường hợp tải số 2) Hình c - Hoạt tải cách nhịp (để tìm M+maxở nhịp 2 và 4)(trường hợp tải số 3) Hình d - Hoạt tải liền nhịp (để tìm M-minở gối 2)(trường hợp tải số 4) Hình e - Hoạt tải liền nhịp (để tìm M-minở gối 3)(trường hợp tải số 5) Hình f - Hoạt tải liền nhịp (để tìm M-minở gối 4)(trường hợp tải số 6) - Dùng chương trình tính kết cấu mà bạn sử dụng để tìm nội lực cho từng trường hợp tải. Sau đĩ tổ hợp nội lực. - Cách tổ hợp như sau: + Cấu trúc tổ hợp: 1+2; 1+3; 1+4; 1+5; 1+6. (tất cả đều lấy hệ số tổ hợp bằng 1) + Chú thích: Trước đây khi tính các dầm dọc của cơng trình thì người ta thường CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 159 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 chọn liên kết dầm với gối tựa đầu tiên là liên kết khớp, nhằm mục đích là tận dụng các bảng tra đã lập sẵn cho dầm đều nhịp để tính tốn cho dễ dàng và nhanh chĩng, sau khi tính cốt thép ở các nhịp và ở các gối giữa, lại bố trí một lượng cốt thép cấu tạo ở gối đầu tiên để chịu momen âm ở gối đĩ. Thực chất dầm dọc vẫn là dầm khung (sẽ phân tích kỹ ở chương khung) theo phương dọc nhà vì thế liên kết ở gối đầu tiên (dầm liên kết với cột) là ngàm. Hiện nay chúng ta đã cĩ cơng cụ máy tính và các chương trình tính kết cấu việc thay liên kết đầu tiên là ngàm là chính xác và việc tính nội lực khơng quá khĩ khăn. - Từ kết quả tổ hợp nội lực đĩ tính cốt thép cho từng tiết diện của dầm. Đối với dầm lấy trị số momen lớn nhất nhịp và ở gối để tính cốt thép tương tự như phần tính cốt thép của dầm phụ và dầm chính trong sàn sườn tồn khối cĩ bản dầm. Phần tính cốt thép cĩ thể tính tay, nếu bạn cĩ chương trình tính cốt thép tin cậy bạn cĩ thể dùng cơng cụ máy tính giúp bạn làm việc này. 5.3.4.2. Tính dầm trục B theo sơ đồ dẻo Đối với dầm liên tục đều nhịp (như dầm trục B) cĩ thể tính theo sơ đồ dẻo, dùng các cơng thức đã lập sẵn để tính các momen, lực cắt nguy hiểm nhất ở nhịp và ở gối một cách nhanh chĩng như sau: - Nhịp tính tốn lấy theo mép của các gối tựa: Lo = L - bc - Sơ đồ tính là dầm liên tục đều nhịp, liên kết dầm và gối tựa đầu tiên và cuối cùng là tựa đơn. L d g +p gs /22 s)( B/21q = =q2 +p g( s s) Lo Lo Lo Lo CBA AB (gbt+gt) Hình 5.26 Sơ đồ tính và dạng tải tác dụng lên dầm trục B - Xác định tải trọng giống như khi tính theo sơ đồ đàn hồi, chỉ khác ở chỗ tĩnh tải và hoạt tải giữ nguyên dạng tam giác hoặc hình thang để tính trực tiếp mà khơng cần Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1160 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 phải chuyển sang dạng tải trọng tương đương. - Mơmen uốn lớn nhất xác định theo cơng thức: + Ở nhịp biên và gối thứ hai:        11 7.0 2 o do LgMM (5.69) + Ở các nhịp giữa và các gối giữa:        16 5.0 2 o do LgMM (5.70) - Lực cắt của dầm tại các gối: + Tại gối biên: o B oA L MQQ  (5.71) + Tại mép trái gối thứ 2( gối B): o B o T B L MQQ  (5.72) + Tại các gối giữa: o P C T C p B QQQQ  .... (5.73) Trong đĩ : gd - Trọng lượng bản thân của dầm (kế cả của tường xây nếu cĩ). Mo – Momen uốn lớn nhất của dầm đơn kê tự do hai đầu chịu tải trọng do bản truyền vào dầm cĩ dạng tam giác hoặc hình thang Với tải trọng phân bố tam giác: 12 2 o do LqM  (5.74) Với tải trọng phân bố hình thang: CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 161 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2  2 2 43 24  odo LqM (5.75) Với 2 1 2L L  (5.76) qd : Tải trọng phân bố lớn nhất của dạng tải tam giác hoặc hình thang. Qo: Lực cắt gối của dầm dơn giản. Trường hợp tính cụ thể dầm trục B: - Tải trọng từ sàn truyền vào cĩ hai dạng tam giác và hìng thang. - Momen uốn lớn nhất xác định theo cơng thức: Ở nhịp biên và gối thứ hai:          11 7.0 2 21 o doo LgMMM (5.77) Ở nhịp giữa và gối giữa:          16 5.0 2 21 o doo LgMMM (5.78) - Lực cắt của dầm tại các gối: Tại gối biên: o B oA L MQQ  (5.79) Tại mép trái gối thứ hai(gối B): o B o T B L MQQ  (5.80) Tại các gối giữa: o P C T C p B QQQQ  .... (5.81) Trong đĩ: Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1162 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 gd : Trọng lượng bản thân của dầm (kế cả của tường xây nếu cĩ). Mo1, Mo2 : Momen uốn lớn nhất của dầm đơn kê tự do hai đầu chịu tải trọng do bản truyền vào dầm cĩ dạng tam giác hoặc hình thang: Xác định theo. Trong đĩ thay qd = q1 hoặc qd = q2. Qo : Lực cắt tại gối của dầm đơn giản. 5.3.4.3. Tính dầm trục 2 theo sơ đồ đàn hồi - Dầm trục 2 là dầm liên tục hai nhịp. Dầm trục 2 chính là dầm khung của khung ngang trục 2, để tìm nội lực trong dầm này phải giải khung . Do chương khung chưa được đề cập nên ta chỉ xác định tải lên dầm trục 2, cách tìm nội lực trong dầm này sẽ bàn kỹ trong chương khung bêtơng cốt thép. - Vì là dầm khung nên khơng thể tách tính dầm riêng biệt và khi tính khung chỉ tính nội lực theo sơ đồ đàn hồi. - Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm: h=(1/8 1/20)L; b=(1/21/4)h - trong đĩ L= B. B A B C 1 2 1 B S B 2 B 3 4 Dầm Cột 5 Hình a L L CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 163 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 L g d 1 sBg G1 LL2 Lgs2G 3G2 G 1 L1 g td1 2 g td2 A B C A B C G 2 3G Hình b Hình c d1 gbt + gt gd2 L1 P Bps 1 LL2 2P P 3 P1 L1 2 td1P td2P A B C A B C P2 3P Lps 2 Hình d Hình e Hình 5.27 Xác định tải trọng dầm trục 2 Hình a - Mặt bằng sàn; Sơ đồ (diện) truyền tải từ sàn vào dầm trục 2 Hình b và c - Sơ đồ tĩnh tải, tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm. Hình d và e - Sơ đồ hoạt tải, tổng hoạt tải tác dụng lên dầm. a. Tải trọng tác dụng lên dầm cĩ phương thẳng đứng dạng phân bố. Tải trọng từ sàn truyền vào dầm được xác định gần đúng theo diện tích truyền tải như trên mặt bằng sàn. - Tĩnh tải: + Trọng lượng bản thân dầm :    m/kNnhhbg BTCTsddbt  (5.82) + Trọng lượng tường xây trên dầm (nếu cĩ)   dt tttt hHH m/kNnHg    (5.83) Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1164 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Trong đĩ: t, Ht – chiều dày, chiều cao của tường. BTCT ;t – trọng lượng của bê tơng cốt thép và tường. H – chiều cao tầng nhà. n – hệ số vượt tải. bd ; hd – kích thước tiết diện dầm. hs – chiều cao bản sàn. + Tải trọng do sàn truyền tĩnh tải về dầm: Nhịp AB cĩ dạng hình thang, trị số lớn nhất là gsB, chuyển sang dạng phân bố đều tương đương là:   12 1 32 s1tđ L2 B l2 l )m/kN(21Bgg     (5.84) Nhịp BC cĩ dạng tam giác trị số lớn nhất là gsL2, chuyển sang tải phân bố đều tương đương là: )m/kN(Lg 8 5g 2s2tđ  (5.85) Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm là: Nhịp AB: )m/kN(gggg 1tđtbt1d  (5.86) Nhịp BC: )m/kN(gggg 2tđtbt2d  (5.87) - Hoạt tải: + Do sàn truyền hoạt tải về dầm cĩ dạng tam giác và hình thang tương tự như phần tĩnh tải. Phía nhịp AB cĩ dạng hình thang, trị số lớn nhất là psB, chuyển sang dạng phân bố đều tương đương là CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 165 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2   )m/kN(21Bpp 32s1tđ   (5.88) Phía nhịp BC cĩ dạng tam giác, trị số lớn nhất là psL2, chuyển sang tải phân bố đều tương đương là:  m/kNLp 8 5p 2s2tđ  (5.89) b. Tải trọng tác dụng lên dầm cĩ phương thẳng đứng dạng tập trung tại các nút khung (các gối tựa của dầm). Tải trọng của sàn truyền lên dầm dọc, rồi truyền vào nút khung dưới dạng lực tập trung. Tải trọng đặt vào nút khung gồm (tính cho nút gối B). - Tĩnh tải + Do sàn: Gọi S là diện tích truyền tải từ sàn vào dầm dọc trục B                 2 B 2 B 2 1.2 2 L. 2 )LB(BS kNSgG 22 nútB nútBss (5.90) + Do trọng lượng bản thân dầm dọc trục B là:    kNnBhhbG btctsddd  (5.91) + Do tường xây trên dầm dọc (nếu cĩ)    kNnBhHG tdtt   (5.92) + Trọng lượng bản thân cột (của một tầng)  kNHhbG btctccc  (5.93) Tổng tĩnh tải đặt tại nút  kNGGGGG ctds2  (5.94) Lực tập trung của tĩnh tải tại các gối khác tính tương tự. - Hoạt tải Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1166 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Hoạt tải tác dụng lên diện tích S truyền gối dạng lực tập trung:  kNSpP nútBs2  (5.95) Lực tập trung của hoạt tải tại các gối khác tính tương tự. 5.4. Sàn sườn panen lắp ghép 5.4.1. Khái quát - Sàn sườn lắp ghép cấu tạo bằng các panen (tấm sàn) gác lên dầm hoặc tường. Panen được đúc sẵn trong các nhà máy hay tại hiện trường, được lắp ghép lại thành mặt sàn. - Dầm kê lên cột và tường. Thơng thường dầm nối với cột thành khung. Phương dầm cĩ thể dọc nhà hoặc ngang nhà như phương của dầm chính trong sàn sườn tồn khối. Bố trí dầm và cột trong nhà lắp ghép cần theo hệ mơđun thống nhất. - VD: + Lưới cột nhà cơng nghiệp thường là 6x6m; 6x12m; hoặc 12x12m + Trong nhà dân dụng với khung chịu lực, lưới cột chọn theo hệ mơđun 0,4m + Khoảng cách giữa các dầm thường từ 2,8 ÷ 6,8m, nhịp dầm từ 4 ÷7.2m. Trong nhà dân dụng với tường chịu lực (tường gạch hoặc tường lắp ghép bằng tấm lớn) panen được gác trực tiếp lên tường. Trong điều kiện cơ giới hố xây dựng cao, người ta đúc liền panen với dầm thành tấm lớn bằng cả gian phịng, các panen này thường được lắp trực tiếp lên cột. 5.4.2. Các loại panen - Phân loại: Theo hình dạng chia làm ba loại: + Tấm đặc + Panen cĩ lỗ (panen hộp) + Panen sườn CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 167 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Hình 5.28 Các loại panen - Kích thước panen: Cĩ 3 loại kích thước L10-15mm 10-15mmth 0L L Hình 5.29 Kích thước panen + Kích thước thật (Lth): Dùng cho nhà sản xuất cấu tạo. + Kích thước danh nghĩa (L) : dùng gọi, giao dịch. + Kích thước tính tốn (Lo) : Để tính tốn. 5.4.3. Tính tốn 5.4.3.1. Tấm đặc - Đặc điểm: + Sản xuất bằng bêtơng nhẹ (đơi khi được đúc bằng BT nặng) + Cĩ thể làm bằng tấm 1 lớp hoặc 2 lớp cĩ cấu tạo như sau: lớp dưới bằng BT nặng dày 3,5  4,5cm trong cĩ cốt thép, lớp trên bằng bê tơng nhẹ. Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1168 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 + Chiều dày tấm từ 8 15 cm( phụ thuộc nhịp và tải trọng) + Cốt thép trong tấm nên dùng lưới hàn. - Ưu điểm : Sản xuất dễ và nhanh Liên kết đơn giản Chiều cao tồn bộ sàn bé. - Nhược điểm: Tốn nhiều bêtơng . Khả năng cách âm kém. - Phạm vi sử dụng: Dùng chủ yếu khi nhịp bé như hành lang, sàn nhà dân dụng với các căn phịng khơng rộng lắm. - Tấm đặc cĩ kích thước nhỏ, thường dùng chủ yếu cho cơng trình cĩ nhịp nhỏ như hành lang, nhà dân dụng. Nhược điểm là tốn kém nhiều bêtơng, khả năng cách âm kém. Tuy nhiên khâu chế tạo dễ, nhanh, liên kết đơn giản. a. Sơ đồ tính Dầm đơn kê lên hai gối là dầm hoặc tường. Lo q Hình 5.30 Sơ đồ tính tấm đặc a) Xác định tải trọng - Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn gs. - Hoạt tải ps. - Tổng tải trọng tác dụng )m/kN(pgq 2sss  (5.96) - Tải phân bố trên 1 đơn vị chiều dài là:    m/kNBpgq ss  (5.97) CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 169 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 (B:Bề rộng tấm panen) b) Xác định nội lực - Momen uốn lớn nhất: 8 qLM 2 o max  (5.98) - Tính cốt thép. - Kiểm tra điều kiện lực cắt: 5.4.3.2. Panen cĩ lỗ và cĩ sườn Panen cần được tính tốn về tổng thể cũng như về sự chịu lực cục bộ của các bộ phận (bản, sườn). Về tổng thể: - Xem mỗi panen là một dầm đơn giản kê lên hai gối tự do. Để tính cốt thép, phải qui đổi tiết diện thật của panen thành tiết diện tính tốn tương đương (chữ T đối với panen sườn, chữ I đối với panen cĩ lỗ). Bề rộng bản cánh chịu nén lấy bằng chiều rộng của panen. Nếu chiều dày cánh khá bé h’c ≤ 0.1h’ thì bề rộng bản cánh đưa vào tính tốn lấy theo qui định sau: b’c ≤ 12(n-1)h’c + b (5.99) n: Số sườn trong tiết diện ngang panen - Khi cánh nằm trong vùng kéo thì khơng xét khi tính tốn - Bề rộng sườn của tiết diện chữ T, I.  sibb (5.100) Về cục bộ: - Xem bản liên kết ngàm đàn hồi với sườn. Sườn ngang được xem như kê tự do lên sườn dọc. Sườn dọc kê tự do lên dầm khung (tường). Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1170 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 - Khi kiểm tra độ võng của panen, cần đổi thành tiết diện tính tốn tương đương T, (I). Khi đĩ, các lỗ hình trịn đường kính d được đổi thành lỗ hình vuơng cạnh a = 0.866d. a. Panen cĩ lỗ B bsbs b Hình a h hb Hình b L'L'L' q Lo qB Hình c Hình 5.31 Sơ đồ tính panen cĩ lổ a. Một dạng panen - b. Sơ đồ tính bản - c. Sơ đồ tính sườn Về tổng thể - Xem panen như một dầm đơn giản tựa lên hai dầm khung. - Chiều dài tính tốn L0 : Xác định như hình. - Tiết diện tính tốn: + Chuyển từ tiết diện ngang thật sang tiết diện tính tốn tương đương là tiết diện chữ I, bề rộng sườn  sibb (5.101) + Bản cánh phía dưới chịu kéo khơng đưa vào tính tốn nên tiết diện chữ I trở thành tiết diện chữ T với b’c = B CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 171 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 - Tải trọng tính tốn: q = (g+p)B (5.102) - Mơmen uốn lớn nhất: 8 2 0LqM  . (5.103) - Từ M tính cốt dọc. - Lực cắt lớn nhất: Q = qL0/2. tính cốt đai. - Sau khi tính được cốt dọc và cốt đai, ta phải phân phối cốt thép cho các sườn. Nguyên tắc phân phối là theo độ cứng của từng sườn. - Nếu panen cĩ quá nhiều lỗ thì cho phép bố trí cốt thép cách 3-4 sườn. Về cục bộ - Tính bản: Cắt theo phương ngang một dải cĩ bề rộng 1m. Bản làm việc như một dầm liên tục nhiều nhịp, tựa trên các gối là các sườn. Tải trọng tác dụng là q. Thường bản tính theo sơ đồ dẻo (tương tự như cách tính bản sàn sườn tồn khối cĩ bản dầm). Thường nội lực tính tốn khá bé, cốt thép trong bản được đặt theo cấu tạo  = 36, a  200, cốt thép thường bố trí một lớp, vừa chịu M+ và M-. Vì vậy, khi tính cốt thép chọn h0 = hb/2. - Tính sườn: Sườn trong panen được xem là dầm đơn giản kê lên dầm khung, tiết diện tính tốn là tiết diện chữ T, cĩ b = bs, b’c bằng khoảng cách giữa hai sườn. Tải trọng tác dụng q = (p+g)b’c. Tìm nội lực và tính cốt thép (tương tự như tính dầm của sàn sườn tồn khối cĩ bản dầm). b. Panen sườn Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1172 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 (g+p)B Hình b Lo Sườn ngang Sườn dọc h bh sb sb B L Hình a b B go og Hình c (g+p)B Lo Hình d X Hình 5.32 Panen sườn a. Dạng panen - b. Sơ đồ tính panen xét tổng thể c. Sơ đồ tính sườn ngang - d.Sơ đồ tính sườn dọc Xét tổng thể - Xem panen như một dầm đơn giản tựa lên hai dầm khung. - Chiều dài tính tốn: Xác định theo hình - Tiết diện tính tốn: Chuyển từ tiết diện ngang thật sang tiết diện tính tốn tương đương là tiết diện chữ I, bề rộng sườn:  sibb , b’c = B (5.104) - Tải trọng tính tốn: q = (g+p)B (5.105) - Mơmen uốn lớn nhất:M = q.L20/8 Từ M tính cốt dọc. (5.106) - Lực cắt lớn nhất: Q = qL0/2. tính cốt đai. - Sau khi tính được cốt dọc và cốt đai, ta phải phân phối cốt thép cho các sườn. CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TƠNG CỐT THÉP 173 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Nguyên tắc phân phối là theo độ cứng của từng sườn. - Cốt dọc (đai) cho mỗi sườn:   si si ssi b bAA (5.107) Về cục bộ - Tính bản: + Bản làm việc như bản kê bốn cạnh (các sườn dọc và sườn ngang). Các sườn ngang được bố trí để tăng độ cứng của panen, giữ ổn định cho sườn dọc. Số lượng sườn ngang phụ thuộc vào kích thước panen, thường bố trí sao cho kích thước ơ bản cĩ hình vuơng để dễ bố trí cốt thép cho bản. + Bản cĩ thể tính bản độc lập hoặc liên tục, loại bản kê bốn cạnh. + Khi hb nhỏ, cốt thép bản cĩ thể bố trí một lớp đặt ở giữa bản, khi hb lớn, bố trí cốt thép bản hai lớp giống bản sàn. - Tính sườn ngang: + Sườn ngang tính như một dầm đơn tựa lên hai sườn dọc, chịu tải trọng gồm: + Trọng lượng bản thân nĩ và tải trọng do sàn truyền vào: Tùy theo kích thước ơ bản mà tải từ sàn truyền vào cĩ dạng tam giác hoặc hình thang. Trường hợp như hình trên: Tải phân bố cĩ dạng tam giác. Tiết diện tính tốn là tiết diện chữ T. Từ đĩ tính mơmen và lực cắt. Tính cốt thép. - Tính sườn dọc: + Sườn dọc tính như dầm đơn giản kê lên dầm khung. Chịu tải gồm trọng lượng bản thân nĩ và tải trọng từ sàn truyền vào: Bản truyền trực tiếp vào cĩ dạng tam giác hoặc hình thang (như hình trên cĩ dạng hình thang) và lực tập trung từ sườn ngang truyền vào. Để dễ dàng tính nội lực cĩ thể chuyển từ tải tam giác hoặc hình thang sang dạng tải phân bố đều tương đương. Tiết diện tính tốn là tiết diện chữ nhật. 5.4.4. Cấu tạo cốt thép của panen - Dùng khung và lưới hàn: Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1174 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 + cốt thép chịu lực theo tính uốn tổng thể là các khung phẳng bố trí trong sườn. + trong bản (cánh) đặt các lưới thép. + khi chiều dày lớn đặt 2 lớp, chiều dày bé đặt 1 lớp ở giữa. Hình 5.33 Cấu tạo cốt thép pannen - Tài liệu tham khảo 1. Võ Bá Tầm, Kết cấu bê tơng cốt thép Tập1 & Tập 2, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2006. 2. Ngơ Thế Phong (chủ biên), Kết cấu bê tơng cốt thép, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1994. 3. Nguyễn Thị Mỹ Thúy, Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2002. 4. Kết cấu bê tơng cốt thép TCXDVN-356-2005. Index 175 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Index - H - hình 3.1 46 - P - Phương trình (3.42) 67 Endnotes 2... (after index) Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 1176 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Back Cover

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfgiao_trinh_ket_cau_be_tong_cot_thep_1.pdf