Kết cấu gạch đá-Chương 3: Tính toán các cấu kiện theo KNCL pdf

Chương 3. Chương 3.
Tính toán các cấu kiện Gạch Tính toán các cấu kiện Gạch
Tính toán các cấu kiện Gạch Tính toán các cấu kiện Gạch
đá theo khả năng chịu lựcđá theo khả năng chịu lực
- Cấu kiện chịu nén đúng tâm (còn gọi là nén dọc trục) là cấu kiện chịu
lực nén N đặt đúng trọng tâm tiết diện.
- Cấu kiện gạch đá chịu nén đúng tâm thường là các cột, tường trong của
nhà,
- Sơ đồ tính toán:
-
Điều
kiện
cường
độ
:
N
≤
ϕ
m
dh
RF
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Cấu kiện chịu nén đúng tâmCấu kiện chịu nén đúng tâm
-
Điều
kiện
cường
độ
:
N
≤

ϕ
m
dh
RF
trong đó:
-) N - Lực nén do tải trong tính toán gây ra
-) ϕ - Hệ số uốn dọc
-) F - Diện tích tiết diện của cấu kiện
-) m
dh
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của các tải trọng tác dụng dài hạn
-) R - Cường độ chịu nén tính toán của khối xây
∏
=
ig
mRR
* Hệ số m
dh
được xác định theo công thức:
-) N
dh
– lực nén tính toán do tải trọng dài hạn gây ra
-) η - hệ số phụ thuộc vào λ
h
(hoặc λ
r
) và loại gạch.
Khi cạnh bé nhất của TD b
≥
30cm hoặc r

min
≥
8,7cm có thể lấy m
dh
= 1.
* Hệ số uốn dọc
ϕ
ϕϕ
ϕ
: tra theo bảng phụ thuộc vào đặc trưng đàn hồi của
khối
xây
α
αα
α
và
độ
thanh
mảnh
của
cấu
kiện
λ
λλ
λ
(hoặc
λ
λλ
λ
)

.
N
N
m
dh
dh
η
−= 1
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Cấu kiện chịu nén đúng tâmCấu kiện chịu nén đúng tâm
khối
xây
α
αα
α
và
độ
thanh
mảnh
của
cấu
kiện
λ
λλ
λ
h
(hoặc
λ
λλ
λ

r
)
.
-) Với tiết diện chữ nhật:
-) Với tiết diện bất kỳ:
-) l
0
– chiều dài tính toán của cấu kiện
-) h – cạnh bé của tiết diện
-) r – bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện.
h
l
h
0
=
λ
r
l
r
0
=
λ
- Chiều dài tính toán của cấu kiện lấy phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu và điều
kiện liên kết:
*) Các khối xây độc lập:
-) Liên kết 2 đầu khớp: l
0
= H
-) Liên kết 1 ngàm – 1 tự do: l
0

= 2H
-
)
Liên
kết
1
ngàm
–
1
khớp
:
l
0
=
0
,
7
H
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Cấu kiện chịu nén đúng tâmCấu kiện chịu nén đúng tâm
-
)
Liên
kết
1
ngàm
–
1
khớp
:

l
0
=
0
,
7
H
*) Các liên kết thực tế:
-) Các mảng tường: -) Vòm 2 khớp:
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Cấu kiện chịu nén đúng tâmCấu kiện chịu nén đúng tâm
-) Đối với nhà công nghiệp khi đầu trên của cấu kiện là gối đàn
hồi, đầu dưới là ngàm
*) Với nhà một nhịp l
0
= 1,5H
*) Với nhà nhiều nhịp, l
0
= 1,25H
- Trị số
ϕ
ϕϕ
ϕ
và m
dh
được xác định phụ thuộc vào dạng liên kết:
ϕ
ϕ=1;
dh
m = 1

H/3
a)
N N
b)
0.3H
m = 1
dh
ϕ=1; ϕ=1;
dh
m = 1
H/2
c)
N
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Cấu kiện chịu nén đúng tâmCấu kiện chịu nén đúng tâm
ϕ
m
dh
H/3H/3
m = 1
dh
ϕ=1;
H
H
0.7H
dh
m
ϕ
ϕ
m

dh
H/2
H
I. Khái niệm chung
- Cấu kiện chịu nén lệch tâm là cấu kiện chịu lực nén N đặt không trùng với
trọng tâm của tiết diện.
- Trong kết cấu gạch đá, nén lệch tâm là cấu kiện thường gặp hơn cả. Đó là
các cột, tường, móng của nhà, các kết cấu vòm mái, ống khói v.v…
-
Khoảng
cách
từ
trọng
tâm
của
tiết
diện
đến
điểm
đặt
lực
gọi
là
độ
lệch
tâm
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
-
Khoảng

cách
từ
trọng
tâm
của
tiết
diện
đến
điểm
đặt
lực
gọi
là
độ
lệch
tâm
của lực dọc, ký hiệu là e
0
.
- Trong đó: e
0
’ - Độ lệch tâm ngẫu nhiên kể đến khi tính toán tường có
chiều dày từ 25 cm trở xuống
+) Tường chịu lực: e
0
’ = 2 cm
+) Tường tự mang: e
0
’ = 1 cm
0

0
'e
N
M
e +=
- Tuỳ theo độ lệch tâm e
0
của lực dọc, tiết diện có thể:
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
- Nếu ứng suất kéo lớn hơn cường độ chịu kéo của khối xây
=> Trong các mạch vữa ngang sẽ xuất hiện khe nứt
=> Thay đổi chiều cao làm việc của tiết diện
=> Chiều cao làm việc của tiết diện là h
c
Chịu nén hoàn toàn Một phần chịu kéo
Các điều kiện tính toán:
- Để đảm bảo sự làm việc an toàn, độ lệch tâm phải thỏa mãn:
+) Với cột, tường dày ≥ 25cm:
-) e
0
≤ 0,9y khi tính toán với tổ hợp cơ bản
-) e
0
≤ 0,95y khi tính toán với tổ hợp đặc biệt
+
)
Với
cột,
tường

dày
từ
25
cm
trở
xuống
:
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
+
)
Với
cột,
tường
dày
từ
25
cm
trở
xuống
:
-) e
0
≤ 0,8y khi tính toán với tổ hợp cơ bản
-) e
0
≤ 0,85y khi tính toán với tổ hợp đặc biệt
- Trong mọi trường hợp từ điểm đặt lực N đến mép tiết diện chịu nén nhiều
không được bé hơn 2 cm: y – e
0

≥ 2 cm
- Ngoài ra khi e
0
≤ 0,7y thì không phải kiểm tra về điều kiện khe nứt.
II. Sơ đồ và công thức tính toán
1. Giả thiết tính toán
- Bỏ qua sự làm việc của vùng chịu kéo
- Biểu đồ ứng suất vùng nén có dạng hình chữ nhật.
- Trị số ứng suất đạt tới cường độ chịu nén tính toán về
nén cục bộ ωR.
N
0
e
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
2. Sơ đồ tính toán
3. Công thức tính toán
- Điều kiện cường độ:
N ≤ ϕ
1
m
dh
ωRF
c
trong đó:
-) N – Lực dọc tính toán
-) R – Cường độ chịu nén tính toán của khối xây
y-e
c
h

b
h
y
0
e
0
ω
R
* Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn m
dh
-) e
0dh
– Độ lệch tâm của lực nén N
dh
* Hệ số uốn dọc
ϕ
ϕϕ
ϕ
l
: Hệ số uốn dọc
- Cách 1: Xác định theo công thức thực nghiệm:




l
e
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
)

2,1
1(1
0
h
e
N
N
m
dhdh
dh
+−=
η
- Cách 2: Xác định theo công thức:
-) ϕ – Hệ số uốn dọc được xác định như nén đúng tâm
-) ϕ
c
– Hệ số uốn dọc được xác định phụ thuộc vào độ mảnh λ
hc
(hoặc λ
rc
) và đặc trưng đàn hồi của khối xây













−−= 2,006,01
00
h
l
h
e
l
ϕϕ
2
c
l
ϕ
ϕ
ϕ
+
=
* Độ mảnh của cấu kiện
λ
λλ
λ
hc
(hoặc
λ
λλ
λ
rc
)

-) Với tiết diện chữ nhật:
-) Với tiết diện bất kỳ:
- Trong đó:
c
hc
h
H '
=
λ
c
rc
r
H '
=
λ
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
-) H’ - Chiều cao phần cấu kiện có mômen uốn cùng dấu
-) h
c
– Kích thước phần tiết diện chịu nén theo phương mặt phẳng
uốn
-) r
c
– Bán kính quán tính phần tiết diện chịu nén theo phương
mặt phẳng uốn
* Hệ số
ω
ωω
ω

- Với khối xây bằng gạch rỗng, tảng bê tông rỗng hoặc bằng đá thiên nhiên
lấy: ω = 1.
- Với các loại khối xây còn lại lấy:
* Diện tích phần chịu nén của tiết diện F
c
-
Diện
tích
phần
chịu
nén
F
xác
định
từ
điều
kiện
mômen
tĩnh
của
diện
tích
45,1
2
1
0
≤+=
y
e
ω

Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
-
Diện
tích
phần
chịu
nén
F
c
xác
định
từ
điều
kiện
mômen
tĩnh
của
diện
tích
phần chịu nén đối với trục đi qua điểm đặt lực và vuông góc với mặt phẳng
uốn bằng 0.
- Đối với tiết diện chữ nhật:
- Đối với tiết diện chữ T, chia làm 2 trường hợp phụ thuộc vị trí vùng nén:
(
)
(
)
behbeybhF
c

c
0
0
22
−
=
−
=
=
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 22. . Cấu kiện chịu nén lệch tâmCấu kiện chịu nén lệch tâm
- Trường hợp vùng nén về phía cánh:
- Trường hợp vùng nén về phía sườn:
2
11
2
1
)()2( cece
b
cb
x −+−=
211
)( bcxecbF
c
−
+
+
=
2
11

1
2
)()2( dede
b
db
x −+−=
1012
)([ bxeycdbF
c
−
+
−
+
=
I. Khái niệm chung
- Cấu kiện chịu nén cục bộ khi trên tiết diện chỉ có một phần diện tích
trực tiếp chịu nén, hoặc toàn bộ tiết diện chịu nén nhưng chỗ nén nhiều,
chỗ nén ít.
- Nén cục bộ thường xảy ra do dầm, dàn, xà gồ gác lên cột, tường, trụ
-
Với
các
cấu
kiện
có
tải
trọng
lớn
thì
không

nên
kê
trực
tiếp
lên
tường
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 33. . Cấu kiện chịu nén cục bộCấu kiện chịu nén cục bộ
-
Với
các
cấu
kiện
có
tải
trọng
lớn
thì
không
nên
kê
trực
tiếp
lên
tường
hoặc trụ gạch mà nên dùng tấm đệm bằng bêtông cốt thép.
-) Chiều dày tấm đệm h
đ
≥ 140mm và nên chọn bằng số lần
chiều dày hàng gạch.

-) Hàm lượng thép trong tấm đệm theo hai phương phải ≥ 0.05%
-) Đồng thời bản đệm không được đặt trực tiếp lên tường, trụ mà
nên trải một lớp vữa dày không quá 15mm.
II. Công thức tính toán
- Điều kiện cường độ khi tính toán chịu nén cục bộ:
trong đó:
-) R
cb
: Cường độ nén cục bộ của khối xây
-) N : Lực nén cục bộ do tải trọng tính toán gây ra
cbcb
FdRN
µ
≤
R
F
F
RR
cb
cb
ψ
≤=
3
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 33. . Cấu kiện chịu nén cục bộCấu kiện chịu nén cục bộ
-) µ : Hệ số hoàn chỉnh biểu đồ áp lực của tải trọng cục bộ
-) d : Hệ số xét đến sự phân bố lại ứng suất trong vùng chịu nén
cục bộ
-) F
cb

: Diện tích phần chịu nén cục bộ
-) ψ : Hệ số phụ thuộc loại khối xây, vị trí đặt tải cục bộ
-) F : Diện tích tính toán bao gồm diện tích cục bộ và một phần
diện tích xung quanh.
* Hệ số
µ
µµ
µ
:
-) Khi áp lực phân bố đều: µ = 1
-) Khi áp lực phân bố dạng tam giác: µ = 0.5
* Hệ số d :
-) Đối với khối xây bằng gạch, gạch nung, bằng bêtông đặc:
d = 1.5
÷
0.5
µ
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 33. . Cấu kiện chịu nén cục bộCấu kiện chịu nén cục bộ
d = 1.5
÷
0.5
µ
-) Đối với khối xây bằng bêtông lỗ rỗng, bêtông tổ ong: d = 1
* Hệ số
µ
µµ
µ
d:
-) Đối với áp lực phân bố đều: µd = 1

-) Đối với áp lực phân bố không đều:
+) Tường, cột bằng gạch, bê tông đặc: µd = 0,75
+) Tường, cột bằng bê tông có lỗ rỗng hoặc bê tông tổ ong: µd = 0,5
I. Cấu kiện chịu kéo
- Tiêu chuẩn thiết kế không cho phép thiết kế kết cấu gạch đá chịu kéo
theo tiết diện không giằng.
- Điều kiện cường độ khi cấu kiện chịu kéo: N ≤ N
gh
= R
k
F
II. Cấu kiện chịu uốn
Điều
kiện
cường
độ
khi
cấu
kiện
chịu
uốn
:
Chương 3Chương 3. . Tính toán các cấu kiện gạch đáTính toán các cấu kiện gạch đá theo KNCLtheo KNCL
§§ 44. . Cấu kiện chịu kéo, uốn, cắtCấu kiện chịu kéo, uốn, cắt
Điều
kiện
cường
độ
khi
cấu

kiện
chịu
uốn
:
Theo mômen: M ≤ R
ku
W
Theo lực cắt: Q ≤ Q
gh
= R
kc
bz
trong đó: -) R
ku
- Cường độ chịu kéo khi uốn của khối xây
-) W – Mômen kháng uốn của tiết diện
-) b – Bề rộng của tiết diện
-) z – Cánh tay đòn của ngẫu lực
-) R
kc
- Cường độ tính toán theo ứng suất chính của khối xây
III. Cấu kiện chịu cắt
- Điều kiện cờng độ theo tiết diện không giằng: Q Q
gh
= (R
c
+ 0,8nf
0
) F
- Điều kiện cờng độ theo tiết diện giằng: Q Q

gh
= R
cg
F
g
trong đó: -) R
cg
- Cờng độ chịu cắt của gạch đá
-) F
g
- Diện tích chịu cắt không kể mạch vữa
-
)
F
N
c
9
,
0
0
=

Chng 3Chng 3. . Tớnh toỏn cỏc cu kin gch ỏTớnh toỏn cỏc cu kin gch ỏ theo KNCLtheo KNCL
ĐĐ 44. . Cu kin chu kộo, un, ctCu kin chu kộo, un, ct
-
)
-)
-) f Hệ số ma sát theo mạch vữa khối xây
+) Khối xây gạch đá có quy cách: f = 0,7
+) Khối xây gạch đá không có quy cách: f = 0,3

-) n Hệ số thực nghiệm
+) Khối xây gạch đá đặc: n = 1
+) Khối xây gạch đá có lỗ rỗng: n = 0,5
F
9
,
0
0
=

KXg
c
hFN =