Kết cấu gạch đá-Chương4: Tính toán khối xây có cốt thép theo KNCL pptx

Chương 4. Chương 4.
Tính toán khối xây có cốt thép Tính toán khối xây có cốt thép
Tính toán khối xây có cốt thép Tính toán khối xây có cốt thép
theo khả năng chịu lựctheo khả năng chịu lực
I. Cấu tạo và tác dụng của lưới thép ngang
1. Tác dụng của lưới thép ngang
- Khi chịu nén khối xây sẽ có biến dạng ngang.
- Nhờ có lực dính với vữa
=> Cốt thép ngăn cản biến dạng của khối xây, ngăn cản sự hình
thành và mở rộng vết nứt
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
thành và mở rộng vết nứt
=> Tăng khả năng chịu nén của khối xây. Khối xây chỉ bị phá
hoại đến khi nào bản thân gạch đá bị phá hoại.
- Cấu kiện không bị tách ra thành những nhánh đứng như trong khối xây
không có cốt thép.
- Khối xây đặt lưới thép ngang có thể chịu lực nén gấp 1,2÷2 lần so với
khối xây không đặt cốt thép.
2. Điều kiện đặt lưới thép ngang
- Đặt lưới thép ngang được sử dụng với:
-) Khối xây chịu nén đúng tâm
-) Khối xây chịu nén lệch tâm với độ mảnh nhỏ (với tiết diện chữ
nhật e
0
< 0,33y và λ
h
< 15).
3
.
Cấu

tạo
của
lưới
thép
ngang
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
3
.
Cấu
tạo
của
lưới
thép
ngang
- Lưới thép được cấu tạo bằng các thanh thép có đường kính 3÷8 mm,
khoảng cách các thanh 3÷12 mm.
- Có hai kiểu lưới:
-) Lưới ô vuông: gồm các thanh ngang và các thanh dọc đặt vuông
góc với nhau, thường dùng lưới hàn.
-) Lưới zích zắc: gồm một sợi thép uốn thành hình zích zắc.
S
b)a)
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
c
2
2
c
c

1
1
c
a) Lưới ô vuông b) Lưới zích zắc
- Cứ hai lưới zích zắc đặt trong hai mạch vữa ngang kề nhau với các thanh
của hai lưới vuông góc với nhau thì tương đương với một lưới ô vuông đặt
trong mạch vữa ngang.
- Dùng lưới zích zắc có phức tạp hơn nhưng mạch vữa lại không cần phải
dày như trong lưới ô vuông.
- Khoảng cách giữa các lưới (hai lưới zích zắc đặt gần nhau coi như một
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
lưới) cách nhau từ 1 đến 5 hàng gạch (7÷35cm)
- Hàm lượng thép chọn trong khoảng 0,1% đến 1%
trong đó:
-) V
a
là thể tích cốt thép của một lưới
-) V là thể tích khối xây trong phạm vi giữa hai lưới
- Vữa dùng trong khối xây có đặt thép ngang có số hiệu 25 trong môi trường
khô ráo; có số hiệu 50 trong môi trường ẩm ướt.
%100.
V
V
a
=
µ
II. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm đặt lưới thép ngang
- Điều kiện cường độ: N ≤ ϕ m
dh

R
ak
F
- Trong đó:
-) N - Lực nén do tải trọng tính toán gây ra
-) ϕ - Hệ số uốn dọc
-
)
m
-
Hệ
số
xét
đến
ảnh
hưởng
của
các
tải
trọng
tác
dụng
dài
hạn
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
-
)
m
dh

-
Hệ
số
xét
đến
ảnh
hưởng
của
các
tải
trọng
tác
dụng
dài
hạn
-) F - Diện tích tiết diện của cấu kiện
-) R
ak
- Cường độ chịu nén tương đương của khối xây có lưới thép
ngang
* Hệ số uốn dọc
ϕ
ϕϕ
ϕ
: tra theo bảng phụ thuộc vào đặc trưng đàn hồi của
khối xây có cốt thép ngang
α
αα
α
a

và độ thanh mảnh của cấu kiện
λ
λλ
λ
h
(hoặc
λ
λλ
λ
r
)
-) α
a
được xác định theo công thức:
c
ak
c
a
R
R
αα
=
- Trong đó:
-) α - Đặc trưng đàn hồi của khối xây không có cốt thép
-) R
c
- Cường độ tiêu chuẩn của khối xây không có cốt thép R
c
= kR
-) R – Cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép

-) k – Hệ số an toàn, với khối xây chịu nén lấy k = 2
-) R
ak
c
- Cường độ tiêu chuẩn tương đương của khối xây đặt lưới thép
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
ngang, được xác định theo công thức:
-) R
a
c
- Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép
+) R
a
c
= 1,1R
a
với thép CI và CII
+) R
a
c
= 1,25R
a
với thép sợi
-) R
a
- Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây
-) µ - Hàm lượng của cốt thép trong khối xây
100
2

c
a
cc
ak
R
RR
µ
+=
* Cường độ chịu nén tương đương của khối xây đặt lưới thép ngang R
ak
:
- Cường độ được xác định theo công thức:
-) Khi mác vữa từ 25 trở lên:
-) Khi mác vữa nhỏ hơn 25:
R
R
RR
a
ak
2
100
2
≤+=
µ
R
R
RR
RR
a
ak

2
100
2
25
≤+=
µ
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
- Trong đó:
-) R - Cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép
-) R
25
- Cường độ chịu nén tính toán của khối xây không có cốt
thép khi dùng vữa mác 25.
-) R
a
- Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây.
25
III. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt lưới thép ngang
- Điều kiện cường độ: N ≤ ϕ
l
m
dh
R
ak
F
c
ω
- Trong đó:
-) N - Lực nén do tải trọng tính toán gây ra

-) ϕ
l
- Hệ số uốn dọc
-) m
dh
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của các tải trọng tác dụng dài hạn
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
dh
-) F
c
- Diện tích tiết diện chịu nén của cấu kiện
-) R
ak
- Cường độ chịu nén tương đương của khối xây có lưới thép
ngang
-) ω - Hệ số xác định theo công thức thực nghiệm
* Hệ số uốn dọc
ϕ
ϕϕ
ϕ
l
: Xác định theo công thức thực nghiệm













−−= 2,006,01
00
h
l
h
e
l
ϕϕ
* Hệ số uốn dọc
ϕ
ϕϕ
ϕ
: tra bảng phụ thuộc vào đặc trưng đàn hồi của khối
xây có cốt thép ngang
α
αα
α
a
và độ thanh mảnh của cấu kiện
λ
λλ
λ
h
(hoặc
λ

λλ
λ
r
).
-) α
a
được xác định theo công thức:
- Trong đó:
-) α - Đặc trưng đàn hồi của khối xây không có cốt thép
c
ak
c
a
R
R
αα
=
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
-) R
c
- Cường độ tiêu chuẩn của khối xây không có cốt thép R
c
= kR
-) R – Cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép
-) k – Hệ số an toàn, với khối xây chịu nén lấy k = 2
-) R
ak
c
- Cường độ tiêu chuẩn tương đương của khối xây đặt lưới

thép ngang, được xác định theo công thức:
100
2
c
a
cc
ak
R
RR
µ
+=
-) R
a
c
- Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép
+) R
a
c
= 1,1R
a
với thép CI và CII
+) R
a
c
= 1,25R
a
với thép sợi
-) R
a
- Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây

-) µ - Hàm lượng của cốt thép trong khối xây
*
Cường
độ
chịu
nén
tương
đương
của
khối
xây
đặt
lưới
thép
ngang
R
:
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
*
Cường
độ
chịu
nén
tương
đương
của
khối
xây
đặt

lưới
thép
ngang
R
ak
:
- Cường độ được xác định theo công thức:
-) Khi mác vữa từ 25 trở lên:
-) Khi mác vữa nhỏ hơn 25:
R
y
eR
RR
a
ak
2)
2
1(
100
2
0
≤−+=
µ
R
y
e
R
R
R
RR

a
ak
2)
2
1(
100
2
0
25
≤−+=
µ
- Trong đó:
-) R - Cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép
-) R
25
- Cường độ chịu nén tính toán của khối xây không có cốt
thép khi dùng vữa mác 25.
-) R
a
- Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây
-
)
e
-
độ
lệch
tâm
của
lực
dọc

.
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 1. 1. Khối xây đặt lưới thép ngangKhối xây đặt lưới thép ngang
-
)
e
0
-
độ
lệch
tâm
của
lực
dọc
.
-) y – khoảng cách từ trọng tâm đến mép chịu nén.
I. Điều kiện và cấu tạo khối xây đặt cốt thép dọc
1. Điều kiện đặt cốt thép dọc
- Cốt thép dọc đặt vào khối xây để chịu kéo khi khối xây chịu uốn, chịu
kéo hay chịu nén lệch tâm.
- Ngoài ra cốt thép dọc còn được dùng để gia cố:
-
)
Các
trụ,
các
mảng
tường
mỏng
có

độ
thanh
mảnh
lớn
(
λ
>
15
hoặc
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
-
)
Các
trụ,
các
mảng
tường
mỏng
có
độ
thanh
mảnh
lớn
(
λ
h
>
15
hoặc

λ
r
> 53)
-) Các trụ và tường chịu tải trọng rung động.
2. Cấu tạo của khối xây đặt cốt thép dọc
a) Cách đặt cốt thép dọc trong khối xây
- Cốt thép đặt bên trong khối xây
- Cốt thép đặt bên ngoài khối xây
* Khi cốt thép đặt bên trong khối xây:
- Ưu điểm: Cốt thép được bảo vệ tốt
- Nhược điểm: Khó thi công và khó kiểm tra chất lượng
* Khi cốt thép được ốp ra bên ngoài khối xây và có lớp vữa bảo vệ:
- Ưu điểm: Dễ thi công, cốt thép đặt xa trục trung hòa nên
chịu lực tốt hơn và khi cấu kiện luôn có một bên chịu kéo thì có thể đặt
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
b) Cèt thÐp ®Æt bªn ngoµib) Cèt thÐp ®Æt bªn ngoµi
cốt đơn.
a) Cèt thÐp ®Æt trong; a) Cèt thÐp ®Æt trong;
b) Vữa trong khối xây
- KX làm việc trong môi trường khô ráo, có độ ẩm bình thường: ≥ M25
- KX làm việc trong môi trường ẩm ướt, hoặc sâu dưới đất : ≥ M50
c) Cốt thép dọc trong khối xây
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
- Đường kính:
-) Thanh chịu nén: ≥ φ8
- Hàm lượng cốt thép:
-) Thanh chịu nén: µ ≥ 0,1%
d) Cèt thÐp ®ai trong khèi x©y

- §−êng kÝnh: φ3 ÷ φ8.
-B−íc ®ai: -) Béi sè cña: ChiÒu cao hµng g¹ch
-) ≤ 50cm
-) ≤ 15 φ
däc
: Khi cèt thÐp ®Æt ngoµi
-) ≤ 20 φ
däc
: Khi cèt thÐp ®Æt trong
-) Thanh chịu kéo: ≥ φ3 -) Thanh chịu kéo: µ ≥ 0,05%
e) Chiều dày lớp bảo vệ:
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
- Đối với tường:
-) 10mm khi khối xây ở trong
môi trường khô ráo
-) 15mm khi khối xây ở ngoài
trời
- Đối với trụ, cột:
-) 20mm khi khối xây ở trong
môi trường khô ráo
-) 25mm khi khối xây ở ngoài
trời
3) Chú ý: Khi tính toán cường độ khối xây cần phải :
-) Nhân với hệ số điều kiện làm việc m
k
= 0,85 khi có đặt cốt thép chịu
nén
-) Nhân với hệ số điều kiện làm việc m
k

= 1 khi khối xây chỉ đặt cốt
chịu kéo (cốt đơn)
-) 20mm khi khối xây nằm dưới
đất
-) 30mm khi khối xây nằm dưới
đất
II. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm đặt cốt thép dọc
- Điều kiện cường độ: N ≤ ϕ m
dh
(0,85RF + Ra’Fa’)
- Trong đó:
-) N - Lực nén do tải trọng tính toán gây ra
-) ϕ - Hệ số uốn dọc.
-
)
m
dh
-
Hệ
số
xét
đến
ảnh
hưởng
của
các
tải
trọng
tác
dụng

dài
hạn
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
-
)
m
dh
-
Hệ
số
xét
đến
ảnh
hưởng
của
các
tải
trọng
tác
dụng
dài
hạn
-) F - Diện tích tiết diện của cấu kiện
-) R - Cường độ chịu nén tính toán của khối xây
-) Ra’ - Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây
-) Fa’ – Diện tích của cốt thép dọc
* Cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây Ra’: tra theo bảng
phụ lục phụ thuộc vào loại thép, nhóm thép và đường kính thép.
III. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt cốt thép dọc

1. Hai trường hợp lệch tâm
- Đối với tiết diện bất kỳ:
-) Lệch tâm bé: S
n
≥ 0,8S
0
-) Lệch tâm lớn: S
n
< 0,8S
0
- Đối với tiết diện chữ nhật:
-
)
Lệch
tâm
bé
:
x
≥
0
,
55
h
-
)
Lệch
tâm
lớn
:
x

<
0
,
55
h
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
-
)
Lệch
tâm
bé
:
x
≥
0
,
55
h
0
-
)
Lệch
tâm
lớn
:
x
<
0
,

55
h
0
- Trong đó:
-) S
n
, S
0
– lần lượt là mômen tĩnh của diện tích phần chịu nén và
của toàn bộ diện tích tiết diện đó với trọng tâm cốt thép chịu kéo (hoặc
chịu nén ít)
-) x – chiều cao miền chịu nén của tiết diện
-) h
0
– chiều cao tính toán của tiết diện.
III. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt cốt thép dọc
1. Hai trường hợp lệch tâm
- Đối với tiết diện bất kỳ:
-) Lệch tâm bé: S
n
≥ 0,8S
0
-) Lệch tâm lớn: S
n
< 0,8S
0
- Đối với tiết diện chữ nhật:
-
)
Lệch

tâm
bé
:
x
≥
0
,
55
h
-
)
Lệch
tâm
lớn
:
x
<
0
,
55
h
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
-
)
Lệch
tâm
bé
:
x

≥
0
,
55
h
0
-
)
Lệch
tâm
lớn
:
x
<
0
,
55
h
0
- Trong đó:
-) S
n
, S
0
– lần lượt là mômen tĩnh của diện tích phần chịu nén và
của toàn bộ diện tích tiết diện đó với trọng tâm cốt thép chịu kéo (hoặc
chịu nén ít)
-) x – chiều cao miền chịu nén của tiết diện
-) h
0

– chiều cao tính toán của tiết diện.
2. Trường hợp lệch tâm bé
- Trong trường hợp này, hoặc toàn bộ tiết diện chịu nén hoặc trên tiết diện
có một phần nhỏ chịu kéo.
- Sự phá hoại bắt đầu từ vùng chịu nén nhiều.
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
* Điều kiện cường độ
- Theo phương pháp cân bằng nội - ngoại lực:
-) Đối với tiết diện bất kỳ
-) Đối với tiết diện chữ nhật
(
)
adhl
ZFaRaRSmNe ''85,0
0
+
≤
ϕ
(
)
adhl
RaFaZRSmNe
+
≤
0
'85,0'
ϕ
(
)

(
)
'''42,0
0
2
0
ahFaRaRbhmNe
dhl
−+≤
ϕ
(
)
(
)
'
'
42
,
0
'
2
a
h
RaFa
Rbh
m
Ne
−
+
≤

ϕ
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
-) Trường hợp tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn
- Trong đó:
-) e- khoảng cách từ điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép Fa
-) e’- khoảng cách từ điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép Fa’
-) Z
a
– khoảng cách từ cốt thép Fa đến cốt thép Fa’.
(
)
(
)
'
'
42
,
0
'
0
2
0
a
h
RaFa
Rbh
m
Ne
dhl

−
+
≤
ϕ
2
0
5,0 RbhmNe
dhl
ϕ
≤
3. Trường hợp lệch tâm lớn
- Trường hợp này trên tiết diện có hai miền kéo
nén rõ rệt, sự phá hoại bắt đầu từ vùng kéo.
- Biểu đồ ứng suất vùng nén coi là hình chữ
nhật, bỏ qua khả năng chịu kéo của khối xây.
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
- Ứng suất vùng nén đạt tới giá trị ωR.
- Để cho ứng suất trong cốt thép chịu nén đạt
đến trị số Ra’ thì phải thoả mãn điều kiện:
-) Tiết diện bất kỳ: Z ≤ h
0
– a’
-) Tiết diện chữ nhật: x ≥ 2a’
* Điều kiện cường độ
- Theo phương pháp cân bằng nội - ngoại lực
-) Đối với tiết diện bất kỳ
-
)
Đối

với
tiết
diện
chữ
nhật
(
)
andhl
ZFaRaRSmNe ''85,0
+
≤
ω
ϕ
(
)
RaFaFaRaRFmN
ndhl
−
+
≤
''85,0
ω
ϕ
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 2. 2. Khối xây đặt cốt thép dọcKhối xây đặt cốt thép dọc
-
)
Đối
với
tiết

diện
chữ
nhật
-) Trường hợp tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn
( )






−+






−≤ '''
2
85,0
00
ahFaRa
x
hRbxmNe
dhl
ωϕ
(
)
RaFaFaRaRbxmN

dhl
−
+
≤
''85,0
ω
ϕ






−≤
2
0
x
hRbxmNe
dhl
ωϕ
(
)
RaFaRbxmN
dhl
−
≤
ω
ϕ
1) Khái niệm chung
- Trong quá trình sử dụng, kết cấu có thể phải chịu thêm tải trọng hoặc

phát hiện sự xuất hiện của vết nứt
=> Khối xây cần phải được gia cố thêm bằng vành đai tại các vị trí yếu
- Thường gia cố vành đai cho các cột và tường có tỷ số h/b ≤ 2,5
-
Có
3
cách
gia
cố
bằng
vành
đai
:
Chương 4Chương 4. . Tính toán khối xây có cốt thépTính toán khối xây có cốt thép theo KNCLtheo KNCL
§§ 3. 3. Gia cố bằng vành đaiGia cố bằng vành đai
-
Có
3
cách
gia
cố
bằng
vành
đai
:
-) Gia cố bằng vành đai thép
-) Gia cố bằng vành đai bê tông cốt thép
-) Gia cố bằng vành đai thép trát vữa
Gia cố bằng
vành đai thép

Gia cố bằng
vành đai BTCT
Gia cố bằng
vành đai thép trát vữa