QUI TRÌNH THIẾT kế cốt ĐAI KHÔNG DÙNG cốt XIÊN CHO cấu KIỆN CHỊU uốn sử DỤNG bê TÔNG NẶNG đại hoc kiến trúc

Qui trình thiết kế cốt đai không dùng cốt xiên cho cấu kiện
chịu uốn sử dụng bê tông nặng
1. Kiểm tra điều kiện hạn chế:
Kiểm tra điều kiện này để đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên theo điều
kiện:
011
3,0 bhRQ
bbw


(72)
Hệ số
1w

, xét đến ảnh hởng của cốt thép đai vuông góc với trục dọc cấu kiện, đợc
xác định theo công thức:
ww
à
51
1
+=
1.3 (73)
trong đó:
bs
A
,
E
E
sw
w
b

s
==
à
E
s
, E
b
- mô đun đàn hồi của cốt thép và bê tông, tính bằng Mpa.
A
sw
: Diện tích của một lớp cốt đai = (số nhánh đai)x(diện tích của 1 nhánh
đai).
b: bề rộng tiết diện chữ nhật hoặc bề rộng của sờn tiết diện chữ T, I.
s: khoảng cách bố trí của các cốt đai (bớc cốt thép đai). Khi kiểm tra điều
kiện hạn chế có thể chọn s theo yêu cầu cấu tạo. (Mục 8.7 của TCXDVN356-
2005). Cụ thể nh sau:
Nhóm cốt thép đai CI hoặc CII.
Đờng kính cốt đai 6 khi dầm có chiều cao h<800mm ; đai có 8mm
khi dầm có chiều cao h800mm.
Khi dầm có bề rộng <150mm, cho phép dùng đai 01 nhánh. Khi dầm có
bề rộng b=150-350mm dùng đai 02 nhánh. Khi dầm có bề rộng
b>350mm dùng đai trên 03 nhánh.
ở vùng gần gối tựa: một khoảng bằng 1/4 nhịp khi có tải trọng phân bố đều,
còn khi có lực tập trung bằng khoảng cách từ gối tựa đến lực tập trung gần
gối nhất, nhng không nhỏ hơn 1/4 nhịp, khi chiều cao tiết diện cấu kiện
h
, bớc
cốt thép ngang (s) lấy nh sau:
450 mm: lấy không lớn hơn
h

/2 và 150 mm.
> 450 mm: lấy không lớn hơn
h
/3 và 500 mm.
Trên các phần còn lại của nhịp khi chiều cao tiết diện cấu kiện lớn hơn 300 mm,
bớc cốt thép đai lấy không lớn hơn 3/4
h
và 500 mm.
Với bê tông nặng, hệ số
1b

đợc xác định theo công thức:
bb
R01.01
1
=

(74)
trong đó:
b
R
cờng độ chịu nén tính toán của bê tông nặng, tính bằng MPa.
2. Kiểm tra điều kiện tính toán.
Đối với cấu kiện bê tông cốt thép không có cốt thép đai chịu lực cắt, để đảm bảo độ bền trên
vết nứt xiên cần tính toán đối với vết nứt xiên nguy hiểm nhất theo điều kiện:
( )
c
hbR
Q
btnb

2
04
1

+

(84)
Trong đó: vế phải của công thức (84) thoả mãn điều kiện sau:
( )
03
1 bhR
btnb

+

( )
c
hbR
btnb
2
04
1

+

0
5,2 bhR
bt
Hệ số
3b

=0.6; và hệ số
4b

=1.5 với bê tông nặng.
Hệ số
n

, xét đến ảnh hởng lực dọc, đợc xác định nh sau:
- khi chịu lực nén dọc, xác định theo công thức:
5.01,0
0
=
bhR
N
bt
n

(78)
Đối với cấu kiện ứng lực trớc, trong công thức (78) thay
N
bằng lực nén trớc
P
;
ảnh hởng có lợi của lực nén dọc trục sẽ không đợc xét đến nếu lực nén dọc trục
gây ra mô men uốn cùng dấu với mô men do tác dụng của tải trọng ngang gây
ra.
- khi chịu lực kéo dọc trục, xác định theo công thức:
8.02,0
0

=
bhR
N
bt
n

(79)
- khi không có lực nén hoặc kéo dọc trục:

n
=0. Đây là trờng hợp khá phổ biến
trong cấu kiện chịu uốn.
- Giá trị c (Chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm) cần thoả mãn
điều 6.2.3.3 tức là h
0
c2h
0
.
Với cấu kiện chịu uốn sử dụng bê tông nặng, nếu bỏ qua ảnh hởng của lực dọc và lấy giá trị
cực đại của c (c=2h
0
) thì vế phải của biểu thức 84 sẽ là 0.75R
bt
bh
0
. Do đó trong trờng hợp
này điều kiện để bê tông đủ khả năng chịu cắt, không dùng đến cốt đai sẽ là:
Q 0.75R
bt
bh

0
. (84a)
Điều kiện này nếu thoả mãn thì cốt đai chỉ cần đặt theo yêu cầu cấu tạo. Khi không thoả mãn
điều kiện này, cần tính toán cốt đai chịu lực cắt. Điều kiện về khả năng chịu lực là:
swb
QQQ +
(75)
Trong đó:
Lực cắt
Q
trong công thức (75) đợc xác định từ ngoại lực đặt ở một phía của tiết
diện nghiêng đang xét.
Lực cắt
b
Q
do riêng bê tông chịu, đợc xác định theo công thức:
( )
c
bhR
Q
btnfb
b
2
02
1

++
=
(76)
cqQ

swsw
=
(82)
Khi đó trình tự tính toán có thể thực hiện đơn giản nh sau:
2.1. Chọn cốt đai theo yêu cầu cấu tạo: bao gồm nhóm của thép đai, đờng kính cốt đai,
số nhánh cốt đai và bớc cốt đai (đ nêu ở trên)ã
(Khi cấu tạo cốt đai, lu ý cốt đai đợc đặt với bớc đai không đổi s).
2.2.Xác định: q
sw
và c
0
.
s
AR
q
swsw
sw
=
(81)
Và
( )
2
1
3
bR
q
btfnb
sw

++

(83)
Hệ số

b3
=0.6 với bê tông nặng
Hệ số
f

xét đến ảnh hởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, chữ I đợc xác
định theo công thức:
( )
5.075,0
0
''


=
hb
hbb
ff
f

(77)
Trong công thức (77),
f
b

(
f

hb

+ 3
), đồng thời cốt thép ngang cần đợc neo vào
cánh.
Xác định c
0
theo công thức:
( )
sw
btfnb
q
bhR
c
2
02
0
1

++
=
(80)
Hệ số

b2
=2.0 với bê tông nặng;
Và c
0
thoả mãn điều kiện h
0

c2h
0
;
2.3. Xác định khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông. (Q
u
=Q
b
+Q
sw
)
Nếu xác định đợc c
0
thoả mãn (80) thì khả năng chịu cắt tối thiểu của cốt đai và bê tông (vế
phải của biểu thức 75) sẽ là:
swbtnfbu
qbhRQ
2
02
)1(4

++=
Nếu xác định đợc c
0
không thoả mãn điều kiện h
0
c2h
0
, ta lấy c=h
0
khi tính đợc c<h

0
; hoặc
c=2h
0
khi tính đợc c>2h
0
và xác định Q
u
theo biểu thc sau:
Khi c=h
0
thì: Q
u
=

b2
(1+

f
+

n
)R
bt
bh
0
+q
sw
h
0

Khi c=2h
0
thì: Q
u
=2[

b2
(1+

f
+

n
)R
bt
bh
0
+q
sw
h
0
]
Nếu QQ
u
chứng tỏ cốt đai đặt cấu tạo thoả mãn khả năng chịu lực; Nếu Q>Q
u
ta chọn lại b-
ớc đai theo biểu thức sau:
2
2

02
)1(4
Q
ARbhR
s
swswbtnfb

++
=
Bớc đai s tính theo biểu thức này không nhỏ hơn 50mm, nếu tính ra khoảng cách s quá nhỏ,
cần tăng thêm đờng kính của cốt đai hoặc số nhánh cốt đai, sau đó quay trở lại bớc 2.2.