Bai giang BTCT1 chapter 3

1


3.1. NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT
3.2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BTCT
3.4. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO

2


3.1
3.1.. NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT

TÍNH
TOÁN

• Xác định tải trọng và tác động;
• Xác định nội lực và tổ hợp nội lực;
• Xác định khả năng chịu lực của kết cấu hoặc
tính toán tiết diện BTCT.

CẤU
TẠO

• Chọn vật liệu (mác bêtông, nhóm cốt thép);
• Chọn kích thước tiết diện cấu kiện;
• Chọn và bố trí cốt thép, giải quyết liên kết …

3

QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU

Bước 1: Mô tả giới thiệu về kết cấu
Bước 2: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện
Bước 3: Lập sơ đồ tính
Bước 4: Xác định tải trọng
Bước 5: Tính nội lực
Bước 6: Tính cốt thép, kiểm tra khả năng chịu lực
Bước 7: Chọn và bố trí cốt thép
4


3.2.
3.2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
Tải trọng là lực tác dụng lên kết cấu, xác định theo TCVN
2737 – 1995;
Tác động có nguồn gốc thiên nhiên như gió bão, động đất, áp
lực nước ngầm, áp lực đất, sự thay đổi nhiệt độ…
3.2.1 Phân loại tải trọng
Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
Tải trọng tạm thời (hoạt tải)
Tải trọng đặc biệt
5


Một số trường hợp tổ hợp tải trọng

6

3.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán
• Tải trọng tiêu chuẩn qtc xác định theo các số liệu thực tế.
• Tải trọng tính toán q
q = n.qtc
Hệ số độ tin cậy: n (hệ số vượt tải).
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995
•
n = 1.1 ÷ 1.3 với tải trọng thường xuyên
•
n = 1.2 ÷ 1.4 với tải trọng tạm thời.
Với tải trọng thường xuyên khi tải trọng giảm mà làm cho kết
cấu bị bất lợi lấy n < 1.
7


3.2.3 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán
a. Bê tông
Cường độ tiêu chuẩn
Trạng thái

B12.5

B15

9.5

11

15

18.5

22

25.5

29

1

1.15

1.4

1.6

1.8

1.95

2.1

Đóng rắn tự nhiên

21.0

23.0

27.0

30.0

33.0

35.0

36.0

Dưỡng hộ nhiệt ở
áp suất khí quyển

19.0

21.0

24.0

27.0

29.0

31.0

33.0

Chưng áp

16.0

17.0

20.0

23.0

25.0

26.0

27.0

Nén dọc trục RbnRb,ser
Cường độ
tiêu chuẩn Kéo dọc trục
Rbtn,Rbt,ser
Mô đun
đàn hồi
Ebx103
(MPa)

Cấp độ bền chịu nén của bê tông (MPa)
B20 B25

B30

B35

B40

8


Cường độ tính toán

9


b. Cốt thép
Cường độ tính toán của cốt thép thanh (theo TTGH thứ I)

10


3.3
3.3.. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BTCT
Hiện nay trên toàn thế giới, kết cấu BTCT được tính toán theo phương
pháp trạng thái giới hạn (TTGH).
Trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không còn
thỏa mãn những yêu cầu đặt ra cho nó.
Kết cấu BTCT được tính toán theo hai nhóm:
TTGH thứ nhất (về khả năng chịu lực)
TTGH thứ hai (về điều kiện sử dụng bình thường)

11


3.3.1. Trạng thái giới hạn thứ nhất về độ bền (độ an toàn)
Bảo đảm khả năng chịu lực cho kết cấu:
Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động;

Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc về vị trí;
Không bị phá hoại vì mỏi;
Không bị phá hoại do tác dụng đồng thời của những nhân tố về
lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường.
Điều kiện tính toán : S ≤ Sgh

12


3.3.2. Trạng thái giới hạn thứ hai về điều kiện làm việc
bình thường
Bảo đảm cho kết cấu :
Không có khe nứt;
Không bị biến dạng quá mức.
Khi tính toán theo TTGH thứ hai thì dùng tải trọng tiêu chuẩn và
cường độ tiêu chuẩn của vật liệu.
Kiểm tra sự hình thành và mở rộng khe nứt :
Kiểm tra biến dạng :

acrc ≤ agh

f ≤ fgh
13


Một số trường hợp cần thiết phải tính toán theo TTGH thứ hai:
o Kiểm tra độ võng cho dầm có nhịp ≥ 7m
o Kiểm tra nứt cho dầm có nhịp ≥ 10m ; kết cấu lắp ghép, bể chứa
chất lỏng, chất khí …

14


3.4
3.4.. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO

3.4.1. Hình dáng và kích thước tiết diện
Chọn hình dạng và kích thước tiết diện phải bảo đảm:
Khả năng chịu lực
Độ cứng
Độ ổn định
Tiết kiệm vật liệu
Điều kiện thi công
Bảo đảm mỹ quan công trình
Hàm lượng cốt thép

đánh giá sự hợp lí của kích thước tiết diện
15


3.4.2. Khung và lưới thép
Cốt thép đặt vào trong bê tông không được để rời mà phải
liên kết chúng lại với nhau thành khung hoặc lưới.
3.4.3. Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo
Thép chịu lực
Được xác định hoặc hoặc kiểm tra bằng tính toán để chịu các
ứng suất do tác dụng của tải trọng.
Thép cấu tạo: thường không cần tính toán, được đặt theo quy
định, theo kinh nghiệm, có tác dụng
•Liên kết cốt chịu lực thành khung / lưới;

•Giảm co ngót không đều;
•Chịu ứng suất do nhiệt độ thay đổi;
•Phân bố tác dụng của tải trọng tập trung, vv…
16


3.4.2. Chọn và bố trí cốt thép

Đường kính cốt thép
Trong cùng 1 tiết diện, không nên dùng quá nhiều loại đường
kính cốt thép. Chênh lệch đường kính các cốt thép trong một
tiết diện ∆φ ≤ 6 mm

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép
Được tính từ mép ngoài bêtông đến mép ngoài gần nhất
của cốt thép
C ≥ (φmax, C0)
C0 được quy định cho từng cấu kiện

17


Khoảng hở của cốt thép
Khoảng hở t phải đủ rộng để vữa bê tông lọt qua và xung
quanh mỗi cốt thép có một lớp bê tông đủ bảo đảm điều
kiện về lực dính bám.
t ≥ (φmax, t0)
t0 tùy thuộc vào vị trí và cấu tạo của cốt thép

Neo cốt thép

Chiều dài đoạn neo được xác định theo công thức



Rs
lan =  ωan
+ ∆ an  φ
Rb


18


Hình 3.2. Lớp bảo vệ và khoảng hở của cốt thép

19


Chiều dài đoạn neo ≥ ( l*an = λanφ , lmin )

20


Theo kinh nghiệm:
Trong vùng kéo: lan = (30 ÷ 45) φ
Trong vùng nén: lan = (15 ÷ 20) φ

Nối cốt thép
Có thể dùng cách:
Nối hàn,

Nối buộc hoặc,
Ống lồng
Hoặc có thể dùng coupler

21


22