Bài giảng Bê tông cốt thép: Chương 3 - ĐH Kiến trúc TP. HCM

49


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

50


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

TÍNH
TỐN

• 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 tốn tiết diện BTCT.

CẤU
TẠO

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

51

QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU

Bước 1: Chọn giải pháp kết cấu.
Bước 2: Lập “sơ đồ kết cấu”, chọn sơ bộ kích thước tiết diện
Bước 3: Lập sơ đồ tính.”
Bước 4: Xác định tải trọng, tính tốn và tổ hợp tải trọng. 27371995
Bước 5: Tính nội lực.
Bước 6: Tính cốt thép, kiểm tra khả năng chịu lực cấu kiện
Bước 7: Chọn và bố trí cốt thép

52


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
53

Một số trường hợp tổ hợp tải trọng

54


3.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính tốn
• Tải trọng tiêu chuẩn qtc xác định theo các số liệu thực tế.
• Tải trọng tính tốn 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.
55


3.2.3 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính tốn
a. Bê tơng
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

56


Cường độ tính tốn

57


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

58


3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BTCT

Hiện nay trên tồn thế giới, kết cấu BTCT được tính tốn theo phương
pháp trạng thái giới hạn (TTGH).
Trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu khơng cịn
thỏa mãn những yêu cầu đặt ra cho nó.
Kết cấu BTCT được tính tốn theo hai nhóm:
 TTGH thứ 1 (về khả năng chịu lực)
 TTGH thứ 2 (về điều kiện sử dụng bình thường)

59

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;



Khơng bị mất ổn định về hình dáng hoặc về vị trí;



Khơng bị phá hoại vì mỏi;



Khơng 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 tốn : S  Sgh

60


3.3.2. Trạng thái giới hạn thứ hai về điều kiện làm việc
bình thường
Bảo đảm cho kết cấu :


Khơng có khe nứt;



Khơng bị biến dạng q mức.



Khi tính tốn 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
61


Một số trường hợp cần thiết phải tính tốn 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 …

62

3.4. NGUN 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 mĩ quan cơng trình
Hàm lượng cốt thép  đánh giá sự hợp lí của kích thước tiết diện
63


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 tốn để chịu các
ứng suất do tác dụng của tải trọng.
Thép cấu tạo: thường không cần tính tốn, được đặt theo quy
định, theo kinh nghiệm, có tác dụng
•Liên kết cốt chịu lực thành khung / lưới;
•Giảm co ngót khơng đều;
•Chịu ứng suất do nhiệt độ thay đổi;
•Phân bố tác dụng của tải trọng tập trung, vv…
64

3.4.2. Chọn và bố trí cốt thép

Đường kính cốt thép
Trong cùng 1 tiết diện chịu lực, không nên dùng quá nhiều loại
đường kính cốt thép. Chênh lệch đường kính các cốt thép trong
một tiết diện   6 mm

Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ cốt thép
Được tính từ mép ngồi bêtơng đến mép ngồi gần nhất
của cốt thép
C  (max, C0)
C0 được quy định cho từng cấu kiện

65


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 tơng đủ bảo đảm điều
kiện về lực dính bám.
t  (max, 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

  an  
lan   an
Rb


66


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

67


Chiều dài đoạn neo ≥ l*an = an và lmin

68


Theo kinh nghiệm:
Trong vùng kéo: lan = (30  45) 
Trong vùng nén: lan = (15  20) 

Nối cốt thép
Có thể dùng cách:
 Nối hàn,
 Nối buộc hoặc,
 Ống lồng
 Hoặc có thể dùng coupler

69

70