GIÁO TRÌNH KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP - CHƯƠNG 4

CẤU KIỆN CHỊU UỐN – TÍNH TOÁN THEO CƯỜNG ĐỘ Cấu kiện chịu uốn có thành phần nội lực là mô men uốn và lực cắt. Đây là cấu kiện cơ bản rất hay gặp trong thực tế như bản sàn, dầm, lanh tô, xà ngang… Về hình dáng chúng được chia làm hai loại là bản và dầm. 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO. 4.1.1 Đặc điểm cấu tạo của bản. Bản là kết cấu phẳng có chiều dày khá bé so với các chiều còn lại. Chiều dày bản (h) từ 6cm đến 20cm, bê tông trong bản...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP - CHƯƠNG 4 CHƯƠNG 4 CẤU KIỆN CHỊU UỐN – TÍNH TOÁN THEO CƯỜNG ĐỘ Cấu kiện chịu uốn có thành phần nội lực là mô men uốn và lực cắt. Đây là cấukiện cơ bản rất hay gặp trong thực tế như bản sàn, dầm, lanh tô, xà ngang… Về hìnhdáng chúng được chia làm hai loại là bản và dầm. 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO. 4.1.1 Đặc điểm cấu tạo của bản. Bản là kết cấu phẳng có chiều dày khá bé so với các chiều còn lại. Chiều dàybản (h) từ 6cm đến 20cm, bê tông trong bản có cấp độ bền chịu nén từ B12,5 đến B25.Khi dùng BTCT thường, nếu tăng cấp độ bền sẽ có lợi một chút về độ võng và khe nứtnhưng hiệu quả kinh tế rất thấp. Cốt thép trong bản gồm cốtchịu lực (tính toán) và cốt cấu tạo (cốtphân bố) vuông góc với cốt chịu lực. Thép chịu lực dùng trong bảnlà loại CI, CII đôi khi là thép CIII vớiđường kính từ 6mm đến 12mm. Sốlượng thanh thép được xác định theotính toán, và được thể hiện bằngkhoảng cách giữa các thanh (a). Khoảng cách giữ trục các thanh thép tại vùng có mô men lớn được quy địnhnhư sau: + a≤200mm khi h Chiều cao h thường chọn trong khoảng h=(L/20÷L/8). Bề rộng b chọn theo tỷ lệtiết diện hợp lý h/b=2÷4. Việc chọn các kích thước h,b cần xem xét đến yêu cầu kiếntrúc và việc định hình hóa ván khuôn. Cốt thép trong dầm có cốt dọc chịu lực, cốt dọc cấu tạo, cốt đai và cốt xiên. Cốt dọc chịu lực đặt ở vùng kéo của dầm (thanh số 1), đôi khi đặt ở vùng nén.Đường kính thép 10÷30mm. Tổng diện tích mặt cắt ngang các thanh xác định từ mômen uốn M, sô thanh thép phụ thuộc vào diện tích này và bề rộng tiết diện, vớib≥15cm cần đặt ít nhất 2 thanh, với bGóc nghiêng của cốt xiên thường là α=450, với dầm có h>80cm thì α=600, với dầmcó h thấp hay bản thì α=300. Cốt đai thường có hai nhánh, cũng có thể có 1 nhánhhoặc nhiều hơn hai nhánh như hình 4.3. Khoảng cách, tiết diện cốt đai và cốt xiênđược xác định theo tính toán. 4.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM. Quan sát một dầm BTCT chịu tải cho đến lúc bị phá hoại, ta thấy sự làm việccủa dầm diễn biến như sau: Ban đầu khi tải trọng chưa lớn dầm vẫn còn nguyên vẹn. Tải trọng tăng lên đếnmột mức nào đó trong dầm xuất hiện các vết nứt. Tại khu vực giữa dầm nơi có M lớncó vết nứt thẳng góc với trục dầm. Tại khu vực gần gối tựa nơi có Q lớn thì vết nứtnghiêng. Khi tải trọng khá lớn thì dầm bị phá hoại: hoặc theo tiết diện có vết nứt thẳnggóc hoặc theo tiết diện có vết nứt nghiêng. Như vậy việc tính toán và cấu tạo các cấu kiện chịu uốn theo điều kiện cườngđộ nhằm: - Không bị phá hoại trên TD thẳng góc: TT theo cường độ trên TD vuông góc. - Không bị phá hoại trên TD nghiêng: TT theo cường độ trên TD nghiêng. (Mặt khác trong suốt quá trình đặt tải thì độ võng của dầm cứ tăng dần lên vàkhe nứt ngày càng mở rộng. Để đảm bảo sự làm việc bình thường cho kết cấu còn phảitính kiểm tra độ võng, nứt) 4.3 TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA TIẾT DIỆN THẲNGGÓC. Quan sát quá trình thí nghiệm uốn một dầm BTCT từ lúc đặt tải đến lúc pháhoại. Diễn biến của ƯS - BD trên TD thẳng góc có thể phân thành 3 giai đoạn sau: * Giai đoạn I: Khi mô men còn bé (tải trọng nhỏ), có thể xem như vật liệu làmviệc đàn hồi, quan hệ US & BD là đường thẳng, sơ đồ ứng suất có dạng tam giác nhưhình 4.5 a. Khi mô men tăng lên,biến dạng dẻo trong bê tông phát triển, sơ đồ ứng suấtcó dạng đường cong. Khi bê tông sắp sửa nứt, ứng suất kéo trong bê tông đạt tớicường độ chịu kéo Rbt (hình 4.4 b). Trạng thái ứng suất này được gọi là trạng thái Ia,để BT không bị nứt thì ƯS pháp trên tiết diện không được vượt quá trạng thái Ia. * Giai đoạn II: Khi mô men tăng lên, miền BT chịu kéo bị nứt, khe nứt pháttriển dần lên phía trên, toàn bộ lực kéo lúc này do cốt thép chịu (hình 4.5 c). Nếu lượng cốt thép chịu kéo đặt không quá nhiều (phá hoại dẻo) thì khi mô mentăng lên ứng suất trong cốt thép sẽ đạt đến giới hạn chảy Rs (hình 4.5 d). Trạng tháinày gọi là trạng thái IIa. * Giai đoạn III: Khi mô men tiếp tục tăng, khe nứt tiếp tục phát triển lên trên,vùng bê tông chịu nén thu hẹp lại làm cho ứng suất nén trong vùng nén tăng cao trongkhi đó ở vùng kéo ứng suất trong cốt thép không tăng lên nữa vì lúc này thép đã ởtrạng thái chảy dẻo. Khi ứng suất trong bê tông đạt Rb thì bê tông bị phá hoại, sự pháhoại này có ứng suất trong bê tông đạt Rb còn ứng suất trong cốt thép đạt Rs. Phá hoạinhư vậy được gọi là phá hoại dẻo hay trạng thái phá hoại thứ nhất. Ở trạng thái nàychúng ta đã tận dụng hết khả năng làm việc của thép và bê tông. Nếu cốt thép chịu kéo quá nhiều thì trạng thái IIa không xảy ra, tức là ứng suấttrong cốt thép chưa đạt tới Rs thì ứng suất trong bê tông đã đạt Rb và dầm bị phá hoại.Trạng thái này gọi là trạng thái phá hoại thứ hai hay còn gọi là phá hoại dòn. Trạngthái phá hoại dòn cần phải tránh vì những lý do sau: + ...