Những quy phạm Hoa Kỳ về kết cấu bê tông cốt thép: Phần 2

Cuốn sách "Kết cấu bê tông cốt thép theo quy phạm Hoa Kỳ" Phần 2 cung cấp cho người đọc những kiến thức như: thiết kế cột; tính toán độ võng và vết nứt; thiết kế bản sàn; thiết kế tường; thiết kế móng. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Những quy phạm Hoa Kỳ về kết cấu bê tông cốt thép: Phần 2 C hương 7 THIẾT KẾ CỘT 7.1. CỘT CHỊU NÉN DỌC TRỰC (1) Sự làm việc củ a cộ t chịu n é n dọc trụ c Trona thực tế xây dựng, có hai hình thức cột được sử dụng phổ biến. Đó là cột tiết diện ưòn và cột tiết diện chữ nhật vđi cốt thép đai thường và côt thép đai xoắn. N soài ra còn có nhiều loại CỘI khác, nhưng chúng được sử dụna ư ons nhữns điều kiện đặc biệt (ví dụ: cột hai nhánh, cột có cốt cứng, cột tiết diện chữ I, Y.v...). Hình 7.1. Các hình rhức cột vù cốt thép tron í; cột Khi có lác dụna của lực nén. biến d ạn 2 ưong cột ở toàn bộ liếi diện 2Ìốna nhau. Khi đó. biến dạn® giữa cốt thép và bê tône cũn2 giốna nhau. Các thí nshiệm cho thây rằng độ bền của bê tông khi nén đạt được aiá trị lđn nhâ't bằna 0.85 f ! . CỐI thép dọc ưona cột đạt đến giới hạn chảy f\ khi biến dạna của bê tông đạt đến 2Íá trị siới hạn bằns 0,003. Trong giai đoạn đàn hồi. ứns suất ưona cốt ihép bằna n lần ứnợ suất ư ons hê tôna : 174 fs = n f' trong đó, n = E /E c. Trong giai đoạn này, phương trình cân b ằng lực p sẽ là: p = f ' [Ag + (n - 1 ) A J trong đó, Ag là d iệ n tích toàn bộ tiết d iện , A S1 là d iệ n tích cố t th ép dọc ưong cột, p là lực tác dụng dọc ưục. C ác thàn h p h ần trong ng o ặc vuông là d iện tích tiế t d iệ n quy đổi về bê tông. (2) C ác b iểu thức tính to á n cơ bản Ớ trạn g thái giới hạn, độ b ề n danh nghĩa của cộ t chịu tải trọng n én dọc ư ụ c sẽ là : Pn = 0 ,8 5 f 'A c + A slfy (7.1) hoặc: P „ = 0 ,8 5 f '( A g - A sl) + A slfy (7.2) Độ b ền th iế t k ế của cột chịu tải ư ọ n g n én dọc trục sẽ bằng độ b ề n danh nghĩa p n nh ân với hệ sô' giảm độ b ền í> = 0,75 đôi với cộ t có cố t th ép đai x o ắn h o ặc Pn(max) = 0 ,8 5 0 ) [ o ,8 5 f '( A g - A sl ) + fyA „ ] (7.3) trong đó, o = 0,75 [m ục 9.3.2, ACI 318]; • Đ ôi với cột có cốt đai thường : n(ma*> = 0,800)[o ,8 5 £ (A g - A„ ) + fyA„ ] (7.4) trong đó, = 0,70 [m ục 9.3.2, ACI 318], 175 C ác kết quả nghiên cứu thực nghiệm ' cho thây rằng do b ố ưí cốt thép đai xoắn, độ bền nén của phần lõi ở phía ưong cốt thép đai xoắn tăng lên so với cột có cốt đai thông thường. T heo quy phạm [mục 10.9.3, ACI 318], hàm lượng cốt thép đai xoắn không được nhỏ hơn : (7.5) trong đó : Ag - diện tích toàn bộ tiết diện, in.2 (cm2); Ac - diện tích tiết diện phía trong đai xoắn, in.2 (cm2); - độ bền khi nén của bê tông, psi (kg/cm2); fy - giới hạn chảy của cốt thép, psi (kg/cm2), ĩy < 4200kg/cm 2. Hình 7.2. Lõi bê tông và lớp vỏ bao quanh làm tănịí độ bền nén của lõi lõ i A c 7.2. CÔT CHỊU NÉN VÀ U ốN Cột chịu nén p và mô men uốn M đồng thời thường được gọi là cột chịu nén lệch tâm. Khi đó, độ lệch tâm của lực dọc sẽ là e = M/P. Nếu độ lệch tâm nhỏ, toàn bộ tiết diện sẽ chịu nén. Khi tải trọng tăng lên đến giới hạn, bê tông sẽ bị ép vd và cốl thép đạt đến giới hạn chảy. N ếu độ lệch tâm lớn, một phần tiết diện sẽ chịu kéo. Khi tải trọng tăng đến giới hạn, cột bị phá hoại do cốt thép ở vùng cách xa nhât so với lực dọc đạt đến giới hạn cháy ' S. M artinez, A. H. N ilson và F. o. Slate. “ S p ira lly R einforced High Strength C oncrete C o lu m n s '. J. A C I, V o l. 8 1. No.5, 1984, trang 431 - 442. 176 K hi th iế t k ế cộ t chịu n é n lệch tâ m theo ư ạ n g thái giới h ạn , k ế t cầ u cộ t p h ải th ỏ a m ãn cá c đ iề u k iệ n : 4>Mn > M u (7.6) „>PU (7.7) H ệ s ố g iảm độ b ề n ® = 0,7 đô'i vđi cột b ố trí cố t th é p đ ai thường và ® = 0,75 cho cộ t b ố ư í cố t th ép đai xo ắn [m ục 9.3.2, A CI 318]. (1) Tương thích b iến d ạn g và đường cong tương tác H ình 7.3. Cột chịu nén lệch tăm : ứng suất - biến dạng G iả th iế t tiế t d iệ n p h ẳn g và tính tương thích b iế n d ạ n g v ẫ n được áp dụng khi tính toán k ết cấu cột chịu nén lệch tâm. Ở ư ạn g thái giới hạn, b iến dạng của cốt thép là es và e ' , biến dạng giới hạn của b ê tông vùng n én là eu. ứ n g suất của bê tông vùng n én với biểu đồ khối chữ nhật tương đương bằng 0,85 í ẻ . C hiều cao vùng bê tông chịu n én bằng a = p,c. Sau đ ây là hai phương trình cơ b ản đôi với cộ t tiế t d iệ n ch ữ n h ật chịu n én lệ ch tâm . Phương trình c â n bằn g lực (hình 7.3) được v iế t như sau : Pn = 0 ,8 5 f 'a b + A ^ '- A s4 (7.8) Phương trình c â n bằn g mô m en so vđi trục c ộ t : h a M n - Pne = 0 ,8 5 f'ab + A : c i |- d j + A ,4 Í d - | (7.9) 2 2 177 Vđi các lực p u và Mu, ta có thể biết độ lệch iâm e = M ./P, ...