Phân tích ứng xử và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép - Chương 10: Chế độ làm việc của kết cấu bê tông cốt thép chịu lực uốn và lực dọc trục

Mục đích của chương này là trình bày các thông tin tóm lược về chế độ làm việc hay ứng xử của các thành phần bê tông cốt thép thông thường (không ứng suất trước) chịu tác dụng của lực gây uốn và lực dọc trục.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích ứng xử và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép - Chương 10: Chế độ làm việc của kết cấu bê tông cốt thép chịu lực uốn và lực dọc trục Cao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp Bài giảng: Prof. Andrew WhittakerMôn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Chương 10: CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BTCT CHNU LỰC UỐ - LỰC DỌC10.1 GIỚI THIỆU Mục đích của phần này là trình bày các thông tin tóm lược về chế độ làm việc hay ứng xử của các thành phần BTCT thông thường (không ứng suất trước) chịu tác dụng của lực gây uốn và lực dọc trục.10.2 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BTCT CHNU LỰC GÂY UỐ (DẦM)10.2.1 Khái quát Các phần trình bày trong chương 3 và chương 4 đã giới thiệu bê tông bị ép ngang và các mối quan hệ mômen-độ cong. Các thông tin trình bày dưới đây phục vụ cho việc xây dựng nên nội dung của hai chương đó. Với mục đích bàn luận dưới đây, thành phần kết cấu chủ yếu chịu lực uốn được gọi là “dầm”. Tiêu chuNn ACI 318-08 dùng giá trị ngưỡng chặn gì của lực nén dọc trục để xem kết cấu như là một “dầm thuần túy” hay “dầm-cột” (beam- column)? N ếu chúng ta tập trung vào điều khoản §10.3.5 và các điều khoản chống động đất trong chương 21, giá trị ngưỡng chặn lực dọc để kết cấu BTCT xem như “dầm BTCT” là : A g f c P≤ 10 (10-1) ε t ≥ 0,004 Dầm phải có tỷ lệ kích thước và bố trí thép sao cho thoả mản các yêu cầu về hàm lượng tối đa và tối thiểu của cốt thép dọc chịu kéo.10.2.2 Hàm lượng tối thiểu cốt thép chịu kéo Cần thiết một hàm lượng thép chịu kéo tối thiểu trong dầm để đảm bảo rằng : Mômen kháng uốn M vượt qua mômen gây nứt Mcr N ứt được phân bố tốt + Với dầm chữ nhật, diện tích thép chịu kéo nhỏ nhất bằng: (§10.5.1 ACI 318-08) 3 f   c 200b w d  A s, min = max b w d, (10-2)  fy fy     với f’c (psi) là cường độ bê tông, fy (psi) là cường độ thép, bw (in) là chiều rộng sườn dầm, d (in) là chiều cao hiệu quả. Điểm chuyển tiếp trong (10-2) từ giới hạn thứ nhất đến giới hạn thứ hai là f ’c = 4400 psi. Với f ’c = 2500 psi và fy = 60 ksi, hàm lượng thép chịu kéo nhỏ nhất ρmin là: A s, min 3 f c 200 3 2500 200 = 0,0033 = 0,33 % ρ min = = max( , ) = max( , ) bw d fy fy 60000 60000Chương 10: CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BTCT CHNU LỰC UỐN - LỰC DỌC TRỤCCao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công N ghiệp Bài giảng: Prof. Andrew WhittakerMôn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh + Với dầm chữ T có cánh chịu kéo, lượng thép chịu kéo As,min cần thiết, để bảo đảm cường độ kháng uốn của tiết diện có gia cường thép bằng cường độ của tiết diện không gia cường thép, là hai lần lớn hơn so với dầm chữ nhật hay dầm chữ T có cánh chịu nén. Do đó, với dầm chữ T có cánh chịu kéo, ACI (§10.5.2) yêu cầu diện tích thép chịu kéo nhỏ nhất là: 6 f   c 200b f d 3 f c  A s, min = min b w d, , bf d  (10-3)  fy fy fy    với bw (in) là chiều rộng sườn dầm chữ T, bf (in) là chiều rộng cánh dầm chữ T.10.2.3 Hàm lượng tối đa cốt thép chịu kéo ACI cũng yêu cầu khống chế một hàm lượng tối đa cốt thép chịu kéo trong dầm để: thuận lợi cho thi công bê tông. bảo đảm thép chảy dẻo trước khi bê tông bị nghiền vỡ. Có thể dùng một trong hai phương pháp sau để xác định hàm lượng tối đa thép chịu kéo: phương pháp truyền thống (ACI 318-99, phần §10.3.3) và phương pháp hợp nhất (ACI 318-08, phần §10.3.3). 1)- Phương pháp truyền thống (Traditional Aproach, ACI 318-99) Xét hình sau do MacGregor cung cấp: β1 = 0.85 với f’c ≤ 4 ksi N .A. Biến dạng khi ρ ≠ ρb ...