Slide Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép (Bê tông 1) Hồ Hữu Chỉnh (cập nhật 2021) Chương 7: Tính nứt và biến dạng của kết cấu bê tông cốt thép (theo TTGH 2)

BỘ MÔN CÔNG TRÌNHKHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG GV: Hồ Hữu Chỉnh Email: chohuu@hcmut.edu.vn KẾT CẤU BÊ TƠNG CẤU KIỆN CƠ BẢN As Ab RscA’s RbAb RsAs b h o M Rb... Chương 7Tính nứt và biến dạng củ

Trang 1

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GV: Hồ Hữu Chỉnh Email: chohuu@hcmut.edu.vn

KẾT CẤU BÊ TƠNG

(CẤU KIỆN CƠ BẢN)

As

Ab

RscA’s

RbAb

RsAs

b

h o

M

Rb

Trang 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 5574:2018, Thiết kế kết cấu bê tơng và bê tơng cốt thép (thay thế TCVN 5574:2012)

[2] EN 1992-1-1:2004, Eurocode 2: Design of Concrete

Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for

Buildings.

Trang 3

CÁC TIÊU CHUẨN ĐỌC THÊM

[1] TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

[2] TCVN 3118:1993, Bê tơng nặng – Phương pháp xác định cường độ nén

[3] TCVN 1651-1:2008, Thép cốt cho bê tơng – Phần 1: Thép thanh trịn trơn

[4] TCVN 1651-2:2008, Thép cốt cho bê tơng – Phần 2: Thép thanh vằn

[5] TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tơng và bê tơng cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mịn trong mơi trường biển

[6] QCVN 02:2009/BXD, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng

[7] QCVN 06:2021/BXD, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về An tồn cháy cho nhà và cơng trình

Trang 4

Chương 7

Tính nứt và biến dạng của kết cấu BTCT

(tính theo TTGH 2)

Chương 7: Tính nứt và biến dạng BTCT trang VII_1

A Tính toán khe nứt

7.1 Khái niệm chung về tính nứt 7.2 Tính bề rộng khe nứt thẳng góc

B Tính toán biến dạng (độ võng)

7.3 Nguyên tắc chung tính biến dạng 7.4 Độ cứng uốn của dầm BTCT

7.5 Tính toán độ võng dầm BTCT

Trang 5

7.1 Khái niệm chung về tính nứt

➢ Nguyên nhân gây nứt BTCT:

❖ Biến dạng ván khuôn

❖ Co ngót bê tông, thay đổi nhiệt độ,…

❖ Do tác dụng cơ học của tải trọng

➢ Tác hại do nứt BTCT:

❖ Gây ăn mòn cốt thép và thấm công trình

 Bảng 17 của TCVN 5574-2018

➢ Biện pháp chống nứt BTCT:

❖ Dùng BTCT dự ứng lực  biện pháp triệt để nhất

(kiểm soát hình thành vết nứt: acrc = 0 )

❖ Dùng bê tông cốt sợi  hạn chế nứt chủ động

❖ Dùng bê tông thường  hạn chế nứt bị động

(kiểm soát mở rộng vết nứt: acrc  acrc,u)

Trang 6

7.1 Khái niệm chung về tính nứt (tiếp theo)

➢ Tính toán về sự hình thành khe nứt  acrc = 0 (M < Mcrc)

➢ Tính toán về sự mở rộng khe nứt  acrc ≤ acrc,u (M ≥ Mcrc)

q tx

q dh

q nh

Phân loại (TCVN 5574-2018)

Yêu cầu kiểm soát nứt chống ăn mòn cốt thép acrc,u acrc,1u

BT thường, thép CB 240-500, không ảnh hưởng nước ngầm 0,4 mm 0,3 mm

BT thường, thép CB 240-500, bị ảnh hưởng nước ngầm 0,3 mm 0,2 mm



i

TCi

q = F ( Ab, Rbn, As, Rsn )

Phương trình

cơ bản acrc  acrc,u

(Sq =q tx + q nh + q dh) (Sq =q tx + q dh)

Trang 7

7.1 Khái niệm chung về tính nứt (tiếp theo)

Gối biên Gối giữa

Tải trọng

Nứt do uốn và nứt do uốn+cắt

Nứt uốn và nứt uốn+cắt

Nứt do cắt Nứt do cắt

Các loại vết nứt trong dầm BTCT

❑ Vết nứt thẳng đứng : do mômen uốn

❑ Vết nứt xiên góc : do lực cắt tại gối đỡ

❑ Vết nứt hỗn hợp : do mômen uốn + lực cắt

Trang 8

Chương 4: Tính toán cấu kiện chịu uốn theo TTGH 1 trang IV_5

➢ Sơ đồ trạng thái ứng suất-biến dạng của tiết diện dầm không nứt theo

TCVN 5574-2018

ss = es E s << R s,ser

A’ s

A s

es

eb

M

sb = eb E b,red << R b,ser

e’ s

s’ s = e’ s E s

x 0

h

a’

a

ebt sbt = ebt E bt,red < R bt,ser

a/- Tiết diện nguyên

(không nứt)

b/- Sơ đồ trạng thái ứng suất-biến dạng

của dầm không nứt

b

Điều kiện: M < Mcrc

Trang 9

➢ Sơ đồ tính mômen kháng nứt của tiết diện dầm không nứt theo

TCVN 5574-2018

Điều kiện: M < Mcrc

Mcrc = Rbt,ser Wpl

Wpl = 1,3Wred0

A’ s

A s

h a’

a

b

y t0

Wred0 = Ired0 / yt0

y t0 = S t,red0 / A red0 ; y c0 = h - y t0

a = E s / E b

Trang 10

➢ Sơ đồ trạng thái ứng suất-biến dạng của tiết diện dầm có vết nứt theo

TCVN 5574-2018

A’ sas1

A sas2

esm

eb

M

sb = eb E b,red < R b,ser

e’ s

s’ s = e’ s E s

ss = esm E s,red < R s,ser

x m

h

a’

a

A b

a/- Tiết diện qui đổi

( bị nứt )

b/- Sơ đồ trạng thái ứng suất-biến dạng

của dầm có vết nứt

b

Điều kiện: M ≥ Mcrc

Trang 11

TT + HT dài hạn: ( TT + 0,35HT ) HT ngắn hạn: ( 0,65HT )

j1 = 1,4 (dài hạn) - 1,0 (ngắn hạn)

j2 = 0,5 (thép vằn) - 0,8 (thép trơn)

j3 = 1,0 (chịu uốn) - 1,2 (chịu kéo)

ys = 1 – 0,8M crc /M

L s = khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt (mm)

Phương trình

(mm)

Khe nứt trên tiết diện thẳng góc

Trang 12

7.2 Tính bề rộng khe nứt thẳng góc (tiếp theo)

Ls = khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt (mm) tính bằng:

Ls

M

y c0

A bt = diện tích tiết diện bê tông chịu kéo (mm 2 )

𝑨𝒃𝒕 = 𝒃 (𝒉 − 𝒚𝒄𝟎)

𝒃 𝒉/𝟐 ≥ 𝑨𝒃𝒕 ≥ 𝟐𝒂 𝒃

A’ s

A s

h a’

a

b

y t0

A bt

Cấu kiện

𝑚𝑖𝑛(40𝑑𝑠 ; 400) ≥ 𝑳𝒔 ≥ 𝑚𝑎𝑥(10𝑑𝑠 ; 100)

Trang 13

ss = ứng suất cốt thép chịu kéo (MPa) theo công thức đơn giản :

M = mômen uốn tác dụng tại tiết diện thẳng góc (N.mm)

Cấu kiện

a

A’ s

A s

M

h

a’

A b

b

h o

Trang 14

ss = ứng suất cốt thép chịu kéo (MPa) theo công thức chính xác :

Cấu kiện

M = mômen uốn tác dụng tại tiết diện thẳng góc (N.mm)

M

x m

h o

Trang 15

xm = chiều cao trung bình vùng bê tông chịu nén (mm) tính bằng:

M

x m

h o

(7.5)

eb1,red= 0,0015 (tải trọng tác dụng ngắn hạn)

Trang 16

TT + HT dài hạn: ( D + 0,35L ) HT ngắn hạn: ( 0,65L )

Ftot = D + L

Fl = D + 0,35L

Trang 17

a) acrc = bề rộng khe nứt ngắn hạn kiểm tra bằng công thức:

𝑎𝑐𝑟𝑐 = 𝑎𝑐𝑟𝑐,1 +𝑎𝑐𝑟𝑐,2 − 𝑎𝑐𝑟𝑐,3 ≤ 𝑎𝑐𝑟𝑐,𝑢 (7.6)

b) acrc,1 = bề rộng khe nứt dài hạn kiểm tra bằng công thức:

𝑎𝑐𝑟𝑐,1 ≤ 𝑎𝑐𝑟𝑐,1𝑢 (7.7)

acrc,2 = bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của (TT + HT )

toàn bộ tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải ngắn hạn, hoạt tải dài hạn) với j1 = 1,0 ; eb1,red = 0,0015

acrc,3 = bề rộng khe nứt ban đầu do tác dụng ngắn hạn ( TT + 0,35 HT )

của tĩnh tải và hoạt tải dài hạn với j1 = 1,0 ; eb1,red = 0,0015

acrc,1 = bề rộng khe nứt dài hạn do tác dụng dài hạn ( TT + 0,35 HT )

của tĩnh tải và hoạt tải dài hạn với j1 = 1,4 ; eb1,red = 0,0024 - 0,0034

Bảng 9

TCVN 5574:2018

Trang 18

Ví dụ 7.1 Tính A s và a crc (bài toán hỗn hợp)

Bước 1 : Tính mômen tính toán M (tại gối)

Biết: a = a’ = 40 mm  ho = h – a = 350 – 40 = 310 mm

Tĩnh tải: q bt

L = 2000

Bê tông B15 (M200): R b = 8,5 MPa ; aR = 0,41

Cốt thép CB300: R s = 260 MPa ; gb = 1,0

Hoạt tải:

P = 20 kN , n 2 = 1,25

b = 200

gbt =25 kN/m 3

n 1 =1,1

kNm 85

53 2

20 25

1 2

2 93

1 PL

n 2

L

q M

m kN 93 1 35 0 2 0 25 1

1 bh γ n q

2 2

2 bt

bt 1 bt

,

=

×

× ,

+

×

,

= +

=

/ ,

= ,

× ,

×

× ,

=

Phần A: Tính và bố trí thép As và A’s

Trang 19

Bước 2 : Tính hệ số am cho bài toán cốt đơn ( am ≤ aR )

Bước 3 : Tính x

Bước 4 : Tính thép chịu kéo As

𝛼𝑚 = 𝑀

𝛾𝑏𝑅𝑏𝑏ℎ𝑜2 =

53,85 × 106 1,0 × 8,5 × 200 × 3102 = 0,33 < 𝛼𝑅 = 0,41

𝜉 = 1 − 1 − 2𝛼𝑚 = 1 − 1 − 2 × 0,33 = 0,416

𝐴𝑠 = 𝜉𝛾𝑏𝑅𝑏𝑏ℎ𝑜

𝑅𝑠 =

0,416 × 1,0 × 8,5 × 200 × 310

2

Bước 5 : Bố trí cốt thép

+ Thép chịu kéo : 3f20 (As = 942 mm2)

+ Thép chịu nén (cấu tạo) : 2f16 (A’s = 402 mm2)

2f16 3f20

b = 200

Ví dụ 7.1 Tính A s và a crc (bài toán hỗn hợp)

Trang 20

Ví dụ 7.1 Tính A s và a crc (sinh viên tự làm phần B)

Bêtông B15: R b.ser = 11 MPa ; R bt.ser = 1,1 MPa ; E b = 24 GPa

Thép CB300: E s = 200 GPa ; a crc,u = 0,4 mm ; a crc,1u = 0,3 mm

Trọng lượng dầm q bt (gbt =25 kN/m3)

L = 2000

Hoạt tải tiêu chuẩn = 50% ngắn hạn+50% dài hạn

P = P t + P d = 20 kN

2f16 3f20

b = 200

Bước 1 : Tính mômen tổng ngắn hạn M1 (do qbt + P)

và mômen tổng dài hạn M2 (do qbt + Pd):

kNm 5

23 2

10 2

2 75

1 L P 2

L

q M

kNm 5

43 2

20 2

2 75

1 PL 2

L

q M

m kN 75 1 35 0 2 0 25 bh

γ q

2 d

2 bt 2

2 2

bt 1

bt bt

,

=

× +

×

,

= +

=

,

=

× +

×

,

= +

=

/ ,

= ,

× ,

×

=

A s = 942 mm 2

A’ s = 402 mm 2

a = a’ = 40 mm

j1 = 1,0 (nứt ngắn hạn)

j1 = 1,4 (nứt dài hạn)

Cho biết:

Phần B: Tính bề rộng nứt tổng acrc và dài hạn acrc,1

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	2,05 MB