Introduction to composite construction of buildings KHÁI QUÁT CHUNG CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CHI TIẾT CỘT Chương 4 CỘT THÉP Tiế.
Trang 1I KHÁI QUÁT CHUNG
II CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM
III CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM
IV CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM
V CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CHI TIẾT CỘT
1
Trang 21 Tiết diện
2 Tính toán cột đặc chịu nén lệch tâm
3 Tính toán cột rỗng chịu nén lệch tâm
IV CỘT NÉN LỆCH TÂM
2
Trang 4◆ Cột chịu M x , để đảm bảo độ cứng trong mặt
phẳng uốn, chiều cao h được chọn theo chiều
dài cột l c :
với cột rỗng với cột đặc
◆ Để đảm bảo độ cứng theo phương còn lại, b lấy
Trang 5◆ Khi cột bị uốn cả 2 phương với M x và M y
ở mặt phẳng vuông góc với trục x.
dùng hệ thanh bụng
– Dùng bản giằng khi V < lực cắt quy ước Vf
– Bản giằng cấu tạo như cột nén đúng tâm
– Có thể dùng thép hình [ khi nội lực uốn Mb của nó lớn
1 Tiết diện
5
Trang 6a) Tính toán về Bền
◆ Không cần kiểm tra về Bền khi Độ lệch tâm tính đổi m e ≤
η : hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng tiết diện đến sự phát triển biến dạng dẻo (Bảng II.4, PL II)
– Wc : xác định với thớ chịu nén lớn nhất của tiết diện
c W
A N
Trang 8◆ Điều kiện bền của cột là:
– N, M : lực dọc và momen uốn tính toán trong cùng tổ hợp tải trọng
– Mx, My : momen uốn trong mặt phẳng vuông góc trục x,y
– An, Inx, Iny : diện tích và momen quán tính tiết diện thu hẹp
N
8
Trang 9Kể đến sự phát triển biến dạng dẻo, kiểm tra bền theo :
nc, cx, cy : hệ số phụ thuộc hình dạng tiết diện (Bảng 4.8)
Wnxmin, Wnymin : momen kháng uốn nhỏ nhất của tiết diện thu hẹp
M M
N
9
Trang 10b) Tính toán ổn định tổng thể
TH1 : Cột chịu N và M trong mặt phẳng đối
xứng – N, M x
ϕ e xác định theo PL II.2, phụ thuộc:
M x để xác định m e phải cùng tổ hợp tải trọng với N, lấy như sau:
+ Cột dạng congxon : M ngàm nhưng không nhỏ hơn M ở tiết diện cách ngàm 1/3 chiều dài cột
+ Cột tiết diện không đổi : M max
+ Cột bậc : Mmax trên đoạn cột có tiết diện không đổi
W
A N
M
e m
m
ρ η
10
Trang 11f A
Trang 12◆ Ổn định TT của cột trong mp vuông góc mp uốn
– Xác định c
» c 5 xác định như khi m x ≤ 5 với m x =5
» c 10 xác định như khi m x ≥ 10 với m x =10
φ φ
Trang 13– Xác định c
» Với cột tiết diện kín : c=1
» Với cột tiết diện I có 2 trục đối xứng: c ≤ c max
c
M Nh
µ
=
+ + − + ÷
Trang 14 TH2 : cột chịu N và M trong mp vuông góc trục y (I y <I x )
W
A N
M e
m m
ρ η
c x
f A
N
f A
14
Trang 16t
h t
h
Trang 17Xác định tiết diện cột đặc chịu nén lệch tâm
Cách 1
c e
ct
f
N A
γ ϕ
Trang 18M N
A
Diện tích yêu cầu của cột
Sơ bộ lấy ϕ =0,8 và ρ x như trên
18
Trang 20◆ Trường hợp cột chỉ chịu (M x và N),
nội lực dọc trong các nhánh cột là:
– C : khoảng cách trọng tâm 2 nhánh
– y : khoảng cách trọng tâm tiết diện đến trọng tâm nhánh (y1, y2)
– Lấy dấu + khi Mx gây nén
20
Trang 212 1 2 2
Trang 22◆ Đối với cột rỗng bản giằng , khi chịu M uốn quanh
trục ảo, ngoài lực dọc (N f hoặc , N f1 , N f2 ) còn có
mômen uốn phụ quanh trục x o của nhánh, do lực cắt
V gây ra :
» Với cột 2 nhánh như nhau:
» Với cột có 2 nhánh khác nhau:
a: khoảng cách tâm các bản giằng
A , A , A: diện tích tết diện nhánh 1, 2 và toàn cột
22
Trang 23a) Tính toán về bền
– Trên các nhánh cột có sự giảm yếu tiết diện hoặc
– Cột có độ lệch tâm tương đối m > 20
– Với cột rỗng thanh giằng, nhánh được kiểm tra như cột đặc chịu nén đúng tâm với Nf hoặc Nf1, Nf2
– Với cột rỗng bản giằng, có M uốn quanh trục ảo, nhánh được kiểm tra như cột đặc chịu nén lệch tâm với nội lực (Nf, Mf) hoặc (Nf1, Mf1) và (Nf2,
Mf2) với Mf: mômen uốn phụ
23
Trang 24b) Tính toán về ổn định tổng thể:
– Có độ lệch tâm tương đối m ≤ 20
– Cặp nội lực nguy hiểm (N, Mx) hoặc (M1, N1) và (M2, N2)
ϕe phụ thuộc vào và
≈ λ o xác định như cột rỗng nén đúng tâm
» y n khoảng cách từ trục ảo đến trục của nhánh bị nén nhiều nhất nhưng không nhỏ khoảng cách đến trục bản bụng nhánh đó
E
f
o
o λ λ
x
n x
NI
Ay M
3 Tính cột rỗng chịu nén lệch tâm
γ
ϕ ≤ c e
N
f A
Trang 25◆ Tính toán đối với trục thực (y-y):
– Đối với trục thực (y-y): các nhánh cột làm việc độc lập theo trục địa phương
– Chiều dài tính toán:
» Đối với trục (x o -x o ) là l f (riêng với cột rỗng
bản giẳng, khi n > 0.2 lấy là a)
» Đối với trục (y-y) là l y
3 Tính cột rỗng chịu nén lệch tâm
25
Trang 26– Đối với cột rỗng thanh giằng: kiểm tra ổn định tổng thể nhánh như một cột đặc chịu NĐT với lực dọc Nf hoặc
Trang 28Xác định thân cột rỗng chịu nén lệch tâm
a) Chọn dạng và kích thước chính h, b của tiết diện:
chịu uốn quanh trục ảo:
– Đã có: lx, ly và các cặp nội lực nguy hiểm
Trang 30◆ Cột rỗng thanh giằng , các nhánh được xác định như
VA
A
Trang 31c) Tính toán thanh bụng và bản giằng
f
31
Trang 321 Đầu cột
– Đỡ các kết cấu bên trên nó như dàn, dầm
– Phân phối tải trọng tập trung dàn đều trên tiết diện cột
– Cấu tạo liên kết cần đảm bảo sơ đồ tính: liên kết cứng hay khớp
2 Chân cột
– Dùng để truyền tải trọng từ thân cột xuống móng
– Giữ cho chân cột phù hợp với sơ đồ tính là ngàm hay khớp
V CẤU TẠO & TÍNH TOÁN CHI TIẾT CỘT
32
Trang 33a Xà ngang đặt trên đỉnh cột: Dùng cho sơ đồ liên kết
khớp
Đệm gỗ
Mũ cột
Bản ốp tăng cường
Tăng t w bản bụng
1 Đầu cột
33
Trang 34b Xà ngang liên kết ở cạnh bên cột
1 Đầu cột
34
Trang 35a Cấu tạo:
Chân cột liên kết khớp
2 Chân cột
35
Trang 37Chân cột liên kết ngàm
2 Chân cột
Trang 38b Tính toán bản đế:
– N: lực dọc tính toán của cột
α: hệ số phụ thuộc vào cấp bêtông, với bêtông cấp ≥ B25 α=13,5Rbt/Rb
– Rb, Rbt: cường độ nén, kéo tính toán của bêtông
ψ= 0,75 và 1: tải nén phân bố không đều và đều– Am: diện tích mặt móng
Trang 39» A 1 : diện tích truyền tải vào côngxôn (phần gạch chéo)
» C 1 : khoảng cách từ trọng tâm diện truyền tải hình thang đến tiết diện tính toán (mép biên cột)
Trang 40Nếu t bd >80mm thì sử dụng chân cột có dầm đế và sườn, hoặc trong điều kiện có thể tăng mác bêtông móng để
– b, h: kích thước cột
– tdd: chiều dày dầm đế, có thể lấy sơ bộ 8÷10mm
– C: độ nhô côngxôn của bản đế, lấy C≤100mm
Trang 41– Thân cột, dầm đế và sườn chia bản đế thành những ô bản có điều kiện biên khác nhau
» Ô 1: bản côngxôn, ô 2: tựa khớp trên 2 cạnh kề nhau, ô 3: tựa trên khớp 3 cạnh, ô 4: tựa khớp trên 4 cạnh
» Trừ ô 1, mỗi ô bản được
tính về uốn dưới tác dụng của phản lực
2 Chân cột
41
Trang 42– Mômen uốn lớn nhất của mỗi ô bản:
bd
M t
2 Chân cột
42
Trang 43c Tính toán dầm đế móng và liên kết chân cột vào
móng:
Xem SGK
2 Chân cột
43