Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 5 TS. Đào Sỹ Đán

Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 5 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 5 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 5 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 5 TS. Đào Sỹ Đán

CHƯƠNG 5 5

CHƯƠNG

CHƯƠNG 5 5

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẤU KI

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẤU KIỆ ỆN N

5.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG KHI THIẾT KẾ CHỐNG CẮT

5.1.1 Giới thiệu

s s

Điển hình về bố trí cốt thép trong dầm giản đơn

Thiết kế chống cắt? Thiết kế cốt thép đai? s? db? Số nhánh?

5.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG KHI THIẾT KẾ CHỐNG CẮT

5.1.2 Vùng đòi hỏi cốt thép đai (A 5.8.2.4)

Trừ đối với bản, đế móng và cống, ct đai phải được đặt khi:

Vu > 0,5(Vc + Vp)

Trong đó:

Vu = lực cắt tính toán td lên tiết diện xem xét;

Vc = sk cắt danh định của phần bê tông của tiết diện xem xét;ị p g ệ ;

Vp = thanh phần dưl trong hướng của lực cắt;

 = hệ số sức kháng khi ck chịu cắt, tra bảng = 0,9

5.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG KHI THIẾT KẾ CHỐNG CẮT

5.1.3 Yêu cầu về lượng cốt thép đai tối thiểu (A 5.8.2.5)

bv = bề rộng tiết diện chịu cắt (= b với td hcn; = bw với td chữ T);

s = cự ly hay khoảng cách giữa các ct đai;

fy = cđộ chảy của ct đai

5.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG KHI THIẾT KẾ CHỐNG CẮT

5.1.4 Cự ly tối đa của cốt thép đai (A 5.8.2.7)

Cự ly ct đai không được vượt quá trị số sau:

h = chiều cao tiết diện;

de = chiều cao chịu uốn hữu hiệu của tiết diện.ị ệ ệ

5.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG KHI THIẾT KẾ CHỐNG CẮT

5.1.5 Yêu cầu về cấu tạo của cốt thép đai (A 5.8.2.8)

Cốt thép đai phải được neo ở hai đầu phù hợp với yêu cầu của điều5.11.2.6 (Chương 4):

 Các đầu của ct đai có gờ kiểu chân đơn hoặc chữ U, phải đượcneo như sau:

 Khi sd cốt thép đai kín thì mối nối chồng của ct đai phải >= 1,7ld;với ld được lấy ứng với thanh chịu kéo

 Giới hạn chảy của ct đai phải <= 420 Mpa

5.2 MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

5.2.1 Tổng quát

 PP thiết kế mặt cắt phù hợp với những dầm thông thường (chiều cao không đổi, l/h >= 4)

 Sức kháng cắt của dầm phải thỏa mãn điều kiện sau:

Vr = Vn = (Vc + Vs + Vp) >= Vu

Vr Vn (Vc Vs Vp) Vu

Vc = sk cắt danh định của phần bê tông;

Vs = sk cắt danh định của cốt thép đai;

Vp = sk cắt danh định của ct dưl = thanh phần theo hướng lực cắt của

ct dưl;

 = hệ số sk khi ck chịu cắt, tra bảng = 0,9;

 hệ số sk khi ck chịu cắt, tra bảng 0,9;

Vu = lực cắt tính toán (đã nhân hệ số) tác dụng lên tiết diện xem xét

• Tính Vu, Mu tại mặt cắt cách gối, ạ ặ g dv và tính toán thiết kế ct đai trên

tổ hợp nội lực này Chú ý: cho phép tính gần đúng Vu, Mu từ biểu đồ bao M và V của dầm

Nếu v/f’c > 0,25 , thì td đã cho không hợp lý về cắt 

tă kt tiết diệ h ặ tă f’

tăng kt tiết diện hoặc tăng f’c

• Giả sử góc nghiêng của us nén chính  = 1 = 300  600;

• Tính biến dạng trong cốt thép dọc chịu kéo:

x = (Mu/dv + 0,5Vu.cotg)/(As.Es)

Biết  t T á đồ A5 8 3 4 2 1 h ặ Bả A 5 8 3 4 2 1 t tì

• Biết , tra Toán đồ A5.8.3.4.2-1 hoặc Bảng A 5.8.3.4.2-1, ta tìm được  = hệ số biểu thị khả năng truyền lực kéo của bt trên vết nứtnghiêng

Chú ý Với kết ấ BTCT th ờ thì để đ iả t tí h t á

Chú ý: Với kết cấu BTCT thường, thì để đơn giản trong tính toán, chúng ta có thể lấy:

 = 450 và  = 2,0

5.2 MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

5.2.2 Các bước tính toán thiết kế cốt thép đai cho dầm BTCT thường (4/8)

5.2 MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

5.2.2 Các bước tính toán thiết kế cốt thép đai cho dầm BTCT thường (5/8)

5.2 MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

5.2.2 Các bước tính toán thiết kế cốt thép đai cho dầm BTCT thường (6/8)

Bảng A 5 8 3 4 2-1 Bảng tra các giá trị  và Bảng A 5.8.3.4.2 1 Bảng tra các giá trị  và 

• Xác định sk cắt danh định cần thiết của cốt thép đai

• Xác định sk cắt danh định cần thiết của cốt thép đai

Vr = (Vc + Vs) >= Vu  Vsmin = Vu/ - Vc

• Chọn đk ct đai, số nhánh ct đai và tính sk cắt danh định của ct đaiChọn đk ct đai, số nhánh ct đai và tính sk cắt danh định của ct đai trong phạm vết nứt nghiêng

Vs = Av.fy.dv.cotg/s >= Vsmin  s <= Av.fy.dv.cotg/Vsmin

• Chọn s và kiểm tra các điều kiện về hàm lượng ct đai

5.2 MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

5.2.2 Các bước tính toán thiết kế cốt thép đai cho dầm BTCT thường (8/8)

Kt hà l t đ i tối tối thiể

Ktra hàm lượng ct đai tối tối thiểu

As.fy >= Mu/(dv.m) + (Vu/v – 0,5Vs)cotg

• Nếu đk trên k thỏa mãn, thì cta cần tăng thêm ct dọc hoặc ct đai

5.2 MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

5.2.3 Ví dụ tính toán (1/6)

VD 1: Cho một dầm BTCT thường nhịp gđ l = 6 0 m; tiết diện hcn có kt

VD 1: Cho một dầm BTCT thường, nhịp gđ l = 6,0 m; tiết diện hcn có kt bxh = 350x550 mm2; chịu tt phân bố đều w = 75 kN/m Ct dọc chịu mm

• Xác định chiều cao hh chịu cắt của tiết diện

Tiết diện hcn, đặt ct đơn  dv = ds – a/2 >= max(0,9de; 0,72h)

Ta có: a = As.fy/(0,85f’c.b) = 2040.420/(0,85.28.350) = 102,9 mm

ds – a/2 = 500 – 102,9/2 = 448,6 mm;

0,9de = 0,9ds = 0,9.500 = 450 mm;

0,72h = 0,72.550 = 396 mm  dv = 450 mm;

Tí h k ắt d h đị h ủ hầ bê tô tiết diệ

• Tính sk cắt danh định của phần bê tông tiết diện

Vc = 0,083..sqrt(f’c).bv.dv = 0,083.2.sqrt(28).350.450 =138,3.103 N = 138,3 kN

• Tính sk cần thiết của cốt thép đai

Vsmin = Vu/v – Vc = 191.25/0,9 – 138,3 = 74,2 kN

• Kiểm tra hàm lượng ct đai đã chọn

Điều kiện về hàm lượng ct đai tối thiểu

s <= Av.fyw/(0,083.sqrt(f’c).bv) = 142.280/(0.083.sqrt(28).350)

= 258,7 mm  OK!

Điều kiện về hàm lượng ct đai tối đa

Ta có: 0,1f’c.bv.dv = 0,1.28.350.450 = 441000 N = 441 kN > Vu =191,25 kN  s <= max(0,4dv;300 mm) = max(0,8.450; 300) = 360 mm

 OK!

5.2 MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

5.2.3 Ví dụ tính toán (5/6)

B ớ 6

Bước 6:

• Ktra điều kiện để ct dọc chịu kéo không bị chảy dẻo

As.fy >= Mu/(dv.m) + (Vu/ v – 0,5Vs)cotg

Vs = Av.fyw.dv.cotg/s = 142.280.450.1/200 = 89460 N

Mu/(dv.m) + (Vu/v – 0,5Vs)cotg = 93,7.106 /(450.0,9) +(191,25.103/0,9 – 0,5.89460).1 = 399128 N = 399,1 kN < As.fy =(191,25.10 /0,9 0,5.89460).1 399128 N 399,1 kN As.fy2040.420 = 856800 N = 856,8 kN  OK!

Vậy ct đai cần thiết là D10, 2 nhánh, s = 200 mm!