Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)

Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)Tính toán lệch tâm xiên cho cột bê tông cốt thép nhà cao tầng theo TCVN và các tài liệu khác (Luận văn thạc sĩ)

I H C DÂN L P H I PHÒNG

C HI U KHÓA 2 (2014-2016) - L P CAO H C KHÓA 2

TÍNH TOÁN L CH TÂM XIÊN CHO C T BÊ TÔNG C T THÉP

NHÀ CAO T NG THEO TCVN VÀ CÁC

TÀI LI U KHÁC

Chuyên ngành: K THU T XÂY D NG CÔNG TRÌNH

DÂN D NG VÀ CÔNG NGHI P

MÃ S : 60.58.02.08

ng d n khoa h c PGS - TS LÊ THANH HU N

Sinh ngày: 21/01/1983

Tính toán l ch tâm xiên cho

c t bê tông c t thép nhà cao t ng theo TCVN và các tài li u khác

c Hi u

-c Hi u

TÂM XIÊN

4

458912

5574:2012

13

1818

18

1821

27283035

363740

414244484848

K

54

61

63

DANH M C CÁC HÌNH V TH

458

10

181920

2224252628293536

373840Mnx

tính toán

44

48495054góc có 59

59

1 M u

S phát tri n nhanh chóng c a khoa h c k thu t nói chung và khoa h c xây d ng nói riêng ngày càng t o thêm nhi u thách th c m i cho các chuyên gia xây d c bi n phát tri n các ng d ng c a công nghtin h c và các lo i v t li u m i Nhi u công trình xây d c thi t k theo các d ng ki n trúc m ng yêu c u s d ng c a xã h i, s d ng các ti n b c a khoa h c v t li u, thi công nhanh, gi i nhi u hi u bi t không ch v lý thuy t tính toán mà c th c t xây d ng n a

nghiên c u, áp d ng r ng rãi nhi c v i n i dung và hình th c có nhi u

m r t khác nhau Trong xu th hòa nh p th gi i, vi c n m v ng các tiêu chu n thi t k thông d ng trên th gi i u ki n c n thi có th h p tác

u bi t, hi n nay h th ng tiêu chu n c a Vi n

t c biên so n l nh ng ti n b m i nh t c a khoa h c

k thu t Các công trình h t ng vay v c ngoài, các công trình liên

nhà s ti p nh n t i tr ng t các t ng phía trên và truy n t i tr ng này xu ng các t i và n n công trình thông qua k t c u móng N u các c u

có th gây ra phá h ng toàn b công trình K t c u c t trong công trình b

h ng có th gây ra nhi u thi t h i v i và c a so v i các c u ki n ch u l c

m, thanh, nên vi c thi t k c tính toán

2 Nhi m v nghiên c u c tài

Các nhi m v chính c tài là:

Nghiên c u, tính toán l ch tâm xiên cho c t bê tông c t thép nhà cao

t ng áp d ng theo TCVN 5574:2012 và tiêu chu n ACI 318-2002 Thông qua

Nghiên c u, tính toán l ch tâm xiên cho c t bê tông c t thép nhà cao

t ng áp d ng theo 2 tiêu chu n TCVN 5574:2012 và tiêu chu n ACI 2002

318-Trong ph m vi lu c s , h c viên t

tính m t c u ki n c n hình ch u t i tr ng l ch tâm xiên theo 2 tiêu chu n

l ch tâm xiên theo TCVN 5574:2012, tiêu chu n Hoa K 318:2002.

Ví d tính toán

1.1 Nén l ch tâm xiên

1.1.1 Khái ni m nén l ch tâm xiên

[1] Nén l ch tâm xiên x y ra khi m t ph ng tác d ng c a mômen u n M không ch a tr i x ng c a ti t di n G i hai tr i x ng c a ti n di n là

ox và oy Góc gi a m t ph ng u n và tr c ox là (Hình 1.1.a) Có th phân mômen M thành hai thành ph n tác d ng trong hai m t ph ng ch a tr c ox và

C i x ng qua hai tr ng h p Mxvà My

có giá tr g n b ng nhau nên làm ti t di n vuông

V i c t ch u nén l ch tâm xiên c n phân tích liên k t c a c t theo c hai

nh chi u dài tính toán trong t lox và loy C n

Trong m i b ba n i l c, c l ch tâm ng u nhiên ea theo m i

ng u n d c theo t s u n d c theo t ng

c tính theo công th c sau:

(1.5)

V i v t li i, ng ch nh Nth theo công th c Euler

V i bê tông c t thép, Nth tính theo công th c th c nghi m Theo tiêu chu n TCVN 5574-2012:

l0 là chi u dài tính toán c a c u ki n

eoy m E có th n m bên trong ho c bên ngoài ti t

di n, góc ph thu c vào chi u tác d ng c a Mxvà My.

Sau k l ch tâm ng u nhiên và u n d c thì mômen tác d ng theo

:

;

Khi tính theo tr ng thái gi i h n, do không th tính riêng ng su t c a

t ng lo i n i l c nên không th ng tác d ng mà ph i xét tác d ng th i c a N, Mx, My

Tùy thu c vào v m E và giá tr l c nén N mà vùng nén c a ti t

di n có th là tam giác, hình thang theo c nh cx, hình thang theo c nh cy, hình

l ch tâm khá bé có th x ng h p toàn b ti t di n ch u nén

slà e.

sau:

- b trong

x-

Hình 1 5

Có nhi c s d thi t k c

ng tác d c gi i thi u b i Moran [3], c t c

i l ch tâm xiên v l ch tâm ph i tr ng ngh o và

ng vi n t i tr c gi i thi u b i Bresler[7], d a trên ý

ng v m t phá ho u tác gi phát tri n các công th c g

Row và Paulay[10], là s d ng tr c ti p bi t ti t di n

ch nh t chiu nén l ch tâm xiên M i bi ch a b n góc ph i góc

không trùng v t t i trong bi thì ph i n i suy Trong lu

này, tác gi mu n gi i thi u công th c t i tr ng ngh o và công th c

ng vi n t i tr ng c a Bresler, k t h p v i h bi c xây

d ng cho ti t di n ch u nén l ch tâm ph ng, phù h p v i TCVN 5574:2012,

nh hay ki m tra kh u l c c a c t ch u nén l ch tâm xiên

1.3 Tính toán c t ch u nén l ch tâm xiên theo tiêu chu n TCVN 5574:2012 và tiêu chu n Hoa K ACI 318:2002

- Các s li u c a v t li u BTCT theo tiêu chu n Vi t Nam và tiêu chu n Hoa K :

*) Theo tiêu chu n Vi t Nam:

+ C b n ch u nén c a bê tông (Compressive strength of concrete)

Ký hi u b ng ch B, là giá tr trung bình th ng kê c ch u nén

nh trên các m u l c tiêu chu n (150 mm x 150 mm x

c ch t ng h u ki n tiêu chu n và thí nghi m nén tu i 28 ngày

s i t kG/cm2sang Mpa; có th l

Mpa Theo tiêu chu n TCVXVN 356-2005 bê tông có các

c b n ch t 0,5; Bt 0,8; Bt 1,2; Bt 1,6; Bt 2,0; Bt 2,4; Bt2,8; Bt3,2; Bt3,6; Bt4,0;

+ Bi n d ng co ngót: Co ngót là hi ng bê tông gi m th tích khi khô

n s b c th a khi bê tông khô c ng Co ngót x y

h t co ngót và bi n d ng t i co ngót có

th n (3÷5) 10-4 Bi n d ng co ngót c t i ch v s t 12÷ 18 cm có giá tr l u

:

20-40%

500-2000 Mpa, s = 0,05÷ 0,01

2,5kg/cm2/s (35 psi trong 1 giây) f

(Cylindrial concrete Speciments)

fct

2)

t

:15%

:fr=

b,h

+ Co ngót c a bê tông: B m t c a bê tông trong không khí x y ra quá

m, bi n d ng co ngót sh = 0,0002÷ 0,0007 Co ngót bê tông sinh ra các v t n t n u k t c u b m ch co ngót t sinh

ra ng su t ph khá l n

+ C t thép dùng cho k t c u bê tông c t thép: Thanh thép g cán nóngdùng cho k t c u bê tông c t thép c s n xu t theo tiêu chu n Hoa K

c, thành ph n hóa h cASTM A 615: i thép dùng ph bi n trong các công trình xây

d ng Kích c thanh thép t i v i thép có c b n 60ksi (gi i

h n ch y 60ksi ho c 4200kg/cm2), #3÷#6 i v i thép có c b n 40ksi(2800kg/cm2), #6÷#18 i v i thép có c b n 75ksi (5250kg/cm2) Hàm

b n 40 ksi và 60ksi (2800 và 4200kg/cm2) Lo i thép này có tính d o th p

i thép A 615 và chúng không c s d ng r ng rãi

ASTM A 706 là lo i thép s d ng cho nh ng yêu c c bi t Kích c các thanh #3÷#18 i v i thép có c b n 60ksi (4200kg/cm2).Các lo i thép thanh dùng cho bê tông c t thép g m 4 c b n 40, 50,

hai s d ng bao t i tr tính toán c t ch u nén

là m t ph ng phá ho i và

ng phá ho i v i c t ch u ng th i v i mô men u n; Quy trình th

c s d tính toán c t ch u nén l ch tâm xiên trong tiêu chu n Vi t Nam, s c trình bày c th

Hình 2 2

b

-V-V

(2.1)

-U song song

(hình 2.3)-U

Hình 2 3

Hình dáng vùng nén a, xb, ya, xb

-(hình 2.5b)

Tính Mgh

-ta có

xiên (hình 2.9b)

K

Px=OKDKx; qy=OKDKy;

Hình 2 9

px=

ên thì (2.5)

xl, Myl

Mô hình

h=Cx; b=CyMl=Mxl; M2 = Mylea=eax+ 0,2 eay

h=Cy; b=CxMl=Myl; M2= Mxlea=eay+ 0,2 eax

Gi thi t chi u dày l m a, tính h0 = h a; Z = h 2a chu n b các s

li u

Rb, Rs, Rsc,

M i lo i c t l y 2 ti t di n t i chân c nh c t, m i ti t di n l y b 4

n i l c sau:

Nmaxvà Mx-tuvà My-tu

Ntuvà Mx-max và My-tu

Ntuvà Mx-tuvà My-max

các b 3 n i l ng v i m i t h p t i t i m i ti t di n, t t

c k t qu ng, ta ch n As l n nh b trí

*) c tính toán:

nh chi u dài tính toán:

i v i khung nhi u t ng và có t 3 nh p tr lên h s =0.7

Ki u ki n tính toán g t nén l ch tâm xiên

v i Cx và Cy là các c nh c a ti t di n cY

Hình 2 10. S1(Nu, ex, ey)

Hình 2 12 S3(Nu, Mx, My),

225):

u L c nén gi i h n, Mu Mô men gi i h n trong m t

ph ng ch a c nh h,

14

Rb

(2.29)(2.30)

hoi

2.14

(2.35)

(2.36)

2.2.1

x và ey ox

ox.

Muy= Pu.ex và Muy= Pu.ey

utính toán Moy= Pu.eox

Giá tr h s

(2.39a)

2, kg/cm2):

(2.39b):

(2.40a)

2, kg/cm2):

(2.40b)

nx Mnyn

dùng công

tính toánT

-tông khi

kg/cm2

tr ng áp d ng theo tiêu chu n Vi t Nam TCVN 5574:2012

Tính toán c t d c cho c t c u nén l ch tâm xiên

8 có Ast = 3052 mm2,

xo, Nyo xo, Myo

Hình 3 2

eoy= max (ely, eay) = 66,7 mm

Ví d 2: Ki m tra kh u l c c a c t ch u nén l ch tâm xiên

ng theo tiêu chu n Hoa K 318:2002

C t ch u nén l ch tâm xiên có ti t di n b x h = 30 x 50 cm, b trí 12 thanh thép db = 18 mm, As = 2,543 cm2 T i tr ng tính toán tác d ng lên c t

Pu= 150T v l ch tâm ex= 1,5cm, ey= 1,0 cm Bê tông c b n nén

kg/cm2, gi i h n ch y c a c t thép fy= 4200 kg/cm2 Yêu c u ki m tra kh u l c c a c

Pox = 0,85 x 280 x 30 x 29,75 + 19,35 x 4200 + 12,9 x 1714 19,35 x

1540 = 285997 kg

L i v i tr c y c a ti t di n

Mny = 0,85 x 280 x 30 x 29,75 x (25 29,75 / 2) + 19,35 x 4200 x19 + 19,35 x 1540 x 19 = 4261013 kg.cm

l ch tâm ex = 4261013/2855997 = 14,9 cm

P

nx = 0,7 x 285997 kg = 200198kg > 150000 kg

này k t thúc (th c ra có th gi thi t vài l n giá tr c

Bi n d ng và ng su t trong các thanh thép (theo th t t trái qua ph i)

= 0,000349; fs = 0,000349 x 2.106= 698 kg/cm2

= 0,00216; fs = 0,00216 x 2.106 = 4320 kg/cm2 (l y b ng 4200 kg/cm2)

Pny= 0,85 x 280 x 50 x 18,3 + 19,35 x 4200 19,35 x 698 = 285534 kg

L i v i tr c x c a ti t di n:

Mnx = 0,85 x 280 x 50 x 18,3 x ( 15 18,3 / 2) + 19,35 x 4200 x 9 + 19,35 x 698 x 9 = 2126941 kg.cm

l ch tâm ey = 2126941 / 285534 = 7,45 cm Giá tr l ch tâm này

g n b l ch tâm ngo i l c cy b n thi t k theo l c d c

Pny= 0,7 x 285534 kg = 199874 kg > 150000 kg

nyk t thúc

5 Ki m tra kh u l c c a c

MXlà mô men quay quanh tr c Y

MYlà mô men quay quanh tr c X

Chi u dài tính toán

- V i k t c o = max(e1;ea) = max(103,76; 16) = 103,76 (mm) ;

Ví d 2: Tính toán c t thép d c cho c t ch u nén l ch tâm xiên theo tiêu chu n Hoa K 318:2002

L a ch n m t m t c t ngang cho c t c ch u các t i

nh n h s và các mômen Pu= 360 kip, Mux = 70 ft kip và Muy= 80 ft kip

i t d li u bài toán t ví d phù h p khi áp d ng theo tiêu chu n Hoa K ACI 318 : 2002) S d ng fy= 60 ksi và

Hình 3 5 Bi i v i c t gi ng c

trong b n m t, [4]

Hình 3 6

h p khi áp d ng tiêu chu n Hoa K )

tiêu chu n Hoa k thiên v b n bê tông theo tiêu chu n Hoa

K nh theo m u hình tr có k c 150 x 300 mm Trong khi

-.

TÀI LI U THAM KH O

Ti ng vi t:

1 GS TS Nguy ng (2015), Tính toán th c hành c u ki n bê

tông c t thép theo tiêu chu n TCXDVN 356 2005, nhà xu t b n Xây d ng

4 GS TS Nguy n Vi t Trung (1999), Thi t k k t c u nê tông c t thép

hi i theo tiêu chu n ACI, Nhà xu t b n giao thông v n t i (Hà N i)

5 TCVN 5574 2012 (2012), Tiêu chu n thi t k k t c u bê tông c t

9 V Mavichak and R.W.Furlong (1976) Strength and stiffness of RC

columns under biaxial bending Texas State 5 Department of Highways and

Public Transportation; Transportation Planning Division

10 T Hsu (1988) Analysis and Design of Square and Rectangular

Columns by Equation of Failure Surface ACI Structural Journal.