TÍNH TOÁN CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG THÉP CB500 THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5574-2012 VÀ TIÊU CHUẨN NGA

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU b: Chiều rộng tiết diện chữ nhật h: Chiều cao của tiết diện chữ nhật h, : Chiều cao làm việc của tiết diện, tương ứng bằng h-a và h-a' x: Chiều cao vùng bê tông chịu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN MINH TRÍ

TÍNH TOÁN CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG THÉP CB500 THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5574-2012

VÀ TIÊU CHUẨN NGA SP 63.13330.2012

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS PHAN QUANG MINH

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Tác giả luận văn

Nguyễn Minh Trí

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

MỞ ĐẦU 1

1 Tên đề tài 1

2 Lý do chọn đề tài 1

3 Mục đích của đề tài 2

4 Mục tiêu 2

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU NÉN 3

1.1 KHÁI NIỆM 3

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4

1.3 SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM 9

1.3.1 Ảnh hưởng của uốn dọc 9

1.3.2 Trạng thái ứng suất ở giai đoạn phá hoại của cấu kiện chịu nén lệch tâm 10

1.4 CÁC CÔNG TRÌNH BTCT XÂY DỰNG Ở NHA TRANG VÀ CÁC LOẠI THÉP SỬ DỤNG CHO CỘT, VÁCH 12

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO TIÊU CHUẨN 5574:2012 VÀ SP 63.13330.2012 19

2.1 VẬT LIỆU 19

2.1.1 Bê tông 19

2.1.2 Cốt thép 22

2.2 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN 26

2.2.1 Yêu cầu chung về tính toán độ bền 26

2.2.2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên ban đầu 27

2.2.3 Hệ số kể đến ảnh hưởng của uốn dọc 28

CHƯƠNG 3 THÍ DỤ TÍNH TOÁN 32

3.1 THÍ DỤ 1 32

3.2 THÍ DỤ 2 36

3.3 THÍ DỤ 3 40

3.4 THÍ DỤ 4 44

3.5 BẢNG SO SÁNH KẾT QUẢ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN THEO 2 TIÊU CHUẨN 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

TÍNH TOÁN CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG THÉP C500 THEO

TCVN 5574-2012 VÀ TIÊU CHUẨN NGA SP 63.13330.2012

Học viên: NGUYỄN MINH TRÍ

Chuyên ngành: Ky ̃ thuâ ̣t Xây dựng DD&CN

Mã số: 60.58.02.08

Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Kết cấu cột bê tông cốt thép là một dạng kết cấu đặc biệt quan trọng trong kết cấu bê

tông cốt thép đã và đang được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà và công trình

Cột BTCT trong kết cấu nhà cao tầng thường phải chịu nội lực lớn nên nếu có thể sử dụng thép

có cường độ lớn hơn CIII là hiệu quả hơn về mặt kinh tế và dễ thi công hơn

Theo TCVN 5574:2012 mặt dù được xuất bản năm 2012 nhưng thực chất nó được chuyển ngang từ tiêu chuẩn TCVN 356-2005 với toàn bộ nội dung bên trong được giữ nguyên Bản thân tiêu chuẩn TCVN 356-2005 được được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Nga hơn 30 năm trước SNIP 2.03.01-84* Nghĩa là chung ta đang sử dựng tiêu chuẩn quá cũ so với sự thay đổi khoa học và công nghệ trên thế giới Điều này gây nhiều bất cập trong quá trình thiết kế Hơn nữa TCVN 5574-2012 đang sử dụng các loại thép như CIII, AIII Cường độ chịu nén tính toán không vượt quá 365MPa nên việc sử dụng các cốt thép có cường độ cao hơn CIII, AIII có thể không hiệu quả Điều này đi ngược với xu hướng chung của thế giới là sử dụng các vật liệu có cường độ cao trong kết cấu công trình Tiêu chuẩn hiện hành của Nga SP 63.13330.2012 cho phép sử dụng cường độ chịu nén tính toán của cốt thép có thể lấy lớn hơn

365 MPa nên sẽ được nghiên cứu ứng dụng trong luận án này

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu là khảo sát số theo tiêu chuẩn theo TCVN 5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012

Kết quả đạt được: cột BTCT sử dụng thép CB500 kiểm tra theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 có khả năng chịu lực của cột sẽ lớn hơn TCVN 5574-2012 Với bài toán thiết kế, diện tích cốt thép tính toán theo SP 63.13330.2012 nhỏ hơn khi so sánh với TCVN 5574-2012 Điều đấy cho thấy sẽ là hiệu quả kinh tế hơn khi sử dụng thép CB500 cho cấu kiện cột nếu áp dụng tiêu chuẩn Nga

SP 63.13330.2012

Từ khóa – So sánh TCVN 5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012, quy trình tính

toán cột BTCT, khả năng chịu lực của cột BTCT, đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng thép CB500 (4 từ khóa )

Summary - Reinforced concrete column structure is an important structural form in

reinforced concrete structure that has been widely used in construction of buildings and structures

The reinforced concrete column in the high-rise building structure are often born to great internal forces, so it is more economically feasible and easier to construct if CIII higher strength steel can be used

According to TCVN 5574: 2012 published in 2012 but in fact transferred from standard TCVN 356-2005 with the whole contents are unchangeable The standard TCVN 356-2005 was transferred from the Russian standard over 30 years ago SNIP 2.03.01-84 * It means that we are applying the old standards for the change of science and technology in the world This causes many inadequacies in the design process Moreover, TCVN 5574-2012 is using steel types such as CIII, AIII, etc Compressive strength calculated is not exceeding 365MPa, the use of reinforced steel strength being higher than CIII, AIII may not be effective This is contrary to the general trend of the world of using high-strength materials in work structures The current standard of Russia SP 63.13330.2012 allows the use of the compressive strength of the reinforced concrete that can be greater than 365 MPa, so it should be researched in this thesis

Research methodology: The research method is digital survey according to standard TCVN 5574-2012 and Russian standard SP 63.13330.2012

Results achieved: reinforced concrete columns using CB500 steel tested in accordance with Russian standard SP 63.13330.2012 with the bearing capacity of columns will be larger than TCVN 5574-2012 With the design problem, the steel area calculated according to SP 63.13330.2012 is smaller compared to TCVN 5574-2012 This indicates that it would be more economical to use CB500 steel for column construction if the Russian standard SP 63.13330.2012

Keywords - Compare TCVN 5574-2012 and Russian Standard SP 63.13330.2012,

calculation process of reinforced concrete column, Strength of reinforced concrete column, when using CB500 steel, evaluation of economic efficiency when using CB500 steel (4 keywords)

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

b: Chiều rộng tiết diện chữ nhật

h: Chiều cao của tiết diện chữ nhật

h, : Chiều cao làm việc của tiết diện, tương ứng bằng h-a và h-a'

x: Chiều cao vùng bê tông chịu nén

: Chiều cao tương đối của vùng bê tông chịu nén, bằng

o

h x

s: Khoảng cách cốt thép đai theo chiều dài cấu kiện

l : Chiều dài tính toán của cấu kiện chịu tác dụng của lực nén dọc

i: Bán kính quán tính của tiết diện ngang của cấu kiện đối với trọng tâm tiết diện

d: Đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép

: Hàm lượng cốt thép xác định như tỉ số giữa diện tích tiết diện cốt thép S

và diện tích tiết diện ngang của cấu kiện bho, không kể đến phần cánh chịu nén và kéo

A: Diện tích toàn bộ tiết diện ngang của bê tông

b

A : Diện tích của vùng bê tông chịu nén

bt

A : Diện tích vùng bê tông chịu kéo

S: Ký hiệu cốt thép dọc vùng chịu kéo

2.6 Cường độ tính toán của cốt thép thanh khi tính theo TTGH

2.7 Mô đun đàn hồi của một số loại cốt thép 24

2.8

Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của cốt thép R sn và cường

độ chịu kéo tính toán của cốt thép đối với TTGH thứ hai

R s,ser (MPa)

24

2.9 Cường độ tính toán chịu kéo và chịu nén của cốt thép đối

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.8 Ứng suất trong BT và CT của cấu kiện chịu nén

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

3.1 So sánh hàm lượng cốt thép tính toán theo 2 tiêu

3.2 So sánh khả năng chịu lực theo 2 tiêu chuẩn 53

MỞ ĐẦU

1 Tên đề tài:

Tính toán cột BTCT sử dụng thép CB500 theo tiêu chuẩn TCVN

5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.5574-2012

2 Lý do chọn đề tài:

Kết cấu cột bê tông cốt thép là một dạng kết cấu đặc biệt quan trọng trong kết cấu bê tông cốt thép đã và đang được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà và công trình

Cột BTCT trong kết cấu nhà cao tầng thường phải chịu nội lực lớn nên nếu có thể sử dụng thép có cường độ lớn hơn CIII là hiệu quả hơn về mặt kinh tế và dễ thi công hơn

Theo TCVN 5574:2012 mặt dù được xuất bản năm 2012 nhưng thực chất nó được chuyển ngang từ tiêu chuẩn TCVN 356-2005 với toàn bộ nội dung bên trong được giữ nguyên Bản thân tiêu chuẩn TCVN 356-2005 được được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Nga hơn 30 năm trước SNIP 2.03.01-84* Nghĩa là chung ta đang sử dựng tiêu chuẩn quá cũ so với sự thay đổi khoa học

và công nghệ trên thế giới Điều này gây nhiều bất cập trong quá trình thiết

kế Hơn nữa TCVN 5574-2012 đang sử dụng các loại thép như CIII, AIII Cường độ chịu nén tính toán không vượt quá 365MPa nên việc sử dụng các cốt thép có cường độ cao hơn CIII, AIII có thể không hiệu quả Điều này đi ngược với xu hướng chung của thế giới là sử dụng các vật liệu có cường độ cao trong kết cấu công trình Tiêu chuẩn hiện hành của Nga SP 63.13330.2012 cho phép sử dụng cường độ chịu nén tính toán của cốt thép có thể lấy lớn hơn 365 MPa nên sẽ được nghiên cứu ứng dụng trong luận án này

Chính vì thế việc nghiên cứu sâu hơn về loại cấu kiện này đã và đang trở nên cấp thiết đối với các nhà thiết kế Việt Nam Trong đó, tính toán cột BTCT có sử dụng thép CB500 theo TCVN 5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012

- Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng thép CB500

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Cột bê tông cốt thép có sử dụng thép CB500

- Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 2012) và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012

5574-6 Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu là khảo sát số theo tiêu chuẩn theo TCVN 5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012

7 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:

Cơ sở khoa học: Sự làm việc đồng thời giữa bê tông và cốt thép trong cấu kiện chịu nén BTCT

Cơ sở thực tiễn: Đánh giá tính hiệu quả khi sử dụng cốt thép CB500 trong thiết kế cột BTCT nhà cao tầng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU NÉN

- Khi lực N đặt lệch so với trọng tâm tiết diện, xảy ra trường hơp chịu nén lệch tâm Cấu kiện chịu nén lệch tâm thường gặp là cột của khung nhà, thân vòm mái nhà v…v…mà ở đó phương của lực nén không trùng với trục hình học của cấu kiện Cấu kiện chịu nén lệch tâm tương đồng với cấu kiện vừa chịu mô men M, vừa chịu lực dọc N như được thể hiện trên Hình 1.1 Độ lệch tậm của lực dọc là e0=M/N

Hình 1.1 Sơ đồ cấu kiện chịu nén lệch tâm

- Các giá trị của nội lực M và N nhận được từ việc tính toán hệ kết cấu theo các phương pháp của môn cơ học kết cấu hoặc sức bền vật liệu Do vậy,

e0=M/N được gọi là độ lệch tâm tĩnh học Tuy nhiên, có những lý do mà trong thiết kế kết cấu bêtông cốt thép người ta còn phải xét đến độ lệch tâm ngẫu

nhiên e a

- Đối với những cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh, độ lệch tâm của lực dọc (dùng để tính toán tiết diện) e0 = M/N nhưng không được nhỏ hơn e a Đối với kết cấu tĩnh định, độ lệch tâm của lực dọc (dùng để tính toán tiết diện) là độ lệch tâm tĩnh học cộng với độ lệch tâm ngẫu nhiên Như vậy ngay cả khi người thiết kế đặt lực N vào đúng tâm tiết diện cấu kiện thì vẫn phải cộng thêm độ lệch tâm ngẫu nhiên để cho cấu kiện trở thành chịu nén lệch tâm Tuy vậy đối với những cấu kiện có độ lệch tâm và độ mảnh nhỏ đến một mức nào đó, người ta vẫn tính toán như giống như đối với cấu kiện chịu nén trung tâm

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

Đối với cấu kiện nén đúng tâm: thường có dạng vuông, chữ nhật,

tròn hay đa giác đều

Hình 1.2 Cấu kiện chịu nén đúng tâm

Đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm: tiết diện ngang thường có dạng chữ nhật, I, T, vành khuyên hoặc cột rỗng 2 nhánh có chiều cao của tiết diện song song với mặt phẳng uốn

d

Hình 1.3 Tiết diện chịu nén lệch tâm

Rb : cường độ chịu nén tính toán của bêtông

k : hệ số phụ thuộc vào các nhiệm vụ thiết kế cụ thể

= 0,9 - 1,1 đối với cấu kiện nén đúng tâm

= 1,2 - 1,5 đối với cấu kiện nén lệch tâm

Khi chọn kích thước tiết diện cũng cần phải thỏa mãn các điều kiện về thi công, về hạn chế độ mảnh và bảo đảm khả năng chịu lực

Khi chọn kích thước tiết diện cũng cần phải thỏa mãn các điều kiện về thi công, về hạn chế độ mảnh và bảo đảm khả năng chịu lực

Về thi công, cần chọn kích thước sao cho có được sự thuận lợi về việc làm ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông Thông thường cạnh tiết diện được chọn theo bội số của 2cm hoặc 5cm, với cạnh khá lớn nên chọn bội số của 10cm

Về hạn chế độ mảnh nhằm đảm bảo sự ổn định của cấu kiện Cần hạn chế

độ mảnh  theo điều kiện sau:

Đối với tiết diện bất kỳ: 0

+ Khung nhà có 3 nhịp trở lên  = 0 7

Với khung như trên, kết cấu sàn lắp ghép

+ Khung nhà có 1 nhịp trở lên  = 1 2với tầng 1,  = 1 5ở các tầng trên + Khung nhà có 3 nhịp trở lên  = 1

r; bán kính của tiết diện được xác định theo công thức sức bền vật liệu

Cốt dọc chịu lực  = 12  40mm Khi cạnh tiết diện > 20cm nên dùng   16

Trong cấu kiện chịu nén đúng tâm cốt dọc được đặt đều theo chu vi

% 100

A: diện tích tiết diện ngang

Trong cấu kiện chịu nén lệch tâm

Ab: tiết diện làm việc của cấu kiện ( đối với tiết diện chử nhật Ab=bxh0)

 và  'không được nhỏ hơn min và (+ ') max( khi cần hạn chế việc sử dụng thép quá nhiều ta lấy max = 3 %, để đảm bảo sự làm việc chung giữa bê tông và cốt thép ta lấy max = 6 %, t =  + '= 0 5 % → 1 5 %

Đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm min được lấy như sau:

kính   12, có khoảng cách theo phương cạnh h là So<=500mm Khi đã đặt cốt dọc theo chu vi thì không cần đặt cốt dọc cấu tạo nữa

b Cốt đai

Tác dụng: giữ vị trí cốt thép dọc khi thi công, hạn chế nở ngang của bê tông, giữ ổn định cốt thép dọc chịu nén, khi cấu kiện chịu lực cắt lớn thì cốt đai tham gia chịu lực cắt

max

25 

Khoảng cách đai: a  kminvà ao

Khi R sc  400MPa lấy k=15 và ao =500mm

Khi R sc  400MPa lấy k=12 và ao =400mm

Nếu hàm lượng cốt thép dọc '  1 5 %cũng như toàn bộ tiết diện chịu nén mà t  3 % lấy k=10 và ao =300mm

Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc a 10 min

Các cốt đai phải được móc neo để không bật ra khi chịu nén tiêu chuẩn thiết kế quy phạm cứ cách một cốt dọc phải có một cốt dọc đặt ở góc cốt đai, khi cạnh của tiết diện <=40cm và trên mỗi cạnh tiết diện không có quá 4 cốt dọc thì cho phép thì cho phép dùng một đai bao quanh các cốt dọc đó

1.3 SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM

1.3.1 Ảnh hưởng của uốn dọc

- Lực dọc đặt lệch tâm sẽ làm cho cấu kiện có chuyển vị theo phương thẳng góc với trục của nó Độ lệch tâm e0 ban đầu sẽ tăng lên thành ηe0 với

η 1 (Hình 1.2) η được gọi là hệ số uốn dọc

Hình 1.7 Hiện tượng uốn dọc

1.3.2 Trạng thái ứng suất ở giai đoạn phá hoại của cấu kiện chịu nén lệch tâm

- Nhiều kết quả thí nghiệm đã chứng tỏ rằng ứng suất trong bê tông và cốt thép ở giai đoạn phá hoại phụ thuộc rất nhiều vào độ lệch tâm của lực dọc

và lượng cốt thép bố trí ở hai mép của tiết diện cấu kiện như được thể hiện trên Hình 1.8

Hình 1.8 Ứng suất trong BT và CT của cấu kiện chịu nén lệch tâm

- Khi độ lệch tâm nhỏ, toàn bộ tiết diện chịu nén, trên phần lớn tiết diện ứng suất trong bê tông đạt đến giá trị cường độ Rb, phần còn lại có ứng suất nén không lớn (Hình 1.4a) hoặc có ứng suất kéo không lớn (Hình 1.4b) Ứng suất trong cốt thép '

s

A đạt tới giới hạn chảy σy , còn ứng suất trong cốt thép As

chỉ đạt tới σs < y Khi đó xảy ra ξ ξR Thay đổi độ lớn bé của As và '

s

A

sẽ làm thay đổi chút ít hình ảnh của biểu đồ ừng suất ở giai đoạn phá hoại

- Khi độ lệch tâm lớn, ứng với ξ ξR, sự phá hoại bắt đầu từ vùng chịu kéo, ứng suất trong cốt thép As đạt tới giới hạn chảy σy, khe nứt trong vùng kéo phát triển, vùng chịu nén bị thu hẹp và khi ứng suất trong bê tông vùng nén đạt tới giá trị Rb thì cấu kiện bị phá hoại (Hình 1.4c)

- Từ những nghiên cứu thực nghiệm như trên, khi tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm, người ta thường chia ra hai tường hợp: lệch tâm bé và lệch tâm lớn

- Khi xảy ra lệch tâm lớn, x  ξ R h 0 là chiều cao quy ước của vùng bê tông chịu nén, tương ứng với biểu đồ ứng suất hình chữ nhật Thực ra vị trí của thớ bê tông có ứng suất bằng không, tương ứng với biểu đồ ứng suất hình

cong, cách mép chịu nén lớn nhất là x 0 > x

- Khi xảy ra lệch tâm bé, x > ξ R h 0 Nếu độ lệch tâm tương đối bé, có thể

xảy ra x  h 0, khi đó cốt thép As chịu nén và nếu cốt thép không nhiều quá thí ứng suất σs sẽ đạt đến giới hạn chảy σ y Nếu độ lệch tâm tương đối lớn, x nhỏ,

cốt thép As chịu kéo hoặc chịu nén nhưng chưa đạt đến giới hạn chảy và cần

phải được tính toán Người ta chấp nhận rằng khi x nằm trong trong khoảng

từ 0 đến ξ R h 0 thì σ s = +R s , khi x  h 0 thì σ s = - R sc , khi h 0 > x > ξ R h 0 thì

ứng suất σ s biến đổi tuyến tính từ -R sc đến + R s

1.4 CÁC CÔNG TRÌNH BTCT XÂY DỰNG Ở NHA TRANG VÀ CÁC LOẠI THÉP SỬ DỤNG CHO CỘT, VÁCH

1 Khách sạn Nha Trang Palace 15 tầng số 9 Yersin - Nha Trang: thép

sử dụng cho cột vách là thép AIII

2 Bệnh viện Tâm Trí Nha Trang: thép sử dụng cho cột vách là thép AIII

3 Hà Quang Center 49 tầng : thép sử dụng cho cột vách là thép CB400

4 Khách sạn Golden Gate : thép sử dụng cho cột vách là thép CB400

5 Căn hộ cao cấp CT2 Khu đô thị VCN Phước Hải thép sử dụng cho cột vách

là thép CIII

- Số lượng cốt thép dọc chịu lực nhiều gây kho khăn, ảnh hưởng rất lớn

đến thi công, gây tốn kém cho chủ đầu tư

- Yêu cầu đặt ra lúc này là cần sử dụng thép CB500 cho vách, cột có tải

trọng lớn, cần phải có một quy trình tính toán mới theo TC Nga SP

63.13330-2012 mang lại hiệu quả kinh tế cho chủ đầu tư,

- Yêu cầu đặt ra lúc này là cần phải có một quy trình tính toán mới cho

cột vách có sử dụng thép CB500, vừa đảm bảo khả năng chịu lực vừa mang

lại hiệu quả kinh tế

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO

TIÊU CHUẨN 5574:2012 VÀ SP 63.13330.2012

2.1 VẬT LIỆU

2.1.1 Bê tông

- Tiêu chuẩn 5574:2012 cho các giá trị cường độ tiêu chuẩn và cường độ

tính toán của bê tông ứng với cấp độ bền từ B3.5 đến B60 còn tiêu chuẩn SP

63.13330.2012 cho các giá trị cường độ ứng với cấp độ bền từ B3,5 đến

B100

- Giá trị chiều cao tương đối giới hạn của vùng bê tông chịu nén R theo

2 tiêu chuẩn được xác định như sau:

=

=

1 , 1 1 1

R R

R h

0

=

 với bê tông nặng; Rb tính bằng MPa;

Rs – cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép (MPa)

sc.u - ứng suất giới hạn của cốt thép trong vùng bê tông chịu nén

sc.u = 500MPa đối với tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài

hạn và ngắn hạn; sc.u = 400MPa đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn và tải

trọng đặc biệt

Bảng 1 cho các giá trị Rtương ứng với các cấp độ bền của bê tông và nhóm

thép, có kể tới hệ số điều kiện làm việc b2 của bê tông

el s

R R

h x

s

s el s

E

R

= ,

2

 – biến dạng tỷ đối của bê tông chịu nén khi ứng suất bằng Rb được

lấy như sau:

+ Khi chịu tác dụng của tải trọng ngắn hạn:

Đối với bê tông có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống: b2 = 0 , 0035

Đối với bê tông cường độ cao có cấp độ bền chịu nén từ B70 đến B100 thì  2

lấy theo nội suy tuyến tính từ 0,0033 ứng với B70 đến 0,0028 ứng với B100;

+ Khi chịu tác dụng của tải trọng dài hạn  2 được lấy theo bảng 2:

Bảng 2.2 Giá trị  2

Độ ẩm tương đối của

không khí xung

quanh, %

Biến dạng tỷ đối của bê tông khi có tác dụng

dài hạn của tải trọng  2.103

Bê tông chịu nén Bê tông chịu kéo

Bảng 2.2 áp dụng cho bê tông có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống

Đối với bê tông cường độ cao có cấp độ bền chịu nén từ B70 đến B100 thì giá

trị trong bảng cần nhân thêm với hệ số (270-B)/210

Đối với bê tông nặng có cấp độ bền chịu nén từ B70 đến B100 và bê

tông hạt nhỏ thì trên tử số của công thức (2.3) thay 0,8 bằng 0,7

Nếu lấy b2 = 0 , 0035 và Es = 2.105 MPa thì công thức (2.3) trở thành:

700 1

8 , 0

R R

R h

Bảng 2.3 cho một số giá trị của R ứng với một số nhóm cốt thép

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn của một số loại thép thanh cho ở bảng 4

Bảng 2.4 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn R sn của thép thanh

s

sn s

R R



Trong đó s hệ số độ tin cậy của cốt thép, được lấy theo bảng 5 và Rs

được lấy theo bảng 6

Bảng 2.5 Hệ độ tin cậy của cốt thép

Bảng 2.6 Cường độ tính toán của cốt thép thanh khi tính theo TTGH thứ

Giá trị mô đun đàn hồi Es của một số loại cốt thép cho trong bảng 7

Bảng 2.7 Mô đun đàn hồi của một số loại cốt thép

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn của một số loại thép thanh được cho

- Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Rs cũng được xác định theo công thức (2.6) Trong đó s hệ số độ tin cậy của cốt thép, lấy bằng 1,15 đối với các TTGH thứ nhất và bằng 1,0 đối với các TTGH thứ hai

- Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Rsc lấy bằng cường độ chịu kéo tính toán Rs, nhưng không lớn hơn giá trị ứng với biến dạng co ngắn của

bê tông bao quanh cốt thép chịu nén: khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng – không lớn hơn 400MPa, khi có tác dụng dài hạn của tải trọng - không lớn hơn 500MPa

- Giá trị tính toán của cường độ chịu kéo của cốt thép Rs và cường độ chịu nén tính toán Rsc (đã được làm tròn) đối với các TTGH thứ nhất được cho trong bảng 9

Bảng 2.9 Cường độ tính toán chịu kéo và chịu nén của cốt thép đối với

- Giá trị mô đun đàn hồi của cốt thép Es khi kéo và khi nén lấy như nhau

và bằng 2,0.105 MPa đối với cốt thép thanh theo TCVN 1651-1:2008 và TCVN 1651-2:2008

2.2 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN

2.2.1 Yêu cầu chung về tính toán độ bền

- Tiêu chuẩn 5574:2012 yêu cầu cấu kiện bê tông cốt thép phải được tính toán trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện theo nội lực tới hạn

- Tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 yêu cầu phải tính toán độ bền các tiết diện thẳng góc của các cấu kiện bê tông cốt thép cần được tiến hành trên cơ

sở mô hình biến dạng phi tuyến

+ Tính toán tiết diện thẳng góc được tiến hành theo các điều kiện:

b, max   ,u (2.7) s,max  s,u

0,025 đối với cốt thép có giới hạn chảy thực tế 0,015 đối với cốt thép có giới hạn chảy quy ước + Cho phép tiến hành tính toán trên cơ sở nội lực giới hạn đối với các cấu kiện bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I có cốt thép nằm ở

biên vuông góc với mặt phẳng uốn của cấu kiện khi có tác dụng của nội lực trong mặt phẳng đối xứng của tiết diện thẳng góc

+ Khi tính toán các cấu kiện chịu nén lệch tâm cần kể đến ảnh hưởng của uốn dọc lên khả năng chịu lực của chúng, thông thường bằng cách tính kết cấu theo sơ đồ biến dạng Cho phép tính toán kết cấu theo sơ đồ không biến dạng, nhưng kể đến ảnh hưởng của uốn dọc cấu kiện đến độ bền của nó khi độ mảnh l0/i 14 bằng cách nhân độ lệch tâm ban đầu e o với hệ số 

+ Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép mà nội lực giới hạn về độ bền nhỏ hơn nội lực giới hạn về hình thành vết nứt thì diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu kéo cần phải tăng thêm không ít hơn 15% so với diện tích cốt thép yêu cầu từ tính toán độ bền, hoặc được xác định từ tính toán độ bền chịu tác

dụng của nội lực giới hạn về hình thành vết nứt

2.2.2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên ban đầu