Bê tông chuyên ngành - Chương 2: Khung bê tông cốt thép

1/29/2015 1 1 BÊ TÔNG CHUYÊN NGÀNH - TC Chương 1: Sàn - Dầm BTCT Chương 2: Khung BTCT Chương 3: Tường chắn đất Chương 4: Tính toán BTCT theo TTGH2 Khung Cầu công tác 1/29/2015 2 Vai cột  Kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình được nối với nhau bằng các nút cứng hoặc khớp.  Khung BTCT được dùng rộng rãi và là kết cấu chịu lực chủ yếu của nhiều loại công trình. Khung toàn khối Khung lắp ghép 1/29/2015 3 Phân loại khung  Khi khung có tỷ số L/B1.5  nội lực chủ yếu gây ra ở khung ngang vì độ cứng khung ngang nhỏ hơn nhiều lần độ cứng khung dọc cho phép tách riêng từng khung phẳng để tính  Khi khung có tỷ số L/B1.5  độ cứng khung ngang và khung dọc chênh lệch nhau không nhiều  nội lực phải tính cả hai phương (khung không gian). 1/29/2015 4 Tải trọng tác dụng lên khung gồm: 1) Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải): trọng lượng bản thân kết cấu, trọng lượng sàn dầm truyền vào 2) Tải trọng tạm thời dài hạn: vật liệu, thiết bị chứa trong phòng 3) Tải trọng tạm thời ngắn hạn: khối lượng người, vật liệu sửa chữa, tải trọng do thiết bị nâng chuyển di động, tải trọng gió 4) Tải trọng đặc biệt: tải trọng do động đất, tải trọng do nổ Tuy nhiên nếu quan niệm tính toán xem tải trọng tạm thời dài hạn có tác dụng giống như tĩnh tải. Trường hợp này tải trọng tác dụng lên khung là: + Tĩnh tải + hoạt tải toàn phần dài hạn + Hoạt tải toàn phần ngắn hạn 1/29/2015 5 Tổ hợp tải trọng: Có hai dạng tổ hợp: tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặt biệt 1) Tổ hợp cơ bản: tĩnh tải, tải trọng tạm thời ngắn hạn, tải trọng tạm thời dài hạn. 2) Tổ hợp đặc biệt: tĩnh tải, tải trọng tạm thời ngắn hạn, tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng đặc biệt.  Tổ hợp tải trọng cơ bản có một tải trọng tạm thời thì giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ.  Tổ hợp tải trọng cơ bản có từ hai tải trọng tạm thời trở lên thì giá trị tính toán của tải trọng tạm thời hoặc các nội lực tương ứng của chúng phải được nhân với hệ số tổ hợp là 0.9 đối với tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn. Tổ hợp tải trọng: Có hai cách tổ hợp tải trọng ứng với hai quan niệm về tải trọng: 1) Nếu xem hoạt tải toàn phần dài hạn có tác dụng giống như tỉnh tải thì có như tổ hợp sau đây: + Tĩnh tải + hoạt tải dài hạn chất đầy + Hoạt ngắn hạn đặt ở tầng lẻ + Hoạt tải ngắn hạn đặt ở tầng chẳn + Hoạt tải ngắn hạn đặt cách nhịp cách tầng + Hoạt tải ngắn hạn đặt liền nhịp + Hoạt tải gió 2) Nếu xem hoạt tải là tổng của hoạt tải dài hạn và hoạt tải ngắn hạn (gọi chung là hoạt tải toàn phần) thì cách tổ hợp tải trọng tuân theo nguyên tắc sau: + Tĩnh tải chất đầy + Hoạt toàn phần đặt ở tầng lẻ + Hoạt tải toàn phần đặt ở tầng chẳn + Hoạt tải toàn phần đặt cách nhịp cách tầng + Hoạt tải toàn phần đặt liền nhịp + Hoạt tải gió 1/29/2015 6 Nôi lực Sau khi giải nội lực thì từ tổ hợp nội lực ta sẽ chọn được các cặp nội lực dùng để tính thép gồm: 1) Cặp nội lực M- max, Ntứng 2) Cặp nội lực Nmax, Mtứng 3) Cặp nội lực M+ max, Ntứng 1/29/2015 7 1/29/2015 8 1/29/2015 9 1/29/2015 10 Vai cột Cầu công tác TÓM TẮT CÁC BƯỚC THIẾT KẾ CẦU CÔNG TÁC 1/29/2015 11 Dầm Sàn mái (2) Lan can (2) Sàn mái Sàn cầu trục (công xon) Sàn công tác (Công xon) Dầm công tác (2) qng qtt qng qtt P2 P2 Dầm cầu trục (2) P1 L2 L3 P1 P2 L1 L4 P2 1P 1P 1l 3l 4l 2l P2 P2 Nhà để phai 1/29/2015 12 P2 P2 Vai cột R – dầm cầu trục 1/29/2015 13 Khung 1 Khung 2 TT HT Tổ hợp??? Khung 1 1/29/2015 14 TT HT Khung 2 Tổ hợp??? TT HT Nội lực??? Khung 1 N, M, Q 1/29/2015 15 Zđtr = Zcv Hgtt - d ?? HCV Hcầu trục 1/29/2015 16 Vai cột R – dầm cầu trục Tính thép vai cột + Gọi P là lực tập trung tác dụng lên vai P=Rmax+Gd với + Rmax là phản lực lớn nhất của dầm ray truyền lên vai cột + Gd=1.1 (gdct+a*gr )là trọng lượng của dầm cầu trục , ray bản đệmnếu chưa có số liệu có thể lấy gr=0.015-0.02T, a là khỏang cách hai tim trụ 1/29/2015 17 Nội dung tính thép vai cột gồm: 1) Kiểm tra kích thước vai cột 2) Tính thép chịu uốn 3) Tính thép đai, xiên 4) Kiểm tra ép mặt Khi Lv< 0.9ho (ho=h-a) thì vai cột thuộc consol ngắn. Kích thước vai cột được kiểm tra theo hai điều kiện sau: + b bề rộng vai cột + K=1: tải trọng tĩnh và với cầu trục có chế độ làm việc nhẹ và trung bình + K=0.75: chế độ làm việc nặng + K=0.5: chế độ làm việc rất nặng + Rk cường độ chịu kéo của bêtông + hv h/3 1) Kiểm tra kích thước vai cột P ≤ 2.5Rkbho P hv h Lv av 1/29/2015 18 0 25.1 hR MF a I a   2 0 25.1 bhR MA n I Moment tại tiết diện I-I: MI = P*av Diện tích cốt thép dọc: 2) Tính thép chịu uốn P hv h Lv av I I av 218 + 120 3) Cốt đai  Cốt đai trong vai cột consol ngắn đặt theo phương ngang hoặc theo phương nghiêng 450 và cốt xiên  Khi h 2.5av thì nên dùng cốt đai nghiêng, ngược lại nên dùng cốt đai ngang và cốt xiên. 1/29/2015 19 3) Cốt đai  Khi h 3.5av và P  Rkbho thì cho phép không đặt cốt xiên (Chỉ đặt cốt đai ngang). 3) Cốt đai  Khi h 3.5av và P  Rkbho thì cho phép không đặt cốt xiên (Chỉ đặt cốt đai ngang). P hv h Lv 1/29/2015 20 3) Cốt đai  Bước cốt đai: u  150mm và u  h/4  ĐK cốt xiên:   (1/15) Linc và   25mm Diện tích tiết diện cốt xiên hoặc cốt đai nghiêng (bỏ qua các cốt đai ngang) cắt qua nữa phần phía trên của đường Linc đi từ điểm đặt của tải trọng đến góc tiếp giáp giữa mặt dưới của consol với cột: sin 15.0 2 2 0 a n x R C bhRP A   c2=av+0.3h0 Ax  0.002bh0 1/29/2015 21 4) Kiểm tra ép mặt lên vai cột Vai cột chịu tác dụng lực nén do dầm cầu trục do đó phải kiểm tra điều kiện ép mặt lên vai cột. Tính toán nén lên vai cột từ điều kiện n gb R Lb P  + P là lực nén max tại vai cột + bb là bề rộng của dầm cầu trục + Lg chiều dài của dầm gác vào vai cột Nếu không thỏa mãn thì phải gia cố các lưới thép hoặc các tấm thép ở mặt trên vai cột. Ví dụ:  Cho vai cột có kích thước như hình.  Biết: h = 100cm, hv=60cm, a = 4cm, av = 15cm, b = 40cm, b’=30cm, Rk=8.8kG/cm2, Rn=110kG/cm2 Lv=40cm, P = 70T  Tính thép vai cột? 1) Kiểm tra kích thước Lv=40cm < 0.9h0 = 0.9 * (100 - 4) = 86.4cm  Vai cột làm việc theo côngsol ngắn P = 70 T < 2.5Rkbho = 2.5* 8.8*40*96 = 84480 kG = 84.48 T  Thỏa mãn đk chịu lực của vai cột P hv h Lv 1/29/2015 22 P = 70 T < (1.2*1*8.8*40*962)/15 = 259360kG = 359 T  Thỏa mãn đk chịu lực của vai cột + K=1 với tải trọng tĩnh và với cầu trục có chế độ làm việc nhẹ và trung bình + av = 15cm Moment tại tiết diện I-I: MI = P*av = 70*0.15 = 10.5 Tm Diện tích thép As = 4.96 cm2 Chọn 218, As = 5.09 cm2 2) Tính thép chịu uốn P hv h Lv av I I 3) Cốt đai  Khi h  2.5av thì nên dùng cốt đai nghiêng, ngược lại nên dùng cốt đai ngang và cốt xiên.  Khi h  3.5av và P  Rkbho thì cho phép không đặt cốt xiên (Chỉ đặt cốt đai ngang). P = 70T > Rkbho = 8.8*40*96 = 33792kG = 33.8T h = 100cm > 2.5av = 2.5*15=37.5cm  cốt đai ngang và cốt xiên 1/29/2015 23 Chọn cốt đai 8, khoảng cách 15cm < h/4 = 25cm Cốt xiên: A  0.002bh0 = 0.002*40*96 = 7.68 cm2 Chọn 218 + 120 đặt thành 2 lớp Kiểm tra điều kiện: Đk thép   (1/15) Linc = 67cm và   25mm 3) Cốt đai  Bước cốt đai: u  150mm và u  h/4  ĐK cốt xiên:   (1/15) Linc và   25mm 4) Kiểm tra ép mặt lên vai cột Vai cột chịu tác dụng lực nén do dầm cầu trục do đó phải kiểm tra điều kiện ép mặt lên vai cột. Tính toán nén lên vai cột từ điều kiện n gb R Lb P  = 70*1000/120 = 583 kG/cm2 Bb x Lg = 40 * 30 = 120 cm2 1/29/2015 24 Cốt nghiêng: 218 + 120 đặt thành 2 lớp Cốt đai ngang: 8, khoảng cách 15cm Thép chịu uốn: 218 Thép chịu uốn: 218 218 120 8 a150 P2 P2 P2 P2 PnPn PhPn Pn Ph Ph 1/29/2015 25