Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép chương 1: Khái niệm chung

Bộ môn: Kết cấu bê tông cốt thép – Gạch đá Khoa Xây dựng – Trường đại học Kiến trúc Hà nội Giáo trình chính: 1. Giáo trình kết cấu BTCT – phần 1: “Cấu kiện cơ bản” 2. Giáo trình kết cấu BTCT – phần 2: “Cấu kiện nhà cửa” Tài liệu tham khảo: 1. TCVN 5574-1991 – Kết cấu BTCT – tiêu chuẩn thiết kế 2. TCVN 356-2005 – Kết cấu BT và BTCT – tiêu chuẩn thiết kế 3. Tiêu chuẩn ACI 318 – Mỹ 4. Lê Văn Kiểm – Hư hỏng, sửa chữa gia cố công trình – NXBĐHQG – TPHCM 5. Vương Hách: Sổ tay xử lý sự cố công trình Tài liệu học tâp: Ch­¬ng 1. Kh¸i NiÖm Chung §1. Thực chất của bª t«ng cèt thÐp 1. Kh¸i niÖm Bªt«ng cèt thÐp (BTCT) lµ mét lo¹i vËt liÖu x©y dùng phøc hîp do bª t«ng vµ cèt thÐp cïng kÕt hîp chÞu lùc víi nhau. Bê tông Xi măng Đá dăm (sỏi) Cát vàng Nước + + + Phụ gia + §Æc ®iÓm: Bª t«ng: ChÞu nÐn tèt, chÞu kÐo kÐm Cèt thep: chÞu nÐn vµ kÐo tèt Cèt thÐp: Lµ mét l­îng thÐp ®­îc ®Æt hîp lý trong BT ThÝ nghiÖm: Trªn hai dÇm cïng kÝch th­íc, cïng chÕ t¹o tõ mét lo¹i BT + Kh«ng ®Æt cèt thÐp: P=> VÕt nøt lan dÇn lªn phÝa trªn P = P1 dÇm gÉy ®ét ngét б L·ng phÝ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña BT + Cã ®Æt cèt thÐp: P=> lùc kÐo do CT chÞu, CT c¶n trë sù ph¸t triÓn cña khe nøt NÕu P => dÇm bÞ ph¸ ho¹i NhËn xÐt: Nhê cã cèt thÐp mµ kh¶ n¨ng lµm viÖc cña vËt liÖu ®­îc khai th¸c hÕt (sb = Rb ss = Rs). Tõ ®ã kh¶ n¨ng chÞu lùc cña dÇm ®­îc t¨ng lªn (P2  20P1) 2. Nguyªn nh©n ®Ó BT vµ CT kÕt hîp lµm viÖc ®­îc víi nhau: Gi÷a BT vµ CT cã lùc dÝnh: nhê nã mµ øng lùc cã thÓ truyÒn tõ BT sang CT vµ ng­îc l¹i. + C­êng ®é cña BT vµ CT ®­îc khai th¸c hÕt; + BÒ réng khe nøt trong vïng kÐo ®­îc h¹n chÕ. Gi÷a BT vµ CT kh«ng x¶y ra ph¶n øng ho¸ häc. BT cßn bao bäc b¶o vÖ CT. BT vµ cèt thÐp cã hÖ sè gi·n në nhiÖt gÇn b»ng nhau => øng suÊt rÊt nhá, kh«ng ph¸ ho¹i lùc dÝnh. §2. Ph©n lo¹i: 1. Theo ph­¬ng ph¸p thi c«ng (3lo¹i) a. BTCT toµn khèi (BTCT ®æ t¹i chç): L¾p ®Æt cèt thÐp; cèp pha vµ ®æ BT t¹i vÞ trÝ thiÕt kÕ cña kÕt cÊu. b. BTCT l¾p ghÐp: Ph©n kÕt cÊu thµnh c¸c cÊu kiÖn ®Ó s¶n xuÊt t¹i nhµ m¸y hoÆc s©n b·i. vËn chuyÓn ®Õn c«ng tr­êng, dïng cÇn trôc l¾p ghÐp vµ nèi c¸c cÊu kiÖn t¹i vÞ trÝ thiÕt kÕ. c. BTCT l¾p ghÐp: L¨p ghÐp c¸c cÊu kiÖn ®­îc chÕ t¹o ch­a hoµn chØnh. ®Æt thªm cèt thÐp, ghÐp cèp pha, ®æ BT phÇn cßn l¹i vµo mèi nèi. 2. Theo tr¹ng th¸i øng suÊt khi chÕ t¹o vµ sö dông (2lo¹i): a. BTCT th­êng: Khi chÕ t¹o cÊu kiÖn, ngoµi néi øng suÊt do co ngãt vµ gi·n në nhiÖt trong cèt thÐp kh«ng cã øng suÊt. b. Bª t«ng cèt thÐp øng lùc tr­íc(BTCT ¦LT): Khi chÕ t¹o, ng­êi ta c¨ng cèt thÐp ®Ó nÐn vïng kÐo cña cÊu kiÖn(BT ®­îc ¦LT) nh»m khèng chÕ sù xuÊt hiÖn vµ h¹n chÕ bÒ réng khe nøt. §3. ¦u nh­îc ®iÓm, ph¹m vi sö dông cña BTCT: 1. ¦u ®iÓm: Cã kh¶ n¨ng sö dông vËt liÖu ®Þa ph­¬ng (Xi m¨ng,C¸t,§¸ hoÆc Sái),tiÐt kiÖm thÐp Kh¶ n¨ng chÞu lùc lín h¬n so víi kÕt cÊu g¹ch ®¸ vµ gç; ChÞu ®­îc ®éng ®Êt; BÒn, tèn Ýt tiÒn b¶o d­ìng; Kh¶ n¨ng t¹o h×nh phong phó; ChÞu löa tèt. BT«ng b¶o vÖ thÐp kh«ng bÞ nung nãng nhanh ®Õn nhiÖt ®é nguy hiÓm. 2. Nh­îc vµ biÖn ph¸p kh¾c phôc: Träng l­îng b¶n th©n lín, nªn víi BTCT th­êng khã v­ît ®­îc nhÞp lín. Lóc nµy ph¶i dïng BTCT ¦LT hoÆc kÕt cÊ vá máng v.v.. C¸ch ©m ,c¸ch nhiÖt kÐm. Khi cã yªu cÇu c¸ch ©m; c¸ch nhiÖt dïng kÕt cÊu cã lç rçng; Thi c«ng BTCT toµn khèi chÞu ¶nh h­ëng nhiÒu vµo thêi tiÕt + Dïng BTCT l¾p ghÐp, nöa l¾p ghÐp; + C«ng x­ëng ho¸ c«ng t¸c trén BT; v¸n khu«n vµ cèt thÐp; + C¬ giíi ho¸ c«ng t¸c ®æ BT (CÇn trôc, m¸y b¬m BTv.v..) BTCT dÔ cã khe nøt. + Dïng BTCT ¦LT; §4. Bª t«ng: 2. C­êng ®é cña bª t«ng C­êng ®é lµ kh¶ n¨ng chÞu lùc trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch. + C­êng ®é chÞu nÐn(Rb) + C­êng ®é chÞu kÐo( Rbt) v.v… C¸c ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c­êng ®é ( hiÖn nay): + Ph­¬ng ph¸p ph¸ ho¹i mÉu thö ( ®é chÝnh x¸c cao). + Ph­¬ng ph¸p kh«ng ph¸ ho¹i: Sãng Siªu ©m; sóng b¾n BT( Ðp lâm viªn bi lªn bÒ mÆt BT). 1. Thµnh phÇn, cÊu tróc vµ c¸c lo¹i Bª t«ng (SGK) TN x¸c ®Þnh c­êng ®é chÞu nÐn: a= 15cm; D = 16cm; h = 2D MÉu lÊy tõ kÕt cÊu ®· ®­îc ®æ BT MÉu trô h = 1 - 1,5D D =5cm; 7,5cm; 10cm; 15cm. TN: NÐn (2 kG/cm2.s) ®Õn khi mÉu bÞ ph¸ ho¹i. P - Lùc t­¬ng øng lóc mÉu bÞ ph¸ + BT th«ng th­êng cã: R = 5 ÷ 30 Mpa + BT c­êng ®é cao: R > 40 MPa + BT ®Æc biÖt: R≥ 80 Mpa C¸c nh©n tè ¶nh h­ëng ®Õn c­êng ®é cña mÉu ¶nh h­ëng cña mÆt tiÕp xóc: + KÝch th­íc mÉu nhá R  R kh«ng phô kÝch th­íc mÉu Rkh«ng b«i tr¬n > Rcã b«i tr¬n. Khi nÐn BT në h«ng, lùc ma s¸t t¸c dông nh­ mét c¸i ®ai ng¨n c¶n sù në h«ng  (Rkh«ng b«i tr¬n > Rcã b«i tr¬n)  T¸c dông cña cèt ®ai trong cét; Cµng xa mÆt tiÕp xóc ¶nh h­ëng cña lùc ma s¸t cµng gi¶m  Quy ®Þnh b­íc ®ai trong cét; ¶nh h­ëng cña tèc ®é gia t¶i: Gia t¶i rÊt nhanh: R = (1,15 ÷ 1,2)R Gia t¶i rÊt chËm : R = (0,85 ÷ 0,9)R §iÒu kiÖn tiªu chuÈn cña thÝ nghiÖm: + Kh«ng b«i tr¬n mÆt tiÕp xóc; + Tèc ®é gia t¶i: 2kG/cm2.s TN x¸c ®Þnh c­êng ®é chÞu kÐo: Nh÷ng nh©n tè ¶nh h­ëng ®Õn c­êng ®é cña BT: + L­îng XM nhiÒu  R cao (HiÖu qu¶ kh«ng lín, lµm t¨ng biÕn d¹ng); + XM m¸c cao  R cao; + CÊp phèi hîp lý; ®é cøng vµ ®é s¹ch cña cèt liÖu cao  R cao; + N/X   R  + ChÊt l­îng thi c«ng tèt ( Trén, ®æ, ®Çm, b¶o d­ìng tèt)  R cao. Sù t¨ng c­êng ®é theo thêi gian: Dïng XM Poocl¨ng, chÕ t¹o vµ b¶o d­ìng b×nh th­êng: R t¨ng trong 28 ngµy ®Çu; Dïng XM Puzolan: Thêi gian t¨ng c­êng ®é ban ®Çu lµ 90 ngµy. t0 0; W lín: C­êng ®é tiÐp tôc t¨ng trong nhiÒu n¨m. Dïng h¬i n­íc nãng ®Ó b¶o d­ìng BT còng nh­ dïng phô gia t¨ng c­êng ®é: R rÊt nhanh trong vµi ngµy ®Çu, BT gißn vµ R cuèi cïng thÊp h¬n  gb co ngãt lín ; + BT dïng XM m¸c cao => co ngãt lín ; + BT dïng XM Alumilat => co ngãt lín. C¸t h¹t nhá, sái xèp => co ngãt lín. BT dïng chÊt phô gia ®«ng kÕt nhanh => co ngãt lín. BT ®­îc ch­ng hÊp ë ¸p lùc cao => co ngãt Ýt. Trong m«i tr­êng kh« co ngãt nhiÒu h¬n trong m«i tr­êng Èm. HËu qu¶ cña co ngãt: Lµm thay ®æi kÝch th­íc vµ h×nh d¹ng cÊu kiÖn ; Do co ngãt kh«ng ®Òu hoÆc khi co ngãt bÞ c¶n trë BT sÏ bÞ nøt lµm gi¶m c­êng ®é BiÖn ph¸p h¹n chÕ vµ kh¾c phôc hËu qu¶ cña co ngãt: Chän cÊp phèi, thµnh phÇn cì h¹t vµ tÝnh n¨ng c¬ häc cña vËt liÖu thÝch hîp ; B¶o d­ìng ®óng yªu cÇu kü thuËt ®¶m b¶o cho BT th­êng xuyªn Èm ë giai ®o¹n ®«ng cøng ban ®Çu ; §Çm ®óng kü thuËt ®¶m b¶o cho BT®Æc ch¾c vµ ®ång ®Òu ; §Æt thÐp cÊu t¹o ë nh÷ng vÞ trÝ cÇn thiÕt ; T¹o m¹ch ngõng thi c«ng, tæ chøc khe co gi·n trong kÕt cÊu (Khe nhiÖt ®é khi kÝch th­íc mÆt b»ng c«ng tr×nh lín ; khe ph©n c¸ch trªn mÆt ®­êng bé, s©n bay). b. BiÕn d¹ng do t¶i träng t¸c dông ng¾n h¹n Mét phÇn biÕn d¹ng phôc håi ®­îc (1) - BiÕn d¹ng ®µn håi Mét phÇn biÕn d¹ng kh«ng phôc håi ®­îc (2) - BiÕn d¹ng dÎo BT lµ vËt liÖu ®µn håi - dÎo T­¬ng øng: BiÕn d¹ng ®µn håi tû ®èi: BiÕn d¹ng dÎo tû ®èi: - HÖ sè ®µn håi( §Æc tr­ng cho biÕn d¹ng ®µn håi cña BT vïng nÐn) c. BiÕn d¹ng do t¶i träng t¸c dông dµi h¹n – TÝnh tõ biÕn cña BT : Tõ biÕn lµ tÝnh biÕn d¹ng t¨ng theo thêi gian trong khi ¦S kh«ng thay ®æi. §Æc ®iÓm cña tõ biÕn Trong vµi ba th¸ng ®Çu biÕn d¹ng tõ biÕn t¨ng nhanh sau chËm dÇn vµ cã thÓ kÐo dµi vµi chôc n¨m (th­êng 3-4 n¨m) Khi sb ≤70%Rb biÕn d¹ng tõ biÕn cã giíi h¹n ( §å thÞ H×nh b cã tiÖm c©n ngang). Khi sb ≤70%R biÕn d¹ng tõ biÕn t¨ng kh«ng ngõng vµ dÉn ®Õn ph¸ ho¹i mÉu thö. §ã lµ sù gi¶m c­êng ®é cña BT khi t¶i träng t¸c dông l©u dµi. Gi¶i thÝch: Trong qu¸ tr×nh sö dông kÕt cÊu sb cèt trßn tr¬n ph¶i uèn má). b. ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh lùc dÝnh: 2. Sù lµm viÖc chung giua BT vµ CT: a. ¦S ban ®Çu do BT co ngãt: - Khi kh«ng ®Æt CT thanh cã ®é co : e0 - Khi cã ®Æt CT thanh cã ®é co : e1 * ¦S ban ®Çu trong BT khi co ngãt bÞ c¶n trë phô thuéc: + TrÞ sè co ngãt tù do cña BT (e0) : + Lo¹i BT (Eb) + Hµm l­îng CT (m) m lín st lín, khi st > Rbt => BT nøt Ph©n bè CT kh«ng ®Òu trªn tiÕt diÖn lµm cho BT co ngãt kh«ng ®Òu lµm cho BT nøt. b. ¦S do ngo¹i lùc: XÐt tr­êng hîp ®¬n gi¶n lµ thanh BT chÞu nÐn (hay kÐo): Khi BT ch­a nøt: BT cïng chÞu lùc víi CT nªn biÕn d¹ng nh­ n hau Khi BT nøt: Víi thanh chÞu kÐo, sau khi BT nøt phÇn lùc kÐo do BT chÞu ®­îc truyÒn sang cho CT. Lóc ®ã CT chÞu toµn bé lùc kÐo. c. Sù ph©n phèi lai néi lùc do tõ biÕn: T¶i träng l©u dµi => BT bÞ tõ biÕn, CT c¶n trë tõ biÕn cña BT . T­¬ng tù nh­ sù co ngãt biÕn d¹ng tõ biÕn g©y ¦S nÐn trong CT vµ ¦ S kÐo trong BT kÕt qu¶ lµm Sù ph©n phèi l¹i néi lùc mét c¸ch cã lîi. d. Sù truyÒn lùc qua l¹i gi÷a BT vµ CT ë ®Çu mót cÊu kiÖn: Víi c¸c cét chÞu lùc nÐn lín ë ®Çu cét ph¶i ®­îc gia c­êng b»ng c¸c l­íi thÐp hµn. 3. Sù ph¸ ho¹i vµ h­ háng cña BTCT Sù ph¸ ho¹i do chÞu lùc: CÊu kiÖn chÞu uèn : Ph¸ ho¹i khi  Sù h­ háng hoÆc ph¸ ho¹i do biÕn d¹ng c­ìng bøc Sù h­ háng do t¸c dông cña m«i tr­êng BiÖn ph¸p phßng chèng : + Dïng BT c­êng ®é cao ; b¶o vÖ bÒ mÆt c«ng tr×nh b»ng v÷a m¸c cao. + Dïng n­íc s¹ch ®Ó trén BT ; + Lµm s¹ch bÒ mÆt CT ®Ó t¨ng ®é b¸m dÝnh ; + §¶m b¶o chiªï dµy líp BT b¶o vÖ ; + §Çm ®óng kü thuËt ®¶m b¶o cho BT ®Æc ch¾c. Chương 3 Nguyªn lý tÝnh to¸n vµ cÊu t¹o §1. Nguyªn lý chung: 1. Quan hÖ gi÷a kiÕn tróc vµ kÕt cÊu: Cã mèi quan hÖ mËt thiÕt, kh«ng thÓ t¸ch rêi nhau.V× lÏ: - H×nh khèi vµ kh«ng gian kiÕn tróc ®­îc h×nh thµnh tõ mét hÖ kÕt cÊu, vÝ dô: - Ph­¬ng ¸n kÕt cÊu ph¶i ®¸p øng tèt yªu cÇu chÞu lùc, phï hîp víi kiÕn tróc - Ph­¬ng ¸n kiÕn tróc kh¶ thi ph¶i chøa ®ùng néi dung c¬ b¶n cña ph­¬ng ¸n kÕt cÊu kh¶ thi. 2. TÝnh kh¶ thi cña ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ: - Tho¶ m·n c¸c y/c KT, bÒn v÷ng, phßng ch¸y, thi c«ng ®­îc trong ®iÒu kiÖn KT cho phÐp - Gi¸ thµnh c«ng tr×nh kh«ng v­ît qu¸ vèn ®Çu t­. 3. Tr×nh tù thiÕt kÕ: - §Ò ra mét sè ph­¬ng ¸n - TiÕn hµnh thiÕt kÕ chi tiÕt ®èi víi ph­¬ng ¸n chän. - TÝnh to¸n, ph©n tÝch, so s¸nh => quyÕt ®Þnh ph­¬ng ¸n chän §2. Nguyªn t¾c thiÕt kÕ kÕt cÊu BTCT: 1. C¸c yªu cÇu vÒ kinh tÕ kü thuËt: VÒ kü thuËt: - KÕt cÊu ph¶i ®¸p øng ®­îc yªu cÇu vÒ h×nh khèi vµ kh«ng gian kiÕn tróc; - S¬ ®å kÕt cÊu ph¶i râ rµng, ph¶n ¸nh ®óng sù lµm viÖc thùc tÕ cña kÕt cÊu; - VËt liÖu lµm kÕt cÊu ph¶i ®­îc chän c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn thùc tÕ, yªu cÇu cña c«ng tr×nh; - Ph¶i ®­îc tÝnh to¸n víi mäi t¶i träng, t¸c ®éng, mäi giai ®o¹n: ChÕ t¹o, vËn chuyÓn, cÈu l¾p, sö dông vµ söa ch÷a; - Ph­¬ng ¸n ph¶i phï hîp víi kh¶ n¨ng thiÕt bÞ kü thuËt cho phÐp. VÒ kinh tÕ: Gi¸ thµnh rÎ; Thi c«ng thuËn lîi, tiÕn ®é nhanh. 2. Néi dung vµ c¸c b­íc thiÕt kÕ kÕt cÊu BTCT: TÝnh to¸n CÊu t¹o Néi dung c¬ b¶n phÇn tÝnh to¸n vµ cÊu t¹o: Chän s¬ ®å tÝnh vµ s¬ bé x¸c ®Þnh kÝch th­íc tiÕt diÖn c¸c bé phËn; Chän vËt liÖu sö dông thiÕt kÕ kÕt cÊu:M¸c BT, nhãm thÐp.v.v. X¸c ®Þnh t¶i träng vµ t¸c ®éng; X¸c ®Þnh néi lùc do tõng ph­¬ng ¸n t¶i träng vµ tæ hîp néi lùc; TÝnh to¸n tiÕt diÖn: X¸c ®Þnh kÝch th­íc tiÕt diÖn, diÖn tÝch cèt thÐp vµ bè trÝ cèt thÐp Chän gi¶i ph¸p b¶o vÖ kÕt cÊu 3. T¶i träng, t¸c ®éng (TCVN 2737- 1995) C¸c lo¹i t¶i träng: Theo tÝnh chÊt (3 lo¹i): T¶i träng th­êng xuyªn (TÜnh t¶i): T¸c dông kh«ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh sö dông kÕt cÊu, (träng l­îng b¶n th©n kÕt cÊu, c¸c t­êng ng¨n cè ®Þnh v.v..) T¶i träng t¹m thêi (Ho¹t t¶i): Cã thÓ thay ®æi vÒ ®iÓm ®Æt, trÞ sè, ph­¬ng, chiÒu t¸c dông, (t¶i träng cña ng­êi, ®å ®¹c, t¶i träng do cÇu trôc, giã, xe cé v.v..) T¶i träng ®Æc biÖt: Ýt khi x¶y ra, (næ, ®éng ®Êt v.v..) Theo ph­¬ng, chiÒu(2 lo¹i): T¶i träng th¼ng ®øng: T¸c dông theo ph­¬ng th¼ng ®øng, (träng l­îng b¶n th©n kÕt cÊu; ng­êi; ®å ®¹c v.v..) T¶i träng n»m ngang: T¸c dông theo ph­¬ng n»m ngang, (nh­ giã, lùc h·m cña xe cé v.v..) Theo thêi gian t¸c dông(2 lo¹i): T¶i träng t¸c dông dµi h¹n (T¶i träng dµi h¹n): T¶i träng th­êng xuyªn vµ mét phÇn cña t¶i träng t¹m thêi (Träng l­îng thiÕt bÞ, vËt liÖu…). T¶i träng t¸c dông ng¾n h¹n (T¶i träng ng¾n h¹n): Gåm phÇn cßn l¹i cña t¶i träng t¹m thêi (Ng­êi ®i l¹i, giã, xe, cé…). Theo trÞ sè(2 lo¹i): T¶i träng tiªu chuÈn (Pc) lÊy b»ng gi¸ trÞ th­êng gÆp trong qu¸ tr×nh sö dông c«ng tr×nh vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c¸c kÕt qu¶ thèng kª. T¶i träng tÝnh to¸n (P): P = gPc g - HÖ sè ®é tin cËy. (kÓ ®Õn c¸c t×nh huèng bÊt ngê, ®ét xuÊt) Theo TCVN 2737-1995: C¸c t¸c ®éng: Gåm c¸c t¸c dông do nÒn mãng lón kh«ng ®Òu vµ do sù thay ®æi cña nhiÖt ®é. 4. Néi lùc: M, Q, N, Mt C¸c ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh néi lùc trong kÕt cÊu: X¸c ®Þnh néi lùc theo s¬ ®å ®µn håi: Coi VL lµ ®µn håi, dïng c«ng thøc SBVL, c¬ häc kÕt cÊu, lý thuyÕt ®µn håi Nh­îc ®iÓm: - Kh«ng ph¶n ¸nh ®óng b¶n chÊt vËt liÖu( BT lµ vËt liÖu ®µn dÎo) - Trong vïng kÐo cña cÊu kiÖn th­êng cã khe nøt => EI ¦u ®iÓm: - ThuËt to¸n ®¬n gi¶n, nªn hiÖn t¹i vÉn ®ang ®­îc sö dông nhiÒu. Ph¹m vi sö dông: - TÝnh c¸c kÕt cÊu cã yªu cÇu chèng nøt (bÓ chøa chÊt láng; kÕt cÊu lµm viÖc trong m«i tr­êng cã tÝnh x©m thùc; kÕt cÊu chÞu t¶i träng ®éng); -TÝnh c¸c kÕt cÊu chÞu lùc chñ yÕu nh­ khung nhµ; dÇm chÞu t¶i träng lín v.v.. X¸c ®Þnh néi lùc theo ph­¬ng ph¸p c©n b»ng giíi h¹n (Theo s¬ ®å khíp dÎo): XÐt tíi sù ph©n phèi l¹i néi lùc gi÷a c¸c tiÕt diÖn do cã sù h×nh thµnh khíp dÎo tr­íc khi kÕt cÊu bÞ biÕn h×nh. Khíp dÎo lµ liªn kÕt khíp cã thÓ chÞu ®­îc mét m« men kh«ng ®æi nµo ®ã = Mkd M >> b, h §2. §Æc ®iÓm cÊu t¹o: §Æc ®iÓm cÊu t¹o b¶n: KÝch th­íc: Trong kÕt cÊu nhµ cöa: l1, l2 = 2  4m (cã thÓ 8  9m) h = 6  15cm (cã thÓ 20  22cm) Trong c¸c kÕt cÊu kh¸c: Cã thÓ lín h¬n hoÆc nhá h¬n. VËt liÖu: Bª t«ng: Cèt thÐp: - Cèt chÞu lùc (1): d ≤ hb/10 - Cèt cÊu t¹o (2) + §Þnh vÞ cèt chÞu lùc; + Ph©n phèi lùc tËp trung + ChÞu øng suÊt do co ngãt vµ do t + Vu«ng gãc víi cèt chÞu lùc: a ≤ 35cm (25-35cm) + Víi b¶n kª bèn c¹nh: - Cèt cÊu t¹o (2) 2. §Æc ®iÓm cÊu t¹o DÇm TiÕt diÖn b = (0,3 – 0,5)h VËt liÖu Bª t«ng: Cèt thÐp: Cèt chÞu lùc (1) (2): CII, CIII b ≥ 150; ≥ 2 thanh b t¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc + ChÞu lùc c¾t Q; + Sè l­îng(n,d,s) x¸c ®Þnh theo Q vµ c¸c yªu cÇu cÊu t¹o, d = 6 - 10 h ≤ 80cm → d ≥ 6mm h > 80cm → d ≥ 8mm b ≤ 15cm → Cã thÓ sö dông ®ai 1 nh¸nh b ≥ 35cm → Cã thÓ sö dông ®ai ≥ 3 nh¸nh - Cèt xiªn (2): chÞu lùc c¾t Q ; ®Æt cèt xiªn khi cèt ®ai kh«ng ®ñ chÞu lùc c¾t Q §3. Sù lµm viÖc cña dÇm chÞu uèn ThÝ nghiÖm: XÐt dÇm ®¬n gi¶n chÞu q  - q nhá => dÇm nguyªn vÑn - q (sbt > Rbt )=> Nøt: + Nghiªng ë khu vùc gèi tùa (Q lín); + Th¼ng gãc ë khu vùc gi÷a nhÞp (M lín). - q => Nøt më réng  dÇm bÞ ph¸ ho¹i: + HoÆc trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc; + HoÆc trªn tiÕt diÖn ngiªng; + HoÆc trªn c¶ hai tiÕt diÖn. => Ph¶i tÝnh to¸n sao cho dÇm kh«ng bÞ ph¸ ho¹i: + Trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc + Trªn tiÕt diÖn ngiªng (Tøc lµ tÝnh to¸n theo c­êng ®é trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc vµ tiÕt diÖn ngiªng). (DÇm chÞu t¶i träng tËp trung, qu¸ tr×nh x¶y ra t­¬ng tù). §3. Tr¹ng th¸i ¦S-BD trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc Giai ®o¹n I: q nhá (M nhá): VËt liÖu ®µn håi. q => BiÕn d¹ng dÎo trong BT  - BT s¾p söa nøt: - Tai träng: qcrc - Néi lùc: Mcrc => Đk ®Ó kh«ng nøt: Q ≤ qcrc M ≤ Mcrc Giai ®o¹n II: - q BT bÞ nøt, lùc kÐo do cèt thÐp chÞu - q nÕu l­îng cèt thÐp hîp lý Tr¹ng th¸i IIa Giai ®o¹n III (Giai ®o¹n ph¸ ho¹i): Tr¹ng th¸i giíi h¹n(TTGH) vÒ c­êng ®é trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc: - q BT chÞu nÐn thu hÑp:  TiÕt diÖn ë TTGH vÒ c­êng ®é - Tai träng: qgh - Néi lùc: Mgh (C¬ së ®Ó tÝnh to¸n theo c­êng ®é trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc). Sù ph¸ ho¹i kÕt cÊu: Ph¸ ho¹i dÎo (Tr­êng hîp ph¸ ho¹i thø nhÊt): Khi tiÕt diÖn ®· ë TTGH, nÕu q KÕt cÊu bÞ ph¸ ho¹i. Ph¸ ho¹i gißn (Tr­êng hîp ph¸ ho¹i thø hai): Ph¸ ho¹i gißn (Tr­êng hîp ph¸ ho¹i thø hai): Tr­êng hîp cèt thÐp qu¸ nhiÒu: KC bÞ ph¸ ho¹i ®ét ngét tõ vïng nÐn. Sau khi BT vïng kÐo nøt, q Tr­êng hîp cèt thÐp qu¸ Ýt: CT ®ét ngét ®øt, dÇm bÞ ph¸ ho¹i ngay tøc kh¾c. Sau khi BT vïng kÐo nøt, q Tr­êng hîp nµy cÇn tr¸nh v×: . Sù ph¸ ho¹i x¶y ra rÊt ®ét ngét, khã ®Ò phßng; . Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña BT vïng nÐn ch­a ®­îc khai th¸c (L·ng phÝ BT). Tr­êng hîp nµy cÇn tr¸nh v×: . Sù ph¸ ho¹i x¶y ra khi biÕn d¹ng cßn nhá, khã ®Ò phßng; . Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña cèt thÐp vïng kÐo khai th¸c rÊt Ýt (L·ng phÝ thÐp). Chó ý: Khi sö dông kÕt cÊu, ¦S th­êng chØ ®¹t ®Õn giai ®o¹n II. Giai ®o¹n II lµm c¬ së ®Ó tÝnh to¸n kiÓm tra sù lµm viÖc b×nh th­êng cña kÕt cÊu (TÝnh ®é vâng vµ bÒ réng khe nøt). §3 TÝnh to¸n cÊu kiÖn chÞu uèn cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt theo c­êng ®é trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc: 1. CÊu kiÖn cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt ®Æt cèt ®¬n: a. S¬ ®å øng suÊt vµ c¸c c«ng thøc c¬ b¶n: Gi¶ thuyÕt tÝnh to¸n: BiÓu §å ¦S ph¸p trong BT vïng nÐn coi gÇn ®óng lµ h×nh ch÷ nhËt (Ss 1,5%); - BT vïng kÐo bÞ nøt ,coi toµn bé lùc kÐo do cèt thÐp chÞu; Cèt thÐp trong vïng nÐn kh«ng ®­îc kÓ ®Õn trong tÝnh to¸n. S¬ ®å ¦S TTGH vÒ c­êng ®é: C¸c c«ng thøc c¬ b¶n b. §iÒu kiÖn h¹n chÕ §iÒu kiÖn ®Ó kh«ng x¶y ra ph¸ ho¹i gißn (cèt thÐp kh«ng ®­îc qu¸ nhiÒu hoÆc qu¸ Ýt). Tr­êng hîp cèt thÐp kh«ng qua Ýt: CÊu kiÖn chÞu uèn: 0,05% c. TÝnh to¸n tiªt diÖn hay §iÒu kiÖn h¹n chÕ: Bµi to¸n 1: BiÕt b,h,vËt liÖu vµ M ; Yªu cÇu tÝnh AS C¸c b­íc gi¶i bµi to¸n: B­íc 1: X¸c ®Þnh c¸c tham sè cña vËt liÖô - C¨n cø m¸c BT, nhãm thÐp tra c¸c b¶ng b¶ng PL cã: B­íc 2 : Gi¶ thiÕt a, TÝnh h0 B­íc 3: TÝnh AS: h0 = h - a HoÆc t¨ng kÝch th­íc tiÕt diÖn (KTTD) HoÆc t¨ng m¸c vËt liªu HoÆc ®Æt cèt kÐp (xÐt ë phÇn d­íi) NÕu B­íc 4: KiÓm tra ®iÒu kiÖn h¹n chÕ: NÕu tiÕt diÖn lín = 0,3 ÷ 0,6 ®èi víi b¶n; = 0,6 ÷ 1,2 ®èi víi dÇm. B­íc 5: Chän vµ bè trÝ cèt thÐp: So s¸nh a víi agt NÕu sai kh¸c nhiÒu, gi¶ thiÕt vµ tÝnh l¹i. Bµi to¸n 2: BiÕt M vµ vËt liÖu; Yªu cÇu x¸c ®Þnh KTTD vµ tÝnh AS C¸c b­íc gi¶i bµi to¸n: B­íc 1: X¸c ®Þnh c¸c tham sè cña vËt liÖô B­íc 2: X¸c ®Þnh KTTD: - Bµi to¸n cã hai ph­¬ng tr×nh, bèn Èn - TÝnh h: - Gi¶ thiÕt b vµ  h = h0 + a C¸ch 1: C¸ch 2: (®· biÕt s¬ ®å kÕt cÊu sẽ tính được kích thước tiết diện dầm): l - NhÞp dÇm; m = 8 ÷20 b =(0.3 ÷ 0,5)h B­íc 3: TÝnh AS : Nh­ bµi to¸n 1 Bµi to¸n 3: BiÕt KTTD, AS vµ vËt liÖu. Yªu cÇu TÝnh Mgh C¸c b­íc gi¶i bµi to¸n: B­íc 1: X¸c ®Þnh c¸c tham sè cña vËt liÖô - C¨n cø m¸c BT, nhãm thÐp tra c¸c b¶ng b¶ng PL cã: B­íc 2 : TÝnh h0 = h - a B­íc 3: TÝnh Mgh NÕu: 2. CÊu kiÖn cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt ®Æt cèt kÐp: a. §iÒu kiÖn ®Æt cèt kÐp: b. S¬ ®å øng suÊt vµ c¸c c«ng thøc c¬ b¶n: C¸c c«ng thøc c¬ b¶n: §iÒu kiÖn h¹n chÕ: - §iÒu kiÖn kh«ng x¶y ra ph¸ ho¹i gißn: hay - §iÒu kiÖn * Tr­êng hîp: Thiªn vÒ an toµn, lÊy §iÒu kiÖn c­êng ®é t­¬ng øng: M ≤ Mgh = Rs.As.(h0 - a’) thì c. TÝnh to¸n tiÕt diÖn: Bµi to¸n 1: BiÕt b,h,vËt liÖu vµ M ; Yªu cÇu tÝnh A’s vµ As C¸c b­íc gi¶i bµi to¸n: B­íc 1: X¸c ®Þnh c¸c tham sè cña vËt liÖô - C¨n cø m¸c BT, nhãm thÐp tra c¸c b¶ng b¶ng PL cã B­íc 2 : Gi¶ thiÕt a vµ a’ TÝnh h0 B­íc 3: TÝnh A’s vµ As: + NÕu: T¨ng KTTD hoÆc T¨ng m¸c VL, sao cho + NÕu: §Æt cèt kÐp - §Ó tËn dông hÕt kh¶ n¨ng chÞu lùc cña BT vïng nÐn , chän Tõ: LÊy M = Mgh + NÕu: + NÕu: Chän TÝnh As theo A’s ®· biÕt nh­ bµi to¸n 2 B­íc 4: Chän vµ bè trÝ CT TÝnh a vµ a’, so s¸nh víi (gi¶ thiÕt). NÕu sai kh¸c nhiÒu, gi¶ thiÕt vµ tÝnh l¹i. Bµi to¸n 2: BiÕt b,h, vËt liÖu, M vµ A’s. Yªu cÇu tÝnh As C¸c b­íc gi¶i bµi to¸n: B­íc 2: TÝnh h0 vµ a’: Gi¶ thiÕt a => h0 = h- a B­íc 3: TÝnh As: + NÕu: A’s ®· cho lµ ch­a ®ñ => Coi A’s lµ ch­a biÕt tÝnh c¶ A’s vµ As nh­ BT1 + NÕu: Tõ am tra b¶ng cã x + NÕu: + NÕu: B­íc 4: KiÓm tra ®iÒu kiÖn h¹n chÕ: + NÕu: HoÆc gi¶m KTTD, gi¶m m¸c vËt liÖu. TÝnh l¹i. HoÆc lÊy ®Ó chän vµ bè trÝ CT TD lín B­íc 5: Chän vµ bè trÝ cèt thÐp: TÝnh a. So s¸nh a(gthiÕt). Bµi to¸n 3: BiÕt KTTD , As , A’s vµ vËt liÖu. Yªu cÇu TÝnh Mgh B­íc 2: TÝnh a vµ a’: h0 = h- a B­íc 3: TÝnh Mgh + NÕu: Mgh = Rs.As.(h0 - a’) + NÕu: + NÕu: §6. TÝnh to¸n cÊu kiÖn cã tiÕt diÖn ch÷ T theo c­êng ®é trªn tiÕt diÖn th¼ng gãc 1. §Æc ®iÓm: TiÕt diÖn ch÷ T gåm cã c¸nh vµ s­ên. C¸nh cã thÓ n»m trong miÒn nÐn hoÆc miÒn kÐo. Khi c¸nh n»m trong miÒn nÐn : Khi c¸nh n»m trong miÒn kÐo: 3. X¸c ®Þnh bÒ réng c¸nh tÝnh to¸n : 2. C¸c d¹ng tiÕt diÖn ®­îc quy ®æi thµnh tiÕt diÖn chữ T : (l lµ nhÞp dÇm) S’c ≤ min Khi: Khi: Khi: Đối với dầm độc lập : Đối với dầm trong sµn sườn toµn khèi  : (l lµ nhÞp dÇm) S’c ≤ min Khi có dầm ngang nhưng k/c giữa các dầm ngang kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm däc 4. S¬ ®å øng suÊt vµ c¸c c«ng thøc c¬ b¶n: a. Tr­êng hîp trôc trung hoµ qua c¸nh: TÝnh to¸n nh­ tiÕt diÖn chữ nhËt (b’fxh) §ång thêi khi h’f ≤ 0,2h0 (C¸nh máng) Mgh = RsAs(h0- 0,5h’f ) b. Tr­êng hîp trôc trung hoµ qua s­ên: X = 0 => C«ng thøc x¸c ®Þnh chiÒu cao vïng nÐn: RSAS = Rbb.x + Rb(b’f – b)h’f M/AS = 0  §iÒu kiÖn c­êng ®é: Đặt: T­¬ng tù vai trß A’S §iÒu kiÖn h¹n chÕ §iÒu kiÖn kh«ng x¶y ra ph¸ ho¹i gißn 5. X¸c ®Þnh vÞ trÝ trôc trung hoµ(TTH): M ≤ MC  TTH qua c¸nh. M > MC