Bài giảng Tóm tắt các công thức tính toán cấu kiện bê tông cốt thép - Nguyễn Hữu Anh Tuấn

Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 1 TÓM TẮT CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BTCT Khoa Xây Dựng – Trường Đại học Kiến Trúc TP.HCM TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN Tham khảo TCVN 5574-2012 và các tài liệu của GS Nguyễn Đình Cống Version 1- nháp 2
Cường độ của vật liệu
Cấu kiện chịu uốn (tiết diện thẳng góc)
Cấu kiện chịu nén đúng tâm
Cột chịu nén lệch tâm
Cột chịu nén lệch tâm xiên
PP thực hành tính CK chịu uốn trên tiết diện nghiêng
Cấu kiện chịu uốn-xoắn
Tính toán theo TTGH II Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 3 I. CƯỜNG ĐỘ BÊTÔNG 1. Cường độ trung bình n R R im ∑ = 2. Cường độ đặc trưng )1( SvRR mch −= số mẫu ≥ 15 độ lệch quân phương hệ số biến động để xác suất bảo đảm ≥ 95% thì S = 1,64 ( ) 1 2 − − = ∑ n RR miσ mR v σ = = 0,135 ÷ 0,15 3. Cường độ tiêu chuẩn Rbn = γkc Rch γkc xét đến sự làm việc của bêtông thực tế trong kết cấu khác với sự làm việc của mẫu thử; γkc = 0,75÷ 0,8 tùy Rch 4 I. CƯỜNG ĐỘ BÊTÔNG 4. Cấp độ bền chịu nén B (MPa) và mác chịu nén M (kG/cm2) B = αβM α = 0,1 ; β =1−Sv = 1− 1,64 × 0,135 = 0,778 Cấp độ bền là cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn. 5. Cường độ tính toán bc bnbi b RR γ γ = bt btnbi bt R R γ γ = Mác chịu nén M M200 M250 M350 M400 Cấp độ bền chịu nén B B15 B20 B25 B30 nén Rb (MPa) 8,5 11,5 14,5 17,0 kéo Rbt (MPa) 0,75 0,90 1,05 1,20 Môđun đàn hồi Eb(MPa) 23000 27000 30000 32500 Hệ số điều kiện làm việc của bêtông γbi tùy tính chất của tải trọng, giai đoạn làm việc của kết cấu, kích thước tiết diện Hệ số độ tin cậy khi tính theo TTGH I γbc =1,3 ÷ 1,5 γbt =1,3 ÷ 2,3 Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 5 II. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP 1. Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn )1( SvR mysn −= σ m yσ _ giới hạn chảy trung bình v = 0,05 ÷ 0,08 2. Cường độ tính toán Nhóm cốt thép CI, AI CII, AII CIII, AIII kéo Rs (MPa) 225 280 355 365 nén Rsc (MPa) 225 280 355 365 cốt ngang Rsw (MPa) 175 225 285 290 Môđun đàn hồi Es(MPa) 21 × 104 21 × 104 20 × 104 (φ ≥ 10) (φ6; φ8) s snsi s RR γ γ = (γ s = 1,05 ÷ 1,2)kéo nén Rsc → theo Rs 6 III. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN THEO CƯỜNG ĐỘ TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC Cũ R n Ra R’a Fa F’a x a h0 Mới Rb Rs Rsc As A’s x a h0 Cũ α α0 A A0 γ b’c h’c Mc Mới ξ ξR αm αR ζ b’f h’f Mf 1. So sánh ký hiệu của tiêu chuẩn cũ TCVN 5574-1991 và tiêu chuẩn mới TCVN 5574-2012 2. Các hệ số giới hạn Cấp độ bền chịu nén của bêtông B15 B20 B25 Cốt thép CI, AI ξR 0,673 0,645 0,618 αR 0,446 0,437 0,427 Cốt thép CII, AII ξR 0,650 0,623 0,595 αR 0,439 0,429 0,418 s b R R Rξµ =max Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 7 III. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN THEO CƯỜNG ĐỘ TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC       −+ = 1,1 11 , ω σ ωξ usc s R R ω = α − 0,008 Rb (Rb tính bằng MPa) α = 0,85 với bêtông nặng σ sc,u = 400 ÷ 500 MPa 3. Cách thiết lập công thức tính toán
Sơ đồ ứng suất, phương trình cân bằng: TC mới giống tiêu chuẩn cũ
Ví dụ tính cốt dọc cho cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật, cốt đơn: R b m bhR M αα ≤= 2 0 mαξ 211 −−= ( ) mαζ 2115,0 −+= 0bhR RA s b s ξ= 0hR MA s s ζ= IV. TÍNH TOÁN CK CHỊU UỐN TRÊN TD NGHIÊNG 1. Điều kiện để riêng bêtông đã đủ chịu lực cắt QA ≤ Q0 = 0,5ϕb4 (1 + ϕn) Rbtbh0= 0,75Rbtbh0 2. Điều kiện bêtông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng { bảo đảm khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm} QA ≤ Qbt = 0,3 ϕw1 ϕb1 Rb bh0 thực hành, lấy ϕw1 = 1÷1,05 lấy ϕb4 = 1,5 cho BT nặng Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 3. Bài toán kiểm tra khả năng chịu cắt của cốt đai và bêtông s AR q swswsw = ( ) 2 0 2 02 2 1 bhR bhRM bt btnfbb = ++= ϕϕϕ sw b q MC = * tra bảng chọn C và C0 C MQ bb = 0CqQ swsw = QA ≤ Qbsw = Qb + Qsw Asw _diện tích tiết diện ngang một lớp cốt đai s _bước đai C _chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục dọc cấu kiện C * 2h0 C h0 C* C* C0 C* C* 2h0 Giá trị C và C0 theo tính toán thực hành Điều kiện cường độ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THỰC HÀNH PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THỰC HÀNH 4. Bài toán tính cốt đai (khi không dùng cốt xiên) ( ) 2 0 2 02 2 1 bhR bhRM bt btnfbb = ++= ϕϕϕ A b Q MC 2 * = tra bảng chọn C và C0 C MQ bb = 0 1 C QQ q bAsw − = Qbmin = ϕb3 (1 + ϕf + ϕn ) Rbtbh0 = 0,6 Rbtbh0 0 min 2 2h Q q bsw = qsw = max {qsw1, qsw2} sw swsw q AR s = Bước đai tính toán (cần so sánh với bước đai cấu tạo) Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 11 V. CẤU KIỆN CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Ngh = ϕ ( RbAb + RscAst ) R sc = min (R s ; 400MPa) λ = l0 / rmin ; tiết diện chữ nhật b×h có rmin = 0,288b ϕ = 1,028 − 0,0000288λ2 − 0,0016λ3 có thể bỏ qua uốn dọc khi λ ≤ 28 (hay λb = l0/b ≤ 8 với TD chữ nhật) 12 VI. CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM, TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT 1. Độ lệch tâm và lệch tâm ngẫu nhiên - kết cấu siêu tĩnh: e0 = max{e1 ; ea} - kết cấu tĩnh định: e0 =e1 + ea e1 = M/N ea là độ lệch tâm ngẫu nhiên (ea ≥ h/25) 2. Ảnh hưởng của uốn dọc l0/h ≤ 4 lấy η =1; l0/h > 4 tính Ncr và η crN N − = 1 1η Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 13       += s l b cr I SI l EN α ϕ20 4,6 I _moment quán tính của tiết diện lấy đối với trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn; IS _moment quán tính của tiết diện cốt thép dọc chịu lực đ/v trục đã nêu TCVN 5574-2012 IS =µtbh0(0,5h−a)2 b s E E =α p e S ϕ δ + += 1,0 11,01,0       = min 0 ;max δδ h e e bRh l 01,001,05,0 0min −−=δ (Rb tính bằng MPa) ϕp _ hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép ứng lực trước. Với kết cấu BTCT thường ϕp = 1 ββϕ +≤ + + += 11 NyM yNM dhdh l với bêtông nặng β=1 với tiết diện chữ nhật y=h/2 CỘT NÉN LỆCH TÂM, TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT BÀI TOÁN TÍNH CỐT THÉP ĐỐI XỨNG 14 3. Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1 Khi Rs = Rsc và giả thiết 2a’ ≤ x ≤ ξRh0 bR N x b =1 CỘT NÉN LỆCH TÂM, TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT BÀI TOÁN TÍNH CỐT THÉP ĐỐI XỨNG 2 0 5,2 l IEN bcr θ = he he + + = 0 0 5,1 05,12,0θ Tính nhanh Ncr theo công thức của GS Nguyễn Đình Cống: Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 15 4. Các trường hợp tính toán a) Khi 2a’ ≤ x1 ≤ ξRh0 lệch tâm lớn ascasc b s ZR hxeN ZR xhbxRNeA )5,0()5,0(' 00 −+=−−= với x = x1 ; Za = h0 − a’ và e = ηe0 + 0,5h − a b)Khi x1 < 2a’ (đặc biệt) as a s ZR ZeNA )( −= c) Khi x1 > ξRh0  lệch tâm bé asc b s ZR xhbxRNeA )5,0(' 0 −−= CỘT NÉN LỆCH TÂM, TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT ĐẶT CỐT THÉP ĐỐI XỨNG 16 Xác định x theo các công thức thực nghiệm: 02 0501 1 hx RR       + − += ε ξξ h e0 0 =εvới Công thức đơn giản Công thức của GS Nguyễn Đình Cống ( ) ( )[ ] ( ) ( )48,021 48021 0 −+− −+− = εγξ n h,nεξnγξ x aR RaR 0bhR N n b = 0h e =ε 0h Z a a =γ CỘT NÉN LỆCH TÂM, TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT ĐẶT CỐT THÉP ĐỐI XỨNG với Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 17 CỘT NÉN LỆCH TÂM, TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT ĐẶT CỐT THÉP ĐỐI XỨNG •TCVN 5574-2012 Khi dùng bêtông có cấp độ bền không quá B30 và cốt thép có RS ≤ 365 MPa thì x là nghiệm của phương trình bậc ba x3 + a2 x 2 + a1 x + a0 = 0 02 )2( ha Rξ+−= ( ) aRR b Zhh bR Ne a 0 2 01 12 2 ξξ −++= ( )[ ] bR hZeN a b aRR 0 0 12 ξξ −+− = Phải lấy nghiệm của phương trình này trong khoảng ξRh0 < x ≤ h0 asc s ZR hxeNA )5,0( 01* −+= R ss b R ss ARbhR hARN x ξ ξ − +             − − + = 1 2 1 1 12 * 0 0 * Cách tính đúng dần nghiệm x của phương trình bậc ba: 18 VI. CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM, TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT BÀI TOÁN KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC Biết kích thước tiết diện b×h, l0, cấu tạo cốt thép (As, A’s) , loại vật liệu Kiểm tra khả năng chịu cặp nội lực (M, N) ? 1. Số liệu Rb, Rs, Eb, Rs, ξR, As, A’s, a, a’, Za, e1, e0, uốn dọc η, e. 2. Tạm giả thiết lệch tâm lớn, tính x = x2 bR ARARN x b sscss ' 2 −+ = 3. Trường hợp 1. Khi 2a’ ≤ x2 ≤ ξRh0 Giả thiết đúng, lấy x = x2 và kiểm tra Ne ≤ [Ne]gh = Rbbx (h0 − 0,5x) + RscA’sZa Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 19 KiỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỘT NÉN LỆCH TÂM 4. Trường hợp 2. Khi x < 2a’ kiểm tra theo trường hợp đặc biệt Ne’ ≤ [Ne’]gh = RsAsZa với e’= e − Za = ηe0 + a’ − 0,5h 5. Trường hợp 3. Khi x2 > ξRh0  Xảy ra lệch tâm bé, giả thiết không đúng, cần tính lại x ( )( ) ( ) ( ) ssRb RssRssc ARhbR hARhARN x 21 11' 0 00 +− ++−− = ξ ξξ  Điều kiện của x là ξRh0 ≤ x ≤ h0 Nếu tính được x > h0 thì tính lại ( ) bR AARN x b sssc +− = '  kiểm tra Ne ≤ [Ne]gh = Rbbx (h0 − 0,5x) + RscA’sZa 20 VII. CỘT NÉN LỆCH TÂM XIÊN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT
Tham khảo tiêu chuẩn BS 8110 và ACI 318, hiệu chỉnh cho phù hợp với TCVN 5574- 2012
Đề bài: Tiết diện Cx, Cy ; chịu N, Mx, My
Điều kiện áp dụng: ½ ≤ Cx /Cy ≤ 2 cốt thép rải đều theo chu vi, hoặc cạnh b có mật độ thép dày hơn N Mx yM x y xC Cy (1) Theo từng phương:  độ lệch tâm ngẫu nhiên eax , eay  hệ số uốn dọc ηx và ηy  moment đã gia tăng M x1 = ηx Mx ; My1 = ηy My Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 21 CỘT NÉN LỆCH TÂM XIÊN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT (2) Đưa về mô hình tính toán tương đương theo một phương (x hoặc y) tùy tương quan giữa Mx1, My1 với kích thước các cạnh tiết diện. y y x x C M C M 11 > x x y y C M C M 11 > Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện Ký hiệu h = C x ; b = Cy M1 = Mx1 ; M2 = My1 ea = eax + 0,2eay h = Cy ; b = Cx M1 = My1 ; M2 = Mx1 ea = eay + 0,2eax Giả thiết a; tính h0 = h − a và Z = h − 2a Chuẩn bị số liệu: Rb, Rs, Rsc, ξR 22 CỘT NÉN LỆCH TÂM XIÊN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT bR N x b =1 (3) Tính theo trường hợp cốt thép đối xứng x1 ≤ h0 x1 > h0 m0 = 0,4 0 1 0 6,01 h x m −= hệ số chuyển đổi m0 Moment tương đương b hMmMM 201 += Độ lệch tâm N M e =1 với kết cấu tĩnh định e0 = e1 + ea e = e0 + 0,5h − a Độ mảnh x x x i l0 =λ y y y i l0 =λ λ = max {λx, λy} Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 23 CỘT NÉN LỆCH TÂM XIÊN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán (a) Nén lệch tâm rất bé 30,0 0 0 ≤= h e ε → tính toán như nén đúng tâm hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm )2)(5,0( 1 εε γ +− =e hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm 3,0 )1( εϕϕϕ −+=e ϕ = 1,028 − 0,0000288λ2 − 0,0016λ bsc b e e st RR bhRN A − − = ϕ γ Diện tích toàn bộ cốt dọc 24 (b) Nén lệch tâm bé 30,0 0 0 >= h e ε CỘT NÉN LỆCH TÂM XIÊN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT và x1 > ξRh0 02 0501 1 hx RR       + − += ε ξξ h e0 0 =ε ( ) ZkR xhbxRNeA sc b st 2/0 −− = Diện tích toàn bộ cốt dọc lấy k = 0,4 (c) Nén lệch tâm lớn 30,0 0 0 >= h e ε và x1 ≤ ξRh0 ( ) ZkR hxeNA s st 015,0 −+ = lấy k = 0,4Diện tích toànbộ cốt dọc Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft TÍNH TOÁN CẤU KiỆN CHỊU UỐN-XOẮN TCVN 5574-2012 Tiết diện b×h (b<h) chịu moment uốn M, moment xoắn Mt và lực cắt Q. 1.Điều kiện hạn chế ứng suất nén chính Mt ≤ 0,1Rb b2 h (1) 2. Điều kiện theo tiết diện vênh Mt ≤ Mgh (2) Khả năng chịu xoắn giới hạn Mgh được xác định theo ba sơ đồ tính ứng với vùng nén khác nhau. CẤU KiỆN CHỊU UỐN-XOẮN ( ) χλ δλϕ + + = ZAR M wssgh 212.1. Sơ đồ 1: tác dụng của M và Mt bh b + = 2 δ b C =λ s b AR AR ss swsw w ×=ϕ Hạn chế ϕ w trong khoảng ϕw min ≤ ϕw ≤ ϕw max uw w M M ϕ ϕ 2 1 5,0 min + =       −= u w M M15,1maxϕ Nếu ϕ w < ϕ wmin thì nhân RsAs với ϕw/ ϕwmin Xác định M u theo bài tóan cấu kiện chịu uốn. Ví dụ, tiết diện chữ nhật đặt cốt kép, khi 2a’ ≤ x ≤ ξRh0 thì Mu = Rbbx (h0 − 0,5x) + RscA’s (h0 − a’) (3) Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft Xác định cánh tay đòn nội lực Z - nếu 2a’ ≤ x ≤ ξRh0 thì lấy Z = h0 − 0,5x - x < 2a’ thì lấy Z = max { Z a = h0− a’; Zb = h0− 0,5x1 } CẤU KiỆN CHỊU UỐN - XOẮN 2.1. Sơ đồ 1: tác dụng của M và Mt Xác định chiều cao vùng nén x Rbbx = RsAs – RscA’s - giá trị x cần thỏa 2a’ ≤ x ≤ ξRh0 - nếu x < 2a’ (kể cả x < 0) thì xem A’ s = 0 để tính x1=RsAs/(Rbb) -nếu x > ξRh0 (tức As quá lớn) thì nhân AsRs trong (3) với ξRh0/x Xác định chiều dài hình chiếu tiết diện C Tìm C để (Mgh) nhỏ nhất, đồng thời cần hạn chế C ≤ 2h + b CẤU KiỆN CHỊU UỐN-XOẮN 2.2. Sơ đồ 2: tác dụng của Q và Mt hb h + = 21 δ h C1 1 =λ s h AR AR ss swsw w ×= 1 1ϕ Hạn chế ϕ w1 trong khoảng 0,5 ≤ ϕw1 ≤ 1,5 Nếu tính được ϕ w1 < 0,5 thì cần nhân R s A s1 với ϕw1 / 0,5 (5)( ) 1 1 2 1111 1 λϕ λδϕ q wss gh ZAR M + = t q M Qb 2 1+=ϕ Đặc biệt, nếu Mt ≤ 0,5 Qb thì chỉ cần kiềm tra sơ đồ 2 theo công thức: b MQQQ tbsw 3 −+≤ Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 2.2. Sơ đồ 2: tác dụng của Q và Mt Xác định cánh tay đòn nội lực Z1 - nếu 2a’ ≤ x ≤ ξRh0 thì lấy Z1 = b0 − 0,5x - x < 2a’ thì lấy Z1 = max { Za = b0− a’; Zb = b0− 0,5x1 } Xác định chiều cao vùng nén x Rbhx = RsAs1 – RscA’s1 - giá trị x cần thỏa 2a’ ≤ x ≤ ξRb0 - nếu x < 2a’ (kể cả x < 0) thì tính x1=RsAs1 /(Rbb) Xác định chiều dài hình chiếu tiết diện C1 Tìm C1 để (Mgh) nhỏ nhất, đồng thời cần hạn chế C ≤ 2b + h 2.3. Sơ đồ 3: có vùng nén ở cạnh chịu kéo do uốn Tính Mgh như sơ đồ 1, nhưng giá trị M trong các biểu thức χ, ϕ wmin và ϕw max được lấy dấu âm, hoán vị cốt thép A’ s thành A s và ngược lại. Chỉ cần tính khi bh bMM t + > 2 TÍNH TOÁN CẤU KiỆN BTCT THEO TRẠNG THÁI GiỚI HẠN THỨ HAI TCVN 5574-2012
Tính toán độ võng
Tính toán sự hình thành và mở rộng vết nứt Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT Cấp 1 Không cho phép xuất hiện khe nứt. Cấp 2 Cho phép xuất hiện khe nứt ngắn hạn với bề rộng hạn chế a crc1, nhưng chắc chắn khe nứt sẽ khép kín trở lại khi dở bỏ tải trọng tạm thời. Chỉ áp dụng cho bêtông cốt thép ứng lực trước, khi trong bêtông có ứng suất nén trước σb ≥ 0,5 MPa và trong cốt thép ứng lực trước không xuất hiện biến dạng không hồi phục. Cấp 3 Cho phép xuất hiện khe nứt ngắn hạn với bề rộng hạn chế acrc1 vàkhe nứt dài hạn với bề rộng hạn chế a crc2. Ba cấp khả năng chống nứt
Tính toán về sự hình thành khe nứt: xác định khả năng chống nứt của cấu kiện (nội lực làm xuất hiện khe nứt)
Tính toán về sự mở rộng khe nứt: xác định bề rộng khe nứt (BRKN) và so sánh với BRKN giới hạn được ghi trong tiêu chuẩn thiết kế.
Tính toán về sự khép kín khe nứt sau khi dỡ bỏ tải trọng tạm thời A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 1.Tính toán về sự hình thành khe nứt 1.1. Kéo đúng tâm (N) N ≤ Ncrc = ARbt,ser + 2αRbt,serAs b S E E =α A, A s _diện tích tiết diện ngang của cấu kiện và diện tích cốt thép 1.2. Uốn (M) M ≤ Mcrc = Rbt,ser Wpl ( ) bo sosobo pl S xh IIIW + − ++ = '2 αα fred sf f AA A h aA h h bh h x −       −+      −+ −== 2 ' '12' 5,0 ' 12 1 0 α ξ Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 1.Tính toán về sự hình thành khe nứt 1.2. Uốn (M) Wpl moment kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có xét đến biến dạng không đàn hồi của bêtông vùng chịu kéo. Ibo, Iso, I’so moment quán tính đối với trục trung hòa của diện tích vùng bêtông chịu nén, của diện tích cốt thép chịu kéo và của diện tích cốt thép chịu nén. Sbo moment tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bêtông chịu kéo 3 3bxIbo = 2 )( 2xhbSbo − = ( )2axhAI sso −−= ( )2''' axAI sso −= Với tiết diện chữ nhật: A’f = (b’f − b) h’f Af = (bf − b) hf A red = bh + A’f + Af + α (As + A’s) A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 1.Tính toán về sự hình thành khe nứt 1.3. Nén lệch tâm (M, N) red red A W r = khoảng cách từ trọng tâm đến mép trên của lõi (nằm ở phía xa mép chịu kéo) W red, Ared moment kháng uốn đối với thớ chịu kéo ngoài cùng của tiết diện quy đổi, và diện tích tiết diện qui đổi khi coi vật liệu làm việc đàn hồi M = Ne0 ≤ Rbt,ser Wpl + Nr 1.4. Kéo lệch tâm (M, N) Mr = N(e0 + r) ≤ Rbt,ser Wpl ( )ss pl AAA W r '2 ++ = α Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 1.Tính toán về sự hình thành khe nứt 1.5. Tính gần đúng Wpl Wpl = γWred γ _hệ số xét ảnh hưởng của biến dạng không đàn hồi của bêtông vùng kéo. Với tiết diện chữ nhật và chữ T có cánh trong vùng nén thì γ = 1,75 2.Tính toán về sự mở rộng khe nứt 2.1. Công thức tính BRKN thẳng góc acrc ( )31005,320 d E a s s lcrc µ σηδϕ −= với kết cấu BTCT thường: A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 2.Tính toán về sự mở rộng khe nứt a crc tính bằng mm δ = 1 với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm; = 1,2 với cấu kiện chịu kéo ϕl = 1 với tải trọng tác dụng ngắn hạn; = 1,6 − 15µ với tải trọng tác dụng dài hạn và tải trọng lặp, khi dùng bêtông nặng trong điều kiện độ ẩm tự nhiên. η = 1 (cốt thép thanh có gờ); = 1,2 (cốt thép tròn trơn) σs ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng µ hàm lượng cốt thép chịu kéo, lấy nhỏ hơn hoặc bằng 2% d đường kính cốt thép, tính bằng mm s s A N =σ Kéo đúng tâm Uốn zA M s s =σ Xem công thức tính cánh tay đòn z của nội ngẫu lực trong phần tính toán biến dạng Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 2.Tính toán về sự mở rộng khe nứt Nén (kéo) đúng tâm zA zeN s s s )( ± =σ lấy dấu (+) khi kéo lệch tâm, dấu (−) khi nén lệch tâm Với cấu kiện chịu kéo lệch tâm, khi eo,tot < 0,8h0 (eo,tot là độ lệch tâm của lực dọc đối với trọng tâm của tiết diện quy đổi) thì lấy z = zs (zs là khoảng cách giữa A s và A’ s ); khi N nằm giữa A s và A’ s thì e s được lấy dấu trừ. Khi cốt chịu kéo được thành một số lớp thì ứng suất σ s trong trong cấu kiện chịu uốn, chịu nén lệch tâm và chịu kéo lệch tâm (với eo,tot ≥ 0,8h0) cần phải được nhân với hệ số δn 1 2 axh axh n −− −− =δ x = ξh0 là chiều cao vùng bêtông chịu nén a1, a2 là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện toàn bộ cốt thép và từ trọng tâm tiết diện của hàng cốt thép ngoài cùng đến thớ bêtông chịu kéo lớn nhất A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 2.Tính toán về sự mở rộng khe nứt 2.2. Giới hạn bề rộng khe nứt thẳng góc acrc1 = acrc.1t − acrc.1d + acrc.2 acrc1 bề rộng khe nứt ngắn hạn acrc.1t bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng acrc.1d bề rộng khe nứt ban đầu tải trọng thường xuyên và tải trọng dài hạn (các tải trọng này tác dụng ngắn hạn) acrc.2 bề rộng khe dài hạn do tác dụng (dài hạn) của tải trọng thường xuyên và tải trọng dài hạn. Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft A. TÍNH TOÁN VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT 2.Tính toán về sự mở rộng khe nứt 2.2. Giới hạn bề rộng khe nứt thẳng góc Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft B. TÍNH TOÁN BiẾN DẠNG CỦA CẤU KiỆN 1. Với cấu kiện không có khe nứt trong vùng kéo 2 1 2 b redbb b l IEBB ϕ ϕ ϕ == Bsh = B = ϕb1 Eb Ired f = fsh + fl B độ cứng uốn của cấu kiện (chịu uốn, nén và kéo lệch tâm) BTCT thường ở những đoạn chưa xuất hiện khe nứt thẳng góc. ϕb1 = 0,85 hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến nhanh của bêtông Eb môđun đàn hồi của bêtông I red moment quánh tính của tiết diện quy đổi đối với trục trọng tâm của tiết diện, trong đó tiết diện bêtông phải được trừ đi diện tích cốt thép khi µ > 3% và diện tích cốt thép được nhân với hệ số α = E s / Eb Bsh, Bl độ cứng ngắn hạn, độ cứng dài hạn B. TÍNH TOÁN BiẾN DẠNG CỦA CẤU KiỆN 1. Với cấu kiện không có khe nứt trong vùng kéo fl độ võng dài hạn, tính từ moment Ml do tải trọng dài hạn và độ cứng Bl f sh độ võng ngắn hạn, tính từ moment Msh do tải trọng ngắn hạn và độ cứng B sh f độ võng toàn phần ϕb2 hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bêtông = 1,0 (tác dụng của tải trọng là không kéo dài); = 2,0 (tác dụng của tải trọng là kéo dài, độ ẩm môi trường 40% ÷ 75%) = 3, 0 (tác dụng của tải trọng là kéo dài, độ ẩm môi trường dưới 40% Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 2. Với đoạn cấu kiện có khe nứt trong vùng kéo 2.1. Độ cong 1/r của trục dầm và độ cứng B của dầm       +== bredb b ss s AEAEzh M B M r ν ψψ 0 1 bredb b ss s AEAE zh B ν ψψ + = 0 Abred diện tích quy đổi của vùng bêtông chịu nén z cánh tay đòn của nội ngẫu lực tại tiết diện có khe nứt ψb = 0,9 hệ số phân bố không đều của ứng suất của thớ bêtông chịu nén ngoài cùng trên phần nằm giữa hai khe nứt ψs hệ số phân bố không đều của ứng suất của cốt thép chịu kéo nằm giữa hai khe nứt υ hệ số đặc trưng đàn hồi dẻo của bêtông vùng nén = 0,45 (tải trọng ngắn hạn); = 0,15 (tải trọng dài hạn, độ ẩm môi trường là 40% ÷ 75%); = 0,10 (tải trọng dài hạn, độ ẩm môi trường < 40% ) B. TÍNH TOÁN BiẾN DẠNG CỦA CẤU KiỆN 2. Với đoạn cấu kiện có khe nứt trong vùng kéo 2.2. Độ cong của trục cấu kiện chịu kéo, nén lệch tâm ss s bredb b ss ss ss ss AEh N AEAEzh M AEh N B M r 000 1 ψ ν ψψψ ±      +=±= với số hạng thức hai, lấy dấu cộng (trừ) khi cấu kiện chịu kéo (nén) lệch tâm Ms = Ne với e là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép As 2.3. Tính Abred Abred = ( ϕf + ξ ) bh0 ( ) µα λδβ ξ 10 51 1 2 0 +++ == h x CK chịu uốn Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft B. TÍNH TOÁN BiẾN DẠNG CỦA CẤU KiỆN 2. Với đoạn cấu kiện có khe nứt trong vùng kéo 2.3. Tính Abred ( ) 155,11 5,1 10 51 1 0 2 0 ≤ + ± ++ + == m h eh x fϕ µα λδβ ξTổng quát (dấu phía trên của số hạng thứ hai là đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm, dấu phía dưới là đối với cấu kiện chịu kéo lệch tâm) serbRbh M , 2 0 =δ ( ) 0 ' 2 '' bh Ahbb sff f ν α ϕ +− =       −= 02 ' 1 h h f fϕλ 0bh As =µ b s E E =α e độ lệch tâm của lực dọc đối với trọng tâm cốt thép chịu kéo A s β = 1,8 với bêtông nặng B. TÍNH TOÁN BiẾN DẠNG CỦA CẤU KiỆN 2. Với đoạn cấu kiện có khe nứt trong vùng kéo 2.3. Tính Abred Ghi chú: -Tiết diện chữ nhật hay chữ T với cánh trong vùng kéo: cho h’f = 0 -Khi ξ < h’f / h0 : tính như tiết diện chữ nhật có bề rộng b’f -Tiết diện chữ nhật có kể cốt chịu nén A’ s : lấy h’f = 2a’ , nếu ξ < a’ / h0 thì phải tính lại với điều kiện không kể A’ s . 2.4. Tính cánh tay đòn nội ngẫu lực z ( ) 0 2 0 2 ' 1 hh h z f f f             + + −= ξϕ ξϕ Nguyen Huu Anh Tuan - v1- Draft 1, ≤= r plserbt m M WR ϕ ϕls * Với tải trọng tác dụng ngắn hạn: ϕls = 1,0 (cốt thép trơn và sợi); ϕls = 1,1 (cốt thép có gờ) * Với tải trọng tác dụng dài hạn: ϕls = 0,8 (mọi loại cốt thép) ϕ m * nén lệch tâm: M r = N (e0 − r) * kéo lệch tâm: M r = N (e0 + r) 125,1 , ≤−= M WR plserbt lss ϕψ ( ) 1 8,15,3 125,1 0 ≤       − −−= h es m mlss ϕ ϕϕψ 2.5. Tính hệ số ψs B. TÍNH TOÁN BiẾN DẠNG CỦA CẤU KiỆN 2. Với đoạn cấu kiện có khe nứt trong vùng kéo uốn Kéo, nén lệch tâm B. TÍNH TOÁN BiẾN DẠNG CỦA CẤU KiỆN 2. Với đoạn cấu kiện có khe nứt trong vùng kéo 2.6. Độ cong toàn phần 1/r và độ võng f 321 1111       +      −      = rrrr (1/r)1 _ độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng (1/r)2 _ độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn (1/r)3 _ độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn Thay vì tính các độ cong, ta có thể tính các độ cứng B1, B2, B3 và tính được các độ võng f1, f2 và f3 tương ứng. Từ đó: f = f1 − f2 + f3 Ví dụ: Tính độ võng dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều 21 48 5 l r f       = 2 48 5 l B Mf i i i       = * từ độ cong * từ độ cứng tính B1, B2, B3 suy ra và f = f1 − f2 + f3