CHƯƠNG VII. TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO CÁC CẤU KIỆN
VII.1 Tính toán cốt thép các cấu kiện cho các phương án
VII.1.1 Tính toán BTCT theo cường độ (trạng thái giới hạn I) Tính toán cốt dọc cho cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật
2 . . .
. .
o n b
c n
o m R bh
M n A k Trong đó :
-kn : Hệ số đảm bảo. Công trình cấp III : kn = 1,15
-nc : Hệ số tổ hợp tải trọng, lấy nc = 1,0 (đối với tổ hợp cơ bản).
-mb : Hệ số điều kiện làm việc, lấy mb = 1,0
-Rn: Cường độ chịu nén của bê tông, Rn = 135 Kg/cm2 -b, h : Chiều rộng và chiều cao của tiết diện
-ho : Chiều cao làm việc của cốt thép:ho = h – a -a : Chiều dày lớp bảo vệ
-M : Momen tính toán cho tiết diện So sánh điều kiện
+ Nếu Ao Ar = r .(1-0,5r) : Không phải tính F’a
Với r : Trị số giới hạn của chiều cao tương đối của vùng chịu nén.
Tra Bảng 17 trang 397 Tiêu chuẩn “ TCVN 4116-1985” với thép AII, mác bê tông 300 : r = 0,60
Ar = 0,6.(1 – 0,5 x 0,6) = 0,42 Từ A tính ra : (1 1 2. )
2
1 A
Công thức tính Fa :
o a a
c n
a m R h
M n F k
. . .
. .
THIẾT KẾ BẾN CONTAINER 30.000DWT SVTH: Nguyễn Trọng Đạt CẢNG ĐÔNG NAM Á-LONG AN 161 ma : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép(tra bảng 9 trang 391 Tiêu chuẩn “TCVN 4116-1985”)
Với số thanh thép chịu lực ở mặt cắt ngang nhỏ hơn 10 : ma = 1,1 Ra : Cường độ chịu kéo của cốt thép(Thép AII có Ra = 2700 Kg/cm2ù)
Nếu Ao > Ar : nên tăng tiết diện hoặc đặt cốt F’a. Ơû đây chỉ tính toán điều kiện đặt cốt ủụn.
Kiểm tra hàm lượng cốt thép
Từ Fa tính được, chọn cốt thép hợp lý cho tiết diện. Từ đó tính được Fa thực.
% 3 03 , 2700 0 . 35 6 ,
max 0
a n r R
R
Theo Tieõu chuaồn TCVN 4116-1985 : max = 2% ; min = 0,05%
Theo tài liệu “Sàn bê tông cốt thép toàn khối” : Đối với dầm : hợp lý : 0,8% < < 1,5%
min thường lấy bằng 0,05%, nhưng đối với dầm lấy bằng 0,15%.
Đối với bản : hợp lý : 0,3% < < 0,9%
Theo TCVN : min = 0,05%, thông thường với bản lấy bằng 0,1%.
Kiểm tra cường độ tiết diện chữ nhật cốt đơn Nếu x r.ho thì phải thoả mãn điều kiện :
kn.nc.M mb.Rn.b.x.(ho – 0,5x) (1) Nếu x > r.ho thì phải thoả mãn điều kiện :
kn.nc.M mb.Rn. r .(1-0,5r).b.ho2 (2)
Khi điều kiện (2) không thoả thì nên tăng tiết diện hoặc tăng mác bêtông hoặc đặt coát chòu neùn.
VII.1.2 Tính toán BTCT theo điều kiện mở rộng vết nứt (trạng thái giới hạn II) Điều kiện tính toán
THIẾT KẾ BẾN CONTAINER 30.000DWT SVTH: Nguyễn Trọng Đạt CẢNG ĐÔNG NAM Á-LONG AN 162 Theùp AII:Ratc = Ractc = 3000 Kg/cm2;E = 2,1.106 Kg/cm2
Bê tông mác 300:E = 2,9.105 Kg/cm2;Rn = 170 Kg/cm2;Rk = 15 Kg/cm2 Ứng suất trong cốt thép chịu kéo
Ứng suất trong cốt thép chịu kéo :
Z F
M
a c a
Trong đó :
-Fa : Dieọn tớch coỏt theựp chũu keựo, cm2
-Z : Cánh tay đòn ngẫu lực, cm:Z = h0 – 0,5x -x : Chieàu cao mieàn beâtoâng chòu neùn, cm:
m R b F R x m c
n c b
a c a c
a 2a
-ma : Hệ số làm việc của cốt thép, ma = 1
-mb : Hệ số điều kiện làm việc của bêtông, mb = 1 Độ mở rộng khe nứt:
Aùp dụng công thức 58, điều 4.4 Tiêu chuẩn bê tông thuỷ công “TCVN 4116 – 85”
Công thức tính mở rộng vết nứt của các cấu kiện bê tông thuỷ công :
d
kC E a
a o a g
t .7.(4 100).
Trong đó:
-k : Hệ số đối với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm k = 1,
-Cg : Hệ số khi tính với tải trọng ngắn hạn lấy Cg = 1, tải trọng thường xuyên và tải tạm thời dài hạn lấy Cg = 1,3
- : Hệ số ứng với cốt thép thanh có gờ lấy = 1, thép trơn lấy = 1,4
-0 : Ưùng suất kéo ban đầu trong cốt thép do sự trương nở của bê tông(đối với kết cấu bị phơi khô lâu kể cả thời gian thi công, 0 = 0)
-d : Đường kính cốt thép chịu lực, mm -Ea : Mođun đàn hồi của thép AII.
THIẾT KẾ BẾN CONTAINER 30.000DWT SVTH: Nguyễn Trọng Đạt CẢNG ĐÔNG NAM Á-LONG AN 163 -a : Ưùng suất trong cốt thép chịu kéo, Kg/cm2
- : Hàm lượng cốt thép của mặt cắt.
0,02
o a
bh
F
Chiều rộng khe nứt cho phép:
at = k.an Trong đó :
-at : Bề rộng khe nứt cho phép, mm
-an : Bề rộng khe nứt giới hạn, mm(an = 0,05 mm ;theo điều 4, TCVN 4116 - 85) -k : Hệ số lấy phụ thuộc vào cấp công trình(đối với công trình cấp III : k = 1,6) Vậy độ mở rộng vết nứt cho phép :
at = 0,05 x 1,6 = 0,08 mm
VII.1.3 Tính toán khả năng chịu lực cắt của dầm cầu chính và cầu dẫn
Trên cơ sở tính toán cốt thép dầm từ điều kiện hình thành vết nứt, kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm với hàm lượng cốt thép đã tính toán được ở hai điều kiện :
* ẹieàu kieọn 1 :
kn.nc.Q 0,25.mb3.Rn.b.ho
Trong đó :
-kn : Hệ số cấp công trình(đối với công trình cấp III : kn = 1,15) -nc : Hệ số tổ hợp tải trọng, lấy nc = 1,0
-Q : Lực cắt trên dầm
-mb3 : Hệ số điều kiện làm việc(dầm có h > 60 cm, mb3 = 1,15)
-Rn : Cường độ chịu nén của bê tông;Bê tông mác 300 : Rn = 170 Kg/cm2 -b : Bề rộng dầm
-ho : Chiều cao vùng làm việc của cốt thép
Không phải tính cốt thép ngang khi thoả mãn điều kiện
* ẹieàu kieọn 2 :
THIẾT KẾ BẾN CONTAINER 30.000DWT SVTH: Nguyễn Trọng Đạt CẢNG ĐÔNG NAM Á-LONG AN 164
kn.nc.Q mb3.Qb
Trong đó :
-Qb : Lực cắt của bê tông ở vùng chịu nén trong mặt cắt nghiêng Qb = k.Rk.b.ho.tg
-K : Heọ soỏ, laỏy k = 0,5 + 2
- : Chiều cao tương đối của vùng bê tông chịu nén trong mặt cắt(đối với cấu kiện chòu uoán :
n a o a
R R bh
F .
)
- : Góc giữa mắt cắt nghiêng và trục dọc của cấu kiện
Qho
tg M
1
2
0,5 tg 1,5
-M , Q : Momen và lực cắt ở mặt cắt thẳng góc đi qua điểm cuối mặt cắt nghiêng ở vuứng chũu neựn
(Không phải tính cốt thép xiên khi thoả mãn điều kiện 2) VII.1.3.1 Tính coát ngang
-Khoảng cách tính toán giữa 2 cốt đai : 8 2 02
Q bh nf R
R
utt ad d k -Khoảng cách lớn nhất giữa 2 cốt đai :
Q bh
u Rk
2 0 max
5 ,
1 Đối với đoạn gần gối (1/4 nhịp) : -Khi h 45cm thì uct hd
2
1 và uct 50cm - Khi 45cm < h 200cm thì uct hd
3
1 và uct 50cm Đối với đoạn còn lại của nhịp
-Khi 30cm < h < 200cm thì uct hd
4
3 và uct 50cm
THIẾT KẾ BẾN CONTAINER 30.000DWT SVTH: Nguyễn Trọng Đạt CẢNG ĐÔNG NAM Á-LONG AN 165 -Khi h 200cm thì uct < hd
4 3
VII.1.3.2 Tính toán kiểm tra điều kiện chọc thủng đối với bản Điều kiện chọc thủng :
Ptt 0,75.Rk.B.ho
Trong đó :
-Rk : Cường độ chịu kéo của bê tông
-B: Trị số trung bình của chu vi đáy hình tháp nén thủng -ho : Chiều cao làm việc của cốt thép