Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ph n I TC UG
Ch ng 1 DÙNG TRONG XÂY D NG.
I/ u, nh c m c a g .
1. u m:
-G là v t li u nh h n bêtông, thép, c ng khá cao.
-Ph bi n nhi u Vi t Nam.
-D gia công, thi công khi xây d ng.
2.Nh c m:
-G là v t li u không ng nh t, không ng h ng.
-Nhi u d t t: m c, khe n t, th v n.
-B n m m c, m i, m t, m c, cháy c. to>50oC không c dùng
.
-Là v t li u ng m n c khi ti p xúc v i n c, d b co ngót, cong vênh,
t.
Có th h n ch khuy t m c a g b ng cách: x lí g b ng hóa ch t
ch ng m i , m t tr t khi dùng, s d ng g úng ch , không dùng g t i có
m l n.
II/ Ph m vi s d ng k t c u g .
c s d ng khá r ng rãi: Xây d ng dân d ng, giao thông v n t i và
th y l i,…
i v i xây d ng s d ng các v trí:
+ C t, d m, sàn, xà g , vì kèo.
+ C a s , c a i, ván copa.
III/ Tính ch t c h c c a g .
m các ch tiêu v b n, àn h i khi ch u kéo, ch u nén, ch u u n,
ch u ép m t, ch u tr t. Ph thu c vào:
a)
60
b)
c) d) e)
Hình 1.1: M u g tiêu chu n th v c ng .
a)Kéo d c th ; b)U n; c) Ép d c th ; d)Tr t d c th ; e) Ép ngang th
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 1
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-Th i gian th nh hành.
-Khuy t t t, c u t o g .
- u ki n làm vi c c a g .
1.Ch u kéo:
-C ng ch u kéo d c th c a g r t cao: m 15% c ng
2
t t i 10KN/cm . Tuy v y trên th c t không th s d ng tr s này vì có
nhi u nhân t làm gi m c ng ch u kéo (m c, th , g không ng nh t).
-C ng ch u kéo ngang th c a g r t nh , ch t 1/15 - 1/20
ng ch u kéo ngang th .
2.Ch u nén:
-C ng ch u nén d c th nh h n c ng ch u kéo d c th
2
kho ng 3 - 4KN/cm . ây là ch tiêu n nh nh t trong các ch tiêu v c ng
, nó c dùng ánh giá và phân lo i g .
-Kh n ng ch u nén ngang th th p .
3.Ch u u n: N m kho ng trung bình gi a c ng ch u kéo và ch u
nén.
4.Ch u ép m t: -C ng ép m t d c th t ng ng v i nén d c th .
-C ng ép m t ngang th (ép m t c c b và ép m t toàn
) c ng nh nén ngang th .
Công th c c ng ép m t:
N
σ em =
F em
-N: l c ép m t.
-Fem: Di n tích ch u ép m t (di n tích ti p xúc)
5.Ch u tr t: -Tr t d c th , ngang th và xiên th .
P
C ng tính toán là c ng trung bình τ tb =
F tr
IV/ Nhân nh h ng n c ng g :
1. nh h ng c a m: (W)
m(W) càng l n thì c ng c a g càng gi m.
m tiêu chu n: σ 18 = σ w [1 + α (w − 18 )KN / cm 2
]
Trong ó: σ 18 :c ng g m tiêu chu n 18%
α :h s di u ch nh m( ch u kéo d c th α = 0,015 , nén d c
th α = 0,05 , nén ngang th α = 0,035 , u n α = 0,04 , tr t α = 0,03
W: mc ag .
σ w :c ng g mW
2. nh h ng c a nhi t ( to)
Nhi t (to) t ng c ng gi m,to t ng t 20à50oC thì c ng ch u kéo
gi m 15-20% ,c ng ch u nén gi m 20-40%, c ng ch u tr t gi m 15-
20%; g giãn n gây ng su t c c b l n có th làm t g .
K t c u g không c dùng to>50oC.
3. nh h ng c a khuy t t t
c g , th v n, khe n t gây nh h ng n c ng g .
----------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 2
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chú ý: ng tính toán c a g khi ch u ép m t xiên th 1 góc c tính
theo công th c.
α Rem
Rem = (1)
R
1 + em − 1. sin 3 α
R 90
em
Trong ó: Rem c ng ép m t tính toán d c th .
90
Rem c ng ép m t ngang th c a g
C ng tính toán c a g khi ch u tr t xiên th 1 góc c tính theo
công th c.
α Rtr
Rtr = (2)
Rtr
1 + 90 − 1. sin 3 α
R
tr
Trong ó: Rem c ng tr t tính toán d c th .
90
Rtr c ng tr t tính toán ngang th c a g
90
Thông th ng l y Rtr = Rtr/2
α Rtr
Do ó công th c (2) c vi t thành Rtr =
1+ sin 3 α
Ch ng 2 TÍNH TOÁN C U KI N C B N.
I/ Tính toán c u ki n ch u kéo úng tâm.
Tính theo c ng
N
σ = ≤ Rk
F th
-N: L c kéo tính toán.
-Rk: C ng ch u kéo c a g .
-Fth: Di n tích ti t di n ngang c a c u ki n ã b thu h p
F th = F − F gy
V i F : Di n tích ti t di n ngang, Fgy : Di n tích do các l liên k t
hay khuy t t t,...). N u kho ng cách gi a các ti t di n gi m y u nh h n hay
ng 20cm coi nh trên cùng 1 ti t di n ngang tránh s phá ho i c a g
theo ng gãy khúc.
N N
N N
Fth
20cm
Fgy
b) c)
N N
a) Hình 2.1: u ki n ch u kéo úng tâm
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 3
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
II/Tính toán c u ki n ch u nén úng tâm
1. Ki m tra c ng :
N
σ = ≤ R n
F th
Trong ó: -N: L c nén tính toán.
-Fth: Di n tích ti t di n ngang c a c u ki n.
-Rn: C ng ch u nén c a g .
2. Ki m tra v n nh
N
σ = ≤ Rn
ϕ F tt
Trong ó:
Ftt: Di n tích tính toán ti t di n ngang c a thanh, c l y nh sau:
- N u ch gi m y u không mép c u ki n (hình 2.1a) và
Fgy ≤ 25% Fng thì: Ftt = Fng
Fgy ≥ 25% Fng thì: Ftt=4/3Fth
- N u ch gi m y u mép c u ki n và i x ng (hình 2.1b) thì: Ftt=Fth.
- N u ch gi m y u mép c u ki n và không i x ng (hình 2.1c) thì
ph i tính theo nén l ch tâm.
ϕ : h s u n d c, dùng xét kh n ng ch u l c khi b u n d c, c l y nh
sau:
- V t li u g làm vi c trong giai n àn h i:
3100 ; khi λ > 75
ϕ =
λ2
- V t li u g làm vi c ngoài giai n àn h i:
λ ; khi λ ≤ 75
2
ϕ = 1 − 0 ,8
100
3. Ki m tra v m nh
l0
λ =
r min
Trong ó:
-lo: chi u dài tính toán c a c u ki n ; l 0 = µ .l
- µ :h s ph thu c s liên k t gi a 2 u c a c u ki n.
• u 2 u c u ki n liên k t kh p thì: µ = 1
• u 1 u ngàm 1 u kh p thì: µ = 0,8
• u 2 u liên k t ngàm thì: µ = 0,65
• u 1 u ngàm 1 u t do thì: µ = 2
J min
-rmin: bán kính nh nh t c a ti t di n nguyên; rmin =
F ng
v i v i ti t di n hình ch nh t: rmin = 0,289b
v i v i ti t di n tròn : rmin = 0,25d
b:c nh ng n c a hình ch nh t.
d: ng kính c a ti t di n tròn.
[λ] : m nh gi i h n cho phép c a c u ki n
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 4
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Các c u ki n ch u nén ch y u [λ] =120
• Các c u ki n ph [λ] =150
• Thanh gi ng k t c u [λ] =200
4.Bài toán thi t k :
C n c vào u ki n liên k t, l c tác d ng, ch n kích th c ti t di n
a c u ki n k t c u an toàn trong s d ng.
Thông th ng d a vào u ki n n nh ch n ti t di n.
Phân thành hai tr ng h p λ > 75 và λ 75 tính toán.
Bài t p Ki m tra u ki n làm vi c c a c t ch u nén có ti t di n 12x18cm,
chi u dài tính toán lo=3,2m, ch u l c nén N=9t n. C t có 2 l bu lông d
=16mm n m kho n gi a c a c t. Bi t g thu c nhóm VI, W = 18%.
Gi i:
gi thi t:g nhóm VI, W=18% → Rn = 1,15KN/cm2
Di n tích nguyên c a c t g : Fng = 12x18 = 216cm2
Di n tích gi m y u c a c t : Fgy = 12x(1,6x2) = 38,4cm2
2
⇒ Di n tích thu h p c a c t g là: Fth = Fng – Fgy = 216 – 38,4 = 177,6cm
- Ki m tra v c ng :
N 90
σ = ≤ Rn = = 0,51KN ≤ Rn = 1,15 KN
Fth 177,6
- Ki m tra v n nh:
N
Ta có: σ = ≤ Rn
ϕ.Ftt
38,4
Vì : Fgy = x100 = 17,8% < 25%Fng ⇒ Ftt = Fng
216
c khác rmin = 0.289b = 0.289x12 = 3.47
l0 320
⇒λ= = = 92, 22
rmin 3,47
3100 3100
⇒ϕ = = = 0 ,365
λ 2
92 , 22 2
90
y σ = ≤ 1,15 = 1,14 < 1,15
0,365 .216
V y c t làm vi c an toàn.
III/Tính toán c u ki n ch u u n.
1.U n ph ng.
a)Ki m tra v c ng .( ng su t pháp)
M
σ = ≤ m . Ru
W th
-M: mô men u n tính toán.
-Wth: mô men ch ng u n c a t t di n b thu h p
-Ru: C ng ch u u n tính toán c a g .
-m: h s u ki n làm vi c.
m = 1 c nh ti t di n nh h n 15 cm
m = 1,15 c nh ti t di n l n h n ho c b ng 15 cm v i g x
m = 1,2 c nh ti t di n l n h n ho c b ng 15 cm v i g tròn
b)Ki m tra v ng su t ti p.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 5
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Q .S x
τ = ≤ R tr
J x .b
-Q: l c c t tính toán trên ti t di n ang xét.
-S x: mô men t nh c a ph n ti t di n nguyên b tr t i v i tr c chính
trung tâm x.
-Jx: mô men quán tính chính trung tâm c a ti t di n.
-b: b r ng ti t di n m t tr t.
-Rtr: C ng tr t d c th c a g ;
+Ti t di n hình ch nh t : τ = 3 .Q
2F
+Ti t di n hình tròn: τ 4 .Q
=
3 .F
c)Ki m tra võng c u ki n( c ng).
f f
≤
l l
i f tính theo công th c s c b n v t li u f k .M .l
=
l l E .J
f võng cho phép c a c u ki n l y theo b ng tra ph l c (b ng 2).
l
D m 2 u kh p ch u t i tr ng phân b u k =0,104
D m 2 u kh p ch u t i tr ng t p trung gi a k =0,083
d) Thi t k ti t di n c u ki n
M
T u ki n c ng ta có W yc ≥
Ru
N u ti t di n tròn t Wyc tìm d, ti t di n ch nh t tìm b,h
Ki m tra l i theo võng cho phép [f/l]
C ng có th ch n ti t di n theo võng cho phép [f/l]
M .l
Jx ≥
f
E
l
Sau khi có Jx tính c kích th c ti t di n
3
b.h
Ti t di n ch nh t J x =
12
πd 4
Ti t di n tròn J x =
64
Bài t p Ch n ti t di n cho m t d m g liên k t 2 u là kh p; chi u dài
m g l = 4,5m, ch u t i tr ng phân b u qtc = 4KN/m, t i tr ng tính toán q
= 4,85KN/m, f
võng t ng i cho phép = 1 ; Ru = 1,3KN/cm2.
l 250
Gi i:
q.l 2 4,85.4,5 2
Ta có: M max = = = 12,28 KNm
8 8
Ch n ti t di n hình ch nh t, b và h ≥ 15 cm .
M max 12,28.10 2
W= = = 821cm 3
m.Ru 1,15.1,3
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 6
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
m b o c ng, ti t di n nên ch n th a m t chút ch n 15 x20 cm.
Mômen ch ng u n c a ti t di n
15 x 20 2
W = = 1000cm 3 > 821cm 3
6
Ki m tra võng c a d m
Mô men quán tính( theo s c b n v t li u) :
15 x 20 3
Jx = = 10 .000 cm 4 Mô un àn h i E =10 6 N/cm2
12
võng t ng i:
f k .M .l 1 1
= = <
l E .J 256 250
Ch n ti t di n 20x15cm có W = 12000cm3; J = 12000cm4.
Gi i:
q.l 2 4,85.4,52
Ta có: M max = = = 12,48KNm
8 8
Ch n ti t di n hình ch nh t, b và h ≥ 15 cm .
M max 12,474.10 2
W= = = 832cm
m.Ru 1,15.1,3
Mô men quán tính:
5 q tc .l 3 l 5 4 .4,5 3.250
J = . . = . = 1200 cm
384 E f 384 10 6
h
= 1,25 → b = 0,8h
b
0,8 h 3 0 ,8 h 4 .
W = ;J =
6 12
Kích th c ti t di n:
Theo c ng 6.W 6.832
h= = = 18,4cm; b = 0,8.18,4 = 15,1cm
0,8 0,8
Theo c ng: 12 . J x 12 . 12000
h = = = 20 , 6 cm ; b = 0 ,8 . 20 , 6 = 16 ,5 cm
0 ,8 0 ,8
Ch n ti t di n 20x18cm có W = 12000cm3; J = 12000cm4.
2.U n xiên: Khi ph ng t i tr ng tác d ng không n m trong m t ph ng
a 1 tr c quán tính chính nào c a ti t di n g i là u n xiên.
a)Ki m tra c ng . b
qx = qsinα
M My
σ = σ x +σ y = x + ≤ Rtr x
Wx W y α
Rtt:c ng ch u u n tính toán q y = q cos α
q y
ag . α
b)Ki m tra võng.
f = f x2 + f y2 ≤ [ f ] Hình 2.5: tính toán c u ki n u n xiên
fx, fy: võng thành ph n i v i tr c x và y
IV Tính toán c u ki n ch u nén u n
-----------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 7
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ch ng 3 LIÊN K T TRONG K T CÂU G
I/Liên k t m ng: Th ng dùng nh ng thanh ch u nén, c mc as
làm vi c c a liên k t m ng là l c truy n qua m t ti p xúc.
1.M ng uôi kèo 1
ng
a)Tính toán liên N k
t m ng: N
- Ki m tra ch u ép m t:
Nn α
σ = ≤ R em a c
F em
hm
b
Trong ó: -Nn:L c nén Nk
tính toán c a kèo tác d ng
lên di n tích ép m t.
- Fem: di n tích ép R
b .h m Hình 3.1
t: F em =
cos α
+b:Chi u r ng thanh kèo th ng l y theo chi u r ng quá giang
+hm:Chi u sâu rãnh m ng.
N tr
- Ki m tra tr t uôi m ng: σ = ≤ R tr
tb
F tr
Trong ó:-Ntr = Nk = Nncos α
-Ftr:di n tích m t tr t:Ftr = b.ltr
-b:b r ng c a thanh quá giang
N tr
-ltr:chi u dài m t tr t: l tr ≥ tb
b. R tr
R tr
tb
- R tr :c ng ch ng tr t trung bình : R tr =
tb
l tr
1+ β
e
+Rtr:c ng ch ng tr t c a g l y theo ng 1giáo trình trang
169
+ β :h s ph thu c hình th c tr t.
+e: l ch tâm c a l c tr t
Tr t 1phía: β = 0 , 25 ; e = 0 ,5 h ;
Tr t 2phía: β = 0,125; e = 0,25h
-Ki m tra c u ki n b gi m y u do kh c rãnh m ng gây ra.
N k
≤ Rk
F th
-Nk:l c kéo tác d ng lên quá giang.
-Rk:c ng ch u kéo d c th c a g
-Fth:di n tích ti t di n b thu h p: Fth = b(h - hm)
2.M ng uôi kèo 2 r ng.
R trtb = 0 , 80 R tr
' tb
Công th c v ch u tr tc ag :
R tr'tb = 1 ,15 R tr
' tb
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 8
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
N n . cos α
R tr =
'
tb
b . 1,15 R tr
h r
l tr = l tr' −
' '
N
2 sin α r
II/Liên k t ch t: Ch t là
.
nh ng thanh tròn ho c t m
nh dùng n i dài các
e
thanh g , làm t ng ti t di n N
các thanh thép, liên k t các
u ki n thành c u ki n ch u
c hoàn ch nh.
Hình 3.4:M ng 2 r ng
Ch t có tác d ng ch ng
i hi n t ng tr t x y ra
gi a các phân t ghép khi ch u ngo i l c tác d ng. Khi liên k t b phá ho i
ho c do 2 kh n ng ho c ch t b c t ti t di n ngang t i m t ti p xúc gi a 2
phân t ho c ch t b bi n d ng gây ra hi n t ng ép m t phân t g .
Tác d ng :ch ng l i hi n t ng tr t x y ra gi a các phân t c ghép
ch u ngo i l c tác d ng.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Ph n II K T C U THÉP
Ch ng 4 THÉP DÙNG TRONG XÂY D NG
I/ u khuy t m c a thép.
1. u m:-Thép là v t li u ng nh t, ng h ng, có modun àn h i
cao.
- là v t li u nh h n k t c u bê tông, g ch á
- Ch u t i tr ng t t.
- Thi công, l p d ng nhanh.
2.Nh c m:-Thép d b ôxi hóa, hoen r , m t nhi u chi phí b o d ng.
-K t c u ch u nhi t kém, to ≥ 500 oC thép không còn kh n ng ch u
c
-Giá thành cao.
II/Thép dùng trong xây d ng.
Các kí hi u thép hay dùng:CT0, CT1, CT2, CT3, CT4,…
Hàm l ng cacbon có trong thépBài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
nâng cao tính c h c c a thép ng i ta thêm vào thành ph n c a thép 1 s
kim lo i nh :Ni, Cr, Mn, Cu, …t l kim lo i trong thành ph n c a thép10cm thì ph i gia công mép b n
thép à t n công.
a20(mm)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 10
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
b) ng hàn góc:Có u m không ph i gia công mép thép c n hàn,
nh ng t n b n thép, ng truy n l c qua m i hàn u n cong hây hi n t ng
p trung ng su t; không nên dùng hàn góc ch u t i tr ng ch n ng.
Chi u dày tính toán ng hàn góc: δ h = β .hh
+ h h:chi u cao ng hàn hh = a ng chi u dày thép hàn c b n ho c b ng
chi u dày b n thép hh = a/2
-Hàn th công β = 0,7
-Hàn bán t ng β = 0,8
-Hàn t ng β = 1
c) Kí hi u ng hàn
Tên ng Hàn nhà máy & công tr ng
hàn
Hàn i u
Th?ng góc Xiên góc
Hàn góc:
- Liên t c: l
l
và h ghi
Phía th?y
chi u dài và
chi u cao
ng hàn. Phía khu?t
l l l l
- Gián n.
4.Tính toán liên k t hàn.
Tr ng h p hàn th ng góc. u ki n b n σ N
= ≤ Rh
Fh
-N:n i l c nén(kéo) ng hàn ph i ch u.
-Fh:di n tích ti t di n ng hàn i u Fh = hh.lh
-Rh: ng ch u nén(kéo).
Tr ng h p ng hàn xiên góc σ = N . sin α ≤ R h
Fh
N . cos α
τ = ≤ Rch
Fh
R ch :c
ng ch u c t c a ng hàn.
5. Tính liên k t hàn ch u mô men u n và l c c t.
k b n: σ h = M ≤ Rkh
Wh
Q
τh = ≤ Rch
Fh
ng su t t ng h p: σ td = σ h2 + τ h2 ≤ Rkh
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 11
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Trong ó:- Wh:mô men ch ng u n c a
hh .l h2 N N
ng hàn W h =
250
6
- R kh :c ng ng hàn ch u kéo.
- σ td ng su t t ng ng Hình 5.13
Thí d :Có 2 t m thép b n thu c nhóm C-I, ti t di n thép 250x12mm2 n liên
t hàn i u ch u l c d c tr t Nk = 500KN. C n dùng que hàn s hi u bao
nhiêu và dùng ph ng pháp hàn nào thì liên k t ch u c.
Gi i.
hh = a = 12mm:chi u cao ng hàn b ng chi u dày thép c b n
lh = 250 – 10 = 240mm:chi u dài ng hàn b ng chi u r ng thép c b n tr
i bên 5mm.
Di n tích ti t di n ng hàn: Fh = hh.lh = 12x240 = 2880mm2 = 28,8cm 2
ng su t ng hàn: σ h = N k = 500 = 17,4 KN / cm 2
Fh 88,8
Tra b ng 5 ta có th dùng que hàn kí hi u E42, ph ng pháp hàn th công,
ng hàn Rkh = 18 KN / cm 2
y m i hàn ch u l c.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Ch ng 6 TÍNH TOÁN TRONG C U KI N C B N
I/ u ki n ch u u n ngang ph ng
1. m thép nh hình.
a)Ch n ti t di n d m thép hình.
M max
W yc ≥ .1,5
R
Trong ó:-Mmax:mô men u n l n nh t d m ph i ch u.
-R:c ng tính toán ch u u n c a thép hình. Wx ≥ Wyc
-1,5:h s k n nh h ng c a u n d c.
b)Ki m tra ti t di n d m ã c ch n v b n.
M Qmax .S c
σ = ≤ γ .R τ = ≤ γ .R c
Wth min J xt
Trong ó:Qmax:l c c t l n nh t trong d m.
Sc:mô men t nh c a ti t di n d m i v i tr c trung hòa.
t:chi u dày b n b ng thép hình.
M:mô men u n t i ti t di n c n ki m tra.
Wthmax:mô men u n nh nh t.
c)Ki m tra v c ng( võng) c a d m.
f f f 5 q c .l 3
≤ ;t i tr ng phân b u = .
l l
l 384 E .J
d)ki m tra n nh t ng th c a d m.
M max
σ = ≤ γ .R
ϕ dW
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 12
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
N u l 0 ≤ 16 thì d m không c n ki m tra n nh.
bc
Trong ó:lo:chi u dài tính toán c a nh p d m.
bc:chi u r ng b n cánh thép hình làm d m.
Mmax:mô men u n l n nh t d m ph i ch u.
W:mô men ch ng u n ti t di n nguyên c a d m.
ϕ d :h s k n s gi m kh n ng ch u u n c a d m.
Giá tr ϕ d c l y theo ϕ1 . N u ϕ 1 ≤ 0 ,85 y ϕ d = ϕ 1 .
N u ϕ d > ϕ 1 y ϕ d = 0 , 68 + 0 , 21 .ϕ 1 ≤ 1 .
2
Jx h E
Giá tr ϕ1 c xác nh: ϕ1 = ψ
J y l0
R
ψ :l y theo b ng 11, ph thu c vào liên k t c a d m các g i t a, ph
thu c tham s α .
2
m ch I thì α = 1,54 J x l0
Jy h
Jk:mô men quán tính khi xo n c a ti t di n d m.
h:chi u cao ti t di n d m.
lo:chi u dài tính toán ngoài m t ph ng d m.
E:mô un àn h i c a thép.
R:c ng tính toán c a thép. Thép CT3 có E = 10 3 .
R
Thí d :Thi t k d m thép kí hi u CT3, chi u dài d m lo = 6m, ch u t i tr ng
phân b u. cánh trên t i tr ng tác d ng qtc = 25KN/m, h s v t t i ng =
1,2. f 1
=
l
400
Gi i:
Thép CT3 có: R = 21KN/cm 2; Rc = 13KN/cm2
àqtt = ng.qtc = 1,2x25 = 30KN/m.
Mô men l n nh t t i gi a nh p d m:
l2 62
M max = q tt = 30 . = 135 KNm .
8 8
l 6
c c t l n nh t t i g i d m Q max = q tt = 30 . = 90 KN .
2 2
M 13500
W yc = 1,5 = 1,5 = 946cm 3 .
R 21
Tra b ng ch n c thép I40 có:Jx = 18930cm 4 ; Wx = 947cm3
Jy = 666cm4 ; Jk = 40,6cm 4.
2 2
J l 40,6 6
α = 1,54 x 0 = 1,54 = 21,12
Jy h 666 0,4
α = 21,12 à ψ = 1,6 + 0,08.α .
2
Jy h E
2
666 0 , 4
Tính tr s ϕd = ψ . .
R = 3 , 65 189 , 3 6 . 10 = 0 , 56
3
J x l0
M 13500
σ = = = 25 KN / cm2 > R = 21KN / cm2
ϕ d .Wx 0,56.947
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 13
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
à m không n nh. Ch n l i ti t di n.
Ch n thép I45, có: Jx = 2769cm4 ; W = 12,31cm4.
Jy = 808cm4 ; Jk = 54,7cm4.
2
54,7 6
α = 1,54. = 19
808 0,4
2
808 0,4
→ ψ = 3,61 ⇒ ϕ d = 3,61. x103 = 0,57
27,696 0,6
13500
→σ = = 19,2KN / cm 2 < R = 21KN / cm 2
0,57.1231
yd m t yêu c u v b n.
Ki m tra võng f = 5 25.102.(6.102 )3 1 f 1
. = 0,0012 = < =
l 384 2,1.104.27450 800 l 400
2.D m thép t h p. c dùng khi nh p d m và t i tr ng tác d ng l n qtc
>20KN/m.
Thi t k d m thép t h p:-Ch n ti t di n d m.
-Thay i ti t di n theo chi u dài d m.
-Ki m tra ti t di n d m ã ch n v b n, c ng,
n nh,…
-Tính toán các chi ti t c a d m liên k t.
a)Xác nh chi u cao d m: hmin ≤ hktc ≤ hxd
4
võng: f =
5
(g c + p c ) l .
384 EJ
Trong ó:gc,pc: T nh t i và ho t t i tiêu chu n trên 1 n v chi u dài d m.
l:Nh p c a d m.
EJ: c ng ch ng u n c a d m.
3Qmax
b)Xác nh chi u dày b n b ng. t b = .
2h.Rc
u chi u cao d m t 1-2m thì có th ch n chi u dày b n b ng:
3h
tb = 7 + mm
1000
hb R
u không dùng s n gia c ng b n b ng thì: t b ≥ . .
5,5 E
Thông th ng: 8mm ≤ t b ≤ 22mm
c)Xác nh kích th c cánh d m.
1 1 1
i v i d m ti t di n i x ng: bc ≤ 30t c i bc ≥ h; bc ≥ 180mm; hc = → h .
10 2 5
d) n nh c c b t ng khoang d m.
h
-Khi b ≤ 70 thì d m n nh c c b và d m không c n gia c thêm s n.
tb
h
-Khi b > 70 thì ph i t s n ng gia c t i v trí có Qmax.
tb
h
-Khi b > 160 thì ph i t thêm s n d c song song cánh d m và t cách cánh
tb
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 14
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
trên t → h .
1 1
4 5
h
iv is n d c: b r ng bs = + 40mm .
30
1
b dày t s ≥ bs .
15
II/ u ki n ch u nén úng tâm.
1.Ki m tra c ng .
N
σ = ≤ R.
Fth
2.Ki m tra n nh.
N
σ = ≤R
ϕ .F
Trong ó:-N:l c d c tính toán.
-Fth:di n tích ti t di n thu h p( ã tr ph n gi m y u).
-R:c ng ch u nén c a thép.
-F:di n tích ti t di n nguyên c a ti t di n.
- ϕ :h s u n d c.
l0
s ϕ ph thu c m nh λ = ;
r
l0 :chi u dài tính toán c a c u ki n, ph thu c liên k t 2 u
ngàm: l 0 = µ.l (hình 6.4).
J
r:bán kính quán tính trung tâm c a ti t di n: r =
F
b) c) d)
a) P P P P
l
l
l
l
µ=2 µ =1 µ = 0,75 µ = 0 ,5
Hình 6.4 Liên k t 2 u c u ki n
a)M t u ngàm, 1 u t do ; b)Hai u là kh p.
c)M t u ngàm, 1 u kh p ; d)Hai u là ngàm.
3.Ki m tra v m nh : λ ≤ [λ ]
Trong ó:- λ : m nh tính toán c a c u ki n.
- [λ ] m nh gi i h n cho phép.
+ i v i c u ki n ch u l c chính: [λ ]= 120
+ i v i c u ki n khác : [λ ] = 150
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 15
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Thí d : Ki m tra s làm vi c c a thanh kèo ch u nén. Bi t l c nén tính toán N
= 210KN, thanh kèo là thép góc u c nh L100x10, s hi u thép CT3, thanh
kèo dài 2m, hai u thanh liên k t b ng bu lông có ng kính d = 20mm;
[λ ]= 150 .
Gi i.
Thép CT3 có: R = 21KN / cm 2 .
Tra b ng 13(ph l c) – Thép L100x10 có: F = 19,2cm 2 ; rmin = 1,96; t = 1cm
Hai u thanh liên k t kh p nên µ = 1
µ.l 0 1.200
→λ = = = 102 < [λ ] = 150
rmin 1,96
N
Ki m tra u ki n n nh: σ = ≤R
ϕ .F
T λ = 102 tra b ng 12(ph l c) tìm c ϕ = 0,584
210
→σ = 18,73KN / cm 2 < R = 21KN / cm 2
0,584.19,2
Ki m tra c ng do thanh kèo b gi m y u b i l bu lông:
N
σ = ≤R
Fth
210
⇔σ = = 12,28KN / cm 2 < 21KN / cm 2 .
19,2 − (2 x1)
III/ u ki n ch u kéo úng tâm.
N
Ki m tra u ki n ng su t σ = ≤R
Fth
Trong ó: -N:l c d c tác d ng vào thanh.
-Fth: di n tích t t di n ngang thu h p; n u không có các l bu lông, inh
tán thì l y Fth = F
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Ph n III K T C U BÊ TÔNG C T THÉP
Ch ng 7 NH NG V N C B N V K T C U BÊ TÔNG CÔT
THÉP
I/ Khái ni m chung
-Bê tông c t thép (BTCT) là 1 lo i v t li u xây d ng ph c h p do bê tông (BT)
và c t thép (CT) cùng c ng tác v i nhau ch u l c.
-BT bao g m c t li u và ch t k t dính k t l i v i nhau t o thành th á nhân
o. BT ch u nén t t h n ch u kéo t 8 n 15 l n.
-CT ch u kéo và ch u nén t t h n BT nhi u l n.
-N u ch dùng BT kh n ng ch u l c c a c u ki n không cao, khi c u ki n ch u
n s ch u l c không h p lí, vùng ch u kéo c a ti t di n y u cho nên b phá
ho i tr c trong khi vùng ch u nén v n còn kh n ng ch u l c n a.
-Vi c t thép trong c u ki n BT t o thành c u ki n BTCT có kh n ng ch u
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 16
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
c l n h n c u ki n BT. M c khác s ch u l c c ng h p lí b i vùng BT nào
u ã có c t thép ch u l c t ng c ng, nh t là vùng b kéo.
1.Nguyên lí làm vi c c a BTCT.
-Ph i dính ch t khi BT và CT ninh k t v i nhau. Khi có l c tác d ngBT và CT
cùng bi n d ng và không b tr t t ng i nhau.
-Gi a BT và CT không x y ra ph n ng hóa h c. BT còn bao quanh CT b o v
CT không b n mòn do u ki n môi tr ng.
-H s giãn n vì nhi t c a BT và CT x p x nhau.
2.Phân lo i BTCT.
a)Theo ph ng pháp thi công:
-BT toàn kh i: t i ch , ch u m i công n t i v trí công trình.
-BT l p ghép: úc t i nhà máy, v n chuy n n công trình l p ghép.
-V a l p ghép.
b)Theo ng su t.
- ng l c tr c.
-Không có ng su t.
3. u nh c m.
u m: +Có kh n ng s d ng v t li u a ph ng:cát, s i, á,…
+Có kh n ng ch u l c t t h n k t c u g ch á và k t c u g .
+Có b n lâu, tu i th cao, ít t n công b o d ng và s a ch a.
+Có kh n ng ch u nhi t cao.
+Có th t o nhi u hình dáng a d ng, ph c t p theo yêu c u c a thi t
.
Nh c m:+Tr ng l ng b n thân l n 26000Kg/cm3.
+Cách âm, cách nhi t kém.
+Thi công t i ch , tr i qua nhi u khâu ph c t p, t n nhân công.
+Th ng có khe n tàgi m kh n ng ch ng th m và kh n ng làm
vi c c a CT.
Kh c ph c:dùng BT nh ch u l c, BT ng l c, Pôlime,…
II/Các tính ch t c h c c a BTCT
1.Tính ch t c h c c a BT
a) ng ( RàRn)
a N
M?u BT ch? nén
u
Bàn máy nén
h = 4a
h = 4d
a
a
a a
d
N
Hình 7.1:M u BT ch u nén và thí nhi m nén
u
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 17
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-C ng ch u nén c xác nh m u BT úc sau 28 ngày.M u thí
Np
nghi m có d ng kh i vuông ho c hình l ng tr (hình 7.1).Ta có Rn =
F
Trong ó: Np:l c phá ho i m u.
F:ti t di n ngang c a m u BT.
Nk Nk P
b
4a l = 4h
Hình 7.2: Thí nghi m xác nh c ng ch u kéo c a BT
a)Xác nh theo m u BT ch u kéo; b)Xác nh theo m u BT ch u u n.
Nk- C ng ch u kéo c xác nh theo m u kéo c a ti t di n
Nk
vuông, c ng có th xác nh theo m u BT có ti t di n ch nh t.Ta có: Rk =
F
Trong ó:
Nk: L c kéo phá ho i m u.
F:di n tích ti t di n ngang.
3,5M
Trong thí nghi m m u BT ch u u n: Rk =
b.h 2
M: giá tr mô men làm m u BT phá ho i.
- Mác BT: là ch s ch tiêu ch t l ng c a BT.
Có 3 lo i mác BT:
+Mác theo c ng ch u nén(M): Là tr s c ng nén tính theo da
2
N/cm c a m u BT chu n kh i vuông có c nh 15cm c ch t o, d ng h và
thí nghi m theo tiêu chu n nhà n c. BT n ng có mác ch u nén: M100, M150,
M200, M250, M300, M350, M400, M500, M600. Trong k t c u BTCT dùng
BT Mác không th p h n M150.
+Mác theo c ng ch u kéo(K): là con s l y b ng tr s c ng ch u
2
kéo tính ra da N/cm c a m u th tiêu chu n. BT n ng có mác ch u kéo: K10,
K15, K20, K25, K30, K40.
+Mác theo kh n ng ch ng th m(T): l y b ng áp su t l n nh t (atm) mà
u ch u c n c không th m qua. BT có mác ch ng th m: T2, T4, T6,
T8, T10, T12. δ
b)Bi n d ng c a BT Ti?p tuy?n t?i O
- Bi n d ng do t i tr ng tác d ng ng n h n. Cát tuy?n OM
i ε b :bi n d ng toàn ph n c a BT Rn
? th?tang t?i tr?ng
ε dh :ph n bi n d ng àn h i 0
ε d :ph n bi n d ng d o Fdh
σb M
r : h s àn h i c a BT ? th?gi?m t?i tr?ng
ε dh
Ta có: ε b = ε dh + ε d ; v =
εb 0 α 0 rb ch
Mô un bi n d ng toàn ph n c a BT là: Hình 7.3: Bi u quan h σ − ε
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 18
Bài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
σb σb
Eb =
'
= = tgα
ε b σ dh + σ d
- Bi n d ng do t i tr ng tác d ng dài h n.
+ Khi t i tr ng lâu
dài, bi n d ng c a
BT t ng d n theo
th i gian, lúc u A B
ng nhanh sau t ng 0 ? ng su?t không tang
B
ch m l i trong khi mà bi?n d?ng tang
ng su t không thay rb A bi?n d?ng tang theo th? i gian
i. Hi n t ng này
i là t bi n. 0 0
+ T bi n có tác h i
Hình 7.4: Bi u v s t bi n c a BT
làm t ng võng và
r ng khe n t v i
u ki n ch u u n. Làm t ng s u n d c trong c u ki n ch u nén. Làm t n hao
ng su t trong c u ki n ng su t tr c.
Cách h n ch t bi n: BT già tu i m i cho ch u l c, h n ch l ng Xim ng
và t l N/X khi úc BT.
2.Tính ch t c h c c a c t thép
CT có tính ng nh t cao, àn h i, ch u nén và ch u kéo t t và t t h n BT.
ng c a CT cao
ö Phân lo i CT:
-Phân theo nhóm: có 4 nhóm: C-I; C-II; C-III; C-IV (theo TCVN 1651-85).
+ Thép C-I có tính d o và c ch t o s n thành các thanh tròn tr n ng
kính 6à40mm. Thép C-II, C-III, C-IV c ch t o thành thanh thép có g ,
ng kính trung bình thanh thép này t 10à40mm.
+Thép nh p t ông Âu có thép AI, AII, AIII, AIV.
-Theo hình dáng ti t di n thanh: có thép hình và c t thép tròn.
+Thép hình( I, L c ch t o s n t nhà máy);
+C t thép tròn ( c làm t các thanh thép tròn)
-Theo c ng: có c t thép m m và c t thép c ng.
+C t thép m m là c t thép mà khi thi công có th u n c t d ( th ng là
thép tròn có ng kính d ≤ 40 mm
+C t thép c ng là c t thép mà khi thi công ng i ta không th u n c
(th ng là thép hình và thép tròn có d > 40 mm
-Theo c ng : có c t thép th ng và c t thép có c ng cao.
+C t thép th ng: có c ng Ra ≤ 60 KN / cm 2
+C t thép c ng cao: có Ra > 60KN / cm 2
-Theo chi u dài thép: có thép thanh và thép s i
+Thép thanh th ng là thép hình và thép tròn có d>10mm c ch t o s n
thành các thanh th ng dài 6à12m.
+Thép s i: là thép tròn dBài gi ng môn h c
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ö Neo, n, n i c t thép
* Móc neo: u n u các thanh thép tròn tr n làm cho c t thép không b
tr t trong BT; móc neo có hình bán
d
2,5d
nguy t (hình 7.5). G i ng kính c a r r
d
d
thanh thép b u n là d, chi u dài n
thép u n móc neo là 6,25d n u u n r ≥ 10d
ng th công và 3,25d n u u n b ng Hình 7.5: Móc neo và u n côt thép
máy.
* U n c t thép: nh ng ch CT b u n cong khi làm vi c CT s b ép vào
BT, l c ép phân ra kho ng r ng cho BT ch u l c ng i ta ph i u n c t
thép sao cho ch u n có bán kính cong r ≥ 10d
* N i CT: Thép không chi u dài theo thi t k thì ph i n i: có th n i
bu c ho c hàn.
3.Bê tông c t thép(BTCT)
a) c dính gi a BT & CT
- L c dính là y u t c b n BT và CT cùng làm vi c. L c dính c t o do
keo XM c bám vào thép, ma sát gi a thép v i BT; CT ph i có g , m t
nhám; thép tr n ph i có móc neo
- L c dính phân b b m t c a thanh CT nh ng s phân b không u.
b) ng su t trong BT và CT
Khi BT co ngót có s c n tr c a thép, k t c u BTCT có ng su t nh h n k t
u BT không có CT ( ng su t thép nén, ng su t BT kéo)àTrong c u ki n
ch u kéo BT n t.
c) phá ho i và h h ng c a BTCT
- Do tác ng c h c: t i tr ng l n, s mài mòn,…
- Do tác ng hóa h c: môi tr ng có mu i, axit, m, xâm th c,…
- Do tác ng sinh h c: vi khu n, rêu m c,…
Làm gi m kh n ng ch ng c a công trình, gi m tu i th ,… có khi gãy ,
s p.
Kh c ph c: B o v m t ngoài t t (ch ng xâm th c) s n vôi, thi t k thông
thoáng, s d ng xi m ng c bi t.
III/Nguyên lí tính toán k t c u BTCT
1.Nguyên lí tính toán
- K t c u BTCT m b o c b n,làm vi c bình th ng và có tu i th
- Ch t l ng c a k t c u BTCT c qui nh b i các khâu: thi t k , thi công,
d ng
Trong vi c thi t k ph i luôn cân nh c sao cho k t c u an toàn nh ng ti t ki m
nguyên v t li u; v i t i tr ng tác d ng lên k t c u ta xác nh n i l c b t l i
nh t tác d ng lên ti t di n c a k t c u t ó ti n hành tính kh n ng ch u l c
a c u ki n.
¯Hai d ng bài toán th ng g p:
• Ki m tra các thông s v ti t di n BT và CT cho tr c c n ph i xác nh
i l c mà ti t di n có th ch u c. T ≤ Ttp .Trong ó: T: n i l c b t l i
nh t có th phát sinh trong k t c u do các t nh t i và các t i tr ng khác
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Th.S. Nguy n Phú Th Trang 20
Copyright by webtailieu.net