tính toán cấu kiện bê tông cốt thép và thép hỗn hợp 2021

            Phương pháp tính toán cấu kiện bê tông cốt thép – thép liên hợp

Hiện nay trên thế giới đã có một số phương pháp thiết kế tính toán cấu kiện bê tông – thép liên hợp. Tuy nhiên chúng còn chưa được kiểm nghiệm nhiều qua thực tế và rất phức tạp. Vì thế, trong phạm vi đồ án này ta chỉ sử dụng một phương pháp tương đối đơn giản để xác định khả năng chịu lực của tiết diện. Theo đó, ta sẽ tiến hành thiết kế sơ bộ tiết diện và tính toán khả năng chịu lực của tiết diện đó. Nếu khả năng chịu lực của tiết diện thoả mãn yêu cầu thiết kế, gần với giá trị nội lực mà cấu kiện phải chịu là được, nếu chưa thoả mãn, ta sẽ thiết kế lại, thay đổi các kích thước tiết diện và kiểm tra lại cho đến khi đạt yêu cầu.

* Các giả thiết cơ bản:

1. Các thành phần trên tiết diện làm  việc như một thể thống nhất trước khi đạt tới trạng thái giới hạn.

2. Khi cấu kiện chịu lực đạt tới trạng thái giới hạn vẫn xem rằng tiết diện phẳng, cho phép áp dụng các giả thiết cơ bản của sức bền vật liệu.

3. Khi cấu kiện chịu lực đạt tới trạng thái giới hạn thì toàn bộ tiết diện, cả phần thép và bê tông đều cùng đạt giới hạn cường độ tính toán của chúng.

4. Trong cấu kiện hỗn hợp, lực dính kết giữa bê tông và thép chưa bị khắc phục, hay nói cách khác kết cấu sẽ bị phá hoại trước khi thép và bê tông trượt lên nhau.

* Tính thanh hỗn hợp thép-bê tông chịu nén uốn:

Các thanh chịu nén thường đặt các lõi thép dạng chữ I, chữ H hoặc các dạng thép tổ hợp khác đối xứng với trục trọng tậm của tiết diện. Ngoài ra trên tiết diện còn có các cốt thép mềm và cũng được đặt đối xứng. ở trạng thái giới hạn xem rằng bê tông, lõi thép cứng và cốt thép mềm đều đạt tới giới hạn cường độ tính toán của chúng. Nghĩa là ứng suất nén trong bê tông đạt tới giới hạn Rn, ứng suất trong cốt thép chịu kéo đạt tới Ra, trong cốt thép chịu nén đạt tới Ra.

– Tính thanh nén – uốn theo điều kiện độ bền:

Xét thanh có tiết diện lõi thép đặt đối xứng dạng chữ H chịu lực tác dụng đồng thời của lực nén N và mômen uốn M. Giả thiết rằng ở trạng thái giới hạn về bền, ứng suất trên tiết diện lõi thép bị chảy hoàn toàn, ứng suất tại vùng bê tông chịu nén đạt tới cường độ tính toán của nó và ứng suất trong cốt thép tròn cũng đạt giới hạn chảy. Tại vùng bê tông chịu kéo xem như đã nứt và bỏ qua khả năng chịu kéo của bê tông tại vùng đó.

Để kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện, phương pháp thông thường là dựa trên công thức xác định [M], [N] từ hệ phương trình (*) và (**), cho y các giá trị xác định, tính các giá trị của M, N tương ứng, từ đó vẽ ra được đường cong bền của tiết diện. Sau đó đưa các giá trị nội lực mà tiết diện đó phải chịu vào so sánh với đường cong bền. Nếu điểm có toạ độ M, N đó nằm trong giới hạn bền của tiết diện thì coi như thoả mãn, tiết diện đủ khả năng chịu lực.

Như vậy, với mỗi tiết diện ta phải xây dựng đường cong bền của nó, sau đó nếu không thoả mãn thì tiến hành thiết kế lại tiết diện và lập lại đường cong bền một lần nữa để so sánh cho đến khi đạt yêu cầu. Tuy nhiên, việc này chỉ có thể thực hiện khi thiết kế một vài cấu kiện đơn lẻ, với cả một công trình thì phương pháp này sẽ dẫn đến một khối lượng công việc rất lớn, việc tính toán sẽ mất rất nhiều công sức và thời gian.

Do đó ta sẽ tính toán bằng cách từ các công thức tính [M], [N] ở trên, cho [N] = Ntt, từ đó tính ra ynén, thay vào công thức để tính được [M] tương ứng đem so sánh với Mtt. Nếu Mtt ( [M]tư  thì tiết diện đủ khả năng chịu lực. Tuy nhiên, do ta chưa biết được chiều cao vùng nén để chọn công thức tính ynén, vì thế ta sẽ tính chiều cao vùng nén theo các công thức áp dụng cho các trường hợp, sau

Trả lời

X