Bài viết này giới thiệu và phân tích nguyên tắc thiết kế cốt thép cột một cách ngắn gọn.
Khi thiết kế cột ta thường quan tâm nhiều đến mô men uốn và lực dọc (dùng để tính cốt thép dọc). Lực cắt trong cột thường bé so với khả năng chịu cắt của bê tông, vì vậy cốt đai trong cột thường được bố trí theo cấu tạo. Mô men xoắn trong cột là mô men xoắn tương thích, đồng thời khả năng chịu xoắn của cột thường được bỏ qua trong phân tích kết cấu, vì vậy ít khi người ta thiết kế cột chịu xoắn.
Để thiết kế cốt thép dọc thì trước đây người ta thường lựa chọn từ các tổ hợp nội lực ra các tổ hợp nguy hiểm để thiết kế. Các tổ hợp nguy hiểm này được xác định theo các tiêu chí như tiêu chí lực dọc lớn nhất hoặc tiêu chí mô men uốn lớn nhất… Việc làm này làm giảm thời gian tính toán cốt thép đáng kể. Tuy nhiên, thực tế thiết kế và lý luận dựa trên đường tương tác cho thấy rằng các tổ hợp nội lực được lựa chọn dựa vào các tiêu chí trên chưa chắc là các tổ hợp nguy hiểm thực sự (xem Hình 1). Đặc biệt đối với cột chịu nén lệch tâm xiên thì việc xác định tổ hợp nguy hiểm theo mô men uốn lớn nhất là khá phức tạp. Trong điều kiện tính toán hiện nay, chúng ta có thể tính toán cốt thép cho tất cả các tổ hợp, sau đó lấy cốt thép lớn nhất để bố trí. Việc làm này bảo đảm không bỏ sót tổ hợp nguy hiểm như cách chọn các tổ hợp xác định như trước đây.
Khi tính toán cốt thép dọc cho một đoạn cột (trong phạm vi một tầng nhà), ta phải tính toán cho cả hai tiết diện ở hai đầu đoạn cột đó. Lý do là vì lực dọc trong cột thường thay đổi rất bé còn mô men uốn lớn nhất trong cột thì xảy ra tại một trong hai đầu cột. Hình 2 cho thấy sự phân phối của các nội lực này trong cột.
Một điều cần lưu ý là việc bố trí cốt đai cho cột của công trình chịu tải ngang lớn như nhà cao tầng hoặc công trình chịu động đất. Tại hai đầu của mỗi đoạn cột ta cần phải bố trí đai dày để tăng độ dai cho cột khi xảy ra khớp dẻo. Hình 3 thể hiện quan hệ mô men uốn – góc xoay cho một đoạn cột có đai dày và cốt đai thưa. Rõ ràng việc bố trí cốt đai đã làm tăng độ dai cho cột. Điều này xảy ra vì khi ta sử dụng cốt đai để gói bê tông lại thì khả năng chịu nén của bê tông sẽ tăng lên thể hiện qua việc tăng cường độ và độ dai của vật liệu. Chiều dài đoạn bố trí đai dày tối thiểu phải bằng giá trị lớn nhất giữa chiều cao của tiết diện cột và 1/6 lần chiều cao thông thủy của cột. Đây là chiều dài của khớp dẻo theo nhiều kết quả thí nghiệm.
Comments
Post a Comment