Tài liệu Bài giảng cầu bê tông cốt thép

Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 PhÇn 2 : ThiÕt kÕ kÕt cÊu nhÞp cÇu BTCT (ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ kÕt cÊu) 2.1. Tr×nh tù vµ c¸c c¨n cø thiÕt kÕ kÕt cÊu nhÞp cÇu. ViÖc thiÕt kÕ kÕt cÊu x©y dùng bÊt kú nãi chung vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ kÕt cÊu nhÞp cÇu th−êng ®−îc tiÕn hµnh theo tr×nh tù nh− sau: ThiÕt kÕ cÊu t¹o + CÊu t¹o vµ kÝch th−íc mÆt c¾t ngang. + DÇm ngang + CÊu t¹o lan can, tay vÞn ↓ Ph©n tÝch kÕ cÊu + X©y dùng m« h×nh tÝnh to¸n + Ph©n tÝch t¸c ®éng cña t¶i träng ↓ TÝnh to¸n néi lùc c¸c bé phËn kÕt cÊu ↓ Bè trÝ vËt liÖu ↓ TÝnh duyÖt mÆt c¾t ↓ §¹t KÕt thóc H×nh 2.1 : Tr×nh tù tÝnh thiÕt kÕ kÕt cÊu nhÞp cÇu Bµi to¸n thiÕt kÕ kÕt cÊu th−êng ph¶i tháa m·n nhiÒu yªu cÇu vÒ tÝnh kinh tÕ kü thuËt v× vËy cÇn lùa chän cÊu t¹o, bè trÝ vËt liÖu vµ tÝnh duyÖt vµi lÇn ®Ó cã ®−îc cÊu t¹o kÕt cÊu ®¸p øng c¸c yªu cÇu chÞu lùc, chèng biÕn d¹ng, cã ®ñ møc ®é dù tr÷ an toµn ®ång thêi kh«ng qu¸ d− thõa vËt liÖu. TS. Hoµng Hµ 1 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 2.1.1. ThiÕt kÕ cÊu t¹o c¸c bé phËn cña kÕt cÊu nhÞp cÇu §©y lµ néi dung rÊt quan träng quyÕt ®Þnh tÝnh hîp lý chÞu lùc vµ ®é an toµn cña c«ng tr×nh. C¸c c¨n cø ®Ó thiÕt kÕ cÊu t¹o gåm: + Yªu cÇu sö dông: cÇu ®−êng s¸t, cÇu ®−êng «t«, cÇu ®−êng s¾t, ®−êng «t« ®i chung, yªu cÇu phÇn ®−êng cho ng−êi ®i bé. C¸c yªu cÇu nµy th−êng ®−îc qui ®Þnh trong nhiÖm vô thiÕt kÕ cÇu nh− khæ xe ch¹y, sè lµn xe thiÕt kÕ, chiÒu réng phÇn ®−êng ng−êi ®i bé…§©y chÝnh lµ c¬ së x¸c ®Þnh chiÒu réng ngang cÇu ( h×nh 1-2) H×nh 2-2: X¸c ®Þnh chiÒu réng cÇu C«ng thøc chung ®Ó x¸c ®Þnh c¸c yÕu tè liªn quan: W = WR + 2 T + 2 x 0.25 + 2 x 0.5 . + W - chiÒu réng toµn bé cña mÆt c¾t ngang (m) + WR - chiÒu réng khæ cÇu xe ch¹y (m) + T - chiÒu réng lÒ ng−êi ®i (m) + C¸c kÝch th−íc cßn l¹i lµ cña gê ch¾n b¸nh xe vµ lan can trªn cÇu. Chän cÊu t¹o chi tiÕt, c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n mÆt c¾t ngang cña dÇm chñ, dÇm ngang, b¶n mÆt cÇu, lan can, lÒ ng−êi ®i, líp phñ mÆt cÇu... C¸c cÊu t¹o cÇn tho¶ m·n c¸c chØ dÉn trong Tiªu chuÈn thiÕt kÕ vµ tham kh¶o c¸c c«ng tr×nh t−¬ng tù ®· x©y dùng trong thùc tÕ, c¸c thiÕt kÕ ®iÓn h×nh. C¸c bé phËn kÕt cÊu ph¶i ®−îc chän tho¶ m·n yªu cÇu vÒ chÞu lùc vµ ®é cøng. §èi víi kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp nãi chung yªu cÇu chÞu lùc cßn phô thuéc vµo sè l−îng cèt thÐp bè trÝ trªn mÆt c¾t ngang cßn ®é cøng phô thuéc chñ yÕu vµo chiÒu cao cÊu kiÖn. ChiÒu cao cña c¸c cÊu kiÖn cÇn ®−îc chän sao cho cã tû lÖ hîp lý víi chiÒu dµi nhÞp theo chØ dÉn trong b¶ng 2-1 (trÝch 2.5.2.6.3.1 [1]) TS. Hoµng Hµ 2 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 ThiÕt kÕ cÊu t¹o lµ c¬ së ®Ó ph©n tÝch gi¸ trÞ cña tÜnh t¶i t¸c dông lªn kÕt cÊu trong c¸c tÝnh to¸n thiÕt kÕ ë c¸c b−íc sau. B¶ng 2-1 ( trÝch b¶ng 2.5.2.6.3.1) : ChiÒu cao tèi thiÓu th«ng th−êng dïng cho c¸c bé phËn cña kÕt cÊu nhÞp BTCT. KÕt cÊu phÇn trªn VËt liÖu ChiÒu cao tèi thiÓu ( gåm c¶ mÆt cÇu) khi dïng cÊu kiÖn cã chiÒu cao thay ®æi th× ph¶i hiÖu chØnh c¸c gi¸ trÞ cã tÝnh ®Õn nh÷ng thay ®æi vÒ ®é cøng t−¬ng ®èi cña c¸c mÆt c¾t m« men d−¬ng vµ ©m Lo¹i h×nh DÇm gi¶n ®¬n DÇm liªn tôc 1.2(S + 3000) 30 (S + 3000) ≥ 165 mm 0.070 L 0.065 L DÇm hép 0.060 L 0.055 L DÇm kÕt cÊu cho ng−êi ®i bé 0.035 L 0.033 L 0.030 l ≥ 165 mm 0.027 L ≥ 165 mm 0.045 L 0.040 L 0.045 L 0.040 L 0.033 L 0.030 L 0.030 l 0.025 L B¶n cã cèt thÐp chñ song Bª t«ng song víi ph−¬ng xe ch¹y cèt thÐp DÇm T B¶n Bª t«ng DÇm hép ®óc t¹i chç cèt thÐp DÇm I ®óc s½n dù øng DÇm hép cho ng−êi ®i bé lùc DÇm hép liÒn kÒ 30 2.1.2. Ph©n tÝch cÊu t¹o, x©y dùng m« h×nh tÝnh to¸n. Nh×n chung c¸c bé phËn kÕt cÊu ®−îc ph©n tÝch trªn c¬ së tÝnh to¸n kÕt cÊu trong tr¹ng th¸i lµm viÖc ®µn håi. Trong mét sè tr−êng hîp cã thÓ ¸p dông thªm c¸c néi dung ph©n tÝch kh«ng ®µn håi hoÆc vÊn ®Ò ph©n bè l¹i hiÖu øng lùc trong mét sè kÕt cÊu nhÞp dÇm liªn tôc . Nã qui ®Þnh râ viÖc ph©n tÝch kh«ng ®µn håi ®èi víi mét sè cÊu kiÖn chÞu nÐn lµm viÖc ë tr¹ng th¸i kh«ng ®µn håi vµ ®−îc coi nh− lµ mét tr−êng hîp cña c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Æc biªt ( cùc h¹n) 2.1.2.1. C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch kÕt cÊu ®−îc chÊp nhËn theo 22 TCN 272 -01 Cã thÓ sö dông bÊt cø ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch kÕt cÊu phï hîp víi lo¹i vËt liÖu vµ mèi quan hÖ t−¬ng t¸c gi÷a øng suÊt - biÕn d¹ng cña kÕt cÊu. C¸c ph−¬ng ph¸p ®−îc chÊp thuËn bao gåm: • Ph−¬ng ph¸p chuyÓn vÞ vµ ph−¬ng ph¸p lùc cæ ®iÓn. • Ph−¬ng ph¸p sai ph©n h÷u h¹n. TS. Hoµng Hµ 3 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 • Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n. • Ph−¬ng ph¸p b¶n gËp. • Ph−¬ng ph¸p gi¶i h÷u h¹n. • Ph−¬ng ph¸p m¹ng dÇm t−¬ng ®−¬ng. • Ph−¬ng ph¸p chuçi hoÆc c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu hßa kh¸c. • Ph−¬ng ph¸p ®−êng ch¶y dÎo. 2.1.2.2. M« h×nh tÝnh to¸n Nguyªn t¾c chung ®Ó x©y dùng c¸c m« h×nh ph¶i dùa vµo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n ®ang xÐt, ®Þnh l−îng, hiÖu øng lùc ®ang xÐt vµ ®é chÝnh x¸c yªu cÇu. Trong bµi to¸n thiÕt kÕ c«ng tr×nh cÇu nÕu kh«ng cã c¸c yªu cÇu ®Æc biÖt th−êng sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch gÇn ®óng víi viÖc x©y dùng c¸c m« h×nh phï hîp. Theo ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch gÇn ®óng b¶n bª t«ng cèt thÐp mÆt cÇu ®−îc chia thµnh c¸c d¶i nhá vu«ng gãc víi c¸c cÊu kiÖn ®ì 2-2. ThiÕt kÕ dÇm chñ: 2.2.1. TÝnh to¸n néi lùc dÇm chñ: • S¬ ®å tÝnh: DÇm gi¶n ®¬n chiÒu dµi nhÞp Ltt • MÆt c¾t cÇn xÐt L/2 vµ L/4 → x©y dùng ®−êng ¶nh h−ëng néi lùc H×nh 2-3 • TÜnh t¶i: + T¶i träng r¶i ®Òu trªn 1 m dµi dÇm chñ do träng l−îng b¶n th©n dÇm chñ g1 (KN/m) + T¶i träng r¶i ®Òu trªn 1 m dµi dÇm chñ do träng l−îng cña dÇm ngang g2 (KN/m) TS. Hoµng Hµ 4 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 → Tæng tÜnh t¶i cña b¶n th©n kÕt cÊu ký hiÖu DC = g1 + g2 (KN/m) + T¶i träng r¶i ®Òu trªn 1m dµi dÇm chñ do gê ch¾n b¸nh xe q1 (KN/m) + T¶i träng r¶i ®Òu trªn 1m dµi dÇm chñ do lan can vµ lÒ ng−êi ®i q2 (Kn/m) + T¶i träng r¶i ®Òu trªn 1m chiÒu dµi dÇm chñ do líp phñ mÆt cÇu q3 (KN/m) → Tæng tÜnh t¶i líp phñ vµ tiÖn Ých c«ng céng DW = p1 + p2 + p3 (KN/m) • Ho¹t t¶i + Trªn mÆt c¾t ngang cã nhiÒu dÇm cïng tham gia chÞu lùc nh−ng møc ®é chÞu lùc cña c¸c dÇm kh«ng ®ång ®Òu, phô thuéc vµo c¸c yÕu tè: - VÞ trÝ t¶i träng - CÊu t¹o kÕt cÊu - §é cøng cña kÕt cÊu - Liªn kÕt gi÷a chóng → TÝnh to¸n møc ®é ph©n bè cña mét lµn t¶i träng cho 1 dÇm → ¸p dông cho cÇu BTCT cã 2 ph−¬ng ph¸p ®−îc chÊp thuËn: 2.2.1-1. TÝnh to¸n ph©n bè t¶i träng cña «t« cho m« men: + Khi sè dÇm chñ n ≤ 3 dÇm : dïng ph−¬ng ph¸p ®ßn bÈy H×nh 2-4 HÖ sè ph©n bè t¶i träng cho dÇm chñ (h×nh 2-4): - Do xe «t«: gLL = Σ yi - Do bé hµnh gPL = Σ yi + Khi sè dÇm chñ n ≥ 4 dÇm : dïng c«ng thøc - §èi víi c¸c dÇmchñ bªn trong: - Khi cÇu thiÕt kÕ chÞu t¶i cho mét lµn xe «t« TS. Hoµng Hµ 5 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 ⎛ S ⎞ g = 0,06 + ⎜ ⎟ ⎝ 4300 ⎠ 0, 4 ⎛S⎞ ⎜ ⎟ ⎝L⎠ 0 ,3 ⎛ Kg ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ Lt 3 ⎟ ⎝ s⎠ 0 ,1 - Khi cÇu thiÕt kÕ chÞu t¶i cho 2 hoÆc h¬n 2 lµn xe «t« ⎛ S ⎞ g = 0,075 + ⎜ ⎟ ⎝ 2900 ⎠ 0,6 ⎛S⎞ ⎜ ⎟ ⎝L⎠ 0,2 ⎛ Kg ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ Lt 3 ⎟ ⎝ s⎠ 0 ,1 trong ®ã: g- hÖ sè ph©n bè t¶i träng S - kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm chñ (mm) L - chiÒu dµi nhÞp tÝnh to¸n (mm) ts-chiÒu dµy b¶n mÆt cÇu (mm) ( K g = n I + Aeg2 Kg - hÖ sè ) víi: n - tû sè gi÷a m« ®un ®µn håi cña b¶n mÆt cÇu (EB) / trªn m«®un ®µn håi cña dÇm (ED) - ®¬n vÞ MPa Chó ý: 1 MPa ≈ 10 kG/cm2 I - m«men qu¸n tÝnh chèng uèn cña tiÕt diÖn phÇn dÇm chñ (kh«ng tÝnh b¶n mÆt cÇu - mm2). A - diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña phÇn dÇm chñ (kh«ng tÝnh b¶n mÆt cÇu - mm2) Eg - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña b¶n mÆt cÇu ®Õn träng t©m cña dÇm. Trong thiÕt kÕ s¬ bé vµ phÇn bµi tËp lín cho phÐp lÊy tû sè Kg Lt 3s = 1,0 - §èi víi c¸c dÇm chñ phÝa ngoµi: + Khi cÇu thiÕt kÕ chÞu t¶i cho 1 lµn xe «t« : dïng nguyªn lý ®ßn bÈy + Khi cÇu thiÕt kÕ chÞu t¶i cho 2 hoÆc lín h¬n 2 lµn xe «t« g = e gtrong víi e hÖ sè ®iÒu chØnh e = 0,77 + de 2800 trong ®ã dc - kho¶ng c¸ch tõ tim dÇm biªn ®Õn mÐp ®¸ vØa (h×nh 2-5): H×nh 2-5 TS. Hoµng Hµ 6 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 2.2.1-2. TÝnh to¸n ph©n bè t¶i träng cña xe «t« cho lùc c¾t: + Khi sè dÇm chñ n ≤ 3 dÇm : dïng ph−¬ng ph¸p ®ßn bÈy + Khi sè dÇm chñ n ≥ 4 dÇm : Dïng c«ng thøc - §èi víi c¸c dÇm chñ phÝa trong: - Khi cÇu cã mét lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞ g = 0,36 + ⎜ ⎟ ⎝ 7600 ⎠ - Khi cÇu cã hai hoÆc h¬n hai lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞⎛ S ⎞ g = 0,20 + ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ 3600 ⎠⎝ 10700 ⎠ 2,0 -§èi víi c¸c dÇm chñ ngoµi biªn: + Khi cÇu cã mét lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i: dïng nguyªn lý ®ßn bÈy. + Khi cÇu cã 2 hoÆc h¬n 2 lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i: g = e gtrong víi e hÖ sè ®iÒu chØnh e = 0,60 + de 3000 trong ®ã dc - kho¶ng c¸ch tõ tim dÇm biªn ®Õn mÐp ®¸ vØa: 2.2.1-3. TÝnh to¸n ph©n bè t¶i träng cña ng−êi bé hµnh cho m«men vµ lùc c¾t: + Ng−êi bé hµnh ®−îc chÊt ®Çy c¶ 2 bªn lÒ ng−êi ®i vµ ph©n bè ®Òu cho c¸c dÇm chñ. 2-2-1-4. TÝnh to¸n ph©n bè t¶i träng cña «t« ¸p dông trong tr−êng hîp kÕt cÊu nhÞp cã d¹ng Super-T hay dÇm hép nhiÒu ng¨n: 2.2.1- 4-1. DÇm Super-T: a- HÖ sè ph©n bè t¶i träng cho m« men: - §èi víi c¸c dÇm chñ phÝa trong: - Khi cÇu cã mét lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞ g=⎜ ⎟ ⎝ 910 ⎠ 0 ,35 ⎛Sd⎞ ⎜ 2⎟ ⎝L ⎠ 0 , 25 - Khi cÇu cã hai hoÆc h¬n hai lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞ g=⎜ ⎟ ⎝ 1900 ⎠ 0,6 ⎛Sd⎞ ⎜ 2⎟ ⎝L ⎠ 0 ,125 trong ®ã: d -chiÒu cao dÇm (mm) - §èi víi c¸c dÇm ngoµi biªn: TS. Hoµng Hµ 7 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 + Khi cÇu cã 1 lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i: dïng nguyªn lý ®ßn bÈy. + Khi cÇu cã 2 hoÆc h¬n 2 lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i g = e gtrong víi e hÖ sè ®iÒu chØnh e = 0,97 + de 8700 b. HÖ sè ph©n bè t¶i träng cña xe «t« cho lùc c¾t: - §èi víi c¸c dÇm chñ phÝa trong: - Khi cÇu cã mét lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞ g=⎜ ⎟ ⎝ 3050 ⎠ 0, 6 ⎛d⎞ ⎜ ⎟ ⎝L⎠ 0 ,1 - Khi cÇu cã hai hoÆc h¬n hai lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞ g=⎜ ⎟ ⎝ 2250 ⎠ 0 ,8 ⎛d⎞ ⎜ ⎟ ⎝L⎠ 0 ,1 - §èi víi c¸c dÇm ngoµi: + Khi cÇu cã 1 lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i: dïng nguyªn lý ®ßn bÈy. + Khi cÇu cã hai hoÆc h¬n hai lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i: g = e gtrong víi e hÖ sè ®iÒu chØnh e = 0,80 + de 3050 2.2.1- 4-2. DÇm hép mét hoÆc nhiÒu ng¨n: a- HÖ sè ph©n bè t¶i träng cho m« men: - §èi víi c¸c dÇm chñ phÝa trong: - Khi cÇu cã mét lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i S ⎞⎛ 300 ⎞ ⎛ g = ⎜1,75 + ⎟⎜ ⎟ 1100 ⎠⎝ L ⎠ ⎝ 0 ,35 ⎛ 1 ⎜⎜ ⎝ Nc ⎞ ⎟⎟ ⎠ 0 , 45 - Khi cÇu cã hai hoÆc h¬n hai lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ 13 g = ⎜⎜ ⎝ Nc ⎞ ⎟⎟ ⎠ 0 ,3 ⎛ S ⎞⎛ 1 ⎞ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ 430 ⎠⎝ L ⎠ 0 , 25 trong ®ã: Nc -sè ng¨n hép cã trªn mÆt c¾t ngang - §èi víi c¸c dÇm ngoµi: g= We (cho bÊt kú sè lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i) 4300 trong ®ã We - mét nöa kho¶ng c¸ch bông dÇm céng víi phÇn hÉng TS. Hoµng Hµ 8 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 b. HÖ sè ph©n bè t¶i träng cña xe «t« cho lùc c¾t: - §èi víi c¸c dÇm chñ phÝa trong: - Khi cÇu cã mét lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞ g=⎜ ⎟ ⎝ 2900 ⎠ 0,6 ⎛d⎞ ⎜ ⎟ ⎝L⎠ 0,1 - Khi cÇu cã hai hoÆc h¬n hai lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i ⎛ S ⎞ g=⎜ ⎟ ⎝ 2200 ⎠ 0 ,9 ⎛d⎞ ⎜ ⎟ ⎝L⎠ 0,1 - §èi víi c¸c dÇm ngoµi: + Khi cÇu cã mét lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i: dïng nguyªn lý ®ßn bÈy. + Khi cÇu cã hai hoÆc h¬n hai lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i g = e gtrong víi e hÖ sè ®iÒu chØnh e = 0,80 + de 3050 2.2.1.5. C¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n - Tæ hîp t¶i träng. • Kh¸i niÖm: Tr¹ng th¸i giíi h¹n lµ tr¹ng th¸i (møc ®é) cña kÕt cÊu ®−îc ®−a ra ®Ó so s¸nh khi v−ît qua nã th× kÕt cÊu ®−îc coi lµ h− háng, kh«ng cßn tho¶ m·n yªu cÇu thiÕt kÕ. • Cã thÓ ®¸nh gi¸ c«ng tr×nh cÇu theo nhiÒu tiªu chÝ kh¸c nhau tõ ®ã h×nh thµnh nhiÒu tr¹ng th¸i giíi h¹n kh¸c nhau: + Nhãm c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ c−êng ®é chÞu lùc: Khi x¶y ra chóng kÕt cÊu cÇu kh«ng cßn kh¶ n¨ng chÞu c¸c t¸c dông lùc n÷a nh− ®øt gÉy, ch¶y dÎo vËt liÖu, mÊt æn ®Þnh… + Nhãm tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Æc biÖt: Khi x¶y ra chóng th× kÕt cÊu kh«ng cßn kh¶ n¨ng chèng l¹i c¸c t¸c ®éng ®Æc biÖt nh− ®éng ®Êt, va x« cña tµu bÌ, va ch¹m cña xe cé… + Nhãm c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ sö dông: Khi v−ît qua chóng th× kÕt cÊu kh«ng ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn khai th¸c b×nh th−êng nh− ®é vâng qu¸ lín, vÕt nøt qu¸ lín, rung ®éng qu¸ lín… + Nhãm tr¹ng th¸i giíi h¹n mái: XÐt kh¶ n¨ng chÞu t¸c t¸c ®éng cña t¶i träng lÆp, trïng phôc. • KÕt cÊu hay bé phËn kÕt cÊu cã thÓ chÞu t¸c ®éng cña mét t¶i träng hay nhiÒu t¶i träng mét c¸ch ®ång thêi cã thÓ dÉn ®Õn c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n. TËp hîp TS. Hoµng Hµ 9 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 cña c¸c t¶i träng t¸c ®éng ®ång thêi cã thÓ g©y bÊt lîi cho kÕt cÊu gäi lµ Tæ hîp t¶i träng. • Tiªu chuÈn TCN-272-01 yªu cÇu xÐt c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n cïng víi c¸c tæ hîp t¶i träng t−¬ng øng d−íi ®©y: Tr¹ng th¸i giíi h¹n Môc ®Ých kiÓm tra T¶i träng ®−îc xÐt C−êng ®é I Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu d−íi t¸c dông cña t¶i träng th¼ng ®øng Xe vµ ng−êi, kh«ng cã giã C−êng ®é II Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngang Giã cã tèc ®é lín h¬n 25m/s C−êng ®é III Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu d−íi t¸c dông ®ång thêi cña t¶i träng th¼ng ®øng vµ ngang Xe vµ ng−êi b×nh th−êng kÕt hîp víi giã cã vËn tèc 25m/s §Æc biÖt Kh¶ n¨ng chôi lùc cña kÕt cÊu do c¸c t¸c ®éng ®Æc biÖt §éng ®Êt, va x« tµu bÌ hoÆc va ch¹m do xe cé Sö dông Kh¶ n¨ng ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu khai th¸c b×nh th−êng cña c«ng tr×nh nh− kh«ng xuÊt hiÖn ®é vâng, vÕt nøt hay dao ®éng qu¸ lín TÊt c¶ c¸c t¶i träng cã thÓ vµ giã cã vËn tèc 25m/s Mái Kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i mái vµ ®øt gÉy ®ét ngét T¶i träng xe th¼ng ®øng 2.2.1.6. HÖ sè t¶i träng. • Kh¸i niÖm: Mét lo¹i t¶i träng t¸c dông lªn c«ng tr×nh cã thÓ biÓu thÞ nhiÒu gi¸ trÞ kh¸c nhau. VÝ dô nh− t¸c ®éng cña giã víi c¸c vËn tèc kh¸c nhau g©y ra c¸c t¸c ®éng víi møc ®é rÊt kh¸c nhau ®èi víi c«ng tr×nh hoÆc do nh÷ng sai sãt thi c«ng cã thÓ lµm sai lÖch träng l−îng b¶n th©n cña kÕt cÊu. V× nh÷ng lý do nªu trªn, trong Tiªu chuÈn thiÕt kÕ ®−a vµo hÖ sè t¶i träng ®−îc ®Þnh nghÜa nh− sau: HÖ sè t¶i träng: HÖ sè xÐt ®Õn chñ yÕu lµ sù biÕn thiªn cña c¸c t¶i träng, sù thiÕu chÝnh x¸c trong ph©n tÝch vµ x¸c suÊt x¶y ra cïng mét lóc cña c¸c t¶i träng kh¸c nhau, nh−ng còng liªn hÖ ®Õn nh÷ng thèng kª vÒ søc kh¸ng trong qu¸ tr×nh hiÖu chØnh. HÖ sè t¶i träng cho c¸c t¶i träng kh¸c nhau bao gåm trong mét tæ hîp t¶i träng thiÕt kÕ ®−îc lÊy nh− quy ®Þnh trong B¶ng 2-2. TS. Hoµng Hµ 10 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 Mäi tËp hîp con tho¶ ®¸ng cña c¸c tæ hîp t¶i träng ph¶i ®−îc nghiªn cøu. B¶ng 2-2- HÖ sè t¶i träng DC DD DW EH EV ES LL IM CE BR PL LS EL WA C−êng ®é I γn 1,75 1,00 - - 1,00 0,5/1.20 γTG C−êng ®é II γn - 1,00 1,40 - 1,00 0,5/1.20 C−êng ®é III γn 1,35 1,00 0.4 1,00 1,00 §Æc biÖt γn 0,50 1,00 - - Sö dông 1.0 1,00 1,00 0,30 - 0,75 - - Tr¹ng th¸i giíi h¹n Mái chØ cã LL, IM & CE WS WL FR TU CR SH Cïng mét lóc chØ dïng mét trong c¸c t¶i träng TG SE eq ct cv γSE - - - γTG γSE - - - 0,5/1.20 γTG γSE - - - 1,00 - - - 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,0/1,20 γTG γSE - - - - - - - - - - - C¸c ký hiÖu chñ yÕu: T¶i träng vµ c¸c t¸c ®éng th−êng xuyªn: bao gåm: DC = T¶i träng b¶n th©n cña c¸c bé phËn kÕt cÊu vµ thiÕt bÞ phô phi kÕt cÊu DD = T¶i träng kÐo xuèng (xÐt hiÖn t−¬ng ma s¸t ©m) DW = T¶i träng b¶n th©n cña líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c tiÖn Ých c«ng céng EH = T¶i träng ¸p lùc ®Êt n»m ngang. EL = C¸c hiÖu øng tÝch luü do ph−¬ng ph¸p thi c«ng. ES = T¶i träng ®Êt chÊt thªm. EV = ¸p lùc th¼ng ®øng do tù träng ®Êt ®¾p T¶i träng vµ c¸c t¸c ®éng tøc thêi: bao gåm: BR = Lùc h·m xe. CE = Lùc ly t©m. CR = Tõ biÕn. CT = Lùc va xe CV = Lùc va tµu EQ = Lùc ®éng ®Êt. FR = Lùc ma s¸t IM = Lùc xung kÝch ( xÐt ®Õn t¸c dông ®éng lùc cña xe ) TS. Hoµng Hµ 11 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 LL = Ho¹t t¶i xe LS = Ho¹t t¶i chÊt thªm (¸p lùc ®Êt do ho¹t t¶i trªn l¨ng thÓ tr−ît). PL = T¶i träng ng−êi ®i SE = Lón nÒn mãng SH = Co ngãt bª t«ng TG = Gradien nhiÖt TU = NhiÖt ®é ®Òu WA = T¶i träng n−íc vµ ¸p lùc dßng ch¶y WL = Giã trªn ho¹t t¶i WS = Giã trªn kÕt cÊu Víi γ n -hÖ sè t¶i träng dïng cho c¸c t¶i träng th−êng xuyªn lÊy theo b¶ng 1-3, B¶ng 2-3 - HÖ sè t¶i träng dïng cho t¶i träng th−êng xuyªn, γp HÖ sè t¶i träng Lo¹i t¶i träng Lín nhÊt Nhá nhÊt DC: CÊu kiÖn vµ c¸c liªn kÕt 1,25 0,90 DW: Líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c thiÕt bÞ 1,50 0,65 EL: C¸c øng suÊt l¾p r¸p 1,00 1,00 ES: T¶i träng ®Êt chÊt thªm 1,50 0,75 KAD - kh«ng ¸p dông 2.2.1.7 . HÖ sè lµn xe (m) HÖ sè lµn xe cã ý nghÜa xÐt ®Õn x¸c suÊt kh«ng xuÊt hiÖn ®ång thêi tÊt c¶ c¸c lµn t¶i träng trªn mÆt c¾t ngang cÇu. øng lùc cùc h¹n cña ho¹t t¶i ph¶i x¸c ®Þnh b»ng c¸ch xÐt mçi tæ hîp cã thÓ cña sè lµn chÞu t¶i nh©n víi hÖ sè t−¬ng øng trong B¶ng 1-9. B¶ng 2.4- HÖ sè lµn ″m″ TS. Hoµng Hµ Sè lµn chÊt t¶i HÖ sè lµn (m) 1 2 3 >3 1,20 1,00 0,85 0,65 12 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 2.2.1.8 . Lùc xung kÝch (IM) Tæng qu¸t T¸c ®éng tÜnh häc cña xe t¶i hay xe hai trôc thiÕt kÕ kh«ng kÓ lùc ly t©m vµ lùc h·m, ph¶i ®−îc t¨ng thªm mét tû lÖ phÇn tr¨m ®−îc quy ®Þnh trong b¶ng 1-10 cho lùc xung kÝch. HÖ sè ¸p dông cho t¶i träng t¸c dông tÜnh ®−îc lÊy b»ng: (1 + IM/100) Lùc xung kÝch kh«ng ®−îc ¸p dông cho t¶i träng lµn thiÕt kÕ. B¶ng 2-5- Lùc xung kÝch IM CÊu kiÖn IM Mèi nèi b¶n mÆt cÇu TÊt c¶ c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n TÊt c¶ c¸c cÊu kiÖn kh¸c • Tr¹ng th¸i giíi h¹n mái vµ gißn • TÊt c¶ c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n kh¸c 75% 15% 25% 2.2.1.9. TÝnh to¸n hiÖu øng lùc do t¶i träng vµ c¸c t¸c ®éng Tæng øng lùc tÝnh to¸n ph¶i ®−îc lÊy nh− sau: Q = ∑ ηi γ iQ i (1-3) trong ®ã: ηi = Qi = hÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng t¶i träng quy ®Þnh ë trªn ®©y γi hÖ sè t¶i träng lÊy theo b¶ng 1-2 vµ 1-3 = C¸c hÖ sè ph¶i chän sao cho g©y ra tæng øng lùc tÝnh to¸n cùc h¹n. §èi víi mçi tæ hîp t¶i träng c¶ trÞ sè cùc h¹n ©m lÉn trÞ sè cùc h¹n d−¬ng ®Òu ph¶i ®−îc xem xÐt. Trong tæ hîp t¶i träng nÕu t¸c dông cña mét t¶i träng lµm gi¶m t¸c dông cña mét t¶i träng kh¸c th× ph¶i lÊy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña t¶i träng lµm gi¶m gi¸ trÞ t¶i träng kia. §èi víi t¸c ®éng cña t¶i träng th−êng xuyªn th× hÖ sè t¶i träng g©y ra tæ hîp bÊt lîi h¬n ph¶i ®−îc lùa chän theo B¶ng 1- 2. HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng lÊy nh− sau: ηi = η D η R η I ≥ 0.95 Khi dïng c¸c hÖ sè v−ît t¶i cùc ®¹i th× yªu cÇu: TS. Hoµng Hµ 13 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 ηi = 1 ηD ηR ηI ≤ 1,0 VËy th«ng th−êng cã thÓ chän ηi =1 Yªu cÇu lÇn l−ît tÝnh hiÖu øng cña t¶i träng t−¬ng øng víi tÊt c¶ c¸c Tr¹ng th¸i giíi h¹n, sau ®©y lµ h−íng dÉn cô thÓ tÝnh cho tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é i: 2.2.1.9. 1. TÝnh to¸n hiÖu øng lùc do t¶i träng vµ c¸c t¸c ®éng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é i: A- TÝnh m« men: + M« men do tÜnh t¶i: do DC vµ DW g©y ra MD = ( 1,2 DC + 1,4 DW)ΩM + M« men do ho¹t t¶i: XÐt lÊy gi¸ trÞ lín h¬n träng 2 t¸c ®éng cña: PL + HL93M = PL + Xe t¶i + T¶i träng lµn PL + HL93K = PL + Xe hai trôc + T¶i träng lµn C«ng thøc: MPM =1,75 m gPL PL )ΩM + 1,75 m gLL (145 y1 + 145 y2+ 35 y3)(1+IM) + 1,75 m gLL 9.3 ΩM MPK =1,75 m gPL PL )ΩM + 1,75 m gLL (110 y1 + 110 y2)(1+IM) + 1,75 m gLL 9.3 ΩM So s¸nh MPM vµ MPK chän gi¸ trÞ max. M« men tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é i b»ng: MI-L/2 = MD + max (MPM vµ MPK) H×nh 2-6 TS. Hoµng Hµ 14 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 B- TÝnh lùc c¾t: + Lùc c¾t do tÜnh t¶i: do DC vµ DW g©y ra QD = ( 1,2 DC + 1,4 DW)ΣΩQ + Lùc c¾t do ho¹t t¶i: XÐt lÊy 4 t¸c ®éng cña: PL + HL93M = [PL + Xe t¶i + T¶i träng lµn] ®Æt trªn phÇn (+) cña §AH PL + HL93M = [PL + Xe t¶i + T¶i träng lµn] ®Æt trªn phÇn (-) cña §AH PL + HL93K = [PL + Xe hai trôc + T¶i träng lµn] ®Æt trªn phÇn (+) cña §AH PL + HL93K = [PL + Xe hai trôc + T¶i träng lµn] ®Æt trªn phÇn (-) cña §AH C«ng thøc: QPM-1 =1,75 m gPL PL ΩQ (+) + 1,75 m gLL (145 y1 + 145 y2+ 35 y3)(1+IM)(®Æt phÇn + cña §AH) + 1,75 m gLL 9.3 ΩQ(+) QPM-2 =1,75 m gPL PL )ΩQ (-) + 1,75 m gLL (145 y1 + 145 y2+ 35 y3)(1+IM)(®Æt phÇn - cña §AH) + 1,75 m gLL 9.3 ΩQ(-) QPK-1 =1,75 m gPL PL )ΩQ (+) + 1,75 m gLL (110 y1 + 110 y2)(1+IM)(®Æt phÇn + cña §AH) + 1,75 m gLL 9.3 ΩQ(+) QPK-1 =1,75 m gPL PL )ΩQ (-) + 1,75 m gLL (110 y1 + 110 y2)(1+IM)(®Æt phÇn - cña §AH) + 1,75 m gLL 9.3 ΩQ(-) So s¸nh chän gi¸ trÞ max trong 4 gi¸ trÞ lùc c¾t ®−îc tæ hîp sau ®©y: QI-L/4 = QD +QPM-1 ; QI-L/4 = QD +QPM-2 QI-L/4 = QD +QPK-1 ; QI-L/4 = QD +QPK-2 H×nh 2-7 TS. Hoµng Hµ 15 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 2.2.2. ThiÕt kÕ mÆt c¾t Lùa chän diÖn tÝch cèt thÐp. C¨n cø vµo ®iÒu kiÖn c©n b»ng m« men: Mu = ApS fpS Z Trong ®ã: Mu - m« men lín nhÊt do t¶i träng ë mÆt c¾t gi÷a nhÞp Z - c¸nh tay ®ßn néi ngÉu lùc. Z ≈ d pS − c 2 dpS = d - 300mm (300mm lµ kho¶ng c¸ch dù kiÕn tõ träng t©m cèt thÐp D¦L ®Õn mÐp d−íi dÇm) c - chiÒu cao vïng bª t«ng chÞu nÐn ch−a biÕt cÇn dù kiÕn theo kinh nghiÖm c = 0,09 dpS cã: Z = dpS (1- 0,09 /2) = 0,955 dpS ApS vµ fpS diÖn tÝch vµ c−êng ®é trung b×nh cña cèt thÐp D¦L ë thêi ®iÓm ph¸ ho¹i. C¨n cø vµo c−êng ®é chÞu lùc cña cèt thÐp dù øng lùc. Chó ý phô thuéc vµo lo¹i cèt thÐp cña c¸c h·ng s¶n xuÊt. VÝ dô chän lo¹i c¸p cã ®é chïng thÊp theo tiªu chuÈn ASTM cã c¸c ®Æc tr−ng sau: + C−êng ®é ph¸ ho¹i: fpu = 1860 MPa + Giíi h¹n ch¶y : fpy = 0.85 x fpu = 0,85 x 1860 = 1581 MPa. + C−êng ®é cho TTGH sö dông : fpe = 0,85 x fpy= 0,8 x 1581 = 1343 MPa. + C−êng ®é trung b×nh: ⎛ c ⎞⎟ f pS = f pu ⎜1 − k = f (1 − 0,09k ) ⎜ ⎟ pu d pS ⎝ ⎠ ⎛ ⎜ ⎝ víi : k = 2⎜1,04 − f py ⎞ ⎟ = 2⎛⎜1,04 − 1581 ⎞⎟ = 0,38 f pu ⎟⎠ 1860 ⎠ ⎝ thay vµo cã fpS ≈ 0,966 fpu DiÖn tÝch cèt thÐp D¦L cÇn thiÕt: A pS = TS. Hoµng Hµ 16 Mu Zf pS BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 Theo kinh nghiÖm thiÕt kÕ ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn vÒ hµm l−îng cèt thÐp tèi thiÓu l−îng cèt thÐp tÝnh ®−îc cÇn nh©n víi hÖ sè 1,33. Sau khi chän ®−îc diÖn tÝch cèt thÐp tiÕn hµnh bè trÝ → x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ dpS vµ dp. 2.2.3. TÝnh to¸n kiÓm tra theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n 2.2.3.1. KiÓm tra theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ c−êng ®é (I,II,III) 2.2.3.1.1. KiÓm tra søc kh¸ng uèn ( TC-01/ 5.7.3.2) C«ng thøc: Mu ≤ Mr = φ Mn (5.7.3.2.1.1) Trong ®ã: Mu- m« men uèn cùc ®¹i t¹i mÆt c¾t ®ang xÐt tÝnh theo c¸c TTGH c−êng ®é. φ - hÖ sè søc kh¸ng lÊy trªn c¬ së thèng kª lÊy theo ®iÒu 5.5.4.2, ®èi víi BTCT th−êng φ = 0,9; ®èi víi BTCT D¦L φ = 1,0. Mn - søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cña mÆt c¾t. Mr - søc kh¸ng uèn tÝnh to¸n. H×nh 2-8 Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu ®å øng suÊt cña mÆt c¾t ngang trªn h×nh 2-8. • C¸c ký hiÖu trªn h×nh vÏ: d - chiÒu cao toµn bé mÆt c¾t (mm). dp - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cèt thÐp th−êng chÞu kÐo ®Õn mÐp miÒn chÞu nÐn (mm). dpS - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cèt thÐp D¦L chÞu kÐo ®Õn mÐp miÒn chÞu nÐn (mm). TS. Hoµng Hµ 17 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 c - chiÒu cao vïng bª t«ng chÞu nÐn (mm). hf - chiÒu dµy b¶n mÆt cÇu (mm). a = β1c β1- hÖ sè qui ®æi h×nh khèi øng suÊt bª t«ng lÊy theo qui ®Þnh ë TC-01/5.7.2.2 nh− sau: + β1=0,85 víi c¸c m¸c bª t«ng kh«ng lín h¬n 28 MPa. Víi bª t«ng cã m¸c lín h¬n, hÖ sè β1 sÏ lÊy gi¶m ®i theo tû lÖ 0,05 cho tõng 7 MPa nh−ng kh«ng nhá h¬n 0,65. + NÕu cã m¸c bª t«ng thiÕt kÕ lµ X hÖ sè β1 lÊy nh− sau: - X ≤ 28 → β1 = 0,85. ⎛ X − 28 ⎞ ⎟ ≥ 0,65 ⎝ 7 ⎠ - X > 28 → β1 = 0,85 - 0,05⎜ b - chiÒu réng b¶n c¸nh (mm). bw- chiÒu dµy s−ên dÇm (mm) ApS - diÖn tÝch cèt thÐp D¦L ë miÒn chÞu kÐo (mm2). A'pS - diÖn tÝch cèt thÐp D¦L ë miÒn chÞu nÐn (mm2). As - diÖn tÝch cèt thÐp th−êng ë miÒn chÞu kÐo (mm2). A's - diÖn tÝch cèt thÐp th−êng ë miÒn chÞu nÐn (mm2). • ChÊp nhËn m« h×nh t¹i thêi ®iÓm x¶y ra tr¹ng th¸i giíi h¹n: - Bª t«ng t¹i vïng chÞu nÐn ®¹t tíi 85% c−êng ®é tÝnh to¸n ë tuæi 28 ngµy f'c VÝ dô cÊp bª t«ng thiÕt kÕ 40 cã f'c = 40 MPa - C¸c cèt thÐp th−êng As vµ A's ®¹t tíi giíi h¹n ch¶y fy vµ f'y. Th«ng th−êng chän fy = f'y = 240 MPa = 240 N/mm2. - Cèt thÐp dù øng lùc ®¹t c−êng ®é trung b×nh ⎛ c ⎞⎟ f pS = f pu ⎜1 − k ⎜ d pS ⎟⎠ ⎝ ⎛ f py víi : k = 2⎜1,04 − ⎜ f pu ⎝ ⎞ ⎟ = 2⎛⎜1,04 − 1581 ⎞⎟ = 0,38 ⎟ 1860 ⎠ ⎝ ⎠ • ChiÒu cao vïng bª t«ng chÞu nÐn ®−îc x¸c ®Þnh dùa vµo ph−¬ng tr×nh c©n b»ng tæng h×nh chiÕu lªn ph−¬ng ngang cña c¸c lùc nÐn vµ lùc kÐo (bá qua cèt thÐp D¦L ë miÒn chÞu nÐn): TS. Hoµng Hµ 18 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 {Lùc nÐn trªn diÖn tÝch bª t«ng chÞu nÐn ë s−ên dÇm + Lùc nÐn trªn diÖn tÝch bª t«ng chÞu nÐn ë c¸nh dÇm + Lùc nÐn trong cèt thÐp th−êng chÞu nÐn} = {Lùc kÐo trong cèt thÐp D¦L + Lùc kÐo trong cèt thÐp th−êng} 0,85 β 1 f c' c b w + 0,85 β 1 f c' c h f (b - b w ) + A 's f y' = A pS f pS + A s f y ⎛ ⎜ ⎝ thay f pS = f pu ⎜1 − k c ⎞⎟ cã: d pS ⎟⎠ ⎛ c ⎞⎟ 0,85 β 1 f c' c b w + 0,85 β 1 f c' h f (b - b w ) + A 's f y' = A pS f pu ⎜1 − k + As f y ⎜ ⎟ d pS ⎝ ⎠ → c= A pS f pu + A s f s − A 's f s' − 0,85 β 1 f c' h f (b - b w ) 0,85 β 1 f c' b w + A pS k f pu 〉0 d pS NÕu c ≤ 0 → trôc trung hoµ qua c¸nh dÇm, sö dông c«ng thøc tÝnh chiÒu cao vïng nÐn cña mÆt c¾t ch÷ nhËt: → c= A pS f pu + A s f y − A 's f y' 0,85 β 1 f c' b + A pS k f pu d pS Sau khi cã c tÝnh fpS vµ a ®−a vµo c«ng thøc x¸c ®Þnh søc kh¸ng uèn danh ®Þnh b»ng c¸ch lÊy tæng m« men néi lùc víi träng t©m vïng nÐn qui −íc ë khu vùc s−ên dÇm (c¸ch mÐp trªn vïng nÐn b»ng a/2). a⎞ a⎞ ⎛a h ⎞ ⎞ ⎛a ⎛ ⎛ M n = A pS f pS ⎜ d p − ⎟ + A s f y ⎜ d s − ⎟ + A 's f y' ⎜ − d 's ⎟ + 0,85f c' (b − b w ) β 1 h r ⎜ − r ⎟ 2⎠ 2⎠ ⎠ ⎝2 ⎝ ⎝ ⎝2 2 ⎠ (5.7.3.2.2.1) Chó ý r»ng ®Ó thèng nhÊt thø nguyªn, c¸c ®¬n vÞ kÝch th−íc dïng (mm); diÖn tÝch dïng (mm2) vµ c−êng ®é dïng MPa. 1 Pa = 1 N/m2 1MPa = 106 N/m2 = 1N/mm2 Nh− vËy ®¬n vÞ cña M lµ N.mm = 10-6 KN.m Trong tr−êng hîp trôc trung hßa qua c¸nh søc kh¸ng uèn danh ®Þnh b»ng c¸ch lÊy tæng m« men néi lùc víi träng t©m vïng nÐn qui −íc ë khu vùc c¸nh dÇm (c¸ch mÐp trªn vïng nÐn b»ng a/2). a⎞ a⎞ ⎛ ⎛ ⎛a ⎞ M n = A pS f pS ⎜ d p − ⎟ + A s f y ⎜ d s − ⎟ + A 's f y' ⎜ − d 's ⎟ 2⎠ 2⎠ ⎝ ⎝ ⎝2 ⎠ (5.7.3.2.2.1b) • Khi ®iÒu kiÖn kh¸ng uèn kh«ng ®¶m b¶o ph¶i: TS. Hoµng Hµ 19 BM C«ng tr×nh GTTP Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶I- Bµi gi¶ng CÇu BTCT - Tiªu chuÈn 272- 01 + T¨ng cèt thÐp chÞu kÐo (th−êng t¨ng D¦L) + T¨ng chiÒu cao dÇm. + Dïng vËt liÖu cã c−êng ®é cao h¬n. + T¨ng thªm sè dÇm chñ trªn mÆt c¾t ngang 2.2.3.1.2. KiÓm tra giíi h¹n hµm l−îng cèt thÐp (kiÓm tra ®é dÎo) [TC-01/ 5.7.3.3] a) KiÓm tra hµml−îng cèt thÐp tèi ®a. Hµm l−îng cèt thÐp D¦L vµ cèt thÐp th−êng tèi ®a ph¶i tháa m·n giíi h¹n sao cho: c ≤ 0,42 dc (5.7.3.3.1.1) trong ®ã c - chiÒu cao vïng bª t«ng chÞu nÐn (mm). dc- kho¶ng c¸ch h÷u hiÖu tõ mÐp ngoµi cïng cña miÒn chÞu nÐn ®Õn träng t©m cña cèt thÐp (th−êng vµ D¦L) chÞu kÐo. dc = A pSf pS d p + A s f y d s A pS f pS + A s f y (5.7.3.3.1.2) §iÒu kiÖn trªn ®©y nh»m môc ®Ých ph¸t huy hÕt kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña c¸c lo¹i cèt thÐp. a) KiÓm tra hµml−îng cèt thÐp tèi thiÓu. Hµm l−îng cèt thÐp D¦L vµ cèt thÐp th−êng tèi thiÓu nh»m ®¶m b¶o cho kÕt cÊu ph¸t triÓn søc kh¸ng uèn tÝnh to¸n Mn. + §èi víi kÕt cÊu BTCT th−êng: Pmin f c' ≥ 0,03 fy (5.7.3.3.2.1) trong ®ã: Pmin- tû lÖ gi÷a diÖn tÝch cèt thÐp chÞu kÐo vµ diÖn tÝch mÆt c¾t nguyªn. f'c - c−êng ®é tÝnh to¸n chÞu nÐn - uèn qui ®Þnh cña bª t«ng. fy- giíi h¹n ch¶y cña cèt thÐp chÞu kÐo + §èi víi BTCT D¦L khèng chÕ hµm l−îng cèt thÐp tèi thiÓu sao cho søc kh¸ng uèn tÝnh to¸n Mr b»ng trÞ sè nhá trong 2 gi¸ trÞ sau: - 1,33 lÇn m« men tÝnh to¸n cÇn thiÕt. Nh− vËy m« men cÇn thiÕt tèi thiÓu ph¶i b»ng Mu ph¶i bè trÝ cèt thÐp (th−êng vµ D¦L) sao cho: Mr ≥ 1,33 Mu= 1,33Mr min TS. Hoµng Hµ 20 BM C«ng tr×nh GTTP