Tài liệu Quy trình thiết kế và thi công kết cấu bê tông thép ống cecs 28-90

TIEÂU CHUAÅN NGAØNH NÖÔÙC COÄNG HOØA NHAÂN DAÂN TRUNG HOA CECS 28 – 90 QUY PHAÏM THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU OÁNG THEÙP NHOÀI BEÂTOÂNG Phaùt haønh : ……………… Thöïc thi : …………………. BOÄ GIAO THOÂNG NÖÔÙC COÄNG HOØA NHAÂN DAÂN TRUNG HOA BAN HAØNH Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 MUÏC LUÏC Chöông 1. Caùc quy ñònh chung Chöông 2. Vaät lieäu Phaàn 1. OÁng theùp Phaàn 2. Beâ toâng Chöông 3. Qui ñònh thieát keá cô baûn Phaàn 1. Qui ñònh chung Phaàn 2. Qui ñònh tính toaùn traïng thaùi giôùi haïn veà naêng löïc chòu taûi Phaàn 3. Qui ñònh nghieäm toaùn bieán daïng khi söû duïng traïng thaùi giôùi haïn bình thöôøng Chöông 4. Tính toaùn naêng löôïng chòu taûi Phaàn 1. Tính toaùn naêng löôïng chòu taûi cuûa moät nhaùnh ñôn Phaàn 2. Tính toaùn naêng löôïng chòu taûi cuûa moät coät hình oâ Phaàn 3. Tính toaùn chòu neùn cuïc boä Chöông 5. Tính toaùn bieán daïng Chöông 6. Caáu taïo ñieåm maét Phaàn 1. Qui ñònh chung Phaàn 2. Ñieåm maét khung Phaàn 3. Ñieåm maét coät hình oâ Phaàn 4. Ñieåm maét daøn Phaàn 5. Chaân coät Chöông 7. Thi coâng vaø yeâu caàu chaát löôïng Phaàn 1: Cheá taïo oáng theùp Phaàn 2: Laép noái oáng theùp Phaàn 3: Caåu laép coät oáng theùp Phaàn 4: Ñoå beâtoâng vaøo oáng theùp Phuï luïc 1: Heä soá chieàu daøi tính toaùn coät Phuï luïc 2: Thuyeát minh caùc töø duøng trong quy trình Phuï luïc 3: Thuyeát minh caùc ñieàu khoaûn Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 CAÙC KYÙ HIEÄU CHÍNH Aa - Dieän tích Phaàn dieän ngang cuûa oáng theùp Ac - Dieän tích Phaàn dieän ngang cuûa beâtoâng trong oáng theùp Acor - Dieän tích Phaàn dieän ngang cuûa beâtoâng loõi trong cuoän theùp loø xo A1 - Dieän tích chòu neùn cuïc boä Asp - Dieän tích Phaàn dieän ngang cuûa coát theùp loø xo ac - Khoaûng caùch töø troïng taâm nhaùnh keùo cuûa coät hình oâ ñeán truïc troïng taâm chòu neùn d - Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng theùp dsp - Ñöôøng kính cuûa cuoän theùp loø xo Ea - Moâ ñun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu theùp Ec - Moâ ñun ñaøn hoài cuûa beâtoâng lθ - Khoaûng caùch leäch taâm cuûa löïc neùn truïc taïi ñaàu coù moâmen lôùn hôn cuûa coät ñeán vôùi truïc troïng taâm cuûa Phaàn dieän coät hoaëc truïc troïng taâm chòu neùn fa - Trò thieát keá cöôøng ñoä chòu keùo, chòu neùn cuûa vaät lieäu theùp fc - Trò thieát keá cöôøng ñoä chòu neùn truïc cuûa beâtoâng fsp - Trò thieát keá cöôøng ñoä chòu keùo cuûa cuoän coát loø xo H - Chieàu daøi coät treo kieåu hình oâ h - Khoaûng caùch giöõa caùc nhaùnh coät cuûa hình oâ taïi maët phaúng coù moâmen quaùn tính cuûa dieän tích Phaàn dieän ngang cuûa oáng theùp ñoái vôùi truïc troïng taâm. Ic - Moâmen quaùn tính cuûa dieän tích Phaàn dieän ngang cuûa beâtoâng trong oáng theùp ñoái vôùi truïc troïng taâm. l - Chieàu daøi cuûa coät beâ toâng theùp oáng hoaëc chieàu daøi caáu kieän lo - Chieàu daøi tính toaùn töông ñöông cuûa coät beâtoâng theùp oáng hoaëc cuûa caáu kieän lo - Chieàu daøi coät hình oâ baèng beâtoâng theùp oáng loc - Chieàu daøi tính toaùn töông ñöông cuûa coät hình oâ baèng beâtoâng theùp oáng lc - Chieàu daøi tính toaùn cuûa coät hình oâ baèng beâtoâng theùp oáng M - Trò soá moâmen thieát keá M1 - Trò soá moâmen thieát keá nhoû hôn trong hai moâmen ôû taïi ñaàu coät Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 M2 - Trò soá moâment thieát keá lôùn hôn trong hai moâmen ôû taïi ñaàu coät M2 - Trò soá thieát keá löïc chòu taûi giôùi haïn veà löïc neùn truïc cuûa coät ngaén baèng beâ toâng theùp oáng N - Trò thieát keá löïc truïc No - Trò thieát keá chòu taûi giôùi haïn veà löïc neùn truïc cuûa coät ngaén baèng beâtoâng theùp oáng Nν - Trò thieát keá chòu löïc giôùi haïn veà neùn höôùng truïc cuûa caáu kieän Noo - Toång cuûa trò thieát keá chòu taûi giôùi haïn veà chòu löïc neùn truïc cuûa hai nhaùnh coät ngaén trong vuøng chòu neùn cuûa coät hình oâ döôùi taùc duïng ñôn ñoäc cuûa moâmen Nto - Toång cuûa trò thieát keá chòu taûi giôùi haïn veà chòu löïc neùn truïc cuûa hai nhaùnh coät ngaén trong vuøng chòu keùo cuûa coät hình oâ döôùi taùc duïng ñôn ñoäc cuûa moâmen neùn truïc cuûa toaøn coät hình oâ. Na - Trò thieát keá chòu taûi giôùi haïn veà chòu neùn truïc cuûa toaøn boä coät hình oâ Not - Trò thieát keá chòu taûi giôùi haïn chòu neùn cuïc boä cuûa beâtoâng oáng theùp Ra - Baùn kính trong cuûa oáng theùp S - Khoaûng caùch cuoän theùp laø xo t - Beà daøy vaùch oáng theùp V - Trò thieát keá löïc caét β - Tæ soá giöõa trò thieát keá moâmen nhoû hôn vôùi trò soá moâmen lôùn hôn cuûa hai ñaàu coät; heä soá naâng cao cöôøng ñoä chòu neùn cuïc boä cuûa beâtoâng theùp oáng. βsp - Heä soá naâng cao cöôøng ñoä chòu neùn cuïc boä cuûa beâtoâng coù khoaûng ñaët Cuoän coát loø xo γu - Heä soá veà taàm quan troïng cuûa keát caáu εb - Suaát leäch taâm giôùi haïn θ - Chæ tieâu cuoän theùp cuûa beâtoâng theùp oáng θ1 - Chæ tieâu cuoän theùp cuûa nhaùnh coät taïi vuøng chòu keùo cuûa coät hình oâ θsp - Chæ tieâu cuoän theùp cuûa beâtoâng coù ñaët cuoän theùp loø xo k - Heä soá chieàu daøi töông ñöông cuûa coät - Ñoä maûnh - Ñoä maûnh coät hình oâ μ - Heä soá chieàu daøi tính toaùn coät fnrsp - Tæ suaát theå tích phoái coát theùp cuûa cuoän theùp loø xo λ λ o Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 CHÖÔNG 1 CAÙC QUY ÑÒNH CHUNG Ñieàu 1.0.1 Ñeå cho vieäc thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng oáng theùp quaùn trieät vieäc chaáp haønh chính saùch kinh teá kyõ thuaät cuûa nhaø nöôùc, ñaït ñöôïc tieân tieán veà kyõ thuaät, hôïp lyù veà kinh teá, söû duïng an toaøn, chaát löôïng ñaûm baûo, ñaõ laäp ra baûn quy trình naøy. Ñieàu 1.0.2 Quy trình naøy duøng thích hôïp cho vieäc thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng cuûa caùc vaät theå kieán truùc, kieán truùc coâng nghieäp vaø daân duïng. Beâ toâng theùp oáng noùi ôû quy trình naøy laø keát caáu beâ toâng theùp oáng töùc laø beâtoâng ñöôïc ñoå ñaày vaøo trong caùc oáng theùp hình troøn. Ñieàu 1.0.3 Quy trình naøy laø caên cöù vaøo caùc nguyeân taéc quy ñònh cuûa “Tieâu chuaån thoáng nhaát thieát keá keát caáu kieán truùc” cuûa tieâu chuaån quoác gia (GBJ 68-84) ñeå tieán haønh cheá ñònh ra “Caùc kyù hieäu, ñôn vò ño löôøng vaø caùc thuaät ngöõ cô baûn thoâng duïng trong thieát keá keát caáu kieán truùc” (GBJ 83-85). Ñieàu 1.0.4 Khi thieát keá vaø thi coâng theo quy trình naøy, ngoaøi caùc quy ñònh roõ raøng trong quy trình, taûi troïng caàn tuaân thuû theo quy ñònh cuûa tieâu chuaån quoác gia “Qui phaïm taûi troïng keát caáu kieán truùc” (GBJ 9-87), thieát keá coøn phaûi phuø hôïp vôùi caùc yeâu caàu tieâu chuaån quoác gia “Qui phaïm thieát keá keát caáu beâtoâng” (GBJ17-88), vaø “Qui phaïm thieát keá choáng ñoäng ñaát cho kieán truùc” (CBJ 11-89); chaát löôïng vaät lieäu vaø thi coâng coøn phaûi phuø hôïp vôùi yeâu caàu tieâu chuaån quoác gia “Qui phaïm thi coâng vaø nghieäm thu coâng trình keát caáu theùp” (GBJ205-83) vaø “Qui phaïm thi coâng vaø nghieäm thu coâng trình keát caáu beâtoâng” (GBJ 204-83). Ñieàu 1.0.5 Nhieät ñoä beà maët cuûa keát caáu beâtoâng oáng theùp khoâng neân vöôït quaù 100oC. Khi vöôït quaù 100oC thì neân choïn giaûi phaùp phoøng hoä coù hieäu quaû. Ñieàu 1.0.6 Ñoái vôùi keát caáu coù yeâu caàu choáng chaùy vaø choáng aên moøn, caàn döïa vaøo caùc quy ñònh chuyeân moân coù lieân quan ñeå coù bieän phaùp xöû lyù choáng chaùy vaø choáng aên moøn Chöông 1 – Caùc quy ñònh chung 1-1 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 CHÖÔNG 2 Phaàn 1. VAÄT LIEÄU OÁng theùp Ñieàu 2.1.1 Vieäc choïn vaät lieäu oáng phaûi phuø hôïp vôùi quy ñònh lieân quan cuûa “Qui phaïm thieát keá keát caáu theùp” (GBJ 17-88). Ñieàu 2.1.2 OÁng theùp coù theå duøng oáng theùp haøn noái tröïc tieáp, oáng theùp haøn noái baèng ñöôøng haøn xoaén oác vaø oáng theùp khoâng haøn. Haøn noái caàn phaûi duøng ñöôøng haøn ñoái ñaàu vaø ñaït yeâu caàu veà cöôøng ñoä nhö theùp chính. Ñieàu 2.1.3 baûng 2.1.3 Moâ ñun ñaøn hoài vaø trò thieát keá cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu theùp duøng theo Soá hieäu theùp Theùp soá 3 Theùp 16Mn Theùp 15MnV Beà daøy vaät lieäu theùp (mm) Trò thieát keá cöôøng ñoä chòu keùo, chòu neùn fa (N/mm2) < 20 215 21 ~ 40 200 41 ~ 50 190 <0 315 17 ~ 25 300 26 ~ 36 290 < 16 350 17 ~ 25 335 26 ~ 36 320 Module ñaøn hoài Ea (N/mm2) 206 x 103 206 x 103 206 x 103 Baûng 2.1.3 Modun ñaøn hoài vaø trò thieát keá cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu theùp Chuù thích: Trò thieát keá cöôøng ñoä theùp soá 3 loø tónh neân taêng leân 5% so vôùi caùc trò soá trong baûng Phaàn 2. Beâ toâng Ñieàu 2.2.1 Beâ toâng duøng loaïi beâ toâng thoâng thöôøng, caáp cöôøng ñoä cuûa beâ toâng khoâng ñöôïc thaáp hôn C30. Caáp cöôøng ñoä beâ toâng noùi ôû ñaây laø noùi maãu thí nghieäm laäp phöông caïnh 150mm, trong thôøi haïn 28 ngaøy, roài duøng phöông phaùp thí nghieäm tieâu chuaån ño ñöôïc trò soá cöôøng ñoä chòu neùn vôùi tæ suaát baûo ñaûm 95% (tính baèng N/mm2). Chöông 2 – Vaät lieäu 2-1 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 Ñieàu 2.2.2 2.2.2. Moâ ñun ñaøn hoài vaø trò thieát keá cöôøng ñoä cuûa beâ toâng duøng theo baûng Caáp cöôøng ñoä beâtoâng C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 Cöôøng ñoä thieát keá chòu neùn fc(N/mm2) 15 17,5 19,5 21,5 23,5 25 26,5 Cöôøng ñoä thieát keá chòu keùo ft(N/mm2) 1,5 1,65 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 Moâ ñun ñaøn hoài Ec(N/mm2) 3x104 3,15x104 3,25x104 3,35x104 3,45x104 3,55x104 3,6x104 Baûng 2.2.2 Moâ ñun ñaøn hoài vaø trò thieát keá cöôøng ñoä cuûa beâ toâng Chöông 2 – Vaät lieäu 2-2 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 CHÖÔNG 3 Phaàn 1. QUY ÑÒNH THIEÁT KEÁ CÔ BAÛN Caùc qui ñònh chung Ñieàu 3.1.1 Qui phaïm naøy söû duïng phöông phaùp thieát keá traïng thaùi giôùi haïn laáy lyù luaän chính xaùc suaát laøm cô sôû, duøng daïng bieåu ñaït thieát keá heä soá phaân haïng ñeå tieán haønh tính toaùn. Ñieàu 3.1.2 Traïng thaùi giôùi haïn keát caáu laø chæ keát caáu hoaëc caáu kieän coù theå ñaùp öùng ñöôïc traïng thaùi tôùi haïn theo yeâu caàu cuûa coâng naêng naøo ñoù theo qui ñònh thieát keá, neáu vöôït quaù traïng thaùi naøy thì keát caáu hoaëc caáu kieän seõ khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu thieát keá. Traïng thaùi giôùi haïn coù theå chia laøm hai loaïi sau: 1. Traïng thaùi giôùi haïn naêng löïc chòu taûi: Traïng thaùi giôùi haïn naøy töông öùng vôùi vieäc keát caáu hoaëc caáu kieän ñaït ñeán löïc chòu taûi toái ña hoaëc ñeán söï bieán daïng khoâng theå tieáp tuïc chòu taûi ñöôïc nöõa. 2. Traïng thaùi giôùi haïn söû duïng bình thöôøng: Traïng thaùi giôùi haïn naøy töông öùng vôùi trò soá giôùi haïn qui ñònh naøo ñoù maø vaãn söû duïng bình thöôøng. Ñieàu 3.1.3 Keát caáu hoaëc caáu kieän phaûi caên cöù vaøo traïng thaùi giôùi haïn naêng löïc chòu taûi vaø traïng thaùi giôùi haïn söû duïng bình thöôøng, laàn löôït tieán haønh tính toaùn vaø nghieäm toaùn theo qui ñònh sau: 1. Löïc chòu taûi: Taát caû caùc keát caáu hoaëc caáu kieän ñeàu phaûi tieán haønh tính toaùn löïc chòu taûi, khi tính duøng trò thieát keá taûi troïng, ñoái vôùi taûi troïng ñoäng coøn phaûi nhaân theâm heä soá ñoäng löïc. 2. Bieán daïng: Ñoái vôùi keát caáu hoaëc caáu kieän maø khi söû duïng caàn phaûi khoáng cheá söï bieán daïng, phaûi tieán haønh nghieäm toaùn; khi nghieäm toaùn duøng trò soá ñaïi bieåu taûi troïng töông öùng, ñoái vôùi taûi troïng ñoäng khoâng phaûi nhaân vôùi heä soá ñoäng löïc. Ñieàu 3.1.4 Lieân keát giöõa keát caáu beâ toâng theùp oáng hoaëc caùc caáu kieän, cuõng nhö chòu taûi troïng giai ñoaïn laép ñaët thi coâng (tröôùc khi ñoå beâ toâng vaø tröôùc khi beâ toâng ñoâng cöùng), ñoä bieán daïng vaø ñoä oån ñònh phaûi tieán haønh thieát keá theo keát caáu theùp. Ñieàu 3.1.5 Caáu kieän beâ toâng theùp oáng caàn baûo ñaûm caùc yeâu caàu sau: 1. Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng theùp khoâng neân nhoû hôn 100mm, beà daøy vaùch oáng khoâng neân nhoû hôn 4mm. 2. Tyû leä ñöôøng kính ngoaøi vaø beà daøy cuûa oáng theùp d/t neân giôùi haïn trong khoaûng 20 ñeán 85 235 / f y , fy laø cöôøng ñoä khuaát phuïc cuûa theùp (hoaëc ñieåm khuaát phuïc): ñoài vôùi theùp soá hieäu 3 duøng fy = 235N/mm2 ; ñoái vôùi theùp 16Mn duøng fy Chöông 3 – Quy ñònh thieát keá cô baûn 3-1 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 = 345N/mm2, ñoái vôùi theùp 15MnV duøng fy = 390N/mm2; ñoái vôùi caùc coät chòu troïng löôïng noùi chung thì duøng d/t = khoaûng 70, ñoái vôùi keát caáu daøn duøng d/t = khoaûng 25. 3. Chæ tieâu ñai boïc θ neân giôùi haïn töø 0,3 ñeán 3. 4. Ñoä maûnh khoâng ñöôïc vöôït quaù trò giôùi haïn cuûa baûng 3-1.5. Thöù töï 1 Ñoä maûnh cho pheùp Teân caáu kieän Coät ñôn Khung nhaùnh Coät toå hôïp l/d λ 20 - - 80 2 Daøn 30 - 3 Caáu kieän khaùc 35 140 Baûng 3-1.5 Ñoä maûnh cho pheùp cuûa caáu kieän. Phaàn 2. Qui ñònh tính toaùn traïng thaùi giôùi haïn naêng löïc chòu taûi Ñieàu 3.2.1 Caên cöù vaøo möùc ñoä nghieâm troïng cuûa haäu quaû phaù hoaïi cuûa keát caáu kieán truùc (nguy hieåm ñeán tính maïng, gaây toån thaát kinh teá, gaây aûnh höôûng cho xaõ hoäi, v.v…) keát caáu kieán truùc phaûi döïa vaøo baûng 3-2-1 chia laøm 3 caáp an toaøn. Khi thieát keá caên cöù vaøo tình hình cuï theå ñeå choïn duøng caáp an toaøn thích hôïp. Ñieàu 3.2.2 Caùc caáp an toaøn cuûa caáu kieän keát caáu caùc loaïi trong vaät theå kieán truùc phaûi cuøng caáp an toaøn vôùi keát caáu toaøn boä. Ñoái vôùi caáp an toaøn trong boä phaän cuûa caáu kieän keát caáu coù theå tieán haønh ñieàu chænh, nhöng khoâng ñöôïc thaáp hôn caáp 3. Caáp an toaøn Haäu quaû phaù hoaïi Loaïi vaät theå kieán truùc Caáùp I Raát nghieâm troïng Vaät theå kieán truùc quan troïng Caáp II Nghieâm troïng Vaät theå kieán truùc noùi chung Caáp III Khoâng nghieâm troïng Vaät theå kieán truùc thöù yeáu Baûng 3-2-1 Caáp an toaøn cuûa keát caáu kieán truùc Ñieàu 3.2.3 Thieát keá naêng löïc chòu taûi cuûa caáu kieän keát caáu phaûi duøng coâng thöùc bieåu ñaït thieát keá traïng thaùi giôùi haïn döôùi ñaây: γ0S ≤ R R = R(fc; fa; ak …) Chöông 3 – Quy ñònh thieát keá cô baûn (3-2-3-1) (3-2-3-2) 3-2 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 Trong ñoù: γ0 – Heä soá quan troïng cuûa caáu kieän keát caáu, ñoái vôùi caùc caáu kieän keát caáu coù caáp an toaøn laø caáp I, caáp II, caáp III, ta laàn löôït duøng baèng 1,1; 1,0; 0,9. Trong thieát keá choáng ñoäng ñaát thì khoâng xeùt ñeán heä soá quan troïng cuûa caáu kieän keát caáu. S – Trò thieát keá toå hôïp noäi löïc, tieán haønh tính toaùn theo qui ñònh tieâu chuaån quoác gia “ Qui phaïm taûi troïng keát caáu kieán truùc (GBJ 9-37) vaø “qui phaïm thieát keát choáng ñoäng ñaát trong kieán truùc” (GBJ 11-89) R – Trò thieát keá naêng löïc chòu taûi cuûa caáu kieän keát caáu R (.) – Haøm soá naêng löïc chòu taûi cuûa caáu kieän keát caáu fc, fa – Trò thieát keá cöôøng ñoä cuûa beâ toâng vaø theùp. ak – Trò tieâu chuaån tham soá hình hoïc. Chuù thích: Trò thieát keá noäi löïc cuûa qui trình naøy (N, M, V …) laø trò soá sau khi ñaõ nhaân vôùi heä soá quan troïng γ0. Phaàn 3. thöôøng Qui ñònh nghieäm toaùn bieán daïng cuûa traïng thaùi giôùi haïn söû duïng bình Ñieàu 3.3.1 Ñoái vôùi traïng thaùi giôùi haïn söû duïng bình thöôøng, caáu kieän keát caáu phaûi laàn löôït tieán haønh nghieäm toaùn theo toå hôïp hieäu öùng thôøi gian ngaén vaø toå hôïp hieäu öùng thôøi gian daøi cuûa taûi troïng, ñoàng thôøi phaûi ñaûm baûo bieán daïng khoâng vöôït quaù trò soá giôùi haïn qui ñònh töông öùng. Toå hôïp hieäu öùng thôøi gian ngaén vaø toå hôïp hieäu öùng thôøi gian daøi phaûi tieán haønh tính toaùn theo qui ñònh tieâu chuaån quoác gia “Qui phaïm taûi troïng keát caáu kieán truùc“ (GBJ 9-37) vaø “ Qui phaïm thieát keá choáng ñoäng ñaát trong kieán truùc” (GBJ 11-89). Ñieàu 3.3.2 Trò soá bieán daïng giôùi haïn cuûa keát caáu beâ toâng theùp oáng trong traïng thaùi giôùi haïn söû duïng bình thöôøng phaûi phuø hôïp vôùi tieâu chuaån quoác gia “Qui phaïm thieát keá keát caáu theùp” (GBJ 17-88) “Qui phaïm thieát keá choáng ñoäng ñaát trong xaây döïng” (GBJ 11-89) vaø caùc qui ñònh cuûa qui phaïm lieân quan khaùc. Chöông 3 – Quy ñònh thieát keá cô baûn 3-3 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 CHÖÔNG 4 Phaàn 1. TÍNH TOAÙN SÖÙC CHÒU TAÛI Tính toaùn söùc chòu taûi coät nhaùnh ñôn Ñieàu 4.1.1 Löïc chòu taûi veà chòu neùn truïc cuûa coät nhaùnh ñôn baèng beâ toâng theùp oáng phaûi ñaûm baûo yeâu caàu sau: N ≤ Nu (4-1-1) Trong ñoù: N – Trò thieát keá löïc neùn truïc Nu – Trò thieát keá löïc chòu taûi cuûa coät nhaùnh ñôn baèng beâ toâng theùp oáng. Ñieàu 4.1.2 thöùc sau: Löïc chòu taûi cuûa coät nhaùnh ñôn baèng beâ toâng theùp oáng tính theo coâng Nu = ϕl.ϕe.No (4.1.2-1) N 0 = f c . Ac (1 + θ + θ ) (4.1.2-2) θ = fa.Aa / fc Ac (4.1.2-3) Trong ñoù: No – Trò thieát keá löïc chòu taûi cuûa coät ngaén chòu neùn truïc baèng beâ toâng theùp oáng θ – Chæ tieâu ñai boïc cuûa beâ toâng theùp oáng fc – Trò thieát keá cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng Ac – Dieän tích tieát dieän ngang cuû beâ toâng trong oáng theùp fa – Trò thieát keá cöôøng ñoä chòu keùo, chòu neùn cuûa oáng theùp Aa – Dieän tích tieát dieän ngang cuûa oáng theùp ϕl – Heä soá chieát giaûm löïc chòu taûi xeùt aûnh höôûng cuûa ñoä maûnh, xaùc ñònh theo ñieàu 4.1.4 cuûa chöông naøy ϕe – Heä soá chieát giaûm löïc chòu taûi xeùt aûnh höôûng cuûa ñoä leäch taâm, xaùc ñònh theo ñieàu 4.1.3 cuûa chöông naøy. Trong baát kyø ñieàu kieän naøo ñeàu phaûi thoaû maõn ñieàu kieän: ϕl .ϕe ≤ ϕo (4.1.2-4) Trong ñoù : ϕo – Trò ϕl theo coät chòu neùn truïc. Ñieàu 4.1.3 Heä soá chieát giaûm ϕo vaø löïc chòu taûi xeùt aûnh höôûng leäch taâm cuûa coät beâ toâng theùp oáng, tính theo coâng thöùc sau: Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-1 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 1. Khi eo/rc ≤ 1,55 thì: ϕo = 1/(1+1.85eo/rc) eo = M2/N 2. (4.1.3-1) (4.1.3-2) Khi eo/rc > 1.55 thì: ϕo = 0.4 /(eo/rc) (4-1.3-3) Trong ñoù: eo – Khoaûng caùch leäch taâm cuûa löïc neùn truïc cuûa ñaàu coù moâmen lôùn hôn cuûa coät ñoái vôùi troïng taâm tieát dieän caáu kieän. rc – Baùn kính trong cuûa theùp oáng. M2– Trò thieát keá moâmen lôùn hôn cuûa ñaàu coät. N – Trò thieát keá löïc neùn truïc. Ñieàu 4.1.4 Heä soá chieát giaûm ϕl cuûa löïc chòu taûi xeùt aûnh höôûng ñoä maûnh cuûa coät beâ toâng theùp oáng theo coâng thöùc sau: 1. khi le/d > 4 thì ϕ l = 1 − 0.115 le / d − 4 2. Khi le/d ≤ 4 thì ϕl=1 (4.1.4-1) (4.1.4-2) Trong ñoù: d – ñöôøng kính ngoaøi cuûa theùp oáng. le – chieàu daøi tính toaùn töông ñöông cuûa coät, xaùc ñònh theo qui ñònh ñieàu 4.1.5 vaø 4.1.6 cuûa chöông naøy. Ñieàu 4.1.5 Ñoái vôùi coät khung vaø caùc thanh maø giöõa hai ñieåm töïa khoâng coù taûi troïng ngang taùc duïng thì chieàu daøi töông ñöông xaùc ñònh theo coâng thöùc: le = k.lo (4.1.5-1) lo = μl (4.1.5-2) Trong ñoù: lo – Chieàu daøi tính toaùn cuûa coät khung hoaëc thanh (hình 4.1-5) l – Chieàu daøi cuûa coät khung hoaëc thanh. k – Heä soá chieàu daøi töông ñöông. μ - Heä soá chieàu daøi tính toaùn; Ñoái vôùi khung khoâng coù chuyeån vò ngang thì xaùc ñònh theo baûng phuï luïc 1-1; ñoái vôùi khung coù chuyeån vò ngang thì xaùc ñònh theo baûng phuï luïc 1-2. Heä soá chieàu daøi töông ñöông thì tính theo qui ñònh sau (hình 4.1.5) Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-2 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 (a) Chòu neùn truïc (b) Uoán neùn cong ñôn (c) Uoán neùn cong hai chieàu Hình 4.1.5 Coät khung khoâng dòch ngang 1. Coät vaø thanh chòu neùn truïc thì: k=1 (4.1.5-3) 2. Coät khung chuyeån vò ngang thì: k = 0.5 + 0.3β + 0.2β2 (4.1.5-4) 3. Coät khung coù chuyeån vò ngang thì: a, Khi eo/rc ≥ 0.8 thì: k = 0.5 (4.1.5-5) b, Khi eo/rc < 0.8 thì: k = 1-0.625 eo/rc (4.1.5-6) Trong ñoù: β - Laø tæ soá giöõa trò soá thieát keá moâmen nhoû hôn vôùi trò soá thieát keá moâmen lôùn hôn cuûa hai ñaàu coät: β = M1/ M2 M 1 ≤ M 2 , neáu uoán cong ñôn thì laáy daáu döông, neáu neùn uoán cong hai chieàu thì laáy daáu aâm. Chuù thích: Khung khoâng coù chuyeån dòch ngang laø keát caáu thanh choáng trong khung khoâng coù giaù thanh choáng, töôøng chòu löïc caùt, loã thang maùy vv… vaø ñoä cöùng choáng chuyeån dòch ngang cuûa keát caáu thanh phaûi baèng hoaëc lôùn hôn 5 laàn ñoä cöùng choáng chuyeån dòch ngang cuûa baûn thaân. Khung coù chuyeån dòch ngang laø noùi trong khung khoâng ñaët caùc keát caáu thanh choáng noùi treân hoaëc noùi ñeán loaïi khung maø ñoä cöùng choáng chuyeån dich ngang cuûa keát caáu thanh choáng nhoû hôn 5 laàn ñoä cöùng choáng chuyeån dòch ngang cuûa baûn thaân khung. Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-3 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 Ñieàu 4.1.6 Chieàu daøi tính toaùn töông ñöông cuûa coät haãng (hình 4.1.6) xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: lo = k.H Trong ñoù: (4.1.6-1) H – Chieàu daøi coät haãng k – Heä soá chieàu daøi töông ñöông. Heä soá chieàu daøi töông ñöông cuûa coät haãng tính theo qui ñònh döôùi ñaây, roài choïn trò soá lôùn nhaát trong soá ñoù: Khi suaát leäch taâm taïi ñaàu ngaøm eo/rc ≥ 0.8 thì k=1 ( 4.1.6-2) Khi suaát leäch taâm taïi ñaàu ngaøm eo/rc < 0.8 thì k = 2-1.25eo/rc (4.1.6-3) Khi taïi ñaàu töï do cuûa coät haãng coù moâmen M1 taùc duïng thì k = 1+β (4.1.6-4) Trong ñoù: β - Tæ leä giöõa trò thieát keá moâmen M1 taïi ñaàu töï do vôùi trò thieát keá moâmen M2 taïi ñaàu ngaøm cuûa coät haãng, khi β laø aâm (uoán neùn cong hai chieàu) thì döïa vaøo ñieåm uoán cuûa ñöôøng cong ta laáy chieàu daøi tính toaùn cuûa coät haãng laø chieàu cao H2 (hình 4.1.6). Chuù thích: Ñaàu ngaøm laø chæ trò soá tyû leä ñoä cöùng tuyeán cuûa daàm ngang cuûa coät giao nhau vôùi ñoä cöùng tuyeán cuûa coät khoâng nhoû hôn 4, hoaëc laø chieàu daøi vaø beà roäng cuûa moùng coät ñeàu khoâng nhoû hôn ñöôøng kính cuûa coät 4 laàn. (a) Uoán neùn cong ñôn (b) Uoán neùn cong hai chieàu Hình 4.1.6. Coät haãng. Phaàn 2. Tính toaùn söùc chòu taûi coät toå hôïp Ñieàu 4.2.1 Coät beâ toâng theùp oáng do hai nhaùnh hoaëc nhieàu nhaùnh toå hôïp thaønh coät toå hôïp (hình 4.2.1) caàn phaûi tính toaùn laàn löôït theo hai tröôøng hôïp laø löïc chòu taûi moät nhaùnh vaø löïc chòu taûi toaøn boä. Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-4 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 (a) Coät hai nhaùnh ñoàng tieát dieän (b) Coät boán nhaùnh (c) Coät ba nhaùnh ñoàng tieát dieän Hình 4.2.1 Coät toå hôïp Ñieàu 4.2.2 Tính toaùn löïc chòu taûi moät nhaùnh cuûa coät toå hôïp tröôùc heát phaûi theo daïng daøy ñeå xaùc ñònh löïc truïc cuûa nhaùnh ñôn, sau ñoù laàn löôït tính löïc chòu taûi cuûa nhaùnh chòu neùn vaø chòu keùo. Löïc chòu taûi nhaùnh neùn phaûi tính theo coâng thöùc trong phaàn 1 cuûa chöông naøy, chieàu daøi thì laáy chieàu daøi l giöõa caùc maét coät toå hôïp trong maët phaúng daøn (hình 4.2.1); treân höôùng thaúng goùc vôùi maët phaúng daøn thì laáy khoaûng caùch giöõa caùc ñieåm thanh giaèng beân. Löïc chòu taûi cuûa thanh keùo phaûi tính theo thanh chiu löïc keùo cuûa keát caàu theùp, khoâng xeùt ñeán cöôøng ñoä chòu keùo cuûa beâ toâng. Ñieàu 4.2.3 Caáu taïo vaø tính toaùn thanh giaèng cuûa coät toå hôïp phaûi phuø hôïp vôùi qui ñònh lieân quan trong “Qui phaïm thieát keá caàu theùp” (GBJ17-88). Thanh giaèng cuûa coät toå hôïp phaûi chòu ñöôïc trò lôùn nhaát caûu caùc löïc caét sau ñaây, trò löïc caét V coù theå coi nhö khoâng thay ñoåi treân toaøn boä chieàu daøi coät toå hôïp. 1. 2. Trò thieát keá löïc caét höôùng ngang thöïc teá taùc duïng leân coät toå hôïp. (4.2.3) V = No/85 Trong ñoù: No – Trò thieát keá chòu taûi cuûa coät ngaén chòu neùn truïc cuûa toå hôïp, xaùc ñònh theo coâng thöùc (4.2.5-2) Ñieàu 4.2.4 Löïc chòu taûi toaøn boä coät toå hôïp phaûi ñaûm baûo yeâu caàu sau: N ≤ Nu (4.2.4) Trong ñoù: Nu – Trò thieát keá chòu taûi toaøn boä coät toå hôïp. Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-5 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 Ñieàu 4.2.5 sau: Trò thieát keá löïc chòu taûi cuûa toaøn boä coät toå hôïp phaûi tính theo coâng thöùc Nu = ϕ*1 .ϕ*e .N*o i N o* = ∑ N oi (4.2.5-1) (4.2.5-2) 1 Trong ñoù: Noi – Trò thieát keá löïc chòu taûi coät ngaén chòu neùn truïc cuûa caùc nhanh ñôn cuûa coät toå hôïp, xaùc ñònh theo coâng thöùc (4.1.2-2) ϕ*1 – Heä soá chieát giaûm löïc chòu taûi toaøn boä do xeùt aûnh höôûng cuûa ñoä maûnh xaùc ñònh theo coâng thöùc ñieàu 4.2.6 cuûa chöông naøy. ϕ*e – Heä soá chieát giaûm löïc chòu taûi toaøn boä do xeùt aûnh höôûng leâch taâm, xaùc ñònh theo coâng thöùc cuûa ñieàu 4.2.6 cuûa chöông naøy. Trong baát kyø tröôøng hôïp naøo ñeàu phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän sau: ϕ*lϕ*e ≤ ϕ*o (4.2.5.3) Trong ñoù: ϕ*o – Trò ϕ*o xeùt theo coät chòu neùn truïc. Ñieàu 4.2.6 Heä soá chieát giaûm löïc chòu taûi toøan boä cuûa coät toå hôïp ϕ*o khi xeùt aûnh höôûng leâch taâm tính theo coâng thöùc sau: 1. Ñoái vôùi coät hai nhaùnh hoaëc coät 4 nhaùnh coù tieát dieän ñoái xöùng: (a) khi ñoä leäch taâm eo/h ≤ εb thì: ϕ *e = 1 1 + 2eo / h (4.2.6-1) (b) Khi ñoä leäch taâm e0/h > εb thì: ϕ e* = 2. θt (1 + (θ t + θ t )(2e0 / h − 1) (4.2.6 – 2) Ñoái vôùi coät 3 nhaùnh hoaëc coät nhieàu nhaùnh coù tieát dieän khoâng ñoái xöùng: (a) Khi ñoä leäch taâm e0/h < εb thì: ϕ e* = 1 1 + e0 / a t (4.2.6 – 3) (b) Khi ñoä leäch taâm e0/h > εb thì: ϕ e* = θt (1 + (θ t + θ t )(e0 / a c − 1) (4.2.6 – 4) Trong ñoù: Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-6 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 εb - Ñoä leäch taâm giôùi haïn, xaùc ñònh theo qui ñònh trong ñieàu 4-2-7 cuûa chöông naøy. e0 - Khoaûng caùch leäch taâm ñoái vôùi troïng taâm chòu neùn coät toå hôïp cuûa löïc neùn truïc taïi ñaàu coät coù moâmen lôùn hôn; e0 = M2/N, trong ñoù M2 laø moâmen lôùn hôn trong soá moâmen hai ñaàu coät. duïng. h - Khoaûng caùch giöõa troïng taâm hai nhaùnh coät trong maët phaúng coù moâmen taùc Hình 4.2.6 Sô ñoà tính toaùn coät toå hôïp. at, ao - Khoaûng caùch töø troïng taâm nhaùnh coät vuøng chòu keùo, nhaùnh coät vuøng chòu neùn döôùi taùc duïng rieâng cuûa moâmen ñeán troïng taâm chòu neùn cuûa coät toå hôïp (hình 4.2.6) : at = hNco/N*o, ac = hNto/N*o, trong ñoù Nco laø toång cuûa trò thieát keá löïc chòu taûi neùn truïc coät ngaén cuûa caùc nhaùnh coät taïi vuøng chòu neùn, Nt0 laø toång cuûa trò thieát keá löïc chòu taûi neùn truïc coät ngaén cuûa caùc nhaùnh coät taïi vuøng chòu keùo. N*o = Nco + Nto θt - Chæ tieâu cuoän theùp cuûa nhaùnh coät vuøng chòu keùo, tính theo coâng thöùc (4.1.2 – 3). Ñieàu 4.2.7 1. Ñoä leäch taâm giôùi haïn εb cuûa toå hôïp coät tính theo coâng thöùc sau: Ñoái vôùi coät 2 nhaùnh vaø coät 4 nhaùnh coù tieát dieän ñoái xöùng: ε b = 0.5 + 2. θt 1 + θt (4.2.7 – 1) Ñoái vôùi coät 3 nhaùnh hoaëc coät nhieàu nhaùnh tieát dieän khoâng ñoái xöùng: Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-7 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 εb = θt 2 N 0t + ( 0 . 5 ) N 0* 1 + θt (4.2.7 – 2) Ñieàu 4.2.8 Heä soá chieát giaûm löïc chòu taûi toaøn boä cuûa coät toå hôïp do xeùt aûnh höôûng cuûa ñoä maûnh ϕ1* tính theo coâng thöùc: (4.2.8 – 1) ϕ l* = 1 − 0.0575 λ* − 16 λ* cuûa coät hình oâ tính theo coâng thöùc sau: 1. Khi coät toå hôïp 2 nhaùnh (hình 4.2.8a): (a) Khi heä giaèng laø baûn thì: 2 2 ⎛ * Iy ⎞ ⎛l⎞ * ⎜ ⎟ λ y = le / + 16⎜ ⎟ ⎜ ⎟ A ⎝d ⎠ o ⎝ ⎠ (4.2.8 – 2) (b) Khi heä giaèng laø thanh thì : ⎛ λ = ⎜ le* / ⎜ ⎝ * y 2. 2 Iy ⎞ ⎟ + 27 Ao Ao ⎟⎠ A1 y (4.2.8 – 3) Khi coät toå hôïp 4 nhaùnh (hình 4.2.8b): (a) Khi heä giaèng laø baûn thì : ⎛ λ = ⎜⎜ le* / ⎝ * x 2 Ix Ao 2 ⎞ ⎟ + 16⎛⎜ l ⎞⎟ ⎟ ⎝d ⎠ ⎠ (4.2.8 – 4) 2 2 ⎛ * Iy ⎞ ⎛l⎞ ⎜ ⎟ + 16⎜ ⎟ λ = le / ⎜ Ao ⎟⎠ ⎝d ⎠ ⎝ (4.2.8 – 5) * y (b) Khi heä giaèng duøng thanh thì: 2 ⎛ I ⎞ A λ = ⎜⎜ le* / x ⎟⎟ + 40 o Ao ⎠ A1x ⎝ (4.2.8 – 6) * x 2 ⎛ I ⎞ A λ*y = ⎜ le* / y ⎟ + 40 o ⎜ Ao ⎟⎠ A1 y ⎝ 3. (4.2.8 – 7) Khi coät toå hôïp 3 nhaùnh coù heä giaèng laø thanh (hình 4.2.8c): ⎛ λ = ⎜⎜ le* / ⎝ * x 2 Ix Ao ⎞ 42 Ao ⎟ + ⎟ A1 1.5 − cos 2 α ⎠ Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi ( ) (4.2.8 – 8) 4-8 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 ⎛ λ = ⎜ le* / ⎜ ⎝ * y 2 Iy ⎞ ⎟ + 42 Ao Ao ⎟⎠ A1 cos 2 α (4.2.8 – 9) Trong ñoù: l*e - Chieàu daøi tính toaùn töông ñöông cuûa coät toå hôïp xaùc ñònh theo ñieàu 4.2.9, 4.2.10 vaø 4.2.11. truïc x. truïc y. Ix – Moâmen quaùn tính cuûa dieän tích qui ñoåi tieát dieän ngang coät hình oâ ñoái vôùi Iy - Moâmen quaùn tính cuûa dieän tích qui ñoåi tieát dieän ngang coät hình oâ ñoái vôùi A0 - Toång dieän tích tieát dieän qui ñoåi cuûa caùc nhaùnh maø tieát dieän ngang cuûa coät i hình oâ caét ra, A0 = ∑ A0i + 1 Ec Ea i ∑A ci , trong ñoù Aoi, Aci laàn löôït laø dieän tích tieát dieän 1 ngang cuûa oáng theùp nhaùnh cuûa nhaùnh thöù i. l - chieàu daøi khoaûng maét coät hình oâ d - ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng theùp A1x - Toång dieän tích tieát dieän thöïc cuûa caùc thanh giaèng xieân thaúng goùc vôùi truïc x trong tieát dieän ngang cuûa coät hình oâ. A1y - Toång dieän tích tieát dieän thöïc cuûa caùc thanh giaèng xieân thaúng goùc vôùi truïc y trong tieát dieän ngang cuûa coät hình oâ. α - Goùc keïp taïi maët phaúng cuûa thanh giaèng xieân trong tieát dieän caáu kieän taïo thaønh vôùi truïc x. Hình 4.2.8 Tieát dieän coät toå hôïp Ñieàu 4.2.9 Ñoái vôùi khung vaø caùc caáu kieän daïng toå hôïp maø giöõa hai ñieåm töïa khoâng coù löïc ngang taùc duïng, chieàu daøi tính toaùn töông ñöông xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: l*o = kl*o (4.2.9 – 1) l*o =μl* (4.2.9 – 2) Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-9 Quy trình thieát keá vaø thi coâng keát caáu beâ toâng theùp oáng CECS 28-90 Trong ñoù: l*o - Chieàu daøi tính toaùn cuûa caáu kieän hoaëc coät toå hôïp. k - Heä soá chieàu daøi töông ñöông. μ - Heä soá chieàu daøi khoâng coù chuyeån dòch ngang thì xaùc ñònh theo baûng 1 – 1 cuûa phuï luïc 1, ñoái vôùi khung coù chuyeån dòch ngang thì xaùc ñònh theo baûng 1 – 2 cuûa phuï luïc 1. Heä soá chieàu daøi töông ñöông tính toaùn theo quy ñònh sau (hình 4.2.9) 1. Coät hoaëc thanh chòu neùn doïc truïc: k=1 (4.2.9 – 3) 2. Coät khung khoâng chuyeån dòch ngang: k = 0.5 + 0.3β + 0.2β2 (4.2.9 – 4) 3. Coät khung coù chuyeån dòch ngang: (a) Khi eo/h ≥ 0.5εb thì : k = 0.5 (b) Khi eo/h < 0.5εb thì : k = 1 – (eo/h)/εb. Trong ñoù: β - Tæ soá giöõa moâmen nhoû vaø moâmen lôùn hôn ôû hai ñaàu coät, β = M1/M2; |M1| ≤ |M2|, neáu uoán neùn cong moät beân thì laáy trò soá döông, neáu uoán neùn cong hai beân thì laáy trò soá aâm. Chuù thích: Tieâu chuaån ñeå phaân bieät khung coù hoaëc khoâng coù chuyeån dòch ngang xem chuù thích ôû ñieàu 4.1.5. (a) Chòu neùn doïc truïc (b) Uoán neùn cong moät beân (c) Uoán neùn cong 2 beân Hình 4.2.9 Coät khung daïng toå hôïp khoâng chuyeån dòch ngang Chöông 4 – Tính toaùn löïc chòu taûi 4-10