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
- Xem thêm -