Tài liệu Thiết kế sàn không dầm bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau theo tiêu chuẩn eurocode 2

1 Lêi c¶m ¬n lêi cam ®oan Môc lôc...............................................................................................Trang 1 B¶ng ký hiÖu vµ ch÷ viÕt t¾t sö dông trong luËn v¨n............................................ 4 Më ®Çu............................................................................................................. 6 * Lý do nghiªn cøu.............................................................................................. 6 * Môc ®Ých nghiªn cøu......................................................................................... 6 * Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu..................................................................................... 6 * Ph¹m vi nghiªn cøu........................................................................................... 6 Ch¬ng 1: tæng quan vÒ sµn bª t«ng cèt thÐp øng lùc tríc vµ C¸c quy ®Þnh chung.................................................................... 7 1.1 Tæng quan vÒ sµn bª t«ng cèt thÐp øng lùc tríc............................................. 7 1.2 C¸c quy ®Þnh chung........................................................................................ 11 1.2.1 T¶i träng...................................................................................................... 11 1.2.2 Tæ hîp t¶i träng........................................................................................... 13 1.2.3 Bª t«ng........................................................................................................ 15 1.2.4 Cèt thÐp cêng ®é cao................................................................................... 16 1.2.5 C¸c vËt liÖu kh¸c......................................................................................... 21 1.2.6 Kho¶ng c¸ch, líp b¶o vÖ cèt thÐp............................................................... 22 2 1.2.7 Neo.............................................................................................................. 23 1.2.8 Nèi chång.................................................................................................... 26 1.2.9 C¬ cÊu dÉn híng.......................................................................................... 27 1.2.10 C¬ cÊu øng suÊt tríc.................................................................................. 28 Ch¬ng 2: Quy tr×nh thiÕt kÕ ................................................................ 30 2.1 C¸c ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh néi lùc sµn ph¼ng.................................................. 30 2.1.1 Ph¬ng ph¸p trùc tiÕp.................................................................................... 30 2.1.2 Ph¬ng ph¸p khung t¬ng ®¬ng...................................................................... 31 2.1.3 Ph¬ng ph¸p ®êng ch¶y dÎo......................................................................... 32 2.1.4 Ph¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n....................................................................... 32 2.2 X¸c ®Þnh chiÒu dµy sµn.................................................................................. 33 2.2.1 X¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn c¾t thñng............................................................... 33 2.2.2 X¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn h¹n chÕ ®é vâng................................................... 42 2.3 Lùc øng suÊt tríc............................................................................................ 46 2.3.1 Lùc øng suÊt tríc......................................................................................... 46 2.3.2 Lùc øng suÊt tríc tèi ®a............................................................................... 47 2.3.3 Giíi h¹n øng suÊt trong bª t«ng.................................................................. 47 3 2.3.4 T¶i träng c©n b»ng....................................................................................... 48 2.4 X¸c ®Þnh c¸c tæn hao øng suÊt....................................................................... 50 2.4.1 Tæn hao øng suÊt do biÕn d¹ng tøc thêi cña bª t«ng................................... 50 2.4.2 Tæn hao øng suÊt do co ngãt cña bª t«ng.................................................... 50 2.4.3 Tæn hao øng suÊt do chïng cèt thÐp............................................................ 52 2.4.4 Tæn hao øng suÊt do ma s¸t......................................................................... 56 2.4.5 Tæn hao øng suÊt t¹i neo............................................................................. 57 2.5 KiÓm tra tiÕt diÖn theo TTGH 1 vµ TTGH 2.................................................. 58 2.5.1 KiÓm tra tiÕt diÖn theo TTGH 1.................................................................. 58 2.5.2 KiÓm tra tiÕt diÖn theo TTGH 2.................................................................. 65 Ch¬ng 3: vÝ dô tÝnh to¸n......................................................................... 69 3.1 X©y dùng s¬ ®å khèi vÒ quy tr×nh thiÕt kÕ..................................................... 69 3.2 TÝnh to¸n víi sè liÖu cô thÓ............................................................................ 70 3.2.1 C¸c th«ng sè chÝnh...................................................................................... 70 3.2.2 Chän chiÒu dµy sµn vµ x¸c ®Þnh t¶i träng .................................................. 70 3.2.3 X¸c ®inh néi lùc sµn.................................................................................... 72 3.2.4 X¸c ®Þnh quü ®¹o c¸p vµ c¸c tæn hao øng suÊt........................................... 73 4 3.2.5 X¸c ®Þnh sè lîng c¸p................................................................................... 77 3.2.6 KiÓm tra tiÕt diÖn theo TTGH 1.................................................................. 78 3.2.7 KiÓm tra tiÕt diÖn theo TTGH 2.................................................................. 80 3.3 X©y dùng ch¬ng tr×nh tÝnh tù ®éng hãa......................................................... 82 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ.............................................................................. 84 tµi liÖu tham kh¶o................................................................................... 86 B¶ng ký hiÖu vµ ch÷ viÕt t¾t sö dông trong luËn v¨n 5 Ch÷ c¸i Latinh viÕt hoa A DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang Ac DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña bª t«ng Ap DiÖn tÝch tiÕt diÖn c¸p øng lùc tríc As DiÖn tÝch tiÕt diÖn cèt thÐp thêng As, min DiÖn tÝch tiÕt diÖn tèi thiÓu cèt thÐp Asw DiÖn tÝch tiÕt diÖn cèt thÐp chÞu c¾t D §êng kÝnh ®é cong uèn cèt thÐp E HÖ qu¶ t¸c ®éng Ec M«®un ®µn håi tiÕp tuyÕn cña bª t«ng Ecd M«®un ®µn håi tÝnh to¸n cña bª t«ng Ecm M«®un ®µn håi c¸t tuyÕn cña bª t«ng Ep M«®un ®µn håi tÝnh to¸n cña cèt thÐp øng lùc tríc Es M«®un ®µn håi tÝnh to¸n cña cèt thÐp EI §é cøng uèn F T¸c ®éng Fd Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña t¸c ®éng Fk Gi¸ trÞ ®Æc trng cña t¸c ®éng Gk T¸c ®éng thêng xuyªn ®Æc trng I M«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn bª t«ng L ChiÒu dµi M M«men uèn MEd Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña m«men uèn N Lùc däc trôc NEd Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña lùc däc trôc P øng lùc tríc Po Lùc c¨ng ban ®Çu t¹i ®Çu neo c¸p Qk T¸c ®éng thay ®æi ®Æc trng R §é bÒn SLS Tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông ULS Tr¹ng th¸i giíi h¹n ®é bÒn ¦LT øng lùc tríc V Lùc c¾t VEd Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña lùc c¾t 6 TTGH 1 TTGH 2 Tr¹ng th¸i giíi h¹n 1 Tr¹ng th¸i giíi h¹n 2 Ch÷ c¸i Latinh thêng d ChiÒu dµy sµn fck Cêng ®é chÞu nÐn ®Æc trng cña bª t«ng fcd Cêng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña bª t«ng fp Cêng ®é chÞu kÐo cña c¸p øng lùc tríc fpk Cêng ®é chÞu kÐo ®Æc trng cña c¸p øng lùc tríc ft Cêng ®é chÞu kÐo cña cèt thÐp ftk Cêng ®é chÞu kÐo ®Æc trng cña cèt thÐp fy Cêng ®é ch¶y dÎo cña cèt thÐp fyk Cêng ®é ch¶y dÎo ®Æc trng cña cèt thÐp Më ®Çu * Lý do nghiªn cøu Trong tiÕn tr×nh héi nhËp vµ ph¸t triÓn hiÖn nay, viÖc hiÓu biÕt tiªu chuÈn thiÕt kÕ cña c¸c níc tiªn tiÕn ®èi víi nh÷ng ngêi lµm c«ng t¸c kü thuËt lµ cÇn thiÕt. Tiªu chuÈn ch©u ©u EN 1992 “ThiÕt kÕ kÕt cÊu bª t«ng” n»m trong bé tiªu chuÈn thiÕt kÕ kÕt cÊu nhµ vµ c«ng tr×nh do tiÓu ban kü thuËt Ch©u ¢u so¹n th¶o vµ tiªu chuÈn ho¸ ®Ó ¸p dông cho c¸c níc thuéc Liªn minh Ch©u ¢u. HiÖn nay, sµn bª t«ng øng lùc tríc c¨ng sau ®îc øng dông ngµy cµng phæ biÕn trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng. Trong tiªu chuÈn TCXDVN 356 : 2005 ®· ban hµnh chñ yÕu ®Ò cËp ®Õn thiÕt kÕ cÊu kiÖn dÇm bªt«ng øng lùc tríc. §Ò tµi “ThiÕt kÕ sµn kh«ng dÇm bª t«ng cèt thÐp øng lùc tr íc c¨ng sau theo tiªu chuÈn Eurocode 2” sÏ ®Ò cËp tæng quan vÒ tiªu chuÈn Eurocode vµ tr×nh tù thiÕt kÕ cô thÓ cho sµn kh«ng dÇm bªt«ng cèt thÐp øng lùc tríc. 7 * Môc ®Ých nghiªn cøu Nghiªn cøu c¸c quy ®Þnh vÒ vËt liÖu, t¶i träng vµ nguyªn lý cÊu t¹o ®èi víi kÕt cÊu bªt«ng cèt thÐp trong tiªu chuÈn Eurocode 2. Nghiªn cøu quy tr×nh thiÕt kÕ sµn kh«ng dÇm bª t«ng cèt thÐp øng lùc tríc theo tiªu chuÈn Eurocode 2. * Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu Nghiªn cøu tiªu chuÈn Eurocode 2 vµ c¸c tµi liÖu liªn quan. * Ph¹m vi nghiªn cøu Sµn kh«ng dÇm bª t«ng cèt thÐp øng lùc tríc c¨ng sau trong nhµ cao tÇng. Ch¬ng 1 : Tæng quan vÒ sµn bª t«ng cèt thÐp øng lùc tríc vµ C¸c quy ®Þnh chung 1.1 Tæng quan vÒ sµn bª t«ng cèt thÐp øng lùc tríc KÕt cÊu bª t«ng øng lùc tríc lµ mét d¹ng kÕt cÊu ®Æc biÖt trong kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp ®· vµ ®ang ®îc sö dông réng r·i trong x©y dùng nhµ vµ c«ng tr×nh. KÕt cÊu bª t«ng øng lùc tríc ®îc thùc hiÖn theo 2 c«ng nghÖ kh¸c nhau tïy thuéc vµo ph¬ng thøc s¶n xuÊt vµ thi c«ng. §ã lµ c«ng nghÖ c¨ng tríc vµ c«ng nghÖ c¨ng sau [2]. Tõ ®Çu nh÷ng n¨m 1990 trë l¹i ®©y, tríc yªu cÇu x©y dùng nhµ nhiÒu tÇng, nhµ nhÞp lín t¨ng m¹nh vµ do c«ng nghÖ níc ngoµi ®îc ®a vµo nhiÒu theo cïng víi vèn ®Çu t níc ngoµi, c«ng nghÖ øng lùc tríc ®· b¾t ®Çu ®îc dïng trong kÕt cÊu nhµ cöa ë ViÖt Nam chñ yÕu lµ trong kÕt cÊu sµn, vµ cã xu híng trë nªn phæ biÕn h¬n [9]. KÕt cÊu bª t«ng øng lùc tríc ®îc nghiªn cøu vµ øng dông ë ViÖt Nam kh¸ sím, tõ nh÷ng n¨m 60 thÕ kû XX. So víi kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp thêng u ®iÓm næi bËt cña kÕt cÊu bª t«ng øng lùc tríc lµ [9]: - Lµm t¨ng ®é cøng cña kÕt cÊu, do vËy cho phÐp gi¶m ®îc kÝch thíc tiÕt diÖn, gi¶m ®îc träng lîng b¶n th©n kÕt cÊu vµ vît ®îc c¸c khÈu ®é lín; - Cã kh¶ n¨ng khèng chÕ sù h×nh thµnh vÕt nøt vµ ®é vâng; - TiÕt kiÖm ®îc vËt liÖu bªt«ng vµ cèt thÐp do viÖc sö dông vËt liÖu cêng ®é cao. 8 Trong kÕt cÊu c«ng tr×nh d©n dông, hÖ thèng sµn ®îc quan t©m nhiÒu nhÊt khi ¸p dông c«ng nghÖ øng lùc tríc lµ do: sµn lµ bé phËn kÕt cÊu cã chi phÝ ®¸ng kÓ nhÊt, chiÕm kh«ng díi 50% tæng chi phÝ kÕt cÊu toµn c«ng tr×nh trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch sµn. ViÖc sö dông bª t«ng cèt thÐp øng lùc tríc sÏ t¸c ®éng thuËn lîi vµo gi¸ thµnh c«ng tr×nh theo hai híng: - Träng lîng b¶n th©n sµn ®îc gi¶m nhÑ. BÒ dµy sµn øng lùc tríc gi¶m xuèng cßn kho¶ng 50 – 80% bÒ dµy cña sµn bª t«ng cèt thÐp b×nh thêng víi cïng kÝch thíc nhÞp vµ ®iÒu kiÖn t¶i träng. Khèi lîng cèt thÐp còng ®îc gi¶m m¹nh nhng bï vµo ®ã gi¸ thµnh thÐp cêng ®é cao rÊt lín (gÊp 3-4 lÇn thÐp x©y dùng b×nh thêng) nªn chi phÝ vÒ cèt thÐp kh«ng thay ®æi bao nhiªu. Tuy vËy, viÖc gi¶m träng lîng b¶n th©n sµn sÏ kÐo theo viÖc gi¶m khèi lîng vËt t cho nhiÒu kÕt cÊu kh¸c nh cét, têng mãng, …vµ ®¶m b¶o cã lîi cho kÕt cÊu nhµ ë vïng chÞu ®éng ®Êt do lùc ngang qu¸n tÝnh gi¶m cïng víi khèi lîng sµn. - TiÕn ®é thi c«ng sµn t¨ng nhanh, do sö dông bª t«ng m¸c cao kÕt hîp víi phô gia. Mét sè c«ng tr×nh ®· ®îc x©y dùng cho thÊy tiÕn ®é thi c«ng trung b×nh 7-10 ngµy/ tÇng cho diÖn tÝch x©y dùng 400-500m 2/sµn. C«ng t¸c vµ khu«n kh¸ ®¬n gi¶n nhÊt lµ víi lo¹i sµn kh«ng dÇm, ®îc sö dông chñ yÕu trong nhµ cao tÇng cã sµn øng lùc tríc. - Ngoµi ra viÖc më réng líi cét, gi¶m chiÒu cao tÇng nhµ vµ c¸c thiÕt bÞ, phô kiÖn phôc vô cho viÖc g©y øng lùc tríc ngµy cµng ®îc hoµn thiÖn, gän nhÑ vµ hiÖu qua, còng ®ãng gãp nhiÒu phÇn quan träng vµo sù thµnh c«ng cña sµn bª bª t«ng øng lùc tríc. Tuy nhiªn sö dông kÕt cÊu bª t«ng øng lùc tríc nãi chung vµ c«ng nghÖ c¨ng sau nãi riªng ®Òu ®ßi hái c¸c nhµ t vÊn thiÕt kÕ, t vÊn gi¸m s¸t, nhµ thÇu x©y dùng cÇn cã nh÷ng kiÕn thøc vµ kinh nghiÖm nhÊt ®Þnh míi ®em l¹i hiÖu qu¶ mong muèn. §Æc biÖt víi thiÕt kÕ chÞu ®éng ®Êt, hÖ sµn ®ãng vai trß rÊt quan träng trong sù lµm viÖc tæng thÓ cña kÕt cÊu chÞu ®éng ®Êt. Chóng lµm viÖc nh nh÷ng tÊm cøng ngang, tiÕp nhËn c¸c lùc qu¸n tÝnh sang hÖ kÕt cÊu th¼ng ®øng vµ b¶o ®¶m cho c¸c hÖ kÕt cÊu nµy cïng nhau lµm viÖc khi chÞu t¸c ®éng cña ®éng ®Êt theo ph¬ng ngang [5]. Ph¬ng ph¸p t¹o øng lùc tríc trong sµn: 9 - C¸c sµn bª t«ng øng lùc tríc ë ViÖt Nam hiÖn nay thêng dïng ph¬ng ph¸p c¨ng sau (post – tension) cã hoÆc kh«ng dÝnh kÕt. - Sau khi v¸n khu«n sµn ®îc l¾p dùng vµ kiÓm tra theo ®óng vÞ trÝ thiÕt kÕ, tiÕn hµnh ®Æt cèt thÐp thêng vµ cèt thÐp øng lùc tríc còng nh c¸c thiÕt bÞ neo. §Ó ®¶m b¶o cho c¸c c¸p øng lùc tríc ph¸t huy tèt kh¶ n¨ng chÞu lùc, chóng ®îc bè trÝ theo c¸c ®êng d¶i c¸p ®Þnh tríc trªn mÆt b»ng vµ trªn mÆt c¾t sµn. - C¸p øng lùc tríc ®îc luån trong c¸c èng ghen polyetilen sau khi ®· ®îc bäc mì chèng ¨n mßn hoÆc luån trong c¸c èng ghen dÑt b»ng kim lo¹i máng, mét ®Çu ®îc neo cè ®Þnh ®Çu kia nèi víi neo t¹o øng lùc. VÞ trÝ chÝnh x¸c cña c¸p øng lùc tríc ®îc ®¸nh dÊu trªn v¸n khu«n. Sau ®ã tiÕn hµnh ®æ t«ng ®· ®¹t ®îc cêng ®é cÇn thiÕt theo yªu cÇu cña thiÕt kÕ. ViÖc c¨ng c¸p ®îc tiÕn hµnh theo hai bíc : bíc mét t¹o lùc c¨ng xÊp xØ b»ng 50% lùc c¨ng quy ®Þnh, bíc hai t¹o ®ñ lùc c¨ng. Bíc hai chØ ®îc tiÕn hµnh sau khi ®· kÕt thóc bíc mét cho toµn sµn. - C«ng nghÖ c¨ng sau ®îc thùc hiÖn viÖc c¨ng cèt thÐp g©y øng lùc tríc trong kÕt cÊu chØ sau khi bª t«ng ®æ t¹i chç ®¹t cêng ®é Ýt nhÊt 80% cÊp ®é bÒn thiÕt kÕ. §iÓm tú cña thiÕt bÞ c¨ng n»m ngay trªn c¹nh hay trªn mÆt kÕt cÊu nªn cßn ®îc gäi lµ c¨ng trªn bª t«ng. §Ó ®¶m b¶o cho viÖc c¨ng cèt thÐp ®îc thuËn lîi, cèt c¨ng ph¶i ®îc luån trong r·nh hoÆc c¸c lo¹i èng chuyªn dông. Cho ®Õn nay nhiÒu c«ng tr×nh cao tÇng, c¸c c«ng tr×nh c«ng nghiÖp, c«ng tr×nh c«ng céng ®· vµ ®ang ®îc c¸c ®¬n vÞ thiÕt kÕ, x©y dùng trong níc dïng c«ng nghÖ bª t«ng øng lùc tríc ngµy cµng cã hiÖu qu¶. 10 H×nh 1.1 Tßa nhµ Keangnam – Hµ Néi (T¸c gi¶ su tÇm) H×nh 1.2 Tßa nhµ 165 §éi CÊn – Hµ Néi (T¸c gi¶ su tÇm) H×nh 1.3 §Çu neo cè ®Þnh (T¸c gi¶ su tÇm) 11 H×nh 1.4 §Çu neo ®éng (T¸c gi¶ su tÇm) 1.2 C¸c quy ®Þnh chung 1.2.1 T¶i träng [4] T¶i träng ®Æc trng: t¶i träng t¸c ®éng lªn kÕt cÊu cã thÓ cã nh÷ng gi¸ trÞ lín bÐ kh¸c nhau, cã thÓ t×m ®îc gi¸ trÞ trung b×nh cña chóng. T¶i träng ®Æc trng lµ gi¸ trÞ t¶i träng xuÊt hiÖn trªn kÕt cÊu víi x¸c suÊt ®¶m b¶o 95%. TÝnh to¸n trong lý thuyÕt tr¹ng th¸i giíi h¹n ph¶i kÓ ®Õn nh÷ng sai lÖch cã thÓ x¶y ra trong thiÕt kÕ b»ng c¸ch ®a vµo hÖ sè an toµn riªng ®èi víi t¶i träng f. Gi¸ trÞ t¶i träng dïng ®Ó thiÕt kÕ sÏ lµ: T¶i träng thiÕt kÕ = T¶i träng ®Æc trng  hÖ sè riªng f (1-1) B¶ng 1.1 HÖ sè riªng ®èi víi t¶i träng khi tÝnh theo TTGH thø nhÊt [4] T¶i träng T¶i träng T¶i träng thêng xuyªn t¹m thêi chÝnh t¹m thêi chÝnh Dïng khi Gk Qk,1 Qk,i BÊt lîi Cã lîi BÊt lîi Cã lîi BÊt lîi Cã lîi a) KiÓm tra æn ®Þnh tÜnh häc 1,10 0,90 1,50 0 1,50 0 cña kÕt cÊu b) ThiÕt kÕ 1,35 1,00 1,50 0 1,50 0 c¸c cÊu kiÖn cña kÕt cÊu (kh«ng kÓ t¸c 12 ®éng cña ®Êt) c) TÝnh to¸n cïng mét lóc c¶ hai trêng hîp a vµ b 1,35 1,15 1,5 0 1,5 0 B¶ng 1.2 HÖ sè riªng ®èi víi t¶i träng khi tÝnh theo TTGH thø hai [4] Dïng cho T¶i träng thêng xuyªn T¶i träng t¹m thêi TÊt c¶ c¸c trêng hîp tÝnh to¸n 1,0 1,0 T¸c ®éng bÊt lîi ®Ó chØ trêng hîp t¶i träng g©y bÊt lîi cho kÕt cÊu, tøc lµ lµm cho néi lùc cña kÕt cÊu t¨ng lªn. T¸c ®éng cã lîi ®Ó chØ trêng hîp t¶i träng kh«ng g©y bÊt lîi cho kÕt cÊu, tøc lµ lµm cho néi lùc cña kÕt cÊu gi¶m ®i. 1.2.2 Tæ hîp t¶i träng [4] T¶i träng thêng xuyªn cïng víi c¸c t¶i träng t¹m thêi ph¶i ®îc tæ hîp víi nhau ®Ó t×m ®îc néi lùc lín nhÊt dïng ®Ó thiÕt kÕ. Khi tæ hîp t¶i träng, ngoµi hÖ sè riªng ®èi víi t¶i träng cßn cÇn cã thªm hÖ sè tæ hîp  - C¸c tæ hîp t¶i träng khi tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ cêng ®é: Tæ hîp c¬ b¶n dïng cho trêng hîp thiÕt kÕ ng¾n h¹n hoÆc dµi h¹n Trong tæ hîp c¬ b¶n nµy, hÖ sè tæ hîp ®îc lÊy nh sau: §èi víi t¶i träng thêng xuyªn hÖ sè tæ hîp  Khi chØ cã mét lo¹i t¶i träng t¹m thêi  Khi cã nhiÒu h¬n mét lo¹i t¶i träng t¹m thêi th× ®èi víi t¶i träng t¹m thêi chÝnh lÊy cßn c¸c t¶i träng t¹m thêi kÌm theo ®îc nh©n víi hÖ sè  Cã thÓ biÓu thÞ gi¸ trÞ tæ hîp cña néi lùc nh sau : E d   G , j Gk , j  Q ,1Qk ,1  j 1   o ,i Qk ,i Q ,i i 1 (1-2) DÊu "+" trong biÓu thøc cã nghÜa lµ tæ hîp víi. DÊu  lµ chØ c¸c t¶i träng t¬ng tù cïng t¸c ®éng. 13 B¶ng 1.3 C¸c gi¸ trÞ cña hÖ sè trong  c¸c tæ hîp t¶i träng [4] T¶i träng T¶i träng trong nhµ, theo lo¹i Lo¹i A : Nhµ ë, biÖt thù Lo¹i B : V¨n phßng Lo¹i C : Phßng häp Lo¹i D : Cöa hµng 0,70,6Lo¹i E : Kho tµng Lo¹i G : DiÖn tÝch giao th«ng, 30kN < träng lîng ph¬ng tiÖn < 160kN0,7 Lo¹i F : DiÖn tÝch giao th«ng, träng lîng ph¬ng tiÖn < 30kN Lo¹i H : M¸i T¶i träng giã t¸c ®éng lªn nhµ cöa    0,7 0,7 0,7 0,7 1,0 0,5 0,5 0,7 0,7 0,9 0,3 0,3 0,7 0,6 0,8 0,7 0,5 0,3 0,7 0,5 0 0,2 0 0 B¶ng 1.4 HÖ sè ftrong c¸c tæ hîp t¶i träng tÝnh theo TTGH 1 [4] T¶i träng T¶i träng T¶i träng thêng xuyªn t¹m thêi Trêng hîp tÝnh to¸n giã Gk Qk BÊt lîi Cã lîi BÊt lîi Cã lîi a) T¶i träng thêng xuyªn + mét t¶i träng 1,35 1,00 1,5 0 t¹m thêi b) T¶i träng thêng 1,35 1,00 1,5 xuyªn + giã   c) T¶i träng thêng xuyªn + mét t¶i träng t¹m thêi (chÝnh) + giã 1,35 1,00 1,5 0 d) T¶i träng thêng   xuyªn + mét t¶i träng 1,35 1,00 0  t¹m thêi + giã (chÝnh) Tæ hîp bÊt thêng, dïng cho trêng hîp thiÕt kÕ bÊt thêng: Ed  Gk . j  Ad  ( 1.1hoÆc 2.1 )Q k.i   2.i Q k .i j 1 i 1 Víi  1,5 (1-3) Tæ hîp ®éng ®Êt, t¬ng øng víi trêng hîp thiÕt kÕ chèng ®éng ®Êt: Ed  Gk . j  Ad  ( 1.1hoÆc 2.1 )Q k.i   2.i Q k .i j 1 i 1 (1-4) 14 - C¸c tæ hîp khi tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông: Tæ hîp ®Æc trng, sö dông cho c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n kh«ng phôc håi: Ed  Gk . j  Q k.1   2.i Q k .i j 1 i 1 (1-5) Tæ hîp ng¾n h¹n, sö dông cho c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n cã phôc håi: Ed  Gk . j  1.1Q k.1   2.i Q k .i j 1 i 1 (1-6) Tæ hîp dµi h¹n, sö dông ®Ó tÝnh hiÖu øng dµi h¹n vµ biÓu hiÖn bÒ ngoµi cña kÕt cÊu nh nøt, vâng… Ed  Gk . j   2.i Q k .i (1-7) TCVN 2737 – 1995 quy ®Þnh tæ hîp t¶i träng gåm cã tæ hîp c¬ b¶n vµ tæ hîp ®Æc biÖt [11]: - Tæ hîp c¬ b¶n gåm c¸c t¶i träng thêng xuyªn, t¶i träng t¹m thêi dµi h¹n vµ t¹m thêi ng¾n h¹n; - Tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt gåm c¸c t¶i träng thêng xuyªn, t¶i träng t¹m thêi dµi h¹n, t¶i träng t¹m thêi ng¾n h¹n cã thÓ x¶y ra vµ mét trong c¸c t¶i träng ®Æc biÖt. 1.2.3 Bª t«ng [4] Cêng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng ®ù¬c x¸c ®Þnh víi mÉu tiªu chuÈn h×nh trô: D = 150mm, h = 300mm. Cêng ®é cña mÉu bª t«ng lµ øng suÊt øng víi lùc nÐn N lµm mÉu bÞ ph¸ ho¹i: fc  N Ac (N/mm2) (1-8) trong ®ã: Ac – DiÖn tÝch ngang cña mÉu; N – Lùc nÐn ph¸ ho¹i. Tiªu chuÈn EC-2 quy ®Þnh cÊp bÒn cña bª t«ng kh«ng nhá h¬n C30/37. Víi cêng ®é nh vËy, bª t«ng sÏ cã biÕn d¹ng co ngãt nhá, ®Æc trng tõ biÕn nhá vµ m« ®un ®µn håi cao, lµm gi¶m hao tæn øng suÊt trong cèt thÐp. B¶ng 1.5 Gi¸ trÞ Ec vµ fck cña bª t«ng dïng cho kÕt cÊu ¦LT [16] CÊp C30/37 C35/45 C40/50 C50/60 2 fck (N/mm ) 30 35 40 50 Ec (kN/mm2) 32 33,5 35 37 15 C¸c gi¸ trÞ trung b×nh cña mÉu nÐn h×nh trô theo EC – 2 cã thÓ chuyÓn ®æi thµnh mÉu l¨ng trô theo TCXDVN 356 : 2005 nh sau: vÝ dô víi m¸c C30/37, 30 lµ cêng ®é chÞu nÐn ®Æc trng fck cña mÉu h×nh trô tuæi 28 ngµy, 37 lµ cña mÉu lËp ph¬ng, gÇn ®óng ta cã hÖ sè chuyÓn ®æi gi÷a hai lo¹i mÉu lµ 37 : 30 = 1,23 [7]. 1.2.4 Cèt thÐp cêng ®é cao [1] Thanh c¨ng øng suÊt tríc ph¶i cã møc ®é nh¹y thÊp vµ cã thÓ chÊp nhËn ®îc ®èi víi ¨n mßn øng suÊt. Møc ®é nh¹y ®èi víi ¨n mßn øng suÊt ®îc xem nh lµ thÊp vµ cã thÓ chÊp nhËn ®îc nÕu thanh c¨ng øng suÊt tríc phï hîp víi tiªu chÝ ®· quy ®Þnh trong tiªu chuÈn EN 10080 hoÆc trong tµi liÖu cña tæ chøc phª chuÈn kü thuËt Ch©u ¢u. §èi víi thÐp phï hîp víi tiªu chuÈn nµy, cêng ®é chÞu kÐo, øng suÊt t¹i biÕn d¹ng d 0,1% vµ ®é gi·n dµi t¬ng øng víi t¶i träng lín nhÊt ®îc quy ®Þnh trong c¸c ®iÒu kho¶n vÒ gi¸ trÞ ®Æc trng; c¸c gi¸ trÞ nµy cã ký hiÖu t¬ng øng lµ fpk, fp0,1k vµ uk. Thanh c¨ng øng suÊt tríc ph¶i ®îc ph©n lo¹i vÒ chïng cèt thÐp - Kh«ng ®îc cã mèi hµn trong sîi thÐp vµ thanh thÐp. C¸c sîi thÐp riªng biÖt trong bã c¸p cã thÓ thùc hiÖn c¸c mèi hµn so le chØ tríc khi kÐo nguéi. - §èi víi cuén c¸p øng suÊt tríc, sau khi th¸o cuén sîi c¸p hay bã c¸p, ®é cong lín nhÊt cña c¸p ph¶i phï hîp víi EN 10138, trõ nh÷ng quy ®Þnh ®· nÕu trong tµi liÖu cña tæ chøc phª chuÈn kü thuËt Ch©u ¢u. - C¸c ®Æc trng c¬ lý cña thÐp øng suÊt tríc ®îc nªu trong tiªu chuÈn EN 10138 hoÆc c¸c tµi liÖu cña tæ chøc phª chuÈn kü thuËt Ch©u ¢u. - C¸c thanh c¨ng øng suÊt tríc (sîi, bã c¸p vµ thanh thÐp) ph¶i ®îc ph©n lo¹i theo: §é bÒn, biÓu thÞ øng suÊt (fp0,1k) t¹i biÕn d¹ng d 0,1% vµ gi¸ trÞ tû sè cña cêng ®é chÞu kÐo vµ cêng ®é t¹i biÕn d¹ng d 0,1%, (fp / fp0,1k), vµ ®é gi·n dµi t¶i träng lín nhÊt (uk). - Khèi lîng thùc tÕ cña c¸c thanh c¨ng øng suÊt tríc so víi khèi lîng danh nghÜa kh«ng ®îc sai kh¸c nhiÒu h¬n giíi h¹n ®îc quy ®Þnh trong EN 10138 hoÆc trong tµi liÖu cña tæ chøc phª chuÈn kü thuËt Ch©u ¢u. 16 Trong tiªu chuÈn nµy x¸c ®Þnh ba lo¹i chïng cèt thÐp: Lo¹i 1: sîi hoÆc bã c¸p - ®é chïng th«ng thêng; Lo¹i 2: sîi hoÆc bã c¸p - ®é chïng thÊp; Lo¹i 3: c¸c thanh thÐp c¸n nãng vµ thanh thÐp ®· qua xö lý. §é bÒn øng suÊt t¹i biÕn d¹ng d 0,1% (fp0,1k) vµ gi¸ trÞ cêng ®é chÞu kÐo quy ®Þnh (fpk) ®îc x¸c ®Þnh nh lµ gi¸ trÞ ®Æc trng cña lùc t¹i biÕn d¹ng cßn d 0,1% vµ lùc kÐo däc trôc ®Æc trng lín nhÊt chia cho diÖn tÝch danh nghÜa tiÕt diÖn ngang. C¸c ®Æc trng dÎo Thanh c¨ng øng suÊt tríc ph¶i cã ®ñ tÝnh dÎo nh ®· quy ®Þnh trong EN 10138. Cã thÓ gi¶ thiÕt thanh c¨ng øng suÊt tríc cã ®ñ tÝnh dÎo th«ng qua ®é gi·n dµi nÕu nã ®¹t ®îc gi¸ trÞ ®é gi·n dµi t¹i lùc lín nhÊt theo quy ®Þnh ®· nÕu trong EN 10138. C¸c biÓu ®å øng suÊt – biÕn d¹ng ®èi víi c¸c thanh c¨ng øng suÊt tríc dùa trªn c¸c sè liÖu cña s¶n phÈm ph¶i ®îc nhµ s¶n xuÊt chuÈn bÞ vµ vÏ trong phô lôc cña chøng chØ kÌm theo. Cã thÓ gi¶ thiÕt thanh c¨ng øng suÊt tríc cã ®ñ tÝnh dÎo th«ng qua kÐo thanh c¨ng nÕu fp / fp0,1k k. Gi¸ trÞ k kiÕn nghÞ lÊy b»ng 1. B¶ng 1.6 C¸c th«ng sè chÝnh cña c¸p ¦LT [16] Lo¹i c¸p D fpk fp0,1k Po Pmax (mm) (N/mm2) (N/mm2) kN kN Th«ng thêng 15,2 1670 1420 177 167 (STD) 12,5 1770 1500 125 118 §Æc biÖt 15,7 1770 1500 202 191 (SUP) 12,9 2860 1580 142 134 Cêng ®é cao 18,0 1700 1450 291 275 (DYF) 15,2 1820 1545 229 217 12,7 1860 1580 159 150 trong ®ã: fpk – cêng ®é chÞu kÐo ®Æc trng cña c¸p; fp0,1k – cêng ®é chÞu kÐo ®Æc trng cña c¸p t¹i biÕn d¹ng d 0,1%; Po – lùc c¨ng tríc t¹i neo; Pmax – lùc c¨ng tríc tèi ®a. 17 C¸c gi¶ thiÕt tÝnh to¸n Ph©n tÝch kÕt cÊu ®îc thùc hiÖn trªn c¬ së diÖn tÝch danh nghÜa cña tiÕt diÖn ngang thanh c¨ng øng suÊt tríc vµ c¸c gi¸ trÞ ®Æc trng fp0,1k, fpk vµ uk. Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña m«®un ®µn håi E p cã thÓ gi¶ thiÕt b»ng 205 GPa ®èi víi sîi thÐp vµ thanh thÐp. Phô thuéc vµo quy tr×nh chÕ t¹o, gi¸ trÞ thùc tÕ cã thÓ n»m trong ph¹m vi 195 ®Õn 210GPa. C¸c chøng chØ kÌm theo s¶n phÈm hµng hãa cã thÓ ®a ra gi¸ trÞ thÝch hîp. Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña m«®un ®µn håi Ep cã thÓ gi¶ thiÕt b»ng 195GPa ®èi víi c¸p. Phô thuéc vµo quy tr×nh chÕ t¹o, gi¸ trÞ thùc tÕ cã thÓ n»m trong ph¹m vi 185 ®Õn 205GPa. C¸c chøng chØ kÌm theo cã thÓ ®a ra gi¸ trÞ thÝch hîp. Khèi lîng thÓ tÝch trung b×nh cña thanh c¨ng øng suÊt tríc, dïng cho môc ®Ých thiÕt kÕ cã thÓ lÊy b»ng 7580kg/m3. C¸c gi¸ trÞ nªu trªn cã thÓ gi¶ thiÕt lµ ®óng trong ph¹m vi nhiÖt ®é gi÷a -400C vµ +1000C ®èi víi thanh c¨ng øng suÊt tríc n»m trong kÕt cÊu ®· hoµn chØnh. Gi¸ trÞ tÝnh to¸n ®èi víi øng suÊt trong thÐp fpd ®îc lÊy b»ng fp0,1k/s. §Ó thiÕt kÕ tiÕt diÖn ngang, cã thÓ ¸p dông c¸c gi¶ thiÕt sau ®©y ThiÕt kÕ dùa trªn quan hÖ øng suÊt - biÕn d¹ng n»m trong giíi h¹n ®µn håi. Gi¸ trÞ biÕn d¹ng giíi h¹n kiÕn nghÞ lµ: ud = 0,02, fp0,1k/ fpk = 0,9 (1-9) Thanh c¨ng øng suÊt tríc trong èng lång C¸c thanh c¨ng øng suÊt tríc trong èng lång (vÝ dô nh thanh c¨ng b¸m dÝnh trong èng lång, thanh c¨ng kh«ng b¸m dÝnh ...) ph¶i ®îc b¶o vÖ chèng ¨n mßn mét c¸ch ®Çy ®ñ vµ thêng xuyªn. C¸c thanh c¨ng øng suÊt tríc trong èng lång ph¶i ®îc b¶o vÖ ®Çy ®ñ ®Ó chèng l¹i ¶nh hëng cña ch¸y. Trong cÊu kiÖn bª t«ng ¦LT cÇn dïng thÐp cêng ®é cao ®Ó t¹o ra lùc c¨ng tríc lín v× trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o vµ sö dông, mét phÇn øng suÊt c¨ng ban ®Çu bÞ mÊt ®i. Trong cÊu kiÖn ®¬n gi¶n, chiu lùc nhá nªn dïng sîi thÐp cêng ®é cao víi ®êng kÝnh 3-8. Khi sè lîng sîi thÐp nhiÒu nªn sö dông bã c¸p. Trong thùc tÕ thêng dïng c¸p 7 sîi, ®îc chÕ t¹o tõ 6 sîi thÐp xo¾n quanh 18 mét sîi th¼ng ë chÝnh gi÷a. C¸p 7 sîi thêng ®îc chÕ t¹o tõ sîi thÐp 5 hoÆc 6. Trong nh÷ng cÊu kiÖn chÞu lùc lín cã thÓ ghÐp c¸c c¸p 7 sîi vµo mét èng r·nh ®Ó t¹o lùc lín h¬n. HiÖn nay ë ViÖt Nam thêng sö dông c¸p 7 sîi s¶n xuÊt theo tiªu chuÈn ASTM A-416 (Mü) víi hai lo¹i c¸p cã cêng ®é giíi h¹n nhá nhÊt lµ 1720 MPa vµ 1860 MPa. Bè trÝ c¸c thanh c¨ng øng suÊt tríc vµ èng lång: Kho¶ng c¸ch c¸c èng lång hoÆc c¸c thanh c¨ng theo ph¬ng ph¸p c¨ng tríc ph¶i ®¶m b¶o ®¸p øng ®îc yªu cÇu ®æ, ®Çm bª t«ng vµ ph¶i ®¶m b¶o ph¸t huy ®Çy ®ñ kh¶ n¨ng b¸m dÝnh gi÷a bª t«ng vµ c¸c thanh c¨ng. Kho¶ng c¸ch th«ng thñy theo chiÒu ngang vµ chiÒu ®øng cña c¸c thanh c¨ng ®¬n theo ph¬ng ph¸p c¨ng tríc ph¶i ®¶m b¶o tu©n theo c¸c kho¶ng c¸ch trªn h×nh 1.2. Cã thÓ sö dông c¸c c¸ch bè trÝ kh¸c, miÔn lµ c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm chøng minh ®îc sù lµm viÖc ë tr¹ng th¸i giíi h¹n tháa m·n vÒ: - Bª t«ng chÞu nÐn t¹i neo; - Sù ph¸ vì bª t«ng; - Neo cña c¸c thanh c¨ng theo ph¬ng ph¸p c¨ng tríc; - §æ bª t«ng gi÷a c¸c thanh c¨ng. VÊn ®Ò ®é bÒn l©u vµ nguy c¬ ¨n mßn cña thanh c¨ng t¹i ®Çu c¸c cÊu kiÖn còng cÇn ph¶i ®îc xem xÐt. H×nh 1.5 Kho¶ng c¸ch th«ng thñy tèi thiÓu trong thanh c¨ng tríc [13] ( lµ ®êng kÝnh thanh c¨ng vµ d kÝch cì lín nhÊt cña cèt liÖu) Bã c¸c thanh c¨ng kh«ng ®îc xuÊt hiÖn trong vïng neo, ngo¹i trõ khi cã thÓ thùc hiÖn ®îc viÖc ®æ bª t«ng vµ ph¸t huy ®Çy ®ñ kh¶ n¨ng b¸m dÝnh gi÷a bª t«ng vµ c¸c thanh c¨ng. 19 C¸c yªu cÇu ®èi víi èng lång theo ph¬ng ph¸p c¨ng sau: - Cã thÓ ®æ bª t«ng mét c¸ch an toµn, kh«ng g©y h háng èng lång; - Bª t«ng cã thÓ chÞu ®îc c¸c lùc do c¸c phÇn cong cña èng lång g©y ra trong qu¸ tr×nh c¨ng vµ sau khi c¨ng; - V÷a nhåi kh«ng rß rØ vµo trong èng lång kh¸c trong qu¸ tr×nh b¬m v÷a; - Kh«ng bã c¸c èng lång cho c¸c cÊu kiÖn c¨ng sau, ngo¹i trõ trêng hîp mét cÆp èng lång ®îc ®Æt theo chiÒu ®øng, èng nä trªn èng kia; - Kho¶ng c¸ch th«ng thñy tèi thiÓu gi÷a c¸c èng lång ph¶i phï hîp víi quy ®Þnh (h×nh 1.5). H×nh 1.6 Kho¶ng c¸ch th«ng thñy tèi thiÓu trong c¸c èng lång [13] ( lµ ®êng kÝnh èng lång vµ dg kÝch cì lín nhÊt cña cèt liÖu) 1.2.5 C¸c vËt liÖu kh¸c Ngoµi c¸c vËt liÖu chÝnh lµ bª t«ng vµ thÐp cêng ®é cao, cßn cã nh÷ng vËt liÖu phô kh¸c ®îc sö dông cho bª t«ng ¦LT c¨ng sau. Víi lo¹i c¸p ¦LT dÝnh kÕt (bonded), cÇn ph¶i cã èng gen t¹o lç ®Æt c¸p. èng gen cã thÓ ®îc chÕ t¹o b»ng t«n m¹ kÏm hoÆc b»ng chÊt dÎo, èng ®îc ®Æt s½n trong cÊu kiÖn tríc khi ®æ bª t«ng. V÷a b¬m t¹o sù dÝnh kÕt vµ chèng ¨n mßn cho c¸p. Thµnh phÇn cña v÷a b¬m gåm xi m¨ng poocl¨ng thêng hoÆc xi m¨ng ®«ng kÕt nhanh, trén víi níc theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh. Víi lo¹i c¸p ¦LT kh«ng dÝnh kÕt (unbonded), c¸p ®îc bäc bëi vá bäc chÊt dÎo tæng hîp hoÆc líp giÊy ®Æc biÖt. Líp vá bäc ph¶i ®¶m b¶o tÝnh n¨ng c¬ häc trong kho¶ng nhiÖt ®é -200C ®Õn 700C. V÷a dïng ®Ó lÊp c¸c khe thi c«ng, c¸c mèi nèi cña cÊu kiÖn l¾p ghÐp, ®Ó lµm líp b¶o vÖ cèt thÐp vµ b¶o vÖ c¸c ®Çu neo. 1.2.6 Kho¶ng c¸ch, líp b¶o vÖ cèt thÐp [4] 20 Cèt thÐp ®Æt trong bª t«ng ®Ó t¹o thµnh kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp ph¶i ®îc liªn kÕt víi nhau thµnh khung cèt thÐp hoÆc líi cèt thÐp. Kho¶ng c¸ch th«ng thñy gi÷a hai thanh cèt thÐp song song ®Æt liÒn kÒ nhau ph¶i ®îc b¶o ®¶m lín h¬n ®êng kÝnh thanh cèt thÐp vµ lín h¬n kÝch thíc lín nhÊt cña cèt liÖu céng thªm 5mm. Quy ®Þnh ®ã nh»m ®¹t ®ñ lùc dÝnh gi÷a bª t«ng vµ cèt thÐp ®ång thêi v÷a bª t«ng cã thÓ ch¶y qua. NÕu cèt thÐp cã nhiÒu líp trong cïng tiÕt diÖn th× c¸c thanh thÐp ph¶i ®îc bè trÝ th¼ng hµng theo ph¬ng ch¶y cña v÷a bª t«ng, kh«ng ®îc bè trÝ xen kÏ. Líp bª t«ng b¶o vÖ lµ líp bª t«ng phñ ra bªn ngoµi cèt thÐp, lµ kho¶ng c¸ch gi÷a bÒ mÆt cèt thÐp líp ngoµi cïng (kÓ c¶ cèt ®ai) vµ bÒ mÆt bª t«ng gÇn nhÊt. Líp bª t«ng b¶o vÖ cã t¸c dông b¶o ®¶m ®ñ lùc dÝnh gi÷a cèt thÐp vµ bª t«ng, b¶o vÖ cèt thÐp khái sù ¨n mßn cña m«i trêng xung quanh, ®ñ kh¶ n¨ng chÞu löa theo yªu cÇu. Theo yªu cÇu lùc dÝnh, chiÒu dµy líp bª t«ng b¶o vÖ c min.b kh«ng ®îc nhá h¬n ®êng kÝnh cña cèt thÐp. NÕu kÝch thíc danh nghÜa cña cèt thÐp lín h¬n 32mm th× ph¶i t¨ng cmin.b thªm 5mm. Theo yªu cÇu chèng ¨n mßn, chiÒu dµy líp bª t«ng b¶o vÖ c min.dur cã gi¸ trÞ tõ 10 ®Õn 65mm. Khi sö dông cèt thÐp kh«ng gØ hoÆc cã nh÷ng biÖn ph¸p b¶o vÖ bæ sung nh s¬n phñ th× chiÒu dµy líp bª t«ng b¶o vÖ cã thÓ ®îc gi¶m bít. Nh vËy chiÒu dµy tèi thiÓu cña líp bª t«ng b¶o vÖ ®îc lÊy theo gi¸ trÞ lín nhÊt trong sè c¸c gi¸ trÞ sau: cmin = [cmin.b; cmin.dur ; 10mm] ChiÒu dµy danh nghÜa cña líp bª t«ng b¶o vÖ ký hiÖu lµ cnom, ®îc ghi trªn c¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ, tÝnh theo: cnom = cmin+  cdev (1-10) trong ®ã:  cdev - dung sai cho phÐp, xÐt ®Õn nh÷ng ¶nh hëng cã lîi vµ bÊt lîi trong thi c«ng; Trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt nhµ m¸y, cã chÕ ®é kiÓm so¸t chÆt chÏ cã thÓ lÊy  cdev = 10 5mm, cã ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o cã thÓ lÊy:  cdev = 0mm; Th«ng thêng lÊy  cdev = 10mm.