Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Kỹ thuật - Công nghệ Kiến trúc xây dựng Trình tự tính toán dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn mới...

Tài liệu Trình tự tính toán dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn mới

.PDF
16
273
100

Mô tả:

tr×nh tù tÝnh dÇm btct d−l d¹ng ch÷ i theo tiªu chuÈn míi 22tcn 272-05 DÇm BTCT D¦L kÐo sau mÆt c¾t d¹ng ch÷ I lµ mét kÕt cÊu dÇm gi¶n ®¬n ®· vµ ®ang ®−îc dïng rÊt phæ biÕn trªn thÕ giíi còng nh− trong n−íc ta hiÖn nay. ¦u ®iÓm cña d¹ng dÇm nµy lµ thi c«ng ®¬n gi¶n, lµ mét gi¶i ph¸p tèt ®èi víi c¸c d¹ng cÇu trªn ®−êng cong hay cÇu chÐo. Ngoµi ra kÕt cÊu dÇm nµy cã thÓ liªn tôc ho¸ b»ng b¶n mÆt cÇu mét c¸ch ®¬n gi¶n Hµ Néi, th¸ng 12 n¨m 2005 1 I. tr×nh tù tÝnh to¸n TÝnh to¸n dÇm I BTCT D¦L X¸c ®Þnh kÝch th−íc mÆt c¾t ngang cÇu X¸c ®Þnh ®Æc tr−ng vËt liÖu X¸c ®Þnh kÝch th−íc mÆt c¾t ngang dÇm Sè liÖu ®Çu vµo X¸c ®Þnh ®−êng ch¹y bã c¸p D¦L X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c dông lªn dÇm TÝnh ®Æc tr−ng HH t¹i c¸c mÆt c¾t trong tõng giai ®o¹n TÝnh mÊt m¸t D¦L ë c¸c G§ TÝnh hÖ sè ph©n bè ngang Xö lý sè liÖu TÝnh néi lùc t¹i c¸c mÆt c¾t do tõng t¶i träng Tæ hîp t¶i träng t¹i c¸c mÆt c¾t KiÓm tra dÇm ë TTGH sö dông KiÓm to¸n KiÓm tra dÇm ë TTGH c−êng ®é KÕt thóc 2 ii. tãm t¾t c¬ së lý thuyÕt Theo Tiªu chuÈn 22 TCN 272-05, (®−îc biªn so¹n trªn c¬ së AASHTO-98) , c¸c bé phËn kÕt cÊu ®−îc tÝnh to¸n thiÕt kÕ theo ph−¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n. Theo ph−¬ng ph¸p nµy, c¸c trÞ sè hiÖu øng t¶i do t¸c ®éng tÝnh to¸n g©y ra kh«ng ®−îc v−ît qu¸ trÞ sè giíi h¹n ®−îc qui ®Þnh trong qui tr×nh. Theo qui ph¹m nµy, yªu cÇu tÝnh to¸n theo 4 tr¹ng th¸i giíi h¹n: B¶ng 1 : C¸c tæ hîp t¶i träng Tæ hîp t¶i träng C−êng ®é I C−êng ®é II C−êng ®é III Môc ®Ých cña Tæ hîp t¶i träng XÐt xe b×nh th−êng trªn cÇu kh«ng cã giã Cµu chÞu giã tèc ®é qu¸ 25 m/s XÐt xe b×nh th−êng trªn cÇu cã giã tèc ®é 25m/s §Æc biÖt KiÓm tra vÒ ®éng ®Êt, va xe, va x« tÇu thuyÒn vµ dßng n−íc Khai th¸c KiÓm tra tÝnh khai th¸c,nghÜa lµ ®é vâng vµ bÒ réng vÕt nøt bª t«ng Mái KiÓm tra mái ®èi víi mÆt c¾t thÐp C¸c hÖ sè t¶i träng chñ yÕu Ho¹t t¶i γL = 1.75 T¶i träng giã γL = 1.40 Ho¹t t¶i γL = 1.35 T¶i träng giã Ho¹t t¶i γL = 0.40 γL = 0.50 t¶i träng ®Æc biÖt Ho¹t t¶i γL = 1.00 γL = 1.00 T¶i träng giã Ho¹t t¶i γL = 0.30 γL = 0.75 Nh− vËy + VÒ TTGH c−êng ®é: Cã 3 TTGH c−êng ®é ( kh¸c víi AASHTO-98 cã 5 TTGH c−êng ®é). + VÒ TTGH ®Æc biÖt: Cã 1 TTGH ®Æc biÖt. ( kh¸c víi AASHTO-98 cã 2 TTGH ®Æc biÖt). + VÒ TTGH khai th¸c: Cã 1 TTGH khai th¸c. ( kh¸c víi AASHTO-98 cã 3 TTGH khai th¸c). + TTGH mái: Cã 1 TTGH mái. (gièng nh− AASHTO-98) 2.1 §Æc tr−ng vËt liÖu 2.1.1 Bª t«ng • C−êng ®é chÞu nÐn Theo Tiªu chuÈn 22 TCN 272-5, viÖc ®¸nh gi¸ c−êng ®é bª t«ng dùa trªn c¸c mÉu thÝ nghiÖm bª t«ng h×nh l¨ng trô. C−êng ®é ®Æc tr−ng (ký hiÖu f'c) ®−îc x¸c ®Þnh ë tuæi 28 ngµy sau khi ®æ bª t«ng.t−¬ng øng x¸c xuÊt P=0,95; (t−¬ng tù nh− kh¸i niÖm vÒ c−êng ®é tiªu chuÈn ®−îc dïng trong Tiªu chuÈn cò 22 TCN 18-79 3 • C−êng ®é chÞu kÐo khi uèn NÕu kh«ng cã sè liÖu x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm th× c−êng ®é chÞu kÐo khi uèn cã thÓ x¸c ®Þnh nh− sau: §èi víi bª t«ng tû träng th«ng th−êng f r = 0 .63 f 'c (2-1) • M« ®un ®µn håi Khi kh«ng cã c¸c sè liÖu chÝnh x¸c h¬n, m«®un ®µn håi Ec cña c¸c lo¹i bª t«ng cã tû träng trong kho¶ng 1440÷2500kg/m3 cã thÓ x¸c ®Þnh nh− sau: E c = 0 . 043 γ 1 .5 c (2-2) f 'c trong ®ã γc lµ tû träng cña bª t«ng (kg/m3) 2.1.2 Cèt thÐp • Cèt thÐp th−êng §èi víi cèt thÐp däc chñ, chØ ®−îc dïng thÐp thanh cã giíi h¹n ch¶y nhá h¬n 400 MPa khi cã sù chÊp thuËn cña chñ c«ng tr×nh. M«®un ®µn håi Es cña c¸c lo¹i cèt thÐp th−êng lÊy b»ng 200 000 MPa • Cèt thÐp dù øng lùc Lo¹i c¸p hay sö dông nhÊt lµ tao thÐp xo¾n 7 sîi ®−êng kÝnh 12.7mm cã ®é tù chïng thÊp theo Tiªu chuÈn ASTM A416 víi c¸c chØ tiªu c¬ lý nh− sau: C−êng ®é cùc h¹n: fpu = 1860 MPa Giíi h¹n ch¶y: fpy = 1670 MPa M«®un ®µn håi: Ep = 197000 MPa Ngßai ra còng cã lo¹i c¸p cã c−êng ®é thÊp h¬n. 2.1.3 C¸c yªu cÇu kü thuËt • ChØ tiªu ®é vâng Theo tiªu chuÈn 22 TCN 272-01, víi c¸c cÊu kiÖn cã nhÞp ®¬n hoÆc liªn tôc, ®é vâng do t¶i träng sö dông (bao gåm c¶ lùc xung kÝch) kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 1/800 khÈu ®é tÝnh to¸n. Víi c¸c cÇu cã c¶ t¶i träng ®−êng ng−êi ®i bé th× kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 1/1000 khÈu ®é tÝnh to¸n. - víi T¶i träng xe t¶i thiÕt kÕ: s ≤ 1/800 L (2-2a) 4 - víi T¶i träng xe t¶i thiÕt kÕ vµ ng−êi ®i bé: s ≤ 1/1000 L (2-2b) 2.2 MÆt c¾t ngang dÇm D¹ng mÆt c¾t ngang cÇu cã c¸c d¹ng nh− sau: B b b w n@S C¸c phiÕn dÇm cã d¹ng: b3 h4 h5 h6 b4 b5 b6 b2 b5 h1 h2 H h3 b6 b1 Ph¹m vi ¸p dông: - KhÈu ®é nhÞp hîp lý: 20m ≤ L ≤ 35m - Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c phiÕn dÇm 2.0m ≤ S ≤ 2.7m 5 2.3 C¸c tr−êng hîp t¶i träng 2.3.1 Ho¹t t¶i xe • Ho¹t t¶i xe «t« thiÕt kÕ Ho¹t t¶i xe «t« trªn mÆt cÇu hay kÕt cÊu phô trî ®−îc ®Æt tªn lµ HL-93 sÏ gåm tæ hîp cña: - Xe t¶i thiÕt kÕ hoÆc xe 2 trôc thiÕt kÕ vµ - T¶i träng lµn thiÕt kÕ So s¸nh gi÷a 2 tæ hîp nµy vµ lÊy gi¸ trÞ bÊt lîi nhÊt. • Xe t¶i thiÕt kÕ 4.3 tíi 9.0 m 4.3 m 35kN 145kN 145kN 3.6m 1.8m 0.6m nãi chung 0.3m khi thiÕt kÕ mót thõa mÆt cÇu Cù ly gi÷a 2 trôc 145kN ph¶i thay ®æi gi÷a 4300 vµ 9000mm ®Ó g©y ra hiÖu øng lùc lín nhÊt. • Xe hai trôc thiÕt kÕ Xe hai trôc gåm mét cÆp trôc 110kN c¸ch nhau 1200mm. Cù ly chiÒu ngang cña c¸c b¸nh lÊy b»ng 1800mm. 1.2 m 110 kN 110kN • T¶i träng lµn thiÕt kÕ T¶i träng lµn thiÕt kÕ gåm t¶i träng 9.3kN/m ph©n bè ®Òu theo chiÒu däc. Theo chiÒu ngang cÇu ®−îc gi¶ thiÕt lµ ph©n bè ®Òu trªn chiÒu réng 3000mm. HiÖu øng lùc cña t¶i träng lµn thiÕt kÕ kh«ng chÞu t¶i träng ®éng cho phÐp. 6 w =9.3 kN/m • HiÖu øng lùc cùc h¹n HiÖu øng lùc cùc h¹n cña ho¹t t¶i ph¶i x¸c ®Þnh b»ng c¸ch coi mçi tæ hîp cã thÓ cña sè lµn chÞu t¶i nh©n víi hÖ sè t−¬ng øng trong b¶ng sau: Sè lµn chÊt t¶i HÖ sè xuÊt hiÖn nhiÒu lÇn m 1.20 1.00 0.85 0.65 1 2 3 >3 2.3.2 T¶i träng ®éng cho phÐp T¸c ®éng tÜnh häc cña xe t¶i hay xe hai trôc kh«ng kÓ lùc ly t©m vµ lùc h·m ph¶i t¨ng thªm mét tû lÖ phÇn tr¨m cho t¶i träng ®éng cho phÐp ®−îc qui ®Þnh trong b¶ng sau: CÊu kiÖn IM Mèi nèi b¶n mÆt cÇu 75% TÊt c¶ cÊu kiÖn kh¸c ♦ Tr¹ng th¸i giíi h¹n mái vµ gißn ♦ TÊt c¶ TTGH kh¸c 15% 33% 2.3.3 HÖ sè ph©n bè ho¹t t¶i cho dÇm • HÖ sè ph©n bè vÒ m«men uèn vµ lùc c¾t cho dÇm trong Víi tr−êng hîp 1 lµn xe: ⎛ S ⎞ ⎛ S ⎞ ⎛⎜ K g ⎞⎟ FMi = 0.06 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 3 ⎝ 4300 ⎠ ⎝ L ⎠ ⎜⎝ Lt s ⎟⎠ 0.4 0.3 0.1 FSi = 0.36 + S 7600 (CT-1) Víi tr−êng hîp nhiÒu lµn xe: 0.6 0.2 ⎛ S ⎞ ⎛ S ⎞ ⎛⎜ K g ⎞⎟ FMi = 0.075 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 3 ⎝ 2900 ⎠ ⎝ L ⎠ ⎜⎝ Lt s ⎟⎠ 0.1 FSi = 0.2 + S ⎛ S ⎞ −⎜ ⎟ 3600 ⎝ 10700 ⎠ 2.0 (CT-2) • HÖ sè ph©n bè vÒ m«men uèn vµ lùc c¾t cho dÇm ngoµi Víi tr−êng hîp 1 lµn xe: dïng ph−¬ng ph¸p ®ßn b¶y Víi tr−êng hîp nhiÒu lµn xe: FMe = e.FMi de e = 0.77 + 2800 FSe = eFSi d e = 0.6 + e 3000 (CT-3) 7 2.3.4 C¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n C¸c cÊu kiÖn bª t«ng øng suÊt tr−íc ph¶i ®−îc kiÓm tra øng suÊt vµ biÕn d¹ng cho tõng giai ®o¹n cã thÓ lµ tíi h¹n trong qu¸ tr×nh thi c«ng, vËn chuyÓn vµ l¾p r¸p còng nh− trong qu¸ tr×nh khai th¸c. Cô thÓ, mçi thµnh phÇn hoÆc liªn kÕt sÏ ph¶i tho¶ m·n c«ng thøc sau øng víi mçi TTGH: η ∑ γi Qi ≤ φ Rn = Rr (TCN 272-05 1.3.2.1-1) (CT-4) Trong ®ã: η γi Qi φ Rn Rr - HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng - HÖ sè t¶i träng - T¶i träng qui ®Þnh - HÖ sè søc kh¸ng - Søc kh¸ng danh ®Þnh - Søc kh¸ng tÝnh to¸n = φ Rn • HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng η = ηD . ηR . ηI ≥ 0.95 (LRFD 1.3.2.1-2) ηD = HÖ sè xÐt ®Õn tÝnh dÎo cña kÕt cÊu ηR = HÖ sè xÐt ®Õn tÝnh d− cña kÕt cÊu ηI = HÖ sè liªn quan ®Õn tÇm quan träng khi khai th¸c • HÖ sè søc kh¸ng φ = 0.90 Khi tÝnh kh¶ n¨ng chÞu uèn kÕt cÊu BTCT th−êng φ = 1.00 Khi tÝnh kh¶ n¨ng chÞu uèn kÕt cÊu BTCT D¦L φ = 0.90 Khi tÝnh kh¶ n¨ng chÞu c¾t, xo¾n (CT-5) 2.3.5 ThiÕt kÕ theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông Tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông chØ giíi h¹n vÒ øng suÊt, biÕn d¹ng vµ bÒ réng vÕt nøt. C¸c hÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng cã thÓ ¸p dông (TCN 1.3) η = ηD . ηR . ηI = 0.95 (CT-5) Tæ hîp t¶i träng vµ hÖ sè t¶i träng Khi tÝnh cÇu dÇm b¶n BTCT, cã hai tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông ®−îc ®Ò cËp tíi trong ch−¬ng tr×nh bµy: Tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông: Tæ hîp t¶i träng liªn quan ®Õn khai th¸c b×nh th−êng cña cÇu víi giã cã vËn tèc 25m/s vµ víi tÊt c¶ t¶i träng lÊy theo gi¸ trÞ danh ®Þnh vµ còng liªn quan ®Õn kiÓm tra ®é vâng trong kÕt cÊu thÐp, vá hÇm ... vµ bÒ réng vÕt nøt trong kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp. HÖ sè t¶i träng : (B¶ng 3.4.1-1) γD = 1.0 Líp phñ mÆt cÇu ( Asphalt) γD = 1.0 C¸c cÊu kiÖn vµ bé phËn liªn quan γL = 1.0 Ho¹t t¶i Sö dông 1.0 {1.0 DC + 1.0 LL} (CT-6) 8 • Giíi h¹n øng suÊt kÐo (LRFD 5.9.4.2.2) Víi t¶i träng sö dông bao gåm c¶ t¶i träng xe, øng suÊt kÐo trong c¸c bé phËn cã tao thÐp øng suÊt tr−íc dÝnh b¸m sÏ ®−îc kh¶o s¸t ®¸nh gi¸ theo tæ hîp t¶i träng øng suÊt kÐo trong vïng nÐn tr−íc kh«ng xuÊt hiÖn vÕt nøt: - Víi c¸c cÊu kiÖn cã c¸c bã thÐp øng suÊt tr−íc dÝnh b¸m ft=0.50 √ f'c (Mpa) (CT-8) - CÊu kiÖn trong ®iÒu kiÖn ¨n mßn nghiªm träng ft=0.25 √ f'c (Mpa) (CT-9) • Giíi h¹n øng suÊt nÐn sau khi mÊt m¸t (LRFD 5.9.4.2.1) øng suÊt nÐn ®−îc kh¶o s¸t ®¸nh gi¸ víi tæ hîp t¶i träng - D−íi t¸c dông t¶i träng th−êng xuyªn: fc= 0.45 f'c (Mpa) (CT-10) - D−íi t¸c dông t¶i träng th−êng xuyªn vµ nhÊt thêi trong vËn chuyÓn cÈu l¾p: fc= 0.60 f'c (Mpa) (CT-11) • øng suÊt giíi h¹n tao thÐp øng suÊt tr−íc (B¶ng 5.9.3-1) ThÐp tù chïng thÊp ®· ®−îc sö dông: C−êng ®é ph¸ ho¹i fpu =1860 Mpa giíi h¹n ch¶y fy = 0.9 fpu =1674 Mpa T¹i ®Çu kÝch fpj =0.78 fpu =1451 Mpa Sau khi truyÒn øng suÊt fpt = 0.74 fpu =1376 Mpa Tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông fpe = 0.80 fpy =1339 Mpa 2.3.6 TÝnh mÊt m¸t øng suÊt • MÊt m¸t do tôt neo Stress Loss due to Slip fpj Lslip = Set * E p fps1 p fps • TÝnh mÊt m¸t do co ng¾n ®µn håi ∆f pES = Ls li p Distance to Cable End N −1 Ep f cgp N E ci • TÝnh mÊt m¸t do co ngãt cña bª t«ng (5.9.5.4.2) ∆fpSR = (93-0.85H) H - ®é Èm m«i tr−êng (CT-12) 9 • TÝnh mÊt m¸t do tõ biÕn cña bª t«ng (5.9.5.4.2) ∆fpCR = (12.0 fcgp - 7∆fcdp) • TÝnh mÊt m¸t chïng øng suÊt (5.9.5.4.2) ∆fpCR = 138 - 0.3∆fpF - 0.4∆fpES - 0.2*(∆fSR + ∆fpCR) (CT-13) (CT-14) 2.3.6 ThiÕt kÕ theo tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é: Tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é xem xÐt ®¶m b¶o yªu cÇu ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh • C¸c hÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng cã thÓ ¸p dông (LRFD 1.3) η = ηD . ηR . ηI = 0.948 < 0.95 Î η = 0.950 • Tæ hîp t¶i träng vµ hÖ sè t¶i träng (CT-15) (LRFD 3.4.1) Tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é I: Tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n cña xe sö dông th«ng th−êng cña cÇu kh«ng xÐt ®Õn giã. HÖ sè t¶i träng : (B¶ng 3.4.1-1) γAS = 1.5 Líp phñ mÆt cÇu ( Asphalt) γDC = 1.25 C¸c cÊu kiÖn vµ bé phËn liªn quan γLL = 1.75 Ho¹t t¶i (TTGH c−êng ®é-I ) Tæ hîp t¶i träng: φ {γAS AS + γDC DC + 1.75 LL} (2-29) HÖ sè søc kh¸ng φ: LÊy theo môc 2.4.4.1 §èi víi kÕt cÊu øng suÊt tr−íc mét phÇn chÞu uèn vµ kÐo hoÆc kh«ng kÐo, gi¸ trÞ φ cã thÓ lÊy theo: φ = 0.90 + 0.1(PPR) (2-30) Víi: PPR = APS f PY APS f PY + AS f Y (2-31) As - DiÖn tÝch cèt thÐp th−êng (mm2) Aps - DiÖn tÝch cèt thÐp øng suÊt tr−íc (mm2) fy - Giíi h¹n ch¶y cèt thÐp (MPa) fpy - Giíi h¹n ch¶y thÐp øng suÊt tr−íc (MPa) 2.3.7 ThiÕt kÕ chèng uèn Kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña kÕt cÊu dÇm BTCT ¦ST theo c−êng ®é chÞu uèn sÏ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Mr ≤ φ Mn Trong ®ã: Mr (2-32) - M« men tÝnh to¸n t¹i tiÕt diÖn ®ang xÐt Mn - C−êng ®é m«men danh ®Þnh t¹i tiÕt diÖn φ - HÖ sè c−êng ®é chÞu uèn Quan hÖ tù nhiªn gi÷a øng suÊt bª t«ng chÞu nÐn vµ øng biÕn cã thÓ coi nh− mét khèi h×nh ch÷ nhËt t−¬ng ®−¬ng, c¹nh b»ng 0.85f'c ph©n bè trªn mét vïng giíi h¹n bëi mÆt ngoµi cïng chÞu nÐn cña mÆt c¾t vµ ®−êng th¼ng song song víi trôc trung 10 hoµ, c¸ch thí chÞu nÐn ngoµi cïng mét kho¶ng a = β1 c. Kho¶ng c¸ch c ph¶I tÝnh vu«ng gãc víi trôc trung hoµ. HÖ sè β1 cã thÓ lÊy b»ng 0.85 khi c−êng ®é bª t«ng kh«ng v−ît qu¸ f'c = 28Mpa, ng−îc l¹i β1 cã thÓ gi¶m ë møc 0.05 cho mçi 7Mpa v−ît qu¸ 28Mpa nh−ng kh«ng nhá h¬n 0.65. • C−êng ®é m«men tÝnh to¸n ⎧ a⎞ 2⎠ ⎛ ⎝ (Theo TCN 5.7.3.2.2-1) a⎞ 2⎠ ⎛ ⎝ a ⎞⎫ 2 ⎠⎭ ⎛ ⎝ φM n = φ ⎨ A ps f ps ⎜ d p − ⎟ + As f y ⎜ d s − ⎟ − As' f ' y ⎜ d ' s − ⎟⎬ ⎩ (2-33) Víi cèt thÐp D¦L dÝnh b¸m víi bª t«ng (TCN 5.7.3.1.1-4): c= A ps f pu + As f y − As' f ' y 0.85β 1 f b + kA ps ' c (2-34) f pu dp Trong ®ã: fy fPS cdp ds d's hf a- C−êng ®é ch¶y cña cèt thÐp th−êng khi chÞu kÐo øng suÊt trung b×nh trong thÐp øng suÊt tr−íc thêi ®iÓm ®¹t søc kh¸ng danh ®Þnh Kho¶ng c¸ch tõ thí chÞu nÐn ngoµi cïng tíi träng t©m cña tiÕt diÖn Kho¶ng c¸ch tõ thí chÞu nÐn ngoµi cïng tíi träng t©m cèt thÐp øng suÊt tr−íc Kho¶ng c¸ch tõ thí chÞu nÐn ngoµi cïng tíi träng t©m cèt thÐp th−êng chÞu kÐo Kho¶ng c¸ch tõ thí chÞu nÐn ngoµi cïng tíi träng t©m cèt thÐp th−êng chÞu nÐn ChiÒu cao c¸nh chÞu nÐn ChiÒu cao khèi øng suÊt t−¬ng ®−¬ng • øng suÊt trung b×nh trong tao c¸p øng suÊt tr−íc fps §èi víi mÆt c¾t h×nh ch÷ nhËt, øng suÊt do t¹o øng suÊt tr−íc sau mÊt m¸t fpe kh«ng nhá h¬n 0.5fpu, øng suÊt trung b×nh trong thÐp øng suÊt tr−íc fps cã thÓ lÊy nh− sau (LRFD 5.7.3.1.1-1): fps = fpu (1-k c/dp) < fpu = trong ®ã: k = 2 ( 1.04 - fpy/fpu ) 1860 Mpa (2-35) (2-36) • L−îng cèt thÐp tèi ®a L−îng thÐp øng suÊt tr−íc vµ kh«ng øng suÊt tr−íc tèi ®a ph¶i ®−îc giíi h¹n sao cho: c / de ≤ 0.42 trong ®ã: de = APS f PY d P + AS f Y d S APS f PY + AS f Y (2-37) (2-38) ë ®©y: de -ChiÒu cao lµm viÖc t−¬ng øng tõ thí chÞu nÐn xa nhÊt tíi träng t©m lùc kÐo trong cèt thÐp chÞu kÐo (mm) Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cho mÆt c¾t qu¸ nhiÒu cèt thÐp víi tû lÖ øng suÊt tr−íc mét phÇn lín h¬n 50% cã thÓ tÝnh theo: 11 Mn = (0.36 β1 - 0.08 β12 ) f'c b de2 (2-39) • L−îng cèt thÐp tèi thiÓu BÊt kú mét mÆt c¾t nµo cña cÊu kiÖn chÞu uèn, l−îng thÐp øng suÊt tr−íc vµ cèt thÐp th−êng ph¶i ®ñ ®Ó ph¸t triÓn søc kh¸ng uèn tÝnh to¸n Mr, Ýt nhÊt b»ng 1.2 lÇn c−êng ®é nøt, ®−îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së sù ph©n bè ®µn håi cña øng suÊt vµ c−êng ®é chÞu kÐo khi uèn fr cña bª t«ng. Mr = φ Mn ≥ 1.2 Mcr Mcr = (fr + fpe) Sc - MDL (Sc/Sb - 1) (2-40) (2-41) Trong ®ã: Mcr Sc - C−êng ®é nøt - M«men tÜnh mÆt c¾t liªn hîp ®èi víi thí xa nhÊt cña mÆt c¾t Sb - M«men tÜnh mÆt c¾t kh«ng liªn hîp ®èi víi thí xa nhÊt cña mÆt c¾t MDL - M«men do tÜnh t¶i mÆt c¾t kh«ng liªn hîp fr - C−êng ®é chÞu kÐo khi uèn cña bª t«ng §èi víi c¸c cÊu kiÖn kh«ng cã thÐp øng suÊt tr−íc, l−îng thÐp tèi thiÓu qui ®Þnh ®−îc coi lµ tho¶ m·n nÕu: (2-42) ρmin ≥ 0.03 f'c / fy Trong ®ã: ρmin lµ tû lÖ gi÷a thÐp chÞu kÐo víi mÆt c¾t nguyªn. 2.3.8 ThiÕt kÕ chèng c¾t vµ xo¾n • Ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ C¸c vïng cña mét cÊu kiÖn cã thÓ phï hîp víi gi¶ thiÕt tiÕt diÖn vÉn ph¼ng sau khi ®Æt t¶i ph¶i ®−îc thiÕt kÕ chÞu c¾t vµ xo¾n theo mét trong hai m« h×nh lµ m« h×nh chèng vµ gi»ng hoÆc theo m« h×nh c¾t ph¼ng. Theo ®iÒu 5.8.1.1, C¸c cÊu kiÖn mµ trong ®ã n¬i mµ kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm lùc c¾t b»ng 0 ®Õn mÆt gèi nhá h¬n 2d, hoÆc lµ c¸c cÊu kiÖn trong ®ã t¶i träng tËp trung g©y ra lín h¬n 1/2 lùc c¾t ë gèi gÇn h¬n 2d tÝnh tõ mÆt gèi th× cã thÓ coi chóng lµ lo¹i dÇm cao vµ m« h×nh tÝnh to¸n chèng-gi»ng sÏ ®−îc ¸p dông. Víi kÕt cÊu dÇm b¶n gi¶n ®¬n, t¹i vÞ trÝ L/2 lu«n lín h¬n hai lÇn chiÒu cao dÇm mµ t¹i ®ã gi¸ trÞ lùc c¾t b»ng 0, v× vËy m« h×nh c¾t ph¼ng sÏ ®−îc ¸p dông. Theo m« h×nh nµy, søc kh¸ng cña bé phËn chÞu c¾t hoÆc c¾t-xo¾n cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh dùa trªn c¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng vµ t−¬ng thÝch biÕn d¹ng, b»ng c¸ch dïng c¸c quan hÖ øng suÊt - øng biÕn ®−îc hiÖu chØnh b»ng thÝ nghiÖm cho cèt thÐp vµ cho bª t«ng bÞ nøt chÐo. • C¸c yªu cÇu chung Søc kh¸ng xo¾n tÝnh to¸n Tr vµ kh¸ng c¾t tÝnh to¸n Vr ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: Tr = φ Tn (2-43) Vr = φ Vn (2-44) Víi bª t«ng tû träng th«ng th−êng, hiÖu øng xo¾n ph¶i ®−îc xem xÐt khi: Tu > 0.25 φ Tcr (2-45) Tcr = 0.328 f ' c Trong ®ã: Tcr Acp2 pc 1+ f pc 0.328 f ' c (2-46) - M«men nøt xo¾n 12 Tu Acp pc fpc - M«men xo¾n tÝnh to¸n - Toµn bé diÖn tÝch bao bäc bëi chu vi ngoµi cña mÆt c¾t bª t«ng - Chu vi ngoµi mÆt c¾t bª t«ng - øng suÊt nÐn trong bª t«ng ë träng t©m mÆt c¾t chÞu t¶i träng nhÊt thêi sau khi mÊt m¸t øng suÊt tr−íc • ChiÒu dµi truyÒn lùc vµ ph¸t triÓn lùc §Ó x¸c ®Þnh søc kh¸ng cña c¸c cÊu kiÖn bª t«ng øng suÊt tr−íc kÐo tr−íc ph¶i xÐt ®Õn kh¶ n¨ng t¨ng dÇn lùc kÐo cña c¸p trong chiÒu dµi truyÒn lùc vµ chiÒu dµi ph¸t triÓn lùc ë vïng ®Çu cÊu kiÖn. Lùc øng suÊt tr−íc cã thÓ coi lµ ph¸t triÓn tuyÕn tÝnh tõ 0 ë ®iÓm lùc dÝnh b¸m b¾t ®Çu ®Õn lín nhÊt ë chiÒu dµi truyÒn lùc. ChiÒu dµi truyÒn lùc cã thÓ lÊy b»ng 60 lÇn ®−êng kÝnh tao c¸p. Tao c¸p øng suÊt tr−íc ph¶i ®−îc dÝnh kÕt v−ît qu¸ mÆt c¾t nguy hiÓm víi chiÒu dµi ph¸t triÓn lùc ®−îc tÝnh theo (2-47) ld ≥ (0.15 fps - 0.097 fpe) db Trong ®ã: øng suÊt cã hiÖu thÐp øng suÊt tr−íc (MPa) fpe øng suÊt trung b×nh trong thÐp øng suÊt tr−íc thêi fPS ®iÓm ®¹t søc kh¸ng danh ®Þnh (MPa) ®−êng kÝnh tao c¸p danh nghÜa (mm) db • Søc kh¸ng danh ®Þnh Khi ph¶n lùc theo h−íng lùc c¾t t¸c dông g©y lªn lùc c¾t ë ®Çu cÊu kiÖn, vÞ trÝ mÆt c¾t nguy hiÓm do c¾t ph¶i lÊy lín h¬n 0.5dv cotgθ hoÆc dv tÝnh tõ mÆt trong gèi. Søc kh¸ng danh ®Þnh ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh vµ lÊy trÞ sè nhá h¬n cña c¸c biÓu thøc sau: Vn = Vc + Vs + Vp (2-48) (2-49) Vn = 0.25f'c bv dv+ Vp Trong ®ã : Vc = 0.083β f ' c bv d v (2-50) Av f y d v (cot gθ + cot gα ) sin α (2-51) Vs = s BiÓu thøc (2-47) lµ c¸c thµnh phÇn chÞu c¾t do bª t«ng, cèt thÐp vµ thµnh phÇn th¼ng ®øng cña øng suÊt tr−íc. BiÓu thøc (2-48) lµ ®¶m b¶o bª t«ng bông dÇm kh«ng bÞ ph¸ ho¹i tr−íc khi cèt thÐp ®ai ®¹t tíi giíi h¹n ch¶y. ë ®©y: - BÒ réng bông cã hiÖu, lÊy gi÷a bÒ réng bông nhá nhÊt bv trong ph¹m vi chiÒu cao dv. - ChiÒu cao chÞu c¾t cã hiÖu, lÊy b»ng cù ly th¼ng gãc víi dv trôc trung hoµ gi÷a hîp lùc kÐo vµ nÐn do uèn, nh−ng kh«ng nhá h¬n trÞ sè lín h¬n cña 0.9de hoÆc 0.72h s - Cù ly cèt thÐp ®ai Av - DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu c¾t trong cù ly s - Thµnh phÇn øng suÊt tr−íc cã hiÖu trªn h−íng lùc c¾t Vp t¸c dông, lµ d−¬ng nÕu ng−îc chiÒu lùc c¾t Gãc nghiªng cèt thÐp ®ai ®èi víi trôc däc dÇm (®é) α - HÖ sè xÐt ®Õn kh¶ n¨ng truyÒn øng suÊt kÐo qua vïng bª β t«ng ®· xuÊt hiÖn vÕt nøt chÐo Gãc nghiªng cña øng suÊt nÐn chÐo víi trôc däc dÇm θ 13 • X¸c ®Þnh β vµ θ C¸c trÞ sè θ vµ β lµ c¸c hµm cña øng biÕn ∈x trong cèt thÐp däc, øng suÊt c¾t V trong bª t«ng vµ th«ng sè kho¶ng c¸ch vÕt nøt sx. §èi víi c¸c mÆt c¾t cã cèt thÐp ®ai, c¸c gi¸ trÞ b vµ q tra theo ®å thÞ 5.8.3.4.2-1 vµ b¶ng 5.8.3.4.2-1 AASHTO LRFD-1998. TrÞ sè ®é d·n dµi εx thÓ hiÖn ®é cøng mÆt c¾t ngang, ®é lín cña m«men, lùc c¾t vµ lùc do øng suÊt tr−íc t¹i mÆt c¾t tÝnh to¸n. MÆt c¾t cã hµm l−îng cèt thÐp däc lín, dù øng lùc nhiÒu, m«men do ngo¹i lùc t¸c dông nhá th× trÞ sè εx rÊt bÐ. §a sè víi mÆt c¾t cã dù øng lùc däc, trÞ sè εx gÇn nh− b»ng 0. Nh÷ng mÆt c¾t nh− vËy cã biÕn d¹ng bông nhá do ®ã c¸c gi¸ trÞ Vc cao. Lùc c¾t lµ nguyªn nh©n g©y kÐo trong cèt thÐp däc. Víi mÆt c¾t ®· chän lùc kÐo nµy trë lªn lín h¬n khi θ nhá h¬n vµ khi Vc trë lªn lín h¬n. Gi¸ trÞ cña β & θ ®−îc dùa trªn viÖc tÝnh to¸n c¸c øng suÊt cã thÓ ®−îc truyÒn qua bª t«ng bÞ nøt chÐo, khi c¸c vÕt nøt trë lªn réng h¬n, øng suÊt cã thÓ ®−îc truyÒn nµy sÏ gi¶m ®i. Víi c¸c cÊu kiÖn cã cèt thÐp ngang ®−îc gi¶ ®Þnh r»ng c¸c vÕt nøt chÐo sÏ c¸ch nhau 300mm. - øng suÊt c¾t trong bª t«ng ®−îc x¸c ®Þnh theo: V u − φV p v= (2-52) φbb d v - øng biÕn trong cèt thÐp däc ë phÝa chÞu kÐo do uèn cña cÊu kiÖn ®−îc x¸c ®Þnh theo: Mu + 0.5N u + 0.5Vu cot gθ − A ps f po dv ≤ 0.002 ∈x = E s As + E p A ps (2-53) NÕu gi¸ trÞ cña ∈x tÝnh tõ ph−¬ng tr×nh trªn lµ ©m th× gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña nã ph¶i ®−îc gi¶m ®i b»ng nh©n víi hÖ sè F∈ lÊy theo: F∈ = E s As + E p A ps E c Ac + E s As + E p A ps Trong ®ã: Ac Aps As Nu Vu Mu fpo (2-54) fpo = fpe + fpcEp/Ec (2-55) - DiÖn tÝch bª t«ng phÝa chÞu kÐo uèn cña cÊu kiÖn - DiÖn tÝch thÐp øng suÊt tr−íc phÝa chÞu kÐo uèn trõ ®i sù thiÕu ph¸t triÓn ®Çy ®ñ ë mÆt c¾t ®−îc nghiªn cøu - DiÖn tÝch thÐp kh«ng øng suÊt tr−íc phÝa chÞu kÐo uèn trõ ®i sù thiÕu ph¸t triÓn ®Çy ®ñ ë mÆt c¾t ®−îc nghiªn cøu - Lùc däc trôc tÝnh to¸n, lÊy dÊu d−¬ng nÕu chÞu nÐn - Lùc c¾t tÝnh to¸n - M«men tÝnh to¸n - øng suÊt trong thÐp øng suÊt tr−íc khi øng suÊt trong bª t«ng xung quanh b»ng 0, cã thÓ lÊy theo: - Víi c¸c mÆt c¾t bª t«ng kh«ng øng suÊt tr−íc kh«ng chÞu kÐo däc trôc vµ cã Ýt nhÊt mét l−îng cèt thÐp ®ai tèi thiÓu hoÆc khi cã tæng chiÒu cao thÊp h¬n 400mm, cã thÓ dïng c¸c gi¸ trÞ sau ®©y: β = 2.0 θ = 45 14 • Cèt thÐp däc Víi nh÷ng mÆt c¾t kh«ng chÞu xo¾n cèt thÐp däc ph¶i ®−îc thiÕt kÕ sao cho tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: ⎡ Mu N ⎤ ⎛V ⎞ As f y + A ps f ps ≥ ⎢ + 0.5 u ⎥ + ⎜⎜ u − 0.5V s − V p ⎟⎟ cot gθ φ ⎦ ⎝φ ⎠ ⎣ d vφ (2-56) Trong ®ã: - DiÖn tÝch thÐp øng suÊt tr−íc phÝa chÞu kÐo uèn trõ ®i sù thiÕu ph¸t triÓn ®Çy ®ñ ë mÆt c¾t ®−îc nghiªn cøu Aps • C¸c mÆt c¾t chÞu c¾t vµ xo¾n kÕt hîp Cèt thÐp ®ai §èi víi c¾t vµ xo¾n kÕt hîp, gi¸ trÞ ∈x ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh theo ph−¬ng tr×nh (2-53) víi viÖc thay Vu b»ng: ⎛ 0.9 p h Tu Vu = V + ⎜⎜ ⎝ 2 Ao 2 u ⎞ ⎟⎟ ⎠ 2 (2-57) Gãc θ tra b¶ng 3 víi øng suÊt c¾t V lÊy b»ng: ⎛ Vu − φV p v = ⎜⎜ ⎝ φbv d v 2 ⎛p T ⎞ ⎟⎟ + ⎜⎜ h 2u ⎠ ⎝ φfAoh ⎞ ⎟⎟ ⎠ 2 (2-58) Trong ®ã: Ao Aoh ph - DiÖn tÝch ®−îc bao bëi dßng c¾t, bao gåm diÖn tÝch lç trong ®ã nÕu cã (mm2) - DiÖn tÝch ®−îc bao bëi tim cèt thÐp ®ai kÝn chÞu xo¾n phÝa ngßai, bao gåm diÖn tÝch c¸c lç nÕu cã (mm2) - Chu vi theo tim cña cèt thÐp ®ai kÝn chÞu xo¾n (mm) • Cèt thÐp däc §èi víi c¾t vµ xo¾n kÕt hîp, cèt thÐp däc ph¶i ®−îc ®Æt ®Ó tho¶ m·n ph−¬ng tr×nh sau: ⎡ Mu ⎤ ⎛ 0.45 p h Tu 2 + 0.5N u ⎥ + cot gθ (Vu − 0.5V s − V p ) + ⎜⎜ φ ( As f y + A ps f ps ) ≥ ⎢ ⎣ dv ⎦ ⎝ 2 Ao ⎞ ⎟⎟ ⎠ 2 (2-59) • Yªu cÇu bè trÝ cèt ®ai Cèt thÐp ®ai ph¶i ®−îc bè trÝ khi: (2-60) Vu > 0.5 φ (Vc + Vp) HoÆc khi ®iÒu kiÖn (2-45) x¶y ra. • Cèt thÐp ®ai tèi thiÓu T¹i mÆt c¾t yªu cÇu cã cèt thÐp ®ai nh− qui ®Þnh trong (2-60) th× diÖn tÝch cèt thÐp yªu cÇu kh«ng ®−îc Ýt h¬n: Av = 0.083 f ' c bv s fy (2-61) Trong ®ã: Av - DiÖn tÝch cèt thÐp ®ai trong cù ly s (mm2) bv - ChiÒu réng bông cã hiÖu (mm) s - Cù ly gi÷a c¸c cèt thÐp ®ai (mm) 15 • Cù ly tèi ®a cña cèt thÐp ®ai Cù ly cèt thÐp ®ai kh«ng ®−îc v−ît qu¸ trÞ sè sau: (2-62) - NÕu Vu < 0.1 f'cbvdv th×: s ≤ 0.8 dv ≤ 600 mm - NÕu Vu ≥ 0.1 f'cbvdv th×: s ≤ 0.4 dv ≤ 300 mm (2-63) 3.3.9 §é vâng vµ ®é vång • §é vâng do tÜnh t¶i C«ng thøc tæng qu¸t tÝnh ®é vâng do c¸c lo¹i tÜnh t¶i: (2-64) δt = 5 . q . L4 / (384 Ec . Ic ) Trong ®ã: q - TÜnh t¶i r¶i ®Òu (dÇm, b¶n mÆt cÇu, líp phñ, lan can...) L - KhÈu ®é nhÞp Trong thùc tÕ tÝnh to¸n ®é vâng do tÜnh t¶i phÇn 2 vµ ho¹t t¶i ®é cøng EI sÏ t¨ng lªn 10%. • §é vång do lùc dù øng lùc §é vång do lùc dù øng lùc g©y ra m«men ®Çu dÇm δp= (Mp*L2 ) / ( 8*Ec*Ic ) = (Pe*es*L2 ) / ( 8*Ec*Ic ) (2-65) Trong ®ã: - M«men do thµnh phÇn dù øng lùc lÖch t©m g©y ra MP es - kho¶ng c¸ch träng t©m ®¸m thÐp tíi träng t©m dÇm • §é vâng do ho¹t t¶i Theo ®iÒu 3.6.1.3.2 LRFD-1998, ®é vâng do ho¹t t¶i khi kiÓm tra chØ tiªu vÒ ®é vâng cho phÐp sÏ ®−îc lÊy b»ng gi¸ trÞ lín h¬n cña: - §é vâng do riªng t¶i träng xe thiÕt kÕ, hoÆc - §é vâng do 25% t¶i träng xe thiÕt kÕ céng víi ®é vâng do t¶i träng lµn thiÕt kÕ. Cã thÓ ¸p dông c¸c c«ng thøc c¬ häc kÕt cÊu sau ®Ó tÝnh ®é vâng dÇm gi¶n ®¬n: + Do t¶i träng d¶i ®Òu ( t¶i träng lµn): (2-66) δU = (5.g.L4)/(384.Ec.Ic) + Do 1 t¶i träng tËp trung ( t¶i träng trôc): (2-67) δP = P.c.(3L2-4c2)/(48.Ec.Ic) Trong ®ã: g - T¶i träng ph©n bè ®Òu trªn dÇm P - T¶i träng tËp trung c - kho¶ng c¸ch tõ gèi tíi vÞ trÝ ®Æt t¶i träng tËp trung P Sö dông ph−¬ng ph¸p céng t¸c dông cho tõng vÞ trÝ trôc xe cña hai lo¹i xe thiÕt kÕ lµ xe t¶i vµ xe hai trôc, so s¸nh lÊy gi¸ trÞ lín h¬n. KÕt qu¶ tÝnh to¸n sÏ ®−îc kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn (2-2b). 16
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan