Kết cấu bê tông ứng suất trước-Bài 3: UST và tổn hao UST

Chia sẻ: Phạm Quang Chiến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

276
lượt xem 79
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giai đoạn từ đầu đến khi kết thúc truyền ƯST. Bê tông chưa đạt cường độ thiết kế. Kết cấu chưa chịu tải trọng sử dụng. Cốt thép căng chịu lực kéo lớn. Bê tông chịu ứng lực lớn do ƯST gây ra. Có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kết cấu bê tông ứng suất trước-Bài 3: UST và tổn hao UST

KẾT CẤU BÊTÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC BÀI 3 : ỨNG SUẤT TRƯỚC VÀ TỔN HAO ỨNG SUẤT TRƯỚC 3.1 KHÁI QUÁT CHUNG Các giai đoạn chịu lực của kết cấu bê tông ứng suất trước: 1) GIAI ĐOẠN ĐẦU Giai đoạn từ đầu đến khi kết thúc truyền ƯST. Bê tông chưa đạt cường độ thiết kế. Kết cấu chưa chịu tải trọng sử dụng. Cốt thép căng chịu lực kéo lớn. Bê tông chịu ứng lực lớn do ƯST gây ra. Có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau.
2 a) Trườn hợp că trước ng ăng c: Bướ 1: Kéo căng và neo giữ cốt thép trên bệ. (1)Xẩy ra hiện t ớc p . tượng chùng ƯS trong cốt t thép căng. (2 p 2)Biến dạ của n và (3) biến dạ của k ạng neo ) ạng khuôn/bệ ảnh hưở dến Ư trong ệ ởng ƯS g cốt t thép căng g. Bướ 2: Thi c ớc công và dưỡng hộ bê tông BT chư được Ư d ộ g. ưa ƯST. Xẩy ra co ng và từ biến của y gót ừ a BT nnhưng khhông ảnh hưởng đến ƯST (4) Ch h T. hênh lệch nhiệt độ giữa BT và cốt thép làm ộ T m ảnh hưởng đế ƯS tro cốt thép căng ến ong g. Bướ 3: Truy ƯST lên BT. Xẩy ra b ớc yền biến dạng đàn hồi và (5) từ biến n g i ừ nhanh của BT làm a m ảnh hưởng đế ƯS tro cốt thép căng ến ong g.
3 b)Trườn hợp că sau: ng ăng Bướ 1: Thi công và dưỡng h BT. B tông đ ớc hộ Bê được thi c công và dưỡng hộ, chưa được gây đ y ƯST Co ngó và từ biến của b tông kh T. ót bê hông ảnh hưởng đ ƯST h đến T. Bướ 2: Kéo căng cốt thép. (1) Ma sát làm giảm ƯS tro cốt th căng Bê tông chịu tác ớc t m ong hép g. g c dụng của lực căng. g Bướ 3: Truy ƯST lên BT. (2)Biến dạng ne làm giảm ƯS t ớc yền T . eo trước tro cốt th căng ong hép g. BT đ được gây ƯST. y
4 2) GIAI ĐOẠN TRUNG GIAN: Là giai đoạn kể từ sau giai đoạn đầu đến khi chịu tải sử dụng. Đã xuất hiện một phần tổn hao. Kết cấu chịu tải trọng do vận chuyển, cẩu lắp. Không có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. Xẩy ra từ biến và co ngót của bêtông. 3) GIAI ĐOẠN SỬ DỤNG: Giai đoạn sử dụng là giai đoạn kết cấu được đưa vào sử dụng. Đã xuất hiện các tổn hao. Kết cấu chịu các tải trọng thiết kế. Không có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. Từ biến và co ngót cuả BT tiếp tục làm giảm ƯST trong cốt thép căng.
5 3.2 ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG CỐT THÉP CĂNG 3.2.1 Ứng suất căng cốt thép: σ sp (σ 'sp ) + p ≤ R s,ser σ sp (σ 'sp ) − p ≥ 0,3R s,ser Trong đó : p tính bằng MPa, được xác định như sau : - căng bằng phương pháp cơ học : p = 0,05σ sp ; 360 - căng bằng phương pháp nhiệt - điện và cơ nhiệt - điện : p = 30 + l l là chiều dài thanh cốt thép căng (khoảng cách giữa các mép ngoài của bệ căng), tính bằng mm. Trường hợp căng bằng thiết bị tự động thì giá trị 360 trong công thức được thay bằng 90. ' Trong trường hợp không có số liệu về công nghệ chế tạo kết cấu, giá trị của σ sp (σ sp ) không được lớn hơn 700MPa đối với cốt thép cán nóng, 550MPa đối với cốt thép tăng cường độ bằng gia nhiệt. Đối với cốt thép sợi bị uốn cong, giá trị của σ sp (σ sp ) không được vượt quá ' 0,86R s,ser .
6 3.2.2 Độ chính xác của giá trị ứng suất trước Giá trị ứng suất trước khi đưa vào tính toán phải được nhân với hệ số độ chính xác γ sp : γ sp = 1 ± ∆γ sp Lấy dấu cộng (+) khi có ảnh hưởng bất lợi của ứng suất trước (tức là trong giai đoạn làm việc cụ thể của kết cấu hoặc bộ phận đang xem xét của kết cấu, ứng suất trước làm giảm khả năng chịu lực, thúc đẩy sự hình thành vết nứt…) ; lấy dấu trừ (-) khi có ảnh hưởng có lợi của ứng suất trước.
7 Trường hợp tạo ứng suất trước bằng phương pháp cơ học, đại lượng ∆γ sp lấy giá trị 0,1; còn khi tạo ứng suất trước bằng phương pháp nhiệt - điện , ∆γ sp được xác định bằng công thức : p ⎛ 1 ⎞ ∆γ sp = 0,5 ⎜1 + ⎟ ≥ 0,1 σ sp ⎜ np ⎟ ⎝ ⎠ np là số thanh cốt thép căng trên tiết diện kết cấu. Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định khi tính toán tổn hao ứng suất trước trong cốt thép, cũng như khi tính theo điều kiện nứt và tính toán theo biến dạng đại lượng ∆γ sp lấy giá trị ∆γ sp = 0 .
8 3.3 ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG BÊTÔNG 3.3.1 Phân tích đàn hồi tiết diện σ's A's σ'sp A'sp y's y'sp ®−êng ®i qua träng t©m tiÕt diÖn quy ®æi e0p ysp P ys σsp Asp σs As SƠ ĐỒ ỨNG LỰC TRONG CỐT THÉP
9 Ared = A + αs As + α's A's + αsp Asp + α'sp A'sp Trong đó: Ared là diện tích tiết diện quy đổi; A là diện tích tiết diện bêtông có xét đến sự giảm yếu do các lỗ chờ đặt cốt thép căng. Khi sự giảm yếu bởi các lỗ này nhỏ hơn 3% thì không cần kể đến; Các hệ số αs , α's , αsp , α'sp lần lượt là tỷ số giữa môđun đàn hồi của cốt thép tương ứng và bêtông; Các đại lượng As , A's , Asp , A'sp lần lượt là diện tích cốt thép tương ứng như trên hình. Ảnh hưởng của cốt thép trong tiết diện quy đổi xem như không đáng kể khi tổng diện tích cốt thép trên tiết diện nhỏ hơn 0,8%, trong trường hợp đó tiết diện tương đương được chấp nhận bằng tiết diện bêtông.
10 Mômen tĩnh của tiết diện quy đổi đối với mép chịu kéo được xác định theo công thức: ( ) ( S red = S + α sp A spasp + α 'sp A'sp h − a'sp + α s A sas + α 's A's h − a' ) Trong đó: h là chiều cao thiết diện ; a sp , a s lần lượt là khoảng cách từ mép dầm phía dưới đến trọng tâm cốt thép căng phía dưới và cốt thép thường phía dưới ; a'sp , a's lần lượt là khoảng cách từ mép dầm phía trên đến trọng tâm cốt thép căng phía trên và cốt thép thường phía trên ; S là mômen tĩnh của tiết diện bêtông.
11 Khoảng cách từ mép chịu kéo (mép dưới) đến trọng tâm của tiết diện quy đổi được xác định theo công thức: Sred y0 = Ared Mômen quán tính của tiết diện quy đổi đối với trục ngang đi qua trọng tâm được xác định theo công thức: I red = I + α sp A sp (y sp ) + α A 2 ' sp ' sp (y ) ' 2 sp + α s A s (y s ) + α A y 2 ' s ' s ( ) ' 2 s
12 Lực nén trước tại tiết diện xem xét được xác định bằng tổng hợp lực trong các cốt thép : P = σ sp A sp + σ 'sp A'sp − σ s A s −σ s' A's còn độ lệch tâm của nó so với trọng tâm tiết diện quy đổi được xác định theo công thức: Mp σ sp A sp y sp − σ 'sp A'sp y 'sp + σ s A s y s −σ s' A's y 's eop = = P P
13 ' y s , y lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm của tiết diện quy đổi đến trọng tâm của s cốt thép thường trong vùng kéo và trong vùng nén; y sp , y 'sp lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm của tiết diện quy đổi đến trọng tâm của cốt thép căng trong vùng kéo và trong vùng nén; A s , A's lần lượt là diện tích cốt thép thường trong vùng kéo và trong vùng nén; A sp , A 'sp lần lượt là diện tích cốt thép căng trong vùng kéo và trong vùng nén; σ s , σ 's lần lượt là ứng suất trong cốt thép thường ở vùng kéo và vùng nén do co ngót và từ biến của bêtông gây ra, Trong đó: - Trong giai đoạn sản xuất: chỉ xét đến ảnh hưởng của từ biến nhanh của bêtông; - Trong giai đoạn sử dụng: xét đến ảnh hưởng của cả co ngót và từ biến của bêtông; σ sp , σ 'sp lần lượt là ứng suất trong cốt thép căng trong vùng kéo và trong vùng nén, được xác định như sau: - Trong giai doạn sản xuất: có kể đến các tổn hao thứ nhất;
14 - Trong giai đoạn sử dụng: có kể đến cả các tổn hao thứ nhất và các tổn hao thứ hai. Kết quả tính theo (3.10) cho giá trị e op dương (+) khi điểm đặt của P ở phía dưới so với trọng tâm, cho giá trị âm (-) khi điểm đặt của P ở phía trên trọng tâm. Trường hợp tiết diện không bị nứt và các vật liệu được giả thiết làm việc trong giai đoạn đàn hồi, ứng suất pháp tuyến tại các thớ có khoảng cách đến trọng tâm tiết diện quy đổi y , được tính như sau: P Pe op M σ bp = + y− y A red I red I red Đại lượng y lấy giá trị dương (+) khi điểm cần tính nằm phía dưới trục trung hoà, lấy giá trị âm (+) khi nằm phía trên trục trung hoà. Khi tính theo (3.11) cho giá trị dương (+) là ứng suất nén, cho giá trị âm (-) là ứng suất kéo.
15 3.3.2 Ứng suất nén trước cho phép trong bêtông Ứng suất nén lớn nhất trong bêtông ngay sau khi gây ứng suất trước được xác định theo công thức: P1 P1 e op M σ bp1 = + yc − yc A red I red I red Trong đó: yc là khoảng cách từ trọng tâm đến thớ xa nhất của tiết diện tính về phía bị nén; lấy giá trị dương (+) khi nằm phía dưới trục trung hoà, lấy giá trị âm (+) khi nằm phía trên trục trung hoà; P1 là giá trị ứng lực trước có kể dến các tổn hao thứ nhất.
16 Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định giá trị σ bp1 phải thoả mãn điều kiện sao cho tỷ số (σ bp1 /R bp ) không vượt quá giá trị cho phép, được cho trong Bảng 3.1. Bảng 3.1 : Các giá trị cho phép của tỷ số (σ bp1 /R bp ) Trạng thái ứng suất Phương pháp (σ bp1 ) /R bp không lớn hơn của tiết diện căng cốt thép Nén đúng tâm Nén lêch tâm Ứng suất không tăng Trên bệ 0,85 0,95 khi có tải trọng ngoài Trên bêtông 0,70 0,85 Ứng suất tăng Trên bệ 0,65 0,70 khi có tải trọng ngoài Trên bêtông 0,60 0,65 * áp dụng cho các cấu kiện được sản xuất theo điều kiện tăng dần lực nén, khi có các chi tiết liên kết bằng thép tại gối và cốt thép gián tiếp với hàm lượng thép theo thể tích ≥ 0,5% , trên đoạn không nhỏ hơn chiều dài đoạn truyền ứng suất , cho phép lấy giá trị σ bp R bp = 1,0 . Đối với bêtông nhẹ từ cấp B7,5 đến B12,5, giá trị (σ bp1 /R bp ) nên lấy không lớn hơn 0,3.
17 Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 còn đưa ra các quy định như sau: - Cường độ bêtông tại thời điểm nén trước R bp (được kiểm soát như đối với cấp độ bền chịu nén) không được nhỏ hơn 11 MPa, còn khi dùng thép thanh nhóm A-VI, AT-VI, AT-VIK và AT-VII, thép sợi cường độ cao không có neo và thép xoắn thì không được nhỏ hơn 15,5 MPa. Ngoài ra, R bp không được nhỏ hơn 50% cấp độ bền chịu nén của bêtông. - Khi tính toán kết cấu bêtông cốt thép trong giai đoạn nén trước, các đặc trưng tính toán của bêtông được lấy như đối với cấp độ bền của bêtông, có trị số bằng cường độ của bêtông khi bắt đầu chịu ứng suất trước (theo nội suy tuyến tính). - Trường hợp thiết kế các kết cấu bao che một lớp đặc làm chức năng cách nhiệt, khi giá trị (σ bp1 /R bp ) ≤ 0,3 , cho phép sử dụng cốt thép căng nhóm CIV, A-IV có đường kính không lớn hơn 14 mm với bêtông nhẹ có cấp từ B7,5 đến B12,5, khi đó R bp không được nhỏ hơn 80% cấp độ bền của bêtông.
18 3.4 TỔN HAO ỨNG SUẤT TRƯỚC 3.4.1 Khái quát chung Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 phân chia các loại tổn hao ứng suất trước làm hai nhóm : nhóm các tổn hao thứ nhất và nhóm các tổn hao thứ hai. Các tổn hao thứ nhất xuất hiện trong giai đoạn từ đầu đến khi bêtông được gây ứng suất trước, còn các tổn hao thứ hai xuất hiện trong giai đoạn sau khi bêtông được gây ứng suất trước. Tổn hao ứng suất trước đến thời điểm xem xét được tính bằng cách cộng các tổn hao thành phần. Trong Bảng 3.3 chỉ ra các tổn hao theo các nhóm cần được tính toán tương ứng với phương pháp tạo ứng suất trước.
19 Bảng 3.2 : Các loại tổn hao ứng suất trước trong cốt thép căng Thứ tự Nguyên nhân gây tổn hao Tổn hao ứng suất trước Trên bệ Trên bêtông I – Các tổn hao thứ nhất : 1 Chùng ứng suất của cốt thép (căng trên bệ) σ1 - 2 Chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và bêtông σ2 - 3 Biến dạng thiết bị neo σ3 σ3 4 Ma sát giữa cốt thép và các bộ phận σ4 σ4 5 Biến dạng khuôn σ5 - 6 Từ biến nhanh của bêtông σ6 - II – Các tổn hao thứ hai : 7 Chùng ứng suất của cốt thép (căng trên BT) - σ7 8 Co ngót của bêtông σ8 σ8 9 Từ biến của bêtông σ9 σ9 10 Biến dạng của bêtông do ép mặt - σ 10 11 Biến dạng của các mối nối - σ 11
20 Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định trong mọi trường hợp tổng các tổn hao thứ nhất và các tổn hao thứ hai không ít hơn 100MPa. Bảng 3.3 : Các nhóm tổn hao ứng suất trước Phương pháp Các tổn hao thứ nhất Các tổn hao thứ hai tạo ứng suất trước σ l1 σ l2 Phương pháp căng trên bệ σ1 ;σ 2 ;σ 3 ;σ 4 ;σ 5 ;σ 6 σ 8 ;σ 9 Phương pháp căng trên bêtông σ 3 ;σ 4 σ 7 ; σ 8 ; σ 9 ; σ 10 ; σ 11