Kết cấu bê tông ứng suất trước: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Kết cấu bê tông ứng suất trước chỉ dẫn thiết kế theo TCXDVN 356:2005" phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Những yêu cầu cơ bản về tính toán; Ứng suất trước và tổn hao ứng suất trước; Bê tông; Cốt thép;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kết cấu bê tông ứng suất trước: Phần 1

B R Ì W Ọ C CÔNG NGHỆ X Â Y D ự N G r i í o L Zj C KỄT CÂU BÊ TỐNG ÚNG SUẤT TRƯỚC CHÌ DÁN THIẾT KÉ THEO TCXDVN 356 : 2005 □ c !!.. "I ■ iĩillI NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG
T Ủ S Á C H KHOA H Ọ C C Õ N G N G H Ệ X Â Y D ự N G KẾT CẤU BÊ TÔNG ÚNG SUẤT TRƯỚC CHỈ DẪN THIẾT KÊ THEO TCXDVN 356:2005 (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ N Ộ I-2 0 1 3
LỜI GIỚI TH IỆU Tiêu chuẩn x â y dự ng Việt N am T C X D V N 3 5 6 :2 0 0 5 “K ế t cấu bê tôn g và b ê tô n g c ố t thép. Tiêu chuấn thiết ke " đ ã đ ư ợ c Bộ X â y dự n g ban hành năm 2005, th ay th ế ch o tiêu chuẩn TCVN 5 5 7 4 :1 9 9 1 . Trong khuôn khò đề tài K hoa học C ó n g nghệ d o B ộ X â y dự n g đ ặ t hàng, tà i liệu "K ế t cấu bê tông ứng su ấ t trư ớ c - C hi dẫn thiết k ế theo T C X D V N 3 5 6 :2 0 0 5 " đư ợ c Viện K hoa h ọc C ô n g nghệ x â y dự ng biên soạn trên c ơ s ờ tà i liệu "H ư ớng dan thiết k ế k ết cẩu b ẽ tông c ố t thép ứng su ất trư ớ c" củ a C ộn g hòa liên bang N ga (ĩlo c o ỗ u e no npoexmupoeaHUio npedeapumejibHO HanpnxceHHbix 3iceJie3o6emoHHbix KOHcmpyKụuũ U3 mn.yce.ĩìbix u M2KHX õemoH oe - K C H u ĩĩ 2 .0 3 .0 1 -8 4 '). Cuốn sá c h "Ket cấu b ẽ tôn g ứng su ất trư ớ c - C h i dẫn th iết k ế theo T C X D V N 3 5 6 :2 0 0 5 " b a o g om những n ộ i dun g c ơ bản cù a tiêu chuẩn kèm theo c á c ví dụ tính toán, m inh họa đ ể c á c kỹ s ư tư van c ó the hiếu và vận dụn g chính x á c c á c q u y địn h cùa tiêu chuẩn tro n g qu á trình th iết k ế kết cấu b ê tô n g c ố t th ép ứ ng su ấ t trước. N hằm p h ụ c vụ đ ô n g đ ả o c á c k ỹ sư ngành x â y dựng, Vụ K h o a học C ôn g nghệ và M ô i trư ờ n g (Bộ X â y dự ng) p h ổ i h ợ p v ớ i N hà X u ấ t bàn X â y dự ng xuất bàn cuốn sá c h "Ket cấu bẽ tô n g ứ ng su ấ t trư ớ c - C h i dẫn th iết k ế theo T C X D V N 3 5 6 :2 0 0 5 ”. C húng tô i chân thành cảm ơn c á c ỷ kiến g ó p ý cùa đ ộ c g iả và m ọ i ý kiến đ ó n g g ó p xin g ử i vể N hà xu ất bản X â y dựng. Đ ịa c h ỉ 3 7 L ê Đ ạ i H ành - Q uận H ai Bà Trưng - H à N ộ i 3
M ỤC LỤC Trang Lời nói đâu 3 Mục lục 5 1. Phạm vi áp dụng 7 2. Tiêu chuẩn viện dẫn 7 3. T huật ngữ, đơn vịđo và ký hiệu 8 3.1. Thuật ngữ 8 3.2. Đơn vị đo 9 3.3. Ký hiệu 9 4. Chi dẫn chung 13 4 1. Những nguyên tác cơ bản 13 4.2. Những yêu cầu cơ bản về tính toán 14 4.3. ứ n g suất trước và tồn hao ứng suất trước 20 4 4. Ví dụ tính toán 33 5. Vật liệu dùng cho kết cấu bêtông ứng suất truớc 43 5.1. Bê tông 43 5.2. Cốt thép 52 6. T ính toán cấu kiện BTƯ ST theo các trạng thái giới hạn thứ nhất 64 6.1. Chỉ dẫn chung 64 6.2 . Cấu kiện chịu uốn 65 6.3. Cấu kiện chịu nén 93 6.4. Cấu kiện chịu kéo 110 6.5. Cấu kiện chịu xoắn 114 6.6. Tính toán m ói kết cấu bê tông ứng suất trước 114 6.7. Ví dụ tính toán 120 7. T ính toán cấu kiện BTƯ ST theo các trạng thái giới hạn thứ hai 161 7.1. Tính toán cấu kiện bê tông ứng suất trước theo điều kiện hình thành vết nút 161 7.2. Tính toán theo sự m ở rộng vết nứt cấu kiện bê tông ứng suất trước 174 7.3. Tính toán cấu kiện bê tông ứng suất trước theo sự khép vết nút 186 7.4. Tinh toán cấu kiện bc tông ứng suất trước theo biến dạng 188 5
7.5. Ví dụ tính toán 213 8. Các chì dẫn về cấu tạo 236 8.1. Kích thước và hình dạng cấu kiện 236 8.2. Lớp bêtông bào vệ 238 8.3. Khoáng cách tối thiều giữa các cốt thép 240 8.4. Neo cốt thép 242 8.5. Bố tri cốt thép trong cấu kiện 243 8.6. Liên kết hàn cốt thép 249 8.7. Các chỉ dẫn cấu tạo khác 250 9. Ví dụ tính toán tồng hợp 251 9.1. Xác định đặc trưng hình học tiết diện quy đổi 253 9.2. Xác định nội lực nén tnrớc p và độ lệch tâm e0p 253 9.3. Tính toán độ bền trong giai đoạn gia công 256 9.4. Tính toán độ bền cùa tiết diện thẳng góc theo giai đoạn sử dụng 257 9.5. Tính toán độ bền cùa tiết diện xiên 258 9.6. Tính toán theo sự hình thành vết nứt 261 9.7. Tính toán m ờ rộng khe nứt tiết diện thảng góc trong giai đoạn sừ dụng 263 9.8. Tính toán theo vết nứt thẳng góc khép lại 264 9.9. Tính toán sự m ờ rộng vết nứt trong quá trinh sản xuất 265 9.10. Tính toán sự hình thành vết nút xiên 266 9.11. Tính toán theo biến dạng 269 Phụ lục A : Bê tông dùng cho kết cấu 271 Phụ lục B : Một số loại cốt thép thường dùng - hướng dẫn sứ dụng 273 Phụ lục c : Độ võng và chuyền vị của kết cấu 278 Phụ lục D : Các nhóm chế độ làm việc của cầu trục và cẩu treo 287 6
KẾT CẤU BÊTÔNG ỨNG SUÂT TRƯỚC CHỈ DẪN THIẾT KẾ THEO TCXDVN 356 : 2005 1. P h ạ m vi á p d ụ n g l.l Chỉ dẵn này dùng để thiết kế kết cấu bêtông ứng suất trước theo Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 Kết cấu bẽtông và bêtông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế. 1.2. Chì dẫn này dùng để thiết kế các kết cấu bêtỏng ứng suất trước của nhà và công trình có công năng khác nhau, làm việc dưới tác động có hệ thống của nhiột độ trong phạm vi không cao hơn + 5 0 °c và không thấp hơn -40°c. 1.3. Chỉ dẫn này chì dản thiết kế các kết cấu bẽtông ứng suất trước làm từ bẽtông nặng, bẻtông nhẹ và bêtông hạt nhỏ. 1.4. Những chỉ dẫn trong chì dẫn này không áp dụng cho các kết cấu của công trình thủy công, cầu, đường hầm giao thông, đường ống ngầm , m ật đường ô tô và đường sân bay; kết cấu xi m ăng lưới thép, cũng như không áp dụng cho các kết cấu làm từ bêtông có khối lượng riêng trung bình nhỏ hơn 500 kg/m 3 và lớn hơn 2500 k g /m \ bêtông Polym er, bêtông có chất kết dính vôi - xỉ và chất kết dính hỏn hợp (ngoại trừ trường hợp sử dụng các chất kết dính này trong bêtông tổ ong), bêtông dùng chất kết dính bằng thạch cao và chất kết dính dặc biệt, bêtông dùng cốt liệu hữu cơ dặc biệt, bêtông có độ rông lớn. 1.5. Khi thiết k ế kết cấu bêtông ứng suất trước làm việc trong điều kiện đặc biệt (chịu tác dộng dộng đất, trong m 6i trường xăm thực m ạnh, trong điéu kiện độ ẩm thấp, v.v...) phải tuân theo các yẻu cầu bổ sung cho các kết cáu đó cùa các tiêu chuẩn tương ứng. 2. T iêu chuẩn viện dẫn Chỉ dẫn này được sử dụng đổng thời và có trích dẫn các tiêu chuẩn sau: - TCXDV N 356 : 2005 Kết cấu bêtông và bẻtông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế; - TCVN 2737 : 1995 Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế; - TCXD 327 : 2004 Kết cấu bêtông cốt thép. Yêu cầu bảo vệ chống ăn m òn trong môi trường biển; - TCVN 4612 : 1988 Hệ thống tài liệu thiết k ế xây dựng. Kết cấu bêtông cốt thép. Ký hiộu quy ước và thể hiện bản vẽ; - TCVN 5572 : 1991 Hệ thống tài liệu thiết k ế xây dựng. Kết cấu bẽtông và bêtông cốt thép. Bàn vẽ thi công; 7
- TCVN 6048 : 1995 Bàn vẽ nhà và công trình xây dựng. Ký hiệu cho cốt thép bêtồng; - TCVN 5898 : 1995 Bản vẽ xây dựng và công trình dân dụng. Bàng thống kê cốt thép; - TCVN 3 1 1 8 : 1993 Bêtông năng. Phương pháp xác định cường độ nén; - TCVN 1651 : 1985 Thép cốt bêtông cán nóng; - TCVN 6284 : 1997 Thép cốt bêtông dự ứng lực (Phần 1-5); - TCVN 3 1 0 1 : 1979 Dây thép các bon thấp kéo nguội dùng làm cốt thép bêtông; - TCVN 3100 : 1979 Dây thép tròn dùng làm cốt thép bêtông ứng lực trước; - TCVN 197 : 1985 Kim loại. Phương pháp thử kéo; - TCVN 1691 : 1975 Mối hàn hồ quang điộn bằng tay; - TCXD 227 : 1999 Cốt thép trong bêtông. Hàn hổ quang; - TCVN 3223 : 1994 Que hàn điện dùng cho thép các bon và thép hợp kim thấp; - TCVN 3909 : 1994 Que hàn điộn dùng cho thép các bon và hợp kim tháp. Phương pháp thử; - TCVN 3993 : 1993 Que hàn điện dùng cho thép các bon và hợp kim thấp. Phương pháp thử. 3. Thuật ngữ, đơn vị đo và ký hiệu 3.1. Thuật ngữ - C ấp độ bền nén cùa bélông: Ký hiệu bàng chữ B, là giá trị trung bình thống kê cùa cường đô chịu nén tức thời, tính bằng dơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95% , xắc định trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn (150mm X 150mm X 150mm) được c h í tạo, dưỡng hộ trong diều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ờ tuổi 28 ngày. - C ấp độ bền kéo cùa bêtông: Ký hiệu bằng chữ B,, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95% , xác định trên các m ỉu kéo tiêu chuẩn dược ch£ tạo, dưỡng hộ trong diểu kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày. - M ác bètông theo cường độ chịu nén: Ký hiêu bằng chữ M, là cường độ của bétỏng, lấy bằng giá trị trang bình thống k£ cùa cường độ chịu nén tức thời, tính bằng dan vị daN /cm 2, xác định trên các m ẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn (ISO mm X ISO m m X 150 mm), dược c h ế tạo, dưỡng hộ trong điểu kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ờ tuổi 28 ngày. - Mác bétông theo cường độ chịu kéo: Ký hiệu bằng chữ K, là cường độ cùa bêtông, lấy bằng giá trị trung bình thống kê cùa cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị daN/cm 2, xác định trên các mẫu thử kéo tiêu chuẩn, được chế tạo, dưỡng hộ trong điểu kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ờ tuổi 28 ngày.
- Kết cấu bêlông: Là kết cấu làm từ bêtông không đặt cốt thép hoặc đạt cốt thép theo yêu cẩu cấu tạo mà không kể đến trong tính toán. Các nội lực tính toán do tất cả các tác động trong kết cấu bêtông đẻu chịu bời bêtông. - Kết cấu bêlông cốt thép: Là kết cấu làm từ bẽtông có đật cốt thép chịu lục và cốt thép cấu tạo. Các nội lực tính toán do tất cả các tác động trong kết cấu bêtông cốt thép chịu bời bêtông và cốt thép chịu lực. - Kết cấu belong ứng suất trước: Là kết cấu bêtông cốt thép, trong dó m ột phần hoặc toàn bộ các cối thép được căng gây ứng suất trước làm cho toàn bộ hoặc một phẩn bêtông được nén trước khi đưa vào chịu lực với mục đích triột tiêu ứng suất kéo do tải trọng ngoài sau này gây ra. - C ốt thép căng: Là cốt thép được căng gây ứng suất trước trong quá trình chế tạo kết cấu truớc khi có tải trọng sử dụng tác dụng. - C ốt lliép thường: Là cốt thép không được căng gây ứng suất trước trong kết cấu bêtông ứng suất trước. - CỐI thép chịu lực: Là cốt thép đạt theo tính toán. - C ốt tliép cấu tạ o : Là cốt thép đạt theo yêu cầu cấu tạo, không tính toán. - Chiêu cao làm việc của tiết diện: Là khoảng cách từ m ép chịu nén của cấu kiện đến trọng tâm tiết diện của cốt thép dọc chịu kéo. - Lớp bélông bào vệ: Là lớp bêtông có chiều dày tính từ m ép cáu kiện đến bẻ mật gẩn nhất cùa thanh cốt thép. - N ội lực giới hạn: Nội lực lớn nhất mà cấu kiện, tiết diện của nó (với các đặc trưng vật liệu đuợc lựa chọn) có thể chịu được. - Trạng thái gicri hạn: Là trạng thái m à khi vượt quá nó, kết cấu khỏng còn thỏa m ãn các yêu cẩu sử dụng đề ra dối với nó khi thiết kế. - Điều kiện sử dụng bình thường-. Là điẻu kiện sử dụng tuân theo các yêu cẩu tính đến trước theo tiêu chuẩn hoặc trong thiết kế, ỉhỏa m ãn các yêu cẩu vẻ công nghộ cũng như sử dụng. 3.2. Đ ơn vị đo Trong chi dẫn này sử dụng hệ đơn vị đo SI. Đơn vị chiẻu dài: m; đcm vị ứng suất: MPa; đơn vị lực: N. 3.3. Ký hiệu 3.3.1. Các đăc trưng hình học b chiều rộng tiết diện chữ nhật; chiểu rộng sườn tiết diộn chữ T và chữ I; b ị , b'f lẩn lượt là chiều rộng cánh chịu kéo và chịu nén của tiết diộn chữ T và chữ I; li chiểu cao cùa tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I; 9
h f , h’ f lần lượt là chiểu cao cánh chịu kéo và chịu nén của tiết diện chữ T và c h ữ l; a , a' lần lượt là khoảng cách từ hợp lực trong cốt thép s và S' đến biên gẩn nhất của tiết diện; h y , Ịị' 0 lẩn lượt là chiểu cao làm việc của tiết diện, tương ứng bằng h -a và li-a V X chiểu cao vùng bêtông chịu nén; ặ chiểu cao tương đối của vùng bêtông chịu nén, bằng x/hị) ; í khoảng cách cốt thép dai theo chiẻu dài cấu kiện; e0 độ lệch tâm cùa lực dọc N đối với trọng tâm của tiếtdiện quy đổi, xác định theo chi dẫn tại điẻu 4.3.5; e0p độ lộch tâm cùa lực nén trước p đối với trọng tâm tiết diện quy đổi, xác định theo chỉ dẫn tại điểu 4.3.5; e 0 .ioi độ lệch tâm cùa hợp lực giữa lực dọc N và lực nén trước p đối vối trọng tâm tiết diện quy đổi; e , e' lần lượt là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến hợp lực trong cốt thép 5 và s ' ; es , esp lẩn lượt là khoảng cách tương ứng từ điểm đặt lực dọc N và lực nén trước p đến trọng tâm tiết diện cốt thép 5 ; / nhịp cấu kiện; /0 chiểu dài tính toán cùa cấu kiện chịu tác dụng cùa lực nén dọc; i bán kính quán tính cùa tiết diện ngang của cấu kiện dối với trọng tâm tiết diện; d đường kính danh nghĩa cùa thanh cổt thép; As , Ás lẩn lượt là diện tích tiết diện của cốt thép không căng s và cốt thép căng S' ; còn khi xác định lực nén trước p - tương ứng là diên tích của phần tiết diện cốt thép khõng căng s và S' ; AS , Ásp lẩn lượt là diện tích tiết diộn cùa phần cốt thép căng p s và s'; Asw diện tích tiết diộn của cốt thép đai đặt trong m ặt phẳng vuông góc với trục dọc cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng; Aíjnc diện tích tiết diện của thanh cốt thép xiên đặt trong m ảt phẳng nghiêng góc với trục dọc cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng; ụ hàm lượng cốt thép xác định như tỉ số giữa diện tích tiết diộn cốt thép s và diện tích tiết điện ngang cùa cấu kiện bhữ, không kể đến phẩn cánh chịu nén và kéo; 10
A diện tích toàn bộ tiết diện ngang của bêtông; Ab diện tích tiết diện của vùng bẻtông chịu nén; Abl diện tích tiết diộn cùa vùng bêtông chịu kéo; Ared diện tích tiết diện quy dổi của cấu kiện, xác định theo chi dẫn tại điều 4.3.7; AỉocI diện tích bẽtông chịu nén cục bộ; •Sío ' Sbu lẩn lượt là m ômen tĩnh cùa diện tích tiết diện của vùng bêtông chịu nén và chịu kéo đối với trục trung hòa; Ssư, S 's 0 lần lượt là mômen tĩnh cùa diện tích tiết diện cốt thép s và S ' dối vái trục trung hòa; / m ômen quán tính của tiết diện bêtông đối với trọng tâm tiết diện cùa cấu kiện; l red m ôm en quán tính cùa tiết diên quy đổi đối với trọng tâm cùa nó, xác định theo chỉ dân tại điéu 4.3.7; ls mômen quán tính của tiết diện cốt thép dối với trọng tâm cùa tiết diên cấu kiện; / Ế0 m ômen quán tính cùa tiết diện vùng bêtổng chịu nén đối với trục trung hòa; /j0 , / ’0 lẩn lượt là m ômen quán tính của tiết diên cốt thép s và S ' đối với trục trung hòa; Wred m ôm en kháng uốn của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ chịu kéo ở biên, xác định như đối với vật liệu dàn hổi theo chi dẫn tại đièu 7.1.2. 3.3.2. Các ký hiộu thể hiộn vị trí của cốt thép tiong tiết diên ngang của cấu kiện s ký hiộu cốt thép dọc: - Khi tồn tại cả hai vùng tiết diện bêtông chịu kéo và chịu nén do tác dụng cùa ngoại lực: s biểu thị cốt thép dạt trong vùng chịu kéo; - Khi toàn bộ vùng bêtông chịu nén: 5 biểu thị cđt thép dặt ở biên chịu nén ít hơn; - Khi toàn bộ vùng bêtồng chịu kéo: + Đối với các cấu kiện chịu kéo lệch tâm: s biểu thị cốt thép đặt ờ biên chịu kéo nhiểu hơn; + Đối với cấu kiện chịu kéo đúng tâm: s biểu thị cốt thép đặt trên toàn bộ tiết diộn ngang của cấu kiện; 11
S' ký h iệu cốt thép dọc : - Khi tồn tại cả hai vùng tiết diện bêtông chịu kéo và chịu nén do tác dụng của ngoại lực: s ' biểu thị cốt thép dặt trong vùng chịu nén; - Khi toàn bộ bẻtông chịu nén: s ' biểu thị cốt thép đặt ờ biên chịu nén nhiều hơn; - Khi toàn bộ bêtộng chịu kéo dối với các cấu kiện chịu kéo lệch tâm: S' biểu thị cô>Ihép đạt ờ biên chịu kéo ít hơn dối với cấu kiộn chịu kéo lệch tâm. 3.3.3. Ngoạilực và nội lực F ngoại lực tập trung; M m ôm en uốn; M, m ôm en xoắn; N lực dọc; Q lực cắt. 3.3.4. Các đặc trung vật liệu Rb , Rb ser lần lượt là cường độ chịu nén tính toán dọc trục của bétông ứng vói các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai; Rbn cường độ chịu nén tiêu chuẩn dọc trục của bêtông ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất (cường độ lăng trụ); Rb l, Rbí ser lần lượt là cường độ chịu kéo tính toán dọc trục cùa bêtông ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai; Rbln cường độ chịu kéo tiêu chuẩn dọc trục cùa bêtông ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất; Rbp cường độ cùa bêtông khi bắt đáu chịu ứng suất trước, Rs , Rs str lắn lượt là cường độ chịu kéo tính toán cùa cốt thép ứng với các trạng thái giới hạn thứ n h ít và thứ hai; Rsw cường đô chịu kéo tính toán của cốt thép ngang xác định theo các chỉ dẫn tại điểu s.2.2.4; Rsc cường độ chịu nén tính toán cùa cốt thép ứng vái các trạng thái giới hạn thứ nhất; Eb môđun dàn hồi ban đẩu của bêtông khi nén và kéo; Es m ôđun đàn hồi của cốt thép. 3.3.5. Các đặc trưng của ứng suất trước p lực nén trước, có kể đến hao tổn ứng suất trong cốt thép ứng với từng giai đoạn làm viộc của cấu kiện; 12
ơ sp, ơ'sp lẩn lượt là ứng suất trước trong cốt thép s và S' trước khi nén bêtông khi cãng cốt thép trên bệ (căng trước) hoặc tại thời điểm giá trị ứng suất trước trong bêtông bị giảm đến không bằng cách tác động lên cấu kiện ngoại lực thực tế hoặc ngoại lực quy ước. Ngoại lực thực tế hoặc quy ước đó phải được xác định phù hợp với yẽu cầu nêu tại m ục 4.3, trong đó có kể đến hao tổn ứng suất trong cốt thép ứng với từng giai đoạn làm việc của cấu kiện; ơ bp ứng suất nén trong bẽtông trong quá trình nén trước, xác định theo chỉ dẫn tại mục 4.3 có kể đến hao tổn ứng suất trong cốt thép ứng với từng giai đoạn làm việc của cấu kiện; ỵ sp hệ sô' độ chính xác của ứng suất trước, xác định Iheo chỉ dẫn tại điều 4.3.4. r 4. C hỉ d ầ n c h u n g 4.1. Những nguyên tắc cơ bản 4.1.1. Kết cấu bêtồng ứng suất trưóc dược sử dụng nhằm m ục đích: - G iảm khối lượng cốt thép bằng việc sử dụng cốt thép cường độ cao; - Tăng khả năng chống nút cho kết cấu; - N âng cao độ cứng và giảm biến dạng của kết cấu; - Nâng cao khả năng chịu m òi của kết cấu; - Nén trước tạo nên tính liên trục của các mối nối cho kết cấu lắp ghép; - G iảm khối lượng bêtông và trọng lượng kết cấu do sử dụng bêtông cường độ cao. 4.1.2. ứng suất trước được tạo ra bằng hai phương pháp chù yếu: - Căng cốt thép trên bộ (câng trước) bằng các biên pháp cơ học, nhiột điện và cơ nhiệt điện; - Căng cốt thép trẽn bêtông (căng sau) bằng biện pháp cơ học là chính. Khi căng trên bẹ sử dụng thép thanh, thép sợi cường dộ cao dạng bó hoặc tao cáp (thép xoắn). Khi càng trên bêtông sử dụng thép sợi cường độ cao dạng bó hoặc các tao cáp (thép xoắn). 4.1.3. Cấu kiên lắp ghép cần phù hợp với điểu kiện sản xuất bằng cơ giới trong các nhà máy chuyên dụng. Cấn lựa chọn, tổ hợp các cấu kiện lắp ghép đến mức hợp lý m à điểu kiện sản xuất kíp dựng và vận chuyển cho phép. 13
4.2. Những yêu cẩu cơ bản vể tính toán 4 .2 .1 Kết cấu bẽtông ứng suất trước cần phải thoà m ãn những yẽu cẩu vẻ tính toán theo cường độ (các trạng thái giới hạn thứ nhất) và đáp ứng điểu kiên sử dụng bình thường (các trạng thái giới hạn thứ hai). a) Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất nhằm đảm bảo cho kết cấu: - Không bị phá hoại giòn, dẻo, hoặc theo dạng phá hoại khác (trong trường hợp cần thiết, tính toán theo độ bẻn có kể đến độ võng của kết cấu tại thời điểm trước khi bị phá hoại); - Không bị m ất ổn định vể hình dạng (tính toán ổn định các kết cấu thành mỏnịg) hoặc vé vị trí (tính toán chống lật và trượt cho tường chắn đất, tính toán chống đẩy nổi cho các bể chứa chìm hoảc ngẩm dưới đất, trạm bơm, v.v...); - Khống bị phá hoại vì mỏi (tính toán chịu mỏi đối với các cấu kiện hoậc kết cấu chịu tác dụng cùa tải trọng lặp thuộc loại di dộng hoậc xung: ví dụ như dấm cẩu trục, m óng khung, sàn có đặt một số m áy m óc không cân bằng); - Không bị phá hoại do tác dụng đổng thời cùa các yếu tô' về lực và những ảnh hường bất lợi của môi trường (tác động định kỳ hoặc thường xuyên của môi trường xâm thực hoặc hòa hoạn). b) Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu sao cho: - Không cho hình thành cũng như m ở rộng vết nứt quá mức hoặc vết nứt dài hạn nếu điểu kiện sử dụng khồng cho phép hình thành hoặc m ờ rộng vết nứt dài hạn. - Không có những biến dạng vượt quá giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, góc trượt, dao dộng). Chú thích: Việc linh toán ổn địnli kết cấu về hình dáng hoặc vị trí, cũng nliư lính toán chịu lác dụng đồng tliời cùa các yếu tô'lực và những ánh liưởng bất lợi cùa môi trường bẽn ngoài cán được llìực hiện theo các tiêu chuẩn và lài liệu tương ứng. 4.2.2. T ính toán kết cấu tổng thể cũng như tính toán từng cấu kiện của nó cần tiến hành đối với m ọi giai đoạn: c h ế tạo, vận chuyển, thi công, sử dụng và sửa chữa. Sơ đổ tính toán ứng với m ỏi giai đoạn phải phù hợp với giải pháp cấu tạo đã chọn. 4.2.3. Khi tính toán kết cấu, giá trị tải trọng và tác động, hẹ số độ tin cậy vể tải trọng, hệ số tổ hợp, hệ số giảm tải cũng như cách phân loại tải trọng thưởng xuyên và tạm thời cẩn lấy theo các tiều chuẩn hiện hành về tải trọng và tác động. Tải trọng được kể đến trong tính toán theo các trạng thái giới hạn ih ứ hai được lấy theo các chỉ dẫn tại điểu 4.2.4. 14
Khi tính toán cấu kiện của kết cấu lắp ghép có kể đến nội lực bổ sung sinh ra trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp, tải trọng do trọng lượng bản thân cấu kiện cần dược nhân với hệ số động lực: lấy bằng 1,6 khi vận chuyển và lấy bằng 1,4 khi cẩu lắp. Đ ối với các hộ số động lực đó, nếu có cơ sờ chắc chắn cho phép lấy các giá trị thấp hơn nhưng không thấp hơn 1,25. T rong trường hợp này vẫn kể dến hệ số độ tin cậy về tải trọng. 4.2.4. Khả năng chống nứt của các kết cấu hay bộ phận kết cấu được phân thành ba cấp phụ thuộc vào điẻu kiện làm việc của chúng và loại cốt thép đưạc dùng. Cấp 1: K hông cho phép xuất hiện vết nứt; Cấp 2: Cho phép có sự m ờ rộng ngắn hạn của vết nứt với bể rông hạn chế a crcI nhưng bảo đảm sau đó vết nứt chắc chắn sẽ được khép kín lại; C ấp 3: Cho phép có sự m ờ rộng ngắn hạn cùa vết nứt nhưng với bể rông hạn ch ế a crcI và có sự m ở rộng dài hạn cùa vết nứt nhưng với bể rộng hạn chế a c rc2 • Bẻ rộng vết nứt ngắn hạn được hiểu là sự m ờ rộng vết nứt khi kết cấu chịu tác dụng dồng thời cùa tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngán hạn và dài hạn. Bể rộng vết nứt dài hạn được hiểu là sự m ờ rộng vết nứt khi kết cấu chỉ chịu tác dụng của tải trọng thường xuyên và tải ưọng tạm thời dài hạn. C ấp chống nút cùa kết cấu cũng như giá trị bể rộng giới hạn cho phép cùa vết nứt trong diều kiện môi trường khồng bị xâm thực cho trong Bảng 4 .la (đảm bảo hạn c h ế thấm cho kết cấu) và Bảng 4. lb (bảo vệ an toàn cho cốt thép). K ết cấu bêtông ứng su it tnrớc khống dính kết cẩn thỏa m ãn yêu cấu cẩp chống nứt là cấp 1. Bảr.g 4.1a. Cáp chống nứt yà giá trị bé rộng vết nứt giới hạn để đảm bảo hạn chế thám cho kết cấu Cấp chống nút và giá trị bé rộng vết nút giúi hạn, mm Điểu kiện làm việc của kết cấu để đàm bào hạn chế thám cho ké't cáu khi toàn bộ tiết Cáp 1 1. Kết cấu chịu áp diện chịu kéo lực cùa chất lỏng khi một phẩn tiêt
n àn g 4.1b. C áp chống nứt của ket cấu bètỏng cốt thép và giá trị bề rộng vết nứt giới hạn acrcI và acrc2, nhằm bảo vệ an toàn cho cốt thép Cáp chống nứt và các giá trị acrc 1 và a crc2 , mm Thép thanh nhóm CI, A-I, CII, A-II, Thép thanh nhóm Thép thanh nhóm CIII, A-III, Á-III,, Ã-V, A-VI AT-VII Điều kiện làm việc cùa kết cấu CIV A-IV Thép sợi nhóm Thép sợi nhóm B-II Thép sợi nhóm B-II B-I và Bp-I và Bp-II, K-7, K-19 và Bp-II và K-7 có có đường kính không đường kinh nhỏ khóng nhỏ hơn 3,5 nitn lớn hơn 3,0 mm 1. Ở nơi được che phù Cấp 3 Cấp 3 Cấp 3 acrc\ = 0 '4 acrc1 = 0-3 a crc\ = °-2 acrc2 ~ acrc2 ~ a crc2 ~ ^ 2. Ở ngoài trời hoặc Cấp 3 Cấp 3 Cấp 2 trong đất, ờ trên hoặc dưới mực nước ^crcì ~ a'crc\ = 0 -2 acrc\ = ° '2 ngẩm a crc2 = 0.3 acrc2 =0,1 3. ở trong đất có mực Cấp 3 Cấp 2 Cấp 2 nước ngẩm thay đổi a crci = ° '3 ữcrcl = a crc\ ” 0,1 acrc2 = Ghi chú: /. Đổi với kết cấu cấn tính toán chịu mòi, bề rộng vêị nứt giới liạn cho phép lấy bằng các giá trị bé rộng vết nứt dài hạn acrc2 ■ 2. Khi sử dụng thép cáp K-7, đường kính sợi lấy bằng 113 đường kính cáp. 3. Các kỷ hiệu A-III, A-ĨV, A-V và A-VI dùng chung cho tất cà các loại được gia nhiệt và gia nhiệt sau đó kéo nguội. Tải trọng sử dụng dùng trong tính toán kết cấu theo điểu kiện hình thành, m ờ rộng hoặc khép kín vết nứt lấy theo Bảng 4.2. 16
Bảng 4.2. Tải trọng và hệ số độ tin cậy về tải trọng Y í Cấp Tài trọng và hé số độ tin cậy y ị khi tính toán theo diều kiện chóng nứt của Mở rộng vết nứt Khép kín kết cẩu Hình thành vết nứt vết nút BTCT Ngán hạn Dài hạn Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn 1 và tạm thời ngắn hạn với - - - Ỵf > 1,0* và Ysp 1,0* và ỵ sp
Nếu trong các kết cấu hay các bộ phận của chúng có yêu cẩu chống nứt là cấp 2 và 3 m à dưới tác dụng cùa tải trọng tương ứng theo Bảng 4.2 vết nứt khỏng hình thành, thì không cẩn tính toán theo diẻu kiện m ờ rộng vết nứt ngắn hạn và khép kín vết nứt (đối với cấp 2), hoặc theo diéu kiện m ờ rộng vết nứt ngắn hạn và dài hạn (đối với cấp 3). Các yêu cầu cấp chống nút cho kết cấu bêtông cốt thép nêu trên áp dụng cho vết nứt thẳng góc và vết nứt xiên so vái trục cấu kiện. Các yêu cầu vể chống nứt của các vùng cấu kiện cẩn được thiết lập nếu như xét đến: a) Vết nứt thẳng góc: Theo loại và nhóm cốt thép dọc cùa vùng đang xét; b) Vết nứt xiên: Theo loại và nhóm cốt thép ngang và cốt thép xiên, cũng như theo loại và nhóm cốt thép dọc trong trưởng hợp khi m à tại vị trí cùa chúng theo chiẻu cao tiết diện có thể hình thành vết nứt xiên. Đế tránh m ờ rộng vết nứt dọc cần có biộn pháp cấu tạo (ví dụ: đật cốt thép ngang). Đối với cấu kiện bêtông ứng suất trước, ngoài những biện pháp trên còn cần hạn chế ứng suất nén trong bêtông trong giai đoạn nén truóc bêtông. 4.2.5. Tại các đầu m út của cấu kiện bêtông ứng suất trước vối cốt thép khổng có neo, không cho phép xuấl hiện vết nứt trong đoạn truyén ứng suất khi cấu kiện chịu tài trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn với hẹ số r ,= l- Cho phép khống áp dụng các yêu cẩu trên cho phần tiết diện nằm từ mức trọng tâm tiết diện quy đổi đến biên chịu kéo (theo chiểu cao tiết diện) khi có tác dụng của ứng suất trước, nếu trong phẩn tiết diện này khồng bố trí cốt thép căng khỏng có neo. 4.2.6. Trong trường hợp, khi chịu tác dụng cùa tải trọng sù dụng, trong vùng chịu nén cùa cấu kiện bêtông ứng suất trước có xuất hiện vết nút thẳng góc vái trục dọc cấu kiện theo tính toán ờ các giai đoạn sản xuất, vận chuyển và lắp dựng, thì cẩn xét đến sự suy giảm khả năng chống nứt cùa vùng chịu kéo cũng như sự tăng độ võng. Đối vối cấu kiện được tính toán chịu tác dụng cùa tải trọng lặp, không cho phép xuất hiện các vết nứt nêu trên. 4.2.7. Đối với các cấu kiện bồtỏng ứng suất trước có ít cốt thép, khả năng chịu lực cùa chúng m ất đi đổng thời với sự hình thành vết nứt trong vùng bêtông chịu kéo, thì diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu kéo cẩn phải tăng lên ít nhất 15% so với diện tích cốt thép yêu cẩu khi tính toán theo cường độ. Cần tăng diộn tích cốt thép khi: Mc > M „ u; 4
Trong đó: Mm. là m ôm en hình thành vết nứt tính theo công thức (7. 2), nhưng thay RhU', bằng 1,2 Rh ,„ và với rv = ;,ỡ ; , M„ là m ôm en giới hạn tại tiết diện dối với tnròrng hợp chịu uốn; dối với trường hợp nén lệch tâm và kéo thì M„ được tính đối vói trục đi qua điểm nhân xa vùng chịu kéo nhất; ị và (ương ứng là chiều cao tương dối vùng chịu nén cùa bêtông và giá trị giới hạn của nó, được xác định khi tính toán theo cưòng độ. 4.2.8. Độ võng và chuyển vị cùa các cấu kiện, kết cấu khồng được vượt quá giới hạn cho phép. Các giới hạn đó dược thiết lập dựa trên: a) Yêu cẩu cồng nghẹ (diẻu kiện sử dụng bình thường của cẩu trục, các thiết bị và m áy móc công nghệ, v.v...) b) Yêu cẩu cấu tạo (ảnh hưòng của các cẩu kiện liền kề hạn chế biến dạng, sự cần thiết vẻ việc giữ độ nghiêng cho trước, v.v...) c) Yêu cẩu tâm sinh lý (cảm giác cùa con người vé sự an toàn cùa công trình) Đ ô võng giới hạn cùa m ột số cấu kiện cho trong Bảng 4.3. Bảng 4 Độ vững giới hạn của một số cấu kiện Độ vồng Loại cấu kiện giới hạn 1. Dầm cẩu trục với: a) Cẩu trục quay tay 1/500L b) Cáu trục chạy điện 1/600L 2. Sàn có trán phẳng, các cấu kiện cùa mái (trừ nhũng bộ phận trong mục 4) a) Khi L < 6 m (1/200)L b) Khi 6 m í L í 7,5 m 3 cm c) Khi L > 7,5m (1/250)L 3. Sàn với trán có sườn và các bộ phận cẩu thang: a) Khi L < 5 m (1/200)L b) Khi 5 m < L 5 10 ri 2,5 cm c) Khi L > 10 m (l/400)L 4. Các bộ phận cùa mái nhà sàn xuất nông nghiệp: a) Khi L < 6 m (1/150)L b) Khi 6 m < L < 10 m 4 cm c) Khi L > 10 m (1/250)L 19
Bàng 4.3. Độ võng giới hạn của m ột số cáu kiện (tiếp theo) Độ vồng Loại cáu kiện giới hạn 5. Tấm tường treo (khi tính tám tường ngoài mặt phảng) a) Khi L < 6 m (1/200)L b) Khi 6 m 7,5m (1/250)L Ghi chú: L là nhịp của dâm hoặc bàn kê lên 2 gối; đối với công xôn L = 2L, với L là độ vươn cùa côngxơn. Chú thích: Độ võng ở mục 1 và 5: ĩheo yêu cáu công nghệ và cấu lạo; ở mục 2-4: theo yêu cáu tăm sinh lý. Khi thiết k ế kết cấu có độ vồng trước thì lúc tính toán kiểm tra độ võng cho phép trừ đi độ vồng đó nếu không có những hạn c h ế gì đặc biột theo yêu cầu công nghộ hoặc cấu tạo.. Khi chịu tác dụng cùa tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thài dài hạn và tạm thời ngắn hạn, độ võng cùa dẩm hay bản trong m ọi trường hợp không được vượt quá 1/150 nhịp hoặc 1/75 chiều dài vươn cùa côngsơn. Khi độ võng giới hạn không bị ràng buộc bởi yêu cầu về công nghệ sản xuất và cấu tạo m à chỉ bòi yêu cẩu vẻ thẩm m ỹ, thì dể tính toán độ võng chỉ lấy các tải trọng tác dụng dài hạn. Khi đó lấy Yf = 1. Tính toán biến dạng tiến hành theo yêu cẩu công nghẹ hoặc cấu tạo: chịu tác dụng cùa tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn; theo yêu cẩu vé tâm sinh lý: chịu tác dụng cùa tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn. Khi đó lấy Y! = 1. Đối với bản sàn không liên kết với các cấu kiện lién kẻ, các chiếu cầu thang cần tiến hành kiểm tra bổ sung: độ võng bổ sung do tác dụng ngắn hạn của tải trọng tập trung 1000N theo sơ đổ bất lợi cùa nó khống được lớn hơn 0.7 mm. 4.3. Úng suất trưỏc và tổn hao ứng suất trước trưóc 4.3.1. G iá trị cùa ứng suất trước ơ sp và
- Trong trường hợp câng bằng phương pháp cơ học: p = 0,05 ơ sp ; - Trong trường hợp căng bằng phương pháp nhiệt điện và cơ nhiệt điện: 360 /A A\ p = 30 + - — (4.4) / với / là chiểu dài thanh cốt thép căng (khoảng cách giữa các m ép ngoài cùa bê), mm. Trong trường hợp căng bằng thiết bị được tự động hóa, giá trị tử số 360 trong công thức (4.4) dược thay bằng 90. Trong trường hợp không có số liệu về công nghệ chế tạo kết cấu, giá trị ơíp lấy không lớn hơn 700 MPa đối với thép cán nóng, và 550 MPa đối với thép tăng cường độ bằng gia nhiột. Khi thép sợi bị uốn, ứng suất không được vượt quá 0,85 R,Jtr 4.3.2. Khi tính toán cấu kiện bêtông ứng suất trước, cẩn kể đến tổn hao ứng suất trước trong cối thép căng: - Khi căng trên bộ cẩn kể đến: + Những tổn hao thứ nhất: do biến dạng neo, do m a sát cốt thép với thiết bị nắn hướng, do chùng ứng suất trong cốt thép, do thay đổi nhiột độ, do biến dạng khuôn (khi căng cốt thép trên khuỏn), do từ biến nhanh cùa bêtông. + Những tổn hao thứ hai: do co ngót và từ biến của bẻtông. - Khi căng trên bêtông cần kể đến: + Những tổn hao thứ nhất: do biến dạng neo, do ma sát cốt thép với thành ống đặt thép (cáp) hoặc với bể m ặt bêtông của kết cấu. + Những tổn hao thứ hai: do chùng ứng suất trong cốt thép, do co ngót và từ biến của bẻtông, do nén cục bộ của các vòng cốt thép lên bẻ m ặt bê tồng, do biến dạng m ối nối giữa các khối bêtông (đối với các kết cấu lắp ghép từ các khối). Tổn hao ứng suất trước trong cốt thép được xác định theo Bảng 4.4, nhưng tổng giá trị các tổn hao ứng suất trước không dược lấy nhỏ hơn 100 MPa. Khi tính toán cấu kiện tự ứng suất trưóc ch! kể đến tổn hao ứng suất trước do c o ngót và từ biến cùa bêtông tùy theo m ác bêtông tự ứng suất trước và độ ấm cùa m ôi trưòng. Đôi với các kết cấu tự ứng suất trước làm viộc trong điểu kiện bão hòa nước, không cổn kể đến tổn hao ứng suất trước do co ngót. 21