Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 7: TÍNH TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ 2 Cùng với sự phát triển của công nghệ vật liệu và kỹ thuật thi công, kết cấu bê tông cốt thép với các tiết diện thanh mảnh ngày càng trở nên phổ biến. Tiết diện càng thanh mảnh thì cấu kiện càng dễ bị võng và càng có nguy cơ bị nứt. Cấu kiện được tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai, sau khi đã tính toán thỏa độ bền, nhằm đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường của kết cấu: Không có những biến dạng ( độ võng, góc xoay, góc trượt, và dao động) vượt qua giới hạn cho phép, cũng như không cho hình thành và mở rộng vết nứt quá mức. 7.1 Tính độ võng của cấu kiện Cấu kiện có độ võng quá lớn sẽ làm mất mỹ quan hoặc gây tâm lý sợ hãi nơi người sử dụng. Theo TCXD, độ võng và chuyển vị của các cấu kiện do tải trọng tiêu chuẩn gây ra ( hệ số độ tin cậy tải trọng bằng 1) không được vượt qua giới hạn cho phép. Cần tính độ võng với tải trọng tiêu chuẩn để phù hợp với điều kiện làm việc bình thường của kết cấu. Các trường hợp vượt tải chỉ là nhất thời, không làm tăng độ võng. Ngoài ra, độ võng có thể tăng dần theo thời gian sử dụng do hiện tượng từ biến khi tải trọng ( khi tải trọng không thay đổi giá trị), co ngọt của bêtông, hoặc các hiện tượng khác, nên khi tính độ võng, còn phải phân biệt tác dụng dài hạn và ngắn hạn của tải. Độ võng giới hạn của các cấu kiện thông dụng cho ở Bảng 6.1.
Bài giảng môn học: Kết cấu bêtông Chương 7: TÍNH TỐN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ Cùng với phát triển công nghệ vật liệu kỹ thuật thi công, kết cấu bê tông cốt thép với tiết diện mảnh ngày trở nên phổ biến Tiết diện mảnh cấu kiện dễ bị võng có nguy bị nứt Cấu kiện tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ hai, sau tính tốn thỏa độ bền, nhằm đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường kết cấu: Khơng có biến dạng ( độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động) vượt qua giới hạn cho phép, khơng cho hình thành mở rộng vết nứt mức 7.1 Tính độ võng cấu kiện Cấu kiện có độ võng lớn làm mỹ quan gây tâm lý sợ hãi nơi người sử dụng Theo TCXD, độ võng chuyển vị cấu kiện tải trọng tiêu chuẩn gây ( hệ số độ tin cậy tải trọng 1) không vượt qua giới hạn cho phép Cần tính độ võng với tải trọng tiêu chuẩn để phù hợp với điều kiện làm việc bình thường kết cấu Các trường hợp vượt tải thời, khơng làm tăng độ võng Ngồi ra, độ võng tăng dần theo thời gian sử dụng tượng từ biến tải trọng ( tải trọng không thay đổi giá trị), co bêtông, tượng khác, nên tính độ võng, phải phân biệt tác dụng dài hạn ngắn hạn tải Độ võng giới hạn cấu kiện thông dụng cho Bảng 6.1 Bảng 7.1: Trị số giới hạn độ võng( Bảng TCXDVN trang 17) Loại cấu kiện Giới hạn độ võng Dầm cầu trục với: a) Cầu trục quay tay L/500 b) Cầu trục chạy điện L/600 Sàn có trần phẳng, cấu kiện mái tường treo (khi tính tường ngồi mặt phẳng) a) Khi L 7,5m L/250 Sàn với trần có sườn cầu thang a) Khi L10m L/400 Ghi chú: L nhịp dầm kê lên gối; công xôn L = lần chiều dài vươn công xôn Nguyễn Tấn Page 66 Bài giảng môn học: Kết cấu bêtông Độ võng hay góc xoay cấu kiện bêtơng cốt thép tính tốn theo cơng thức học kết cấu sau xác định độ cong( hay độ cứng) cấu kiện Nếu vật liệu đàn hồi, đồng đẳng hướng, độ cong cấu kiện chịu uốn cho M r EJ Trong đó, (7.1) Độ cong trục cấu kiện; EJ = Độ cứng chống uốn r Đối với bê tông cốt thép vật liệu đàn hồi dẻo, không đồng chất, khơng đẳng hướng, có vết nứt vùng chịu kéo, độ cong 1/r xác định cho tiết diện đoạn cấu kiện đoạn cấu kiện tùy thuộc bê tông vùng kéo có hình thành vết nứt hay khơng a Tính độ cong đoạn khơng có vết nứt Trên đoạn khơng có vết nứt, độ cong tính theo công thức: M b r b1 Eb J td (7.2) Trong Jtd = mơ men qn tính tiết diện tương đương, gồm bê tơng cốt thép qui đổi bêtông theo hệ số tình đổi n= Es/Eb; b1 = 0.85 = hệ số xét đến ảnh hưởng từ biến ngắn hạn bê tông; b2 = hệ số xét đến ảnh hưởng từ biến dài hạn bê tông : Khi tính với tác dụng ngắn hạn tải trọng, lấy b2 = 1; với tác dụng dài hạn mơi trường có độ ẩm 40 – 75%, lấy b2 = Chú ý công thức (7.2) áp dụng riêng rẽ cho tải trọng dài hạn ngắn hạn Độ cong tồn tính tổng độ cong thành phần b Tính độ cong đoạn có xuất vết nứt Xét đoạn dầm chịu uốn túy hình Sauk hi xuất vết nứt tiết diện xem làm việc giai đoạn II trạng thái ứng suất biến dạng Nguyễn Tấn Page 67 Bài giảng môn học: Kết cấu bêtông x x x b Z M sAs ln Tiết diện nứt s s ln bt Dọc theo trục dầm giai đoạn chiều cao vùng bê tông chịu nén biến đổi theo hình lượn sóng, với chiều cao nhỏ nhất, ký hiệu x Tại tiết diện có vết nứt chiều cao trung bình ký hiệu x Tại tiết diện có vết nứt ứng suất cốt thép lớn giảm dần xa khỏi vết nứt đến khoảng tiết diện hai vết nứt tương ứng với ứng suất kéo tăng dần có truyền lực thơng qua lực dính bê tơng cốt thép vùng kéo Gọi b s ứng suất ứng suất mép bê tông chịu nén cốt thép cốt thép tiết diện có vết nứt, để xét đến biến thiên vừa nêu, biểu diễn chúng qua giá trị trung bình b b b s s s Trong đó, b , s hệ số (