bài giảng kết cấu bê tông sợi thép

d Đường kính tương đương quy đổi của sợi thép; d Đường kính danh định của các thanh cốt thép dọc; d Đường kính danh định của các thanh cốt thép ngang; e Khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N

Yêu cầu chung

5.1.1 Bê tông cốt sợi thép được chế tạo từ bê tông nặng hoặc bê tông hạt nhỏ (bê tông nền), trong đó các sợi thép được sử dụng làm cốt và được phân tán đều trong thể tích bê tông Sự làm việc đồng thời của bê tông và sợi thép được đảm bảo bởi sự bám dính trên bề mặt sợi thép, sự neo sợi thép trong bê tông nhờ bề mặt có gờ của sợi thép và nhờ độ cong của sợ thép theo phương dọc và phương ngang, cũng như được đảm bảo bởi các đầu neo của sợi thép

5.1.2 Theo cách bố trí cốt thép thanh và cốt sợi thép thì kết cấu bê tông cốt sợi thép được xem là:

− Kết cấu bê tông cốt sợi thép không kết hợp cốt thép thanh – khi chỉ sử dụng cốt sợi thép phân tán đều trong thể tích cấu kiện;

− Kết cấu bê tông cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh – khi sử dụng cả cốt sợi thép và cốt thép thanh trong tiết diện cấu kiện

5.1.3 Kết cấu bê tông cốt sợi thép phải được đảm bảo độ tin cậy yêu cầu để tránh được sự xuất hiện của tất cả các loại trạng thái giới hạn bằng tính toán, bằng việc lựa chọn các chỉ tiêu chất lượng của vật liệu, bằng việc lựa chọn kích thước và cấu tạo theo các chỉ dẫn của TCVN 5574:2012 và của tiêu chuẩn này Khi đó, phải tính đến các yêu cầu công nghệ chế tạo kết cấu, phải tuân thủ các yêu cầu về khai thác sử dụng nhà và công trình, cũng như phải tuân thủ các yêu cầu sinh thái được quy định trong các tài liệu tiêu chuẩn tương ứng

5.1.4 Khi tuân thủ các yêu cầu quy định trong SP 28.13330.2012 và tiêu chuẩn này thì cho phép sử dụng kết cấu bê tông cốt sợi thép trong các môi trường có tác động xâm thực đến kết cấu làm từ bê tông và bê tông cốt thép

5.1.5 Việc lựa chọn các giải pháp cấu tạo của kết cấu bê tông cốt sợi thép cần được xuất phát từ tính hợp lý về kinh tế - kỹ thuật của việc sử dụng các kết cấu này trong các điều kiện xây dựng cụ thể có kể đến việc giảm tối đa chi phí vật liệu, nhân công, tiêu thụ năng lượng và giá thành xây dựng, có kể đến việc nâng cao độ bền lâu và tăng thêm khoảng thời gian giữa các đợt sửa chữa kết cấu

5.1.6 Bê tông cốt sợi thép được khuyến nghị sử dụng để chế tạo kết cấu mà trong đó có thể sử dụng hiệu quả nhất các ưu điểm về kỹ thuật sau đây của nó so với bê tông và bê tông cốt thép truyền thống:

− Nâng cao khả năng chống nứt, độ dai va đập, nhớt của phá hoại, khả năng chống hao mòn, khả năng giảm rỗng;

− Giảm co ngót và từ biến;

− Khả năng sử dụng các giải pháp kết cấu hiệu quả hơn về công nghệ so với khi đặt cốt thép thanh truyền thống, ví dụ các kết cấu thành mỏng, kết cấu không có cốt thép phân bố, cốt thép gián tiếp hoặc cốt thép ngang;

− Giảm chi phí lao động cho công tác cốt thép;

− Tăng mức độ cơ giới hóa và tự động hóa sản xuất kết cấu, ví dụ, trong các vòm thành mỏng lắp ghép, kho, bản sàn sườn của mái và sàn các tầng, cột và dầm lắp ghép, các bản đáy và thành toàn khối của các công trình chứa, các lớp phủ mặt đường bộ và đường băng sân bay; các bản toàn khối của nền sàn nhà công nghiệp và công cộng;

− Khả năng sử dụng các biện pháp tạo hình mới nhanh hơn đối với các kết cấu có cốt, ví dụ: phun, uốn cong các sản phẩm dạng tấm mỏng, ép lăn, v.v…

5.1.7 Khi lựa chọn giải pháp kết cấu cho các kết cấu bê tông cốt sợi thép cần kể đến các phương pháp chế tạo, lắp dựng và điều kiện khai thác sử dụng Hình dạng và kích thước tiết diện của cấu kiện cần được lựa chọn xuất phát từ việc kể đến một cách đầy đủ nhất các tính chất của bê tông cốt sợi thép, khả năng cơ giới hóa trong nhà máy và tự động hóa chế tạo, sự thuận tiện trong vận chuyển và lắp dựng các cấu kiện và kết cấu

5.1.8 Kết cấu bê tông cốt sợi thép có thể được chế tạo bằng các biện pháp công nghệ khác nhau: chế tạo trước hỗn hợp bê tông trong điều kiện nhà máy hoặc trong các thùng trộn trên công trường xây dựng, đầm bằng các đầm rung và chân không, tạo hình dùng con lăn để ép, phun và ly tâm

5.1.9 Khi thiết kế kết cấu bê tông cốt sợi thép cần tuân theo các quy định chung và các yêu cầu tính toán trong TCVN 5574:2012, SP 28.13330.2012 và tiêu chuẩn này

5.1.10 Bê tông cốt sợi thép không kết hợp cốt thép truyền thống (xem 5.1.2) nên được sử dụng trong các cấu kiện của kết cấu:

− Chủ yếu chịu tải trọng va đập, ép cục bộ, mài mòn, tác động của độ rỗng;

− Chủ yếu chịu nén khi có lực nén dọc trục trong phạm vi tiết diện ngang của cấu kiện;

− Trong các trường hợp còn lại, chịu nén khi có lực nén dọc trục nằm ngoài phạm vi tiết diện ngang của cấu kiện, cũng như chịu uốn khi sự phá hoại của chúng không gây nguy hiểm trực tiếp cho người, trục trặc kỹ thuật và tính toàn vẹn của thiết bị, nghĩa là trong các trường hợp khi mà việc sử dụng cốt sợi thép là hợp lý về kinh tế

5.1.11 Trong các kết cấu và cấu kiện chịu tác động của mô men xoắn, chỉ nên sử dụng các cấu kiện bê tông cốt sợi thép kết hợp cốt thép truyền thống (xem 5.1.2)

5.1.12 Việc tính toán kết cấu bê tông cốt sợi thép theo các trạng thái giới hạn được thực hiện tương tự như tính toán kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu xi măng lưới thép, nhưng phải kể đến các đặc trưng tính toán của bê tông cốt sợi thép phù hợp với các quy định trong các điều từ 5 đến 8 của tiêu chuẩn này

Cấp độ bền của bê tông nền được lấy phù hợp với TCVN 5574:2012

5.1.13 Việc tính toán tĩnh học cho kết cấu bê tông cốt sợi thép dạng vỏ hoặc gấp khúccần được thực hiện như đối với kết cấu không gian thành mỏng

Yêu cầu tính toán cơ bản

5.2.1Việc tính toán kết cấu bê tông cốt sợi thép cần được tiến hành phù hợp với các yêu cầu trong TCVN 5574:2012 theo các trạng thái giới hạn, bao gồm:

− Các trạng thái giới hạn thứ nhất (về mất toàn bộ khả năng sử dụng do mất khả năng chịu lực);

− Các trạng thái giới hạn thứ hai (về mất khả năng sử dụng bình thường do hình thành hoặc mở rộng vết nứt quá mức, do xuất hiện các biến dạng quá mức cho phép và v.v…)

Việc tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất được đề cập trong tiêu chuẩn này bao gồm tính toán độ bền theo nội lực giới hạn

Việc tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai được đề cập trong tiêu chuẩn này bao gồm tính toán chiều rộng vết nứt và tính toán biến dạng

5.2.2 Việc tính toán theo các trạng thái giới hạn đối với các kết cấu về tổng thể, cũng như đối với các cấu kiện riêng lẻ của chúng thường cần được tiến hành đối với tất cả các giai đoạn: chế tạo, vận chuyển, thi công và khai thác sử dụng; khi đó, sơ đồ tính toán phải đáp ứng các giải pháp kết cấu đã lựa chọn

5.2.3 Việc tính toán kết cấu bê tông cốt sợi thép thường phải được tiến hành có kể đến khả năng hình thành vết nứt và các biến dạng không đàn hồi trong bê tông và cốt thép

Việc xác định nội lực và biến dạng do các tác động khác nhau trong các kết cấu và trong các hệ kết cấu được hình thành từ chúng của nhà và công trình cần được tiến hành theo các phương pháp cơ học kết cấu, thông thường, có kể đến tính phi tuyến vật lý và hình học của sự làm việc của kết cấu

5.2.4 Khi tính toán kết cấu bê tông cốt sợi thép, độ tin cậy của kết cấu được thiết lập bằng tính toán có sử dụng các giá trị tính toán của tải trọng và tác động, các giá trị tính toán của các đặc trưng vật liệu đã được xác định bởi các hệ số độ tin cậy riêng tương ứng đối với các giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng này có kể đến mức độ tầm quan trọng của nhà và công trình

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng và tác động, hệ số tổ hợp, hệ số độ tin cậy về tải trọng, hệ số độ tin cậy về chức năng của kết cấu, cũng như việc phân loại tải trọng thành thường xuyên và tạm thời (dài hạn và ngắn hạn) lấy theo TCVN 2737:1995

5.2.5 Khi tính toán cấu kiện của kết cấu bê tông cốt sợi thép lắp ghép chịu tác động của nội lực sinh ra khi cẩu, vận chuyển và lắp dựng, thì tải trọng do trọng lượng cấu kiện gây ra cần được lấy với hệ số động bằng 1,60 khi vận chuyển, bằng 1,40 khi cẩu và lắp dựng Khi có cơ sở thì cho phép lấy giá trị hệ số động nhỏ hơn nhưng không nhỏ hơn 1,25

5.2.6Khi tính toán độ bền các cấu kiện bê tông cốt sợi thép của kết cấu chịu lực nén dọc trục thì cần kể đến độ lệch tâm ngẫu nhiên е a Độ lệch tâm е a này lấy không nhỏ hơn:

1/600 chiều dài của cấu kiện hoặc của khoảng cách giữa các tiết diện của nó được liên kết chặn chuyển vị;

1/30 chiều cao tiết diện cấu kiện;

10 mm Đối với các cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh, giá trị độ lệch tâm ban đầu е 0 của lực dọc đối với trọng tâm của tiết diện quy đổi lấy bằng giá trị độ lệch tâm xác định được từ tính toán tĩnh học, nhưng không nhỏ hơn е a Đối với các cấu kiện của kết cấu tĩnh định, độ lệch tâm е 0 lấy bằng tổng độ lệch tâm xác định được từ tính toán tĩnh học và độ lệch tâm ngẫu nhiên

5.2.7 Khả năng chống nứt của kết cấu bê tông cốt sợi thép được phân thành 2 cấp phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chúng và loại cốt thép sử dụng:

Cấp 1 – Không cho phép hình thành vết nứt;

Cấp 2 – Cho phép xuất hiện vết nứt ngắn hạn và dài hạn với chiều rộng hạn chế

5.2.8 Cấp chống nứt của kết cấu bê tông cốt sợi thép phụ thuộc vào điều kiện làm việc của nó và loại cốt thép, cũng như vào giá trị chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép nêu trong Bảng 1

Bảng 1 – Cấp chống nứt và giá trị chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép Điều kiện làm việc của cấu kiện

Cấp chống nứt và giá trị chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép a crc,1 và a crc,2 , mm, khi

Chỉ sử dụng cốt sợi thép *

Sử dụng cốt sợi thép kết hợp với cốt thép thanh

CB240-T, CB300-T, CB300-V, CB400-V, Bp-I

CB500-V, A-IV, A-V và Вр-II, К-7 và К-19

1 Cấu kiện có toàn bộ tiết diện chịu kéo hoặc một phần chịu nén: chịu áp lực của chất lỏng hoặc gas, cũng như làm việc trong đất nằm dưới mực nước ngầm hoặc trong môi trường ít xâm thực đối với bê tông

2 Cấu kiện làm việc trong nhà có sưởi với độ ẩm tương đối của không khí trong các gian phòng lớn hơn 75 %, cũng như làm việc ngoài trời và trong nhà không sưởi trong điều kiện ẩm ướt do mưa, cũng như làm việc trong đất nằm trên mực nước ngầm

Bê tông nền

Các chỉ tiêu chất lượng của bê tông

6.1.1.1Đối với kết cấu bê tông cốt sợi thép được thiết kế phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn này, cần sử dụng bê tông nặng có khối lượng thể tích trung bình từ 2200 kg/m 3 đến 2500 kg/m 3 hoặc bê tông hạt nhỏ có khối lượng thể tích trung bình không nhỏ hơn 2200 kg/m 3

6.1.1.2 Các chỉ tiêu chất lượng cơ bản của bê tông nền quy định khi thiết kế là:

− Cấp độ bền chịu nén của bê tông nền B;

− Cấp độ bền chịu kéo của bê tông nền Bt (được chỉ định trong các trường hợp khi mà đặc trưng này có ý nghĩa quyết định và được kiểm soát trong sản xuất);

− Mác chống thấm nước W (được chỉ định đối với kết cấu có yêu cầu hạn chế độ thấm nước)

Cấp độ bền chịu nén B và chịu kéo dọc trục Bt của bê tông nền phải thỏa mãn giá trị cường độ (tính bằng megapascal, MPa) với xác suất đảm bảo 95 %

6.1.1.3 Đối với kết cấu bê tông cốt sợi thép cần sử dụng bê tông nền với các cấp và mác sau:

Cấp độ bền chịu nén: В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;

Cấp độ bền chịu kéo dọc trục: Вt0,8; Вt1,2; Вt1,6; Вt2,0; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2;

Cho phép sử dụng bê tông nền có cấp và mác cao hơn khi có cơ sở phù hợp

6.1.1.4 Tuổi của bê tông cốt sợi thép mà đáp ứng cấp độ bền chịu nén của nó (tuổi thiết kế) được chỉ định khi thiết kế cần được xác định xuất phát từ thời hạn chất tải thực tế của kết cấu

Giá trị cường độ xuất xưởng của bê tông nền hoặc bê tông cốt sợi thép trong các cấu kiện của kết cấu lắp ghép cần được chỉ định phù hợp với GOST 13015 và các tiêu chuẩn áp dụng cho các loại kết cấu cụ thể

6.1.1.5 Mác chống thấm nước của bê tông cốt sợi thép được chỉ định phụ thuộc vào các yêu cầu đối với các kết cấu, điều kiện khai thác sử dụng và điều kiện môi trường xung quanh.

Giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các đặc trưng của bê tông nền

6.1.2.1 Giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng độ bền của bê tông nền

Các đặc trưng độ bền cơ bản của bê tông nền là các giá trị tiêu chuẩn của:

− Cường độ chịu nén dọc trục Rb,n;

− Cường độ chịu kéo dọc trục Rbt,n

Các giá trị tiêu chuẩn của cường độ chịu nén dọc trục (cường độ lăng trụ) và kéo dọc trục của bê tông nền (trong trường hợp chỉ định cấp độ bền chịu nén của bê tông nền) được lấy theo Bảng 2 phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén dọc trục B của bê tông nền

Trong trường hợp chỉ định cấp độ bền chịu kéo dọc trục B tcủa bê tông nền thì giá trị tiêu chuẩn của cường độ chịu kéo dọc trục R bt,n được lấy bằng trị số của cấp độ bền chịu kéo dọc trục của bê tông nền

CHÚ THÍCH: Cường độ lăng trụ được xác định trên mẫu lăng trụ chuẩn với kích thước 150×150×600 (mm)

VÍ DỤ: Khi chỉ định cấp độ bền chịu kéo dọc trục của bê tông nền là B t 2,8 thì cường độ chịu kéo dọc trục tiêu chuẩn R bt,n lấy bằng 2,8 MPa

Bảng 2 – Các cường độ tiêu chuẩn của bê tông nền, R b , n và R bt , n , và các cường độ tính toán của bê tông nền đối với các trạng thái giới hạn thứ hai, R b , ser và R bt , ser Đơn vị tính bằng megapascal

Các cường độ tiêu chuẩn của bê tông nền, R b , n và R bt , n , và các cường độ tính toán của bê tông nền đối với các trạng thái giới hạn thứ hai, R b , ser và R bt , ser , khi cấp độ bền chịu nén của bê tông nền bằng В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60

Cường độ chịu nén dọc trục

(cường độ lăng trụ) R b,n , Rb,ser

Cường độ chịu kéo dọc trục

CHÚ THÍCH: Các giá trị nêu trong bảng này áp dụng cho bê tông nặng và bê tông hạt nhỏ nhóm A nêu trong 5.1.1.3 của TCVN 5574

6.1.2.2 Giá trị tính toán của các đặc trưng độ bền của bê tông nền

6.1.2.2.1 Giá trị tính toán của cường độ chịu nén dọc trục R b và kéo dọc trục R bt của bê tông nền được xác định theo các công thức: b n , b b

Giá trị hệ số độ tin cậy của bê tông nền khi nén  b lấy bằng:

1,3 đối với các trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực (các trạng thái giới hạn thứ nhất);

1,0 đối với các trạng thái giới hạn về điều kiện sử dụng (các trạng thái giới hạn thứ hai)

Giá trị hệ số độ tin cậy của bê tông nền khi kéo  bt lấy bằng:

1,5 đối với các trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực khi chỉ định cấp độ bền chịu nén của bê tông nền;

1,3 đối với các trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực khi chỉ định cấp độ bền chịu kéo dọc trục của bê tông nền;

1,0 đối với các trạng thái giới hạn về điều kiện sử dụng

Giá trị cường độ tính toán của bê tông nền R b , Rbt, Rb,ser, Rbt,ser (đã làm tròn) phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén và chịu kéo của bê tông nền nêu trong Bảng 3 và Bảng 4 đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất và trong Bảng 2 đối với các trạng thái giới hạn thứ hai

Bảng 3 – Các cường độ chịu nén tính toán của bê tông nền đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất, R b và R bt , khi chỉ định cấp độ bền chịu nén của bê tông nền Đơn vị tính bằng megapascal

Các cường độ chịu nén tính toán của bê tông nền đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất, R b và R bt , khi cấp độ bền chịu nén của bê tông nền bằng В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60

Cường độ chịu nén dọc trục

Cường độ chịu kéo dọc trục R bt 0,9 1,05 1,15 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80

CHÚ THÍCH: Các giá trị nêu trong bảng áp dụng cho bê tông nặng và bê tông hạt nhỏ nhóm A nêu trong 5.1.1.3 của TCVN 5574:2012

Bảng 4 – Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông nền đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất, R bt , khi chỉ định cấp độ bền chịu kéo của bê tông nền Đơn vị tính bằng megapascal

Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông nền đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất, R bt , khi cấp độ bền chịu kéo của bê tông nền bằng В t 0,8 В t 1,2 В t 1,6 В t 2,0 В t 2,4 В t 2,8 В t 3,2

Cường độ chịu kéo dọc trục R bt 0,62 0,93 1,25 1,55 1,85 2,15 2,45

CHÚ THÍCH: Các giá trị nêu trong bảng áp dụng cho bê tông nặng và bê tông hạt nhỏ nhóm A nêu trong 5.1.1.3 của TCVN 5574:2012.

6.1.2.2.2 Trong các trường hợp cần thiết, giá trị tính toán của các đặc trưng độ bền của bê tông nền được nhân với các hệ số điều kiện làm việc γ bi sau đây để kể đến đặc điểm làm việc của bê tông nền trong kết cấu (đặc điểm tải trọng, điều kiện môi trường xung quanh, v.v…): γ b1 – đối với kết cấu bê tông cốt sợi thép: nhân với giá trị tính toán của cường độ R b và R bt và kể đến ảnh hưởng tác động dài hạn của tải trọng tĩnh: γ b1 = 1,0 – khi có tác động ngắn hạn (tạm thời ngắn hạn) của tải trọng; γ b1 = 0,9 – khi có tác động dài hạn (tạm thời dài hạn) của tải trọng; γb3 – đối với kết cấu bê tông cốt sợi thép được đổ theo phương đứng với chiều cao mỗi lớp bê tông đổ lớn hơn 1,5 m: nhân với giá trị tính toán của cường độ bê tông R b , γb3 = 0,85

Trong các trường hợp còn lại, giá trị của hệ số này lấy phụ thuộc vào công năng của kết cấu và điều kiện môi trường xung quanh

6.1.2.3 Các đặc trưng biến dạng của bê tông nền

6.1.2.3.1 Các đặc trưng biến dạng cơ bản của bê tông nền là các giá trị của:

− Biến dạng tương đối giới hạn của bê tông nền (ở trạng thái ứng suất một trục của bê tông nền) khi nén ε b0 và khi kéo dọc trục ε bt0;

− Mô đun đàn hồi ban đầu Е b;

− Hệ số (đặc trưng) từ biếnφ b,cr ;

− Hệ số biến dạng ngang của bê tông nền (hệ số Poát xông)  b P , ;

− Hệ số biến dạng nhiệt tuyến tính của bê tông nền α bt

6.1.2.3.2 Giá trị biến dạng tương đối giới hạn của bê tông nền lấy như sau:

− Khi có tác động ngắn hạn của tải trọng: ε b0 = 0,003 – khi nén dọc trục; ε bt0 = 0,00015 – khi kéo dọc trục;

− Khi có tác động dài hạn của tải trọng: lấy theo Bảng 5 phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của môi trường xung quanh

Bảng 5 – Biến dạng tương đối của bê tông nền khi có tác động dài hạn của tải trọng Độ ẩm tương đối của không khí môi trường xung quanh,

Biến dạng tương đối của bê tông nền khi có tác động dài hạn của tải trọng

Khi nén Khi kéo ε b0 ε b2 ε b1,red ε bt0 ε bt2 ε bt1,red

CHÚ THÍCH 1: Các giá trị trong bảng đã được nhân với 1 000

CHÚ THÍCH 2: Độ ẩm tương đối của không khí môi tường bên ngoài lấy theo quy định hiện hành về độ ẩm tương đối trung bình tháng của tháng nóng nhất đối với vùng xây dựng

CHÚ THÍCH 1: Xem Phụ lục C để có thêm thông tin về quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông nền

CHÚ THÍCH 2: Khi có tác động ngắn hạn của tải trọng thì giá trị ε bt2 lấy bằng 0,00015 và ε bt1,red lấy bằng 0,00008

6.1.2.3.3 Giá trị mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông nền khi nén và kéo lấy theo Bảng 6 phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bê tông nền B

Khi có tác động dài hạn của tải trọng thì giá trị mô đun biến dạng ban đầu của bê tông nền được xác định theo công thức:

+ (3) trong đó: φ b,cr là hệ số từ biến, lấy theo 6.1.2.3.4

Bảng 6 – Mô đun đàn hồi khi nén và kéo E b của bê tông nền Đơn vị tính bằng gigapascal

Loại bê tông Giá trị mô đun đàn hồi khi nén và kéo E b của bê tông nền khi cấp độ bền chịu nén của bê tông nền bằng В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60

Bê tông hạt nhỏ nhóm A 22,5 24,0 26,0 27,5 28,5 - - - -

CHÚ THÍCH: Nhóm bê tông nền hạt nhỏ xem trong 5.1.1.3 của TCVN 5574:2012

6.1.2.3.4 Giá trị hệ số từ biến của bê tông nền lấy theo Bảng 7 phụ thuộc vào các điều kiện môi trường xung quanh (độ ẩm tương đối của không khí) và cấp độ bền chịu nén của bê tông

Bảng 7 – Hệ số từ biến φ b,cr Độ ẩm tương đối Giá trị hệ số từ biến φ b,cr khi cấp độ bền chịu nén của bê tông nền bằng của không khí môi trường xung quanh, % В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60

Cốt sợi thép và cốt thép thanh

Các chỉ tiêu chất lượng của cốt sợi thép và cốt thép thanh

6.2.1.1 Để làm cốt sợi thép cho kết cấu bê tông cốt sợi thép, sử dụng sợi thép:

− Được phay (cắt) từ tấm thép dày và được sản xuất theo ТУ 0882-193-46854090-2005, ASTM A820, EN 14889-1 và các tiêu chuẩn tương đương;

− Được cắt từ thép tấm mỏng và được sản xuất theo ТУ 0991-123-53832025-2001, ТУ 1231-001- 70832021-2010, ASTM A820, EN 14889-1 và các tiêu chuẩn tương đương;

− Được cắt từ dây thép và được sản xuất theo ТУ 1211-205-46854090-2009, ТУ 1221-002- 95751815-2009, ТУ 1276-001-56707303-2010, ASTM A820, EN 14889-1 và các tiêu chuẩn tương đương.

Cho phép sử dụng các loại sợi thép khác nhưng phải so sánh chúng về loại, hình dạng, kích thước, cường độ với các loại sợi thép được sản xuất theo các tiêu chuẩn nêu trên

CHÚ THÍCH 1: Các thông số kỹ thuật cơ bản của các sợi thép được sản xuất theo các tiêu chuẩn nêu trên xem trong Phụ lục B

CHÚ THÍCH 2: Xem Phụ lục A để có thêm thông tin về phân loại sợi thép.

6.2.1.2 Hàm lượng cốt sợi thép theo thể tíchμ fvcần được ghi trong hồ sơ thiết kế cho sản phẩm, kết cấu hoặc công trình

6.2.1.3 Trong trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp với cốt thép thì cốt thép thanh cho kết cấu bê tông cốt sợi thép, cũng như các chi tiết đặt sẵn được lấy phù hợp với các khuyến nghị trong 5.2.1 và 5.2.2 của TCVN 5574:2012.

Các đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán của cốt sợi thép và cốt thép thanh

6.2.2.1.1 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn, R f,n, và tính toán, R f,servà R f , lấy theo Bảng 8 phụ thuộc vào loại cốt sợi thép và trạng thái giới hạn tính toán

Bảng 8 – Các cường độ chịu kéo và hệ số độ tin cậy của một số loại cốt sợi thép

Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn R f , n và cường độ chịu kéo tính toán R f , ser đối với các trạng thái giới hạn thứ hai, MPa

Hệ số độ tin cậy γ sf của cốt sợi thép khi tính toán theo các trạng thái giới hạn

Cường độ chịu kéo tính toán của cốt sợi thép đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất,

R f , MPa Thứ nhất Thứ hai

1 Sợi thép phay từ thép tấm dày, và phù hợp với ТУ 0882-193-

2 Sợi thép FIBREX cắt từ tấm thép mỏng và phù hợp với

- ТУ 0991-123-53832025 từ thép có cấp cường độ:

- ТУ 1231-001- 70832021 từ thép có cấp cường độ

3 Sợi thép dập cắt từ dây thép kéo nguội và phù hợp với:

- ТУ 1276-001-56707303 loại ôМИКАСằ với nhón hiệu: ФАСк 30/0,5 1 200 1,10 1,0 1 000 ФАО 50/1,0 1 000 1,05 1,0 950 ФАО 60/0,75 1 050 1,05 1,0 1 000 ФАСк 60/0,75 1 050 1,05 1,0 1 000

CHÚ THÍCH: Đối với một số loại sợi thép theo ASTM A820 và EN 14889-1 thì các cường độ chịu kéo lấy theo khuyến nghị của nhà sản xuất Khi đó hệ số độ tin cậy γ sf có thể lấy bằng 1,10 đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất và bằng 1,0 đối với các trạng thái giới hạn thứ hai

Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của cốt sợi thép, R f,n, lấy phù hợp với các tiêu chuẩn sản phẩm với xác suất đảm bảo 0,95

6.2.2.1.2 Cường độ chịu kéo tính toán của cốt sợi thép đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất, R f, được xác định bằng cách chia cường độ tiêu chuẩn của nó cho hệ số độ tin cậy  sf Giá trị cường độ chịu kéo tiêu chuẩn và tính toán, và hệ số độ tin cậy của một số loại cốt sợi thép  sf được nêu trong Bảng 8

6.2.2.1.3 Mô đun đàn hồi của cốt sợi thép, Е f , lấy bằng:

2,0×10 5 MPa – đối với cốt sợi thép cắt từ thép dày và được sản suất theo theo ТУ 0882-193- 46854090;

2,1×10 5 MPa – đối với cốt sợi thép cắt từ tấm thép mỏng và được sản xuất theo ТУ 0991-123-

1,9×10 5 MPa – đối với cốt sợi thép cắt từ dây thép và được sản xuất theo ТУ 1211-205-

46854090, ТУ 1221-002-95751815 và ТУ 1276-001-56707303 Đối với các loại cốt sợi thép khác (ví dụ theo ASTM A820 và EN 14889-1) thì mô đun đàn hồi của chúng được lấy theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất

Trong trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp với cốt thép thanh (xem 5.1.2 và 6.2.1.3) thì cường độ tiêu chuẩn và tính toán khi chịu kéo và chịu nén của cốt thép thanh, hệ số điều kiện làm việc và mô đun đàn hồi của cốt thép thanh lấy theo TCVN 5574:2012.

Ứng suất trước của cốt thép thanh khi sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh 25

6.2.3.1 Ứng suất trước của cốt thép thanh σ splấy không lớn hơn 0,9R s,n đối với cốt thép cán nóng và cốt thép gia công nhiệt và không lớn hơn 0,8R s,n đối với cốt thép kéo nguội và cáp

6.2.3.2 Khi tính toán kết cấu ứng suất trước, cần kể đến sự suy giảm ứng suất trong cốt thép thanh do hao tổn ứng suất trước khi truyền ứng lực trước cho bê tông cốt sợi thép (các hao tổn thứ nhất) và sau khi truyền lực căng cho bê tông cốt sợi thép (các hao tổn thứ hai)

Các hao tổn thứ nhất của ứng suất trước bao gồm hao tổn do chùng ứng suất trong cốt thép, do chênh lệch nhiệt độ khi gia công nhiệt kết cấu, do biến dạng neo và biến dạng khuôn (hoặc bệ căng)

Các hao tổn thứ hai của ứng suất trước bao gồm hao tổn do co ngót và từ biến của bê tông cốt sợi thép

6.2.3.3 Hao tổn do chùng ứng suất của cốt thép ∆σ sp1được xác định theo các công thức sau:

− Đối với cốt thép A-IV đến AT-VI khi căng bằng phương pháp:

− Đối với cốt thép Bp-II, K7 và K19 khi căng bằng phương pháp:

 = (9) Ở đây σ sp lấy không kể đến hao tổn, tính bằng megapascal (MPa)

Khi ∆σ sp1có giá trị âm thì lấy ∆σ sp1 = 0

Khi có số liệu chính xác hơn về chùng ứng suất của cốt thép thì cho phép lấy các giá trị khác của các hao tổn do chùng ứng suất

CHÚ THÍCH: Khi sử dụng loại thép khác thì xem Phụ lục B của TCVN 5574:2012 để có thêm thông tin về các loại thép tương đương

6.2.3.4 Hao tổn ∆σ sp2do chênh lệch nhiệt độ xác định theo công thức (10), trong đó chênh lệch nhiệt độ ∆t được tính bằng hiệu số nhiệt độ của cốt thép căng trong vùng nung nóng và của thiết bị tiếp nhận lực căng khi bê tông bị nung nóng):

Khi không có số liệu chính xác về chênh lệch nhiệt độ thì cho phép lấy ∆t = 65 °С

Khi có số liệu chính xác hơn về gia công nhiệt của kết cấu thì cho phép lấy giá trị khác của hao tổn do chênh lệch nhiệt độ

6.2.3.5 Hao tổn ∆σ sp3 do biến dạng khuôn thép (bệ căng) khi căng cốt thép không đồng thời trên khuôn được xác định theo công thức:

 =  (11) trong đó: n là số lượng thanh thép (nhóm thanh thép) được căng không đồng thời;

∆l là dịch chuyển của bệ căng theo đường tác dụng của lực căng, được xác định từ tính toán biến dạng của khuôn; l là khoảng cách giữa các mép ngoài của các bệ căng

Khi không có số liệu về kết cấu của khuôn và công nghệ chế tạo thì cho phép lấy ∆σ sp3 0 MPa Khi căng cốt thép bằng biện pháp nhiệt-điện thì không kể các hao tổn do biến dạng của khuôn

6.2.3.6 Hao tổn ∆σ sp4 do biến dạng neo của thiết bị căng được xác định theo công thức: sp 4 s l E

∆l là đoạn nén ép neo hoặc dịch chuyển của thanh thép trong đoạn kẹp neo giữ; l là khoảng cách giữa các mép ngoài của các bệ căng

Khi không có số liệu thì cho phép lấy ∆l = 2 mm

Khi căng cốt thép bằng biện pháp nhiệt-điện thì không kể các hao tổn do biến dạng của neo

6.2.3.7 Hao tổn ∆σ sp5 do co ngót của bê tông cốt sợi thép được xác định theo công thức:

 = (13) trong đó: ε fb,sh là biến dạng co ngót của bê tông cốt sợi thép, có thể lấy gần đúng phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bê tông nền, bằng:

0,0002 đối với bê tông nền có cấp độ bền chịu nén B35 trở xuống;

0,00025 đối với bê tông nền có cấp độ bền chịu nén B40;

0,0003 đối với bê tông nền có cấp độ bền chịu nén B45 trở lên

Cho phép xác định các hao tổn do co ngót của bê tông cốt sợi thép bằng các phương pháp chính xác hơn

6.2.3.8 Hao tổn ∆σsp6 do từ biến của bê tông cốt sợi thép được xác định theo công thức:

1 1 1 0,8 b cr fbpj sp p si red spj b cr red e y A I

(14) trong đó: φ b,crlà hệ số từ biến của bê tông nền, lấy theo 6.1.2.3.4 của tiêu chuẩn này; σ fbpjlà ứng suất trong bê tông cốt sợi thép ở mức trọng tâm của nhóm các thanh cốt thép căng thứ j; е oplà độ lệch tâm của lực Р (1) đối với trọng tâm tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện; y sj là khoảng cách giữa trọng tâm tiết diện của nhóm các thanh cốt thép căng thứ j và của tiết diện ngang cấu kiện;

A red , I redtương ứng là diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện và mô men quán tính của diện tích này đối với trọng tâm tiết diện quy đổi; μ spjlà hàm lượng cốt thép căng, bằng А spj /А, trong đó A và A spj là diện tích tiết diện ngang tương ứng của cấu kiện và của nhóm các thanh cốt thép căng đang xét

Khi đó, giá trị các hao tổn ứng suất trước do từ biến của bê tông cốt sợi thép lấy bằng giá trị tính được theo công thức (14) của tiêu chuẩn này nhân với hệ số giảm để kể đến ảnh hưởng của hàm lượng cốt sợi thép bằng:

Cho phép xác định các hao tổn do từ biến của bê tông cốt sợi thép bằng các phương pháp chính xác hơn Ứng suất σfbpj được xác định theo các nguyên tắc tính toán vật liệu đàn hồi với tiết diện quy đổi của cấu kiện, bao gồm diện tích tiết diện bê tông cốt sợi thép và diện tích toàn bộ cốt thép dọc (căng và không căng) với hệ số quy đổi cốt thép về bê tông cốt sợi thép α = E s /E fb, theo 6.2.3.10

6.2.3.9 Tổng các hao tổn thứ nhất của ứng suất trước trong cốt thép (theo 6.2.3.3 đến 6.2.3.6) được xác định theo công thức:

 = (15) trong đó: i là số thứ tự hao tổn ứng suất trước

Lực nén trước P (1) của bê tông cốt sợi thép có kể đến các hao tổn thứ nhất được xác định theo công thức:

A spj là diện tích tiết diện của nhóm thanh thép căng thứ j trong tiết diện cấu kiện; σ sp(1)j là ứng suất trước trong nhóm thứ j, có kể đến các hao tổn thứ nhất:  sp (1) j = spj −  sp (1) j (với σ spj là ứng suất trước ban đầu của nhóm thanh cốt thép đang xét)

Tổng giá trị các hao tổn thứ nhất và thứ hai của cốt thép (theo 6.2.3.3 đến 6.2.3.8) được xác định theo công thức:

Lực P (2) trong cốt thép căng có kể đến tổng hao tổn được xác định theo công thức:

P = A  (18) trong đó: sp (2) j = spj −  sp (2) j

Khi thiết kế kết cấu, tổng hao tổn σ sp(2)jlấy không nhỏ hơn 100 MPa

Khi xác định lực nén trước bê tông cốt sợi thép P có kể đến tổng hao tổn ứng suất thì cần kể đến ứng suất nén trong cốt thép không căng với giá trị bằng tổng hao tổn do co ngót và từ biến của bê tông cốt sợi thép tại mức cốt thép này

6.2.3.10 Ứng suất trước trong bê tông cốt sợi thép, σ fbp ,khi truyền lực nén trước Р (1) , được xác định có kể đến các hao tổn thứ nhất, không được vượt quá:

− 0,9R fbp nếu ứng suất giảm xuống hoặc không thay đổi khi có tác dụng của ngoại lực;

− 0,7Rfbp nếu ứng suất tăng lên khi có tác dụng của ngoại lực Ứng suất trong bê tông cốt sợi thép σ fbpđược xác định theo công thức:

Yêu cầu chung

7.1.1 Các cấu kiện bê tông cốt sợi thép được tính toán về độ bền chịu tác dụng của mô men uốn, lực dọc và lực cắt, mô men xoắn và tác dụng cục bộ của tải trọng (nén cục bộ, chọc thủng)

7.1.2 Khi tính toán các kết cấu bê tông cốt sợi thép về độ bền, chúng được xem như kết cấu bê tông cốt thép kết hợp với cốt sợi thép phân bố đều trong toàn bộ thể tích (tiết diện)

7.1.3 Việc tính toán độ bền của kết cấu bê tông cốt sợi thép được tiến hành theo các nội lực giới hạn tùy theo cách bố trí cốt thép và cốt sợi thép (chỉ có cốt sợi thép hoặc cốt sợi thép kết hợp với cốt thép thanh (xem 5.1.2))

7.1.4 Việc tính toán cấu kiện ứng suất trước được tiến hành trong giai đoạn sử dụng chịu mô men uốn và lực cắt do tải trọng ngoài và ở giai đoạn nén trước chịu nội lực do căng trước cốt thép và nội lực do tải trọng ngoài tác dụng ở giai đoạn nén trước

7.1.5 Việc tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép ứng suất trước trong giai đoạn nén trước được tiến hành như khi chịu nén lệch tâm do lực nén trước ở trạng thái giới hạn theo 7.2.1.3

7.1.6 Khi tính toán độ bền của cấu kiện bê tông cốt sợi thép ứng suất trước cần kể đến sai lệch có thể có của lực căng trước đã được xác định theo 6.2.3.9 bằng cách nhân giá trị σ spj (hoặc lực nén trước P j) đối với thanh thép thứ j đang xét hoặc nhóm các thanh thép căng với hệ số γ sp

Giá trị hệ số γ sp lấy bằng:

0,9 khi ảnh hưởng của ứng suất trước là có lợi;

1,1 khi ảnh hưởng của ứng suất trước là bất lợi.

Tính toán độ bền cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu mô men uốn và lực dọc

Yêu cầu chung

7.2.1.1 Việc tính toán các cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu tác dụng của mô men uốn và lực dọc (nén lệch tâm hoặc kéo lệch tâm) cần được tiến hành đối với các tiết diện thẳng góc với trục dọc của chúng

Việc tính toán độ bền tiết diện thẳng góc của các cấu kiện bê tông cốt sợi thép cần được tiến hành theo nội lực giới hạn

Việc tính toán độ bền các cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu tác dụng của mô men xoắn được phép tiến hành đối với các cấu kiện bê tông cốt sợi thép khi sử dụng cốt sợi thép kết hợp với cốt thép thanh trên cơ sở các quy định, cũng như được tiến hành theo cách tương tự như tính toán các cấu kiện bê tông cốt thép quy định trong TCVN 5574:2012

7.2.1.2 Khi tính toán các cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu nén lệch tâm thì cần kể đến ảnh hưởng của uốn dọc đến khả năng chịu lực của chúng, thông thường, bằng cách tính toán kết cấu theo sơ đồ biến dạng

Cho phép tiến hành tính toán kết cấu theo sơ đồ không biến dạng, nhưng phải kể đến ảnh hưởng của uốn dọc của cấu kiện đến độ bền của cấu kiện khi độ mảnh l 0/i > 14, bằng cách nhân độ lệch tâm ban đầu e 0 với hệ số η đã được xác định theo 7.2.4.2

7.2.1.3 Đối với các cấu kiện bê tông cốt sợi thép mà nội lực giới hạn về độ bền nhỏ hơn nội lực giới hạn về hình thành vết nứt (xem 8.2.2.2) thì diện tích tiết diện cốt thép dọc phải tăng lên không ít hơn

15 % so với diện tích cốt thép yêu cầu từ tính toán độ bền hoặc phải ứng với nội lực giới hạn về hình thành vết nứt.

Tính toán độ bền tiết diện thẳng góc theo nội lực giới hạn

7.2.2.1 Nội lực giới hạn tại tiết diện vuông góc với trục dọc cấu kiện cần được xác định trên cơ sở các giả thiết sau:

− Cường độ chịu kéo của bê tông cốt sợi thép được biểu thị bằng ứng suất có giá trị bằng R fbt và ứng suất này phân bố đều trong vùng chịu kéo của bê tông cốt sợi thép;

− Cường độ chịu nén của bê tông cốt sợi thép được biểu thị bằng ứng suất có giá trị bằng R fb và ứng suất này phân bố đều trong vùng chịu nén của bê tông cốt sợi thép;

− Biến dạng (ứng suất) trong cốt thép được xác định phụ thuộc vào chiều cao vùng chịu nén của bê tông cốt sợi thép;

− Ứng suất kéo trong cốt thép thanh lấy không lớn hơn cường độ chịu kéo tính toán R s;

− Ứng suất nén trong cốt thép thanh lấy không lớn hơn cường độ chịu nén tính toán R sc Đối với cốt thép chịu kéo có giới hạn chảy quy ước, cho phép lấy ứng suất lớn hơn R s nhưng không lớn hơn 1,1R s phụ thuộc vào tương quan giữa  và R (xem 7.2.2.12)

7.2.2.2 Cường độ chịu nén tính toán R fb và chịu kéo tính toán R fbt của bê tông cốt sợi thép được xác định phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bê tông nền, hàm lượng cốt sợi thép theo thể tích, cường độ và hình dạng của sợi thép, hình dạng và kích thước hình học của tiết diện cấu kiện phù hợp với 7.2.2.3 đến 7.2.2.9 của tiêu chuẩn này

7.2.2.3 Khi xác định R fbt cần xét hai trường hợp suy giảm cường độ chịu kéo của bê tông cốt sợi thép:

Trường hợp 1: Cường độ chịu kéo của bê tông cốt sợi thép bị suy giảm do một số sợi thép bị đứt và các sợi còn lại bị tuột, và được xác định bởi điều kiện:

Trường hợp 2: Cường độ chịu kéo của bê tông cốt sợi thép bị suy giảm do tất cả các sợi thép bị tuột, và được xác định bởi điều kiện:

Trong các công thức (21) và (22): lf là chiều dài sợi thép; f an , l là chiều dài neo của các sợi thép trong bê tông để đảm bảo chúng bị đứt khi nhổ và được xác định theo công thức:

, f f red f ser f an b ser n d R l = R (23) trong đó: d f,red là đường kính tương đương (quy đổi) của sợi thép được sử dụng, tính bằng milimét (mm);

R f,ser là cường độ chịu kéo tính toán của sợi thép theo trạng thái giới hạn thứ hai, tính bằng megapascal (MPa);

R b,ser là cường độ chịu kéo tính toán của bê tông nền theo trạng thái giới hạn thứ hai, tính bằng megapascal (MPa); η f là hệ số kể đến sự neo sợi thép và lấy bằng:

0,6 – đối với sợi thép cắt từ thép tấm mỏng và được sản xuất theo ТУ 0991-123-53832025 và ТУ 1231-001-70832021;

0,8 – đối với sợi thép được phay từ thép tấm dày và được sản xuất theo ТУ 0882-193-

46854090 Đối với sợi thép cắt từ dây thép thì hệ số η fđược lấy bằng:

Khi sợi thép được sản xuất theo ТУ 1211-205-46854090:

0,90 – đối với sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu (HENDIX);

0,85 – đối với sợi thép kiểu tròn lượn sóng (FIBAX-1/50 và FIBAX-1,3/50);

0,80 – đối với sợi thép kiểu tròn dẹt hai đầu (TWINFLAT);

0,70 – đối với sợi thép kiểu tròn có côn hai đầu (MIXARM)

Khi sợi thép được sản xuất theo ТУ 1221-002-95751815:

1,00 – đối với sợi thép loại thẳng với bề mặt trơn;

0,95 – đối với sợi thép loại thẳng với bề mặt lồi lõm;

0,85 – đối với sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu;

0,80 – đối với sợi thép kiểu tròn lượn sóng với đường kính d f > 0,8 mm;

0,75 – đối với sợi thép kiểu tròn lượn sóng với đường kính d f ≤ 0,8 mm;

Khi sợi thộp được sản xuất theo ТУ 1276-001-56707303 loại ôМИКАСằ:

0,6 – đối với sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu nhãn hiệu ФАСк 30/0,5, ФАО 60/0,75, ФАСк 60/0,75;

0,75 – đối với sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu nhãn hiệu ФАО 50/1,0 Đối với các loại sợi thép khác thì cần so sánh hình dạng, bề mặt sợi thép, đường kính sợi thép để có thể quyết định lấy giá trị hệ số η f.

Khi thiết kế thì đường kính tương đương của sợi thép d f,red được tính theo công thức:

=  (24) trong đó: S f là diện tích tiết diện ngang danh định của sợi thép, được xác định theo kích thước danh định của nó và được lấy theo tiêu chuẩn sản phẩm tương ứng

7.2.2.4 Nếu trường hợp 1 (theo 7.2.2.3) xảy ra thì giá trị R fbt được xác định theo công thức:

1 1 f an 0,1 0,8 2 0, 005 fbt T or fv f b fv f

(25) trong đó: m 1là hệ số điều kiện làm việc, lấy bằng 1,0 đối với sợi thép phay từ thép tấm dày; bằng 1,1 đối với sợi thép cắt từ tấm thép mỏng và sợi thép cắt từ dây thép; kor là hệ số hướng sợi, kể đến hướng sợi thép trong thể tích bê tông cấu kiện phụ thuộc vào tỉ số giữa các kích thước của tiết diện cấu kiện và chiều dài sợi thép, lấy theo Bảng 9;

fv là hàm lượng cốt sợi thép theo thể tích;

K T là hệ số, được xác định theo công thức:

7.2.2.5 Nếu trường hợp 2 (theo 7.2.2.3) xảy ra thì giá trị R fbt được xác định theo công thức:

0, 08 0, 5 8 or fv f fbt b T fv f f red k l

=  + −  (27) trong đó: m 2 là hệ số điều kiện làm việc, lấy bằng 1,0 đối với sợi thép phay từ thép dày; bằng 1,1 đối với sợi cắt từ thép tấm mỏng và sợi thép cắt từ dây thép

Bảng 9 – Hệ số k or phụ thuộc vào kích thước tiết diện cấu kiện chịu kéo h / l f b / l f

CHÚ THÍCH 1: b và h tương ứng là cạnh lớn và cạch nhỏ của tiết diện cấu kiện (hoặc một phần của nó) vuông góc với phương tác dụng của ngoại lực kéo

CHÚ THÍCH 2: Đối với các giá trị trung gian của các tỉ số h/l f và b/l f thì có thể nội suy tuyến tính

7.2.2.6 Giá trị các hệ số m 1 và m 2 trong các trường hợp sử dụng công nghệ tiên tiến có thể được chính xác lại sau khi có cơ sở thực nghiệm

7.2.2.7 Cường độ chịu nén tính toán của bê tông cốt sợi thép R fb được xác định phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bê tông nền, loại và kích thước sợi thép, hình dạng và kích thước hình học của tiết diện cấu kiện Khi đó, chỉ kể đến sự làm việc của các sợi thép nằm theo phương vuông góc với phương của ngoại lực nén và thỏa mãn điều kiện (21) trong 7.2.2.3 của tiêu chuẩn này

Giá trị R fb được xác định theo công thức:

R =R + k   R (28) trong đó: knlà hệ số, kể đến sự làm việc của cốt sợi thép trong tiết diện vuông góc với phương ngoại lực nén tác dụng và lấy theo Bảng 10; φ flà hệ số hiệu dụng của cốt sợi thép, được tính theo công thức:

Bảng 10 – Hệ số k n phụ thuộc vào kích thước tiết diện cấu kiện chịu nén h / l f b / l f

Tính toán cấu kiện chịu uốn

7.2.3.1 Tính toán độ bền tiết diện của các cấu kiện chịu uốn được tiến hành theo điều kiện:

M Mult (35) trong đó:M ult là mô men uốn giới hạn mà tiết diện cấu kiện có thể chịu được

7.2.3.2 Giá trị M ult đối với các cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn tiết diện chữ nhật với  = x/h ≤

R được xác định theo công thức:

− Trường hợp chỉ sử dụng cốt sợi thép (xem 5.1.2), Hình 1: ult fb 2

M =R bx h (36) khi đó chiều cao vùng chịu nén х được xác định theo công thức: fbt fb fbt x R h

CHÚ THÍCH: A t là diện tích vùng bê tông chịu kéo: A t = b(h - x) ; A c là diện tích vùng bê tông chịu nén: A c = bx.

Hình 1 – Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong tiết diện, vuông góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn tiết diện chữ nhật, khi tính toán độ bền của nó

(trường hợp chỉ sử dụng cốt sợi thép)

− Trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh (xem 5.1.2), Hình 2:

M =R bx h − x a− +R A h a a − − − R b h x− h x− −a (38) khi đó chiều cao vùng chịu nén х được xác định từ điều kiện:

CHÚ DẪN: 1 – Cốt thép thanh

Hình 2 – Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong tiết diện, vuông góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn tiết diện chữ nhật, khi tính toán độ bền của nó

(trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh)

Trong các công thức của mục này và 7.2.3.3, các ký hiệu diện tích tiết diệnA s và A s áp dụng cho cả cốt thép căng và không căng

7.2.3.3 Giá trị M ultđối với cấu kiện chịu uốn có cánh nằm trong vùng chịu nén (tiết diện chữ T và chữ

I) khi  = x/h ≤ R được xác định phụ thuộc vào vị trí biên vùng chịu nén:

− Nếu biên vùng chịu nén đi trong cánh (xem Hình 3a), nghĩa là tuân thủ điều kiện:

R A +R b h +R b h R b h  +R A (40) thì giá trị M ult được xác định theo 7.2.3.2 như đối với tiết diện chữ nhật có chiều rộng b' f ;

− Nếu biên vùng chịu nén đi trong sườn (xem Hình 3b), nghĩa không là tuân thủ điều kiện (40) thì giá trị M ult được xác định theo công thức:

2 2 w ult fb f f f f fb w w w f sc s w f fbt w w w fbt f f f

(41) khi đó, chiều cao vùng chịu nén của bê tông cốt sợi thép x được xác định từ điều kiện:

, , , , s s fbt f f f fbt w w w fb w w w fb f f f sc s

R x a) Khi biên vùng chịu nén đi trong cánh (x h f )

Hình 3 – Sơ đồ phân phối nội lực và biểu đồ ứng suất trong các tiết diện vuông góc với trục dọc cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ I (trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh)

R x b) Khi biên vùng chịu nén đi trong sườn (x h f )

CHÚ THÍCH: A wt là diện tích bê tông phần bụng chịu kéo; A ft là diện tích cánh chịu kéo; A fc là diện tích bê tông phần cánh chịu nén; A wc là diện tích bê tông phần bụng chịu nén

7.2.3.4 Giá trị b f đưa vào tính toán lấy từ điều kiện sao cho chiều rộng phần vươn của cánh về mỗi phía tính từ mép sườn không được lớn hơn 1/6 nhịp cấu kiện và không lớn hơn:

1/2 khoảng cách thông thủy giữa các sườn: khi có các sườn ngang hoặc khi h  f 0,1h;

6h f khi không có các sườn ngang (hoặc khi khoảng cách giữa chúng lớn hơn khoảng cách giữa các sườn dọc) và h  f 0,1h;

Với phần vươn công xôn của cánh:

3h f – khi 0, 05h f 0,1h; không cần kể đến các phần vươn – khi h  f 0, 05h

7.2.3.5 Việc tính toán độ bền các cấu kiện chịu uốn tiết diện vành khuyên (Hình 4) được tiến hành như sau:

− Khi R fbt,r ≥ 0,38R fb,r (R fbt,r là cường độ chịu kéo của bê tông cốt sợi thép của tiết diện vành khuyên) thì tiến hành theo điều kiện:

Hình 4 – Sơ đồ tiết diện vành khuyên của cấu kiện bê tông cốt sợi thép khi tính toán độ bền chịu uốn (trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh) trong đó:

A rlà tổng diện tích tiết diện vành khuyên, A r =2r t m r ;

r là diện tích tương đối của vùng chịu nén của bê tông cốt sợi thép:

+ (44) r mlà bán kính mặt trung bình của thành cấu kiện tiết diện vành khuyên, r m =( r r i+ e ) 2; r evà r ilà các bán kính tương ứng của mặt ngoài và mặt trong của tiết diện vành khuyên

− Khi R fbt,r < 0,38R fb,r thì tiến hành theo điều kiện:

Ar là tổng diện tích tiết diện vành khuyên, A r =2r t m r ; fb r , fb

7.2.3.6 Khi tính toán độ bền các cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn tiết diện gấp khúc sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh loại Bp-II thì giá trị của đại lượng R trong các công thức từ (37) đến

(42) ở 7.2.3.2 và 7.2.3.3 của tiêu chuẩn này (Hình 2 và 3) được nhân thêm với hệ số điều kiện làm việc m 3 bằng:

0,95 khi R fbt A bt≤ 0,2N s, trong đó:

A bt là diện tích bê tông vùng chịu kéo;

N s là tổng nội lực giới hạn trong cốt thép thanh chịu kéo, N s = Rs A s

7.2.3.7 Khi tính toán độ bền các cấu kiện chịu uốn, nên tuân thủ điều kiện x ≤  R h

Trong trường hợp, khi mà theo cấu tạo hoặc từ tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai, diện tích cốt thép chịu kéo được lấy lớn hơn so với yêu cầu để tuân thủ điều kiện x ≤  R h, thì đối với các cấu kiện làm từ bê tông B30 và thấp hơn trong trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh với cốt thép thường loại CB240-T, CB300-V, CB400-V và Вp-I thì cho phép xác định mô men uốn giới hạn M ulttheo các công thức (38) hoặc (41), trong đó giá trị chiều cao vùng chịu nén x =  R h.

Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm

7.2.4.1 Tính toán độ bền các cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật được tiến hành theo điều kiện:

  (47) trong đó: e là khoảng cách từ điểm đặt lực N đến trọng tâm tiết diện cốt thép chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn (đối với tiết diện chịu nén toàn phần của cấu kiện), bằng 0

2 h a a e e= + − −  Ở đây η là hệ số uốn dọc, kể đến ảnh hưởng uốn dọc của cấu kiện đến khả năng chịu lực của nó và được xác định theo 7.2.4.2 của tiêu chuẩn này

Chiều cao vùng chịu nén x được xác định như sau:

− Khi  = x/h ≤ R(Hình 5): theo điều kiện:

Hình 5 – Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong tiết diện vuông góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu nén lệch tâm, khi tính toán theo độ bền

(trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh)

7.2.4.2 Giá trị hệ số η khi tính toán kết cấu theo sơ đồ không biến dạng được xác định theo công thức:

(50) trong đó N cr là lực tới hạn quy ước, được xác định theo công thức:

D là độ cứng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép; l 0là chiều dài tính toán của cấu kiện, được xác định theo 7.2.4.4

Cho phép xác định giá trị D theo công thức: b fb f s s s

D k E I= +k E I (52) trong đó: Е fb, Es là các mô đun đàn hồi tương ứng của bê tông cốt sợi thép và của cốt thép thanh;

I f, Islà mô men quán tính của diện tích tiết diện tương ứng của bê tông cốt sợi thép và của toàn bộ cốt thép dọc đối với trọng tâm tiết diện ngang của cấu kiện;

l là hệ số, kể đến ảnh hưởng của tác dụng dài hạn của tải trọng,  l = +1 ( M M l 1 l ); trong đó:

M l, Ml1 là các mô men đối với trọng tâm của thanh thép chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn (khi toàn bộ tiết diện chịu nén) tương ứng do tác dụng của toàn bộ tải trọng và do tác dụng của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn; δ e là giá trị độ lệch tâm tương đối của lực dọc, bằng e 0/h (với е 0 = M/N), và lấy không nhỏ hơn 0,15

Cho phép giảm giá trị hệ số η với việc kể đến sự phân bố mô men uốn theo chiều dài cấu kiện, đặc điểm biến dạng của nó và ảnh hưởng của uốn dọc đến giá trị mô men uốn trong tiết diện tính toán bằng cách tính toán kết cấu như một hệ đàn hồi

7.2.4.3 Việc tính toán độ bền các cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật với cốt thép nằm ở phía đối diện trong mặt phẳng uốn của tiết diện, khi độ lệch tâm của lực dọc е 0 ≤ h/30 và độ mảnh l o/h

≤ 20, được phép tiến hành theo điều kiện:

NNult (53) trong đóN ult là giá trị giới hạn của lực dọc mà tiết diện có thể chịu được, được xác định theo công thức:

A là diện tích toàn bộ cốt thép dọc trong tiết diện cấu kiện;

 là hệ số, lấy theo Bảng 11 phụ thuộc vào độ mảnh của cấu kiện khi có tác dụng dài hạn của tải trọng; khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng thì giá trị φ được xác định theo quy luật tuyến tính, với  = 0,9 khi l h0 / = 10 và = 0,85 khi l h 0 / = 20

CHÚ THÍCH: Đối với các giá trị trung gian của l h 0 / thì lấy các giá trị của  theo nội suy tuyến tính

7.2.4.4 Chiều dài tính toán l 0 của cấu kiện chịu nén lệch tâm được xác định như đối với cấu kiện của kết cấu khung có kể đến trạng thái biến dạng của nó ở vị trí bất lợi nhất của tải trọng đối với cấu kiện này, có chú ý đến biến dạng không đàn hồi của vật liệu và sự có mặt của vết nứt

Cho phép lấy chiều dài tính toán l 0 của cấu kiện có tiết diện ngang không đổi dọc theo chiều dài l khi có tác dụng của lực dọc như sau:

− Đối với cấu kiện hai đầu khớp: 1,0l;

− Đối với cấu kiện một đầu ngàm cứng (loại trừ được sự xoay của tiết diện gối tựa) và một đầu không được liên kết (công xôn): 2,0l;

− Đối với cấu kiện một đầu khớp cố định và một đầu:

Ngàm cứng (không xoay): 0,7l; Ngàm mềm (cho phép xoay một góc hạn chế): 0,9l;

− Đối với cấu kiện một đầu khớp mềm (cho phép gối tựa dịch chuyển hạn chế) và một đầu:

Ngàm cứng (không xoay): 1,5l; Ngàm mềm (với góc xoay hạn chế): 2,0l;

− Đối với cấu kiện hai đầu ngàm cố định:

Ngàm cứng (không xoay): 0,5l; Ngàm mềm (với góc xoay hạn chế): 0,8l;

− Đối với cấu kiện hai đầu ngàm di động hạn chế:

Ngàm cứng (không xoay): 0,8l; Ngàm mềm (với góc xoay hạn chế): 1,2l

7.2.4.5 Tính toán độ bền cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu nén lệch tâm tiết diện chữ T và chữ I cần được tiến hành như sau:

− Khi  = x/h ≤ R thì nếu x h f (Hình 6a): theo điều kiện:

0, 5 fbt w wt w f fbt f ft f s s fb f fc f

+ − − − (55) khi đó, chiều cao vùng chịu nén x của bê tông cốt sợi thép được xác định từ điều kiện:

, , , 0 fbt w wt fbt f ft s s sc s fb f f

N R+ A +R A +R A −R A−R  b x = (56) nếu x h f (Hình 6b): theo điều kiện:

0,5 2 f fbt w wt fbt f ft f s s f fb f fc f fb w wc h x h

(57) trong đó, chiều cao vùng chịu nén x của bê tông cốt sợi thép được xác định từ điều kiện:

, , , , 0 fbt w wt fbt f ft s s sc s fb f fc fb w w f

As fh wh whfh h fbt,w

Hình 6 – Sơ đồ tính toán nội lực và biểu đồ ứng suất trong cấu kiện bê tông cốt sợi thép tiết diện chữ I (trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh)

− Khi  = x/h > R thì theo điều kiện:

(59) trong đó: е с là độ lệch tâm của lực dọc đối với trọng tâm tiết diện quy đổi, е с = М/N;

N c là khả năng chịu lực của cấu kiện chịu nén đúng tâm, được xác định theo công thức:

, , , c fbt w wt fbt f ft s s sc s fb f fc

N inlà khả năng chịu lực của tiết diện mà trong đó chiều cao vùng chịu nén của bê tông cốt sợi thép được lấy bằng x =  R h và được xác định theo công thức:

, , , in sc s fb f fc fbt w wt fbt f ft s s

, , , , in sc s fb f fc fb w wc fbt w wt fbt f ft s s

N =R A+R A +R A −R A −R A −R A (62) e in là độ lệch tâm của lực dọc tính toán N in, được xác định theo công thức:

S =R A y −a ; y clà khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến biên chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn;

  Ảnh hưởng của uốn dọc đối với cấu kiện bê tông cốt sợi thép được kể đến bằng cách nhân giá trị е с với hệ số η, được tính theo 7.2.4.2

7.2.4.6 Việc tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu nén lệch tâm tiết diện vành khuyên (Hình 4) được tiến hành theo điều kiện:

Ar, r m - xem 7.2.3.5 của tiêu chuẩn này

Khi đó, đại lượng diện tích tương đối của vùng bê tông cốt sợi thép chịu nén r được xác định theo công thức:

Nếu giá trị  r tính theo công thức (65) nhỏ hơn 0,15 (nghĩa là  r < 0,15) thì trong điều kiện (64) thay giá trị  r bằng giá trị tính được theo công thức:

Tính toán cấu kiện chịu kéo đúng tâm

Việc tính toán tiết diện của cấu kiện chịu kéo đúng tâm cần được tiến hành chỉ đối với trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh (xem 5.1.2), theo điều kiện:

NNult (67) trong đó N ult là giá trị giới hạn của lực kéo dọc trục mà cấu kiện có thể chịu được

Giá trị lực N ult được xác định theo công thức: ult s s tot ,

N =R A (68) trong đó A s tot , là diện tích tiết diện của toàn bộ cốt thép thanh chịu lực.

Tính toán cấu kiện chịu kéo lệch tâm

Tính toán độ bền các tiết diện thẳng góc của cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu kéo lệch tâm tiết diện chữ nhật chỉ sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh cần được tiến hành phụ thuộc vào vị trí của lực dọc N: a) Nếu lực dọc N nằm trong khoảng giữa hợp lực của các nội lực trong cốt thép thanh S và S' (Hình 7a): theo các điều kiện:

Ne và Ne' là các mô men do ngoại lực;

Mult và M ult  là các mô men giới hạn mà tiết diện có thể chịu được

Các mô men M ult và M ult  được xác định theo các công thức:

M =R A h a a− −  +m R bh h a−  (72) Giá trị hệ số điều kiện làm việc m 3 trong các công thức (71) và (72) được lấy bằng:

0,3 khi 0,3 ≤ μ fv < 0,6 % b) Nếu lực dọc N nằm ngoài khoảng giữa hợp lực của các nội lực trong cốt thép S và S' (Hình 7b): theo điều kiện (69), với mô men giới hạn M ult được xác định theo công thức:

M =R bx h a− − x +R A h a a − −  −m R b h x− h x− −a (73) khi đó chiều cao vùng chịu nén x được xác định từ điều kiện:

N R A+ +R bx R A− −m R b h x− = (74) Nếu giá trị x tính được theo công thức (74) lớn hơn R h (nghĩa là x R h) thì thay x= R h vào công thức (73), trong đó  R được xác định theo 7.2.2.12

1 a) Lực dọc N nằm trong khoảng giữa hợp lực của các nội lực trong cốt thép S và S'

1 b) Lực dọc N nằm ngoài khoảng giữa hợp lực của các nội lực trong cốt thép S và S'

Hình 7 – Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong tiết diện vuông góc với trục dọc của cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu kéo khi tính toán theo độ bền

Tính toán độ bền tiết diện thẳng góc của cấu kiện bê tông cốt sợi thép ứng suất trước trong giai đoạn nén trước

7.3.1 Khi tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép ứng suất trước trong giai đoạn nén trước thì nội lực trong cốt thép căng được đưa vào tính toán như là ngoại lực dọc tác dụng và bằng:

Asp và A sp là diện tích tiết diện cốt thép căng nằm tương ứng trong vùng chịu nén ép và chịu kéo (hoặc chịu nén ít hơn) của tiết diện;

sp và  sp là ứng suất trước có kể đến các hao tổn thứ nhất và hệ số  sp = 1,1 trong cốt thép căng có diện tích tiết diện A sp và A sp

7.3.2 Việc tính toán độ bền cấu kiện bê tông cốt sợi thép ứng suất trước tiết diện chữ nhật trong giai đoạn nén trước được tiến hành theo điều kiện:

N e R bx h− x a− +R A h a a − − − R b h x− h x− −a (76) trong đó: e p là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N p có kể đến ảnh hưởng của mô men uốn M do tải trọng ngoài tác dụng trong giai đoạn chế tạo (trọng lượng bản thân của cấu kiện) đến trọng tâm tiết diện cốt thép không căng ở vùng chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn (khi toàn bộ tiết diện cấu kiện là chịu nén) do các nội lực này gây ra (Hình 8) và được xác định theo công thức:

= + −  N (77) trong đó: e 0p là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N p đến trọng tâm tiết diện cấu kiện;

R fb là cường độ chịu nén tính toán của bê tông cốt sợi thép, có trị số bằng cường độ R fbp , lấy theo nội suy tuyến tính (xem Bảng 3);

R sc là cường độ chịu nén tính toán của cốt thép không căng, lấy không lớn hơn 330 MPa trong giai đoạn nén trước;`

As là diện tích tiết diện cốt thép không căng nằm trong vùng chịu nén nhiều hơn của tiết diện cấu kiện

Chiều cao vùng chịu nén của bê tông cốt sợi thép x được xác định phụ thuộc vào đại lượng R, được xác định theo công thức (33), như sau:

− Khi  = x/h ≤ R (Hình 8): từ điều kiện:

Hình 8 – Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong tiết diện vuông góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt sợi thép ứng suất trước chịu uốn khi tính toán độ bền trong giai đoạn nén trước

7.3.3 Việc tính toán độ bền cấu kiện có tiết diện chữ T và chữ I trong giai đoạn nén trước được tiến hành phụ thuộc vào vị trí biên vùng chịu nén: a) Nếu biên vùng chịu nén nằm trong cánh (Hình 6a), nghĩa là tuân thủ điều kiện:

N R b h  +R A−R A −R b h x− (80) thì việc tính toán được tiến hành như đối với tiết diện chữ nhật có chiều rộng b f theo 7.3.2; b) Nếu biên vùng chịu nén nằm trong sườn (Hình 6b), nghĩa là điều kiện (80) không được tuân thủ thì việc tính toán được tiến hành theo điều kiện:

(81) trong đó: е р = e 0p + z s ± M/N p; е 0р – xem 7.3.2; z s là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện cấu kiện đến cốt thép không căng chịu kéo (hoặc chịu nén ít hơn)

Chiều cao vùng chịu nén х được xác định theo các công thức:

Tính toán độ bền cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu lực cắt

Yêu cầu chung

7.4.1.1 Việc tính toán độ bên cấu kiện bê tông cốt sợi thép khi có tác dụng của lực cắt được tiến hành theo mô hình tiết diện nghiêng.

Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo dải bê tông nghiêng nằm giữa các tiết diện nghiêng

7.4.1.2 Độ bền trên dải bê tông nghiêng được đặc trưng bằng giá trị lực cắt lớn nhất có thể chịu được bởi dải bê tông nghiêng dưới tác dụng của lực nén nằm dọc theo dải bê tông này và nội lực kéo do cốt thép ngang cắt qua dải bê tông nghiêng Khi đó, độ bền của bê tông cốt sợi thép được xác định theo khả năng chịu nén dọc trục của bê tông cốt sợi thép có kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất phức tạp trên dải bê tông nghiêng

7.4.1.3 Việc tính toán theo tiết diện nghiêng chịu lực cắt được tiến hành trên cơ sở phương trình cân bằng ngoại lực cắt và nội lực cắt, tác dụng trong tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu a q lên trục dọc của cấu kiện Nội lực cắt bao gồm lực cắt chịu bởi bê tông cốt sợi thép trên tiết diện nghiêng và lực cắt chịu bởi cốt thép ngang cắt qua tiết diện nghiêng Khi đó, các lực cắt chịu bởi bê tông cốt sợi thép và bởi cốt thép ngang được xác định theo cường độ chịu kéo của bê tông cốt sợi thép và của cốt thép ngang có kể đến chiều dài hình chiếu a q của tiết diện nghiêng

7.4.1.4 Việc tính toán theo tiết diện nghiêng chịu mô men được tiến hành trên cơ sở phương trình cân bằng mô men do ngoại lực và nội lực tác dung trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu a q lên trục dọc của cấu kiện Mô men do nội lực bao gồm mô men chịu bởi bê tông cốt sợi thép, mô men chịu bởi cốt thép dọc chịu kéo cắt qua tiết diện nghiêng, mô men chịu bởi cốt thép ngang cắt qua tiết diện nghiêng Khi đó các mô men chịu bởi bê tông cốt sợi thép, bởi cốt thép dọc và cốt thép ngang được xác định theo cường độ chịu kéo của cốt thép dọc và cốt thép ngang có kể đến chiều dài hình chiếu a q của tiết diện nghiêng

7.4.2 Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo dải bê tông nghiêng nằm giữa các tiết diện nghiêng

Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo dải bê tông nghiêng nằm giữa các tiết diện nghiêng được tiến hành theo điều kiện:

Q là lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện; φ b1 là hệ số, được xác định theo công thức:

Rb tính bằng megapascal (MPa); w 1

 là hệ số, được xác định theo công thức:

Giá trị của k n w , lấy theo 7.2.2.10

Giá trị của vế phải công thức (86) lấy không lớn hơn 1,3.

Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo tiết diện nghiêng chịu lực cắt

7.4.3.1 Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn theo tiết diện nghiêng trong trường hợp chỉ sử dụng cốt sợi thép (Hình 9a) được tiến hành theo điều kiện: fb fbt

Q là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu aq lên trục dọc cấu kiện, được xác định do tất cả các ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiêng đang xét, khi đó, cần kể đến tải trọng nguy hiểm nhất trong phạm vi tiết diện nghiêng;

Qfb là lực cắt chịu bởi bê tông cốt sợi thép ở vùng chịu nén trong tiết diện nghiêng;

Qfbt là lực cắt chịu bởi bê tông cốt sợi thép ở vùng chịu kéo trong tiết diện nghiêng

Giá trị của lực cắt Qfb đối với cấu kiện chịu uốn và chịu nén lệch tâm được xác định theo công thức:

R fbt được xác định theo các công thức (25) và (27) nhưng thay hệ số k or bằngk n w , (xem 7.2.2.10) được xác định theo Bảng 10 của tiêu chuẩn này; b và h tương ứng là chiều rộng và chiều cao của cấu kiện trong tiết diện đang xét; a q là hình chiếu của vết nứt nghiêng; góc nghiêng của vết nứt lấy bằng 45 °; β là góc nghiêng của trục đứng của cấu kiện so với phương thẳng đứng h aq

Qsw a) Trường hợp chỉ sử dụng cốt sợi thép b) Trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh

Hình 9 – Sơ đồ nội lực khi tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo tiết diện nghiêng chịu lực cắt

Giá trị lực cắt Qfbt được xác định theo công thức: fbt fb q

Q =q a (90) trong đó: sin(900 ) fb fb q R b

7.4.3.2 Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn theo tiết diện nghiêng khi sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh (Hình 9b) được tiến hành theo điều kiện: fb fbt sw

Q, Q fb và Q fbt lấy theo 7.4.3.1;

Q swlà lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

Lực cắt Q sw được xác định theo công thức: sw sw sw q

Q = q a (93) trong đó: φ sw là hệ số, lấy bằng 0,75; q swlà nội lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện, được xác định theo công thức: sw sw sw w q R A

Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo tiết diện nghiêng chịu mô men

Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn theo tiết diện nghiêng chịu mô men (Hình 10) được tiến hành theo điều kiện: s sw fbt

M M +M +M (95) trong đó: М là mô men trong tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu a q lên trục dọc cấu kiện, được xác định do tất cả các ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiêng đang xét, đối với đầu cuối của tiết diện nghiêng (điểm 0), nằm đối diện với đầu mà có cốt thép dọc đang được kiểm tra chịu lực kéo do mô men trong tiết diện nghiêng; khi đó cần kể đến tải trọng nguy hiểm nhất trong phạm vi tiết diện nghiêng; М slà mô men chịu bởi cốt thép dọc cắt qua tiết diện nghiêng đối với đầu đối diện của tiết diện nghiêng (điểm 0); М sw là mô men chịu bởi cốt thép ngang cắt qua tiết diện nghiêng đối với đầu đối diện của tiết diện nghiêng (điểm 0); М fbt là mô men chịu bởi bê tông cốt sợi thép đối với đầu đối diện của tiết diện nghiêng (điểm 0); aq h sw s w

Hình 10 – Sơ đồ nội lực khi tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo tiết diện nghiêng chịu mô men

Mô men M s được xác định theo công thức: s s s

N s là nội lực trong cốt thép dọc, lấy bằng R s A s, còn trong vùng neo – được xác định theo 9.3.5.1 đến 9.3.5.8 và theo 9.3.6.1 đến 9.3.6.3; z slà cánh tay đòn của ngẫu lực, cho phép lấy z s = 0,9h

Mô men M sw chịu bởi cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện được xác định theo công thức: sw 0, 5 sw q

Q sw là nội lực trong cốt thép ngang, lấy bằng q sw a q; q swđược xác định theo công thức (94), còn a q lấy trong khoảng từ 1,0h đến 2,0h

Mô men М fbtđược xác định theo công thức: fbt 0, 5 fbt q

M = Q a (98) trong đó: Qfbt được xác định theo 7.4.3.1

Tính toán được tiến hành đối với tiết diện nghiêng nằm dọc theo chiều dài cấu kiện ở các đoạn đầu của nó và tại các vị trí cắt cốt thép dọc, với chiều dài hình chiếu a q của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lấy trong các phạm vi nêu trên

Cho phép tiến hành tính toán tiết diện nghiêng theo công thức (95), trong đó giá trị mô men M trong tiết diện nghiêng lấy với chiều dài hình chiếu lên trục dọc cấu kiện bằng 2,0h, còn mô men M sw lấy bằng 0,5qswh 2

Khi không có cốt thép ngang, việc tính toán tiết diện nghiêng được tiến hành theo điều kiện (95), trong đó mô men M trong tiết diện nghiêng lấy với chiều dài hình chiếu a q lên trục dọc cấu kiện bằng

Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu nén cục bộ

7.5.1 Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu nén (ép) cục bộ được tiến hành khi có tác dụng của lực nén đặt trên một diện tích giới hạn, vuông góc với bề mặt cấu kiện bê tông cốt sợi thép Khi đó, cần kể đến cường độ chịu nén nâng cao của bê tông cốt sợi thép trong phạm vi diện chịu tải (diện tích chịu nén cục bộ) do trạng thái ứng suất ba chiều của bê tông cốt sợi thép nằm dưới diện chịu tải, phụ thuộc vào vị trí diện chịu tải trên bề mặt cấu kiện

Khi đặt lưới thép trong vùng nén cục bộ, cần kể đến cường độ chịu nén nâng cao bổ sung của bê tông cốt sợi thép nằm dưới diện chịu tải do cốt thép thanh cản trở biến dạng ngang

Tính toán cấu kiện chịu nén cục bộ trong trường hợp chỉ cốt sợi thép (xem 5.1.2) được tiến hành theo 7.5.2, còn trong trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh – theo 7.5.3

7.5.2 Tính toán cấu kiện chịu nén cục bộ (ép mặt) khi chỉ sử dụng cốt sợi thép (Hình 11) được tiến hành theo điều kiện:

N là lực nén cục bộ do ngoại lực;

Afb,loc là diện tích đặt lực nén (diện tích chịu nén cục bộ);

Rfb,loc là cường độ chịu nén cục bộ tính toán của bê tông cốt sợi thép khi có lực nén cục bộ tác dụng; ψ là hệ số lấy bằng 1,0 khi tải trọng cục bộ phân bố đều và bằng 0,75 khi tải trọng cục bộ phân bố không đều trên diện tích chịu nén cục bộ

Giá trị của R fb,loc được xác định theo công thức: fb loc , fb fb

R = R (100) trong đó φfb là hệ số, được xác định theo công thức:

 = A (101) nhưng lấy không lớn hơn 2,5 và không nhỏ hơn 1,0

Trong công thức (101): Аfb,max là diện tích tính toán lớn nhất, được xác định theo các nguyên tắc sau:

- Trọng tâm của các diện tích A fb,loc và Afb,max phải trùng nhau;

- Biên của diện tích tính toán Afb,max nằm cách mỗi cạnh của diện tích Afb,loc một khoảng bằng kích thước tương ứng của các cạnh này (Hình 11)

1 a) Nằm xa biên b) Nằm trên toàn bộ c) Nằm ở biên (hoặc đầu) cấu kiện chiều rộng cấu kiện cấu kiện trên toàn bộ chiều rộng Hình 11 – Sơ đồ tính toán cấu kiện chịu nén cục bộ khi có tải trọng cục bộ tác dụng

2a d) Nằm ở góc cấu kiện e) Nằm ở một biên cấu kiện f) Nằm ở ngay sát một biên cấu kiện

1 – Cấu kiện có tải trọng cục bộ tác dụng; 2 – Diện tích chịu nén cục bộ Afb,loc ; 3 – Diện tích tính toán lớn nhất Аfb,max ; 4 – Trọng tâm của các diện tích Afb,loc và Afb,max ; 5 – Vùng tối thiểu cần đặt lưới thép mà trong đó lưới thép cần được kể đến trong tính toán

7.5.3 Tính toán các cấu kiện chịu nén cục bộ trong trường hợp đặt lưới thép hàn (cốt thép gián tiếp) được tiến hành theo điều kiện:

R bs,loclà cường độ chịu nén tính toán quy đổi của bê tông cốt sợi thép có kể đến lưới thép đặt trong vùng nén cục bộ, được xác định theo công thức:

, , 2 , , , bs loc fb loc s xy s xy s xy

R =R +  R  (103) ở đây: φs,xy là hệ số, được xác định theo công thức:

, fb loc ef s xy fb loc

 = A (104) Аfb,loc,ef là diện tích nằm trong chu vi của lưới thép, tính theo các thanh ngoài cùng của lưới thép và lấy trong công thức (104) không lớn hơn A fb,max;

Rs,xy là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép thanh; μs,xy là hàm lượng lưới thép, được xác định theo công thức:

, , x sx x y sy y s xy fb loc ef n A l n A l

 = + (105) nх, Asx, lxlà số lượng các thanh thép, diện tích tiết diện và chiều dài thanh thép của lưới, tính theo trục các thanh ngoài cùng theo phương X; ny, Аsy, lylà số lượng các thanh thép, diện tích tiết diện và chiều dài thanh thép của lưới, tính theo trục các thanh ngoài cùng theo phương Y ; s là bước lưới thép

Giá trị của R fb,loc, Afb,lос, ψ và N lấy theo 7.5.2

Giá trị lực nén cục bộ chịu bởi cấu kiện được gia cường lưới thép cục bộ (vế phải của điều kiện (102)) lấy không lớn hơn hai lần giá trị lực nén cục bộ chịu bởi cấu kiện không được gia cường lưới thép cục bộ (vế phải của điều kiện (99))

Việc đặt lưới thép phải thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo nêu trong điều 8.

Tính toán chọc thủng cấu kiện bê tông cốt sợi thép

Yêu cầu chung

Tính toán chọc thủng được tiến hành đối với các cấu kiện bê tông cốt sợi thép dạng phẳng (bản) khi có tác dụng của lực cục bộ (vuông góc với mặt phẳng cấu kiện) đặt tập trung – lực tập trung và mô men uốn tập trung

Khi tính toán chọc thủng, cần xét tiết diện tính toán nằm gần vùng truyền lực lên cấu kiện ở khoảng cách h/2, vuông góc với trục dọc của nó, mà có lực tiếp tuyến tác dụng lên bề mặt do lực tập trung và mô men uốn tập trung gây ra

Lực tiếp tuyến tác dụng trên diện tích của tiết diện tính toán phải được chịu bởi bê tông cốt sợi thép với cường độ chịu kéo dọc trục R fbt và bởi các thanh cốt thép ngang với cường độ chịu kéo R sw nằm ở hai phía của tiết diện tính toán ở khoảng cách h/2

Khi có tác dụng của lực tập trung thì lực tiếp tuyến do bê tông cốt sợi thép và cốt thép thanh cùng chịu được lấy như lực phân bố đều trên toàn bộ diện tích tiết diện tính toán Khi có tác dụng của mô men uốn tập trung thì lực tiếp tuyến do bê tông cốt sợi thép và cốt thép ngang cùng chịu được lấy có kể đến sự làm việc không đàn hồi của bê tông cốt sợi thép và của cốt thép thanh Cho phép lấy lực tiếp tuyến do bê tông cốt sợi thép và cốt thép thanh cùng chịu như là lực thay đổi tuyến tính dọc theo chiều dài tiết diện tính toán theo phương tác dụng của mô men uốn với lực tiếp tuyến lớn nhất ngược dấu ở biên của tiết diện tính toán theo phương này

Tính toán chọc thủng chịu tác dụng của lực tập trung trong trường hợp chỉ sử dụng cốt sợi thép được tiến hành theo 7.6.2.1; trong trường hợp chịu lực tập trung và sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh – theo 7.6.2.2, trong trường hợp chịu đồng thời lực tập trung, mô men uốn tập trung và chỉ sử dụng cốt sợi thép – theo 7.6.3.1; trong trường hợp chịu đồng thời lực tập trung, mô men uốn tập trung và sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh – theo 7.6.3.2 Đường bao tính toán của tiết diện ngang được xác định như sau:

− Khi diện truyền tải nằm ở phía trong của cấu kiện phẳng: là đường bao kín và bao quanh diện truyền tải (Hình 12b,d);

− Khi diện truyền tải nằm ở biên hoặc ở góc cấu kiện phẳng thì cần xét hai phương án: một là đường bao kín bao quanh diện truyền tải và hai là đường bao không kín nằm sau biên của cấu kiện phẳng (Hình 12a,c), trong trường hợp này, lấy giá trị nhỏ hơn của khả năng chịu lực trong hai phương án h/2 h/2 h/2

X 1 a) Diện truyền tải nằm b) Diện truyền tải nằm ở góc cấu kiện phẳng ở phía trong cấu kiện phẳng h/2

1 h/2 c) Diện truyền tải nằm d) Khi cốt thép ngang ở biên cấu kiện phẳng đặt chồng chữ thập

2 – Đường bao tính toán của tiết diện ngang;

2’ – Đường bao tính toán theo phương án hai;

3 – Trọng tâm đường bao tính toán (vị trí giao nhau của các trục Х 1 và Y 1 );

4 – Trọng tâm diện truyền tải (vị tí giao nhau của các trục X và Y);

6 – Đường bao của tiết diện ngang tính toán mà không cần kể đến cốt thép ngang trong tính toán;

Hình 12 – Sơ đồ đường bao của tiết diện ngang tính toán khi chọc thủng

Tính toán chọc thủng cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu lực tập trung

7.6.2.1 Tính toán chọc thủng cho cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu lực tập trung trong trường hợp chỉ sử dụng cốt sợi thép được tiến hành theo điều kiện: fb ult ,

F là lực tập trung do tải trọng ngoài;

F fb,ult là lực tập trung giới hạn chịu được bởi bê tông cốt sợi thép

Nội lực F fb,ultđược xác định theo công thức: fb ult , fbt fb

F =R A (107) trong đó A fb là diện tích tiết diện ngang tính toán nằm ở khoảng cách 0,5h tính từ biên của diện truyền lực tập trung F với chiều cao làm việc của tiết diện h (Hình 13)

Diện tích А fb được xác định theo công thức: fb 2

A =u h (108) trong đó: u là chu vi đường bao của tiết diện ngang tính toán; h là chiều cao của tiết diện

1 – Tiết diện ngang tính toán;

2 – Đường bao của tiết diện ngang tính toán;

3 – Đường bao của diện truyền tải

Hình 13 – Sơ đồ tính toán chọc thủng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép không đặt cốt thép ngang

7.6.2.2 Tính toán chọc thủng cho cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu lực tập trung trong trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh (Hình 14) được tiến hành theo điều kiện:

F sw,ultlà nội lực do cốt thép ngang chịu khi chọc thủng

F fb,ultlà nội lực do bê tông cốt sợi thép chịu, được xác định theo 7.6.2.1

Nội lực F sw,ult chịu bởi cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện và phân bố đều dọc theo đường bao của tiết diện ngang tính toán được xác định theo công thức:

F = q u (110) trong đó: u là chu vi đường bao của tiết diện ngang tính toán, được xác định theo 7.6.2.1; q sw là nội lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài đường bao của tiết diện tính toán, nằm trong phạm vi 0,5h về hai phía của đường bao của tiết diện tính toán, được xác định theo công thức: w w w w s s s q R A

A sw là diện tích tiết diện cốt thép ngang với bước s w, nằm trong phạm vi 0,5h về hai phía của đường bao của tiết diện ngang tính toán theo chu vi của nó

Khi cốt thép ngang phân bố không đều dọc theo đường bao của tiết diện tính toán mà phân bố tập trung ở các trục của diện truyền tải (cốt thép ngang đặt chồng dạng chữ thập) thì chu vi đường bao u đối với cốt thép ngang lấy theo chiều dài thực tế của các đoạn có bố trí cốt thép ngang L sw,x và L sw,y theo đường bao chọc thủng tính toán (Hình 12d)

Giá trị của tổng F fb,ult + Fsw,ult lấy không lớn hơn 2F fb,ult Cốt thép ngang kể trong tính toán với F sw,ult không nhỏ hơn 0,25F fb,ult

Vùng nằm ngoài biên bố trí cốt thép ngang được tính toán chọc thủng theo 7.6.2.1, trong đó xét đường bao của tiết diện tính toán ở khoảng cách 0,5h tính từ biên bố trí cốt thép ngang (Hình 14) Khi cốt thép ngang đặt tập trung theo các trục của diện truyền tải thì đường bao tính toán của tiết diện ngang của bê tông lấy theo các đường chéo tính từ biên bố trí cốt thép ngang (Hình 12d)

Cốt thép ngang phải thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo nêu trong điều 8.

Tính toán chọc thủng cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu lực tập trung và mô men uốn tập trung

7.6.3.1 Tính toán chọc thủng cấu kiện bê tông cốt sợi thép khi có tác dụng đồng thời của lực tập trung và mô men uốn tập trung, trong trường hợp chỉ sử dụng cốt sợt thép (Hình 13), được tiến hành theo điều kiện:

F là lực tập trung do tải trọng ngoài; М là mô men uốn tập trung do tải trọng ngoài, được kể đến trong tính toán chọc thủng (xem 7.6.1);

F fb,ultvà M fb,ultlà lực tập trung giới hạn và mô men uốn tập trung giới hạn mà bê tông cốt sợi thép có thể chịu được trong tiết diện tính toán khi chúng tác dụng độc lập

Trong khung bê tông cốt sợi thép của nhà với các sàn phẳng thì mô men uốn tập trung М lос bằng tổng mô men uốn trong các tiết diện của cột trên và cột dưới tiếp giáp với sàn trong nút đang xét Nội lực giới hạn F fb,ultđược xác định theo 7.6.2.1

Mô men uốn giới hạn М fb,ultđược xác định theo công thức: fb ult , fbt fb

W fb là mô men kháng uốn của diện tích được bao bởi đường bao tính toán của tiết diện ngang, xác định theo 7.6.3.3

Khi có tác dụng của các mô men uốn trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau thì tính toán chọc thủng được tiến hành theo điều kiện:

, , , y 1 x fb ult fbx ult fby ult

F, M x và M y là lực tập trung và các mô men uốn tập trung theo phương của các trục X và Y, đã được kể đến trong tính toán chọc thủng (xem 7.6.1) do tải trọng ngoài;

F fb,ult, Mfbx,ult và M fby,ult là lực tập trung giới hạn và các mô men uốn tập trung giới hạn theo phương hai trục X và Y, mà bê tông cốt sợi thép trong tiết diện ngang tính toán có thể chịu được khi chúng tác dụng độc lập

Nội lực giới hạn F fb,ultđược xác định theo 7.6.2.1

Các mô men uốn giới hạn M fbx,ult và M fby,ult được xác định theo các chỉ dẫn đã nêu ở trên khi có tác dụng của mô men uốn tương ứng trong mặt phẳng trục X và mặt phẳng trục Y

Khi lực tập trung đặt lệch tâm so với trọng tâm đường bao của tiết diện ngang tính toán thì giá trị mô men uốn tập trung do tải trọng ngoài được xác định có kể đến mô men uốn bổ sung do lực tập trung đặt lệch tâm so với trọng tâm đường bao tiết diện ngang tính toán

7.6.3.2 Tính toán chọc thủng cấu kiện bê tông cốt sợi thép khi có tác dụng đồng thời của lực tập trung và mô men uốn tập trung trong trường hợp sử dụng cốt thép kết hợp cốt sợi thép (Hình 14) được tiến hành theo điều kiện:

1 fb ult sw ult fb ult sw ult

F fb,ult và M fb,ult là lực tập trung giới hạn và mô men uốn tập trung giới hạn mà bê tông cốt sợi thép trong tiết diện ngang tính toán có thể chịu được khi chúng tác dụng độc lập;

F sw,ultvà M sw,ultlà lực tập trung giới hạn và mô men uốn tập trung giới hạn mà cốt thép ngang có thể chịu được khi chúng tác dụng độc lập

Nội lực F fb,ult, Mfb,ult và F sw,ultđược xác định theo 7.6.3.1 và 7.6.3.2

Mô men M sw,ult, chịu bởi cốt thép ngang nằm vuông góc với mặt phẳng cấu kiện và phân bố đều dọc theo đường bao tiết diện tính toán, được xác định theo công thức:

M = q W (115) trong đó: q sw và W sw được xác định theo 7.6.3.1 và 7.6.3.4

Khi lực tập trung và mô men uốn tập trung tác dụng trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau thì việc tính toán chọc thủng được tiến hành theo điều kiện:

, , , , , , y 1 x fb ult sw ult fbx ult swx ult fby ult swy ult

F, М х và М yđược xác định theo 7.6.3.2;

F fb,ult, M fbx,ult và M fby,ult là lực tập trung giới hạn và các mô men uốn tập trung giới hạn theo phương các trục X và Y mà bê tông cốt sợi thép trong tiết diện tính toán có thể chịu được khi chúng tác dụng độc lập;

F sw,ult, M swx,ult và M swy,ultlà lực tập trung giới hạn và các mô men uốn tập trung giới hạn theo phương các trục X và Y mà cốt thép ngang trong tiết diện tính toán có thể chịu được khi chúng tác dụng độc lập h/2 h/2 h s w  h/3 s w  h/3 h0 h/2

1 – Tiết diện ngang tính toán;

2 – Đường bao của tiết diện ngang tính toán;

3 – Biên của vùng mà cốt thép ngang được kể đến trong tính toán;

4 – Đường bao của tiết diện ngang tính toán mà cốt thép ngang không kể đến trong tính toán;

5 – Đường bao của diện truyền tải

Hình 14 – Sơ đồ tính toán chọc thủng của bản bê tông cốt sợi thép có đặt cốt thép ngang đều nhau theo phương đứng

Nội lực F fb,ult, Mfbx,ult, Mfby,ult và Fsw,ult được xác định theo 7.6.3.1 và 7.6.3.2

Các mô men M swx,ult và М swy,ult được xác định theo các khuyến nghị nêu trên khi có tác dụng của mô men uốn tương ứng theo phương trục X và trục Y

Giá trị F fb,ult + F sw,ult, M fb,ult + M sw,ult, M fbx,ult + M swx,ult, M fby,ult + M swy,ult trong các điều kiện (115) và

(117) lấy tương ứng không lớn hơn 2Ffb,ult, 2Mfb,ult, 2Mfbx,ult, 2Mfby,ult.

Cốt thép ngang phải thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo nêu trong điều 8

Yêu cầu chung

8.1.1 Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai bao gồm:

− Tính toán hình thành vết nứt;

− Tính toán chiều rộng vết nứt vuông góc và vết nứt nghiêng với trục dọc cấu kiện:

Không cần tính toán về khép kín vết nứt đối với kết cấu bê tông cốt sợi thép

8.1.2 Tính toán hình thành vết nứt được tiến hành để kiểm tra sự cần thiết phải tính toán chiều rộng vết nứt, cũng như để kiểm tra sự cần thiết phải kể đến vết nứt khi tính toán biến dạng

8.1.3 Khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai, tải trọng lấy với hệ số độ tin cậy γf = 1,0.

Tính toán chiều rộng vết nứt của cấu kiện bê tông cốt sợi thép

Yêu cầu chung

8.2.1.1 Việc tính toán hình thành vết nứt của cấu kiện bê tông cốt sợi thép được tiến hành trong các trường hợp khi mà điều kiện sau được tuân thủ:

M Mcrc (139) trong đó: М là mô men uốn do tải trọng ngoài đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn và đi qua trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện; М crc là mô men uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu khi hình thành vết nứt, xác định theo 8.2.1.2 Đối với các cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu kéo đúng tâm thì sự hình thành vết nứt được xác định từ điều kiện:

N là lực kéo dọc trục do tải trọng ngoài;

N crc là lực kéo dọc trục chịu bởi cấu kiện khi hình thành vết nứt, được xác định theo 8.2.2.2

8.2.1.2 Cần tính toán các vết nứt ngắn hạn và dài hạn đối với các cấu kiện bê tông cốt sợi thép

Chiều rộng vết nứt ngắn hạn được xác định do tác dụng đồng thời của tải trọng thường xuyên và tạm thời (dài hạn và ngắn hạn), còn chiều rộng vết nứt dài hạn được xác định chỉ do tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn (xem 5.2.4)

8.2.1.3 Việc tính toán chiều rộng vết nứt được tiến hành theo điều kiện: crc crc ult , a a (141) trong đó: a crc là chiều rộng vết nứt do tác dụng của tải trọng ngoài, xác định theo 8.2.1.4, 8.2.3.1 và 8.2.4; a crc,ultlà chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép, lấy theo Bảng 1

8.2.1.4 Chiều rộng vết nứt a crcđược xác định dựa vào chuyển dịch tương hỗ giữa cốt thép chịu kéo và bê tông về hai phía của vết nứt ở mức trục cốt thép và lấy như sau:

Với vết nứt dài hạn: crc crc ,1 a =a (142)

Với vết nứt ngắn hạn:

,1 ,2 ,3 crc crc crc crc a =a +a −a (143) trong đó: a crc,1là chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn; a crc,2 là chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời (dài hạn và ngắn hạn); a crc,3là chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn;

Các giá trị a crc,1, a crc,2 và a crc,3được xác định có kể đến ảnh hưởng của khoảng thời gian tác dụng của tải trọng tương ứng.

Xác định mô men hình thành vết nứt vuông góc với trục dọc cấu kiện

8.2.2.1 Mô men hình thành vết nứt М crc đối với cấu kiện bê tông cốt sợi thép được xác định theo công thức:

− Đối với cấu kiện không ứng suất trước cốt thép: crc pt bt ser ,

− Đối với cấu kiện ứng suất trước: crc pt bt ser , p

W pt là mô men kháng uốn đối với thớ chịu kéo ngoài cùng của tiết diện có kể đến biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu kéo, được xác định theo công thức:

W pt I bc f I fc f I ft bt h x S

I bclà mô men quán tính của vùng bê tông chịu nén;

I fc1 và I ft1là mô men quán tính của diện tích tiết diện cốt sợi thép hoặc của diện tích tiết diện cả cốt sợi thép và cốt thép thanh, nằm tương ứng trong vùng chịu nén và chịu kéo của tiết diện đối với trục trung hòa;

S btlà mô men tĩnh của diện tích tiết diện vùng chịu kéo của bê tông đối với trục trung hòa; α f là tỉ số mô đun đàn hồi của cốt sợi thép E fvà của bê tông E b.

Vị tí trục trung hòa được xác định theo công thức:

S bclà mô men tĩnh của diện tích tiết diện vùng chịu nén của bê tông;

S fc1 và S ft1 là mô men tĩnh của diện tích tiết diện cốt sợi thép hoặc diện tích cả cốt sợi thép và cốt thép thanh, tương ứng nằm trong vùng chịu nén và chịu kéo đối với trục trung hòa; А bt là diện tích tiết diện bê tông chịu kéo; h là chiều cao tiết diện cấu kiện

Giá trị М ptrong công thức (145) được xác định theo công thức:

M =P e +r (148) trong đó: М p là mô men của lực P đối với trục song song với trục trung hòa và đi qua điểm lõi nằm xa hơn cả so với vùng chịu kéo mà cần xác định khả năng chống nứt

Trong công thức (145), lấy dấu “+” khi mô men М crc và М p có hướng ngược nhau, lấy dấu “-” khi hướng của các mô men này trùng nhau

Giá trị I fc1, Ift1, Sfc1 và S ft1được tính với các hàm lượng cốt sợi thép theo diện tích  fa ,1 ,  fa và  faw Các hàm lượng này được xác định theo các công thức sau:

Các hệ số k n f , , k or f , và k or w , , kể đến hướng sợi thép trong cánh và sườn đối với tiết diện chữ T và chữ I, lấy theo Bảng 9 và 10

Giá trị hệ số k an được xác định theo công thức:

 = − M trong đó: М và М crc là các mô men uốn (xem 8.2.1.1); М lim là mô men uốn tính toán (theo các trạng thái giới hạn thứ nhất); f an , l là chiều dài neo của sợi thép trong bê tông, được xác định theo 7.2.2.3; lf là chiều dài sợi thép;

8.2.2.2 Nội lực N crc khi vết nứt hình thành trong các cấu kiện chịu kéo đúng tâm được xác định theo công thức: crc red bt ser ,

A redlà diện tích quy đổi của tiết diện ngang của cấu kiện, được xác định theo công thức: red b s s

A b, As, A s là diện tích tiết diện ngang tương ứng của bê tông, của cốt thép thanh chịu kéo và chịu nén; α là hệ số quy đổi cốt thép về bê tông, được xác định theo công thức:α = E s /Eb

Tính toán chiều rộng vết nứt vuông góc với trục dọc cấu kiện

8.2.3.1 Chiều rộng vết nứt vuông góc với trục dọc cấu kiện а crc khi sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh được xác định theo công thức:

= − (155) trong đó: а crc tính bằng milimét (mm); δ là hệ số, lấy bằng:

1,0 đối với các cấu kiện chịu uốn và chịu nén lệch tâm;

1,2 đối với các cấu kiện chịu kéo; φ llà hệ số, lấy như sau:

- khi có tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn và tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn:……… 1,00;

- khi có tác dụng của tải trọng lặp, tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn đối với kết cấu làm từ: bê tông nền là bê tông nặng: 1,50; bê tông nền là bê tông hạt nhỏ nhóm A: 1,75; η f1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của hàm lượng cốt sợi thép, được xác định theo công thức:

+ (156) với m được xác định theo công thức:

(157) trong đó: А là diện tích tiết diện ngang của cấu kiện cần xác định khả năng chống nứt, tính bằng milimét vuông (mm 2 ); d f,red là đường kính tương đương (quy đổi) của cốt sợi thép được sử dụng, tính bằng milimét (mm), xác định theo 7.2.2.3; μ fa hàm lượng cốt sợi thép quy đổi theo diện tích, được xác định theo công thức:

fv là hàm lượng cốt sợi thép theo thể tích phù hợp với 6.2.1.2; kor là hệ số hướng sợi, lấy theo Bảng 9; Đối với các phần tiết diện riêng của tiết diện thẳng góc của cấu kiện thì giá trị của μ fa có thể được xác định theo các công thức (150) và (151); η redlà hàm lượng thép quy đổi, được xác định theo công thức: f 2 fa s s red fa s

+ (158) trong đó: η f2 là hệ số, lấy như sau: Đối với sợi thép phay từ thép tấm dày và được sản xuất theo ТУ 0882-193-46854090, ASTM A820, EN 14889-1: 1,00; Đối với sợi thép cắt từ thép tấm mỏng và được sản xuất theo ТУ 0991-123-53832025 và ТУ 1231-001-70832021,

ASTM A820, EN 14889-1: 1,20; Đối với sợi thép cắt từ dây thép và được sản xuất: theo ТУ 1211-205-46854090):

Loại sợi kiểu tròn có móc hai đầu (HENDIX): 1,00;

Loại sợi kiểu tròn lượn sóng (FIBAX 1/50): 1,00;

Loại sợi kiểu tròn lượn sóng (FIBAX 1,3/50): 1,00;

Loại sợi kiểu tròn dẹt hai đầu (TWINFLAT): 1,20;

Loại sợi kiểu tròn có côn hai đầu (MIXARM): 1,30; theo ТУ 1221-002-95751815:

Loại sợi kiểu tròn có móc hai đầu: 1,00;

Loại sợi kiểu tròn lượn sóng khi đường kính d f ≤ 0,8 mm: 1,00;

Loại sợi kiểu tròn lượn sóng d f > 0,8 mm: 1,00;

Loại sợi kiểu tròn với bề mặt lồi lõm: 1,15;

Loại sợi kiểu tròn với bề mặt nhẵn: 1,20; theo ТУ 1276-001-56707303 loại sợi kiểu tròn có móc hai đầu

(МИКАС) với nhãn hiệu: ФАСк 30/0,5, ФАО 60/0,75, ФАСк 60/0,75: 1,00; ФАО 50/1,0: 1,10; theo ASTM A820 và EN 14889-1:

Loại sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu, kiểu tròn lượn sóng: 1,00;

Loại sợi kiểu tròn với bề mặt lồi lõm: 1,15;

Loại sợi thép kiểu tròn dẹt hai đầu: 1,20;

Loại sợi thép kiểu tròn tròn có côn hai đầu: 1,30; n slà hệ số, lấy đối với cốt thép thanh: cán nóng có gờ: 1,00; cán nóng trơn: 1,30; kéo nguội có gờ và cáp: 1,20; kéo nguội trơn: 1,40; σf là ứng suất quy ước ở thớ chịu nén ngoài cùng hoặc số gia ứng suất do ngoại lực tác dụng (khi có ứng suất trước) được xác định theo 8.2.3.2 của tiêu chuẩn này; Е flà mô đun đàn hồi của cốt sợi thép, xem 6.2.2.1.3; μ red là hàm lượng quy đổi của cốt thép theo diện tích,  red = fa + s , nhưng không lớn hơn 0,02; d red là đường kính quy đổi của cả cốt sợi thép và cốt thép thanh, xác định theo công thức:

, , f red fa s s red f red fa s s d d d d d

8.2.3.2 Ứng suất σf được xác định như sau:

− Đối vớicác cấu kiện chịu kéo đúng tâm: theo công thức: f fa bt

N là lực kéo; Р là lực nén trước có kể đến tất cả các hao tổn; А bt là diện tích tiết diện bê tông cốt sợi thép;

− Đối với các cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm hoặc kéo lệch tâm: theo các nguyên tắc của cơ học kết cấu như đối với vật thể đàn hồi

Khi tính σ f thì phải xét tiết diện quy đổi về tiết diện thép tương đương (Hình 15) với một đặc trưng đàn hồi thống nhất Trong vùng chịu kéo thì chỉ quy đổi về tiết diện thép đối với cốt sợi thép và cốt thép thanh với diện tích tiết diện tương đương, còn trong vùng chịu nén thì quy đổi cốt thép và bê tông với các diện tích tiết diện tương đương về cốt sợi thép với α s = Es/Ef và α b = Eb/Ef Đối với cấu kiện chịu uốn thì giá trị σ f được xác định theo công thức:

 = − W + (161) trong đó: е là độ lệch tâm của lực P đối với trọng tâm tiết diện cấu kiện; r là khoảng cách từ điểm lõi gần nhất tới biên chịu nén của tiết diện bf

1 x wb fh whfh h bf bf bf hh wchwth wc 1 b swt 1 b st 1 h st 1 h a) Tiết diện cấu kiện bê tông cốt sợi thép b) Tiết diện đã được quy đổi về tiết diện thép

Hình 15 – Sơ đồ quy đổi tiết diện cấu kiện bê tông cốt sợi thép về tiết diện thép tương đương Đối với cấu kiện nén lệch tâm và kéo lệch tâm thì giá trị σ f được xác định theo công thức:

N tot là hợp lực của lực N và lực nén trước P; e c,tot là độ lệch tâm của lực N tot đối với trọng tâm tiết diện

Trong các công thức (161) và (162):

W f1 là mô men kháng uốn của tiết diện diện quy đổi về tiết diện thép, được xác định theo công thức:

I f1 là mô men quán tính của tiết diện đã được quy đổi về tiết diện thép tương đương, đối với trọng tâm tiết diện của nó; у сlà khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đã được quy đổi về tiết diện thép đến biên chịu kéo của tiết diện

Trong công thức (162), lấy dấu “trừ” khi nén lệch tâm, lấy dấu “cộng” khi kéo lệch tâm

8.2.3.3 Đối với các cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp 2 thì chiều rộng vết nứt ngắn hạn được tính bằng tổng chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn và số gia chiều rộng vết nứt do tác dụng của tải trọng ngắn hạn Chiều rộng vết nứt dài hạn phụ thuộc vào tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn.

Tính toán chiều rộng vết nứt nghiêng với trục dọc cấu kiện

Chiều rộng vết nứt nghiêng với trục dọc cấu kiện chịu uốn, trong trường hợp đặt lưới thép hoặc sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh, được xác định theo công thức:

= +   (164) trong đó: φ l là hệ số như trong 8.2.3.1; k1là hệ số, được tính như sau: Đối với sợi thép phay từ tấm thép dày và được sản xuất theo ТУ 0882-193-46854090, ASTM A820 và EN 14889-1: (20 − 1400μ faw)×10 3 ; Đối với sợi thép cắt từ thép tấm mỏng và được sản xuất theo ТУ 0991-123-53832025 và ТУ 1231-001-70832021,

ASTM A820và EN 14889-1: (25 − 1400μ faw)×10 3 ; Đối với sợi thép cắt từ dây thép và được sản xuất theo ТУ 1211-205-46854090:

Loại sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu (HENDIX), kiểu tròn lượn sóng (FIBAX 1/50 và FIBAX 1,3/50): (20 − 1400μ faw)×10 3 Loại sợi thép kiểu tròn dẹt hai đầu (TWINFLAT): (25 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn có côn hai đầu (MIXARM): (30 − 1400μ faw)×10 3 ; theo ТУ 1221-002-95751815:

Loại sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu: (20 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn lượn sóng khi đường kính d f ≤ 0,8 mm: (22 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn lượn sóng d f > 0,8 mm: (25 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn với bề mặt lồi lõm: (25 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn với bề mặt nhẵn: (30 − 1400μ faw)×10 3 ; theo ТУ 1276-001-56707303 loại sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu

(МИКАС) với nhãn hiệu:: ФАСк 30/0,5, ФАО 60/0,75, ФАСк 60/0,75: (25 − 1400μ faw)×10 3 ; ФАО 50/1,0: (30 − 1400μ faw)×10 3 ; theo ASTM A820và EN 14889-1:

Loại sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu, kiểu tròn lượn sóng: (20 − 1400μ faw)×10 3 Loại sợi thép kiểu tròn dẹt hai đầu: (25 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn với bề mặt lồi lõm: (25 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn có côn hai đầu: (30 − 1400μ faw)×10 3 ; Loại sợi thép kiểu tròn với bề mặt nhẵn: (30 − 1400μ faw)×10 3 ; h w (xem Hình 15); η f1là hệ số như trong 8.2.3.1;

 = với k n là hệ số, lấy theo Bảng 10; d f,redlà đường kính tương đương (quy đổi) của cốt sợi thép sử dụng, theo 7.2.2.3; Е f là mô đun đàn hồi của cốt sợi thép, lấy theo 6.2.2.1.3; k2 là hệ số, được xác định theo công thức:

Q là lực cắt lớn nhất ở đoạn cấu kiện đang xét do tải trọng tác dụng; Р là lực nén trước có kể đến tất cả các hao tổn; А bclà diện tích vùng chịu nén của bê tông cốt sợi thép.

Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo biến dạng

Yêu cầu chung

8.3.1.1 Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép theo biến dạng được tiến hành có kể đến các yêu cầu sử dụng đối với kết cấu

Tiến hành tính toán theo biến dạng dưới tác dụng của:

− Tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn (5.2.4) khi biến dạng cần được hạn chế do các yêu cầu công nghệ hoặc cấu tạo;

− Tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn khi biến dạng cần được hạn chế do các yêu cầu thẩm mỹ

8.3.1.2 Biến dạng (độ võng, góc xoay) của các cấu kiện của kết cấu bê tông cốt sợi thép được tính theo các công thức của cơ học kết cấu với các giá trị độ cong trong các công thức này xác định phù hợp với 8.3.1.3, 8.3.3.2 và 8.3.3.3 của tiêu chuẩn này

Giá trị độ cong và biến dạng của các cấu kiện bê tông cốt sợi thép được tính từ trạng thái ban đầu của chúng; khi có ứng suất trước – tính từ trạng thái trước khi bị nén ép

8.3.1.3 Độ cong của cấu kiện bê tông cốt sợi thép được xác định:

− Đối với các đoạn cấu kiện nơi mà trong vùng chịu kéo không hình thành vết nứt vuông góc với trục dọc cấu kiện: như đối với vật thể đặc

− Đối với các đoạn cấu kiện nơi mà trong vùng chịu kéo có vết nứt vuông góc với trục dọc cấu kiện: bằng tỉ số giữa hiệu số của biến dạng trung bình của thớ ngoài cùng ở vùng bê tông chịu nén và của thớ chịu kéo ngoài cùng ở vùng bê tông chịu kéo (hoặc của cốt thép dọc chịu kéo trong trường hợp sử dụng cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh) và chiều cao tiết diện cấu kiện (hoặc chiều cao làm việc của tiết diện)

Các cấu kiện hoặc các đoạn cấu kiện được xem như không có vết nứt trong vùng chịu kéo, nếu như các vết nứt không hình thành dưới tác dụng của tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn; khi đó, tải trọng đưa vào tính toán với hệ số độ tin cậy γf= 1,2

8.3.1.4 Giá trị biến dạng giới hạn cho phép của cấu kiện lấy theo TCVN 5574:2012 và các tài liệu tiêu chuẩn áp dụng cho từng loại kết cấu.

Tính toán độ võng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép

8.3.2.1 Tính toán độ võng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép được tiến hành theo điều kiện: f  fult (166) trong đó: f là độ võng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép dưới tác dụng của tải trọng ngoài; f ultlà độ võng giới hạn cho phép của cấu kiện bê tông cốt sợi thép Độ võng của các kết cấu bê tông cốt sợi thép được xác định theo các nguyên tắc chung của cơ học kết cấu phụ thuộc vào các đặc trưng uốn, trượt, biến dạng dọc trục của cấu kiện bê tông cốt sợi thép tại các tiết diện dọc theo chiều dài của nó (độ cong, góc trượt, và v.v…)

Khi có tác dụng của tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn thì độ võng của dầm hoặc bản trong mọi trường hợp không được vượt quá 1/150 nhip và 1/75 chiều dài vươn công xôn

8.3.2.2 Độ võng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép gây bởi biến dạng uốn được xác định theo công thức:

Mxlà mô men uốn tại tiết diện x do tác dụng của lực đơn vị đặt theo phương chuyển vị cần tìm của cấu kiện ở tiết diện x dọc theo chiều dài nhịp l mà cần xác định độ võng;

( ) 1 r tot x , là độ cong toàn phần của cấu kiện tại tiết diện x do tải trọng ngoài dùng để xác định độ võng; giá trị ( ) 1 r tot x , được xác định theo các công thức (169) và (177); dấu của ( ) 1 r được lấy phù hợp với biểu đồ độ cong Đối với cấu kiện với tiết diện không đổi, có vết nứt trên mỗi đoạn mà ở đó mô men uốn không đổi dấu, thì độ cong được phép tính đối với tiết diện chịu lực nhiều nhất với độ cong của các tiết diện còn lại của đoạn cấu kiện này thay đổi tỉ lệ thuận với mô men uốn Đối với một số trường hợp chất tải phổ biến hơn (ví dụ: đối với các cấu kiện tựa tự do hoặc công xôn, xem Phụ lục D), thì độ võng của cấu kiện chịu uốn với tiết diện không đổi có thể được tính theo công thức:

=     (168) trong đó: m là hệ số, lấy phụ thuộc vào điều kiện gối tựa và sơ đồ tải trọng (xem Phụ lục D);

( ) 1 r tot x , là độ cong tại tiết diện có mô men uốn lớn nhất do tải trọng dùng để xác định độ võng; l là nhịp tính toán của cấu kiện.

Xác định độ cong của cấu kiện bê tông cốt sợi thép

Cần xác định độ cong của các cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm, để làm cơ sở tính độ võng của chúng như sau:

− Đối với cấu kiện hoặc đoạn cấu kiện nơi mà trong vùng chịu kéo không hình thành vết nứt vuông góc với trục dọc cấu kiện: theo 8.3.3.2

− Đối với cấu kiện hoặc đoạn cấu kiện nơi mà trong vùng chịu kéo có vết nứt: theo 8.3.3.3

Các cấu kiện hoặc đoạn cấu kiện được xem là không có nứt nếu các vết nứt không hình thành (nghĩa là điều kiện (139) không được thỏa mãn) khi có tác dụng của toàn bộ tải trọng, bao gồm tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn

8.3.3.2 Xác định độ cong của các cấu kiện bê tông cốt sợi thép trên các đoạn không có vết nứt trong vùng chịu kéo

8.3.3.2.1 Giá trị độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm trên các đoạn nơi mà không hình thành các vết nứt vuông góc hoặc nghiêng với trục dọc cấu kiện, được xác định theo công thức:

( ) 1 r 1 và ( ) 1 r 2 là độ cong tương ứng do tải trọng tạm thời ngắn hạn và do tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn (không kể đến lực nén trước P):

   (171) trong đó: М là mô men uốn do tải trọng ngoài tương ứng đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn và đi qua trọng tâm tiết diện quy đổi; φ b,cr là hệ số từ biến của bê tông cốt sợi thép, lấy theo Bảng 7 của tiêu chuẩn này;

B f1là độ cứng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép dưới tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn, được xác định theo công thức:

B = E I (172) trong đó: Е b là mô đun đàn hồi của bê tông nền, lấy theo Bảng 6 của tiêu chuẩn này;

I 1là mô men quán tính của tiết diện đã quy đổi về tiết diện bê tông và bao gồm diện tích bê tông, diện tích cốt sợi thép hoặc diện tích của cốt sợi thép và cốt thép thanh quy đổi về bê tông Khi đó, hệ số quy đổi đối với cốt sợi thép α fb = E f /Eb, đối với cốt thép thanh a sb = Es/Eb, còn hàm lượng quy đổi của cốt sợi thép và cốt thép thanh được xác định theo các công thức từ

(149) đến (152) trong 8.2.2.1 của tiêu chuẩn này;

( ) 1 r 3 là độ cong gây bởi độ vồng của cấu kiện do tác dụng ngắn hạn của lực nén trước và được xác định theo công thức:

     (173) trong đó: е 0p là độ lệch tâm đặt lực P đối với trọng tâm cấu kiện;

( ) 1 r 4 là độ cong gây bởi độ vồng của cấu kiện do co ngót và từ biến của bê tông dưới tác dụng của lực nén trước và được xác định theo công thức:

     (174) trong đó: е b và e b là biến dạng tương đối của bê tông cốt sợi thép gây bởi co ngót và từ biến dưới tác dụng của lực nén trước, được xác định tương ứng ở mức biên chịu kéo và chịu nén của tiết diện theo các công thức: fb b

Giá trị của σfblấy bằng tổng các hao tổn ứng suất trước của cốt thép căng do co ngót và từ biến của bê tông cốt sợi thép theo 6.2.3.7 và 6.2.3.8 của tiêu chuẩn này đối với cốt thép vùng chịu kéo (quy ước lấy cốt thép nằm ở biên chịu kéo của tiết diện) còn giá trị của  fb – lấy tương tự nhưng đối với cốt thép căng, nếu như nó có ở mức thớ chịu nén ngoài cùng của bê tông

Khi đó tổng ( ) ( ) 1 r 3 + 1 r 4 lấy không nhỏ hơn Pe 0 p b  2 B f 1

Giá trị các độ cong ( ) 1 r 3 và ( ) 1 r 4 đối với cấu kiện không ứng suất trước cho phép lấy bằng không

8.3.3.2.2 Khi xác định độ cong trên các đoạn có vết nứt ban đầu trong vùng chịu nén của bê tông thì các giá trị ( ) 1 r 1 , ( ) 1 r 2 và ( ) 1 r 3 , đã được xác định theo các công thức (170), (171) và (173), lấy tăng thêm 15 %, còn giá trị ( ) 1 r 4 , đã được xác định theo công thức (174), lấy tăng thêm 25 %

8.3.3.3 Xác định độ cong của cấu kiện bê tông cốt sợi thép trên các đoạn có vết nứt trong vùng chịu kéo

8.3.3.3.1 Giá trị độ cong toàn phần của cấu kiện bê tông cốt sợi thép chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm tiết diện chữ nhật, chữ T, chữ I trên các đoạn nơi mà có các vết nứt vuông góc với trục dọc cấu kiện, cần được xác định theo công thức:

( ) 1 r 5 là độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng dùng để tính toán biến dạng;

( ) 1 r 6 là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn;

( ) 1 r 7 là độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn;

( ) 1 r 4 là độ cong gây bởi độ vồng của cấu kiện do co ngót và từ biến của bê tông dưới tác dụng của lực nén trước và được xác định theo công thức (174)

8.3.3.3.2 Giá trị ( ) 1 r 5 được xác định theo công thức:

   (178) trong đó: М là mô men uốn do tải trọng ngoài đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn và đi qua trọng tâm tiết diện quy đổi; М crc là mô men uốn hình thành vết nứt của tiết diện vuông góc với trục dọc cấu kiện; В f1 được xác định theo công thức (172); В f3 được xác định như sau:

Khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng: theo công thức

Khi có tác dụng dài hạn của tải trọng: theo công thức

B = E I (180) trong đó: I f1là mô men quán tính của tiết diện quy đổi, được xác định theo 8.2.3.2

8.3.3.3.3 Giá trị ( ) 1 r 6 đượcxác định theo công thức:

M ser là mô men uốn do tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn và đi qua trọng tâm tiết diện quy đổi; В f3 được xác định theo 8.3.3.3.2

8.3.3.3.4 Giá trị ( ) 1 r 7 được xác định theo công thức:

B được xác định theo công thức:

B = B (183) trong đó: В f3 được xác định theo công thức (180)

Chiều cao vùng chịu nén x được xác định theo công thức:

S b là mô men tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi về bê tông nền đối với biên chịu kéo:

A red là diện tích tiết diện quy đổi về bê tông nền, bao gồm diện tích bê tông cốt sợi thép vùng chịu nén và chịu kéo, diện tích của cốt thép thanh quy đổi về bê tông nền với α sb = E s/Eb, diện tích cốt sợi thép quy đổi về bê tông nền với α fb = E f /Eb;

A ov là diện tích phần phình ra của vùng bê tông cốt sợi thép chịu kéo

Yêu cầu chung

Để đảm bảo khả năng chịu lực, điều kiện sử dụng bình thường và độ bền lâu của kết cấu bê tông cốt sợi thép thì ngoài các yêu cầu tính toán, cần thực hiện các yêu cầu cấu tạo:

− Về kích thước hình học của các cấu kiện kết cấu;

− Về bố trí cốt thép và cốt sợi thép (hàm lượng, bố trí cốt thép, chiều dày lớp bê tông bảo vệ, neo và nối cốt thép);

− Về bảo vệ kết cấu chống lại các tác động bất lợi của môi trường.

Kích thước hình học của kết cấu

9.2.1 Các kích thước hình học tối thiểu của tiết diện kết cấu cần phải được lựa chọn sao cho đảm bảo được:

− Khả năng bố trí cốt thép (khoảng cách giữa các thanh cốt thép, lớp bê tông bảo vệ và v.v…), neo cốt thép và sự làm việc đồng thời của cốt thép với bê tông;

− Đủ độ cứng của kết cấu;

− Khả năng chịu lửa cần thiết, khả năng chống thấm nước của kết cấu, khả năng cách nhiệt và cách âm, khả năng chống ăn mòn, khả năng chống phóng xạ và các khả năng tương tự;

− Khả năng chế tạo có chất lượng khi đổ bê tông kết cấu

9.2.2 Khi thiết kế kết cấu bê tông cốt sợi thép, để đảm bảo các điều kiện về chế tạo, sự làm việc đồng thời của bê tông và cốt thép và độ bền lâu yêu cầu thì cần thực hiện các yêu cầu sau

9.2.3 Kích thước tiết diện của các cấu kiện bê tông cốt sợi thép của kết cấu nên được lựa chọn xuất phát từ các điều kiện sau:

− Chiều dày của bản phẳng hoặc của cánh các bản có sườn của kết cấu lắp ghép không nên lớn hơn 30 mm;

− Chiều dày các cánh hoặc bụng của các cấu kiện nên lấy không nhỏ hơn 15 mm, còn đối với các bản sàn giữa các tầng – không nên nhỏ hơn 30 mm

9.2.4 Khi kết cấu được chế tạo theo phương đứng thì chiều rộng cạnh trên của sườn, bao gồm cả phần uốn cong, nên lấy lớn hơn chiều rộng cạnh dưới của sườn một khoảng không nhỏ hơn 0,5l f

9.2.5 Chỗ nối các sườn kết cấu với cánh nên lấy với bán kính không nhỏ hơn 0,6l f hoặc uốn cong với kích thước hình chiếu của phần uốn cong không nhỏ hơn 0,75l f

9.2.6 Khi chế tạo kết cấu bê tông cốt sợi thép thì bán kính uốn tự do r của tấm khuôn nên lấy không nhỏ hơn 3t và 100d f,red để tránh bị nứt tách và trượt Khi dùng các giá uốn chuyên dụng hoặc khi đầm lại thì bán kính uốn có thể lấy với giá trị nhỏ hơn dựa trên các số liệu thực nghiệm

9.2.7 Chiều dày bản hoặc thành của các kết cấu thành mỏng nên lấy không nhỏ hơn 1/200 nhịp tự do của chúng

9.2.8 Khi thiết kế kết cấu làm từ bê tông cốt sợi thép thì cần tổ hợp kích thước tiết diện cấu kiện, kích thước cốt sợi thép và hàm lượng cốt sợi thép sao cho diện tích tối thiểu А min của tiết diện ngang của cấu kiện hoặc của một phần của nó thỏa mãn điều kiện:

9.2.9 Để đảm bảo độ cứng của các cấu kiện chịu nén lệch tâm thì kích thước tiết diện của chúng nên lấy sao cho độ mảnh l 0/i của các cấu kiện này theo phương bất kỳ không vượt quá:

200 - đối với cấu kiện bê tông cốt thép;

90 - đối với cấu kiện bê tông

9.2.10 Trong các kết cấu của nhà và công trình, cần bố trí các khe co giãn – nhiệt cố định và tạm thời với khoảng cách giữa chúng được lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, đặc điểm kết cấu của công trình, trình tự thi công và các điều kiện tương tự

Khi độ lún của móng không đều, cần tách kết cấu ra bằng các khe lún.

Bố trí cốt thép

Lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ

9.3.1.1 Cốt thép thanh nằm trong tiết diện kết cấu phải có lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ để đảm bảo:

− Sự làm việc đồng thời của cốt thép thanh với bê tông cốt sợi thép;

− Sự neo cốt thép thanh trong SRFC và bố trí các mối nối của các chi tiết cốt thép;

− Tính toàn vẹn của cốt thép thanh chống lại các tác động của môi trường xung quanh (kể cả khi có môi trường xâm thực);

− Khả năng chịu lửa và tính toàn vẹn của cốt thép thanh dưới tác dụng của lửa

9.3.1.2 Chiều dày lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ được xác định dựa theo các yêu cầu trong 9.3.1.1 có kể đến loại kết cấu, vai trò của cốt thép thanh trong kết cấu (cốt thép dọc chịu lực, cốt thép ngang, cốt thép phân bố, cốt thép cấu tạo), điều kiện môi trường xung quanh và đường kính cốt thép thanh

Giá trị tối thiểu của chiều dày lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ đến cốt thép thanh chịu lực lấy theo Bảng 12

9.3.1.3 Đối với kết cấu bê tông cốt sợi thép không có lớp phủ cách nước thì chiều dày lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ đối với cốt thép căng trong phạm vi chiều dài đoạn truyền ứng suất l p phải lấy không nhỏ hơn hai lần đường kính cốt thép căng, nhưng không nhỏ hơn 15 mm

Trong mọi trường hợp, chiều dày lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ lấy bằng đường kính thanh cốt thép, trừ đi 10 mm, nhưng không nhỏ hơn các giá trị nêu trong Bảng 12

Chiều dày lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ cần được xác định có kể đến các yêu cầu về công nghệ chế tạo kết cấu

Bảng 12 – Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ Đơn vị tính bằng milimét Điều kiện làm việc của kết cấu nhà

Giá trị chiều dày tối thiểu của lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ

1 Trong các gian phòng được che phủ với độ ẩm bình thường và thấp 10

2 Trong các gian phòng được che phủ với độ ẩm nâng cao

(khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung) 15

3 Ngoài trời (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung) 25

4 Trong đất (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung), trong móng khi có lớp bê tông lót 35

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh cốt thép

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh cốt thép cần được chọn sao cho đảm bảo được sự làm việc đồng thời giữa cốt thép thanh với bê tông cốt sợi thép và có kể đến sự thuận tiện khi đổ và đầm hỗn hợp bê tông cốt sợi thép, nhưng không nhỏ hơn đường kính lớn nhất của thanh, đồng thời không nhỏ hơn:

25 mm – đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông;

30 mm – đối với các thanh cốt thép trên được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông;

50 mm – đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành ba lớp trở lên (trừ các thanh của hai lớp dưới cùng) và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông, cũng như đối với các thanh nằm theo phương đứng trong lúc đổ bê tông

Trong điều kiện chật hẹp, cho phép bố trí các thanh cốt thép thành các nhóm-bó (không có khoảng hở giữa chúng) Khi đó, khoảng cách thông thủy giữa các bó thanh thép cũng phải không được nhỏ hơn đường kính quy đổi của thanh thép có diện tích tiết diện tương đương với diện tích tiết diện của bó thanh thép và lấy bằng:

1 n s red si d =  d (186) trong đó: d si là đường kính một thanh cốt thép trong bó; n là số lượng thanh cốt thép trong bó.

Bố trí cốt sợi thép và cốt thép dọc

9.3.3.1 Đối với các kết cấu chịu lực quan trọng thì cần bố trí cốt sợi thép kết hợp với cốt thép thanh

9.3.3.2 Hàm lượng cốt sợi thép theo thể tích nên lấy trong khoảng 0,005 ≤ μ fv ≤ 0,018 đối với các kết cấu chịu kéo, chịu uốn và chịu nén Khi có cơ sở về tính kinh tế thì cho phép lấy μ fv > 0,018 đối với các kết cấu chịu va đập, chịu mài mòn, chịu tác động nhiệt thay đổi dấu và lặp lại nhiều lần, hoặc khi có yêu cầu nâng cao về khả năng chống nứt, nhưng không lớn hơn 0,02.

9.3.3.3 Hàm lượng cốt sợi thép tối thiểu nên lấy sao cho thỏa mãn điều kiện sau: min

(187) trong đó: С là hệ số, lấy bằng 1,0 đối với các cấu kiện chịu kéo dọc trục và chịu kéo lệch tâm với độ lệch tâm nhỏ, và bằng 0,6 đối với các cấu kiện chịu uốn

9.3.3.4 Trong các cấu kiện bê tông cốt sợi thép, diện tích tiết diện của cốt thép dọc chịu kéo, cũng như chịu nén nếu cần theo tính toán, tính theo phần trăm diện tích tiết diện bê tông cốt sợi thép (bằng tích của chiều rộng tiết diện chữ nhật hoặc chiều rộng sườn của tiết diện chữ T hoặc chữ I và chiều cao làm việc của tiết diện),  s =( A bh s 0 )100%,cần lấy không nhỏ hơn:

0,08 % đối với các cấu kiện chịu uốn, chịu kéo lệch tâm, chịu nén lệch tâm khi độ mảnh l 0/h ≤

17 (đối với tiết diện chữ nhật với l 0/h ≤ 5);

0,20 % đối với các cấu kiện chịu nén lệch tâm khi độ mảnh l 0/h ≥ 87 (đối với tiết diện chữ nhật với l 0/h ≥ 25); Đối với các giá trị độ mảnh trung gian của cấu kiện thì giá trị μ s được xác định bằng nội suy

Trong các cấu kiện có cốt thép dọc bố trí đều theo chu vi tiết diện, cũng như trong các cấu kiện chịu kéo đúng tâm thì diện tích tiết diện tối thiểu của toàn bộ cốt thép dọc cần phải lấy gấp hai lần so với các giá trị nêu trên và tính trên toàn bộ diện tích tiết diện bê tông cốt sợi thép

9.3.3.5 Trong các kết cấu bê tông cốt sợi thép cần bố trí cốt thép thanh cấu tạo:

− Tại các vị trí thay đổi kích thước tiết diện cấu kiện;

− Trong các tường ở các vị trí dưới và trên các lỗ mở;

− Trong các cấu kiện chịu nén lệch tâm về phía các biên nơi mà xuất hiện ứng suất kéo; khi đó, hàm lượng cốt thép μ s lấy không nhỏ hơn 0,020 %

9.3.3.6 Trong các kết cấu bê tông cốt sợi thép dạng thanh và bản với cốt sợi thép kết hợp cốt thép thanh, thì khoảng cách tối đa giữa trục các thanh cốt thép dọc để đảm bảo đưa chúng vào làm việc cùng với bê tông cốt sợi thép, đảm bảo cho ứng suất và biến dạng được phân bố đều, cũng như để hạn chế chiều rộng vết nứt giữa các thanh cốt thép, không được lớn hơn:

− Trong các dầm và bản bê tông cốt sợi thép:

200 mm khi chiều cao tiết diện ngang h ≤ 150 mm;

1,5h và 400 mm khi chiều cao tiết diện ngang h > 150 mm;

− Trong các cột bê tông cốt sợi thép:

400 mm theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn;

500 mm theo phương mặt phẳng uốn

Trong các tường bê tông cốt sợi thép, khoảng cách giữa các thanh cốt thép thẳng đứng lấy không lớn hơn 2t và 400 mm (t là chiều dày tường), và khoảng cách giữa các thanh cốt thép nằm ngang – không lớn hơn 400 mm

9.3.3.7 Trong dầm và sườn có chiều rộng lớn hơn 150 mm, thì số lượng cốt thép dọc chịu lực kéo trong tiết diện ngang không được ít hơn 2 thanh Khi chiều rộng tiết diện từ 150 mm trở xuống thì cho phép đặt 1 thanh cốt thép dọc chịu lực trong tiết diện ngang

9.3.3.8 Trong dầm cần kéo vào gối tựa các thanh cốt thép dọc chịu lực với diện tích tiết diện không nhỏ hơn 0,5 lần diện tích tiết diện các thanh trong nhịp và không ít hơn 2 thanh

Trong bản cần kéo vào gối tựa các thanh cốt thép dọc chịu lực với diện tích tiết diện không nhỏ hơn 1/3 diện tích tiết diện các thanh trên 1 m chiều rộng bản trong nhịp.

Bố trí cốt thép ngang

9.3.4.1 Cốt thép ngang cần được đặt theo tính toán, cũng như để hạn chế vết nứt phát triển, để giữ các thanh thép dọc ở vị trí thiết kế và giữ chúng không bị phình theo bất kỳ phương nào

Cốt thép ngang cần được bố trí ở tất cả các mặt bên của cấu kiện bê tông cốt sợi thép, nơi có bố trí cốt thép dọc

9.3.4.2 Đường kính cốt thép ngang (cốt thép đai) trong các khung buộc của các cấu kiện chịu nén lệch tâm lấy không nhỏ hơn 0,25 lần đường kính cốt thép dọc lớn nhất và không nhỏ hơn 6 mm Đường kính cốt thép ngang trong các khung cốt thép buộc của các cấu kiện chịu uốn lấy không nhỏ hơn 6 mm

Trong các khung cốt thép hàn, đường kính cốt thép ngang lấy không nhỏ hơn đường kính đã được chọn theo điều kiện để có thể hàn được đối với đường kính lớn nhất của cốt thép dọc

9.3.4.3 Trong các cấu kiện bê tông cốt sợi thép mà lực cắt tính toán không thể chỉ do mỗi bê tông cốt sợi thép chịu thì cần đặt cốt thép ngang với bước không lớn hơn 0,5h 0 và không lớn hơn 300 mm

Trong các bản đặc, cũng như trong các bản nhiều sườn có chiều cao nhỏ hơn 300 mm và trong các dầm (sườn) có chiều cao nhỏ hơn 150 mm thì không cần đặt cốt thép ngang trên đoạn cấu kiện mà lực cắt tính toán chỉ cần do bê tông cốt sợi thép chịu

Trong dầm và sườn cao 150 mm trở lên, cũng như trong các bản nhiều sườn có chiều cao từ 300 m trở lên thì cần đặt cốt thép ngang với bước không lớn hơn 0,75h 0 và không lớn hơn 500 mm trên các đoạn cấu kiện mà có lực cắt tính toán chỉ cần do bê tông cốt sợi thép chịu

9.3.4.4 Trong các cấu kiện chịu nén lệch tâm dạng thanh, cũng như trong các cấu kiện chịu uốn khi cần đặt cốt thép dọc chịu nén theo tính toán, thì để ngăn ngừa cốt thép dọc này bị phình cần phải đặt cốt thép ngang với bước không lớn hơn 15d và không lớn hơn 500 mm (d là đường kính cốt thép dọc chịu nén)

Nếu diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu nén, đã được đặt ở một trong số các mặt bên của cấu kiện, lớn hơn 1,5 % thì cần đặt cốt thép ngang với bước không lớn hơn 10d và không lớn hơn 300 mm

9.3.4.5 Cấu tạo cốt thép đai (các thanh cốt thép ngang) trong các cấu kiện chịu nén lệch tâm dạng thanh phải sao cho các thanh cốt thép dọc (ít nhất là cách một thanh) nằm tại các vị trí uốn của cốt thép đai, còn các vị trí uốn này nằm ở khoảng cách không lớn hơn 400 mm theo chiều rộng mặt bên Khi chiều rộng mặt bên không lớn hơn 400 mm và số lượng các thanh cốt thép dọc ở mặt bên này không lớn hơn 4 thì cho phép dùng một cốt thép đai ôm tất cả các thanh cốt thép dọc

9.3.4.6 Trong các cấu kiện có mô men xoắn tác dụng thì cốt thép ngang (cốt thép đai) phải có dạng kín

9.3.4.7 Trong các bản, ở vùng chọc thủng theo phương vuông góc với các cạnh của đường bao tính toán, cốt thép ngang được đặt với bước không lớn hơn h 0/3 và không lớn hơn 300 mm Các thanh nằm gần đường bao của diện chịu tải cần được bố trí cách đường bao này một khoảng không nhỏ hơn h 0/3 và không lớn hơn h 0/2 Khi đó, chiều rộng của vùng cần đặt cốt thép ngang (tính từ đường bao của diện chịu tải) không được nhỏ hơn h 0/5

Khoảng cách giữa các thanh cốt thép ngang nằm theo phương song song với các cạnh của đường bao tính toán lấy không lớn hơn 1/4 chiều dài cạnh tương ứng của đường bao tính toán

9.3.4.8 Khi nén (hoặc ép) cục bộ thì cốt thép ngang tính toán dạng lưới gia cường cần được bố trí trong phạm vi diện tích tính toán А fb,max (xem 7.5.2) Khi diện chịu tải nằm gần biên cấu kiện thì các lưới này được bố trí trên một diện tích với kích thước các cạnh theo mỗi phương không nhỏ hơn tổng hai cạnh vuông góc với nhau của diện chịu tải (Hình 11)

Các lưới thép cần được bố trí theo chiều sâu:

− Khi chiều dày cấu kiện lớn hơn hai lần cạnh lớn nhất của diện chịu tải – trong phạm vi dài bằng hai lần cạnh của diện chịu tải;

− Khi chiều dày cấu kiện nhỏ hơn hai lần cạnh của diện chịu tải – trong phạm vi dài bằng chiều dày cấu kiện

9.3.4.9 Cốt thép ngang đã được tính để chịu lực cắt và mô men xoắn, cũng như đã được kể đến khi tính toán chọc thủng, phải có neo chắc chắn ở các đầu của nó bằng cách hàn hoặc ôm cốt thép dọc để đảm bảo được cường độ của mối nối tương đương với cường độ của cốt thép ngang.

Neo cốt thép không căng

9.3.5.1 Neo cốt thép không căng được thực hiện bằng một hoặc tổ hợp các biện pháp sau đây:

− Đầu các thanh thép để thẳng (neo thẳng);

− Uốn một đầu thanh thép dưới dạng móc, uốn (chữ L hoặc chữ U);

− Hàn hoặc đặt các thanh thép ngang;

− Sử dụng các chi tiết neo đặc biệt ở đầu thanh thép

9.3.5.2 Neo thẳng và neo chữ L chỉ được phép sử dụng đối với cốt thép có gờ Đối với các thanh chịu kéo tròn trơn thì cần uốn móc, uốn chữ U, hàn với các thanh thép ngang hoặc phải có các chi tiết neo đặc biệt

Neo chữ L, neo có móc hoặc uốn chữ U không nên sử dụng để neo cốt thép chịu nén, trừ trường hợp cốt thép trơn mà có thể phải chịu kéo trong một số tổ hợp tải trọng

9.3.5.3 Khi tính toán chiều dài neo cốt thép, cần kể đến biện pháp neo, loại cốt thép và hình dạng của nó, đường kính cốt thép, cường độ bê tông cốt sợi thép và trạng thái ứng suất của nó trong vùng neo, giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng neo (sự có mặt của cốt thép ngang, vị trí các thanh thép trong tiết diện cấu kiện và v.v…)

9.3.5.4 Chiều dài neo cơ sở, cần để truyền lực trong cốt thép không căng với toàn bộ giá trị tính toán của cường độ R s vào bê tông cốt sợi thép, được xác định theo công thức:

A s và u s tương ứng là diên tích tiết diện ngang của thanh thép được neo và chu vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh định của thanh;

R fb,bond là cường độ bám dính tính toán của cốt thép thanh với bê tông cốt sợi thép, với giả thiết là độ bám dính này phân bố đều theo chiều dài neo, và được xác định theo công thức:

R fbtlà cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông cốt sợi thép; η 1là hệ số, kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép, lấy bằng:

1,5 đối với cốt thép trơn;

1,8 đối với cốt thép kéo (hoặc cán) nguội có gờ;

2,5 đối với cốt thép cán nóng có gờ và cốt thép gia công cơ nhiệt có gờ; η 2 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép, lấy bằng:

1,0 khi đường kính cốt thép d s ≤ 32 mm;

0,9 khi đường kính cốt thép d s là 36 mm và 40 mm

9.3.5.5 Chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép, có kể đến giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng neo, được xác định theo công thức:

= (190) trong đó: l0,an là chiều dài neo cơ sở, được xác định theo công thức (188); s cal ,

A , A s ef , là diện tích tiết diện ngang của cốt thép tương ứng theo tính toán và theo thực tế; α là hệ số kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của bê tông cốt sợi thép và của cốt thép và ảnh hưởng của giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng neo đến chiều dài neo

Khi neo các thanh thép có gờ với các đầu để thẳng (neo thẳng) hoặc cốt thép trơn có móc hoặc uốn chữ U mà không có các chi tiết neo bổ sung thì đối với các thanh cốt thép chịu kéo lấy α = 1,0, còn đối với các thanh chịu nén lấy α = 0,75

Cho phép giảm chiều dài neo phụ thuộc vào số lượng và đường kính cốt thép ngang, loại chi tiết neo (hàn thêm cốt thép ngang, uốn đầu các thanh thép có gờ) và giá trị lực nén ngang của bê tông cốt sợi thép trong vùng neo (ví dụ, do phản lực gối tựa), nhưng không giảm quá 30 %

Trong bất kỳ trường hợp nào, chiều dài neo thực tế lấy không nhỏ hơn 0,3l 0,ап, cũng như không nhỏ hơn 15d s và 200 mm

9.3.5.6 Lực chịu bởi thanh cốt thép được neo N s xác định theo công thức: s s s s s s an

= l  (191) trong đó: lanlà chiều dài neo tính toán, xác định theo 9.3.5.5 với A s cal , A s ef , =1; ls là khoảng cách từ đầu mút thanh thép được neo đến tiết diện ngang đang xét của cấu kiện

9.3.5.7 Ở các gối tự do ngoài cùng của cấu kiện, chiều dài đoạn kéo vào gối của các thanh thép chịu kéo tính từ mép trong của gối tựa tự do khi thực hiện các yêu cầu trong 7.4.1 đến 7.4.4 không được nhỏ hơn 5d s Nếu điều kiện vừa nêu không thỏa mãn thì chiều dài đoạn kéo vào gối này được xác định theo 9.3.5.5

9.3.5.8 Khi ở đầu các thanh thép có các chi tiết neo đặc biệt dạng tấm, lông đen, đai ốc, thép góc, đầu phình và tương tự, thì diện tích tiếp xúc của neo với bê tông cốt sợi thép phải thỏa mãn điều kiện về cường độ chịu nén cục bộ của bê tông cốt sợi thép Ngoài ra, khi thiết kế các chi tiết neo hàn thêm thì cần kể đến các đặc trưng của kim loại về tính hàn được, cũng như biện pháp và điều kiện hàn.

Neo cốt thép ứng suất trước

9.3.6.1 Neo cốt thép ứng suất trước được thực hiện bằng một trong các biện pháp sau:

− Đầu các thanh thép để thẳng (neo thẳng);

− Sử dụng các chi tiết neo đặc biệt ở đầu thanh

9.3.6.2 Chiều dài neo cơ sở của cốt thép căng, cần để truyền lực trong cốt thép căng với toàn bộ giá trị tính toán của cường độ R s vào bê tông cốt sợi thép, cũng được xác định theo công thức (188), nhưng trong công thức này:

A s và u stương ứng là diên tích tiết diện ngang của cốt thép căng được neo và chu vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh định của cốt thép căng;

R fb,bond là cường độ bám dính tính toán của cốt thép căng với bê tông cốt sợi thép, với giả thiết là độ bám dính này phân bố đều theo chiều dài neo, được xác định theo công thức:

R là cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông cốt sợi thép; η là hệ số, kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép căng, lấy bằng:

1,7 đối với cốt thép kéo (cán) nguội có gờ loại Bp-II đường kính 3 mm và cáp K19 đường kính 6 mm;

1,8 đối với cốt thép kéo (cán) nguội có gờ loại Bp đường kính 4 mm và lớn hơn;

2,2 đối với cáp K7 và K19 đường kính 9 mm và lớn hơn;

2,5 đối với cốt thép cán nóng và cốt thép gia công cơ nhiệt

Với các loại cốt thép căng dạng thanh và cáp khác thì cần so sánh tương đương về loại bề mặt và cỡ đường kính để lấy hệ số η

CHÚ THÍCH: Xem Phụ lục B của TCVN 5574:2012 để có thêm thông tin

9.3.6.3 Chiều dài neo tính toán yêu cầu của neo thẳng đối với cốt thép căng, có kể đến giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng neo, được xác định theo công thức:

= A (193) nhưng không nhỏ hơn 15d svà 200 mm

Trong công thức (193): l0,an là chiều dài neo cơ sở, được xác định theo công thức (188) với các giá trị A s , u s và R fb,bond lấy theo chỉ dẫn trong 9.3.6.2; s cal ,

A , A s ef , là diện tích tiết diện ngang của cốt thép căng tương ứng theo tính toán và theo thực tế;

Nối cốt thép thanh

9.3.7.1 Để nối cốt thép thanh cần sử dụng một trong các loại mối nối sau:

Với đầu các thanh thép có gờ để thẳng;

Với đầu các thanh thép để thẳng được hàn hoặc đặt các thanh thép ngang trên đoạn nối chồng;

Với đầu các thanh thép được uốn (dạng móc, chữ L, chữ U); khi đó đối với các thanh thép trơn chỉ sử dụng móc và uốn chữ U;

− Nối đối đầu bằng hàn và cơ khí:

Sử dụng các chi tiết cơ khí chuyên dụng (mối nối ép dập, mối nối ren)

9.3.7.2 Mối nối chồng (không hàn) cốt thép thanh được sử dụng khi nối các thanh thép đường kính không lớn hơn 40 mm

Khi nối chồng cốt thép thanh cần tuân theo các chỉ dẫn trong 9.3.5.2

Các mối nối cốt thép thanh chịu kéo hoặc chịu nén phải có chiều dài nối chồng không nhỏ hơn giá trị chiều dài l l xác định theo công thức:

= (194) trong đó: l0,an là chiều dài neo cơ sở, xác định theo công thức (188) với các giá trị A s , u s và R fb,bond lấy theo các chỉ dẫn trong 9.3.6.2; s cal ,

A , As ef , lấy theo 9.3.6.3; α là hệ số kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của cốt thép thanh, giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng nối các thanh thép, số lượng thanh thép được nối trong một tiết diện so với tổng số thanh thép trong tiết diện này, khoảng cách giữa các thanh thép được nối

Khi nối cốt thép có gờ với các đầu để thẳng, cũng như nối các thanh thép trơn có móc hoặc uốn chữ

L mà không có chi tiết neo bổ sung thì hệ số đối với cốt thép chịu kéo lấy bằng 1,2, còn đối với cốt thép chịu nén lấy bằng 0,9 Khi đó, phải tuân theo các điều kiện sau:

− Số lượng cốt thép có gờ chịu lực kéo được nối trong một tiết diện tính toán không được lớn hơn

50 %, cốt thép trơn có móc hoặc uốn chữ U − không lớn hơn 25 %

− Nội lực chịu bởi toàn bộ cốt thép ngang đặt trong phạm vi mối nối không được nhỏ hơn một nửa nội lực chịu bởi cốt thép chịu lực kéo được nối trong một tiết diện tính toán

− Khoảng cách giữa các thanh cốt thép chịu lực được nối không được vượt quá 4d s;

− Khoảng cách giữa các mối nối chồng kề nhau (theo chiều rộng của cấu kiện) không được nhỏ hơn 2d s và không nhỏ hơn 30 mm Để lấy làm một tiết diện tính toán của cấu kiện đang xét nhằm xác định số lượng cốt thép được nối trong một tiết diện, thì lấy một đoạn cấu kiện dài 1,3l l dọc theo cốt thép được nối Các mối nối cốt thép được coi là nằm trong một tiết diện tính toán nếu tâm của các mối mối này nằm trong phạm vi chiều dài đoạn này

Cho phép tăng số lượng cốt thép chịu lực kéo được nối trong một tiết diện tính toán đến 100 % nhưng với giá trị hệ số α bằng 2,0 Khi số lượng thanh thép được nối trong một tiết diện tính toán lớn hơn 50 % đối với cốt thép có gờ và lớn hơn 25 % đối với cốt thép trơn thì hệ số α lấy theo nội suy tuyến tính.

Khi có các chi tiết neo bổ sung ở đầu các thanh thép được nối (hàn thêm cốt thép ngang, uốn đầu các thanh thép có gờ được nối và v.v…) thì chiều dài đoạn nối chồng của các thanh thép được nối có thể giảm xuống, nhưng không giảm quá 30 %

Trong mọi trường hợp, chiều dài đoạn nối chồng thực tế không được nhỏ hơn 0,4αl 0,ап, 20d s và 250 mm

9.3.7.3 Khi nối cốt thép bằng hàn thì việc lựa chọn loại liên kết hàn và biện pháp hàn được tiến hành có kể đến điều kiện làm việc của kết cấu, tính hàn được của thép và các yêu cầu về công nghệ chế tạo

9.3.7.4 Khi sử dụng các mối nối cơ khí (mối nối ren, mối nối ép dập và v.v…) để nối cốt thép thì khả năng chịu lực của mối nối phải tương đương với khả năng chịu lực của các thanh được nối (tương ứng khi kéo hoặc nén) Đầu các thanh thép được nối cần phải kéo vào mối nối một đoạn cần thiết với chiều dài được xác định bằng tính toán hoặc bằng thực nghiệm

Khi sử dụng mối nối ren thì mối nối phải đủ căng để loại trừ được độ dơ của ren.

Các thanh uốn

Khi sử dụng cốt thép uốn thì đường kính uốn tối thiểu của một thanh riêng lẻ phải sao cho tránh được sự phá hoại hoặc nứt vỡ bê tông cốt sợi thép nằm phía trong phần uốn của thanh thép và sự phá hoại thanh tại vị trí uốn Đường kính tối thiểu của gối uốn d bend đối với cốt thép thanh phụ thuộc vào đường kính thanh thép d s và lấy không nhỏ hơn: Đối với thanh thép trơn: dbend = 2,5d skhi ds < 20 mm; dbend = 4d skhi d s ≥ 20 mm; Đối với thanh thép có gờ: dbend = 5d skhi d s < 20 mm; dbend = 8d s khi d s ≥ 20 mm.

Thành phần của hỗn hợp bê tông cốt sợi thép

9.3.9.1 Kích thước đường kính cốt liệu lớn nhất C max đối với hỗn hợp bê tông cốt sợi thép nên lấy không lớn hơn giá trị tính theo công thức:

C   (195) nhưng không lớn hơn 20 mm

9.3.9.2 Để đảm bảo sự làm việc đồng thời một cách chắc chắn giữa các sợi thép và bê tông nền thì nên lấy chiều dài sợi thép theo điều kiện:

Phân loại sợi thép theo một số tiêu chuẩn Bảng A.1 – Phân loại loại sợi thép theo các tiêu chuẩn Nga, châu Âu và Mỹ

- - Sợi thép cắt từ dây thép cán (kéo) nguội (cold- drawn wire)

Sợi thép cắt từ dây thép cán (kéo) nguội (cold-drawn wire)

Sợi thép cắt từ dây thép cán (kéo) nguội (cold-drawn wire)

- Nhóm I: Sợi thép cắt từ dây thép kéo nguội (cold- drawn wire)

Loại I: Sợi thép cắt từ dây thép kéo nguội (cold-drawn wire)

- Sợi thép cắt từ thép tấm (băng) mỏng

- - - Sợi thép cắt từ thép tấm (băng) mỏng

Nhóm II: Sợi cắt từ thép tấm mỏng (cut sheet)

Loại II, Sợi thép cắt từ thép tấm mỏng (cut sheet)

- - - Nhóm III: Sợi thép chế tạo từ thép nóng chảy (melt- extracted)

Loại III: Sợi thép chế tạo từ thép nóng chảy (melt- extracted)

Sợi thép phay từ phoi thép

- - - Nhóm V: Sợi thép phay từ phoi thép (milled from steel blocks)

Loại IV: Sợi thép phay từ phoi thép (mill cut)

- - - Nhóm IV: Sợi thép cắt từ thép dây thép biến hình (shaved cold- drawn wire)

Loại V, Sợi thép cắt từ dây thép kéo nguội biến hình (modified cold drawn wire)

Bảng A.2 – Hình dạng các loại sợi thép

Các tiêu chuẩn Nga EN 14889-1:2006 ASTM A820M-11

Thẳng hoặc không thẳng (có móc hai đầu, dẹt hai dầu, hai đầu hình côn, dạng lượn sóng

Thẳng hoặc không thẳng (có móc hai đầu, dẹt hai đầu, hai đầu hình côn, dạng lượn sóng

Thẳng hoặc không thẳng (có móc hai đầu, dẹt hai đầu, hai đầu hình côn, dạng lượn sóng

Các thông số kỹ thuật của một số loại sợi thép B.1 Sợi thép phay từ phoi thép

Kích thước tính bằng milimét

1) Góc xoắn đối với trục dọc 70 °

2) Hình dạng chung của tiết diện sợi thép A-A, kích thước và ký hiệu được xác định theo kích thước của thiết bị cắt và chế độ cắt

Hình B.1 – Kích thước danh định của sợi thép phay

B.2 Sợi thép cắt (dập) từ thép tấm mỏng

Bảng B.1 –Thông số kỹ thuật của sợi thép phay

Mô đun Chiều dày, mm

Diện tích tiết diện ngang, mm 2

Mô đun Chiều dày, mm

Diện tích tiết diện ngang, mm 2

CHÚ THÍCH: Ký hiệu ФЛ (фибра листовая – sợi thép cắt từ thép tấm)

Hình dạng và ký hiệu các kích thước sợi thép thể hiện trên Hình B.2 và trong Bảng B.2 h

Hình B.2 – Hình dạng sợi thép

Bảng B.2 – Thông số hình học của sợi thép Đơn vị tính bằng milimét

Nhóm Đường kính tương đương, d

Chiều dài đoạn sợi thẳng ở giữa, L 1

B.3 Sợi thép cắt dập từ dây thép

B.3.1.1 Sợi thép kiểu tròn côn hai đầu (MIXARM 1,0/54)

Hình B.3 – Hình dạng và ký hiệu kích thước của sợi thép kiểu tròn côn hai đầu

(MIXARM 1,0/54) Bảng B.3 - Thông số hình học của sợi thép kiểu tròn côn hai đầu (MIXARM 1,0/54) Đường kính sợi, d, mm

Chiều dài sợi, L, mm Đường kính đầu tù, D, mm

B.3.1.2 Sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu (HENDIX 1,0/50) h

Hình B.4 - Hình dạng và ký hiệu kích thước của sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu

(HENDIX 1,0/50) Bảng B.4 - Thông số hình học của sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu (HENDIX 1,0/50) Đường kính sợi, d, mm

Chiều dài đầu uốn, l và l’, mm

Chiều cao đầu uốn, h, mm

B.3.1.3 Sợi thép kiểu tròn lượn sóng (FIBAX) d w u L

Hình B.5 – Hình dạng và ký hiệu kích thước của sợi thép kiểu tròn lượn sóng (FIBAX)

Bảng B.5 - Thông số hình học của sợi thép kiểu tròn lượn sóng (FIBAX) Đơn vị tính bằng milimét

Loại sợi Đường kính sợi, d

B.3.1.4 Sợi thép dẹt hai đầu (TWINFLAT 0,67/30) e 1 e 1

Hình B.6 – Hình dạng và ký hiệu kích thước của sợi thép dẹt hai đầu (TWINFLAT)

Bảng B.6 - Thông số hình học của sợi thép dẹt hai đầu (TWINFLAT) Đơn vị tính bằng milimét Đường kính d của sợi Đường kính d 1 của sợi Đường kính d 2 của sợi

Hình B.7 – Hình dạng và ký hiệu kích thước của sợi thép thẳng có móc hai đầu

Bảng B.7 – Thông số hình học của sợi thép thẳng có móc hai đầu Đơn vị tính bằng milimét Đường kính sợi, d

Chiều dài đoạn sợi thẳng, L 1

Hình B.8 – Hình dạng và ký hiệu kích thước của sợi thép kiểu tròn lượn sóng

Bảng B.8 – Thông số hình học của sợi thép kiểu tròn lượn sóng Đơn vị tính bằng milimét

Bảng B.8 (kết thúc) Đơn vị tính bằng milimét

Hình B.9 – Hình dạng và ký hiệu kích thước sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu (МИКАС) Bảng B.9 – Thông số kỹ thuật của sợi thép kiểu tròn có móc hai đầu (МИКАС)

Ký hiệu Đường kính, d, mm

Chiều cao đầu neo А, mm

Chiều dài đầu neo В, mm

Chiều dài phần giữa С, mm

MPa, không nhỏ hơn ôМИКАСằ ФАСк 30/0,5

Quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông nền

C.1 Đường quan hệ ba đoạn thẳng của ứng suất – biến dạng của bê tông nền khi nén Đường quan hệ đơn giản hóa của ứng suất – biến dạng của bê tông nền dạng ba đoạn thẳng được thể hiện như trên Hình C.1

Hình C.1 – Đường quan hệ ba đoạn thẳng của ứng suất – biến dạng của bê tông nền khi nén

Theo Hình C.1, ứng suất nén của bê tông  b , phụ thuộc vào biến dạng tương đối  b , được xác định theo các công thức sau:

 = (C.3) Ứng suất  b 1 được xác định theo công thức:

Biến dạng tương đối  b 1 được xác định theo công thức:

Biến dạng tương đối  b 2 đối với bê tông nền có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống lấy bằng 0,0035

C.2 Đường quan hệ hai đoạn thẳng của ứng suất – biến dạng của bê tông nền khi nén Đường quan hệ đơn giản hóa của ứng suất – biến dạng của bê tông nền dạng hai đường thẳng được thể hiện như trên Hình C.2

Hình C.2 – Đường quan hệ hai đoạn thẳng của ứng suất biến dạng của bê tông nền khi nén

Theo Hình C.2, ứng suất nén của bê tông  b , phụ thuộc vào biến dạng co ngắn tương đối  b , của bê tông nền được xác định theo các công thức sau:

Khi 0 b  b 1 (với  b 1 =R E b b red , ): b Eb red b ,

Mô đun biến dạng quy đổi của bê tông nền E b red , được xác định theo công thức:

Biến dạng tương đối quy đổi của bê tông nền  b red 1, được lấy như sau:

Khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng: Đối với bê tông nặng: 0,0015 Đối với bê tông nhẹ: 0,0022

Khi có tác dụng dài hạn của tải trọng: lấy theo Bảng 5 của tiêu chuẩn này Giá trị  b 2 lấy như trong C.1

Một số trường hợp điển hình khi tính võng

Bảng D.1 – Sơ đồ tải trọng và hệ số m trong công thức (168)

Sơ đồ tải trọng của dầm tựa tự do

Hệ số m trong công thức

Sơ đồ tải trọng của dầm công xôn

Hệ số m trong công thức

CHÚ THÍCH: Khi chất tải cấu kiện đồng thời theo nhiều sơ đồ thì m= m M i i / M i , trong đó mi và Mi tương ứng là hệ số m và mô men M tại giữa nhịp dầm hoặc tại vị trí ngàm công xôn đối với từng sơ đồ tải trọng Trong trường hợp này, độ cong ( ) 1 r tot được xác định ứng với giá trị M bằng  M i