Bài giảng chuyên đề bê tông TS vũ tấn văn

5/7/2013 Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Ứng Suất Trước Giới thiệu • Cường độ bê tông cốt thép phát triển cấu kiện mảnh Điều quan trọng kết cấu BTCT • Khả chịu kéo bê tông giới hạn việc sử dụng cốt thép cường độ cao • Kỹ thuật ứng suất trước (tạo ứng suất ngược với ứng suất sử dụng) giúp việc sử dụng cốt thép cường độ cao có hiệu Ứng suất trước giúp việc sử dụng kết cấu BTCT có hiệu quả: giảm tải trọng, tăng nhịp 5/7/2013 Hiệu ứng ứng suất trước • Điều chỉnh ứng suất bê tông: Hiệu ứng ứng suất trước • Tạo lực cân bằng: 5/7/2013 Hiệu ứng ứng suất trước • Tạo lực cân bằng: Ví dụ nhỏ: • Chứng minh lực ngang tác dụng lên bê tông cáp parabola có lực căng không đổi lực phân bố 5/7/2013 Hiệu ứng ứng suất trước • Sự hiệu chỉnh BTCT thường: Thực tế kết cấu BTCT làm việc đến TTGH BTCT thường Ở TTGH1, mô men nội lực tạo thành cặp ngẫu lực C T Điểm khác CT cường độ cao phải căng trước để giảm độ biến dạng thêm chịu lực Các phương pháp gây ứng suất trước • Căng kích 5/7/2013 Các phương pháp gây ứng suất trước • Căng nhiệt • Căng hóa học Phương pháp căng • Căng trước 5/7/2013 Phương pháp căng • Căng sau Phương pháp căng • Căng sau 5/7/2013 Cốt thép ứng suất trước • Bắt buộc phải thép cường độ cao Thép thường: ε= Rs 250 MPa = = 1.25 ×10 −3 Es 200 ×103 MPa Biến dạng co ngót từ biến bê tông ~ 8E-4 Thép cường độ cao (ASTM): ε= Rs 1720MPa = = 8.6 × 10 −3 E s 200 × 103 MPa Cốt thép ứng suất trước 5/7/2013 Bê tông • Bê tông cường độ cao: – Module đàn hồi cao giảm biến dạng ban đầu – Tốt cho căng bê tông – Lực dính cao tốt cho căng trước – Lợi dụng dưỡng hộ tốt (trong nhà máy) Phân loại cấu kiện BTCT ƯST theo trạng thái làm việc bê tông: • Cấu kiện không cho phép nứt • Cấu kiện cho phép nứt (mở rộng khe nứt) • Cấu kiện trung gian (khép kín khe nứt) 5/7/2013 Các hao tổn ứng suất • Hao tổn ứng suất xảy nhiều nguyên nhân • Hao tổn ứng suất không ảnh hưởng đến cường độ giới hạn tiết diện, ảnh hưởng đến nhiều đại lượng khác độ vồng, độ võng, nứt • Có thể dự đoán tổng ứng suất hao tổng, dự đoán chi tiết phần Dự đoán tổng hao tổn ứng suất ksi = 6.89 Mpa Chú ý: Hao tổn chưa kể đến hao tổn ma sát Đối với cấu kiện căng sau, hao tổn ma sát phải tính riêng 5/7/2013 Các hao tổn ứng suất phần • Do trượt neo biến dạng đệm • Do biến dạng đàn hồi bê tông • Do ma sát với thành ống • Do từ biến bê tông • Do co ngót bê tông • Do chùng ứng suất cốt thép Tính toán cường độ cấu kiện chịu uốn miền đàn hồi • Giả thiết vật liệu làm việc miền đàn hồi • Có thể sử dụng để tính toán cấu kiện không cho phép nứt khép kín khe nứt • Thường dùng để tính toán sơ cấu kiện cho phép nứt, sau kiểm tra lại tất giai đoạn chịu lực theo TTGH • Các giá trị lực quan trọng cốt thép ƯST: – Pj = lực căng kích – Pi = lực cốt ƯST sau buông kích – Pe = lực cốt ƯST sau kể đến hao tổn ứng suất 10 5/7/2013 Ứng suất mép cấu kiện sau buông kích: Khi kể đến trọng lượng thân: Ứng suất mép cấu kiện sau buông kích: Khi kể đến trọng lượng thân: 11 5/7/2013 Ứng suất mép cấu kiện sau kể đến tất hao tổn ứng suất: Ứng suất mép cấu kiện sau kể đến tất hao tổn ứng suất: Phân bố ứng suất tiết diện ngang chịu toàn tải trọng Phân bố ứng suất tiết diện ngang trước sau chịu tải: 12 5/7/2013 Ví dụ nhỏ • Tìm độ lệch tâm lực, e, cho toàn tiết diện ngang cấu kiện sau buông kích không chịu kéo Tính toán cấu kiện chịu uốn theo phương pháp cân tải trọng • Thiết kế đường cong cáp lực căng cáp cho lực ngang gây cáp cân với lực ngang sử dụng Khi đó, cấu kiện chịu lực nén sử dụng • Tải trọng dùng để cân người thiết kế định Thông thường, tải trọng cân gồm tĩnh tải phần hoạt tải • Thường thường, lực sử dụng lực phân bố đều, đường cong cáp thường đường parabolic 13 5/7/2013 Ví dụ nhỏ • Tìm giá trị lực phân bố ngang cáp parabolic gây bê tông Ví dụ nhỏ • Tìm quỹ đạo cáp lực căng ứng với sơ đồ dầm tải trọng khác nhau: – Dầm đơn giản có lực tập trung – Dầm công xôn chịu tải phân bố – Dầm liên tục 14 5/7/2013 Tính toán cường độ cấu kiện chịu uốn theo TTGH • Tính toán tương tự kết cấu bê tông cốt thép thường, có kể thêm cốt thép ứng suất trước 15 [...]... Thường thường, lực ngoài khi sử dụng là lực phân bố đều, vì vậy đường cong cáp thường là đường parabolic 13 5/7/2013 Ví dụ nhỏ • Tìm giá trị lực phân bố ngang do cáp parabolic gây ra trên bê tông Ví dụ nhỏ • Tìm quỹ đạo cáp và lực căng ứng với các sơ đồ dầm và tải trọng khác nhau: – Dầm đơn giản có các lực tập trung – Dầm công xôn chịu tải phân bố đều – Dầm liên tục 14 5/7/2013 Tính toán cường độ cấu... và tải trọng khác nhau: – Dầm đơn giản có các lực tập trung – Dầm công xôn chịu tải phân bố đều – Dầm liên tục 14 5/7/2013 Tính toán cường độ cấu kiện chịu uốn theo TTGH • Tính toán tương tự kết cấu bê tông cốt thép thường, có kể thêm cốt thép ứng suất trước 15 ... MPa Biến dạng co ngót từ biến bê tông ~ 8E-4 Thép cường độ cao (ASTM): ε= Rs 1720MPa = = 8.6 × 10 −3 E s 200 × 103 MPa Cốt thép ứng suất trước 5/7/2013 Bê tông • Bê tông cường độ cao: – Module... suất phần • Do trượt neo biến dạng đệm • Do biến dạng đàn hồi bê tông • Do ma sát với thành ống • Do từ biến bê tông • Do co ngót bê tông • Do chùng ứng suất cốt thép Tính toán cường độ cấu kiện... dạng ban đầu – Tốt cho căng bê tông – Lực dính cao tốt cho căng trước – Lợi dụng dưỡng hộ tốt (trong nhà máy) Phân loại cấu kiện BTCT ƯST theo trạng thái làm việc bê tông: • Cấu kiện không cho