Chỉ dẫn thiết kế và thi công Kết cấu bê tông cốt sợi thép

Tuy nhiên các quy tắc thiết kế này cũng có thể được làm theo đối với FRC được sản xuất với các loại sợi khác như thủy tinh/vật liệu tự nhiên, cũng như sự ứng xử làm việc về mặt kết cấu c

Hội đồng nghiên cứu quốc gia (Italia)

Ủy ban cố vấn

Về các kiến nghị kỹ thuật thi công

Chỉ dẫn thiết kế và thi công Kết cấu bê tông cốt sợi thép

CNR-DT 204/2006

1

Tài liệu này có bản quyền

Không một phần nào của ấn phẩm này được phép cất giữ trong một hệ thống lưu trữ hoặc truyền bá dưới bất kỳ hình thức nào hoặc bằng bất kỳ cách nào: điện từ, cơ học, ghi âm nếu như không được sự cho phép bằng văn bản từ trước của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Italia Việc sao chép tài liệu này là được phép cho mục đích cá nhân hoặc phi thương mại

2

Mục lục

• Lời nói đầu

.1 Sự lắng nghe công chúng

.2 Nội dung và mục đích của chỉ dẫn này

.3 Các tiêu chuẩn tham chiếu

.4 Ký hiệu/biểu tượng

.5 Các tính chất kết cấu và sự ứng xử (làm việc) của các phần tử bê tông cốt sợi thép

• Vật liệu

.1 Sợi (Fiber)

.1.1 Chiều dài sợi

.1.2 Đường kính tương đương

.1.3 Tỷ lệ co/hệ số co (aspect ratio)

.1.4 Cường độ chịu kéo của sợi

.1.5 Mô đun đàn hồi

2.5.2 Các tính chất cơ học ở trạng thái đóng rắn (đông cứng)

2.5.2.1.Sự ứng xử (làm việc) khi chịu nén 2.5.2.2 Sự làm việc khi chịu kéo

2.5.2.3 Qui luật (đường cong) chủ yếu về ứng suất- biến dạng 2.5.2.4 Mo đun đàn hồi

2.5.3 Các tính chất vật lý ở trạng thái (đã) đóng rắn

2.5.3.1 Co ngót khi khô 2.5.3.2 Sức chịu (độ bền) đóng băng và tan băng 2.5.3.3 Sự xuyên thấm của ion tấn công

3

2.5.3.4 Sự cacbonat hóa 2.5.3.5 Sự ăn mòn sợi thép 2.5.3.6 Sức chịu lửa 2.6 Thép

3.Những nhận thức thiết kế cơ bản và các vấn đề đặc biệt

3.6.Các hệ số an toàn cục bộ (hệ số an toàn riêng phần)

3.6.1.Các hệ số an toàn cục bộ đối với vật liệu

3.6.2 Hệ số cục bộ cho các mô hình chịu lực (resistance models) 3.7 Những yêu cầu về độ bền

4 Thẩm định Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS)

4.1.Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) cho phần tử (bộ phận) đơn-chiều (mono-dimentional elements)

4.1.1.Khái quát

4.1.2 Uống với lực dọc trục

4.1.3 Cắt

4.1.3.1 Khái quát 4.1.3.2.Phần tử/bộ phận không có cốt thép chịu cắt theo thiết kết và cốt thép dọc theo truyền thống

4.1.3.3 Phần tử/bộ phận không có cốt thép chịu cắt theo thiết kết nhưng có cốt thép dọc theo truyền thống

4

4.1.3.4 Phần tử/bộ phận có cả cốt thép chịu cắt và cốt thép dọc theo truyền thống

4.1.3.5.Cốt thép chịu cắt tối thiểu 4.1.4 Xoắn

4.1.4.1 Phần tử/bộ phận không có cốt thép dọc chịu xoắn và cốt đai (cốt ngang) theo

6.2 Chi tiết hóa cốt thép

6.3 Các kích thước tối thiểu

6.3.1.Độ dày tối thiểu của phần tử/bộ phận kết cấu

6.3.2.Giá trị tối thiểu của khoảng cách thanh cốt thép và lớp bê tông bảo vệ

8.3 Kiểm soát sản xuất đối với các ứng dụng loại B

9 Phụ lục A (về cường độ chịu kéo): nhận biết tham số cấu trúc: constitutitive parameter)

9.1 Vật liệu ứng xử /làm việc (bị) mềm hóa chịu kéo được nhận biết qua thử nghiệm chịu uốn (câu này phải xem lại)

9.1.1 Mô hình đàn hồi tuyến tính

9.1.2.Mô hình dẻo-cứng

9.1.3 Viên mẫu cắt khấc/rãnh (theo UNI 11188)

9.1.4 Viên mẫu kết cấu không cắt khấc/rãnh (theo UNI 11188)

9.2 Vật liệu được nhận biết bằng thử nghiệm chịu kéo

9.2.1 Viên mẫu cắt khấc/rãnh (theo UNI 111039)

9.2.2 Viên mẫu cắt khấc/rãnh

10 Phụ lục B (các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng)

10.1 Thử nghiệm chịu uốn trên vật liệu ứng xử mềm hóa (softening behaviour material)

11 Phụ lục C (về các thử nghiệm đặc trưng cơ học cho vật liệu ứng xử cứng hóa: hardening behaviour materials)

11.1 Thử nghiệm kéo

11.1.1 Chuẩn bị viên mẫu

11.1.2 Thiết bị thử nghiệm

11.1.3 Đặt tải trọng

11.2 Thử nghiệm chịu uốn

12 Phụ lục D (Cường độ vật liệu: tính toán các giá trị đặc trưng cho thiết kế kết cấu)

13 Phụ lục E (xác định bằng thực nghiệm hệ số hư hỏng do hỏa hoạn/cháy)

6

1 Lời nói đầu

Tài liệu này đóng góp vào loạt ấn phẩm do Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Italia xuất bản trong khoảng thời gian mấy năm qua liên quan tới việc sử dụng kết cấu bằng vật liệu compoite, với cuốn đầu tiên chính là Những chỉ dẫn n.200 trong năm 2004 Những tài liệu đã được xuất bản, cho đến nay đã đề cập/giải quyết những vấn đề sau đây: mạ phủ (bọc ngoài/plating) bê tông cốt thép và bê tông ứng suất trước cũng như kết cấu/công trình thể xây thông qua việc sử dụng vật liệu composit gia cường (đặt cốt) bằng sợi thép dài (FRP) (CNR-DT 200/2004), bọc phủ kết cấu gỗ (CNR-DT 201/2005), cũng như các kết cấu bằng kim loại (CNR-DT 202/2005), và cuối cùng là, việc sử dụng các thanh (bars) FRP làm cốt cho kết cấu bê tông (CNR-DT 203/2006)

Đối tượng của tài liệu này là việc sử dụng với mục đích chịu lực (structural use) của một vật liệu composit có sự khác biệt hoàn toàn : Bê tông cốt sợi (Fiber Reinforced Concrete)/FRC Nó không có một chất gốc/matrix polime giống như Polime cốt sợi (Fiber Reinforced Polymer/FRP), nhưng lại là một chất gốc kết dính để người ta đưa thêm những sợi ngắn vào đó Những sợi này có thể bằng thép, vật liệu polime, cũng như các vật liệu vô cơ khác như cacbon, thủy tinh và các vật liệu tự nhiên Thêm vào đó một loại thép cốt bình thường cũng như các thanh (thép) ứng suất trước dùng làm cốt cũng có thể có mặt Việc cho thêm sợi vào bê tông đem lại một cường độ còn dư có ý nghĩa sau khi (kết cấu) bị nứt Tính chất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, kể cả tỷ lệ co (tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính tương đương, của sợi được sử dụng), hàm lượng % theo thể tích của sợi cũng như các tính chất cơ lý của chúng

Kết cấu FRC đã dần dần trở nên được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới qua mấy năm vừa rồi Điều này

đã dẫn tới việc cần thiết phải đưa ra các chỉ dẫn kỹ thuật liên quan

Những tài liệu quốc tế có ý nghĩa nhất đề cập đến FRC là những tài liệu sau đây:

-RILIEM, 2000, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: thử nghiệm dầm”,

Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật liệu và Kết cấu, 33: 3-5;

-RILIEM, 2000, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: Phương pháp thiết kế

xichma-epxilon ”, Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật liệu và Kết cấu, 33: 75-81;

-RILIEM, 2001, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: thử nghiệm kéo một trục

cho bê tông cốt sợi thép”, Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật liệu và Kết cấu, 34: 3-6;

-RILIEM, 2002, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: thiết kế bê tông cốt sợi

thép sử dụng phương pháp xich ma-w: nguyên tắc và việc áp dụng”, Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật

liệu và Kết cấu, 35: 262-278;

-ACI Committee 544, 1999, “Đo đạc các tính chất của Bê tông Cốt sợi”, ACI 544.2R-98, American Concrete Institute, ACI Farmington Hills, MI;

7

-ACI Committee 544, 1996, “Những xem xét thiết kế đối với Bê tông cốt sợi”, ACI 544.4R-88, American Concrete Institute, ACI Farmington Hills, MI;

-ACI Committee 544, 1996, “Báo cáo tổng quan về Bê tông cốt sợi”, ACI 544.1R-96, American Concrete Institute, ACI Farmington Hills, MI;

-JCI, 1984, “Phương pháp thử nghiệm cường độ chịu uốn và độ bền uốn của bê tông cốt sợi:, JCI

Standard SF-4, Tiêu chuẩn JCI về phương pháp thử nghiệm bê tông cốt sợi, Viện bê tông Nhật Bản

Một số trong số những ví dụ liên quan và thú vị nhất của việc ứng dụng FRC bao gồm:

- Tấm mặt trước chịu tải trọng (front panels);

- Bản sàn nhà;

- Lớp bọc phủ đường hầm truyền thống và theo từng đoạn (segmental);

- Dầm;

- Mối nối chịu lực (mối nối kết cấu)- nhằm giảm bớt lượng phần trăm cốt thép theo truyền thống

- Các bộ phận mái thành mỏng không có cốt thép rối rắm/lộn xộn theo truyền thống;

- Kết cấu được thiết kế để chịu tác động của những tải trọng gây mỏi chẳng hạn như những bể chứa

(vessels) và đường ống chịu áp lực cao, ray đường sắt, cột, vv

Mục đích của những chỉ dẫn này là thảo ra một hồ sơ/tài liệu cho việc thiết kế, thi công và kiểm tra kết cấu FRC, theo các quy chuẩn xây dựng (building codes) Cách tiếp cận được đề xuất là dựa vào cách tiếp cận đối với việc thiết kế theo trạng thái tới hạn, với việc lập dàn ý theo cách “những nguyên tắc” và

“những yêu cầu” như đã được vạch ra trong Eurocodes Trong tài liệu này, những nguyên tắc đó được biểu thị bằng biểu tượng/kí hiệu “P”

Những chỉ dẫn này không có dự định dùng để ràng buộc với quy chuẩn (Codes) mà đúng hơn là muốn đại diện cho một sự hỗ trợ đối với mọi kỹ thuật viên để chắt lọc (thông tin) qua một lượng lớn những tài liệu xuất hiện (đang có sẵn) hiện thời

Tài liệu này cũng có một Phụ lục đề cập đến một số chủ đề lý thuyết chi tiết hơn, được kể đến một cách tóm tắt trong các Chỉ dẫn (Guidelines), do bản chất luôn đổi mới của chúng, với mục đích làm cho chúng trở nên nổi tiếng (được nhiều người biết đến) hơn

Tài liệu kỹ thuật này đã được biên soạn bởi một Nhóm nhiệm vụ mà thành viên của Nhóm này bao gồm:

8

GS Ascione Lugi: Trường đại học Salerno

TS.Berardi Valentino Paolo: Trường đại học Salerno;

GS Diprisco Macro: Đại học bách khoa Milano;

Ban thư ký kỹ thuật:

GS Feo Luciano, GS Rosati Luciano

1.1.Sự lắng nghe công chúng

Sau khi xuất bản, tài liệu này CNR-DT 204/2006 là đối tượng để lắng nghe công chúng Tiếp theo việc lắng nghe công chúng, một số sửa đổi và/hoặc kết hợp (bố cục lại) đã được thực hiện cho tài liệu, kể cả việc chỉnh lại cho đúng việc đánh máy (lỗi in ấn/typos), bổ sung đối tượng chưa được đề cập đến trong phiên bản gốc (đầu tiên), và loại bỏ những thứ khác được coi là không có liên quan

Tài liệu kỹ thuật này đã được phê duyệt là phiên bản cuối cùng (không sửa nữa) vào ngày 28/11/2007,

kể cả những sửa đổi thu được từ việc lắng nghe công chúng, bởi “Ủy ban cố vấn về các Kiến nghị kỹ thuật cho thi công”, mà những thành viên của Ủy ban đó gồm:

-

-

(Phần này ko quan trọng, bỏ qua)

1.2.Nội dung và mục đích của chỉ dẫn này

9

(1) Đối tương của tài liệu này là Kết cấu bê tông cốt sợi (FRC);

(2) P bê tông cốt sợi là một loại vật liệu composite được đặc trưng bởi một chất kết dinh là ximang và sợi phân tán (không liên tục) Chất kết dính cỏ thể làm bằng bê tông hoặc vữa, loại thông thường hoặc loại có tính năng cao Sợi có thể làm bằng thép, polime, cacbon, thủy tinh hoặc vật liệu tự nhiên

(3) P Một hàm lượng sợi tối thiểu phải được bảo đảm cho mục đích sử dụng kết cấu (chịu lực) như đã quy định (chỉ rõ) trong Chương 2

(4) Các loại sợi kim loại, polime và cacbon đều được đề cập tới một cách riêng biệt trong tài liệu hiện thời này Tuy nhiên các quy tắc thiết kế (này) cũng có thể được làm theo đối với FRC được sản xuất với các loại sợi khác như thủy tinh/vật liệu tự nhiên, cũng như sự ứng xử (làm việc) về mặt kết cấu của chúng thì tương tự với các bộ phận bê tông tương tự được xem xét trong tài liệu này

(5) Tính chất của (vật liệu) composite thì phụ thuộc vào các đặc trưng của những vật liệu thành phần cũng như liều lượng của các vật liệu thành phần đó Các yếu tố khác bao gồm kích thước hình học và các tính chất cơ học của sợi, sự liên kết/bám dính giữa sợi và hỗn hợp (chất kết dinh) bê tông, và các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông Sợi trong FRC có thể làm giảm hiện tượng nứt và/hoặc làm tăng đáng

kể năng lượng được hấp thụ trong quá trình nứt bê tông

(6) Một khi đã đúc, bê tông cốt sợi đạt được những thuộc tính mà chúng cũng phụ thuộc vào những yếu

tố gắn liền với công nghệ thi công cũng như các kích thước khuôn khổ kết cấu Những yếu tố này bao gồm sự phân tán của sợi trong hỗn hợp, hình dạng và kích thước của kết cấu, tính bất đẳng hướng có thể có do sự định hướng sợi có liên quan tới hướng đổ bê tông cho kết cấu

1.3 Các tiêu chuẩn tham chiếu

Việc tham khảo được thực hiện với các tài liệu sau đây:

CEN EN 1992-1-1, 2004: Eurocode 2 – Thiết kế kết cấu bê tông – Phần 1-1: những nguyên tắc chung và nguyên tắc đối với Nhà;

CEN EN 14721 (2005): Sản phẩm bê tông đúc sẵn – Phương pháp thử cho bê tông sợi kim loại - đo bê tông sợi trong bê tông tươi và bê tông đã đóng rắn

CEN EN 14651 (2005): Phương pháp thử nghiệm cho bê tông sợi kim loại – đo cường độ chịu kéo khi uốn (giới hạn tỷ lệ (LOP), dư);

UNI 11188, 2004: Thiết kế, sản xuất và kiểm tra các bộ phận kết cấu cốt sợi thép

UNI 11039, 2003: Bê tông dùng cốt sợi thép; (1a) Phần I: Định nghĩa, phân loại và ký hiệu; (1b) Phần II: Phương pháp thử nghiệm để xác định cường độ tại vết nứt đầu tiên và các chỉ số độ dẻo;

UNI EN 12390, 2002: Thử nghiệm trên bê tông đã đóng rắn;

UNI EN 206-1, 2001: Bê tông: đặc điểm kỹ thuật, tính năng, sản xuất và sự tuân thủ;

10

UNI 9502, 2001: Đánh giá sức chịu lửa theo phân tích của các bộ phận kết cấu bê tông cốt thép và bê tông ứng suất trước

1.4 Biểu tượng/Ký hiệu:

Ý nghĩa của những biểu tượng chính được sử dụng trong tài liệu này được ghi lại dưới đây:

Khối lượng (.) theo đòi hỏi Giá trị tới hạn của khối lượng (.)

Những chữ Roman in hoa có chỉ số

Diện tích tiết diện ngang bê tông, thực của cốt thép Diện tích của một sợi đơn lẻ

Diện tích của cốt thép dọc (trục) Diện tích của cốt thép ngang

Sự suy giảm cường độ chịu nén do cháy (hỏa hoạn)

Sự suy giảm cường độ chịu uốn một trục do cháy (hỏa hoạn) Tải trọng

Sự đóng góp của thép đai vào giá trị thiết kế về khả năng chịu tải trọng cắt Những chữ Roman in thường có chỉ số

Bề rộng của một sợi có tiết diện hình chữ nhật Chiều sâu hiệu quả của tiết diện ngang

Kích thước cốt liệu tối đa Đường kính sợi (tương đương) Cường độ FRC khi chịu nén (viên mẫu hình trụ và lăng trụ) Cường độ chịu kéo của FRC

Cường độ chịu kéo của FRC khi uốn Cường độ dư khi chịu kéo (theo khả năng phục vụ) của FRC Cường độ dư khi chịu kéo tới hạn của FRC

Cường độ của chất kết dính bê tông (matrix) khi chịu nén (viên mẫu hình trụ và lăng trụ) Cường độ chịu kéo của chất kết dính bê tông

Cường độ chịu kéo của chất kết dính bê tông khi uốn Cường độ chảy dẻo của cốt thép dọc

Cường độ chảy dẻo thiết kế của cốt thép dọc Cường độ chảy dẻo thiết kế của thép đai Chiều sâu tiết diện ngang

Chiều dày sợi đối với tiết diện chữ nhật Khoảng dãn cách giữa các thanh cốt thép Chiều dài đặc trưng của bộ phận kết cấu Chiều dài sợi

Chiều dài phát triển sợi Khối lượng sợi

Khoảng cách giữa các thanh thép đai Khoảng cách trung bình của vết nứt Chiều dày bộ phận kết cấu

12

CTOD – Chuyển vị mở mũi vết nứt (crack tip opening displacement) Khoảng cách của trục trung hòa tính từ biên cực hạn (exteme edge) trong vùng nén Khoảng cách của trục trung hòa tính từ biên cực hạn (exteme edge) trong vùng kéo

Các chữ cái Hy lạp in thường có chỉ số

Biến dạng kéo trong FRC Biến dạng nén trong FRC Biến dạng kéo trong các thanh thép Đường kính thanh thép

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho FRC khi chịu nén

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho FRC khi chịu kéo

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho mô hình cơ học

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho thanh cốt thép

Tỷ trọng khối lượng sợi

1.5.Các tính chất kết câu và sự làm việc của bộ phận bê tông cốt sợi

(1)P Các tính chất cơ học của một hỗn hợp (ma trận) kết dính bị thay đổi khi đưa thêm sợi vào Sự làm việc về chịu kéo sau khi nứt được cải thiện do sự lan truyền vết nứt đã khác hẳn (trái ngược với trước) Một khi bê tông đã bị nứt, sợi tăng cường một cách đáng kể sức chịu đựng sau khi nứt mà việc này không thể nào thấy được trong một loại bê tông không có sợi

Sự ứng xử (làm việc) mềm hóa (softening behaviour), điển hình đối với một thử nghiệm một trục, có thể được thay đổi một cách đáng kể bằng cách đưa (cho thêm) cốt sợi

Đối với các tỷ lệ thể tích sợi mà nhỏ ( xấp xỉ dưới 2%), mối quan hệ cấu trúc tải trọng-chuyển vị của FRC vẫn thể hiện một nhánh giảm xuống (sự làm việc mềm hóa), nhưng nó được đặc trưng bởi cả hai đường cong, một là cường độ dư cũng như một độ dẻo đáng kể (Hình 1a) Với các tỷ lệ thể tích sợi cao hơn (xấp

xỉ trên 2%), thì sự làm việc sau khi nứt có thể trở nên cứng hóa, do sự xuất hiện của vết nứt nhiều đường (multiple craking) (Hình 1b)

13

Hình 1-1 Tải trọng (P) – chuyển vị ( ) từ một thử nghiệm chịu kéo 1 trục trên bê tông cốt sợi được đặc

trưng bởi một tỷ lệ % thấp của sợi (a) và một tỷ lệ % cốt sợi cao (b)

(2) P Các tính chất của FRC, được sử dụng cho một mục đích kết cấu cụ thể, phải được xác định và thẩm định một cách phù hợp Có hai cách thức khác nhau đặc trưng hóa FRC: một cách là dựa vào các tính chất danh định, trong khi đó, cách còn lại là dựa vào các tính chất về kết cấu

(3)P Các tính chất danh định của FRC cần được thiết lập bằng cách thực hiện những thử nghiệm đã được bình thường hóa dưới những điều kiện có kiểm soát theo các quy trình trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn

(4) P Các tính chất về kết cấu của FRC phải được tham khảo/đối chiếu với vật liệu đang được sử dụng trong thực tế và cần được đánh giá thông qua các thử nghiệm ở cùng quy mô (tỷ lệ) tương tự của kết cấu Những thử nghiệm này cần được thực hiện trong cùng môi trường như của kết cấu thực và hướng của các tải trọng được áp đặt vào có liên quan tới hướng đổ bê tông cũng nên tương tự như trên kết cấu thực

2 Vật liệu

2.1 Sợi

(1) P Sợi thì được đặc trưng bởi cả tính chất của vật liệu cũng như các tham số hình học, bao gồm chiều dài, đường kính tương đương, tỷ lệ co (aspect ratio) và hình dạng (thẳng, sợi có móc/ngoặc,vv )

2.1.1 Chiều dài sợi

(1) P Chiều dài sợi lf, là khoảng cách giữa các đầu mút bên ngoài của sợi đó

Chiều dài được phát triển của sợi ld , là độ dài của đường trục của sợi đó

Chiều dài của sợi cần được đo đạc theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể

2.1.2 Đường kính tương đương

14

(1) P Đường kính tương đương, df, là đường kính của một đường tròn có một diện tích tương đương với diện tích tiết diện ngang trung bình của sợi đó

(2) Đối với các tiết diện ngang hình tròn có đường kính lớn hơn 0.3mm, thì đường kính tương đương cúa sợi phải được đo bằng một thước đo micrometer, trong hai hướng, một cách xấp xỉ ở các góc vuông, với một độ chính xác phù hợp với quy chuẩn tham chiếu cụ thể Đường kính tương đương này được cho bởi giá trị trung bình của hai đường kính đo được (theo 2 hướng như đã nói)

(3) Với những sợi có đường kính nhỏ thua 0.3mm, đường kính tương đương phải được đo với một thiết

bị quang học, với một độ chính xác phù hợp với quy chuẩn tham chiếu cụ thể

(3) Với những tiết diện hình elip, đường kính tương đương phải được đánh giá bắt đầu từ việc đo đạc theo 2 trục, sử dụng một thước đo micrometer, với một độ chính xác phù hợp với quy chuẩn tham chiếu

cụ thể Lúc đó đường kính tương đương được cho bởi giá trị trung bình của hai độ dài đo được theo 2 trục

(4) Đối với tiết diện hình chữ nhật, chiều rộng, bf, và chiều dày, hf, phải được đo theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể Lúc đó đường kính tương đương được xác định theo công thức (1.1):

(6) Một cách có thể thay thế, và trong trường hợp cụ thể với sợi có tiết diện bất quy tắc, đường kính tương đương có thể được đánh giá bằng công thức (2.1) sau đây:

Trong đó m là khối lượng , ld là chiều dài phát triển, và là tỷ trọng của sợi

2.1.3 Tỷ lệ co (aspect ratio):

(1) P Tỷ lệ co thì được định nghĩa bằng tỷ lệ giữa chiều dài, lf, với đường kính tương đương của sợi đó,

gọi là df

2.1.4 Cường đọ chịu kéo của sợi

(1) P Cường độ chịu kéo của sợi là ứng suất tương ứng với lực kéo tối đa mà sợi đó có thể mang (chịu đựng)

(2) Cường độ chịu kéo phải được tính toán, theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể, bằng cách chia lực tối đa cho diện tích tương đương của tiết diện ngang, được xác định là diện tích của vòng tròn có đường kính

tương đương (bằng) df

Giá trị tham chiếu của cường độ chịu kéo được cho trong bảng 2-1 và bảng 2-2 đối với một số dạng sợi khác nhau

15

2.1.5.Mô đun đàn hồi

(1) Mô đun đàn hồi của sợi phải được đánh giá theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể

Giá trị tham chiếu của đun đàn hồi được cho trong bảng 2-2 đối với một số dạng sợi khác nhau

2.2 Sợi thép

(1) Những sợi thép là sợi có chiều dài, lf, biến thiên trong phạm vi 6mm tới 70mm, và một đường kính

tương đương, df, thay đổi trong phạm vi 0.15mm tới 1.20mm

(2) Những sợi thép này có thể được phân loại trên cơ sở của quá trình sản xuất, hình dạng, cũng như vật liệu

-thép với hàm lượng cacbon thấp (C nhỏ thua hoặc bằng 0.20, Type 1);

-thép với hàm lượng cacbon cao (C lớn hơn 0.20, Type 2)

Trong Bảng 2-1, Rm e Rp0.2 là cường độ chịu kéo tương ứng với lực tối đa và một sự dịch chuyển (a shift)

từ sự làm việc tỷ lệ với biến dạng dương không hồi phục tương đương với 0.2% của độ dài cơ sở của đồng hồ đo biến dạng (strain-gauge)

(3) Mô đun đàn hồi của sợi thép có thể được giả thiết tương đương với 200 Gpa đối với thép có hàm lượng cacbon thấp và cao, và tương đương với 170 Gpa đối với thép không rỉ

2.3 Sợi polime và sợi cacbon

(1) Sợi polime làm bằng acrylic, aramid, nylon, polyester, polyethylene, polipropylene, và sợi cacbon đều được bày bán nhiều trên thị trường

(2) Những loại sợi này có thể được sử dụng để cải thiện:

(macro-(4) Các tính chất chính của sợi polime và cacbon mà có sẵn để bán trên thị trường, được chỉ ra trong bảng 2-2

17

18

2.4 Hỗn hợp chất gốc (matrix)

(1) P Hỗn hợp kết dinh FRC bao gồm các vật liệu kết dính (bê tông hoặc vữa)

(2) Để thu được một sự phân tán sợi tốt cũng như một độ công tác (workability) phù hợp, hỗn hợp chất gốc (matrix) phải được thiết kế đúng, chẳng hạn như bằng cách tăng hàm lượng hạt cốt liệu nhỏ

(3) Các tính chất vật lý và cơ học của chất gốc là bê tông hoặc vữa được định nghĩa theo tiêu chuẩn tham chiếu cụ thể

2.5 Bê tông cốt sợi

(1)P Các tính chất vật lý và cơ học của vật liệu composite phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần của các thành phần cũng như các tính chất của mỗi thành phần tham gia (chất gốc kết dính và sợi)

(2) Việc đưa thêm sợi vào có thể tăng cường (cải thiện) độ dẻo dai, độ bền lâu, sức chịu tác động (tính đàn hồi/co giãn), sức chịu mỏi và mài mòn của chất gốc kết dính (bê tông hoặc vữa)

(3) Các tính chất cơ học của sợi được dùng làm cốt phải được xác định trực tiếp trên các viên mẫu thông qua các thử nghiệm đã được tiêu chuẩn hóa

(2) P Phần thể tích tối thiểu của sợi cho các ứng dụng kết cấu không được nhỏ thua 0.3%

(4) Không có các thử nghiệm cụ thể, tất cả các tính chất cơ học, không được chỉ rõ, có thể được giả thiết

là tương tự như các tính chất đó của bê tông thông thường

2.5.1 Các tính chất ở trạng thái tươi (mới trộn)

• Bằng cách tăng tỷ lệ thành phần cốt liệu mịn và/hoặc bằng cách giảm bớt kích thước cốt liệu tối đa’

• Bằng cách sử dụng loại và hàm lượng phụ gia siêu dẻo phù hợp

2.5.1.2 Tính đồng nhất của hỗn hợp

(1)P Sự phân bố sợi trong hỗn hợp cần phải đồng đều Để đạt được điều kiện này, phải có có sự chú ý đặc biệt để tránh sự kết tụ sợi (balling/vê viên) Dù rằng hàm lượng kết tụ này được hạn chế, sự có mặt của chúng có thể tạo thành một số vật cản và làm cho việc bơm vữa trở nên khó khăn

(2) Tính đồng nhất của hỗn hợp có thể được đo đạc bằng cách kiểm tra hàm lượng sợi trong một số mẫu được lấy ra trong quá trình đổ bê tông phù hợp với tiêu chuẩn EN 14721

19

(3) Những vùng có sự phân bố sợi không đồng nhất càng khuếch tán (rải ra nhiều nơi) thì các tính chất của bê tông cốt sợi càng khác nhau so với các tính chất danh nghĩa

(4) Phải có sự chú ý đặc biệt tới hiện tượng cacbonat hóa, đặc biệt là khi sử dụng một chất gốc/hỗn hợp bao gồm vữa và sợi

2.5.1.3 Sự co ngót dẻo (plastic shringkage)

(1)P Kích thước vết nứt do co ngót dẻo được giảm xuống nhờ có sợi

(2) Sợi nhỏ polime (polypropylene) là phù hợp hơn cho mục đích này

2.5.2 Sự ứng xử (làm việc) khi chịu nén

(1)P Nói chung sợi làm giảm độ giòn của matrix, nhưng chúng không có ảnh hưởng đáng kể tới sự làm việc khi chịu nén

(2) Trong thực tế, quy luật cấu trúc (constitutive law) của bê tông cốt sợi có thể được giả thiết tương đương với quy luật đó của bê tông thông thường

2.5.2.2 Sự làm việc khi chịu kéo

(1)P Sợi cải thiện sự làm việc khi chịu kéo của hỗn hợp khi đã bị nứt, như được chỉ ra dưới dạng sơ đồ trong Hình 2-1

HÌnh 2-1 Sự làm việc khi chịu kéo

20

(2) Với hàm lượng sợi thấp (có tỷ lệ thành phần thể tích xấp xỉ, thấp hơn 2%), sự làm việc là mềm hóa (softening)

(3) Với hàm lượng sợi lớn (có tỷ lệ thành phần thể tích cao hơn 2%), cường độ có thể cao hơn so với cường độ của riêng bê tông, vì một sự làm việc cứng hóa (hardening) gắn liền với hiện tượng nứt nhiều đường (multi-cracking) có thể xẩy ra (Hình 2-1)

(4) Cường độ chịu uốn một trục ở vết nứt đầu tiên của bê tông cốt sợi, fFt, có thể được giả thiết tương

đương với cường độ đó của riêng bê tông, fct Đối với vật liệu ứng xử mềm hóa, cường độ, , fFt , có thể được giả thiết tương đương với ứng suất tối đa (Hình 2-1)

(5) Cường độ chịu kéo một trục dư của vật liệu, fFtu (Hình 2-1), chịu ảnh hưởng đáng kể bởi tỷ lệ thể tích

của sợi, Vf, bởi tỷ số co (chiều dài/đường kính), lf/df, cũng như sự dính kết giữa bê tông và cốt thép, đối với cả hai trường hợp (sự làm việc mềm hóa và cứng hóa)

Lời tuyên bố này có thể được rút ra một cách dễ dàng từ sự cân bằng theo hướng ở góc vuông có bề mặt đứt gãy, giả thiết rằng sợi song song với hướng này và đánh giá lực đặc trưng kéo giật (Q) theo công thức:

…(2.1) Trong đó:

-nf là số lượng sợi trên một đơn vị diện tích đứt gãy;

-df là đường kính tương đương của sợi;

-lb = lf/4 là độ dài liên kết truyền thống của từng sợi;

- m là ứng suất liên kết tiếp tuyến trung bình;

- là một hệ số tính đến sự định hướng thực của các sợi thép;

-Vf là tỷ lệ thể tích của các sợi;

-Af là diện tích tiết diện ngang của một sợi đơn lẻ

Phương trình (1.1) đem lại một giá trị xấp xỉ, vì nó không đưa vào tính toán các yếu tố khác, ví dụ như, hình dạng sợi, bề mặt chung giữa sợi và bê tông, hướng đổ bê tông, kỹ thuật trộn và đầm bê tông tươi

mà những thứ này ảnh hưởng tới sự phân bố và định hướng của sợi trong bê tông

(6) Kết quả là, một cách tiếp cận theo tính năng, có khả năng nhận biết bằng thực nghiệm, đường cong chịu uốn theo cấu trúc bằng việc dùng các thử nghiệm phù hợp trên viên mẫu bê tông cốt sợi được đề xuất

Quy luật mở ứng suất – vết nứt, , có thể được xác định thông qua các thử nghiệm uốn hoặc kéo một trục

21

Thử nghiệm kéo một trục cung cấp một cách trực tiếp quy luật và có thể được thực hiện theo UNI 11188

Đối với vật liệu ứng xử mềm hóa, việc thực hiện thử nghiệm này là không đơn giản Vì thế thử nghiệm uốn có thể được thực hiện theo UNI 11039 (Hình 2-2)

Trong trường hợp này, ứng suất danh định được đánh giá với giả thiết về sự ứng xử (làm việc) đàn hồi của viên mẫu (với sự tham khảo ở HÌnh 2-2: )

HÌnh 2-2 Thử nghiệm uốn 4 điểm như được đề xuất trong UNI 11039

(7) Quy luật , rút ra được từ một thử nghiệm uốn và được thực hiện bằng cách sử dụng những quy trình được báo cáo trong Phụ lục A, có thể được sử dụng một cách trực tiếp để phân tích bộ phận kết cấu chịu uốn

Với những bộ phận chịu kéo đơn giản, cường độ phải được giảm xuống thông qua một hệ số tương đương với 0.7

Khi một viên mẫu được cắt khấc/có khía (notched) có một sự ứng xử cứng hóa sinh ra từ một thử nghiệm chịu uốn, thử nghiệm này phải được lặp lại trên một viên mẫu không cắt khấc (có khía) nhằm thẩm định lại độ dẻo dai (ductility) thực tế

Thử nghiệm uốn trên một viên mẫu không cắt khấc cũng cần được thực hiện trên các cấu kiện thành mỏng (thin walled elements) chịu uốn nhằm đưa vào tính toán những biến số đáng kể chẳng hạn như hướng đổ bê tông, kỹ thuật trộn hỗn hợp, và hiệu ứng thành tường/wall effect (Phụ lục A)

(8) Cường độ sau khi nứt có thể được định rõ trên cơ sở các giá trị điểm, fi, tương ứng với giá trị danh

nghĩa đã quy định của sự mở rộng vết nứt, hoặc dựa trên các giá trị trung bình, feqi, được tính toán cho các khoảng cách mở vết nứt đã chỉ định (Hình 2-3) Khi một viên mẫu cắt khấc được xem xét, sự mở

22

rộng vết nứt có thể được giả thiết theo cách truyền thống là tương đương với sự chuyển vị giữa 2 điểm

ở đỉnh khía (notch tip), CTOD

Hình 2-3 Định nghĩa điểm và cường độ dư trung bình

(9) Hai quy luật cấu trúc mở rộng vết nứt - ứng suất đã đơn giản hóa có thể rút ra được trên cơ sở kết quả thử nghiệm chịu uốn: một sự ứng xử sau nứt tuyến tính (cứng hóa hoặc mềm hóa) hoặc một sự ứng

xử cứng đàn hồi, như đã được chỉ ra theo kiểu sơ đồ ở HÌnh 2-4 Trong trường hợp thứ hai, fFts đại diện cho cường độ dư theo khả năng phục vụ, được định nghĩa dưới dạng cường độ sau vết nứt (sau nứt) đối

với việc mở rộng vết nứt xét theo (trạng thái giới hạn về) khả năng phục vụ, trong khi đó thì fFtu đại diện cho cường độ dư cực hạn (ultimate)

Hình 2-4 Các quy luật cấu trúc đã đơn giản hóa: sự mở rộng vết nứt –khi kéo

23

(10) Các ứng suất, fFts e fFtu, đặc trưng 2 mô hình này có thể được đánh giá thông qua quy trình đã được báo cáo trong Phụ lục A

(11) Khi xem xét một loại vật liệu ứng xử mềm hóa, giá trị mở rộng vết nứt cực hạn, , của quy luật cấu trúc không thể nào lớn hơn được giá trị tối đa bằng 3mm đối với bộ phận chịu uốn, và bằng 1.5mm, đối với bộ phận chịu kéo

(12) Khi vật liệu ứng xử mềm hóa được xem xét, và sự nứt nhiều (multi-cracking) xẩy ra, việc nhận biết

sự mở rộng vết nứt là không cần thiết vì một quy luật ứng suất – biến dạng có thể được sử dụng trực tiếp, như được chỉ rõ sau này

(13) Các phương pháp thay thế phức tạp hơn, được đề xuất trong tài liệu, có thể được sử dụng miễn là chúng có hiệu lực (được phê chuẩn)

2.5.2.3 Quy luật cấu trúc ứng suất – biến dạng

Các quy luật cấu trúc được đề xuất trước đây được biểu thị theo ứng suất và biến dạng

(1) Khi xem xét vật liệu ứng xử mềm hóa, định nghĩa về quy luật ứng suất – biến dạng là dựa trên sự nhận biết về chiều rộng mở rộng vết nứt (crack opening width) cũng như chiều dài đặc trưng tương ứng

lcs của bộ phận kết cấu Vì thế, biến dạng có thể được giả thiết là tương đương với:

(2.2) Chiều dài đặc trưng lcs có thể được đánh giá với sự có mặt của một (loại) cốt thép truyền thống thông qua các phương trình (2.3) và (2.4) sau đây:

Trong đó:

- srm là giá tri khoảng cách trung bình giữa các vết nứt;

- y là khoảng cách giữa trục trung hòa và phía (mặt) chịu kéo cực hạn của tiết diện ngang, được đánh

giá trong giai đoạn bị nứt đàn hồi không có cường độ chịu kéo của sợi được dùng làm cốt;

- là một hệ số kích thước tương đương với 1.0 khi lf/df <50, tương đương với 50 lf/df khi 50≤ lf/df ≤

100 và tương đương với ½ khi lf/df > 100;

- df là đường kính sợi;

- lf là chiều dài sợi;

- Ø là đường kính thanh thép (khi các thanh/sợi khác nhau được sử dụng trong một tiết diện, giá trị trung bình chất tải mang đặt lên tiết diện ngang của từng thanh có thể được sử dụng Câu này Tây viết lủng củng quá, khó dịch, Huy – 21/1/2014)

- k1 bằng 0.8 với thanh có liên kết cao (gờ/gân/móc), 1.6 đối với thanh trơn/nhẵn;

24

- k2 bằng 0.5 với trường hợp uốn thuần túy hoặc phức hợp khi y≤ h, bằng 1.0 khi chịu kéo nếu y >h;

- h là chiều cao tiết diện;

- là tỷ lệ cốt hình quạt (geometric reinforcement ratio) trong phạm vi tiết diện chịu kéo hiệu quả,

được định nghĩa bằng khoảng cách y

Trong trường hợp tiết diện không có cốt thép (theo) truyền thống, chịu uốn, các lực kéo-uốn và uốn-nén pháp tuyến được phối hợp có lực tổng hợp nằm ngoài tiết diện, y=h được giả thiết

(2) Những phương thức được kể ra ở trên, hữu ích cho việc thu được chiều dài đặc trưng, được kết nối với mô hình dầm tiết diện phẳng Với một mô hình hình ảnh khác, (ví dụ như, phương pháp phần tử hữu hạn), những phương thức này phải được xác định lại

(3) Khi xem xét một vật liệu ứng xử cứng hóa, sự nứt nhiều đường xẩy ra Vì thế, một biến dạng trung bình có thể thu được một cách trực tiếp từ các thử nghiệm thực nghiệm, hữu ích trong việc nhận biết các tham số cấu trúc Giá trị biến dạng cực hạn được giả thiết tương đương với 1%

(4) Cuối cùng, sự ứng xử ứng suất - biến dạng khi kéo có thể được giả thiết như đã chỉ ra ở HÌnh 2-5, sử dụng các tham số được báo cáo trong Phụ lục A

HÌnh 2-5 Quy luật ứng suất – biến dạng

(5) Mô hình đơn giản hóa (Hình 2-6), tương ứng với quy luật mở rộng vết nứt khi chịu kéo được chỉ ra ở Hình 2-4, có thể được sử dụng

Hình thứ nhất là dựa vào cường độ dư tương đương theo (trạng thái giới hạn) khả năng phục vụ và (giới hạn) cực hạn

Hình thứ 2, mô hình dẻo cứng, là dựa vào một giá trị phù hợp của cường độ dư theo (trạng thái) cực hạn

Những quy luật này chỉ liên quan đến cường độ dư sau khi nứt (residual post-cracking strengths)

25

Hình 2-6 Các quy luật cấu trúc ứng suất – biến dạng đã đơn giản hóa

2.5.2.4 Mô đun đàn hồi

(1) Mô đun đàn hồi nói chung không bị ảnh hưởng bởi (cốt) sợi, vì thế nó có thể được giả thiết tương đương với mô đun đàn hồi của chất gốc (bê tông hoặc vữa)

2.5.3 Các tính chất vật lý ở trạng thái đóng rắn (đông cứng)

2.5.3.1 Sự co ngót do khô

(1) Sự có mặt của sợi làm giảm chiều rộng vết nứt gây ra bởi sự co ngót khô (drying shrinhkage)

2.5.3.2 Sức chịu (bền) đóng và tan băng

(1) Sức chịu của bê tông trước các chu kỳ đóng băng và tan băng lẫn sức chịu trước muối phá băng icing salt) đều không bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt của cốt sợi Thực tế là, không có sự tăng lên quan trọng nào của việc bong rộp được ghi lại trong bê tông cốt sợi

(de-2.5.3.3 Sự xuyên thấm các ion tấn công

(1) Những ảnh hưởng của sợi lên hiện tượng khuếch tán trong bê tông hiện chưa được biết đến Nói chung, không có ảnh hưởng có hại (bất lợi) nào về sự vận chuyển ion tấn công có thể được ghi nhận trong bê tông cốt sợi chất lượng tốt

2.5.3.6 Sức chịu lửa

26

(1) Việc nghiên cứu về vấn đề sự làm việc khi chịu lửa cỉa bê tông cốt thép sợi đề xuất những xem xét sau đây:

• Lượng phần trăm cốt sợi thấp (lên tới 1%) không ảnh hưởng đáng kể khả năng khuếch tán nhiệt,

sự khuếch tán này có thể vẫn được tính toán có sự tham khảo tới dữ liệu về bê tông (matrix data);

• Sự hư hại vật liệu sinh ra từ một chu kỳ nhiệt lên tới 8000C chủ yếu liên quan tới nhiệt độ chu kỳ tối đa và tạo nên một ảnh hưởng không thể hồi phục trên bê tông Hiện tượng này được quan sát khi những lượng cốt sợi có hạn chế được sử dụng, sự hư hại của vật liệu có thể được đánh giá thông qua cường độ dư (residual strength) đo được ở nhiệt độ trong phòng

• Làm thay đổi nhiệt độ tiếp xúc (với vật liệu)tối đa, cường độ ứng với (khi có) vết nứt đầu tiên là tương tự với cường độ đó của bê tông Với nhiệt độ cao hơn 6000C, cốt liệu cải thiện sự làm việc của bê tông cốt sợi

• Làm thay đổi nhiệt độ tiếp xúc (với vật liệu)tối đa, mô đun đàn hồi của bê tông cốt sợi không bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt của một tỷ lệ thể tích có hạn chế (≤1%) của sợi, vì thế, mô đun đàn hồi này có thể được coi là tương đương với mô đun đàn hồi của bê tông (khi không có sợi); (2) Sự có mặt của sợi polypropylene là hữu ích trong việc hạn chế những ảnh hưởng bong rộp Cụ thể là, loại sợi này làm thăng hoa (sublime) cục bộ ở 1700C, để lại những lỗ rỗng/khe nứt tự do trong cấu trúc Một tỷ lệ thể tích sợi nằm trong khoảng 0.1% đến 0.25% là đủ khả năng để giảm bớt hoặc loại trừ sự bong rộp

(3.2)

27

Trong đó là tải trọng tối đa và là tải trọng ở vết nứt đầu tiên (các giá trị điển hình của và đều được chỉ ra ở Phụ lục D)

(5) Các bộ phận kết cấu làm bằng FRC có thể được đúc mà không có cốt thép truyền thống Trong trường hợp là bộ phận mono-dimensional (đơn lẻ), ngoài các giới hạn (3) và (4), FRC được làm theo phải

có được một sự ứng xử (làm việc) cứng hóa khi chịu kéo, với những giới hạn sau đây:

> 1.05

≥ 1, có tham khảo tới thử nghiệm đơn lẻ

3.2.Những yêu cầu cơ bản

(1)P Dựa vào giả thiết của các Quy chuẩn Xây dựng (Building Codes), một kết cấu FRC phải được thiết kế nhằm thỏa mãn, trong suốt tuổi thọ phục vụ mong muốn của nó, những yêu cầu nền tảng sau đây:

• Nó phải chịu đựng được mọi tác động được chờ đợi (cho rằng) sẽ xẩy ra, và

• Nó sẽ bảo đảm được một độ bền lâu phù hợp nhằm kiểm soát được các chi phí bảo trì

(2)P Một kết cấu FRC phải được thiết kế và thi công theo cách sao cho nó sẽ không bị hư hại bởi những

sự kiện như nổ, tác động, và hậu quả của những sai sót do con người gây ra, tới một phạm vi không cân xứng với nguyên nhân gốc

(3) Sự hư hại tiềm tàng phải được tránh hoặc hạn chế bằng việc lựa chọn phù hợp một hay nhiều hơn trong số những cách thức sau đây:

• Tránh được, loại trừ hoặc giảm bớt những mối nguy hiểm mà với chúng kết cấu có thể phải gánh chịu;

• Lựa chọn một hình dạng kết cấu có độ nhạy cảm thấp với những mối nguy hiểm được xem xét;

• Lựa chọn một hình dạng và thiết kế kết cấu có thể sống sót (tồn tại được) ở mức phù hợp khi tháo dỡ ngẫu nhiên một phần tử riêng rẽ hoặc một bộ phận có hạn chế của kết cấu đó

(4)P Những yêu cầu cơ bản cần được thỏa mãn:

• Bằng cách lựa chọn vật liệu phù hợp;

• Bằng việc thiết kế và chi tiết hóa phù hợp;

• Băng việc quy định (chỉ rõ) các quy trình kiểm tra trong việc sản xuất FRC, cũng như trong việc thiết kê và thi công kết cấu

3.3 Tuổi thọ phụ vụ thiết kế

(1) Tuổi thọ làm việc thiết kế cần được quy định phù hợp với các loại hình kết cấu đã biểu thị

3.4 Những quy tắc chính cho thiết kế

3.4.1 Khái quát

28

(1)P Quy trình thẩm định các bộ phận FRC phải được thực hiện trong cả hai trường hợp : Các trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ (Serviceability Limits States/SLS) cũng như Các trạng thái Giới hạn Cực hạn (Ultimate Limit States/ULS), phù hợp với Tiêu chuẩn hiện hành

(2) Việc thẩm định một trong hai loại Trạng thái giới hạn có thể bỏ qua miễn là thông tin đầy đủ đã sẵn

có để dùng chứng minh được rằng nó thỏa mãn được trạng thái kia

(3)P Khi sử dụng phương pháp hệ số riêng phần (partial factor method), phải thẩm định rằng, trong tất

cả các tình huống thiết kế quan trọng, không một trạng thái giới hạn liên quan nào bị vượt quá khi giá trị thiết kế cho các tác động hoặc ảnh hưởng của tác động và sức chịu đựng (độ bền/resistance) được sử dụng trong mô hình thiết kế, bởi vậy:

(2) Các tính chất cơ học, xét về cường độ và biến dạng của các vật liệu đều được định lượng theo cách

sử dụng giá trị đặc trưng, như đã được xác định ở mục 3.5

(3) Chỉ có mô đun đàn hồi của vật liệu là được định lượng theo giá tri trung bình

(4) Giá trị thiết kế Xd của một tính chất vật liệu có thể được thể hiện (trình bày) khái quát như sau:

(3.4)

Trong đó Xk là giá trị đặc trưng của tính chất chung và γm là hệ số riêng phần cho vật liệu đó

3.4.4 Độ bền thiết kế (design resistance)

(1) Độ bền thiết kế Rd có thể được biểu thị như dưới đây:

(3.5)

29

Trong đó: là một hàm cụ thể liên quan tới mô hình cơ học được xem xét (tức là, uốn, cắt, v.v );

γRd là một hệ số riêng phần kể đến tính không chắc chắn của mô hình được giả thiết

Xd,i là giá trị thiết kế của tính chất vật liệu;

ad,i là giá trị danh dịnh của các tham số hình học có liên quan trong mô hình do xem xét các dung sai;

γm là hệ số riêng phần cho tính chất vật liệu

3.5 Giá trị đặc trưng của cường độ vật liệu

(1) Giá trị đặc trưng của cường độ chịu nén của FRC(fF) thì sẽ được xác định theo cách thức tương tự như đối với bê tông thường;

(2)P Giá trị đặc trưng của cường độ chịu kéo của FRC(fFtk) là có liên quan tới kết cấu, vượt quá các kết quả của thử nghiệm trên các viên mẫu phù hợp;

(3) Giá trị đặc trưng của cường độ chịu kéo của FRC(fFtk) có thể được xác định từ giá trị trung bình (fFtm) như dưới đây:

fFtk = fFtm -α k.s, (3.6)

trong đó s là độ lệch tiêu chuẩn và k là một hàm số của số lượng viên mẫu (thử nghiệm)

Hệ số α xem xét những ảnh hưởng của sự không xác đinh về tĩnh định của kết cấu, như được chỉ ra

trong Phụ lục D

Một giá trị điển hình của α và k được chỉ ra trong Phụ lục D

3.6 Hệ số an toàn riêng phần (hệ số của từng thứ, Huy)

3.6.1 Hệ số an toàn riêng phần cho vật liệu

(1) Các giá trị được khuyến cáo của các hệ số riêng phần đối với các trạng thái giới hạn cực hạn được chỉ

ra trong Bảng 3-1

(2) Các hệ số riêng phần cho trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ cần được lấy bằng 1.0

Bảng 3-1 Hệ số riêng phần

FRC chịu nén Theo tiêu chuẩn hiện hành Theo tiêu chuẩn hiện hành FRC chịu kéo Theo tiêu chuẩn hiện hành Theo tiêu chuẩn hiện hành

Thép Theo tiêu chuẩn hiện hành Theo tiêu chuẩn hiện hành

(1)Kiểm soát chất lượng thông thường trên vật liệu; giá trị cường độ thu được từ thử nghiệm tiêu chuẩn (Phụ lục B);

(2)Kiếm soát chất lượng cao trên vật liệu cũng như kết cấu; giá trị cường độ thu được từ việc thử nghiệm kết cấu cụ thể (Phụ lục B)

Nhận xét: Giá trị hệ số riêng phần của FRC khi chịu kéo γF , là thấp hơn giá trị đó khi chịu nén, γc, vì nó ám chỉ đến một cường độ dư chứ không phải là ám chỉ giá trị đỉnh (pick value)

30