TCXDVN 40 1987 Kết cấu xây dựng và nền nguên tắc cơ bản về tính toán

Tiêu chuẩn xây dựng tcxd 40: 1987 Kết cấu xây dựng Nguyên tắc tính toán Building structures and foundations Basic rules for calculations Quy định chung Tiêu chuẩn quy định nguyên tắc tính toán kết cấu làm vật liệu khác tất dạng xây dựng theo trạng thái giới hạn sở áp dụng ph|ơng pháp lí thuyết xác suất thống kê toán học Tiêu chuẩn bao gồm nguyên tắc tính toán kết cấu d|ới tác dụng lực Dựa theo tiêu chuẩn cần lập tiêu chuẩn thiết kế kết cấu làm vật liệu khác nhà, công trình có chức khác Cơ sở tính toán 1.1 Kết cấu xây dựng cần tính với tải trọng tác động theo ph|ơng pháp trạng thái giới hạn Cho phép tính toán kết cấu xây dựng nhà công trình sở đánh giá kinh tế theo tài liệu tiêu chuẩn t|ơng ứng 1.2 Trạng thái giới hạn trạng thái mà kết cấu, nền, nhà công trình thỏa mãn yêu cầu cần thiết khai thác sử dụng thi công 1.3 Trạng thái giới hạn đ|ợc chia thành hai nhóm: - Nhóm 1: Bao gồm trạng thái giới hạn dẫn đến việc khả chịu tải, hay dẫn đến bất lợi hoàn toàn mặt sử dụng kết cấu - Nhóm 2: Bao gồm trạng thái giới hạn gây khó khăn cho việc sử dụng bình th|ờng kết cấu Trạng thái giới hạn nhóm gồm: - Sự ổn định tổng thể hình dáng - Sự ổn định vị trí - Sự phá huỷ điểm - Sự chuyển đổi thành hệ - Sự thay đổi hình dạng - Trạng thái dẫn đến cần thiết phải ngừng khai thác sử dụng vật liệu biến dạng lớn, mối nối bị cắt vết nứt phát triển lớn - Trạng thái giới hạn thuộc nhóm hai gồm trạng thái v|ợt mức cho phép: - Sự biến dạng kết cấu bị uốn, xoắn, lún - Sự dao động kết cấu - Sự thay đổi vị trí - Sự tạo thành phát triển vết nứt 1.4 Ph|ơng pháp tính toán theo trang thái giới hạn nhằm đảm bảo ngăn chặn khả v|ợt giới hạn toàn thời gian sử dụng kết cấu, nhà công trình nh| trình thi công Việc bảo đảm không v|ợt trạng thái giới hạn quy định điểm phải phù hợp với kết cấu nhà công trình Tiêu chuẩn xây dựng 1.5 tcxd 40: 1987 Những yêu cầu tiêu chuẩn tính toán phải cho tải trọng, ứng suất, biến dạng, chuyển vị, vết nứt, v.v không v|ợt giá trị giới hạn đ|ợc quy định tiêu chuẩn thiết kế kết cấu nhà công trình Trong tiêu chuẩn kết cấu cho phép quy định trạng thái giới hạn không yêu cầu trình tính toán Khi tính toán cần phải ý đến đặc tr|ng bất lợi xẩy vật liệu đất, giá trị bất lợi tổ hợp tải trọng tác động nhiều tr|ờng hợp cần tính đến độ sai lệch bất lợi kích th|ớc nh| điều kiện thi công, sử dụng điều kiện làm việc đặc biệt kết cấu Khi cần phải tuân theo tất yêu cầu tiêu chuẩn tiêu chuẩn t|ơng ứng khác Chú ý: Các đặc tr|ng bất lợi xẩy đặc tr|ng t|ơng ứng với độ đảm bảo định Các đặc tr|ng đ|ợc quy định tiêu chuẩn thiết kế 1.6 1.7 1.8 1.9 Sơ đồ hau mô hình tính toán giả thiết tính toán kết cấu cần phản ánh điều kiện làm việc thực tế công trình, phù hợp với trạng thái giới hạn xét Khi đó, tr|ờng hợp đ|ợc tiêu chuẩn thiết kế quy định, cần phải tính đến: Những yếu tố định trạng thái ứng suất biến dạng; đặc điểm tác động t|ơng hỗ cấu kiện với với nền; làm việc không gian, phi tuyến tính hình học vật lý; tính dẻo tính l|u biến vật liệu đất Khi thiếu ph|ơng pháp tính toán lý thuyết đáng tin cậy thiếu cách giải t|ơng tự đ|ợc kiểm tra tr|ớc nh| tr|ờng hợp cần có luận chứng mặt kinh tế, việc tính toán công trình cần đ|ợc tiến hành sở nghiên cứu đặc biệt lý thuyết thực nghiệm mô hình kết cấu thực Biến dạng không đàn hồi vật liệu đất (biến dạng dẻo, từ biến, từ biến rung), nh| hình thành vết nứt kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu đá, kết cấu đá cốt thép cần đ|ợc tính toán theo yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế kết cấu, nhà công trình Nếu tiêu chuẩn không quy định việc tính toán biến dạng không đàn hồi cho phép xác định nội lực trọng tải tác động hệ siêu tĩnh nh| kết cấu làm việc giai đoạn đàn hồi, tiết diện cấu kiện nên tính theo tiêu chuẩn có tính đến biến dạng không đàn hồi tr|ờng hợp cần thiết Khi ch|a xây dựng đ|ợc ph|ơng pháp xác định nội lực ứng suất có tính đến biến dạng không đàn hồi, cho phép tiến hành tính toán c|ờng độ kết cấu dựa điều kiện ứng suất lớn tải trọng tính toán gây (xác định giả thiết kết cấu làm việc giai đoạn đàn hồi) không đ|ợc v|ợt c|ờng độ tính toán t|ơng ứng Các đặc tr|ng tiêu chuẩn đặc tr|ng tính toán vật liệu đất 2.1 Các thông số c|ờng độ vật liệu tác động lực c|ờng độ tiêu chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế kết cấu xây dựng quy định có tính đến phân tán ngẫu nhiên tính chất học vật liệu Hệ số bảo đảm giá trị c|ờng độ tiêu chuẩn vật liệu không đ|ợc nhỏ 0,95 (theo ST.SEV 384-76, trị cụ thể đ|ợc bổ sung sau) Tiêu chuẩn xây dựng 2.2 tcxd 40: 1987 Giá trị c|ờng độ tiêu chuẩn vật liệu cho phép lấy giá trị đặc tr|ng vật liệu tiêu chuẩn quy định vật liệu Khi tiêu chuẩn không quy định đặc tr|ng t|ơng ứng, cho phép xác định c|ờng độ vật liệu theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu theo đặc tr|ng đ|ợc quy định 2.3 Ngoài c|ờng độ tiêu chuẩn quy định đặc tr|ng tiêu chuẩn khác vật liệu (khối l|ợng thể tích, môđun đàn hồi, hệ số ma sát, hệ số dính kết, độ từ biến, độ co gót v.v cách lấy giá trị trung bình số liệu thống kê 2.4 Khi tính toán kết cấu làm việc điều kiện đặc biệt (nhiệt độ cao thập, độ ẩm lớn v.v ) cần phải tính đến thay đổi đặc trung lý đặc tr|ng khác vật liệu (c|ờng độ, độ đàn hồi, độ nhớt, độ từ biến độ co ngót v.v ) theo yêu cầu tiêu chuẩn t|ơng ứng 2.5 Các thông số tính chất học đất định khả chịu tải móng biến dạng chúng giá trị tiêu chuẩn đặc tr|ng c|ờng độ biến dạng đất (góc ma sát trong, lực dính kết đơn vị, modun biến dạng, c|ờng độ chịu nén trục, c|ờng độ kháng cắt đá v.v ) 2.6 Bằng cách sử dụng đặc tr|ng c|ờng độ, cho phép xác định khả chịu tải móng cách sử dụng ch|a xây dựng đ|ợc ph|ơng pháp tính toán t|ơng tự thông số tiêu chuẩn khác, đặc tr|ng cho tác động t|ơng hỗ móng với đất đ|ợc xác định thực nghiệm 2.7 Trị tiêu chuẩn đặc tr|ng đất hay thông số đ|ợc định tác động t|ơng hỗ móng đất đ|ợc lấy trị trung bình chúng 2.8 Trị tiêu chuẩn đặc tr|ng đất hay thông số đ|ợc quy định điều 2.7, đ|ợc xác định sở số liệu xác định trực tiếp khảo sát địa kỹ thuật để thiết kế công trình đ|ợc xác định giá trị đặc tr|ng thông số sở xử lý thông số kết thí nghiệm đại trà 2.9 Độ sai lệch xảy c|ờng độ đặc tr|ng khác vật liệu đất phía bất lợi so với trị tiêu chuẩn đ|ợc tính hệ số tin cậy vật liệu đất Các hệ số đ|ợc quy định tiêu chuẩn thiết kế kết cấu phụ thuộc vào tính chất vật liệu đất phụ thuộc vào độ phân tán thống kê chúng (với độ đảm bảo phụ thuộc vào dạng trạng thái giới hạn), đồng thời giải thích đến yếu tố không xác định đ|ợc ph|ơng pháp thống kê (đặc tr|ng phá hoại vật liệu, khuyết tật chiều dày vật cán, kinh nghiệm thực tế v.v ) 2.10 C|ờng độ tính toán vật liệu đặc tr|ng tính toán đất c|ờng độ đặc tr|ng đ|ợc xác định cách chia c|ờng độ đặc tr|ng tiêu chuẩn cho hệ số độ tin cậy vật liệu đất Các đặc tr|ng tính toán khác vật liệu cho phép xác định cách chia trị số chúng cho hệ số tin cậy vật liệu Các đặc tr|ng tiêu chuẩn đặc tr|ng tính toán trọng tải tác động 3.1 Các đặc tr|ng trọng tải tác động hệ số tiêu chuẩn chúng đ|ợc lấy bằng: - Đối với tải trọng tĩnh trị số thiết kế thông số hình học kết cấu, trị trung bình khối l|ợng thể tích có kể đến số liệu có xí nghiệp sản xuất khối l|ợng thực tế cấu kiện - Đối với tải trọng công nghệ (thiết bị, máy móc, vật liệu, nhân lực v.v ) tải trọng lắp ráp trị lớn có điều kiện sử dụng thi công đ|ợc định Tiêu chuẩn xây dựng 3.2 3.3 tcxd 40: 1987 tr|ớc có tính đến thời hạn sử dụng kết cấu trị số, tài liệu ghi lý lịch máy móc - Đối với tải trọng tự nhiên (gió, m|a đá, sóng, động đất v.v ) tác động tự nhiên (nhiệt độ, độ ẩm v.v ) trị trung bình trị lớn hàng năm trị số t|ơng ứng với trị v|ợt giá trị trung bình giai đoạn trung bình định - Đối với tải trọng máy móc tạo trị tải trọng động hay trị thiết kế khối l|ợng kích th|ớc hình học phận chuyển động máy phù hợp với sơ đồ động học chế độ chuyển động đ|ợc quy định tiêu chuẩn thiết kế - Đối với tải trọng đặc biệt trị t|ơng ứng với yêu cầu tiêu chuẩn chuyên ngành đ|ợc xây dựng sở vận dụng ph|ơng pháp thống kê sác suất kinh tế - Xác suất tăng giá trị tiêu chuẩn loại tải trọng riêng đ|ợc lựa trọn sở luận chứng kinh tế kỹ thuật - Trị tiêu chuẩn tải trọng tác động, nh| phân loại chúng đ|ợc quy định tiêu chuẩn tải trọng Độ sai lệch xảy tải trọng phía bất lợi (lớn hay nhỏ) so với trị tiêu chuẩn biến động tải trọng hay thay đổi điều kiện sử dụng bình th|ờng tạo ra, đ|ợc tính đến hệ số tin cậy tải trọng Các hệ số đ|ợc quy định có kể đến phân tán thống kê tải trọng, công dụng nhà công trình, điều kiện kinh nghiệm sử dụng chúng luận chứng kinh tế Các hệ số độ tin cậy tải trọng dùng để tính toán cho dạng trạng thái giới hạn đ|ợc quy định tiêu chuẩn thiết kế Độ sai lệch xảy đặc tr|ng tải trọng động (biên độ, tần số, xung) so với giá trị tiêu chuẩn đ|ợc tính đến tính toán động lực theo yêu cầu tiêu chuẩn t|ơng ứng Tải trọng tác động tính đ|ợc cách nhân trị tiêu chuẩn với hệ số độ tin cậy t|ơng ứng gọi tải trọng tính toán Tải trọng tính toán đ|ợc phân tải trọng dùng riêng cho tính toán nhóm nhóm hai trạng thái giới hạn Chú thích: Tải trọng tính toán dùng tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn gọi tải trọng giới hạn hay cực hạn, tải trọng tính toán dùng tính toán theo nhóm hai gọi tải trọng sử dụng 3.4 Nên tính toán kết cấu theo tổ hợp tải trọng tác động bất lợi xẩy (đối với tiết diện cấu kiện, kết cấu mối nối chúng toàn nhà công trình Việc giảm xác suất tăng đồng thời giá trị tính toán số tải trọng so với xác suất tăng trị tính toán tải trọng đ|ợc tính đến hệ số tổ hợp Tính toán điều kiện làm việc mục đích sử dụng kết cấu 4.1 Những đặc điểm làm việc vật liệu, cấu kiện, kết cấu mối nối chúng, nền, nh| toàn nhà công trình mang tính hệ thống nh|ng không phản ánh trực tiếp tính toán, đ|ợc tính đến hệ số điều kiện làm việc Tiêu chuẩn xây dựng 4.2 tcxd 40: 1987 Hệ số phải tính đến tất ảnh h|ởng nhiệt độ, độ ẩm độ ăn mòn môi tr|ờng, tác động lặp lại nhiều lần, đặc điểm công trình chế tạo kết cấu yếu tố khác Hệ số điều kiện làm việc cách sử dụng chúng tính toán đ|ợc quy định tiêu chuẩn thiết kế kết cấu sở số liệu lý thuyết thực nghiệm làm việc thực vật liệu, kết cấu điều kiện sử dụng trình thi công Trong tr|ờng hợp cần thiết mức độ quan trọng nhà công trình, nh| ý nghĩa hậu việc đạt tới trạng thái giới hạn đ|ợc tính đến hệ số độ tin cậy ý nghĩa kết cấu Các trị số hệ số độ tin cậy ý nghĩa kết cấu cách sử dụng trị số tính toán đ|ợc quy định tiêu chuẩn thiết kế t|ơng ứng có xét đến luận chứng kinh tế