Dầm thép dự ứng lực Phần 1 cuốn sách Áp dụng công nghệ đúc đẩy trong xây dựng cầu bê tông cốt thép dự ứng lực cung cấp cho bạn đọc các nội dung: Công nghệ đúc đẩy và quá trình áp dụng phát triển, thiết kế nhịp dầm cầu BTCT Dưl bằng công nghệ đúc đẩy theo chu kì, xây dựng hệ thống phần mềm tự động hóa thiết kế. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Dầm thép ứng suất trước Phần I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KẾT CẤU THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC Bản chất hiệu phương pháp ứng suất trước: Ý tưởng phương pháp ứng suất trước tạo nên kết cấu ứng suất ngược dấu với ứng suất tải trọng tính toán gây để nhằm mục đích: - Tăng khả chịu lực kết cấu, tức giảm chi phí vật liệu đảm bảo khả chịu lực yêu cầu - Giảm biến dạng cuối kết cấu Ví dụ : Xét chịu kéo lực kéo dọc trục có tiết diện tổ hợp từ hai thép C Thanh chịu nén trước dây căng thép cường độ cao, dây đặc trọng tâm tiết diện Nếu ứng suất trước, đường biểu diễn quan hệ lực kéo P ứng suất la đường OK Khi ứng suất đạt đến cường độ tính toán vật liệu R1 khả chịu lực la P1 Nếu có ứng suất nén trước 01 , chịu kéo ứng suất kéo tải trọng gây phải triệt tiêu ứng suất nén ban đầu 01 sau đổi dấu Đường quan hệ P - đường O1K1 dây căng O2K2 Trong 02 ứng suất kéo trước dây căng Khi ứng suất đạt đến cường độ tính toán R1 , khả chịu lực P2 Tính khả chịu lực hai trường hợp: - Khi không ứng suất trước: P1 = A1R1 - Khi có ứng suất trước: Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước P2 = A1(R1 + 01 ) ; Trong đó: A1 – diện tích tiết diện Như ứng suất trước làm tăng khả chịu lực ( P2 > P1) Nếu đồng thời ứng suất dây căng đạt đến cường độ tính toán vật liệu R giớn hạn bền : P2 = A1R1 + A2R2 = A1R1( + ) Trong : A2 - diện tích tiết diện dây căng = A2/ A1; = R2/ R1 Lượng ( + ) hệ số tăng khả chịu lực kết cấu ứng suất trước so với kết cấu không ứng suất trước Thông thường thép cường độ cao có độ bền lớn thép thường ( ví dụ CT3 ) từ đến lần ( = – ) tăng khả chịu lực kết cấu ứng suất trước đáng kể Mặt khác giá thành thép cường độ cao lớn 2,5 – lần so với thép thường, phải thêm chi phí phụ ( dây căng, neo…) tổng giá thành kết cấu ứng suất thấp kết cấu thường Về mặt biến dạng, tạo ứng suất trước 01 , xó biến dạng ngược 0 chịu tải trọng, biến dạng phải triệt tiêu biến dạng ban đầu 0 sau xuất biến dạng theo hướng tải trọng gây Đường quan hệ P - không ứng suất trước OK, ứng suất trước O1K1 Ứng suất trước không làm tăng độ cứng hiệu giống tạo độ vồng xay dựng Nếu hạn chế biến dạng cuối [] khả chịu lực ứng suất trước tăng lên ( P2 > P1) , dừng lại khả chịu lực P1 biến dạng nhỏ Ứng suất trước dây căng kết cấu trụ ví dụ rõ ràng hiệu làm tăng độ cứng ổ định kết cấu Các dây căng tạo nên gối tựa đàn hồi làm giảm nhịp tính toán, tang khả ổn định thân giảm chuyển vị ngang Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước Hiệu ứng suất trước tăng lên dùng cách gây ứng suất trước nhiều cấp Theo phương pháp này, đầu gây ứng suất trước 01 thanh, chất tải P12 cho ứng suất đjat gần đến cường độ tính toán R1 vật liệu Gây ứng ứng suất trước 02 lại chất tải P22 … Sau lần gây ứng suất trước – chất tải, ta có khả chịu lực P2 = Pi2 >> P1 Tuy nhiên phương pháp dùng tải trọng trình sử dụng không đổi Nếu tải trọng Pi2 không ứng suất trước tổng giá trị giai đoạn bị phá hoại 0i Các phương pháp tạo ứng suất trước: a.Dùng dây ( ) căng thép cường độ cao để gây ứng suất trước kết cấu Nội dung phương pháp trình bày ví dụ tổ hợp ứng suất trước phần Bản chất lượng dây căng trước tích lũy cứng ( ứng suất trước) gay nên ứng suất ngược dấu với ứng suất tải trọng gây Khi chịu tải, dây căng làm việc Mới đầu, ứng suất cứng tải trọng gây phải triệt tiêu ứng suất trước sau tăng đến giá trị giới hạn Việc căng tham gia làm việc làm thay đỏi sơ đồ tính kết cấu, tăng số bậc siêu tĩnh Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước Phương pháp dùng phổ biến dạng kết cấu khác nhau: dầm, dàn, khung… b Điều chỉnh nội lực kết cấu chuyển vị gối tựa: Trong kết cấu siêu tĩnh : dầm, dàn, khung, vòm… cách gây chuyển vị cưỡng gối tựa tạo nen ứng suất trước nhằm điều chỉnh hợp lý nội lực kết cấu Ví dụ dầm siêu tĩnh hai nhịp có tiết diện không đổi cho gối chuyển vị cưỡng xuống tạo nên momen uống dương ban đàu Khi chịu tải trọng mômen âm gối giảm xuống, mômen dương nhịp tăng lên, kết giá trị tuyệt đối mômen gối nhịp Ngược lại muốn làm tăng mômen gối, giảm mômen nhịp cho gối tựa chuyển vị cưỡng lên c Ứng suất kéo trước cấu kiện mảnh để tạo độ cứng cho chúng: cấu kiệ mảnh cáp, thép tấm, bó sợi, thép thường chịu lực kéo khả chịu nén Tuy nhiên cho chúng chịu kéo trước cấu kiệ nàu chịu lục nén giới hạn làm triệt tiêu lực kéo ban đầu Vi dụ loại dàn có xiên chữ thập mảnh ( dàn giằng, dàn tháp … ) tác dụng lực P1 xiên mảnh chịu nén bị loại khỏi làm việc hệ ( ổ định ) Môđun biến dạng E1 dàn làm việc xiên chịu kéo tạo nên Khi thay xiên ( dây cáp) kéo trước với lực kéo có giá trị tuyệt đối đủ lớn so với lực nén tải trọng gây ra, chịu tải xiên chịu kéo nén điều làm việc Trong xiên chịu nén, ứng suất trước 0 giảm dần Nội lực xiên giảm hai lần, ngược lại, môđun biến dạng dàn tăng lên E2 > E1 , tức độ cứng kết cấu tăng lên Ý tưởng dùng rộng rãi kết cấu thép nhằm tăng độ cứng cho kết cấu, kết cấu treo Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước d Tạo ứng suất trước cách gây biến dạng đàn hồi phận kết cấu: Xét lợp ( Panen) ba lớp, lợp thép cánh hàn vào thép góc bẻ cong sẵn Dùng lực ép thẳng thép góc hàn chúng lại trạng thai ứng suất Sau bỏ lực, ứng suất trước lại kết cấu, kết cánh chịu nén khung thép chịu nén Bằng cách tạo dầm thép tổ hơp ứng suất trước Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước Phần II: VẬT LIỆU, CẤU TẠO DÂY (THANH) CĂNG VÀ CỦA BỘ PHẬN NEO Vật liệu cấu tạo dây (thanh) căng: Trong kết cấu ứng suất trước, dây căng đưojc làm thép cường độ cao dạng cáp thép bện, bó sợi thép đặc a.Cáp thép Cáp thép bện từ ợi thép cường độ cao co đường kính 0,4 – mm Để đè phòng ăn mòn, nghành xây dựng dùng cáp có đường kính sợi không nhỏ 1,5 mm xây dựng cầu – không nhỏ 2,5 mm sợi thép cps thể để sáng hay mạ kẽm Cường độ tức thời sợi b đạt tới 1800 MPa Theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép Việt Nam ( TCVN 5575 – 1991) cường độ tính toán cáp R = 0,63b Trước cho chịu lực, cáp phải kéo trước với lực lớn 15 – 20 % so với lực kéo tính toán, môđun đàn hồi cáp đạt tới (10 – 13) 104 MPa Lực kéo đứt lấy theo tiêu chuẩn cụ thể cho loại cáp, đạt tới 4500 kN Về mặt cấu tạo tùy theo cách bện đường kính sợi mà chia ra; - Cáp bó từ sợi có đường kính - Cáp Bảy bó từ sợi có đường kính khác - Cáp bọc, lớp lóp sợi thép đan dạng lò xo, lớp sợi hình nêm, sợi chịu lực Khi cáp làm việc trời, nên dùng cáp bọc hay cáp trần có sợi mạ kẽm Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước b.Dây căng bó sợi cường độ cao Dây gồm sợi thép có cường độ cao có đường kính – mm ( thường dùng day 3-5 mm) Tùy theo đường kính sợi mà cường độ tức thời sợi khác Các sợi thép bố trí song song, tạo thành tiết diện hình ống Đường kính sợi (mm) 1900 1800 1700 1600 1500 1400 Cường độ tức thời b (Mpa) c.Thanh căng thép tròn, đặc Thanh căng thường thép gia công nhiệt, phổ biến loại ATV ( b = 1000 MPa) ATVI ( b = 1200 MPa có đường kính 10 – 40 mm Loại rẻ, có cấu tạo đơn giản dễ bảo vệ chống ăn mòn Tuy nhiên chiều dài hạn chế ( d, ren làm đoạn thép tròn d.Neo thép ống dập Loại dùng cho thép có gai đường kính 16 mm cáp bảy bó đường kính 15 mm Đối với thép gai thỏi thép neo có đường kính chiều dài 40 mm, lực dập 400 – 420 kN/cm chiều dài Với cáp bảy bó, thỏi thép neo có đường kính 40 mm, chiều dài 60 mm Loại neo giá thành rẻ thi công nhanh, thép thanh, căng đốt nóng điện Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước Phần III: THANH ỨNG SUẤT TRƯỚC LÀM VIỆC CHỊU KÉO,NÉN ĐÚNG TÂM I Thanh ứng suất trước chịu kéo tâm: 1.Cấu tạo thanh: Thanh gồm hai phận chính, cứng thép thường dây căng thép cường độ cao (h.6.13) Tiết diện cứng có dạng hình 6.14 Thanh thường có tiết diện đối xứng qua trục quán tính chính, tổ hợp từ lớp thép [ ,L, thép ống, thép tấm, thép I Dây căng nhiều nhánh bố trí đối xứng Khi dùng dây căng nhiều nhánh, bố trí đối xứng, lực kéo nhánh nhỏ đi, dễ thi công nhiều neo phải căng cặp, tránh nến lệch tâm cứng Khi căng dây, để tránh ổn địnhcho cứng, dọc theo chiều dài phải bố trí vách cứng làm điểm giữ cho thanh, giảm chiều dài tính toán Để căng di chuyển dọc, thành lỗ cách cứng căng có khe hở 0.5-1mm Dây căng bố trí suốt chiều dài neo đầu mút 2.Tính toán ứng suất trước chịu kéo tâm: Xác định diện tích tiết diện cứng dây căng: Xét rỗng gồm hai nhánh chưc [ , ứng suất trước dây căng thép cường độ cao(h.6.15) Khi tính dùng kí hiệu sau: A1 – diện tích tiết diện cứng; A2 – diện tích tiết diện dây căng; Complete by Quang Minh – QK Pro Dầm thép ứng suất trước E1,R1 - modun đàn hồi cường độ tính toán vật liệu cứng; E2,R2 - modun đàn hồi cường độ tính toán vật liệu dây căng; 01,02 - Giá trị ứng suất trước tính toán cứng dây căng; X - lực ứng suất trước tính toán dây căng; X1 - tự ứng lực tức số gia nội lực dây căng chịu tải trọng tính toán; - Biến dạng dài tải trọng P; m E2 R ,k E1 R1 Nếu coi trạng thái tới hạn bền chịu lực kéo p trạng thái đồng thời ứng suất cứng đạt đến R1 dây căng đạt đến R2 phương trình cân sau: - Trong trình ứng suất trước: X 02 A2 01 A1 - Khi tác dụng tải trọng P: P ( 01 R1 ) A1 ( R2 02 ) A2 F1 A1 F2 A2 - Phương trình biến dạng tải trọng: l ( 01 R1 )l R2 02 )l E1 E2 - Tự ứng lực X1 xác định cách giải hệ siêu tỉnh ẩn số lực dây căng : X1 PE2 A2 A1E1 A2 E2 Giải đồng thời phương trình (6.1)+(6.3) ta có: k m( A1 P ( 01 R1 01 R1 1) 1)(k m) R1 01 R1 A2 P ( Complete by Quang Minh – QK Pro 01 R1 1)(k m) R1 10 Dầm thép ứng suất trước Để có giá trị cần thiết A1,A2 theo công thức (6.5),(6.6)ứng với P,k,m biết cần chọn trước giá trị (01) ,tức tỉ số 01 /R1 có giá trị lớn 01 /R1=1.Việc chọn giá trị (01) phụ thuộc vào yếu tố: giải pháp kết cấu, khả thiết bị căng biến dạng dài cho phép cho tổng chi phí thép nhỏ Từ công thức (6.5),(6.6) dựng đồ thị biểu diễn quan hệ diện tích A1A2 với thông số 01 /R1,k m(h.6.16) Từ đồ thị hình 6.16 ta thấy : Khi 01 /R1 tăng A1 giảm A2 tăng; k tăng , A1 tăng A2 giảm; m tăng, A1 giảm A2 tăng; Thông thường chọn 01 /R1=0.8-1 giá trị A1A2 thay đổi Từ công thức (6.5)(6.6) có diện tích tổng cộng cứng dây căng: k m( A1 A2 P[ ( 01 R1 01 R1 1) 01 R1 ] 1)(k m) R1 Thêm -1 vào tử số vế phải (6.7) rút gọn ta có: A1 A2 P[ 1 m k 1 ] (k m) R1 ( 01 1)( k m) R R1 Diện tích không ứng suất trước là: A0 p R1 Ta có tỉ số diện tích ứng suất trước không ứng suất trước A1 A2 m k 1 A0 k m ( 01 1)( k m) R1 Đường quan hệ với thông số 01 /R1, k m thể hình 6.17(với R=210Mpa).Với kết cấu thông thường(k=5;m=0.8) Complete by Quang Minh – QK Pro 11 Dầm thép ứng suất trước a Kiểm tra bền chịu tải trọng: - Đối với cứng: 1 P X1 n2 01 R1 A1 Thay X1 (6.4) vào (6.11) ta có : 1 PE1 n2 01 R1 E1 A1 E2 A2 2 PE2 n1 01 R2 E1 A1 E2 A2 -Đối với dây căng : Trong n1, n2: hệ số hệ số vượt tải lấy sau: n1=1.1 kể đến khả tăng ứng suất trước so với tính toán n2=0.9 kể đến khả giảm ứng suất trước so với tính toán : hệ số điều kiện làm việc kết cấu Khi có phương pháp đo lực căng xác n1=n2=1 b Kiểm tra ổn định trình ứng suất trước ứng suất nén trước lớn, cứng bị ổn định Có hai khả kiểm tra: - Khi theo chiều dài vách cứng để liên kết cứng với dây căng, kiểm tra ổn định bình thường chịu nén, hai đầu liên kết khớp - Khi theo chiều dài bố trí vách cứng, điểm có vách cứng bị ngăn cản chuyển vị ngang (do dây căng giữ lại), làm việc hai đầu khớp,tựa gối đàn hồi trung gian vách cứng.ta có lực nén tới hạn: n1 X (n 1)2 E1 J1 L2 Trong n- số vách cứng bố trí theo chiều dài thanh; n1 –hệ số vượt tải; E1J1 - độ cứng thanh; L - chiều dài So với công thức Euler hai đầu khớp ,lực tới hạn có vách cứng tăng(n+1)2 lần.Nếu liên kết liên tục với dây căng toàn chiều dài bị ổn định,giá trị lực căng tới hạn xác định theo điều kiện bền X= R1A1 Tính lực căng kiểm tra kể đến chùng ứng suất biến dạng neo Complete by Quang Minh – QK Pro 12 Dầm thép ứng suất trước Sau thành lập ứng suất trước,lực căng dây bị giảm bớt biến dạng thiết bị neo chùng ứng suất dây căng.vì lực căng thực tế(lục căng kiểm tra)phải lớn so với lực căng tính toán lực căng kiểm tra tính theo công thức : XK X AE n 2 0.95 L2 Trong 0.95 - hệ số kể đến chùng ứng suất dây căng; l2 - chiều dài dây căng; n - biến dạng neo; n = 0.1cm neo chêm neo êcu, n = 0.2cm neo có dùng đệm Nếu dây căng gồm nhiều nhánh căng nhánh hay cặp.Khi căng nhánh sau,các nhánh trước bị ứng suất.Để lực nhánh sau căng nhau,lực căng nhánh căng trước phải lớn lực căng nhánh căng sau Lực căng nhánh thứ i tính theo công thức: Xi X ( i ) t ( i) Trong X – lực căng tính toán dây căng; T – số lượng căng lần lượt; E1 A1 t E2 A2 II Thanh chịu nén tâm ứng suất trước: Phạm vi dùng, cấu tạo Trong phạm vi nén, biện pháp ứng suất trước thường dùng cho mảnh chịu nén tâm để tăng khả ổn định chúng làm nhẹ kết cấu.Khi mãnh tăng cường cống dây căng.Hệ thống giằng có hình dạng khác nhau(hình 6.18)chủ yếu dạng hình trám.Cấu tạo gồm mảnh nén tâm,bốn phía gia cường chống dây căng để đảm bảo độ cứng không gian hệ.Dây căng có khả làm việc hai phía kéo nén thân bị ổn định.Dây căng có khả làm việc hai phía kéo nén than nbij ổn định.Dây liên kết chặt với đầu mút chống để khỏi bị trượt uốn.Khi nối xen kẽ phân tố hình trám tăng chiều cao cột Trên hình 6.19 thể trụ dạng cột trám lắp ráp Complete by Quang Minh – QK Pro 13 Dầm thép ứng suất trước 2.Tính ổn định mảnh có dây căng hình trám Khi chịu nén,sơ đồ tính ổn định trám nhiều lớp hình 6.20 Thanh chống ngang dây căng tạo nên gối tựa đàn hồi ngăn cản chuyển vị xoay ngang thân cột(h.6.20d).Thanh ổn định theo dạng thứ nhất(h.6.20d)của đường cong Euler Gọi k k độ võng góc xoay thân cột tai điểm k,ta có: K K Qk ; Trong đó: K K M k Qk, Mk – phản lực moment uốn điểm k.Dấu Qk,Mk phụ thuộc dạng ổn định; k , k – hệ số biến dạng thảng xoay, phụ thuộc vào độ cứng dọc dây căng độ cứng uốn chống ngang Complete by Quang Minh – QK Pro 14 Dầm thép ứng suất trước Phần IV: DẦM ỨNG SUẤT TRƯỚC BẰNG DÂY CĂNG I/ Cách bố trí dây căng cấu tạo tiết diện dầm Bố trí dây căng Trong dầm ứng suất trước chịu uốn ngang, dây căng bố trí gần cánh chịu kéo, có dạng thẳng hhoặc gẫy khúc Trong dầm đơn giảng dây căng bố trí khoảng nhịp, nơi có moment uốn lớn dầm chịu tải trọng đổi dấu, rung động không nên bố trí neo nhịp, dẽ bị phá hủy giòn ứng suất tập trung Khi bố trí neo hai đàu nút dầm Cách bố trí dây căng gáy khúc có ưu điểm tạo ứng suất trước có giá trị thay đổi theo chiều dài dầm Chổ có moment lớn giá trị ứng suất trước lớn Khi nhịp lớn bố trí nhiều nhánh dây căng chồng chỗ dầm Để đảm bảo ổn định cho cánh trình ứng suất trước, cánh liên kết với dây căng qua mấu giữ Dây căng xa trọng tâm tiết diện, hiệu ứng suất trước lớn Tuy nhiên việc đặt xa cánh khó cấu tạo liên kết neo mấu giữ Trong dầm liên tục, dây căng bố trí nhứng nơi có moment gây kéo lớn Cấu tạo tiết diện dầm ứng suất trước Tiết diện dầm ứng suất trước thường có dạng không đối xứng, cánh nhỏ phía dây căng Tiết diện gồm thép hàn lại để tăng khả chịu nén cánh thay thép ống hay thép góc Khi dầm lớn dung tiết diện hai bụng, dây căng đặt phía Complete by Quang Minh – QK Pro 15 Dầm thép ứng suất trước Cấu tạo dây căng neo Dây căng cáp bện, bó sợi cường đọ cao thép Thường căng dây cách đốt nóng điện dung kích Khi căng dây kích, dung loại neo cốc, neo chêm hình nón Ngoài dây căng dạng thẳng dung dây căng dạng vòng quấn bó dây quấn quanh gối cố định gối di động dung kích gối di động để căng dây, đủ lực cố định gối di đọng bulông hàn Khi căng đốt nóng điện hai đầu hàn sanư vào hai thép Chiều dài ban đàu ld Một đầu hàn trước vào cánh dầm, Đàu hàn sau đốt nóng đến chiều dài cần thiết l’d Thanh biến dạng đoạn l l ' d l d Thanh ngụi lại không co vào gây ứng suất trước dàm Xác địng khoảng cáh mấu giữ để liên kết dây căng cánh Khoảng cáng l’ mấu giữ xác định gần theo điều kiện ổn định cánh chịu nén ứng suất trước x n1 X n1 Xc R A W Trong đó: - hệ số uốn dọc cánh dưới, xác định theo độ mảnh cánh dướivới trục thẳng đứng ứng với chiều dài tự Bằng khoảng cáh mấu giữ ; X- lực căng trước dây ; c- khoảng cáhc từ trọng tâm căng dây đến trọng tâm tiết diện dầm ; Complete by Quang Minh – QK Pro 16 Dầm thép ứng suất trước A- diện tích tiết diện dầm ; W- moment chống uốn thớ cánh tiết diện dầm lấy với trục x ; n1- hệ số vượt tải cảu ứng suất trước n1 = 1.1 ; Từ công thức ta xá định lực căng trước X: X RAW (W cA)n1 II/ Tính toán dầm ứng suất trước Kiểm tra độ bền dầm ứng suất trước Xét dầm ứng suất trước, xét làm việc dầm giai đoạn đàn hồi tiết diện có moment uốn lớn nhất, chia làm hai giai đoạn + Giai đoạn 1: thành lập ứng suất trước lực căng X dây gây ứng suất trước dầm 01 X ; A Xc y; J 02 Trong : A – diện tích tiết diện ngang dầm; y – khoảng cáhc từ trọng tâm tiết diện dầm đến thớ tính ứng suất ; + Giai đọa 2: dầm chịu tải trọng thớ biên đạt đến cường độ tính toán R dây căng sinh them tự ứng lực X1, lực X1 gây ứng suất tiết diện dàm: 1 2 X1 ; A X 1c y; J Các ứng suất ngược dấu ngược dấu với ứng suất tải trọng gây ra: p M y; J Công thức kiểm tra độ bền dầm giai đoạn đàn hồi có dạng: + Đối với cánh dầm: 1 M n X X (n2 X X )h2 R ; W1 A W1 Complete by Quang Minh – QK Pro 17 Dầm thép ứng suất trước + Đối với cánh cuae dầm: 2 M n2 X X (n2 X X )h2 R W2 A W2 Cánh dầm thành lập ứng suất trước: n1 X n Xh2 R A W2 2 + Đối với dây căng chịu tải: d n1 X X Rd ; Ad Trong coi dây căng đặt sát cánh (c=h2), với dầm cao h>= 1m dây căng đặt gần cánh với hệ số: n1 = 1.1; n2 = 0.9 : hệ số vượt tải : Hệ số điều kiện làm việc, = ; W1, W2 : moment kháng uốn thớ thớ tiết diện dầm Đặt n2 X X hệ số tự ứng lực thay vào công thức ta được: X M X Xh2 R; W1 A W1 M X Xh2 R; W2 A W2 n1 X n Xh2 R; A W2 Xác định thông số tối ưu dầm ứng suất trước Tiết diện dầm ứng suất trước coi tối ưu tiết diện có moment lớn giai đoạn chất tải, ứng suất cánh trên, cánh dây căng đạt đến cường độ tính toán vật liệu, giai đoạn ứng suất trước, ứng suất đạt đến cường đọ tính toán vật liệu Xét tiết diện dầm chữ I: + Thông số đặc trưng cho tính đói xứng tiết diện chữ I: h2 W2 ; h1 W1 + Độ mảnh bụng: Complete by Quang Minh – QK Pro 18 Dầm thép ứng suất trước k hb ; hb chiều cao bụng + Đặc trưng phân bố vật liệu tiết diện: m Ab ; A Với A1,A2,Ab : diện tích cánh , cánh bụng dầm A = A1 + A2 + Ab ; Công thức xác định moment dầm: M R A km 6a a 1 m 1 ; a a 1 Tiết diện cần thiết dầm: A3 M2 ; D2R2k 6a 1 a a 1 ; a 13 a1 1 3 D 1 Với Kiểm tra độ võng dầm ứng suất trước: Độ võng tổng cộng xác định theo công thức: f f d f x f x1 f Trong đó: fd : độ võng dầm chịu tải trọng tiêu chuẩn dây căng [f] : độ võng cho phép, lấy theo qui phạm fx, fx1 : độ võng ngược dầm tác dụng lực căng X, tự ứng lực X1 dây căng Xcl a fx 1 4 ; 8E l f x1 X 1cl a 1 4 ; E l c – khoảng cách từ trọng tâm dây căng đến tậm tiết diện Complete by Quang Minh – QK Pro 19 Dầm thép ứng suất trước Kiểm tra ổn dịnh dầm ứng suất trước Ta kiểm tra điều kiện ổn định dầm ứng suất trước giống dầm bình thường Ngoài rat a cần kiểm tra thêm điều kiện ổn định dầm giai đoạn ứng suất trước + Kiểm tra độ ổn định cánh chịu nén lực căng dâu theo công thức: X RAW ; (W cA)n1 + Kiểm tra ổn định bụng theo công thức: h0 h 0 ; Trong h0 – chiều cao bụng, h0 = hb ; - chiều dày bụng, b ; h0 : xác định theo qui phạm theo thông số ; max ; max max , - ứng suất nén kéo biên bụng; Complete by Quang Minh – QK Pro 20 [...]... diện dầm lấy với trục x ; n1- hệ số vượt tải cảu ứng suất trước n1 = 1.1 ; Từ công thức trên ta xá định được lực căng trước X: X RAW (W cA)n1 II/ Tính toán dầm ứng suất trước 1 Kiểm tra độ bền dầm ứng suất trước Xét dầm ứng suất trước, xét sự làm việc của dầm trong giai đoạn đàn hồi tại tiết diện có moment uốn lớn nhất, có thể chia làm hai giai đoạn + Giai đoạn 1: khi thành lập ứng suất trước lực. .. Qk, Mk – phản lực và moment uốn tại điểm k.Dấu của Qk,Mk phụ thuộc dạng mất ổn định; k , k – các hệ số biến dạng thảng và xoay, phụ thuộc vào độ cứng dọc của dây căng và độ cứng uốn của thanh chống ngang Complete by Quang Minh – QK Pro 14 Dầm thép ứng suất trước Phần IV: DẦM ỨNG SUẤT TRƯỚC BẰNG DÂY CĂNG I/ Cách bố trí dây căng và cấu tạo tiết diện dầm 1 Bố trí dây căng Trong dầm ứng suất trước... dây gây ra các ứng suất trước trong dầm 01 X ; A Xc y; J 02 Trong đó : A – diện tích tiết diện ngang dầm; y – khoảng cáhc từ trọng tâm tiết diện dầm đến thớ tính ứng suất ; + Giai đọa 2: dầm chịu tải trọng cho đến khi những thớ biên đạt đến cường độ tính toán R trong dây căng này sinh them tự ứng lực X1, lực X1 gây ra ứng suất trong tiết diện dàm: 1 2 X1 ; A X 1c y; J Các ứng suất này ngược... đến trong tậm tiết diện Complete by Quang Minh – QK Pro 19 Dầm thép ứng suất trước 4 Kiểm tra ổn dịnh của dầm ứng suất trước Ta vẫn kiểm tra các điều kiện ổn định của dầm ứng suất trước giống như dầm bình thường Ngoài rat a cần kiểm tra thêm điều kiện ổn định của dầm trong giai đoạn ứng suất trước + Kiểm tra độ ổn định của cánh dưới chịu nén do lực căng của dâu theo công thức: X RAW ; (W cA)n1 +... giữa dầm Để đảm bảo ổn định cho cánh dưới trong quá trình ứng suất trước, cánh dưới được liên kết với dây căng qua các mấu giữ Dây căng càng xa trọng tâm tiết diện, hiệu quả ứng suất trước càng lớn Tuy nhiên việc đặt xa cánh dưới sẽ khó cấu tạo liên kết neo và mấu giữ Trong dầm liên tục, dây căng được bố trí ở nhứng nơi có moment gây kéo lớn 2 Cấu tạo tiết diện dầm ứng suất trước Tiết diện dầm ứng suất... hạn của thanh có vách cứng tăng(n+1)2 lần.Nếu thanh được liên kết liên tục với dây căng trên toàn bộ chiều dài thì thanh không thể bị mất ổn định,giá trị lực căng tới hạn được xác định theo điều kiện bền X= R1A1 Tính lực căng kiểm tra khi kể đến sự chùng ứng suất và biến dạng của neo Complete by Quang Minh – QK Pro 12 Dầm thép ứng suất trước Sau khi thành lập ứng suất trước ,lực căng trong dây có thể... thường có dạng không đối xứng, cánh nhỏ ở phía dây căng Tiết diện có thể gồm 3 tấm thép hàn lại hoặc để tăng khả năng chịu nén cánh dưới được thay bằng thép ống hay thép góc Khi dầm lớn có thể dung tiết diện hai bản bụng, dây căng đặt phía trong Complete by Quang Minh – QK Pro 15 Dầm thép ứng suất trước 3 Cấu tạo dây căng và neo Dây căng có thể là cáp bện, bó sợi cường đọ cao hoặc thép thanh Thường căng... dấu ngược dấu với ứng suất do tải trọng gây ra: p M y; J Công thức kiểm tra độ bền của dầm trong giai đoạn đàn hồi có dạng: + Đối với cánh trên của dầm: 1 M n 2 X X 1 (n2 X X 1 )h2 R ; W1 A W1 Complete by Quang Minh – QK Pro 17 Dầm thép ứng suất trước + Đối với cánh dưới cuae dầm: 2 M n2 X X 1 (n2 X X 1 )h2 R W2 A W2 Cánh dưới của dầm khi thành lập ứng suất trước: n1... khi chịu nén do ứng suất trước x n1 X n1 Xc R A W Trong đó: - hệ số uốn dọc cánh dưới, xác định theo độ mảnh cánh dướivới trục thẳng ứng ứng với chiều dài tự do Bằng khoảng cáh giữa các mấu giữ ; X- lực căng trước trong dây ; c- khoảng cáhc từ trọng tâm căng dây đến trọng tâm tiết diện dầm ; Complete by Quang Minh – QK Pro 16 Dầm thép ứng suất trước A- diện tích tiết diện dầm ; W- moment... đo lực căng chính xác thì n1=n2=1 b Kiểm tra ổn định của thanh trong quá trình ứng suất trước khi ứng suất nén trước quá lớn, thanh cứng có thể bị mất ổn định Có hai khả năng kiểm tra: - Khi theo chiều dài thanh không có các vách cứng để liên kết thanh cứng với dây căng, thanh được kiểm tra ổn định bình thường như thanh chịu nén, hai đầu liên kết khớp - Khi theo chiều dài thanh bố trí các vách cứng,