Hướng dẫn thiết kế cầu dầm hộp DUL theo AASHTO LRFD 12 Ứng dụng trong chương trình midasCivil. Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm Hộp DUL Ứng dụng trong chương trình MidasCivil Ứng dụng trong chương trình MidasCivil Ứng dụng trong chương trình MidasCivil Ứng dụng trong chương trình MidasCivil Ứng dụng trong chương trình MidasCivil
Chương 1. Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm Hộp DUL Ứng dụng chương trình Midas/Civil AASHTO LRFD 6th (2012) MIDAS IT Vietnam Chương Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm Hộp(AASHTO DUL LRFD 12) (AASHTO LRFD 12) Ứng dụng chương trình midas/Civil Dầm hộp DUL cần thiết kế để đáp ứng theo trạng thái giới hạn sau Trạng thái Giới hạn Cường độ Sức kháng Uốn Sức kháng Cắt Sức kháng Xoắn Trạng thái Giới hạn Sử dụng Ứng suất Mặt cắt ngang tại Giai đoạn Thi Công Ứng suất Mặt cắt ngang tại Tải trọng Sử dụng Ứng suất kéo cho Cáp DUL Ứng suất chính tại Giai đoạn Thi công Ứng suất chính tại Tải trọng Sử dụng Kiểm tra Nứt Chương Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm Hộp DUL: AASHTO-LRFD 6th (2012) Trạng thái giới hạn cường độ Sức kháng uốn Sức kháng uốn tính toán phải thỏa mãn điều kiện sau, Mu ≤ΦMn Trong đó,, Mu : Mô men tính toán mặt cắt tổ hợp tải trọng cường độ ΦMn : Sức kháng uốn tính toán 1.1 Hệ số sức kháng AASHTO LRFD12 (5.5.4.2.1) Hệ số sức kháng Φ lấy theo sơ đồ sau [Fig.1 1] Hệ số sức kháng 0.75 0.583 0.25 t 0.002 dt c 0.002 t 0.005 (1.1) 1.0 t 0.005 Trong đó, dt : Khoảng cách từ thớ nén lớn đến trọng tâm phần tử thép có sức căng lớn c : Khoảng cách từ thớ nén lớn tới trục trung hòa εt : Biến dạng kéo Trong midas/Civil, εt sử dụng biến dạng cốt thép, nhập vào vị trí thớ căng có giá trị lớn Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 Việc khai báo liệu cốt thép sử dụng việc tính toán sức kháng thực hộp thoại ▶ Model>Properties>Section Manager>Reinforcements Tọa độ cốt thép vị trí mặt cắt Nhập thông số cốt thép [Fig.1 2] Khai báo cốt thép phương dọc Khi cốt thép khai báo, bố trí mặt cắt PSC, cốt thép đặt vị trí gần với thớ chịu nén lớn nhất, sử dụng để tính toán biến dạng Tóm lại, cốt thép phía hầu hết sử dụng theo giá trị mô men âm (sagging moment) Và cốt thép phía hầu hết sử dụng theo giá trị mô men dương (hogging moment) Khai báo liệu mô hình cáp sử dụng việc thiết kế PSC thực hộp thoại sau ▶ Load>Temp./Prestress>Section Manager >Tendon Profile Vị trí cáp đặt vị trí gần với thớ căng có giá trị lớn sử dụng để tính toán biến dạng [Fig.1.3] Mô hình tọa độ cáp 1.2 Tính chiều cao trục trung hòa Trục trung hoa xác định phương pháp tính lặp thể theo sơ đồ Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam Assume neutral axis depth, c Initial c = H/2 (H=Section Height) Calculate Cc (Concrete) (1) Calculate Ts, Cs (Reinforcement) (2) Calculate Tps (Tendon) (3) (4) Cc+Cs-(Ts+Tps)=0? NO YES Get neutral axis depth, c [Fig.1 4] Sơ đồ tính toán chiều cao trục trung hòa, c (1) Tính lực nén bê tông, Cc Trong midas/Civil, mố i quan hệ giữ a ứ ng suấ t biế n ng củ a bê tông đư ợ c xem xét khố i ứ ng suấ t nén bê tông hình chữ nhậ t tư ng đư ng (giớ i hạ n biế n ng nén củ a bê tông, εcu = 0.003) [Fig.1 5] Tính lực nén bê tông, Cc Cc 0.85 f 'c Ac (1.2) Trong đó, f 'c : Cường độ nén quy định bê tông thiết kế Cường độ nén sử dụng thiết kế PSC định nghĩa hộp thoại PSC Design Material 0.85 0.85 0.05( f 'c 4.0) 0.65 Ac f 'c 4.0ksi f 'c 4.0ksi : Diện tích vùng bê tông chịu nén (1c) be rong Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 ▶ PSC>PSC Design Data> PSC Design Material… Thông số bê tông Thông số cốt thép [Fig.1.6a] Hộp thoại PSC Design Material Khai báo cấp bê tông cốt thép sử dụng thiết kế PSC Có thể kiểm tra cường độ cho cấp vật liệu tùy chọn theo tiêu chuẩn vật liệu khai báo Khi lựa chọn “None” ô “Code”, cường độ bê tông cốt thép nhập trực tiếp AASHTO LRFD12 (5.7.2.2) [Fig.1.6b] PSC Design Material (Composite) Đối với dạng mặt cắt PSC liên hợp, cửa sổ hộp thoại khai báo vật liệu thiết kế cho phép người sử dụng định nghĩa tính chất vật liệu mặt dầm (slab) Các đặc tính vật liệu bê tông cốt thép nhập cho mặt dầm sử dụng cho tính toán tính toán chiều cao trục trung hòa (2) Tính toán lực cốt thép, Ts, Cs Sức kháng kéo cốt thép dọc (Ts) sức kháng nén bê tông (Cs) tính toán theo công thức Ts As f s , Cs As ' f s ' Trong đó, Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam (1.3) As, As’ : diện tích mặt cắt ngang cốt thép chịu kéo nén Được nhập vào theo hộp thoại Section Manager>Reinforcements Fig1 fs , fs’: ứng suất kéo nén cốt thép Để tính toán ứng suất kéo cốt thép, midas/Civil tính toán biến dạng tương ứng theo điều kiện biến dạng tương thích Và sau ứng suất kéo liên quan tính toán mối quan hệ ứng suất – biến dạng Công thức biểu thị sau ▪ Biến dạng s dt c c dc cu , s ' cu c c (1.4) Trong đó, εs : biến dạng cốt thép chịu kéo εs’ : biến dạng cốt théo chịu nén εcu : biến dạng nén cực hạn bê tông (εcu = 0.003) c : chiều cao trục trung hòa dt : Khoảng cách từ thớ nén bê tông đến thớ kéo lớn cốt thép dc : Khoảng cách từ thớ nén bê tông tới thớ nén lớn cốt thép ▪ Ứng suất Nếu ứng suất kéo cốt thép đạt đến giới hạn ứng suất chảy nó, ứng suất kéo áp dụng ứng suất chảy Nếu không, ứng suất kéo tính toán như: “εs x Es” s Es fs fy ( fs f y ) ( fs f y ) , s ' Es fs ' fy ( fs ' f y ) (1.5) ( fs ' f y ) Trong đó, Es : Mô đun đàn hồi cốt thép Fy : Ứng suất kéo chảy cốt thép (3)Tính lực cáp, Tps Sức kháng kéo thép dự ứng lực, Tps, tính toán theo công thức sau Tps Ap f ps (1.6) Trong đó, Ap : diện tích mặt cắt ngang cáp fps : ứng suất cáp Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 ▶ PSC> Design Parameter> Parameters… [Fig.1 7] Hộp thoại thông số thiết kế PSC - Flexural Strength Ứng suất kéo thép dự ứng lực fps tính toán tiêu chuẩn theo biến dạng tương thích quy định hộp thoại “Thông số thiết kế PSC” Khi tính tiêu chuẩn (code) chọn hộp thoại tùy chọn “Flexural Strength” hình trên, ứng suất kéo fps tính toán theo công thức tiêu chuẩn AASHTO-LRFD cho cáp dính bám (bonded) không dính bám (unbonded) Trong trường hợp biến dạng tương thích sử dụng, ứng suất kéo fps tính toán theo mối quan hệ ứng suất – biến dạng ▶ Load>Temp./Prestress>Section Manager>Tendon Property Dạng cáp sử dụng Tổng diện tích cáp sử dụng fpu fpy Dạng dính bám (Bonded Type) [Fig.1 8] Hộp thoại khai báo thuộc tính cáp ▪ Dạng cáp DUL Internal(Pre-Tension) : Dự ứng lực trong, căng trước Internal(Post-Tension) : Dự ứng lực trong, căng sau External : Dự ứng lực ▪ Dạng dính bám (Bonded Type) Bonded: thuộc tính mặt cắt cáp DUL bao gồm diện tích ống sau phun vữa Khi dạng cáp DUL khai báo lựa chọn DUL căng trước dạng liên kết lựa chọn dạng cáp dính bám Unbonded: thuộc tính mặt cắt cáp DUL ngoại trừ diện tích ống Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam Khi dạng cáp khai báo lựa chọn DUL dạng liên kết lựa chọn dạng cáp không dính bám [Table1 1] Bảng tổng hợp phân loại dạng cáp dạng dính bám Dạng cáp DUL tong (căng trước) DUL (căng sau) DUL Dạng dính bám Dính bám Dính bám Không dính bám Khong dính bám ▪ Tổng diện tích cáp DUL Nhập giá trị diện tích cáp DUL (Ap) Chọn biểu tượng để lựa chọn số lượng tao cáp đường kính để chương trình tự động tính toán diện tích cáp DUL ▪ fpu, fpy Nhập giá trị cường độ cực hạn fpu cư ng độ kéo chả y fpy thép DUL Ứ ng suấ t kéo củ a thép DUL fps đư ợ c tính toán theo quy định tạ i bả ng dư i [Table1 2] Tính toán ứng suất kéo thép DUL Lựa chọn cường độ uốn Tiêu chuẩn Biến dạng khả thi Dạng dính bám Dính bám Không dính bám Dính bám Không dính bám* Ứng suất kéo fps cho dạng dính bám fps cho dạng không dính bám Biến dạng khả thi fps cho dạng không dính bám * Khi tùy chọn cường độ uốn khai báo theo biến dạng khả thi dạng dinh bám không dính bám, ứng suất kéo tính toán theo công thức tiêu chuẩn cáp DUL không dính bám thay tính toán theo phương pháp biến dạng khả thi Đó phương pháp biến dạng khả thi phù hợp cho dạng dính bám dính bám hoàn toàn Ứng suất kéo thép DUL fps đư ợ c tính toán sau ▪ Công thức tiêu chuẩn cho dạng cáp dính bám AASHTO LRFD12 (5.7.3.1.1) (Eq 5.7.3.1.1-1) c f ps f pu 1 k d p (1.7) f py k 1.04 f pu (1.8) AASHTO LRFD12 (5.7.3.1.1) (Eq 5.7.3.1.1-2) Trong đó, fpy: cường độ kéo chảy thép DUL fpu: cường độ kéo quy định thép DUL dp: khoảng cách từ thớ chịu nén lớn tới trọng tâm cáp DUL c: khoảng cách trục trung hòa mặt nén ▪ Công thức tiêu chuẩn cho dạng cáp không dính bám dp c f ps f pe 900 f py le (1.9) AASHTO LRFD12 (5.7.3.1.2) (Eq 5.7.3.1.2-1) Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 le 2li Ns (1.10) Trong đó, li : chiều dài cáp hai ụ neo Ni : số định dạng đường cáp tăng cường bắt chéo cáp ụ neo với điểm dính bám riêng rẽ Giá trị áp dụng “0” midas/Civil ▪ Giá trị fps qua biến dạng khả thi Khi sức kháng uốn tính toán theo phương pháp biến dạng khả thi, ứng suất kéo cáp DUL tính toán theo mối quan hệ ứng suất – biến dạng [Fig.1 9] Mô hình ứng suất – biến dạng cáp DUL (4) Xác định vị trí trục trung hòa Để xác định trục trung hòa, phân tích lặp thực cường độ nén (C=Cc+Cs) cường độ kéo (T=Ts+Tps) Điều kiện hội tụ áp dụng phương trình sau • Điều kiện hội tụ: C 1.0 0.001 (Tolerance) T (1.11) 1.3 Tính sức kháng mô men uốn Mn Khi trục trung hòa xác định, sức kháng uốn tính toán cách nhân khoảng cách từ trục trung hòa M n Cc ac Cs as ' Ts as Tps a pi Trong đó, ac, as, as’, api : khoảng cách từ chiều cao trục trung hòa, c tới bê tông, cốt thép, cáp Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam (1.12) AASHTO LRFD12 (5.7.3.1.2) (Eq 5.7.3.1.2-2) Trong midas/Civil, trường hợp tải trọng để kiểm tra ứng suất nén ứng suất kéo sau mát lựa chọn thông qua hộp thoại hình Fig.2.9 Các trường hợp tải trọng Trang thái Sử dụng sử dụng để kiểm tra ứng suất nén, trường hợp tải trọng Trang thái Sử dụng sử dụng để kiểm tra ứng suất kéo [Fig.1.36] Hộp thoại trường hợp tải trọng ứng suất cho phép bê tông 2.1 Ứng suất cho phép bê tông (1) Ứng suất nén cho phép bê tông AASHTO LRFD12 (5.9.4.2.1) [Fig.1.37] Ứng suất nén cho phép bê tông Công thức sau đưa vào chương trình midas/Civil: σca = 0.45 f’c (1.61) (2) Ứng suất kéo cho phép bê tông Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 40 AASHTO LRFD12 (5.9.4.2.2) [Fig.1.38] Ứng suất kéo cho phép bê tông Chương trình midas/Civil tính ứng suất cho phép bê tông sử dụng thông số theo theo hình Fig.2.11 thể bảng sau: [Table1.5] Ứng suất cho phép bê tông Biện pháp thi công Không phân đoạn Trường hợp Vùng chịu keos trước nén Với cốt thép dính bám cáp DUL dính bám σ ta = 0.19*sqrt(fck) Điều kiện ăn mòn - Severe σ ta = 0.0948*sqrt(fck) σ ta = 0.0 σ ta = 0.0 σ ta = 0.0948*SQRT(f'c) σ ta = 0.0 = 0.0 Cốt thép cáp DUL không dính bám Ngoài vùng chịu kéo trước nèn Khớp nối Vùng chịu kéo trước nén Cốt thép dính bám cáp DUL dính bám Nếu ứng suất cốt thép ≤ 0.5fy, ) Nếu ứng suất cốt thép > 0.5fy, σ ta Nếu ứng suất cốt thép ≤ min(0.5fy, 30ksi) , σ ta = 0.19*SQRT(f'c) Nếu ứng suất cốt thép > min(0.5fy, 30ksi) σ ta = 0.0 σ ta = 0.0 Cendonrờng hợp khác Phân đoạn Không khớp nối Với cốt thép dính bám cáp DUL dính bám Cther ường hợp khác Ứng suất cho phép (ksi) Điều kiện ăn mòn - not Worse Lý giải cụ thể cho mục sau: Vùng chịu kéo trước nén (Precompressed Tensile Zone) Theo Tiêu chuẩn, Vùng chịu kéo trước nén định nghĩa vùng thành phần DUL, DUL gây ứng suất nén ảnh hưởng tải trọng sử dụng gây ứng suất kéo Chương trình midas/Civil tính toán ứng suất bê tông mặt cắt ngang sử dụng phương pháp sau xác định Vùng chịu kéo trước nén sau mát (giai đoạn thi công)midas Civil calculates the concrete stress in cross-section using the following methods and defines the Precompressed Tensile zone at After Loss (construction stage) - Ứng suất nén: TendonPrimary (CS) + Tendon Secondary (CS), - Ứng suất kéo: tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn sử dụng (SLS) - (Tendon primary + Tendon secondary) 41 Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam AASHTO LRFD12 (5.2) Điều kiện ăn mòn Khai báo liệu cho việc xem xét Điều kiện ăn mòn nhập hộp thoại sau: ▶ PSC> Design Parameter> Parameters… [Fig.1.39] PSC Design parameter Dialog -corrosion condition Các thông số đầu vào điều kiện tương ứng quy định Tiêu chuẩn liệt kê theo bảng đây: [Table1.5] Điều kiện ăn mòn Thông số đầu vào Severe (khắc nghiệt) Moderate/Mild(vừa/nhẹ) Điều kiện tiêu chuẩn Severe Not worse 1) Joint/non-Joint Cốt thép dính bám Kiểm tra ứng suất cốt thép : tham chiếu mục 2.1.1 : tham chiếu mục 2.1.1 : tham chiếu muc 2.1.1 2.2 Kiểm tra ứng suất mặt cắt ngang theo tải trọng sử dụng c ca , t ta (1.62) 2.3 Kiểm tra kết ứng suất mặt cắt ngang theo tải trọng sử dụng 2.3.1 Qua bảng kết Các kết kiểm tra thể bảng sau ▶Design>PSC Design>PSC Design Result Tables>Check stress for cross section at service loads… [Fig.1.40] Bảng kết ứng suất tải trọng sử dụng Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 42 Elem: Số phần tử Part: Kiểm tra vị trí (I-End, J-End) phần tử Comp./Tens.: Ứng suất nén kéo LCom Name: Tên tổ hợp tải trọng Type: Displays the set of member forces corresponding to moving load case or settlement load case for which the maximum stresses are produced CHK: Kiểm tra ứng suất kết hợp cho tải trongj sử dụng FT: Ứng suất kết hợp My lực dọc trục thớ FB: Ứng suất kết hợp My lực dọc trục thớ FTL: Ứng suất kết hợp My, Mz lực dọc trục thớ bên trái FBL: Ứng suất kết hợp My, Mz lực dọc trục thớ bên trái FTR: Ứng suất kết hợp My, Mz lực dọc trục thớ bên phải FBR: Ứng suất kết hợp My, Mz lực dọc trục thớ bên phải FMAX: Ứng suất kết hợp lớn sau thành phần nêu ALW: Ứng suất cho phép bê tông trạng thái giới hạn sử dụng Girder/Slab: Kết đầu thể riêng rẽ cho mặt cắt liên hợp: Girder(composite) and Slab(Composite) 2.3.2 Qua báo cáo MS Excel Việc kiểm tra kết thực qua định dạng báo cáo MS Excel thể hình ▶Design>PSC Design>PSC Design Calculation… [Fig.1.41] Báo cáo MS Excel cho ứng suất tải trọng sử dụng ** Kết đầu giá trị ứng suất riêng rẽ cho phần dầm mặt dầm với việc bổ sung kiểm tra thiết kế mặt cắt liên hợp Ứng suất kéo cho cáp DUL So sánh ứng suất cáp với ứng suất cho phép nhóm cáp Sau mát trực tiếp vị trí neo, ứng suất lớn cáp ≤ ứng suất cho phép Tại vị trí khác xa khu vực neo, ứng suất lớn cáp ≤ ứng suất cho phép Sau tất mát, ứng suất lớn cáp ≤ ứng suất cho phép 3.1 Ứng suất cho phép cáp DUL Tiêu chuẩn trình bày giới hạn ứng suất theo bảng sau cho cáp DUL tùy thuộc vào loại cáp DUL sử dụng: 43 Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam AASHTO LRFD12 (5.9.3) [Fig.1.42] Giới hạn ứng suất cho cáp DUL Dạng cáp DUL quy định từ hộp thoại thông số thiết kế (PSC Design Parameters) hình ▶ PSC> Design Parameter> Parameters… [Fig.1.43] Hộp thoại thông số thiết kế PSC – Tendon Type Các thông số đầu vào điều kiện tương ứng quy định Tiêu chuẩn liệt kê theo bảng đây: [Table1.6] Dạng cáp DUL Thông số đầu vào Điều kiện Tiêu chuẩn Low Relaxation Tendons Low Relaxation Strand Stress Relieved Tendons Stress Relieved Strands and Plane High-strength Bar Prestressing Bar Deformed Hige-strength Bar DUL căng trước/sau (Pre/Post tensioning) quy định hình Fig.1 Tendon Property Dialogue Midas/Civil áp dụng giới hạn ứng suất cho cáp khác nhau, tùy thuộc vào loại cáp sử dụng dạng căng trước hay căng sau Ứng suất cho phép cáp sau neo đặt vị trí neo cáp (AFDL1) Ứng suất cho phép lớn cáp vị trí neo sau mát trực tiếp Các giá trị cho “Tại Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 44 neo nối (couplers) sau neo cáp” (“At anchorages and couplers immediately after anchor set” Tables 5.9.3-1 thiết lập giới hạn Ứng suất cho phép cáp sau neo cáp vị trí khác (AFDL2) Ứng suất cho phép lớn cáp vị trí khác dọc theo chiều dài cáp xa khu vực neo cáp Các giá trị cho “Tại vị trí khác dọc theo chiều dài cáp xa kh vực neo cáp” (“Elsewhere along length of member away from anchorages…”) Table 5.9.3-1 thiết lập giới hạn Điều không áp dụng với trường hợp căng trước Ứng suất cho phép cáp trạng thái giới hạn sử dụng sau mát (AFLL1) Ứng suất cho phép tối đa trạng thái giới hạn sử dụng sau tất mát Các giá trị cho “Tại trạng thái giới hạn sử dụng sau mát” (“At service limit stage after losses”) Table 5.9.3-1 thiết lập giới hạn 3.2 Kiểm tra ứng suất cáp DUL 3.2.1 Qua bảng kết Các kết ứng suất cáp DUL kiểm tra theo bảng sau ▶Design>PSC Design>PSC Design Result Tables>Check tensile stress for Prestressing tendons … [Fig.1.44] Bảng kết cho ứng suất cáp DUL Tendon: Tên cáp DUL Với DUL căng sau (Post-tensioned): FDL1: Ứng suất cáp vị trí neo Ứng suất lớn cáp vị trí neo sau xảy mát FDL2: Ứng suất lớn cáp dọc theo chiều dài cáp xa vị trí neo cáp, sau đặt neo Ứng suất lớn cáp vị trí khác dọc theo chiều dài cáp xa vị trí neo sau đặt neo FLL1: Ứng suất lớn cáp sau tất mát giai đoạn cuối Ứng suất lớn cáp trạng thái giới hạn sử dụng sau tất mát AFDL1: Ứng suất cho phép cáp sau đặt neo cáp vị trí neo cáp Ứng suất cho phép cho FDL1 The allowable stress for FDL1 AFDL2: Ứng suất cho phép cáp sau đặt neo cáp vị trí khác Ứng suất cho phép cho FDL2 AFLL1: Ứng suất cho phép cáp trạng thái giới hạn sử dụng sau mát Ứng suất cho phép cho FLL1 Với DUL căng trước (Pre-tensioned): FDL1: Ứng suất cáp FDL2: FLL1: Ứng suất lớn cáp sau tất mat giai đoạn cuối AFDL1: Ứng suất cho phép cáp trước chuyển AFDL2: AFLL1: Ứng suất cho phép cáp trạng thái giới hạn sử dụng sau mát 3.2.2 Biểu đồ mát theo thời gian cáp DUL Ứng suất cáp cho giai đoạn thi công kiểm tra từ hộp thoại sau: ▶ Result > Bridge> Tendon Loss Graph… 45 Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam [Fig.1.45] Tendon Time-dependent Loss Graph Trong đồ thị trên, ứng suất ban đầu đại diện cho ứng suất cáp vị trí neo sau mát trực tiếp (FDL1), ứng suất lớn biểu đồ thể ứng suất lớn cáp vị trí khác dọc theo chiều dài cáp xa vị trí neo cáp sau đặt neo cáp (FDL2) 3.2.3 Qua báo cáo MS Excel Các kết kiểm tra báo cáo định dạng MS Excel hình ▶Design>PSC Design>PSC Design Calculation… [Fig.1.46] Báoc áo MS Excel cho ứng suất kéo cáp DUL Ứng suất giai đoạn thi công Xác định ứng suất kéo lớn điểm kiểm tra ứng suất 1~10 mặt cắt ngang giai đoạn thi công so sánh giá trị với ứng suất cho phép Nói cách khác thì, giá trị ứng suất kéo lớn ≤ ứng suất cho phép 4.1 Ứng suất kéo cho phép Tiêu chuẩn trình bày phương trình sau cho ứng suất kéo cho phép Cầu Thi công AASHTO LRFD12 (5.9.4.1.2) Phân đoạn (Segmentally Constructed Bridges): ta 0.110 fci' (1.63) Trong đó, f’ci tương tự mục 2.1.2 Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 46 Chương trình midas/Civil áp dụng công thức cho hai phương pháp thi công phân đoạn không phân đoạn 4.2 Ứng suất lớn Ứng suất kéo lớn cho diểm giai đoạn thi công tính sau: ps 1 x z x z 2 4 s t p 2 (1.64) Trong đó, σx : Tổng ứng suất dọc trục theo hệ ECS x-direction σz : Tổng ứng suất dọc trục theo hệ ECS z-direction τs : Ứng suất cắt cắt τt : Ứng suất cắt xoắn τp : Ứng suất cắt cốt thép chịu cắt 4.2.1 Các ứng suất dầm PSC Các thành phần ứng suất để tính giá trị ứng suất kéo lớn kiểm tra từ bảng kết đây: ▶ Results>Result Tables>Beam>Stress(PSC)… [Fig.1.47] Ứng suất dầm PSC Sig-xx (Axial): Ứng suất dọc trục lực dọc trục Fx) hệ ECS x-direction Sig-xx (Moment-y): Ứng suất My (mô men theo ECS y-axis) hệ ECS x-direction Sig-xx (Moment-z): Ứng suất Mz (mô men theo ECS z-axis) hệ ECS x-direction Sig-xx (Bar): Ứng suất dọc trục thép chịu cắt theo hệ ECS x-direction Sig-xx (Summation): Tổng ứng suất dọc trục hệ ECS x-direction ứng suất dọc trục thép chịu cắt hệ ECS x-direction ECS x-direction Sig-zz: SSng suất hệ ECS z-direction Sig-xz (shear): Tổng ứng suất cắt lực cắt thép chịu cắt Sig-xz (torsion): Ứng suất cắt xoắn Sig-xz (bar): Ứng suất cắt thép chịu cắt Sig-Is (shear): Ứng suất phương ngang lực cắt Sig-Is (shear+torsion): Ứng suất phương ngang xoắn lực cắt Sig-Ps1: Ứng suất lớn Sig-Ps2:Ứng suất nhỏ 4.3 Kiểm tra ứng suất giai đoạn thi công ps ta 47 Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam (1.65) 4.4 Kiểm tra kết ứng suất giai đoạn thi công 4.4.1 Qua bảng kết Các kết kiểm tra bảng đây: ▶ Design>PSC Design>PSC Design Result Tables>Principal stress at a construction stage … [Fig.1.48] Bảng kết cho ứng suất chinh theo giai đoạn thi công Elem: Số phần tử Part: Kiểm tra vị trí (I-End, J-End) phần tử Comp./Tens.:Ứng suất nén kéo Stage: Giai đoạn thi công CHK: Kiểm tra ứng suất cho giai đoạn thi công Sig_P1: Ứng suất vị trí phía bên trái cánh Sig_P2: Ứng suất vị trí phía bên phải cánh Sig_P3: Ứng suất vị trí phía bên phải cánh Sig_P4: Ứng suất vị trí phía bên trái cách Sig_P5: Ứng suất vị trí phí bên trái bụng (at Z1 Level) Sig_P6: Ứng suất vị trí phí bên phải bụng (at Z1 Level) Sig_P7: Ứng suất vị trí trục trung hòa phía trái bụng (at Z2 Level) Sig_P8: Ứng suất vị trí trục trung hòa phía phải bụng (at Z2 Level) Sig_P9: Ứng suất phía bên tráibaản bụng (at Z3 Level) Sig_P10: Ứng suất phía bên phải bụng (at Z3 Level) Sig_MAX: Ứng suất lớn giá trị P1-P10 Sig_AP: Ứng suất cho phép vị trí trục trung hòa bụng 4.2.2 Qua báo cáo MS Excel Kết kiểm tra định dạng báo cáo MS Excel thể hình sau: ▶ Design>PSC Design>PSC Design Calculation… [Fig.1.49] Báo cáo MS Excel cho ứng suất theo giai đoạn thi công Ứng suất theo tải trọng sử dụng (Ngoại trừ ứng suất cắt xoắn) Xác định ứng suất kéo lớn điểm kiểm tra ứng suất 1~10 mặt cắt ngang theo tải trọng sử dụng so sánh giá trị với ứng suất cho phép Nói cách khác thì, giá trị ứng suất kéo lớn ≤ ứng suất cho phép Ở ảnh hưởng cắt xoắn loại bỏ 5.1 Ứng suất kéo cho phép Tiêu chuẩn (Table 9.4.2.2-1) thể công thức sau cho ứng suất kéo cho phép với Cầu Thi công Phân đoạn (Segmentally Constructed Bridges): ta 0.110 fc' (1.66) AASHTO LRFD12 (5.9.4.2.2) Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 48 Trong midas/Civil áp dụng công thức cho hai phương pháp thi công phân đoạn không phân đoạn 5.2 Ứng suất lớn Ứng suất kéo lớn điểm giai đoạn thi công tính toán theo công thức sau: ps 1 x z x z 2 4 s t p 2 (1.67) Trong đó, σx : Tổng ứng suất dọc trục hệ ECS x-direction σz : Tổng ứng suất dọc trục hệ ECS z-direction τs : Ứng suất cắt lực cắt τt : Ứng suất cắt xoắn τp : Ứng suất cắt cho cốt thép chịu cắt 5.3 Các ứng suất dầm PSC Các thành phần ứng suất để tính giá trị ứng suất kéo lớn kiểm tra từ bảng kết đây: Tham chiếu mục 3.4.2.1 Các ứng suất dầm PSC 5.4 Kiểm tra ứng suất theo tải trọng sử dụng ps ta (1.68) 5.5 Kiểm tra kết ứng suất theo tải trọng sử dụng 5.5.1 Qua bảng kết Các giá trị kết kiểm tra thể bảng ▶ Design>PSC Design>PSC Design Result Tables > Result table for principal stress at service loads(excluding torsional shear stress)… [Fig.1.50] Bảng kết cho ứng suất theo tải trọng sử dụng (loại bỏ ứng suất cắt xoắn) Elem: Số phần tử Part: Kiểm tra vị trí (I-End, J-End) phần tử Comp./Tens.:Ứng suất nén kéo Stage: Giai đoạn thi công CHK: Kiểm tra ứng suất cho giai đoạn thi công Sig_P1: Ứng suất vị trí phía bên trái cánh Sig_P2: Ứng suất vị trí phía bên phải cánh Sig_P3: Ứng suất vị trí phía bên phải cánh Sig_P4: Ứng suất vị trí phía bên trái cách Sig_P5: Ứng suất vị trí phí bên trái bụng (at Z1 Level) Sig_P6: Ứng suất vị trí phí bên phải bụng (at Z1 Level) Sig_P7: Ứng suất vị trí trục trung hòa phía trái bụng (at Z2 Level) Sig_P8: Ứng suất vị trí trục trung hòa phía phải bụng (at Z2 Level) 49 Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam Sig_P9: Ứng suất phía bên tráibaản bụng (at Z3 Level) Sig_P10: Ứng suất phía bên phải bụng (at Z3 Level) Sig_MAX: Ứng suất lớn giá trị P1-P10 Sig_AP: Ứng suất cho phép vị trí trục trung hòa bụng 5.5.2 Qua báo cáo MS Excel Các kết cần kiểm tra kiểm tra qua báo cáo định dạng MS Excel hình ▶ Design>PSC Design>PSC Design Calculation… [Fig.1.51] Báo cáo MS Excel cho ứng suất theo tải trọng sử dụng (loại bỏ ứng suất cắt xoắn) Ứng suất tải trọng sử dụng Xác định ứng suất kéo lớn điểm kiểm tra ứng suất 1~10 mặt cắt ngang theo tải trọng sử dụng so sánh giá trị với ứng suất cho phép Ở hai yếu tố lực cắt xoắn phản ánh tính toán ứng suất Nói cách khác thì, giá trị ứng suất kéo lớn ≤ ứng suất cho phép 6.1 Ứng suất kéo cho phép Tiêu chuẩn (Table 9.4.2.2-1) thể công thức sau cho ứng suất kéo cho phép với Cầu Thi công Phân đoạn (Segmentally Constructed Bridges): ta 0.110 fc' (1.69) Trong midas/Civil áp dụng công thức cho hai phương pháp thi công phân đoạn không phân đoạn 6.2 Ứng suất lớn Ứng suất kéo lớn điểm giai đoạn thi công tính toán theo công thức sau: ps 1 x z x z 2 4 s t p 2 (1.70) Trong đó, σx : Tổng ứng suất dọc trục hệ ECS x-direction σz : Tổng ứng suất dọc trục hệ ECS z-direction τs : Ứng suất cắt lực cắt τt : Ứng suất cắt xoắn τp : Ứng suất cắt cho cốt thép chịu cắt 6.3 Các ứng suất dầm PSC Các thành phần ứng suất để tính giá trị ứng suất kéo lớn kiểm tra từ bảng kết đây: Tham chiếu mục 3.4.2.1 Các ứng suất dầm PSC 6.4 Kiểm tra ứng suất theo tải trọng sử dụng ps ta (1.71) Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 50 6.5 Kiểm tra kết ứng suất theo tải trọng sử dụng 6.5.1 Qua bảng kết Các giá trị kết kiểm tra thể bảng ▶ Design>PSC Design>PSC Design Result Tables>Principal stress at service loads… [Fig.1.52] Bảng kết cho ứng suất theo tải trọng sử dụng Elem: Số phần tử Part: Kiểm tra vị trí (I-End, J-End) phần tử Comp./Tens.:Ứng suất nén kéo Stage: Giai đoạn thi công CHK: Kiểm tra ứng suất cho giai đoạn thi công Sig_P1: Ứng suất vị trí phía bên trái cánh Sig_P2: Ứng suất vị trí phía bên phải cánh Sig_P3: Ứng suất vị trí phía bên phải cánh Sig_P4: Ứng suất vị trí phía bên trái cách Sig_P5: Ứng suất vị trí phí bên trái bụng (at Z1 Level) Sig_P6: Ứng suất vị trí phí bên phải bụng (at Z1 Level) Sig_P7: Ứng suất vị trí trục trung hòa phía trái bụng (at Z2 Level) Sig_P8: Ứng suất vị trí trục trung hòa phía phải bụng (at Z2 Level) Sig_P9: Ứng suất phía bên tráibaản bụng (at Z3 Level) Sig_P10: Ứng suất phía bên phải bụng (at Z3 Level) Sig_MAX: Ứng suất lớn giá trị P1-P10 Sig_AP: Ứng suất cho phép vị trí trục trung hòa bụng 6.5.2 Qua báo cáo MS Excel Các kết cần kiểm tra kiểm tra qua báo cáo định dạng MS Excel hình ▶ Design>PSC Design>PSC Design Calculation… [Fig.1.53] Báo cáo MS Excel cho ứng suất theo tải trọng sử dụng Kiểm tra nứt Trạng thái giới hạn cho nứt kiểm tra việc so sánh khoảng cách sử dụng cốt thép chịu kéo với khoảng cách tối đa cốt thép Theo Tiêu chuẩn AASHTO-LRFD, giới hạn nứt phải kiểm tra cho “cốt thép cacbon - thép mềm (mild steel reinforcement)” Khoảng cách áp dụng cốt thép chịu kéo phải so sánh với khoảng cách tính toán tối đa cốt thép Nói cách khác thì, khoảng cách áp dụng cốt thép ≤ khoảng cách lớn cốt thép 7.1 Khoảng cách lớn cốt thép Khoảng cách tối đa cốt thép tính toán theo công thức sau: smax 51 700 e 2d c s f ss Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam (1.72) AASHTO LRFD12 (5.7.3.4) (Eq 5.7.3.4-1) s dc 0.7(h dc ) (1.73) dc: Bề dày lớp bê tông bảo vệ tính từ thớ căng lớn tới trọng tâm cốt thép chịu uốn nằm gần (in.) fss: ứng suất kéo cốt thép trạng thái giới hạn sử dụng (ksi) fss tính toán theo bước sau : 1) Tính ứng suất bê tông (fcs) vị trí sử dụng cốt thép chịu kéo Ứng suất kéo thớ lớn ứng suất nén thớ lớn 2)Tính biến dạng bê tông (εcs=fcs/Ec) fcs 3) Tính fss (fss = Es εcs) γe : hệ sô tiếp xúc 1.00 với điều kiện tiếp xúc Loại 0.75 với điều kiện tiếp xúc Loại Hệ số tiếp xúc nhập vào hộp thoại Thông số Thiết kế PSC (PSC Design parameters ) ▶ PSC> Design Parameter> Parameters… [Fig.1.54] Hộp thoại Thông số Thiết kế PSC - Exposure Factor 7.2 Khoảng cách cốt thép Khoảng cách cốt thép dọc khai báo vào từ hộp thoại Section Manager >Reinforcements sử dụng khoảng cách áp dụng cốt thép chịu kéo ▶ Model>Properties>Section Manager>Reinforcements Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 52 Khoảng cách cốt thép Dữ liệu cố thép cốt thép [Fig.1.55] Dữ liệu đầu vào cốt thép dọc Khi kiểm tra mô men dương, sử dụng thông số khoảng cách cốt thép Khi kiểm tra mô men âm, sử dụng thông số khoảng cách cốt thép 7.3 Kiểm tra bề rộng vết nứt theo tải trọng sử dụng 7.3.1 Qua bảng kết Kết kiểm tra bảng thể ▶ Design>PSC Design>PSC Design Result Tables>Check crack width at service loads… [Fig.1.56] Bảng kết cho bề rộng vết nứt theo tải trọng sử dụng Elem:Số phần tử Part: Kiểm tra vị trí (I-End, J-End) phần tử Top/Bottom: phía phần tử, phía phần tử LCom Name: Tên tổ hợp tải trọng Type: produce maximum and minimum member force components for the load combinations including moving load cases or settlement load cases Check : OK/NG FT : Ứng suất phía (+ nén, - kéo) FB : Ứng suất phía (+ nén, - kéo) s_use : Khoảng cách cốt thép chịu kéo sử dụng s_max : Khoảng cách tốt thép tính toán lớn Nếu ứng suất nén sử dụng vị trí kiểm tra thiết kế, kiểm tra nứt bỏ qua Đối với mặt cắt liên hợp, nứt mặt dầm bỏ qua Do đó, kiểm tra nứt vị trí đầu mặt cầu mặt cắt liên hợp không hỗ trợ midas/Civil Tiêu chuẩn AASHTO-LRFD đề cập “Thuộc tính mặt cắt nguyên dầm mặt cắt liên hợp, bỏ qua nứt mặt dầm, sử dụng trình phân tích theo quy định Điều 4.5.2.2” **Mức độ liên tục trạng thái giới hạn khác (Various Limit States) (5.14.1.4.5) 7.3.2 Qua báo cáo MS Excel Các kết cần kiểm tra kiểm tra qua báo cáo định dạng MS Excel hình ▶ Design>PSC Design>PSC Design Calculation… 53 Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam [Fig.1.57] Báo cáo MS Excel cho bề rộng vết nứt theo tải trọng sử dụng Chương 1.Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm hộp DUL - AASHTO LRFD 2012 54 ...Chương Hướng dẫn Thiết kế Cầu Dầm Hộp (AASHTO DUL LRFD 12) (AASHTO LRFD 12) Ứng dụng chương trình midas/Civil Dầm hộp DUL cần thiết kế để đáp ứng theo trạng thái giới hạn sau Trạng thái Giới hạn Cường độ... hợp) cho mặt cắt DUL quy định AASHTO- LRFD1 2 Trong midas/Civil, mặt cắt thiết kế theo quy trình tổng hợp 2.4.1 Vc (Dầm hộp không phân đoạn) Vc 0.0316 fc ' bv dv (1.31) AASHTO LRFD1 2 (5.8.3.3)... toán lực DUL hữu hiệu sau mát vượt 0.19√f’c căng kéo 19 Hướng dẫn Thiết kế cho Midas/Civil – Midas IT Vietnam AASHTO LRFD1 2 (5.8.3.4.2) (Eq 5.8.6.5-3) K 1 f pc (1.35) 0.0632 f c ' AASHTO LRFD1 2