Ports design lecture (1) slab huy

PORTS AND BREAKWATER DESIGN By Huy NGUYEN HUU Transport Planning Department, Faculty of Civil Engineering, Hochiminh City University of Transport, Vietnam Introduction +3.00 H.W.L ＋2.25 Anti-Corrosion C.H +3.50 +2.00 T.R.L.+2.50 Tie Rod +3.00 R.W.L +1.50 L.W.L ±0.00 ‐1.00 Anti-Corrosio n D.L –8.50 SP－ⅥL l = 24.0 m (SYW390) –21.00 W.L Steel Sheet Pile Source: SEASI 10 83 4.8.2 Tính toán ứng suất sinh bê tông cốt thép tác động Forklift Các ứng suất bê tông, cốt thép chịu kéo cốt thép chịu nén gây di chuyển xe nâng xem nằm giới hạn đàn hồi tính toán từ phương trình sau: 84 Bảng 4.8.2 trình bày kết tính toán ứng suất theo phương vuông góc với mặt bến Tải trọng thường xuyên (permanent load) trọng lượng thân sàn, tải trọng biến thiên (variable load) tải trọng max bánh xe cho bảng 4.8.1 85 4.8.3 Độ bền mỏi (1) Độ bền mỏi Bê tông Độ bền mỏi thiết kế frd chống lại lực nén, nén-uốn, kéo, kéo-uốn tính từ phương trình hàm tuổi thọ mỏi N, ứng suất sinh tải trọng thường xuyên p   p  log N  1  f rd  k1 f f d 1   f d  K   (4.8.4) Trong frd độ bền mỏi thiết kế bê tông, k1f = 0.85 nén, nén-uốn, k1f = 1.0 kéo, kéo-uốn, fd cường độ thiết kế bê tông, đạt với c = 1.3, p ứng suất sinh tải thường xuyên, N tuổi thọ mỏi ( x 106), K = 10 bê tông thường, liên tục hay thường xuyên bị ướt nước bê tông nhẹ (lightweight concrete) K = 17 trường hợp tổng quan khác Trong trường hợp tải tuần hoàn nghịch đảo, p cho 86 4.8.3 Độ bền mỏi (2) Độ bền mỏi Cốt thép Độ bền mỏi thiết kế fsrd cốt thép biến dạng tính từ phương trình 4.8.5 đây, hàm tuổi thọ mỏi, N ứng suất sinh cốt thép tải trọng thường xuyên sp gây Dựa theo tiêu chuẩn JIS, cốt thép biến dạng sử dụng, tiêu chuẩn định, giá trị giới hạn thấp dùng trị số đặc trưng fuk độ bền kéo cốt thép f srd 10  190 Nk   sp  1    s f ud   (4.8.5) Trong fsrd độ bền mỏi thiết kế cốt thép biến dạng,   k0 f 0.81  0.003  k = 0.12,  đường kính cốt thép, k0f (= 1.0) hệ số phụ thuộc vào hình dạng gân (gờ) cốt thép, fud cường độ chịu kéo cốt thép có cách giả thiết hệ số vật liệu 1.05, sp ứng suất sinh tải trọng thường xuyên, N tuổi thọ mỏi ( x 106), s (= 1.05) hệ số vật liệu cốt thép 87 4.8.4 Tính toán số lần lặp tương đương (tuổi thọ mỏi - N) (1) Bê tông Trong trường hợp mà độ bền tiết diện cấu kiện xác định độ bền mỏi bê tông độ bền mỏi thiết kế cho phương trình 4.8.4, số lần lặp tương đương N tương ứng với lực biến thiên thiết kế Srd tính từ phương trình N  m  n 10 i K ( S ri  S rd ) k1 f S d ( 1  p f d ) (4.8.6) i 1 Trong k1f = 0.85 trường hợp lực nén nén-uốn, k1f = 1.0 trường hợp kéo kéo kéo-uốn, Sd lực phần tử ứng suất đạt tới fd p ứng suất tải thường xuyên fd cường độ thiết kế bê tông đạt với c = 1.3 88 Vì vậy, số lần lặp tương đương N bê tông tương ứng với ứng suất biến thiên thiết kế rd nhịp theo phương vuông góc với đường mặt bến biểu diễn sau: N  m  n 10 i K ( S ri  S rd ) k1 f S d (   p f d ) (4.8.6) i 1 89 4.8.4 Tính toán số lần lặp tương đương (tuổi thọ mỏi - N) (2) Cốt thép Trong trường hợp mà độ bền tiết diện cấu kiện xác định độ bền mỏi cốt thép độ dốc đường cong S – N cho phương trình 4.8.5, số lần lặp tương đương N tương ứng với moment uốn biến thiên thiết kế Mrd Mri tính từ phương trình 4.8.7 đây: m N   ni ( M ri M rd ) 1/ k (4.8.7) i 1 Trong k số mô tả độ biến thiên đường S – N cốt thép dùng sàn Số lần lặp tương đương N cốt thép tương ứng với ứng suất biến thiên thiết kế rd nhịp theo phương vuông góc với đường mặt bến biểu diễn đây: N  m  n  i  rd  1/ k ri i 1 90 4.8.5 Kết kiểm tra mỏi (1) Kiểm tra moment uốn Trong tính toán kiểm tra moment uốn, cần xác định rõ rằng: Tỷ số ứng suất biến thiên thiết kế rd giá trị độ bền mỏi thiết kế frd (sau chia cho hệ số cấu kiện b tức frd/b) sau nhân tỷ số với hệ số kết cấu i không lớn 1.0, biểu thức tính biểu diễn đây:  rd i  f rd  b (4.8.8) Trong i (= 1.0) hệ số kết cấu, rd ứng suất biến thiên thiết kế, frd độ bền mỏi thiết kế, b (= 1.0) hệ số cấu kiện Độ bền mỏi thiết kế bê tông trạng thái nén-uốn tính sau: Kết tính toán dựa phương trình 4.8.8 là: → Nó cho thấy bê tông không bị phá hoại mỏi tác động lặp lại tải 91 trọng (froklift) 4.8.5 Kết kiểm tra mỏi (1) Kiểm tra moment uốn Kết tính toán kiểm tra cốt thép chống lại phá hoại mỏi tổng quát hóa đây: Kết tính: Cho thấy cốt thép không bị phá hoại mỏi tác động lặp lải tải trọng (moment uốn) 92 4.8.5 Kết kiểm tra mỏi (2) Kiểm tra mỏi lực chọc thủng Kết cấu chống lại phá hoại mỏi lực chọc thủng gây phải thỏa mãn bất phương trình 4.8.9 đây: (4.8.9)  S R  1.0 i rd rd Trong i (= 1.0) hệ số kết cấu, Srd lực (cắt) mỏi biến thiên cấu kiện , Rrd sức chống mỏi cấu kiện (dưới tác dụng lực cắt) Cường độ mỏi lực cắt (shear fatigue strength), Vrpd sàn bê tông cốt thép tính theo phương trình 4.8.10 đây:  V Vrpd  V pcd 1  pd  V pcd  log N  1    14   (4.8.10) Trong Vrpd sức chống mỏi chọc thủng thiết kế (Design punching shear fatigue capacity), Vpcd sức chống chọc thủng thiết kế tính từ phương trình 4.6.5, Vpd lực cắt thiết kế gây tải trọng thường xuyên, N tuổi thọ mỏi ( 2x106) Số lần lặp tương đương, N tương ứng với lực biến thiên thiết kế chọc thủng (lực cắt) xem với số lần lặp lực biến thiên moment gây 93 4.8.5 Kết kiểm tra mỏi (2) Kiểm tra mỏi lực chọc thủng Kết tính toán cường độ mỏi thiết kế chọc thủng phần tử phẳng không kể đến cốt thép chống cắt trình bày bên Tải trọng chu kỳ áp dụng hình 4.3.2 Vì vậy,  Sàn S1 đảm bảo an toàn phá hoại mỏi lực chọc thủng gây 94 (1) Phương pháp biến dạng 95 (1) Phương pháp ứng suất 96 97