Chapter 1a ton hao ung suat

1 1.1 Mở đầu 1.1 Mở đầu 1.1 Mở đầu  Xét dầm đơn giản chịu lức nén trước N , tải trọng sử dụng P  Dưới tác dụng lực P mép xuất ứng suất kéo Ngược lại, tác dụng lực nén N mép xuất ứng suất nén, làm giảm triệt tiêu ứng suất kéo P gây  Để tạo trì lực nén trước N , cốt thép gắn chặt vào bê tông (nhờ lực dính neo) Như vậy, trước chịu tải, cốt thép căng bê tông có nén trước 1.2 Ưu , nhược điểm bê tông ứng lực trước  Ưu điểm: - Dùng thép cường độ cao: tiết kiệm từ 10-80% lượng thép - Khả chống nứt cao (do khả chống thấm cao hơn) - Có độ cứng lớn (do độ võng, biến dạng bé, tính chống mỏi, chịu tải trọng động tốt)  Nhược điểm: - Ứng lực trước gây ứng suất kéo phía đối diện làm nứt bê tông - Thiết bị thi công đặc thù, nhân công trình độ cao,giá thành vật liệu cao,ván khuôn phức tạp, khó tạo hình… BTCT Thường BTCT ứng lực trước Nứt võng - Khi bị nứt, 1/2-1/3 tiết diện bê tông làm việc hiệu - Khả chịu lực bị hạn chế vết nứt làm giảm moment quán tính hiệu - Độ võng tải trọng tiêu chuẩn gây thường lớn - Khe nứt bé, có toàn tiết diện làm việc hiệu - Sự khép kín khe nứt phục hồi độ võng ứng lực trước mức cao - Độ võng tải trọng tiêu chuẩn gây nhỏ Độ cứng - Độ cứng khó thỏa mãn yêu cầu - Độ cứng thay đổi linh hoạt hiệu kinh tế không đổi điều chỉnh mức độ ứng suất trước BTCT Thường BTCT ứng lực trước - Không có ảnh hưởng từ cốt dọc - Có ảnh hưởng mức độ từ cốt dọc Chịu cắt Sự tiện lợi - Nặng nề trọng lượng thân lớn - Trọng lượng thân bé - Có thể sử dụng vào kết cấu nhịp lớn - Thích hợp với bê tông đúc sẵn Kinh tế - Sử dụng nhiều loại vật liệu - Ít vật liệu hơn, giá thành cao 1.3 Các phương pháp tạo ứng lực trước 1.3 Các phương pháp tạo ứng lực trước 1.3.1 PP căng trước (căng bệ) - Cốt thép ứng lực trước neo đầu cố định vào bệ, kéo căng với lực N Cốt thép kéo căng giới hạn đàn hồi, độ giãn dài ∆L Khi đầu lại cố định vào bệ -Phương pháp căng trước thuận lợi với cấu kiện đồng loạt 10 1.3.1 PP căng trước (căng bệ) - Ghép ván khuôn, đặt cốt thép đổ bê tông - Khi bê tông đạt đến cường độ cần thiết, RbP buông cốt thép - Cốt thép có xu hướng co lại, thông qua lực dính neo BT bị nén với lực nén N lực căng cốt thép 23 1.8 Các dẫn tính toán 1.8.3 Cường độ BT lúc cắt cốt thép ULT RbP - Ứng suất nén bê tông σbP giai đoạn nén trước bê tông phải thoả mãn điều kiện sau: 24 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước Rb M a RsAs h As RbAb zb h0 Ab x RscAsc Rbbx Hình 4.6 Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt đơn RsAs 25 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước 1.9.1 Chùng ứng suất căng bệ (σ ) - Khi căng phương pháp học Thép sợi Thép σ sp   σ =  0.22 − 0.1÷σ sp Rs , ser   σ = 0.1σ sp − 20 - Khi căng phương pháp nhiệt điện hay nhiệt điện Thép sợi σ = 0.05σ sp Thép σ = 0.03σ sp * Ghi chú: - σsp : lấy không kể đến hao tổn ứng suất Nếu giá trị hao tổn tính mang dấu trừ, σsp=0 26 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước 1.9.2 Do chênh lệch nhiệt độ (σ ) Bêtông cấp B15-B40 Bêtông cấp ≥ B45 σ = 1.25∆t σ = 1.0∆t - ∆t(0C): chênh lệch nhiệt độ cốt thép nung nóng bệ căng cố định (ngoài vùng nung nóng) nhận lực căng Nếu số liệu: ∆t=650C 1.9.3 Do biến dạng neo ép sát đệm (σ ) Căng bệ Căng bê tông ∆l σ = Es l ∆l1 + ∆l2 σ3 = Es l - ∆l : biến dạng vòng đệm bị ép đầu neo bị ép cục - l: Chiều dài cốt thép căng (khoảng cách mép gối) 27 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước 1.9.3 Do biến dạng neo ép sát đệm (σ ) Căng bệ Căng bê tông ∆l σ = Es l ∆l1 + ∆l2 σ3 = Es l - ∆l: biến dạng vòng đệm, đầu neo bị ép cục bộ, ∆l=2mm, có trượt thiết bị kẹp dùng nhiều lần, ∆l = 1.25 + 0.15d - ∆l1: biến dạng êcu hay đệm neo BT, ∆l1=1mm - ∆l2: biến dạng neo hình cốc, êcu neo ∆l2=1mm - l(mm): chiều dài cốt thép căng (một sợi) cấu kiện *Khi căng nhiệt điện, hao tổn nà không kể đến tính toán kể đến xác định độ giãn dài toàn phần cốt thép 28 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước 1.9.4 Do ma sát cốt thép thành ống (σ ) a- Khi căng cốt thép bệ: cốt thép căng không đổi hướng không sinh tổn hao ứng suất, ngược lại giá trị tổn hao tính: σ = σ sp  − δθ ÷  e  + e: số logarit tự nhiên; +δ,θ (radian) : hệ số ma sát tổng, góc chuyển hướng trục cốt thép Lấy : δ = 0.25 +σsp: ứng suất căng ban đầu (được lấy không kể đến hao tổn ứng suất ) 29 1.9.4 Do ma sát cốt thép thành ống (σ ) b- Khi căng cốt thép bê tông: σ = σ sp  − ωχ +δθ ÷  e  δ,ω (radian-1): hệ số xác định bảng dưới; χ (m): chiều dài tính từ thiết bị căng đến tiết diện tính toán Loại ống rãnh hay bề mặt tiếp xúc ω δ Sợi, tao thép Thanh thép 0.0030 0.35 0.40 0.0 0.55 0.65 - Bê mặt BT tạo 0.0015 khuôn lõi mềm 0.55 0.65 - Bề mặt bê tông 0.55 0.65 - Bề mặt kim loại - Bê mặt BT tạo khuôn lõi cứng 0.0 30 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước 1.9.5 Biến dạng khuôn (σ ) σ = Es η∆l l - Căng cốt thép kích: η = ( n − 1) 2n - Khi căng cốt thép nhiệt-điện: η = ( n − 1) 4n n,l(mm),∆l: số nhóm cốt thép căng không đồng thời, chiều dài cốt thép căng, độ dịch gần gối bệ 1.9.6 Do từ biến nhanh ban đầu BT (σ ) a- Đối với bê tông đóng rắn tự nhiên: Khi σ bp Rbp ≤ α σ = 40σ bp Rbp Khi σ bp Rbp > α σ = 40α + 85β ( σ bp Rbp − α ) Trong đó: α = 0.25 + 0.025Rbp ≤ 0.8 ; 1.1 ≤ β = 5.25 − 0.185Rbp ≤ 2.5 31 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước 1.9.6 Do từ biến nhanh ban đầu BT (σ ) a- Đối với bê tông đóng rắn tự nhiên: Khi σ bp Rbp ≤ α σ = 40σ bp Rbp Khi σ bp Rbp > α σ = 40α + 85β ( σ bp Rbp − α ) Trong đó: σsp (MPa) : xác định mức trọng tâm cốt thép dọc S S’ ; có kể đến tổn hao ứng suất σ1 ÷ σ5 Rbp (MPa) : cường độ bê tông gây ứng suất trước b- Đối với bê tông dưỡng hộ nhiệt: hao tổn tính theo công thức mục a, sau nhân với hệ số 0.85 32 1.9 Sự tổn hao ứng suất bê tông ứng lực trước 1.9.7 Do chùng ứng suất cốt thép căng BT (σ ) - Khi căng bê tông, phương pháp tạo ứng suất trước phương pháp học Sợi thép, tao thép xoắn Thanh thép σ sp   σ = σ sp  0.22 − 0.1÷ Rs , ser   σ = 0.1σ sp − 20 σsp: ứng suất căng ban đầu (chưa kể đến tổn hao) Rs,ser: cường độ tiêu chuẩn cốt thép căng tính TTGH II - Nếu trường hợp tính toán theo công thức cho giá trị σ7 0.75  σ bp  σ = 300α  − 0.375 ÷  Rbp  : xác định mức trọng tâm cốt thép dọc S S’, có kể đến tổn hao: σ1÷ σ5 • α - hệ số, lấy: + α=0.85 : dưỡng hộ nhiệt đkiện áp suất khí + α=1.00 : bê tông đóng rắn tự nhiên 35 1.9.9 Do từ biến BT (σ ) b- Đối với chất tải