Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Bài mở đầu Tổng quan Triết lý thiết kế Tổng quát Độ tin cậy đ-ợc định nghĩa xác xuất đối t-ợng thực đ-ợc chức yêu cầu thời gian điều kiện ®Þnh tr-íc Nh- vËy ®é tin cËy cđa nỊn mãng công trình xác xuất chống đỡ đ-ợc công trình bên mà không sụp đổ gây độ lún mức cho phép thời gian tuổi thọ thiết kế công trình Để có đ-ợc độ tin cậy cần thiết mục đích yêu cầu thiết kế xây dựng móng Để thỏa mÃn yêu cầu này, thiết kế đạt đ-ợc cách cho hệ số an toàn cao Tuy nhiên, tiếp cận theo cách ng-ời thiết kế gặp phải mâu thuẫn không phần quan trọng, giá thành công trình cao Nh- độ tin cậy công trình đối nghịch với giá thành xây dựng công trình Thông th-ờng ng-ời thiết kế tìm cân độ tin cậy tính kinh tế thiết kế thông qua hệ số an toàn Hệ số an toàn cao th-ờng đ-ợc sử dụng độ tin cậy quan trọng trình ph©n tÝch thiÕt kÕ cã rÊt nhiỊu u tè không chắn, hệ số an toàn thấp th-ờng đ-ợc dùng điều kiện ng-ợc lại Ph-ơng pháp đ-ợc gọi ph-ơng pháp hệ số an toàn chung Ph-ơng pháp hệ số an toàn chung th-ờng không dựa vào đánh giá tổng thể độ tin cậy, đặc biệt xem xét móng công trình bên nhmột tỏng thể Với ph-ơng pháp này, số thành phần an toàn Trong lúc đó, số thành phần nguy hiểm Giá thành phụ thêm cho thành phần có hệ số an toàn cao không góp phần làm tăng độ an toàn tổng thể công trình, ph-ơng pháp ph-ơng pháp kinh tế để tạo cong trình tin cậy Nói cách khác, tốt nên dùng tiền thành phần có độ an toàn cao cho thành phần có độ an toàn thấp để tăng độ an toàn chung công trình Vì lý ph-ơng pháp thiết kế theo độ tin cậy phát triển Ph-ơng pháp có xu h-ớng xác định độ tin cậy để cân độ tin cậy giá thành công trình Một mục đích khác thiết kế theo độ tin cậy đánh giá tốt khả phá hoại khác nhau, thông tin đ-ợc dùng để cải tiến thiết kế thi công để đạt đ-ợc công trình vững Có nhiều ph-ơng pháp thiết kế theo độ tin cậy nh-: Ph-ơng pháp miền xác xuất cho sức kháng tải trọng, ph-ơng pháp bậc mô men cấp hai, ph-ơng pháp thiết kế theo hệ số sức kháng hệ sè t¶i träng (LRFD) ThiÕt kÕ theo hƯ sè søc kháng hệ số tải trọng (LRFD Load and Resistance Factor Design) ph-ơng pháp sử dụng hệ số tải trọng (i) nhân với tải trọng danh định (tiêu chuẩn) để có đ-ợc tải trọng có hệ số (có thể coi nh- tải trọng tính toán) Ngoài ra, để xét đến tính dẻo, độ siêu tĩnh tầm quan trọng công trình, tải trọng tác dụng đ-ợc nhân thêm hệ số (i) Các quy định Bộ Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 dựa vào ph-ơng pháp luận Thiết kế theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng (LRFD) Các hệ số đ-ợc lấy từ lý thuyết độ tin cậy dựa kiến thức thống kê tải trọng tính kết cấu Những quan điểm an toàn thông qua tính dẻo, tính d-, bảo vệ chống xói lở va chạm đ-ợc l-u ý nhấn mạnh Bộ Tiêu chuẩn đ-ợc biên soạn, dựa Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng cña AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), xuất lần thứ hai (1998), in dùng hệ đơn vị quốc tế (SI) Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, Cầu phải đ-ợc thiết kế theo trạng thái giới hạn quy định để đạt đ-ợc mục tiêu thi công đ-ợc, an toàn sử dụng đ-ợc, có xét đến vấn đề: khả dễ kiểm tra, tính kinh tế mỹ quan (nêu Điều 2.5) Bất kể dùng ph-ơng pháp phân tích kết cấu ph-ơng trình luôn cần đ-ợc thỏa mÃn với ứng lực tổ hợp đ-ợc ghi rõ chúng Mỗi cấu kiện liên kết phải thỏa mÃn Ph-ơng trình với trạng thái giới hạn, trừ đ-ợc quy định khác Đối với trạng thái giới hạn sử dụng trạng thái giới hạn đặc biệt, hệ số sức kháng đ-ợc lấy 1,0, trừ tr-ờng hợp với bu lông phải áp dụng quy định Điều 6.5.5 Mọi trạng thái giới hạn đ-ợc coi trọng nh- i i Qi Rn = Rr (1) víi : i= D R l > 0,95 (2) Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại Yi: ηi 1,0 ηD ηR ηI (3) ®ã : i = hƯ sè t¶i träng: hƯ sè nhân dựa thống kê dùng cho ứng lực = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa thống kê dùng cho sức kháng danh định (ghi Phần 5, 6, 10, 11 12) i = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d- tầm quan trọng khai thác D = hệ số liên quan đến tính dẻo (Điều 1.3.3) R = hệ số liên quan đến tính d- (Điều 1.3.4) I = hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác (Điều 1.3.5) Qi = ứng lực Rn = sức kháng danh định Rr = søc kh¸ng tÝnh to¸n = Rn C¸c cÊu kiƯn liên kết cầu phải thoả mÃn ph-ơng trình cho tổ hợp thích hợp ứng lực cực hạn tính toán đ-ợc quy định cho trạng thái giới hạn d-ới Tải trọng tác dụng Các tải trọng lực th-ờng xuyên thời sau phải đ-ợc xem xét đến: Tải trọng th-ờng xuyên: Ký hiệu Tên tải trọng DD tải trọng kéo xuống (xét t-ợng ma sát âm) down drag DC tải trọng thân phận kết cÊu & thiÕt bÞ phơ phi kÕt cÊu dead load of structural components and nonstructural attachments DW t¶i träng b¶n thân lớp phủ mặt dead load of wearing surfaces and TriÕt lý thiÕt kÕ theo hÖ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) tiện ích công cộng utilities EH tải trọng áp lực đất n»m ngang horizontal earth pressure load EL c¸c hiƯu øng bị hÃm tích luỹ ph-ơng pháp thi công accumulated locked-in effects resulting from the construction process ES t¶i träng đất chất thêm earth surcharge load EV áp lực thẳng đứng thân đất đắp vertical pressure from dead load of earth fill T¶i träng nhÊt thêi: Ký hiƯu Tên tải trọng BR lực hÃm xe vehicular braking force CE lùc ly t©m vehicular centrifugal force CR tõ biÕn creep CT lùc va xe vehicular collision force CV lùc va tầu vessel collision force EQ động đất earthquake FR ma sát friction IM lực xung kích (lực động ) xe vehicular dynamic load allowance LL hoạt tải xe vehicular live load LS hoạt tải chất thêm live load surcharge PL tải trọng ng-ời pedestrian live load SE lón settlement SH co ngãt shrinkage TG gradien nhiƯt temperature gradient TU nhiệt độ uniform temperature WA tải trọng n-ớc áp lực dòng chảy water load and stream pressure WL gió hoạt tải wind on live load WS tải trọng gió kết cấu wind load on structure TriÕt lý thiÕt kÕ theo hÖ sè søc kháng hệ số tải trọng (LRFD) Chi tiết cách tính loại tải trọng xem Phần Tải trọng hệ số tải trọng Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 hay AASHTO 2007 2.1 Tải trọng th-ờng xuyên (1) Tĩnh tải DC, DW EV Tĩnh tải bao gồm trọng l-ợng tất cấu kiện kết cấu, phụ kiện tiện ích công cộng kèm theo, trọng l-ợng đất phủ, trọng l-ợng mặt cầu, dự phòng phủ bù mở rộng Khi đủ số liệu xác lấy tỷ trọng nh- Bảng để tính tĩnh tải (2) Tải trọng áp lực đất EH áp lực đất, tải trọng phụ gia đất , tải trọng kéo xuống (ma sát âm) đ-ợc xác định Điều 3.11 Khi đất giữ không đ-ợc thoát n-ớc tác dụng áp lực thuỷ tĩnh phải đ-ợc bổ sung vào áp lực ®Êt Trong tr-êng hỵp phÝa sau t-êng cã thĨ ®äng thành vũng t-ờng phải đ-ợc thiết kế để chịu áp lực đất áp lực thuỷ tĩnh áp lực ngang đất phía d-ới mức n-ớc ngầm phải tính với tỷ trọng đất ngậm n-ớc Nếu mức n-ớc ngầm hai phía t-ờng khác phải xét tác dụng thấm đến ổn định t-ờng khả phải đặt đ-ờng ống dẫn áp lực lỗ rỗng sau t-ờng đ-ợc lấy gần theo ph-ơng pháp dòng tịnh hay ph-ơng pháp phân tích khác phải đ-ợc cộng thêm vào ứng suất nằm ngang hữu hiệu tính tổng áp lực ngang đất lên t-ờng Khi l-ờng tr-ớc tác dụng thiết bị đầm máy xảy cù ly mét nưa chiỊu cao t-êng lÊy b»ng chênh cao điểm giao lớp móng đ-ờng đà làm xong với l-ng t-ờng đáy t-ờng tác dụng bổ sung áp lực đất đầm lèn phải đ-ợc đ-a vào tính toán Bảng - Tỷ trọng Tỷ trọng (kg/m3) Vật liệu Hợp kim nhôm 2800 Lớp phủ bê tông at-phan 2250 Xỉ than 960 Cát chặt phù sa hay đất sét 1925 Bê tông Nhẹ 1775 C¸t nhĐ 1925 Th-êng 2400 C¸t rêi phï sa sỏi 1600 Đất sét mền 1600 Sỏi cuội macadam balat 2250 Thép 7850 Đá xây 2725 N-ớc Ngọt 1000 MỈn 1025 TriÕt lý thiÕt kÕ theo hƯ sè sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Hiệu ứng khả khuyếch đại áp lực đất chủ động và/hoặc độ chuyển dịch khối đất bị động động đất phải đ-ợc xét đến áp lực đất đ-ợc giả thiết phân bố tuyến tính tỷ lệ với chiều sâu đất lấy bằng: p kh s gz (109 ) (4) đó: p kh = áp lực đất (MPa) = hệ số áp lực ngang đất lấy k o (Điều 3.11.5.2) t-ờng không uốn cong hay dịch chuyển, k a (Điều 3.11.5.3; 3.11.5.6 3.11.5.7) t-ờng uốn cong hay dịch chuyển đủ ®Ĩ ®¹t tíi ®iỊu kiƯn chđ ®éng tèi thiĨu s = tỷ trọng đất (kg/m3) z = chiều sâu d-ới mặt đất (mm) g = số trọng lực (m/s2) Trừ quy định khác đi, tổng tải trọng ngang đất trọng l-ợng đất lấp phải giả định tác dụng độ cao 0,4H phía đáy t-ờng, H tổng chiều cao t-ờng tính từ mặt đất đến đáy móng * Hệ số k0 Đối với đất đ-ợc cố kết bình th-ờng hệ số áp lùc ®Êt ngang tÜnh lÊy nh- sau: k0 = - sinf (5) Đối với đất cố kết hệ số áp lực đất ngang tĩnh giả thiết thay đổi theo hàm số tỷ lệ cố kết hay lịch sử ứng suất lấy b»ng: k0 = (1 - sinf )(OCR)sint (6) ®ã: f = gốc ma sát đất thoát n-ớc ko = hệ số áp lực đất tĩnh đất cè kÕt OCR = tû lƯ qu¸ cè kÕt C¸c giá trị ko cho tỷ lệ cố kết khác OCR lấy Bảng Phù sa, sét, sét dẻo chảy không nên dùng làm đất đắp mà vật liệu hạt dễ thoát n-ớc có sẵn Bảng 2- Hệ số điển hình áp lực đất ngang tĩnh Hệ số áp lực đất ngang k0 Loại đất OCR = OCR = OCR = OCR = 10 C¸t rêi 0,45 0,65 1,10 1,60 Cát vừa 0,40 0,60 1,05 1,55 Cát chặt 0,35 0,55 1,00 1,50 TriÕt lý thiÕt kÕ theo hÖ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Đất phï sa bïn(ML) 0,50 0,70 1,10 1,60 SÐt nh·o (CL) 0,60 0,80 1,20 1,65 Sét dẻo chảy (CH) 0,65 0,80 1,10 1,40 * Hệ số áp lực chủ động Trị số hệ số áp lực chủ động lÊy b»ng: ka Sin Sin Sin (7) đây: Sin Sin 1 Sin Sin (8) ®ã: = gãc ma sát đất đắp t-ờng(độ) = góc đất đắp với ph-ơng nằm ngang nh- Hình (độ) = góc đất đắp sau t-ờng với ph-ơng thẳng đứng nh- Hình (độ) = góc nội ma sát hữu hiệu (độ) , T-ờng cứng Hình -1 Chú giải Coulomb áp lực đất Đối với điều kiện khác với miêu tả Hình 1, áp lục đất chủ động tính ph-ơng pháp thử dựa theo lý thuyết lăng thể tr-ợt * áp lực đất bị động Đối với đất dính áp lực bị động xác định theo: p p k p s g Z 10 9 2c k p (9) ®ã: pp = áp lực đất bị động (MPa) s = tỷ trọng đất (kg/m3) z = độ sâu tính từ mặt đất c = độ dính đơn vị (MPa) kp = hệ số áp lực bị động lấy theo Hình thích hợp 10 Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) (3) Tải trọng chất thêm (ES) Khi có tải trọng chất thêm phải bổ sung thêm áp lực đất ngang không đổi vào áp lực đất - áp lực đất không đổi lÊy b»ng: p = ks qs (10) ®ã: p = áp lực đất ngang không đổi tác dụng tải trọng chất thêm phân bố (MPa) ks = hệ số áp lực đất tác dụng tải trọng chất thêm qs = hoạt tải tác dụng lớn (MPa) Đối với áp lực đất chủ động ks phải lấy ka , với áp lực đất tĩnh ks phải lấy ko Ngoài loại đất đắp độ dịch chuyển t-ờng cụ thể dùng giá trị trung gian phù hợp Ngoài cách tính chi tiết loại tải trọng chất thêm tham khảo Điều 3.11.6 11 Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ sè t¶i träng (LRFD) HƯ s è g i¶ m (R) c ñ a Kp t h e o c ¸ c t û s è - h Ö s ố p l ự c b ịđộ n g Kp Mặt ph h o i Xo ¾n è c l o g a r it ¸ p l ự c b ịđộ n g Gh i c h ú : Cá c đ- n g c o n g đ- ợ c t h ể h iÖn d ï n g c h o /= -1 Gã c n è i ma s ¸ t t he o độ Hình - Cách tính áp lực đất bị động t-ờng nghiêng ®¾p b»ng 12 TriÕt lý thiÕt kÕ theo hƯ sè sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Hệ s è g i¶ m (R) c u ¶ Kp t h e o c ¸ c t û s è / h Ư sè ¸ p l ù c b ị độ n g Kp Mặt ph h o i Xo n ố c l o g a r it ¸ p l ù c b ịđộ n g Gh i c h ú : Cá c ®- ê n g c o n g ®- ỵ c t h Ĩ h iƯn d ï n g c h o / = -1 g ã c n é i ma s¸ t t h eo độ Hình - Cách tính áp lực đất bị động t-ờng nghiêng, đắp dốc (4) Lực kéo xuống (xét ma sát âm - DD) ứng lực tác động kéo xuống cọc hay cọc khoan lún khối đất tiếp giáp với cọc hay cọc khoan phải đ-ợc xác định theo quy định Phần 10 Tiêu chuẩn 2.2 Tải trọng thời (1) Hoạt tải xe (LL) 13 Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) a) Số xe thiết kế Số xe thiết kế đ-ợc xác định phần số nguyên tỷ số w/3500, w bề rộng khoảng trốngcủa lòng đ-ờng hai đá vỉa hai rào chắn, đơn vị mm Cần xét đến khả thay đổi t-ơng lai vật lý chức bề rộng trống lòng đ-ờng cầu Trong tr-ờng hợp bề rộng xe nhỏ 3500mm số xe thiết kế lấy số giao thông bề rộng xe thiết kế phải lấy bề rộng giao thông Lòng đ-ờng rộng từ 6000mm đến 7200mm phải có xe thiết kế, nửa bề rộng lòng đ-ờng b) Hệ số xe Hệ số không đ-ợc áp dụng cho trạng thái giới hạn mỏi, tr-ờng hợp dùng với xe tải thiết kế, số xe thiết kế Khi dùng hệ số phân phối gần xe đơn (nh- Điều 4.6.2.2 4.6.2.3), khác với quy tắc đòn bẩy ph-ơng pháp tĩnh học, ứng lực phải đ-ợc chia cho 1.2 ứng lực cực hạn hoạt tải phải xác định cách xét tổ hợp số chịu tải nhân với hệ số t-ơng ứng Bảng Bảng - Hệ số m Số chất tải HƯ sè lµn (m) 1,20 1,00 0,85 >3 0,65 c) Hoạt tải xe ôtô thiết kế c.1) Tổng quát Hoạt tải xe ôtô mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đ-ợc đặt tên HL-93 gồm tổ hợp của: Xe tải thiết kế + Tải trọng thiết kế, Xe trục thiết kế + Tải trọng thiết kế Trừ tr-ờng hợp đ-ợc điều chỉnh (Điều 3.6.1.3.1), thiết kế đ-ợc xem xét phải đ-ợc bố trí xe tải thiết kế xe hai trục chồng với tải trọng áp dụng đ-ợc Tải trọng đ-ợc giả thiÕt chiÕm 3000mm theo chiỊu ngang mét lµn xe thiết kế c.2) Xe tải thiết kế Trọng l-ợng khoảng cách trục bánh xe xe tải thiết kế phải lấy theo Hình Lực xung kích (IM) lÊy theo mơc (3) (hay §iỊu 3.6.2) 14 TriÕt lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Để tính ổn định tổng thể, lực va thiết kế đ-ợc coi lực tập trung tác dụng lên kết cấu phần d-ới mức n-ớc cao trung bình hàng năm đ-ờng thủy nh- Hình Để tính lực va cục bộ, lực va thiết kế đ-ợc tác dụng nh- tải trọng tuyến thẳng đứng phân bố dọc theo chiều cao mũi tàu nh- Hình Mũi tàu đ-ợc coi nghiêng phía tr-ớc xác định diện tích tiếp xúc tiềm tàng lực va với kết cấu phần d-ới Đối với va sà lan, lực va cục đ-ợc coi nh- tải trọng tuyến thẳng đứng phân bố mũi sà lan nh- Hình Mớn có tải/chạy dằn Hình - Tải trọng va tầu dạng tuyến lên trụ mớn có tải/ mớn không tải Mớn có tải/mớn không tải Hình - Lực va sà lan lên trụ Hệ số tải trọng tổ hợp tải trọng Tổng ứng lực tính toán phải đ-ợc lấy nh- sau: Q ηi γ i Q i (19) ®ã: i = hƯ sè ®iỊu chØnh t¶i träng b¶ng 10, 11, 12 (theo Điều 1.3.2) Qi = tải trọng quy định i = hệ số tải trọng lấy theo Bảng 13 14 (1) Hệ số i a) Tính dẻo - D (Bảng 10) Hệ kết cấu cầu phải đ-ợc định kích th-ớc cấu tạo để đảm bảo phát triển đáng kể nhìn thấy đ-ợc biến dạng không đàn hồi trạng thái giới hạn c-ờng độ trạng thái giới hạn đặc biệt tr-ớc phá hoại 23 Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Có thể giả định yêu cầu tính dẻo đ-ợc thoả mÃn kết cấu bê tông sức kháng liên kết không thấp 1.3 lần ứng lực lớn tác động không đàn hồi cấu kiện liền kề tác động lên liên kết Sử dụng thiết bị tiêu đ-ợc coi biện pháp làm tăng tính dẻo b) Tính d- - R (Bảng 11) Các kết cấu có nhiều đ-ờng truyền lực kết cấu liên tục cần đ-ợc sử dụng trừ có lý bắt buộc khác Các phận cấu kiện mà h- hỏng chúng gây sập đổ cầu phải đ-ợc coi có nguy h- hỏng hệ kết cấu liên quan tính d-, phận có nguy h- hỏng đ-ợc xem phá hoại giòn Các phận cấu kiện mà h- hỏng chúng không gây nên sập đổ cầu đ-ợc coi nguy h- hỏng hệ kết cấu liên quan d- c) Tầm quan trọng khai thác - I (Bảng 12) Điều quy định dùng cho trạng thái giới hạn c-ờng độ trạng thái giới hạn đặc biệt Chủ đầu t- công bố cầu cấu kiện liên kết loại cầu quan trọng khai thác Bảng 10 Hệ số giá trị D Trạng thái giới hạn Mô tả cho cấu kiện liên kết không dẻo TTGH c-ờng độ D 1,05 cho thiết kế thông th-ờng chi tiết theo Tiêu = 1,00 chuẩn cho cấu kiện liên kết có biện pháp tăng thêm tính dẻo quy định v-ợt yêu cầu Tiêu chuẩn Các TTGH khác 0,95 = 1,00 Bảng 11 Hệ số giá trị R Trạng thái giới hạn Mô tả R cho phận không d- 1,05 cho mức d- thông th-ờng = 1,00 cho mức d- đặc biƯt 0,95 TTGH c-êng ®é 24 TriÕt lý thiÕt kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Các TTGH khác = 1,00 Bảng 12 Hệ số giá trị I Trạng thái giới hạn I Mô tả cho cầu quan trọng 1,05 cho cầu điển hình = 1,00 cho cầu t-ơng ®èi Ýt quan träng 0,95 TTGH c-êng ®é C¸c TTGH kh¸c = 1,00 (2) HƯ sè i HƯ sè tải trọng cho tải trọng khác bao gồm tổ hợp tải trọng thiết kế đ-ợc lấy nh- quy định Bảng 13 Mọi tập hợp thoả đáng tổ hợp tải trọng phải đ-ợc nghiên cứu Có thể nghiên cứu thêm tổ hợp tải trọng khác chủ đầu t- yêu cầu ng-ời thiết kế xét thấy cần thiết Đối với tổ hợp tải trọng, tải trọng đ-ợc đ-a vào tính toán có liên quan đến cấu kiện đ-ợc thiết kế bao gồm hiệu ứng đáng kể tác dụng xoắn, phải đ-ợc nhân với hệ số tải trọng t-ơng ứng với hệ số (Điều 3.6.11.2) áp dụng Kết đ-ợc tổng hợp theo ph-ơng trình 19 nhân với hệ số điều chỉnh tải trọng Các hệ số phải chọn cho gây tổng ứng lực tính toán cực hạn Đối với tổ hợp tải trọng trị số cực hạn âm lẫn trị số cực hạn d-ơng phải đ-ợc xem xét Trong tổ hợp tải trọng tác dụng tải trọng làm giảm tác dụng tải trọng khác phải lấy giá trị nhỏ tải trọng làm giảm giá trị tải trọng Đối với tác động tải trọng th-ờng xuyên hệ số tải trọng gây tổ hợp bất lợi phải đ-ợc lựa chọn theo Bảng 14 Khi tải trọng th-ờng xuyên làm tăng ổn định tăng lực chịu tải cấu kiện toàn cầu trị số tối thiểu hệ số tải trọng tải trọng th-ờng xuyên phải đ-ợc xem xét Trị số lớn hai trị số quy định cho hệ số tải trọng TU, CR, SH đ-ợc dùng để tính biến dạng, trị số nhỏ dùng cho tác động khác Bảng 13- Tổ hợp hệ số tải trọng i Tổ hợp trọng Trạng giới hạn DC LL tải DD IM thái DW CE EH BR EV PL ES LS Cïng mét lóc chØ dïng mét c¸c t¶i träng TU WA WS WL FR CR SH TG SE eq ct cv EL 25 TriÕt lý thiÕt kÕ theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) C-êng ®é I p 1,75 1,00 - - 1,00 0,5/1.20 TG SE - - - C-êng ®é II p - 1,00 1,40 - 1,00 0,5/1.20 TG SE - - - C-êng ®é III p 1,35 1,00 0.4 1,00 1,00 0,5/1.20 TG SE - - - Đặc biệt p 0,50 1,00 - - 1,00 - - - 1,00 1,00 1,00 Sư dơng 1.0 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 1,0/1,20 TG SE - - - 0,75 - - - - - - - - - - Mái chØ cã LL, IM & CE Ghi chó b¶ng 4: Khi ph¶i kiĨm tra cầu dùng cho xe đặc biệt Chủ đầu t- quy định xe có giấy phép thông qua cầu hệ số tải trọng hoạt tải tổ hợp c-ờng độ I giảm xuống 1.35 Các cầu có tỷ lệ tĩnh tải hoạt tải cao (tức cầu nhịp lớn) cần kiểm tra tổ hợp hoạt tải, nh-ng với hệ số tải trọng 1.50 cho tất kiện chịu tải trọng th-ờng xuyên Đối với cầu v-ợt sông trạng thái giới hạn c-ờng độ trạng thái sử dụng phải xét đến hậu thay đổi móng lũ thiết kế xói cầu Đối với cầu v-ợt sông, kiểm tra hiệu ứng tải EQ, CT CV trạng thái giới hạn đặc biệt tải trọng n-ớc (WA) chiều sâu xói dựa lũ trung bình hàng năm Tuy nhiên kết cấu phải đ-ợc kiểm tra về hậu thay đổi lũ, phải kiểm tra xói trạng thái giới hạn đặc biệt với tải trọng n-ớc t-ơng ứng (WA) nh-ng tải trọng EQ, CT CV tác dụng Để kiểm tra chiều rộng vết nứt kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực trạng thái giới hạn sử dụng, giảm hệ số tải trọng hoạt tải xng 0,8 §Ĩ kiĨm tra kÕt cÊu thÐp ë trạng thái giới hạn sử dụng hệ số tải trọng hoạt tải phải tăng lên 1.30 Bảng 14 - HƯ sè t¶i träng dïng cho t¶i träng th-êng xuyên, p Hệ số tải trọng Loại tải trọng Lớn Nhỏ DC: Cấu kiện thiết bị phụ 1,25 0,90 DD: kéo xuống (xét ma sát âm) 1,80 0,45 DW: Lớp phủ mặt cầu tiện ích 1,50 0,65 EH: áp lực ngang đất Chđ ®éng 1,50 0,90 NghØ 1,35 0,90 1,00 1,00 EL: Các ứng suất lắp ráp bị hÃm 26 Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) EV: áp lực đất thẳng đứng ổn định tổng thể 1,35 N/A Kết cấu t-êng ch¾n 1,35 1,00 KÕt cÊu vïi cøng 1,30 0,90 Khung cøng 1,35 0,90 KÕt cÊu vïi mỊm kh¸c víi cèng hép thÐp 1,95 0,90 Cèng hép thÐp mỊm 1,50 0,90 1,50 0,75 ES: T¶i träng đất chất thêm Hệ số tải trọng tính cho gradien nhiệt TG lún SE cần đ-ợc xác định sở đồ án cụ thể riêng Nếu thông tin riêng lấy TG bằng: = 0,0 trạng thái giới hạn c-ờng độ đặc biệt = 1,0 trạng thái giới hạn sử dụng không xét hoạt tải, = 0,50 trạng thái giới hạn sử dụng xét hoạt tải Sức kháng hệ số sức kh¸ng Søc kh¸ng tÝnh to¸n sÏ b»ng søc kh¸ng danh định nhân với hệ số sức kháng Rr Rn (20) Khi đánh giá ổn định tổng thể mái đất có móng móng cần khảo sát trạng thái giới hạn sử dụng dựa tổ hợp tải trọng sử dụng hệ số sức kháng phù hợp Nếu thông tin tốt hệ số sức kháng lấy nh- sau: Khi thông số địa kỹ thuật đ-ợc xác định tốt mái dốc không chống đỡ không chứa cấu kiện 0.75 Khi thông số địa kỹ thuật dựa thông tin ch-a đầy đủ hay ch-a xác mái dốc có chứa chống đỡ cấu kiện 0.65 Phải lấy hệ số sức kháng loại kết cấu móng khác theo trạng thái giới hạn c-ờng độ đ-ợc quy định Bảng 15 đến bảng 17, trừ có sẵn giá trị riêng khu vực Theo trạng thái giới hạn sử dụng lấy hệ số sức kháng 1.0 27 TriÕt lý thiÕt kÕ theo hÖ sè søc kháng hệ số tải trọng (LRFD) Bảng 15 - Hệ số sức kháng theo TTGH c-ờng độ cho móng nông Hệ số sức kháng Ph-ơng pháp / Đất / Điều kiện Cát - Ph-ơng pháp bán thực nghiệm dùng số liệu SPT - Ph-ơng pháp bán thực nghiệm dùng số liệu CPT Khả chịu tải áp lực bị động 0,45 0,55 - Ph-ơng pháp hợp lý dïng f -íc tÝnh tõ sè liƯu SPT, 0,35 dïng f -íc tÝnh tõ sè liƯu 0,45 CPT SÐt Kh¶ chịu tải áp lực bị động - Ph-ơng ph¸p b¸n thùc nghiƯm dïng sè liƯu CPT 0,50 - Ph-ơng pháp hợp lý dùng sức kháng cắt đo đ-ợc phòng thí nghiệm 0,60 dùng sức kháng cắt đo đ-ợc thí nghiệm cắt cánh tr-ờng 0,60 dùng sức kháng cắt -ớc tính từ số liệu CPT 0,50 Đá - Ph-ơng pháp bán thực nghiệm, Carter Kulhawy (1988) 0,60 Thí nghiệm bàn tải trọng 0,55 Bê tông đúc sẵn đặt cát Tr-ợt dùng f -ớc tính tõ sè liƯu SPT 0,90 dïng f -íc tÝnh tõ số liệu CPT 0,90 Bê tông đổ chỗ c¸t dïng f -íc tÝnh tõ sè liƯu SPT 0,80 dïng f -íc tÝnh tõ sè liƯu CPT 0,80 28 Triết lý thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Tr-ợt đất sét đ-ợc khèng chÕ bëi c-êng ®é cđa ®Êt sÐt lùc cắt đất sét nhỏ 0.5 lần ứng suất pháp, đ-ợc khống chế ứng suất pháp c-ờng độ kháng cắt đất sét lớn 0.5 lần ứng suất pháp (xem Hình 1, đ-ợc phát triển cho tr-ờng hợp có 150mm lớp vật liệu hạt đầm chặt d-ới đáy móng) * Đất sét(Khi sức kháng cắt nhỏ 0.5 lần áp lực pháp tuyến) - dùng sức kháng cắt đo đ-ợc phòng thí nghiệm - dùng sức kháng cắt đo đ-ợc thí nghiệm tr-ờng - dùng sức kháng cắt -íc tÝnh tõ sè liƯu CPT * §Êt sÐt (Khi sức kháng cắt lớn 0.5 lần áp lực pháp tuyến) 0,85 0,85 0,80 0,85 ổn định chung T Đất đất 1,0 ep áp lực đất bị động thành phần sức kháng tr-ợt 0,50 Đánh giá ổn định tổng thể sức kháng dạng phá hoại sâu móng nông đặt gần s-ờn dốc tính chất đất đá mực n-ớc ngầm dựa thí nghiệm phòng tr-ờng 0,90 Bảng 16 Các hệ số sức kháng theo trạng thái giới hạn c-ờng độ địa kỹ thuật cho cọc chịu tải trọng dọc trục Ph-ơng pháp/Đất/Điều kiện Ma sát bề mặt: Sét Ph-ơng pháp (Tomlinson, 1987) Ph-ơng pháp (Esrig & Kirby, 1979 ph-ơng pháp Nordlund dùng cho đất dính) Ph-ơng pháp (Vijayvergiya & Focht,1972) Khả chịu lực cực hạn cọc đơn Hệ số sức kháng 0,70v 0,50v 0,55v Sức kháng mũi cọc: sét đá Sét (Skempton, 1951) Đá (Hiệp hội địa kỹ thuật Canada, 1985) 0,50v Ma sát bề mặt chịu lực mũi cọc: Cát Ph-ơng pháp SPT Ph-ơng pháp CPT 0,45v 0,55v 070v 29 ... hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d- tầm quan trọng khai thác D = hệ số liên quan đến tính dẻo (Điều 1.3.3) R = hệ số liên quan đến tính d- (Điều 1.3.4) I = hệ số liên quan đến tầm quan trọng... hÃm xe vehicular braking force CE lùc ly t©m vehicular centrifugal force CR tõ biÕn creep CT lùc va xe vehicular collision force CV lùc va tÇu vessel collision force EQ ®éng ®Êt earthquake FR... kÝch (lùc ®éng ) cđa xe vehicular dynamic load allowance LL hoạt tải xe vehicular live load LS hoạt tải chất thêm live load surcharge PL tải trọng ng-ời pedestrian live load SE lón settlement