kiểm tra trong trạng thái làm việc của tải trọng cực đại

kiểm tra trong trạng, thái làm việc ,của tải trọng cực đại

Trong đó, D : Tải trọng tĩnh L : Hoạt tải : ứng suất nén theo sợi u : ứng suất thớ chịu kéo As : Số lượng thÐp cÇn thiÕt As = T/ σsa N(t) : Lùc däc trơc M(tfm) : M« men n σs : øng suÊt kÐo cèt thÐp chÞu (kgf/cm 2) 2-5-1-5 Kiểm tra trạng thái làm việc tải trọng cực hạn (ULWS) (1) Khái quát thiết kế 1- Việc kiểm tra tình trạng hoạt động trọng cực hạn thực phù hợp với JSHB-96 Tổ hợp ứng suất thiết kế trạng thái ULWS tính toán có tính đến tổ hợp tải träng sau: (a) 1.3x(ΣD’ + Psc,e)+2.5x(LL+IL+LSL)+CRG+SHG+PG,E (b) ΣD’+2.5x(LL+IL+LSL)+CRG+SHG+PG,E+Psc,e (c) 1.7x(ΣD’+Psc,e+LL+IL+LSL+CRG+SHG+PG.E 2- Khă uốn thiết kế mặt cắt cấu kiện tính toán phù hợp với giả thiết sau 1- Biến dạng thớ vật liệu tỷ lệ với khoảng cách từ trục trung hoà 2- Không tính đến cường độ kéo bê tông 3- Sự phân bổ ứng suất nén bê tông đạt đường cong ứng suất biến dạng; kết hợp đường parabôn đường thẳng, thể Hình 2-27 Đường cong ứng suất biến dạng lý tưởng hóa bê tông 47 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com c cu ck Trong đó, : biến dạng bê tông : biến dạng cực hạn bê tông : Cường độ nén danh nghĩa bê tông (kgf/cm2) 4- Đường cong ứng suất biến dạng lý tưởng thép trình bày hình sau a) Thanh cèt thÐp b) D©y dù øng lùc, Bã d©y vµ vµ thÐp kÕt cÊu #1 c) Thanh dù ứng lực #2 Hình 2-28 Trong đó, sy pu s Es, Ep ε s, ε p : : : : : ứng suất chảy quy định cốt thép (Kgf/cm2) Cường độ kéo quy định thép dự ứng lùc (Kgf/cm 2) øng suÊt cña cèt thÐp (Kgf/cm 2) Môđun Young cốt thép thép dự ứng lực (Kgf/cm 2) Biến dạng cốt thép thép dự ứng lực Theo điều kiện trên, tổ hợp ứng suất trạng thái ULWS khả uốn thiết kế tính toán máy tính 48 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2-5-2 ThiÕt kế kháng cắt xoắn 2-5-2-1 Khái quát thiết kế (1) Tóm tắt tiêu chí thiết kế 1) Kiểm tra lực cắt xoắn SLWS Trong trạng thái làm việc tĩnh tải (D), ứng suất kéo chủ không vượt giá trị sau Khi lực cắt mômen xoắn xem xét: 0.25f ck2/3 Khi lực cắt momen xoắn ®­ỵc xem xÐt: 0.35 f’ ck2/3 Trong tr­êng hỵp hoạt tải tĩnh tải điều kiện lµm viƯc (SD + LL + IL + LSL), øng suất kéo chủ không vượt giá trị sau Khi lực cắt mômen xoắn xem xét: 0.50f ck2/3 Khi lực cắt mômen xoắn xem xét: 0.75f ck2/3 2) Nghiên cứu lực cắt xoắn trạng thái ULWS Cần phải khẳng định trạng thái làm việc tải trọng cực hạn, sườn bê tông không bị nứt gãy chịu tác động lực nén chủ khả chịu lực thiết kế mặt cắt ngang (Rd) phải lớn h ơn tổ hợp ứng suất thiết kế (Su) Việc tính toán để kiểm tra phá hỏng bê tông lực nén chủ sườn bê tông tính toán khả chịu lực thiết kế mặt cắt ngang (Rd) phải thực phù hợp với Tiêu chuẩn JSHB-96 Tổ hợp ứng suất thiết kế phải phù hợp với mục (3), (2) tr ên (2) Quy trình kiểm tra Kiểm tra lực cắt xoắn phải thực phù hợp với qu y trình trình bày Hình 2-29 Trong s : ứng suất cắt trung bình bê tông SLWS ( kgf/cm2) u : ứng suất cắt trung bình bê tông ULWS ( kgf/cm2) max : giới hạn ứng suất cắt trung bình bê tông ( kgf/cm2) c : ứng suất cắt trung bình tác dụng lên bê tông ( kgf/cm2) : ứng suất kÐo chđ t¹i SLWS ( kgf/cm 2) σ1a : øng st kÐo chđ cã giíi h¹n t¹i SLWS ( kgf/cm 2) Aw : cốt thép kháng cắt yêu cầu ( cm2) Aw,s : cốt thép kháng cắt yêu cầu SLWS cÊu kiÖn BTCT (cm2) Aw,u : cèt thÐp kháng cắt yêu cầu ULWS cấu kiện BTCT (cm2) Aw,min : cốt thép kháng cắt tối thiểu yêu cÇu (cm2) 49 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Bắt đầu Kích thước mặt cắt thay đổi Tính toán cốt thép chịu lực cắt SLWS (Aws) ULWS (Aw, u) Giá trị lớn Aw,s hay Aw, u thay Aw Giá trị Aw nhỏ thay Giá trị Aw thay Tính toán cốt thép chịu lực cắt (Aw) Giá trị Aw nhỏ thay Giá trị Aw thay thÕ KÕt thóc H×nh 2-29 50 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (3) Mô tả tính toán 1) ứng suất kéo chủ bê tông ứng suất kéo chủ tải trọng làm việc cấu kiện b ê tông không lớn giá trị øng st kÐo chđ giíi h¹n øng st kÐo chđ bê tông tính theo phương trình đây: σ = 1 −  σ c σ c + t   (S − S )Q t= (2-6) p i bw ®ã, σ1 : ứng suất kéo chủ bê tông mặt c¾t cđa cÊu kiƯn (kgf/cm 2) σc : øng st uốn ứng suất nén dọc trục b ê tông mặt cắt cấu kiện ( Kgf/cm2) : ứng suất cắt bê tông mặt cắt cđa cÊu kiƯn ( Kgf/cm2) bw : bỊ dµy cđa sườn mặt cắt cấu kiện (cm) S : lực cắt mặt cắt cấu kiện ( Kgf) Sp : thành phần dự ứng lực theo hướng hoạt động lực cắt (kgf) Q : mômen hình học phần tử mặt cắt bao kín thớ biên thới xem xét trục trọng tâm tiết diện (cm3) I : mômen quán trính đến trục tâm mặt cắt (cm4) Hoặc xem xét mômen xo¾n, σ σ 1−1 1− = 2σ c −  σ  = 2σ c −  σ c c + 4τ t   [ + τ t +τ 2) øng suÊt cắt trung bình tải trọng thiết kế cực hạn ]    (2-7) øng suÊt c¾t trung bình mặt cắt cấu kiện b ê tông tải trọng thiết kế cực hạn phải nhỏ giá trị lớn ứng suất cắt giới hạn tính toán theo phương trình sau 51 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com τ m = (S − S ) d.b h p (2-8) w Trong Sh : lực cắt có xem xét đến ảnh hưởng thay đổi chiều cao mặt cắt hiệu dụng cấu kiện (kgf) Sp : thành phần dự ứng lực theo hướng tác động lực cắt (kgf) d : chiều cao hiệu dụng mặt cắt mét cÊu kiƯn (cm) bw : chiỊu dµy s­ên cđa mặt cắt cấu kiện (cm) 3) Tính toán cốt thép chịu lực cắt Cốt thép cho cấu kiện bê tông dự ứng lực, chí cho tải trọng cực hạn, phải tính toán theo công thức sau: ' A w = σ 1.15 S h sy d (Sinθ + Cosθ ) a (2-9) S’h = Sh Sp - Sc Trong đó, Aw : lượng cốt thép kháng cắt yêu cầu đặt với khoảng cách a góc tạo với trục cấu kiện (cm2) Sh : lực cắt cốt thép kháng cắt đặt với khoảng cách a góc tạo với trục cđa cÊu kiƯn “θ” (Kgf) Sh : lùc c¾t thiÕt kÕ cã xem xÐt ®Õn thay ®ỉi chiỊu cao hiƯu dơng cđa cÊu kiƯn (Kgf) Sc : lùc c¾t tác động lên bê tông (Kgf) Sc = k.c.bw.d ; k = 1+M0/Md Sp : thành phần dự ứng lực theo hướng tác dụng lực cắt (kgf) Sp = Ap.pe.sin c : ứng suất cắt trung bình tác động lên bê tông ( kgf/cm2) Md : mô men uốn tải trọng cực hạn làm việc mặt cắt cấu kiện (kgf-cm) M0 : mô men giảm áp ứng suất thớ b ê tông dự ứng lực lực dọc trục không (Kgf-cm) a : khoảng cách cốt thép cắt trục cấu kiện (cm) sy : cường độ chảy cèt thÐp (kgf/cm2) d : chiỊu cao hiƯu dơng t¹i mặt cắt cấu kiện (cm) 52 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 4) Bè trÝ cèt thép ngang cốt thép trục cho mô men xoắn tính toán theo công thức sau: 1- Cốt thép ngang A wt = a.M 1.6.b h σ (2-10) t t t sy 2- Cèt thÐp trôc A lt = Awt (bt + ht ) (2-11) a Trong ®ã, Awt : số lượng yêu cầu cốt thép ngang với khoảng cách a cho mô men xoắn (cm2) Alt : tổng số lượng yêu cầu cốt thép dọc đặt mặt cắt ngang cho mô men xoắn (cm2) a : khoảng cách cốt thép ngang (cm) Mt : mô men xoắn thiết kế tác dụng mặt c¾t ngang cđa mét cÊu kiƯn (kgf-cm) σsy : c­êng ®é ch¶y cđa cèt thÐp (kgf/cm2) bt,ht : chiỊu réng chiều cao mặt cắt thể đ ây Hình 2-30 2-5-2-2 Kiểm tra ứng suất kéo chủ trạng thái SLWS ứng suất kéo chủ phải kiểm tra thớ đ ây thĨ hiƯn nh­ sau (H×nh 2-31) 53 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 2-31 Các kết kiểm tra ứng suất kéo chéo dầm trạng thái SLWS tóm tắt sơ đồ ứng suất (Hình 2-32 ) Như thể hình nà y, ứng suất kéo chéo mặt cắt dầm thoả mãn ứng suất giới hạn quy định Tiêu chuẩn thiết kế Cầu dây văng Cầu Bãi Cháy Theo đó, đánh giá dầm có đủ khả để chịu lực cắt xoắn trạng thái SLWS Hình 2-32 ứng suất kéo chéo sợi 2-2 mặt cắt dầm trình thi công 2-5-2-3 Kiểm tra khả cắt xoắn (1) Lượng cốt thép cắt yêu cầu (2) Lượng cốt thép xoắn yêu cầu (3) Lượng cốt thép uốn ngang mặt cắt thiết kế kết cấu hệ thanh, mặt cắt dạng hộp (4) Tãm t¾t cèt thÐp s­ên 54 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com H×nh 2-33 øng suÊt kÐo chủ thớ G-G (tâm hình vẽ) mặt cắt dầm trình thi công Hình 2-34 ứng suất kéo chủ thớ 3-3 mặt cắt dầm trình thi công 1) Cốt thép ngang sườn bên Khối lượng cốt thép ngang sườn phía bên phải đặt tổng Aws,u Awt,u 2) Cèt thÐp ngang t¹i s­ên phÝa Khèi lượng cốt thép ngang sườn phía phải đặt lớn so với giá trị nêu ®©y 55 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Aws,u +Awt,u+Awf,u Awf,d Awf,s+1 Trong đó, Aws,u Awt,u Awf,u Awf,d Awf,s+1 2-6 : tỉng sè l­ỵng cốt thép cắt yêu cầu trạng thái ULWS (cm2) : tổng số lượng cốt thép xoắn yêu cầu trạng thái ULWS (cm2) : số lượng cốt thép uốn ngang yêu cầu tĩnh tải cực hạn kết cấu hệ thanh, mặt cắt dạng hộp cho sườn (cm2) : số lượng cốt thép uốn ngang yêu cầu tĩnh tải kết cấu hệ thanh, mặt cắt dạng hộp cho sườn (cm2) : số lượng cốt thép uốn ngang yêu cầu tải trọng phục vụ kết cấu hệ thanh, mặt cắt dạng hộp cho sườn (cm2) Thiết kế tháp 2-6-1 Khái quát thiết kế Tháp phải kiểm tra cấu kiện b ê tông cốt thép trạng thái ứng suất suốt trình thi công, trạng thái làm việc tải trọng khai thác (SLWS) trạng thái làm việc tải trọng cực hạn (ULWS) nêu để khẳng định cấu kiện có độ bền an toàn quy định (1) Kiểm tra giai đoạn thi công Để ngăn ngừa phát triển nứt tháp uốn cắt trình thi công, ứng suất phải giới hạn không vượt giá trị sau đ ây: ứng suất nén bê tông trạng thái uốn không vượt 0.6f ck ứng suất kéo cốt thép trạng thái uốn cốt thép đai phải không vượt 1000 kgf/cm2 (2) Kiểm tra mô men uốn trạng thái SLWS 1) Trong tổng trạng thái làm việc toàn tĩnh tải ( D), ứng suất nén bê tông phải không vượt 0.4 f ck ứng suất kéo cốt thép phải không vượt 1000 kgf/cm 56 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2) Ph¶i xác nhận trạng thái mà tổng tải trọng tĩnh (SD) cộng với 50% hoạt tải (LL+IL+LSL) ®ang diƠn ra, ®é réng vÕt nøt (W) sÏ kh«ng vượt độ rộng vết nứt cho phép (Wa) ứng suất nén bê tông phải không vượt 0.6 f ck W Wa Tại vị trí, Wa : độ rộng vết nứt cho phép (Tham khảo bảng đây) Bảng 2-19 Độ rộng vết nứt cho phép, Wa (cm) Điều kiện môi trường ăn mòn Môi trường nói chung Môi trường trạng thái bị ăn mòn 0.005 C 0.004 C Đặc biệt môi trường trạng thái bị ăn mòn nghiêm trọng 0.0035 C C : Lớp bê tông bảo vệ cốt thép (cm); phải 10 cm theo tiêu chuÈn W : §é réng vÕt nøt (cm) W = K1 { 4C + 0.7(Cs-Φ ) } ( σse/E + ε’cs ) (2-12) K1 : mét h»ng sè biĨu thÞ ảnh hưởng trạng thái gắn kết bê tông cốt thép; 1.0 trường hợp cốt thép có gai, 1.3 trường hợp trơn bó cáp dự ứng lực Cs : Khoảng cách tâm cốt thép (cm) : đường kính cốt thép (cm) cs : giá trị tính có xem xét đến tăng độ rộng nứt t biến độ co ngót bê tông Thông thường giá trị giả sử 150 x 10 -6 Tuy nhiên, giá trị phải giả sử o s tính toán chặt chẽ có xem xét đến ảnh hưởng từ biến độ co ngót bê tông se : độ tăng ứng suất kÐo cèt thÐp, tr­ êng hỵp cã xÐt tới cs, tỉ lệ mô đun đàn hồi cốt thép bê tông sử dụng để tính se phải tính toán có sử dụng giá trị mô tả mô đun này; giá trị, n=15, mà thông thường sử dụng, không phép sử dụng (3) Kiểm tra lực cắt trạng thái làm việc tải trọng phục vụ (SLWS) Phải xác nhận ứng suất ( w,d) cốt thép cắt trạng thái làm việc toàn tĩnh tải (D) không vượt giá trị nêu bảng (Bảng 2-20) Dùng cốt thép có gai để lµm cèt thÐp 57 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (4) Nghiên cứu trạng thái làm việc tải trọng cực hạn (ULWS) Phải tiến hành nghiên cứu đề cập Mục (3),3) Phần 2-5-2-1, tổng quan thiết kế Bảng 2-20 (kgf/cm2) Các giá trị giới hạn cho ứng suất kéo cốt thép kháng cắt Điều kiện môi trường ăn mòn Môi trường nói chung Môi trường trạng thái bị ăn mòn 1200 1000 2-6-2 Đặc biệt môi trường bị ăn mòn nghiêm trọng 800 Kiểm tra chiều dọc 2-6-2-1 Kiểm tra ứng suất uốn trình thi công ứng suất nén bê tông không vượt giá trị giới hạn ứng suất cốt thép ứng suất nén Do đó, mặt cắt thép đủ chất lượng trình thi công Bảng 2-21 ứng suất uốn tháp trình thi công ( Ví dụ) Mặt cắt Lực thiÕt kÕ σc σ ca σs(®é nÐn) σ sa 2 thiÕt kÕ N(t) M(tm) (kgf/cm ) (kgf/cm ) (kgf/cm ) (kgf/cm2) 278~351 -652 ~ ~ 5.9 ~ 270 88 ~ 1844 -1000 -15892 6507 171.7 2-6-2-2 KiÓm tra ứng suất uốn trạng thái làm việc khác tải trọng Kiểm tra ứng suất uốn trạng thái SLWS, kiểm tra vết nứt cắt trạng thái tải trọng tĩnh hoạt động, kiểm tra khả uốn cắt trạng thái tải trọng làm việc cực hạn tiến hành kết mặt cắt ngang tháp có đủ khả chống chịu tác động 2-6-3 Kiểm tra theo phương ngang Phải tiến hành kiểm tra chiều ngang tháp dựa theo thiết kế b ằng cách phân tích phi tuyến tính, Xem môc 2-8-4-1 58 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2-7 thiết kế cáp dây văng 2-7-1 Khái quát thiết kế 2-7-1-1 Tiêu chuẩn thiết kế Trong thiết kế cáp dây văng cấu kiện cđa kÕt cÊu hƯ b»ng thut tun tÝnh, ®· tiến hành kiểm tra trạng thái ứng suất trình thi công trạng thái làm việc tải trọng khai thác nêu (1) Kiểm tra trạng thái ứng suất trình thi công Lực kéo căng cáp dây văng trình thi công không vượt 60% cường độ chịu kéo căng cáp dây văng (2) Kiểm tra trạng thái SLWS 1) Trong trạng thái mà tổng trọng tải tĩnh (D) cộng với trọng tải giao thông (LL+IL) diễn ra, ứng suất kéo căng cáp dây văng phải không vượt 45% cường độ kéo căng cáp 2) Trong trạng thái tổ hợp trọng tải sau, ứng suất kéo cáp dây văng phải không vượt 60% cường độ kéo căng cáp (a) Tổng tĩnh tải (D) cộng hoạt tải (L L+IL+LSL) cộng với tác động thay đổi nhiệt độ (T) (b) Tải tĩnh (D) cộng với ảnh hưởng động đất (EQ) 3) Hệ thống cáp dây văng phải sử dụng đảm bảo không đạt tới độ mỏi với 2x106 chu trình biên độ ứng suất tương đương 50% tải trọng thiết kế (L L+IL), việc kiểm tra độ mỏi hệ thống cáp văng hoạt tải bỏ qua (3) Phải thực riêng rẽ công tác kiểm tra độ rung cáp dây văng gió 2-7-1-2 Ký hiệu cáp dây văng Hình 2-35 2-7-2 Kiểm tra lực kéo căng cáp dây văng 2-7-2-1 Kiểm tra trình thi công 59 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 2-35 Bảng 2-22 Lực căng kéo cáp dây văng tháp P3 trình thi công Ký hiệu Loại S1~S6 S7~S14 S15~S20 S21~S28 T1 T2 T3 T4 S29~S36 S37~S42 S43~S50 S51~S56 75H 61H 48H 37H 4φ32 4φ32 4φ32 4φ32 37H 48H 61H 75H Lực căng kéo ban đầu (t) 500~650 550~570 480~480 340~380 250 250 250 250 340~380 480~480 550~570 500~650 Giá trị tối đa trình thi công ( t) 711~771 648~684 575~588 414~433 266 260 259 267 413~429 574~587 653~684 723~772 Lực căng kéo Chỉ sau hoµn thµnh kÕt cÊu (t) 620~711 515~551 438~447 307~376 279~353 408~417 499~530 615~723 Lùc giíi h¹n 0.6PU (t) 1197 973 766 590 270 270 270 270 590 766 973 1197 Số giá trị tối đa xuất trình lắp dựng Chú ý : Lực căng kéo cáp dự ứng lực tháp P4 tư ơng tự lực căng kéo tháp P3 T1, T2, T3, T4 cáp văng tạm th ời Lực căng kÐo giíi h¹n = 0.7PU 2-7-2-2 KiĨm tra t¹i tr¹ng thái SLWS Bảng 2-23 Lực căng kéo cáp văng tháp P3 trạng thái SLWS D+LL+IL D+LL+IL+LSL+T D+EQ Lực giới Lực căng Lực Lực Lực Lực Ký hiệu Loại kéo (t) giới hạn căng giới căng hạn 0.6PU kÐo h¹n kÐo 0.6U (t) (t) 0.45P (t) (t) U (t) S1~S6 75H 650~500+200 781~868 897 814~899 1197 735~811 1197 Lực căng kéo ban đầu (t) S7~S14 61H 550~570 659~694 730 677~723 973 614~667 973 S15~S20 48H 480~480 551~566 574 575~589 766 537~547 766 S21~S28 37H 340~380 403~439 442 420~455 590 379~423 590 S29~S36 37H 340~380 381~408 442 390~426 590 351~389 590 S37~S42 48H 480~480 541~552 574 562~573 766 498~507 766 S43~S50 61H 550~570 643~689 730 666~713 973 588~630 973 S51~S56 75H 650~500+200 771~826 897 801~857 1197 707~776 1197 Chó ý : Lực căng kéo cáp văng tháp P4 tương tự lực tháp P3 60 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trong ®ã D : Tĩnh tải LL : Hoạt tải IL : Xung kích hoạt tải LLS : Hoạt tải hành kết hợp với hoạt tải T : Tác động thay đổi nhiệt độ EQ : Tác động động đất 2-7-2-3 Biên độ ứng suất cáp văng tác động hoạt tải Bảng 2-24 Ký hiệu Loại (Xét 100% hoạt tải) S1~S6 75H S7~S14 61H Diện tÝch (mm2 ) 1040 8461 S15~S20 48H 6658 S21~S28 37H 5132 S29~S36 37H 5132 S37~S42 48H 6658 S43~S50 61H 8461 S51~S56 75H 1040 D (t) 715~ 805 594~ 635 507~ 521 367~ 403 342~ 372 490~ 502 588~ 628 707~ 773 Lực căng kéo D+Lmax D+Lmin (t) (t) ứng suất kéo căng Lmax Lmin Biên độ ứng suất (t) Kgf/mm Kgf/mm2 Kgf/mm2 -4~11 -10~ -16 -8~ -11 -5~ -7 -5~ -18 -2~ -5 -1~ -2 -2~ -5 8.4~8.9 -0.4~ -1.1 8.8~10.0 9.1~9.6 -1.2~ -1.9 10.3~11.5 9.3~9.8 -1.2~ -1.7 10.9~11.0 8.8~9.9 -1.0~ -1.4 9.8~11.1 6~10.3 -1.0~-3.5 9.5~11.3 10.5~10.7 -0.3~-0.8 10.8~11.3 9.0~10.4 -0.1~-0.2 9.1~11.6 7.0~8.7 -0.2~-0.5 7.5~8.9 Lmax Lmin (t) 808~893 704~801 87~93 671~716 584~620 77~81 569~584 496~512 62~65 417~453 360~398 45~51 375~420 326~364 31~53 560~572 485~499 70~71 664~712 587~627 76~88 797~846 705~768 73~90 Chú ý : Biên độ ứng của cáp văng tháp P4 To wer tương tự biên độ ứng suất tháp P3 2-8 thiÕt kÕ b»ng ph©n tÝch phi tuyÕn [1b] [17b] 2-8-1 Tổng quan thiết kế (1) Phải tiến hành phân tích phi tuyến để kiểm tra hạng mục sau 1) Nghiên cứu so sánh kết phân tích tuyến tính kết phân tích phi tuyến 2) Nghiên cứu an toàn dầm trạng thái tải trọng cực hạn 3) Nghiên cứu tính ổn định tháp 4) Nghiên cứu cáp văng trạng thái tải cực hạn 61 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2-8-2 Ph©n tÝch kÕt cấu (1) (2) (3) (4) (5) Mô hình kết cấu dùng cho phân tích phi tuyến phải mô hình phân tích tuyến tính Việc phân tích phải tiến hành phân tích đa phi tun TÝnh chÊt phi tun cđa vËt liƯu còng phải xem xét theo phương pháp phù hợp Theo quy định, đường cong ứng suất - biến dạng sử dụng cho bê tông, cốt thép thép dự ứng lực phải đư ờng cong ứng suất biến dạng sử dụng thực tế Tĩnh tải, tĩnh tải chất hoạt tải phải đặt lên kết cấu hoàn thành tải trọng cố định Biện pháp tăng tải trọng phải xác định phù hợp theo tổ hợp tải trọng ch ỉ mục 22-2-11 Tải trọng phải tăng mặt cắt ngang cấu kiện có hư hại đáng quan tâm cường độ chịu nén uốn Các ảnh hưởng bó cáp dự ứng lực dầm chủ dây văng phải xem xét hợp lý 2-8-3 Thiết kế Dầm Độ an toàn dầm phải xác định việc kiểm tra hạng mục sau dựa kết phân tích phi tuyến (1) Các kết phân tích tuyến tính kết phân tích phi tuyến phải so sánh mô men dương mô men âm phát sinh dầm trạng thái SLWS để xác định tuyến tính thích hợp (2) Việc xác định phải đạt tải trọng thời điểm dầm bị hỏng tính phân tích phi tuyến lớn giá trị sau (3) Tải trọng thời điểm dầm chủ bÞ háng ≥ 1.3 x (ΣD’ + Psc,e) + 2.5 x (LL + IL +LSL) + PG,e vµ 1.7 x (ΣD’ + LL + IL + LSL + PG,e + Psc,e) 2-8-4 Thiết kế Tháp Độ ổn định tháp xác định việc nghiên cứu hạng mục sau dựa kết phi tuyến 62 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (1) Tháp phải ổn định chiều dọc chiều ngang cầu (2) Trục cấu kiện tháp xem xÐt viƯc kiĨm tra chiỊu däc cđa cÇu phải trùng hợp với biến dạng tháp trạng thái làm việc toàn tĩnh tải phân tích tuyến tính (3) Tháp coi trạng thái ổn định hư hỏng lực nén uốn tiết diện ngang chân cột tháp, biến dạng tháp bị phân rẽ (4) Tháp phải ổn định với tải trọng phạm vi sau đây, trước dầm bị hỏng Theo chiều däc cđa cÇu: 1.3 x (ΣD’ + Psc,e) + 2.5 x (LL + IL + LSL) + PG,e vµ 1.7 x (ΣD’ + LL + IL + LSL + PG,e + Psc,e) Theo chiỊu ngang cđa cÇu: 1.0 ΣD + EQmax Sự ổn định tháp theo chiều ngang phải kiểm tra theo tình trạng hoạt động tải trọng gió động đất (Lấy hệ số động đất k H = 0.14) 2-8-4-1 Độ ổn định khí động theo phương ngang tháp Việc phân tích kết cấu phải tiến hành dựa sửa đổi bè trÝ cèt thÐp ®· ®Ị xt cho thi công thực tế với tốc độ gió thiết kế 50m/gi ây hệ số an toàn 1.3 Việc nghiên cứu tháp theo chiều ngang trụ cầu, ổn định khí động cầu phân tích phương pháp phi tun chiỊu cã xÐt ®Õn hai tÝnh chÊt phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học Việc phân tích phi tuyến phải tiến hành phương pháp gia tăng chiều dài cung, phương pháp phân tích hai trạng thái trước sau tháp bị oằn Mô hình kết cấu cho việc phân tích trình bày hình 2-36 Độ cứng cấu kiện sau: 1) Dầm chủ Giả sử cấu kiện tuyến tính với độ cứng bảng 2-25 Bảng 2-25 Độ cứng Dầm chủ Cường độ Môđun đàn Diện tích tiết Mô men quán tính (m4) chịu nén hồi diện ngang Hướng trơ ChiỊu ngang 2 (N/mm ) (N/mm ) (m ) cÇu víi trơ cÇu 45 32000 12.895 21.837 491.013 63 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2) Tháp Trụ Hình 2-36 (i) Trước nứt Độ cứng tháp trụ trước nứt Bảng 2-26 Bảng 2-27 Bảng 2-26 Độ cứng Tháp Cường độ Môđun Diện tích mặt chịu nén cắt ngang đàn hồi 2 (N/mm ) (N/mm ) (m2) Đỉnh tháp 45 32000 9.588 Đáy Tháp 45 32000 10.974 Bảng 2-27 Độ cứng trụ Cường độ Môđun đàn Diện tích tiết hồi diện ngang chÞu nÐn 2 (N/mm ) (N/mm ) (m2) 35 29500 21.066 (ii) Mô men quán tính (m4) Hướng ChiỊu ngang trơ cÇu víi trơ cÇu 8.362 21.141 12.467 40.471 Mô men quán tính (m4) Hướng trụ Chiều ngang cÇu víi trơ cÇu 173.050 173.050 Sau nøt 64 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Tr¹ng thái xem cấu kiện phi tuyến tính Phi tuyến tính vật liệu xem xét với đường cong mô men uốn độ cong (sau xem đường cong M-) Đường cong M- phải xét đến hiệu ứng độ cứng kéo hiệu ứng lực dọc khác A) Phương pháp tính độ cong có xét đến hiệu ứng độ cứng kéo Có hai phương pháp để tính độ cong có tính đến hiệu ứng độ cứng kéo, phương pháp tính trực tiếp (như CEB Tadros etc.) Công thức CEB sử dụng việc phân tích sau m = (1-ζ0)φ1 + ζ0(φ0 + φ2) (2-13) T¹i, φ φ = = N ( x1 − x 2) Ec.Icr M Ec.Ig N,M Lực dọc trục mô men tác động lên cấu kiện tiết diện x1, Ig Khoảng cách từ thớ biên chịu lực nén đến trục trung hoà mô men quán tính trục trung hoà trư ờng hợp có uốn tác động lên mặt cắt ngang = M EcIcr x2, Icr Khoảng cách từ thớ biên chịu lực nén đến trục trung hoà mô men quán tính trục trung hoà trư ờng hợp có uốn tác động lên mặt cắt ngang bị nứt : Trong tr­êng hỵp ββ Mcr ≥ M M≥Mcr : ζ M