Bài giảng Kết cấu bê tông ứng lực trước: Chương 4 cung cấp cho người học những kiến thức như: Các giai đoạn kiểm tra ứng suất; Các điều kiện tính toán; Ví du tính toán. Mời các bạn cùng tham khảo!
Chương KIỂM TRA ỨNG SUẤT THEO BS 8110:1997 4.1 Các giai đoạn kiểm tra ứng suất 4.2 Các điều kiện tính toán 4.3 Ví dụ tính toán 4.1 CÁC GIAI ĐOẠN KIỂM TRA ỨNG SUẤT Theo BS 8110:1997, cấu kiện BTULT cần kiểm tra TTUS giai đoạn: Giai đoạn truyền ứng lực trước (prestress transfer) Giai đoạn làm việc bình thường (SLS) Làm việc bình thường 4.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN Phân loại ứng xử kết cấu ULT theo BS 8110:1997: Phân loại (Classification) Loại (Class 1) Loại (Class 2) Loại (Class 3) Chế độ ứng xử Không có ứng suất kéo Có ứng suất kéo không xuất vết nứt Cho phép xuất vết nứt bề rộng vết nứt không vượt giá trị cho phép (*) Đặc trưng tiết diện để kiểm tra ứng suất Tiết diện nguyên Ig Tiết diện nguyên Ig Tiết diện nguyên Ig rộng vết nứt giới hạn tính theo Ứng xử loại 3: Cấu kiện môi trường khắc nghiệt: 0.1mm Các trường hợp khác: 0.2mm Tải trọng dùng để tính toán ứng suất giai đoạn truyền ULT giai đoạn làm việc tải trọng tiêu chuẩn (*)Bề 4.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN Kiểm tra ứng suất giai đoạn truyền ứng lực trước: Quy ước: • Ư/s nén: (-) • Ư/s kéo: (+) p PP M bal M SW p (4.1) Ư/s cho phép [fp] Ứng suất nén Kết cấu ULT loại (Class 3) 0.50fci Ứng suất kéo 0.36fci Tổ hợp kiểm tra: 1.00 SW + 1.00 PT-Transfer 4.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN Kiểm tra ứng suất giai đoạn làm việc: Quy ước: • Ư/s nén: (-) • Ư/s kéo: (+) e Pe Ư/s cho phép [fe] Ứng suất nén Ứng suất kéo M bal Mq e (4.2) Kết cấu ULT loại (Class 3) 0.33fcu 0.80fcDF (*) Tổ hợp kiểm tra: 1.00 SW + 1.00 DL + 1.00 LL +1.00 PT-Final 4.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN Kiểm tra ứng suất giai đoạn làm việc (tt): (*)Có thể tính toán chi tiết giá trị ứng suất kéo cho phép theo BS 8110:1997, part 1- section 4.3.4.3: 4.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN Kiểm tra ứng suất giai đoạn làm việc (tt): Khi bổ sung cốt thép thường vùng chịu kéo bê tông, ứng suất kéo cho phép phép lấy tăng theo hàm lượng cốt thép bổ sung: Đối với 1% lượng thép thường bổ sung: +3MPa Đối với trường hợp khác: tăng theo tỉ lệ với max = +0.25fcu 4.3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN Ví dụ 4.1: Kiểm tra ứng suất giai đoạn nén trước giai đoạn làm việc tiết diện nhịp dầm BTULT căng sau (class 3) có thông số sau: • b=500mm, h=600mm, d=500mm • Nhịp dầm L=10m • Bê tông: C40, fci=0.7fcu • Cáp ULT: ASTM A416 Grade 1860 • Cáp ULT bố trí 1xST13-5 • Ứng suất căng ban đầu fpo=80%fpu • Tổn hao ứng suất ngắn hạn: 10%fpo • Tổn hao ứng suất dài hạn: 10%fpo • Tải hoàn thiện tiêu chuẩn: ght=8 kN/m (chưa kể SW) • Hoạt tải tiêu chuẩn: p=16 kN/m Trình tự thực - Bước 1: Xác định liệu đề Bê tông C40 => fcu = 40 MPa => fci = 0.7*fcu = 28MPa Cáp ASTM A416 Gr1860 => fpu = 1860MPa Ứng suất căng ban đầu cáp: fpo = 0.8*fpu = 1488MPa Ứng suất căng cáp giai đoạn truyền ULT: f pp f po 0.1 f po 1488 0.1 1488 1339.2MPa - Ứng suất căng hữu hiệu cáp: f pe f po 0.2 f po 1488 0.2 1488 1190.4MPa - Diện tích tiết diện ngang cáp: Aps n A1 ps 98.71 493.55mm2 - Lực căng cáp giai đoạn truyền ULT: Pp = fpp*Aps = 1339.2*493.55*10-3 = 660.96kN - Lực căng hữu hiệu cáp: Pe = fpe*Aps = 1190.4*493.55*10-3 = 587.52kN - Độ lệch tâm e: h 500 - Xác định đặc trưng dầm: e d Ab b h 500 600 Wb bh 500 600 600 200mm 10 mm 107 mm3 - Tải trọng thân dầm: gbt = gbt*b*h = 25*0.5*0.6 = 7.5kN/m Bước 2: Xác định ứng suất cho phép bê tông dầm - Giai đoạn truyền ULT: p n 0.5 f ci p k 0.36 f ci - Giai đoạn SLS: 0.33 f cu e n e k 0.8 f cu 0.5 28 14MPa 0.36 0.33 40 DF 0.8 28 1.90MPa 13.2MPa 40 0.9 4.55MPa 10 Bước 3: Kiểm tra ứng suất nhịp dầm giai đoạn truyền ULT - Quy đổi cáp sang TTCB: Pp e wp L 660.96 0.2 10 10.58kN / m - Xác định momen tải thân TTCB nhịp dầm: M sw M WP L2 gbt L2 wp 7.5 10 93.75kNm 10.58 10 132.25kNm 11 - Xác định ứng suất nhịp dầm: Thớ trên: Pp M w top p P M M Ab Wb p Wp 660.96 10 3 10 top p M SW Wb p SW 132.25 10 107 93.75 10 107 0.92MPa 3.48MPa Thớ dưới: bot p Pp MW p 660.96 10 3 10 bot p M SW Pp M wp Ab Wb 132.25 10 107 M SW Wb 93.75 10 107 - Nhận xét: top p 0.92MPa bot p 3.48MPa p n p n 14MPa : ok 14MPa : ok 12 Bước 4: Kiểm tra ứng suất nhịp dầm giai đoạn SLS - Quy đổi cáp sang TTCB: we Pe e L2 587.52 0.2 10 9.40kN / m - Xác định momen tải trọng TTCB nhịp dầm: Mq M We q L2 (7.5 16 ) 10 393.75kNm 8 we L 9.40 10 117.5kNm 8 13 - Xác định ứng suất nhịp dầm: Thớ trên: Pe M w top e P M M Ab Wb e e We 587.52 10 3 10 top e Wb q 117.5 10 107 Mq 393.75 10 107 11.17MPa 7.25MPa Thớ dưới: bot e Pe M We 587.52 10 3 10 bot e Pe Ab Mq 117.5 10 107 M we Mq Wb Wb 393.75 10 107 - Nhận xét: top e 11.17MPa bot e 7.25MPa e n e k 13.2MPa : ok 4.55MPa : not ok 14 4.3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN Ví dụ 4.2: Kiểm tra ứng suất giai đoạn nén trước giai đoạn làm việc tiết diện nhịp sàn phẳng BTULT căng sau (class 3) có thông số sau: • b=1m, h=220mm, d=170mm • Nhịp sàn L=8m • Bê tông: C35, fci=25MPa • Cáp ULT: ASTM A416 Grade 1860 • Cáp ULT bố trí (2xST13-3)/ m dải • Ứng suất căng ban đầu fpo=70%fpu • Tổn hao ứng suất ngắn hạn: 10%fpo • • Tổn hao ứng suất dài hạn: 8%fpo Tải hoàn thiện tiêu chuẩn: ght=2 kN/m2 (chưa kể SW) • Hoạt tải tiêu chuaån: p=5 kN/m2 top p 3.45MPa bot p 2.86 MPa p n p n 12.5MPa : ok top e 10.57MPa 12.5MPa : ok bot e 4.82MPa e n e k 11.55MPa : ok 5.21MPa : ok 4.3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN Ví dụ 4.3: Kiểm tra ứng suất giai đoạn làm việc tiết diện nhịp dầm BTULT căng sau (class 3) có thông số sau: top e 8.69MPa bot e 3.13MPa e n e k 13.2MPa : ok 4.05MPa : ok • Bê tông: C40, fci=0.75fcu • Cáp ULT: ASTM A416 Grade 1860, bố trí 2xST15-8 • Ứng suất căng ban đầu fpo=80%fpu • • Tổn hao ứng suất ngắn hạn: 10%fpo, tổn hao ứng suất dài hạn: 10%fpo Tải hoàn thiện tiêu chuẩn lên dầm: ght=8 kN/m (chưa kể TLBT) • Hoạt tải tiêu chuẩn lên dầm: p=10 kN/m, Q = 100kN ... pp f po 0.1 f po 148 8 0.1 148 8 1339.2MPa - Ứng suất căng hữu hiệu cáp: f pe f po 0.2 f po 148 8 0.2 148 8 1190.4MPa - Diện tích tiết diện ngang cáp: Aps n A1 ps 98.71 49 3.55mm2 - Lực căng cáp giai... Trình tự thực - Bước 1: Xác định liệu đề Bê tông C40 => fcu = 40 MPa => fci = 0.7*fcu = 28MPa Cáp ASTM A416 Gr1860 => fpu = 1860MPa Ứng suất căng ban đầu cáp: fpo = 0.8*fpu = 148 8MPa Ứng suất căng... đoạn truyền ULT: Pp = fpp*Aps = 1339.2 *49 3.55*1 0-3 = 660.96kN - Lực căng hữu hiệu cáp: Pe = fpe*Aps = 1190 .4* 493.55*1 0-3 = 587.52kN - Độ lệch tâm e: h 500 - Xác định đặc trưng dầm: e d Ab b h 500