3 NGUYấN Lí THIẾT KẾ THEO TIấU CHUẨN 22TCN272-05
3.3.3.Cỏc trạng thỏi giới hạn
1 .Trạng thỏi giới hạn sử dụng
Trạng thỏi giới hạn sử dụng phải xột đến nhƣ một biện phỏp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và vết nứt dƣới điều kiện sử dụng bỡnh thƣờng.
2. Trạng thỏi giới hạn mỏi và phỏ hoại giũn
Trạng thỏi giới hạn mỏi phải đƣợc xột đến trong tớnh toỏn nhƣ một biện phỏp nhằm hạn chế về biờn độ ứng suất do một xe tải thiết kế gõy ra với số chu kỳ biờn độ ứng suất dự kiến.
Trạng thỏi giới hạn phỏ hoại giũn phải đƣợc xột đến nhƣ một số yờu cầu về tớnh bền của vật liệu theo Tiờu chuẩn vật liệu.
3. Trạng thỏi giới hạn cƣờng độ
Trạng thỏi giới hạn cƣờng độ phải đƣợc xột đến để đảm bảo cƣờng độ và sự ổn định cục bộ và ổn định tổng thể đƣợc dự phũng để chịu đƣợc cỏc tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kờ đƣợc định ra để cầu chịu đƣợc trong phạm vi tuổi thọ thiết kế của nú.
Trạng thỏi giới hạn cƣờng độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liờn quan đến việc sử dụng cho xe tiờu chuẩn của cầu khụng xột đến giú
Trạng thỏi giới hạn cƣờng độ II: Tổ hợp tải trọng liờn quan đến cầu chịu giú với vận tốc vƣợt quỏ 25m/s
Trạng thỏi giới hạn cƣờng độ III: Tổ hợp tải trọng liờn quan đến việc sử dụng xe tiờu chuẩn của cầu với giú cú vận tốc 25m/s
TTGH cƣờng độ là một TTGH đƣợc quyết định bởi cƣờng độ tĩnh của vật liệu tại một mặt cắt cú vết nứt đó cho. Cú 3 tổ hợp tải trọng cƣờng độ khỏc nhau đƣợc quy định trong bảng 1.1. Đối với một bộ phận riờng biệt của kết cấu cầu, chỉ một hoặc cú thể hai trong số cỏc tổ hợp tải trọng này cần đƣợc xột đến. Sự khỏc biệt trong cỏc tổ hợp tải trọng cƣờng độ chủ yếu liờn quan đến cỏc hệ số tải trọng đƣợc quy định đối với hoạt tải. Tổ hợp tải trọng sinh ra hiệu ứng lực lớn nhất đƣợc so sỏnh với cƣờng độ hoặc sức khỏng của mặt cắt ngang của cấu kiện.
Trong tớnh toỏn sức khỏng đối với hiệu ứng tải trọng đó nhõn hệ số nhƣ lực dọc trục, lực uốn, lực cắt hoặc xoắn, sự khụng chắc chắn đƣợc biểu thị qua hệ số giảm cƣờng độ hay hệ số sức khỏng .. Hệ số là hệ số nhõn của sức khỏng danh định Rn và điều kiện an toàn là thoả món phƣơng trỡnh tổng quỏt 3.3.
Trong cỏc cấu kiện BTCT, cú những yếu tố khụng đảm bảo đƣợc chớnh xỏc nhƣ chất lƣợng vật liệu, kớch thƣớc mặt cắt ngang, việc đặt cốt thộp và những cụng thức đƣợc dựng để tớnh sức khỏng.
Một số mụ hỡnh phỏ hoại cú thể đƣợc đƣa ra với độ chớnh xỏc cao hơn cỏc mụ hỡnh khỏc và hậu quả do sự cố của chỳng là ớt nguy hiểm. Chẳng hạn, dầm chịu uốn thƣờng đƣợc thiết kế tƣơng đối ớt cốt thộp, do đú phỏ hoại xảy ra do sự chảy từ từ của cốt thộp chịu kộo, trong khi cỏc cột chịu nộn thƣờng bị phỏ hoại đột ngột khụng cú bỏo trƣớc. Mụ hỡnh phỏ hoại do cắt thƣờng ớt đƣợc hiểu biết và nú là sự kết hợp của mụ hỡnh phỏ hoại do kộo và do nộn. Do vậy, hệ số trong trƣờng hợp này phải nằm trong khoảng giữa hệ số của dầm chịu uốn và của cột chịu nộn. Hậu quả sự phỏ hoại của cột là nghiờm trọng hơn của dầm vỡ một cột bị phỏ hoại sẽ kộo theo sự sụp đổ của một số dầm, do đú, dự trữ trong thiết kế cột cần phải lớn hơn. Tất cả cỏc lý do trờn cũng nhƣ cỏc nguyờn nhõn khỏc đƣợc phản ỏnh trong hệ số sức khỏng, đƣợc quy định bởi AASHTO và đƣợc giới thiệu trong bảng sau
Đối với trƣờng hợp uốn và nộn kết hợp, hệ số trong trƣờng hợp nộn cú thể đƣợc lấy tăng lờn tuyến tớnh từ giỏ trị 0,75 ở lực dọc trục nhỏ cho tới hệ số đối với uốn thuần tuý ở lực dọc bằng
khụng. Một lực dọc nhỏ đƣợc định nghĩa là 0,10.f’c.Ag với f’c là cƣờng độ chịu nộn 28 ngày của bờ tụng và Ag là diện tớch mặt cắt ngang nguyờn của cấu kiện chịu nộn.
Đối với cỏc dầm chịu kộo hoặc khụng chịu kộo đƣợc đặt cốt thộp thƣờng và cốt thộp dự ứng lực hỗn hợp, hệ số phụ thuộc vào tỉ lệ dự ứng lực bộ phận (PPR) và đƣợc tớnh bằng cụng thức sau: = 0,90 + 0,10.(PPR) trong đú: ( ) ps py ps py s y A f PPR A f A f với Aps = diện tớch cốt thộp dự ứng lực,
fpy = giới hạn chảy của cốt thộp dự ứng lực,
As = diện tớch cốt thộp thƣờng,
fy = giới hạn chảy của cốt thộp thƣờng.
Bảng 3.1-Hệ số sức khỏng đối với cỏc kết cấu thụng thường
Trạng thỏi giới hạn cƣờng độ Hệ số
Đối với uốn và kộo Bờ tụng cốt thộp
Bờ tụng cốt thộp dự ứng lực
0,90 1,00 Đối với cắt và xoắn
Bờ tụng cú trọng lƣợng trung bỡnh Bờ tụng nhẹ
0,90 0,70 Đối với nộn dọc trục cú cốt thộp xoắn, trừ trƣờng hợp động
đất vựng 3 và 4
0,75
Đối với bộ phận đỡ tựa trờn bờ tụng 0,70
Đối với nộn trong mụ hỡnh chống và giằng 0,70 Đối với nộn tại vựng neo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bờ tụng cú trọng lƣợng trung bỡnh Bờ tụng nhẹ
0,80 0,65 Đối với kộo trong cốt thộp tại vựng neo 1,00
4. Trạng thỏi giới hạn đặc biệt
Trạng thỏi giới hạn đặc biệt phải đƣợc xột đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đất hoặc lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va, cú thể cả trong điều kiện bị xúi lở.
Trong tiờu chuẩn chõu Âu và tiờu chuẩn Việt nam TCXDVN356-2005 người ta xếp thành 2 nhúm trạng thỏi giới hạn là trạng thỏi giới hạn sử dụng (SLS) và trạng thỏi giới hạn cực hạn (ULS)