1.3. Nứt kết cấu bờ tụng cốt thộp do tải trọng
1.3.2. Nguyờn nhõn gõy nứt kết cấu bờ tụng cốt thộp do vượt tải
Do khả năng chịu kộo của bờ tụng là rất nhỏ nờn, ở những khu vực cú ứng suất kộo lớn, bờ tụng bị nứt và lực kộo trong cỏc kết cấu bờ tụng cốt thộp sẽ do cốt thộp
chịu. Khi bản mặt cầu BTCT chịu tải trọng xe lớn hơn so với khả năng chịu lực, lỳc này cỏc vết nứt đầu tiờn xuất hiện tại vị trớ cú ứng suất lớn hoặc những vị trớ chịu lực xung kớch lớn, tập trung ứng suất. Đới với cấu kiện BTCT núi chung, dưới tỏc dụng của tải trọng vết nứt hỡnh thành và phỏt triển theo 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Vết nứt mới hỡnh thành mắt thường chưa nhỡn thấy được. Trong đoạn cấu kiện khụng cú sự thay đổi nội lực và tiết diện, vết nứt đầu tiờn được hỡnh thành tại vị trớ chất lượng bờ tụng là kộm nhất. Khi này bề rộng vết nứt cũn nhỏ.
Giai đoạn 2: Vết nứt mở rộng mắt thường nhỡn thấy được.
Giai đoạn 3: Vết nứt mở rộng tới trị số tới hạn, lức này cỏc vết nứt cú xu hướng phõn bố đều trờn cỏc đoạn cấu kiện.
Bờ tụng và cốt thộp làm việc với nhau cho đến khi bị phỏ hoại. Với thanh chịu kộo, sau khi bờ tụng bị nứt cốt thộp chịu tồn bộ lực kộo và nú bị xem là bắt đầu phỏ hoại khi ứng suất trong cốt thộp đạt đến giới hạn chảy. Sự phỏ hoại của cấu kiện chịu uốn cú thể bắt đầu từ vựng chịu kộo hoặc chịu nộn. Khi cốt thộp chịu kộo là vừa phải thỡ sự phỏ hoại là bắt đầu từ vựng chịu kộo với việc cốt thộp đạt đến giới hạn chảy, cú biến dạng lớn, vết nứt mở rộng. Khi cốt thộp khỏ nhiều thỡ sự phỏ hoại bắt đầu từ vựng nộn với việc ứng suất trong bờ tụng đạt đến giới hạn cường độ, vựng nộn bị nộn vỡ.
Hỡnh 1. 13: Cỏc giai đoạn làm việc của cấu kiện BTCT chịu uốn.
Sự phỏ hủy bờ tụng bắt đấu bằng sự xuất hiện cỏc đường nứt nhỏ phõn tỏn trong cỏc vựng chịu mụ men, lực cắt bất lợi, tiếp đú khi tải trọng tiếp tục tăng, cỏc đường nứt nhỏ này cú xu hướng tập trung lại để tạo ra cỏc đường nứt lớn cú thể quan sỏt được.
Cỏc vết nứt do uốn là cỏc vết nứt vuụng gúc với trục của cấu kiện, hỡnh thành khi ứng suất trong bờ tụng ở thớ chịu kộo xa nhất vượt quỏ cường độ chịu kộo của bờ tụng. Khi mụ men uốn tăng lờn, cỏc vết nứt này mở rộng và kộo dài về phớa vựng bờ tụng chịu nộn khiến diện tớch chịu nộn của bờ tụng ngày càng thu hẹp lại. Trường hợp cấu kiện cú chiều cao lớn thỡ khoảng cỏch giữa cỏc vết nứt sẽ gần nhau hơn và một số vết nứt cú thể kết hợp với nhau hoặc ngừng phỏt triển trong khu vực phớa trờn cốt thộp chịu kộo. Trong cỏc cấu kiện chịu kộo uốn kết hợp, cỏc vết nứt cú xu hướng hỡnh thành tập trung hơn do chiều cao vựng chịu kộo lớn.
Cỏc vết nứt nghiờng do lực cắt thường xuất hiện ở sườn và cú thể hỡnh thành độc lập khụng liờn kết với cỏc vết nứt do uốn.
Dưới tỏc dụng đồng thời của cả mụ men uốn và lực cắt, cỏc vết nứt do uốn cú thể phỏt triển thành cỏc vết nứt nghiờng theo hướng của vết nứt do lực cắt. Cỏc vết nứt này được gọi là cỏc vết nứt do uốn cắt.
Khi chịu tải trọng tập trung của bỏnh xe, bản mặt cầu BTCT dạng bản trờn dầm cú hiệu ứng vũm như Hỡnh 1. 14. Màng nộn trong cỏc tấm bờ tụng cốt thộp xảy ra do sự khỏc biệt lớn giữa cường độ kộo và nộn của bờ tụng. Sự nứt vỡ của bờ tụng gõy ra sự dịch chuyển của trục trung hũa, đi kốm với sự giĩn nở trong mặt phẳng của tấm tại cỏc ranh giới của nú. Nếu xu hướng mở rộng bị kiềm chế hai chiều, sự phỏt triển hiệu ứng vũm sẽ tăng cường khả năng chịu lực của bản mặt cầu. Trạng thỏi cõn bằng mặt cắt được duy trỡ bởi một vũng đai kộo xung quanh trường nộn như thể hiện trong Hỡnh 1. 15.
Hỡnh 1. 14: Hiệu ứng vũm trong bản mặt cầu bờ tụng [48].