cong tuổi thọ mỏi [16].
1.3.4. Tớnh toỏn độ mở rộng vết nứt
Vết nứt đầu tiờn trong cấu kiện bờ tụng cốt thộp sẽ xuất hiện khi ứng suất kộo lớn nhất đạt đến cường độ chịu kộo. Tại nơi cú vết nứt, ứng suất trong cốt thộp tăng lờn rất nhiều Sự thay đổi ứng suất này tỷ lệ thuận với cường độ chịu kộo của bờ tụng và tỷ lệ nghịch với hàm lượng cốt thộp. Bề rộng của mỗi vết nứt được xỏc định phụ thuộc chủ yếu vào độ chờnh lệch biến dạng theo phương dọc giữa cốt thộp và bờ tụng xung quanh như Hỡnh 1. 17.
Vựng Paris
Tớch lũy phỏ hủy
18
(a)
(b)
Hỡnh 1. 17: Sự phõn bố ứng suất và biến dạng dọc theo thanh thộp sau khi hỡnh thành vết nứt đầu tiờn (a) và giữa hai vết nứt (b) [8].
Gergely và Lutz (1968) đĩ đưa ra cụng thức tớnh bề rộng vết nứt tối đa trong vựng chịu kộo của cấu kiện chịu uốn như sau [39, 51]:
wmax 2, 2s
Trong đú: wmax là bề rộng vết nứt lớn nhất,
(1. 3)
= (h-c)/(d-c) là hệ số xột đến sự biến thiờn của biến dạng theo
chiều cao mặt cắt. h là chiều cao mặt cắt, d là chiều cao cú hiệu và c là chiều cao vựng bờ tụng chịu nộn. Thụng thường, = 1,2,
dc là chiều dày lớp bờ tụng bảo vệ tớnh đến trọng tõm của lớp cốt thộp thứ nhất,
3
d
c
s là biến dạng lớn nhất trong cốt thộp do tải trọng sử dụng sinh ra,
thường được lấy bằng 0,6y với kết cấu thụng thường nếu khụng tớnh toỏn cụ thể,
A Ac,eff
bc là diện tớch vựng bờ tụng chịu kộo chia cho số lượng
thanh cốt thộp trong vựng chịu kộo. Ac,eff , được xỏc định là vựng diện tớch bờ tụng cú trọng tõm trựng với trọng tõm của cỏc thanh cốt thộp chịu kộo và c là số lượng thanh cốt thộp chịu kộo quy đổi.
1.3.5. Độ mở rộng vết nứt cho phộp
Vết nứt gõy ra cỏc tỏc hại đối với cấu kiện BTCT nờn cần phải hạn chế. Để hạn chế bề rộng vết nứt trong cấu kiện BTCT thường, ta bố trớ cốt thộp dọc chịu kộo vào vựng bờ tụng chịu kộo lớn nhất. Chiều rộng vết nứt phụ thuộc vào ứng suất kộo trong cốt thộp và cỏch bố trớ cốt thộp trong vựng bờ tụng chịu kộo.
Tiờu chuẩn thiết kế cầu hiện hành TCVN 11823-5:2017 quy định: Để khống chế nứt, khoảng cỏch cốt thộp thường trong lớp gần nhất với mặt chịu kộo phải thỏa mĩn điều kiện [5]: s 123000e 2d (mm) (1. 4) sfss 1 dc (1. 5) ở đõy: s 0, 7h d c Trong đú: e = hệ số phơi lộ bề mặt
= 1,00 ở nơi cú cỏc điều kiện phoi lộ bề mặt cấp 1 = 0,75 ở nơi cú điều kiện phoi lộ bề mặt cấp 2
dc = là khoảng cỏch từ trọng tõm cốt thộp chịu kộo lớp ngồi cựng đến thớ bờ tụng chịu kộo ngồi cựng. (mm)
fss = ứng suất kộo xuất hiện trong cốt thộp thường ở trạng thỏi giới hạn sử dụng khụng vượt quỏ 0,60fy (MPa)
h = tổng độ dày hoặc chiều sao của cấu kiện (mm)
f
Theo ACI318-14 quy định khoảng cỏch tối đa giữa cỏc cốt thộp bề mặt [20]:
280 380 s min fs 2,5cc (mm) (1. 6) 280 300 s
cc là chiều dày lớp bờ tụng bảo vệ tớnh từ bề mặt cốt thộp chịu kộo lớp ngồi cựng đến thớ bờ tụng chịu kộo ngồi cựng (mm); fs là ứng suất trong cốt thộp chịu kộo do tải trọng sử dụng gõy ra.
Như vậy, đĩ cú những quy định khỏc nhau trong cỏc tiờu chuẩn về việc bố trớ cốt thộp bề mặt để khống chế độ mở rộng vết nứt.
Nhiều mặt cầu bị nứt với chiều rộng vết nứt chỉ 0,05mm đĩ bị rũ rỉ nước do ăn mũn nhanh chúng của cốt thộp và cỏc dầm đỡ tại vị trớ vết nứt. Trong khi khả năng chống ăn mũn của cốt thộp cú thể được tăng cường nhờ lớp phủ epoxy, thỡ sự ăn mũn cú thể xảy ra ở những nơi bị bong hoặc cỏc khuyết tật khỏc trong lớp phủ. Trong một mụi trường khắc nghiệt nơi bản mặt cầu bờ tụng chịu tỏc động của cỏc chất ăn mũn và/hoặc nước biển phun/bắn, cỏc vết nứt cú chiều rộng nhỏ đến 0,05mm cú thể gõy bất lợi đỏng kể và chỳng phải được bịt kớn để duy trỡ độ bền. Do đú, giỏ trị bề rộng vết nứt cho phộp lớn nhất đối với một cấu kiện phụ thuộc vào chức năng của cấu kiện đú và điều kiện mụi trường tiếp xỳc xung quanh [71]. Bảng 1. 2 đưa ra cỏc giỏ trị bề rộng vết nứt cho phộp đối với kết cấu bờ tụng trong cỏc điều kiện mụi trường khỏc nhau được quy định trong Tiờu chuẩn ACI 318-05 của Mỹ [42].
Bảng 1. 2: Bề rộng vết nứt cho phộp theo ACI 318-05.
Điều kiện mụi trường Bề rộng vết nứt cho phộp (mm)
Khụ hoặc cú màng bảo vệ 0,41
Ẩm, khớ hoặc đất ẩm 0,30
Cỏc húa chất làm tan băng 0,18
Nuớc biển hoặc bụi nuớc biển; làm uớt và làm khụ 0,15
Kết cấu chắn nuớc (trừ cỏc ống khụng ỏp) 0,10
Theo tiờu chuẩn thiết kế của Nhật Bản, giỏ trị giới hạn của bề rộng vết nứt do ăn mũn cốt thộp cú thể được xỏc định tựy thuộc vào điều kiện mụi trường, lớp phủ bờ tụng và loại cốt thộp, như cho trong Bảng 1. 3. Tuy nhiờn, lớp phủ bờ tụng c được sử dụng trong Bảng 1. 3 khụng được vượt quỏ 100mm [66].
Bảng 1. 3: Bề rộng vết nứt cho phộp theo Tiờu chuẩn kỹ thuật kết cấu bờ tụng – Phần Thiết kế của Nhật Bản (2007).
Loại cốt thộp Điều kiện mụi trường ăn mũn cốt thộp
Thụng thường Ăn mũn Ăn mũn nghiờm trọng Cốt thộp cú gờ và cốt
thộp trơn 0,005c 0,004c 0,035c
Thộp ứng suất trước 0,004c - -
Một số quốc gia khỏc như Đan Mạch, Thụy Sĩ thường giới hạn chiều rộng vết nứt trờn bản mặt cầu thụng thường là 0,2mm [71].
1.4. Xe tải trờn cầu
1.4.1. Xe tải thiết kế theo tiờu chuẩn thiết kế của Việt Nam
1.4.1.1. Hoạt tải xe theo quy trỡnh thiết kế cầu cống 22TCN 18-79
Quy trỡnh thiết kế cầu cống theo trạng thỏi giới hạn 22TCN 18-79 cú hiệu lực từ 19/9/1979 được sử dụng trong thiết kế cỏc cụng trỡnh cầu trong giai đoạn từ năm 1979 đến trước khi ỏp dụng tiờu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 cú hiệu lực từ 20/6/2005. Hoạt tải xe trong quy trỡnh được quy định như sau:
Đồn xe H10, H13, H18:
Tải trọng của đồn xe ụtụ tiờu chuẩn H10, H13, H18 là một đồn xe 2 trục (khụng hạn chế nối đuụi nhau), mỗi chiếc nặng P tấn, trong đú cú một chiếc nặng 1,3P. Trong đú P = 10T, 13T, 18T.
Khoảng cỏch từ trục trước tới trục sau là 4m.
Khoảng cỏch giữa cỏc trục xe theo phương ngang là 1,7m.
0.7p 0.3p