Tớnh toỏn chịu kộo trung tõm

3.4.1. Cỏc giai đoạn của trạng thỏi ứng suất

a. Cấu kiện căng trước

Đặc điểm cần chỳ ýcủa trạng thỏi ứng suất-biến dạng trong cấu kiện ứng lực

trước chịu kộo trung tõm là giai đoạn I. Giai đoạn II và III như cấu kiện chịu kộo

trung tõm thụng thường (Hỡnh 3.3.a).

-Giai đoạn I1:

Cốt thộp đặt vào khuụn nhưng chưa căng, ứng suất trong cốt thộp bằng khụng. -Giai đoạn I2:

Cốt thộp được căng tới ứng suất khống chế rồi cố định vào bệ, đổ bờ tụng.

HK=0 -neo-ms

-Giai đoạn I3: Trước khi bờ tụng đạt tới cường độ Ro, do hiện tượng chựngứng

suất trong cốt thộp, do chờnh lệch nhiệt độ giữa cốt thộp và thiết bị căng, sẽ xảy ra cỏcứng suất hao làm giảm ứng suất khống chế HKtrong cốt thộp ứng lực trước.

H=HK-ch-nh

- Giai đoạn I4: Khi bờ tụng đạt cường độ RO thỡ buụng cốt thộp để ộp bờ tụng.

Lỳc này phỏt sinh biến dạng từ biến nhanh ban đầu và xảy ra ứng xuất hao tbn. Do

đú ứng suất haoh1đạt giỏ trị lớn nhất:

Ở giaiđoạn này,ứng suất trong cốt thộp ứng lực trước bằng:

H=o-h1- nHb

a) Cấu kiện căng trước, b) Cấu kiện căng sau.

Hỡnh 3.3. Cỏc trạng thỏi ứng suất của cấu kiện ứng lực trước chịu kộo trung tõm Ứng suất nộn trước trong bờ tụng được tớnh theo cụng thức:

(13)

Trong đú:N01-lực nộn khi bắt đầu buụng cốt thộp. Fqd-diện tớch bờ tụng quy đổi.

Với: N01= (0-h1) FH-tbnFa

Fqd=Fb + naFa+ nHFHvà na=Ea/Eb; nH=EH/Eb

Do đú ứng suất hao tổng cộng h=h1+h2vàứng suất trong cốt thộp ứng lực trướcbằng:

H=o-h - nHb1

-Giai đoạn I6: Tải trọng tỏc dụng gõy thờmứng suất kộo trong cốt thộp ứng lực trước. Khi ứng suất nộn trước trong bờ tụng bị triệt tiờu thỡ ứng suất trong cốt thộp

bằng:

H=0 -h

- Giai đoạn Ia: Tải trọng tăng lờn cho đến khi ứng suất kộo trong bờ tụng đạt trị

số RK’, khi cấu kiện sắp sửa bị nứt ứng suất trong cốt thộp ứng lực trước sẽ là:

H=o-h+ 2nHRK’

-Giai đoạn II: Giai đoạn xuất hiện khe nứt. Lỳc này toàn bộ lực kộo do cốt thộp

chịu. ứng suất kộo trong cốt thộp ứng lực trước tăng lờn hoàn toàn giống như sự

tăng ứng suất trong cấu kiện thụng thường khụng cú ứng lực trước.

- Giai đoạn III: Giai đoạn phỏ hoại. Khe nứt mở rộng. Ứng suất trong cốt thộp đạt tới cường độ giới hạn và xảy ra sự phỏ hoại.

Qua phõn tớch cỏc giai đoạn núi trờn của trạng thỏi ứng suất, cú thể thấy việc

gõy ứng lực trước chỉ nõng cao khả năng chống nứt của cấu kiện, mà khụng nõng cao khả năng chịu lực của cấu kiện. Vỡ sau khi khe nứt xuất hiện, cấu kiện bờ tụng

cốt thộp ứng lực trước làm việc hoàn toàn giống như cấu kiện bờ tụng cốt thộp

thụng thường.

b. Cấu kiện căng sau

Trong phương phỏp căng sau, cỏc giai đoạn của trạng thỏi ứng suất cũng tương

tự như trường hợp căng trước. Chỉ khỏc trạng thỏi ứng suất từ giai đoạn I1 chuyển

ngay sang giai đoạn I4 mà khụng qua cỏc giai đoạn I2và I3(Hỡnh 11b). -Giai đoạn I1: Luồn cốt thộp vào trong cấu kiện, nhưng chưa căng. -Giai đoạn I4: Căng cốt thộp đạt tới ứng suất khống chế:

HK=0- nH b

Sau đú cốt thộp được neo lại. Lỳc này, do biến dạng của neo và sự ộp sỏt cỏc

tấm đệm, do ma sỏt giữa cốt thộp và thànhống nờn xảy ra ứng suất hao cú giỏ trị là:

h1=neo+ms’

Ứng suất này làm giảm ứng suất trong cốt thộp ứng lực trước.

Từ giai đoạn I5 đến lỳc phỏ hoại, trạng thỏi ứng suất trong bờ tụng và cốt thộp

giống như đối với cấu kiện căng trước.

3.4.2. Tớnh toỏn cấu kiện chịu kộo trung tõm.

a. Tớnh theo cường độ (giai đoạn sử dụng)

Cơ sở dựng để tớnh toỏn theo cường độ là giai đoạn III. ở giai đoạn này, xem

toàn bộ tải trọng đều do cốt thộp chịu, nờn điều kiện bền sẽ là: NRaFa+ mHRHFH' (14)

Trong đú mH là hệ số kể đến điều kiện làm việc của cốt thộp cường độ cao khi

ứng suất của nú cao hơn giới hạn chảy qui ước và đượclấy theo bảng 3.6

Bảng3.6. Hệ số điều kiện làm việc của cốt thộp cường độ cao mH

Loại thộp mH

A-IV và AT-IV

A-V, AT–V và sợi thộp cường độ cao

AT-VI

1,20 1,15 1,10

b. Tớnh khụng cho phộp nứt

Cơ sở dựng để tớnh toỏn cấu kiện khụng cho phộp nứt là giai đoạn Ia của trạng

thỏiứng suất. Điều kiện để đảm bảo cho cấu kiện khụng hỡnh thành khe nứt là:

NRK(Fb + 2nHFH+ 2naFa) + N02 (15)

Trong đú: N - lực kộo dọc trục.

No2- lực kộo khi ứng suất kộo trong bờ tụng bị triệt tiờu.

No2= (0-h) FH-aFa (16) Vớia=tbn+co+tbvà Fb- diện tớch tiết diện bờ tụng.

Đối với cấu kiện đũi hỏi cú tớnh chống nứt cấp I và cấp II thỡ N lấy là tải trọng

tớnh toỏn. Đối với cấu kiện cú tớnh chất chống nứt cấp III thỡ tớnh toỏnđể kiểm tra

xem cú cần thiết phải tớnh toỏn theo sự mở rộng khe nứt hay khụng và N lấy là tải trọng tiờu chuẩn.

c. Tớnh theo sự mở rộng khe nứt

(17)

Trong đú a là độ tăng ứng suất trong cốt thộp, kể từ lỳc ứng suất nộn trước

trong bờ tụng triệt tiờu, cho đến lỳc kết cấu chịu tải trọng tiờu chuẩn Nc.

Việc tớnh toỏn kiểm tra sự khộp kớn nứt được xuất phỏt từ điều kiện nhằm đảm bảo sao cho sau khi bị nứt và tải trọng tạm thời ngắn hạn đó qua đi thỡ dước tỏc

dụng của ứng lực trước trong cốt thộp, khe nứt phải được khộp kớn lại. +Điều kiện:

Tại thớ ngoài cựngở miền chịu kộo của cấu kiện cần phải tồn tại ứng suất nộn

trước b khụng nhỏ hơn 10 kG/cm2 khi cấu kiện chỉ cú tải trọng tĩnh và tải trọng

dài hạn tỏc dụng.

o2+a< kRHC (18) Với:

o2-ứng suất trong cốt thộp ứng lực trước sau khi đó kể đến tất cả ứng suất hao.

a-độ tăng ứng suất trong cốt thộp, tớnh theo cụng thức (17).

k - hệ số lấy bằng 0,65 đối với sợi thộpvà bằng 0,8 đối với thộp thanh.

e. Kiểm tra cường đ ộ cấu kiện ở giai đoạn chế tạo

Khi buụng cốt thộp ứng lực trước, cấu kiện cú thể bị ộp hỏng, cho nờn cần phải kiểm tra cường độ của cấu kiện ở giai đoạn này (giai đoạn I4) theo cụng thức:

NH< RnF+ R'aF'a (19) Với: NHlà lực nộn bờ tụng khi buụng cốt thộp.

Rnt là cường độ chịu nộn của bờ tụng ở ngày thứ t (lỳc buụng cốt thộp) nhõn

với hệ số điều kiện làm việc của bờ tụng mb.

-Đối với cấu kiện căng trước. NH=(1,10-3000)FH (20) -Đối với cấu kiện căng sau: NH=1,1 (0 - nHb)FH' (21) - Lấy mb =1,1 đối với sợi thộp.

- Lấymb= 1,2 đối với thộp thanh.