4.4.1 Việc tính toán hệ kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (kết cấu tuyến tính, kết cấu phẳng, kết cấu không gian và kết cấu khối lớn) đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai đợc thực hiện theo ứng suất, nội lực, biến dạng và chuyển vị. Các yếu tố ứng suất, nội lực, biến dạng và chuyển vị đó đợc tính toán từ những tác động của ngoại lực lên các kết cấu nói trên (tạo thành hệ kết cấu của nhà và công trình) và cần kể đến tính phi tuyến vật lý, tính không
đẳng hớng và trong một số trờng hợp cần thiết phải kể đến từ biến và sự tích tụ các h hỏng (trong một quá trình dài) và tính phi tuyến hình học (phần lớn trong các kết cấu thành mỏng).
Ghi chú: Tính không đẳng hớng là sự không giống nhau về tính chất (ở đây là tính chất cơ học) theo các hớng khác nhau. Tính trực hớng là một dạng của tính không đẳng hớng, trong đó sự không giống nhau về tính chất là theo các hớng thuộc ba mặt phẳng đối xứng vuông góc với nhau từng đôi một.
4.4.2 Cần kể đến tính phi tuyến vật lý, tính không đẳng hớng và tính từ biến trong những tơng quan xác định trong quan hệ ứng suất - biến dạng, cũng nh trong điều kiện bền và chống nứt của vật liệu. Khi đó cần chia ra làm hai giai đoạn biến dạng của cấu kiện: trớc và sau khi hình thành vết nứt.
4.4.3 Trớc khi hình thành vết nứt, phải sử dụng mô hình phi tuyến trực hớng đối với bê tông. Mô
hình này cho phép kể đến sự phát triển có hớng của hiệu ứng giãn nở và tính không đồng nhất của sự biến dạng khi nén và kéo. Cho phép sử dụng mô hình gần đẳng hớng của bê tông. Mô hình này cho phép kể đến sự xuất hiện của các yếu tố nêu trên theo ba chiều. Đối với bê tông cốt thép, tính toán trong giai đoạn này cần xuất phát từ tính biến dạng đồng thời theo phơng dọc trục của cốt thép và phần bê tông bao quanh nó, ngoại trừ đoạn đầu mút cốt thép không bố trí neo chuyên dụng.
TCXDVN 356 : 2005
Khi có nguy cơ phình cốt thép, cần hạn chế trị số ứng suất nén giới hạn.
Chú thích: Sự giãn nở là sự tăng về thể tích của vật thể khi nén do có sự phát triển của các vết vi nứt cũng nh các vết nứt có chiều dài lớn.
4.4.4 Theo điều kiện bền của bê tông, cần kể đến tổ hợp ứng suất theo các hớng khác nhau, vì c- ờng độ chịu nén hai trục và ba trục lớn hơn cờng độ chịu nén một trục, còn khi chịu nén và kéo đồng thời cờng độ đó có thể nhỏ hơn khi bê tông chỉ chịu nén hoặc kéo. Trong những tr- ờng hợp cần thiết, cần lu ý tính dài hạn của ứng suất tác dụng.
Điều kiện bền của bê tông cốt thép không có vết nứt cần đợc xác lập trên cơ sở điều kiện bền của các vật liệu thành phần khi xem bê tông cốt thép nh môi trờng hai thành phần.
4.4.5 Lấy điều kiện bền của bê tông trong môi trờng hai thành phần làm điều kiện hình thành vết nứt.
4.4.6 Sau khi xuất hiện vết nứt, cần sử dụng mô hình vật thể không đẳng hớng dạng tổng quát trong quan hệ phi tuyến giữa nội lực hoặc ứng suất với chuyển vị có kể đến các yếu tố sau:
− Góc nghiêng của vết nứt so với cốt thép và sơ đồ vết nứt;
− Sự mở rộng vết nứt và trợt của các biên vết nứt;
− Độ cứng của cốt thép:
+ theo phơng dọc trục: có kể đến sự dính kết của cốt thép với dải hoặc đoạn bê tông giữa các vết nứt;
+ theo phơng tiếp tuyến với biên vết nứt: có kể đến độ mềm của phần bê tông tại các biên vết nứt và ứng suất dọc trục và ứng suất tiếp tơng ứng trong cốt thép tại vết nứt;
− Độ cứng của bê tông:
+ giữa các vết nứt: có kể đến lực dọc và trợt của phần bê tông giữa các vết nứt (trong sơ đồ vết nứt giao nhau, độ cứng này đợc giảm đi);
+ tại các vết nứt: có kể đến lực dọc và trợt của phần bê tông tại biên vết nứt;
− Sự mất dần từng phần tính đồng thời của biến dạng dọc trục của cốt thép và bê tông giữa các vết nứt.
Trong mô hình biến dạng của cấu kiện không cốt thép có vết nứt, chỉ kể đến độ cứng của bê tông trong khoảng giữa các vết nứt.
Trong những trờng hợp xuất hiện các vết nứt xiên, cần kể đến đặc điểm riêng của biến dạng
4.4.7 Bề rộng vết nứt và chuyển dịch trợt tơng đối của các biên vết nứt cần xác định trên cơ sở chuyển dịch theo hớng khác nhau của các thanh cốt thép so với các biên của vết nứt cắt qua chúng, có xét đến khoảng cách giữa các vết nứt và điều kiện chuyển dịch đồng thời.
4.4.8 Điều kiện bền của cấu kiện phẳng và kết cấu khối lớn có vết nứt cần xác định dựa trên các giả thuyết sau:
− Phá hoại xảy ra do cốt thép bị giãn dài đáng kể tại các vết nứt nguy hiểm nhất, thờng nằm nghiêng so với thanh cốt thép và sự phá vỡ bê tông của một dải hay blốc giữa các vết nứt hoặc ngoài các vết nứt (ví dụ: tại vùng chịu nén của bản nằm trên các vết nứt);
− Cờng độ chịu nén của bê tông bị suy giảm bởi ứng suất kéo sinh ra do lực dính giữa bê tông và cốt thép chịu kéo theo hớng vuông góc, cũng nh do chuyển dịch ngang của cốt thép gần biên vết nứt;
− Khi xác định cờng độ của bê tông cần xét đến sơ đồ hình thành vết nứt và góc nghiêng của vết nứt so với cốt thép;
− Cần kể đến ứng suất pháp trong thanh cốt thép hớng theo dọc trục cốt thép. Cho phép kể đến ứng suất tiếp trong cốt thép tại vị trí có vết nứt (hiệu ứng nagen), cho rằng các thanh cốt thép không thay đổi hớng;
− Tại vết nứt phá hoại, các thanh cốt thép cắt qua nó đều đạt cờng độ chịu kéo tính toán (đối với cốt thép không có giới hạn chảy thì ứng suất cần đợc kiểm soát trong quá trình tính toán về biến dạng).
Cờng độ bê tông tại các vùng khác nhau sẽ đợc đánh giá theo các ứng suất trong bê tông nh trong một thành phần của môi trờng hai thành phần (không kể đến ứng suất quy đổi trong cốt thép giữa các vết nứt đợc xác định có kể đến ứng suất tại các vết nứt, sự bám dính và sự mất dần từng phần tính đồng thời của biến dạng dọc trục của bê tông với cốt thép).
4.4.9 Đối với các kết cấu bê tông cốt thép có thể chịu đợc các biến dạng dẻo nhỏ, cho phép xác
định khả năng chịu lực của chúng bằng phơng pháp cân bằng giới hạn.
4.4.10 Khi tính toán kết cấu theo độ bền, biến dạng, sự hình thành và mở rộng vết nứt theo phơng pháp phần tử hữu hạn, cần kiểm tra các điều kiện bền, khả năng chống nứt của tất cả các phần tử của kết cấu, cũng nh kiểm tra điều kiện xuất hiện các biến dạng quá mức của kết cÊu.
Khi đánh giá trạng thái giới hạn theo độ bền, cho phép một số phần tử bị phá hoại, nếu nh
điều đó không dẫn đến sự phá hoại tiếp theo của kết cấu và sau khi tải trọng đang xét thôi tác dụng, kết cấu vẫn sử dụng đợc bình thờng hoặc có thể khôi phục đợc.
TCXDVN 356 : 2005
5 Vật liệu dùng cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép