Tính toán liên kết neo trong việc tăng cường khả năng chịu uốn bằng cách dán

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN VÀ TIẾN HÀNH XỬ LÝ VẾT NỨT KEÁT CAÁU NHÒP CAÀU BTCT BAÈNG CDCCS

A. TÍNH TOÁN XỬ LÝ

III. Tính toán tăng cường khả năng chịu uốn cho dầm BTCT gia cố bằng

6. Tính toán liên kết neo trong việc tăng cường khả năng chịu uốn bằng cách dán

Các dải CDCCS được liên kết vào kết cấu nhịp thông qua một hệ neo bulon- bản thép. Chất liệu của cả bản thép và bulon đều là thép cường độ cao ; bulon được dùng ở đây là bulon tinh, tức là bulon có độ chính xác cao, đường kính lỗ không lớn hơn đường kính bulon quá 0,3mm. Neo bulon- bản thép là loại neo hữu hiệu, cho khả năng neo neo giữ CDCCS cao nhất so với các loại neo dán, chôn CDCCS. Chính vì thế, nó thường được dùng khi tạo UST cho CDCCS. Hiện nay, có thể có nhiều loại cấu tạo và tính toán tương ứng mà tác giả chưa đủ điều kiện để tiếp cận với tất cả các loại neo đó. Do đó, ở đây tính toán các loại neo loại 1 và neo loại 2. Các bước thi công các loại

(Hình 4.14) Chiều dài đoạn neo của dải CDCCS gia cố tăng cường mô men dương ở

nhòp.

CDCCS

(Hình 4.15)

Chiều dài đoạn neo của dải CDCCS gia cố tăng cường mô men âm ở gối.

CDCCS

Nguyễn Minh Khánh Trang 65 neo loại 1 và loại 2 chủ yếu giống nhau, chúng phụ thuộc vào diện tích bố trí neo là lớn hay nhỏ.

 Neo loại 1: neo giữ dải CDCCS bởi các bulon cường độ cao xiết chặt hai bản thép cường độ cao. Một dải được tạo ren, dải còn lại không được tạo ren. Bulon cường độ cao sẽ được luồn xuyên qua lỗ không ren bản thép cường độ cao (bản thép 1) và xoáy ren với lỗ có tạo ren ở dải kia (bản thép 2). Sau khi xiết chặt, một phần thân tự do của bulon được để dư. Toàn bộ các phần thân tự do của các bulon được neo vào kết cấu nhịp (hình 4.16). Trong loại neo này, chiều dày tối đa của bản thép cường độ cao không ren chỉ bằng chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép để dải CDCCS có thể được lắp đặt trên bề mặt bằng phẳng. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ này có thể xác định bằng nhiều cách, trong đó phương pháp khá tiện lợi là dùng máy định vị cốt thép Profometer 5 do Thuỵ điển sản xuất. Do chiều dày của bản thép cường độ cao bị hạn chế như đã nêu trên, nên độ neo giữ các dải CDCCS sẽ phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa dải CDCCS với hai bản thép cường độ cao. Như vậy độ lớn của lực T kéo dải CDCCS sẽ quyết định số hàng bulon cường độ cao dọc theo chiều dài nhịp (trong hình vẽ trên, số hàng là 3). Nếu lực kéo T là lớn thì số hàng nêu trên sẽ tăng lên thay vì phải tăng đồng thời chiều dày bản thép và đường kính bulon. Mặt trong của cả hai bản thép sẽ được tạo nhám bằng cách phun cát hoặc phun bột kim loại. Liên kết của các dải CDCCS với hệ neo này chủ yếu được tạo bởi lực ép của bulon cường độ cao, trong đó độ nhám mặt trong của hai bản thép có ảnh hưởng đến liên kết này. Ngoài ra, trong liên kết này còn có sự tham gia của keo dán được dùng khi thi công để gắn các dải CDCCS vào bản thép. Song, sự tham gia này không đáng kể, nên nó không được tính vào việc tính toán liên kết neo; điều này thiên về an toàn hơn.

 Neo loại 2: neo giữ dải CDCCS bởi các bulon cường độ cao xiết chặt một bản thép cường độ cao vào dầm kết cấu nhịp. Chiều dày bản thép cường độ cao này là không hạn chế, tuỳ thuộc vào mức độ neo giữ theo yêu cầu. Đối với loại neo này,

Nbl

Nbl T

T

daàm caàn gia coá taám theùp 2

phần thân bulon tự do dải CDCCS

Hình 4.16

Nguyễn Minh Khánh Trang 66 bulon được chôn vào dầm kết cấu nhịp tại các vị trí được xác định trước, các dải CDCCS được gắn (dán) vào bề mặt bê tông ở khoảng giữa các bulon. Các bulon được luồn xuyên qua các lỗ không ren tạo sẵn của bản thép cường độ cao và êcu được dùng để xiết chặt ép ép bản thép cường độ cao vào bề mặt bê tông của dầm. Để tăng hiệu quả của sự ép giữ CDCCS bởi bản thép cường độ cao vào dầm, cần dùng thêm một bản thép có chiều dày như bản thép 2 ở neo loại 1 (Hình 4.17).

Nbl

dải CDCCS T

taám theùp 2

daàm caàn gia coá

Hình 4.17

Trên cơ sở kết hợp giữa việc tính toán liên kết neo bulon và tính toán số lượng dải CDCCS cần gia cố, tác giả đưa ra công thức mới tính toán liên kết neo dải CDCCS vào kết cấu nhịp để phục vụ cho việc tăng cường khả năng chịu uốn bằng cách dán CDCCS UST.

+ Lực chống trượt dải CDCCS khỏi hai bản thép do xiết chặt bulon được xác định như sau:

Nbl= 2.n bl.Rbl.Abl.bl./ tc

trong đó:

số 2 chỉ ra rằng có hai liên kết tiếp xúc giữa hai mặt của CDCCS với một mặt của hai bản thép.

n bl.- soá bulon trong lieân keát neo.

Rbl- cường độ chịu kéo tính toán của vật liệu bulon cường độ cao, Rbl= 0,7Rtc , Rtc-

cường độ tức thời tiêu chuẩn của vật liệu bulon, được lấy theo bảng 5.1(Phụ lục 18) Abl- diện tích thực của tiết diện thân bulon (đã tính giảm yếu do ren), diện tích này được xác định theo bảng lập sẵn - Bảng 5.2 (Phụ lục 18).

bl- hệ số điều kiện làm việc của bulon; được lấy theo các trường hợp (bảng 5.3, Phuù luùc 18)

tc- hệ số độ tin cậy của liên kết, lấy bằng 1,02

- hệ số ma sát giữa CDCCS với dải thép.

+ Lực kéo trong dải FRP gia cố:

Nguyễn Minh Khánh Trang 67 trong đó,

Mu - Mô men do tải trọng tính toán tác dụng (có nhân với hệ số).

Mn - Khả năng chịu uốn danh nghĩa của mặt cắt.

 - Hệ số giảm khả năng chịu lực

Giá trị  khi này được xác định như sau:























sy s

sy s sy sy

s

sy s

khi khi khi









 









70 0

2 20

0 50 0

2 90

0

, , ,

,

+ Từ công thức tính lực kéo trong dải FRP gia cố và lực chống trượt dải CDCCS khỏi hai bản thép do xiết chặt bulon đã nêu trên, nhận thấy rằng để liên kết neo có thể làm việc bình thường thì:

như vậy, từ mối liên hệ ở trên có thể xác định được đường kính bulon (nghĩa là xác định Abl) khi đã biết các thông số còn lại; trong đó, hệ số ma sát  giữa CDCCS với bản thép cần được xác định bằng thực nghiệm.

+ Kiểm tra khả năng chịu cắt của bulon:

Khi đặt tải vào kết cấu nhịp cũng như khi tiến hành căng kéo ứng suất trong CDCCS, các bulon sẽ chịu lực cắt Nc = Rc. Ath > T

Với cường độ chịu cắt Rc được lấy theo Bảng 5.4, Phụ lục 18 Ath được lấy theo Bảng 5.2

Nếu không thỏa mãn (4.56b) thì phải tăng giá trị Ath cho đến khi thỏa mãn (4.56b) + Tính toán cấu tạo neo:

Ngoài việc xác định đường kính bulon để neo có đủ khả năng chịu lực, cần xác định chiều dày  của bản thép cường độ cao.

Theo qui định cấu tạo của bulon, các kích thước của bulon có sự quan hệ được thể hiện trong hình vẽ sau đây, trong đó khoảng cách tối thiểu giữa các bulon là 2,5d (hình 4.18). Để an toàn, giả thiết đường phân bố áp lực từ mũ bulon xuống bản thép cường độ cao theo góc 45o.

d M T Mu n

9 , 0



 

bl tc

bl bl bl bl n

u R A N

d n M

T M   

 





 2

9 , 0

4.55

4.56a

4.56b

Nguyễn Minh Khánh Trang 68

1,025d

A

2,5d

Nbl

dải CDCCS

0,5125= (1,025d)/ 2

45°

A- A

1,025d

Nbl

dải CDCCS

Hình 4.18

Từ hình 5.18, chiều dày bản thép cường độ cao sẽ là = 0,5125d.

+ Tính toán lực nhổ neo ra khỏi dầm BTCT:

Sau khi chôn bulon vào dầm của kết cấu nhịp, dải CDCCS được neo giữ bởi bản thép cường độ cao ép chặt nó vào dầm, thông qua sự xiết chặt êcu vào dải thép. Sự xiết chặt này sẽ gây ra lực nhổ khá lớn, thẳng góc với mặt (trên hoặc dưới) của dầm. Do đó cần phải tính toán lực nhổ neo này. Khi neo bị nhổ, vùng bê tông xung quanh bulon nó sẽ bị phá hoại theo hình nón; đường sinh của hình nón tạo với phương thẳng đứng góc 45o (Hình 4.19).

coỏt theựp ủai, cốt thép cấu tạo dầm được gia cố

Nn

Hb

2Hb

Hình 4.19

Dựa vào hồ sơ hoàn công, máy dò vị trí cốt thép, có thể xác định được số thanh cốt thép mà mặt nón nhổ sẽ cắt qua. Khả năng chống nhổ của cốt thép có trong bê tông hình nón là:

nủ .(Aủ . fs)

Giả sử chiều sâu chôn bulon trong bê tông dầm là Hb, thì đáy của nón nhổ có đường kính là 2Hb:

Khả năng chống nhổ của bê tông hình nón là: fr .(.Hb. 2.Hb)

Khả năng chống nhổ của BTCT hình nón là: nđ .(Ađ . fs)+ fr .(.Hb. 2.Hb) Để hiện tượng nhổ không xảy ra thì: Nn  nđ .(Ađ . fs)+ fr .(.Hb. 2.Hb) Cần phải tận dụng tối đa cường độ chịu kéo của bulon, nên Nn= Abl .Rbl

Như vậy, ta có: Abl .Rbl  nđ .(Ađ . fs)+ fr .(.Hb. 2.Hb)

Nguyễn Minh Khánh Trang 69 Hay Hb

r s ủ ủ

f f A n . 2

. . .R

Abl bl



 