CHƯƠNG 3 NGUYấN Lí THIẾT KẾ THEO TIấU CHUẨN 22TCN272-
3.3.2 Cỏc trạng thỏi giới hạn
1 .Trạng thái giới hạn sử dụng
Trạng thái giới hạn sử dụng phải xét đến nh− một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và vết nứt d−ới điều kiện sử dụng bình th−ờng.
2. Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn
Trạng thái giới hạn mỏi phải đ−ợc xét đến trong tính toán nh− một biện pháp nhằm hạn chế về biên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến.
Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải đ−ợc xét đến nh− một số yêu cầu về tính bền của vật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệụ
3. Trạng thái giới hạn c−ờng độ
Trạng thái giới hạn c−ờng độ phải đ−ợc xét đến để đảm bảo c−ờng độ và sự ổn định cục bộ và ổn định tổng thể đ−ợc dự phòng để chịu đ−ợc các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê đ−ợc định ra để cầu chịu đ−ợc trong phạm vi tuổi thọ thiết kế của nó.
Trạng thái giới hạn c−ờng độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió
Trạng thái giới hạn c−ờng độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc v−ợt quá 25m/s
Trạng thái giới hạn c−ờng độ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s
TTGH cường độ là một TTGH được quyết định bởi cường độ tĩnh của vật liệu tại một mặt cắt cú vết nứt đó chọ Cú 3 tổ hợp tải trọng cường độ khỏc nhau được quy định trong bảng 1.1. Đối với một bộ phận riờng biệt của kết cấu cầu, chỉ một hoặc cú thể hai trong số cỏc tổ hợp tải trọng này cần được xột đến. Sự khỏc biệt trong cỏc tổ hợp tải trọng cường độ chủ yếu liờn quan đến cỏc hệ số tải trọng được quy định đối với hoạt tảị Tổ hợp tải trọng sinh ra hiệu ứng lực lớn nhất được so sỏnh với cường độ hoặc sức khỏng của mặt cắt ngang của cấu kiện.
Trong tớnh toỏn sức khỏng đối với hiệu ứng tải trọng đó nhõn hệ số như lực dọc trục, lực uốn, lực cắt hoặc xoắn, sự khụng chắc chắn được biểu thị qua hệ số giảm cường độ hay hệ số sức khỏng φ.. Hệ sốφ là hệ số nhõn của sức khỏng danh định Rn và điều kiện an toàn là thoả món phương trỡnh tổng quỏt 3.3.
Trong cỏc cấu kiện BTCT, cú những yếu tố khụng đảm bảo được chớnh xỏc như chất lượng vật liệu, kớch thước mặt cắt ngang, việc đặt cốt thộp và những cụng thức được dựng để tớnh sức khỏng.
Một số mụ hỡnh phỏ hoại cú thểđược đưa ra với độ chớnh xỏc cao hơn cỏc mụ hỡnh khỏc và hậu quả do sự cố của chỳng là ớt nguy hiểm. Chẳng hạn, dầm chịu uốn thường được thiết kế tương đối ớt cốt thộp, do đú phỏ hoại xảy ra do sự chảy từ từ của cốt thộp chịu kộo, trong khi cỏc cột chịu nộn thường bị phỏ hoại đột ngột khụng cú bỏo trước. Mụ hỡnh phỏ hoại do cắt thường ớt được hiểu biết và nú là sự kết hợp của mụ hỡnh phỏ hoại do kộo và do nộn. Do vậy, hệ số φ trong trường hợp này phải nằm trong khoảng giữa hệ sốφ của dầm chịu uốn và của cột chịu nộn. Hậu quả sự phỏ hoại của cột là nghiờm trọng
hơn của dầm vỡ một cột bị phỏ hoại sẽ kộo theo sự sụp đổ của một số dầm, do đú, dự trữ trong thiết kế cột cần phải lớn hơn. Tất cả cỏc lý do trờn cũng như cỏc nguyờn nhõn khỏc được phản ỏnh trong hệ số sức khỏng, được quy định bởi AASHTO và được giới thiệu trong bảng sau
Bảng Hệ số sức khỏng đối với cỏc kết cấu thụng thường Trạng thỏi giới hạn cường độ Hệ số φ Đối với uốn và kộo Bờ tụng cốt thộp Bờ tụng cốt thộp dựứng lực 0,90 1,00 Đối với cắt và xoắn Bờ tụng cú trọng lượng trung bỡnh Bờ tụng nhẹ 0,90 0,70 Đối với nộn dọc trục cú cốt thộp xoắn, trừ trường hợp động đất vựng 3 và 4 0,75 Đối với bộ phận đỡ tựa trờn bờ tụng 0,70 Đối với nộn trong mụ hỡnh chống và giằng 0,70 Đối với nộn tại vựng neo Bờ tụng cú trọng lượng trung bỡnh Bờ tụng nhẹ 0,80 0,65 Đối với kộo trong cốt thộp tại vựng neo 1,00
Đối với trường hợp uốn và nộn kết hợp, hệ sốφ trong trường hợp nộn cú thểđược lấy tăng lờn tuyến tớnh từ giỏ trị 0,75 ở lực dọc trục nhỏ cho tới hệ sốφđối với uốn thuần tuý ở lực dọc bằng khụng. Một lực dọc nhỏđược định nghĩa là 0,10.f’c.Ag với f’c là cường độ chịu nộn 28 ngày của bờ tụng và Ag là diện tớch mặt cắt ngang nguyờn của cấu kiện chịu nộn.
Đối với cỏc dầm chịu kộo hoặc khụng chịu kộo được đặt cốt thộp thường và cốt thộp dựứng lực hỗn hợp, hệ sốφ phụ thuộc vào tỉ lệ dựứng lực bộ phận (PPR) và được tớnh bằng cụng thức sau:
φ= 0,90 + 0,10.(PPR) trong đú: ( ) ps py ps py s y A f PPR A f A f = + với Aps = diện tớch cốt thộp dựứng lực, fpy = giới hạn chảy của cốt thộp dựứng lực, As = diện tớch cốt thộp thường,
fy = giới hạn chảy của cốt thộp thường.
4. Trạng thái giới hạn đặc biệt
Trạng thái giới hạn đặc biệt phải đ−ợc xét đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đất hoặc lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va, có thể cả trong điều kiện bị xói lở.