Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu 1 - Chương VI: Tính nội lực cầu dầm bê tông cốt thép nhịp giản đơn (Phần 3)

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu 1 - Chương VI: Tính nội lực cầu dầm bê tông cốt thép nhịp giản đơn (Phần 3)

1. 12/3/2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU 1 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: ‐GTVT.TK/ Hà Nội, 10‐2012 6.3. Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra • B1. Tính cốtthépchịumômen từđiềukiệnsức kháng uốn 15mm 15mm a a d d d-a/2 hf Hb hf Hb As 25 b • Khi tiếtdiện đạt đếntrạng thái làm việcdẻo: – Vùng cốtthépchịukéoAs đạt đến ứng suấtdẻofy – Vùng bê tông chịunéncódiệntícha*b đạtcường độ 0.85f’c 316 1
2. 12/3/2012 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) • Bỏ qua cốtthépở miềnchịunén, sức kháng uốntínhtoánMr củatiết diện đượctínhnhư sau: 0.85f`c M rn M a a d MAfdnsy d-a/2 2 hf As.fy trong đó: A f sy (chiều cao quy ướccủa vùng bê tông chịunén) a ' 0.85 fcb  0.9 (hệ số sức kháng = 0.9 đốivớiBTCT thường – 5.5.4.2) 317 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) 0.85f`c a Mn Asy f d a 2 d d-a/2 hf M u Mn a As.fy MAfdusy 2 a • Thay d j d ta được M usy  Af jd 2 M j = 0.9 ÷0.95 = tỷ số củakhoảng cách giữa A u s T và C vớichiều cao hữuhiệucủatiếtdiện  fjy   d M • Ví dụ: nếuf = 400MPa ; chọnj = 0.92 ta có A u y s 330d 318 2
3. 12/3/2012 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) • B2. Kiểmtrahàmlượng thép tối đa • Mục đích: chống phá hoạigiòn(độtngột), và đảmbảoyêucầudẻodai • Điềukiệnkiểmtra(Điều 5.7.3.3.1 ): hoặctrongcd 0.42 đó: ad 0.421 – a = chiều cao vùng nén quy ước(chiềucaokhối ứng suấthìnhchữ nhật tương đương): a = (Asfy)/(0.85f’cb) – c = khoảng cách từ thớ chịunénxanhấttớitrục trung hòa a Afsy 1 c ' 11 0.85 fbc  » Vớibêtôngcóf’c ≤ 28 thì β1 = 0.85 ' fc 28 » Vớibêtôngcóf’cthỏamãn: 28 < f’c < 56 thì  0.85 0.05 1 7 » Vớibêtôngcóf’c ≥ 56 thì β1 = 0.65 319 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) – Nếu điềukiệncd 0.42 không đượcthỏa mãn, tiếtdiện đang xét được coi là có quá nhiều thép, khi đó ứng suấttrongcốtthépchưa đạttớigiátrị chảydẻodo biếndạng trong cốt thép còn nhỏ dẫn đếntiếtdiệncókhả năng bị phá hoạigiòndo bê tông vùng nén vỡ (dầmbị phá hoại độtngột mà không có các dấuhiệucảnh báo trướcnhư có độ võng lớn, mở rộng vết nứt bê tông vùng kéo )  cu d  s 320 3
4. 12/3/2012 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) • B3. Kiểmtrahàmlượng thép tốithiểu (5.7.3.3.2) • Mục đích: tránh khả năng phá hoại độtngộtdo kéo • Điềukiệnkiểmtrađốivớicấukiện không có thép dựứng lực: '' Afs cc f 0.03 Abds 0.03 bd fyy f • B4. Cốt thép phân bố (điều 9.7.3.2) • Là cốtthépbố trí vuông góc và cùng lướivớicốtthépchịumômen • Nếunhịp chính vuông góc vớihướng xe chạy, tỷ lệ cốt phân bố tính theo % diệntíchcốt thép chính chịumômen dương 3840 Số phầntrăm= 67% Sc Trong đó, Sc (mm) là chiềudàicóhiệucủanhịp(bằng khoảng cách giữa2 mặtcủasườndầm đỡ bản) 321 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) • B5. Cốtthépchống co ngót và nhiệt độ (5.10.8.2) • Diệntíchcốtthéptốithiểutheomỗiphương: Ag As 0.75 h f Ag = b x hf f y trong đóAg là diệntíchtiếtdiện (vớibản: Ag = b x hf) b • Ví dụ: mộtdảibảnrộng 1mm có chiềudàyhf = 205mm vớicốtthép chịulựccófy = 400MPa thì diệntíchthépchống co ngót tốithiểulà: 2 As = 0.75*(205*1)/400 = 0.38 mm – Như vậy, cốt thép chính và phụđềuphảichọnlớnhơn0.38 mm2 – Tuy nhiên, khi bảndàyhơn 150mm cốtthépchống co ngót phảibố trí đều nhau cảở mặttrênvàmặtdưới – Khoảng cách lớnnhấtgiữacáccốtthépco ngót và nhiệt độ bằng 3 lần chiềudàybản và không vượt quá 450mm 322 4
5. 12/3/2012 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) • B6. Kiểmtranứt(điều 5.7.3.4) • KiểmtranứtBTCT bằng cách kiểmtraứng suấtkéotrongcốtthépdưới tác dụng củatảitrọng sử dụng fs nhỏ hơn ứng suất kéo cho phép fsa: Z fs ffsa1 0.6 y hf 3 2a dAc dc a bs trong đó: Z = 23000 N/mm là tham số khống chế chiềurộng vếtnứtchođiềukiệnmôitrường khắcnghiệt dc = khoảng cách từ thớ chịukéoxanhất đếntimthanhcốtthépgần nhấtvàdc không vượt quá 50mm A = diệntíchcóhiệucủabêtôngchịukéo(lấy sao cho diệntíchnàycó cùng trọng tâm vớicốtthépchịukéo), ví dụ: hình trên có A = bs x 2a fsa = trị sốứng suất kéo cho phép để hạnchế vếtnứt 323 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) • Để tính fs phảixácđịnh đặctrưng hình họccủatiếtdiện + Nếux < d’, từđiềukiệnmômen tĩnh x củatiếtdiện đốivớitrục trung hòa = 0 d' ta có phương trình: A's d hf x '' bx nAss d x nA d x 0 2 As Khai triểnrađượcphương trình bậc2 b 2' '' 0.5bx nA ss A x nAd s Ad s 0 – Tiếnhànhgiảiphương trình trên để tìm x. Nếu đúng x < d’ như giả thiết thì tiếnhànhtínhmômen quántínhcủatiếtdiện chuyển đổinứtIcr theo công thứcsau: 3 bx '' 2 2 Icr nA s d x nA s d x 3 324 5
6. 12/3/2012 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) – Sau khi tính đượcmômen quán tín Icr , ứng suấtkéotrongcốtthépAs là: M SD fs ndx Icr Trong các công thứctrên n = tỷ số giữamôđun đàn hồicủathépvàbêtông E n s Ec MSD = mô men đượctổ hợptheoTTGH sử dụng 1.5 ' Efccc 0.043 3 Ví dụ với bê tông có f’c =30MPa, tỷ trọng γc = 2400kg/m thì mô đun đàn hồi củabêtônglà: 1.5 EMPac 0.043 2400 30 27700 325 Tính cốtthépbảnmặtcầuvàkiểmtra(t.theo) + Nếux > d’, cốtthépA’s nằmtrongmiền chịunén. Từđiềukiệnmômen tĩnh củatiết d' diện đốivớitrục trung hòa bằng 0 ta có: x A's d hf x '' bx n10 Ass x d nA d x 2 As Khai triểnrađượcphương trình bậc2 b 2' ' '' 0.5bx nAsss nA A x d nA s d nA s d 0 – Tiếnhànhgiảiphương trình trên để tìm x sau đótínhmômen quán tính củatiếtdiện chuyển đổinứtIcr theo công thứcsau: 3 bx '' 2 2 Icr nAdxnAdx1 s s 3 326 6