Phân tích thiết kế vùng chịu lực cục bộ trong kết cấu cầu bê tông cốt thép ứng dụng trong tính toán bệ cọc không gian luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm

Do đó, ngay từ công tác thiết kế công trình cầu bê tông cốt thép hầu hết các kỹ sư quan tâm đến việc xử lý tốt cho vùng này.Hiện nay có rất nhiều phương pháp phân tích , nhưng có 3 phươn

để hạn chế hư hỏng, đảm bảo tuổi thọ công trình

Luận văn là kết quả học tập, nghiên cứu của bản thân em nhưng không thể thiếu sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong quá trình học tập Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Duy Tiến, người đã có nhiều góp ý và giúp đỡ tận tình trong quá trình em thực hiện luận văn này

Vì năng lực và thời gian có hạn, luận văn này khó tránh khỏi thiếu sót

Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và đồng nghiệp

Em bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp

và kính chúc các thầy, các bạn sức khỏe, thành công

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 12 tháng 04 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Hồng Hoàng Ngọc

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 

MỤC LỤC 

DANH MỤC BẢNG BIỂU 

DANH MỤC HÌNH VẼ 

PHẦN MỞ ĐẦU 1 

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VỀ CÁC VÙNG CỤC BỘ TRONG KẾT CẤU CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3 

1.1.Đặc điểm của các vùng cục bộ thường gặp (cấu tạo , thi công) 3 

1.1.1 Đặc điểm cấu tạo và thi công vùng cục bộ 5 

1.1.2 Các phương pháp tính toán và xử lý cấu tạo các vùng D trong cầu bê tông ở nước ta 6 

1.2 Qui định cấu tạo theo các tiêu chuẩn 7 

1.2.1 22TCN-18-79 7 

1.2.2.22TCN-272-05/AASHTO-LRFD (nguồn 22TCN272-05) 19 

1.2.3 Eurocode: BS EN 1992-1-1:2004 29 

1.3 Kết luận chương 39 

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÙNG CHỊU LỰC CỤC BỘ TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 41 

2.1 Phương pháp truyền thống 41 

2.1.1 22TCN-18-79 41 

2.1.2 TCXDVN 356:2005 47 

2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 54 

2.2.1 Cơ sở lý thuyết 54 

2.2.2 Phương pháp áp dụng 65 

2.3 Phương pháp mô hình hệ thanh 73 

2.3.1 Cơ sở lý thuyết 73 

2.4 Kết luận chương 89 

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HỆ THANH TÍNH TOÁN BỆ CỌC KHÔNG GIAN 90 

3 1 Đặc điểm về cấu tạo và thi công 90 

3 2 Đặc điểm chịu lực 91 

3.3 Ứng dụng thiết kế tính toán bệ cọc phẳng và bệ cọc không gian 95 

3.3.1 Ví dụ 1: Tính toán bệ cọc phẳng 95 

3.3.2 Ví dụ 2:Tính toán bệ cọc không gian 102 

3.4.Phân tích 117 

3.5 Kết luận chương 119 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120 

KẾT LUẬN 120 

KIẾN NGHỊ 122 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 1.1- Chiều dài nhỏ nhất (theo số lần đường kính) chôn cốt thép chịu kéo

và xiên vào vùng kéo (Nguồn: 22TCN18-79) 11

Bảng 1.2- Khoảng cách tĩnh tối thiểu giữa các thành phần cốt thép căng trước 13

Bảng 1.3 - Đường kính tối thiểu của đoạn uốn cong 21

Bảng 1.4 - Đường kính yêu cầu nhỏ nhất để tránh hư hỏng của cốt thép 29

Bảng 1.5- Giá trị hệ số ảnh hưởng α6 33

Bảng 3.1 So sánh các phương pháp tính toán ví dụ 1 102

Bảng 3.2 Nội lực , phân loại thanh: 110

Bảng 3.3 Giá trị xác định cốt thép chịu lực yêu cầu của bệ cọc không gian được tính theo các thanh kéo trên và dưới bệ: 112

Bảng 3.4 So sánh các phương pháp tính toán ví dụ 2 116

Bảng 3.5 So sánh các phương pháp tính toán 118

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 Các vùng B và D trong kết cấu cầu 3 

Hình 1.2 Vùng cục bộ đầu dầm cắt khấc 4 

Hình 1.3 Vùng cục bộ Bệ móng cọc 4 

Hình 1.4 Bố trí cốt thép cho khu vực đầu dầm cắt khấc và vai đỡ 6 

Hình1.5 Bố trí cốt thép bệ móng cọc 7 

Hình1.6 Quy định khoảng cách cốt thép 8 

Hình 1.7 Cấu tạo neo móc thép 9 

Hình 1.8 Cấu tạo thép neo hàn 9 

Hình 1.9 Bố trí cốt thép cho các vùng cục bộ 10 

Hình1.10 Quy cách uốn thép 11 

Hình1.11 Quy cách nối thép buộc 12 

Hình1.12 Quy cách nối thép hàn đối đầu 12 

Hình 1.13 Quy cách nối thép hàn ghép 12 

Hình 1.14 Cấu tạo thiết bị neo cáp ứng suất trước 14 

Hình 1.15 Neo cáp dự ứng lực 17 

Hình 1.16 Thi công neo cáp dự ứng lực 18 

Hình 1.17 Bố trí cốt thép cho vùng nút 20 

Hình 1.18 Quy định neo cốt thép cho các nút 21 

Hình 1.19 Bố trí cốt thép cho dầm cao 26 

Hình 1.20 Bố trí cốt thép dầm hẫng 27 

Hình 1.21 Trạng thái ứng suất và các vết nứt tại nút 27 

Hình 1.22 Bố trí cốt thép cho khu vực nút 28 

Hình 1.23 Các vết nứt xung quanh khu vực cắt khấc 28 

Hình 1.24 Xử lý cấu tạo cho các dạng vết nứt 28 

Hình 1.25 Quy cách neo cốt thép 30 

Hình 1.26 Giá trị cd cho dầm và tấm 31 

Hình 1.27 Neo liên kết 32 

Hình 1.28 Đường hàn thanh ngang như là thiết bị neo 32 

Hình 1.29 Nối chồng 33 

Hình 1.30 Phần trăm của thanh nối chồng trong một đoạn nối 33 

Hình 1.31 Bố trí cốt thép ngang cho ghép nối tiếp 34 

Hình 1.32 Diện tích nén tăng khả năng neo 35 

Hình 1.33 Cấu tạo bệ cọc 36 

Hình 1.34 Mô hình hệ thanh cho h2/h1 <2/3 cho mức độ cực hạn tan 36 

Hình 1.35 Góc liên kết với mô men âm Mô hình và bố trí cốt thép 37 

Hình 1.36 Góc liên kết với mô men dương trung bình (e.g.As/bh ≤ 2%) 37 

Hình 1.37 Góc liên kết với mô men dương lớn (e.g.As/bh ≥ 2%) 38 

Hình 1.38 Mô hình hệ thanh 38 

Hình 1.39 Chi tiết dầm hẫng 39 

Hình 2.1 Diện tích ép mặt và diện tích tính toán 43 

Hình 2.2 Đồ thức để xác định y do tải trọng cục bộ thẳng đứng gây ra 44 

Hình 2.3.Sơ đồ tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén cục bộ 51 

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén cục bộ 52 

Hình 2.5 Sơ đồ tính toán giất đứt cấu kiện bê tông cốt thép 53 

Hình 2.6.Mô hình các phần tử đơn giản 57 

Hình 2.7 Dạng nội suy các hàm xấp xỉ theo phương pháp Lagrange 60 

Hình 2.8 Các dạng đa thức 63 

Hình 2.9 Mô hình phần tử khối của bệ trụ kê gối 73 

Hình 2.10 Mô hình phần tử khối “bàn trụ” Phân bố ứng suất ngang do tĩnh tải 73 

Hình 2.11 Phân chia kết cấu có đầu dầm khấc thành các vùng B và D 74 

Hình 2.12 Ví dụ mô hình hóa vùng D bằng phương pháp đường truyền lực 77  Hình 2.13 Định hướng mô hình STM theo lý thuyết đàn hồi 78 

Hình 2.14 Định hướng mô hình hệ thanh theo lý thuyết đàn hồi 79 

Hình 2.15 Ví dụ giải sơ đồ hệ thanh siêu tĩnh 81 

Hình 2.16.Quy định về kích thước của thanh chịu nén theo 22TCN-272-05 86  Hình 2.17 Bề rộng w để xác định diện tích A2 theo 22TCN-272-05 88 

Hình 3.1 Bệ cọc 90 

Hình 3.2 Thi công cốt thép bệ móng cọc 91 

Hình 3.3 Dòng lực và dạng sơ đồ hệ thanh trong bệ cọc trên 2 cọc thông thường 92 

Hình 3.4: Biểu diễn không gian cấu tạo nút kéo nén cho 2 trường hợp bố trí cốt thép chịu kéo trong 1 bệ cọc trên 2 cọc 93 

Hình 3.5: Dòng lực, sơ đồ hệ thanh và bố trí cốt thép trong bệ cọc trên 3 và 4 cọc 94 

Hình 3.6 Sơ đồ bệ cọc 95 

Hình 3.7 Mặt cắt I-I bệ cọc 96 

Hình 3.8 Bố trí cốt thép chịu lực theo phương pháp thông thường cho bệ cọc 98 

Hình 3.9 Mô hình hệ thanhbệ cọc phẳng 98 

Hình 3.10 Bố trí cốt thép chịu lực theo phương pháp mô hình hệ thanh cho bệ cọc phẳng 101 

Hình 3.11 Sơ đồ bệ cọc không gian 103 

Hình 3.12 mặt cắt I-I bệ cọc 104 

Hình 3.13 Mặt cắt II-II bệ cọc 105 

Hình 3.14 Bố trí cốt thép chịu lực theo phương pháp thông thường cho bệ cọc không gian 107 

Hình 3.15-Mô hình hệ thanh cho bệ cọc không gian 108 

Hình3.16 Mô hình giàn không gian khai báo trong Sap2000 109 

Hình 3.17 Kết quả các phản lực đầu cọc 109 

Hình3.18 Nội lực dọc trục trong các thanh giàn không gian 111 

Hình 3.19 -Bố trí cốt thép chịu lực cho bệ cọc không gian theo phương pháp mô hình hệ thanh 115

PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, hầu hết các công trình cầu được thiết kế và thi công với kết cấu vật liệu bê tông cốt thép Sự thay đổi hình dáng giữa các bộ phận công trình cầu ở những vùng chuyển tiếp , những vùng cục bộ là vấn đề lớn cần nghiên cứu Thực tế đã xảy ra sự xuất hiện vết nứt tại những vùng này đang là vấn đề lớn được quan tâm của ngành xây dựng nói chung và ngành xây dựng cầu nói riêng Tại vùng cục bộ chịu ứng suất lớn cần phải được phân tích và đánh giá chính xác bản chất làm việc của từng bộ phận kết cấu công trình Do

đó, ngay từ công tác thiết kế công trình cầu bê tông cốt thép hầu hết các kỹ sư quan tâm đến việc xử lý tốt cho vùng này.Hiện nay có rất nhiều phương pháp phân tích , nhưng có 3 phương pháp đã và đang áp dụng đó là: phương pháp

mô hình mặt cắt truyền thống , phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp

mô hình hệ thanh.Vì thế, đề tài: “Phân tích thiết kế vùng chịu lực cục bộ trong kết cấu cầu bê tông cốt thép ứng dụng trong tính toán bệ cọc không gian” nhằm phân tích các phương pháp tính toán vùng cục bộ giúp hiểu rõ

hơn bản chất kết cấu cầu bê tông cốt thép; hiểu rõ các đường truyền lực theo các phương trong bệ cọc vì bệ cọc là bộ phận thay đổi rất lớn về mặt hình học cũng như ứng suất tập trung lớn ; đồng thời giúp tối ưu hoá việc bố trí cốt thép tránh xuất hiện nứt cho bê tông làm tăng tuổi thọ cho công trình cầu Phương pháp mô hình mặt cắt truyền thống đã có những khó khăn trong việc phân tích kết cấu và không mô tả được bản chất làm việc ,truyền lực của vùng cục bộ do không xét đến sự tương tác về mặt cơ học giữa các nội lực ;

do các giả thiết về lực cắt và biến dạng không còn đúng

Sự hình thành phương pháp phân tích phần tử hữu hạn và phương pháp

mô hình hệ thanh đòi hỏi cần phải nghiên cứu và nắm vững cơ sở lý thuyết để việc áp dụng rộng rãi hai phương pháp này trong thực hành thiết kế Bên cạnh

một cách nhanh chóng mà không cần phải dùng đến các phần mềm tính toán kết cấu chuyên dùng

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Phân tích và đánh giá các phương pháp tính toán vùng chịu lực cục bộ trong kết cấu cầu bê tông cốt thép với mục tiêu nhằm giúp kỹ sư thiết kế hiểu

rõ hơn bản chất làm việc của kết cấu cầu bê tông cốt thép trong vùng chịu lực cục bộ mang lại kết quả tối ưu nhất trong việc bố trí cốt thép cũng như nhận biết một số nguyên nhân xuất hiện vết nứt trong vùng chịu lực cục bộ

Đối tượng nghiên cứu

Các phương pháp tính toán vùng chịu lực cục bộ trong kết cấu cầu bê tông cốt thép

Phạm vi nghiên cứu

Vùng chịu lực cục bộ trong kết cấu cầu bê tông cốt thép lấy ví dụ thông qua tính toán bệ cọc không gian

Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp tính toán lý thuyết và phương pháp áp dụng phần mềm phân tích trên máy tính

Kết cấu đề tài : ngoài phần mục lục, phần mở đầu , danh mục tài liệu tham

khảo, đề tài được viết thành 3 chương và phần kết luận và kiến nghị với nội dung như sau :

Chương 1 - Tổng quan về cấu tạo các vùng cục bộ trong kết cấu cầu Bê tông cốt thép

Chương 2 - Các phương pháp thiết kế vùng cục bộ trong kết cấu BTCT

Chương 3 - Ứng dụng phương pháp mô hình hệ thanh tính toán bệ cọc không gian

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO CÁC VÙNG CỤC BỘ TRONG KẾT CẤU

CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1.Đặc điểm của các vùng cục bộ thường gặp (cấu tạo , thi công):

Vùng cục bộ là vùng không liên tục về mặt hình học hoặc tĩnh học Trong vùng cục bộ xẩy ra sự phân bố biến dạng phi tuyến Các phương pháp tính tóan thông thường không thể áp dụng cho các vùng cục bộ mà phân bố biến dạng phi tuyến, đó là các miền có sự thay đổi đột ngột về hình học (gián đoạn hình học) hoặc có các lực tập trung (gián đoạn tĩnh học) Gián đoạn hình học gặp ở các dạng hốc (chỗ lõm, lồi) các góc khung, những đoạn cong và những khe hoặc lỗ Gián đoạn tĩnh học phát sinh từ các lực tập trung , các phản lực gối và các lực tại mấu neo cốt thép dự ứng lực Vật liệu tại các vị trí

có sự tập trung ứng suất nếu là vật liệu dẻo thì sự phát triển nhanh chóng của vùng dẻo khi ứng suất cục bộ đến giới hạn dẻo sẽ làm thay đổi sự tập trung ứng suất do có sự phân bố lại ứng suất, nhưng đối với vật liệu giòn hay vật liệu có thềm chảy dẻo ngắn sẽ bị phá hoại đột ngột Do đó trong thực tế tại các khu vực tập trung ứng suất người ta đã phải có biện pháp câu tạo đặc biệt Trong cầu bêtông có khá nhiều khu vực không liên tục (khu vực chịu lực cục bộ) kể cả ở kết cấu phần dưới, kết cấu phần trên và nơi tiếp giáp của chúng Có thể bắt gặp những vùng không liên tục về mặt hình học (kích thước kết cấu thay đổi đột ngột) hay không liên tục về mặt cơ học (nơi có tác dụng của lực tập trung lớn) như là mố neo , đầu dầm ,bệ cọc ,vai kê , xà mũ trụ…

Hình 1.2 Vùng cục bộ đầu dầm cắt khấc

Hình 1.3 Vùng cục bộ Bệ móng cọc

Một trong các vùng D thuộc kết cấu phần dưới có thể kể đến là bệ cọc, nơi lực từ chân mố trụ được truyền qua xuống các cọc theo một cơ cấu khó có thể chuẩn đoán bằng phương pháp mặt cắt thông thường (như đối với dầm thường hoặc bản mỏng) Bản thân bộ phận mố trụ, ở khu vực dưới các gối cầu cũng là những vùng D tiếp nhận các lực gối cầu tác dụng tập trung và truyền xuống phần thân mố trụ phía dưới Khu vực thân các trụ, nơi có bước nhảy về kích thước mặt cắt hay chuyển từ mặt cắt đặc sang mặt cắt rỗng cũng là một loại vùng D phổ biến

Tại kết cấu phần trên, loại vùng D hay gặp nhất là khu vực trên gối cầu (ở đầu dầm hay giữa dầm) Đối với dầm BTCT DƯL thỡ tại cỏc khu vực đó,

có thể có thêm các neo cáp DƯL làm cho tình hình làm việc của kết cấu càng phức tạp hơn Có thể nói, tất cả các khu vực quanh neo cốt thép DƯL đều là những vùng D nhạy cảm, phát sinh ứng suất nén và kéo cục bộ lớn, gây nứt

bê tông Tương tự, khu vực neo của dây cáp trong cầu treo dây văng hay dây vừng vào kết cấu nhịp, trụ tháp, mố neo cũng là những vựng D nhạy cảm

Do vùng D tại khu vực gối cấu làm việc hết sức bất lợi, người ta có xu hướng xây dựng kết cấu không gối (bearingless) Trong trường hợp đó, khu vực liên kết của kết cấu nhịp và mố trụ (khung cứng) cũng là một vùng D cần phải được nghiên cứu thỏa đáng

1.1.1 Đặc điểm cấu tạo và thi công vùng cục bộ:

Trong thực tế, người ta dùng nhiều biện pháp cấu tạo để hạn chế sự tăng đột ngột và sự phá hoại của ứng suất tập trung như làm lượn trơn những chỗ kích thước thay đổi đột ngột, tăng diện tích tác dụng của ngoại lực mặt, gia cường thêm vật liệu tại nơi ứng suất tập trung như làm thêm đai cứng vào chu

vi của cấu kiện, bổ sung hệ lưới thép chống nén cục bộ, thêm cốt sợi (sợi thép) vào bê tông chỗ có trạng thái ứng suất khối (chỗ có neo của cáp dự ứng lực…)

Vùng chịu ứng suất cục bộ là vùng dễ bị phá hoại sớm, do vậy công tác thi công cũng đòi hỏi chất lượng rất cao Quá trình thi công những vùng chịu lực cục bộ luôn luôn được quan tâm giám sát chặt chẽ và có kế hoạch cụ thể cho từng công tác Việc nghiên cứu lựa chọn vật liệu sử dụng cho kết cấu những vùng này được kiểm tra chất lượng kỹ càng, đồng thời quá trình gia công thép, hệ thống ván khuôn, theo dõi công tác bê tông, kiểm tra cường độ vật liệu trong quá trình căng cáp dự ứng lực phải được kiểm tra bởi những chuyên gia, kỹ sư giỏi và được thực hiện bởi lực lưỡng công nhân có trình độ chuyên môn cao

Có quy trình giám sát chặt chẽ các giai đoạn thi công sẽ hạn chế được sự không đồng nhất về vật liệu tức là hạn chế sự thay đổi đột ngột môđun đàn hồi của vật liệu Sẽ có những hệ thống ván khuôn được cấu tạo đặc biệt cho từng vùng nhằm tránh tác dụng của các lực cưỡng bức khi căng kéo hoặc cắt cáp DƯL Ngoài ra, công tác giảm thiểu hiệu ứng xung kích của lực nén cục

bộ tác động vào kết cấu khi cắt các tao cáp DƯL sẽ được hạn chế

Hình1.4 Bố trí cốt thép cho khu vực đầu dầm cắt khấc và vai đỡ

1.1.2 Các phương pháp tính toán và xử lý cấu tạo các vùng D trong cầu bêtông ở nước ta

Một cách khái quát có thể tóm tắt một số phương pháp tính toán và xử lý cấu tạo đối với các vùng D nêu trên như sau:

- Thông thường, người ta áp dụng phương pháp mặt cắt và coi vùng D như các vùng B để tính toán và xử lý cấu tạo Biểu hiện rõ nhất là việc tính toán lượng cốt thép từ bài toán mặt cắt thẳng góc và bố trí phân bố đều mà không xem xét một cách kỹ lưỡng đến sự phân bố rất không đều của ứng suất trên mặt cắt

- Việc bố trí cốt thép để chịu các ứng suất phân bố phức tạp trong vùng

D được các nhà thiết kế lưu ý đến bằng cách tham khảo các chỉ dẫn nêu trong các quy trình hay các sổ tay hướng dẫn và sách tham khảo Có thể kể đến bộ

sách của giáo sư Leonhardt, trong đó có tập “Bố trí cốt thép trong kết cấu bê tông”

- Đối với những vùng D chưa được nghiên cứu, người ta có thể tính toán phân bố ứng suất bằng phương pháp phần tử hữu hạn Dựa trên hướng và hợp lực của các ứng suất kéo, người ta bố trí cốt thép để tiếp nhận các ứng suất này Tuy nhiên bài toán như vậy mới chỉ được giải quyết một cách cục bộ Sự liên hệ giữa các bộ phận của vùng D thường không được xem xét một cách

triệt để (ví dụ không chỉ ra được là cốt thép cần phải được kéo dài tới đâu và neo ở đâu)

- Gần đây, SĐHT cũng đó bước đầu được nghiên cứu ứng dụng để tính toán và xử lý cấu tạo một số vùng D Tuy nhiên những khó khăn như sự không sẵn sàng chấp nhận của các nhà quản lý, sự thiếu cụ thể của quy trình quy phạm, thiếu các hướng dẫn, đặc biệt là ví dụ mẫu đó làm cho phương pháp SĐHT mới chỉ được áp dụng rất hạn chế trong thực tiễn Các ví dụ tính toán và xử lý cấu tạo cho 4 loại vùng D điển hình dưới đây nhằm góp phần đẩy mạnh việc áp dụng SĐHT cho kết cấu cầu bêtông

1.2 Qui định cấu tạo theo các tiêu chuẩn:

cũng phải có tối thiểu 1 cốt thép xiên Góc nghiêng của cốt thép so với trục dầm hay bản không nên lớn quá 600 và không nên nhỏ quá 300 Không cho phép bố trí các thanh thép xiên riêng lẻ Các cốt thép xiên phụ hàn với cốt thép dọc chủ chịu kéo theo điều 5.152 và điều 5.153.Ngoài ra, tại mỗi đầu dầm không nên hàn quá 2 cốt thép xiên với cốt thép chủ

o Bán kính bẻ cong cốt thép xiên không nhỏ hơn 12 lần đường kính đối với cốt thép có gờ và không nhỏ hơn 10 lần đường kính đối với cốt thép trơn.Bán kính bẻ ngoặt các cốt thép có gờ hay trơn uốn tại đầu dầm với góc nghiêng 450 và 900 không nhỏ hơn 3 lần đường kính cốt thép

o Trong các cấu kiện chịu nén đúng tâm có cốt thép dọc và cốt thép đai , khoảng cách giữa các cốt thép đai không lớn hơn kích thước bé nhất của mặt cắt ngang của cấu kiện và không lớn hơn 40 cm

 Số lượng cốt thép chủ do một thép đai bao trong một hàng không quá

ba khi khoảng cách tĩnh không của các cốt thép chủ không lớn hơn hai lần đường kính của nó Nếu khoảng cách này lớn hơn hai đường kính thì mỗi cốt thép chủ phải được bố trí tại chỗ bẻ cong của cốt thép đai

 Nếu tỷ lệ mặt cắt cốt thép dọc quá 3% thì thép đai bố trí cách nhau không quá 10 lần đường kính thép chủ và hàn nó với cốt thép chủ hay thép đai bằng thép kiểu lò xo

Hình1.6 Quy định khoảng cách cốt thép

b) Neo cốt thép:

o Tất cả các cốt thép trơn (không có gờ) chịu lực kéo phải có những móc nửa đường tròn ở đầu với đường kính cong phía trong không nhỏ hơn 2,5

đường kính cốt thép hay được giữ chặt bằng các đoạn cốt thép ngang v.v…Các đầu cốt thép trơn bẻ cong về phía vùng chịu nén và các cốt thép chịu nén bị cắt đứt trong vùng bị kéo cho phép bẻ móc thẳng Đoạn thẳng của móc phải lớn hơn 3 đường kính cốt thép , còn đoạn cong dài không kém 1 đường kính

 Các cốt thép chịu lực có gờ và các thanh của lưới cốt thép hàn và lồng thép hàn không cần bẻ cong đầu

Hình 1.7 Cấu tạo neo móc thép

Hình 1.8 Cấu tạo thép neo hàn

o Đầu các cốt thép nằm trong vùng kéo của cấu kiện chịu uốn , chịu nén

và kéo lệch tâm phải chôn vào vùng nén

 Trong các dầm thấp và bản , các cốt thép nghiêng đưa vào vùng nén phải có đoạn thẳng song song với cốt thép dọc với chiều dài lớn hơn 10 lần đường kính cốt thép tính từ tiếp tuyến với móc đối với cốt thép trơn và không nhỏ hơn 15 lần đường kính đối với thép có gờ (không làm móc ở đầu thanh thép)

 Nếu trong dầm cao , bề dài của đoạn thanh xiên nằm trong vùng nén không bé hơn 20 lần đường kính thì cho phép không làm đoạn thẳng song song với cốt thép dọc

 Trong các cấu kiện chịu nén lệch tâm và chịu uốn có chiều dài nhỏ, trong trường hợp ngoại lệ , cho phép ngắt thanh cốt thép thẳng chịu kéo và cho phép chôn cốt thép xiên trong vùng kéo

o Chiều dài nhỏ nhất đoạn cốt thép chịu lực chôn trong vùng chịu kéo ở phía ngoài điểm cắt lý thuyết của chúng lấy theo bảng 5-26

 Ngoài các yêu cầu đã nêu , nên kéo dài cốt thép của các cấu kiện chịu kéo một đoạn không nhỏ hơn 1/2 bề cao tiết diện của cấu kiện, ở đó chôn cốt thép

 Trong nút gối của dầm , cốt thép dọc chịu kéo tiếp giáp với 2 mặt bên của bê tông và được kéo thẳng qua tiết diện gối thì phải bẻ cong đầu với góc

900 và kéo dài theo mặt phẳng đầu mút của dầm

 Những cốt thép nằm ở phần giữa bê tông của nút gối được phép chôn vào bê tông mà không cần bẻ đầu ngược lên

 Chiều dài nhỏ nhất (theo số lần đường kính) chôn cốt thép

chịu kéo và xiên vào vùng kéo (bảng 1.1)

Hình 1.9 Bố trí cốt thép cho các vùng cục bộ

Bảng 1.1- Chiều dài nhỏ nhất (theo số lần đường kính) chôn cốt thép chịu

kéo và xiên vào vùng kéo (Nguồn: 22TCN18-79)

Hình thức nối Loại thanh cốt thép

Bề dài bé nhất (số đường kính chôn , cốt thép trong bê tông

d) Nối cốt thép: cốt thép có thể nối với nhau bằng hàn hay buộc

Nối buộc: cho phép buộc khi cốt thép có d32 và mối nối không được

đặt tại tiết diện được tận dụng hết khả năng chịu lực

Không được buộc khi d>32 và khi kết cấu chịu kéo hoàn toàn Đoạn lneo

phải theo quy định của đoạn neo Khi kéo lneo250, khi nén lneo200 Tùy thuộc vào mác bê tông và loại cốt thép

Hình1.11 Quy cách nối thép buộc

Nối hàn:

Hàn đối đầu và đối đầu có nẹp cho loại thép AI - AIV

Hình1.12Quy cách nối thép hàn đối đầu

Hàn ghép cho loại thép AI - AIII

Chú thích: Khi thiết kế các cấu kiện có cốt thép không dính bám với

bêtông của kết cấu thì phải tuân thủ theo yêu cầu của tiêu chuẩn riêng

- Khoảng cách tối thiểu (tính từ mép đến mép) giữa các thành phần cốt thép ứng suất trước ghi ở bảng 1 Cho phép đặt thành từng cụm các bó bện và

bó thẳng trong rãnh hở

Bảng 1.2- Khoảng cách tĩnh tối thiểu giữa các thành phần cốt thép căng

trước

Loại cốt thép dưới đây có quy định khoảng cách

tối thiểu giữa

Khoảng cách tĩnh tối thiểu giữa các cấu kiện cốt thép tính bằng cm khi căng Trên bệ Trên bêtôngCác cấu kiện cốt thép khỏe (bó cốt thép theo

phương)

Nằm ngang

Thẳng đứng

Bb vb vb bvv

giữa các đầu bó bện trên chiều dài ngàm

Sợi thép đơn chiếc có gờ

Các thanh cốt thép gờ đặt thành 3 hay nhiều lớp

và trong phạm vi vùng truyền lực cho bêtông

và của rãnh kín

Hình 1.14 Cấu tạo thiết bị neo cáp ứng suất trước

- Trong các kết cấu căng cốt thép lên bêtông, bán kính đường cong phải lấy không nhỏ hơn 4m

- Khi bố trí cốt thép trong rãnh hở cũng như trong các kết cấu có cốt là thanh, phải dự kiến biện pháp đảm bảo dính bám và cùng chịu lực giữa bêtông hoặc giữa mới đổ sau với bêtông đã đông cứng trước

Liên kết giữa bêtông đông cứng trước và bêtông hoặc vữa đổ thêm sau được bảo đảm bằng cốt thép thường và cốt thép căng trước bằng cách bố trí các loại mộng, chốt, làm nhám bề mặt bêtông, …

- Tại các chổ đặt neo và thiết bị căng (kích) trên bề mặt bêtông, trong quá trình căng cốt thép phải bố trí các tấm thép đệm mặt Những tấm thép phải neo chặt trong bêtông và bề dày của chúng được xác định theo tính toán

- Không cho phép hàn hoặc đính vòng đệm của neo hình chóp vào các tấm thép đệm Nên chôn sẵn vòng đệm neo hình chóp vào bêtông của khối khi đúc

a) Bố trí cốt thép

- Trong kết cấu ứng suất trước cho phép dùng các loại cốt thép căng trước bằng thép cường độ cao sau đây: bó sợi thẳng, bó bện xoắn 7 sợi, bó bằng những bện xoắn, từng sợi rời có gờ, cốt thép liên tục bằng sợi hoặc bó bện, dây cáp thép và cốt thép thanh uốn cong cấp A- IV

- Nên dùng cốt thép thanh cường độ cao trong vùng ngập nước thường xuyên hoặc có mực nước thay đổi của kết cấu mố trụ căng trước

- Cho phép đặt bó bện xoắn thành cụm với điều kiện là bề mặt mỗi bó phải được dính bám với bêtông Nếu không dung neo thì đầu các bó phải đặt tủa ra phù hợp với bảng 5.27 trong quy trình trong phạm vi ít nhất bằng chiều dài ngàm trong Bêtông

- Thanh cường độ cao cấp A- IV dùng làm cốt thép ứng suất trước thường phải kết hợp theo kiểu mạng Cấu tạo mạng cốt thép thanh cường độ cao sẽ tùy thuộc phương pháp tạo ứng suất đã chọn, kiểu neo kẹp, mấu neo, Mạng cốt thép cấu thành bởi các thanh thẳng đơn hoặc ghép đôi Thông thường nên căng chúng trên bệ, tốt nhất là bằng phương pháp nhiệt điện Khi

ấy, trong đồ án thiết kế cần chỉ dẫn trình tự đốt nóng và đặt các thanh trên bệ

- Cho phép căng cốt thép thanh trên bê tong bằng phương pháp cơ khí hoặc nhiệt điện để liên kết ngang các dầm kết cấu nhịp và các cấu kiện rời của

mố trụ (đối với phương pháp nhiệt điện cần theo tài liệu tiêu chuẩn riêng)

- Trong bụng dầm dùng cốt thép đai và dọc không căng trước có đường kính không nhỏ hơn 8mm

Trong bụng dầm mỏng (không dày hơn 20cm) bước của các thanh đai không căng trước không quá 20cm, trong cầu ô tô và cầu thành phố, nếu tính tác dụng đồng thời uốn và xoắn không quá 30cm, khi có thanh đai ứng suất trước bước của thanh đai không căng trước không vượt quá 30cm Khi bụng dầm dày quá 20cm, bước của các thanh đai không căng trước lấy bằng chiều dày trung bình (theo chiều cao) của bụng dầm của cầu đường sắt và một lần rưỡi bề dày bụng dầm (nhưng không quá 50cm) của cầu ô tô và cầu thành phố

Đồng thời thể tích thép đai không được ít hơn 0,3% thể tích bụng dầm cầu đường sắt và không nhỏ hơn 0,2% trong cầu ô tô và cầu thành phố

- Nếu mạ chịu kéo của dầm được bố trí cốt thép căng trước (trừ trường hợp cơ bản trong vùng chịu kéo) thì cần đặt quanh mặt cắt các thép đai khép kín hoặc đai lò xo (có đường kính tối thiểu là 8mm đối với cầu đường sắt và 6mm đối với cầu ô tô và cầu thành phố) hoặc lưới thép

Bước lớn nhất của cốt thép đai hoặc của thanh ngang trong lưới thép hàn lấy bằng 15cm trong cầu đường sắt và 20 cm đối với cầu ô tô và cầu thành phố

Nếu ứng suất trong bê tong của mạ bị ép, khi tạo ứng suất trước, bảo quản, chuyên chở và lắp ráp không vượt quá 0,9RT , thì bước lớn nhất của các thép đai cho phép lấy bằng 20cm đối với cầu đường sắt và 30cm đối với cầu ô

tô và cầu thành phố Đồng thời thể tích các thanh thép đai không được nhỏ hơn 0,3% thể tích mạ của cấu kiện cầu đường sắt và 0,2% đối với cầu ô tô và cầu thành phố

Đối với mạ chịu ép trước nên dùng cốt thép ngang có gờ, thép đai lò xo

và khung hàn Cốt thép dọc đặt trong phần mở rộng của mạ chịu kéo phải có đường kính không nhỏ hơn 6mm

- Tại phần cuối của dầm khẩu độ dưới 42m trên một chiều dài ít nhất bằng nữa chiều cao cấu kiện, thép đai phải có đường kính ít nhất 10mm và cách xa nhau nhất là 10cm

- Khi căng bằng phương pháp nhiệt điện, khung cốt thép được cấu thành

từ 2 phần trên và dưới Hai phần này được ghép lại với nhau, sau khi căng cốt thép xong, bằng cách nối chắc cốt đai của phần dưới với các thanh đứng của phần trên

- Khi căng cốt thép bằng phương pháp cơ khí, khung cốt thép được thiết

kế nguyên cho cả cấu kiện

b) Neo cốt thép

- Trong những cấu kiện cần tính mỏi, toàn bộ cốt thép sợi căng trước đều phải có neo

Cho phép không dùng neo chỉ đối với bó bện 7 sợi và sợi đơn có gờ căng trên bê tong trong cầu ô tô và thành phố Có thể dùng cốt thép thanh căng trước có gờ có đường kính không lớn hơn 32mm và không bố trí neo đặc biệt (trừ loại neo tạm dùng làm mấu để kéo) Những phương pháp neo mới cần được kiểm tra bằng thực nghiệm qua mọi giai đoạn chịu lực của kết cấu

Đối với cốt thép căng trên bê tong, cường độ của neo (trừ loại tạm thời)

ít nhất phải bằng cường độ bản thân cốt thép

Hình 1.15 Neo cáp dự ứng lực

- Trong các cấu kiện căng cốt thép trên bệ khi neo cốt thép trong phạm vi chiều dài cấu kiện (khẩu độ) thì nên bố trí neo ngoài và neo nằm trong long bê tong (neo hoặc neo cố định) tại vùng chịu nén của mặt cắt Trong trường hợp đặt neo ngầm ở vùng chịu kéo do ngoại lực thì tổng số diện tích của chúng trong phạm vi một mặt cắt cấu kiện không được vượt quá 1/3 diện tích mạ chịu kéo Đồng thời mỗi thanh chịu cắt trong phạm vi khẩu độ phải được đưa quá khỏi mặt tựa tính toán một khoảng dài ít nhất bằng 15 lần đường kính thanh

Nên bố trí đều trên mặt dầm những neo của cốt thép căng lên bê tông và chạy suốt chiều dài cấu kiện Nên đưa các neo của cốt thép, cắt trong phạm vi chiều dài cấu kiện ra mặt chịu nén do hoạt tải và tĩnh tải, đảm bảo tổng gốc uốn cong không quá 300 Trong những trường hợp cá biệt, cho phép đặt neo trong mạ chịu kéo

Trong các kết cấu loại căng cốt thép trên bê tông, cho phép dung neo ngàm (cố định) khi cốt thép để thẳng hoặc cong, ngăn với góc uốn tổng cộng không quá 70 và khi đặt neo cố định sau bản ngăn (dầm ngang), tại chổ mặt cắt tăng cường và chắc chắn khác, bê tông trong phạm vi bố trí neo cố định không được làm yếu bởi các lổ trống Neo cố định phải được đổ bê tông cùng lúc với kết cấu

Đối với cốt thép thanh ngắn (thanh đai, thanh nối kết cấu lắp ghép,…) nên dung neo là loại đai ốc vặn vào thanh cốt thép Lực từ đai ốc truyền sang

bê tong phải qua vòng đệm thép đặt thẳng góc với thanh căng trước

Đối với thanh có đường kính dưới 14mm căng trên bê tông, thì neo tạm cho phép có dạng đầu tán hoặc vòng đệm hình vành khăn ép chặt lên đầu thanh

Để neo đầu tạm các mạng thép đơn nên dung cặp đoạn thép ngắn, còn đối với mạng kép dung đoạn thép ngắn đơn nằm giữa hai thanh tạo thành mạng hoặc là cặp đoạn thép ngắn hàn vào hai phía của các thanh ấy Trong trường hợp này, các thanh thép được nối lại bằng mối hàn dọc trong giới hạn của đoạn thép ngắn Các đoạn thép ngắn nên lấy từ thép thừa cấp AI, AII Đầu của đoạn thép ngắn áp vào điểm tựa, khi căng cốt thép phải được gọt bằng

Hình 1.16 Thi công neo cáp dự ứng lực

c) Rãnh đặt cốt thép căng trên bê tông

Rãnh kín đặt cốt thép căng trước trong lòng bê tông thông thường, không dùng ống chôn sẵn trong bê tông Nên dùng thiết bị tạo ống để tạo rãnh Vị trí thiết kế của thiết bị tạo ống phải được cố định bằng các thanh đai và lưới định

vị đặt cách nhau 1 đến 1,5m theo chiều dài cấu kiện

Tại những đoạn ngắn ở chổ cốt thép uốn gấp, khi đổ bê tông hẫng và trong một số phương pháp thi công đặc biệt khác, cho phép dùng ống thép (thí

dụ đoạn ống mềm hoặc ống xếp nếp bằng thép) để bao quanh cốt thép Các ống này phải không cho vữa ximăng lọt qua, lúc uốn không bị rạn nứt và khi

đổ bêtông không bị bẹp

Rãnh kín và các ống bao cốt thép phải có hình mặt cắt dọc và ngang thế nào để đảm bảo cho cốt thép xê dịch dễ dàng và vữa có thể phun vào với chất lượng cao Đường kính trong của rãnh kín hoặc của ống bao cốt thép phải lớn hơn đường kính cốt thép như quy định ở mỗi neo ngàm và neo ngoài đều phải chừa lỗ để phun bêtông (vữa) vào và để nước, không khí thoát ra Các lỗ bên sườn dùng phun vữa bêtông vào rãnh phải có đường kính trong ít nhất 25mm, tùy thuộc vào số sợi trong bó cốt thép mà dự kiến đường kính lỗ ở nút hình nón của neo nhưng không nhỏ hơn 14mm- 16mm

Khi đặt cốt thép vào rãnh hở cần xét đến khả năng để bêtông đổ phủ cốt thép đạt chất lượng cao và thực hiện các biện pháp công nghệ tăng dình bám của bêtông mới đổ với bêtông có lực trước

1.2.2.22TCN-272-05/AASHTO-LRFD:(nguồn 22TCN272-05)

1.2.2.1 Thiết kế các vùng cục bộ:

-Các kích thước vùng cục bộ Trong các trường hợp:

• Hoặc nhà sản xuất không đưa ra các kiến nghị về cự ly mép;

• Hoặc nhà sản xuất có kiến nghị về cự ly mép, nhưng chúng không được kiểm tra một cách độc lập

Các kích thước ngang của vùng cục bộ trên mỗi hướng phải lấy trị số lớn hơn của:

• Kích thước bản đỡ tựa tương ứng, cộng hai lần lớp bảo vệ tối thiểu bằng bê tông được yêu cầu cho việc áp dụng riêng và môi trường, và

• Kích thước bên ngoài của bất kỳ cốt thép kiềm chế được yêu cầu nào, cộng lớp bảo vệ bê tông được yêu cầu trên cốt thép kiềm chế cho việc áp dụng riêng và môi trường

Lớp bảo vệ yêu cầu đối với chống gỉ phải lấy như quy định trong Điều 5.12.3 Khi nhà sản xuất có những kiến nghị về lớp bảo vệ tối thiểu, cự ly và các cự ly mép cho thiết bị neo riêng biệt có sẵn, và khi những kích thước này

đã được kiểm tra một cách độc lập, các kích thước ngang của vùng cục bộ trên mỗi hướng phải lấy trị số nhỏ hơn của:

• Hai lần cự ly mép quy định bởi nhà cung cấp thiết bị neo, và

• Cự ly tim-đến-tim các neo được quy định bởi nhà cung cấp neo

Các kiến nghị đối với khoảng cách và cự ly mép của các neo do nhà sản xuất cung cấp phải được xem như giá trị tối thiểu

Hình 1.17 Bố trí cốt thép cho vùng nút

Chiều dài vùng cục bộ dọc theo trục bó thép không được lấy nhỏ hơn:

• Chiều rộng tối đa của vùng neo,

• Chiều dài của cốt thép kiềm chế thiết bị neo, hoặc

• Với các thiết bị neo có nhiều mặt đỡ tựa, cự ly từ mặt bê tông chịu tải đến đáy của mỗi mặt đỡ tựa cộng thêm kích thước lớn nhất của bề mặt đỡ tựa đó

Chiều dài của vùng cục bộ không được lấy lớn hơn 1,5 lần chiều rộng của vùngcục bộ.

Hình1.18 Quy định neo cốt thép cho các nút

- Hoặc uốn 90o cộng thêm đoạn kéo dài 12.0db ở đầu thanh

b) Đường kính uốn cong tối thiểu:

Đường kính của đoạn thanh uốn cong, được đo ở phía bụng của thanh, không được nhỏ hơn quy định trong Bảng 1.3

Bảng 1.3 - Đường kính tối thiểu của đoạn uốn cong

Kích thước thanh và việc dùng Đường kính tối thiểu

No.10 đến No.16 - chung

No.10 đến No.16 - đai U và giằng

No.19 đến No.25 - chung

No 29, No.32 và No.36

No 43 và No.57

6,0 db 4,0 db6,0 db8,0 db10,0 db

Đường kính phía bụng của đoạn uốn cong đối với đai U và giằng ở tấm lưới dây hàn trơn và có gờ không được nhỏ hơn 4,0 db đối với dây có gờ lớn hơn D6 (38,7mm2), và 2,0db cho tất cả các loại dây có kích cỡ khác Uốn cong với đường kính trong nhỏ hơn 8,0 db không được đặt cách giao diện hàn gần nhất ít hơn 4,0 db

1.2.2.3 Cự ly cốt thép:

+ Cự ly tối thiểu của các thanh cốt thép

a) Bê tông đúc tại chỗ:

Đối với bê tông đúc tại chỗ, cự ly tịnh giữa các thanh song song trong một lớp không được nhỏ hơn:

 1,5 lần đường kính danh định của thanh,

 1,5 lần kích thước tối đa của cấp phối thô, hoặc

Khoảng trống giữa các thanh cốt đai xoắn không được nhỏ hơn hoặc 25mm hoặc 1,33 lần kích thước lớn nhất của cấp phối Cự ly tim đến tim không vượt quá 6,0 lần đường kính của cốt thép dọc hoặc 150 mm

Trừ quy định trong Điều 5.10.11.4.1 cho vùng động đất 3 và 4, cốt đai xoắn phải kéo dài từ chân đế hoặc bệ đỡ khác đến cao độ của lớp cốt thép ngang thấp nhất của bộ phận được đỡ

Neo của cốt đai xoắn phải được làm bằng cách kéo dài thêm mỗi đầu cốt xoắn 1,5 vòng thanh hoặc dây xoắn Đối với vùng động đất 3 và 4, việc kéo

dài cốt thép ngang vào các bộ phận nối phải thoả mãn các yêu cầu của Điều 5.10.11.4.3

Các đầu nối của cốt xoắn có thể là một trong các cách sau:

 Nối chồng 48,0 lần đường kính thanh không phủ mặt, 72,0 lần đường kính thanh phủ mặt hoặc 48,0 lần đường kính dây thép,

 Các liên kết cơ khí được chấp nhận,

 Hoặc mối nối hàn được chấp nhận

Cốt giằng (cốt đai)

Trong các bộ phận chịu nén được giằng, tất cả các thanh dọc phải được bao quanh bởi các cốt giằng ngang tương đương với:

 Thanh No 10 cho các thanh No 32 hoặc nhỏ hơn,

 Thanh No 15 cho các thanh No 36 hoặc lớn hơn,

 và thanh No 13 cho các bó thanh

Cự ly giữa các cốt giằng không được vượt quá hoặc kích thước nhỏ nhất của bộ phận chịu nén hoặc 300mm Khi hai hoặc nhiều thanh No 35 được bó lại, cự ly này không được vượt quá hoặc một nửa kích thước nhỏ nhất của bộ phận hoặc 150 mm

Dây thép có gờ hoặc tấm lưới dây thép hàn có diện tích tương đương có thể được dùng thay cho thép thanh

Các cốt giằng phải được bố trí sao cho mọi góc và thanh dọc đặt xen kẽ

có được điểm tựa ngang nhờ có phần bẻ góc của một cốt giằng với góc cong không quá 135o Trừ khi có quy định khác ở đây ở mỗi phía dọc theo cốt giằng không được bố trí bất cứ thanh nào xa quá (tính từ tim đến tim) 610 mm tính từ thanh dọc được giữ chống chuyển dịch ngang đó Trong trường hợp thiết kế cột trên cơ sở khả năng chịu tải của khớp dẻo thì ở mỗi phía dọc theo cốt giằng không được bố trí bất cứ thanh nào xa hơn 150 mm (cự ly tịnh) tính

từ thanh dọc được giữ chống chuyển dịch ngang đó Nếu bố trí các thanh theo

chu vi của một vòng tròn thì có thể dùng một cốt giằng tròn kín nếu các mối nối trong các cốt giằng được bố trí so le

Các cốt giằng phải được bố trí theo chiều đứng không lớn hơn 1/2 cự ly của chúng ở phía trên bệ móng hoặc bệ đỡ khác và không lớn hơn 1/2 cự ly của chúng ở phía dưới lớp cốt thép nằm ngang thấp nhất trong cấu kiện bị đỡ c) Cốt thép co ngót và nhiệt độ

+ Các cấu kiện mỏng hơn 1200 mm

Cốt thép chịu co ngót và nhiệt độ có thể dưới dạng thanh, tấm lưới sợi thép hàn hoặc bó thép dự ứng lực

Với các thép thanh hoặc tấm lưới sợi thép hàn, diện tích cốt thép trong mỗi hướng không được nhỏ hơn:

ở đây:

Ag = diện tích nguyên mặt cắt (mm2)

fy = cường độ chảy quy định của thanh thép (MPa)

Thép phải được phân bố đều trên hai mặt, trừ các bộ phận mỏng bằng hoặc mỏng hơn 150 mm, cốt thép có thể đặt trong một lớp

Cốt thép chịu co ngót và nhiệt độ không được đặt rộng hơn hoặc 3,0 lần chiều dày cấu kiện hoặc 450 mm

Nếu bó thép dự ứng lực được dùng như thép chịu co ngót và nhiệt độ, thì các bó thép phải đủ để tạo nên một ứng suất nén bình quân tối thiểu 0,75 MPa trên tổng diện tích bê tông trong hướng được xem xét, dựa trên dự ứng lực hữu hiệu sau các mất mát Cự ly các bó thép không được vượt quá hoặc 1800

mm hoặc cự ly được quy định trong Điều 5.10.3.4 Khi đặt cự ly lớn hơn 1400

mm, phải đặt cốt thép dính bám

Đối với các tường và bệ móng bằng bê tông kết cấu đặc, cự ly các thanh không vượt quá 300 mm trong mỗi hướng ở tất cả các mặt, và diện tích của thép co ngót và nhiệt độ không cần vượt quá:

Ab = 0,0015 Ag (5.10.8.2-2) + Bê tông khối lớn

Đối với các cấu kiện bê tông kết cấu khối lớn mà kích thước nhỏ nhất

của nó vượt quá 1200 mm, kích cỡ thanh nhỏ nhất là No 19 và cự ly của

chúng không vượt quá 450 mm

Cốt thép co ngót và nhiệt độ tối thiểu trong mỗi hướng, được phân bố

đều trên cả hai mặt, phải thoả mãn:

100

) d s(2d

db = đường kính của thanh hoặc sợi thép (mm)

Số lượng (2dc + db) không cần lấy lớn hơn 75mm

Khi các bó thép dự ứng lực được dùng như thép co ngót và nhiệt độ, phải

áp dụng các quy định liên quan của Điều 5.10.8.1

1.2.2.3 Quy định các vùng cục bộ điển hình:

Các vách ngăn ,dầm hẫng ngắn , dầm chìa , gờ dầm khấc và các cấu kiện

cao khác phải được thiết kế cấu tạo theo quy định

- Dầm cao:

Khoảng cách giữa các thanh cốt thép ngang không vượt quá hoặc d/4

hoặc 300mm

Các thanh cốt thép dọc có dính bám sẽ được bố trí về mỗi phía của cấu

kiện thẳng đứng theo từng cặp khoảng cách thẳng đứng giữa mỗi cặp cốt thép

phải không vượt quá hoặc d/3 hoặc 300 mm Đối với các bộ phận mà bề rộng

nhỏ hơn 250 mm một thanh cốt thép đơn lẻ đủ đảm bảo sức kháng kéo yêu cầu có thể được đặt để thay thế cho 1 cặp các thanh cốt thép dọc

Hình 1.19 Bố trí cốt thép cho dầm cao

- Dầm hẫng ngắn và Dầm chìa:

Mặt cắt tại mặt gối được thiết kế để chịu đồng thời lực cắt tính toán Vu,

mô men tính toán (Vuav + Nuc (h-d)), và một lực kéo nằm ngang tính toán xảy

ra đồng thời Nuc Trừ khi thực hiện các biện pháp đặc biệt để ngăn ngừa lực kéo Nuc không phát triển, Nuc phải lấy không nhỏ hơn 0,2Vu Nuc phải được nhìn nhận như là một hoạt tải, ngay cả khi nó do từ biến, co ngót và thay đổi nhiệt độ gây ra

Tỷ số thép As/bd tại mặt gối không được nhỏ hơn 0,04 f  c/ fy với d được

đo từ mặt gối

Diện tích tổng cộng Ah của các cốt đai kín hoặc các giằng phải không nhỏ hơn 50% diện tích As của cốt thép giằng chịu kéo chủ Các đai hoặc giằng phải phân bổ đều trong đoạn 2/3 chiều cao hữu hiệu kề với cốt thép chủ

Tại mặt trước của dầm hẫng ngắn hoặc dầm chìa, cốt thép chủ chịu kéo phải được neo để phát triển tới cường độ chảy được quy định, fy

Diện tích gối đỡ trên dầm ngắn hoặc dầm chìa phải không nhô ra ngoài đoạn thẳng của các thanh kéo chủ hoặc xa mặt bên trong của bất kỳ thanh neo bên nào

Chiều cao mép ngoài của diện tích gối đỡ không được nhỏ hơn nửa chiều cao tại mặt gối

Hình 1.20 Bố trí cốt thép dầm hẫng

- Liên kết nút khung:

Tại nút liên kết, ứng suất phân bố và dạng vết nứt như hình sau:

Hình 1.21 Trạng thái ứng suất và các vết nứt tại nút

Tương tự như những phân tích từ các thí nghiệm trên, người ta thường

bố trí cốt thép chống ứng suất cục bộ tại nút như sau:

Hình 1.22 Bố trí cốt thép cho khu vực nút

- Đầu dầm cắt khấc:

Một số vết nứt của đầu dầm cắt khấc

Hình 1.23 Các vết nứt xung quanh khu vực cắt khấc

Bố trí cốt thép khắc phục nguyên nhân nứt xung quanh khu vực cắt khấc bằng cách tăng cường thêm cốt thép xiên để hạn chế tối đa khả năng chống nứt cũng như làm vát chỗ gãy khúc đột ngột

Hình 1.24 Xử lý cấu tạo cho các dạng vết nứt

1.2.3 Eurocode: BS EN 1992-1-1:2004

1.2.3.1 Khoảng cách các thanh

- Khoảng cách các thanh phải nằm trong bê tông và đảm bảo chắc chắn

để tạo tính dính bám

- Cự ly tĩnh (theo phương ngang và phương đứng) giữa các thanh riêng

lẽ song song hay những lớp nằm ngang của các thanh song song phải ít hơn giá trị lớn nhất k1 x Đường kính thanh , (dg+ k2 mm) hay 20mm

- Những thanh nối có thể được phép tiếp xúc với những thanh khác trong chiều dài nối

1.2.3.2 Đường kính quy định của các thanh uốn cong

Để tránh hư hỏng thanh , đường kính mà thanh uốn không được nhỏ hơn Фm,min

Bảng 1.4 - Đường kính yêu cầu nhỏ nhất để tránh hư hỏng của cốt thép

a) Cho những thanh hay sợi

Đường kính thanh Đường kính lõi nhỏ nhất cho đoạn uốn

cong, đoạn móc và móc neo

1.2.3.3 Neo cốt thép chủ:

- Cấu tạo chung:

Phương pháp neo theo hình dưới:

Hình 1.25 Quy cách neo cốt thép

- Những chỗ uốn cong và những neo móc không được dùng trong neo chịu nén

1.2.3.4 Tiêu chuẩn Chiều dài neo:

-Tiêu chuẩn yêu cầu chiều dài neo , lb,rqd neo lực As.sd trong thanh thẳng

tính toán hằng số ứng suất dính bám bằng fbd được tính theo

-Chiều dài neo tính toán

Chiều dài neo tính toán ,lbd

1 2 3 4 5 , ,min

l       l l

Trong đó:    1 , 2 , , 3 4 , 5là hệ số trong bảng dưới

α1 -Hệ số ảnh hưởng mẫu giả định thỏa yêu cầu lớp bảo vệ thanh thép

α2 -Hệ số ảnh hưởng lớp bảo vệ bê tông nhỏ nhất

a)Những thanh thẳng b) Những thanh uốn hay móc c) Những thanh móc treo

cd = min (a/2 ,c1,c) cd = min (a/2 ,c1) cd = c

Hình 1.26 Giá trị c d cho dầm và tấm

α3 -Hệ số ảnh hưởng bó của cốt thép ngang

α4 -Hệ số ảnh hưởng 1 hay nhiều thanh ngang hàn (t 0,6 ) theo chiều dài neo tính toán lbd

α5 -Hệ số ảnh hưởng sức nén ngang đến bề mặt vết nứt theo chiều dài neo tính toán

Tích (α2 α3 α5) ≥ 0,7

lb,min là chiều dài neo nhỏ nhất

Neo trong vùng kéo:l b,min  max{0, 3l b rqd, ;10 ;100  mm}

Neo trong vùng nén:l b,min  max{0, 6l b rqd, ;10 ;100  mm}

1.2.3.5 Neo cốt đai và cốt thép chịu lực cắt:

Neo cốt đai và cốt thép chịu cắt thường phải uốn cong và neo móc hoặc hàn liên kết với cốt thép ngang Môt thanh phải được buộc chặt bên trong 1 neo móc hay đoạn uốn cong

Neo phải được tuân theo hình 1.24 Đường hàn được thi công phù hợp với EN ISO 17660 và năng suất hàn phù hợp với 1.2.3.6

Hình 1.27 Neo liên kết

1.2.3.6 Neo bằng thanh hàn:

Bổ sung neo cho điều 8.4 và 8.5 có thể đạt được bằng những thanh hàn ngang chịu lực cho bê tông.Chất lượng của đường hàn phải đạt độ chính xác

Hình 1.28 Đường hàn thanh ngang như là thiết bị neo

Khả năng neo giữ của một đường hàn ngang thanh (đường kính 32mm), đường hàn nằm bên trong thanh chịu lực ,Fbtd.sd trong điều mục 8.3

14mm-có thể được tính giảm bằng Fbtd/As , trong đó As là diện tích của thanh

.

F l   nhưng không lớn hơn Fwd

Nếu cả hai thanh giống nhau về kích cỡ được hàn trên cùng 1 bên của thanh neo khả năng tính toán từ 8.6(2) có thể được nhân đôi với lớp bảo vệ của thanh ngoài cùng tương ứng trong chương 4

Nếu 2 thanh được hàn cùng bên với 1 khoảng cách nhỏ nhất 3Ф , năng suất phải được nhân với hệ số 1,41

Đường kính danh định 12 mm hay nhỏ hơn , hiệu suất neo của 1 đường hàn mặt cắt ngang thanh là yếu tố phụ thuộc vào cường độ tính toán của mối hàn Nó có thể được tính toán như sau:

F F  A f  

1.2.3.7 Mối nối chồng và nối cơ khí:

-Tất cả các thanh ở vùng nén và phân bố cốt thép có thể được nối ghép

trong 1 đoạn

Hình 1.29 Nối chồng

-Chiều dài nối chồng:

Chiều dài nối chồng thiết kế

Ghi chú: Giá trị khoảng giữa có thể được xác định bằng phương pháp nội suy

Hình 1.30 Phần trăm của thanh nối chồng trong một đoạn nối

- Bố trí cốt thép ngang trong vùng nối