Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 3 TS. Đào Sỹ Đán

Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 3 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 3 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 3 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 3 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 3 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 3 TS. Đào Sỹ Đán

Trang 1

1.Quan điểm chung về thiết kế

2.Sự phát triển của quá trình thiết kế ự p q

3.Nguyên tắc cơ bản của Tiêu chuẩn

thiết kế cầu 22 TCN 272-05

Trang 2

3.1 QUAN ĐIỂM CHUNG VỀ THIẾT KẾ

3.1.1 Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 (1/2)

 Thực chất của 22 TCN 272-05: AASHTO LRFD 98 (Mỹ) có nguồn

 Thực chất của 22 TCN 272-05: AASHTO LRFD 98 (Mỹ), có nguồngốc từ ACI, ANSI, AISC, AWS & ASTM

 AASHTO LRFD 98 = AASHTO LRFD Bridge Specification, 1998(American Association of State Highway and Transportation officials);

 ACI (American Concrete Institute); AISC (American Institute of SteelConstruction); LRFD (Load and Resistance Factor Design);

Co st uct o ); ( oad a d es sta ce acto es g );

Trang 3

3.1.1 Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 (2/2)

 Một số điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện VN:

Hoạt tải e ô tô thiết kế IM 25% (AASHTO IM 33%)

 Hoạt tải xe ô tô thiết kế: IM = 25% (AASHTO, IM = 33%);

Trang 4

 TK là ì? là đ h á kết ấ thỏ ã i tiê h ẩ tí h

3.1.2 Quan điểm chung về thiết kế

 TK là gì? là đưa ra phương án kết cấu thỏa mãn mọi tiêu chuẩn tínhtoán và cấu tạo được quy định trong các TCTK;

 Mục tiêu của TK là gì?

SK của k/c ≥ Hiệu ứng do tác động của tải trọng g g g

Điều kiện này phải thỏa mãn trên tất cả các bộ phận của kc và tất cả các TTGH;

 SK của kc là gì? là khả năng chịu lực tối đa của kết cấu;

Trang 5

3.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ

3.2.1 Thiết kế theo ứng suất cho phép – ASD (Allowable Stress Design)

 Công thức của phương pháp:

  R f

Trong đó: fmax là us lớn nhất td lên kc, [f] là ưs cho phép của kc, R là cđ vật liệu và F là hệ số an toàn PP này có những nhược điểm sau:

 fmax được xđ dựa trên giả sử vật liệu là đh tt & đh  khác thực tế;

 Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho cường độ vl, không xét tới sự thayđổi của tt;

 F được quy định ≥ 1,0?  không rõ ràng, nó được chọn trên ý kiếnchủ quan của kỹ sư k có cơ sở tin cậy về thống kê & xác suất

chủ quan của kỹ sư, k có cơ sở tin cậy về thống kê & xác suất

Trang 6

3.2.2 Thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng – LRFD (1/2)

 Công thức của phương pháp:

Sk của kết cấu, Rn ≥ Hiệu ứng của tải trọng, iQiTrong đó:

 R = Sk danh định của kc = sk của kc theo thiết kế (Mn Vn );

 Rn = Sk danh định của kc = sk của kc theo thiết kế (Mn, Vn, );

  = hệ số sk, nhằm xét tới sự thay đổi của sk kc trong thực tế do:

Tính chất vật liệu;

Phương trình dự tính cường độ;

Tay nghề của công nhân;

ĐK kiểm soát chất lượng;

ĐK môi trường v v

ĐK môi trường, v.v

Trang 7

Q Hiệ ứ d tá độ ủ tt thứ i (Mi Vi )

3.2.2 Thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng – LRFD (2/2)

 Qi = Hiệu ứng do tác động của tt thứ i (Mi, Vi, );

 i = hệ số tải trọng tương ứng với tt thứ i, nhằm xét tới sự thay đổicủa tt thứ i trong thực tế về:

 PP này sử dụng đồng thời 2 hệ số đắt tiền là  &   LRFD

 Ưu điểm: khắc phục được các nhược điểm của ASD;

 Nhược điểm: Phải thay đổi tư duy tk; phải có kiến thức về xstk.ược đ ể ả t ay đổ tư duy t ; p ả có ế t ức ề st

Trang 8

3.3 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ THEO 22 TCN 272-05

3.3.1 Nguyên tắc cơ bản của TCTK cầu 22 TCN 272-05 (1/5)

a) Công thức tổng quát

 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 dựa trên pp của LRFD  cttq như sau:



 Q R

Công thức này phải thỏa mãn ở mọi bộ phận của kc và mọi TTGH;Rr   Rn    iQi

Trong đó:

 Rn = Sk danh định của kc = sk của kết cấu theo thiết kế (Mn, Vn,…);

  = hệ số sk, nhằm xét tới sự thay đổi của sk kc trong thực tế về:

Tính chất vật liệu; điều kiện chịu lực;ậ ệ ệ ị ựPhương trình dự tính cường độ;

Tay nghề của công nhân; ĐK kiểm soát chất lượng;

ĐK môi trường, v.v

Thông thường hệ số  <= 1 0 để thiên về an toàn!

Thông thường hệ số  <= 1,0 để thiên về an toàn!

Trang 9

Q Hiệ ứ d tá độ ủ tt thứ i (Mi Vi )

 Qi = Hiệu ứng do tác động của tt thứ i (Mi, Vi,…);

 i = hệ số tải trọng tương ứng với tt thứ i, nhằm xét tới sự thay đổicủa tt thứ i trong thực tế về:

Độ lớn của tt;

Sự sắp xếp của tt;

Tổ h tải t

Tổ hợp tải trọng, v.v

Thông thường I ≥ 1,0 để thiên về an toàn!

 Vì có nhiều tải trọng cùng tác dụng vào kc, nên hiệu ứng của tt được

xđ bằng tổng hiệu ứng của các tt cùng tác dụng vào kc

  = hệ số hiệu chỉnh tải trọng, được xđ như sau (khi sd max):

95 0



   

  D R I  0 , 95



Trang 10

Trong đó:

= hệ số dẻo nhằm xét tới tính dẻo của kc Tính dẻo của kc là gì?

• D = hệ số dẻo, nhằm xét tới tính dẻo của kc Tính dẻo của kc là gì?Tính dẻo ảnh hưởng đến sự an toàn của kc?g ự  Kc càng dẻo thì càng g g

an toàn?

Ở TTGHCĐ, D được quy định như sau (ở các TTGH khác D = 1,0):

D ≥ 1,05 cho kết cấu không dẻo;

≥ 0 95 ( 1 00) cho kết cấu dẻo;

D ≥ 0,95 ( 1,00) cho kết cấu dẻo;

D = 1,00 cho kết cấu bình thường

Trang 11

• R = hệ số dư thừa, nhằm xét tới tính dư thừa của kc Tính dư thừacủa kc là gì?

Tính dư thừa ảnh hưởng đến sự an toàn của kc?g ự  Kc càng dư thừagthì càng an toàn?

Ở TTGHCĐ, R được quy định như sau (ở các TTGH khác R = 1,0):

R ≥ 1,05 cho kết cấu không dư thừa;

≥ 0 95 ( 1 00) cho kết cấu dư thừa;

R ≥ 0,95 ( 1,00) cho kết cấu dư thừa;

R = 1,00 cho kết cấu bình thường

Trang 12

• I = hệ số tầm quan trọng, nhằm xét tới tính quan trong của kc Tầm quan trọng của kc là gì?

Tầm quan trọng ảnh hưởng đến sự an toàn của kc?q ọ g g ự  Kc càng quan g qtrọng thì càng phải an toàn?

Ở TTGHCĐ, I được quy định như sau (ở các TTGH khác R = 1,0):

R ≥ 1,05 cho kết cấu quan trọng;

≥ 0 95 ( 1 00) cho kết cấu không quan trọng;

R ≥ 0,95 ( 1,00) cho kết cấu không quan trọng;

R = 1,00 cho kết cấu bình thường

Trang 13

TTGH? là TT mà vượt qua nó thì kết cấu hay một bộ phận kc không

 TTGHCĐ I: là TTGHCĐ liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn qua cầu và không có gió;

Trang 14

bị phá hoại do tác dụng của những tải trọng đặc biệt? như động đất, va

xô (tàu bè và xe cộ) và xói lở

c) TTGH sử dụng

TTGHSD là TTGH phải được xem xét để đảm bảo cho kết cấu sử dụng được bình thường (hạn chế biến dạng, bề rộng vết nứt và ứng suấttrong bt và ct) dưới tác dụng của tải trọng trong điều kiện tiêu chuẩn ( g ) ụ g ọ g g ệ (

Trang 15

Một ố hì h ả h ề TTGH đặ biệt

3.3.2 Các trạng thái giới hạn (3/3)

Một số hình ảnh về TTGH đặc biệt

Trang 16

a) Phân loại tải trọng

3.3.3 Tải trọng và tổ hợp tải trọng (1/6)

a) Phân loại tải trọng

Theo tính chất tác dụng của tt, tt được chia thành 2 loại:

 Tt thường xuyên (dài hạn):Tt thường xuyên (dài hạn): là những tt tác dụng dài hạn vào kc, nhưlà những tt tác dụng dài hạn vào kc, như trọng lượng bản thân kc, lớp phủ mc, các tiện ích trên cầu, v.v

 Tt tức thời (ngắn hạn): là các tt tác dụng ngắn hạn vào kc, thay đổi

về độ lớn, vị trí và hướng theo tg, như hoạt tải xe ô tô, gió, đđ, v.v

Ví dụ về các tải trọng thường xuyên:

ế

DC = tải trọng bản thân của các bộ phận kc và thiết bị phụ phi kc;

DD = tải trọng kéo xuống (xét hiện tượng ma sát âm);

DW tải t bả thâ ủ lớ hủ ặt à á tiệ í h t ê ầ

DW = tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích trên cầu;

EH = tải trọng áp lực đất nằm ngang;

EL = các hiệu ứng bị hãm tích luỹ do phương pháp thi công

EL = các hiệu ứng bị hãm tích luỹ do phương pháp thi công,

ES = tải trọng đất chất thêm;

EV = áp lực thẳng đứng do tự trọng đất đắp

EV áp lực thẳng đứng do tự trọng đất đắp

Trang 17

của xe,

LL = hoạt tải xe

WL = gió trên hoạt tải,

WS = tải trọng gió trên kết cấu

LL = hoạt tải xe, WS = tải trọng gió trên kết cấu

Trang 18

b) Tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng

 THTT? Một kc thường chịu td của nhiều tải trọng khác nhau và các tt

 THTT? Một kc thường chịu td của nhiều tải trọng khác nhau và các tt này có thể không xh đồng thời với nhauy g g  Khi tính hiệu ứng do td của ệ g

tt, ta cộng hiệu ứng của tất cả các tt trên k?  Không Việc xem xét tính tổng hiệu ứng của các tt có thể xh đồng thời gọi là THTT

 AASHTO LRFD 98 qđịnh phải xem xét 11 THTT Tuy nhiên, TC 05

đã đơn giản hóa còn 6 THTT như sau:

Trang 19

Các THTT và hệ số tải trọng tương ứng (A3 4 1-1)

Các THTT và hệ số tải trọng tương ứng (A3.4.1-1)

Tổ hợp tải

DC DD

LL IM

Cùng một lúc chỉ dùng một trong

IM CE BR

PL WA WS WL FR

TU

CR TG SE

dùng một trong các tải trọng

giới hạn

EV

ES

PL LS EL

SH EQ CT CV

C ờ độ I

Cường độ I p 1,75 1,00 ‐ ‐ 1,00 0,5/1.2 TG SE ‐ ‐ ‐ Cường độ II p ‐ 1,00 1,40 ‐ 1,00 0,5/1.2 TG SE ‐ ‐ ‐

C ờ độ III

Cường độ III p 1,35 1,00 0.4 1,00 1,00 0,5/1.2 TG SE ‐ ‐ ‐ Đặc biệt p 0,50 1,00 ‐ ‐ 1,00 ‐ ‐ ‐ 1,00 1,00 1,00

ử d

Sử dụng 1.0 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 1,0/1,2 

TG SE ‐ ‐ ‐ Mỏi chỉ có LL,

IM & CE

Trang 20

Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên (A3 4 1-2)

Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên (A3.4.1-2)

Trang 21

Khối lượng riêng (tỷ trọng) tham khảo của một số vật liệu (A3 5 1-1)

Trang 22

 Hệ số sức kháng với TTGH cường độ cho kết cấu BTCT thi công

3.3.4 Hệ số sức kháng (1/2)

 Hệ số sức kháng với TTGH cường độ cho kết cấu BTCT thi côngtheo phương pháp thông thường được quy định như sau (A5.5.4.2.1):

Trạng thái giới hạn cường độ Hệ số 

Trạng thái giới hạn cường độ Hệ số  Đối với uốn và kéo:

Bê tông cốt thép

ố

0,90

Đối với cắt và xoắn:

Bê tông có tỷ trọng thông thường g ỷ g g g 0,90

Đối với nén dọc trục có cốt thép xoắn hoặc giằng, trừ trường

hợp động đất vùng 3

0,75 hợp động đất vùng 3

Đối với nén trong mô hình chống và giằng 0,70

Đối với nén tại vùng neo:

Bê tông có tỷ trọng thông thường

Bê tông có tỷ trọng thấp

0,80 0,65

Đối với kéo trong cốt thép tại vùng neo 1,00

Trang 23

PPR = Aps.fpy/(Aps.fpy + As.fy)

 Đối với các trạng thái giới hạn khác hệ số sức kháng được lấy mặc

 Đối với các trạng thái giới hạn khác, hệ số sức kháng được lấy mặc địnhị  = 1,0. ,

Trang 24

) Số là thiết kế à hệ ố là

3.3.5 Hoạt tải xe ô tô thiết kế (1/4)

a) Số làn xe thiết kế và hệ số làn xe

 Bề rộng một làn xe chạy được lấy = 3500 mm  Số làn xe thiết kế ,

nL, được bằng phần nguyên của tỷ số W/3500 W là bề rộng phần xe chạy = khoảng trống của lòng cầu giữa hai đá vỉa hoặc lan can (mm).chạy khoảng trống của lòng cầu giữa hai đá vỉa hoặc lan can (mm)

 Nhằm xét tới xs tất cả các làn xe đồng thời có xe, hiệu ứng của các

ô tô tk t ê á là hải đ hâ ới hệ ố là h

xe ô tô tk trên các làn phải được nhân với hệ số làn xe, m, như sau:

Trang 25

b) H t tải ô tô thiết kế

3.3.5 Hoạt tải xe ô tô thiết kế (2/4)

b) Hoạt tải xe ô tô thiết kế

 Hoạt tải xe ô tô thiết kế chạy trên cầu ký hiệu là HL-93, là tổ hợp lớn hơn của:

 Xe tải thiết kế + Tải trọng làn thiết kế;

 Xe hai trục thiết kế + Tải trọng làn thiết kế

Trang 26

 Tải trọng làn thiết kế: là tải trọng phân bố đều trên mỗi làn xe, có trị

số = 9,3 N/mm Theo chiều ngang nó được giả thiết phân bố đều trên chiều rộng = 3000 mm

Trang 27

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	1,71 MB