Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4116:2023 Công trình thủy lợi - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 4116:2023

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP THỦY CÔNG - YÊU CẦU THIẾT KẾ

Concrete and renforced concrete structures of hydraulic engineering constructions - Requirements for design

Mục lục

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

3.1. Thuật ngữ và định nghĩa

3.2. Ký hiệu

4. Yêu cầu chung

5. Vật liệu cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

5.1. Bê tông

5.2. Cốt thép

6. Các yêu cầu về cấu tạo

6.1. Yêu cầu chung

6.2. Khe biến dạng tạm thời và lâu dài

6.3. Bố trí cốt thép dọc và ngang

6.4. Hướng dẫn bổ sung cho việc thiết kế các cấu kiện ứng suất trước

7. Các tính toán cơ bản

8. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo độ bền và mỏi

8.1. Tính toán cấu kiện bê tông theo độ bền

8.2. Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo độ bền

9. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo sự hình thành, mở rộng khe nứt và biến dạng

9.1. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo theo sự hình thành khe nứt

9.2. Tính toán bề rộng khe nứt trong kết cấu bê tông cốt thép

9.3. Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo biến dạng

10. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép chịu tác động của nhiệt độ và độ ẩm

Phụ lục A (Tham khảo) Đặc trưng của bê tông đẻ tính toán kết cấu theo tác động của nhiệt độ

Phụ lục B (Tham khảo) Biểu đồ xác định hệ số tính toán cường độ của các cấu kiện bê tông tiết diện chữ T, chữ I và hình hộp

Phụ lục C (Tham khảo) Biểu đồ xác định hệ số độ cứng của mặt cắt không chống nứt của các cấu kiện tiết diện hình chữ nhật tính theo độ mở rộng khe nứt

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 4116:2023 thay thế cho TCVN 4116:1985;

TCVN 4116:2023 do Cục Quản lý Xây dựng Công trình biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP THỦY CÔNG - YÊU CẦU THIẾT KẾ

Concrete and renforced concrete structures of hydraulic engineering constructions - Requirements for design

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật trong công tác thiết kế mới, thiết kế sửa chữa nâng cấp xây dựng các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép công trình thủy lợi.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn dưới đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 2737 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 5574 Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép;

TCVN 1651-1 Thép cốt cho bê tông - Phần 1: Thép thanh tròn trơn;

TCVN 1651-2 Thép cốt cho bê tông - Phần 2: Thép thanh vằn;

TCVN 1651-3 Thép cốt cho bê tông - Phần 3: Lưới thép hàn;

TCVN 6284-2 (ISO 6394-2) Thép cốt bê tông dự ứng lục - Phần 2: Dây kéo nguội;

TCVN 6284-4 (ISO 6394-4) Thép cốt bê tông dự ứng lực - Phần 4: Dảnh;

TCVN 6284-5 (ISO 6394-5) Thép cốt bê tông dự ứng lực - Phần 5: Thép thanh cán nóng có hoặc không xử lý tiếp;

TCVN 6288 (ISO 10544) Dây thép vuốt nguội để làm cốt bê tông và sản xuất lưới thép hàn để là cốt;

TCVN 4253 Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 8216 Công trình thủy lợi - Thiết kế đập đất đầm nén;

TCVN 8421 Công trình thủy lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu;

TCVN 8645 Công trình thủy lợi - Thiết kế, thi công và nghiệm thu khoan phụt xi măng vào nền đá;

TCVN 9346  Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển;

TCVN 12014 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu chung về độ bền thiết kế và tuổi thọ sử dụng;

TCVN 12251:2018 Bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng.

3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

3.1. Thuật ngữ và định nghĩa

3.1.1

Kết cấu bê tông (concrete structure):

Kết cấu được làm từ bê tông không có cốt thép hoặc với lượng thép rất nhỏ (được lắp đặt theo cấu tạo và không được kể đến trong tính toán); trong kết cấu bê tông, nội lực gây bởi các tác động (lực tính toán từ khối lượng bản thân và các tải trọng và tác động bên ngoài) hoàn toàn do bê tông tiếp nhận.

3.1.2

Kết cấu bê tông cốt thép (reinforced concrete structure):

Là kết cấu bằng bê tông và cốt thép làm việc; nội lực gây ra từ trọng lượng bản thân và tải trọng bên ngoài và các ảnh hưởng trong kết cấu bê tông cốt thép được tiếp nhận bởi bê tông, cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo.

3.1.3

Kết cấu thép - bê tông cốt thép (steel - reinforced concrete structure):

Là kết cấu bằng bê tông, cốt thép chịu lực, cốt thép cấu tạo và thép tấm chịu lực; nội lực gây ra từ trọng lượng bản thân và tải trọng bên ngoài và các ảnh hưởng trong kết cấu thép - bê tông cốt thép được tiếp nhận bằng bê tông, thép thanh và thép tấm.

3.1.4

Bê tông đầm rung (Vibration Concrete)

Là bê tông thông thường và hỗn hợp vữa bê tông có độ sụt, khi thi công sử dụng đầm rung để đầm chặt. Bê tông đầm rung còn được tạo ra từ hỗn hợp bê tông không có độ sụt bằng cách bổ sung thêm dung dịch chất kết dính để hỗn hợp vữa có thể sử dụng đầm rung để đầm. Bê tông đầm rung có thể thi công thành từng khối, cột hoặc có thể thi công theo lớp.

3.1.5

Bê tông đầm lăn (Roller compacted concrete)

Là loại bê tông mà hỗn hợp vữa bê tông không có độ sụt. Hỗn hợp được rải theo lớp và sử dụng máy đầm lăn để đầm chặt.

3.1.6

Khe biến dạng (deformation joint)

Khe được hình thành giữa hai kết cấu bê tông, kết cấu bê tông cốt thép hoặc giữa các bộ phận của công trình thủy lợi mà tại đó các kết cấu này chuyển vị độc lập với nhau.

3.1.7

Khe biến dạng lâu dài (permanent joint)

Còn gọi là khe lâu dài, khe biến dạng cho phép các kết cấu bê tông, kết cấu bê tông cốt thép hoặc các bộ phận của công trình chuyển vị trong quá trình thi công và trong toàn bộ quá trình khai thác hoặc sử dụng.

3.1.8

Khe biến dạng tạm thời (temporary joint)

Còn gọi là khe tạm thời, Khe biến dạng cho phép các kết cấu bê tông và hoặc kết cấu bê tông cốt thép chuyển vị trong quá trình thi công và được liền khối hóa theo quy định của thiết kế.

3.1.9

Khe lún (settlement joint)

Khe biến dạng cho phép các kết cấu bê tông và hoặc kết cấu bê tông cốt thép hoặc các bộ phận của công trình thủy lợi được lún không đều.

3.1.10

Khe nhiệt (temperature joint)

Khe biến dạng cho phép các kết cấu bê tông và hoặc kết cấu bê tông cốt thép chuyển vị tương đối với nhau khi nhiệt độ thay đổi.

3.1.11

Khe lún-nhiệt (temperature-settlement joint)

Khe biến dạng được hình thành để cho phép các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép hoặc các bộ phận của công trình thủy lợi khi lún không đều và chuyển vị khi nhiệt độ thay đổi.

3.1.12

Khớp nối (Joint)

Khe biến dạng có vật chắn nước để ngăn nước đi qua. Tương ứng với khe biến dạng lâu dài có vật chắn nước là khớp nối lâu dài và tương ứng với khe biến dạng tạm thời có vật chắn nước lả khớp nối tạm thời.

3.2. Ký hiệu

3.2.1  Nội lực từ tải trọng bên ngoài tác động lên mặt cắt ngang của cấu kiện

M - Mô men uốn;

N - Lực dọc;

Q - Lực cắt.

3.2.2  Đặc trưng vật liệu

R_b - Cường độ tính toán của bê tông chịu nén tương ứng với trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất của bê tông tuổi 180 ngày (hoặc 1 năm);

R_bt - Cường độ tính toán của bê tông chịu kéo đúng tâm tương ứng với trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất của bê tông tuổi 180 ngày (hoặc 1 năm);

R_b,ser - Cường độ tính toán của bê tông chịu nén tương ứng với trạng thái giới hạn nhóm thứ hai của bê tông tuổi 180 ngày (hoặc 1 năm);

R_bt,ser - Cường độ tính toán của bê tông chịu kéo đúng tâm tương ứng với trạng thái giới hạn nhóm thứ hai của bê tông tuổi 180 ngày (hoặc 1 năm);

R_s - Cường độ tính toán của thép thanh;

R_si - Cường độ tính toán của thép tấm;

R_sw - Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép ngang đối với các trạng thái giới hạn của nhóm thứ nhất khi tính toán các mặt cắt nghiêng theo trục dọc của cấu kiện;

R_sc - Cường độ tính toán của cốt thép ngang chịu nén cho trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất;

E_b - Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi kéo và nén;

E_s - Mô đun đàn hồi của thép;

v - Hệ Số poisson;

v₁ - Tỷ lệ giữa các mô đun đàn hồi tương ứng của cốt thép và bê tông;

v₂ - Hệ số biến đổi cường độ của bê tông trong sản xuất.

3.2.3  Đặc trưng vị trí của cốt thép dọc trong mặt cắt ngang của cấu kiện

S - Ký hiệu cốt thép dọc:

a) Đối với cấu kiện chịu uốn - nằm trong vùng kéo do tác động của ngoại lực;

b) Đối với cấu kiện chịu nén - nằm trong vùng kéo do tác động của lực hoặc ít nhất là phía bị nén ít nhất của mặt cắt;

c) Đối với cấu kiện chịu kéo lệch tâm - gần điểm tác dụng của lực dọc bên ngoài nhất;

d) Đối với cấu kiện chịu kéo đúng tâm - toàn bộ mặt cắt ngang của cấu kiện;

S’ - Ký hiệu cốt thép dọc:

a) Đối với cấu kiện chịu uốn - nằm trong vùng nén do tác động của ngoại lực;

b) Đối với cấu kiện chịu nén - nằm trong vùng kéo do tác động của lực hoặc ít nhất là phía bị nén lớn nhất của mặt cắt;

c) Đối với cấu kiện chịu kéo lệch tâm - xa điểm tác dụng của lực dọc bên ngoài nhất.

3.2.4  Đặc trưng hình học

b - Chiều rộng của mặt cắt hình chữ nhật, chiều rộng bản cánh của mặt cắt chữ T hoặc chữ I;

h - Chiều cao mặt cắt chữ nhật, chữ T hoặc chữ l;

a, a ’ - Khoảng cách từ trọng tâm hợp lực của cốt thép S, S’ tương ứng, đến mép biên gần nhất của tiết diện;

h₀ - Chiều cao hữu ích của tiết diện chịu lực h₀ = h - a;

h’₀ - Chiều cao hữu ích của tiết diện chịu lực h’₀ = h - a’;

X - Chiều cao tiết diện vùng nén (bê tông);

ξ - Tỷ lệ chiều cao vùng bê tông chịu nén, bằng X/h₀;

s - Kích thước giữa các cốt đai (bước đai), có thể thay đổi theo chiều dài cấu kiện;

e₀ - Độ lệch tâm của lực dọc N tính đến trọng tâm của tiết diện;

e,e’ - Khoảng cách từ điểm tác dụng của lực dọc, tương ứng, đến trọng tâm hợp lực của cốt thép S và S’;

d - Đường kính tiêu chuẩn của thanh thép;

F - Diện tích tiết diện ngang của bê tông;

A_b - Diện tích tiết diện ngang vùng nén của bê tông;

A_red - Diện tích giảm yếu mặt cắt ngang của cấu kiện;

A_s, A'_s - Diện tích cốt thép tương ứng với S và S’;

A_sw - Diện tích cốt đai phân bổ trong cùng một mặt phẳng vuông góc với trục dọc của cấu kiện, cắt qua mặt cắt nghiêng;

A_s,inc - Diện tích của thép xiên trong phạm vi mặt cắt nghiêng với trục dọc của cấu kiện;

I - Mô men quán tính của tiết diện bê tông tính với trọng tâm của tiết diện;

I_res - Mô men quán tính của mặt cắt giảm yếu tính với trọng tâm của tiết diện;

I_s - Mô men quán tính của cốt thép tính với trọng tâm của tiết diện;

I_b - Mô men quán tính của vùng nén bê tông tính với trọng tâm của tiết diện;

S_b - Mômen tĩnh của diện tích bê tông chịu nén tính với trọng tâm hợp lực cốt thép S'

S_s, S’_s - Mô men tĩnh của diện tích tất cả cốt thép dọc trên tiết diện tính với trọng tâm hợp lực tương ứng với cốt thép S và S’.

3.2.5  Hệ số

γ_lc - Tổ hợp tải trọng;

γ_n - Độ tin cậy theo cấp của công trình;

γ_c - Điều kiện làm việc của kết cấu;

γ_b - Điều kiện làm việc của bê tông;

γ_s - Điều kiện làm việc của cốt thép;

μ - Hàm lượng cốt thép, được xác định bằng tỷ số giữa diện tích của cốt thép A_s với diện tích tiết diện của cấu kiện bh₀.

4. Yêu cầu chung

4.1  Khi thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của các công trình thủy công, ngoài các yêu cầu của tiêu chuẩn này, cần thực hiện theo các yêu cầu của TCVN 5574.

4.2  Việc lựa chọn loại kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (nguyên khối, đúc sẵn, kể cả ứng suất trước) cần được thực hiện trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật của các phương án, có tính đến việc sử dụng tối ưu nguồn lao động, vật tư, khuyến khích tiết kiệm năng lượng, giảm giá thành công trình.

Khi lựa chọn các cấu kiện của kết cấu đúc sẵn, cần xem xét tính thích hợp của việc sử dụng kết cấu ứng suất trước.

Loại kết cấu, kích thước cơ bản của các cấu kiện, cũng như hàm lượng cốt thép cần được xác định trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án.

4.3  Các cấu kiện của kết cấu đúc sẵn phải đáp ứng các điều kiện cơ giới hóa sản xuất. Tính hiệu quả của kết cấu đúc sẵn cần được xem xét, có tính đến các điều kiện chế tạo, vận chuyển và khả năng thi công.

4.4  Đối với các kết cấu toàn khối, cần lựa chọn các kích thước thống nhất để cho phép sử dụng ván khuôn thông dụng.

4.5  Kết cấu các mối nối của các cấu kiện đúc sẵn phải đảm bảo truyền lực giữa các cầu kiện và khả năng chịu lực của bản thân mối nối.

4.6  Khi thiết kế các kết cấu công trình thủy công mà thực tiễn thiết kế và xây dựng chưa được kiểm nghiệm đầy đủ, đối với các điều kiện làm việc tĩnh và động phức tạp của kết cấu, ngoài việc tính toán cần có các nghiên cứu thực nghiệm.

4.7  Để đảm bảo độ kín nước của kết cấu, cần phải thực hiện các biện pháp sau:

Sử dụng bê tông có mác chống thấm tương ứng với mác chống thấm của mặt chịu áp lực nước và bề mặt bên ngoài (đặc biệt là ở những vùng có mực nước thay đổi);

Lắp đặt các kết cấu chống thấm (vật chắn nước) trong các khe biến dạng và sử dụng công nghệ đặc biệt để xử lý các mối nối ngang;

Lắp đặt thiết bị thoát nước;

Lắp đặt các tấm cách nhiệt cho bề mặt bên ngoài để tránh sốc nhiệt cho khối bê tông;

Việc lựa chọn các biện pháp cần được thực hiện trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật của các phương án.

5. Vật liệu cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

5.1. Bê tông

5.1.1  Bê tông cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của các công trình thủy công phải đáp ứng các yêu cầu của TCVN 5574 và các chỉ dẫn trong phần này.

5.1.2  Khi thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của các công trình thủy công, tùy theo cấp công trình và điều kiện làm việc, phải lập các chỉ tiêu chất lượng bê tông, trong đó chủ yếu là các chỉ tiêu sau:

a) Cấp cường độ chịu nén của bê tông (Mpa), tương ứng với giá trị đảm bảo vệ cường độ bê tông, với độ đảm bảo q = 0,95. Trong các kết cấu khối lớn, được phép sử dụng bê tông có giá trị cường độ với độ đảm bảo q = 0,90. Đối với vùng bên trong của đập bê tông trọng lực cho phép sử dụng các loại bê tông với độ bảo đảm q = 0,85.

Trong thiết kế, các loại cấp cường độ chịu nén của bê tông sau đây thường được sử dụng: B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B17.5; B20; B22,5; B25; B27.5; B30; B35; B40.

Khi có luận chứng thích hợp, cho phép sử dụng các giá trị trung gian của các cấp cường độ chịu nén khác với các loại trên. Các đặc trưng vật liệu của loại bê tông này nên được xác định bằng phép nội suy:

b) Cấp của cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông (MPa), được sử dụng trong các trường hợp khi xác định độ bền của kết cấu và được kiểm soát trong sản xuất.

Trong thiết kế, các loại cấp cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông sau đây thường được sử dụng: B_t 0,8; B_t 1,2; B_t 1,6; B_t 2,0; B_t 2,4; B_t 2,8; B_t 3,2;

c) Mác chống thấm của bê tông. Trong thiết kế, các loại mác chống thấm của bê tông sau đây thường được sử dụng: W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20.

5.1.3  Các yêu cầu bổ sung trong thiết kế cần được thực hiện bởi các nghiên cứu thực nghiệm: đối với cường độ chống cắt của các mối nối xây dựng ngang, cường độ chịu kéo giới hạn, khả năng chống mài mòn, khả năng chống xâm thực, sinh nhiệt trong quá trình đông cứng bê tông, tránh các phản ứng có hại của xi măng kiềm với cốt liệu, v.v. Các giá trị giới hạn kéo của bê tông tham khảo trong Bảng A.8 và cường độ chống cắt của các mối nối xây dựng ngang tham khảo trong A.6 của Phụ lục A.

5.1.4  Yêu cầu đối với kết cấu bê tông của công trình thủy công về cường độ chịu nén, chịu kéo và mác chống thấm, v.v. cần được xác định theo các vùng của kết cấu, đồng thời các yêu cầu về đặc trưng vật liệu của bê tông phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế của bê tông ở các vùng và kết cấu khác nhau trong thời gian xây dựng và vận hành.

5.1.5  Thông thường, thời gian đông cứng (tuổi) của bê tông, tương ứng với các cấp cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo dọc trục và mác chống thấm đối với kết cấu công trình thủy công trên sông là 180 ngày, đối với kết cấu đúc sẵn và nguyên khối của công trình cảng biển và cảng sông là 28 ngày.

Chú thích - Nếu các điều kiện về tải trọng thực tế của kết cấu, phương pháp thi công, điều kiện đông cứng bê tông, loại và chất lượng xi măng được xác định thì cho phép sử dụng cấp và mác bê tông ở tuổi khác.

5.1.6  Các cấp cường độ chịu nén và kéo của bê tông phải được xác định tùy thuộc kết quả tính toán ứng suất của kết cấu, có tính đến thời gian chịu tải thực tế.

Đối với các bộ phận bê tông cốt thép làm bằng bê tông nặng, được thiết kế để chịu tác dụng của tải trọng lặp lại và kết cấu thanh chịu nén bằng bê tông cốt thép (thanh của cầu cạn ven bờ trên cọc, cọc ống, v.v.), nên sử dụng bê tông có cấp cường độ chịu nén ít nhất là B20.

Đối với các kết cấu bê tông ứng suất trước, cấp cường độ chịu nén đối với kết cấu có cốt thép tối thiểu là B15; đối với các cấu kiện chôn trong đất hoặc do tác động rung động cấp cường độ tối thiểu là B30.

5.1.7  Mác chống thấm của bê tông được xác định tùy thuộc vào Gradient cột nước, xác định bằng tỷ số giữa áp lực lớn nhất (m) với chiều dày của kết cấu hoặc khoảng cách từ mặt chịu áp lực đến thiết bị thoát nước (m) và nhiệt độ của nước tại mặt tiếp xúc với kết cấu (° C), nêu trong Bảng 1 và cần tính đến độ xâm thực môi trường nước.

Bảng 1- Mác chống thấm của bê tông theo Gradient cột nước

Trong các kết cấu bê tông cốt thép chịu áp lực và không chịu áp lực không cho phép nứt của các công trình biển, mác chống thấm thiết kế của bê tông tối thiểu phải là W4.

5.1.8  Cần xem xét việc sử dụng rộng rãi các chất phụ gia hóa học, cũng như việc sử dụng các phụ gia khoáng và đồng thời đáp ứng các yêu cầu của các quy định hiện hành.

5.1.9  Khi có các yêu cầu về khả năng chống mài mòn hoặc khả năng chống xâm thực đối với bê tông của kết cấu, cấp cường độ chịu nén của bê tông tối thiểu phải là B25, mác bê tông chống thấm tối thiểu phải là W8.

5.1.10  Khi có luận chứng thích hợp cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của các công trình thủy công, cho phép sử dụng bê tông ứng suất trước và cho phép sử dụng bê tông nhẹ để giảm trọng lượng bản thân của kết cấu.

5.1.11  Để làm liền khối các cấu kiện của kết cấu đúc sẵn có thể tiếp xúc với nước xâm thực, mác chống thấm của mối nối không được thấp hơn mác chống thấm các cấu kiện.

5.1.12  Cấp cường độ chịu nén và cấp cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông phải được lấy theo Bảng 2 và Bảng 3 tùy thuộc vào các giá trị ứng suất tính toán của bê tông, được xác định theo hướng dẫn trong Điều 8, 9, 10 của tiêu chuẩn này.

Bảng 2 - Cường độ tiêu chuẩn và tính toán của bê tông

Đơn vị tính bằng megapascan

Bảng 3- Cường độ tiêu chuẩn và tính toán của bê tông chịu kéo dọc trục

Đơn vị tính bằng megapascan

5.1.13  Cường độ tính toán của bê tông đối với các trạng thái giới hạn của nhóm thứ nhất R_b và R_bt giảm (hoặc tăng) bằng cách nhân với các hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ_bi, có tính đến sự ảnh hưởng lên cường độ của bê tông của tổ hợp tải trọng, tuổi của bê tông tại thời điểm chất tải với tải trọng thực tế và ở tuổi của bê tông tương ứng với cấp cường độ của nó, sự khác biệt về cường độ của bê tông trong kết cấu và trong các mẫu đối chứng, sơ đồ chất tải, mức độ biến dạng trên một mặt cắt, hình dạng mặt cắt, trạng thái ứng suất phức, loại và kích thước của kết cấu, khe thi công, tải trọng lặp lại nhiều lần, sơ đồ bố trí cốt thép, các yếu tố khác, Giá trị hệ số điều kiện làm việc của bê tông nêu trong Bảng 4.

Bảng 4 - Hệ số điều kiện làm việc của bê tông

Cường độ tính toán của bê tông đối với các trạng thái giới hạn của nhóm thứ hai R_b,ser, và R_bt,ser được tính toán với hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ_bi = 1, trừ các trường hợp quy định trong 9.2, 9.3, 10.13.

5.1.14  Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu bê tông, có tính đến ảnh hưởng của thay đổi biến dạng trên tiết diện đến cường độ của bê tông chịu kéo, được xác định theo công thức

và γ_b3 ≤ 2

trong đó:

c - thông số phụ thuộc vào loại bê tông, cấu trúc, độ ẩm và các yếu tố khác;

h_t - là chiều cao vùng chịu kéo của tiết diện (cm) được xác định theo giả thiết bê tông làm việc đàn hồi.

Giá trị của tham số c cần được xác định trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm. Đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I ở giai đoạn thiết kế cơ sở và đối với công trình cấp II, III và cấp IV trong mọi giai đoạn thiết kế, có thể lấy theo Bảng 5.

Bảng 5 - Cấp cường độ chịu nén của bê tông

5.1.15  Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu bê tông, có tính đến ảnh hưởng của hình dạng tiết diện đến cường độ của bê tông chịu kéo, được xác định theo công thức:

trong đó; K là hệ số phụ thuộc vào hình dạng và tỷ lệ các kích thước của tiết diện, lấy như sau;

- Đối với tiết diện chữ nhật, hình tròn, hình chữ thập và chữ T có bản cánh trong vùng nén K= 0.

- Đối với tiết diện hình vành khăn, hệ số K bằng tỷ số giữa kích thước của đường kính trong và đường kính ngoài.

- Đối với tiết diện chữ T có bản cánh trong vùng kéo, hình hộp và chữ l, hệ số K phải được xác định:

Khi  tra biểu đồ theo Phụ lục B

ở đây; b_f và h_f - Chiều rộng và chiều cao của bản chịu kéo

5.1.16  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông, có tính đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất hai trục đến cường độ bê tông được xác định theo công thức:

a) Dưới tác dụng của ứng suất thay đổi dấu:

Khi kiểm tra cường độ bê tông chịu nén:

Khi kiểm tra cường độ bê tông chịu kéo:

σ₁, σ₃ - giá trị ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất trong bê tông (Mpa)

b) Dưới tác dụng của ứng suất cùng dấu: γ_b5 = 1,0

5.1.17  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông, có tính đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất thể tích đến cường độ của nó, được xác định theo công thức:

a) Khi mọi phía chịu nén:

b) Khi hai trục chịu nén và trục thứ 3 chịu kéo:

Khi kiểm tra cường độ chịu nén của bê tông - Theo công thức (4);

Khi kiểm tra cường độ chịu kéo của bê tông:

c) Khi hai trục chịu kéo và trục thứ ba chịu nén:

Khi kiểm tra cường độ chịu nén của bê tông:

Khi kiểm tra cường độ chịu kéo của bê tông - Theo công thức (5)

trong đó:

α₂ - Hệ số độ rỗng hữu hiệu của bê tông

σ₂ - Giá trị ứng suất chính trung bình (Mpa).

Đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I, hệ số α₂ cần được xác định bằng thực nghiệm. Trong trường hợp không có số liệu thực nghiệm, cho phép xác định hệ số α₂ theo công thức:

Và giá trị α₂ không được nhỏ hơn 0,15;

5.1.18  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông chịu kéo trong kết cấu bê tông cốt thép, có kể đến ảnh hưởng của sơ đồ bố trí cốt thép, lấy bằng:

γ_b8 = 1,0 - Với cốt thép một lớp, cũng như với nhiều lớp khi khoảng cách giữa các lớp cốt thép hoặc giữa các thanh trong một lớp > 8d (d - đường kính của cốt thép);

γ_b8 = 1,2- Với cốt thép nhiều lớp, khi khoảng cách giữa các lớp và giữa các thanh trong lớp ≤ 8d;

5.1.19  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép chịu kéo đúng tâm, có xét đến ảnh hưởng của hệ số và phân bố của cốt thép, được xác định theo công thức

trong đó: μ - Hệ số hàm lượng cốt thép;

v = E_s/E_b

d - Đường kính cốt thép.

5.1.20  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông chịu kéo trong kết cấu bê tông cốt thép, có xét đến ảnh hưởng của sự làm việc không đàn hồi của bê tông, được xác định theo công thức:

Với 1 lớp cốt thép chịu kéo, cũng như với nhiều lớp thông thường:

và không lớn hơn:

Với cốt thép bố trí nhiều lớp, khi khoảng cách giữa các lớp và các thanh trong lớp ≤ 8d.

trong công thức (13) và (14):

a - Khoảng cách từ mép biên chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm lớp cốt thép chịu kéo gần nhất;

a”i - Khoảng cách giữa các lớp cốt thép;

c - Thông số xác định theo Bảng 6;

h_t - Chiều cao vùng chịu kéo của tiết diện;

d_h - Đường kính thanh thép của lớp cốt thép gần trục trung hòa nhất.

Chú thích - Khi xác định hệ số γ_b10, mặt cắt giảm yếu được xem xét, không kể đến cốt thép vùng nén.

5.1.21  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông chịu kéo trong kết cấu bê tông cốt thép, có tính đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất phẳng dưới tác dụng của các ứng suất thay đổi dấu, được xác định theo công thức:

trong đó: σ_mc, σ_mt - Ứng suất nén và ứng suất kéo tương ứng.

Khi γ_b8.γ_b10 ≥ 2 lấy γ_b8.γ_b10 = 2,0

5.1.22  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, có xét đến ảnh hưởng của tải trọng lặp lại nhiều lần, được xác định theo công thức:

trong đó N - số chu kỳ tải trọng;

γ’_b12 - Hệ số điều kiện làm việc của bê tông với số chu kỳ gia tải N = 2.10⁶, lấy theo Bảng 6.

Bảng 6 - Hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ’_b12

Khi số chu kỳ N nhỏ hơn số chu kỳ N_min trong Bảng 7, lấy γ_b12 = 1,0.

Bảng 7 - Số chu kỳ tải trọng tối thiểu N_min

5.1.23  Đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I, hệ số điều kiện làm việc của bê tông chịu kéo trong kết cấu bê tông và bê tông cốt thép γ_b13 có kể đến ảnh hưởng của các khe thi công phải được xác định trên cơ sở thí nghiệm.

Đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I ở giai đoạn thiết kế cơ sở và đối với công trình cấp II, III và cấp IV - trong tất cả các giai đoạn thiết kế, cho phép lấy γ_b13 = 0,5.

Đối với bê tông chịu nén, nên lấy γ_b13 = 1,0 trong mọi trường hợp.

5.1.24  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ_b14, có xét đến ảnh hưởng của sự khác biệt về tuổi của bê tông tại thời điểm gia tải trong quá trình thi công với tuổi của bê tông thiết kế, tương ứng với cấp công trình về cường độ chịu nén hoặc kéo. Đối với kết cấu của công trình cấp đặc biệt và I được xác định bằng thực nghiệm, đối với công trình cấp II, III và IV nếu không có số liệu thực nghiệm được phép lấy theo Bảng 8.

Bảng 8 - Hệ số γ_b14

5.1.25  Hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ_b15, có xét đến chênh lệch cường độ bê tông của kết cấu và mẫu đối chứng, được lấy bằng:

γ_b15 = 1,0 - Khi sản xuất cơ giới hóa, vận chuyển và cung cấp vữa bê tông cho khối đổ và đầm bằng đầm rung thủ công;

γ_b15 = 1,1 - Khi sản xuất hỗn hợp bê tông tự động, vận chuyển, rải và đầm được cơ giới hóa hoàn toàn.

5.1.26  Mô đun đàn hồi ban đầu E_b của kết cấu khối lớn chịu nén và kéo khi đông cứng tự nhiên, lấy theo Bảng 9.

Bảng 9 - Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo

 Đơn vị tính 10³ megapascan

CHÚ THÍCH: Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông nên được lấy thấp hơn 15% khi sử dụng vữa bê tông tự đầm.

Khi tính toán độ bền và biến dạng của các cấu kiện dạng tấm và thanh có thành mỏng, mô đun đàn hồi của bê tông trong mọi trường hợp phải được lấy theo Bảng 9 như đối với bê tông có đường kính lớn nhất là D_max = 40 mm và độ sụt ≥ 8 cm.

Mô đun chống cắt của bê tông Gb nên lấy bằng 0,4E_b.

Hệ số ban đầu của biến dạng ngang v (hệ số Poisson) được lấy như sau: đối với kết cấu khối lớn lấy bằng 0,15; đối với kết cấu dạng thanh và tấm lấy bằng 0,20.

5.1.27  Khối lượng thể tích của bê tông nặng, khi không có số liệu thí nghiệm nên lấy theo Bảng 10.

Bảng 10 - Khối lượng thể tích trung bình của bê tông ρ

Đơn vị tính g/cm³

5.2. Cốt thép

5.2.1  Các chỉ tiêu chất lượng của cốt thép được sử dụng khi thiết kế

5.2.1.1  Khi thiết kế công trình bê tông cốt thép phù hợp với các yêu cầu đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thì loại cốt thép, các chỉ tiêu chất lượng phải được quy định và kiểm soát.

5.2.1.2  Các loại thép sau đây dùng để làm cốt thép cho bê tông và phải phù hợp với các yêu cầu của các tiêu chuẩn tương ứng:

- Thép thanh cán nóng trơn với đường kính từ 6 mm đến 40 mm theo TCVN 1651-1 và thép thanh vằn cán nóng với đường kính từ 6 mm đến 50 mm theo TCVN 1651-2;

- Thép thanh gia công cơ nhiệt với đường kính từ 15 mm đến 40 mm theo TCVN 6284-5 (ISO 6934-5);

- Dây thép vuốt nguội với đường kính từ 5 mm đến 12 mm theo TCVN 6288 (ISO 10544);

- Dây thép kéo nguội với đường kính từ 2,5 mm đến 12,2 mm theo TCVN 6284-2 (ISO 6394- 2);

- Dảnh 7 sợi hoặc 19 sợi với đường kính từ 9,3 mm đến 21,8 mm theo TCVN 6284-4 (ISO 6934-4). Dảnh được phân thành loại có bề mặt trơn, có gân, hoặc lồi lõm (có vết ấn), hoặc được nén chặt từ dây thép trơn.

5.2.1.3  Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của cốt thép được quy định khi thiết kế là cường độ chịu kéo của cốt thép. Cường độ chịu kéo của cốt thép thỏa mãn giá trị được đảm bảo của giới hạn chảy thực tế hoặc quy ước (bằng giá trị của ứng suất ứng với độ dãn dài dư tương đối 0,1 % hoặc 0,2 %) với xác suất đảm bảo không nhỏ hơn 0,95 theo các tiêu chuẩn tương ứng.

Ngoài ra, trong các trường hợp cần thiết, cần quy định thêm yêu cầu về các chỉ tiêu chất lượng bổ sung như: tính hàn được, tính dẻo, tính chịu lạnh, tính chống ăn mòn, các đặc trưng bám dính với bê tông, v.v...

5.2.1.4  Đối với các kết cấu bê tông cốt thép thường (không ứng suất trước):

- Cốt thép dọc theo tính toán nên ưu tiên sử dụng cốt thép thanh vằn theo TCVN 1651-2 (loại CB300-V, CB400-V, CB500-V và CB600-V), cũng như cốt thép dạng dây vuốt nguội (theo TCVN 6288 (ISO 10544)) cho lưới cốt thép hàn và khung cốt thép hàn. Khi có luận chứng hợp lý thì cho phép sử dụng cốt thép có cấp cường độ chịu kéo cao hơn.

- Cốt thép ngang và cốt thép hạn chế biến dạng ngang (xiên và đai), sử dụng cốt thép trơn theo TCVN 1651-1 (loại CB240-T, CB300-T), cũng như cốt thép thanh vằn theo TCVN 1651-2 (loại CB300-V, CB400-V, CB500-V) và dây thép vuốt nguội theo TCVN 6288 (ISO 10544).

5.2.1.5  Đối với các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước, thì các loại cốt thép sau đây được sử dụng:

- Cốt thép cán nóng thanh vằn theo TCVN 1651-2 (loại CB600-V);

- Cốt thép thanh cán nóng thanh vằn cường độ cao theo TCVN 6284-5 (ISO 6934-5);

- Dây thép kéo nguội cường độ cao theo TCVN 6284-2 (ISO 6394-2:1991);

- Dảnh 7 sợi hoặc 19 sợi theo TCVN 6284-4 (ISO 6934-4);

5.2.1.6  Cường độ tiêu chuẩn và tính toán của các loại cốt thép dùng trong kết cấu bê tông cốt thép của các công trình thủy công, nên lấy theo Bảng 11, 12 và 12a.

Bảng 11 - Cường độ tính toán chịu kéo và chịu nén của cốt thép đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất

Bảng 12 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của cốt thép R_s,n và cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đối với các trạng thái giới hạn thứ hai R_s,ser

Bảng 12a - Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép ngang (cốt thép đai và các thanh uốn xiên) đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất

Khi tính toán cốt thép chịu ứng suất kéo chính (dầm ngang, công xôn ngắn, v.v.), phải lấy cường độ tính toán của cốt thép như đối với cốt thép dọc chịu tác dụng của mômen uốn.

Khi có luận chứng thích hợp cho kết cấu bê tông cốt thép của các công trình thủy công, cho phép sử dụng cốt thép thanh và thép dây thuộc các loại khác, các chỉ tiêu cơ lý thiết kế và quy chuẩn của chúng phải được thực hiện theo các tài liệu quy định hiện hành.

5.2.1.7  Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép thường (không ứng suất trước) lấy theo Bảng 13 và của cốt thép có ứng suất trước lấy theo các quy định của tiêu chuẩn TCVN 5574.

Bảng 13 - Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép

Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép khi tính toán các trạng thái giới hạn của nhóm thứ hai được lấy γ_si = 1.

5.2.1.8  Cường độ tính toán của cốt thép thanh thường (không ứng suất trước) chịu tải trọng lặp lại, khi tính toán độ bền mỏi cần được xác định theo công thức:

trong đó: γ_s1 - Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép xác định theo công thức:

chấp nhận γ_s1 không lớn hơn giá trị γ_s1 = 1,0

γ’_s1 - Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép khi chịu tải trọng chu kỳ N = 2.10⁶. Giá trị γ’_s1 được xác định như sau:

- Cốt thép loại CB240-T, CB300-T, CB300-V và CB400-V tính theo công thức (19);

- Cốt thép loại khác, theo TCVN 5574.

η₀ - Hệ số tính đến loại của cốt thép, lấy theo Bảng 14;

η_s - Hệ số tính đến đường kính của cốt thép, lấy theo Bảng 15;

η_c - Hệ số tính đến kiểu mối hàn, lấy theo Bảng 16

ρ_s - Hệ số không đối xứng chu kỳ ρ_s = σ_s,min / σ_s,max, trong đó σ_s,min, σ_s,max tương ứng là ứng suất nhỏ nhất và ứng suất lớn nhất trong cốt thép chịu kéo.

Bảng 14 - Hệ số η₀

Bảng 15 - Hệ số η_s

Bảng 16 - Hệ số η_c

Công thức (18) hợp lệ cho N < 2.10⁶

Với số chu kỳ tải trọng N ≥ 2.106 thì lấy γ_s1 = γ’_s1

Cốt thép chịu kéo về độ bền mỏi không được kiểm tra nếu hệ số γ’_s1 xác định theo công thức (19) lớn hơn 1,0.

5.2.1.9  Cường độ tính toán của cốt thép trong tính toán mỏi của kết cấu ứng suất trước được xác định theo TCVN 5574.

5.2.1.10  Mô đun đàn hồi của cốt thép thường (không ứng suất trước) và dảnh dạng sợi được lấy theo Bảng 17. Các loại cốt thép khác - theo các tài liệu quy định hiện hành.

Bảng 17 - Mô đun đàn hồi của cốt thép

5.2.1.11  Khi tính toán kết cấu bê tông cốt thép về mỏi, cần phải xét các biến dạng không đàn hồi ở vùng chịu nén của bê tông bằng cách giảm trị số mô đun đàn hồi của bê tông. Hệ số tính đổi từ cốt thép ra bê tông v’ được lấy theo Bảng 18.

Bảng 18 - Hệ số tính đổi từ cốt thép ra bê tông v’

6. Các yêu cầu về cấu tạo

6.1. Yêu cầu chung

Khi thiết kế kết cấu chịu tác động của nhiệt độ và độ ẩm, để ngăn ngừa phát sinh nứt, cần phải đưa ra các giải pháp thiết kế và biện pháp công nghệ sau đây:

- Các giải pháp mang tính cấu tạo:

Lựa chọn thiết kế hợp lý nhất trong điều kiện tự nhiên;

Bố trí khe lún lâu dài;

Bố trí khe lún - nhiệt lâu dài và tạm thời;

Bố trí cách nhiệt trên bề mặt bên ngoài bê tông:

Sử dụng cốt thép ứng suất trước (đối với kết cấu thành mỏng).

- Các biện pháp công nghệ:

Giảm sinh nhiệt trong bê tông bằng cách sử dụng xi măng tỏa nhiệt thấp, giảm lượng xi măng bằng cách sử dụng phụ gia hóa học, tro bay, v.v.;

Kiểm soát nhiệt độ của hỗn hợp bê tông;

Giảm tối đa nhiệt ban đầu và tỏa nhiệt do phân chia hợp lý chiều cao của các tầng đổ bê tông và khoảng thời gian giữa các tầng với tiến độ thi công;

Quy định chế độ nhiệt độ và độ ẩm của bề mặt khối bê tông để tránh khỏi sự biến động đột ngột của nhiệt độ môi trường và giữ ẩm vào mùa nóng bằng cách sử dụng biện pháp cách nhiệt vĩnh viễn hoặc tạm thời, dưỡng ẩm, che chắn để điều hòa nhiệt độ, v.v. .

Sử dụng đường ống làm mát bên trong cho khối đổ bê tông;

Tăng tính đồng nhất, đảm bảo độ giãn nở cao và tăng cường độ kéo dọc trục của bê tông;

Liên kết các kết cấu siêu tĩnh với nhau, cũng như làm liền khối các kết cấu khối lớn ở nhiệt độ bê tông gần với nhiệt độ hoạt động tối thiểu.

6.2. Khe biến dạng tạm thời và lâu dài

6.2.1  Để ngăn ngừa sự hình thành các vết nớt hoặc giảm độ mở khe nứt trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép nguyên khối, cần phải bố trí các khe biến dạng lâu dài hoặc các khe biến dạng tạm thời.

Các khe biến dạng lâu dài phải đảm bảo khả năng chuyển vị độc lập của các bộ phận kết cấu cả khi thi công và trong quá trình vận hành.

Các khe biến dạng tạm thời phải được bố trí nhằm:

Giảm ứng suất nhiệt độ trong bê tông trong quá trình thi công;

Giảm nội lực phát sinh do lún không đều của các bộ phận kết cấu trong thời gian thi công;

Phù hợp với cường độ thi công theo yêu cầu;

Đồng bộ với các kết cấu cốt thép, ván khuôn, các cấu kiện đúc sẵn, v.v.

6.2.2  Các khe biến dạng lâu dài trong kết cấu có thể được bố trí xuyên suốt hoặc dưới dạng các vết cắt dọc theo các bề mặt chịu sự dao động nhiệt độ đáng kể.

Khoảng cách giữa các khe biến dạng lâu dài và tạm thời nên được xác định tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và địa chất, đặc điểm cấu tạo của kết cấu, trình tự thi công, v.v.

6.2.3  Đối với các kết cấu khối đúc sẵn, cần phải áp dụng các biện pháp để đảm bảo kết nối thích hợp dọc theo các bề mặt tiếp xúc trong quá trình làm liền khối của kết cấu.

6.2.4  Để giảm ứng suất nhiệt độ, cũng như ảnh hưởng của độ lún không đều của nền, cho phép bố trí các khe biến dạng tạm thời và sẽ được làm liền sau khi nhiệt độ đã cân bằng và độ lún đã ổn định.

6.3. Bố trí cốt thép dọc và ngang

6.3.1  Đối với cấu kiện bê tông cốt thép khối lớn của công trình thủy công và trong lớp vỏ của đường hầm thủy công - trong mọi trường hợp, không áp dụng hàm lượng cốt thép tối thiểu theo tiêu chuẩn thông thường mà phải xác định cốt thép chịu lực theo tính toán, trong trường hợp này, diện tích mặt cắt ngang của cốt thép dọc phải lấy tối thiểu bằng 0,05% diện tích mặt cắt ngang thiết kế của bê tông.

6.3.2  Khoảng cách giữa các bề mặt thanh cốt thép theo chiều cao và chiều rộng của mặt cắt phải đảm bảo hoạt động liên kết của cốt thép với bê tông và phải được xác định có tính đến sự thuận tiện của việc đổ và đầm hỗn hợp bê tông.

Khoảng cách giữa các bề mặt thanh cốt thép đối với các kết cấu không lớn phải được tính đến các điều kiện đổ bê tông.

Trong kết cấu bê tông cốt thép khối lớn, khoảng cách giữa các bề mặt thanh cốt thép làm việc theo chiều rộng của mặt cắt được xác định bởi kích thước của cốt liệu bê tông, nhưng không nhỏ hơn 2,5d, trong đó d đường kính của cốt thép.

6.3.3  Chiều dày của lớp bê tông bảo vệ cần được xác định trên cơ sở:

- Đối với bề mặt phía trước của kết cấu không tiếp xúc trực tiếp với nước, hơi nước hoặc lượng mưa trong khí quyển:

Không nhỏ hơn 30 mm đối với cốt thép chịu lực và 20 mm đối với cốt thép phân bố, cốt đai trong dầm và tấm có chiều cao: ≤ 1,5 m, cũng như trong cột có cạnh nhỏ hơn: ≤ 1,5 m;

- Đối với các bề mặt phía trước của kết cấu và các bộ phận của kết cấu tiếp xúc trực tiếp với nước (các vùng có mực nước thay đổi, bề mặt của đập và đập tràn, lớp lót của đường hầm không áp, tấm gia cố các mái dốc kênh, v.v.) kết hợp với các tác động xâm thực hoặc xói mòn bởi phù sa - không nhỏ hơn 60 mm và không nhỏ hơn hai lần đường kính của thanh đối với cốt thép chịu lực và phân bố. Yêu cầu tương tự phải được áp dụng đối với kết cấu và các phần tử kết cấu, các lớp bảo vệ của bê tông tiếp xúc với hơi nước một cách có thường xuyên.

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ trong kết cấu bê tông cốt thép của công trình biển phải được lấy:

Đối với cốt thép chịu lực - không nhỏ hơn 60 mm;

Đối với cốt thép phân bố và cốt đai - không nhỏ hơn 40 mm.

Đối với các lớp bê tông bảo vệ, phải sử dụng bê tông có cường độ chịu nén ≥ B20, đồng thời mác chống thấm của bê tông không được thấp hơn mác thiết kế ở bề mặt phía thượng lưu của các kết cấu hoặc các bộ phận của kết cấu...

- Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn, khi sử dụng bê tông có cường độ chịu nén từ ≥ B15, chiều dày của lớp bảo vệ có thể giảm 10 mm so với các giá trị trên.

- Khi kết cấu bê tông cốt thép làm việc trong môi trường xâm thực, chiều dày của lớp bảo vệ ≥ 60 mm.

6.3.4  Đối với các tấm và tường bê tông cốt thép theo yêu cầu chống nứt có chiều cao mặt cắt ≥ 60 cm, với hàm lượng cốt thép là μ ≤ 0,008, cho phép bố trí nhiều lớp cốt thép dọc theo mặt cắt của cấu kiện, nhằm giảm chiều rộng tối đa của khe nứt theo chiều cao của mặt cắt.

6.3.5  Nếu các thanh cốt thép được đặt từ hai lớp trở lên, thì đường kính của các thanh các lớp không chênh lệch nhau quá 40%.

6.3.6  Từ điều kiện về độ bền của kết cấu thủy công không có ứng suất trước, đường kính của cốt thép phải được lấy đối với cốt thép thanh gia công làm bằng thép cán nóng ≥ 10 mm, đối với buồng xoắn và đối với khung và lưới đan hoặc là hàn ≥ 6 mm.

6.3.7  Các thanh cốt thép dọc của chịu kéo và chịu nén phải được kéo dài qua mặt cắt tính toán hoặc uốn nghiêng so với trục dọc của cấu kiện tại vị trí không còn yêu cầu chịu lực theo tính toán.

6.3.8  Cốt thép phân bố của các cấu kiện làm việc theo một phương cần phải được bố trí với số lượng ≤ 10% diện tích cốt thép chịu lực tại nơi có mômen uốn lớn nhất.

6.3.9  Khi thi công các mối hàn của cốt thép, cần tuân thủ các yêu cầu của các quy định hiện hành.

6.3.10  Trong các kết cấu được tính toán về mỏi, thông thường, tại một mặt cắt không được nối quá một nửa số thanh cốt thép chịu kéo. Không được phép sử dụng các mối nối chồng (không hàn và có hàn) cho cốt thép chịu kéo trong các kết cấu này.

6.3.11  Trong các cấu kiện chịu uốn có chiều cao tiết diện lớn hơn 700 mm, các thanh dọc của cấu kiện phải được bố trí ở các mặt bên. Khoảng cách giữa chúng theo chiều cao không được quá 400 mm, diện tích mặt cắt ngang - không nhỏ hơn 0,1% diện tích mặt cắt của phần bê tông, có kích thước bằng chiều cao bằng khoảng cách giữa các thanh này, theo chiều rộng - bằng một nửa chiều rộng của cạnh của cấu kiện, nhưng không quá 200 mm.

6.3.12  Đối với tất cả các bề mặt của các cấu kiện bê tông cốt thép, gần vị trí đặt cốt thép dọc tính toán, cần bố trí cốt thép ngang phân bố theo chiều dài thép dọc. Khoảng cách giữa các thanh ngang không được lớn hơn 500 mm và không quá hai lần chiều rộng của mặt cấu kiện.

6.3.13  Trong các cấu kiện thanh chịu nén lệch tâm, cũng như trong vùng chịu nén của cấu kiện chịu uốn khi có cốt thép dọc chịu nén, cần phải bố trí cốt đai.

Khoảng cách giữa các cốt đai trong khung buộc được lấy ≤ 15d, trong khung hàn ≤ 20d, trong đó d đường kính nhỏ nhất của cốt thép dọc chịu nén. Trong cả hai trường hợp, khoảng cách giữa các cốt đai không được quá 500 mm.

Cấu tạo của cốt thép ngang phải đảm bảo rằng các thanh dọc chịu nén không được cong vênh.

Ở những vị trí mà cốt thép làm việc được chồng lên nhau mà không cần hàn hoặc nếu hàm lượng cốt thép dọc lớn hơn 3%, thì khoảng cách cốt đai phải được lắp đặt cách nhau không quá 10d và không quá 300 min.

Trong các cấu kiện nén lệch tâm khối lớn, không tính đến cốt thép chịu nén, nên bố trí tăng gấp đôi khoảng cách giữa các thanh ngang cấu tạo (cốt đai) theo chiều cao (chiều rộng) của cấu kiện.

6.3.14  Khoảng cách giữa các thanh đai thẳng đứng trong các cấu kiện không có cốt thép uốn và trong trường hợp thiết kế có yêu cầu cốt thép ngang thì cần lấy:

a) Trên các đoạn gối đỡ (ít nhất là 1/4 nhịp):

Khi chiều cao tiết diện ≤ 450 mm - không lớn hơn h / 2 và không quá 150 mm;

Khi chiều cao tiết diện > 450 mm - không quá h / 3 và không quá 500 mm;

Khi chiều cao tiết diện ≥ 2000 mm - không lớn hơn h / 3;

b) Trên phần còn lại của nhịp:

Khi chiều cao tiết diện từ 300-2000 mm - không lớn hơn (3/4)h và không quá 500 mm;

Khi chiều cao tiết diện >2000 mm - không quá (3/4)h.

6.3.15  Trong các cấu kiện chịu uốn - xoắn, mối nối chồng của các cốt đai buộc phải bằng 30 đường kính đai và với khung hàn, tất cả các thanh ngang theo cả hai hướng phải được hàn vào các thanh dọc có góc, tạo thành một vòng khép kín.

6.3.16  Các lỗ khoét trong cấu kiện bê tông cốt thép phải được bố trí trong các ô của lưới và khung cốt thép.

Các lỗ có kích thước vượt quá kích thước của ô lưới phải được viền thêm cốt thép. Tổng diện tích mặt cắt ngang của nó không được nhỏ hơn mặt cắt ngang của cốt thép làm việc gián đoạn cùng phương.

6.3.17  Khi thiết kế kết cấu thép - bê tông cốt thép, phải đảm bảo sự hoạt động ăn khớp của cốt thép và thép tấm. Độ dày của thép tấm vỏ nên được lấy tối thiểu theo điều kiện lắp đặt và vận chuyển. Trong các cấu kiện thép - bê tông cốt thép của đường dẫn nước của nhà máy thủy điện, chiều dày của tấm thép phải được lấy theo điều kiện A_si ≤ A_s (ở đây A_si và A_s là diện tích mặt cắt của tấm thép và thanh cốt thép, tương ứng, trong mặt cắt tính toán của cấu kiện).

6.3.18  Cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép cần được bố trí dưới dạng giàn thép, khung và lưới thép hàn và bó cốt thép.

Các loại cốt thép nên được lựa chọn có tính đến công nghệ sản xuất được chấp nhận và phù hợp hợp với khả năng cơ giới hóa trong thi công bê tông.

Việc lắp đặt cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép nên được thực hiện bằng cơ giới và tiết kiệm tối đa thép định vị (thép thi công).

Không cho phép tăng diện tích mặt cắt ngang của cốt thép đã được xác định bằng tính toán cho tải trọng vận hành đối với tải trọng của thời kỳ xây dựng.

6.3.19  Bề mặt hở của kết cấu bê tông nằm trong vùng có mực nước thay đổi và tiếp xúc với nhiệt độ âm, cũng như bề mặt hở của kết cấu được lắp dựng ở vùng khí hậu khô nóng, có thể được gia cố bằng lưới làm bằng cốt thép loại CB300-V có đường kính 16 mm. Trong tất cả các trường hợp khác, chỉ cho phép gia cố kết cấu bề mặt hở của kết cấu bê tông khi có lý do đặc biệt.

6.4. Hướng dẫn bổ sung cho việc thiết kế các cấu kiện ứng suất trước

6.4.1  Khi thiết kế các cấu kiện ứng suất trước, cần đáp ứng các yêu cầu của các tài liệu quy định hiện hành về thiết kế các loại kết cấu cụ thể và các yêu cầu từ 6.4.2 đến 6.4.7

6.4.2  Không được phép hàn và gắn bất kỳ bộ phận nào vào cốt thép đã căng.

Yêu cầu này không áp dụng cho việc hàn các bộ phận vào các đầu của cốt thép ứng suất trước nhô ra khỏi sản phẩm sau khi truyền lực nén bê tông.

6.4.3  Cốt thép dọc không ứng suất trước phải được đặt gần bề mặt ngoài của cấu kiện hơn để cốt thép ngang (đai) bao bọc lấy cốt thép chịu ứng suất.

6.4.4  Thanh cốt thép ứng suất trước trong các cấu kiện có gân phải được bố trí dọc theo trục của từng gân của cầu kiện hoặc đối xứng với nó.

6.4.5  Thông thường, mối nối dọc theo chiều dài của các thanh cốt thép làm bằng thép cán nóng có đường kính từ 10 mm trở lên, phải được thực hiện bằng hàn điện trở.

Trong trường hợp không có thiết bị để hàn điện trở, cho phép sử dụng phương pháp hàn hồ quang. Các thanh cốt thép loại CB 400 -V phải được hàn kín đầu. Không nên bố trí các mối nối hàn của các thanh bị kéo căng ở những vị trí chịu lực lớn nhất.

6.4.6  Tại các đầu của cấu kiện ứng suất trước, cần lắp thêm cốt thép ngang (lưới hàn bao phủ tất cả các thanh cốt thép dọc, đai, v.v. với bước từ 5-10 cm) trên một đoạn chiều dải ít nhất là 60% vùng truyền ứng suất và ít nhất 20 cm ...

Nếu cốt thép dọc chịu kéo ở các đầu cầu kiện nằm tập trung ở mặt trên hoặc mặt dưới thì ở các mặt cắt cuối cần bố trí cốt thép ngang (không tính đến khi tính lực ngang).

Tổng diện tích của cốt thép ngang phải được xác định sao cho phần gia cố này có thể chiếm 20% trong các kết cấu không được thiết kế để chịu lực và trong các kết cấu được thiết kế để chịu lực là 30% lực kéo trong cốt thép ứng suất dọc, nằm ở một cạnh của phía, có tính đến các mức hao đầu tiên.

Tổng diện tích mặt cắt ngang của cốt thép ngang bổ sung phải được xác định theo công thức:

Đối với các cấu kiện không tính mỏi:

Đối với các cấu kiện tính mỏi:

trong đó: σ_sp - Ứng suất trước trong cốt thép có tính đến các tổn hao đầu tiên;

A_sw,ad - Diện tích mặt cắt ngang lớn nhất của cốt thép dọc ứng suất trước nằm bên trong cốt đai ở một mặt của mặt cắt.

6.4.7  Khuyến nghị bố trí cốt thép ngang bổ sung dưới dạng cốt đai hàn kín làm bằng cốt thép loại CB 240-V, CB 300 - V hoặc CB 400 - V.

Nếu từ điều kiện hỗ trợ cấu kiện, một tấm đế bằng thép được lắp đặt ở phần cuối của nó, thì cốt thép ngang bổ sung phải được hàn nối với tấm đế.

7. Các tính toán cơ bản

7.1. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần được tiến hành theo phương pháp trạng thái giới hạn, phù hợp với các yêu cầu của QCVN 04-05 theo các trạng thái giới hạn thứ nhất với tất cả các tổ hợp tải trọng và tác động và theo các trạng thái giới hạn thứ hai chỉ với các tổ hợp cơ bản của tải trọng và tác động.

Tính toán theo các trạng thái giới hạn cần phải tiến hành đối với tất các các giai đoạn sản xuất, vận chuyển, lắp ghép và khai thác sử dụng.

7.2. Kết cấu bê tông cần phải được tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất - đảm bảo cường độ và ổn định về hình dạng kết cấu phù hợp với Điều 8; theo trạng thái giới hạn thứ hai về hình thành, mở rộng khe nứt và biến dạng tương ứng với Điều 9 và 10.

Kết cấu bê tông cốt thép cấn phải tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất về cường độ và ổn định về hình dạng của kết cấu và theo độ bền mỏi khi chịu tải trọng lặp lại nhiều lần phù hợp với Điều 8; theo trạng thái giới hạn thứ hai về hình thành khe nứt trong các trường hợp khai thác bình thường công trình không cho phép hình thành khe nứt hoặc theo giới hạn cho phép xuất hiện khe nứt và biến dạng trong các trường hợp khi trị số chuyển vị có thể giới hạn khả năng khai thác bình thường của kết cấu hoặc phá hủy cơ cấu theo Điều 9.

Khi thiết kế các kết cấu thép - bê tông cốt thép, cần tính toán độ bền của tấm kim loại do tác động của vận chuyển, lắp ráp và thi công (phù hợp với thông số kỹ thuật đặc biệt) và neo, đảm bảo sự liên kết của thép tấm và bê tông.

7.3. Các kết cấu liền khối, đúc sẵn, cũng như các kết cấu với cốt thép chịu lực cần được tính toán cho hai giai đoạn làm việc của kết cấu: trước khi đổ bê tông tại nơi sử dụng kết cấu, với khả năng chịu lực tác động của trọng lượng riêng của bê tông và các tải trọng khác tác động vào giai đoạn xây dựng công trình; sau khi đổ bê tông tại nơi sử dụng công trình, khả năng chịu lực tác động khí khai thác công trình, bao gồm cả trọng lượng bản thân.

Tính toán cường độ được thực hiện cho các tải trọng tính toán riêng biệt theo hai nhóm mà không cần tổng hợp nội lực và ứng suất.

7.4. Đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I, được neo vào nền, cùng với việc tính toán kết cấu nên được thực hiện thí nghiệm nghiên cứu xác định khả năng chịu lực của các thiết bị neo, giảm ứng suất trong bê tông, nền đá và neo. Cần phải đề ra các biện pháp để bảo vệ neo khỏi bị ăn mòn.

Đối với kết cấu ứng suất trước, cần khuyến nghị về khả năng căng lại các neo hoặc thay thế chúng, cũng như giám sát tình trạng của neo trong bê tông.

7.5. Khi tính toán các cấu kiện của kết cấu đúc sẵn với các nội lực phát sinh trong quá trình nâng hạ, vận chuyển và lắp đặt, tải trọng bản thân cấu kiện cần được gộp vào tính toán với các hệ số tải trọng động.

7.6. Phương pháp đánh giá cường độ và khả năng chống nứt của các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép (theo nội lực hoặc ứng suất) được phân loại theo tỳ lệ kích thước của cấu kiện. Bảng 19 cho thấy sự phân loại các cấu kiện và phương pháp để đánh giá khởi đầu của các trạng thái giới hạn tùy thuộc vào tỷ lệ kích thước của chúng.

Bảng 19 - Phân loại phương pháp đánh giá khởi đầu của trạng thái giới hạn

7.7. Khi kiểm tra khả năng chịu lực và sự làm việc bình thường của kết cấu, nội lực (mô men uốn và xoắn, lực dọc và lực cắt), ứng suất, chuyển vị và các góc xoay cần được xác định theo phương pháp có tính đến tính chất không đàn hồi do nứt và từ biến của bê tông, quan hệ phi tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu, cũng như tính đến trình tự lắp dựng và chất tải lên công trình.

Cho phép xác định nội lực và ứng suất trong các mặt cắt của các cấu kiện với giả thiết về sự làm việc đàn hồi của kết cấu trong các trường hợp tính toán ở giai đoạn thiết kế sơ bộ.

7.8. Khi xác định chuyển vị thẳng và góc xoay, cần phải tính đến sự thay đổi độ cứng của các mặt cắt do nứt trong bê tông. Điều kiện hình thành khe nứt phải được thực hiện phù hợp với Điều 9.

Trong tính toán nội lực các kết cấu thanh siêu tĩnh, các tấm mỏng và vòm, nội lực và chuyển vị cần được xác định bằng các phương pháp cơ học kết cấu, có tính đến sự làm việc không đàn hồi, sự thay đổi độ cứng của các mặt cắt do hình thanh khe nứt trong bê tông.

7.9. Khi đánh giá khả năng chịu lực và khả năng chống nứt của các cấu kiện (tường dầm, tường công xôn, vòm dày, đường ống và các cấu kiện khối lớn) cho phép xác định bằng các phương pháp của lý thuyết đàn hồi.

7.10. Kiểm tra độ bền và khả năng chống nứt của dầm ngắn và công xôn, tấm dày và vòm có độ dày trung bình cần được thực hiện theo ứng suất và nội lực. ứng suất trong các mặt cắt tính toán của cấu kiện được xác định bằng các phương pháp của lý thuyết đàn hồi (xem 7.7), và giá trị nội lực được xác định từ các giá trị biểu đồ ứng suất trên mặt cắt; N = D - Z; M = D.z; (D và Z là hợp lực từ biểu đồ ứng suất nén và ứng suất kéo phân bố đều; z là cánh tay đòn nội ngẫu lực).

7.11. Các cấu kiện sàn kiểu công xôn hoặc được ngàm hai cạnh đối diện, tải trọng phân bố đều theo chiều rộng, được tính theo độ bền và khả năng chống nứt theo sơ đồ công xôn hoặc cấu kiện dầm. Tính toán trong trường hợp này được thực hiện cho một phần của tấm có chiều rộng đơn vị.

7.12. Giá trị áp lực đẩy ngược của nước tại các mặt cắt tính toán của các cấu kiện cần được xác định có kể đến điều kiện làm việc của các kết cấu trong giai đoạn sử dụng, cũng như tính đến giải pháp kết cấu và các biện pháp công nghệ, quy định trong 4.7.

Trong các cấu kiện của bê tông khối lớn và bê tông cốt thép công trình thủy lợi, áp lực đẩy ngược của nước phải được tính đến như lực thể tích và được xác định theo TCVN 9137-1.

Trong các cấu kiện thanh và tấm, áp lực đẩy ngược của nước được tính như một lực kéo được đặt tại mặt cắt tính toán, và không kể đến trọng lượng thể tích của vật liệu.

Áp lực đẩy ngược của nước cần được xem xét khi tính toán mặt cắt ngang trùng ranh giới bê tông, và các mặt cắt liền khối.

7.13. Lực đẩy ngược trong các mặt cắt tính toán của thanh chịu áp lực, các cấu kiện tấm, vòm và vòng phải được lấy bằng diện tích của biểu đồ ứng suất do tác dụng của lực đẩy ngược.

Ứng suất tại các điểm riêng lẻ của mặt cắt được lấy bằng pα_2b, trong đó p là cường độ của áp lực thủy tĩnh tại điểm xét và α_2b là hệ số diện tích ảnh hưởng của áp lực đẩy ngược trong bê tông.

Đối với các cấu kiện có yêu cầu chống nứt, nên áp dụng quy luật thay đổi tuyến tính cường độ của áp lực thủy tĩnh của nước từ giá trị biên chịu áp lực nước (thượng lưu) đến các biên hạ lưu.

Đối với các cấu kiện không yêu cầu chống nứt, quy luật biến thiên tuyến tính áp lực thủy tĩnh chỉ nên áp dụng trong phạm vi mặt cắt chịu nén.

Áp lực phân bố đều được áp dụng cho các vết nứt, và được xác định bởi chiều sâu của các vết nứt dưới mực nước.

Hệ số diện tích hiệu quả của áp lực đầy ngược α_2b đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I cần được xác định trên cơ sở các nghiên cứu thực nghiệm có tính đến khả năng chống thấm của các thiết bị. Trong trường hợp không có số liệu từ các nghiên cứu thí nghiệm, đối với các cầu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm, cho phép dùng các giá trị α_2b sau;

1,0- Trong vùng chịu kéo của mặt cắt và vùng lan truyền vết nứt;

0 - Trong vùng chịu nén của các cấu kiện.

Chiều cao vùng nén của bê tông được xác định dựa trên giả thuyết tiết diện phẳng của mắt cắt. Trong các cấu kiện cho phép nứt, không kể đến sự làm việc của bê tông ở vùng chịu kéo và biểu đồ ứng suất của bê tông trong vùng nén của mặt cắt có dạng tam giác.

Trạng thái ứng suất của mặt cắt khi xác định ứng suất bổ sung thêm được tính toán dựa trên giả thuyết tiết diện phẳng với tác động của tất cả các tải trọng mà không tính đến lực đẩy ngược.

7.14. Khi tính toán các cấu kiện của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép công trình thủy lợi, với các điều kiện đặc biệt cần tính đến các công trình liên quan bổ sung trong thời gian xây dựng, có tính chất vĩnh viễn (cầu vượt, cống rãnh, dầm cầu trục, đường dẫn, phụ kiện bổ sung cho công tác thi công, v.v.).

7.15. Tính toán các cấu kiện của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép để gia cường trong quá trình sửa chữa hoặc xây dựng lại, khi thực hiện cần phải tính đến cường độ của bê tông thực tế, ứng suất trong bê tông và cốt thép, tại vị trí và thời điểm bắt đầu sửa chữa và biểu đồ biến dạng của bê tông và cốt thép.

7.16. Khi thiết kế các công trình thủy lợi, các tính toán không được quy định bởi các tiêu chuẩn này (tính toán sơ bộ của kết cấu ứng suất trước, tính toán mặt cắt ngang trong trường hợp tổng quát, bao gồm tính toán nén lệch tâm xiên và uốn xiên, tính toán các công-xôn ngắn, tính toán xuyên thủng và tách v.v.) được khuyến nghị theo các hướng dẫn của các tiêu chuẩn hiện hành. Trong trường hợp này, cần phải tính đến các hệ số được chấp nhận trong các tiêu chuẩn này.

7.17. Tính toán các cấu kiện của kết cấu theo độ bền mỏi cấn được tiến hành khi số chu kỳ thay đổi của tải trọng 2.10⁶ và lớn hơn cho toàn bộ thời hạn khai thác công trình (ví dụ đường dẫn nước của máy phát thủy lực, đập tràn, tấm mũi phun nước, cấu trúc đỡ máy phát điện, ...v.v).

8. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo độ bền và mỏi

8.1. Tính toán cấu kiện bê tông theo độ bền

8.1.1  Tính toán độ bền của các cấu kiện, trong đó các điều kiện xuất hiện trạng thái giới hạn không thể thể hiện qua nội lực tại các mặt cắt, nên được thực hiện đối với các mặt tác dụng của ứng suất chính (Bảng 19) phù hợp với các chỉ dẫn trong mục này.

8.1.2  Các cấu kiện chịu nén lệch tâm, theo điều kiện làm việc cho phép hình thành khe nứt, trong tính toán không kể đến đến khả năng chịu lực của bê tông vùng kéo của tiết diện.

Tất cả các cấu kiện chịu uốn, cũng như các cấu kiện chịu nén lệch tâm, theo các điều kiện làm việc không cho phép hình thành các khe nứt, trong tính toán có kể đến khả năng chịu lực của bê tông chịu kéo.

8.1.3  Kết cấu bê tông có độ bền được xác định bằng độ bền của bê tông vùng kéo, được phép áp dụng trong trường hợp, hình thành khe nứt nhưng không dẫn đến sự phá hủy, biến dạng không cho phép hoặc ảnh hưởng độ kín nước của kết cấu. Khi đó cần phải kiểm tra khả năng chống nứt của các cấu kiện của kết cấu có tính đến tác động của nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với với các yêu cầu của Điều 10.

8.1.4  Tính toán các cấu kiện bê tông chịu uốn có tiết diện đối xứng qua mặt phẳng tác dụng của tải trọng, các điều kiện xuất hiện của trạng thái giới hạn được thể hiện qua nội lực, cần thực hiện theo công thức:

trong đó:

γ_n - Hệ số tin cậy của kết cấu, được lấy như sau:

Khi tính toán theo trạng thái giới hạn của nhóm thứ nhất:

Công trình cấp đặc biệt: 1,25; cấp I: 1,20; cấp II: 1,15; cấp III: 1,10;

Khi tính toán theo trạng thái giới hạn của nhóm thứ hai: 1,00.

γ_lc - Hệ số tổ hợp tải trọng, được lấy như sau:

Tính toán theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất:

Tổ hợp tải trọng và tác động cơ bản, thời kỳ vận hành: 1,0

Tổ hợp tải trọng và tác động cơ bản, thời kỳ thi công, sửa chữa: 0,95

Tổ hợp tải trọng và tác động đặc biệt:

Với động đất có chu kỳ lặp ≤ 1000 năm: 0,9

Với động đất có chu kỳ lặp > 1000 năm: 0,85

Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai: 1,0;

γ_c - Hệ số điều kiện làm việc, có tính đến loại kết cấu, kết cấu hoặc nền móng, loại vật liệu, phương án thiết kế gần đúng, nhóm trạng thái giới hạn và các yếu tố khác được xác định theo các tiêu chuẩn thiết kế của một số loại kết cấu và nền móng công trình thủy lợi.

γ_b = γ_b1.γ_b2.γ_b3.γ_b4.γ_b13.γ_b14.γ_b15 - Hệ số điều kiện làm việc bê tông, lấy theo Bảng 4;

R_bt - Cường độ tính toán chịu kéo của bê tông;

W_t - Mômen kháng uốn tính với mép biên chịu kéo tiết diện, được xác định theo giả thiết sự làm việc đàn hồi của bê tông.

8.1.5  Cấu kiện bê tông nén lệch tâm, tiết diện đối xứng đối với mặt phẳng tác động của tải trọng, các điều kiện để xuất hiện trạng thái giới hạn được thể hiện thông qua nội lực, được tính toán theo giả thiết sự làm việc đàn hồi của bê tông (Hình 1) từ điều kiện giới hạn giá trị của biên ứng suất nén và ứng suất kéo theo các công thức sau.

a - Không tính đến khả năng chịu lực của bê tông vùng kéo; b - Tính đến khả năng chịu lực của bê tông vùng kéo;

Hình 1 - Biểu đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện vuông góc với trục dọc của cấu kiện bê tông nén lệch tâm

Trong tính toán không tính đến khả năng chịu kéo của bê tông:

trong đó:

σ_b - Ứng suất biên nén;

φ - Hệ số có kể đến ảnh hưởng chảy dẻo của cấu kiện và lấy theo Bảng 20;

γ_b = γ_b1.γ_b5.γ_b13.γ_b14.γ_b15

R_b - Cường độ chịu nén tính toán của bê tông.

Bảng 20 - Hệ số kể đến ảnh hưởng chảy dẻo φ

Các tiết diện chữ nhật được tính theo công thức

trong đó:

F = bh - Diện tích mặt cắt ngang của cấu kiện;

η = e₀ / h - Độ lệch tâm tương đối của vị trí đặt tải trọng.

Khi tính toán có tính đến khả năng chịu lực của bê tông trong vùng kéo:

trong đó:

W_t - Mômen kháng uốn của tiết diện tính với mép biên chịu kéo, xác định với giả thiết sự làm việc đàn hồi của bê tông;

γ_b = γ_b1.γ_b2.γ_b3.γ_b4.γ_b13.γ_b14.γ_b15

Công thức (25) cũng nên được sử dụng để tính toán nén lệch tâm cho các cấu kiện bê tông với biểu đồ ứng suất rõ ràng khi e₀ ≤ W_t/F

8.1.6  Khi tính toàn các cấu kiện bê tông có độ mảnh l₀/b >12 hoặc l₀/r > 35 thì ảnh hưởng của tải trọng tác động lâu dài đối với khả năng chịu lực của kết cấu cần được tính đến phù hợp với các yêu cầu của các quy định hiện hành với các hệ số tính toán được trình bày trong các tiêu chuẩn này.

8.1.7  Trong các cấu kiện tiết diện hình chữ nhật, được tính theo công thức (24), giá trị độ lệch tâm của nội lực tính toán đối với trọng tâm mặt cắt không được vượt quá 0,3h với tổ hợp tải trọng cơ bản và với tổ hợp tải trọng đặc biệt không bao gồm tác động động đất và 0,325h đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt, bao gồm cả tác động của động đất.

Các cấu kiện bê tông chịu nén lệch tâm nên được kiểm tra điều kiện không cho phép hình thành các vết nứt dọc trục theo công thức:

trong đó, σ_yt - Ứng suất kéo tác dụng trên mặt phẳng dọc tại biên của vùng nén.

Ứng suất kéo σ_yt, cũng như chiều cao h_yt của tiết diện trong phạm vi tác động, trong trường hợp chung được xác định bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM).

Đối với các cấu kiện làm bằng bê tông từ cấp B20 trở lên, việc kiểm tra điều kiện không hình thành các vết nứt dọc có thể không cần thiết nếu thỏa mãn điều kiện sau đây:

trong đó: γ_b = γ_b1.γ_b5.γ_b13.γ_b14.γ_b15

8.1.8  Cấu kiện bê tông chịu uốn và nén lệch tâm, điều kiện đạt đến các trạng thái giới hạn thông qua các nội lực, trong trường hợp chịu tác động của lực cắt lớn trên mặt cắt tính toán, cần phải kiểm tra cường độ các tiết diện nghiêng theo điều kiện:

trong đó: γ_b = γ_b1.γ_b2.γ_b3.γ_b5.γ_b13.γ_b14.γ_b15

σ_mt - ứng suất chính kéo trong bê tông, tác dụng lên mặt nghiêng.

Các ứng suất kéo chính được xác định ở ngang trục trung hòa, ở trọng tâm của mặt cắt, cũng như ở những nơi thay đổi chiều rộng tiết diện, với các dầm chữ T, dầm chữ I, hình hộp và các tiết diện khác. Các ứng suất kéo và nén chính trong bê tông được tính toán theo công thức sau:

σ_x và σ_y - Ứng suất pháp trong bê tông tại các vị trí vuông góc và song song với trục dọc cấu kiện;

τ_xy - Ứng suất tiếp trong bê tông.

Ứng suất σ_x , σ_y và τ_xy được xác định với giả thiết là bê tông làm việc đàn hồi. Ứng suất và được thay vào công thức (29) bằng dấu cộng nếu chúng chịu kéo và bằng dấu trừ nếu chúng chịu nén.

Đối với các cấu kiện có chiều cao tiết diện thay đổi, ứng suất tiếp % nên được xác định bằng lý thuyết đàn hồi hoặc bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH - FEM). Khi góc nghiêng của các cạnh thay đổi đạt đến 30° thì τ_xy xác định theo công thức sau:

trong đó

y - Khoảng cách từ mép biên nghiêng của cấu kiện đến điểm xác định giá trị của ứng suất

S_y - Mô men tĩnh của phần mặt cắt được giới hạn bởi mặt nghiêng để xác định ứng suất tiếp.

Khi xác định hệ số γ_b3 bằng chiều cao vùng kéo của mặt cắt h_l, lấy trên biểu đồ ứng suất trong mặt phẳng tác động của ứng suất chính kéo. Nếu ứng suất tiếp theo phương ngang mặt cắt của cấu kiện chỉ do tác dụng của lực cắt thì lấy bằng γ_b3 = 1,0 (tức là h_l = ∞)

8.1.9  Các cấu kiện bê tông, đạt đến trạng thái giới hạn được biểu thị qua ứng suất, cần được tính toán từ điều kiện giới hạn các giá trị của ứng suất chính kéo σ_mt và ứng suất chính nén σ_mc.

Kiểm tra độ bền đối với ứng suất chính kéo được tiến hành theo công thức (29).

Kiểm tra độ bền đối với ứng suất chính nén được tiến hành theo công thức sau:

trong đó: γ_b = γ_b1.γ_b2.γ_b14.γ_b15

8.2. Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo độ bền

8.2.1  Tính toán độ bền của các cấu kiện bê tông cốt thép, điều kiện đạt các trạng thái giới hạn thể hiện qua nội lực (xem Bảng 19), tính toán cho các mặt cắt vuông góc với trục dọc cấu kiện, cũng như đối với các mặt cắt nghiêng có ứng suất nguy hiểm nhất theo các hướng dẫn trong 8.2.

Khi có mômen xoắn, độ bền của các mặt cắt phải được kiểm tra, giới hạn trong khu vực mở rộng bởi vết nứt xoắn ốc, nguy hiểm nhất do ứng suất có thể gây ra.

Ngoài ra, các cấu kiện cần được tính toán với tải trọng cục bộ (ép vỡ, xuyên thủng, xẻ tách).

Tính toán độ bền cấu kiện bê tông cốt thép trong điều kiện đạt trạng thái giới hạn mà không thể thể hiện qua nội lực tại mặt cắt thì phải được thực hiện cho các khu vực chịu tác động của ứng suất chính kéo trong bê tông phù hợp với hướng dẫn của mục này.

8.2.2  Nội lực cuối cùng trong mặt cắt vuông góc với trục dọc cấu kiện cần được xác định dựa trên các điều kiện tiên quyết sau: cường độ chịu kéo của bê tông được lấy bằng không; khả năng chịu nén của bê tông được biểu thị bằng ứng suất phân bố đều trên vùng chịu nén của bê tông R_b ; ứng suất kéo trong cốt thép được lấy không lớn hơn cường độ tính toán R_s (đối với cốt thép thanh) và (đối với tấm thép gia cố) R’_si ứng suất nén trong cốt thép lấy không quá cường độ tính toán chịu nén R_sc và R_si; khi bố trí cốt thép cho một tiết diện của cấu kiện, các loại thép khác nhau được đưa vào tính toán với các cường độ tính toán tương ứng.

Lưu ý - Các cấu kiện khối lớn có chiều cao của mặt cắt ngang vượt quá 1,5 m, cho phép tính toán theo giả thiết biểu đồ ứng suất bê tông vùng nén có dạng tam giác.

8.2.3  Tính toán các mặt cắt vuông góc với trục dọc của cấu kiện khi ngoại lực tác dụng trong mặt phẳng đối xứng của tiết diện và cốt thép bố trí ở các cạnh của tiết diện vuông góc với mặt phẳng xác định, phải được thực hiện tùy thuộc vào tỷ lệ giữa chiều cao của vùng nén bê tông ξ = x / h₀ và chiều cao tương đối của vùng nén bê tông ξ_R, tại đó trạng thái giới hạn xảy ra đồng thời với ứng suất kéo trong cốt thép đạt cường độ tính toán và có tính đến các hệ số điều kiện làm việc tương ứng của cốt thép

Chiều cao tương đối của vùng nén ξ được xác định từ điều kiện cân bằng tương ứng của mắt cắt dưới tác dụng của hệ ngoại lực và nội lực.

Các cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn và kéo lệch tâm lớn cũng phải thỏa mãn các điều kiện như trên ξ < ξ_R. Đối với các cấu kiện đối xứng trong mặt phẳng tác dụng của mômen và lực dọc, được bố trí bằng cốt thép thường, giá trị giới hạn phải được lấy theo Bảng 21 và cốt thép ứng suất trước lấy theo các văn bản quy phạm hiện hành.

Bảng 21 - Giá trị giới hạn ξ_R

8.2.4  Khi bố trí cốt thép ở vùng nén mà chiều cao vùng nén nhỏ hơn 2a’ thì có thể bỏ qua cốt thép này trong tính toán xác định chiều cao vùng nén của bê tông.

8.2.5  Các cầu kiện thép - bê tông cốt thép (bê tông cốt thép) chịu uốn được làm bằng bê tông có cấp cường độ B30 trở xuống, mặt cắt ngang đối xứng theo trục đứng (hình 2) khi ξ ≤ ξ_R, cần phải thỏa mãn điều kiện độ bền sau:

Hình 2 - Biểu đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong mặt cắt vuông góc với trục dọc của cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn khi tính toán độ bền

Trong trường hợp này, vị trí trục trung hòa được xác định từ điều kiện:

trong các công thức (32) và (33)

R_s, R_sc, R_si, R’_si là cường độ tính toán tương ứng của các thép chịu kéo và nén, thép tấm kéo và nén;

A_b, A_s, A’_s, A_si, A’_si là diện tích mặt cắt ngang tương ứng của bê tông vùng nén, cốt thép chịu kéo và chịu nén, thép tấm chịu kéo và nén;

S_b, S’_s, S’_si là mô men tĩnh của mặt cắt ngang tương ứng vùng nén của bê tông, cốt thép chịu nén và thép tấm chịu nén tính với khoảng cách đến trọng tâm cốt thép thanh và tấm chịu kéo.

Cường độ tính toán của cốt thép tấm được xác định theo các quy định hiện hành.

Đối với các cấu kiện hình chữ nhật:

A_b = bx; A_si = bd_si; A’_si = bd’_si ;

S_b = A_b(h₀ - 0,5x); S’_s = A’_s(h₀ - a'); S’_si = A’_si(h₀ +0,5d’_si)

trong đó:

h và b tương ứng là chiều cao và chiều rộng của tiết diện;

a và a ’ là khoảng cách từ hợp lực tương ứng của cốt thép chịu kéo và nén đến mép biên gần nhất của tiết diện bê tông;

d_si, d’_si là độ dày tương ứng của thép tấm chịu kéo A_si và nén A’_s;

h₀ = h - γ_s - d’_s là chiều cao làm việc (hữu ích) của mặt cắt.

Vị trí của điểm tác dụng của nội lực trong cốt thép thanh và tấm thép chịu kéo (hình 2) được xác định từ điều kiện sau:

Trong trường hợp không có bất kỳ cấu kiện nào trong kết cấu tính toán được gia cố (bằng thép tấm chịu nén và thanh gia cố, tấm thép chịu kéo) thì trong các công thức (32) và (33) các yếu tố hình học tương ứng với các thành phần này sẽ lấy bằng 0.

Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép mặt cắt hình chữ nhật (không có thép tấm), điều kiện (32) và (33) có dạng;

Kiểm tra độ bền của các cấu kiện thép - bê tông cốt thép (bê tông cốt thép) bằng bê tông cấp B30 trở xuống, khi ξ > ξ_R được thực hiện theo các công thức (34) đến (36), lấy ξ = ξ_R h₀

Kiểm tra cường độ của các cấu kiện bê tông cốt thép làm từ bê tông có cấp cường độ cao hơn B30 cần tính đến các hệ số tính toán được áp dụng trong tiêu chuẩn này.

8.2.6  Các cấu kiện thép - bê tông cốt thép (bê tông cốt thép) chịu nén lệch tám được làm bằng bê tông có cấp cường độ B30 trở xuống, mật cắt ngang đối xứng theo trục đứng (hình 3), cần phải thỏa mãn điều kiện độ bền sau:

trong đó: e - Khoảng cách lệch tâm từ lực dọc bên ngoài đối với trọng tâm hợp lực cốt thép chịu kéo.

Hình 3 - Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong mặt cắt vuông góc với trục dọc của cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm khi tính toán theo độ bền.

Trong trường hợp này, vị trí trục trung hòa được xác định:

Khi ξ ≤ ξ_R theo điều kiện:

Khi ξ > ξ_R theo điều kiện:

trong đó: σ_s và σ_si, là ứng suất tương ứng trong cốt thép và thép tấm chịu kéo, được xác định theo công thức:

Đối với các cấu kiện tiết diện chữ nhật:

A_b = bx; A_si = bd_si; A’_si = bd’_si ;

S_b = bx(h₀ - 0,5x); S’_s = A’_s(h₀ - a'); S’_si = A’_si(h₀ +0,5d’_si)

Trong trường hợp không có bất kỳ cấu kiện nào trong kết cấu tính toán được gia cố (bằng thép tấm chịu nén và thanh gia cố, tấm thép chịu kéo) thì trong các công thức (37) - (39) các yếu tố hình học tương ứng với các thành phần này sẽ lấy bằng 0.

Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép (không có cốt thép tấm) công thức (37) có dạng sau:

Trong trường hợp này, vị trí của trục trung hòa được xác định:

Khi ξ ≤ ξ_R theo điều kiện:

Khi ξ > ξ_R theo điều kiện:

Trong đó ứng suất trong cốt thép chịu kéo được xác định theo công thức (40).

Kiểm tra cường độ các cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm làm bằng bê tông có cấp cường độ lớn hơn B30 phải được tính toán hợp với các yêu cầu của các quy định hiện hành, có tính đến các hệ số tính toán lấy theo tiêu chuẩn này.

8.2.7  Tính toán các cấu kiện chịu nén lệch tâm có hình dạng bất kỳ với độ mảnh l₀ / r ≥ 35 và các cấu kiện tiết diện chữ nhật có độ mảnh l₀ / h ≥ 10 thì cần phải kể đến uốn dọc trong mặt phẳng lệch tâm song song mặt phẳng nội lực và cả trong mặt phẳng vuông góc, phù hợp với các yêu cầu của các tiêu chuẩn hiện hành.

8.2.8 Kiểm tra độ bền của các cấu kiện bê tông cốt thép chịu kéo lệch tâm phải tùy thuộc vào vị trí của lực dọc.

Nếu lực dọc có điểm tác dụng nằm giữa các hợp lực của các cốt thép A_s, A_si (hình 4, a) thì phải thoả mãn các điều kiện độ bền:

CHÚ DẪN: a - Lực dọc tác dụng nằm giữa các hợp [ực cốt thép; b - Lực dọc tác dụng nằm ngoài cốt thép chịu kéo

Hình 4 - Biểu đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trong mặt cắt vuông góc với trục dọc cấu kiện chịu kéo lệch tâm khi tính toán độ bền

Vị trí hợp lực của cốt thép và tấm thép chịu kéo được xác định theo công thức (34).

Vị trí các hợp lực trong cốt thép và tấm thép chịu nén được xác định từ điều kiện:

Khi kiểm tra độ bến cấu kiện bê tông cốt thép (không có tấm thép gia cố) các thành phần tương ứng với thép tấm trong công thức (45), (46) phải được lấy bằng 0.

Nếu lực dọc có điểm đặt tác dụng nằm bên ngoài khoảng cách giữa các hợp lực A_s, A_si (hình 4, b) cấu kiện bê tông cốt thép chịu kéo lệch tâm được tính toán:

Khi ξ ≤ ξ_R, cần thỏa mãn điều kiện độ bền sau:

Trong trường hợp này, vị trí trục trung hòa được xác định từ điều kiện:

Trong trường hợp không có bất kỳ cấu kiện nào trong kết cấu được gia cố (thép tấm chịu nén và thanh thép gia cố, tấm théo chụ kéo) thì các thành phần tương ứng trong các công thức (48) và (49) được lấy bằng 0.

Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép (không có thép tấm) có mặt cắt ngang hình chữ nhật, điều kiện độ bền (49) có dạng:

Trong trường hợp này, vị trí trục trung hòa được xác định từ điều kiện:

Khi ξ > ξ_R, các cấu kiện tử bê tông cốt thép chịu kéo lệch tâm phải được tính toán độ bền theo công thức (50), và lấy x = ξ_Rh₀.

8.2.9  Các cấu kiện bê tông cốt thép chịu kéo đúng tâm phải thỏa mãn điều kiện độ bền sau:

Đối với các cấu kiện hình chữ nhật thì A_si = bd_si

Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép (không có cốt thép tấm), điều kiện (52) có dạng:

Chú thích: Các cấu kiện chịu kéo đúng tâm bao gồm các cấu kiện trong đó đường tác dụng của lực dọc trùng với đường tác dụng của nội lực trong toàn bộ cốt thép của mặt cắt ngang (hình 4, a).

8.2.10  Các cấu kiện thép - bê tông cốt thép đường dẫn nước của nhà máy thủy điện và các bộ phận đường dẫn nước vào tuabin, cơ cấu hướng nước, khối tuabin, buồng, vành bệ v.v.), kết cấu thép - bê tông cốt thép nằm trong các đập trọng lực và các công trình khác, các điều kiện đạt các trạng thái giới hạn được thể hiện dưới dạng ứng suất tại các mặt cắt tính toán được kiểm tra theo điều kiện:

trong đó σ_s và σ_si là các ứng suất kéo tương ứng trong cốt thép và tấm ốp.

8.2.11  Khi tính toán độ bền của cấu kiện chịu tác dụng của lực cắt, cần đảm bảo điều kiện sau:

trong đó b chiều rộng tối thiểu của cấu kiện trong mặt cắt ngang,

8.2.12  Tính toán độ bền của các mặt cắt nghiêng với trục dọc của cấu kiện chịu tác động của lực cắt có thể được bỏ qua nếu thỏa mãn điều kiện:

a) Đối với các kết cấu sàn chịu lực theo không gian, kết cấu trên nền đàn hồi, ngoại trừ kết cấu công xôn thẳng đứng của tường chắn:

b) Đối với tất cả các kết cấu khác:

trong đó Q_b là lực cắt do bê tông vùng nén chịu ở mặt cắt nghiêng, được xác định theo công thức:

trong đó: φ₂ = 0,5 +2ξ

φ₃ = 1,0 - Đối với các cấu kiện có chiều cao mặt cắt ngang h < 0,6 m;

0,83 - Đối với các cấu kiện có chiều cao tiết diện là h ≥ 0,6 m;

γ_j - hệ số tính đến ảnh hưởng của các mối nối xây dựng trong vùng tác dụng của lực cắt, lấy theo Bảng 22.

Bảng 22 - Hệ số ảnh hưởng của các mối nối γ_j

CHÚ DẪN: a) Tải trọng tác dụng lên cấu kiện; b) Tải trọng tác dụng ra khỏi cấu kiện, trong đó các dấu cộng (+) và dấu trừ (-) sẽ được sử dụng tương ứng cho cấu kiện chịu nén lệch tâm và cấu kiện chịu kéo lệch tâm

Hình 5 - Biểu đồ của các lực trong một mặt cắt nghiêng với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép, khi tính toán độ bền chịu tác động của lực cắt

Chiều cao tương đối của vùng nén của mặt cắt được xác định theo công thức;

- Đối với các cấu kiện uốn

- Đối với các cấu kiện chịu nén lệch tâm trong mọi trường hợp và kéo lệch tâm lớn;

- Đối với các cấu kiện chịu kéo lệch tâm bé nên lấy Q_b = 0.

Góc giữa mặt cắt nghiêng và trục dọc của cấu kiện được xác định bởi công thức

Giá trị tgβ được chấp nhận không lớn hơn 1,5 và không nhỏ hơn 0,5.

Lực ngang Q_b cho phép ở điều kiện (59) được xác định bởi công thức:

nhưng không lớn hơn:

trong đó: φ_s - Hệ số tính đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, được xác định bởi công thức:

φ_n - Hệ số tính đến ảnh hưởng của lực dọc (có tính đến áp lực đẩy ngược), được xác định theo công thức:

- Dưới tác dụng của lực nén dọc trục:

- Dưới tác dụng của lực kéo dọc trục:

c - Chiều dài hình chiếu của mặt cắt nghiêng trên trục dọc của cấu kiện, tính từ gối tựa.

Trong công thức (62) và (65) M và Q là mômen uốn và lực cắt trong mặt cắt thẳng góc đi qua phần cuối của mặt cắt nghiêng trong vùng nén.

Trong trường hợp chung, việc tính toán một cấu kiện phải tính toán tại một số mặt cắt c và lực cắt Q_bl được xác định theo công thức (63).

Khi có lực tập trung tác dụng trên cấu kiện thì giá trị c được xác định tại điểm đặt lực tính từ gối tựa đến điểm đặt của các lực này.

Khi có lực phân bố đều g₁ tác dụng lên cấu kiện, giá trị c được xác định bởi công thức:

Nếu điều kiện (58) Q_b, Q_b1 không thỏa thỏa mãn ở vế bên phải, thì cần xác định một số mặt cắt nghiêng để tìm các giá trị M và Q tương ứng và áp dụng công thức (65) xác định giá trị Q_b2 và kiểm tra điều kiện (58) cho các mặt cắt với Q_b = Q_b2.

Việc tính toán cốt thép ngang trong cấu kiện không cần thực hiện nếu điều kiện (58) thỏa mãn cho các lực Q_b1 hoặc Q_b2

8.2.13  Tính toán cốt thép ngang trong các mặt cắt nghiêng của cấu kiện có chiều cao không đổi (hình 5) được thực hiện theo công thức sau:

trong đó Q₁ - Lực cắt tác dụng lên mặt cắt nghiêng, tức là bằng tổng tất cả các lực cắt từ tải trọng bên ngoài nằm ở một bên của mặt cắt nghiêng;

Σγ_sR_swA_sw; Σγ_sR_swA_s,incsinα - Các lực ngang, tương ứng của thép đai và thép xiên cắt qua mặt cắt nghiêng;

α - Góc nghiêng của các thanh xiên uốn lên so với trục dọc của cấu kiện trong mặt cắt nghiêng.

Nếu tải trọng bên ngoài tác động lên cấu kiện, như được thể hiện trong hình 5, a, lực cắt tính toán được xác định theo công thức sau:

trong đó:

Q là lực cắt ở mặt cắt gối tựa;

Q_g là tổng của tải trọng phân bố tác dụng lên cấu kiện trong phạm vi hình chiếu của mặt cắt nghiêng trên trục dọc của cấu kiện;

V là lực đẩy ngược tác dụng lên mặt cắt nghiêng, được xác định theo giả thiết phân bố tuyến tính của áp lực đo được và α_2b = 1,0.

Nếu tải trọng ngoài tác động đi ra khỏi cấu kiện, như trên hình 5, b, thì Q_g trong công thức (71) không được tính đến.

8.2.14  Nếu điều kiện (58) Q_b = Q_b1; Q_b = Q_b2 không được thỏa mãn, thì cốt thép đai cho cấu kiện được tính toán tại mặt cắt nguy hiểm nhất theo các điều kiện sau:

trong đó Q_sw là lực cắt do các thép đai trong phạm vi mặt cắt nghiêng nguy hiểm và được xác định theo công thức sau:

trong đó q_sw là lực cắt của thép đai trên một đơn vị chiều dài của cấu kiện nằm trong mặt cắt nghiêng được xác định theo công thức:

trong đó s là bước của cốt đai.

Khí tính toán các cấu kiện, số lượng thép đai nhỏ nhất được xác định từ điều kiện (72) và (73).

8.2.15  Khoảng cách giữa các thanh thép ngang (thép đai), giữa đầu đoạn trước và điểm bắt đầu của đoạn uốn cong tiếp theo, cũng như giữa gối tựa và đoạn sát gần nhất với gối tựa không được lớn hơn s_max được xác định theo công thức:

8.2.16  Tính toán các cấu kiện có chiều cao mặt cắt thay đổi chịu tác dụng lực cắt thực hiện theo cách sau:

- Nếu một trong các biên của cấu kiện là ngang hoặc đứng và mặt kìa là nghiêng, khi đó trục của cấu kiện được xem là tương ứng nằm ngang hoặc đứng. Chiều cao làm việc của tiết diện được lấy bằng hình chiếu của mặt cắt nghiêng vuông góc với trục của cấu kiện:

- Cấu kiện có mặt nghiêng chịu nén: điểm cuối mặt cắt nghiêng ở vùng nén (hình 6, a);

- Cấu kiện có mặt nghiêng chịu kéo: điểm cuối mặt cắt nghiêng ở vùng kéo (hình 6, b);

- Nếu cả hai cạnh của cấu kiệm đều nghiêng, trục của cấu kiện phải được coi là quỹ tích của các điểm cách đều các cạnh của cấu kiện. Chiều cao làm việc của tiết diện là hình chiếu của mặt cắt vuông góc với trục cấu kiện.

CHÚ DẪN: a - Cạnh nghiêng bị nén; b - Cạnh nghiêng bị kéo

Hình 6 - Biểu đồ các lực trên một mặt cắt nghiêng với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép, có cạnh nghiêng khi tính toán theo độ bền chống cắt

8.2.17  Tính toán các mặt cắt nghiêng với trục dọc của cấu kiện chịu tác dụng của mô men uốn phải được thực hiện đối với các mặt cắt đã được kiểm tra độ bền dưới tác động của lực cắt, cũng như đối với các mặt cắt có thay đổi diện tích cốt thép dọc chịu kéo (các điểm cắt thép lý thuyết hoặc những điểm thay đổi đường kính thép), và tại những nơi thay đổi đột ngột về kích thước mặt cắt ngang của cấu kiện theo công thức sau:

trong đó M - là mômen của tất cả các ngoại lực (có tính đến áp lực đầy ngược), nằm ở một bên của tiết diện nghiêng được coi là có điểm tác dụng trong vùng chịu nén của bê tông và vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn;

γ_sR_sA_sZ; Σγ_sR_swA_s,incZ_s,inc; Σγ_sR_swA_swZ_sw là tổng mô men lấy cùng một trục, tương ứng các lực trong cốt thép dọc, trong thép xiên và và thép đai cắt qua vùng kéo của mặt cắt nghiêng.

Z, Z_s,inc, Z_sw là cánh tay đòn của các lực trong cốt thép dọc, trong thép xiên và thép đai tính cùng một trục (Hình 7).

Hình 7 - Sơ đồ lực trên mặt cắt nghiêng theo trục dọc của cấu kiện bê tông cốt thép, khi tính toán độ bền chống cắt chịu tác dụng của mô men uốn.

Nếu mặt cắt nghiêng nằm trong vùng thay đổi dấu của mô men uốn, kiểm tra độ bền chống uốn tại các điểm giao với mặt cắt nghiêng có cốt thép dọc đặt cả hai mặt thì trong trường hợp này lấy Q_b bằng 0. Chiều cao vùng nén của mặt cắt nghiêng thay đổi vuông góc với trục dọc của cấu kiện được xác định phù hợp với các yêu cầu của 8.2.5.

8.2.18  Các cấu kiện có chiều cao mặt cắt không đổi hoặc thay đổi ít được phép không tính toán độ bền của phần nghiêng chịu tác dụng của mômen uốn trong các trường hợp sau:

- Nếu tất cả các cốt thép dọc được kéo đến gối tựa hoặc đến cuối cấu kiện và có đủ neo;

- Trong các kết cầu tấm bản làm việc theo không gian;

- Nếu các thanh thép dọc chịu kéo bị cắt dọc theo chiều dài của cấu kiện theo mặt cắt vuông góc trong đó chúng không được tính toán thì cần kéo dài một đoạn lớn hơn I_g được xác định bởi công thức:

Lực cắt Q trong mặt cắt vuông góc đi qua điểm cắt thép lý thuyết;

A_s,inc, α - Tương ứng là diện tích mặt cắt ngang và góc nghiêng của thép xiên nằm trong một đoạn chiều dài l_g;

q_sw - Lực phân bố do thép đai trên một đơn vị chiều dài I_g của cấu kiện được xác định theo công thức sau:

trong đó: d là đường kính của thanh thép bị cắt, tính theo đơn vị cm;

nếu thỏa mãn điều kiện:

đối với các kết cấu trên nền đàn hồi, trừ tường chắn.

8.2.19  Tính toán công xôn có chiều dài bằng hoặc nhỏ hơn chiều cao h của tiết diện tại mặt cắt gối tựa (công xôn ngắn), nên được thực hiện theo các các tiêu chuẩn quy định hiện hành.

8.2.20  Khi thiết kế các cấu kiện bê tông cốt thép khối lớn có mặt cắt chữ nhật, các trạng thái giới hạn của chúng được thể hiện dưới dạng nội lực, độ bền của các mặt cắt dọc ngang tầm trục trung hòa và ở mức các mối nối xây dựng dọc cần được kiểm tra trước và sau khi hình thành khe nứt trong vùng chịu kéo của cấu kiện.

8.2.21  Tính toán mỏi cho các mặt cắt vuông góc với trục dọc cấu kiện, phải được thực hiện từ các điều kiện sau:

- Đối với bê tông vùng nén:

- Đối với cốt thép vùng kéo:

trong đó:

σ_B và σ_s là giá trị lớn nhất của ứng suất nén trong bê tông và ứng suất kéo trong cốt thép;

γ_b = γ_b7.γ_b12.γ_b14.γ_b15

Cốt thép chịu nén không được kể đến trong tính toán mỏi.

8.2.22  Trong các cấu kiện không cho phép nứt, ứng suất trong bê tông và cốt thép xác định trong vùng tác dụng của mômen uốn lớn nhất được tính toán như đối với một vật thể đàn hồi theo các mặt cắt đã cho theo các hướng dẫn ở 5.2.1.11.

Trong các cấu kiện không yêu cầu chống nứt, khi xác định diện tích và mômen kháng của mặt cắt quy đổi không kể đến vùng chịu kéo của bê tông, ứng suất trong cốt thép phải được xác định theo 9.2.3.

8.2.23  Tính toán mỏi cho các mặt cắt nghiêng với trục dọc của cấu kiện cần thỏa mãn điều kiện sau:

trong đó: σ_mt là ứng suất chính kéo trong bê tông;

γ_b = γ_b5.γ_b7.γ_b12.γ_b14.γ_b15

Trị số của ứng suất chính kéo trong bê tông được xác định theo công thức (29) và theo chỉ dẫn ở 8.1.8. Đối với cấu kiện thanh có mặt cắt ngang chữ nhật có các mép biên kéo và nén song song, khi xác định ứng suất chính kéo lấy σ_y bằng 0, và ứng suất σ_x và τ_xy xác định theo các công thức sau:

trong đó A_red và I_red là diện tích và mômen quán tính của mặt cắt quy đổi tính với trọng tâm của tiết diện; S_red là mômen tĩnh của mặt cắt quy đổi về một phía của trục mà ứng suất cắt được xác định;

γ là khoảng cách từ trọng tâm của tiết diện quy đổi đến điểm mà ứng suất tiếp được xác định; b là chiều rộng mặt cắt ở ngang tầm xác định ứng suất.

Trong công thức (84), dấu cộng (+) được lấy cho cấu kiện chịu kéo lệch tâm, và dấu trừ (-) lấy đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm.

Các đặc trưng hình học của mặt cắt quy đổi cần xác định theo hướng dẫn tại điều 5.2.1.11.

Đối với các cấu kiện có chiều cao tiết diện thay đổi, ứng suất tiếp τ_xy cần được xác định theo chỉ dẫn tại điều 8.1.8.

Nếu điều kiện (83) không được thỏa mãn, thi các ứng suất chính kéo phải được chuyển hoàn toàn sang tính toán cho cốt thép ngang chịu, khi ứng suất trong cốt thép σ_s ≤ γ_s1R_s.

9. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo sự hình thành, mở rộng khe nứt và biến dạng

9.1. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo theo sự hình thành khe nứt

9.1.1 Tính toán các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép theo sự hình thành khe nứt phải được thực hiện:

a) Trong trường hợp, theo các điều kiện vận hành, không cho phép nứt;

b) Xác định các khu vực hình thành vết nứt khí tính toán tĩnh học các kết cấu thanh siêu tĩnh và khối lớn;

c) Khi có các yêu cầu đặc biệt của tiêu chuẩn thiết kế đối với một số loại kết cấu thủy công.

Các kết cấu không được phép có các vết nứt với độ mở lớn hơn 0,2 mm bao gồm:

Các cấu kiện chịu và không chịu áp lực nước nằm trong vùng có mực nước thay đổi.

Kết cấu không được phép có vết nứt bao gồm:

Kết cấu mà yêu cầu về độ kín nước được đặt ra trong trường hợp không thể đáp ứng yêu cầu này bằng các biện pháp công nghệ và kết cấu;

Các cấu kiện của cừ chìm trong đất bằng cách đóng hoặc rung động;

Các bộ phận mặt ngoài của cừ, cọc và cọc ống cho các giai đoạn sản xuất, vận chuyển và lắp đặt.

9.1.2  Tính toán các cấu kiện thanh bê tông cốt thép về hình thành các vết nứt vuông góc đối với trục dọc cấu kiện phải được thực hiện:

Cấu kiện chịu kéo đúng tâm, theo công thức:

trong đó: γ_b = γ_b7.γ_b8.γ_b9.γ_b13.γ_b14.γ_b15 khi γ_b8.γ_b9 > 2 cần lấy γ_b8.γ_b9 = 2;

Cấu kiện chịu uốn, theo công thức:

trong đó: γ_b = γ_b7.γ_b8.γ_b10.γ_b13.γ_b14.γ_b15 khi γ_b8.γ_b10 > 2 cần lấy γ_b8.γ_b10 = 2;

Cấu kiện chịu nén lệch tâm, theo công thức:

trong đó: γ_b = γ_b7.γ_b8.γ_b13.γ_b14.γ_b15 khi γ_b8.γ_b10 > 2 cần lấy γ_b8.γ_b10 = 2;

Cấu kiện chịu kéo lệch tâm, theo công thức

trong đó: γ_b = γ_b7.γ_b8.γ_b13.γ_b14.γ_b15

Khi tính toán theo công thức (89), cần lấy:

γ_b9 - Như đối với cấu kiện kéo đúng tâm của cùng một mặt cắt ngang;

γ_b10 - Như đối với cấu kiện chịu uốn có cùng mặt cắt ngang.

Chú ý - Trong các công thức (86) - (89), dấu bằng (=) ứng với điều kiện hình thành vết nứt, dấu nhỏ hơn (<) ứng với điều kiện không nứt.

9.1.3  Tính toán về sự hình thành khe nứt vuông góc với trục dọc của các cấu kiện bê tông, các trạng thái giới hạn của chúng được biểu thị bằng nội lực, phải được thực hiện theo các công thức (22) và (25), lấy γ_n = 1,0, γ_lc = 1,0 và R_bt,ser thay cho R_bt.

9.1.4  Các tính toán về sự hình thành vết nứt đối với ứng suất chính kéo được thực hiện:

Để đánh giá khả năng chống nứt của các mặt cắt nghiêng theo trục dọc của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép hệ thanh;

Để đánh giá khả năng chống nứt của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép dạng khối, mà các trạng thái giới hạn của chúng không thể biểu diễn bằng nội lực;

Để đánh giá khả năng chống nứt của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép dưới tác dụng của tải trọng lặp lại nhiều lần,

Tính toán về sự hình thành vết nứt trong những trường hợp này được thực hiện theo điều kiện:

trong đó:

γ_b = γ_b1.γ_b2.γ_b3.γ_b5.γ_b13.γ_b14.γ_b15 - Khi tính cho cầu kiện bê tông;

γ_b = γ_b7.γ_b8.γ_b10.γ_b11.γ_b13.γ_b14.γ_b15 - Khi tính cho cấu kiện bê tông cốt thép;

γ_b = γ_b1.γ_b2.γ_b5.γ_b12.γ_b13.γ_b14.γ_b15 - Khi tính cho cấu kiện bê tông chịu tác động của tải trọng lặp lại;

γ_b = γ_b7.γ_b11.γ_b12.γ_b13.γ_b14.γ_b15 - Khi tính các cấu kiện bê tông cốt thép chịu tác dụng của tải trọng lặp. Trạng thái ứng suất của các cấu kiện được xác định theo hướng dẫn trong 8.1.8. Điều kiện (90) được kiểm tra đối với các mép biên bên ngoài của cấu kiện, tại các điểm giao nhau của chúng với các trục quán tính chính trung tâm của mặt cắt quy đổi và đối với các cấu kiện tiết diện chữ T, chữ I và hình hộp cũng tại các vị trí liên kết vào tường.

Khi xác định các hệ số γ_b3 - Đối với kết cấu bê tông và γ_b10 - Đối với kết cấu bê tông cốt thép, chiều cao h, của vùng tiết diện chịu kéo, được lấy theo biểu đồ ứng suất trong mặt phẳng của các ứng suất chính kéo. Giá trị của hệ số γ_b8 phụ thuộc vào sơ đồ bố trí cốt thép (một lớp hoặc nhiều lớp, phân bổ hoặc thông thường) của khu vực cấu kiện được kiểm tra khả năng chống nứt.

9.2. Tính toán bề rộng khe nứt trong kết cấu bê tông cốt thép

9.2.1  Đối với các cấu kiện thanh cho phép nứt, việc tính toán bề rộng khe nứt vuông góc đối với trục dọc của cấu kiện cần được thực hiện theo điều kiện:

trong đó:

a_cr - Chiều rộng tính toán vết nứt (mm);

Δ_cr - Bề rộng vết nứt cho phép (mm), xác định theo 9.2.4.

9.2.2  Bề rộng khe nứt a_cr (mm) xác định theo công thức:

trong đó:

δ - Hệ số lấy như sau:

Lấy bằng 1,0 với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm;

Lấy bằng 1,2 với cấu kiện chịu kéo đúng tâm và lệch tâm;

φ_l - Hệ số lấy như sau:

Khi tính đến tác dụng của tải trọng tạm thời:

Khi F_l/F_c < 2/3 lấy bằng 1,0;

Khi F_l/F_c > 2/3 lấy bằng 1,3;

(F_c, F_l - Các nội lực tổng quát lớn nhất (mô men uốn, lực dọc, v.v.), tương ứng, từ tác dụng của toàn bộ tải trọng (không đổi, dài hạn, ngắn hạn) và từ tác dụng của tải không đổi và dài hạn);

Khi tính đến tải lặp lại nhiều lần:

Với trạng thái khô trong không khí của bê tông: 2 - ρ_s;

(ρ_s - Hệ số không đối xứng của chu kỳ);

Với trạng thái bão hòa nước của bê tông: 0,9;

η - Hệ số đối với cốt thép lấy bằng:

Thép thanh vằn: 1.0;

Thép thanh tròn trơn: 1,4;

Thép sợi: 1,2;

σ_s - Ứng suất trong cốt thép chịu kéo, được xác định theo 9.2.3 mà không tính đến khả năng của bê tông của vùng chịu kéo; có tính đến áp lực thấm của nước, được xác định theo 7.12 và 7.13;

σ_s.bg - Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do sự trương nở của bê tông. Đối với kết cấu nằm trong nước, σ_s.bg = 20 Mpa; cho các kết cấu chịu khô lâu, kể cả trong quá trình xây dựng σ_s.bg = 0

μ - Hàm lượng cốt thép trên mặt cắt

 nhưng không lớn hơn 0,02;

d - Đường kính thanh thép (mm).

Khi có nhiều đường kính thanh thép khác nhau, cần tính:

trong đó n_i số thanh thép cùng đường kính

9.2.3  Ứng suất trong cốt thép khi tính toán bề rộng khe nứt cần được xác định theo công thức sau:

Cho các cấu kiện chịu uốn:

Cho các câu kiện chịu kéo đúng tâm:

Cho các cấu kiện kéo lệch tâm và nén lệch tâm với độ lệch tâm lớn:

Cho các cấu kiện kéo lệch tâm nhỏ:

Cho cốt thép S’:

Cho cốt thép S':

CHÚ THÍCH:

Trong công thức (95), dấu cộng được lấy cho kéo lệch tâm và dấu trừ - cho nén lệch tâm.

Trong công thức (93) và (95): z (cánh tay đòn của cặp nội lực) cho phép lấy theo kết quả tính toán các mặt cắt chịu lực dưới tải trọng thiết kế.

9.2.4  Chiều rộng khe nứt cho phép Δ_cr (mm), đối với kết cấu khối lớn chịu áp lực nước không được vượt quá các giá trị cho trong Bảng 23, 24.

Bảng 23 - Bề rộng khe nứt cho phép trong công trình cấp đặc biệt theo điều kiện chống ăn mòn

Bảng 24 - Bề rộng khe nứt cho phép trong công trình cấp đặc biệt theo điều kiện an toàn của cốt thép ở tổng nồng độ các ion [CL’]+0,25[SO”4] trong môi trường nước

Đối với công trình cấp I, II, III và IV, bề rộng khe nứt lớn nhất được xác định bằng cách nhân các giá trị thu được từ các Bảng Δ_cr (mm) nhân với các hệ số tương ứng với 1,3; 1,6; 2,0 và 2,0. Trong trường hợp này, bề rộng khe nứt được lấy không quá 0,5 mm.

Đối với kết cấu thành mỏng trong điều kiện không có môi trường xâm thực, bề rộng khe hở cho phép của vết nứt được lấy theo các quy định hiện hành.

Các giá trị cho trong Bảng 23 và 24 được tính đến việc sử dụng cốt thép của các loại CB 210 -T, CB 240-T, CB 300-T, CB-300 -V, CB 400 - V và sợi theo TCVN 6284-4. Khi sử dụng cốt thép của các loại khác, chiều rộng vết nứt lớn nhất được lấy không lớn hơn các giá trị lấy theo các Bảng này.

Khi độ kiềm bicacbonat của môi trường nước nhỏ hơn tmg eq / l, hoặc tổng nồng độ của các ion Cl và SO₄ lớn hơn 1000 mg /1, giá trị Δ_cr phải giảm đi một nửa.

Với độ kiềm bicacbonat trung bình hàng năm của môi trường nước nhỏ hơn 0,25 mg eq / l và trong trường hợp không có các biện pháp bảo vệ, các kết cấu chịu áp lực phải được thiết kế để chống nứt. Giá trị Δ_cr khi sử dụng các biện pháp bảo vệ phải được xác định trên cơ sở các nghiên cứu đặc biệt. Với đường kính cốt thép từ 40 mm trở lên, giá trị Δ_cr có thể tăng thêm 25%.

Đối với kết cấu thành mỏng (có chiều cao tiết diện nhỏ hơn 1,5 m), chiều rộng cho phép của vết nứt Δ_cr Cần được nhân với hệ số 0,5.

9.3. Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo biến dạng

9.3.1  Các biến dạng của kết Cấu bê tông cốt thép, cũng như nội lực trong các cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh, được xác định bằng các phương pháp cơ học kết cấu, có tính đến vết nứt và các đặc tính không đàn hồi của bê tông.

Với các hệ thống siêu tĩnh phức tạp, cho phép xác định chuyển vị bằng công thức sức bền vật liệu.

9.3.2  Với tác động ngắn hạn của tải trọng, độ cứng của các cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kẻo lệch tâm phải được xác định theo công thức:

Cho các cấu kiện và bộ phận của nó không cho phép nứt: B_K = 0,9E_bI_red (98)

Cho các cấu kiện và bộ phận của nó cho phép nứt: B_K = 1,1 E_b(Ib + vI_s) (99)

Để xác định độ cứng của các mặt cắt cho phép nứt của các cấu kiện chịu uốn có mặt cắt ngang hình chữ nhật, cho phép sử dụng hệ số phụ thuộc và biểu đồ cho trong Phụ lục C.

9.3.3  Với tác động đồng thời của tải trọng ngắn hạn và dài hạn, độ cứng của các cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm phải được xác định theo công thức:

Cho các cấu kiện hoặc các phần của nó không cho phép nứt: B = 0,8E_bI_red (100)

Cho các cấu kiện hoặc các phần của nỏ cho phép nứt:

C - Tổng hợp lực từ các tải dài hạn;

V - Tổng hợp lực từ các tải tác động ngắn hạn;

δ - Hệ số giảm độ cứng.

Đối với tiết diện chữ T cánh chịu nén δ = 1,5, cánh chịu kéo dài δ = 2,5;

Đối với tiết diện chữ nhật, chữ I, hình hộp và các tiết diện kín khác δ =2.

10. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép chịu tác động của nhiệt độ và độ ẩm

10.1. Việc xem xét tác động của nhiệt độ được thực hiện:

a) Khi tính toán độ bền của kết cấu bê tông theo 9.1.3, cũng như khi tính toán sự hình thành (ngăn ngừa) vết nứt trong các trường hợp làm mất tính toàn khối của các kết cấu này có thể làm thay đổi sơ đồ tĩnh học của kết cấu, gây ra các tác động bổ sung bên ngoài hoặc sự gia tăng áp lực ngược, dẫn đến giảm khả năng chống thấm và tuổi thọ công trình;

b) Khi tính toán tĩnh học các kết cấu bê tông cốt thép siêu tĩnh, cũng như khi tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo hình thành (ngăn ngừa) vết nứt trong các trường hợp quy định trong 9.1.1;

c) Khi xác định các biến dạng và chuyển vị của các cấu kiện công trình để xác định các kết cấu của khe nhiệt và vật chắn nước;

d) Để xác định các chế độ nhiệt độ theo yêu cầu của điều kiện xây dựng kết cấu và chế độ vận hành bình thường;

e) Khi tính toán các cấu kiện bê tông cốt thép thành mỏng có mặt cắt ngang không phải hình chữ nhật (hình chữ T, vành khăn) tiếp xúc với nền đất. Hiệu ứng nhiệt độ có thể không được tính đến khi tính toán kết cấu thành mỏng nếu đảm bảo sự tự do chuyển dịch của các kết cấu này.

10.2. Khi tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, cần tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của thời kỳ xây dựng và vận hành.

Tác động nhiệt độ của thời kỳ xây dựng được xác định có tính đến sự tỏa nhiệt và các điều kiện đồng cứng khác của bê tông, bao gồm các biện pháp thiết kế và công nghệ để điều chỉnh chế độ nhiệt độ của kết cấu, nhiệt độ của các mối nối thi công, làm mát hoàn toàn kết cấu đến nhiệt độ khai thác trung bình nhiều năm, sự dao động nhiệt độ của không khí xung quanh và nước trong hồ chứa.

Các ảnh hưởng nhiệt độ của thời kỳ vận hành bao gồm sự dao động nhiệt độ không khí xung quanh, của nước trong các hồ chứa và quá trình làm nóng (hoặc làm mát) của kết cấu.

Một danh sách cụ thể về các ảnh hưởng của nhiệt độ được tính đến trong tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của các dạng cơ bản của công trình thủy công cần được thiết lập phù hợp với các yêu cầu của QCVN 04-05 và các tiêu chuẩn xây dựng tương ứng để tính toán.

10.3. Trong tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của các công trình thủy công chịu tác động của nhiệt độ, cho phép tính đến hiệu ứng nhiệt của bức xạ mặt trời.

10.4. Tác động của độ ẩm trong tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần được xem xét tùy thuộc vào khả năng co ngót hoặc trương nở của bê tông của các kết cấu này.

Cho phép không tính đến độ co ngót của bê tông trong các tính toán:

Kết cấu khối lớn;

Kết cấu thành mỏng nằm dưới nước, tiếp xúc với nước hoặc đắp bằng đất, nếu đã áp dụng các biện pháp để bê tông không bị khô trong thời gian xây dựng.

10.5. Các trường nhiệt độ và độ ẩm của kết cấu được tính toán bằng các phương pháp vật lý xây dựng sử dụng các quy định cơ bản được áp dụng cho các quá trình không ổn định.

10.6. Dữ liệu về nhiệt độ và độ ẩm của không khí xung quanh và các đặc trưng khí hậu khác phải được lấy trên cơ sở quan trắc khí tượng trong khu vực xây dựng. Trong trường hợp không có các số liệu quan trắc đó, các số liệu cần thiết nên được lấy theo số liệu chính thức của cơ quan Khí tượng Thủy văn Nhà nước.

Nhiệt độ nước trong các hồ chứa phải được xác định trên cơ sở các tính toán đặc biệt và các số liệu tương tự.

10.7. Đối với công trình cấp đặc biệt, các đặc tính vật lý - nhiệt của bê tông được thiết lập trên cơ sở các nghiên cứu thí nghiệm. Đối với các kết cấu thuộc công trình các cấp khác và trong thiết kế cơ sở của công trình cấp đặc biệt, các đặc tính cụ thể của bê tông có thể được lấy theo Bảng A.1 và A.2 của Phụ lục A.

10.8. Các đặc trưng biển dạng của bê tông, cần thiết để tính toán trạng thái ứng suất nhiệt của kết cấu, cần được xem xét:

Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông (Mpa), ở tuổi dưới 180 ngày - theo công thức

trong đó: X - Thông số không thứ nguyên lấy theo Bảng A.3 của Phụ lục A;

t - Tuổi bê tông (ngày);

φ - Hệ số lấy theo Bảng A.7 của Phụ lục A.

Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông ở tuổi 180 ngày trở lên được lấy theo 5.1.26 (Bảng 9)

Các đặc tính từ biến của bê tông được lấy theo Bảng A.4 của Phụ lục A.

Công trình cấp đặc biệt - đặc trưng biến dạng của bê tông cần nghiên cứu từ thí nghiệm thực tế.

10.9. Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo hình thành (ngăn ngừa) vết nứt do nhiệt độ phải được thực hiện theo công thức:

a) Khi kiểm tra sự hình thành các vết nứt và xác định kích thước của chúng:

Đối với sự hình thành vết nứt bề mặt, cần phải thỏa mãn điều kiện (103) trong vùng kéo, độ sâu theo phương vuông góc với bề mặt ít nhất là 1,3d_max, trong đó d_max kích thước tối đa của nhóm cốt liệu lớn của bê tông;

b) Với việc ngăn ngừa vết nứt trong kết cấu, được tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ hai:

c) Với việc ngăn ngừa vết nứt trong kết cấu được tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất:

trong các công thức trên:

A(t) - Công của ứng suất kéo vuông góc với mặt phẳng vết nứt trên sự chênh lệch tương ứng giữa biến dạng nhiệt độ toàn phần và nhiệt độ cưỡng bức; giá trị được xác định theo 10.10;

R_btn, R_bt - Tương ứng, cường độ kéo dọc trục tiêu chuẩn và tính toán của bê tông, được xác định theo 5.1.13 và 5.1.14;

ƞ - Hệ số chuyển đổi từ cường độ kéo dọc trục tiêu chuẩn của bê tông sang cường độ kéo dọc trục trung bình của bê tông, được xác định theo 10.11;

ψ - Hệ số tính đến sự phụ thuộc của cường độ bê tông đối với lực kéo dọc trục vào tuổi t và lấy theo 10.12;

E_b(t) - Mô đun đàn hồi của bê tông;

γ_b6 - Hệ số điều kiện làm việc, đối với kết cầu khối lớn bằng 1,15, đối với các kết cấu còn lại bằng 1,0.

10.10. Giá trị của thông số A(t) được tìm theo công thức sau:

Đối với trường hợp kéo đơn và trạng thái ứng suất phẳng:

Cho trạng thái biến dạng mặt phẳng:

trong đó:

τ - Thời điểm tính toán;

t₀ - Thời gian đông kết bê tông;

T(τ) - Nhiệt độ bê tông tại thời điểm τ',

α- Hệ số giãn nở nhiệt độ của bê tông;

ε(τ) - Biến dạng bê tông, được xác định có tính đến các biến đổi theo thời gian của mô đun đàn hồi và từ biến của bê tông;

σ⁺(τ) - Ứng suất kéo trong bê tông

σ⁺(τ) = σ(τ) khi σ(τ) > 0

σ⁺(τ)= 0 khi σ(τ) < 0

ở đây: σ(τ) - Ứng suất trong bê tông, được xác định có tính đến các biến đổi theo thời gian của mô đun đàn hồi và từ biến của bê tông.

10.11. Hệ số η được xác định theo công thức:

trong đó;

u - Hệ số phụ thuộc vào mức đảm bảo cường độ của bê tông và bằng:

1,64 khi q = 0,95;

1,28 khi q = 0,90;

1,04 khi q = 0,85;

v₂ - Hệ số biến đổi cường độ bê tông của quá trình sản xuất.

Đối với kết cấu cấp đặc biệt và cấp I, các giá trị của hệ số được thiết lập bằng các nghiên cứu trên các mẫu bê tông quy mô lớn của thành phần sản xuất. Đối với công trình các cấp II - IV và thiết kế cơ sở của công trình cấp đặc biệt và cấp I cho phép lấy:

v₂ = 0,135 khi q = 0,95;

v₂ = 0,173 khi q = 0,90;

v₂ = 0,213 khi q = 0,85.

10.12 Các giá trị ψ(τ) phụ thuộc vào tuổi của bê tông phải được lấy cho thời kỳ xây dựng theo Bảng A.5 của Phụ lục A, cho thời kỳ vận hành, thông thường lấy bằng 1,0.

Đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I, hệ số ψ (t) cần chính xác hóa bằng cách nghiên cứu trên các mẫu quy mô lớn từ bê tông của quá trình sản xuất.

10.13. Đối với công trình cấp đặc biệt và cấp I trong nghiên cứu khả thi và đối với kết cấu cấp II, III và IV - trong mọi trường hợp, cho phép tính toán sự hình thành (ngăn ngừa) vết nứt do tác động của nhiệt độ theo công thức

trong đó:

σ(t) - Ứng suất nhiệt độ tại thời điểm t;

ε_lim - Độ dãn cực hạn của bê tông, xác định theo Bảng A.6 của Phụ lục A;

φ(t) - Hệ số phụ thuộc vào tuổi của bê tông, xác định theo Bảng A.7 của Phụ lục A.

Khi xác định hệ số γ_b3 giá trị h_t phải được lấy bằng chiều dài của mặt cắt của biểu đồ ứng suất kéo trong khối hoặc nếu có vùng có gradien ứng suất bằng không trong mặt cắt của biểu đồ ứng suất kéo.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Đặc trưng của bê tông để tính toán kết cấu theo tác động của nhiệt độ

Bảng A.1 - Đặc tính Vật lý - Nhiệt của bê tông

Bảng A.2 - Đặc tính tỏa nhiệt của bê tông

Bảng A.3 - Tham số X

Bảng A.4 - Đặc tính từ biến của bê tông

Bảng A.5 - Hệ số ψ (t)

Bảng A.6 - Giới hạn kéo dãn cực hạn của bê tông