Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13594-5:2023 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 MM, vận tốc đến 350 km/h - Phần 5

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13594-5:2023

THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG SẮT KHỔ 1435 MM, VẬN TỐC ĐẾN 350 KM/H - PHẦN 5 : KẾT CẤU BÊ TÔNG

Railway Bridge Design with gauge 1435 mm, speed up to 350 km/h - Part 5 : Concrete Structures

Mục lục

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Các giả thiết

4 Các thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu

4.1 Các định nghĩa

4.2 Các ký hiệu

5 Cơ sở thiết kế

5.1 Các yêu cầu

5.1.1 Các yêu cầu cơ bản

5.1.2 Quản lý độ tin cậy

5.1.3 Tuổi thọ thiết kế, độ bền lâu và quản lý chất lượng

5.2 Các nguyên tắc thiết kế theo TTGH

5.3 Các biến cơ bản

5.3.1 Tải trọng và ảnh hưởng của môi trường

5.3.2 Tính chất của vật liệu và sản phẩm

5.3.3 Biến dạng của bê tông

5.3.4 Số liệu hình học

5.4 Kiểm tra theo phương pháp hệ số thành phần

5.4.1 Tổng quát

5.4.2 Các giá trị thiết kế

5.4.3 Tổ hợp tải trọng

5.4.4 Kiểm tra cân bằng tĩnh (EQU)

5.5 Thiết kế có sự hỗ trợ bằng thử nghiệm

5.6 Các yêu cầu bổ sung đối với móng

5.7 Các yêu cầu đối với liên kết

6 Vật liệu

6.1 Bê tông

6.1.1 Tổng quát

6.1.2 Cường độ

6.1.3 Biến dạng đàn hồi

6.1.4 Từ biến và co ngót

6.1.5 Quan hệ ứng suất - biến dạng dùng để phân tích phi tuyến

6.1.6 Cường độ chịu nén và chịu kéo thiết kế

6.1.7 Quan hệ ứng suất - biến dạng để thiết kế mặt cắt ngang

6.1.8 Cường độ chịu kéo khi uốn

6.1.9 Bê tông bị kiềm chế

6.2 Cốt thép

6.2.1 Tổng quát

6.2.2 Các tính chất

6.2.3 Cường độ

6.2.4 Các đặc trưng dẻo

6.2.6 Mỏi

6.2.7 Các giả thiết thiết kế

6.3 Thép dự ứng lực

6.3.1 Tổng quát

6.3.2 Các tính chất

6.3.3 Cường độ

6.3.4 Đặc trưng tính dẻo

6.3.5 Mỏi

6.3.6 Các giả thiết thiết kế

6.3.7 Thép dự ứng lực trong ống bọc

6.4 Các thiết bị dự ứng lực

6.4.1 Neo và bộ nối

6.4.2 Cáp ngoài không bám dính

7 Độ bền lâu và lớp bảo vệ cốt thép

7.1 Yêu cầu chung

7.2 Các điều kiện môi trường

7.3 Các yêu cầu đối với độ bền lâu

7.4 Kiểm tra lớp bê tông bảo vệ

7.4.1 Tổng quát

7.4.2 Lớp bảo vệ tối thiểu, C_min

7.4.3 Dung sai cho phép trong thiết kế

8 Phân tích kết cấu

8.1 Tổng quát

8.1.1 Các yêu cầu chung

8.1.2 Các yêu cầu riêng cho móng

8.1.3 Các trường hợp tải trọng và các tổ hợp tải trọng

8.1.4 Hiệu ứng bậc hai

8.2 Các sai lệch về hình học

8.3 Lý tưởng hóa kết cấu

8.3.1 Mô hình kết cấu để phân tích tổng thể

8.3.2 Số liệu hình học

8.4 Phân tích đàn hồi tuyến tính

8.5 Phân tích đàn hồi tuyến tính có giới hạn phân bố lại nội lực

8.6 Phân tích dẻo

8.6.1 Tổng quát

8.6.2 Phân tích dẻo đối với dầm, khung và bàn

8.6.3 Khả năng xoay

8.6.4 Phân tích theo mô hình chống và giằng

8.7 Phân tích phi tuyến

8.8 Phân tích hiệu ứng bậc hai với lực dọc trục

8.8.1 Các định nghĩa

8.8.2 Yêu cầu chung

8.8.3 Tiêu chí đơn giản hóa đối với hiệu ứng bậc hai

8.8.4 Từ biến

8.8.5 Các phương pháp phân tích

8.8.6 Phương pháp tổng quát

8.8.7 Phương pháp dựa trên độ cứng danh định

8.8.8 Phương pháp dựa trên độ cong danh định

8.8.9 Uốn hai chiều

8.9 Mất ổn định ngang của dầm mảnh

8.10 Các bộ phận và kết cấu dự ứng lực

8.10.1 Tổng quát

8.10.2 Lực căng trước khi căng kéo

8.10.3 Lực căng trước

8.10.4 Mất mát tức thời của dự ứng lực đối với căng trước

8.10.5 Mất mát tức thời của dự ứng lực đối với căng sau

8.10.6 Các mất mát dự ứng lực theo thời gian đối với căng trước và căng sau

8.10.7 Xem xét dự ứng lực trong các phân tích

8.10.8 Các ảnh hưởng của dự ứng lực ở trạng thái giới hạn cường độ

8.10.9 Hiệu ứng của dự ứng lực ở TTGHSD và TTGH mỏi

8.11 Phân tích một số bộ phận kết cấu đặc biệt

9 Trạng thái giới hạn cường độ

9.1 Uốn có hoặc không có lực dọc trục

9.2 Cắt

9.2.1 Quy trình kiểm tra tổng quát

9.2.2 Các cấu kiện không yêu cầu thiết kế cốt thép chịu cắt

9.2.3 Cấu kiện yêu cầu thiết kế cốt thép chịu cắt

9.2.4 Lực cắt giữa bản bụng và bản cánh của mặt cắt T

9.2.5 Lực cắt tại bề mặt bê tông đổ ở các thời gian khác nhau

9.2.6 Cắt và uốn ngang

9.3 Xoắn

9.3.1 Tổng quát

9.3.2 Quy trình thiết kế

9.4 Chọc thủng

9.4.1 Tổng quát

9.4.2 Phân bố tải trọng và chu vi kiểm soát cơ bản

9.4.3 Tính toán cắt thủng

9.4.4 Sức kháng chống cắt thủng của bản và đế cột không có cốt thép chịu cắt

9.4.5 Sức kháng chống cắt thủng của bản và đế cột có cốt thép chịu cắt

9.5 Thiết kế theo mô hình chống và giằng

9.5.1 Quy định chung

9.5.2 Thanh chống

9.5.3 Thanh giằng

9.5.4 Nút

9.6 Neo và nối chồng

9.7 Diện tích chất tải một phần

9.8 Mỏi

9.8.1 Các điều kiện kiểm tra

9.8.2 Nội lực và ứng suất để kiểm tra mỏi

9.8.3 Tổ hợp tải trọng

9.8.4 Quy trình kiểm tra đối với cốt thép và thép dự ứng lực

9.8.5 Kiểm tra bằng cách sử dụng biên độ ứng suất hư hỏng tương đương

9.8.6 Các kiểm tra khác

9.8.7 Kiểm tra bê tông chịu nén hoặc cắt

9.9 Kết cấu mảng mỏng

10 Trạng thái giới hạn sử dụng

10.1 Quy định chung

10.2 Ứng suất

10.3 Kiểm soát nứt

10.3.1 Các xem xét chung

10.3.2 Diện tích cốt thép tối thiểu

10.3.3 Khống chế vết nứt không cần tính toán trực tiếp

10.3.4 Tính toán chiều rộng vết nứt

10.4 Khống chế độ võng

10.4.1 Xem xét chung

10.4.2 Kiểm tra độ võng bằng tính toán

11 Cấu tạo chi tiết cốt thép và thép dự ứng lực - quy định chung

11.1 Yêu cầu chung

11.2 Khoảng cách các thanh thép

11.3 Đường kính uốn cho phép đối với thanh thép uốn

11.4 Neo cốt thép dọc

11.4.1 Yêu cầu chung

11.4.2 Ứng suất bám dính cực hạn

11.4.3 Chiều dài neo cơ bản

11.4.4 Chiều dài neo thiết kế

11.5 Neo cốt thép đai và cốt thép chịu cắt

11.6 Neo bằng các thanh thép hàn

11.7 Nối chồng và bộ nối cơ khí

11.7.1 Tổng quát

11.7.2 Nối chồng

11.7.3 Chiều dài nối chồng

11.7.4 Cốt thép ngang trên vùng nối chồng

11.7.5 Nối chồng đối với lưới hàn từ các sợi thép gờ

11.9 Các thanh thép bỏ

11.9.1 Yêu cầu chung

11.9.2 Neo bó các thanh thép

11.9.3 Nối chồng bó các thanh thép

11.10 Cáp dự ứng lực

11.10.1 Bố trí cáp dự ứng lực và ống bọc

11.10.2 Neo của cáp dự ứng lực

11.10.3 Các vùng neo của cấu kiện căng sau

11.10.4 Neo và bộ nối dùng cho cáp dự ứng lực

11.10.5 Ụ chuyển hướng

12 Cấu tạo chi tiết cấu kiện và các quy định riêng

12.1 Tổng quát

12.2 Dầm

12.2.1 Cốt thép dọc

12.2.2 Cốt thép chịu cắt

12.2.3 Cốt thép chịu xoắn

12.2.4 Cốt thép bề mặt

12.2.5 Gối tựa gián tiếp

12.3 Bản đặc

12.3.1 Cốt thép chịu uốn

12.3.2 Cốt thép chịu cắt

12.4 Bản mỏng

12.4.1 Bản tại các cột bên trong

12.4.2 Bản tại các cột biên và cột góc

12.4.3 Cốt thép chống cắt thủng

12.5 Cột

12.5.2 Cốt thép dọc

12.5.3 Cốt thép ngang

12.6 Tường

12.6.1 Quy định chung

12.6.2 Cốt thép thẳng đứng

12.6.3 Cốt thép nằm ngang

12.6.4 Cốt thép theo phương ngang

12.7 Dầm cao

12.8 Móng

12.8.1 Đài cọc

12.8.2 Móng cột và móng tường

12.8.3 Dầm giằng

12.8.4 Móng có chân đặt trên đá

12.8.5 Cọc khoan nhồi

12.9 Vùng có tính không liên tục về địa chất hoặc tải trọng

13 Các quy định bổ sung cho cấu kiện và kết cấu bê tông đúc sẵn

13.1 Tổng quát

13.2 Cơ sở thiết kế và các yêu cầu cơ bản

13.3 Vật liệu

13.3.1 Bê tông

13.3.2 Thép dự ứng lực

13.4 Phân tích kết cấu

13.4.1 Quy định chung

13.4.2 Mất mát dự ứng lực

13.5 Các quy định riêng cho thiết kế và cấu tạo chi tiết

13.5.1 Mô men ngàm trong bản

13.5.2 Liên kết tường với bản

13.5.3 Hệ bản

13.5.4 Liên kết và gối tựa cho các cấu kiện đúc sẵn

13.5.5 Gối tựa

13.5.6 Móng cốc

14 Kết cấu bê tông cốt liệu nhẹ

14.1 Tổng quát

14.1.1 Phạm vi áp dụng

14.1.2 Các ký hiệu đặc biệt

14.2 Cơ sở thiết kế

14.3 Vật liệu

14.3.1 Bê tông

14.3.2 Biến dạng đàn hồi

14.3.4 Quan hệ ứng suất - biến dạng để phân tích phi tuyến kết cấu

14.3.5 Cường độ chịu nén và chịu kéo

14.3.6 Quan hệ ứng suất - biến dạng để thiết kế tiết diện

14.3.7 Bê tông bị hạn chế biến dạng ngang

14.4 Độ bền lâu và lớp bảo vệ cốt thép

14.4.1 Các điều kiện môi trường

14.4.2 Lớp bê tông bảo vệ và các tính chất của bê tông

14.5 Phân tích kết cấu

14.5.1 Khả năng xoay

14.6 Trạng thái giới hạn cường độ

14.6.1 Cấu kiện không có yêu cầu thiết kế cốt thép chịu cắt

14.6.2 Cấu kiện có yêu cầu thiết kế cốt thép chịu cắt

14.6.3 Xoắn

14.6.4 Chọc thủng

14.6.5 Vùng chất tải cục bộ

14.6.6 Mỏi

14.7 Trạng thái giới hạn sử dụng

14.8 Cấu tạo chi tiết cốt thép - Tổng quát

14.8.1 Đường kính trục uốn cho phép đối với thanh thép uốn

14.8.2 Ứng suất bám dính giới hạn

14.9 Cấu tạo chi tiết các cấu kiện và các quy định đặc biệt

14.10 Các quy định bổ sung cho cấu kiện và kết cấu bê tông đúc sẵn

14.11 Kết cấu bê tông không cốt thép và ít cốt thép

15 Kết cấu khối xây và bê tông ít cốt thép

15.1 Tổng quát

15.2 Vật liệu bê tông: các giả thiết tính toán bổ sung

15.3 Phân tích kết cấu: trạng thái giới hạn cường độ

15.4 Trạng thái giới hạn cường độ

15.4.1 Khả năng chịu uốn và chịu nén dọc trục tính toán

15.4.2 Phá hoại cục bộ

15.4.3 Cắt

15.4.4 Xoắn

15.4.5 Trạng thái giới hạn cường độ do mất ổn định

15.5 Trạng thái giới hạn sử dụng

15.6 Cấu tạo chi tiết cho cấu kiện và các quy định đặc biệt

15.6.1 Cấu kiện chịu lực

15.6.2 Mối nối thi công

15.6.3 Móng băng và móng trụ

16 Thiết kế cho các giai đoạn thi công

16.1 Tổng quát

16.2 Tác động trong quá trình thi công

16.3 Tiêu chí kiểm tra

16.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ

16.3.2 Trạng thái giới hạn sử dụng

Phụ lục A (Tham khảo) Điều chỉnh hệ số thành phần cho vật liệu

Phụ lục B (Tham khảo) Biến dạng do từ biến và co ngót

Phụ lục C (Quy định) Các tính chất của cốt thép thích hợp khi sử dụng với tiêu chuẩn

Phụ lục D (Tham khảo) Phương pháp tính toán chi tiết mất mát dự ứng lực do chùng cốt thép

Phụ lục E (Tham khảo) cấp độ bền biểu thị cho độ bền lâu

Phụ lục F (Tham khảo) Các biểu thức cốt thép chịu kéo cho điều kiện ứng suất phẳng

Phụ lục G (Tham khảo) Tương tác kết cấu - nền

Phụ lục H (Tham khảo) Hiệu ứng thứ cấp tổng thể trong kết cấu

Phụ lục I (Tham khảo) Phân tích bản mỏng và tường chịu cắt

Phụ lục J (Tham khảo) Quy định cấu tạo cho các trường hợp đặc biệt

Phụ lục K (Tham khảo) Hiệu ứng kết cấu có ứng xử bê tông phụ thuộc vào thời gian

Phụ lục L (Tham khảo) Các phần tử vỏ bê tông

Phụ lục M (Tham khảo) Cắt và uốn ngang

Phụ lục N (Tham khảo) Hư hỏng tương đương do kéo để kiểm tra mỏi

Phụ lục O (Tham khảo) Các vùng gián đoạn cầu điển hình

Phụ lục P (Tham khảo) Định dạng an toàn cho phân tích phi tuyến

Phụ lục Q (Tham khảo) Kiểm soát vết nứt cắt trong bản bụng mỏng

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 13594-5:2023 được biên soạn trên cơ sở tham khảo EN1992-2:2005.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 13594 thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h bao gồm các phần sau:

- TCVN 13594-1:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 1: Yêu cầu chung;

- TCVN 13594-2:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 2: Thiết kế tổng thể và bố trí cầu;

- TCVN 13594-3:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 3: Tải trọng và tác động;

- TCVN 13594-4:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 4: Phân tích và đánh giá kết cấu;

- TCVN 13594-5:2023 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 5: Kết cấu bê tông;

- TCVN 13594-6:2023 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 6: Kết cấu thép;

- TCVN 13594-7:2023 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 7: Kết cấu liên hợp thép - bê tông cốt thép;

- TCVN 13594-8:2023 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 8: Gối cầu, Khe co giãn, Lan can;

- TCVN 13594-9:2023 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435mm, vận tốc đến 350km/h - Phần 9: Địa kỹ thuật và nền móng;

- TCVN 13594-10:2023 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 10: Cầu chịu tác động của động đất.

TCVN 13594-5:2023 do Viện Khoa học và công nghệ Giao thông vận tải tổ chức biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường và chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và công nghệ công bố

THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG SẮT KHỔ 1435 MM, VẬN TỐC ĐẾN 350 KM/H - PHẦN 5: KẾT CẤU BÊ TÔNG

Railway Bridge Design with gauge 1435 mm, speed up to 350 km/h - Part 5: Concrete Structures

1  Phạm vi áp dụng

TCVN 13594-5:2023 dùng để thiết kế cầu trên đường sắt quốc gia khổ 1435 mm, có vận tốc thiết kế đến 350km/h bằng bê tông, bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, chế tạo từ cốt liệu thông thường và cốt liệu nhẹ, tuân theo các nguyên tắc và các yêu cầu về an toàn và sử dụng của kết cấu như quy định trong TCVN 13594-1:2022.

Tiêu chuẩn này chỉ đề cập các yêu cầu liên quan về độ bền, sử dụng, tuổi thọ. Tiêu chuẩn này không đề cập các yêu cầu liên quan khác về cách nhiệt, cách âm, chịu lửa, bê tông khí chế tạo từ cốt liệu nặng.

2  Tài liệu viện dẫn

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

TCVN 1651:2018 Thép cốt bê tông;

TCVN 2682:2020 Xi măng poóc lăng - Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 3105:2022 Hỗn hợp bê tông và bê tông- Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử;

TCVN 3118:2022 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ chịu nén;

TCVN 4506:2012 Nước cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 6260:2020 Xi măng poóc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 6284:1997 Thép cốt bê tông dự ứng lực;

TCVN 7570:2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 7572:2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử;

TCVN 7937 (ISO 15630) Thép làm cốt cho bê tông và bê tông dự ứng lực - Phương pháp thử;

TCVN 8163:2009 Thép làm cốt bê tông- Mối nối bằng ống gen;

TCVN 9392:2012 Thép cốt bê tông- Hàn hồ quang;

TCVN 12041:2017 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Yêu cầu chung về thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ trong môi trường xâm thực;

BS EN 197-1:2011 Cement: Composition, specification and conformity criteria for common cements (Xi măng: Thành phần, tiêu chuẩn kỹ thuật và tiêu chí phù hợp cho xi măng thông thường);

BS EN 206:2013 Concrete- Specification, performance, production and conformity (Bê tông- Tiêu chuẩn kỹ thuật, tính năng, sản xuất, sự phù hợp);

BS EN 1008:2002 Mixing water for concrete - Specification for sampling, testing and assessing the suitability of water, including water recovered from processes in the concrete industry, as mixing water for concrete (Nước trộn bê tông- Tiêu chuẩn kỹ thuật lấy mẫu, thử nghiệm và đánh giá sự phù hợp của nước, kể cả nước thu hồi từ xử lý trong công nghiệp bê tông cũng như nước trộn bê tông);

BS EN 1536:2010 Execution of special geotechnical work - Bored piles (Thi công công trình địa kỹ thuật đặc biệt- Cọc khoan nhồi)

BS EN 10080:2005 Steel for reinforcement of concrete weldable reinforcing Steel- General (Thép cốt bê tông, cốt thép có tính hàn, yêu cầu chung);

BS EN 10138:2000 Presstressing steel (Thép dự ứng lực);

BS EN 12390:2012 Testing hardened concrete (Thí nghiệm bê tông đông cứng);

BS EN 12620:2013 Aggregate for concrete (Cốt liệu cho bê tông);

BA EN 13791:2007 Assessment of in-situ compressive strength in structures and precast concrete components (Đánh giá cường độ nén hiện trường trong kết cấu và bộ phận bê tông đúc sẵn);

BS EN 13369:2013 Common rules for precast concrete Products (Quy định chung cho sản phẩm bê tông đúc sẵn);

BS EN ISO 17660:2006 Welding - Welding of reinforcing steel (Hàn- Hàn cốt thép).

3  Các giả thiết

Các giả thiết sau đây được áp dụng bổ sung cho các giả thiết chung nêu trong TCVN 13594-1:2022:

- Kết cấu được thiết kế bởi người có trình độ và kinh nghiệm phù hợp;

- Công tác giám sát và kiểm tra chất lượng được tiến hành đầy đủ tại nhà máy và công trường;

- Thi công xây dựng được thực hiện bởi người có đầy đủ kỹ năng và kinh nghiệm;

- Vật liệu và thành phẩm xây dựng được sử dụng như đã quy định trong tiêu chuẩn này hoặc trong các điều kiện kỹ thuật vật liệu và thành phẩm có liên quan;

- Kết cấu sẽ được bảo trì đầy đủ;

- Kết cấu sẽ được sử dụng theo đúng chỉ dẫn của thiết kế;

- Công tác thi công và khả năng tay nghề phải đáp ứng các yêu cầu đã nêu trong các tiêu chuẩn có liên quan.

4  Thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu và chữ viết tắt

4.1  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong TCVN 13594-1:2022 và các thuật ngữ, định nghĩa sau:

4.1.1

Kết cấu đúc sẵn (Precast structures)

Các cấu kiện được chế tạo ở nơi không phải là vị trí của nó trên kết cấu. Trong kết cấu, các cấu kiện được liên kết với nhau nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của kết cấu theo yêu cầu.

4.1.2

Cấu kiện bê tông và bê tông ít cốt thép (Plain or lightly reinforced concrete members)

Các cấu kiện bê tông chịu lực không có cốt thép hoặc có hàm lượng cốt thép ít hơn hàm lượng cốt thép nhỏ nhất nêu trong điều 9.

4.1.3

Cáp không bám dính và cáp ngoài (Unbonded and external tendons)

Cáp không bám dính dùng cho cấu kiện căng sau có ống bọc không bơm vữa và cáp nằm bên ngoài tiết diện bê tông (sau khi căng, các cáp này có thể được bao bên ngoài bằng bê tông hoặc có lớp màng bảo vệ).

4.1.4

Dự ứng lực (Prestress)

Quá trình gây dự ứng lực là quá trình đặt lực lên kết cấu bê tông thông qua các cáp dự ứng lực có liên quan đến cấu kiện bê tông, Dự ứng lực được sử dụng để đặt tên cho tất cả tác dụng thường xuyên của quá trình gây dự ứng lực nói chung, trong đó bao gồm nội lực trong tiết diện và biến dạng của kết cấu. Các ý nghĩa khác của dự ứng lực không được xét tới trong tiêu chuẩn này.

4.1.5

Uốn xiên (Biaxial bending)

Uốn đồng thời theo cả hai trục chính

4.1.6

Cấu kiện hoặc hệ bị giằng (Braced members or systems)

Cấu kiện hoặc hệ kết cấu phụ được giả thiết là không góp phần vào ổn định ngang tổng thể của kết cấu khi tiến hành phân tích và thiết kế.

4.1.7

Cấu kiện hoặc hệ giằng (Bracing members or systems)

Cấu kiện hoặc hệ kết cấu phụ được giả thiết là góp phần vào ổn định ngang tổng thể của kết cấu khi tiến hành phân tích và thiết kế.

4.1.8

Mất ổn định (Buckling)

Sự phá hoại do mất ổn định của cấu kiện hoặc kết cấu dưới tác dụng của lực nén dọc trục và không có lực ngang.

CHÚ THÍCH:

“Mất ổn định thuần túy” như định nghĩa ở trên không phải là trạng thái giới hạn thích hợp trong kết cấu thực gây ra do sự không hoàn chỉnh (của kết cấu) và tải trọng ngang, nhưng tải trọng danh định gây mất ổn định có thể sử dụng như là thông số trong một số phương pháp dành cho phân tích bậc hai.

4.1.9

Lực gây mất ổn định (Buckling load)

Lực ở thời điểm xảy ra mất ổn định; đối với cấu kiện đàn hồi độc lập, nó đồng nhất với lực Euler.

4.1.10

Chiều dài tính toán (Effective length)

Chiều dài dùng để tính đến dạng đường cong uốn; nó cũng có thể được định nghĩa là chiều dài mất ổn định, nghĩa là chiều dài của cột hai đầu khớp với lực pháp tuyến là hằng số, có cùng mặt cắt ngang và lực gây mất ổn định như cấu kiện thực.

4.1.11

Hiệu ứng bậc nhất (First order effects)

Các hệ quả tác động được tính toán mà không xét đến ảnh hưởng của biến dạng kết cấu, nhưng có bao gồm sự không hoàn chỉnh về hình học.

4.1.12

Cấu kiện độc lập (Isolated members)

Cấu kiện đứng độc lập hoặc cấu kiện trong kết cấu được coi như bị cách ly theo mục đích thiết kế; ví dụ như các cấu kiện độc lập với các điều kiện biên trên Hình 7.

4.1.13

Mô men danh định bậc hai (Nominal second order moment)

Mô men bậc hai dùng trong phương pháp thiết kế nào đó, bằng mô men tổng cộng tương ứng với độ bền giới hạn của mặt cắt (xem 5.8.5).

4.1.14

Hiệu ứng bậc hai (Second order effects)

Các hệ quả tác động có xét đến biến dạng của kết cấu.

4.2  Ký hiệu và chữ viết tắt

4.2.1  Ký hiệu

CHÚ THÍCH: Các ký hiệu đều dựa trên ISO 3898:1987.

Ngoài ra các ký hiệu ở các nội dung cụ thể sẽ được giải thích kèm theo.

4.2.2  Chữ viết tắt

TTGH: Trạng thái giới hạn

TTGHCĐ (ULS): Trạng thái giới hạn cường độ (Ultimate Limit State)

TTGDSD (SLS): Trạng thái giới hạn sử dụng (Service Limit State)

BTCT: Bê tông cốt thép

PPPTHH: Phương pháp phần tử hữu hạn

5  Cơ sở thiết kế

5.1  Các yêu cầu

5.1.1  Các yêu cầu cơ bản

Thiết kế kết cấu bê tông phải tuân theo các quy định chung đã nêu trong TCVN 13594-1:2022 và các điều khoản bổ sung được nêu trong phần này.

Các yêu cầu cơ bản trong TCVN 13594-1:2022 được coi là thỏa mãn đối với kết cấu bê tông khi các điều sau đây được áp dụng đồng thời:

- Thiết kế theo trạng thái giới hạn với phương pháp hệ số thành phần theo TCVN 13594-1:2022;

- Tải trọng, tổ hợp tải trọng theo TCVN 13594-3:2022;

- Độ bền, độ bền lâu và khả năng sử dụng tuân theo tiêu chuẩn này.

5.1.2  Quản lý độ tin cậy

Quy định về quản lý độ tin cậy nêu trong TCVN 13594-1:2022. Khi thiết kế sử dụng các hệ số thành phần nêu trong 5.4 của tiêu chuẩn này và các hệ số thành phần cho trong các phụ lục của TCVN 13594-1:2022, kết cấu xem như có liên quan đến cấp tin cậy cấp 2 (RC2).

CHÚ THÍCH: Xem Phụ lục B và C của TCVN 13594-1:2022.

5.1.3  Tuổi thọ thiết kế, độ bền lâu và quản lý chất lượng

Các quy định về tuổi thọ, độ bền lâu và quản lý chất lượng nêu trong Điều 5, TCVN 13594-1:2022.

5.2  Các nguyên tắc thiết kế theo TTGH

Các quy tắc thiết kế theo TTGH được trình bày ở Điều 6, TCVN 13594-1:2022.

5.3  Các tác động cơ bản

5.3.1  Tải trọng và ảnh hưởng của môi trường

5.3.1.1  Tổng quát

Tải trọng sử dụng trong thiết kế được lấy ở các điều có liên quan trong TCVN 13594-3:2022, TCVN 13594-9:2023.

5.3.1.2  Tác động của nhiệt

Tác động của nhiệt nên được đưa vào tính toán khi kiểm tra TTGHSD.

Tác động của nhiệt cũng được xem xét ở TTGHCĐ chỉ khi chúng là đáng kể (chẳng hạn điều kiện mỏi, kiểm tra ổn định khi hiệu ứng thứ cấp là quan trọng,...). Trong trường hợp khác thì không cần xét khi các bộ phận đảm bảo đủ tính dẻo và khả năng xoay.

Khi xét tải trọng nhiệt, chúng được xem như là tải trọng thay đổi, được áp dụng hệ số thành phần và hệ số Ψ.

CHÚ THÍCH: Hệ số Ψ xem ở Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022 và Điều 8, TCVN 13594-3:2022.

5.3.1.3  Lún hoặc dịch chuyển không đều

Lún hoặc dịch chuyển không đều của kết cấu có thể phân loại như tải trọng thường xuyên, G_set, và nằm trong các tổ hợp tải trọng. G_set được đại diện bởi tập hợp các giá trị chênh lệch (so với mức tham chiếu) của lún/dịch chuyển giữa các móng độc lập hoặc một phần móng, d_set,i, (i là số móng độc lập hoặc bộ phận của móng).

CHÚ THÍCH: Khi lún không đều được đưa vào tính toán, có thể sử dụng các giá trị tính toán dự báo về lún.

Ảnh hưởng của lún không đều nói chung phải đưa vào tính toán để kiểm tra TTGHSD.

Đối với TTGHCĐ, lún hoặc dịch chuyển không đều được xét chỉ khi chúng ảnh hưởng đáng kể (ví dụ như điều kiện mỏi, kiểm tra ổn định khi hiệu ứng bậc hai là quan trọng, v.v...). Trong các trường hợp khác không cần xét đến các ảnh hưởng trên đối với TTGHCĐ khi cấu kiện đảm bảo đủ tính dẻo và khả năng xoay.

Khi lún không đều được kể đến, phải áp dụng hệ số thành phần cho ảnh hưởng lún.

CHÚ THÍCH: Giá trị hệ số thành phần cho ảnh hưởng lún được xác định trong TCVN 13594-3:2022, TCVN 13594-9:2023.

5.3.1.4  Dự ứng lực

Dự ứng lực tạo ra bởi cáp hoặc thanh thép cường độ cao (thép sợi, tao, bó hoặc thanh).

Cáp có thể được đặt ngầm trong bê tông, được căng trước vồ bám dính hoặc căng sau và bám dính hoặc không bám dính.

Cáp có thể nằm ở bên ngoài kết cấu với các điểm tiếp xúc tại các chi tiết chuyển hướng và các neo.

Các điều khoản liên quan đến dự ứng lực xem ở 8.10.

5.3.2  Tính chất của vật liệu và sản phẩm

5.3.2.1  Tổng quát

Các quy định về tính chất của vật liệu và sản phẩm nêu trong Điều 7, TCVN 13594-1:2022.

Các điều khoản về bê tông, cốt thép và thép dự ứng lực nêu trong Điều 6 hoặc tiêu chuẩn sản phẩm có liên quan.

5.3.2.2  Co ngót và từ biến

Co ngót và từ biến là các thuộc tính của bê tông theo thời gian, nói chung ảnh hưởng của chúng có thể đưa vào tính toán để kiểm tra TTGHSD.

Ảnh hưởng của co ngót và từ biến có thể xét ở TTGHCĐ nếu ảnh hưởng của chúng là đáng kể, ví dụ như kiểm tra TTGHCĐ về ổn định khi hiệu ứng thứ cấp là quan trọng. Trong các trường hợp khác không cần xét ảnh hưởng trên cho TTGHCĐ khi cấu kiện có đủ tính dẻo và khả năng xoay.

Khi từ biến được đưa vào tính toán, ảnh hưởng của nó phải được đánh giá qua tổ hợp tựa thường xuyên của các tải trọng, bất kể trường hợp thiết kế lâu dài, tạm thời hoặc sự cố.

5.3.3  Biến dạng của bê tông

Hiệu ứng của biến dạng do nhiệt, từ biến và co ngót gây ra phải được xem xét trong thiết kế.

Ảnh hưởng của các tác động nói trên thông thường được điều tiết bằng việc tuân thủ các quy định nêu trong tiêu chuẩn này:

- Giảm thiểu biến dạng và nứt do vận chuyển sớm, từ biến và co ngót thông qua thành phần hỗn hợp bê tông;

- Giảm thiểu sự ngăn cản biến dạng bằng bố trí gối đỡ hoặc khe co giãn;

- Nếu có sự ngăn cản biến dạng, phải đảm bảo rằng ảnh hưởng của nó phải đưa vào tính toán trong thiết kế.

5.3.4  Số liệu hình học

Các quy định về số liệu hình học được nêu trong TCVN 13594-1:2022.

Cho phép trong thiết kế có sự không chắc chắn liên quan đến mặt cắt ngang của cọc đổ tại chỗ và quy trình đổ bê tông. Khi không có quy định khác thì đường kính sử dụng trong tính toán của cọc đổ tại chỗ không có ống vách vĩnh cửu như sau:

- Nếu d_nom < 400mm thì d = d_nom - 20mm,

- Nếu 400mm ≤ d_nom ≤ 1000 mm thì d = 0,95.d_nom

- Nếu d_nom > 1000 mm thì d = d_nom - 50mm

trong đó d_nom là đường kính danh định của cọc.

5.4  Kiểm tra theo phương pháp hệ số thành phần

5.4.1  Tổng quát

Các quy định về phương pháp hệ số thành phần được nêu ở Điều 9, TCVN 13594-1:2022.

5.4.2  Các giá trị thiết kế

5.4.2.1  Hệ số thành phần cho tác động co ngót

Khi có yêu cầu xem xét tác động do co ngót đối với TTGHCĐ, phải sử dụng hệ số thành phần γ_SH.

CHÚ THÍCH: Giá trị γ_SH có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 1,0.

5.4.2.2  Hệ số thành phần cho dự ứng lực

Trong hầu hết các trường hợp, dự ứng lực đều có lợi và khi kiểm tra TTGHCĐ phải sử dụng hệ số γ_P,fav.

Giá trị thiết kế của dự ứng lực có thể dựa vào giá trị trung bình của lực gây ứng suất trước (xem điều 7, TCVN 13594-1:2022).

CHÚ THÍCH: Giá trị γ_P,fav. có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 1,0 cho trường hợp thiết kế dài hạn và ngắn hạn. Giá trị này có thể dùng để kiểm tra mỏi.

Trong kiểm tra trạng giới hạn về ổn định với dự ứng lực căng ngoài, phải sử dụng γ_P,unfav khi tăng giá trị dự ứng lực có thể gây bất lợi.

CHÚ THÍCH: Giá trị γ_P,unfav. cho trạng thái giới hạn ổn định có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 1,3 khi phân tích tổng thể.

Trong kiểm tra tác dụng cục bộ, phải sử dụng γ_P,unfav.

CHÚ THÍCH: Giá trị γ_P,unfav cho tác dụng cục bộ có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 1,2. Các tác dụng cục bộ của neo các cáp trước được xem xét trong 11.10.2.

5.4.2.3  Hệ số thành phần cho tải trọng mỏi

Hệ số thành phần cho tải trọng gây mỏi là γ_P,fat.

CHÚ THÍCH: Giá trị γ_P,fat có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 1,0.

5.4.2.4  Hệ số thành phần cho vật liệu

Các hệ số thành phần γ_c và γ_s phải sử dụng cho trạng thái giới hạn cường độ.

CHÚ THÍCH: Các giá trị γ_c và γ_s có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị cho các trường hợp thiết kế dài hạn, ngắn hạn và sự cố được cho trong Bảng 1.

Đối với kiểm tra mỏi, các hệ số thành phần cho trường hợp thiết kế lâu dài nêu trong Bảng 1 là giá trị khuyến nghị cho γ_c,fat và γ_s,fat.

Bảng 1 - Các hệ số thành phần cho vật liệu đối với TTGHCĐ

Các giá trị hệ số thành phần cho vật liệu để kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng phải lấy theo các điều khoản riêng của tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH: Các giá trị γ_c và γ_s trong trạng thái giới hạn sử dụng có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị cho các trường hợp không có trong các điều khoản riêng của tiêu chuẩn này được lấy bằng 1,0.

Các giá trị γ_c và γ_s thấp hơn có thể được sử dụng nếu có biện pháp làm giảm độ không chính xác trong tính toán độ bền.

CHÚ THÍCH: Thông tin thêm được nêu trong Phụ lục A.

5.4.2.5  Hệ số thành phần cho vật liệu móng

Các giá trị thiết kế đặc tính cường độ của đất nền được xác định theo TCVN 13594-9:2023.

Hệ số thành phần cho bê tông, γ_c, nêu trong 5.4.2.4 phải nhân với hệ số k_f khi xác định sức kháng thiết kế của cọc bê tông đổ tại chỗ không có ống vách cố định.

CHÚ THÍCH: Giá trị hệ số k_f có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 1,1.

5.4.3  Tổ hợp tải trọng

Các công thức tổng quát đối với tổ hợp tải trọng cho TTGHCĐ và TTGHSD được nêu trong Điều 9, TCVN 13594-1:2022.

CHÚ THÍCH: Các biểu thức chi tiết đối với tổ hợp tải trọng nêu trong các Phụ lục của TCVN 13594-1:2022, liên quan đến giá trị khuyến nghị cho các hệ số thành phần và các giá trị đại diện của tải trọng được nêu ở các CHÚ THÍCH.

Tổ hợp tải trọng để kiểm tra mỏi được nêu ở 9.8.3.

Đối với tải trọng thường xuyên, giá trị tính toán cận dưới và cận trên của chúng (chọn giá trị gây tác dụng bất lợi hơn) phải được áp dụng cho toàn bộ kết cấu.

CHÚ THÍCH: Có thể có một số ngoại lệ đối với quy định này (ví dụ, kiểm tra cân bằng tĩnh, xem Điều 9, TCVN 13594-1:2022). Trong trường hợp đó, có thể sử dụng tập hợp khác nhau của các hệ số thành phần (tập A).

5.4.4  Kiểm tra cân bằng tĩnh (EQU)

Định dạng độ tin cậy để kiểm tra cân bằng tĩnh cũng được áp dụng cho các trường hợp thiết kế EQU, ví dụ các thiết bị neo xuống hoặc kiểm tra nhổ của các gối đỡ dầm liên tục.

CHÚ THÍCH: Thông tin thêm nêu trong Phụ lục A , TCVN 13594-1:2022.

5.5  Thiết kế có sự hỗ trợ bằng thử nghiệm

Thiết kế kết cấu hoặc cấu kiện chịu lực có thể được hỗ trợ bằng thử nghiệm.

CHÚ THÍCH: Thông tin thêm nêu trong Điều 8.2 và Phụ lục D, TCVN 13594-1:2022.

5.6  Các yêu cầu bổ sung đối với móng

Khi tương tác nền - kết cấu ảnh hưởng đáng kể đến hiệu ứng của tải trọng trong kết cấu, các đặc trưng của đất nền và tác dụng tương tác phải đưa vào tính toán theo TCVN 13594-9:2023.

Khi lún không đều là đáng kể, phải kiểm tra ảnh hưởng của nó đến hiệu ứng của tải trọng.

CHÚ THÍCH: Các phương pháp đơn giản bỏ qua tác dụng của biến dạng nền thường thích hợp với phần lớn thiết kế kết cấu.

Móng bê tông phải có kích thước theo TCVN 13594-9:2023.

Thiết kế phải bao gồm các ảnh hưởng của hiện tượng như lún sụt, dịch chuyển ngang, xói lở,... khi có liên quan.

5.7  Các yêu cầu đối với liên kết

Hiệu ứng cục bộ và hiệu ứng kết cấu của liên kết phải được xem xét.

CHÚ THÍCH:

Các yêu cầu cho thiết kế liên kết được nêu trong tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế liên kết trong bê tông, bao hàm việc thiết kế các dạng liên kết sau đây:

Liên kết bê tông đổ tại chỗ: neo có mũ (đinh neo), thanh thép chữ U;

Liên kết đặt sau: neo giãn nở, neo cắt, vít xoắn cho bê tông, neo bám dính, neo giãn nở bám dính; neo cắt dính bám.

Tính năng của các liên kết phải phù hợp với tiêu chuẩn có liên quan. Tiêu chuẩn kỹ thuật “Thiết kế liên kết sử dụng trong bê tông” bao gồm truyền tải trọng cục bộ vào kết cấu.

Khi thiết kế kết cấu, tải trọng và các yêu cầu thiết kế bổ sung có thể được cho ở các tiêu chuẩn kỹ thuật có liên quan.

6  Vật liệu

6.1  Bê tông

6.1.1  Tổng quát

Các điều khoản sau đây đưa ra các nguyên tắc và quy định cho bê tông có cường độ thông thường và cường độ cao,

Các quy định cho bê tông cốt liệu nhẹ ở Điều 14.

6.1.2  Cường độ

Cường độ chịu nén của bê tông được ghi bằng cấp cường độ, liên quan tới cường độ đặc trưng (5%) của mẫu hình trụ f_ck theo TCVN 3118:2022 hoặc BS EN 206-1 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Cấp cường độ (C) trong tiêu chuẩn này được hiểu là cường độ đặc trưng f_ck của mẫu hình trụ xác định ở 28 ngày tuổi với giá trị nhỏ nhất là C_min và lớn nhất là C_max.

CHÚ THÍCH: Giá trị C_min và C_max có thể được quy định trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị tương ứng là C25 và C70.

Cường độ đặc trưng f_ck và các đặc trưng cơ học cần thiết cho thiết kế được nêu trong Bảng 2.

Trong những trường hợp nhất định (ví dụ tạo dự ứng lực), có thể đánh giá cường độ chịu nén của bê tông trước hoặc sau 28 ngày tuổi trên cơ sở các mẫu thí nghiệm được lưu giữ ở các điều kiện khác với các điều kiện đã được mô tả trong TCVN 3105:2022 hoặc EN 12390 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Nếu cường độ bê tông được xác định ở thời điểm t > 28 ngày tuổi, các giá trị α_cc và α_ct xác định ở 6.1.6 phải giảm xuống bởi hệ số k_t.

CHÚ THÍCH: Giá trị k_t có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 0,85.

Có thể xác định cường độ chịu nén của bê tông f_ck(t) tại thời điểm t đối với một số giai đoạn (ví dụ như tháo ván khuôn, truyền dự ứng lực), trong đó:

f_ck(t) = f_cm(t) - 8(MPa) đối với 3 < t < 28 ngày;

f_ck(t) = f_ck đối với t ≥ 28 ngày.

Các giá trị chính xác hơn phải dựa trên các thí nghiệm riêng đối với t ≤ 3 ngày tuổi.

Cường độ chịu nén của bê tông ở t ngày tuổi phụ thuộc vào loại xi măng, nhiệt độ và điều kiện bảo dưỡng. Đối với nhiệt độ trung bình 20°C và bảo dưỡng theo tiêu chuẩn TCVN 3105:2022 hoặc EN 12390 hoặc tương đương, cường độ chịu nén f_cm(t) của bê tông ở các ngày tuổi khác có thể dự tính theo các Biểu thức (1) và (2).

f_cm(t) = β_cc(t) f_cm                            (1)

trong đó:

f_cm(t)  là cường độ chịu nén trung bình của bê tông ở tuổi t ngày;

f_cm  là cường độ chịu nén trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày, theo Bảng 2;

β_cc(t)  là hệ số phụ thuộc ngày tuổi t của bê tông;

t  là số ngày tuổi của bê tông;

s  là hệ số phụ thuộc loại xi măng:

= 0,2 với xi măng có cấp cường độ CEM 42,5R, CEM 52,5N và CEM 52,5R (cấp R) hoặc tương đương theo TCVN 2682:2020, TCVN 6260:2020;

= 0,25 với xi măng đông cứng nhanh có cấp cường độ CEM 32,5R, CEM 42,5N (cấp N) hoặc tương đương theo TCVN 2682:2020, TCVN 6260: 2020;

= 0,38 với xi măng thông thường có cấp cường độ CEM 32,5N (cấp S) hoặc tương đương theo TCVN 2682:2020, TCVN 6260:2020.

CHÚ THÍCH: exp{) tương tự như e⁽⁾.

Khi bê tông không phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật có cường độ chịu nén ở 28 ngày tuổi, việc sử dụng các Biểu thức (1) và (2) sẽ không thích hợp.

Không được sử dụng điều này để khẳng định cho việc cường độ tăng lên sau này không phù hợp với cường độ tham chiếu.

Đối với các trường hợp áp dụng bảo dưỡng bằng nhiệt cho cấu kiện, xem 13.3.1.1.

Cường độ chịu kéo liên quan đến ứng suất lớn nhất đạt được dưới tác dụng của lực kéo đúng tâm. Đối với cường độ chịu kéo khi uốn, xem 6.1.8.

Khi cường độ chịu kéo được xác định theo cường độ chịu kéo khi bửa fct,sp, giá trị gần đúng của cường độ chịu kéo dọc trục f_ct có thể lấy bằng:

f_ct = 0,9f_ct,sp                                                            (3)

Sự phát triển cường độ chịu kéo theo thời gian chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện bảo dưỡng và khô cũng như kích thước của cấu kiện chịu lực. Nó được xác định gần đúng với giả thiết rằng cường độ chịu kéo f_ctm(t) bằng:

f_ctm(t) = (β_cc(t))^α.f_ctm                                                                     (4)

trong đó:

β_cc(t) xác định theo Biểu thức (2) và

α = 1 với t < 28;

α = 2/3 với t ≥ 28. Các giá trị f_ctm cho trong Bảng 2.

CHÚ THÍCH: Khi sự phát triển cường độ chịu kéo theo thời gian là quan trọng, khuyến nghị các thí nghiệm cần tính đến các điều kiện tiếp xúc và kích thước của cấu kiện.

6.1.3  Biến dạng đàn hồi

Biến dạng đàn hồi của bê tông phụ thuộc nhiều vào thành phần của bê tông (đặc biệt là cốt liệu). Các giá trị cho trong tiêu chuẩn này được xem như là giá trị để áp dụng chung. Tuy nhiên, chúng phải được đánh giá kỹ hơn nếu kết cấu nhạy với độ lệch so với các giá trị chung này.

Mô đun đàn hồi của bê tông được kiểm soát bằng mô đun đàn hồi của các thành phần của bê tông. Giá trị gần đúng của mô đun đàn hồi E_cm đối với bê tông cốt liệu thạch anh được nêu trong Bảng 2, bằng giá trị mô đun đàn hồi cát tuyến nằm giữa σ_c = 0 và 0,4f_cm. Đối với cốt liệu đá vôi và đá cát kết, giá trị mô đun đàn hồi phải giảm xuống tương ứng 10 % và 30 %. Đối với cốt liệu là đá bazan, giá trị mô đun đàn hồi phải tăng lên 20 %.

Sự thay đổi của mô đun đàn hồi theo thời gian có thể dự tính bằng biểu thức:

trong đó:

E_cm(t) và f_cm(t) là các giá trị ở t ngày tuổi, E_cm và f_cm là các giá trị xác định ở 28 ngày tuổi. Mối quan hệ giữa E_cm(t) và f_cm lấy theo biểu thức (1).

Hệ số Poatson lấy bằng 0,2 đối với bê tông không có vết nứt và bằng 0 đối với bê tông có vết nứt.

Khi không có các thông tin chính xác hơn, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính lấy bằng 10 x 10^-6 / °C.

6.1.4  Từ biến và co ngót

Từ biển và co ngót của bê tông phụ thuộc độ ẩm môi trường xung quanh, kích thước cấu kiện và thành phần của bê tông. Từ biến chịu ảnh hưởng bởi độ tuổi của bê tông khi đặt tải lần đầu và phụ thuộc vào khoảng thời gian tác dụng, độ lớn của tải trọng.

Hệ số từ biển φ(t,t₀) liên quan tới mô đun tiếp tuyến E_c và mô đun này có thể lấy bằng 1,05 E_cm. Khi không yêu cầu độ chính xác cao, giá trị tìm được trên Hình 1 có thể xem như hệ số từ biến với điều kiện bê tông chịu ứng suất nén không lớn hơn 0,45f_ck(t₀) ở t₀ ngày tuổi (tuổi tại thời điểm chất tải).

CHÚ THÍCH: Để có thêm thông tin, kể cả sự phát triển từ biến theo thời gian, có thể xem Phụ lục B.

Biến dạng tương đối do từ biến của bê tông  tại thời điểm  đối với ứng suất nén không đổi σ_c tác dụng lên bê tông ở tuổi t₀ được xác định bằng biểu thức:

Khi ứng suất nén của bê tông lớn hơn 0,45f_ck(t₀), phải xét đến từ biến phi tuyến, ứng suất cao nói trên có thể xảy ra do dự ứng lực, ví dụ như trong cấu kiện bê tông đúc sẵn tại cao độ của cáp. Trong trường hợp này, hệ số từ biến phi tuyến biểu kiến có thể xác định như sau:

trong đó:

 là hệ số từ biến phi tuyến biểu kiến, thay thế cho ;

k_σ là tỷ số ứng suất/cường độ, σ_c/f_ck(t₀), trong đó σ_c là ứng suất nén và f_ck(t₀) là cường độ chịu nén đặc trưng của bê tông tại thời điểm chất tải.

a) Điều kiện trong phòng - RH = 50%

b) Điều kiện ngoài trời - RH = 80%

Hình 1 - Phương pháp xác định hệ số từ biến  cho bê tông ở điều kiện môi trường bình thường

Bảng 2 - Các đặc trưng cường độ và biến dạng của bê tông

Các giá trị trên Hình 1 chỉ đúng với nhiệt độ môi trường xung quanh từ -5 °C đến +40 °C và độ ẩm tương đối trung bình RH từ 40 % đến 100 %. Các ký hiệu trên Hình 1 như sau:

 là hệ số từ biến cuối cùng;

t₀ là tuổi của bê tông tại thời điểm chất tải, tính bằng ngày;

h₀ là kích thước biểu kiến = 2A_c/u, trong đó Ac là diện tích mặt cắt ngang của bê tông và u là chu vi của phần tiếp xúc với môi trường làm cho bê tông khô;

S, N, R tương ứng là các cấp S, cấp N, cấp R của xi măng, theo 6.1.2;

Tổng biến dạng do co ngót là tổ hợp của hai thành phần: biến dạng do co ngót khi khô và biến dạng do co ngót nội sinh. Biến dạng do co ngót khi khô phát triển chậm vì đây là sự hoạt động dịch chuyển của nước trong bê tông đã đóng rắn. Biến dạng do co ngót nội sinh phát triển trong quá trình bê tông đóng rắn: phần chủ yếu phát triển ngay trong các ngày sau khi đổ bê tông. Co ngót nội sinh là hàm tuyến tính của cường độ bê tông. Biến dạng do co ngót phải được đặc biệt xem xét khi phần bê tông mới đổ liền với phần bê tông đã đóng rắn. Do đó, giá trị tổng biến dạng do co ngót ε_cs là:

trong đó:

ε_cs là tổng biến dạng do co ngót;

ε_cd là biến dạng do co ngót khi khô;

ε_ca là biến dạng do co ngót nội sinh.

Giá trị cuối cùng của biến dạng do co ngót khi khô  bằng k_h.ε_cd,0.

ε_cd,0 có thể lấy theo Bảng 3 (các giá trị trung bình kỳ vọng với hệ số biến động khoảng 30 %).

CHÚ THÍCH: Công thức để tính giá trị ε_cd,0 được cho trong Phụ lục B.

Bảng 3 - Các giá trị danh định co ngót tự do khi khô ε_cd,0 (tính theo %)
đối với bê tông dùng xi măng CEM cấp N

Sự phát triển biến dạng do co ngót khi khô theo thời gian được tính như sau:

trong đó: k_h là hệ số phụ thuộc kích thước biểu kiến h₀, lấy theo Bảng 4.

Bảng 4 - Các giá trị k_h trong Biểu thức (9)

trong đó:

t là tuổi của bê tông tại thời điểm xem xét, tính bằng ngày;

t_s là tuổi của bê tông (ngày) tại thời điểm bắt đầu co ngót khi khô (hoặc trương nở). Thông thường đó là thời điểm kết thúc bảo dưỡng;

h₀ là kích thước biểu kiến (mm) của mặt cắt ngang = 2A_c/u;

A_c là diện tích mặt cắt ngang của bê tông;

u là chu vi của phần mặt cắt ngang tiếp xúc với môi trường làm khô.

Biến dạng co ngót nội sinh có thể xác định theo biểu thức:

trong đó:

và

t  là thời gian đã cho, tính bằng ngày.

6.1.5  Quan hệ ứng suất - biến dạng dùng để phân tích phi tuyến

Quan hệ giữa σ_c và ε_c trên Hình 2 (ứng suất nén và biến dạng co ngắn được biểu diễn bằng các giá trị tuyệt đối) đối với thành phần ngắn hạn của tải trọng dọc trục được mô tả bằng Biểu thức (14):

trong đó:

η = ε_c/ε_c1;

ε_c1  là biến dạng tương đối ứng với ứng suất lớn nhất, lấy theo Bảng 2;

k = 1,05E_cm x | ε_c1|/f_cm (f_cm lấy theo Bảng 2).

Biểu thức (14) đúng khi 0<|ε_c|<|ε_cu1|, trong đó ε_cu1 là biến dạng giới hạn danh định.

Có thể sử dụng các quan hệ ứng suất- biến dạng được lý tưởng hóa khác nếu chúng biểu diễn được đầy đủ sự làm việc của bê tông đang xét.

Hình 2 - Biểu đồ mối quan hệ ứng suất - biến dạng dùng để phân tích kết cấu (0,4f_cm là giá trị gần đúng để xác định E_cm)

6.1.6  Cường độ chịu nén và chịu kéo thiết kế

Giá trị cường độ chịu nén thiết kế được xác định theo biểu thức:

trong đó:

γ_c là hệ số thành phần cho bê tông, lấy theo 5.4.2.4;

α_cc là hệ số tính đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn đến cường độ chịu nén và ảnh hưởng bất lợi do phương pháp đặt tải.

CHÚ THÍCH: Giá trị α_cc có thể nằm giữa 0,8 và 1,0 có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 0,85.

Giá trị cường độ chịu kéo thiết kế, f_ctd, được xác định theo biểu thức:

trong đó:

γ_c là hệ số thành phần cho bê tông, xem điều 5.4.2.4;

α_ct là hệ số tính đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn đến cường độ chịu kéo và ảnh hưởng bất lợi do phương pháp đặt tải.

CHÚ THÍCH: Giá trị α_ct nằm trong khoảng 0,8 đến 1,0 có thể được đưa ra trong dự án cụ thể. Giá trị khuyến nghị là 1,0.

6.1.7  Quan hệ ứng suất - biến dạng để thiết kế mặt cắt ngang

Để thiết kế mặt cắt ngang, có thể sử dụng quan hệ ứng suất - biến dạng sau đây, xem Hình 3 (biến dạng khi nén biểu diễn bằng giá trị dương):

trong đó:

n là hệ số mũ, lấy theo Bảng 2;

ε_c2 là biến dạng khi bê tông đạt cường độ lớn nhất, theo Bảng 2;

ε_cu2 là biến dạng giới hạn, lấy theo Bảng 2.

Hình 3 - Biểu đồ parabol - chữ nhật đối với bê tông chịu nén

Có thể sử dụng các quan hệ ứng suất - biến dạng đơn giản hóa khác nếu tương đương hoặc an toàn hơn so với quan hệ nói trên, ví dụ quan hệ hai đường Hình 4 (ứng suất nén và biến dạng co ngắn biểu diễn bằng giá trị dương) với các giá trị ε_c3 và ε_cu3 lấy theo Bảng 2.

Hình 4 - Quan hệ ứng suất - biến dạng theo hai đường

Có thể giả thiết phân bố ứng suất dạng chữ nhật (Hình 5). Hệ số λ để xác định chiều cao tính toán của vùng bê tông chịu nén và hệ số η để xác định cường độ tính toán lấy như sau:

trong đó:

CHÚ THÍCH: Nếu chiều rộng của vùng chịu nén bị giảm xuống theo hướng của thớ chịu nén ngoài cùng, thì giá trị hệ số ηf_cd phải giảm xuống 10%.

Hình 5 - Phân bố ứng suất dạng chữ nhật

6.1.8  Cường độ chịu kéo khi uốn

Giá trị trung bình của cường độ chịu kéo khi uốn của cấu kiện bê tông cốt thép phụ thuộc vào cường độ chịu kéo dọc trục trung bình và chiều cao của mặt cắt ngang. Có thể sử dụng mối quan hệ sau đây:

trong đó:

h là chiều cao tổng cộng của cấu kiện, mm;

f_ctm là cường độ chịu kéo dọc trục trung bình, lấy theo Bảng 2.

Mối quan hệ cho trong Biểu thức (23) cũng có thể áp dụng cho các giá trị cường độ chịu kéo đặc trưng.

6.1.9  Bê tông bị kiềm chế

Sự hạn chế biến dạng của bê tông làm thay đổi quan hệ ứng suất - biến dạng có hiệu: cường độ cao hơn và biến dạng tới hạn cao hơn sẽ an toàn hơn. Các đặc trưng vật liệu cơ bản khác có thể xem như không ảnh hưởng đối với thiết kế.

A: Không bị kiềm chế

Hình 6 - Quan hệ ứng suất - biến dạng đối với bê tông bị kiềm chế biến dạng

Khi không có các số liệu chính xác hơn, có thể sử dụng quan hệ ứng suất - biến dạng trên Hình 6 (biến dạng khi nén biểu diễn bằng giá trị dương) với cường độ đặc trưng và biến dạng theo biểu thức sau:

trong đó σ₂ (= σ₃) là ứng suất nén ngang có hiệu ở TTGHCĐ do sự kiềm chế, ε_c2 và ε_cu2 lấy theo Bảng 2. Sự kiềm chế có thể phát sinh bởi các cốt thép đai kín và chúng có thể đạt tới trạng thái dẻo khi bê tông giãn nở ngang.

6.2  Cốt thép

6.2.1  Tổng quát

Các khoản dưới đây đưa ra các nguyên tắc và quy định cho cốt thép dạng thanh, thanh thép cuộn, lưới thép hàn và dầm kiểu giàn mắt cáo. Các khoản này không áp dụng cho thanh thép được sơn phủ bề mặt.

Các yêu cầu về đặc tính của cốt thép là các yêu cầu dùng cho vật liệu đặt trong bê tông đã đóng rắn. Nếu các thao tác trên công trường có thể ảnh hưởng đến các đặc trưng của cốt thép, thì các đặc tính này phải được kiểm tra sau khi xảy ra các thao tác đó.

Khi sử dụng các loại thép khác không phù hợp với TCVN 1561 hoặc BS EN 10080 hoặc tiêu chuẩn tương đương khác, phải kiểm tra các đặc tính của cốt thép theo 6.2.2 đến 6.2.6 và Phụ lục C.

Các đặc trưng yêu cầu của cốt thép phải được kiểm tra bằng các quy trình thí nghiệm phù hợp với TCVN 1561 hoặc BS EN 10080 hoặc tiêu chuẩn tương đương khác.

CHÚ THÍCH: BS EN 10080 nói đến giới hạn chảy R_e liên quan đến các giá trị đặc trưng, giá trị lớn nhất và nhỏ nhất dựa trên mức chất lượng lâu dài của sản phẩm. Ngược lại f_yk là ứng suất chảy đặc trưng chỉ dựa trên cốt thép sử dụng cho kết cấu đặc biệt. Không có mối quan hệ trực tiếp nào giữa f_yk và giá trị đặc trưng R_e. Tuy nhiên các phương pháp đánh giá và kiểm tra độ bền chảy cho trong EN 10080 cung cấp kiểm tra đầy đủ cho f_yk nhận được.

Các quy định áp dụng có liên quan đến dầm kiểu giàn theo BS EN 10080 chỉ sử dụng cho thanh thép có gờ.

6.2.2  Các tính chất

Sự làm việc của cốt thép được quy định bằng các tính chất sau:

- Cường độ chảy dẻo (f_yk hoặc f_0,2k);

- Cường độ chảy dẻo thực tế lớn nhất (f_y,max);

- Cường độ chịu kéo (f_t);

- Tính dẻo (ε_uk và f_t/f_yk);

- Tính dễ uốn;

- Các đặc trưng bám dính (f_R: xem Phụ lục C);

- Kích thước và sai số của tiết diện;

- Độ bền mỏi;

- Tính hàn;

- Cường độ chịu cắt và cường độ mối hàn đối với lưới thép hàn và dầm kiểu giàn.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho cốt thép gờ và có tính hàn, bao gồm cả lưới thép hàn. Phương pháp hàn được phép sử dụng nêu trong Bảng 5.

CHÚ THÍCH:

Các đặc trưng của cốt thép sử dụng cùng với tiêu chuẩn này cho trong Phụ lục C.

Các đặc trưng và quy định sử dụng các thanh thép dùng cho các sản phẩm bê tông đúc sẵn có thể tìm trong các tiêu chuẩn sản phẩm có liên quan.

Các quy định áp dụng cho thiết kế và cấu tạo trong tiêu chuẩn này chỉ đúng khi cường độ chảy dẻo nằm trong khoảng f_yk = 400 MPa đến 600 MPa

Các đặc trưng bề mặt của thép gờ phải đảm bảo sao cho có đủ khả năng bám dính với bê tông. Khả năng bám dính cần thiết có thể giả thiết bởi sự tuân thủ các quy định về diện tích của gờ f_R.

CHÚ THÍCH: Các giá trị tối thiểu của diện tích gờ có liên quan f_R cho trong Phụ lục C.

Cốt thép phải có đủ tính dễ uốn để cho phép sử dụng đường kính trục uốn tối thiểu được quy định trong Bảng 19 và cho phép uốn lại.

CHÚ THÍCH: Các yêu cầu về uốn và uốn lại, xem Phụ lục C.

6.2.3  Cường độ

Cường độ chảy dẻo f_yk (hoặc ứng suất ứng với biến dạng quy ước 0,2%, f_0,2k) và cường độ chịu kéo f_tk được xác định lần lượt bằng giá trị đặc trưng của lực tại thời điểm chảy dẻo và lực đặc trưng lớn nhất theo hướng kéo dọc trục chia cho diện tích danh định của tiết diện.

6.2.4  Các đặc trưng dẻo

Cốt thép phải có đủ tính dẻo, được xác định bằng tỷ số giữa cường độ chịu kéo và cường độ chảy dẻo (f_t/f_y)_k và độ giãn dài tương đối tương ứng với lực tối đa, ε_uk.

CHÚ THÍCH: Loại cốt thép dùng cho cầu có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là B và C.

Hình 7 biểu diễn đường cong ứng suất - biến dạng đối với thép cán nóng và thép kéo nguội điển hình.

CHÚ THÍCH: Các giá trị của k = (f_t/f_y)_k và ε_uk đối với thép loại A, B, C nêu trong Phụ lục C.

Hình 7 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng của cốt thép điển hình (Các giá trị tuyệt đối biểu diễn ứng suất kéo và biến dạng)

6.2.5  Hàn

Quá trình hàn các thanh cốt thép phải phù hợp với Bảng 5 và tính hàn được phải phù hợp với TCVN 1651 hoặc EN 10080 hoặc tiêu chuẩn tương đương khác.

Việc hàn cốt thép phải được thực hiện theo TCVN 9362:2012 hoặc EN ISO 17660 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Các mối hàn dọc theo chiều dài neo của lưới thép hàn phải có đủ cường độ để chịu các lực tính toán.

Các mối hàn của lưới thép hàn có thể giả thiết có đủ cường độ nếu mỗi mối hàn có thể chịu được lực cắt không nhỏ hơn 25% lực tương đương với giới hạn chảy đặc trưng nhân với diện tích mặt cắt ngang danh định. Lực này phải được tính toán trên cơ sở diện tích của sợi thép mảnh hơn nếu có hai sợi khác nhau.

Bảng 5 - Quá trình hàn được phép và các ví dụ áp dụng

6.2.6  Mỏi

Khi có yêu cầu về cường độ chịu mỏi, phải kiểm tra theo TCVN 1651 hoặc BS EN 10080 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

CHÚ THÍCH: Thông tin nêu trong Phụ lục C.

6.2.7  Các giả thiết thiết kế

Thiết kế phải dựa trên diện tích mặt cắt ngang danh định của cốt thép và các giá trị thiết kế suy ra từ các giá trị đặc trưng được nêu trong 6.2.2.

Đối với thiết kế thông thường, có thể sử dụng các giả thiết sau (xem hình 8):

a) Nhánh nghiêng ở trên có giới hạn biến dạng ε_ud và ứng suất lớn nhất kf_yk/γ_s tại ε_uk, trong đó k = (f_t/f_y)_k;

b) Đối với nhánh trên nằm ngang, không cần phải kiểm tra biến dạng giới hạn.

CHÚ THÍCH: Giá trị ε_ud có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 0,9ε_uk; Giá trị (f_t/f_y)_k nêu trong Phụ lục C.

Hình 8 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng lý tưởng hóa và biểu đồ dùng cho thiết kế đối với cốt thép (kéo và nén)

Giá trị trung bình của khối lượng thể tích có thể lấy bằng 7850 kg/m³.

Giá trị thiết kế của mô đun đàn hồi, E_s có thể lấy bằng 200 GPa.

6.3  Thép dự ứng lực

6.3.1  Tổng quát

Điều này áp dụng cho sợi thép, thanh thép và bó cáp dùng làm thép dự ứng lực trong kết cấu bê tông.

Cáp dự ứng lực phải có độ nhạy thấp có thể chấp nhận được đối với ăn mòn ứng suất.

Mức độ nhạy với ăn mòn ứng suất được xem như là thấp và có thể chấp nhận được nếu cáp dự ứng lực phù hợp với tiêu chí quy định trong TCVN 6284 hoặc BS EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương khác.

Các yêu cầu đối với đặc trưng của thép dự ứng lực là các yêu cầu cho vật liệu đặt ở vị trí cuối cùng của chúng trong kết cầu. Khi phương pháp sản xuất, thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp cho thép dự ứng lực tuân theo TCVN 6284 hoặc BS EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương khác, xem như đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn này.

Đối với thép phù hợp với tiêu chuẩn này, cường độ chịu kéo, ứng suất tại thử nghiệm biến dạng quy ước 0,1% và độ giãn dài tương ứng với tải trọng lớn nhất được quy định trong các điều khoản về giá trị tiêu chuẩn; các giá trị này có ký hiệu tương ứng là f_pk, f_p0,1k và ε_uk.

CHÚ THÍCH: EN 10138 nói đến các giá trị đặc trưng, giá trị lớn nhất và nhỏ nhất trên cơ sở mức độ chất lượng lâu dài của sản phẩm. Ngược lại, f_p0,1k và f_pk là ứng suất thử quy ước đặc trưng và cường độ chịu kéo chỉ dựa trên thép dự ứng lực cho kết cấu. Hai tập hợp các giá trị nêu trên không có quan hệ trực tiếp với nhau. Tuy nhiên, các giá trị đặc trưng cho 0,1% lực thử quy ước, F_p0,1k chia cho diện tích mặt cắt ngang, S_n cùng với các phương pháp đánh giá và kiểm tra đầy đủ sẽ cho giá trị f_p0,1k.

Khi sử dụng các loại thép khác, không theo TCVN 6284 hoặc BS EN 10138, các đặc trưng có thể nêu trong các tài liệu của tiêu chuẩn kỹ thuật có liên quan được chấp nhận.

Mỗi sản phẩm phải có khả năng nhận biết được một cách rõ ràng đối với hệ thống phân loại nêu trong 6.3.2.

Cáp dự ứng lực phải được phân loại về chùng cốt thép theo 6.3.2 hoặc trong các tài liệu của tiêu chuẩn kỹ thuật được chấp nhận.

Mỗi lô hàng phải kèm theo chứng chỉ có chứa tất cả các thông tin cần thiết để nhận biết các đặc trưng có liên quan theo 6.3.2 và các thông tin bổ sung khi cần thiết.

Không được có mối hàn trong sợi thép và thanh thép. Các sợi riêng biệt trong bó cáp có thể thực hiện các mối hàn so le chỉ trước khi kéo nguội.

Đối với cuộn cáp dự ứng lực, sau khi tháo cuộn sợi cáp hay bó cáp, chiều cao lớn nhất của hình cung phải phù hợp với TCVN 6284 hoặc EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

6.3.2  Các tính chất

Tính chất của thép dự ứng lực được nêu trong TCVN 6284 hoặc EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Các cáp dự ứng lực (sợi, tao và thanh) phải được phân loại theo:

(i)  Độ bền, biểu thị ứng suất (f_p0,1k) tại biến dạng quy ước 0,1% và giá trị tỷ số của cường độ chịu kéo và cường độ tại biến dạng quy ước 0,1%, (f_pk/f_p0,1k), và độ giãn dài tại tải trọng lớn nhất (ε_uk);

(ii)  Loại, biểu thị sự làm việc chùng cốt thép;

(iii)  Kích cỡ;

(iv)  Các đặc trưng bề mặt.

Khối lượng thực tế của cáp dự ứng lực so với khối lượng danh định không được sai khác nhiều hơn giới hạn được quy định trong TCVN 6284 hoặc EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Trong tiêu chuẩn này xác định ba loại độ chùng cốt thép:

Loại 1: sợi hoặc tao cáp - độ chùng thông thường;

Loại 2: sợi hoặc tao cáp - độ chùng thấp;

Loại 3: các thanh thép cán nóng và thanh thép đã qua xử lý.

CHÚ THÍCH: Loại 1 không bao gồm trong TCVN 6284 hoặc EN 10138.

Việc tính toán mất mát ứng suất do chùng thép dự ứng lực phải dựa trên giá trị ρ1000, mất mát ứng suất do chùng (tính bằng %) ở 1000 giờ sau khi căng và ở nhiệt độ trung bình 20°C (xem TCVN 6284 hoặc EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương đối với định nghĩa thí nghiệm biến dạng đẳng nhiệt).

CHÚ THÍCH: Giá trị ρ₁₀₀₀ biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm (%) của ứng suất ban đầu và ứng suất ban đầu lấy bằng 0,7f_p, trong đó f_p là cường độ chịu kéo thực tế của mẫu thép dự ứng lực. Đối với tính toán thiết kế, cường độ chịu kéo đặc trưng (f_pk) được đưa vào tính toán theo các biểu thức ở dưới đây.

Giá trị ρ₁₀₀₀ có thể giả thiết bằng 8% đối với Loại 1; 2,5 % đối với Loại 2 và 4 % đối với Loại 3, hoặc lấy theo chứng chỉ.

Mất mát ứng suất do chùng thép có thể lấy theo chứng chỉ thí nghiệm của nhà sản xuất hoặc được xác định bằng tỷ lệ phần trăm (%) sự thay đổi của dự ứng lực so với dự ứng lực ban đầu, và có thể xác định theo một trong các biểu thức dưới đây. Biểu thức (28) và (29) áp dụng cho sợi (wires) hoặc tao cáp (strands) thuộc loại cáp dự ứng lực có độ chùng thông thường và độ chùng thấp, còn biểu thức (30) áp dụng cho các thanh thép cán nóng và thanh thép đã xử lý.

trong đó: Δσ_pr là giá trị tuyệt đối của mất mát do trùng ứng suất;

σ_pi  đối với căng sau, σ_pi là giá trị tuyệt đối của ứng suất ban đầu σ_pr = σ_pm0  (xem 8.10.3);

Đối với căng trước, σ_pi là ứng suất kéo lớn nhất đặt lên cáp trừ đi các mất mát tức thời xảy ra trong quá trình căng, xem 8.10.4;

t là thời gian sau khi căng (tính bằng giờ);

µ = σ_pi/f_pk, trong đó f_pk là giá trị đặc trưng của của cường độ chịu kéo của thép DƯL;

ρ₁₀₀₀ là giá trị mất mát ứng suất do chùng cốt thép (tính bằng %) tại 1000 giờ sau khi căng và ở nhiệt độ 20°C.

CHÚ THÍCH: Khi mất mát do chùng được tính toán cho các khoảng thời gian khác nhau (giai đoạn) và có yêu cầu độ chính xác lớn hơn, có thể tham khảo Phụ lục D.

Giá trị dài hạn (cuối cùng) của mất mát ứng suất do chùng cốt thép có thể dự tính cho thời gian t = 500.000 giờ (khoảng 57 năm).

Mất mát ứng suất do chùng cốt thép rất nhạy với nhiệt độ của thép. Khi xử lý gia nhiệt (ví dụ bằng hơi nước), phải áp dụng 13.3.2.1. Mặt khác, khi nhiệt độ này cao hơn 50°C, phải kiểm tra mất mát ứng suất do chùng cốt thép.

6.3.3  Cường độ

Ứng suất tại biến dạng thử quy ước 0,1 % (f_p0,1k) và giá trị cường độ chịu kéo quy định (f_pk) được xác định như là giá trị đặc trưng của lực tại biến dạng thử quy ước 0,1 % và lực kéo dọc trục đặc trưng lớn nhất chia cho diện tích mặt cắt ngang danh định như đã nêu trên Hình 9.

6.3.4  Đặc trưng tính dẻo

Thép dự ứng lực phải có đủ tính dẻo như đã được quy định trong TCVN 6284 hoặc EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Có thể giả thiết cáp dự ứng lực có đủ tính dẻo thông qua độ giãn dài nếu nó đạt được giá trị độ giãn dài tại lực lớn nhất theo quy định nêu trong TCVN 6284 hoặc EN 10138 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Có thể giả thiết thép dự ứng lực có đủ tính dẻo thông qua uốn nếu nó thỏa mãn các yêu cầu về tính uốn được theo TCVN 7937 hoặc EN ISO 15630 hoặc tiêu chuẩn tương đương.

Các biểu đồ ứng suất - biến dạng đối với các cáp dự ứng lực dựa trên các số liệu của sản phẩm phải được nhà sản xuất chuẩn bị và đưa ra trong chứng chỉ kèm theo sản phẩm hàng hóa.

Có thể giả thiết cáp dự ứng lực có đủ tính dẻo khi kéo nếu f_pk/f_p0,1k ≥ k.

CHÚ THÍCH: Giá trị k có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị bằng 1,1.

Hình 9 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng đối với thép dự ứng lực điển hình (các giá trị tuyệt đối biểu thị ứng suất và biến dạng kéo)

6.3.5  Mỏi

Cáp dự ứng lực phải có đủ cường độ chịu mỏi.

Biên độ ứng suất mỏi đối với cáp dự ứng lực phải tuân theo EN 10138 hoặc được cho trong tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp.

6.3.6  Các giả thiết thiết kế

Phân tích kết cấu được thực hiện trên cơ sở diện tích danh định của mặt cắt ngang thép dự ứng lực và các giá trị đặc trưng f_p0,1k, f_pk và ε_uk.

Giá trị thiết kế của mô đun đàn hồi E_p có thể giả thiết bằng 205 GPa đối với sợi thép và thanh thép. Phụ thuộc vào quy trình chế tạo, giá trị thực tế có thể nằm trong phạm vi 195 GPa đến 210 GPa. Các chứng chỉ kèm theo sản phẩm hàng hóa có thể đưa ra giá trị thích hợp.

Giá trị thiết kế của mô đun đàn hồi E_p có thể giả thiết bằng 195 GPa đối với tao cáp. Phụ thuộc vào quy trình chế tạo, giá trị thực tế có thể nằm trong phạm vi 185 GPa đến 205 GPa. Các chứng chỉ kèm theo sản phẩm hàng hóa có thể đưa ra giá trị thích hợp.

Khối lượng thể tích trung bình của cáp dự ứng lực dùng cho mục đích thiết kế có thể lấy bằng 7850 kg/m³.

Các giá trị nêu trên có thể giả thiết là đúng trong phạm vi nhiệt độ từ -5 °C đến +100 °C đối với cáp dự ứng lực nằm trong kết cấu đã hoàn chỉnh.

Giá trị thiết kế đối với ứng suất trong thép f_pd được lấy bằng f_p0,1k/γ_s (xem Hình 10).

Để thiết kế mặt cắt ngang, có thể áp dụng các giả thiết sau đây (xem Hình 10):

- Nhánh nghiêng với biến dạng giới hạn ε_ud. Thiết kế có thể dựa trên quan hệ ứng suất - biến dạng thực tế (nếu biết được mối quan hệ đó) với ứng suất nằm trên giới hạn đàn hồi bị giảm tương tự theo Hình 10, hoặc

- Nhánh ngang phía trên không có giới hạn biến dạng.

CHÚ THÍCH:

Giá trị ε_ud có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 0,9ε_uk. Nếu không biết được các giá trị chính xác hơn, giá trị khuyến nghị là ε_ud = 0,02 và f_p0,1k/f_pk = 0,9.

A: Lý tưởng hóa, B: Thiết kế

Hình 10 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng lý tưởng hóa và biểu đồ dùng cho thiết kế đối với thép dự ứng lực (các giá trị tuyệt đối biểu thị ứng suất và biến dạng kéo)

6.3.7  Thép dự ứng lực trong ống bọc

Thép dự ứng lực trong ống bọc (ví dụ như cáp bám dính trong ống bọc, cáp không bám dính, v.v...) phải được bảo vệ chống ăn mòn một cách đầy đủ và vĩnh cửu.

6.4  Các thiết bị dự ứng lực

6.4.1  Neo và bộ nối

6.4.1.1  Tổng quát

Áp dụng 6.4.1 cho các cơ cấu neo (neo) và cơ cấu nối (bộ nối) dùng cho kết cấu căng sau:

(i) Neo được dùng để truyền lực trong cáp lên bê tông trong vùng neo.

(ii) Bộ nối được dùng để nối các đoạn cáp riêng rẽ thành cáp liên tục.

Neo và bộ nối của hệ thống dự ứng lực phải tuân theo TCVN 10568:2017 hoặc tiêu chuẩn tương đương. Chi tiết cấu tạo vùng neo phải tuân theo 8.10, 11.10.3 và 11.10.4.

6.4.1.2  Các đặc trưng cơ học

6.4.1.2.1  Neo cáp

Các bộ neo cáp và các bộ nối cáp dự ứng lực phải có đủ độ bền, đặc trưng giãn dài và mỏi đáp ứng các yêu cầu của thiết kế.

Có thể giả thiết:

(i)  Các đặc trưng hình học và vật liệu của các thành phần neo và bộ nối phù hợp với các Tiêu chuẩn kỹ thuật và ngăn ngừa được sự phá hoại sớm của chúng.

(ii)  Mối nối với neo hoặc bộ nối không gây ra sự phá hoại cáp.

(iii)  Độ giãn dài khi phá hoại bộ nối hoặc neo ≥ 2%.

(iv)  Bộ neo cáp không nằm ở trong vùng có ứng suất cao khác.

(v)  Các đặc trưng mỏi của các thành phần neo và bộ nối phù hợp với các đặc trưng trong Tiêu chuẩn kỹ thuật được chấp nhận.

6.4.1.2.2  Cơ cấu neo và vùng neo

Độ bền của cơ cấu neo và vùng neo phải đủ để truyền lực căng lên bê tông và sự hình thành vết nứt trong vùng neo không được làm suy giảm chức năng của neo.

6.4.2  Cáp ngoài không bám dính

6.4.2.1  Yêu cầu chung

Cáp ngoài không bám dính là cáp đặt ở bên ngoài mặt cắt bê tông ban đầu và được liên kết với kết cấu chỉ bằng neo và chi tiết dẫn hướng.

Hệ thống căng sau sử dụng cho cáp ngoài phải phù hợp với hệ thống được nêu trong Tiêu chuẩn kỹ thuật được chấp thuận.

Chi tiết cấu tạo cốt thép phải tuân theo các quy định nêu trong 11.10.

6.4.2.2  Neo

Bán kính cong tối thiểu của cáp trong vùng neo đối với cáp không bám dính được nêu trong các tiêu chuẩn kỹ thuật được chấp nhận.

7  Độ bền lâu và lớp bảo vệ cốt thép

7.1  Yêu cầu chung

Kết cấu phải có độ bền lâu đáp ứng các yêu cầu về sử dụng, độ bền và ổn định trong suốt tuổi thọ thiết kế của chúng, không có sự mất mát đáng kể nào về chức năng sử dụng hoặc không phải sửa chữa quá lớn (đối với các yêu cầu chung, xem TCVN 13594-1:2022).

Việc bảo vệ kết cấu phải được thiết lập bằng cách xem xét mục đích sử dụng, tuổi thọ thiết kế (xem TCVN 13594-1:2022), chương trình bảo trì và các tác động.

Phải xem xét đến các ảnh hưởng đáng kể có thể xảy ra của các tải trọng trực tiếp và gián tiếp, điều kiện môi trường và các ảnh hưởng hậu quả sau đó.

CHÚ THÍCH: Các ví dụ bao gồm biến dạng do từ biến và co ngót.

Việc bảo vệ chống ăn mòn cốt thép phụ thuộc vào tỷ trọng, chất lượng và chiều dày lớp bê tông bảo vệ (xem 7.4) và vết nứt (xem 10.3). Tỷ trọng và chất lượng của lớp bê tông này đạt được bằng cách kiểm soát tỷ lệ nước/xi măng tối thiểu và lượng xi măng tối thiểu và có thể liên quan đến cấp độ bền tối thiểu của bê tông.

CHÚ THÍCH: Thông tin thêm cho trong Phụ lục E.

Khi các chi tiết liên kết kim loại có thể kiểm tra và thay thế được, chúng có thể được sử dụng với lớp bảo vệ trong các trường hợp phơi lộ. Ngược lại, chúng phải được làm từ vật liệu chống ăn mòn.

Các yêu cầu bổ sung cho trong điều này phải được xem xét đối với các trường hợp đặc biệt (ví dụ đối với kết cấu tạm, kết cấu chịu các tải trọng cực đoan hoặc khác thường...).

7.2  Các điều kiện môi trường

Các điều kiện tiếp xúc là các điều kiện môi trường hóa học và vật lý mà kết cấu phải tiếp xúc nhằm bổ sung cho các tác động cơ học.

Các điều kiện môi trường được phân loại theo Bảng 6, dựa trên TCVN 12041:2017 hoặc EN 206-1.

Bổ sung cho các điều kiện nêu trong Bảng 6, các hình thức riêng của tác động xâm thực và tác động gián tiếp bao gồm:

Tác động hóa học xảy ra do:

- Sử dụng kết cấu (kho chứa chất lỏng, v.v...);

- Dung dịch axít hoặc muối sun phát (TCVN 12041:2017 hoặc EN 206-1 hoặc tương đương);

- Chloride có trong bê tông (TCVN 12041:2017 hoặc EN 206-1 hoặc tiêu chuẩn tương đương);

- Phản ứng kiềm - cốt liệu (TCVN 12041:2017 hoặc EN 206-1 hoặc tiêu chuẩn tương đương). Tác động vật lý xảy ra do:

- Thay đổi nhiệt độ;

- Mài mòn;

- Ngấm nước (TCVN 12041:2017 hoặc EN 206-1).

Bảng 6 - Phân loại điều kiện môi trường tiếp xúc theo TCVN 12041:2017 hoặc EN 206-1

CHÚ THÍCH:

Thành phần bê tông có ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ cốt thép lẫn khả năng của bê tông chống lại các tác động ăn mòn. Phụ lục E đưa ra các cấp độ bền chỉ thị ứng với các loại môi trường tiếp xúc khác nhau. Điều đó có thể dẫn đến việc lựa chọn cấp độ bền cao hơn so với yêu cầu thiết kế kết cấu. Trong các trường hợp này, có thể phối hợp giá trị f_ctm với cường độ cao hơn trong tính toán lượng cốt thép tối thiểu và kiểm tra chiều rộng vết nứt.

Sự xâm nhập của nước hoặc khả năng rò rỉ từ mặt đường vào bên trong khoảng trống kết cấu nên được xem xét trong thiết kế. Khuyến nghị lớp bảo vệ bề mặt phòng nước là XC3

Đối với bề mặt bê tông được bảo vệ bằng chống thấm, loại môi trường tiếp xúc phải được cung cấp trong hồ sơ thiết kế.

CHÚ THÍCH: Đối với các bề mặt được bảo vệ bằng chống thấm lớp phơi lộ để sử dụng có thể được tìm thấy ở TCVN 10401. Lớp tiếp xúc được đề nghị cho các bề mặt được bảo vệ bằng lớp chống thấm là XC3.

7.3  Các yêu cầu đối với độ bền lâu

Để bảo đảm tuổi thọ thiết kế của công trình, phải có các biện pháp thích hợp để bảo vệ từng bộ phận chịu lực nhằm chống lại các tác động của môi trường có liên quan.

Phải có các yêu cầu về độ bền lâu khi xem xét các nội dung sau:

- Khái niệm về kết cấu;

- Lựa chọn vật liệu;

- Các chi tiết cấu tạo kết cấu;

- Thi công xây dựng;

- Kiểm soát chất lượng;

- Giám sát; kiểm tra;

- Các biện pháp đặc biệt (ví dụ như sử dụng thép không gỉ, sơn mạ, bảo vệ catốt).

Cáp dự ứng lực ngoài phải tuân thủ các yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật.

7.4  Kiểm tra lớp bê tông bảo vệ

7.4.1  Tổng quát

Lớp bê tông bảo vệ là khoảng cách giữa bề mặt cốt thép ngoài cùng (bao gồm cốt thép đai và cốt thép bề mặt có liên quan) và bề mặt bê tông gần nhất.

Chiều dày danh định của lớp bê tông bảo vệ phải được quy định trên các bản vẽ. Nó được định nghĩa là chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ C_min cộng với dung sai cho phép trong thiết kế ΔC_dev:

7.4.2  Lớp bảo vệ tối thiểu, C_min

Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ C_min phải được xác định nhằm đảm bảo:

- Truyền lực dính một cách an toàn;

- Bảo vệ cốt thép khỏi sự ăn mòn (độ bền lâu);

Có thể sử dụng giá trị lớn hơn trong số các giá trị C_min thỏa mãn các yêu cầu đối với lực dính và các điều kiện môi trường.

trong đó:

C_min,b  Chiều dày tối thiểu theo yêu cầu lực dính;

C_min,dur  Chiều dày tối thiểu theo điều kiện môi trường;

C_dur,γ  Thành phần an toàn bổ sung thêm;

C_dur,st  Giảm chiều dày tối thiểu lớp bảo vệ khi sử dụng thép không gỉ;

C_dur,add  Giảm chiều dày tối thiểu lớp bảo vệ khi sử dụng các biện pháp bảo vệ bổ sung.

Để truyền lực dính một cách an toàn và để đảm bảo độ đặc chắc của bê tông, chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ không được nhỏ hơn C_min,b cho trong Bảng 7.

Bảng 7 - Chiều dày tối thiểu C_min,b theo yêu cầu lực dính

CHÚ THÍCH:

Giá trị C_min,b đối với ống bọc tròn và chữ nhật dùng cho cáp bám dính theo phương pháp căng sau và cáp căng trước có thể được đưa ra trong dự án cụ thể. Giá trị khuyến nghị cho ống bọc theo phương pháp căng sau:

- Ống bọc tiết diện tròn: đường kính;

- Ống bọc tiết diện chữ nhật: giá trị lớn hơn trong số kích thước nhỏ hơn hoặc một nửa kích thước lớn hơn.

Không yêu cầu giá trị lớn hơn 80 mm đối với ống bọc tiết diện tròn hoặc chữ nhật.

Các giá trị khuyến nghị cho cáp căng trước:

- 1,5 x đường kính cáp hoặc sợi thép trơn;

- 2,5 x đường kính sợi thép có gờ.

Đối với cáp dự ứng lực, chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ của neo phải phù hợp với quy định trong tiêu chuẩn kỹ thuật.

Đối với cốt thép và cáp dự ứng lực trong bê tông thông thường, các giá trị chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ có tính đến loại môi trường tiếp xúc và cấp kết cấu được cho bởi C_min,dur.

CHÚ THÍCH:

Phân loại kết cấu và các giá trị C_min,dur có thể được quy định cho dự án cụ thể. Cấp kết cấu được khuyến nghị (cho tuổi thọ thiết kế 50 năm) là S4 đối với các cấp độ bền bê tông nêu trong Phụ lục E và sự thay đổi cấp kết cấu được khuyến nghị nêu trong Bảng 8. Cấp kết cấu tối thiểu được khuyến nghị là S1.

Các giá trị C_min,dur được nêu trong Bảng 9 (cốt thép) và Bảng 10 (thép dự ứng lực).

Lớp bê tông bảo vệ phải tăng thêm một lượng bằng thành phần an toàn bổ sung ΔC_dur.

CHÚ THÍCH: Giá trị ΔC_dur có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 0 mm.

Bảng 8 - Khuyến nghị phân loại kết cấu

CHÚ THÍCH của Bảng 8:

1. Cấp độ bền và tỷ lệ N/XM được xem xét như các giá trị có liên quan, có thể xem xét thành phần cấp phối đặc biệt (loại xi măng, tỷ lệ N/XM, chất độn mịn) làm giảm độ thấm.

2. Có thể giảm một cấp độ bền nếu cuốn khí lớn hơn 4%.

Bảng 9 - Các giá trị chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ C_min,dur theo các yêu cầu về độ bền lâu đối với cốt thép (theo TCVN 12041:2017 hoặc EN 10080)

Bảng 10 - Các giá trị chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ C_min,dur theo các yêu cầu về độ bền lâu đối với thép dự ứng lực

Khi sử dụng thép không gỉ hoặc khi có các biện pháp đặc biệt khác, chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ có thể giảm xuống một lượng bằng ΔC_dur,st. Trong trường hợp đó, phải xét đến ảnh hưởng của tất cả các đặc trưng vật liệu có liên quan, bao gồm cả sự bám dính.

CHÚ THÍCH: Giá trị ΔC_dur,st có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 0mm.

Đối với bê tông có biện pháp bảo vệ bổ sung (ví dụ như sơn), chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ có thể giảm xuống một lượng bằng ΔC_dur,add.

CHÚ THÍCH: Giá trị ΔC_dur,add có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 0mm.

Trường hợp bê tông tại chỗ được đặt trên bề mặt bê tông hiện có (đúc sẵn hoặc tại chỗ) yêu cầu về lớp bảo vệ cốt thép có thể được giảm so với giá trị tương ứng với điều kiện dính bám với điều kiện:

Bề mặt bê tông hiện tại đã không phải chịu một môi trường ngoài trời trong hơn 28 ngày.

Bề mặt bê tông hiện tại là thô.

Cấp của bê tông hiện tại ít nhất là C25.

Đối với cáp không bám dính, chiều dày lớp bảo vệ phải phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật.

Đối với bề mặt gồ ghề (ví dụ như cốt liệu bị lộ ra), chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ phải tăng thêm ít nhất 5mm.

Đối với bê tông chịu xâm thực hóa học (Loại XA), phải có sự chú ý đặc biệt đến thành phần bê tông theo EN 206-1 hoặc tương đương. Lớp bảo vệ tương ứng với 7.4 nhìn chung là đủ cho trường hợp này.

Đối với bê tông chịu mài mòn, phải có sự chú ý đặc biệt đến cốt liệu theo EN 206-1. Tùy theo sự mài mòn bê tông, có thể cho phép tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ (lớp chống ăn mòn). Trong trường hợp này, chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ C_min phải tăng thêm một lượng bằng k₁ đối với cấp ăn mòn XM1, k₂ đối với cấp ăn mòn XM2 và k₃ đối với XM3.

CHÚ THÍCH: Cấp mài mòn XM1 là cấp trung bình đối với các cấu kiện công trình thường có hoạt động của xe bánh lốp. Cấp mài mòn XM2 là nặng đối với cấu kiện công trình thường có hoạt động của xe nâng bánh hơi hoặc bánh đặc. Cấp mài mòn XM3 là cấp đặc biệt nặng đối với cấu kiện công trình thường có hoạt động của xe nâng bánh sắt hoặc xe xích.

Các giá trị k₁, k₂ và k₃ có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị tương ứng là 5 mm, 10 mm và 15 mm.

7.4.3  Dung sai cho phép trong thiết kế

Để tính toán chiều dày danh định của lớp bảo vệ C_nom, trong thiết kế phải bổ sung cho chiều dày tối thiểu của lớp bảo vệ một lượng bằng dung sai cho phép (ΔC_dev). Chiều dày tối thiểu theo yêu cầu phải tăng thêm một lượng bằng giá trị tuyệt đối của dung sai âm.

CHÚ THÍCH: Giá trị ΔC_dev có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là 10 mm.

Trong các trường hợp cụ thể, có thể giảm dung sai cho phép ΔC_dev

CHÚ THÍCH:

Giá trị giảm ΔC_dev có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là:

- Khi có hệ thống đảm bảo chất lượng, trong đó việc theo dõi bao gồm các biện pháp đo đạc chiều dày lớp bảo vệ, dung sai cho phép dùng trong thiết kế có thể giảm:

- Khi có thể đảm bảo rằng thiết bị đo đạc rất chính xác được sử dụng để theo dõi chất lượng và các cấu kiện không phù hợp bị loại bỏ, dung sai cho phép dùng trong thiết kế ΔC_dev có thể giảm:

Đối với bê tông đổ lên trên bề mặt gồ ghề, chiều dày danh định của lớp bảo vệ phải được tăng thêm một lượng bằng giá trị dung sai cho phép lớn hơn dùng trong thiết kế. Sự tăng thêm này phải phù hợp với sự khác nhau do tính gồ ghề gây ra, nhưng chiều dày danh định của lớp bảo vệ ít nhất phải bằng k₁ mm đối với bê tông đổ lên nền đã được chuẩn bị trước (bao gồm cả lớp đá dăm) và k₂ mm đối với bê tông đổ trực tiếp lên nền đất. Lớp bảo vệ cốt thép đối với bề mặt bất kỳ, ví dụ như mặt sườn đã hoàn thiện hoặc cốt liệu lộ ra ngoài, cũng phải tăng lên nhằm tính đến bề mặt gồ ghề.

CHÚ THÍCH:

Các giá trị k₁ và k₂ có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị tương ứng là 40 mm và 75 mm.

8  Phân tích kết cấu

8.1  Tổng quát

8.1.1  Các yêu cầu chung

Mục đích của phân tích kết cấu là xác lập sự phân bố nội lực hoặc ứng suất, biến dạng và chuyển vị trên toàn bộ hay một phần kết cấu. Các phân tích cục bộ bổ sung được thực hiện khi cần thiết.

CHÚ THÍCH:

Trong hầu hết các trường hợp thông thường, phân tích dùng để xác lập sự phân bố nội lực và mô men, kiểm tra toàn bộ hoặc chứng minh khả năng chịu lực của mặt cắt ngang dựa trên các hệ quả tác động lên kết cấu; tuy nhiên, đối với cấu kiện cụ thể, các phương pháp phân tích được sử dụng (ví dụ PPPTHH) chỉ đưa ra ứng suất, biến dạng và chuyển vị mà không phải là nội lực và mô men. Để có được kết quả kiểm tra, phải dùng các phương pháp đặc biệt nhằm sử dụng được các kết quả đó.

Phân tích cục bộ có thể cần thiết khi giả thiết về sự phân bố biến dạng tuyến tính không còn đúng nữa, ví dụ:

- Ở gần gối tựa;

- Ở vị trí tải trọng tập trung;

- Ở vị trí dầm và cột giao nhau;

- Ở vùng neo;

- Ở vị trí thay đổi mặt cắt.

Đối với trường ứng suất phẳng, có thể sử dụng phương pháp đơn giản hóa để xác định cốt thép.

CHÚ THÍCH:

Phương pháp đơn giản hóa được nêu trong Phụ lục F.

Phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng cả đặc trưng hình học lẫn sự làm việc của kết cấu đã được lý tưởng hóa. Sự lý tưởng hóa phải được lựa chọn phù hợp với bài toán đang xét.

Ảnh hưởng của hình học và các đặc trưng của kết cấu đến sự làm việc của nó trong từng giai đoạn thi công xây dựng phải được xem xét trong thiết kế.

Lý tưởng hóa sự làm việc nói chung được sử dụng trong phân tích gồm:

- Sự làm việc đàn hồi tuyến tính;

- Sự làm việc đàn hồi tuyến tính có giới hạn phân bố lại nội lực;

- Sự làm việc dẻo, bao gồm mô hình giàn ảo;

- Sự làm việc phi tuyến.

Để phân tích các hiệu ứng phụ thuộc thời gian trong công trình cầu, các phương pháp thiết kế được công nhận có thể được áp dụng.

CHÚ THÍCH:

Thông tin khác có thể được tìm thấy trong Phụ lục K.

8.1.2  Các yêu cầu riêng cho móng

Khi sự tương tác nền - kết cấu ảnh hưởng đáng kể đến hiệu ứng của tải trọng lên kết cấu, các đặc trưng của nền đất và các ảnh hưởng tương tác phải được đưa vào tính toán theo TCVN 13594-9:2023.

CHÚ THÍCH:

Thông tin chi tiết hơn liên quan đến phân tích móng nông có thể xem trong Phụ lục G.

Để thiết kế móng đơn, có thể sử dụng mô hình đơn giản hóa thích hợp để mô tả sự tương tác nền - kết cấu.

CHÚ THÍCH: Đối với đài cọc, có thể bỏ qua ảnh hưởng của sự tương tác nền - kết cấu.

Để thiết kế cọc riêng rẽ, các tác động phải được xác định nhằm tính đến sự tương tác giữa các cọc, đài cọc và đất nền.

Khi các cọc được bố trí theo nhiều hàng, tải trọng trên mỗi cọc phải được đánh giá bằng cách xem xét sự tương tác giữa các cọc.

Sự tương tác này có thể bỏ qua nếu khoảng cách thông thủy giữa các cọc lớn hơn 2 lần đường kính cọc.

8.1.3  Các trường hợp tải trọng và các tổ hợp tải trọng

Khi xem xét các tổ hợp tải trọng, xem TCVN 13594-3:2022, các trường hợp tải trọng có liên quan phải được xét đến nhằm xác lập các điều kiện tính toán tới hạn có khả năng xảy ra ở tất cả các mặt cắt trong phạm vi kết cấu hay một phần kết cấu.

8.1.4  Hiệu ứng bậc hai

Hiệu ứng bậc hai (xem TCVN 13594-1:2022) phải được đưa vào tính toán khi nó có khả năng ảnh hưởng nhiều đến ổn định tổng thể của kết cấu và để đạt được TTGHCĐ ở các mặt cắt tới hạn.

Hiệu ứng bậc hai phải đưa vào tính toán theo Điều 8.8.

8.2  Các sai lệch về hình học

Các ảnh hưởng bất lợi của sai số có thể có về hình học kết cấu và vị trí của tải trọng phải đưa vào tính toán khi phân tích cấu kiện và kết cấu.

CHÚ THÍCH: Sai số kích thước mặt cắt ngang thông thường được đưa vào tính toán bằng các hệ số an toàn của vật liệu. Độ lệch tâm tối thiểu để thiết kế mặt cắt ngang được nêu trong 9.1.

Các sai lệch về hình học phải đưa vào tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ trong các trường hợp thiết kế lâu dài và đặc biệt.

Các sai lệch về hình học không cần xét đến đối với trạng thái giới hạn sử dụng.

Các điều khoản dưới đây áp dụng cho các cấu kiện chịu nén dọc trục và chịu tải trọng thẳng đứng. Giá trị số có liên quan đến sai lệch thi công chuẩn (Loại 1, EN 13760 hoặc tiêu chuẩn tương đương). Khi áp dụng các sai lệch khác, có thể điều chỉnh các giá trị số một cách tương ứng.

Sai lệch có thể được biểu diễn bằng độ nghiêng θ₁ cho bởi:

trong đó:

θ₀ là giá trị cơ sở;

α_h là hệ số triết giảm cho chiều dài hoặc chiều cao,

l là chiều dài hoặc chiều cao, m.

CHÚ THÍCH: Giá trị θ₀ có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là l/200.

Với cầu vòm, dạng sai lệch trong mặt phẳng nằm ngang và thẳng đứng dựa trên cơ sở dạng oằn ngang và thẳng đứng đầu tiên. Mỗi dạng có thể được lý tưởng hóa bằng dạng hình sin. Biên độ có thể lấy bằng  trong đó l là một nửa bước sóng.

Đối với các cấu kiện độc lập (xem 8.8.1), tác dụng của độ lệch hình học có thể đưa vào tính toán theo hai cách a) hoặc b);

a) Như độ lệch tâm e_i:

trong đó: l₀ là chiều dài tính toán.

Đối với tường và cột độc lập trong hệ có giằng, để đơn giản có thể sử dụng e_i = l₀/400 tương ứng với α_h = 1.

Hình 11 - Một số ví dụ về ảnh hưởng của sự sai lệch hình học

b) Như lực ngang Hi ở vị trí cho mô men lớn nhất:

Đối với cấu kiện không bị giằng (xem Hình 11 a1):

Đối với cấu kiện bị giằng (xem Hình 11 a2):

trong đó: N là lực dọc trục.

CHÚ THÍCH: Độ lệch tâm thích hợp với các cấu kiện tĩnh định, trái lại tải trọng ngang có thể dùng cho cả cấu kiện tĩnh định lẫn siêu tĩnh. Lực H_i có thể thay thế bằng một số tải trọng ngang tương đương khác.

8.3. Lý tưởng hóa kết cấu

8.3.1. Mô hình kết cấu để phân tích tổng thể

Các bộ phận kết cấu được phân loại theo bản chất và chức năng của chúng như dầm, cột, bản, tường, tấm, vòm, v.v... Các quy định được nêu ra dùng để phân tích các bộ phận chung nhất và kết cấu gồm tổ hợp các cấu kiện đó.

Dầm là cấu kiện có nhịp không nhỏ hơn 3 lần chiều cao toàn bộ tiết diện. Nếu không, cấu kiện đó có thể coi như dầm cao.

Bản là cấu kiện có kích thước tối thiểu không nhỏ hơn 5 lần chiều dày bản.

Bản chủ yếu chịu tải trọng phân bố đều có thể xem như vượt nhịp theo một phương nếu:

- Có hai cạnh tự do (không có gối tựa) và các cạnh song song, hoặc;

- Là một phần trung tâm của bản hình chữ nhật kê trên bốn cạnh và có tỷ lệ nhịp dài trên nhịp ngắn lớn hơn 2.

Cột là cấu kiện có chiều cao tiết diện không lớn hơn 4 lần chiều rộng và chiều cao cột ít nhất gấp 3 lần chiều cao mặt cắt. Nếu không, cấu kiện đó có thể xem như là tường.

8.3.2  Số liệu hình học

8.3.2.1  Chiều rộng có hiệu của bản cánh (cho tất cả các TTGH)

Trong dầm chữ T, chiều rộng có hiệu của bản cánh (qua đó có thể giả thiết ứng suất phân bố đều) phụ thuộc vào kích thước sườn dầm và bản cánh, dạng tải trọng, nhịp, điều kiện gối tựa và cốt thép ngang.

Chiều rộng có hiệu của bản cánh có thể dựa trên khoảng cách l₀ giữa các điểm mô men bằng 0 theo Hình 12.

Hình 12 - Định nghĩa l₀ để xác định chiều rộng có hiệu của bản cánh

CHÚ THÍCH: Chiều dài phần công xôn l₃ phải nhỏ hơn một nửa nhịp liền kề và tỷ số các nhịp liền kề phải nằm trong khoảng giữa 2/3 và 1,5.

Chiều rộng có hiệu b_eff của bản cánh đối với dầm chữ T hoặc chữ L có thể được tính toán như sau:

trong đó:

(các chú thích xem trên Hình 12 và 13).

Trong phân tích kết cấu với yêu cầu độ chính xác không cao, có thể giả thiết chiều rộng không đổi trên toàn bộ nhịp. Giá trị áp dụng cho mặt cắt của nhịp dầm có thể được chấp nhận.

Hình 13 - Các thông số chiều rộng có hiệu của bản cánh

8.3.2.2  Nhịp có hiệu của dầm và bản

CHÚ THÍCH: Các điều khoản sau đây chủ yếu dành cho phân tích kết cấu. Khi phân tích khung, có thể sử dụng một số nội dung đơn giản hóa khi phù hợp.

Nhịp có hiệu I_eff của cấu kiện được tính toán như sau:

trong đó:

I_n  là khoảng cách thông thủy giữa bề mặt của gối tựa;

Giá trị a₁ và a₂ tại mỗi đầu nhịp dầm có thể xác định từ các giá trị a, thích hợp trên Hình 14, trong đó t là chiều rộng của cấu kiện gối tựa.

Bản và dầm liên tục nói chung có thể được phân tích theo giả thiết là các gối tựa không bị kiềm chế xoay.

Khi dầm hoặc bản đồ toàn khối với gối tựa, mô men thiết kế tới hạn tại gối tựa phải lấy tại vị trí bề mặt gối tựa. Mô men và phản lực thiết kế truyền lên bộ phận gối tựa (ví dụ cột, tường, v.v...) nói chung phải lấy giá trị lớn hơn của giá trị đàn hồi hoặc giá trị phân bố lại.

CHÚ THÍCH: Mô men tại mặt gối tựa phải lấy lớn hơn 0,65 giá trị mô men ngầm hoàn toàn tại đầu mút.

Hình 14 - Nhịp có hiệu (l_eff) đối với các điều kiện gối tựa khác nhau

Khi dầm hoặc bản liên tục qua gối tựa không hạn chế xoay (ví dụ như qua tường) và việc phân tích giả thiết gối đỡ tập trung, mô men gối thiết kế tính trên cơ sở nhịp bằng khoảng các từ tâm đến tâm giữa các gối tựa, có thể được triết giảm bởi một lượng bằng M_Ed như sau:

trong đó: F_Ed,sup là phản lực gối thiết kế;

CHÚ THÍCH: Giá trị t có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là chiều rộng của gối.

8.4  Phân tích đàn hồi tuyến tính

Phân tích đàn hồi tuyến tính dựa trên lý thuyết đàn hồi có thể sử dụng cho cả TTGHSD và TTGHCĐ.

Khi xác định các hiệu ứng của tải trọng, có thể tiến hành phân tích tuyến tính theo các giả thiết:

(i)  Mặt cắt ngang không có vết nứt;

(ii)  Quan hệ ứng suất - biến dạng tuyến tính và;

(iii)  Giá trị trung bình của mô đun đàn hồi.

Đối với biến dạng nhiệt, ảnh hưởng co ngót và lún ở TTGHCĐ, có thể giả thiết độ cứng giảm xuống do mặt cắt bị nứt, bỏ qua sự biến cứng khi kéo nhưng phải kể đến ảnh hưởng của từ biến. Đối với TTGHSD, phải xét đến sự tiến triển dần dần của vết nứt.

8.5  Phân tích đàn hồi tuyến tính có giới hạn phân bố lại nội lực

Ảnh hưởng sự phân bố lại mô men bất kỳ đến mọi khía cạnh của thiết kế phải được xem xét.

Phân tích tuyến tính với giới hạn phân bố lại nội lực có thể áp dụng để phân tích các cấu kiện chịu lực khi kiểm tra TTGHCĐ.

Mô men tại TTGHCĐ được xác định theo phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính có thể được phân bố lại, miễn là mô men sau khi phân bố lại vẫn giữ nguyên sự cân bằng với tải trọng tác dụng.

Trong dầm và bản liên tục:

a) Chủ yếu chịu uốn và;

b) Có tỷ số chiều dài các nhịp kề nhau nằm trong khoảng 0,5 đến 2,

sự phân bố lại mô men uốn có thể được thực hiện mà không phải kiểm tra chi tiết về khả năng xoay, với điều kiện:

δ ≥ k₅ khi sử dụng cốt thép loại B và loại C (xem Phụ lục C)

Không được phép phân phối lại cho thép loại A (xem Phụ lục C)

trong đó:

δ là tỷ lệ mô men phân bố lại so với mô men uốn đàn hồi;

X_u là chiều cao trục trung hòa tại TTGHCĐ sau khi phân bố lại;

d chiều cao có hiệu của mặt cắt.

CHÚ THÍCH :

Các giá trị k₁, k₂, k₃, k₄ và k₅ có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị là: k₁ = 0,44; k₂ = 1,25(0,6 + 0,0014/ε_cu2); k₃ = 0,54; k₄ = 1,25(0,6 + 0,0014/ε_cu2), ks = 0,85.

Giới hạn trong điều này có thể sử dụng khi thiết kế bản đặc.

Sự phân bố lại nội lực không được thực hiện trong trường hợp đặc biệt khi khả năng xoay không thể xác định một cách tin cậy (ví dụ cho cầu cong và cầu xiên).

Khi thiết kế cột, có thể sử dụng mô men đàn hồi lấy từ hệ khung mà không có sự phân bố lại nội lực.

8.6  Phân tích dẻo

8.6.1  Tổng quát

Các phương pháp dựa trên phân tích dẻo có thể sử dụng để kiểm tra TTGHCĐ khi có sự chấp thuận của cơ quan có thẩm quyền.

Tính dẻo của các tiết diện tới hạn phải đủ để hình thành cơ cấu đã dự tính.

Phân tích dẻo phải dựa trên phương pháp cận dưới (tĩnh học) hoặc phương pháp cận trên (động lực học).

CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể cung cấp hướng dẫn thông tin bổ sung không mâu thuẫn.

Hiệu ứng của tải trọng trước đó có thể bỏ qua và có thể giả thiết rằng cường độ các tải trọng tăng lên một cách đơn điệu.

8.6.2  Phân tích dẻo đối với dầm, khung và bản

Trừ khi có sự kiểm tra trực tiếp bất kỳ về khả năng xoay, việc phân tích dẻo có thể dùng cho TTGHCĐ nếu đáp ứng các điều kiện của 8.6.1.

Tính dẻo theo yêu cầu có thể thỏa mãn nếu đáp ứng được tất cả các nội dung sau đây:

(i)  diện tích cốt thép chịu kéo được giới hạn sao cho tại mặt cắt bất kỳ;

X_u/d ≤ 0,15 đối với bê tông có cấp độ bền ≤ C50;

X_u/d ≤ 0,10 đối với bê tông có cấp độ bền ≥ C55;

(ii)  cốt thép thuộc loại B hoặc C;

(iii)  tỷ lệ mô men tại ngay gối tựa và mô men ở nhịp phải nằm giữa 0,5 và 2.

Cột phải được kiểm tra về mô men dẻo lớn nhất có thể truyền qua cấu kiện liên kết. Để liên kết với bản phẳng, mô men này phải bao gồm trong tính toán chọc thủng.

Khi thực hiện phân tích phẳng cho bản, phải tính đến cốt thép phân bố không đều bất kỳ, lực kéo xuống ở góc và lực cắt ở các cạnh tự do.

Các phương pháp dẻo có thể mở rộng cho các loại bản không đặc (bản rỗng, bản ô cờ,...) nếu sự làm việc của chúng tương tự với sự làm việc của bản đặc, đặc biệt tác động xoắn.

8.6.3  Khả năng xoay

Quy trình đơn giản hóa đối với dầm liên tục và bản một phương liên tục dựa trên cơ sở khả năng xoay của các vùng dầm/bản qua chiều dài xấp xỉ 1,2 lần chiều cao tiết diện. Giả thiết rằng các vùng đó chịu biến dạng lớn (hình thành các khớp dẻo) dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng có liên quan. Việc kiểm tra xoay dẻo ở TTGHCĐ đang xét được coi là thỏa mãn nếu nó chứng tỏ rằng dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng có liên quan, góc xoay tính toán θ_s nhỏ hơn hoặc bằng góc xoay dẻo cho phép (xem Hình 15).

Hình 15 - Góc xoay dẻo θ_s của mặt cắt bê tông cốt thép đối với dầm và bản một chiều liên tục

Ở vùng khớp dẻo, x/d không được vượt quá 0,30 đối với cấp cường độ bê tông nhỏ hơn hoặc bằng C50 và 0,23 đối với cấp cường độ bê tông lớn hơn hoặc bằng C55.

Góc xoay θ_s phải được xác định trên cơ sở các giá trị thiết kế đối với các tác động và các giá trị trung bình của vật liệu đối với ứng suất trước tại thời điểm có liên quan.

Trong quy trình đơn giản hóa, góc xoay dẻo cho phép có thể được xác định bằng cách nhân giá trị cơ bản của góc xoay cho phép θ_pl.d với hệ số hiệu chỉnh k_λ và hệ số này phụ thuộc vào độ mảnh khi cắt.

CHÚ THÍCH: Giá trị θ_pl.d cho thép loại B và C và bê tông có cấp độ bền nhỏ hơn C50 và C90 có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị cho trên hình 16.

Các giá trị đối với bê tông cấp C55 đến C90 có thể được nội suy. Các giá trị áp dụng cho độ mảnh khi cắt λ = 3,0. Đối với các giá trị khác của độ mảnh khi cắt, giá trị của θ_pl.d phải nhân với k_λ.

Trong đó λ là tỷ số khoảng cách giữa điểm mô men bằng không và điểm có mô men lớn nhất sau khi phân bố lại nội lực và chiều cao tính toán d.

Để đơn giản hóa, có thể tính toán λ đối với giá trị tính toán phù hợp của mô men uốn và lực cắt:

Hình 16 - Giá trị cơ bản của góc xoay cho phép, θ_pl.d, của các mặt cắt BTCT đối với cốt thép loại B, C. Các giá trị áp dụng cho độ mảnh khi cắt λ = 3,0

8.6.4  Phân tích theo mô hình chống và giằng

Mô hình chống và giằng có thể sử dụng để thiết kế TTGHCĐ các vùng liên tục (trạng thái mà dầm và bản có vết nứt, xem 9.1 đến 9.4) theo TTGHCĐ và để thiết kế cấu tạo chi tiết cho các vùng không liên tục (xem 9.5). Nói chung, các vùng này có thể mở rộng một khoảng bằng h (chiều cao mặt cắt cấu kiện) tính từ vùng không liên tục. Mô hình giàn ảo cũng có thể sử dụng cho các cấu kiện được giả thiết có sự phân bố tuyến tính trong phạm vi mặt cắt (ví dụ biến dạng phẳng).

Kiểm tra theo TTGHSD cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình giàn ảo, ví dụ kiểm tra ứng suất trong cốt thép và kiểm tra chiều rộng vết nứt, nếu đảm bảo tính tương thích gần đúng đối với mô hình giàn ảo (đặc biệt là việc định vị và hướng các thanh giàn phải tuân theo lý thuyết đàn hồi).

Mô hình giàn ảo bao gồm các thanh chéo đại diện cho các trường ứng suất nén, các thanh giằng đại diện cho cốt thép và các nút liên kết. Nội lực trong các cấu kiện của mô hình giàn ảo phải được xác định bằng nguyên tắc cân bằng lực tác dụng ở trạng thái giới hạn cường độ. Các cấu kiện của mô hình giàn ảo phải có kích thước phù hợp với các quy định nêu trong 9.5,

Thanh giằng của mô hình giàn ảo phải có vị trí và hướng trùng với cốt thép.

Biện pháp có khả năng xây dựng mô hình giàn ảo thích hợp gồm có sự chấp nhận các quỹ đạo và sự phân bố ứng suất từ lý thuyết đàn hồi hoặc lý thuyết đường truyền lực. Tất cả các mô hình giàn ảo phải được tối ưu hóa bằng tiêu chí năng lượng.

8.7  Phân tích phi tuyến

Phương pháp phân tích phi tuyến có thể sử dụng cho cả TTGHCĐ và TTGHSD, miễn là thoả mãn tính cân bằng, tính tương thích và giả thiết sự làm việc phi tuyến phải phù hợp với vật liệu. Các phân tích có thể là bậc nhất hoặc bậc hai.

Ở TTGHCĐ, phải kiểm tra khả năng của các tiết diện tới hạn cục bộ chịu các biến dạng không đàn hồi bất kỳ và phải tính đến tính chất không chính xác.

Đối với kết cấu chủ yếu chịu tải trọng tĩnh, nói chung có thể bỏ qua ảnh hưởng của tải trọng tác dụng trước đó và có thể giả thiết rằng cường độ tải trọng tăng lên một cách đơn điệu.

Khi phân tích phi tuyến, phải sử dụng các đặc trưng vật liệu đại diện cho độ cứng trong thực tế, nhưng có tính đến tính không chính xác của sự phá hoại. Chỉ các hình thức thiết kế có cơ sở chắc chắn trong các lĩnh vực áp dụng có liên quan mới được sử dụng.

Phân tích phi tuyến tính có thể được áp dụng miễn là mô hình có thể bao quát một cách thích hợp tất cả các dạng phá hoại (ví dụ uốn, lực dọc trục, cắt, phá hoại nén do giảm cường độ bê tông có hiệu, v.v.) và cường độ kéo bê tông không được sử dụng làm cơ chế chống tải trọng chính.

Nếu một phân tích không đủ để kiểm tra tất cả các cơ chế phá hoại, cần thực hiện các phân tích bổ sung riêng.

CHÚ THÍCH 1

Chi tiết của phương pháp được chấp thuận cho phân tích phi tuyến và định dạng an toàn có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị, chi tiết khuyến nghị như sau:

Đối với cốt thép, sơ đồ ứng suất - biến dạng được sử dụng phải dựa trên Hình 8, đường cong A. Trong sơ đồ này, f_yk và kf_yk nên được thay thế bằng 1,1 f_yk và 1,1kf_yk

Đối với thép dự ứng lực, nên sử dụng sơ đồ ứng suất - biến dạng lý tưởng hóa được đưa ra trong 6.3.6 (Hình 10, đường cong A). Trong này sơ đồ f_pk nên được thay thế bằng 1.1 f_pk

Đối với bê tông, sơ đồ ứng suất - biến dạng phải dựa trên Biểu thức (14) trong 6.1.5. Trong biểu thức này, giá trị f_pk nên được thay thế bằng γ_cf.f_ck với γ_cf = 1,1γ_s/γ_c.

Định dạng thiết kế sau nén được sử dụng:

Sức đề kháng nên được đánh giá cho các mức độ khác nhau của tải trọng thích hợp nên được tăng từ giá trị sử dụng theo các bước tăng dần, sao cho giá trị của γ_G.G_k và γ_Q.Q_k đạt được trong cùng một bước. Các quá trình gia tăng nên được tiếp tục cho đến khi một vùng của kết cấu đạt được độ bền giới hạn, được đánh giá tính bằng α_cc, hoặc có sự phá hoại tổng thể của kết cấu. Tải tương ứng được gọi là q_ud.

Áp dụng hệ số an toàn tổng thể γ_o và có được cường độ tương ứng R(q_ud/γ₀),

Một trong những bất đẳng thức sau đây cần được thỏa mãn:

trong đó:

Tham khảo Phụ lục P để biết thêm chi tiết.

Khi độ không đảm bảo của mô hình γ_Rd và γ_Sd không được xem xét rõ ràng trong phân tích (tức là γ_R = γ_sd = 1), γ₀ = 1,27 nên được sử dụng.

CHÚ THÍCH 2: Nếu các đặc tính thiết kế của vật liệu (ví dụ như 8.8.6) được sử dụng để phân tích phi tuyến tính, trường hợp đặc biệt nên được thực hiện để cho phép hiệu ứng của các tác động gián tiếp (ví dụ biến dạng cưỡng bức).

8.8  Phân tích hiệu ứng bậc hai với lực dọc trục

8.8.1  Các định nghĩa

Oằn (mất ổn định): Sự phá hoại do mất ổn định của cấu kiện hoặc kết cấu chịu nén dọc trục và không có lực ngang,

Lực oằn (mất ổn định): Tải trọng mà tại đó xảy ra oằn (mất ổn định), đối với cấu kiện đàn hồi độc lập nó đồng nhất với lực Euler,

Xem thêm ở Điều 4.

8.8.2  Yêu cầu chung

Điều này liên quan tới các cấu kiện và kết cấu mà sự làm việc chịu lực của chúng bị ảnh hưởng đáng kể của hiệu ứng bậc hai (ví dụ như cột, tường, cọc, vòm và vỏ). Hiệu ứng bậc hai tổng thể có thể xảy ra trong kết cấu có hệ giằng mềm.

Khi hiệu ứng bậc hai được đưa vào tính toán, phải kiểm tra điều kiện cân bằng và độ bền ở trạng thái biến dạng. Các biến dạng phải được tính toán với các ảnh hưởng của vết nứt, các đặc trưng phi tuyến và từ biến của vật liệu.

CHÚ THÍCH:

Trong một phân tích với giả thiết vật liệu tuyến tính, có thể đưa vào tính toán giá trị độ cứng trung bình đã được triết giảm, xem 8.8.7.

Phân tích phải bao gồm ảnh hưởng của độ mềm của các cấu kiện liền kề và móng (tương tác nền - móng), nếu phù hợp.

Sự làm việc chịu lực được xem xét theo hướng có thể xảy ra biến dạng và mô men uốn theo hai phương phải đưa vào tính toán khi cần thiết.

Tính không chính xác về hình học và vị trí của lực dọc trục phải được đưa vào tính toán như là các hiệu ứng bậc nhất bổ sung trên cơ sở các sai lệch về hình học, xem 8.2.

Hiệu ứng bậc hai có thể bỏ qua nếu chúng nhỏ hơn 10 % so với hiệu ứng bậc nhất tương ứng. Tiêu chí đơn giản hóa đối với cấu kiện độc lập được nêu trong 8.8.3.1 và đối với kết cấu được nêu trong 8.8.3.3.

8.8.3  Tiêu chí đơn giản hóa đối với hiệu ứng bậc hai

8.8.3.1  Tiêu chí độ mảnh đối với cấu kiện độc lập

Thay cho 8.8.2, có thể bỏ qua hiệu ứng bậc hai nếu độ mảnh λ. (như định nghĩa trong 8.8.3.2) nhỏ hơn giá trị λ_lim:

CHÚ THÍCH:

Giá trị λ_lim có thể được đưa ra trong dự án cụ thể, giá trị khuyến nghị như sau:

trong đó:

A = 1/(1+0,2φ_ef) (nếu không biết φ_ef, có thể dùng A = 0,7);

B = √(1+ 2ω) (nếu không biết ω, có thể dùng B = 1,1);

C = 1,7 - r_m (nếu không biết r_m, có thể dùng C = 0,7);

φ_ef là tỷ số từ biến tính toán; xem 8.8.4;

ω = A_sf_yd/(A_cf_cd); hàm lượng cốt thép cơ học;

A_s là tổng diện tích cốt thép dọc;

n = N_Ed/(A_cf_cd); lực dọc tương đối;

r_m = M₀₁/M₀₂; tỷ số mô men;

M₀₁ và M₀₂ là các mô men bậc nhất ở các đầu mút, |M₀₂| ≥ |M₀₁|;

Nếu các mô men đầu mút M₀₁ và M₀₂ tạo ra lực kéo trên cùng một phía, r_m lấy dấu dương (nghĩa là C ≤ 0,7);

Trong các trường hợp sau, r_m lấy bằng 1,0 (nghĩa là C = 0,7):

- Đối với cấu kiện bị giằng mà trong đó mô men bậc nhất chỉ sinh ra chủ yếu từ sai lệch hoặc tải trọng ngang;

- Đồi với cấu kiện không bị giằng nói chung.

Trong các trường hợp uốn theo hai phương, có thể kiểm tra tiêu chí độ mảnh theo mỗi phương riêng biệt. Phụ thuộc vào kết quả kiểm tra đó, (a) có thể bỏ qua hiệu ứng bậc hai trên cả hai phương, (b) phải đưa vào tính toán trên một phương, hoặc (c) phải đưa vào tính toán trên cả hai phương.

8.8.3.2  Độ mảnh và chiều dài có hiệu của cấu kiện độc lập

Độ mảnh được xác định theo công thức sau:

trong đó:

l₀  là chiều dài tính toán;

i  bán kính quán tính của mặt cắt không có vết nứt.

Để định nghĩa tổng quát về chiều dài có hiệu, xem 8.8.1. Các ví dụ về chiều dài có hiệu cho các cấu kiện độc lập với mặt cắt không đối được cho trên Hình 17.

Đối với các cấu kiện chịu nén trong các khung đều đặn, phải kiểm tra tiêu chí độ mảnh (xem 8.5.3.1) với chiều dài có hiệu l₀ được xác định bằng cách sau đây:

Các cấu kiện bị giằng (xem Hình 17(f)):

Các cấu kiện không bị giằng (xem Hình 17(g)):

trong đó:

k₁, k₂ là độ mềm liên kết xoay tại các đầu 1 và 2 tương ứng;

 xem cùng Hình 17(f) và (g);

El  là độ cứng chống uốn của cấu kiện chịu nén, xem cùng 8.8.3.2;

I  là chiều cao thông thủy giữa các liên kết đầu mút của cấu kiện chịu nén.

CHÚ THÍCH: k = 0 là giới hạn lý thuyết đối với liên kết ngàm cứng chuyển vị xoay,  thể hiện giới hạn khi không có liên kết tại các đầu. Liên kết ngàm cứng rất ít có trong thực tế và giá trị tối thiểu bằng 0,1 được khuyến nghị cho k₁ và k₂.