Tiêu chuẩn TCVN 11823-5:2017 Thiết kế kết cấu bê tông cầu đường bộ

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11823-5:2017

THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 5: KẾT CẤU BÊ TÔNG
Highway bridge design specification - Part 5: Concrete structures

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

1  PHẠM VI ÁP DỤNG

2  TÀI LIỆU VIỆN DẪN

3  THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

4  CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU

4.1  TỔNG QUÁT

.4.2  BÊ TÔNG KẾT CẤU CÓ TỶ TRỌNG BÌNH THƯỜNG VÀ NHẸ

4.2.1  Cường độ chịu nén

4.2.2  Hệ số giãn nở nhiệt

4.2.3  Co ngót và từ biến

4.2.3.1  Tổng quát

4.2.3.2  Từ biến

4.2.3.3  Co ngót

4.2.4  Mô đun đàn hồi

4.2.5  Hệ số Poisson

4.2.6  Mô đun phá hoại

4.2.7  Cường độ chịu kéo

4.3  CỐT THÉP

4.3.1  Tổng quát

4.3.2  Mô đun đàn hồi

4.3.3  Các ứng dụng đặc biệt

4.4  THÉP DỰ ỨNG LỰC

4.4.1  Tổng quát

4.4.2  Mô đun đàn hồi

4.5  NEO DỰ ỨNG LỰC KÉO SAU VÀ NỐI CÁP

4.6  ỐNG BỌC CÁP

4.6.1  Tổng quát

4.6.2  Kích thước của ống bọc cáp

4.6.3  Ống bọc tại vị trí yên chuyển hướng

5  CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

5.1  TỔNG QUÁT

5.2  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG

5.3  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI

5.3.1  Tổng quát

5.3.2. Các thanh cốt thép

5.3.3  Bó cáp dự ứng lực

5.3.4  Các mối nối hàn hoặc mối nối cơ khí của cốt thép

5.4  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ

5.4.1  Tổng quát

5.4.2  Hệ số sức kháng

5.4.2.1  Thi công theo phương pháp thông thường

5.4.2.2  Thi công theo phân đoạn

5.4.2.3  Các yêu cầu đặc biệt cho vùng động đất 2, 3

5.4.3  Ổn định

5.5  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT

6  CƠ SỞ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

6.1  TỔNG QUÁT

6.2  HIỆU ỨNG CỦA BIẾN DẠNG CƯỠNG BỨC

.6.3  MÔ HÌNH CHỐNG-VÀ-GIẰNG

6.3.1  Tổng quát

6.3.2  Mô hình hóa kết cấu

6.3.3  Định kích thước của thanh chống chịu nén

6.3.3.1  Cường độ của thanh chịu nén không cốt thép

6.3.3.2  Diện tích mặt cắt ngang có hiệu của thanh chịu nén

6.3.3.3  Ứng suất nén giới hạn trong thanh chống

6.3.3.4  Thanh chống có cốt thép

6.3.4  Định kích thước thanh giằng chịu kéo

6.3.4.1  Cường độ của thanh giằng

6.3.4.2  Neo thanh giằng

6.3.5  Định kích thước vùng nút

6.3.6  Cốt thép khống chế nứt

7  THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỊU UỐN VÀ CHỊU LỰC DỌC TRỤC

7.1  CÁC QUY ĐỊNH VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG VÀ TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI

7.2  CÁC QUY ĐỊNH VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ VÀ TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT

7.2.1  Tổng quát

7.2.2  Phân bố ứng suất theo hình chữ nhật

7.3  CẤU KIỆN CHỊU UỐN

7.3.1  Ứng suất trong thép dự ứng lực ở mức sức kháng uốn danh định

7.3.1.1  Các cấu kiện có cốt thép dự ứng lực dính bám

7.3.1.2  Các cấu kiện có thép dự ứng lực không dính bám

7.3.1.3  Cấu kiện có thép dự ứng lực dính bám và không dính bám với bê tông

7.3.1.3.1  Phân tích chi tiết

7.3.1.3.2  Đơn giản hóa phân tích

7.3.2  Sức kháng uốn

7.3.2.1  Sức kháng uốn tính toán

7.3.2.2  Mặt cắt hình T

7.3.2.3  Mặt cắt hình chữ nhật

7.3.2.4  Các dạng mặt cắt khác

7.3.2.5  Phương pháp tương thích ứng biến

7.3.2.6  Các mặt cắt dầm bê tông liên hợp với bản mặt cầu

7.3.3  Giới hạn lượng cốt thép tối thiểu

7.3.4  Khống chế nứt bằng phân bố cốt thép

7.3.5  Sự phân bố lại mô men

7.3.6  Các biến dạng

7.3.6.1  Tổng quát

7.3.6.2  Độ võng và độ vồng

7.3.6.3  Biến dạng dọc trục

7.4  CÁC CẤU KIỆN CHỊU NÉN

7.4.1  Tổng quát

7.4.2  Giới hạn cốt thép

7.4.3  Đánh giá gần đúng về hiệu ứng độ mảnh

7.4.4  Sức kháng lực dọc trục tính toán

7.4.5  Uốn hai chiều

7.4.6  Thép đai xoắn và thép đai

7.4.7  Các cấu kiện chịu nén có mặt cắt hình chữ nhật rỗng

7.4.7.1  Tỷ số độ mảnh của vách

7.4.7.2  Các giới hạn dùng phương pháp khối phân bố ứng suất hình chữ nhật

7.4.7.2.1  Tổng quát

7.4.7.2.2  Phương pháp chính xác để hiệu chỉnh giới hạn ứng biến tối đa được phép sử dụng

7.4.7.2.3  Phương pháp gần đúng để hiệu chỉnh sức kháng tính toán

7.6  CÁC CẤU KIỆN CHỊU KÉO

7.6.1  Sức kháng kéo tính toán (sức kháng nhân với hệ số)

7.6.2  Sức kháng khi kéo uốn kết hợp

8  CẮT VÀ XOẮN

8.1  PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

8.1.1  Các vùng chịu uốn

8.1.2  Các vùng gần vị trí thay đổi kích thước đột ngột

8.1.3  Các vùng mặt tiếp giáp

8.1.4  Các loại bản và đế móng

8.2  CÁC YÊU CẦU CHUNG

8.2.1  Tổng quát

8.2.2  Các hiệu chỉnh đối với bê tông nhẹ

8.2.3  Chiều dài truyền lực và triển khai thép dự ứng lực

8.2.4  Vùng đòi hỏi cốt thép ngang

8.2.5  Cốt thép ngang tối thiểu

8.2.6  Các loại cốt thép ngang

8.2.7  Cự ly tối đa của cốt thép ngang

8.2.8  Các yêu cầu thiết kế và cấu tạo

8.2.9  Ứng suất cắt trong bê tông

8.3  MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

8.3.1  Tổng quát

8.3.2  Các mặt cắt cạnh gối

8.3.3  Sức kháng cắt danh định

8.3.4  Các phương pháp để xác định sức kháng cắt

8.3.4.1  Phương pháp đơn giản đối với những mặt cắt không dự ứng lực

8.3.4.2  Phương pháp tổng quát

8.3.5  Cốt thép dọc

8.3.6  Các mặt cắt chịu cắt và xoắn kết hợp

8.3.6.1  Cốt thép ngang

8.3.6.2  Sức kháng xoắn

8.3.6.3  Cốt thép dọc

8.4  TRUYỀN LỰC CẮT QUA MẶT TIẾP XÚC - MA SÁT CẮT

8.4.1  Tổng quát

8.4.2  Lực cắt tính toán của mặt tiếp xúc, V_ui, giữa dầm và bản mặt cầu

8.4.3  Hệ số dính bám và ma sát

8.5  ỨNG SUẤT CHÍNH TRONG BỤNG DẦM CỦA CẦU BÊ TÔNG THI CÔNG PHÂN ĐOẠN.

8.6  CẮT VÀ XOẮN TRONG CẦU DẦM HỘP THI CÔNG PHÂN ĐOẠN

8.6.1  Tổng quát

8.6.2  Tải trọng

8.6.3  Vị trí yêu cầu xem xét hiệu ứng xoắn

8.6.4  Cốt thép chịu xoắn

8.6.5  Sức kháng cắt danh định

8.6.6  Chi tiết cốt thép

9  DỰ ỨNG LỰC

9.1  CƠ SỞ CỦA GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

9.1.1  Tổng quát

9.1.2. Cường độ bê tông quy định

9.1.3  Độ oằn

9.1.4  Các đặc trưng mặt cắt

9.1.5  Kiểm soát vết nứt

9.1.6  Các bó cáp có tuyến hình cong hoặc gẫy khúc

9.2  ỨNG SUẤT DO BIẾN DẠNG CƯỠNG BỨC

9.3  CÁC GIỚI HẠN ỨNG SUẤT CHO THÉP DỰ ỨNG LỰC

9.4  CÁC GIỚI HẠN ỨNG SUẤT ĐỐI VỚI BÊ TÔNG

9.4.1  Các ứng suất tạm thời trong bê tông trước khi xảy ra các mất mát

9.4.1.1  Ứng suất nén

9.4.1.2  Ứng suất kéo

9.4.2  Ứng suất bê tông ở trạng thái giới hạn sử dụng sau khi xảy ra các mất mát

9.4.2.1  Ứng suất nén

9.4.2.2  Ứng suất kéo

9.5  MẤT MÁT DỰ ỨNG SUẤT

9.5.1  Tổng mất mát dự ứng suất

9.5.2  Các mất mát dự ứng suất tức thời

9.5.2.1  Thiết bị neo

9.5.2.2  Ma sát

9.5.2.2.1  Thi công bằng phương pháp kéo trước

9.5.2.2.2  Thi công bằng phương pháp kéo sau

9.5.2.3  Co ngắn đàn hồi

9.5.2.3.1  Dự ứng lực kéo trước

9.5.2.3.2  Dự ứng lực kéo sau

9.5.2.3.3  Kết hợp dự ứng lực kéo trước và dự ứng lực kéo sau

9.5.3  Tính gần đúng mất mát dự ứng suất theo thời gian

9.5.4.1  Tổng quát

9.5.4.2  Mất mát dự ứng suất từ thời điểm truyền lực dự ứng lực đến thời điểm đổ bê tông bản mặt cầu

9.5.4.2.1  Mất mát ứng suất do co ngót bê tông dầm

9.5.4.2.2  Mất mát ứng suất do từ biến của bê tông dầm

9.5.4.2.3  Mất mát ứng suất do tự chùng của cáp dự ứng lực

9.5.4.3  Mất mát dự ứng suất từ lúc đổ bê tông bản mặt cầu cho đến thời điểm cuối

9.5.4.3.1  Mất mát ứng suất do co ngót của bê tông dầm

9.5.4.3.2  Mất mát ứng suất do từ biến của bê tông dầm

9.5.4.3.3  Mất mát ứng suất do tự chùng của cáp dự ứng lực

9.5.4.3.4  Ứng suất do co ngót của bê tông bản

9.5.4.4. Dầm dự ứng lực đúc sẵn căng trước với phần bản mặt cầu không liên hợp

9.5.4.5  Dầm dự ứng lực căng sau không thi công phân đoạn

9.5.5. Các mất mát ứng suất để tính độ võng

10  CÁC CHI TIẾT ĐẶT CỐT THÉP

10.1  LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ

10.2  CÁC ĐẦU THANH UỐN MÓC VÀ UỐN CONG

10.2.1  Móc tiêu chuẩn

10.2.2  Các móc chống động đất

10.2.3  Đường kính uốn cong tối thiểu

10.3  CỰ LY CỐT THÉP

10.3.1  Cự ly tối thiểu của các thanh cốt thép

10.3.1.1  Bê tông đúc tại chỗ

10.3.1.2  Bê tông đúc sẵn

10.3.1.3  Nhiều lớp cốt thép

10.3.1.4  Các mối nối

10.3.1.5  Bó thanh

10.3.2  Cự ly tối đa của các thanh cốt thép

10.3.3  Cự ly tối thiểu của các bó cáp và ống bọc cáp dự ứng lực

10.3.3.1  Tao cáp dự ứng lực kéo trước

10.3.3.2  Các ống bọc cáp kéo sau không cong trong mặt bằng

10.3.3.3  Các ống bọc cáp kéo sau cong trong mặt bằng

10.3.4  Cự ly tối đa của các bó cáp và ống bọc dự ứng lực trong các bản

10.3.5  Các đầu nối của bó cáp kéo sau

10.4  KIỀM CHẾ BÓ CÁP

10.4.1  Tổng quát

10.4.2  Tác động lắc của bó cáp trong các kết cấu bản

10.4.3  Tác động của các bó cáp tuyến hình cong

10.4.3.1  Bố trí cốt thép neo giữ cáp chịu lực thứ cấp hướng tâm trong mặt phẳng tuyến cáp

10.4.3.1.1  Lực thứ cấp hướng tâm trong mặt phẳng

10.4.3.1.2  Sức kháng cắt chống bong bật

10.4.3.1.3  Nứt lớp bê tông bảo vệ

10.4.3.1.4  Hiệu ứng uốn cục bộ bản bụng

10.4.3.2  Các ứng lực hướng ra ngoài mặt phẳng

10.5  CÁC BỆ NEO CHUYỂN HƯỚNG BÓ CÁP DỰ ỨNG LỰC NGOÀI

10.6  CỐT THÉP NGANG CHO CÁC BỘ PHẬN CHỊU NÉN

10.6.1  Tổng quát

10.6.2  Cốt đai xoắn

10.6.3  Cốt đai ngang

10.7  CỐT THÉP NGANG CHO CÁC BỘ PHẬN CHỊU UỐN

10.8  CỐT THÉP CHỊU CO NGÓT VÀ NHIỆT ĐỘ

10.9  CÁC VÙNG NEO KÉO SAU

10.9.1  Tổng quát

10.9.2  Vùng chung và vùng cục bộ

10.9.2.1  Tổng quát

10.9.2.2  Vùng chung

10.9.2.3  Vùng cục bộ

10.9.3  Thiết kế vùng chung

10.9.3.1  Các phương pháp thiết kế

10.9.3.2  Nguyên lý thiết kế

10.9.3.3  Các thiết bị neo đặc biệt

10.9.3.4  Các bộ phận neo trung gian

10.9.3.4.1  Tổng quát

10.9.3.4.2  Kiểm soát nứt phía sau neo trung gian

10.9.3.4.3  Cốt thép của vấu neo hoặc sườn gia cố

10.9.3.5  Các vách ngăn

10.9.3.6  Nhóm nhiều neo cho bản dự ứng lực

10.9.3.7  Các yên chuyển hướng

10.9.4  Áp dụng mô hình chống-và-giằng để thiết kế vùng chung

10.9.4.1  Tổng quát

10.9.4.2  Các nút

10.9.4.3  Các thanh chống

10.9.4.4  Các thanh giằng

10.9.5  Phân tích ứng suất đàn hồi

10.9.6  Các phân tích ứng suất và thiết kế gần đúng

10.9.6.1  Các giới hạn áp dụng

10.9.6.2  Các ứng suất nén

10.9.6.3  Các lực xé vỡ

10.9.6.4  Các lực kéo ở mép

10.9.7  Thiết kế các vùng cục

10.9.7.1  Các kích thước vùng cục bộ

10.9.7.2  Sức kháng ép tựa

10.9.7.3  Các thiết bị neo đặc biệt

10.10  CÁC VÙNG NEO KÉO TRƯỚC

10.10.1  Sức kháng chẻ tách

10.10.2  Cốt thép bó kiềm chế

10.11  CÁC QUY ĐỊNH CHO THIẾT KẾ ĐỘNG ĐẤT

10.11.1  Tổng quát

10.11.2  Vùng động đất 1

10.11.3  Vùng động đất 2

10.11.4  Vùng động đất 3

10.11.4.1  Các yêu cầu đối với cột

10.11.4.1.1  Cốt thép dọc

10.11.4.1.2  Sức kháng uốn

10.11.4.1.3  Lực cắt của cột và cốt thép ngang

10.11.4.1.4  Cốt thép ngang bó các khớp dẻo

10.11.4.1.5  Cự ly cốt thép ngang để bó

10.11.4.1.6  Mối nối

10.11.4.2  Yêu cầu đối với trụ-dạng-tường

10.11.4.3  Mối nối cột

10.11.4.4  Các mối nối thi công ở trụ và cột

10.12  BỐ TRÍ CỐT THÉP TRONG CÁC CẤU KIỆN CHỊU NÉN CÓ MẶT CẮT CHỮ NHẬT RỖNG

10.12.1  Tổng quát

10.12.2  Khoảng cách cốt thép

10.12.3  Cốt thép giằng

10.12.4  Các mối nối

10.12.5  Cốt đai vòng

11  TRIỂN KHAI CỐT THÉP VÀ MỐI NỐI CỐT THÉP

11.1  TỔNG QUÁT

11.1.1  Yêu cầu cơ bản

11.1.2  Triển khai cốt thép chịu uốn

11.1.2.1  Tổng quát

11.1.2.2  Cốt thép chịu mô men dương

11.1.2.3  Cốt thép chịu mômen âm

11.1.2.4  Mối nối chịu mô men

11.2  TRIỂN KHAI CỐT THÉP

11.2.1  Các thanh thép tròn có gờ và sợi thép có gờ chịu kéo

11.2.1.1  Chiều dài triển khai cốt thép chịu kéo

11.2.1.2  Hệ số điều chỉnh làm tăng

11.2.1.3  Hệ số điều chỉnh làm giảm

11.2.2  Cốt thép có gờ chịu nén

11.2.2.1  Chiều dài triển khai cốt thép chịu nén

11.2.2.2  Các hệ số điều chỉnh

11.2.3  Bó thanh cốt thép

11.2.4  Móc tiêu chuẩn chịu kéo

11.2.4.1  Chiều dài triển khai của thanh cốt thép có đầu móc uốn

11.2.4.2  Các hệ số điều chỉnh

11.2.4.3  Cấu tạo cốt thép giằng đối với thanh có đầu móc

11.2.5  Tấm lưới sợi thép hàn

11.2.5.1  Lưới sợi thép có gờ

11.2.5.2  Tấm lưới sợi thép trơn

11.2.6  Cốt thép chống cắt

11.2.6.1  Tổng quát

11.2.6.2  Neo cốt thép có gờ

11.2.6.3  Neo cốt thép tấm lưới sợi thép

11.2.6.4  Các cốt đai bao kín

11.3  TRIỂN KHAI NEO CƠ KHÍ

11.4  TRIỂN KHAI TAO CÁP DỰ ỨNG LỰC

11.4.1  Tổng quát

11.4.2  Tao cáp có dính bám

11.4.3  Các tao cáp mất dính bám từng phần

11.5  MỐI NỐI THANH CỐT THÉP

11.5.1  Chi tiết cấu tạo

11.5.2  Yêu cầu tổng quát

11.5.2.1  Mối nối chồng

11.5.2.2  Mối nối cơ khí

11.5.2.3  Mối nối hàn

11.5.3  Mối nối cốt thép chịu kéo

11.5.3.1  Mối nối chồng chịu kéo

11.5.3.2  Mối nối cơ khí hoặc mối nối hàn chịu kéo

11.5.4  Mối nối trong cấu kiện giằng chịu kéo

11.5.5  Mối nối thanh chịu nén

11.5.5.1  Mối nối chồng chịu nén

11.5.5.2. Mối nối cơ khí hoặc mối nối hàn chịu nén

11.5.5.3. Mối nối ép mặt đối đầu thanh

11.6  MỐI NỐI TẤM LƯỚI SỢI THÉP HÀN

11.6.1  Mối nối tấm lưới sợi thép có gờ hàn chịu kéo

11.6.2  Mối nối tấm lưới sợi thép trơn hàn chịu kéo

12  ĐỘ BỀN

12.1  TỔNG QUÁT

12.2  CỐT LIỆU CÓ PHẢN ỨNG KIỀM SILIC

12.3  LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ

12.4  LỚP PHỦ BẢO VỆ CỐT THÉP

12.5  BẢO VỆ CÁC BÓ TAO CÁP DỰ ỨNG LỰC

13  CÁC CẤU KIỆN ĐẶC BIỆT

13.1  BẢN MẶT CẦU

13.2  VÁCH NGĂN, DẦM CAO, DẦM HẪNG NGẮN, DẦM CHÌA VÀ GỜ DẦM KHẤC

13.2.1  Tổng quát

13.2.2  Vách ngăn

13.2.3  Các yêu cầu chi tiết đối với dầm cao

13.2.4  Dầm hẫng ngắn và dầm chìa

13.2.4.1  Tổng quát

13.2.4.2  Phương pháp thiết kế theo mô hình chống-và-giằng

13.2.5  Đầu dầm cắt khấc

13.2.5.1  Tổng quát

13.2.5.2  Thiết kế chịu lực cắt

13.2.5.3  Thiết kế chịu lực ngang và chịu uốn

13.2.5.4  Thiết kế chống lực cắt xuyên

13.2.5.5  Thiết kế cốt thép treo

13.2.5.6. Thiết kế gối đỡ

13.3  ĐẾ MÓNG

13.3.1  Tổng quát

13.3.2  Tải trọng và phản lực

13.3.3  Hệ số sức kháng

13.3.4  Mô men trong đế móng

13.3.5  Phân bố cốt thép chịu mômen

13.3.6  Lực cắt trong bản và đế móng

13.3.6.1  Các mặt cắt nguy hiểm về lực cắt

13.3.6.2  Sức kháng cắt theo mô hình làm việc một hướng

13.3.6.3  Sức kháng cắt theo mô hình làm việc hai hướng

13.3.7  Triển khai cốt thép

13.3.8  Truyền lực tại chân cột

13.4  CỌC BÊ TÔNG

13.4.1  Tổng quát

13.4.2  Các mối nối

13.4.3  Cọc bê tông đúc sẵn

13.4.3.1  Kích thước cọc

13.4.3.2  Cốt thép

13.4.4  Cọc bê tông dự ứng lực đúc sẵn

13.4.4.1  Kích thước cọc

13.4.4.2  Chất lượng bê tông

13.4.4.3  Cốt thép

13.4.5  Cọc đúc tại chỗ

13.4.5.1 Các kích thước cọc

13.4.5.2  Cốt thép

13.4.6  Các yêu cầu về động đất

13.4.6.1  Vùng động đất 1

13.4.6.2  Vùng động đất 2

13.4.6.2. Tổng quát

13.4.6.2.2  Cọc đúc tại chỗ

13.4.6.2.3  Cọc bê tông cốt thép thường đúc sẵn

13.4.6.2.4  Cọc dự ứng lực đúc sẵn

13.4.6.3  Vùng động đất 3

13.4.6.3.1  Tổng quát

13.4.6.3.2  Chiều dài bó đai tăng cường

13.4.6.3.3  Tỷ lệ thể tích đối với vùng bó tăng cường

13.4.6.3.4  Cọc đúc tại chỗ

13.4.6.3.5  Cọc đúc sẵn

14  QUY ĐỊNH ĐỐI VỚI CÁC LOẠI KẾT CẤU

14.1  PHIẾN DẦM BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

14.1.1  Tổng quát

14.1.2  Phiến dầm bản bê tông cốt thép đúc sẵn

14.1.2.1  Giới hạn các kích thước

14.1.2.2  Các chi tiết móc nâng dầm

14.1.2.3  Thiết kế chi tiết

14.1.2.4  Cường độ bê tông

14.1.3  Dầm đúc sẵn nối ghép

14.1.3.1  Tổng quát

14.1.3.2  Mối nối giữa các phân đoạn

14.1.3.2.1  Tổng quát

14.1.3.2.2  Chi tiết mối nối ướt

14.1.3.2.3  Chi tiết của mối nối đúc ghép mộng

14.1.3.2.4  Thiết kế mối nối

14.1.3.3  Thiết kế dầm thi công phân đoạn

14.1.3.4  Dự ứng lực căng sau

14.1.4  Cầu gồm các dầm nhịp giản đơn đúc sẵn được nối liên tục bằng bê tông đổ tại chỗ

14.1.4.1  Tổng quát

14.1.4.2  Các mômen cưỡng bức

14.1.4.3  Đặc tính của vật liệu

14.1.4.4  Tuổi của bê tông dầm khi cơ cấu dầm liên tục được thiết lập

14.1.4.5  Mức độ liên tục tại các trạng thái giới hạn khác nhau

14.1.4.6  Trạng thái giới hạn sử dụng

14.1.4.7  Trạng thái giới hạn cường độ

14.1.4.8  Mối nối chịu mô men âm

14.1.4.9  Mối nối chịu mô men dương

14.1.4.9.1  Tổng quát

14.1.4.9.2  Sử dụng cốt thép thường cho mối nối chịu mô men dương

14.1.4.9.3  Sử dụng cáp dự ứng lực cho mối nối chịu mô men dương

14.1.4.9.4  Chi tiết của mối nối mô men dương

14.1.4.10  Vách ngang tạo liên tục cho dầm

14.1.5  Các dầm và các phiến dầm bản mặt cắt hộp và mặt cắt chữ T đúc tại chỗ

14.1.5.1  Chiều dày bản cánh và sườn

14.1.5.1.1  Bản cánh trên

14.1.5.1.2  Bản cánh dưới

14.1.5.1.3  Sườn dầm

14.1.5.2  Cốt thép

14.1.5.2.1  Cốt thép bản mặt cầu đúc tại chỗ của dầm I và dầm hộp

14.1.5.2.2  Cốt thép bản đáy trong dầm hộp đúc tại chỗ

14.2  THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU THI CÔNG PHÂN ĐOẠN

14.2.1  Tổng quát

14.2.2  Phân tích kết cấu các cầu thi công phân đoạn

14.2.2.1  Tổng quát

14.2.2.2  Phân tích kết cấu trong giai đoạn thi công

14.2.2.3  Phân tích hệ kết cấu hoàn chỉnh cuối cùng

14.2.3  Thiết kế

14.2.3.1  Tải trọng

14.2.3.2  Các tải trọng thi công

14.2.3.3  Các tổ hợp tải trọng thi công ở trạng thái giới hạn sử dụng

14.2.3.4  Các tổ hợp tải trọng thi công ở các trạng thái giới hạn cường độ

14.2.3.4.1  Kết cấu phần trên

14.2.3.4.2  Kết cấu phần dưới

14.2.3.5  Các tác động nhiệt trong khi thi công

14.2.3.6  Từ biến và co ngót

14.2.3.7  Mất mát dự ứng lực

14.2.3.8  Ống bọc cáp và neo kéo sau dự phòng

14.2.3.8.1  Tổng quát

14.2.3.8.2  Các cầu có các ống bọc cáp đặt bên trong bê tông

14.2.3.8.3  Dự phòng cho tĩnh tải tương lai hoặc điều chỉnh độ võng

14.2.3.9  Trình bày hồ sơ bản vẽ

14.2.3.10  Kích thước và chi tiết mặt cắt ngang dầm hộp

14.2.3.10.1  Chiều dày tối thiểu của mặt hộp

14.2.3.10.2  Chiều dày tối thiểu của bản thành hộp

14.2.3.10.3  Chiều dài phần cánh hẫng của bản mặt hộp

14.2.3.10.4  Các kích thước chung của mặt cắt ngang

14.2.3.11  Thiết kế chống động đất

14.2.4  Các loại cầu thi công phân đoạn

14.2.4.1  Tổng quát

14.2.4.2  Các cấu tạo chi tiết về thi công đúc sẵn

14.2.4.3  Các cấu tạo chi tiết cho thi công đúc tại chỗ

14.2.4.4  Thiết kế kết cấu để thi công hẫng

14.2.4.5  Thi công phân đoạn theo từng nhịp

14.2.4.6   Thi công theo phương pháp đúc đẩy

14.2.4.6.1  Tổng quát

14.2.4.6.2  Các ứng lực phát sinh do các sai số thi công

14.2.4.6.3  Thiết kế các chi tiết

14.2.4.6.4  Thiết kế thiết bị thi công

14.2.5  Thiết kế kết cấu phần dưới của cầu thi công phân đoạn

14.2.5.1  Tổng quát

14.2.5.2  Tổ hợp tải trọng thi công

14.2.5.3  Cốt thép dọc của các trụ phân đoạn đúc sẵn mặt cắt hình chữ nhật rỗng

14.3  VÒM

14.3.1  Tổng quát

14.3.2  Sườn vòm

14.4  KẾT CẤU BẢN

14.4.1  Kết cấu bản đặc đúc tại chỗ

14.4.2  Kết cấu bản rỗng đúc tại chỗ

14.4.2.1  Các kích thước mặt cắt ngang

14.4.2.2  Cấu tạo đặt số lượng gối ít nhất

14.4.2.3  Cấu tạo các mặt cắt đặc đầu bản

14.4.2.4  Các yêu cầu thiết kế tổng quát

14.4.2.5  Các khu vực chịu nén trong vùng mô men âm

14.4.2.6  Thoát nước cho các ống rỗng trong dầm bản

14.4.3  Cầu có bản mặt cầu đúc sẵn

14.4.3.1  Tổng quát

14.4.3.2  Các mối nối truyền lực cắt

14.4.3.3  Các mối nối truyền lực cắt-uốn

14.4.3.3.1  Tổng quát

14.4.3.3.2  Thiết kế

14.4.3.3.3  Dự ứng lực kéo sau

14.4.3.3.4  Các mối nối thi công theo phương dọc

14.4.3.3.5  Mối nối đúc tại chỗ

14.4.3.3.6  Lớp phủ mặt trên kết cấu

14.5  CÁC QUY ĐỊNH BỔ SUNG CHO CỐNG

14.5.1  Tổng quát

14.5.2  Thiết kế chịu uốn

14.5.3  Thiết kế theo lực cắt trong các bản của cống hộp

PHỤ LỤC A (THAM KHẢO) CÁC BƯỚC CƠ BẢN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG

Lời nói đầu

TCVN 11823 - 5: 2017 được biên soạn trên cơ sở tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng và sức kháng của AASHTO (AASHTO, LRFD Bridge Design Specification). Tiêu chuẩn này là một phần thuộc Bộ tiêu chuẩn tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ bao gồm 12 Phần như sau:

TCVN 11823-1:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 1: Yêu cầu chung

TCVN 11823-2:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 2: Tổng thể và đặc điểm vị trí

TCVN 11823-3:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 3: Tải trọng và Hệ số tải trọng

TCVN 11823-4:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 4: Phân tích và Đánh giá kết cấu

TCVN 11823-5:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 5: Kết cấu bê tông

TCVN 11823-6:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 6: Kết cấu thép

TCVN 11823-9:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 9: Mặt cầu và Hệ mặt cầu

TCVN 11823-10:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 10: Nền móng

TCVN 11823-11:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 11: Mố, Trụ và Tường chắn

TCVN 11823-12:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 12: Kết cấu vùi và Áo hầm

TCVN 11823-13:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 13: Lan can

TCVN 11823-14:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 14: Khe co giãn và Gối cầu

Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công tương thích với Bộ tiêu chuẩn này là Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu AASHTO LRFD (AASHTO LRFD Bridge construction Specifications)

TCVN 11823 - 5: 2017 do Bộ Giao thông vận tải tổ chức biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 5: KẾT CẤU BÊ TÔNG

Highway Bridge Design Specification - Part 5: Concrete Structures

1  PHẠM VI ÁP DỤNG

Tiêu chuẩn này áp dụng cho việc thiết kế các cấu kiện cầu và tường chắn được xây dựng bằng bê tông có tỷ trọng bình thường hoặc tỷ trọng nhẹ và có bố trí cốt thép và/hoặc cốt thép dự ứng lực (các tao cáp hoặc thanh thép dự ứng lực). Tiêu chuẩn này cơ bản áp dụng cho bê tông có cường độ trong khoảng từ 16 tới 70 MPa, tuy nhiên trong trường hợp bê tông tỷ trọng thường cường độ lớn hơn được chấp nhận sử dụng, cũng áp dụng tiêu chuẩn này cho công tác thiết kế kết cấu cầu bê tông.

Tiêu chuẩn này quy định tổng hợp và thống nhất các yêu cầu cho kết cấu bê tông cốt thép, bê tông dự ứng lực và bê tông dự ứng lực một phần.

2  TÀI LIỆU VIỆN DẪN

Các tài liệu dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Các tài liệu viện dẫn được trích dẫn từ những vị trí thích hợp trong văn bản tiêu chuẩn và các ấn phẩm được liệt kê dưới đây. Đối với các tài liệu có đề ngày tháng, những sửa đổi bổ sung sau ngày xuất bản chỉ được áp dụng cho bộ Tiêu chuẩn này khi bộ Tiêu chuẩn này được sửa đổi, bổ sung. Đối với các tiêu chuẩn không đề ngày tháng thì dùng phiên bản mới nhất.

- TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 4954:05 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế

- TCVN 5408:2007 Lớp phủ kẽm nhúng nóng trên bề mặt sản phẩm gang và thép- Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử

- TCVN 1651: 2008 - Thép cốt bê tông và lưới thép hàn

- TCVN 5664:2009 - Tiêu chuẩn quốc gia, Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa

- TCVN 9386:2012- Thiết kế công trình chịu động đất

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

- TCVN 9393: 2012- Cọc- Phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục

- TCVN 10307:2014- Kết cấu cầu thép - Yêu cầu kỹ thuật chung về chế tạo, lắp ráp và nghiệm thu

- TCVN 10309:2014- Hàn cầu thép - Quy định kỹ thuật

- AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications (Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu AASHTO)

3  THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

3.1  Neo (Anchorage) - Trong công nghệ kéo sau, đây là thiết bị cơ khí được dùng để neo bó tao thép vào bê tông; trong công nghệ kéo trước, đây là thiết bị được dùng để neo bó tao thép cho đến khi bê tông đạt được cường độ định trước và dự ứng lực đã truyền vào bê tông; đối với cốt thép thanh, đây là đoạn chiều dài cốt thép hoặc neo cơ học, hoặc móc, hoặc tổ hợp của chúng ở đầu thanh đủ để truyền lực căng trong thanh vào bê tông.

3.2  Vấu neo (Anchorage Blister) - Bộ phận được làm nhô ra thêm ở sườn, bản cánh hoặc chỗ nối sườn - bản cánh để lắp neo bó thép dự ứng lực.

3.3  Vùng neo (Anchorage Zone) - Phần kết cấu mà dự ứng lực được truyền từ thiết bị neo sang vùng cục bộ của bê tông và sau đó phân bố rộng hơn sang vùng chung của kết cấu.

3.4  Lúc kích (At Jacking) - ở thời điểm căng bó thép dự ứng lực.

3.5  Lúc đặt tải (At Loading) - Thuật ngữ liên quan đến trị số của các đặc trưng của bê tông lúc tải trọng tác động. Tải trọng này bao gồm lực dự ứng lực và tải trọng thường xuyên, thường không bao gồm hoạt tải.

3.6  Lúc truyền (At Transfer) - Ngay sau khi truyền lực dự ứng lực vào bê tông.

3.7  Tao cáp bọc (Blanketed strand) - Xem tao cáp không dính bám một phần

3.8  Bó thép dính bám (Bonded Tendon) - Bó thép được dính bám với bê tông hoặc trực tiếp hoặc thông qua ép vữa.

3.9  Lực xé vỡ (Bursting Force) - Lực kéo trong bê tông ở vùng neo kéo sau do truyền dự ứng lực gây ra.

3.10  Bê tông đúc tại chỗ (Cast-in-Place Concrete) - Bê tông được đổ vào vị trí cuối cùng của nó trong kết cấu khi còn đang dẻo.

3.11  Các neo đặt sát nhau (Closely Spaced Anchorages) - Các thiết bị neo được định nghĩa là đặt sát nhau nếu cự ly tim đến tim của chúng không vượt quá 1,5 lần bề rộng của thiết bị neo trên phương được xem xét.

3.12  Hợp long (Closure) - Việc đổ bê tông tại chỗ dùng để liên kết hai hoặc nhiều hơn các bộ phận đã đúc trước đó của kết cấu.

3.13  Kết cấu liên hợp (Composite Construction) - Các cấu kiện bê tông hoặc bê tông và thép liên kết với nhau để cùng chịu tác động lực như là một khối.

3.14  Mặt cắt khống chế chịu nén (Compression-Controlled Section) - Mặt cắt ngang, trong đó ứng biến kéo thực trong thớ chịu kéo ngoài cùng của thép tại vùng có sức kháng danh định là nhỏ hơn hoặc bằng ứng biến nén giới hạn

3.15  Giới hạn ứng biến khống chế chịu nén (Compression-Controlled Strain Limit) - ứng biến kéo thực trong thớ chịu kéo ngoài cùng của thép ở điều kiện ứng biến cân bằng (xem Điều 7.2.1).

3.16  Lớp bê tông bảo vệ (Concrete Cover) - Cự ly tối thiểu được quy định giữa bề mặt bê tông và bề mặt của cốt thép, tao thép, ống bọc kéo sau, neo hoặc các vật chôn khác.

3.17  Bó tăng cường (Confinement) - Biện pháp phòng ngừa sự phân rã của bê tông chịu nén bằng cách tạo các lực ngang và/hoặc lực bao quanh, như có thể dùng cốt thép đai bao, các ống thép hoặc ống composit hoặc các cấu kiện tương tự.

3.18  Neo bó (Confinement Anchorage) - Neo cho bó tao cáp kéo sau theo cơ chế làm việc trên cơ sở bó bao bê tông trong vùng neo cục bộ nhờ các cốt thép đặc biệt.

3.19  Từ biến (Creep) - Biến dạng theo thời gian của bê tông dưới tải trọng thường xuyên.

3.20  Ma sát cong (Curvature Friction) - Ma sát do bó thép dịch tựa vào ống bọc khi bị kéo do độ cong của ống bọc.

3.21  Bản mặt cầu (Deck Slab) - Bản bê tông đặc chịu và truyền tải trọng bánh xe lên cấu kiện đỡ bên dưới.

3.22  Giảm nén trước (Decompression) - Giai đoạn mà ở đó các ứng suất nén do dự ứng lực bị triệt tiêu bởi các ứng suất kéo.

3.23  Cấu kiện cao (Deep Component) - Các cấu kiện trong đó cự ly từ điểm lực cắt bằng 0,0 đến mặt gối nhỏ hơn 2d, hoặc các cấu kiện trong đó tải trọng gây ra lớn hơn 1/3 lực cắt ở gối đặt gần hơn 2d tính từ mặt gối (d = chiều cao cấu kiện).

3.24  Yên chuyển hướng (Deviation Saddle) - Khối bê tông làm nhô ra ngoài sườn, bản cánh hoặc chỗ tiếp giáp sườn - bản cánh dùng để khống chế về hình học hoặc để đổi hướng bó cáp đặt ngoài.

3.25  Chiều dài triển khai (Development Length) - Cự ly cần thiết để phát triển cường độ các thanh cốt thép hoặc tao cáp dự ứng lực.

3.26  Tải trực tiếp/ kê (Direct Loading/Supporting) - Sự tác dụng của một tải trọng hay sử dụng một sự hỗ trợ bên ngoài cho các cấu kiện như trong trường hợp các tải trọng tập trung hoặc tải trọng rải đều tác dụng trực tiếp lên bề mặt bản mặt cầu, sự chống đỡ ở đầu dầm giản đơn, xà mũ trụ nạng chống được đỡ trên các cột liên kết chốt.

3.27  Cáp chùm (Duct stack) - Một nhóm bó cáp thẳng đứng, cự ly giữa các bó riêng biệt nhỏ hơn 36mm.

3.28  Cự ly mép (Edge Distance) - Cự ly tối thiểu giữa tim cốt thép hoặc vật chôn khác và mép bê tông.

3.29  Chiều cao có hiệu (Effective Depth) - Chiều cao cấu kiện có hiệu trong mặt cắt chịu uốn hoặc cắt.

3.30  Dự ứng lực có hiệu (Effective Prestress) - Ứng suất hoặc lực còn lại trong cốt thép dự ứng lực sau khi toàn bộ mất mát đã xảy ra.

3.31  Chiều dài chôn (Embedment Length) - Chiều dài cốt thép hoặc neo được đặt vượt quá mặt cắt tới hạn mà trên đó việc truyền lực giữa bê tông và cốt thép có thể xảy ra.

3.32  Bó cáp ngoài (External Tendon) - Bó cáp kéo sau được đặt bên ngoài bê tông, thường nằm trong lòng dầm hộp.

3.33  Thép chịu kéo ngoài cùng - Cốt thép (dự ứng lực hoặc không dự ứng lực) xa nhất từ thớ chịu nén ngoài cùng.

3.34  Cấu kiện dự ứng lực hoàn toàn (Fully Prestressed Component) - Cấu kiện bê tông dự ứng lực trong đó ứng suất đáp ứng được các giới hạn ứng suất kéo tại trạng thái giới hạn sử dụng được quy định ở đây. Các cấu kiện này được coi là không bị nứt tại trạng thái giới hạn sử dụng.

3.35  Vùng chung (General) - Vùng liền kề với neo kéo sau trong đó lực dự ứng lực truyền chủ yếu theo sự phân bố ứng suất tuyến tính trên mặt cắt ngang của cấu kiện.

3.36  Neo trung gian (Intermediate Anchorage) - Neo không được đặt ở bề mặt cuối của cấu kiện hoặc phân đoạn cho các bó thép không kéo dài qua suốt chiều dài cấu kiện hoặc phân đoạn; thường dưới dạng các neo bị chôn, vấu, sườn hoặc hố chìm.

3.37  Tải trọng gián tiếp/chịu tải (Indirect Loading/Supporting) - Sự tác dụng của tải trọng hay sử dụng một gối đỡ bên trong như khung dầm vào toàn bộ một xà mũ (trụ), dầm khấc hoặc dầm lắp ghép nơi tải trọng truyền giữa mặt trên và mặt dưới cấu kiện, hoặc tải tiện ích được treo từ sườn dầm.

3.38  Bó cáp trong (Internal Tendon) - Bó thép kéo sau được đặt bên trong bê tông.

3.39  Cốt thép đẳng hướng (Isotropic Reinforcement) - Bố trí cốt thép trong đó các thanh trực giao với nhau và tỷ lệ cốt thép ở hai hướng bằng nhau.

3.40  Lực kích (Jacking Force) - Lực tác động bởi thiết bị sinh ra lực căng trong bó thép.

3.41  Gối lao (Launching Bearing) - Gối tạm có đặc tính ma sát thấp dùng trong thi công cầu bằng phương pháp đúc đẩy.

3.42  Mũi dẫn (Launching Nose) - Kết cấu thép tạm thời được nối ở phía trước cầu đúc đẩy để giảm ứng lực kết cấu nhịp trong khi lao.

3.43  Bê tông nhẹ (Lightweight Concrete) - Bê tông chứa cấp phối nhẹ và có tỷ trọng khi khô không vượt quá 1925 Kg/m³ như được xác định bởi ASTM C-567. Bê tông nhẹ không chứa cát tự nhiên được gọi là “Bê tông nhẹ toàn phần” và bê tông tỉ trọng nhẹ trong đó tất cả cốt liệu mịn cát có tỷ trọng thường được gọi là “Bê tông nhẹ cát thường”.

3.44  Uốn cục bộ (Local Bending) - Uốn ngang bởi đường cong cáp DƯL căng sau trên lớp phủ bê tông giữa ống gen và bề mặt bên trong của các phần tử cong (thường là bản bụng).

3.45  Cắt cục bộ (Local Shear) - Cắt ngang do đường cong cáp DƯL căng sau trên lớp phủ bê tông giữa ống gen và bề mặt bên trong của các phần tử cong (thường là bản bụng).

3.46  Vùng cục bộ (Local) - Phần thể tích bê tông bao quanh và ở ngay trước đầu thiết bị neo để chịu ứng suất nén cao.

3.47  Thép tự chùng thấp (Low Relaxation Steel) - Loại tao thép dự ứng lực mà mất mát ứng suất do thép tự chùng được giảm đáng kể do xử lý kéo ở nhiệt độ cao ngay trong lúc chế tạo tao thép.

3.48  Ứng biến kéo thực (Net Tensile strain) - ứng biến kéo với sức kháng danh định loại trừ ứng biến dự do ứng lực có hiệu, từ biến, co ngót, và nhiệt độ.

3.49  Bê tông thường (Normal Weight Concrete) - Bê tông có tỷ trọng ở giữa 2150 và 2500 kg/m³.

3.50  Tao cáp không dính bám một phần (Partially Debonded strand) - Tạo cáp dự ứng lực căng trước có một phần chiều dài được dính bám và có chỗ khác được cấu tạo cho không dính bám bằng cách dùng các biện pháp bọc nhựa hoặc hóa học. Còn được gọi là tao cáp được cách ly hoặc bọc ngoài.

3.51  Kéo sau (Post-Tensioning) - Một phương pháp tạo dự ứng lực- trong đó các tao cáp được căng kéo sau khi bê tông đạt cường độ quy định.

3.52  Ống bọc kéo sau (Post-Tensioning Duct) - Vật tạo hình ống để luồn và chứa các bó thép hoặc các thanh kéo sau trong bê tông đã cứng. Thường dùng các loại sau:

3.53  Ống bọc cứng (Rigid Duct) - ống không nối, đủ cứng để giới hạn độ võng không vượt quá 25 mm trên chiều dài 6.000 mm được tựa ở hai đầu.

3.54  Ống bọc nửa cứng (Semirigid Duct) - ống thép hoặc chất dẻo gợn sóng đủ cứng để được coi là không cuộn được thành cuộn vận chuyển thông thường mà không hư hỏng.

3.55  Ống bọc mềm (Flexible Duct) - ống được nối mềm có thể cuộn thành đường kính 1200 mm mà không hư hỏng.

3.56  Cấu kiện đúc sẵn (Precast Members) - Cấu kiện bê tông được đúc ở nơi không phải là vị trí cuối cùng của nó.

3.57  Vùng chịu kéo được nén trước (Precompressed Tensile) - Bất kỳ khu vực nào của một cấu kiện dự ứng lực trong đó dự ứng lực gây ra ứng suất nén và các hiệu ứng tải trọng sử dụng gây ra ứng suất kéo

3.58  Bê tông dự ứng lực (Prestressed Concrete) - Cấu kiện bê tông ở đó các ứng suất và biến dạng được tạo ra bằng tác động của lực dự ứng lực.

3.59  Kéo căng trước (Pretensioning) - Một phương pháp dự ứng lực trong đó các tao thép được căng kéo trước khi đổ bê tông.

3.60  Uốn vùng (Regional Bending) - Uốn ngang của vách dầm hộp bê tông do lực ngang ứng suất trước tập trung chống lại tác động khung của hộp làm việc như một khối.

3.61  Bê tông cốt thép (Reinforced Concrete) - Bê tông kết cấu có chứa lượng thép không ít hơn lượng tối thiểu quy định ở đây bao gồm các tao thép kéo trước hoặc cốt thép không dự ứng lực.

3.62  Cốt thép (Reinforcement) - Thanh cốt thép và/hoặc thép dự ứng lực.

3.63  Tự chùng (Relaxation) - Sự giảm ứng suất theo thời gian trong các bó thép dự ứng lực.

3.64  Thi công phân đoạn (Segmental Construction) - Việc chế tạo và lắp dựng một cấu kiện (kết cấu phần trên và/hoặc kết cấu phần dưới) sử dụng các cấu kiện riêng lẻ, có thể là đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ. Sự làm việc của các bộ phận kết cấu hoàn thiện giống như một kết cấu liền khối dưới tác dụng của một số hoặc tất cả tải trọng thiết kế. Dự ứng lực sau thường được sử dụng để liên kết các cấu kiện riêng lẻ. Đối với kết cấu phần trên, các cấu kiện riêng lẻ thường ngắn (so với chiều dài nhịp), các đoạn có dạng mặt cắt hộp với bản cánh liền khối bao gồm toàn bộ chiều rộng của kết cấu.

3.65  Đai chống động đất (Seismic Hoop) - Một đai hình trụ khép không liên tục được khép kín bằng cách sử dụng mối nối hàn đối đầu hoặc một khớp nối cơ học.

3.66  Tao cáp bọc (Shielded Strand) - Xem tao cáp bọc từng phần

3.67  Bản (Slab) - Cấu kiện có chiều rộng ít nhất bằng bốn lần chiều cao hữu hiệu của nó.

3.68  Thiết bị neo đặc biệt (Special Anchorage Device) - Thiết bị neo mà tính năng phù hợp của chúng phải được chứng minh qua thử nghiệm chấp nhận đã được tiêu chuẩn hoá. Hầu hết các neo đa diện và tất cả các neo dính bám là các thiết bị neo đặc biệt.

3.69  Cường độ quy định của bê tông (Specified Strength of Concrete) - Cường độ nén danh định của bê tông được quy định cho công trình và được giả thiết cho thiết kế và phân tích kết cấu mới.

3.70  Thép xoắn (Spiral) - Thanh hoặc sợi được cuốn liên tục thành hình trụ xoắn ốc.

3.71  Dầm đúc sẵn ghép nối (Spliced Precast Girder) - Một loại kết cấu phần trên trong đó các đốt dầm bê tông đúc sẵn được nối ghép theo chiều dọc, thường bằng dự ứng lực căng sau, để tạo thành dầm hoàn chỉnh. Cầu có mặt cắt ngang điển hình là một kết cấu thông thường bao gồm nhiều dầm đúc sẵn. Loại công trình này không được coi là thi công phân đoạn (Xem Điều 14.1.3).

3.72  Cường độ kéo chẻ (Splitting Tensile Strength) - Cường độ kéo của bê tông được xác định bằng thí nghiệm tách (chẻ) phù hợp với AASHTO T198 (ASTM C 496).

3.73  Biên độ ứng suất (Stress Range) - Chênh lệch đại số giữa ứng suất Max và Min do tải trọng nhất thời.

3.74  Bê tông kết cấu (Structural Concrete) - Tất cả bê tông được sử dụng cho mục đích kết cấu

3.75  Bê tông khối lớn (Structural Mass Concrete) - Bất kỳ khối bê tông lớn nào ở đó phải dùng các vật liệu hoặc phương pháp thi công đặc biệt nhằm đối phó với sự phát sinh nhiệt độ cao do hydrát hóa và sự thay đổi thể tích kèm theo để giảm thiểu nứt.

3.76  Mô hình chống - và - giằng, Mô hình giàn ảo - Mô hình được dùng chủ yếu ở các vùng lực tập trung và thay đổi đột ngột về hình học để xác định các tỷ lệ bê tông và khối lượng cốt thép và các phân bố được dựa trên giả thiết là có các thanh chống chịu nén trong bê tông, các giằng chịu kéo trong cốt thép và vị trí hình học của các nút ở các điểm giao cắt của chúng.

3.77  Gradien nhiệt - Thay đổi nhiệt độ của bê tông trên mặt cắt ngang.

3.78  Cấu kiện thép dự ứng lực - Cấu kiện thép cường độ cao được dùng để tạo dự ứng lực cho bê tông.

3.79  Truyền - Thao tác truyền lực trong thiết bị neo kéo trước lên bê tông.

3.80  Mặt cắt khống chế chịu kéo - Một mặt cắt ngang, trong đó ứng biến kéo thực trong thép chịu kéo ngoài cùng với sức kháng danh định lớn hơn hoặc bằng giới hạn ứng biến khống chế kéo.

3.81  Giới hạn ứng biến kéo khống chế kéo - Ứng biến kéo trong thép chịu kéo ngoài cùng ở mức sức kháng danh định.

3.82  Chiều dài truyền - Chiều dài trên đó lực kéo dự ứng được truyền qua bê tông bằng dính bám và ma sát trong một cấu kiện kéo trước.

3.83  Cốt thép ngang - Cốt thép được dùng để chịu cắt, xoắn, lực ngang hoặc để bó tăng cường bê tông trong bộ phận kết cấu. Các thuật ngữ "cốt đai" và "cốt thép bản bụng" thường được dùng để chỉ cốt thép ngang trong bộ phận chịu uốn và thuật ngữ "giằng" "cốt đai" và "cốt xoắn" được dùng để chỉ cốt thép ngang trong bộ phận chịu nén.

3.84  Ma sát lắc - Ma sát gây ra bởi sự lệch hướng của ống bọc hoặc vỏ bọc bó thép ra khỏi đường tim quy định của nó.

3. 85  Giới hạn chảy - Giới hạn chảy quy định của cốt thép.

4  CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU

4.1  TỔNG QUÁT

Các thiết kế phải dựa trên các tính chất của vật liệu được dẫn ra trong Tiêu chuẩn này và dựa trên cơ sở dùng các vật liệu tuân theo tiêu chuẩn về cấp hạng của các vật liệu xây dựng có đặc tính tương đương quy định trong Tiêu chuẩn xây dựng cầu đường bộ AASHTO LRFD.

Khi các cấp hạng khác hoặc các loại vật liệu khác được đưa vào sử dụng, thì các tính chất của chúng. Các Tiêu chuẩn tối thiểu được chấp nhận và các thủ tục thí nghiệm cho các loại vật liệu như vậy phải được quy định trong hồ sơ thiết kế.

Trong hồ sơ thiết kế phải chỉ rõ các cấp hay các tính chất của tất cả các loại vật liệu được đưa vào sử dụng.

4.2  BÊ TÔNG KẾT CẤU CÓ TỶ TRỌNG BÌNH THƯỜNG VÀ NHẸ

4.2.1  Cường độ chịu nén

Đối với từng cấu kiện, cường độ chịu nén quy định, f'_c, hay cấp bê tông phải được quy định rõ trong hồ sơ thiết kế.

Bê tông có cường độ chịu nén lớn hơn 70 MPa chỉ được dùng khi được cho phép bởi các quy định cụ thể và khi có các thí nghiệm vật lý xác lập được các quan hệ giữa cường độ chịu nén của bê tông với các tính chất khác. Không được dùng các loại bê tông có cường độ thấp hơn 16 MPa cho các loại kết cấu.

Cường độ chịu nén quy định của bê tông dự ứng lực và bản mặt cầu không được thấp hơn 28 MPa.

Đối với kết cấu bê tông nhẹ, thì mật độ lỗ rỗng, cường độ và các tính chất khác phải chỉ định rõ trong hồ sơ thiết kế.

Đối với bê tông dùng cho kết cấu ở trong và trên mặt nước mặn và vùng bờ biển, tỷ lệ nước/xi măng không được vượt quá 0,45.

Tổng cộng lượng xi măng Portland và các vật liệu chứa xi măng khác không được vượt quá 475 kg/m³ bê tông, ngoại trừ bê tông tính năng cao thì lượng xi măng Portland và xi măng khác không vượt quá 593 kg/m³.

4.2.2  Hệ số giãn nở nhiệt

Hệ số giãn nở nhiệt nên xác định bằng thí nghiệm trong phòng theo loại bê tông có cấp phối được đem dùng.

Trong trường hợp thiếu các số liệu chính xác, hệ số giãn nở nhiệt có thể lấy như sau:

Bê tông thường: 10,8 x 10^-6/°C, và

Bê tông nhẹ: 9,0 x 10^-6/°C

4.2.3  Co ngót và từ biến

4.2.3.1  Tổng quát

Các giá trị co ngót và từ biến, quy định ở đây và trong các Điều 9.5.3 và 9.5.4, phải được dùng để xác định hiệu ứng của co ngót và từ biến đến mất mát dự ứng lực trong các cầu dự ứng lực không thi công theo phương pháp phân đoạn. Những giá trị này có mối liên hệ với mômen quán tính, như quy định ở Điều 7.3.6.2, có thể được dùng để xác định hiệu ứng của co ngót và từ biến đến độ võng.

Những quy định này sẽ được áp dụng cụ thể cho cường độ bê tông quy định lên tới 105MPa. Khi không có các số liệu chính xác hơn, hệ số co ngót có thể giả thiết là 0,0002 sau 28 ngày và 0,0005 sau một năm khô.

Khi không có sẵn số liệu về thiết kế cấp phối, việc xác định co ngót và từ biến có thể dùng các quy định sau:

• Các Điều 4.2.3.2 và 4.2.3.3,

• Tiêu chuẩn CEB - FIP, hoặc

• ACI 209.

Đối với cầu thi công theo phương pháp phân đoạn (đúc hẫng, đúc đẩy) phải tính một cách chính xác hơn bao gồm việc xét đến các tác động của:

• Vật liệu cụ thể,

• Các kích thước kết cấu,

• Điều kiện công trường,

• Phương pháp thi công.

• Tuổi bê tông ở các giai đoạn thi công khác nhau.

4.2.3.2  Từ biến

Hệ số từ biến có thể lấy như sau:

                                                                              (1)

Trong đó:

k_s=1,45 - 0,0051 (V/S) ≥ 1,0                                                                                (2)

k_hc=1,56 - 0,008H                                                                                               (3)

                                                                                                        (4)

                                                                                 (5)

Trong đó:

Diện tích bề mặt dùng để xác định tỷ lệ thể tích trên bề mặt chỉ tính các diện tích bề mặt tiếp xúc với khí quyển. Đối với các mặt cắt hộp kín mà khả năng thông gió kém thì chỉ tính 50% diện tích bề mặt bên trong của hộp. Với cấu kiện đúc sẵn và đổ tại chỗ, tổng diện tích bề mặt bê tông đúc sẵn nên được sử dụng. Đối với các kết cấu dự ứng lực kéo trước có sườn (dầm - I, dầm - T, và dầm hộp), với bề dày trung bình sườn dầm từ 150 đến 200mm, giá trị k_vs có thể lấy bằng 1,00

4.2.3.3  Co ngót

Đối với bê tông, cốt liệu không co ngót, ứng biến do co ngót, ε_sh, tại thời điểm t, có thể xác định như sau:

ε_sh =k_sk_hsk_fk_td0,48x10^-3                                                    (6)

với:

k_hs=(2,00-0,014H)                                                           (7)

trong đó:

k_hs = hệ số độ ẩm cho co ngót

Nếu bê tông được để khô trước 5 ngày kể từ ngày đóng rắn, co ngót được xác định theo Phương trình 6 phải được tăng lên 20%.

4.2.4  Mô đun đàn hồi

Khi không có các số liệu đo, mô đun đàn hồi, E_c, của các loại bê tông có tỷ trọng trong khoảng từ 1440 đến 2500 kg/m³ và cường độ nén 105 MPa có thể lấy như sau:

E_c = 0,0017K₁W_c²                                                                (8)

trong đó:

4.2.5  Hệ số Poisson

Trong trường hợp không được xác định bằng các thí nghiệm vật lý, hệ số Poisson có thể lấy bằng 0,2 cho bê tông nhẹ có cường độ chịu nén tới 70 MPa và bê tông thường có cường độ chịu nén tới 105 MPa. Đối với cấu kiện có thể xuất hiện nứt, không xét đến hiệu ứng của hệ số Poisson.

4.2.6  Mô đun phá hoại

Nếu không có số liệu xác định bằng các thí nghiệm vật lý thì mô đun phá hoại (cường độ chịu kéo khi uốn) f_r tính bằng MPa, của bê tông có cường độ lên tới 105 MPa có thể xác định như sau:

• Đối với bê tông thường:

+ Trừ quy định dưới đây .................................................................................. 0,63

+ Khi sử dụng để tính mô men nứt của cấu kiện ở Điều 8.3.4.3........................... 0,52

• Đối với bê tông nhẹ:

+ Đối với bê tông nhẹ cát thường .................................................................... 0,52

+ Đối với bê tông nhẹ toàn phần ...................................................................... 0,45

Các thí nghiệm vật lý được sử dụng để xác định giới hạn bền uốn phải phù hợp với AASHTO T 97 và phải được thực hiện trên bê tông có cùng loại vật liệu và tỷ lệ cấp phối quy định cho kết cấu.

4.2.7  Cường độ chịu kéo

Có thể xác định cường độ chịu kéo trực tiếp theo ASTM C900, hoặc phương pháp cường độ kéo chẻ theo AASHTO T198 (ASTM C 496)

4.3  CỐT THÉP

4.3.1  Tổng quát

Cốt thép thanh, thép tròn, thép có gờ, thép sợi kéo nguội, lưới sợi thép tròn hàn, lưới sợi thép có gờ hàn, phải tuân thủ theo TCVN 1651:2008, những chỉ tiêu không có quy định trong TCVN 1651: 2008, phải theo tiêu chuẩn vật liệu quy định trong Điều 9.2 của Tiêu chuẩn Kỹ thuật Thi công cầu AASHTO LRFD.

Cốt thép phải là loại có gờ, trừ khi dùng các thanh thép trơn, sợi thép tròn trơn làm thép đai xoắn, làm móc treo, và làm lưới thép.

Giới hạn chảy danh định của cốt thép phải là tối thiểu như quy định của cấp thép đã được chọn, không thiết kế cốt thép có giới hạn chảy vượt quá 520 MPa, trừ trường hợp được quy định ở Điều.4.3.3 cho phép dùng thép có giới hạn chảy tới 690 MPa. Giới hạn chảy hay cấp của thép sợi phải quy định rõ trong hồ sơ thiết kế. Chỉ được dùng cốt thép thanh có giới hạn chảy nhỏ hơn 420 MPa trong trường hợp đặc biệt, khi có cơ sở pháp lý.

Khi cần cấu tạo cho kết cấu dẻo hoặc cốt thép nối hàn thì đặc tính của cốt thép phải theo quy định của ASTM A706M "thanh thép có gờ bằng thép hợp kim thấp dùng cho kết cấu bê tông cốt thép".

4.3.2  Mô đun đàn hồi

Mô đun đàn hồi, E_s, của cốt thép có cường độ tới 690 MPa phải lấy bằng 200 000 MPa.

4.3.3  Các ứng dụng đặc biệt

Cốt thép nào phải hàn và phương pháp hàn phải được chỉ rõ trong hồ sơ thiết kế.

Khi có các yêu cầu cần thiết, có thể bố trí các cốt thép có giới hạn chảy xấp xỉ hoặc bằng 690 MPa trong các cấu kiện hoặc mối nối trong vùng động đất I.

Vị trí nào phải dùng cốt thép sơn phủ êpoxy phải được chỉ rõ trong hồ sơ thiết kế.

4.4  THÉP DỰ ỨNG LỰC

4.4.1  Tổng quát

Các loại tao cáp dự ứng lực, 7 sợi không sơn phủ có độ tự chùng thấp, hoặc các thanh thép không sơn phủ cường độ cao, trơn hay có gờ, phải phù hợp với tiêu chuẩn vật liệu như quy định trong Tiêu chuẩn Kỹ thuật Thi công cầu AASHTO LRFD:

• AASHTO M 203/M 203M (ASTM A 416/A 416 M)

• AASHTO M 275/M 275M (ASTM A 722/A 722M)

Giới hạn kéo và giới hạn chảy của các loại thép này có thể lấy trong Bảng 1 dưới đây.

Bảng 1 - Tính chất của tao cáp thép và thép thanh dự ứng lực

Nếu trong hồ sơ thiết kế có các chi tiết về dự ứng lực thì phải chỉ rõ kích thước và cấp hoặc loại thép và quy định lực kéo dự ứng lực.

4.4.2  Mô đun đàn hồi

Nếu không có các số liệu chính xác hơn, mô đun đàn hồi của thép dự ứng lực, dựa trên diện tích mặt cắt ngang danh định của thép, có thể lấy như sau:

Đối với tao cáp: E_p= 197 000 MPa và

Đối với thanh: E_p = 207 000 MPa

4.5  NEO DỰ ỨNG LỰC KÉO SAU VÀ NỐI CÁP

Neo và mối nối cáp phải được cấu tạo theo các yêu cầu của Điều 10.3.2 của Tiêu chuẩn Kỹ thuật thi công cầu AASHTO LRFD

Phải tiến hành bảo vệ chống gỉ cho cáp, neo, các đầu neo và các mối nối cáp.

4.6  ỐNG BỌC CÁP

4.6.1  Tổng quát

Ống bọc cho cáp phải là loại cứng hoặc loại nửa cứng bằng thép mạ kẽm hoặc bằng nhựa hoặc tạo lỗ trong bê tông bằng lõi lấy ra được.

Bán kính cong của ống bọc không được nhỏ hơn 6000 mm, trừ ở vùng neo có thể cho phép nhỏ tới 3600 mm.

Không được dùng ống bọc bằng nhựa khi bán kính cong nhỏ hơn 9000 mm.

Khi dùng ống bọc bằng nhựa cho loại cáp có dính bám thì phải xem xét đặc tính dính bám của ống nhựa với bê tông và vữa.

Hiệu quả áp lực của vữa lên ống bọc và vùng bê tông xung quanh phải được kiểm tra.

Cự ly lớn nhất giữa các điểm kê cố định ống bọc trong khi thi công phải được quy định trong bản vẽ thiết kế và phù hợp với Điều 10.4.1.1 của Tiêu chuẩn Kỹ thuật thi công cầu AASHTO LRFD

4.6.2  Kích thước của ống bọc cáp

Đường kính trong của ống bọc ít nhất phải lớn hơn đường kính của thanh thép dự ứng lực đơn hay bó cáp dự ứng lực 6 mm. Đối với loại thép dự ứng lực nhiều thanh và bó cáp dự ứng lực thì diện tích mặt cắt của ống bọc ít nhất phải lớn hơn 2 lần diện tích tịnh của mặt cắt bó thép dự ứng lực, khi lắp đặt bó cáp bằng phương pháp kéo sau thì diện tích mặt cắt của ống bọc phải gấp 2,5 lần diện tích mặt cắt của bó cáp.

Kích thước của ống bọc không được vượt quá 0,4 lần bề dày bê tông nguyên nhỏ nhất tại vị trí đặt ống bọc.

4.6.3  Ống bọc tại vị trí yên chuyển hướng

Ống bọc ở vị trí yên chuyển hướng phải là ống thép mạ phù hợp với tiêu chuẩn của ASTM A53, loại E, cấp B. Độ dày danh định của thành ống không được nhỏ hơn 3 mm.

5  CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

5.1  TỔNG QUÁT

Các bộ phận kết cấu phải có cấu tạo thoả mãn các yêu cầu ở các trạng thái giới hạn sử dụng, mỏi, cường độ và các trạng thái giới hạn đặc biệt.

Các cấu kiện bê tông dự ứng lực toàn phần và bê tông dự ứng lực một phần phải được kiểm tra ứng suất và biến dạng cho từng giai đoạn có thể là tới hạn trong quá trình thi công, căng kéo dự ứng lực, xếp kho, vận chuyển và lắp ráp cũng như trong quá trình khai thác kết cấu mà chúng là một bộ phận.

Phải kiểm toán ứng suất tập trung gây ra do lực căng dự ứng lực hoặc do tải trọng, do biến dạng kiềm chế hoặc cưỡng bức.

5.2  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG

Các nội dung cần phải được kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng là nứt, biến dạng và ứng suất trong bê tông như quy định tương ứng trong các Điều 7.3.4, 7.3.6 và 9.4.

Ứng suất nứt phải được lấy với mô đun phá hoại (cường độ chịu kéo khi uốn) trong Điều 4.2.6.

5.3  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI

5.3.1  Tổng quát

Không cần kiểm toán mỏi cho bản mặt cầu bê tông trong các kết cấu nhiều dầm hoặc cống hộp bê tông cốt thép.

Trong vùng chịu ứng suất nén do tải trọng thường xuyên và dự ứng lực trong các kết cấu bê tông cốt thép và bê tông dự ứng lực, chỉ kiểm toán mỏi nếu ứng suất nén nhỏ hơn ứng suất kéo lớn nhất gây ra do hoạt tải tổ hợp tải trọng tính mỏi I như chỉ ra ở Bảng 3 Phần 3 cùng với các quy định của Điều 6.1.4 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này.

Không cần kiểm toán mỏi của cốt thép trong trường hợp cấu kiện bê tông dự ứng lực toàn phần được thiết kế đảm bảo cho ứng suất kéo ở thớ ngoài cùng theo trạng thái giới hạn sử dụng III không vượt quá giới hạn ứng suất kéo quy định trong Bảng 9. Phải kiểm toán mỏi các cấu kiện kết cấu có bố trí tao cáp kết hợp với các thanh cốt thép mà cho phép ứng suất kéo trong bê tông vượt quá quy định trong Bảng 9 ở trạng thái giới hạn Sử dụng III.

Đối với việc xem xét mỏi, các cấu kiện bê tông phải thỏa mãn:

                                       (9)

trong đó:

 = Hệ số tải trọng quy định trong Bảng 3 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này cho tổ hợp tải trọng Mỏi I

(∆f) = Hiệu ứng lực, biên độ ứng suất hoạt tải do tải trọng mỏi tác dụng, quy định tại Điều 6.1.4 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này (MPa)

(∆F)_TH = Ngưỡng mỏi với biên độ không đổi, quy định tại Điều 5.5.3.2, 5.5.3.3, hoặc 5.5.3.4, theo điều kiện thích hợp (MPa)

Đối với cấu kiện dự ứng lực hoàn toàn không thi công phân đoạn, ứng suất nén do tổ hợp tải trọng Mỏi I và một nửa của tổng ứng suất dự ứng lực và tĩnh tải không được quá 0,4 f_c’ khi mất mát ứng suất.

Đặc trưng mặt cắt tính mỏi dựa trên mặt cắt đã bị nứt khi tổng số ứng suất do tải trọng thường xuyên, lực dự ứng lực và tổ hợp tải trọng mỏi I là chịu kéo và vượt quá 0,25.

5.3.2  Các thanh cốt thép

Ngưỡng mỏi với biên độ ứng suất không đổi trong thanh cốt thép thẳng và lưới cốt thép hàn mà không có mối nối đối đầu tại điểm giao cắt cốt thép trong khu vực ứng suất cao được lấy như sau:

(∆F)_TH = 166-20 f_min/f_y                                                                                         (10)

Ngưỡng mỏi với biên độ ứng suất không đổi trong thanh cốt thép thẳng và lưới cốt thép hàn mà có mối nối đối đầu tại điểm giao cắt cốt thép trong khu vực ứng suất cao được lấy như sau:

(∆F)_TH = 110-0,33 f_min                                                                                          (11)

trong đó:

Việc xác định các khu vực ứng suất cao cho các ứng dụng của Phương trình 10 và 11 cho cốt thép chịu uốn sẽ được lấy ở vị trí cách một phần ba của chiều dài nhịp mỗi bên tính từ mặt cắt có mô men lớn nhất.

5.3.3  Bó cáp dự ứng lực

Ngưỡng mỏi biên độ không đổi (∆F)_TH trong bó cáp dự ứng lực không được vượt quá:

• 125 MPa đối với cáp có bán kính cong lớn hơn 9000 mm và

• 70 MPa đối với cáp có bán kính cong nhỏ hơn 3600 mm.

Đối với cáp có bán kính cong ở giữa các trị số 3600 mm và 9000 mm phạm vi biến thiên ứng suất có thể lấy theo trị số nội suy tuyến tính.

5.3.4  Các mối nối hàn hoặc mối nối cơ khí của cốt thép

Đối với các mối nối hàn hoặc mối nối cơ chịu tác dụng của các tải trọng lặp thì ngưỡng mỏi biên độ ứng suất không đổi (∆F)_TH lấy trong Bảng 2

Trong trường hợp tổng số chu kỳ tác dụng của tải trọng, N, quy định ở Phương trình 3 Phần 6 bộ tiêu chuẩn này ít hơn 1 triệu, (∆F)_TH có thể được tăng thêm một lượng 168 (6- log N_cyc) tính bằng MPa đến một giá trị không lớn hơn giá trị của (∆F)_TH tính theo Phương trình 10 trong Điều 5.3.2. Các giá trị cao hơn của (∆F)_TH cho tới giá trị tính theo Phương trình 10 có thể được sử dụng nếu được xác minh bằng số liệu thí nghiệm mỏi trên các mối nối giống như các mối nối sẽ được sử dụng trong công trình.

Không được sử dụng mối nối hàn và cơ khí với cốt thép ASTM A1035/A1035M và loại tương đương.

Bảng 2- Ngưỡng mỏi biên độ không đổi của các mối nối

CHÚ THÍCH:

Mối nối cơ khí là tên gọi chung cho các loại mối nối bằng ống ren (TCVN 8163:2009) hoặc mối nối có ống nối bọc hai đầu cốt thép, nhồi kim loại giữa hai đầu thanh và loại ống nối dập kẹp cho thanh chịu kéo hoặc các cách khác như dùng ống nối và các chốt kẹp giữ hai đầu thanh ép chặt đối đầu cho thanh chịu nén.

5.4  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ

5.4.1  Tổng quát

Trạng thái giới hạn cường độ dùng để kiểm toán về cường độ và ổn định.

Sức kháng tính toán là tích của sức kháng danh định được xác định theo quy định ở các Điều.6, 7, 8, 9, 10, 13 và 14 trừ khi ở các trạng thái giới hạn khác được quy định đặc biệt, nhân với hệ số sức kháng được quy định ở Điều 5.4.2.

5.4.2  Hệ số sức kháng

5.4.2.1  Thi công theo phương pháp thông thường

Các quy định của Điều 5.4.2.1 cũng có thể được áp dụng cho cốt thép thường có giới hạn chảy tới 690 MPa cho các cấu kiện và mối nối quy định ở Điều 5.4.3.3.

Hệ số sức kháng ϕ lấy như sau:

• Với mặt cắt bê tông cốt thép khống chế kéo theo quy định trong Điều 7.2.1 ……0,90

• Với mặt cắt bê tông cốt thép dự ứng lực khống chế kéo theo quy định trong Điều 7.2.1            1,00

• Trường hợp chịu cắt và xoắn:

Bê tông thường .............................................................................................. 0,90

Bê tông nhẹ .................................................................................................... 0,80

• Với mặt cắt khống chế nén có cốt thép xoắn hoặc cốt thép đai móc theo quy định trong Điều 7.2.1, trừ quy định ở Điều 10.11.3 và 10.11.4.1.2 cho động đất vùng 2, 3 ở trạng thái giới hạn đặc biệt ...... 0,75

• Dùng cho trường hợp ép tựa trên bê tông ..................................................... 0,70

• Dùng cho trường hợp nén trong mô hình chống và giằng ............................... 0,70

• Dùng cho trường hợp chịu nén trong vùng neo:

Bê tông thường .............................................................................................. 0,80

Bê tông nhẹ .................................................................................................... 0,65

• Dùng cho thép chịu kéo trong vùng neo ......................................................... 1,00

• Dùng cho sức kháng trong khi đóng cọc ....................................................... 1,00

Đối với mặt cắt trong đó ứng biến kéo thực trong cốt thép chịu kéo ngoài cùng ở sức kháng danh định nằm trong khoảng giữa giới hạn ứng biến khống chế nén, ε_cl và giới hạn ứng biến khống chế kéo, ε_tl, giá trị ϕ liên quan đến ứng biến kéo thực có thể lấy theo nội suy tuyến tính từ 0,75 tới giá trị ứng với mặt cắt khống chế kéo.

Sự thay đổi của ϕ có thể được tính cho các cấu kiện dự ứng lực như sau:

ϕ                                                                     (12)

Và với cấu kiện không dự ứng lực như sau:

ϕ                                                                    (13)

Trong đó:

ε_t = ứng biến kéo thực trong cốt thép chịu kéo ngoài cùng ở sức kháng danh định (mm./mm)

ε_cl = giới hạn ứng biến kiểm soát nén trong thép chịu kéo ngoài cùng (mm./mm)

ε_tl = giới hạn ứng biến kiểm soát kéo trong thép chịu kéo ngoài cùng (mm./mm)

Khi thiết kế bố trí kết hợp các loại cốt thép thường có sức kháng khác nhau, thì phải dùng hệ số sức kháng nhỏ nhất cho từng loại cấp cốt thép.

5.4.2.2  Thi công theo phân đoạn

Phải lấy các hệ số sức kháng ở trạng thái giới hạn cường độ theo quy định trong Bảng 3 cho các điều kiện đã được chỉ định và theo Điều 5.4.2.1 cho các điều kiện không quy định trong Bảng 3.

Khi lựa chọn các hệ số sức kháng uốn, ϕ_f, và cắt và xoắn, ɸ_v, phải xem xét mức độ dính bám của hệ thống kéo sau. Đối với bó thép được xem là dính bám hoàn toàn ở một mặt cắt, cần phải bố trí kéo dài đầy đủ bó cáp đó vượt qua mặt cắt với một chiều dài triển khai không ít hơn trị số quy định trong Điều 11.4. Có thể cho phép dùng chiều dài chôn ngàm ngắn hơn, nếu được chứng minh bằng thí nghiệm theo kích thước thực tế.

Nếu cáp dự ứng lực căng kéo sau là một tổ hợp của các bó cáp dính bám hoàn toàn và bó cáp không dính bám hoặc các bó cáp dính bám một phần, thì hệ số sức kháng ở bất kỳ mặt cắt nào cũng phải dựa trên các điều kiện dính bám của các bó cáp tạo ra phần lớn lực dự ứng lực tại mặt cắt đó.

Mối nối giữa các bộ phận đúc sẵn phải được đúc tại chỗ hoặc ghép khít các cấu kiện đúc sẵn và dán bằng epoxy.

Bảng 3 - Hệ số sức kháng đối với các mối nối khi thi công theo phân đoạn

5.4.2.3  Các yêu cầu đặc biệt cho vùng động đất 2, 3

Đối với kết cấu cột trong vùng động đất 2, 3 dùng hệ số sức kháng chiết giảm như quy định trong Điều 10.11.3 và 10.11.4.1.2.

5.4.3  Ổn định

Toàn bộ kết cấu cũng như từng bộ phận của nó phải được thiết kế để chống trượt, lật, nhổ và cong oằn. Tác động của tải trọng lệch tâm phải được xét đến trong phân tích và thiết kế.

Phải kiểm toán sự cong oằn của các cấu kiện đúc sẵn trong quá trình xếp kho, vận chuyển và lắp ráp.

5.5  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT

Toàn bộ kết cấu cũng như các cấu kiện của nó phải được cấu tạo tương xứng để chống sụp đổ do các tác động đặc biệt như nêu trong Bảng 3 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này đồng thời phải phù hợp với điều kiện địa phương và điều kiện sử dụng.

6  CƠ SỞ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

6.1  TỔNG QUÁT

Các cấu kiện và mối nối phải được thiết kế để chịu các tổ hợp tải trọng, như quy định ở Phần 3 bộ tiêu chuẩn này, ở tất cả các giai đoạn trong thời gian tồn tại của cầu, kể cả trong quá trình xây dựng. Các hệ số tải trọng phải theo quy định trong Phần 3 bộ tiêu chuẩn này.

Sự cân bằng và tương đồng ứng biến phải được xác định trong quá trình giải tích, như quy định ở Phần 4 bộ tiêu chuẩn này.

6.2  HIỆU ỨNG CỦA BIẾN DẠNG CƯỠNG BỨC

Hiệu ứng của biến dạng cưỡng bức do co ngót, thay đổi nhiệt độ, từ biến, kéo căng dự ứng lực và chuyển vị gối phải được xem xét.

6.3  MÔ HÌNH CHỐNG-VÀ-GIẰNG

6.3.1  Tổng quát

Khi kiểm toán các trạng thái giới hạn cường độ và đặc biệt, có thể dùng mô hình chống và giằng để xác định nội lực ở gần gối và các điểm có đặt lực tập trung.

Mô hình chống-và-giằng cần được xem xét khi thiết kế các đế móng dày và bệ cọc hoặc các trường hợp khác mà khoảng cách giữa các điểm đặt lực và các phản lực gối nhỏ hơn khoảng 2 lần bề dày của cấu kiện.

Nếu mô hình chống và giằng được áp dụng cho việc tính toán kết cấu thì phải theo quy định của các Điều từ 6.3.2 đến Điều 6.3.6.

6.3.2  Mô hình hóa kết cấu

Một kết cấu và cấu kiện hay một vùng kết cấu có thể được mô hình hóa như một tổ hợp của các giằng thép chịu kéo và các thanh chống bê tông chịu nén nối với nhau tại các nút để tạo thành một kết cấu giàn ảo có khả năng chịu được tất cả các lực đặt vào truyền tới các gối. Chiều rộng yêu cầu của các thanh chịu nén và chịu kéo sẽ được xem xét khi xác định yếu tố hình học của giàn ảo.

Sức kháng tính toán, P_r, của các thanh chịu kéo và nén sẽ được coi như các cấu kiện chịu lực dọc trục:

P_r = ɸP_n                                                                                    (14)

trong đó:

P_n = cường độ danh định của thanh chống nén hoặc thanh giằng kéo (N)

ɸ = hệ số sức kháng cho trường hợp chịu kéo hoặc nén được quy định trong Điều 5.4.2.

6.3.3  Định kích thước của thanh chống chịu nén

6.3.3.1  Cường độ của thanh chịu nén không cốt thép

Sức kháng danh định của thanh chịu nén không cốt thép được tính như sau:

P_n = f_cu A _cs                                                                                                       (15)

trong đó:

P_n = sức kháng danh định của thanh chịu nén (N).

f_cu = ứng suất chịu nén giới hạn như quy định trong Điều 6.3.3.3 (MPa)

A_cs = diện tích mặt cắt ngang có hiệu của thanh chịu nén như quy định trong Điều 6.3.3.2 (mm²)

6.3.3.2  Diện tích mặt cắt ngang có hiệu của thanh chịu nén.

Giá trị A_cs phải được xác định với sự xem xét cả 2 khả năng là diện tích bê tông và điều kiện ở đầu thanh chống, như biểu thị trong Hình 1.

Khi đầu thanh chống được neo bằng cốt thép thì phạm vi bê tông có hiệu có thể mở rộng thêm một khoảng bằng 6 lần đường kính cốt thép tính từ thanh cốt thép neo, như biểu thị ở Hình 1(a).

a) Thanh chống được neo bằng cốt thép

Hình 1- Ảnh hưởng của điều kiện neo đến diện tích mặt cắt ngang có hiệu của thanh chống

Hình 1 (tiếp theo) - Ảnh hưởng của điều kiện neo đến diện tích mặt cắt ngang có hiệu của thanh chống

6.3.3.3  Ứng suất nén giới hạn trong thanh chống.

Ứng suất chịu nén giới hạn f_cu phải lấy theo điều kiện sau:

                                                                                   (16)

trong đó:

ε₁ = ε_s + (ε_s + 0,002) cotg²α_s                                                                               (17)

ở đây:

α_s = góc nhỏ nhất giữa thanh chịu nén và thanh chịu kéo liền kề (độ)

ε_s = ứng biến kéo trong bê tông theo hướng của giằng chịu kéo (mm/mm)

 = cường độ chịu nén quy định (MPa)

6.3.3.4  Thanh chống có cốt thép

Nếu thanh nén có cốt thép bố trí song song với trục thanh và được cấu tạo để chịu nén tới giới hạn chảy thì sức kháng danh định của thanh nén được tính như sau:

P_n = f_cuA_cs + f_yA_ss                                                                                               (18)

trong đó:

A_ss = diện tích mặt cắt cốt thép trong thanh chống (mm²)

6.3.4  Định kích thước thanh giằng chịu kéo

6.3.4.1  Cường độ của thanh giằng

Cốt thép kéo phải được neo vào vùng nút bằng chiều dài khai triển, móc neo quy định hoặc các neo cơ học. Lực kéo phải được phát triển ở mặt trong của vùng nút.

Sức kháng danh định của thanh giằng chịu kéo phải lấy bằng:

P_n = f_yA_st + A_ps [f_pe + f_y]                                                                                      (19)

ở đây:

A_st = tổng diện tích của cốt thép thường dọc trong thanh giằng (mm²).

A_ps = diện tích thép dự ứng lực (mm²)

f_y = cường độ chảy của cốt thép dọc thường (MPa)

f_pe = ứng suất trong thép dự ứng lực do tạo dự ứng lực, đã xét mất mát (MPa)

6.3.4.2  Neo thanh giằng

Cốt thép của thanh giằng chịu kéo phải được neo để truyền lực kéo của nó đến vùng nút của giàn phù hợp với các yêu cầu khai triển cốt thép như quy định trong Điều 11.

6.3.5  Định kích thước vùng nút

Trừ khi có bố trí cốt thép đai và tác dụng của nó được chứng minh qua tính toán hay thực nghiệm, ứng suất nén trong bê tông ở vùng nút không được vượt quá trị số sau:

Đối với vùng nút bao bởi thanh chịu nén và mặt gối: 0,85 ɸ f'_c

Đối với vùng nút neo thanh chịu kéo một hướng: 0,75 ɸ f'_c

Đối với vùng nút neo thanh chịu kéo nhiều hướng 0,65 ɸ f'_c

trong đó:

ɸ = hệ số sức kháng chịu lực ép mặt trên bê tông như quy định ở Điều 5.4.2.

Cốt thép của thanh chịu kéo phải được bố trí đều trên toàn bộ diện tích có hiệu của bê tông ít nhất bằng lực của thanh chịu kéo chia cho ứng suất giới hạn được quy định ở đây.

Ngoài việc thoả mãn các tiêu chuẩn cường độ chịu lực cho thanh chịu kéo và nén, vùng nút phải được thiết kế theo ứng suất và giới hạn của vùng neo như quy định ở các Điều 6.3.4.1 và 6.3.4.2.

Ứng suất ép mặt trên vùng nút phát sinh do lực tập trung hay phản lực phải thỏa mãn các điều kiện quy định trong Điều.7.5.

6.3.6  Cốt thép khống chế nứt

Các kết cấu và cấu kiện hoặc các vùng, trừ phần bản và đế móng, được thiết kế theo các quy định của Điều 6.3, phải có một lưới cốt thép trực giao ở gần bề mặt của nó. Khoảng cách giữa các thanh không được vượt quá giá trị nhỏ hơn của d/4 và 300 mm xem trên Hình 2.

Cốt thép theo chiều thẳng đứng và nằm ngang phải thỏa mãn:

                                                                                        (20)

                                                                                        (21)

Trong đó:

A_h = tổng diện tích cốt thép ngang khống chế nứt trong khoảng s_h, tương ứng (mm²)

A_v = tổng diện tích cố thép thẳng đứng khống chế nứt trong khoảng s_v tương ứng (mm²)

b_w = bề rộng của vách (mm)

s_v, s_h = phạm vi cốt thép khống chế nứt thẳng đứng và nằm ngang (mm)

Cốt thép không chế nứt bố trí phân bố đều trong phạm vi ở vùng của thanh chịu kéo.

MẶT CẮT A-A

Hình 2 - Phân bố cốt thép khống chế nứt trong thanh chịu nén

7  THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỊU UỐN VÀ CHỊU LỰC DỌC TRỤC

7.1  CÁC QUY ĐỊNH VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG VÀ TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI

Các giả định sau đây có thể dùng để thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, bê tông dự ứng lực một phần đối với tất cả các cấp cường độ nén:

• Bê tông dự ứng lực chịu kéo tại các mặt cắt không nứt, trừ trường hợp như quy định ở Điều 7.6.

• Ứng biến trong bê tông thay đổi tuyến tính, trừ các cấu kiện và các vùng của cấu kiện mà ở đó cường độ chịu lực thông thường của vật liệu không thích hợp,

• Tỷ lệ mô đun đàn hồi, n, được làm tròn đến số nguyên,

• Tỷ lệ mô đun đàn hồi được tính như sau:

○ E_s/E_c với thanh cốt thép

○ E_p/E_c với bó cáp dự ứng lực

• Đối với tĩnh tải và lực do dự ứng lực, tỷ lệ mô đun đàn hồi có hiệu lấy bằng 2n.

7.2  CÁC QUY ĐỊNH VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ VÀ TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT

Các giả định sau có thể dùng cho bê tông thường có cường độ chịu nén tới 105 MPa.

7.2.1  Tổng quát

Sức kháng tính toán của các cấu kiện bê tông phải dựa trên các điều kiện cân bằng và tương thích về ứng biến, các hệ số sức kháng theo quy định của Điều 5.4.2, và các quy định sau:

• Đối với các cấu kiện có cốt thép hoặc thép dự ứng lực dính bám hoàn toàn, hoặc trong chiều dài dính bám của các tao thép dự ứng lực không dính bám cục bộ hoặc được bọc thì ứng biến tỷ lệ thuận với khoảng cách tính từ trục trung hoà, trừ các cấu kiện có chiều cao lớn thoả mãn các yêu cầu của Điều 13.2 và trong các vùng không bình thường khác.

• Đối với các cấu kiện có các bó tao cáp dự ứng lực không dính bám hoàn toàn hay không dính bám một phần nghĩa là các tao thép trong ống bọc hay mất dính bám, sự chênh lệch về ứng biến giữa bó cáp và mặt cắt bê tông cũng như ảnh hưởng của độ võng đối với yếu tố hình học của bó cáp phải đưa vào tính toán ứng suất trong bó cáp.

• Nếu bê tông không bị kiềm chế, ứng biến thích dụng lớn nhất ở thớ chịu nén ngoài cùng không được lớn quá 0,003.

• Nếu bê tông bị kiềm chế, ứng biến thích dụng lớn nhất vượt quá 0,003 trong lõi bê tông được kiềm chế, có thể được chấp nhận nếu có sự chứng minh. Tính toán sức kháng đã nhân hệ số phải xem xét lớp bê tông bảo vệ có thể bị mất khi ứng biến tương ứng với ứng biến trong lõi bê tông bị kiềm chế.

• Ngoại trừ mô hình chống và giằng, ứng suất trong cốt thép phải dựa trên đường cong ứng suất - ứng biến đại diện của thép hay một giá trị toán học đại diện được chấp nhận, bao gồm sự khai triển của các cốt thép hay dự ứng lực và việc truyền dự ứng lực.

• Bỏ qua sức kháng kéo của bê tông,

• Giả thiết biểu đồ ứng suất - ứng biến của bê tông chịu nén là hình chữ nhật, parabôn hay bất cứ hình dạng nào khác đều phải dẫn đến sự dự tính về sức kháng vật liệu phù hợp về cơ bản với các kết quả thí nghiệm.

• Phải xét đến sự khai triển của các cốt thép, và cáp dự ứng lực và việc truyền dự ứng lực.

• Điều kiện cân bằng ứng biến tại một mặt cắt tồn tại khi cốt thép chịu kéo đạt tới ứng biến tương ứng với cường độ chảy quy định f_y cùng thời điểm với bê tông nén đạt tới ứng biến giới hạn của nó 0,003

• Mặt cắt được coi là khống chế nén khi ứng biến kéo thực trong thép chịu kéo ngoài cùng bằng hoặc nhỏ hơn giới hạn ứng biến khống chế chịu nén tại thời điểm bê tông chịu nén đạt tới giới hạn ứng biến giả định của nó 0.003. Giới hạn ứng biến khống chế chịu nén là ứng biến kéo thực trong cốt thép tại điều kiện cân bằng ứng biến. Với thép cấp 420, và với toàn bộ thép dự ứng lực, giới hạn ứng biến khống chế chịu nén có thể lấy bằng ε_d = 0,002 Với cốt thép thường có giới hạn chảy tối thiểu bằng 690 MPa, ứng biến khống chế nén có thể lấy bằng ε_d = 0,004. Đối với cốt thép thường có giới hạn chảy tối thiểu trong khoảng 420 MPa đến 690 MPa có thể xác định giới hạn ứng biến khống chế nén bằng phương pháp nội suy tuyến tính.

Mặt cắt được coi là khống chế kéo khi ứng biến kéo thực trong cốt thép chịu kéo ngoài cùng bằng hoặc lớn hơn giới hạn ứng biến khống chế kéo, ε_d, ngay khi bê tông trong vùng chịu nén đạt tới giới hạn ứng biến giả định của nó là 0,003. Các mặt cắt có ứng biến kéo thực trong cốt thép chịu kéo ngoài cùng ở giữa giá trị giới hạn ứng biến khống chế chịu nén và 0,005 tạo thành một vùng chuyển tiếp giữa các mặt cắt khống chế chịu nén và mặt cắt khống chế chịu kéo. Giới hạn ứng biến chịu kéo, , của cốt thép thường có giới hạn chảy fy ≤ 520 MPa và thép dự ứng lực lấy bằng 0,005. Giới hạn ứng biến chịu kéo, , của cốt thép thường có giới hạn chảy fy = 690 MPa lấy bằng 0,008. Giới hạn ứng biến chịu kéo, , của cốt thép thường có giới hạn chảy trong khoảng fy = 520 MPa và 690 MPa được xác định bằng nội suy tuyến tính.

• Sử dụng cốt thép chịu nén kết hợp với tăng cốt thép chịu kéo để tăng sức kháng của kết cấu chịu uốn.

• Trong các phương trình sức kháng uốn gần đúng của các Điều 7.3.1 và 7.3.2, f_y và f^'_y có thể thay thế cho f_s và f^'_s tương ứng, tùy thuộc vào các điều kiện sau:

○ f_y có thể thay cho f_s khi tính toán theo các Điều khoản trích dẫn ở trên do tỷ lệ c/d_s không vượt quá:

                                                                                                (22)

Trong đó:

c = Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa (mm.)

d_s = Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến đến trọng tâm cốt thép thường chịu kéo (mm)

ε_cl = Giới hạn ứng biến khống chế chịu nén như quy định ở trên.

○ Nếu tỷ lệ c/d_s vượt quá giới hạn này thì có thể xác định ứng suất trong cốt thép thường bằng phương pháp tương thích ứng biến.

• ƒ^'_s có thể thay bằng ƒ^'_y trong tính toán theo các điều khoản trích dẫn ở trên khi  và ƒ_y ≤ 420 MPa. Nếu  hoặc ƒ_y 420, có thể xác định ứng suất trong cốt thép chịu nén bằng phương pháp tương thích ứng biến, hoặc thiên về an toàn, có thể bỏ qua cốt thép chịu nén, tức  = 0

• Khi áp dụng phương pháp tương thích biến dạng, ứng suất tính toán trong cốt thép thường của các loại cốt thép có giới hạn chảy giữa 520 MPa và 690 MPa không được lấy lớn hơn giá trị giới hạn chảy của cốt thép.

Phải xét gia tăng giới hạn ứng biến nén của thớ bê tông ngoài cùng có thể sử dụng được trong các cấu kiện chịu nén mặt cắt chữ nhật rỗng theo quy định của Điều 7.4.7.

7.2.2  Phân bố ứng suất theo hình chữ nhật

Quan hệ tự nhiên giữa ứng suất bê tông và ứng biến có thể coi như một khối hình chữ nhật tương đương cạnh bằng α₁ƒ'_c phân bố trên một vùng giới hạn bởi mặt ngoài cùng chịu nén của mặt cắt và đường thẳng song song với trục trung hòa cách thớ chịu nén ngoài cùng một khoảng cách a = β₁ c. Khoảng cách c phải đo vuông góc với trục trung hoà. Hệ số α₁ lấy bằng 0,85 cho bê tông có cường độ chịu nén không lớn hơn 70 MPa, Đối với bê tông có cường độ chịu nén vượt quá 70 MPa thì hệ số α₁ giảm đi theo mức 0.02 cho từng 7 MPa vượt quá 70 MPa, nhưng α₁ không được nhỏ hơn 0,75. Hệ số β₁ lấy bằng 0,85 đối với bê tông có cường độ không lớn hơn 28 MPa. Với bê tông có cường độ lớn hơn 28 MPa, hệ số β₁ giảm đi theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 MPa vượt quá 28 MPa, nhưng không lấy nhỏ hơn trị số 0,65.

Phải chú ý các giới hạn cho việc sử dụng giả thiết khối ứng suất chữ nhật đối với các cấu kiện chịu nén mặt cắt chữ nhật rỗng theo quy định của Điều 7.4.7.

7.3  CẤU KIỆN CHỊU UỐN

7.3.1  Ứng suất trong thép dự ứng lực ở mức sức kháng uốn danh định

7.3.1.1  Các cấu kiện có cốt thép dự ứng lực dính bám

Trường hợp mặt cắt hình chữ nhật và hình T chịu uốn quanh một trục, có ứng suất bê tông phân bố như quy định ở Điều 7.2.2 và f_pe không nhỏ hơn 0,5 f_pu, ứng suất trung bình trong thép dự ứng lực, f_ps, có thể lấy như sau:

                                                                                   (23)

trong đó:

                                                                                    (24)

Với mặt cắt hình T:

                                                            (25)

Với mặt cắt hình chữ nhật:

                                                                                   (26)

trong đó:

A_ps = diện tích mặt cắt cốt thép dự ứng lực (mm²)

f_pu = cường độ chịu kéo quy định của thép dự ứng lực (MPa)

f_py = giới hạn chảy của thép dự ứng lực (MPa)

A_s = diện tích cốt thép thường (thép Cac bon thấp) chịu kéo (mm²)

A'_s = diện tích cốt thép thường chịu nén (mm²)

f_s = ứng suất trong cốt thép thường chịu kéo ở mức sức kháng uốn danh định (MPa), được quy định trong Điều 7.2.1

f ^'_y = cường độ chảy của cốt thép chịu nén (MPa)

f'_s = ứng suất trong cốt thép thường chịu nén tại mức sức kháng uốn danh định (MPa), được quy định trong Điều 7.2.1

f_y = giới hạn chảy của cốt thép chịu kéo (MPa)

b = chiều rộng của bề mặt cấu kiện chịu nén; đối với một mặt cắt bản cánh chịu nén, bề rộng có hiệu của bản cánh quy định tại Điều 6.2.6 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này (mm)

b_w = chiều rộng của bản bụng (mm)

h_f = chiều dày bản cánh chịu nén (mm)

d_p = khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm các bó thép dự ứng lực

c = khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt chịu nén (mm)

β₁ = hệ số quy đổi hình khối ứng suất quy định ở Điều 7.2.2

α₁ = hệ số quy đổi hình khối ứng suất quy định ở Điều 7.2.2

7.3.1.2  Các cấu kiện có thép dự ứng lực không dính bám

Đối với mặt cắt hình chữ nhật và mặt cắt hình T chịu uốn quanh một trục hoặc hai trục cùng với lực dọc trục như quy định ở Điều 7.4.5, có phân bố ứng suất bê tông như quy định ở Điều 7.2.2, thì ứng suất trung bình trong thép dự ứng lực không dính bám được xác định như sau:

                                                                               (27)

Trong đó

                                                                                                   (28)

Đối với mặt cắt hình T:

                                                            (29)

Đối với mặt cắt hình chữ nhật:

                                                                          (30)

Trong đó:

7.3.1.3  Cấu kiện có thép dự ứng lực dính bám và không dính bám với bê tông

7.3.1.3.1  Phân tích chi tiết

Trừ trường hợp quy định tại Điều 7.3.1.3.2 cho cấu kiện có cả hai loại cáp dự ứng lực dính bám và không dính bám với bê tông sẽ được tính bằng phân tích chi tiết. Phân tích chi tiết phải xét đến sự tương thích ứng biến giữa mặt cắt và thép dự ứng lực dính bám. Ứng suất trong cốt thép dự ứng lực không dính bám sẽ được xét với sự tương thích chuyển vị tổng thể giữa các mặt cắt có dính bám của các bó cáp dự ứng lực không dính bám có trong nhịp. Các mặt cắt dính bám của cáp không dính bám có thể là các điểm neo và bất kỳ mặt cắt dính bám nào như yên chuyển hướng. Cường độ chịu uốn danh định sẽ tính trực tiếp từ kết quả ứng suất của phân tích này.

7.3.1.3.2  Đơn giản hóa phân tích

Để thay thế cho việc phân tích chi tiết được quy định tại Điều 7.3.1.3.1, ứng suất trong cáp dự ứng lực không dính bám có thể lấy như ứng suất có hiệu trong thép dự ứng lực sau mất mát, f_pe. Trong trường hợp này, ứng suất trong thép dự ứng lực dính bám sẽ được tính theo Phương trình 23 đến 26 với A_psf_pu trong Phương trình 25 và 26 thay thế cho A_psbf_pu + A_psuf_pe.

Trong đó:

A_psb = diện tích thép dự ứng lực dính bám (mm²)

A_psu = diện tích thép dự ứng lực không dính bám (mm²)

Khi tính toán sức kháng uốn danh định theo Phương trình 32, ứng suất trung bình trong thép dự ứng lực sẽ được lấy bằng số bình quân của ứng suất trong thép dự ứng lực dính bám và không dính bám, và tổng diện tích cốt thép dự ứng lực dính bám và không dính bám được sử dụng.

7.3.2  Sức kháng uốn

7.3.2.1  Sức kháng uốn tính toán

Sức kháng tính toán, M_r, phải lấy như sau:

M_r = ɸM_n                                                                                                                                                                                              (31)

trong đó:

M_n = sức kháng danh định (N.mm)

ɸ = hệ số sức kháng quy định ở Điều.5.4.2

7.3.2.2  Mặt cắt hình T

Với mặt cắt hình T chịu uốn quanh một trục và hai trục cùng với lực nén dọc trục như quy định ở Điều 7.4.5 và sự phân bố ứng suất như quy định ở Điều 7.2.2 được sử dụng và bề dày bản cánh chịu nén nhỏ hơn a = β₁c, được xác định theo các Phương trình 25, 26, 29, hoặc 30, sức kháng uốn danh định của mặt cắt có thể xác định như sau:

                         (32)

trong đó:

7.3.2.3  Mặt cắt hình chữ nhật

Đối với mặt cắt hình chữ nhật chịu uốn một trục và hai trục cùng với lực dọc trục như quy định ở Điều 7.4.5, khi công nhận sự phân bố ứng suất gần đúng như quy định ở Điều 7.2.2 và chiều dày bản cánh chịu nén không nhỏ hơn đại lượng a = β₁ c xác định theo các Phương trình 26 hoặc 30 thì sức kháng uốn danh định M_n có thể xác định theo các Phương trình từ 23, đến 32, trong đó b_w phải lấy bằng b.

7.3.2.4  Các dạng mặt cắt khác

Với các loại mặt cắt không phải là mặt cắt hình chữ T hay thực chất là mặt cắt hình chữ nhật có trục thẳng đứng đối xứng hoặc mặt cắt chịu uốn hai trục không có lực dọc trục, thì sức kháng uốn tính toán M_n được xác định bằng giải tích dựa trên các giả thiết đã quy định ở Điều 7.2. Đồng thời phải áp dụng các quy định của Điều 7.3.3.

7.3.2.5  Phương pháp tương thích ứng biến

Phương pháp tương thích ứng biến có thể được sử dụng nếu yêu cầu tính toán chính xác. Các quy định thích hợp của Điều 7.2.1 được áp dụng.

Ứng suất và ứng biến tương ứng trong bất kỳ lớp cốt thép nào có thể lấy từ bất kỳ công thức hoặc biểu đồ đại diện quan hệ ứng suất-biến dạng của cốt thép thường và cáp dự ứng lực hoặc đường cong ứng suất - Biến dạng theo đặc tính riêng. Trường hợp nêu sau phải sử

7.3.2.6  Các mặt cắt dầm bê tông liên hợp với bản mặt cầu

Đối với các mặt cắt dầm bê tông liên hợp với bản mặt cầu mà vị trí trục hòa nằm phía dưới bản mặt cầu, trong phạm vi chiều cao dầm bê tông cường độ cao dự ứng lực, sức kháng uốn danh định của nó, M_n, có thể xác định theo Phương trình 32, tính với cường độ chịu nén của bản mặt cầu.

7.3.3  Giới hạn về lượng cốt thép tối thiểu

Trừ khi có các quy định khác, còn ở bất kỳ một mặt cắt nào đó của cấu kiện chịu uốn không khống chế nén, lượng cốt thép thường và cốt thép dự ứng lực chịu kéo phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính toán, M_r, ít nhất bằng một trong hai giá trị sau, lấy giá trị nhỏ hơn:

• 1,33 lần mômen tính toán cần thiết dưới tổ hợp tải trọng cường độ thích hợp quy định trong Bảng 3 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này; và

•                                              (33)

Trong đó:

• f_r = Mô đun phá hoại của bê tông như quy định ở Điều 4.2.6

• f_cpe = ứng suất nén trong bê tông do lực dự ứng lực có hiệu (sau khi đã trừ các mất mát do dự ứng lực) tại thớ ngoài cùng chịu kéo do tác dụng của tải trọng bên ngoài của mặt cắt (MPa)

• M_dnc = tổng mô men tĩnh tải chưa nhân hệ số tác dụng lên mặt cắt liền khối hoặc mặt cắt không liên hợp (N-mm)

• S_c = mô đun tiết diện đối với thớ biên của mặt cắt liên hợp nơi xuất hiện ứng suất kéo do tác dụng của tải trọng ngoài (mm³)

• S_nc = mô đun tiết diện đối với thớ biên của mặt cắt liên khối hoặc mặt cắt không liên hợp, tại đó xuất hiện ứng suất kéo do tác dụng của tải trọng ngoài (mm³)

Các giá trị thích hợp cho M_dnc và S_nc được sử dụng cho bất kỳ mặt cắt liên hợp trung gian. Trường hợp dầm được thiết kế cho mặt cắt nguyên khối hoặc không liên hợp để kháng lại tất cả các loại tải trọng, thay thế S_nc cho S_c trong phương trình trên để tính toán M_cr.

Các hệ số sau phải dùng để xét đến tính biến động sức kháng nứt do uốn của bê tông, sự biến động của dự ứng lực và tỷ lệ giữa ứng suất chảy danh định với giới hạn bền của cốt thép.

Phải áp dụng các quy định của Điều 10.8.

7.3.4  Khống chế nứt bằng phân bố cốt thép

Các quy định của Điều này được áp dụng cho tất cả cốt thép của các cấu kiện bê tông cốt thép trừ bản mặt cầu được thiết kế theo Điều 7.2 Phần 9 bộ tiêu chuẩn này, trong đó ứng suất kéo trong mặt cắt ngang vượt quá 80% cường độ chịu kéo do uốn được quy định ở Điều 4.2.6, ở tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn sử dụng quy định ở Bảng 3 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này..

Để khống chế nứt, khoảng cách cốt thép thường trong lớp gần nhất với mặt chịu kéo phải thỏa mãn điều kiện:

                                                                               (34)

trong đó:

ở đây:

Điều kiện phơi lộ bề mặt cấp 1 là bề mặt các kết cấu bê tông trong điều kiện thông thường, cho phép nứt nhiều do ít quan tâm đến hình thức bề mặt. Điều kiện phơi lộ bề mặt cấp 2 là trường hợp bề mặt bản mặt cầu hoặc bề mặt kết cấu phần dưới ngâm trong nước; bề mặt phơi lộ cấp 2 cũng áp dụng cho thiết kế theo phương ngang của dầm hộp bê tông phân đoạn cho bất kỳ loại tải trọng tác dụng trước khi bê tông đạt cường độ danh định và ở các vị trí kết cấu cần quan tâm đến hình thức bề mặt bê tông và/hoặc ăn mòn.

Trong các tính toán d_c, độ dày thực tế của lớp bê tông bảo vệ được sử dụng.

Khi tính toán ứng suất thực tế trong cốt thép, các hiệu ứng kéo dọc phải được xem xét, trong khi ảnh hưởng của hiệu ứng nén dọc trục có thể được xem xét.

Khoảng cách tối thiểu và tối đa của cốt thép cũng phải tuân theo quy định của Điều 10.3.1 và 10.3.2, tương ứng.

Ảnh hưởng của thép dự ứng lực dính bám có thể được xem xét, trong trường hợp giá trị f_ss sử dụng trong Phương trình 34, cho thép dự ứng lực dính bám, phải là ứng suất phát triển vượt quá trạng thái giải nén tính toán trên cơ sở phân tích mặt cắt bị nứt hoặc phân tích tương thích ứng biến.

Ở các vị trí bản cánh của dầm bê tông cốt thép mặt cắt T hoặc hộp chịu kéo, ở trạng thái giới hạn sử dụng, cốt thép chịu kéo khi uốn phải phân bố trên một phạm vi, lấy theo trị số nhỏ hơn trong các trị số sau đây:

• Bề rộng có hiệu của bản cánh như quy định ở Điều 6.2.6 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này hoặc

• Một chiều rộng bằng 1/10 chiều dài trung bình của các nhịp lân cận.

Nếu bề rộng bản cánh có hiệu lớn hơn 1/10 chiều dài nhịp thì phải bố trí cốt thép dọc bổ sung ở phần ngoài của bản cánh với diện tích không nhỏ hơn 0,4% diện tích của bản nhô ra.

Nếu chiều dày có hiệu, d_c, của các cấu kiện không dự ứng lực hoặc bê tông dự ứng lực một phần lớn hơn 900 mm, thì phải bố trí cốt thép dọc tạo vỏ phân bố đều theo dọc cả 2 mặt của cấu kiện trong một khoảng d_e/2 gần cốt thép chịu kéo uốn nhất.

Diện tích của cốt thép vỏ chống nứt A_sk tính bằng mm²/mm theo chiều cao trên mỗi mặt:

A_sk ≥ 0,012(d_c-760)                                                                                 (35)

trong đó:

A_ps = diện tích của thép dự ứng lực (mm²)

A_s = diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm²)

Tuy nhiên, tổng diện tích cốt thép dọc bề mặt (mỗi mặt) không được vượt quá 1/4 cốt thép chịu kéo do uốn yêu cầu A_s + A_ps

Cự ly giữa các cốt thép của lưới thép vỏ chống nứt không vượt quá d/6 hoặc 300 mm.

Các cốt thép này có thể tính vào chịu lực nếu việc phân tích tương thích ứng biến được tiến hành để xác định ứng suất trong từng thanh riêng biệt.

7.3.5  Sự phân bố lại mô men

Thay cho các tính toán chính xác hơn, khi cốt thép dính bám thoả mãn các quy định của Điều 11 được bố trí tại các gối giữa của dầm bê tông cốt thép liên tục, các giá trị mô men âm xác định theo lý thuyết đàn hồi ở trạng thái giới hạn cường độ có thể tăng hay giảm một lượng không vượt quá 1000 ε_t phần trăm, với giá trị lớn nhất 20%. Phân bố lại mô men âm được thực hiện chỉ khi ε_t bằng hoặc lớn hơn 1,5ε_t tại mặt cắt mô men được giảm, trong đó ε_t là giới hạn ứng biến khống chế kéo quy định ở Điều 7.2.1.

Giá trị mô men dương phải được điều chỉnh theo sự thay đổi của mô men âm để đảm bảo điều kiện cân bằng giữa tải trọng và nội lực.

7.3.6  Các biến dạng

7.3.6.1  Tổng quát

Phải tuân theo quy định của Điều 5.2.6 Phần 2 bộ tiêu chuẩn này.

Các khe co giãn và gối phải điều tiết các biến đổi kích thước gây ra bởi tải trọng, từ biến, co ngót, thay đổi nhiệt độ, lún trụ và dự ứng lực.

7.3.6.2  Độ võng và độ vồng

Khi tính toán độ võng và độ vồng phải xét tác động của tĩnh tải, hoạt tải, lực dự ứng lực, tải trọng lắp ráp, từ biến và co ngót của bê tông và tự chùng của thép.

Phải áp dụng các quy định của các Điều 5.2.1; 5.2.2 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này và Điều 9.5.5 để xác định độ võng và độ vồng.

Khi không có các phân tích toàn diện hơn, có thể tính độ võng tức thời bằng phương pháp dùng các trị số mô đun đàn hồi của bê tông quy định ở Điều 4.2.4 và dùng mô men quán tính với giá trị nguyên, I_g, hoặc mô men quán tính có hiệu, l_e, tính theo Phương trình 36:

                                                                         (36)

trong đó:

                                                                                            (37)

ở đây:

M_cr = mô men nứt (N.mm)

f_r = cường độ chịu kéo khi uốn như quy định ở Điều 4.2.6 (MPa)

y_t = khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ chịu kéo ngoài cùng (mm)

M_a = mô men lớn nhất trong cấu kiện ở giai đoạn đang tính biến dạng (N.mm)

Đối với cấu kiện có dạng lăng trụ, mô men quán tính có hiệu lấy theo kết quả tính của Phương trình 36 ở giữa nhịp dầm giản đơn hoặc liên tục, và ở gối của dầm hẫng. Đối với cấu kiện liên tục không có dạng lăng trụ thì giá trị mô men quán tính có hiệu lấy giá trị trung bình của các giá trị tính theo Phương trình 36 ở các mặt cắt mô men âm và dương giới hạn.

Nếu không tính được chính xác hơn thì độ võng lâu dài có thể được tính bằng giá trị độ võng tức thời nhân với hệ số sau đây:

Nếu độ võng tức thời tính theo giá trị I_g: 4,0

Nếu độ võng tức thời tính theo giá trị l_e: 3,0 - 1,2 (A'_s/A_s) ≥ 1,6.

ở đây:

A'_s = diện tích cốt thép chịu nén (mm²)

A_s = diện tích cốt thép không dự ứng lực chịu kéo (mm²).

Trong hồ sơ thiết kế phải nêu rõ yêu cầu phải tiến hành tính toán độ võng của các cầu xây dựng theo phân đoạn trước khi đổ bê tông các phân đoạn, dựa trên kế hoạch dự kiến về lắp ráp và đổ bê tông, và chúng phải được sử dụng như là một cơ sở để kiểm tra các đo đạc về độ võng thực.

7.3.6.3  Biến dạng dọc trục

Các biến dạng co ngắn hoặc giãn dài tức thời do tải trọng phải xác định theo mô đun đàn hồi của vật liệu ở thời điểm đặt tải.

Các biến dạng co ngắn hay giãn dài tức thời do nhiệt độ phải xác định theo các Điều 12.2, 12.3 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này và Điều 4.2.2.

Biến dạng co ngắn dài hạn do co ngót và từ biến phải xác định theo quy định ở Điều 4.2.3.

7.4  CÁC CẤU KIỆN CHỊU NÉN

7.4.1  Tổng quát

Trừ khi có những quy định khác, các cấu kiện chịu nén phải được tính toán có xét đến các hiệu ứng của các yếu tố sau:

• Độ lệch tâm,

• Các tải trọng dọc trục,

• Sự thay đổi mô men quán tính,

• Mức độ ngàm ở đầu,

• Độ võng,

• Thời gian đặt tải trọng,

• Dự ứng lực.

Thay cho phương pháp chính xác, các cột không dự ứng lực có tỷ lệ độ mảnh K _u /r < 100 có thể thiết kế theo phương pháp gần đúng như quy định ở Điều 7.4.3.

trong đó:

K = hệ số độ dài có hiệu như quy định ở Điều 6.2.5 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này.

I_u = chiều dài không có thanh giằng (mm)

r = bán kính quán tính (mm)

Ngoài quy định của điều này, phải xét tới các yêu cầu thiết kế cho các kết cấu trong vùng động đất 2, 3 như quy định ở Điều 10.11.

Các quy định ở đây nhằm để truyền các ứng lực từ các cấu kiện chịu nén được điều chỉnh với sự phát sinh mô men thứ cấp tới các cấu kiện lân cận.

Ở nơi nào liên kết nối với cấu kiện lân cận bằng chốt bê tông thì cốt thép dọc phải bố trí vào đúng giữa tim chốt để giảm thiểu sức kháng uốn và cốt thép phải kéo dài về hai phía của chốt.

7.4.2  Giới hạn cốt thép

Các giới hạn về cốt thép bổ sung cho cấu kiện chịu nén trong vùng động đất 2, 3 phải tuân thủ quy định trong Điều 10.11.4.1.1.

Diện tích cốt thép dự ứng lực và cốt thép thường theo chiều dọc của các cấu kiện chịu nén không liên hợp nhiều nhất là như sau:

                                                                                (38)

và                                                                                    (39)

Diện tích thép dự ứng lực và thép thường tối thiểu theo chiều dọc của các cấu kiện chịu nén không liên hợp là như sau:

                                                             (40)

Nhưng không được lớn hơn 0,015.

trong đó:

A_s = diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm²)

A_g = diện tích mặt cắt nguyên (mm²)

A_ps = diện tích mặt cắt thép dự ứng lực (mm²)

f_pu = cường độ chịu kéo quy định của thép dự ứng lực (MPa)

f_y = giới hạn chảy quy định của cốt thép thường (MPa)

f '_c = cường độ chịu nén quy định của bê tông (MPa)

f_pe = ứng suất do dự ứng lực có hiệu (MPa)

Số lượng tối thiểu cốt thép dọc trong thân cột sẽ là 6 trong mặt cắt hình tròn và 4 trong mặt cắt hình chữ nhật, đường kính tối thiểu cốt thép Ià 16mm.

Đối với những cầu trong vùng động đất 1 và 2, diện tích có hiệu giảm yếu có thể được sử dụng khi mặt cắt ngang lớn hơn so với yêu cầu để chịu tải tác dụng. Tỷ lệ phần trăm tối thiểu của tổng (cốt thép dự ứng lực và không dự ứng lực) cốt thép dọc của diện tích có hiệu giảm yếu phải lớn hơn 1% hoặc giá trị có được từ Phương trình 40. Cả diện tích có hiệu giảm yếu và diện tích mặt cắt nguyên phải đủ khả năng chịu lực theo các tổ hợp tải trọng tác dụng quy định trong Bảng 3 Phần 3 bộ tiêu chuẩn này.

7.4.3  Đánh giá gần đúng về hiệu ứng độ mảnh

Đối với các kết cấu không có giằng chống bên, hiệu ứng độ mảnh có thể bỏ qua khi mà tỷ số độ mảnh K _u/r nhỏ hơn 22.

Đối với kết cấu có giằng chống bên, hiệu ứng độ mảnh có thể bỏ qua khi K _u/r nhỏ hơn 34-12(M₁/M₂), trong đó M₁, M₂ tương ứng là mô men nhỏ và lớn ở đầu và thành phần M₁/M₂ là dương đối với đường cong uốn đơn.

Các phương pháp tính gần đúng sau có thể dùng để thiết kế các cấu kiện chịu nén không dự ứng lực. Với K _u/r nhỏ hơn 100:

• Thiết kế dựa trên cơ sở tải trọng tính toán, P_u, được xác định theo tính toán đàn hồi và mô men tính toán khuếch đại (tăng thêm) M_c như quy định trong Điều 5.3.2.2.2 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này.

• Chiều dài không chống đỡ, _u, của cấu kiện chịu nén lấy bằng khoảng cách tịnh giữa các bộ phận có thể tạo ra sự chống đỡ ngang cho cấu kiện chịu nén. Khi có tạo vút nách ở mối nối thì chiều dài không chống đỡ được tính từ phía ngoài của vút trong mặt phẳng xem xét.

• Bán kính quán tính, r, được tính cho mặt cắt nguyên.

• Đối với các cấu kiện có các giằng chống bên, hệ số chiều dài có hiệu, K, lấy bằng 1,0 trừ khi được chứng minh trong tính toán là trị số nhỏ hơn có thể được dùng.

• Đối với các bộ phận không có các giằng chống bên, K, được xác định với sự xem xét hiệu quả của nứt và cốt thép đến độ cứng tương đối và lấy không nhỏ hơn 1,0

Thay cho việc tính chính xác hơn, giá trị El dùng để xác định P_e, như quy định trong Phương trình 5 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này, phải lấy giá trị lớn hơn của:

                                                                                     (41)

                                                                                            (42)

trong đó:

E_c = mô đun đàn hồi của bê tông (MPa)

l_g = mô men quán tính mặt cắt nguyên của bê tông xung quanh trục chính (mm⁴)

E_s = mô đun đàn hồi của thép dọc (MPa)

l_s = mô men quán tính của cốt thép dọc xung quanh trục chính (mm⁴)

β_d = tỷ lệ giữa mô men tính toán lớn nhất do tải trọng thường xuyên với mô men tính toán lớn nhất do toàn bộ tải trọng, trị số luôn luôn dương.

Đối với cấu kiện chịu dự ứng lực lệch tâm phải xem xét đến hiệu ứng độ võng nằm ngang do lực căng dự ứng lực khi xác định mô men tăng thêm.

7.4.4  Sức kháng lực dọc trục tính toán

Sức kháng tính toán của cấu kiện bê tông chịu nén đối xứng qua cả hai trục chính phải được xác định như sau:

P_r = ɸ P_n                                                                                   (43)

trong đó:

Đối với cấu kiện có cốt thép đai xoắn:

P_n = 0,85[k_cf ^'_c(A_g - A_st- A_ps) + f_y A_st - A_ps(f_pe-E_pε_cu)]                                    (44)

Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường:

P_n = 0,80[k_cf ^'_c(A_g - A_st- A_ps) + f_y A_st - A_ps(f_pe-E_pε_cu)]                                    (45)

Hệ số k_c lấy bằng 0,85 khi cường độ chịu nén bê tông không lớn hơn 70 MPa. Đối với bê tông có cường độ chịu nén lớn hơn 70 MPa thì hệ số k_c giảm đi theo mức 0,02 cho từng 7 MPa vượt quá 70 MPa, nhưng k_c không được nhỏ hơn 0,75.

ở đây:

P_r = sức kháng lực dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N)

P_n = sức kháng lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N)

f ^'_c = cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, trừ khi có quy định ở các tuổi khác.

A_g = diện tích nguyên của mặt cắt (mm²)

A_st = giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa)

ɸ = hệ số sức kháng quy định ở Điều 5.4.2

A_ps = diện tích của thép dự ứng lực (mm²)

E_p = mô đun đàn hồi của cốt thép dự ứng lực (MPa)

f_pe = ứng suất có hiệu trong thép dự ứng lực sau mất mát (MPa)

ε_cu = ứng biến phá hoại của bê tông trong chịu nén (mm/mm)

k_c = tỷ số giữa ứng suất nén bê tông lớn nhất với cường độ chịu nén của bê tông

7.4.5  Uốn hai chiều

Các quy định sau đây có thể được áp dụng cho bê tông thường có cường độ chịu nén tới 105 MPa.

Thay cho việc tính dựa trên cơ sở cân bằng và tương thích ứng biến cho trường hợp uốn hai chiều, các kết cấu không tròn chịu uốn hai chiều và chịu nén có thể được định kích thước theo các biểu thức gần đúng sau.

Nếu lực tính toán dọc trục không nhỏ hơn 0,1 ɸ f ^'_c A_g:

                                                                            (46)

trong đó:

P_o = k_cf ^'_c (A_g- A_st-A_ps) + f_y A_st- A_ps(f_pe-E_pε_cu)                                               (47)

Nếu tải trọng tính toán dọc trục nhỏ hơn 0,10ɸ f ^'_c A_g:

                                                                                     (48)

ở đây:

ɸ = hệ số sức kháng đối với các cấu kiện chịu nén dọc trục

P_rxy = sức kháng dọc trục tính toán khi uốn theo hai phương (N)

P_rx = sức kháng dọc trục tính toán được xác định trên cơ sở chỉ tồn tại độ lệch e_y (N)

P_ry = sức kháng dọc trục tính toán được xác định trên cơ sở chỉ tồn tại độ lệch e_x (N)

P_u = lực dọc trục tính toán (N)

M_ux = mô men tính toán tác dụng theo trục X (N.mm)

M_uy = mô men tính toán tác dụng theo trục Y (N.mm)

e_x = độ lệch tâm của lực dọc trục tính toán tác dụng theo hướng trục X nghĩa là = M_uy/P_u (mm)

e_y = độ lệch tâm của lực dọc trục tính toán tác dụng theo hướng trục Y nghĩa là = M_ux/P_u (mm).

P_o = sức kháng dọc trục danh định của mặt cắt với độ lệch tâm 0,0

k_c = tỷ số giữa ứng suất nén bê tông lớn nhất với cường độ chịu nén của bê tông

Sức kháng dọc trục tính toán P_rx và P_ry không được lấy lớn hơn tích số của hệ số sức kháng ɸ và sức kháng nén danh định lớn nhất tính theo các Phương trình 44 hoặc 45.

7.4.6  Thép đai xoắn và thép đai

Các quy định sau đây có thể được áp dụng cho bê tông thường có cường độ chịu nén tới 105 MPa.

Diện tích thép đai xoắn và thép đai của kết cấu cầu trong vùng động đất 2, 3 phải tuân theo các yêu cầu quy định trong Điều 10.11.

Khi diện tích cốt thép đai xoắn và cốt thép đai không bị khống chế bởi các yêu cầu:

• Các yêu cầu chịu động đất,

• Lực cắt hoặc xoắn như quy định trong Điều 8, hoặc.

• Các yêu cầu tối thiểu như quy định trong Điều 10.6.

Tỷ lệ của cốt thép xoắn với toàn bộ khối lượng của lõi bê tông tính đến các mép ngoài của cốt đai xoắn phải thỏa mãn:

                                                                             (49)

trong đó

A_g = diện tích mặt cắt nguyên của bê tông (mm²)

A_c = diện tích của lõi bê tông tính đến đường kính mép ngoài của cốt đai xoắn (mm²)

f '_c = cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, trừ khi có các quy định khác về tuổi (MPa)

f_yh = giới hạn chảy quy định của cốt thép đai xoắn (MPa) ≤ 690 MPa đối với các cấu kiện và các mối nối quy định tại Điều 4.3.3; ≤ 520 MPa đối với các trường hợp khác.

Các chi tiết khác của cốt thép đai xoắn và cốt thép đai phải tuân theo các quy định của Điều 10.6 và 10.11.

7.4.7  Các cấu kiện chịu nén có mặt cắt hình chữ nhật rỗng

7.4.7.1  Tỷ số độ mảnh của vách

Tỷ số độ mảnh của vách của một mặt cắt ngang hình chữ nhật rỗng phải được tính như sau:

trong đó:

Tỷ số độ mảnh của vách lớn hơn 35 chỉ được dùng khi có đủ tài liệu tính toán và thực nghiệm chứng minh cho sự làm việc và sức chịu của vách là chấp nhận được.

7.4.7.2  Các giới hạn dùng phương pháp khối phân bố ứng suất hình chữ nhật

7.4.7.2.1  Tổng quát

Trừ trường hợp quy định trong Điều 7.4.7.2.3, phương pháp khối phân bố hình ứng suất chữ nhật tương đương không được sử dụng trong việc thiết kế các cấu kiện chịu nén có mặt cắt hình chữ nhật rỗng với tỷ số độ mảnh của vách ≥ 15.

Trong trường hợp tỷ số độ mảnh nhỏ hơn 15, phương pháp khối ứng suất hình chữ nhật có thể được sử dụng trên cơ sở giới hạn ứng biến nén là 0,003.

7.4.7.2.2  Phương pháp chính xác để hiệu chỉnh giới hạn ứng biến tối đa được phép sử dụng

Trong trường hợp tỷ số độ mảnh của vách bằng 15 hoặc lớn hơn, ứng biến tối đa được phép sử dụng ở thớ ngoài cùng chịu nén của bê tông lấy bằng trị số nhỏ hơn của ứng biến ổn định cục bộ tính được của bản cánh rộng nhất của mặt cắt ngang hoặc 0,003.

Ứng biến ổn định cục bộ của bản cánh rộng nhất có thể được tính bằng cách giả thiết điều kiện biên là bản cánh được đỡ đơn giản ở cả bốn cạnh xung quanh. Thuộc tính phi tuyến của vật liệu phải được xem xét kết hợp cả mô đun tiếp tuyến của vật liệu bê tông và cốt thép trong tính toán ứng biến do oằn cục bộ.

Trong tính toán cường độ của cấu kiện, phải bỏ qua các cốt thép không liên tục, bó thép dự ứng lực không được căng sau trong các cấu kiện chịu nén có mặt cắt chữ nhật rỗng được thi công phân đoạn.

Cường độ chịu uốn phải tính toán theo các nguyên tắc trong Điều 5.7.3 áp dụng cùng với các đường cong ứng suất - ứng biến dự kiến đối với loại vật liệu được sử dụng.

7.4.7.2.3  Phương pháp gần đúng để hiệu chỉnh sức kháng tính toán

Các quy định ở Điều này và phương pháp khối phân bố ứng suất chữ nhật có thể được sử dụng thay cho các quy định của các Điều 7.4.7.2.1 và 7.4.7.2.2 khi độ mảnh của vách ≤ 35.

Sức kháng tính toán của cột rỗng được xác định bằng cách dùng ứng biến cực đại được phép sử dụng bằng 0,003 và các hệ số sức kháng được quy định trong Điều 4.2 phải được chiết giảm tiếp bằng một hệ số ɸ_w như sau:

7.5  SỨC KHÁNG ÉP MẶT

Khi không có cốt thép đai trong bê tông của các bệ đỡ, sức kháng ép tính toán lấy như sau:

P_r = ɸ P_n                                                                                                            (53)

trong đó:

P_n=0,85 f '_c A₁ m                                                                                                (54)

ở đây:

P_n = sức kháng đỡ danh định (N)

A₁ = diện tích đáy bệ kê gối (mm²)

m = hệ số điều chỉnh

A₂ = diện tích quy ước được định nghĩa dưới đây (mm²)

Hệ số điều chỉnh có thể được xác định như sau:

Khi mặt tựa ở tất cả các phía đều lớn hơn diện tích chịu tải:

                                                                                                 (55)

Khi diện tích chịu tải chịu sự phân bố không đều của ứng suất ép mặt:

 (56)

Khi mặt tựa được cấu tạo dốc hoặc tạo bậc, A₂ có thể lấy bằng diện tích đáy dưới lớn nhất của một hình chóp cụt nằm toàn bộ trong vùng kết cấu đỡ bệ kê gối; hình chóp cụt này tạo thành bởi mặt trên của nó là diện tích đáy của bệ kê gối chịu tải (A₁), với các mặt bên có độ dốc là 1: 2 (chiều đứng: chiều ngang).

Khi tải trọng tính toán vượt quá sức kháng tính toán, như quy định ở đây, phải thực hiện các quy định cấu tạo để chịu được lực xé và vỡ theo Điều 10.9.

7.6  CÁC CẤU KIỆN CHỊU KÉO

7.6.1  Sức kháng kéo tính toán (sức kháng nhân với hệ số)

Các cấu kiện mà tải trọng tính toán gây ra ứng suất kéo trên toàn mặt cắt phải được coi là cấu kiện chịu kéo và giả thiết rằng lực kéo chỉ do cốt thép chịu. Phải áp dụng các quy định của Điều 11.5.4.

Sức kháng tính toán chịu kéo đồng đều được xác định như sau:

P_r = ɸ P_n                                                                                   (57)

ở đây:

P_n = sức kháng kéo danh định quy định trong Điều 6.3.4.

ɸ = hệ số sức kháng quy định trong Điều 5.4.2.

7.6.2  Sức kháng khi kéo uốn kết hợp

Các cấu kiện chịu kéo lệch tâm tạo ra cả ứng lực kéo và nén trong mặt cắt phải được thiết kế theo các quy định của Điều 7.2.

8  CẮT VÀ XOẮN

8.1  PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

8.1.1 Các vùng chịu uốn

Các vùng của một cấu kiện, có thể phù hợp với giả thiết mặt cắt vẫn phẳng sau khi đặt tải, phải được thiết kế chịu lực cắt và xoắn hoặc là theo mô hình mặt cắt thông thường như quy định của Điều 8.3 hoặc là theo mô hình chống và giằng theo quy định của Điều 6.3. Các quy định của Điều 8.2 phải được áp dụng.

Dầm hộp bê tông dự ứng lực phân đoạn được thiết kế kháng cắt và xoắn theo các quy định của Điều 8.6 thay cho các quy định của Điều 8.3.

Các cấu kiện mà khoảng cách từ điểm lực cắt bằng không đến mặt cắt gối nhỏ hơn 2d, hoặc các cấu kiện mà một tải trọng gây ra lớn hơn 1/2 (1/3 trong trường hợp dầm hộp phân đoạn) lực cắt ở gối, nằm gần hơn 2d tính từ mặt cắt gối thì có thể coi chúng là loại dầm cao theo quy định của Điều 6.3 và áp dụng các yêu cầu cấu tạo của Điều 13.2.3.

8.1.2  Các vùng gần vị trí thay đổi kích thước đột ngột

Tại các vùng mà giả thiết mặt cắt phẳng của lý thuyết uốn không thích hợp thì khi thiết kế chống cắt và xoắn phải dùng mô hình chống-và-giằng (mô hình giàn ảo) như quy định trong Điều 6.3. Phải áp dụng các quy định của Điều 13.2.

8.1.3  Các vùng mặt tiếp giáp

Mặt tiếp giáp nối giữa các bộ phận phải được thiết kế để truyền lực cắt theo quy định của Điều 8.4

8.1.4  Các loại bản và đế móng

Các vùng dạng bản phải được thiết kế chịu cắt phù hợp với các quy định của Điều 13.3.6 hoặc Điều 6.3.

8.1.5  Thành hộp của dầm cầu cong mặt cắt hộp dự ứng lực kéo sau

Các dầm cong dự ứng lực kéo sau mặt cắt hộp có chiều cao tịnh lớn hơn 1200 mm phải được thiết kế với các hiệu ứng lực kết hợp sau ở thời điểm trước và sau mất mát dự ứng lực:

• Hiệu ứng kết hợp của lực cắt tổng thể do cắt thẳng đứng và xoắn,

• Uốn ngang cục bộ của thành hộp do thành phần nằm ngang của lực dự ứng lực, và

• Uốn ngang của thành hộp do tải trọng thẳng đứng và lực dự ứng lực ngang kéo sau.

8.2  CÁC YÊU CẦU CHUNG

8.2.1  Tổng quát

Sức kháng xoắn tính toán, T_r, phải được xác định như sau:

T_r = ɸ T_n                                                                                                 (58)

ở đây:

T_n = sức kháng xoắn danh định quy định trong Điều 8.3.6 (N.mm)

ɸ = hệ số sức kháng quy định trong Điều 5.4.2

Sức kháng cắt tính toán, V_r, phải được xác định như sau:

V_r = ɸ V_n                                                                                               (59)

V_n = sức kháng cắt danh định như quy định trong Điều 8.3.3 (N)

ɸ = hệ số sức kháng như quy định trong Điều 5.4.2

Với bê tông thường hiệu ứng xoắn phải được xem xét khi:

T_u > 0,25 ɸ T_cr                                                                                        (60)

trong đó:

                                                           (61)

ở đây:

T_u = mô men xoắn tính toán (N.mm)

T_cr = mô men nứt do xoắn (N.mm)

A_cp = toàn bộ diện tích bao bọc bởi chu vi ngoài của mặt cắt bê tông (mm²)

p_c = chiều dài chu vi ngoài của mặt cắt bê tông (mm)

f_pc = ứng suất nén trong bê tông sau khi các tổn thất dự ứng lực đã xảy ra hoặc tại trọng tâm của mặt cắt chịu các tải trọng nhất thời hoặc tại chỗ nối giữa bản bụng và bản cánh dầm khi trọng tâm nằm ở bản cánh dầm (MPa).

ɸ = hệ số sức kháng quy định trong Điều 5.4.2

Đối với kết cấu nhiều ngăn:

                                                                                         (62)

Trong đó:

A_o = mặt cắt được bao bọc bởi dòng cắt, bao gồm cả các diện tích lỗ trong đó (mm²)

Lực cắt tính toán tương đương V_u phải lấy như sau:

Đối với mặt cắt đặc:

                                                                                      (63)

Đối với mặt cắt hộp:

                                                                                             (64)

Trong đó:

p_h = chu vi của đường trục của cốt thép đai chống xoắn khép kín (mm)

T_u = mô men xoắn tính toán (N-mm)

8.2.2  Các hiệu chỉnh đối với bê tông nhẹ

Khi dùng bê tông có cốt liệu nhẹ việc xác định sức kháng xoắn và cắt phải áp dụng các hiệu chỉnh như sau:

• Khi cường độ trung bình chịu kéo chẻ của bê tông nhẹ f_ct được quy định, thành phần  trong các biểu thức của các Điều 5.8.2 và 5.8.3 phải được thay bằng 1,8 f_ct ≤

• Khi f_ct không được quy định, thành phần 0,75 cho tất cả các loại bê tông nhẹ và thành phần 0,85 cho bê tông cát nhẹ phải được thay cho trong các biểu thức trong các Điều 8.2 và 8.3.

Có thể dùng phương pháp nội suy tuyến tính khi thay cát từng phần.

8.2.3  Chiều dài truyền lực và triển khai thép dự ứng lực

Theo các quy định của Điều 11.4

8.2.4  Vùng đòi hỏi cốt thép ngang

Trừ đối với bản, đế móng và cống, phải bố trí cốt thép ngang khi:

• V_u > 0.5ɸ (V_c+ V_p)                                                                                (65)

• hoặc khi phải xét đến xoắn theo điều kiện của Phương trình 60 hoặc Phương trình 105

trong đó:

V_u = lực cắt tính toán (N)

V_c = sức kháng cắt danh định của bê tông (N)

V_p = thành phần lực dự ứng lực theo hướng của lực cắt; V_p=0 khi tính bằng phương pháp gần đúng theo Điều 8.3.4.3 (N)

ɸ = hệ số sức kháng quy định trong Điều 5.4.2.

Đối với cấu kiện chịu cắt do uốn không xoắn, có thể sử dụng cốt thép có giới hạn chẩy tối thiểu tới 690 MPa làm cốt thép ngang cho cấu kiện và các liên kết như quy định ở Điều 4.3.3.

8.2.5  Cốt thép ngang tối thiểu

Ngoại trừ cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực phân đoạn, tại những chỗ yêu cầu có cốt thép ngang, như quy định trong Điều 8.2.4, diện tích cốt thép ngang phải thỏa mãn điều kiện:

                                                                                (66)

ở đây:

A_v = diện tích cốt thép ngang bố trí theo cự ly s (mm²)

b_v = chiều rộng bản bụng được xác định để đặt ống bọc như quy định trong Điều 8.2.9 (mm)

s = cự ly giữa các cốt thép ngang (mm)

f_y = giới hạn chảy quy định của cốt thép ngang (MPa) ≤ 690 MPa

Đối với cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực phân đoạn, tại những chỗ cốt thép ngang được yêu cầu, như quy định trong Điều 8.6.5, diện tích cốt thép ngang phải thỏa mãn:

                                                                                       (67)

Trong đó:

A_v = diện tích cốt thép ngang chịu cắt trên bụng dầm trong cự ly s (mm²)

b_w = bề rộng bụng dầm (mm)

s = bước cốt thép ngang (mm)

f_y = cường độ chảy của cốt thép ngang (MPa) ≤ 690 MPa

Đối với cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực phân đoạn, tại nơi cốt thép ngang không được yêu cầu, như quy định trong Điều 8.6.5, diện tích tối thiểu của cốt thép ngang kháng cắt trên thành hộp sẽ không nhỏ hơn giá trị tương đương của 2 thanh cốt thép đường kính 13 mm cấp 420 trên 300mm chiều dài.

8.2.6  Các loại cốt thép ngang

Cốt thép ngang có thể bao gồm:

• Cốt đai vuông góc với trục dọc của cấu kiện.

• Tấm lưới sợi thép hàn với các sợi đặt vuông góc với trục cấu kiện, miễn là các sợi ngang có chứng chỉ đảm bảo độ giãn dài tối thiểu 4%, được đo trên một định cữ chiều dài ít nhất 100 mm bao gồm ít nhất một sợi ngang, hoặc

• Bó thép dự ứng lực được neo giữ, cấu tạo và lắp đặt sao cho giảm thiểu các mất mát ứng suất do tụt neo và theo thời gian, chúng được đặt một góc không nhỏ hơn 45⁰ so với cốt thép dọc chịu kéo.

• Kết hợp cốt thép đai, bó cáp và các thanh thép dọc được uốn

• Thép xoắn hoặc đai vòng

• Cốt đai đặt xiên, tạo thành một góc không nhỏ hơn 45⁰ với cốt thép dọc chịu kéo, hoặc

• Trong các cấu kiện bê tông cốt thép thường, cốt thép dọc chịu kéo được uốn một phần với một góc 30⁰ hoặc hơn

Cốt đai xiên và và cốt thép dọc uốn xiên phải được bố trí với khoảng cách sao cho cứ mỗi đường kẻ xiên góc 45⁰ hướng về phía có phản lực từ giữa chiều cao cấu kiện h/2 đến cốt thép dọc chịu kéo phải cắt qua ít nhất một đường cốt thép ngang.

Cốt thép ngang sẽ được bố trí chi tiết để lực cắt giữa các phần tử khác nhau hoặc các vùng khác nhau của cấu kiện được truyền hiệu quả.

Cốt thép chịu xoắn phải bao gồm cả hai loại cốt thép ngang và dọc. Cốt thép ngang phải là các thanh hoặc bó thép, cốt thép ngang gồm có:

Cốt đai vòng kín hoặc thanh giằng kín, vuông góc với trục dọc của cấu kiện,

• Một lồng kín của lưới cốt thép sợi hàn với thép ngang vuông góc với trục cấu kiện, hoặc

• Thép xoắn hoặc đai vòng.

8.2.7  Cự ly tối đa của cốt thép ngang

Cự ly cốt thép ngang không được vượt quá khoảng cách tối đa cho phép, s_max, xác định như sau:

• Nếu , thì:

s = 0,8d_v ≤ 600 mm                                                                                                       (68)

Nếu , thì:

s = 0,4 d_v ≤ 300 mm                                                                                                      (69)

ở đây:

 = ứng suất cắt tính theo Điều 8.2.9 (MPa)

d_v = chiều cao cắt có hiệu lấy theo quy định tại Điều 8.2.9 (mm).

Đối với cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực phân đoạn, bước cốt đai kín hoặc thanh giằng kín cần thiết để chịu hiệu ứng cắt do mô men xoắn phải không vượt quá 1/2 kích thước ngắn nhất của mặt cắt ngang, và cũng không vượt quá 300mm.

8.2.8  Các yêu cầu thiết kế và cấu tạo

Cốt thép ngang phải được neo ở hai đầu theo các quy định của Điều 11.2.6. Đối với các cấu kiện liên hợp chịu uốn, có thể xét đến việc kéo dài cốt thép chịu cắt của dầm vào trong bản mặt cầu nếu xác định được sự khai triển và neo thỏa mãn các quy định của Điều 11.2.6.

Với các cấu kiện và mối nối như quy định ở Điều 4.3.3 chịu lực cắt do uốn không xoắn, cường độ chảy thiết kế của cốt thép đai không dự ứng lực, lấy bằng cường độ chảy nhỏ nhất quy định của vật liệu cốt thép nhưng không lớn hơn 690 MPa. Trong các trường hợp khác, giới hạn chảy thiết kế của cốt thép đai không dự ứng lực được lấy bằng cường độ chảy quy định không vượt quá 420 MPa. Đối với cốt thép ngang không dự ứng lực với cường độ chảy vượt quá 420 MPa, cường độ chảy thiết kế sẽ được lấy như ứng suất tương ứng với ứng biến 0,0035, nhưng không vượt quá 520 MPa. Giới hạn chảy thiết kế của cốt thép ngang dự ứng lực phải lấy bằng ứng suất có hiệu sau khi đã trừ mọi mất mát ứng suất cộng thêm 420 MPa, nhưng không lớn hơn f_py.

Khi lưới cốt thép hàn được sử dụng như cốt thép đai, chúng phải được neo ở cả 2 đầu phù hợp với Điều 11.2.6.3. Không cho phép dùng mối hàn nối khác đi như đã yêu cầu về neo.

Các thành phần lực nén hoặc kéo do uốn xiên của các cấu kiện có chiều cao thay đổi phải được xem xét khi tính toán sức kháng cắt, nếu hiệu ứng của nó gây ra bất lợi (làm tăng nội lực cắt) nhưng có thể bỏ qua nếu hiệu ứng của nó là có lợi (giảm nội lực cắt).

8.2.9  Ứng suất cắt trong bê tông

Ứng suất cắt trong bê tông sẽ được xác định như sau:

                                                                                       (70)

trong đó:

ɸ = hệ số sức kháng đối với lực cắt quy định tại Điều 5.4.2

b_v = bề rộng có hiệu của bản bụng được lấy là bề rộng nhỏ nhất của bản bụng, được đo song song với đường trung hòa, trong phạm vi giữa điểm của hợp lực kéo và hợp lực nén do uốn, hoặc đối với mặt cắt tròn, là đường kính của mặt cắt, được hiệu chỉnh nếu có ống bọc cáp khi thích hợp. (mm)

d_v = chiều cao cắt có hiệu được lấy bằng khoảng cách, được đo vuông góc với trục trung hòa, từ điểm hợp lực nén đến điểm hợp lực kéo do uốn; nó không được lấy bé hơn giá trị lớn hơn của 0,9d_e hoặc 0,72h (mm)

Trong đó:

                                                                                      (71)

V_p = thành phần lực dự ứng lực theo hướng của lực cắt (N)

Khi xác định bề rộng bụng dầm tại một chiều cao cụ thể của bụng dầm, lấy bề rộng bụng dầm trừ đi 1/2 đường kính của ống bọc không ép vữa hoặc 1/4 đường kính ống bọc có ép vữa tại cao độ đó.

8.3  MÔ HÌNH THIẾT KẾ MẶT CẮT

8.3.1  Tổng quát

Có thể áp dụng mô hình thiết kế mặt cắt trong thiết kế chống cắt khi phù hợp với các quy định cho phép áp dụng của Điều 8.1. Các quy định của Điều 8.3 có thể được áp dụng cho bê tông thường có cường độ chịu nén tới 105 MPa.

Thay cho các phương pháp quy định ở đây, có thể xác định sức kháng của các cấu kiện chịu cắt hoặc chịu cắt kết hợp với xoắn sao cho thoả mãn các điều kiện cân bằng và tương thích về ứng biến và bằng cách sử dụng quan hệ ứng suất - ứng biến đã được kiểm nghiệm bằng thí nghiệm đối với cốt thép và bê tông bị nứt chéo. Nếu xem xét khả năng chống cắt đồng thời theo hướng thứ hai được đảm bảo, thì phải nghiên cứu trên cơ sở dựa trên các nguyên lý nêu trên hoặc theo mô hình chống và giằng trên không gian ba chiều.

8.3.2  Các mặt cắt cạnh gối

Phải tuân thủ các quy định của Điều 8.1.2.

Khi phản lực trên hướng lực cắt tác dụng gây nên lực nén ở vùng đầu một bộ phận kết cấu, vị trí mặt cắt nguy hiểm do cắt phải lấy cách một khoảng d_v từ bề mặt giao nối với bộ phận kết cấu chống đỡ như minh họa trên Hình 3.

CHÚ DẪN:

* Diện tích ở giữa bề mặt giao nối với bộ phận kết cấu đỡ và mặt cắt nguy hiểm do lực cắt thiết kế.

Hình 3 - Mặt cắt nguy hiểm đối với lực cắt

Nếu không, mặt cắt thiết kế sẽ được lấy tại mặt giao nối với bộ phận kết cấu chống đỡ. Trường hợp các bộ phận kết cấu dạng dầm phủ trên cả hai phía của bộ phận kết cấu chống đỡ, mặt cắt thiết kế trên mỗi bên của phản lực sẽ được xác định riêng dựa trên tải trọng trên mỗi bên của phản lực và các tác động của tổng phản lực tạo ra kéo hoặc nén trong vùng đầu bộ phận kết cấu.

Với các dầm kéo sau, cốt thép vùng neo phải được bố trí như quy định trong Điều 10.9. Đối với dầm kéo trước phải làm một lồng thép bao các đầu tao thép như quy định trong Điều 10.10. Với các dầm không dự ứng lực tựa trên các gối truyền lực nén lên cấu kiện, chỉ cần đặt lượng cốt thép ngang tối thiểu ở giữa mép của bản hoặc bệ đỡ và đầu dầm.

Nếu ứng suất cắt trong mặt cắt thiết kế được tính toán theo Điều 8.2.9 vượt quá 0,18 f_c^' và bộ phận dạng dầm không được nối cứng với bộ phận chống đỡ, vùng đầu của nó phải thiết kế theo phương pháp mô hình dàn ảo quy định tại Điều 6.3

8.3.3  Sức kháng cắt danh định

Sức kháng cắt danh định, V_n, phải được xác định bằng trị số nhỏ hơn của: