KẾT CẤU BÊTÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC BÀI 3 : ỨNG SUẤT TRƯỚC VÀ TỔN HAO ỨNG SUẤT TRƯỚC 3.1 KHÁI QUÁT CHUNG Các giai đoạn chịu lực của kết cấu bê tông ứng suất trước: 1) GIAI ĐOẠN ĐẦU Giai đoạn từ đầu đến khi kết thúc truyền ƯST. Bê tông chưa đạt cường độ thiết kế. Kết cấu chưa chịu tải trọng sử dụng. Cốt thép căng chịu lực kéo lớn. Bê tông chịu ứng lực lớn do ƯST gây ra. Có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. 2 Bư ớ thé p c ố t t Bư ớ BT n ảnh Bư ớ ảnh a) Trườ n ớ c 1: Kéo p căng. ( 2 t hép căn g ớ c 2: Thi c n hưng k h hưởng đ ế ớ c 3: Tru y hưởng đ ế n g hợp c ă căng và 2 )Bi ế n d ạ g . c ông và d h ông ản h ế n ƯS tr o yề n ƯST ế n ƯS tr o ă ng trướ c neo giữ ạ ng của n d ưỡng h ộ h hưởng o ng c ố t t lên BT. o ng c ố t t c : c ố t thé p n eo và (3 ) ộ bê tôn g đ ế n ƯS T hép căn g X ẩ y ra b hép căn g p trên bệ . ) bi ế n d ạ g . BT ch ư T . (4) C h g . b i ế n dạn g g . . (1)X ẩ y ạ ng của k ư a được Ư h ênh lệch g đàn h ồi ra hiện t k huôn/b ệ Ư ST. X ẩy nhiệt đ ộ i và (5) t ừ t ượng ch ệ ảnh hư ở y ra co n g ộ giữa B T ừ bi ế n n ùng ƯS ở ng d ế n Ư g ót và t ừ T và c ố t n hanh củ a trong c ốt Ư S tron g ừ bi ế n củ a thép là m a BT là m t g a m m Bư ớ ƯS T Bư ớ dụn g Bư ớ BT đ b) Trườ n ớ c 1: Thi T . Co ng ó ớ c 2: Kéo g của lực ớ c 3: Tru y đư ợc gâ y n g hợp c ă công và ó t và từ b căng c ốt căng. yề n ƯS T y ƯST. ă ng sau: dưỡng h i ế n của b t thép. (1 T lên BT . h ộ BT. B b ê tông k h ) Ma sát . (2)Bi ế n B ê tông đ h ông ản h làm giả m dạng n e đư ợc thi c h hưởng đ m ƯS tr o e o làm gi c ông và đế n ƯS T o ng c ố t t h ảm ƯS t d ư ỡng h T . h ép căn g t rước tr o ộ, chưa đ g . Bê tôn g o ng c ố t t h đ ược gâ y g chịu tá c h ép căn g 3 y c g . 4 2) GIAI ĐOẠN TRUNG GIAN: Là giai đoạn kể từ sau giai đoạn đầu đến khi chịu tải sử dụng. Đã xuất hiện một phần tổn hao. Kết cấu chịu tải trọng do vận chuyển, cẩu lắp. Không có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. Xẩy ra từ biến và co ngót của bêtông. 3) GIAI ĐOẠN SỬ DỤNG: Giai đoạn sử dụng là giai đoạn kết cấu được đưa vào sử dụng. Đã xuất hiện các tổn hao. Kết cấu chịu các tải trọng thiết kế. Không có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. Từ biến và co ngót cuả BT tiếp tục làm giảm ƯST trong cốt thép căng. 5 3.2 ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG CỐT THÉP CĂNG 3.2.1 Ứng suất căng cốt thép: sers, ' spsp sers, ' spsp 0,3Rp)(σσ Rp)(σσ ≥− ≤+ Trong đó : p tính bằng MPa, được xác định như sau : - căng bằng phương pháp cơ học : sp 0,05σp = ; - căng bằng phương pháp nhiệt - điện và cơ nhiệt - điện : l 360 30p += l là chiều dài thanh cốt thép căng (khoảng cách giữa các mép ngoài của bệ căng), tính bằng mm. Trường hợp căng bằng thiết bị tự động thì giá trị 360 trong công thức được thay bằng 90. Trong trường hợp không có số liệu về công nghệ chế tạo kết cấu, giá trị của )(σσ ' spsp không được lớn hơn 700MPa đối với cốt thép cán nóng, 550MPa đối với cốt thép tăng cường độ bằng gia nhiệt. Đối với cốt thép sợi bị uốn cong, giá trị của )(σσ ' spsp không được vượt quá sers, 0,86R . 6 3.2.2 Độ chính xác của giá trị ứng suất trước Giá trị ứng suất trước khi đưa vào tính toán phải được nhân với hệ số độ chính xác sp γ : spsp ∆γ1γ ±= Lấy dấu cộng (+) khi có ảnh hưởng bất lợi của ứng suất trước (tức là trong giai đoạn làm việc cụ thể của kết cấu hoặc bộ phận đang xem xét của kết cấu, ứng suất trước làm giảm khả năng chịu lực, thúc đẩy sự hình thành vết nứt…) ; lấy dấu trừ (-) khi có ảnh hưởng có lợi của ứng suất tr ước. 7 Trường hợp tạo ứng suất trước bằng phương pháp cơ học, đại lượng sp ∆γ lấy giá trị 0,1; còn khi tạo ứng suất trước bằng phương pháp nhiệt - điện , sp ∆γ được xác định bằng công thức : 0,1 n 1 1 σ p 0,5∆γ p sp sp ≥ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ += n p là số thanh cốt thép căng trên tiết diện kết cấu. Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định khi tính toán tổn hao ứng suất trước trong cốt thép, cũng như khi tính theo điều kiện nứt và tính toán theo biến dạng đại lượng sp ∆γ lấy giá trị 0∆γ sp = . 8 3.3 ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG BÊTÔNG 3.3.1 Phân tích đàn hồi tiết diện SƠ ĐỒ ỨNG LỰC TRONG CỐT THÉP y sp y ' sp y ' s y ' s y s σ ' s A' s σ ' s p A' s p σ s p A s p σ s A s P e 0p ®−êng ® i qua träng t©m tiÕt diÖn quy ®æi 9 ' sp ' spspsp ' s ' sssred AαAαAαAαAA ++++= Trong đó: A red là diện tích tiết diện quy đổi; A là diện tích tiết diện bêtông có xét đến sự giảm yếu do các lỗ chờ đặt cốt thép căng. Khi sự giảm yếu bởi các lỗ này nhỏ hơn 3% thì không cần kể đến; Các hệ số ' spsp ' ss α,α,α,α lần lượt là tỷ số giữa môđun đàn hồi của cốt thép tương ứng và bêtông; Các đại lượng ' spsp ' ss A,A,A,A lần lượt là diện tích cốt thép tương ứng như trên hình. Ảnh hưởng của cốt thép trong tiết diện quy đổi xem như không đáng kể khi tổng diện tích cốt thép trên tiết diện nhỏ hơn 0,8%, trong trường hợp đó tiết diện tương đương được chấp nhận bằng tiết diện bêtông. 10 Mômen tĩnh của tiết diện quy đổi đối với mép chịu kéo được xác định theo công thức: ( ) ( ) '' s ' ssss ' sp ' sp ' spspspspred ahAαaAαahAαaAαSS −++−++= Trong đó: h là chiều cao thiết diện ; ssp a,a lần lượt là khoảng cách từ mép dầm phía dưới đến trọng tâm cốt thép căng phía dưới và cốt thép thường phía dưới ; ' s ' sp a,a lần lượt là khoảng cách từ mép dầm phía trên đến trọng tâm cốt thép căng phía trên và cốt thép thường phía trên ; S là mômen tĩnh của tiết diện bêtông. [...]... của b tông 18 3.4 TỔN HAO ỨNG SUẤT TRƯỚC 3.4.1 Khái quát chung Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 phân chia các loại tổn hao ứng suất trước làm hai nhóm : nhóm các tổn hao thứ nhất và nhóm các tổn hao thứ hai Các tổn hao thứ nhất xuất hiện trong giai đoạn từ đầu đến khi b tông được gây ứng suất trước, còn các tổn hao thứ hai xuất hiện trong giai đoạn sau khi b tông được gây ứng suất trước Tổn hao ứng suất. .. các tổn hao thành phần Trong Bảng 3.3 chỉ ra các tổn hao theo các nhóm cần được tính toán tương ứng với phương pháp tạo ứng suất trước 19 Bảng 3.2 : Các loại tổn hao ứng suất trước trong cốt thép căng Thứ tự Nguyên nhân gây tổn hao 1 I – Các tổn hao thứ nhất : Chùng ứng suất của cốt thép (căng trên bệ) 2 3 Tổn hao ứng suất trước Trên bệ Trên b tông σ1 - Chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và b tông. .. σ 7 = 0 32 h )Tổn hao do co ngót b tông σ 8 = ε shb E s ε shb là biến dạng do co ngót của b tông Tổn hao ứng suất trước do co ngót của b tông Tổn hao σ 8 theo phương pháp gây ứng suất trước [MPa] Loại b tông Trên bệ Đóng rắn tự nhiên a) B35 và thấp hơn b) B40 c) B45 và cao hơn 40 50 60 Trên b tông Dưỡng hộ nhiệt Không phụ thuộc trong điều kiện điều kiện đóng áp suất khí quyển rắn của b tông 35 40 50... 100MPa Bảng 3.3 : Các nhóm tổn hao ứng suất trước Phương pháp tạo ứng suất trước Các tổn hao thứ nhất Các tổn hao thứ hai σ l1 σ l2 Phương pháp căng trên bệ σ1 ;σ 2 ;σ 3 ;σ 4 ;σ 5 ;σ 6 σ 8 ;σ 9 Phương pháp căng trên b tông σ 3 ;σ 4 σ 7 ; σ 8 ; σ 9 ; σ 10 ; σ 11 21 3.4.2 TÍNH TOÁN CÁC TỔN HAO Xác định một cách chính xác các nguyên nhân, quy luật và phương pháp tính toán tổn hao ứng suất trước là một vấn... độ của b tông khi gây ứng suất trước; σ 6 , R bp , σ bp được tính bằng MPa σ1 ÷ σ 5 ; 30 - Trường hợp có dưỡng hộ nhiệt: Trường hợp b tông được dưỡng hộ nhiệt thì cường độ b tông phát triển nhanh hơn và do vậy tổn hao do từ biến nhanh của b tông ít hơn so với trường hợp không có dưỡng hộ nhiệt Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 đưa ra chỉ dẫn về tính toán tổn hao ứng suất trước do từ biến nhanh của b tông. .. cốt thép và các bộ phận σ4 σ4 5 Biến dạng khuôn σ5 - 6 Từ biến nhanh của b tông σ6 - 7 II – Các tổn hao thứ hai : Chùng ứng suất của cốt thép (căng trên BT) - σ7 8 Co ngót của b tông σ8 σ8 9 Từ biến của b tông σ9 σ9 10 Biến dạng của b tông do ép mặt - σ 10 11 Biến dạng của các mối nối - σ 11 20 Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định trong mọi trường hợp tổng các tổn hao thứ nhất và các tổn hao thứ hai... b tông Đối với các kết cấu dạng trụ tròn có đường kính đến 3m, ép cục bộ bề mặt b tông do cốt thép đai dạng xoắn hay vòng tròn làm b tông bị biến dạng theo phương bán kính và gây ra tổn hao ứng suất trước Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 đưa ra công thức tính tổn hao ứng suất trước do biến dạng ép mặt của b tông như sau: σ 10 = 70 − 0,22d ext Trong đó: d ext là đường kính ngoài của kết cấu, tính bằng cm σ... kính ngoài của kết cấu, tính bằng cm σ 10 tính bằng MPa Đối với các kết cấu có đường kính lớn hơn 3m, tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 cho phép không phải tính tổn hao do biến dạng ép mặt của b tông 35 k) Tổn hao do biến dạng mối nối Trường hợp kết cấu được lắp ghép từ các khối và được ép lại với nhau bằng ứng suất trước, tổn hao ứng suất trước do biến dạng ép các mối nối được tính theo chỉ dẫn của tiêu... thường đưa ra các phương pháp đơn giản, gần đúng để tính toán tổn hao ứng suất trước 22 1) Các tổn hao thứ nhất a) Tổn hao do chùng ứng suất trong cốt thép - Đối với sợi thép và tao thép xoắn: ⎛ ⎞ σ sp σ 1 = ⎜ 0,22 − 0,1 ⎟σ sp ⎜ ⎟ R s,ser ⎝ ⎠ - Đối với thanh thép: σ 1 = 0,1σ sp − 20 Đại lượng σ sp là ứng suất căng ban đầu (chưa kể đến các tổn hao) , được tính bằng MPa; Rs,ser là cường độ tiêu chuẩn của... Tổn hao do từ biến của b tông σ 9 = 150α σ bp khi R bp R bp ⎞ ⎛ σ bp σ 9 = 300α⎜ − 0,375 ⎟ ⎟ ⎜R ⎠ ⎝ bp σ bp khi σ bp R bp ≤ 0,75 > 0,75 σ bp được xác định tại mức trọng tâm cốt thép dọc S và S’, có kể đến các tổn hao σ 1 ÷ σ 5 ; α là hệ số, được lấy: α = 1 khi b tông đóng rắn tự nhiện; α = 0,85 khi có dưỡng hộ nhiệt trong áp suất khí quyển 34 j) Tổn hao do biến dạng ép mặt của b tông Đối với các kết . KẾT CẤU BÊTÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC BÀI 3 : ỨNG SUẤT TRƯỚC VÀ TỔN HAO ỨNG SUẤT TRƯỚC 3.1 KHÁI QUÁT CHUNG Các giai đoạn chịu lực của kết cấu bê tông ứng suất. đến khi b tông được gây ứng suất trước, còn các tổn hao thứ hai xuất hiện trong giai đoạn sau khi b tông được gây ứng suất trước. Tổn hao ứng suất trước