Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế

198 trang phuongnguyen 1930

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

ket_cau_be_tong_va_be_tong_cot_thep_tieu_chuan_thiet_ke.pdf

Nội dung text: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế

www.ketcau.com TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng việt nam TCXDVN 356 : 2005 Xuất bản lần 1 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế Concrete and reinforced concrete structures – Design standard hà nội - 2005 3
www.ketcau.com lời nói đầu TCXDVN 356 : 2005 thay thế cho TCVN 5574 : 1991. TCXDVN 356 : 2005 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Vụ Khoa học Công nghệ trình Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số 34/2005/QĐ-BXD. 4
www.ketcau.com Bộ Xây dựng cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Số: 34 /2005/QĐ-BXD Hà nội, ngày 10 tháng 10 năm 2005 Quyết định Về việc ban hành TCXDVN 356 : 2005 "Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế" bộ trưởng Bộ Xây dựng - Căn cứ Nghị định số 36 / 2003 / NĐ-CP ngày 4 / 4 / 2003 của Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Xây dựng; - Xét đề nghị của Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ, quyết định Điều 1. Ban hành kèm theo quyết định này 01 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam : TCXDVN 356 : 2005 "Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế". Điều 2. Quyết định này có hiệu lực sau 15 ngày, kể từ ngày đăng công báo Điều 3. Các Ông Chánh văn phòng Bộ, Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ và Thủ trưởng các đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này ./. K/t Bộ trưởng bộ xây dựng thứ trưởng Nơi nhận: - Như điều 3 - VP Chính Phủ - Công báo - Bộ Tư pháp Đã ký - Vụ Pháp chế - Lưu VP&Vụ KHCN Nguyễn Văn Liên 5
www.ketcau.com Tiêu chuẩn xây dựng việt nam tcXDvn Xuất bản lần 1 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Concrete and reinforced concrete structures – Design standard 1 Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn này thay thế cho tiêu chuẩn TCVN 5574 : 1991. 1.2 Tiêu chuẩn này dùng để thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của nhà và công trình có công năng khác nhau, làm việc dưới tác động có hệ thống của nhiệt độ trong phạm vi không cao hơn +50°C và không thấp hơn –70°C. 1.3 Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép làm từ bê tông nặng, bê tông nhẹ, bê tông hạt nhỏ, bê tông tổ ong, bê tông rỗng cũng như bê tông tự ứng suất. 1.4 Những yêu cầu quy định trong tiêu chuẩn này không áp dụng cho các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép các công trình thủy công, cầu, đường hầm giao thông, đường ống ngầm, mặt đường ô tô và đường sân bay; kết cấu xi măng lưới thép, cũng như không áp dụng cho các kết cấu làm từ bê tông có khối lượng riêng trung bình nhỏ hơn 500 kg/m3 và lớn hơn 2500 kg/m3, bê tông Polymer, bê tông có chất kết dính vôi – xỉ và chất kết dính hỗn hợp (ngoại trừ trường hợp sử dụng các chất kết dính này trong bê tông tổ ong), bê tông dùng chất kết dính bằng thạch cao và chất kết dính đặc biệt, bê tông dùng cốt liệu hữu cơ đặc biệt, bê tông có độ rỗng lớn trong cấu trúc. 1.5 Khi thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép làm việc trong điều kiện đặc biệt (chịu tác động động đất, trong môi trường xâm thực mạnh, trong điều kiện độ ẩm cao, v.v ) phải tuân theo các yêu cầu bổ sung cho các kết cấu đó của các tiêu chuẩn tương ứng. 2 Tiêu chuẩn viện dẫn Trong tiêu chuẩn này được sử dụng đồng thời và có trích dẫn các tiêu chuẩn sau: - TCVN 4612 : 1988 Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng. Kết cấu bê tông cốt thép. Ký hiệu quy ước và thể hiện bản vẽ; - TCVN 5572 : 1991 Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Bản vẽ thi công; - TCVN 6048 : 1995 Bản vẽ nhà và công trình xây dựng. Ký hiệu cho cốt thép bê tông; - TCVN 5898 : 1995 Bản vẽ xây dựng và công trình dân dụng. Bản thống kê cốt thép; - TCVN 3118 : 1993 Bê tông nặng. Phương pháp xác định cường độ nén; 6
TCXDVN 356 : 2005 - TCVN 1651 : 1985 Thép cốt bê tông cán nóng; - TCVN 3101 : 1979 Dây thép các bon thấp kéo nguội dùng làm cốt thép bê tông; - TCVN 3100 : 1979 Dây thép tròn dùng làm cốt thép bê tông ứng lực trước; - TCVN 6284 : 1997 Thép cốt bê tông dự ứng lực (Phần 1–5); - TCVN 2737 : 1995 Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế; - TCXD 327 : 2004 Kết cấu bê tông cốt thép. Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển; - TCVN 197 : 1985 Kim loại. Phương pháp thử kéo; - TCXD 227 : 1999 Cốt thép trong bê tông. Hàn hồ quang; - TCVN 3223 : 1994 Que hàn điện dùng cho thép các bon và thép hợp kim thấp; - TCVN 3909 : 1994 Que hàn điện dùng cho thép các bon và hợp kim thấp. Phương pháp thử; - TCVN 1691 : 1975 Mối hàn hồ quang điện bằng tay; - TCVN 3993 : 1993 Que hàn điện dùng cho thép các bon và hợp kim thấp. Phương pháp thử. 3 Thuật ngữ, đơn vị đo và ký hiệu 3.1 Thuật ngữ Tiêu chuẩn này sử dụng các đặc trưng vật liệu “cấp độ bền chịu nén của bê tông” và “cấp độ bền chịu kéo của bê tông” thay tương ứng cho “mác bê tông theo c•ờng độ chịu nén” và “mác bê tông theo c•ờng độ chịu kéo” đã dùng trong tiêu chuẩn TCVN 5574 : 1991. Cấp độ bền chịu nén của bê tông: ký hiệu bằng chữ B, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn (150 mm x 150 mm x 150 mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày. Cấp độ bền chịu kéo của bê tông: ký hiệu bằng chữ Bt, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu kéo tiêu chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày. Mác bê tông theo c•ờng độ chịu nén: ký hiệu bằng chữ M, là cường độ của bê tông, lấy bằng giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị daN/cm2, xác định trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn (150 mm x 150 mm x 150 mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày. Mác bê tông theo c•ờng độ chịu kéo: ký hiệu bằng chữ K, là cường độ của bê tông, lấy bằng giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị daN/cm2, xác định 7
TCXDVN 356 : 2005 trên các mẫu thử kéo tiêu chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày. Tương quan giữa cấp độ bền chịu nén (kéo) của bê tông và mác bê tông theo cường độ chịu nén (kéo) xem Phụ lục A. Kết cấu bê tông: là kết cấu làm từ bê tông không đặt cốt thép hoặc đặt cốt thép theo yêu cầu cấu tạo mà không kể đến trong tính toán. Các nội lực tính toán do tất cả các tác động trong kết cấu bê tông đều chịu bởi bê tông. Kết cấu bê tông cốt thép: là kết cấu làm từ bê tông có đặt cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo. Các nội lực tính toán do tất cả các tác động trong kết cấu bê tông cốt thép chịu bởi bê tông và cốt thép chịu lực. Cốt thép chịu lực: là cốt thép đặt theo tính toán. Cốt thép cấu tạo: là cốt thép đặt theo yêu cầu cấu tạo mà không tính toán. Cốt thép căng: là cốt thép được ứng suất trước trong quá trình chế tạo kết cấu trước khi có tải trọng sử dụng tác dụng. Chiều cao làm việc của tiết diện: là khoảng cách từ mép chịu nén của cấu kiện đến trọng tâm tiết diện của cốt thép dọc chịu kéo. Lớp bê tông bảo vệ: là lớp bê tông có chiều dày tính từ mép cấu kiện đến bề mặt gần nhất của thanh cốt thép. Lực tới hạn: Nội lực lớn nhất mà cấu kiện, tiết diện của nó (với các đặc trưng vật liệu được lựa chọn) có thể chịu được. Trạng thái giới hạn: là trạng thái mà khi vượt quá kết cấu không còn thỏa mãn các yêu cầu sử dụng đề ra đối với nó khi thiết kế. Điều kiện sử dụng bình th•ờng: là điều kiện sử dụng tuân theo các yêu cầu tính đến trước theo tiêu chuẩn hoặc trong thiết kế, thỏa mãn các yêu cầu về công nghệ cũng như sử dụng. 3.2 Đơn vị đo Trong tiêu chuẩn này sử dụng hệ đơn vị đo SI. Đơn vị chiều dài: m; đơn vị ứng suất: MPa; đơn vị lực: N (bảng chuyển đổi đơn vị xem phụ lục G). 3.3 Ký hiệu và các thông số 3.3.1 Các đặc trưng hình học b chiều rộng tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn tiết diện chữ T và chữ I; bf , bÂf chiều rộng cánh tiết diện chữ T và chữ I tương ứng trong vùng chịu kéo và nén; h chiều cao của tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I; h f , hÂf phần chiều cao của cánh tiết diện chữ T và chữ I tương ứng nằm trong vùng chịu kéo và nén; 8
TCXDVN 356 : 2005 a , aÂ khoảng cách từ hợp lực trong cốt thép tương ứng với S và SÂ đến biên gần nhất của tiết diện; , chiều cao làm việc của tiết diện, tương ứng bằng h–а và h–a’; h0 h0Â x chiều cao vùng bê tông chịu nén; ξ chiều cao tương đối của vùng bê tông chịu nén, bằng x h0 ; s khoảng cách cốt thép đai theo chiều dài cấu kiện; e0 độ lệch tâm của lực dọc N đối với trọng tâm của tiết diện quy đổi, xác định theo chỉ dẫn nêu trong điều 4.2.12; e0p độ lệch tâm của lực nén trước P đối với trọng tâm tiết diện quy đổi, xác định theo chỉ dẫn nêu trong điều 4.3.6; e0,tot độ lệch tâm của hợp lực giữa lực dọc N và lực nén trước P đối với trọng tâm tiết diện quy đổi; e , eÂ tương ứng là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến hợp lực trong cốt thép S và SÂ ; es , esp tương ứng là khoảng cách tương ứng từ điểm đặt lực dọc N và lực nén trước P đến trọng tâm tiết diện cốt thép S ; l nhịp cấu kiện; l0 chiều dài tính toán của cấu kiện chịu tác dụng của lực nén dọc; giá trị l0 lấy theo Bảng 31, Bảng 32 và điều 6.2.2.16; i bán kính quán tính của tiết diện ngang của cấu kiện đối với trọng tâm tiết diện; d đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép; ' As , As tương ứng là diện tích tiết diện của cốt thép không căng S và cốt thép căng S' ; còn khi xác định lực nén trước P – tương ứng là diện tích của phần tiết diện cốt thép không căng S và S' ; ' Asp , Asp tương ứng là diện tích tiết diện của phần cốt thép căng S và SÂ ; Asw diện tích tiết diện của cốt thép đai đặt trong mặt phẳng vuông góc với trục dọc cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng; As,inc diện tích tiết diện của thanh cốt thép xiên đặt trong mặt phẳng nghiêng góc với trục dọc cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng; à hàm lượng cốt thép xác định như tỉ số giữa diện tích tiết diện cốt thép S và diện tích tiết diện ngang của cấu kiện bh0 , không kể đến phần cánh chịu nén và kéo; A diện tích toàn bộ tiết diện ngang của bê tông; 9
TCXDVN 356 : 2005 Ab diện tích tiết diện của vùng bê tông chịu nén; Abt diện tích tiết diện của vùng bê tông chịu kéo; Ared diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện, xác định theo chỉ dẫn ở điều 4.3.6; Aloc1 diện tích bê tông chịu nén cục bộ; SbÂ 0 , Sb0 mômen tĩnh của diện tích tiết diện tương ứng của vùng bê tông chịu nén và chịu kéo đối với trục trung hòa; Ss0 , SsÂ0 mômen tĩnh của diện tích tiết diện cốt thép tương ứng S và SÂ đối với trục trung hòa; I mô men quán tính của tiết diện bê tông đối với trọng tâm tiết diện của cấu kiện; Ired mô men quán tính của tiết diện quy đổi đối với trọng tâm của nó, xác định theo chỉ dẫn ở điều 4.3.6; Is mô men quán tính của tiết diện cốt thép đối với trọng tâm của tiết diện cấu kiện; Ib0 mô men quán tính của tiết diện vùng bê tông chịu nén đối với trục trung hòa; Is0 , IsÂ0 mô men quán tính của tiết diện cốt thép tương ứng S và SÂ đối với trục trung hòa; Wred mô men kháng uốn của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ chịu kéo ở biên, xác định như đối với vật liệu đàn hồi theo chỉ dẫn ở điều 4.3.6. 3.3.2 Các đặc trưng vị trí cốt thép trong tiết diện ngang của cấu kiện S ký hiệu cốt thép dọc: - khi tồn tại cả hai vùng tiết diện bê tông chịu kéo và chịu nén do tác dụng của ngoại lực: S biểu thị cốt thép đặt trong vùng chịu kéo; - khi toàn bộ vùng bê tông chịu nén: S biểu thị cốt thép đặt ở biên chịu nén ít hơn; - khi toàn bộ vùng bê tông chịu kéo: + đối với các cấu kiện chịu kéo lệch tâm: biểu thị cốt thép đặt ở biên chịu kéo nhiều hơn; + đối với cấu kiện chịu kéo đúng tâm: biểu thị cốt thép đặt trên toàn bộ tiết diện ngang của cấu kiện; SÂ ký hiệu cốt thép dọc: - khi tồn tại cả hai vùng tiết diện bê tông chịu kéo và chịu nén do tác dụng của ngoại lực: SÂ biểu thị cốt thép đặt trong vùng chịu nén; - khi toàn bộ vùng bê tông chịu nén: biểu thị cốt thép đặt ở biên chịu nén nhiều hơn; - khi toàn bộ vùng bê tông chịu kéo đối với các cấu kiện chịu kéo lệch tâm: biểu thị cốt thép đặt ở biên chịu kéo ít hơn đối với cấu kiện chịu kéo lệch tâm. 10
TCXDVN 356 : 2005 3.3.3 Ngoại lực và nội lực F ngoại lực tập trung; M mômen uốn; M t mômen xoắn; N lực dọc; Q lực cắt. 3.3.4 Các đặc trưng vật liệu Rb , Rb,ser cường độ chịu nén tính toán dọc trục của bê tông ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai; Rbn cường độ chịu nén tiêu chuẩn dọc trục của bê tông ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất (cường độ lăng trụ); Rbt , Rbt,ser cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bê tông ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai; Rbtn cường độ chịu kéo tiêu chuẩn dọc trục của bê tông ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất; Rbp cường độ của bê tông khi bắt đầu chịu ứng lực trước; Rs , Rs,ser cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai; Rsw cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép ngang xác định theo các yêu cầu của điều 5.2.2.4; Rsc cường độ chịu nén tính toán của cốt thép ứng với các trạng thái giới hạn thứ nhất; Eb mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo; Es mô đun đàn hồi của cốt thép. 3.3.5 Các đặc trưng của cấu kiện ứng suất trước P lực nén trước, xác định theo công thức (8) có kể đến hao tổn ứng suất trong cốt thép ứng với từng giai đoạn làm việc của cấu kiện; σ sp , σ spÂ tương ứng là ứng suất trước trong cốt thép S và SÂ trước khi nén bê tông khi căng cốt thép trên bệ (căng trước) hoặc tại thời điểm giá trị ứng suất trước trong bê tông bị giảm đến không bằng cách tác động lên cấu kiện ngoại lực thực tế hoặc ngoại lực quy ước. Ngoại lực thực tế hoặc quy ước đó phải được xác định phù hợp với yêu cầu nêu trong các điều 4.3.1 và 4.3.6, trong đó có kể đến hao tổn ứng suất trong cốt thép ứng với từng giai đoạn làm việc của cấu kiện; 11
TCXDVN 356 : 2005 σ bp ứng suất nén trong bê tông trong quá trình nén trước, xác định theo yêu cầu của các điều 4.3.6 và 4.3.7 có kể đến hao tổn ứng suất trong cốt thép ứng với từng giai đoạn làm việc của cấu kiện; γ sp hệ số độ chính xác khi căng cốt thép, xác định theo yêu cầu ở điều 4.3.5. 4 Chỉ dẫn chung 4.1 Những nguyên tắc cơ bản 4.1.1 Các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần được tính toán và cấu tạo, lựa chọn vật liệu và kích thước sao cho trong các kết cấu đó không xuất hiện các trạng thái giới hạn với độ tin cậy theo yêu cầu. 4.1.2 Việc lựa chọn các giải pháp kết cấu cần xuất phát từ tính hợp lý về mặt kinh tế – kỹ thuật khi áp dụng chúng trong những điều kiện thi công cụ thể, có tính đến việc giảm tối đa vật liệu, năng lượng, nhân công và giá thành xây dựng bằng cách: - Sử dụng các vật liệu và kết cấu có hiệu quả; - Giảm trọng lượng kết cấu; - Sử dụng tối đa đặc trưng cơ lý của vật liệu; - Sử dụng vật liệu tại chỗ. 4.1.3 Khi thiết kế nhà và công trình, cần tạo sơ đồ kết cấu, chọn kích thước tiết diện và bố trí cốt thép đảm bảo được độ bền, độ ổn định và sự bất biến hình không gian xét trong tổng thể cũng như riêng từng bộ phận của kết cấu trong các giai đoạn xây dựng và sử dụng. 4.1.4 Cấu kiện lắp ghép cần phù hợp với điều kiện sản xuất bằng cơ giới trong các nhà máy chuyên dụng. Khi lựa chọn cấu kiện cho kết cấu lắp ghép, cần ưu tiên sử dụng kết cấu ứng lực trước làm từ bê tông và cốt thép cường độ cao, cũng như các kết cấu làm từ bê tông nhẹ và bê tông tổ ong khi không có yêu cầu hạn chế theo các tiêu chuẩn tương ứng liên quan. Cần lựa chọn, tổ hợp các cấu kiện bê tông cốt thép lắp ghép đến mức hợp lý mà điều kiện sản xuất lắp dựng và vận chuyển cho phép. 4.1.5 Đối với kết cấu đổ tại chỗ, cần chú ý thống nhất hóa các kích thước để có thể sử dụng ván khuôn luân chuyển nhiều lần, cũng như sử dụng các khung cốt thép không gian đã được sản xuất theo mô đun. 4.1.6 Đối với các kết cấu lắp ghép, cần đặc biệt chú ý đến độ bền và tuổi thọ của các mối nối. Cần áp dụng các giải pháp công nghệ và cấu tạo sao cho kết cấu mối nối truyền lực một cách chắc chắn, đảm bảo độ bền của chính cấu kiện trong vùng nối cũng như đảm bảo sự dính kết của bê tông mới đổ với bê tông cũ của kết cấu. 4.1.7 Cấu kiện bê tông được sử dụng: 12
TCXDVN 356 : 2005 a) phần lớn trong các kết cấu chịu nén có độ lệch tâm của lực dọc không vượt quá giới hạn nêu trong điều 6.1.2.2. b) trong một số kết cấu chịu nén có độ lệch tâm lớn cũng như trong các kết cấu chịu uốn khi mà sự phá hoại chúng không gây nguy hiểm trực tiếp cho người và sự toàn vẹn của thiết bị (các chi tiết nằm trên nền liên tục, v.v ). Chú thích: kết cấu được coi là kết cấu bê tông nếu độ bền của chúng trong quá trình sử dụng chỉ do riêng bê tông đảm bảo. 4.2 Những yêu cầu cơ bản về tính toán 4.2.1 Kết cấu bê tông cốt thép cần phải thoả mãn những yêu cầu về tính toán theo độ bền (các trạng thái giới hạn thứ nhất) và đáp ứng điều kiện sử dụng bình thường (các trạng thái giới hạn thứ hai). a) Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất nhằm đảm bảo cho kết cấu: - không bị phá hoại giòn, dẻo, hoặc theo dạng phá hoại khác (trong trường hợp cần thiết, tính toán theo độ bền có kể đến độ võng của kết cấu tại thời điểm trước khi bị phá hoại); - không bị mất ổn định về hình dạng (tính toán ổn định các kết cấu thành mỏng) hoặc về vị trí (tính toán chống lật và trượt cho tường chắn đất, tính toán chống đẩy nổi cho các bể chứa chìm hoặc ngầm dưới đất, trạm bơm, v.v ); - không bị phá hoại vì mỏi (tính toán chịu mỏi đối với các cấu kiện hoặc kết cấu chịu tác dụng của tải trọng lặp thuộc loại di động hoặc xung: ví dụ như dầm cầu trục, móng khung, sàn có đặt một số máy móc không cân bằng); - không bị phá hoại do tác dụng đồng thời của các yếu tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường (tác động định kỳ hoặc thường xuyên của môi trường xâm thực hoặc hỏa hoạn). b) Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu sao cho: - không cho hình thành cũng như mở rộng vết nứt quá mức hoặc vết nứt dài hạn nếu điều kiện sử dụng không cho phép hình thành hoặc mở rộng vết nứt dài hạn. - không có những biến dạng vượt quá giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động). 4.2.2 Tính toán kết cấu về tổng thể cũng như tính toán từng cấu kiện của nó cần tiến hành đối với mọi giai đoạn: chế tạo, vận chuyển, thi công, sử dụng và sửa chữa. Sơ đồ tính toán ứng với mỗi giai đoạn phải phù hợp với giải pháp cấu tạo đã chọn. Cho phép không cần tính toán kiểm tra sự mở rộng vết nứt và biến dạng nếu qua thực nghiệm hoặc thực tế sử dụng các kết cấu tương tự đã khẳng định được: bề rộng vết nứt ở mọi giai đoạn không vượt quá giá trị cho phép và kết cấu có đủ độ cứng ở giai đoạn sử dụng. 13
TCXDVN 356 : 2005 4.2.3 Khi tính toán kết cấu, trị số tải trọng và tác động, hệ số độ tin cậy về tải trọng, hệ số tổ hợp, hệ số giảm tải cũng như cách phân loại tải trọng thường xuyên và tạm thời cần lấy theo các tiêu chuẩn hiện hành về tải trọng và tác động. Tải trọng được kể đến trong tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai cần phải lấy theo các chỉ dẫn điều 4.2.7 và 4.2.11. Chú thích: 1) ở những vùng khí hậu quá nóng mà kết cấu không được bảo vệ phải chịu bức xạ mặt trời thì cần kể đến tác dụng nhiệt khí hậu. 2) Đối với kết cấu tiếp xúc với nước (hoặc nằm trong nước) cần phải kể đến áp lực đẩy ngược của nước (tải trọng lấy theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thủy công). 3) Các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cũng cần được đảm bảo khả năng chống cháy theo yêu cầu của các tiêu chuẩn hiện hành. 4.2.4 Khi tính toán cấu kiện của kết cấu lắp ghép có kể đến nội lực bổ sung sinh ra trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp, tải trọng do trọng lượng bản thân cấu kiện cần nhân với hệ số động lực, lấy bằng 1,6 khi vận chuyển và lấy bằng 1,4 khi cẩu lắp. Đối với các hệ số động lực trên đây, nếu có cơ sở chắc chắn cho phép lấy các giá trị thấp hơn nhưng không thấp hơn 1,25. 4.2.5 Các kết cấu bán lắp ghép cũng như kết cấu toàn khối dùng cốt chịu lực chịu tải trọng thi công cần được tính toán theo độ bền, theo sự hình thành và mở rộng vết nứt và theo biến dạng trong hai giai đoạn làm việc sau đây: a) Trước khi bê tông mới đổ đạt cường độ quy định, kết cấu được tính toán theo tải trọng do trọng lượng của phần bê tông mới đổ và của mọi tải trọng khác tác dụng trong quá trình đổ bê tông. b) Sau khi bê tông mới đổ đạt cường độ quy định, kết cấu được tính toán theo tải trọng tác dụng trong quá trình xây dựng và tải trọng khi sử dụng. 4.2.6 Nội lực trong kết cấu bê tông cốt thép siêu tĩnh do tác dụng của tải trọng và các chuyển vị cưỡng bức (do sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm của bê tông, chuyển dịch của gối tựa, v.v ), cũng như nội lực trong các kết cấu tĩnh định khi tính toán theo sơ đồ biến dạng, được xác định có xét đến biến dạng dẻo của bê tông, cốt thép và xét đến sự có mặt của vết nứt. Đối với các kết cấu mà phương pháp tính toán nội lực có kể đến biến dạng dẻo của bê tông cốt thép chưa được hoàn chỉnh, cũng như trong các giai đoạn tính toán trung gian cho kết cấu siêu tĩnh có kể đến biến dạng dẻo, cho phép xác định nội lực theo giả thuyết vật liệu làm việc đàn hồi tuyến tính. 4.2.7 Khả năng chống nứt của các kết cấu hay bộ phận kết cấu được phân thành ba cấp phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chúng và loại cốt thép được dùng. Cấp 1: Không cho phép xuất hiện vết nứt; Cấp 2: Cho phép có sự mở rộng ngắn hạn của vết nứt với bề rộng hạn chế acrc1 nhưng bảo đảm sau đó vết nứt chắc chắn sẽ được khép kín lại; 14
TCXDVN 356 : 2005 Cấp 3: Cho phép có sự mở rộng ngắn hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế acrc1 và có sự mở rộng dài hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế acrc2 . Bề rộng vết nứt ngắn hạn được hiểu là sự mở rộng vết nứt khi kết cấu chịu tác dụng đồng thời của tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời ngắn hạn và dài hạn. Bề rộng vết nứt dài hạn được hiểu là sự mở rộng vết nứt khi kết cấu chỉ chịu tác dụng của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn. Cấp chống nứt của kết cấu bê tông cốt thép cũng như giá trị bề rộng giới hạn cho phép của vết nứt trong điều kiện môi trường không bị xâm thực cho trong Bảng 1 (đảm bảo hạn chế thấm cho kết cấu) và Bảng 2 (bảo vệ an toàn cho cốt thép). Bảng 1 – Cấp chống nứt và giá trị bề rộng vết nứt giới hạn, để đảm bảo hạn chế thấm cho kết cấu Cấp chống nứt và giá trị bề rộng vết nứt giới hạn, mm Điều kiện làm việc của kết cấu để đảm bảo hạn chế kết cấu bị thấm khi toàn bộ tiết diện chịu Cấp 1* 1. Kết cấu chịu kéo acrc1 = 0,3 áp lực của chất acrc2 = 0,2 lỏng hoặc hơi khi một phần tiết diện chịu Cấp 3 nén 2. Kết cấu chịu áp lực của vật acrc1 = 0,3 Cấp 3 liệu rời acrc2 = 0,2 * Cần ưu tiên dùng kết cấu ứng lực trước. Chỉ khi có cơ sở chắc chắn mới cho phép dùng kết cấu không ứng lực trước với cấp chống nứt yêu cầu là cấp 3. Tải trọng sử dụng dùng trong tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo điều kiện hình thành, mở rộng hoặc khép kín vết nứt lấy theo Bảng 3. Nếu trong các kết cấu hay các bộ phận của chúng có yêu cầu chống nứt là cấp 2 và 3 mà dưới tác dụng của tải trọng tương ứng theo Bảng 3 vết nứt không hình thành, thì không cần tính toán theo điều kiện mở rộng vết nứt ngắn hạn và khép kín vết nứt (đối với cấp 2), hoặc theo điều kiện mở rộng vết nứt ngắn hạn và dài hạn (đối với cấp 3). Các yêu cầu cấp chống nứt cho kết cấu bê tông cốt thép nêu trên áp dụng cho vết nứt thẳng góc và vết nứt xiên so với trục dọc cấu kiện. Để tránh mở rộng vết nứt dọc cần có biện pháp cấu tạo (ví dụ: đặt cốt thép ngang). Đối với cấu kiện ứng suất trước, ngoài những biện pháp trên còn cần hạn chế ứng suất nén trong bê tông trong giai đoạn nén trước bê tông (xem điều 4.3.7). 15
TCXDVN 356 : 2005 4.2.8 Tại các đầu mút của cấu kiện ứng suất trước với cốt thép không có neo, không cho phép xuất hiện vết nứt trong đoạn truyền ứng suất (xem điều 5.2.2.5) khi cấu kiện chịu tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn với hệ số γ f lấy bằng 1,0. Trong trường hợp này, ứng suất trước trong cốt thép trong đoạn truyền ứng suất được coi như tăng tuyến tính từ giá trị 0 đến giá trị tính toán lớn nhất. Cho phép không áp dụng các yêu cầu trên cho phần tiết diện nằm từ mức trọng tâm tiết diện quy đổi đến biên chịu kéo (theo chiều cao tiết diện) khi có tác dụng của ứng lực trước, nếu trong phần tiết diện này không bố trí cốt thép căng không có neo. Bảng 2 – Cấp chống nứt của kết cấu bê tông cốt thép và giá trị bề rộng vết nứt giới hạn acrc1 và acrc2 , nhằm bảo vệ an toàn cho cốt thép Cấp chống nứt và các giá trị acrc1 và acrc2 , mm Thép thanh nhóm Thép thanh nhóm Thép thanh nhóm CI, A-I, CII, A-II, A-V, A-VI AT-VII Điều kiện làm việc của CIII, A-III, A-IIIB, kết cấu CIV A-IV Thép sợi nhóm Thép sợi nhóm B-II và Thép sợi nhóm B-II và B-I và Bp-I Bp-II, K-7, K-19 có Bp-II và K-7 có đường đường kính không kính nhỏ không lớn hơn nhỏ hơn 3,5 mm 3,0 mm 1. ở nơi được che Cấp 3 Cấp 3 Cấp 3 phủ acrc1 = 0,4 acrc1 = 0,3 acrc1 = 0,2 acrc2 = 0,3 acrc2 = 0,2 acrc2 = 0,1 2. ở ngoài trời Cấp 3 Cấp 3 Cấp 2 hoặc trong đất, ở acrc1 = 0,4 acrc1 = 0,2 trên hoặc dưới mực acrc1 = 0,2 a = 0,3 a = 0,1 nước ngầm crc2 crc2 3. ở trong đất có Cấp 3 Cấp 2 Cấp 2 mực nước ngầm acrc1 = 0,3 a = 0,2 a = 0,1 thay thay đổi crc1 crc1 acrc2 = 0,2 Ghi chú: 1. Ký hiệu nhóm thép xem điều 5.2.1.1 và 5.2.1.9. 2. Đối với thép cáp, các quy định trong bảng này được áp dụng đối với sợi thép ngoài cùng. 3. Đối với kết cấu sử dụng cốt thép dạng thanh nhóm A-V, làm việc ở nơi được che phủ hoặc ngoài trời, khi đã có kinh nghiệm thiết kế và sử dụng các kết cấu đó, thì cho phép tăng giá trị acrc1 và acrc2 lên 0,1 mm so với các giá trị trong bảng này. 16
TCXDVN 356 : 2005 4.2.9 Trong trường hợp, khi chịu tác dụng của tải trọng sử dụng, theo tính toán trong vùng chịu nén của cấu kiện ứng suất trước có xuất hiện vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện trong các giai đoạn sản xuất, vận chuyển và lắp dựng, thì cần xét đến sự suy giảm khả năng chống nứt của vùng chịu kéo cũng như sự tăng độ võng trong quá trình sử dụng. Đối với cấu kiện được tính toán chịu tác dụng của tải trọng lặp, không cho phép xuất hiện các vết nứt nêu trên. 4.2.10 Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép ít cốt thép mà khả năng chịu lực của chúng mất đi đồng thời với sự hình thành vết nứt trong vùng bê tông chịu kéo (xem điều 7.1.2.8), thì diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu kéo cần phải tăng lên ít nhất 15% so với diện tích cốt thép yêu cầu khi tính toán theo độ bền. Bảng 3 – Tải trọng và hệ số độ tin cậy về tải trọng γ f Cấp Tải trọng và hệ số độ tin cậyγ f khi tính toán theo điều kiện chống mở rộng vết nứt nứt của ngắn hạn dài hạn khép kín kết cấu hình thành vết nứt bê tông vết nứt cốt thép Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn 1 – – – và tạm thời ngắn hạn với γ f > 1,0* Tải trọng thường xuyên; Tải trọng Tải trọng tải trọng tạm thời dài hạn thường xuyên; thường và tạm thời ngắn hạn với tải trọng tạm xuyên; Tải γ f > 1,0* (tính toán để thời dài hạn và trọng tạm 2 làm rõ sự cần thiết phải tạm thời ngắn – thời dài hạn kiểm tra theo điều kiện hạn với γ f = với γ f = không mở rộng vết nứt 1,0* 1,0* ngắn hạn và khép kín chúng) Tải trọng thường xuyên; Tải trọng tải trọng tạm thời dài hạn thường và tạm thời ngắn hạn với xuyên; tải 3 Như trên – γ f = 1,0* (tính toán để trọng tạm làm rõ sự cần thiết phải thời dài hạn kiểm tra theo điều kiện với γ f = 17
TCXDVN 356 : 2005 mở rộng vết nứt) 1,0* * Hệ số γ f được lấy như khi tính toán theo độ bền. Ghi chú: 1. Tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn được lấy theo điều 4.2.3. 2. Tải trọng đặc biệt phải được kể đến khi tính toán theo điều kiện hình thành vết nứt trong trường hợp sự có mặt của vết nứt dẫn đến tình trạng nguy hiểm (nổ, cháy, v.v ). 4.2.11 Độ võng và chuyển vị của các cấu kiện kết cấu không được vượt quá giới hạn cho phép cho trong Phụ lục C. Độ võng giới hạn của các cấu kiện thông dụng cho trong Bảng 4. 4.2.12 Khi tính toán theo độ bền các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép chịu tác dụng của lực nén dọc, cần chú ý tới độ lệch tâm ngẫu nhiên ea do các yếu tố không được kể đến trong tính toán gây ra. Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea trong mọi trường hợp được lấy không nhỏ hơn: - 1/600 chiều dài cấu kiện hoặc khoảng cách giữa các tiết diện của nó được liên kết chặn chuyển vị; - 1/30 chiều cao của tiết diện cấu kiện. Ngoài ra, đối với các kết cấu lắp ghép cần kể đến chuyển vị tương hỗ có thể xảy ra của các cấu kiện. Các chuyển vị này phụ thuộc vào loại kết cấu, phương pháp lắp dựng, v.v Đối với các cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh, giá trị độ lệch tâm e0 của lực dọc so với trọng tâm tiết diện quy đổi được lấy bằng độ lệch tâm được xác định từ phân tích tĩnh học kết cấu, nhưng không nhỏ hơn ea . Trong các cấu kiện của kết cấu tĩnh định, độ lệch tâm e0 được lấy bằng tổng độ lệch tâm được xác định từ tính toán tĩnh học và độ lệch tâm ngẫu nhiên. Bảng 4 – Độ võng giới hạn của các cấu kiện thông dụng Giới hạn độ Loại cấu kiện võng 1. Dầm cầu trục với: a) cầu trục quay tay 1/500L b) cầu trục chạy điện 1/600L 2. Sàn có trần phẳng, cấu kiện của mái và tấm tường treo (khi tính tấm tường ngoài mặt phẳng) a) khi L < 6 m (1/200) L b) khi 6 m Ê L Ê 7,5 m 3 cm 18
TCXDVN 356 : 2005 c) khi L > 7,5m (1/250)L 3. Sàn với trần có sườn và cầu thang a) khi L 10 m (1/400)L Ghi chú: L là nhịp của dầm hoặc bản kê lên 2 gối; đối với công xôn L = 2L1 với L1 là chiều dài vươn của công xôn. Chú thích: 1. Khi thiết kế kết cấu có độ vồng trước thì lúc tính toán kiểm tra độ võng cho phép trừ đi độ vồng đó nếu không có những hạn chế gì đặc biệt. 2. Khi chịu tác dụng của tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn, độ võng của dầm hay bản trong mọi trường hợp không được vượt quá 1/150 nhịp hoặc 1/75 chiều dài vươn của công xôn. 3. Khi độ võng giới hạn không bị ràng buộc bởi yêu cầu về công nghệ sản xuất và cấu tạo mà chỉ bởi yêu cầu về thẩm mỹ, thì để tính toán độ võng chỉ lấy các tải trọng tác dụng dài hạn. Trong trường hợp này lấy γ f = 1 19
TCXDVN 356 : 2005 4.2.13 Khoảng cách giữa các khe co giãn nhiệt cần phải được xác định bằng tính toán. Đối với kết cấu bê tông cốt thép thường và kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước có yêu cầu chống nứt cấp 3, cho phép không cần tính toán khoảng cách nói trên nếu chúng không vượt quá trị số trong Bảng 5. Bảng 5 – Khoảng cách lớn nhất giữa các khe co giãn nhiệt cho phép không cần tính toán, m Điều kiện làm việc của kết cấu Kết cấu Trong đất Trong nhà Ngoài trời Khung lắp ghép 40 35 30 có bố trí thép cấu tạo 30 25 20 Bê tông Toàn khối không bố trí thép cấu 20 15 10 tạo Khung lắp nhà một tầng 72 60 48 ghép nhà nhiều tầng 60 50 40 Bê tông cốt thép Khung bán lắp ghép hoặc toàn khối 50 40 30 Kết cấu bản đặc toàn khối 40 30 25 hoặc bán lắp ghép Chú thích: 1. Trị số trong bảng này không áp dụng cho các kết cấu chịu nhiệt độ dưới – 40°C. 2. Đối với kết cấu nhà một tầng, được phép tăng trị số cho trong bảng lên 20%. 3. Trị số cho trong bảng này đối với nhà khung là ứng với trường hợp khung không có hệ giằng cột hoặc khi hệ giằng đặt ở giữa khối nhiệt độ. 4.3 Những yêu cầu bổ sung khi thiết kế kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước 4.3.1 Giá trị của ứng suất trước σ sp và σ spÂ tương ứng trong cốt thép căng S và SÂ cần được chọn với độ sai lệch p sao cho thoả mãn các điều kiện sau đây: σ sp (σ'sp )+p ÊRs,ser ùỹ ý (1) σ sp ()σ'sp -p ³0,3Rs,ser ỵù trong đó: p tính bằng MPa, được xác định như sau: 20
TCXDVN 356 : 2005 - trong trường hợp căng bằng phương pháp cơ học: p = 0,05σ sp ; - trong trường hợp căng bằng phương pháp nhiệt điện và cơ nhiệt điện: 360 p = 30 + (2) l với l – chiều dài thanh cốt thép căng (khoảng cách giữa các mép ngoài của bệ), mm. Trong trường hợp căng bằng thiết bị được tự động hóa, giá trị tử số 360 trong công thức (2) được thay bằng 90. 4.3.2 Giá trị ứng suất σ con1 và σ conÂ 1 tương ứng trong cốt thép căng S và SÂ được kiểm soát sau khi căng trên bệ lấy tương ứng bằng σ sp và σ spÂ (xem điều 4.3.1) trừ đi hao tổn do biến dạng neo và ma sát của cốt thép (xem điều 4.3.3). Giá trị ứng suất trong cốt thép căng S và SÂ được khống chế tại vị trí đặt lực kéo khi căng cốt thép trên bê tông đã rắn chắc được lấy tương ứng bằng σ con 2 và σ conÂ 2 , trong đó các giá trị σ con 2 và σ conÂ 2 được xác định từ điều kiện đảm bảo ứng suất σ sp và σ spÂ trong tiết diện tính toán. Khi đó σ con 2 và σ conÂ 2 được tính theo công thức: ộ p P e0p ysp ự σ con2 = σ sp - α ờ + ỳ (3) ở Ared I red ỷ ộ p P e0p yspÂ ự σ Â = σ Â - α ờ - ỳ con2 sp A I ở red red ỷ (4) Trong các công thức (3) và (4): σ sp , σ spÂ – xác định không kể đến hao tổn ứng suất; P , e0p – xác định theo công thức (8) và (9), trong đó các giá trị σ sp và σ spÂ có kể đến những hao tổn ứng suất thứ nhất; ysp , yspÂ – xem điều 4.3.6; α = Es Eb . ứng suất trong cốt thép của kết cấu tự ứng lực được tính toán từ điều kiện cân bằng với ứng suất (tự gây ra) trong bê tông. ứng suất tự gây của bê tông trong kết cấu được xác định từ mác bê tông theo khả năng tự gây ứng suất S p có kể đến hàm lượng cốt thép, sự phân bố cốt thép trong bê tông (theo một trục, hai trục, ba trục), cũng như trong các trường hợp cần thiết cần kể đến hao tổn ứng suất do co ngót, từ biến của bê tông khi kết cấu chịu tải trọng. chú thích: Trong các kết cấu làm từ bê tông nhẹ có cấp từ B7,5 đến B12,5, các giá trị σ con2 và σ conÂ 2 không được vượt quá các giá trị tương ứng là 400 MPa và 550 MPa. 21
TCXDVN 356 : 2005 4.3.3 Khi tính toán cấu kiện ứng lực trước, cần kể đến hao tổn ứng suất trước trong cốt thép khi căng: - Khi căng trên bệ cần kể đến: + những hao tổn thứ nhất: do biến dạng neo, do ma sát cốt thép với thiết bị nắn hướng, do chùng ứng suất trong cốt thép, do thay đổi nhiệt độ, do biến dạng khuôn (khi căng cốt thép trên khuôn), do từ biến nhanh của bê tông. + những hao tổn thứ hai: do co ngót và từ biến của bê tông: - Khi căng trên bê tông cần kể đến: + những hao tổn thứ nhất: do biến dạng neo, do ma sát cốt thép với thành ống đặt thép (cáp) hoặc với bề mặt bê tông của kết cấu. + những hao tổn thứ hai: do chùng ứng suất trong cốt thép, do co ngót và từ biến của bê tông, do nén cục bộ của các vòng cốt thép lên bề mặt bê tông, do biến dạng mối nối giữa các khối bê tông (đối với các kết cấu lắp ghép từ các khối). Hao tổn ứng suất trong cốt thép được xác định theo bảng 6 nhưng tổng giá trị các hao tổn ứng suất không được lấy nhỏ hơn 100 MPa. Khi tính toán cấu kiện tự ứng lực chỉ kể đến hao tổn ứng suất do co ngót và từ biến của bê tông tùy theo mác bê tông tự ứng lực trước và độ ẩm của môi trường. Đối với các kết cấu tự ứng lực làm việc trong điều kiện bão hòa nước, không cần kể đến hao tổn ứng suất do co ngót. Bảng 6 – Hao tổn ứng suất Các yếu tố gây hao tổn Giá trị hao tổn ứng suất, MPa ứng suất trước trong cốt khi căng trên bệ khi căng trên bê tông thép A. Những hao tổn thứ nhất 1. Chùng ứng suất trong cốt thép ã khi căng bằng phương pháp cơ học ổ σ ử ỗ0 22 sp - 0 1ữσ a) đối với thép sợi ỗ , , ữ sp ố Rs,ser ứ – b) đối với thép thanh 0,1σ sp -20 – ã khi căng bằng phương pháp nhiệt điện hay cơ nhiệt 22
TCXDVN 356 : 2005 điện a) đối với thép sợi 0,05σ sp – b) đối với thép thanh 0,03σ sp – ở đây: σ sp , MPa, được lấy không kể đến hao tổn ứng suất. Nếu giá trị hao tổn tính được mang dấu “trừ” thì lấy giá trị bằng 0. 23
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 6 – Hao tổn ứng suất (tiếp theo) Các yếu tố gây hao tổn Giá trị hao tổn ứng suất, MPa ứng suất trước trong cốt khi căng trên bệ thép khi căng trên bê tông 2. Chênh lệch nhiệt Đối với bê tông cấp từ B15 đến độ giữa cốt thép B40: – căng trong vùng bị 1,25 Dt nung nóng và thiết bị Đối với bê tông cấp B45 và lớn – nhận lực căng khi bê hơn: tông bị nóng 1,0 Dt trong đó: Dt – chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép được nung nóng và bệ căng cố định (ngoài vùng nung nóng) nhận lực căng, oC. Khi thiếu số liệu chính xác lấy Dt = 65oC. Khi căng cốt thép trong quá trình gia nhiệt tới trị số đủ để bù cho hao tổn ứng suất do chênh lệch nhiệt độ, thì hao tổn ứng suất do chênh lệch nhiệt độ lấy bằng 0. 3. Biến dạng của Dl Dl1 + Dl2 Es Es neo đặt ở thiết bị l l căng trong đó: Dl – biến dạng của trong đó: Dl1 – biến các vòng đệm bị ép, các đầu neo dạng của êcu hay bị ép cục bộ, lấy bằng 2 mm; khi các bản đệm giữa có sự trượt giữa các thanh cốt các neo và bê tông, thép trong thiết bị kẹp dùng lấy bằng 1 mm; nhiều lần, Dl xác định theo công Dl2 – biến dạng của thức: neo hình cốc, êcu Dl = 1,25 + 0,15 d neo, lấy bằng 1 mm. với d – đường kính thanh cốt l – chiều dài cốt thép 24
TCXDVN 356 : 2005 thép, mm; căng (một sợi), hoặc l – chiều dài cốt thép căng cấu kiện, mm. (khoảng cách giữa mép ngoài của các gối trên bệ của khuôn hoặc thiết bị), mm. Khi căng bằng nhiệt điện, hao tổn do biến dạng neo không kể đến trong tính toán vì chúng đã được kể đến khi xác định độ giãn dài toàn phần của cốt thép 25
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 6 – Hao tổn ứng suất (tiếp theo) Các yếu tố gây hao tổn Giá trị hao tổn ứng suất, MPa ứng suất trong cốt thép khi căng trên bệ khi căng trên bê tông 4. Ma sát của cốt thép a) với thành ống ổ 1 ử σ sp ỗ1- ữ rãnh hay bề mặt bê ố eωχ +δθ ứ tông trong đó: e – cơ số lôgarit tự nhiên; δ , ω – hệ số, xác định theo bảng 7; χ – chiều dài tính từ thiết bị căng đến tiết diện tính toán, m; θ – tổng góc chuyển hướng của trục cốt thép, radian; σ sp – được lấy không kể đến hao tổn ứng suất. b) với thiết bị nắn ổ 1 ử σ sp ỗ1 - ữ hướng ố eδθ ứ trong đó: e – cơ số lôgarit tự nhiên; δ – hệ số, lấy bằng 0,25; θ – tổng góc chuyển hướng của trục cốt thép, radian; σ sp – được lấy không kể đến hao tổn ứng suất. 5. Biến dạng của ∆l η Es khuôn thép khi chế l tạo kết cấu bê tông cốt thép ứng lực 26
TCXDVN 356 : 2005 trước trong đó: η – hệ số, lấy bằng: – n -1 + η = , khi căng cốt thép 2n bằng kích; n -1 + η = , khi căng cốt thép 4n bằng phương pháp cơ nhiệt điện sử dụng máy tời (50% lực do tải trọng của vật nặng). 27
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 6 – Hao tổn ứng suất (tiếp theo) Các yếu tố gây hao tổn Giá trị hao tổn ứng suất, MPa ứng suất trong cốt thép khi căng trên bệ khi căng trên bê tông n – số nhóm cốt thép được căng không đồng thời. Dl – độ dịch lại gần nhau của các gối trên bệ theo phương tác dụng của lực P , được xác định từ tính toán biến dạng khuôn. l – khoảng cách giữa các mép ngoài của các gối trên bệ căng. Khi thiếu các số liệu về công nghệ chế tạo và kết cấu khuôn, hao tổn do biến dạng khuôn lấy bằng 30 MPa. Khi căng bằng nhiệt điện, hao tổn do biến dạng khuôn trong tính toán không kể đến vì chúng đã được kể đến khi xác định độ giãn dài toàn phần của cốt thép. 6. Từ biến nhanh của bê tông a) Đối với bê tông σ σ 40 bp khi bp Ê α đóng rắn tự nhiên Rbp Rbp ổσ ử σ 40α + 85βỗ bp -α ữ khi bp > α ỗ ữ ố Rbp ứ Rbp trong đó α và β – hệ số, lấy như sau: α = 0,25 + 0,025 Rbp , nhưng không lớn hơn 0,8; β = 5,25 – 0,185 Rbp , nhưng không lớn hơn 2,5 và không nhỏ hơn 1,1; 28
TCXDVN 356 : 2005 σ bp – được xác định tại mức trọng tâm cốt thép dọc S và SÂ , có kể đến hao tổn theo mục 1 đến 5 trong bảng này. Đối với bê tông nhẹ, khi cường độ tại thời điểm bắt đầu gây ứng lực trước bằng 11 MPa hay nhỏ hơn thì thay hệ số 40 thành 60. b) Đối với bê tông Hao tổn tính theo công thức ở mục được dưỡng hộ nhiệt 6a của bảng này, sau đó nhân với hệ số 0,85. 29
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 6 – Hao tổn ứng suất (tiếp theo) Các yếu tố gây hao tổn Giá trị hao tổn ứng suất, MPa ứng suất trong cốt thép khi căng trên bệ khi căng trên bê tông B. Những hao tổn thứ hai 7. Chùng ứng suất trong cốt thép a) Đối với thép sợi – ổ σ ử ỗ sp ữ ỗ0,22 - 0,1ữσ sp ố Rs,ser ứ b) Đối với thép thanh – 0,1σ sp - 20 (xem chú giải cho mục 1 trong bảng này) 8. Co ngót của bê Bê tông Bê tông được dưỡng Không phụ thuộc tông (xem điều 4.3.4) đóng rắn hộ nhiệt trong điều điều kiện đóng rắn tự nhiên kiện áp suất của khí quyển bê tông Bê a) B35 và thấp 40 35 30 tông hơn nặng b) B40 50 40 35 c) B45 và lớn 60 50 40 hơn d) nhóm A Hao tổn được xác định theo mục 40 8a, b trong bảng này và nhân với hệ số1,3 Bê e) nhóm B Hao tổn được xác định theo mục 50 tông 8a hạt trong bảng này và nhân với hệ nhỏ số1,5 f) nhóm C Hao tổn được xác định theo mục 40 8a trong bảng này như đối với bê tông nặng đóng rắn tự nhiên 30
TCXDVN 356 : 2005 Bê g) loại đặc 50 45 40 tông chắc nhẹ h) loại có lỗ 70 60 50 có cốt rỗng liệu nhỏ 9. Từ biến của bê tông (xem điều 4.3.4) a) Đối với bê tông nặng và bê tông nhẹ 150α σbp Rbp khi σbp Rbp Ê0,75 ; có cốt liệu nhỏ đặc 300α (σ bp Rbp - 0,375) khi σ bp Rbp > 0,75 , chắc. trong đó: σ bp – lấy như ở mục 6 trong bảng này; α – hệ số, lấy như sau: + với bê tông đóng rắn tự nhiên, lấy α = 1; + với bê tông được dưỡng hộ nhiệt trong điều kiện áp suất khí quyển, lấy α = 0,85. 31
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 6 – Hao tổn ứng suất (kết thúc) Các yếu tố gây hao tổn Giá trị hao tổn ứng suất, MPa ứng suất trong cốt thép khi căng trên bệ khi căng trên bê tông b) Bê tông nhóm A Hao tổn được tính theo công thức ở mục 9a trong hạt nhỏ bảng này, sau đó nhân kết quả với hệ số 1,3 nhóm B Hao tổn được tính theo công thức ở mục 9a trong bảng này, sau đó nhân kết quả với hệ số 1,5 nhóm C Hao tổn được tính theo công thức ở mục 9a trong bảng này khi α = 0,85 c) Bê tông nhẹ dùng cốt Hao tổn được tính theo công thức ở mục 9a trong liệu nhỏ rỗng bảng này, sau đó nhân kết quả với hệ số 1,2 10. ép cục bộ bề mặt bê – 70 – 0,22 dext tông do cốt thép có dạng trong đó: dext – đường đai xoắn hay dạng đai kính ngoài của kết cấu, tròn (khi kết cấu có cm đường kính nhỏ hơn 3 m) 11. Biến dạng nén do – Dl n Es khe nối giữa các blốc l (đối với kết cấu lắp ghép trong đó: n – số lượng từ các blốc). khe nối giữa kết cấu và thiết bị khác theo chiều dài của cốt thép căng; ∆l – biến dạng ép sát tại mỗi khe: + với khe được nhồi bê tông, lấy ∆l = 0,3 mm; + với khe ghép trực tiếp, lấy ∆l = 0,5 mm; l – chiều dài cốt thép căng, mm. 32
TCXDVN 356 : 2005 Ghi chú: 1. Hao tổn ứng suất trong cốt thép căng SÂ được xác định giống như trong cốt thép S ; 2. Đối với kết cấu bê tông cốt thép tự ứng lực, hao tổn do co ngót và từ biến của bê tông được xác định theo số liệu thực nghiệm. 3. Ký hiệu cấp độ bền của bê tông xem điều 5.1.1. 4.3.4 Khi xác định hao tổn ứng suất do co ngót và từ biến của bê tông theo mục 8 và 9 trong bảng 6 cần lưu ý: a) Khi biết trước thời hạn chất tải lên kết cấu, hao tổn ứng suất cần được nhân thêm với hệ số ϕl , xác định theo công thức sau: 4t ϕ = (5) l 100 + 3t trong đó: t – thời gian tính bằng ngày, xác định như sau: - khi xác định hao tổn ứng suất do từ biến: tính từ ngày nén ép bê tông; - khi xác định hao tổn ứng suất do co ngót: tính từ ngày kết thúc đổ bê tông. b) Đối với kết cấu làm việc trong điều kiện có độ ẩm không khí thấp hơn 40%, hao tổn ứng suất cần được tăng lên 25%. Trường hợp các kết cấu làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, làm việc trong vùng khí hậu nóng và không được bảo vệ tránh bức xạ mặt trời hao tổn ứng suất cần tính tăng lên 50%. c) Nếu biết rõ loại xi măng, thành phần bê tông, điều kiện chế tạo và sử dụng kết cấu, cho phép sử dụng các phương pháp chính xác hơn để xác định hao tổn ứng suất khi phương pháp đó được chứng minh là có cơ sở theo qui định hiện hành. Bảng 7 – Các hệ số để xác định hao tổn ứng suất do ma sát cốt thép Các hệ số để xác định hao tổn do ma sát cốt thép (xem mục 4, Bảng 6) ống rãnh hay bề mặt δ khi cốt thép là tiếp xúc ω bó thép hay sợi thép thanh có gờ 1. Loại ống rãnh – có bề mặt kim 0,0030 0,35 0,40 loại – có bề mặt bê tông tạo bởi khuôn bằng lõi cứng 0 0,55 0,65 – có bề mặt bê tông tạo bởi khuôn bằng 0,0015 0,55 0,65 33
TCXDVN 356 : 2005 lõi mềm 2. Bề mặt bê tông 0 0,55 0,65 4.3.5 Trị số ứng suất trước trong cốt thép đưa vào tính toán cần nhân với hệ số độ chính xác khi căng cốt thép γ sp : γ sp = 1 ± Dγ sp (6) Trong công thức (6), 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 một bộ phận đang xét của cấu kiện, ứng suất trước làm giảm khả năng chịu lực thúc đẩy sự hình thành vết nứt, v.v ); lấy dấu "trừ" khi có ảnh hưởng có lợi. Trong trường hợp tạo ứng suất trước bằng phương pháp cơ học, giá trị Dγ sp lấy bằng 0,1; khi căng bằng phương pháp nhiệt điện và cơ nhiệt điện Dγ sp được xác định bằng công thức: P ổ 1 ử ∆γ = 0,5 ỗ1+ ữ (7) sp σ ỗ ữ sp ố np ứ nhưng lấy không nhỏ hơn 0,1; trong công thức (7): p , σ sp – xem điều 4.3.1; n p – số lượng thanh cốt thép căng trong tiết diện cấu kiện. Khi xác định hao tổn ứng suất trong cốt thép, cũng như khi tính toán theo điều kiện mở rộng vết nứt và tính toán theo biến dạng cho phép lấy giá trị ∆γ sp bằng không. 4.3.6 ứng suất trong bê tông và cốt thép, cũng như lực nén trước trong bê tông dùng để tính toán kết cấu bê tông ứng lực trước được xác định theo chỉ dẫn sau: ứng suất trong tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện được xác định theo các nguyên tắc tính toán vật liệu đàn hồi. Trong đó, tiết diện tính toán là tiết diện tương đương bao gồm tiết diện bê tông có kể đến sự giảm yếu do các ống, rãnh và diện tích tiết diện các cốt thép dọc (căng và không căng) nhân với hệ số a là tỉ số giữa mô đun đàn hồi của cốt thép Es và bê tông Eb . Khi trên tiết diện có bê tông với nhiều loại và cấp độ bền khác nhau, thì phải quy đổi về một loại hoặc một cấp dựa trên tỉ lệ mô đun đàn hồi của chúng. ứng lực nén trước P và độ lệch tâm của nó e0 p so với trọng tâm của tiết diện quy đổi được xác định theo các công thức: P = σ sp Asp +σ spÂ AspÂ -σ s As -σ sÂ AsÂ (8) σ sp Asp ysp +σ sÂ AsÂ yÂs -σ Âsp AspÂ yÂsp -σ s As ys e = (9) 0 p P 34
TCXDVN 356 : 2005 trong đó: σ s và σ sÂ – tương ứng là ứng suất trong cốt thép không căng S và SÂ gây nên do co ngót và từ biến trong bê tông; ysp , yspÂ , ys , ysÂ – tương ứng là các khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến các điểm đặt hợp lực của nội lực trong cốt thép căng S và không căng SÂ (Hình 1). σ's A's σ' A' sp sp s s ' ' p s y y ' y đường đi qua trọng tâm tiết diện quy đổi p 0 e p s s y y P σsp Asp σ s As Hình 1 – Sơ đồ lực nén trước trong cốt thép trên tiết diện ngang của cấu kiện bê tông cốt thép Trong trường hợp cốt thép căng có dạng cong, các giá trị σ sp và σ spÂ cần nhân với cosθ và cosθ Â , với θ và θ Â tương ứng là góc nghiêng của trục cốt thép với trục dọc cấu kiện (tại tiết diện đang xét). Các ứng suất σ sp và σ spÂ được lấy như sau: a) Trong giai đoạn nén trước bê tông: có kể đến các hao tổn thứ nhất. b) Trong đoạn sử dụng: có kể đến các hao tổn thứ nhất và thứ hai Giá trị các ứng suất σ s và σ sÂ lấy như sau: c) Trong giai đoạn nén trước bê tông: lấy bằng hao tổn ứng suất do từ biến nhanh theo mục 6 bảng 6. d) Trong giai đoạn sử dụng: lấy bằng tổng các hao tổn ứng suất do co ngót và từ biến của bê tông theo mục 6, 8 và 9 bảng 6. 4.3.7 ứng suất nén trong bê tông σ bp trong giai đoạn nén trước bê tông phải thỏa mãn điều kiện: tỷ số σ bp Rbp không được vượt quá giá trị cho trong Bảng 8. ứng suất σ bp xác định tại mức thớ chịu nén ngoài cùng của bê tông có kể đến hao tổn theo mục 1 đến 6 bảng 6 và với hệ số độ chính xác khi căng cốt thép γ sp = 1 . Bảng 8 – Tỷ số giữa ứng suất nén trong bê tông σ bp ở giai đoạn nén trước và cường độ của bê tông Rbp khi bắt đầu chịu ứng lực trước (σ bp Rbp ) 35
TCXDVN 356 : 2005 Tỉ số σ bp Rbp không lớn hơn Trạng thái ứng suất Phương pháp của tiết diện căng cốt thép khi nén khi nén đúng tâm lệch tâm 1. ứng suất bị giảm Trên bệ (căng trước) 0,85 0,95* hay không đổi khi kết cấu chịu tác dụng của Trên bê tông (căng sau) 0,70 0,85 ngoại lực 2. ứng suất bị tăng khi Trên bệ (căng trước) 0,65 0,70 kết cấu chịu tác dụng Trên bê tông (căng sau) 0,60 0,65 của ngoại lực * áp dụng cho các cấu kiện được sản xuất theo điều kiện tăng dần lực nén, khi có các chi tiết liên kết bằng thép tại gối và cốt thép gián tiếp với hàm lượng thép theo thể tích àv ³ 0,5% (xem điều 8.5.3) trên đoạn không nhỏ hơn chiều dài đoạn truyền ứng suất l p (xem điều 5.2.2.5), cho phép lấy giá trị σ bp Rbp =1,0 . Ghi chú: Đối với bê tông nhẹ từ cấp B7,5 đến B12,5, giá trị σ bp Rbp nên lấy không lớn hơn 0,3. 4.3.8 Đối với kết cấu ứng lực trước mà có dự kiến trước đến việc điều chỉnh ứng suất nén trong bê tông trong quá trình sử dụng (ví dụ: trong các lò phản ứng, bể chứa, tháp truyền hình), cần sử dụng cốt thép căng không bám dính, thì cần có các biện pháp có hiệu quả để bảo vệ cốt thép không bị ăn mòn. Đối với các kết cấu ứng suất trước không bám dính, cần tính toán theo các yêu cầu khả năng chống nứt cấp 1. 4.4 Nguyên tắc chung khi tính toán các kết cấu phẳng và kết cấu khối lớn có kể đến tính phi tuyến của bê tông cốt thép 4.4.1 Việc tính toán hệ kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (kết cấu tuyến tính, kết cấu phẳng, kết cấu không gian và kết cấu khối lớn) đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai được thực hiện theo ứng suất, nội lực, biến dạng và chuyển vị. Các yếu tố ứng suất, nội lực, biến dạng và chuyển vị đó được tính toán từ những tác động của ngoại lực lên các kết cấu nói trên (tạo thành hệ kết cấu của nhà và công trình) và cần kể đến tính phi tuyến vật lý, tính không đẳng hướng và trong một số trường hợp cần thiết phải kể đến từ biến và sự tích tụ các hư hỏng (trong một quá trình dài) và tính phi tuyến hình học (phần lớn trong các kết cấu thành mỏng). Ghi chú: Tính không đẳng hướng là sự không giống nhau về tính chất (ở đây là tính chất cơ học) theo các hướng khác nhau. Tính trực hướng là một dạng của tính không đẳng hướng, trong đó sự không giống nhau về tính chất là theo các hướng thuộc ba mặt phẳng đối xứng vuông góc với nhau từng đôi một. 4.4.2 Cần kể đến tính phi tuyến vật lý, tính không đẳng hướng và tính từ biến trong những tương quan xác định trong quan hệ ứng suất - biến dạng, cũng như trong điều kiện bền và chống nứt của vật liệu. Khi đó cần chia ra làm hai giai đoạn biến dạng của cấu kiện: trước và sau khi hình thành vết nứt. 36
TCXDVN 356 : 2005 4.4.3 Trước khi hình thành vết nứt, phải sử dụng mô hình phi tuyến trực hướng đối với bê tông. Mô hình này cho phép kể đến sự phát triển có hướng của hiệu ứng giãn nở và tính không đồng nhất của sự biến dạng khi nén và kéo. Cho phép sử dụng mô hình gần đẳng hướng của bê tông. Mô hình này cho phép kể đến sự xuất hiện của các yếu tố nêu trên theo ba chiều. Đối với bê tông cốt thép, tính toán trong giai đoạn này cần xuất phát từ tính biến dạng đồng thời theo phương dọc trục của cốt thép và phần bê tông bao quanh nó, ngoại trừ đoạn đầu mút cốt thép không bố trí neo chuyên dụng. Khi có nguy cơ phình cốt thép, cần hạn chế trị số ứng suất nén giới hạn. Chú thích: Sự giãn nở là sự tăng về thể tích của vật thể khi nén do có sự phát triển của các vết vi nứt cũng như các vết nứt có chiều dài lớn. 4.4.4 Theo điều kiện bền của bê tông, cần kể đến tổ hợp ứng suất theo các hướng khác nhau, vì cường độ chịu nén hai trục và ba trục lớn hơn cường độ chịu nén một trục, còn khi chịu nén và kéo đồng thời cường độ đó có thể nhỏ hơn khi bê tông chỉ chịu nén hoặc kéo. Trong những trường hợp cần thiết, cần lưu ý tính dài hạn của ứng suất tác dụng. Điều kiện bền của bê tông cốt thép không có vết nứt cần được xác lập trên cơ sở điều kiện bền của các vật liệu thành phần khi xem bê tông cốt thép như môi trường hai thành phần. 4.4.5 Lấy điều kiện bền của bê tông trong môi trường hai thành phần làm điều kiện hình thành vết nứt. 4.4.6 Sau khi xuất hiện vết nứt, cần sử dụng mô hình vật thể không đẳng hướng dạng tổng quát trong quan hệ phi tuyến giữa nội lực hoặc ứng suất với chuyển vị có kể đến các yếu tố sau: - Góc nghiêng của vết nứt so với cốt thép và sơ đồ vết nứt; - Sự mở rộng vết nứt và trượt của các biên vết nứt; - Độ cứng của cốt thép: + theo phương dọc trục: có kể đến sự dính kết của cốt thép với dải hoặc đoạn bê tông giữa các vết nứt; + theo phương tiếp tuyến với biên vết nứt: có kể đến độ mềm của phần bê tông tại các biên vết nứt và ứng suất dọc trục và ứng suất tiếp tương ứng trong cốt thép tại vết nứt; - Độ cứng của bê tông: + giữa các vết nứt: có kể đến lực dọc và trượt của phần bê tông giữa các vết nứt (trong sơ đồ vết nứt giao nhau, độ cứng này được giảm đi); + tại các vết nứt: có kể đến lực dọc và trượt của phần bê tông tại biên vết nứt; - Sự mất dần từng phần tính đồng thời của biến dạng dọc trục của cốt thép và bê tông giữa các vết nứt. Trong mô hình biến dạng của cấu kiện không cốt thép có vết nứt, chỉ kể đến độ cứng của bê tông trong khoảng giữa các vết nứt. 37
TCXDVN 356 : 2005 Trong những trường hợp xuất hiện các vết nứt xiên, cần kể đến đặc điểm riêng của biến dạng bê tông trong vùng phía trên các vết nứt. 4.4.7 Bề rộng vết nứt và chuyển dịch trượt tương đối của các biên vết nứt cần xác định trên cơ sở chuyển dịch theo hướng khác nhau của các thanh cốt thép so với các biên của vết nứt cắt qua chúng, có xét đến khoảng cách giữa các vết nứt và điều kiện chuyển dịch đồng thời. 4.4.8 Điều kiện bền của cấu kiện phẳng và kết cấu khối lớn có vết nứt cần xác định dựa trên các giả thuyết sau: - Phá hoại xảy ra do cốt thép bị giãn dài đáng kể tại các vết nứt nguy hiểm nhất, thường nằm nghiêng so với thanh cốt thép và sự phá vỡ bê tông của một dải hay blốc giữa các vết nứt hoặc ngoài các vết nứt (ví dụ: tại vùng chịu nén của bản nằm trên các vết nứt); - Cường độ chịu nén của bê tông bị suy giảm bởi ứng suất kéo sinh ra do lực dính giữa bê tông và cốt thép chịu kéo theo hướng vuông góc, cũng như do chuyển dịch ngang của cốt thép gần biên vết nứt; - Khi xác định cường độ của bê tông cần xét đến sơ đồ hình thành vết nứt và góc nghiêng của vết nứt so với cốt thép; - Cần kể đến ứng suất pháp trong thanh cốt thép hướng theo dọc trục cốt thép. Cho phép kể đến ứng suất tiếp trong cốt thép tại vị trí có vết nứt (hiệu ứng nagen), cho rằng các thanh cốt thép không thay đổi hướng; - Tại vết nứt phá hoại, các thanh cốt thép cắt qua nó đều đạt cường độ chịu kéo tính toán (đối với cốt thép không có giới hạn chảy thì ứng suất cần được kiểm soát trong quá trình tính toán về biến dạng). Cường độ bê tông tại các vùng khác nhau sẽ được đánh giá theo các ứng suất trong bê tông như trong một thành phần của môi trường hai thành phần (không kể đến ứng suất quy đổi trong cốt thép giữa các vết nứt được xác định có kể đến ứng suất tại các vết nứt, sự bám dính và sự mất dần từng phần tính đồng thời của biến dạng dọc trục của bê tông với cốt thép). 4.4.9 Đối với các kết cấu bê tông cốt thép có thể chịu được các biến dạng dẻo nhỏ, cho phép xác định khả năng chịu lực của chúng bằng phương pháp cân bằng giới hạn. 4.4.10 Khi tính toán kết cấu theo độ bền, biến dạng, sự hình thành và mở rộng vết nứt theo phương pháp phần tử hữu hạn, cần kiểm tra các điều kiện bền, khả năng chống nứt của tất cả các phần tử của kết cấu, cũng như kiểm tra điều kiện xuất hiện các biến dạng quá mức của kết cấu. Khi đánh giá trạng thái giới hạn theo độ bền, cho phép một số phần tử bị phá hoại, nếu như điều đó không dẫn đến sự phá hoại tiếp theo của kết cấu và sau khi tải trọng đang xét thôi tác dụng, kết cấu vẫn sử dụng được bình thường hoặc có thể khôi phục được. 38
TCXDVN 356 : 2005 5 Vật liệu dùng cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép 5.1 Bê tông 5.1.1 Phân loại bê tông và phạm vi sủ dụng 5.1.1.1 Tiêu chuẩn này cho phép dùng các loại bê tông sau: - Bê tông nặng có khối lượng riêng trung bình từ 2200 kg/m3 đến 2500 kg/m3; - Bê tông hạt nhỏ có khối lượng riêng trung bình lớn hơn 1800 kg/m3; - Bê tông nhẹ có cấu trúc đặc và rỗng; - Bê tông tổ ong chưng áp và không chưng áp; - Bê tông đặc biệt: bê tông tự ứng suất. 5.1.1.2 Tùy thuộc vào công năng và điều kiện làm việc, khi thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần chỉ định các chỉ tiêu chất lượng của bê tông. Các chỉ tiêu cơ bản là: a) Cấp độ bền chịu nén B; b) Cấp độ bền chịu kéo dọc trục Bt (chỉ định trong trường hợp đặc trưng này có ý nghĩa quyết định và được kiểm tra trong quá trình sản xuất); c) Mác theo khả năng chống thấm, kí hiệu bằng chữ W (chỉ định đối với các kết cấu có yêu cầu hạn chế độ thấm); d) Mác theo khối lượng riêng trung bình D (chỉ định đối với các kết cấu có yêu cầu về cách nhiệt); e) Mác theo khả năng tự gây ứng suất S p (chỉ định đối với các kết cấu tự ứng suất, khi đặc trưng này được kể đến trong tính toán và cần được kiểm tra trong quá trình sản xuất). Chú thích: 1. Cấp độ bền chịu nén và chịu kéo dọc trục, MPa, phải thỏa mãn giá trị cường độ với xác suất đảm bảo 95%. 2. Mác bê tông tự ứng suất theo khả năng tự gây ứng suất là giá trị ứng suất trước trong bê tông, MPa, gây ra do bê tông tự trương nở, ứng với hàm lượng thép dọc trong bê tông là à = 0,01. 3. Để thuận tiện cho việc sử dụng trong thực tế, ngoài việc chỉ định cấp bê tông có thể ghi thêm mác bê tông trong ngoặc. Ví dụ B30 (M400). 5.1.1.3 Đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, qui định sử dụng các loại bê tông có cấp và mác theo bảng 9: Bảng 9 – Qui định sử dụng cấp và mác bê tông Cách phân loại Loại bê tông Cấp hoặc mác Theo cấp độ Bê tông nặng B3,5; B5; B7,5; B10; bền chịu B12,5; B15; B20; B25; nén B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60 39
TCXDVN 356 : 2005 Bê tông tự ứng suất B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60 Bê tông hạt nhóm A: đóng rắn tự B3,5; B5; B7,5; B10; nhỏ nhiên hoặc được dưỡng B12,5; B15; B20; B25; hộ trong điều kiện áp suất B30; B35; B40 khí quyển, cốt liệu cát có mô đun độ lớn > 2,0 nhóm B: đóng rắn tự B3,5; B5; B7,5; B10; nhiên hoặc được dưỡng B12,5; B15; B20; B25; hộ trong điều kiện áp suất B30; B35 khí quyển, cốt liệu cát có mô đun độ lớn Ê 2,0 nhóm C: được chưng áp B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60 Bê tông cốt D800, D900 B2,5; B3,5; B5; B7,5; liệu nhẹ ứng D1000, D1100 B2,5; B3,5; B5; B7,5; với mác B10; B12,5 theo khối lượng riêng D1200, D1300 B2,5; B3,5; B5; B7,5; trung bình B10; B12,5; B15 D1400, D1500 B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30 D1600, D1700 B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35 D1800, D1900 B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40 D2000 B20; B25; B30; B35; B40 40
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 9 – Qui định sử dụng cấp và mác bê tông (kết thúc) Cách phân loại Loại bê tông Cấp hoặc mác Theo cấp độ Bê tông tổ chưng áp không bền chịu ong ứng với chưng áp nén mác theo D500 B1; B1,5; khối lượng riêng trung D600 B1; B1,5; B2 B1,5; B2; bình B2,5 D700 B1,5; B2; B1,5; B2; B2,5; B3,5 B2,5 D800 B2,5; B3,5; B2; B2,5; B5 B3,5 D900 B3,5; B5; B3,5; B5 B7,5 D1000 B5; B7,5; B5; B7,5 B10 D1100 B7,5; B10; B7,5; B12,5; B15 B10 D1200 B10; B12,5; B10; B15 B12,5 Bê tông D800, D900, D1000 B2,5; B3,5; B5 rỗng ứng với D1100, D1200, D1300 B7,5 mác theo khối lượng D1400 B3,5; B5; B7,5 riêng trung bình: Cấp độ bền Bê tông nặng, bê tông tự ứng suất, bê Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2; chịu kéo tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2 dọc trục Mác chống Bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông W2; W4; W6; W8; W10; thấm nhẹ W12 Mác theo Bê tông nhẹ D800; D900; D1000; khối lượng D1100; D1200; D1300; riêng trung D1400; D1500; D1600; 41
TCXDVN 356 : 2005 bình D1700; D1800; D1900; D2000 Bê tông tổ ong D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200 Bê tông rỗng D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400 Mác bê tông Bê tông tự ứng suất S p 0,6; S p 0,8; S p 1; theo khả S p 1,2; S p 1,5; S p 2; năng tự gây S p 3; S p 4. ứng suất Chú thích: 1. Trong tiêu chuẩn này, thuật ngữ "bê tông nhẹ" và "bê tông rỗng" dùng để ký hiệu tương ứng cho bê tông nhẹ có cấu trúc đặc chắc và bê tông nhẹ có cấu trúc lỗ rỗng (với tỷ lệ phần trăm lỗ rỗng lớn hơn 6%). 2. Nhóm bê tông hạt nhỏ A, B, C cần được chỉ rõ trong bản vẽ thiết kế. 42
TCXDVN 356 : 2005 5.1.1.4 Tuổi của bê tông để xác định cấp độ bền chịu nén và chịu kéo dọc trục được chỉ định trong thiết kế là căn cứ vào thời gian thực tế từ lúc thi công kết cấu đến khi nó bắt đầu chịu tải trọng thiết kế, vào phương pháp thi công, vào điều kiện đóng rắn của bê tông. Khi thiếu những số liệu trên, lấy tuổi của bê tông là 28 ngày. 5.1.1.5 Đối với kết cấu bê tông cốt thép, không cho phép: - Sử dụng bê tông nặng và bê tông hạt nhỏ có cấp độ bền chịu nén nhỏ hơn B7,5; - Sử dụng bê tông nhẹ có cấp độ bền chịu nén nhỏ hơn B3,5 đối với kết cấu một lớp và B2,5 đối với kết cấu hai lớp. Nên sử dụng bê tông có cấp độ bền chịu nén thỏa mãn điều kiện sau: - Đối với cấu kiện bê tông cốt thép làm từ bê tông nặng và bê tông nhẹ khi tính toán chịu tải trọng lặp: không nhỏ hơn B15; - Đối với cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén dạng thanh làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ và bê tông nhẹ: không nhỏ hơn B15; - Đối với cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén dạng thanh chịu tải trọng lớn (ví dụ: cột chịu tải trọng cầu trục, cột các tầng dưới của nhà nhiều tầng): không nhỏ hơn B25. 5.1.1.6 Đối với các cấu kiện tự ứng lực làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ, có bố trí cốt thép căng, cấp độ bền của bê tông tùy theo loại và nhóm cốt thép căng, đường kính cốt thép căng và các thiết bị neo, lấy không nhỏ hơn các giá trị cho trong Bảng 10. Bảng 10 – Qui định sử dụng cấp độ bền của bê tông đối với kết cấu ứng lực trước Cấp độ bền của bê Loại và nhóm cốt thép căng tông không thấp hơn 1. Thép sợi nhóm: B-II (có neo) B20 Bp-II (không có neo) có đường Ê 5 mm B20 kính: ³ 6 mm B30 K-7 và K-19 B30 2. Thép thanh không có neo, có đường kính: + từ 10 mm đến 18 mm, nhóm CIV, A-IV B15 A-V B20 A-VI và Ат- B30 VII 43
TCXDVN 356 : 2005 + ³ 20 mm, nhóm CIV, A-IV B20 A-V B25 A-VI và Ат- B30 VII Cường độ bê tông tại thời điểm nén trước Rbp (được kiểm soát như đối với cấp độ bền chịu nén) chỉ định không nhỏ hơn 11 MPa, còn khi dùng thép thanh nhóm A-VI, AT-VI, AT-VIK và AT-VII, thép sợi cường độ cao không có neo và thép cáp thì cần chỉ định không nhỏ hơn 15,5 MPa. Ngoài ra, Rbp không được nhỏ hơn 50% cấp độ bền chịu nén của bê tông. Đối với các kết cấu được tính toán chịu tải trọng lặp, khi sử dụng cốt thép sợi ứng lực trước và cốt thép thanh ứng lực trước nhóm CIV, A-IV với mọi đường kính, cũng như nhóm A-V có đường kính từ 10 mm đến 18 mm, giá trị cấp bê tông tối thiểu cho trong Bảng 10 phải tăng lên một bậc (5 MPa) tương ứng với việc tăng cường độ của bê tông khi bắt đầu chịu ứng lực trước. Khi thiết kế các dạng kết cấu riêng, cho phép giảm cấp bê tông tối thiểu xuống một bậc là 5 MPa so với các giá trị cho trong Bảng 10, đồng thời với việc giảm cường độ của bê tông khi bắt đầu chịu ứng lực trước. Chú thích: 1. Khi tính toán kết cấu bê tông cốt thép trong giai đoạn nén trước, đặc trưng tính toán của bê tông được lấy như đối với cấp độ bền của bê tông, có trị số bằng cường độ của bê tông khi bắt đầu chịu ứng lực trước (theo nội suy tuyến tính). 2. Trường hợp thiết kế các kết cấu bao che một lớp đặc làm chức năng cách nhiệt, khi giá trị tương đối của ứng lực nén trước σ bp Rbp không lớn hơn 0,3 cho phép sử dụng cốt thép căng nhóm CIV, A-IV có đường kính không lớn hơn 14 mm với bê tông nhẹ có cấp từ B7,5 đến B12,5, khi đó Rbp cần chỉ định không nhỏ hơn 80% cấp độ bền của bê tông. 5.1.1.7 Khi chưa có các căn cứ thực nghiệm riêng, không cho phép sử dụng bê tông hạt nhỏ cho kết cấu bê tông cốt thép chịu tải trọng lặp, cũng như cho các kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước có nhịp lớn hơn 12m dùng thép sợi nhóm B-II, Bp-II, K-7, K-19. Khi sử dụng kết cấu bê tông hạt nhỏ, nhằm chống ăn mòn và đảm bảo sự dính kết của bê tông với cốt thép căng trong rãnh và trên bề mặt bê tông của kết cấu, cấp độ bền chịu nén của bê tông được chỉ định không nhỏ hơn B12,5; còn khi dùng để bơm vào ống thì sử dụng bê tông có cấp không nhỏ hơn B25. 5.1.1.8 Để chèn các mối nối cấu kiện kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép, cấp bê tông được chỉ định tùy vào điều kiện làm việc của cấu kiện, nhưng lấy không nhỏ hơn B7,5 đối với mối nối không có cốt thép và lấy không nhỏ hơn B15 đối với mối nối có cốt thép. 44
TCXDVN 356 : 2005 5.1.2 Đặc trưng tiêu chuẩn và đặc trưng tính toán của bê tông 5.1.2.1 Các loại cường độ tiêu chuẩn của bê tông bao gồm cường độ khi nén dọc trục mẫu lăng trụ (cường độ lăng trụ) Rbn và cường độ khi kéo dọc trục Rbtn . Các cường độ tính toán của bê tông khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất Rb , Rbt và theo các trạng thái giới hạn thứ hai Rb,ser , Rbt,ser được xác định bằng cách lấy cường độ tiêu chuẩn chia cho hệ số độ tin cậy của bê tông tương ứng khi nén γ bc và khi kéo γ bt . Các giá trị của hệ số γ bc và γ bt của một số loại bê tông chính cho trong Bảng 11. Bảng 11 – Hệ số độ tin cậy của một số loại bê tông khi nén γ bc và khi kéo γ bt Giá trị γ bc và γ bt khi tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn Deleted: nhóm thứ nhất Loại bê tông Deleted: nhóm thứ hai γ bt ứng với cấp độ bền γ bc , γ bt γ bc của bê tông chịu nén chịu kéo Bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông tự ứng suất, bê tông nhẹ và 1,3 1,5 1,3 1,0 bê tông rỗng Bê tông tổ ong 1,5 2,3 – 1,0 5.1.2.2 Cường độ tiêu chuẩn của bê tông khi nén dọc trục Rbn (cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông) tùy theo cấp độ bền chịu nén của bê tông cho trong Bảng 12 (đã làm tròn). Cường độ tiêu chuẩn của bê tông khi kéo dọc trục Rbtn (cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông) trong những trường hợp độ bền chịu kéo của bê tông không được kiểm soát trong quá trình sản xuất được xác định tùy thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bê tông cho trong Bảng 12. Cường độ tiêu chuẩn của bê tông khi kéo dọc trục Rbtn (cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông) trong những trường hợp độ bền chịu kéo của bê tông được kiểm soát trong quá trình sản xuất được lấy bằng cấp độ bền chịu kéo với xác xuất đảm bảo. 5.1.2.3 Các cường độ tính toán của bê tông Rb , Rbt , Rb,ser , Rbt,ser (đã làm tròn) tùy thuộc vào cấp độ bền chịu nén và kéo dọc trục của bê tông cho trong Bảng 13 và Bảng 14 khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất và Bảng 12 khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai. 45
TCXDVN 356 : 2005 Các cường độ tính toán của bê tông khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất Rb và Rbt được giảm xuống (hoặc tăng lên) bằng cách nhân với các hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ bi . Các hệ số này kể đến tính chất đặc thù của bê tông, tính dài hạn của tác động, tính lặp lại của tải trọng, điều kiện và giai đoạn làm việc của kết cấu, phương pháp sản xuất, kích thước tiết diện, v.v Giá trị hệ số điều kiện làm việc γ bi cho trong Bảng 15. 46
Bảng 12 – Các cường độ tiêu chuẩn của bê tông Rbn , Rbtn và cường độ tính toán của bê tông khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai Rb,ser , Rbt,ser , MPa Cấp độ bền chịu nén của bê tông Loại Trạng bê В1 В1,5 В2 В2,5 В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 В30 В thái tông M50 M75 M100 M150 M150 M200 M250 M350 M400 M450 Bê tông nặng, bê Nén dọc – – – – 2,7 3,6 5,5 7,5 9,5 11,0 15,0 18,5 22,0 25 trục tông hạt (cường nhỏ độ lăng Bê tông – – – 1,9 2,7 3,5 5,5 7,5 9,5 11,0 15,0 18,5 22,0 25 trụ) Rbn , nhẹ R b,ser Bê tông tổ 0,95 1,4 1,9 2,4 3,3 4,6 6,9 9,0 10,5 11,5 – – – ong Kéo dọc Bê tông – – – – 0,39 0,55 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1 trục nặng Rbtn , nhóm – – – – 0,39 0,55 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1 R bt,ser Bê A tông nhóm – – – – 0,26 0,40 0,60 0,70 0,85 0,95 1,15 1,35 1,50 hạt B nhỏ nhóm – – – – – – – – – 1,15 1,40 1,60 1,80 1 C Bê cốt – – – 0,29 0,39 0,55 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95 4 7
liệu đặc tông nhẹ cốt liệu – – – 0,29 0,39 0,55 0,70 0,85 1,00 1,10 1,20 1,35 1,50 1,65 rỗng Bê tông tổ 0,14 0,21 0,26 0,31 0,41 0,55 0,63 0,89 1,00 1,05 – – – ong Ghi chú : 1. Nhóm bê tông hạt nhỏ xem điều 5.1.1.3. 2. Ký hiệu M để chỉ mác bê tông theo quy định trước đây. Tương quan giữa các giá trị cấp độ bền của bê tông và mác bê tông cho trong Bảng A.1 3. Các giá trị cường độ của bê tông tổ ong trong bảng ứng với bê tông tổ ong có độ ẩm là 10%. 4. Đối với bê tông Keramzit – Perlit có cốt liệu bằng cát Perlit, giá trị Rbtn và Rbt,ser được lấy bằng giá trị của bê tông nhẹ có cốt liệu cát hạt xốp nhân với 0,85. 5. Đối với bê tông rỗng, giá trị Rbn và Rb,ser được lấy như đối với bê tông nhẹ; còn giá trị Rbtn , Rbt,ser nhân thêm với 0,7. 6. Đối với bê tông tự ứng suất, giá trị Rbn và Rb,ser được lấy như đối với bê tông nặng, còn giá trị Rbtn , Rbt,ser nhân thêm với 1,2. 4 8
Bảng 13 – Các cường độ tính toán của bê tông Rb , Rbt khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất Cấp độ bền chịu nén của bê tông В1, В2, В3, В7, В12, Trạng thái Loại bê tông В1 В2 В5 В10 В15 В20 В25 В30 5 5 5 5 5 M50 M75 M100 M150 M150 M200 M250 M350 M400 Bê tông nặng, bê – – – – 2,1 2,8 4,5 6,0 7,5 8,5 11,5 14,5 17,0 Nén dọc trục tông hạt nhỏ (cường độ lăng Bê tông nhẹ – – – 1,5 2,1 2,8 4,5 6,0 7,5 8,5 11,5 14,5 17,0 trụ) Rb Bê tông tổ ong 0,63 0,95 1,3 1,6 2,2 3,1 4,6 6,0 7,0 7,7 – – – Bê tông nặng – – – – 0,26 0,37 0,48 0,57 0,66 0,75 0,90 1,05 1,20 nhóm A – – – – 0,26 0,37 0,48 0,57 0,66 0,75 0,90 1,05 1,20 Bê tông hạt nhóm B – – – – 0,17 0,27 0,40 0,45 0,51 0,64 0,77 0,90 1,00 nhỏ Kéo dọc trục nhóm C – – – – – – – – – 0,75 0,90 1,05 1,20 R cốt liệu bt – – – 0,20 0,26 0,37 0,48 0,57 0,66 0,75 0,90 1,05 1,20 Bê tông đặc nhẹ cốt liệu – – – 0,20 0,26 0,37 0,48 0,57 0,66 0,74 0,80 0,90 1,00 rỗng Bê tông tổ ong 0,06 0,09 0,12 0,14 0,18 0,24 0,28 0,39 0,44 0,46 – – – Ghi chú 1. Nhóm bê tông hạt nhỏ xem điều 5.1.1.3. 2. Ký hiệu M để chỉ mác bê tông theo quy định trước đây. Tương quan giữa các giá trị cấp độ bền của bê tông và mác bê tông cho trong chuẩn này. 3. Các giá trị cường độ của bê tông tổ ong trong bảng ứng với bê tông tổ ong có độ ẩm là 10%. 4. Đối với bê tông Keramzit – Perlit có cốt liệu bằng cát Perlit, giá trị Rbt được lấy bằng giá trị của bê tông nhẹ có cốt liệu cát hạt xốp 4 9
5. Đối với bê tông rỗng, giá trị Rb được lấy như đối với bê tông nhẹ; còn giá trị Rbt nhân thêm với 0,7. 6. Đối với bê tông tự ứng suất, giá trị Rb được lấy như đối với bê tông nặng, còn giá trị Rbt nhân với 1,2. 5 0
TCXDVN 356 :2005 Bảng 14 – Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông Rbt ứng với cấp độ bền chịu kéo của bê tông, MPa Cấp độ bền chịu kéo và mác tương ứng của bê tông Trạng Loại bê tông thái Bt0,8 Bt1,2 Bt1,6 Bt2,0 Bt2,4 Bt2,8 Bt3,2 K10 K15 K20 K25 K30 K35 K40 Formatted: German Bê tông nặng, bê tông tự ứng Kéo (Germany) suất, bê tông hạt nhỏ, bê tông 0,62 0,93 1,25 1,55 1,85 2,15 2,45 dọc trục nhẹ GHI CHú: Ký hiệu K để chỉ mác bê tông theo cường độ chịu kéo trước đây. Bảng 15 – Hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ bi Hệ số điều kiện làm Các yếu tố cần kể đến hệ số điều kiện làm việc của bê tông việc của bê tông Ký hiệu Giá trị 1. Tải trọng lặp γ b1 Xem bảng 16 2. Tính chất tác dụng dài hạn của tải trọng: γ b2 a) Khi kể đến tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn, ngoại trừ tải trọng tác dụng ngắn hạn mà tổng thời gian tác dụng của chúng trong thời gian sử dụng nhỏ (ví dụ: tải trọng do cầu trục, tải trọng do thiết bị băng tải; tải trọng gió; tải trọng xuất hiện trong quá trình sản xuất, vận chuyển và lắp dựng, v.v ); cũng như khi kể đến tải trọng đặc biệt gây biến dạng lún không đều, v.v – đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ đóng rắn tự nhiên và bê tông được dưỡng hộ nhiệt trong điều kiện môi trường: + đảm bảo cho bê tông được tiếp tục tăng cường độ theo thời gian (ví dụ: môi trường nước, đất ẩm hoặc không khí có độ ẩm trên 75%) 1,00 + không đảm bảo cho bê tông được tiếp tục tăng cường độ theo thời gian (khô hanh) 0,90 – đối với bê tông tổ ong, bê tông rỗng không phụ thuộc vào điều kiện sử dụng 0,85 b) Khi kể đến tải trọng tạm thời ngắn hạn (tác dụng ngắn hạn) trong tổ hợp đang xét hay tải trọng đặc biệt * không nêu trong mục 2a, đối với các loại bê tông. 1,10 3. Đổ bê tông theo phương đứng, mỗi lớp dày trên 1,5m đối với: γ b3 Formatted: German – bê tông nặng, bê tông nhẹ và bê tông hạt nhỏ 0,85 (Germany) – bê tông tổ ong và bê tông rỗng 0,80 Formatted: German (Germany) 51
TCXDVN 356 :2005 4. ảnh hưởng của trạng thái ứng suất hai trục “nén–kéo” đến cường độ bê tông γ Xem điều b4 7.1.3.1 52
TCXDVN 356 :2005 Bảng 15 – Hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ bi (kết thúc) Hệ số điều kiện làm việc Các yếu tố cần kể đến hệ số điều kiện làm việc của bê tông của bê tông Ký hiệu Giá trị 5. Đổ bê tông cột theo phương đứng, kích thước lớn nhất của tiết diện cột γ nhỏ hơn 30 cm b5 0,85 6. Giai đoạn ứng lực trước kết cấu γ b6 a) khi dùng thép sợi Formatted: German + đối với bê tông nhẹ 1,25 (Germany) + đối với các loại bê tông khác 1,10 b) dùng thép thanh Formatted: German + đối với bê tông nhẹ 1,35 (Germany) + đối với các loại bê tông khác 1,20 Formatted: German 7. Kết cấu bê tông γ b7 0,90 (Germany) 0,3 + ω Ê 1 8. Kết cấu bê tông làm từ bê tông cường độ cao khi kể đến hệ số γ b7 γ b8 Giá trị ω xem điều 6.2.2.3 9. Độ ẩm của bê tông tổ ong γ b9 + 10% và nhỏ hơn 1,00 + lớn hơn 25% 0,85 + lớn hơn 10% và nhỏ hơn hoặc bằng 25% Nội suy tuyến tính 10. Bê tông đổ chèn mối nối cấu kiện lắp ghép khi chiều rộng mối nối γ b10 1,15 nhỏ hơn 1/5 kích thước của cấu kiện và nhỏ hơn 10 cm. * Khi đưa thêm hệ số điều kiện làm việc bổ sung trong trường hợp kể đến tải trọng đặc biệt theo chỉ dẫn của tiêu chuẩn tương ứng (ví dụ: khi kể đến tải trọng động đất) thì lấy γ b2 =1 ; Chú thích: 1. Hệ số điều kiện làm việc: + lấy theo mục 1, 2, 7, 9: cần được kể đến khi xác định cường độ tính toán Rb và Rbt ; + lấy theo mục 4: cần được kể đến khi xác định cường độ tính toán Rbt,ser ; + còn theo các mục khác: chỉ kể đến khi xác định Rb . 2. Đối với kết cấu chịu tác dụng của tải trọng lặp, hệ số γ b2 được kể đến khi tính toán theo độ bền, còn γ b1 khi tính toán theo độ bền mỏi và theo điều kiện hình thành vết nứt. 3. Khi tính toán kết cấu chịu tải trọng trong giai đoạn ứng lực trước, hệ số γ b2 không cần kể đến. 4. Các hệ số điều kiện làm việc của bê tông được kể đến khi tính toán không phụ thuộc lẫn nhau, nhưng tích của chúng không được nhỏ hơn 0,45. 53
TCXDVN 356 :2005 Các cường độ tính toán của bê tông khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai Rb,ser và Rbt,ser đưa vào tính toán phải nhân với hệ số điều kiện làm việc γ bi = 1; ngoại trừ những trường hợp nêu trong các điều 7.1.2.9, 7.1.3.1, 7.1.3.2. Đối với các loại bê tông nhẹ, cho phép dùng các giá trị khác của cường độ tính toán khi được phê chuẩn theo quy định. Cho phép dùng những giá trị trên đối với các loại bê tông nhẹ khi có cơ sở chắc chắn. Chú thích: Đối với các giá trị cấp độ bền bê tông trung gian theo điều 5.1.1.3 thì các giá trị cho trong Bảng 12, 13 và 17 lấy nội suy tuyến tính. 5.1.2.4 Giá trị mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông Eb khi nén và kéo lấy theo Bảng 17. Trong trường hợp có số liệu về loại xi măng, thành phần bê tông, điêu kiện sản xuất v.v , cho phép lấy các giá trị khác của Eb được các cơ quan có thẩm quyền chấp thuận. 5.1.2.5 Hệ số dãn nở nhiệt αbt khi nhiệt độ thay đổi từ -40°C đến 50°C, tuỳ thuộc vào loại bê tông được lấy như sau: - đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ và bê tông nhẹ cốt liệu nhỏ loại đặc chắc: 1.10-5 oC-1; - đối với bê tông nhẹ dùng cốt liệu nhỏ loại rỗng: 0,7.10-5 oC-1; - đối với bê tông tổ ong và bê tông rỗng: 0,8.10-5 oC-1. Trong trường hợp có số liệu về thành phần khoáng chất của cốt liệu, lượng xi măng mức độ ngậm nước của bê tông, cho phép lấy các giá trị αbt khác nếu có căn cứ và được các cơ quan có thẩm quyền phê duyệt. 5.1.2.6 Hệ số nở ngang ban đầu của bê tông ν (hệ số Poát-xông) lấy bằng 0,2 đối với tất cả các loại bê tông. Mô đun trượt của bê tông G lấy bằng 0,4 giá trị Eb tương ứng. Giá trị của Eb cho trong Bảng 17. Bảng 16 – Hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ b1 khi kết cấu chịu tải trọng lặp Giá trị ứng với hệ số không đối xứng của chu kỳ Trạng thái ẩm γ b1 ρ b Loại bê tông của bê tông 0  0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Độ ẩm tự 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,00 1. Bê tông nhiên nặng Bão hòa 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0,95 1,00 nước 2. Bê tông Độ ẩm tự 0,60 0,70 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 nhẹ nhiên 54
TCXDVN 356 :2005 Bão hòa 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,00 nước σ b,min Ghi chú: Trong bảng này: ρb = , với σ b,min , σ b,max tương ứng là ứng suất nhỏ nhất và lớn nhất σ b,max của bê tông trong một chu kỳ thay đổi của tải trọng xác định theo chỉ dẫn ở điều 6.3.1. 55
-3 Bảng 17 – Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo, Eb´ 10 , MPa Cấp độ bền chịu nén và mác tương ứng Loại bê tông B1 B1,5 B2 B2,5 B3,5 B5 B7,5 B10 B12,5 B15 B20 B25 B30 M50 M75 M100 M150 M150 M200 M250 M350 M400 Bê tông đóng rắn tự nhiên – – – – 9,5 13,0 16,0 18,0 21,0 23,0 27,0 30,0 32,5 nặng dưỡng hộ nhiệt ở áp – – – – 8,5 11,5 14,5 16,0 19,0 20,5 24,0 27,0 29,0 suất khí quyển chưng áp – – – – 7,0 9,88 12,0 13,5 16,0 17,0 20,0 22,5 24,5 đóng rắn tự nhiên – – – – 7,0 10,0 13,5 15,5 17,5 19,5 22,0 24,0 26,0 A dưỡng hộ nhiệt ở áp – – – – 6,5 9,0 12,5 14,0 15,5 17,0 20,0 21,5 23,0 suất khí quyển Bê tông hạt nhỏ đóng rắn tự nhiên – – – – 6,5 9,0 12,5 14,0 15,5 17,0 20,0 21,5 23,0 nhóm B dưỡng hộ nhiệt ở áp – – – – 5,5 8,0 11,5 13,0 14,5 15,5 17,5 19,0 20,5 suất khí quyển C chưng áp – – – – – – – – – 16,5 18,0 19,5 21,0 Bê tông nhẹ D800 – – – 4,0 4,5 5,0 5,5 – – – – – – và bê tông D1000 – – – 5,0 5,5 6,3 7,2 8,0 8,4 – – – – rỗng, có mác theo D1200 – – – 6,0 6,7 7,6 8,7 9,5 10,0 10,5 – – – khối lượng D1400 – – – 7,0 7,8 8,8 10,0 11,0 11,7 12,5 13,5 14,5 15,5 riêng trung bình D1600 – – – – 9,0 10,0 11,5 12,5 13,2 14,0 15,5 16,5 17,5 D1800 – – – – – 11,2 13,0 14,0 14,7 15,5 17,0 18,5 19,5 D2000 – – – – – – 14,5 16,0 17,0 18,0 19,5 21,0 22,0 5 6
-3 Bảng 17 – Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo, Eb´ 10 , MPa (kết thúc Cấp độ bền chịu nén và mác tương ứng Loại bê tông B1 B1,5 B2 B2,5 B3,5 B5 B7,5 B10 B12,5 B15 B20 B25 B30 M50 M75 M100 M150 M150 M200 M250 M350 M400 Bê tông nhẹ D500 1,1 1,4 – – – – – – – – – – – và bê tông D600 1,4 1,7 1,8 2,1 – – – – – – – – – tổ ong chưng áp, D700 – 1,9 2,2 2,5 2,9 – – – – – – – – có mác D800 – – – 2,9 3,4 4,0 – – – – – – – theo khối lượng riêng D900 – – – – 3,8 4,5 5,5 – – – – – – trung bình D1000 – – – – – 5,0 6,0 7,0 – – – – – D1100 – – – – – – 6,8 7,9 8,3 8,6 – – – D1200 – – – – – – – 8,4 8,8 9,3 – – – Ghi chú: 1. Phân loại bê tông hạt nhỏ theo nhóm xem điều 5.1.1.3. 2. Ký hiệu M để chỉ mác bê tông theo quy định trước đây. Tương quan giữa các giá trị cấp độ bền của bê tông và mác bê tông cho trong Bảng A.1 chuẩn này. 3. Đối với bê tông nhẹ, bê tông tổ ong, bê tông rỗng có khối lượng riêng trung bình trong các khoảng giữa, lấy Eb theo nội suy tuyến tính. Đối với bê tông tổ ong không chưng áp thì giá trị Eb lấy như đối với bê tông chưng áp, sau đó nhân thêm với hệ số 0,8. 4. Đối với bê tông tự ứng suất, giá trị Eb lấy như đối với bê tông nặng, sau đó nhân thêm với hệ số α = 0,56 + 0,006B, với B là cấp độ bền chịu nén của 5 7
TCXDVN 356 : 2005 5.2 Cốt thép 5.2.1 Phân loại cốt thép và phạm vi sử dụng 5.2.1.1 Các loại thép làm cốt cho kết cấu bê tông cốt thép phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn hiện hành của Nhà nước. Theo TCVN 1651:1985, có các loại cốt thép tròn trơn CI và cốt thép có gân (cốt thép vằn) CII, CIII, CIV. Theo TCVN 3101: 1979 có các loại dây thép các bon thấp kéo nguội. Theo TCVN 3100: 1979 có các loại thép sợi tròn dùng làm cốt thép bê tông ứng lực trước. Trong tiêu chuẩn này có kể đến các loại thép nhập khẩu từ Nga, gồm các chủng loại sau: a) Cốt thép thanh: - Cán nóng: tròn trơn nhóm A-I, có gờ nhóm A-II và AC-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI; - Gia cường bằng nhiệt luyện và cơ nhiệt luyện: có gờ nhóm AT-IIIC, AT-IV, AT-IVC, AT- IVK, AT-VCK, AT-VI, AT-VIK và AT-VII. b) Cốt thép dạng sợi: - Thép sợi kéo nguội: + loại thường: có gờ nhóm Bp-I; + loại cường độ cao: tròn trơn B-II, có gờ nhóm Bp-II. - Thép cáp: + Loại 7 sợi K-7, loại 19 sợi K-19. Trong kết cấu bê tông cốt thép, cho phép sử dụng phương pháp tăng cường độ bằng cách kéo thép thanh nhóm A-IIIB trong các dây chuyền công nghiệp (có kiểm soát độ giãn dài và ứng suất hoặc chỉ kiểm soát độ giãn dài). Việc sử dụng chủng loại thép mới sản xuất cần phải được được các cơ quan có thẩm quyền phê duyệt. Chú thích: 1. Đối với các loại thép Nga, trong ký hiệu chữ "C" thể hiện tính "hàn được" (ví dụ: AT-IIIC); chữ "K" thể hiện khả năng chống ăn mòn (ví dụ: AT-IVK); chữ "T" dùng trong ký hiệu thép cường độ cao (ví dụ: AT-V). Trong trường hợp thép phải có yêu cầu hàn được và chống ăn mòn thì dùng ký hiệu "CK" (ví dụ: AT-VCK). Ký hiệu "c" dùng cho thép có những chỉ định đặc biệt (ví dụ: AC-II). 2. Từ đây trở đi, trong các quy định sử dụng thép, thứ tự các nhóm thép thể hiện tính ưu tiên khi áp dụng. Ví dụ: trong mục 5.2.1.3 ghi: "Nên sử dụng cốt thép nhóm CIII, A-III, AT-IIIC, AT-IVC, Bp-I, CI, A-I, CII, A-II và Ac-II trong khung thép buộc và l•ới" có nghĩa là thứ tự ưu tiên khi sử dụng sẽ là: CIII, sau đó mới đến AIII, AT-IIIC và v.v Để làm các chi tiết đặt sẵn và những bản nối cần dùng thép bản cán nóng hoặc thép hình theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCXDVN 338 : 2005. Các loại thép được sản xuất theo tiêu chuẩn của các nước khác (kể cả thép được sản xuất trong các công ty liên doanh) phải tuân theo các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn tương ứng và phải cho biết các chỉ tiêu kỹ thuật chính như sau: 58
TCXDVN 356 : 2005 - thành phần hoá học và phương pháp chế tạo đáp ứng với yêu cầu của thép dùng trong xây dựng; - các chỉ tiêu về cường độ: giới hạn chảy, giới hạn bền và hệ số biến động của các giới hạn đó; - mô đun đàn hồi, độ giãn dài cực hạn, độ dẻo; - khả năng hàn được; - với kết cấu chịu nhiệt độ cao hoặc thấp cần biết sự thay đổi tính chất cơ học khi tăng giảm nhiệt độ; - Với kết cấu chịu tải trọng lặp cần biết giới hạn mỏi. Chú thích: Đối với các loại cốt thép không đúng theo TCVN thì cần căn cứ vào các chỉ tiêu cơ học để quy đổi về cốt thép tương đương khi lựa chọn phạm vi sử dụng của chúng (xem Phụ lục B). 5.2.1.2 Việc lựa chọn cốt thép tùy thuộc vào loại kết cấu, có hay không ứng lực trước, cũng như điều kiện thi công và sử dụng nhà và công trình, theo chỉ dẫn ở các điều từ 5.2.1.3 đến 5.2.1.8 và xét đến sự thống nhất hoá cốt thép dùng cho kết cấu theo nhóm và đường kính, v.v 5.2.1.3 Để làm cốt thép không căng (cốt thép thường) cho kết cấu bê tông cốt thép, sử dụng các loại thép sau đây: a) thép thanh nhóm AT-IVC: dùng làm cốt thép dọc; b) thép thanh nhóm CIII, A-III và AT-IIIC: dùng làm cốt thép dọc và cốt thép ngang; c) thép sợi nhóm Bp-I: dùng làm cốt thép ngang và cốt thép dọc; d) thép thanh nhóm CI, A-I, CII, A-II và Ac-II: dùng làm cốt thép ngang cũng như cốt thép dọc (nếu như không thể dùng loại thép thường khác được); e) thép thanh nhóm CIV, A-IV (A-IV, AT-IV, AT-IVK): dùng làm cốt thép dọc trong khung thép buộc và lưới thép; f) thép thanh nhóm A-V (A-V, AT-V, AT-VK, AT-VCK), A-VI (A-VI, AT-VI, AT-VIK), AT-VII: dùng làm cốt thép dọc chịu nén, cũng như dùng làm cốt thép dọc chịu nén và chịu kéo trong trường hợp bố trí cả cốt thép thường và cốt thép căng trong khung thép buộc và lưới thép. Để làm cốt thép không căng, cho phép sử dụng cốt thép nhóm A-IIIB làm cốt thép dọc chịu kéo trong khung thép buộc và lưới. Nên sử dụng cốt thép nhóm CIII, A-III, AT-IIIC, AT-IVC, Bp-I, CI, A-I, CII, A-II và Ac-II trong khung thép buộc và lưới. Cho phép sử dụng làm lưới và khung thép hàn các loại cốt thép nhóm A-IIIB, AT-IVK (làm từ thép mác 10MnSi2, 08Mn2Si) và AT-V (làm từ thép mác 20MnSi) trong liên kết chữ thập bằng hàn điểm (xem điều 8.8.1). 5.2.1.4 Trong các kết cấu sử dụng cốt thép thường, chịu áp lực hơi, chất lỏng và vật liệu rời, nên sử dụng cốt thép thanh nhóm CI, A-I, CII, A-II, CIII, A-III và AT-IIIC và thép sợi nhóm Bp-I. 59
TCXDVN 356 : 2005 5.2.1.5 Để làm cốt thép căng cho kết cấu bê tông cốt thép, cần sử dụng các loại thép sau đây: a) thép thanh nhóm A-V (A-V, AT-V, AT-VK, AT-VCK), A-VI (A-VI, AT-VI, AT-VIK) và AT-VII; b) thép sợi nhóm B-II, Bp-II; và thép cáp K-7 và K-19. Cho phép sử dụng thép thanh nhóm CIV, A-IV (A-IV, AT-IV, AT-IVC, AT-IVK) và A-IIIB làm cốt thép căng. Trong các kết cấu có chiều dài không lớn hơn 12 m nên ưu tiên sử dụng cốt thép thanh nhóm AT-VII, AT-VI và AT-V. Chú thích: Để làm cốt thép căng cho kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước làm từ bê tông nhẹ có cấp B7,5 đến B12,5, nên sử dụng các loại thép thanh sau đây: CIV, A-IV (A-IV, AT-IV, AT-IVC, AT-IVK) và A- IIIB. 5.2.1.6 Để làm cốt thép căng cho kết cấu chịu áp lực hơi, chất lỏng và vật liệu rời nên dùng các loại thép sau đây: a) thép sợi nhóm B-II, Bp-I và thép cáp K-7 và K-19; b) thép thanh nhóm A-V (A-V, AT-V, AT-VK, AT-VCK), A-VI (A-VI, AT-VI, AT-VIK) và AT-VII; c) thép thanh nhóm CIV, A-IV (A-IV, AT-IV, AT-IVK, AT-IVC). Trong các kết cấu trên cũng cho phép sử dụng thép nhóm A-IIIB. Để làm cốt thép căng trong các kết cấu làm việc trong môi trường xâm thực mạnh nên ưu tiên dùng thép nhóm CIV, A-IV, cũng như các loại thép nhóm AT-VIK, AT-VK, AT-VCK và AT-IVK. 5.2.1.7 Khi lựa chọn loại và mác thép làm cốt thép đặt theo tính toán, cũng như lựa chọn thép cán định hình cho các chi tiết đặt sẵn cần kể đến điều kiện nhiệt độ sử dụng của kết cấu và tính chất chịu tải theo yêu cầu trong Phụ lục A và B. 5.2.1.8 Đối với móc cẩu của các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép cần sử dụng loại cốt thép cán nóng nhóm Ac-II mác 10MnTi và nhóm CI, A-I mác CT3сп2. 5.2.1.9 Trong tiêu chuẩn này, từ đây trở đi, khi không cần thiết phải chỉ rõ loại thép thanh (cán nóng, nhiệt luyện), ký hiệu nhóm thép sử dụng ký hiệu của cốt thép cán nóng (ví dụ: nhóm thép A-V được hiểu là cốt thép nhóm A-V, AT-V, AT-VK và AT-VCK). 5.2.2 Đặc trưng tiêu chuẩn và đặc trưng tính toán của cốt thép 5.2.2.1 Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép Rsn là giá trị nhỏ nhất được kiểm soát của giới hạn chảy thực tế hoặc quy ước (bằng ứng suất ứng với biến dạng dư là 0,2%). Đặc trưng được kiểm soát nêu trên của cốt thép được lấy theo các tiêu chuẩn nhà nước hiện hành và các điều kiện kỹ thuật của thép cốt đảm bảo với xác xuất không nhỏ hơn 95%. Cường độ tiêu chuẩn Rsn của một số loại thép thanh và thép sợi cho trong các bảng 18 và Bảng 19; đối với một số loại thép khác xem phụ lục B. Bảng 18 – Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tính toán của thép thanh khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai Rs,ser 60
TCXDVN 356 : 2005 Nhóm thép thanh Giá trị Rsn và Rs,ser , MPa CI, A-I 235 CII, A-II 295 CIII, A-III 390 CIV, A-IV 590 A-V 788 A-VI 980 AT-VII 1175 A-IIIB 540 Ghi chú: ký hiệu nhóm thép lấy theo điều 5.2.1.1 và điều 5.2.1.9. Bảng 19 – Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tính toán của thép sợi khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai Rs,ser Nhóm thép sợi Cấp độ bền Đường kính, mm Giá trị Rsn và Rs,ser , MPa Bp-I – 3; 4; 5 490 1500 3 1500 1400 4; 5 1400 B-II 1300 6 1300 1200 7 1200 1100 8 1100 1500 3 1500 1400 4; 5 1400 Bp-II 1200 6 1200 1100 7 1100 1000 8 1000 1500 6; 9; 12 1500 K-7 1400 15 1400 K-19 1500 14 1500 Ghi chú: 1. Cấp độ bền của thép sợi là giá trị của giới hạn chảy quy ước, tính bằng MPa. 2. Đối với thép sợi nhóm B-II; Bp-II, K-7 và K-19 trong ký hiệu chỉ rõ độ bền, ví dụ: – Ký hiệu thép sợi nhóm B-II có đường kính 3 mm: f3B1500 – Ký hiệu thép sợi nhóm Bp-II có đường kính 5 mm: f5Bp1400 – Ký hiệu thép cáp nhóm K-7 có đường kính 12 mm: f12K7-1500 61
TCXDVN 356 : 2005 5.2.2.2 Cường độ chịu kéo tính toán Rs của cốt thép khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai được xác định theo công thức: Rsn Rs = (10) γ s trong đó γ s – hệ số độ tin cậy của cốt thép, lấy theo Bảng 20. Đối với các loại thép khác xem Phụ lục B. Bảng 20 – Hệ số độ tin cậy của cốt thép γ s Giá trị γ s khi tính toán kết cấu theo các Nhóm thép thanh trạng thái giới hạn Deleted: nhóm thứ nhất thứ hai Deleted: nhóm Thép CI, A-I, CII, A-II 1,05 1,00 thanh CIII, A-III có 6 á 8 1,10 1,00 đường kính, mm 10 á 40 1,07 1,00 CIV, A-IV, A-V 1,15 1,00 A-VI, AT-VII 1,20 1,00 có kiểm soát độ giãn dài và ứng A-IIIB suất 1,10 1,00 chỉ kiểm soát độ 1,20 1,00 giãn dài Thép sợi Bp-I 1,20 1,00 B-II, Bp-II 1,20 1,00 Thép K-7, K-19 1,20 1,00 cáp Ghi chú: ký hiệu nhóm thép lấy theo điều 5.2.1.1 và điều 5.2.1.9. 5.2.2.3 Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Rsc dùng trong tính toán kết cấu theo các trạng thái giới hạn thứ nhất khi có sự dính kết giữa bê tông và cốt thép lấy theo Bảng 21 và Bảng 22. Khi tính toán trong giai đoạn nén trước kết cấu, giá trị Rsc lấy không lớn hơn 330 MPa, còn đối với thép nhóm A-IIIB lấy bằng 170 MPa. 62
TCXDVN 356 : 2005 Khi không có dính kết giữa bê tông và cốt thép lấy Rsc = 0. 5.2.2.4 Cường độ tính toán của cốt thép khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất được giảm xuống (hoặc tăng lên) bằng cách nhân với hệ số điều kiện làm việc của cốt thép γ si . Hệ số này kể đến sự nguy hiểm do phá hoại vì mỏi, sự phân bố ứng suất không đều trong tiết diện, điều kiện neo, cường độ của bê tông bao quanh cốt thép, v.v , hoặc khi cốt thép làm việc trong điều kiện ứng suất lớn hơn giới hạn chảy quy ước, sự thay đổi tính chất của thép do điều kiện sản xuất, v.v Cường độ tính toán của cốt thép khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai Rs,ser đưa vào tính toán với hệ số điều kiện làm việc γ si =1,0. Bảng 21 – Cường độ tính toán của cốt thép thanh khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất Cường độ chịu kéo, MPa Cường độ chịu nén Nhóm thép thanh cốt thép dọc cốt thép ngang (cốt thép đai, cốt Rs Rsc thép xiên) Rsw CI, A-I 225 175 225 CII, A-II 280 225 280 A-III có đường kính, 6 á 8 355 285* 355 mm CIII, A-III có đường 10 á 40 365 290* 365 kính, mm CIV, A-IV 510 405 450 A-V 680 545 500 A-VI 815 650 500 AT-VII 980 785 500 có kiểm soát độ 490 390 200 giãn dài và A-IIIB ứng suất chỉ kiểm soát độ 450 360 200 giãn dài * Trong khung thép hàn, đối với cốt thép đai dùng thép nhóm CIII, A-III có đường kính nhỏ hơn 1/3 đường kính cốt thép dọc thì giá trị Rsw = 255 MPa. 63
TCXDVN 356 : 2005 Các giá trị Rsc nêu trên được lấy cho kết cấu làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ khi kể đến trong tính toán các tải trọng lấy theo mục 2a trong Bảng 15; khi kể đến các tải trọng lấy theo mục 2b trong Bảng 15 thì giá trị Rsc = 400 MPa. Đối với các kết cấu làm từ bê tông tổ ong và bê tông rỗng, trong mọi trường hợp lấy Rsc = 400 MPa. Ghi chú: 1. Trong mọi trường hợp, khi vì lý do nào đó, cốt thép không căng nhóm CIII, A-III trở lên được dùng làm cốt thép ngang (cốt thép đai, hoặc cốt thép xiên), giá trị cường độ tính toán Rsw lấy như đối với thép nhóm CIII, A-III. 2. Ký hiệu nhóm thép xem điều 5.2.1.1 và điều 5.2.1.9. Cường độ tính toán của cốt thép ngang (cốt thép đai và cốt thép xiên) Rsw được giảm xuống so với Rs bằng cách nhân với các hệ số điều kiện làm việc γ s1 và γ s2 . Các hệ số này lấy như sau: a) không phụ thuộc vào loại và mác thép: lấy γ s1 = 0,8 (γ s1 kể đến sự phân bố ứng suất không đều trong cốt thép); b) đối với thép thanh nhóm CIII, A-III có đường kính nhỏ hơn 1/3 đường kính cốt thép dọc và đối với thép sợi nhóm Bp-I trong khung thép hàn: γ s2 = 0,9 (γ s2 kể đến khả năng liên kết hàn bị phá hoại giòn). Bảng 22 – Cường độ tính toán của cốt thép sợi khi tính toán theo các trạng thái Deleted: nhóm giới hạn thứ nhất, MPa Cường độ chịu kéo tính toán Cường độ chịu Đường kính Nhóm thép sợi Cốt thép dọc Cốt thép ngang nén tính toán thép sợi, mm (cốt thép đai, cốt Rs Rsc thép xiên) Rsw Bp-I 3; 4; 5 410 290* 375 B-II có cấp độ 500 bền 1500 3 1250 1000 1400 4; 5 1170 940 1300 6 1050 835 1200 7 1000 785 1100 8 915 730 Bp-II có cấp độ bền 1500 3 1250 1000 1400 4; 5 1170 940 1200 6 1000 785 64
TCXDVN 356 : 2005 1100 7 915 730 1000 8 850 680 K-7 có cấp độ bền 1500 6; 9; 12 1250 1000 1400 15 1160 945 K-19 14 1250 1000 * Khi sử dụng thép sợi trong khung thép buộc, giá trị Rsw cần lấy bằng 325 MPa. Các giá trị Rsc nêu trên được lấy khi tính toán kết cấu làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ chịu các tải trọng lấy theo mục 2a trong Bảng 15; khi tính toán kết cấu chịu các tải trọng lấy theo mục 2b trong Bảng 15 thì giá trị Rsc = 400 MPa cũng như khi tính toán các kết cấu làm từ bê tông tổ ong và bê tông rỗng chịu mọi loại tải trọng, giá trị Rsc lấy như sau: đối với sợi thép Bp-I lấy bằng 340 MPa, đối với B-II, Bp-II, K-7 và K-19: lấy bằng 400 MPa. Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép ngang (cốt thép đai và cốt thép xiên) Rsw có kể đến các hệ số điều kiện làm việc γ s1 và γ s2 nêu trên cho trong Bảng 21 và Bảng 22. Ngoài ra, các cường độ tính toán Rs , Rsc , Rsw trong các trường hợp tương ứng cần được nhân với các hệ số điều kiện làm việc của cốt thép. Các hệ số này cho trong các Bảng từ 23 đến 26. 65
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 23 – Các hệ số điều kiện làm việc của cốt thép γ si Các yếu tố cần kể đến Đặc trưng của Nhóm cốt Các giá trị γ si hệ số điều kiện làm việc cốt thép thép của cốt thép Ký hiệu Giá trị 1. Cốt thép chịu lực Cốt thép Tất cả γ s1 Xem điều 5.2.2.4 cắt ngang các nhóm cốt thép 2. Có nối hàn cốt Cốt thép CIII, A-III; γ s2 Xem điều 5.2.2.4 thép khi chịu lực cắt ngang BP-I 3. Tải trọng lặp Cốt thép dọc Tất cả Xem bảng 24 và cốt thép các nhóm γ s3 ngang cốt thép 4. Có nối hàn khi Cốt thép dọc CI, A-I, γ s4 Xem bảng 25 chịu tải trọng lặp và cốt thép CII, A-II, ngang khi có CIII, liên kết hàn A-III, CIV, A-IV; A-V 5. Đoạn truyền ứng Cốt thép dọc γ s5 trong đó: lx – khoảng suất đối với cốt thép căng l l cách kể từ đầu đoạn x p truyền ứng suất đến tiết không neo và đoạn Tất cả diện tính toán; neo cốt thép không các nhóm lp , lan – tương ứng là l l căng Cốt thép dọc cốt thép x an chiều dài đoạn truyền không căng ứng suất và vùng neo cốt thép (xem mục 5.2.2.5 và 8.5.2) 6. Cốt thép cường độ Cốt thép dọc CIV, A-IV; cao làm việc trong chịu kéo A-V; A-VI; điều kiện ứng suất AT-VII; B- γ s6 Xem điều 6.2.2.4 lớn hơn giới hạn II; K-7; K- chảy quy ước 19 7. Cấu kiện làm từ Cốt thép CI, A-I; bê tông nhẹ cấp ngang γ s7 0,8 BP-I B7,5 và thấp hơn 190 + 40B 8. Cấu kiện làm từ Cốt thép dọc Tất cả γ s8 Ê 1 bê tông tổ ong cấp chịu nén các nhóm Rsc 66
TCXDVN 356 : 2005 B7,5 và thấp hơn cốt thép 25B Cốt thép Ê 1 ngang Rsw 9. Lớp bảo vệ cốt Cốt thép dọc Tất cả thép trong cấu kiện chịu nén các nhóm γ s9 Xem bảng 26 làm từ bê tông tổ ong cốt thép Ghi chú: 1. Các hệ số γ s3 và γ s4 theo mục 3 và 4 trong bảng này chỉ kể đến trong tính toán chịu mỏi; đối với cốt thép có nối bằng liên kết hàn, các hệ số trên được kể đến đồng thời. 2. Hệ số γ s5 theo mục 5 trong bảng này dùng cho cả cường độ tính toán Rs và ứng suất trước trong cốt thép σ sp . 3. Trong các công thức ở mục 8 trong bảng này, các giá trị Rsc và Rsw tính bằng MPa; giá trị B (cấp độ bền chịu nén của bê tông, MPa) lấy theo điều 5.1.1.2. 67
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 24 – Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép γ s3 khi kết cấu chịu tải trọng lặp Giá trị γ s3 ứng với hệ số không đối xứng của Nhóm cốt thép chu kỳ ρs bằng –1,0 –0,2 0 0,2 0,4 0,7 0,8 0,9 1,0 CI, A-I 0,41 0,63 0,70 0,77 0,90 1,00 1,00 1,00 1,00 CII, A-II 0,42 0,51 0,55 0,60 0,69 0,93 1,00 1,00 1,00 A-III có đường 6 á 8 0,33 0,38 0,42 0,47 0,57 0,85 0,95 1,00 1,00 kính, mm CIII, A-III có 10 á 40 0,31 0,36 0,40 0,45 0,55 0,81 0,91 0,95 1,00 đường kính, mm CIV, A-IV – – – – 0,38 0,72 0,91 0,96 1,00 A-V – – – – 0,27 0,55 0,69 0,87 1,00 A-VI – – – – 0,19 0,53 0,67 0,87 1,00 Ат-VII – – – – 0,15 0,40 0,60 0,80 1,00 Вр-II – – – – – 0,67 0,82 0,91 1,00 B-II – – – – – 0,77 0,97 1,00 1,00 К-7 6 á 9 – – – – – 0,77 0,92 1,00 1,00 đường kính, 12 á 15 – – – – – 0,68 0,84 1,00 1,00 mm К-19, đường kính 14 mm – – – – – 0,63 0,77 0,96 1,00 Вр-I – – 0,56 0,71 0,85 0,94 1,00 1,00 1,00 có kiểm soát độ giãn dài – – – – 0,41 0,66 0,84 1,00 1,00 А-IIIв và ứng suất chỉ kiểm tra – – – – 0,46 0,73 0,93 1,00 1,00 ứng suất Ghi chú: σ s,min 1. ρs = , trong đó σ s,min , σ s,max – tương ứng là ứng suất nhỏ nhất và lớn nhất trong cốt thép trong σ s,max một chu kỳ thay đổi của tải trọng, được xác định theo điều 6.3.1. 2. Khi tính toán cấu kiện chịu uốn làm từ bê tông nặng và cốt thép không căng, đối với cốt thép dọc lấy như sau: 68
TCXDVN 356 : 2005 M min + khi 0 Ê Ê 0,20 ρs = 0,30; M max M M + khi min min 0,20 0,75 ρs = , Mmax Mmax trong đó M min , M max – tương ứng là mômen uốn nhỏ nhất và lớn nhất tại tiết diện tính toán trong một chu kỳ thay đổi của tải trọng. 3. ứng với các giá trị ρs ghi trong bảng mà không có giá trị γ s3 thì không cho phép sử dụng loại cốt thép tương ứng Bảng 25 – Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép γ s4 Khi kết cấu chịu tải trọng lặp với hệ số không đối xứng của Nhóm liên kết chu kỳ ρ bằng Nhóm cốt s hàn thép 0 0,2 0,4 0,7 0,8 0,9 1,0 1 0,90 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 CI, А-I 2 0,65 0,70 0,75 0,90 1,00 1,00 1,00 CII, А-II 3 0,25 0,30 0,35 0,50 0,65 0,85 1,00 4 0,20 0,20 0,25 0,30 0,45 0,65 1,00 1 0,90 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 2 0,60 0,65 0,65 0,70 0,75 0,85 1,00 CIII, А-III 3 0,20 0,25 0,30 0,45 0,60 0,80 1,00 4 0,15 0,20 0,20 0,30 0,40 0,60 1,00 1 – – 0,95 0,95 1,00 1,00 1,00 CIV, А-IV 2 – – 0,75 0,75 0,80 0,90 1,00 3 – – 0,30 0,35 0,55 0,70 1,00 1 – – 0,95 0,95 1,00 1,00 1,00 А-V 2 – – 0,75 0,75 0,80 0,90 1,00 cán nóng 3 – – 0,35 0,40 0,50 0,70 1,00 69
TCXDVN 356 : 2005 Ghi chú: 1. Các nhóm của liên kết hàn nêu trong bảng này bao gồm: + Nhóm 1 – liên kết hàn đối đầu các thanh thép (A-II, CII, A-III, CIII, A-IV, CIV, A-V) có đường kính giống nhau, có gia công cơ khí trước hoặc sau khi hàn; + Nhóm 2 – liên kết hai thanh thép giao nhau hình chữ thập bằng mối hàn tiếp xúc; liên kết hàn đối đầu của 2 thanh thép (A-I, CI, A-II, CII, A-III, CIII) có cùng đường kính và được vát đầu; + Nhóm 3 – liên kết hàn 3 thanh thép (A-IIIC) chồng nhau (3 lớp) kiểu chữ thập bằng mối hàn tiếp xúc; liên kết hàn đối đầu của hai thanh thép (A-III, CIII) ghép sát nhau; liên kết hàn đối đầu của hai thanh thép có máng thép; liên kết hàn hai thanh thép (A-I, CI, A-II, CII, A-III, CIII, A-IV, CIV, A-V) bằng hai đoạn thanh thép nối với đường hàn trên toàn bộ đoạn thép nối; liên kết hàn chữ T của thanh thép và bản thép bằng mối hàn tiếp xúc; + Nhóm 4 – liên kết hàn chồng thanh thép (A-I, CI, A-II, CII, A-III, CIII) và bản thép bằng mối hàn tiếp xúc, hàn hồ quang; liên kết hàn chữ T của thanh thép bằng mối hàn hồ quang và không có kim loại phụ; 2. Trong bảng cho các giá trị γ s4 đối với cốt thép đường kính đến 20 mm. 3. Giá trị hệ số γ s4 cần được giảm xuống 5% khi đường kính thanh thép là 22 mm đến 32 mm và giảm xuống 10% khi đường kính thanh thép lớn hơn 32 mm. 70
TCXDVN 356 : 2005 Bảng 26 – Hệ số điều kiện làm việc γ s9 của cốt thép Giá trị γ s9 của cốt thép Lớp bảo vệ tròn trơn có gờ 1. Xi măng Polistirol, sơn 1,0 1,0 khoáng chất 2. Xi măng-bi tum ³ 6 mm 0,7 1,0 (lạnh) khi đường kính cốt thép < 6 mm 0,7 0,7 3. Bi tum-silicat (nóng) 0,7 0,7 4. Bi tum-đất sét 0,5 0,7 5. Bi tum đá phiến, xi măng 0,5 0,5 5.2.2.5 Chiều dài đoạn truyền ứng suất l p của cốt thép căng không có neo được xác định theo công thức: ổ σ sp ử l = ỗω + λ ữd (11) p ỗ p p ữ ố Rbp ứ trong đó ω p và λ p – lấy theo Bảng 27. Trong trường hợp cần thiết, giá trị Rbp cần được nhân với các hệ số điều kiện làm việc của bê tông, ngoại trừ γ b2 . Giá trịσ sp trong công thức (11) được lấy bằng: - giá trị lớn hơn trong hai giá trị Rs và σ sp khi tính toán theo độ bền; - giá trị σ sp khi tính toán cấu kiện theo khả năng chống nứt. ở đây, σ sp được lấy có kể đến hao tổn ứng suất tính theo các công thức từ mục 1 đến 5 trong Bảng 6. Trong các cấu kiện làm từ bê tông hạt nhỏ nhóm B và bê tông nhẹ có cốt liệu nhỏ loại rỗng (trừ bê tông cấp B7,5 đến B12,5), giá trị ω p và λ p lấy tăng lên 1,2 lần so với các giá trị cho trong Bảng 27. Trong trường hợp ứng lực nén trước truyền đột ngột vào bê tông, đối với thép thanh có gờ thì các giá trị ω p và λ p được lấy tăng lên 1,25 lần. Không cho phép truyền ứng lực nén trước đột ngột khi sử dụng cốt thép thanh có đường kính lớn hơn 18 mm. 71