PGS. Phan Quang Minh (HUCE)
ThiÕt kÕ sμn
bª t«ng øng lùc tr−íc
Hµ néi 2007
1
Ch−¬ng I
KÕt cÊu bª t«ng øng suÊt tr−íc
I.1 Kh¸i niÖm chung vÒ bª t«ng øng suÊt tr−íc:
Bª t«ng øng lùc tr−íc (BT ULT) lµ bª t«ng, trong ®ã th«ng qua lùc nÐn tr−íc
®Ó t¹o ra vµ ph©n bè mét l−îng øng suÊt bªn trong phï hîp nh»m c©n b»ng víi mét
l−îng mong muèn øng suÊt do t¶i träng ngoµi g©y ra. Víi c¸c cÊu kiÖn BT ULT, øng
suÊt th−êng ®−îc t¹o ra b»ng c¸ch kÐo thÐp c−êng ®é cao.
Bª t«ng th−êng cã c−êng ®é chÞu kÐo rÊt nhá so víi c−êng ®é chÞu nÐn. §ã
lµ nh©n tè dÉn ®Õn viÖc xuÊt hiÖn mét lo¹i vËt liÖu hçn hîp lµ “bª t«ng cèt thÐp”
(BTCT).
ViÖc xuÊt hiÖn sím cña c¸c vÕt nøt trong BTCT do biÕn d¹ng kh«ng t−¬ng
thÝch gi÷a thÐp vµ bª t«ng lµ ®iÓm khëi ®Çu cho viÖc xuÊt hiÖn mét lo¹i vËt liÖu míi
lµ “bª t«ng øng suÊt tr−íc”. ViÖc t¹o ra mét øng suÊt nÐn cè ®Þnh cho mét vËt liÖu
chÞu nÐn tèt nh−ng chÞu kÐo kÐm nh− bª t«ng sÏ lµm t¨ng ®¸ng kÓ kh¶ n¨ng chÞu
kÐo v× øng suÊt kÐo x¶y ra sau khi øng suÊt nÐn ®· bÞ v« hiÖu. Sù kh¸c nhau c¬ b¶n
gi÷a BTCT vµ bª t«ng ULT lµ ë chç trong khi BTCT chØ lµ sù kÕt hîp ®¬n thuÇn
gi÷a bª t«ng vµ cèt thÐp ®Ó chóng cïng lµm viÖc mét c¸ch bÞ ®éng th× bª t«ng ULT
lµ sù kÕt hîp mét c¸ch tÝch cùc, cã chñ ý gi÷a bª t«ng c−êng ®é cao vµ cèt thÐp
c−êng ®é cao. Trong cÊu kiÖn bª t«ng ULT, ng−êi ta ®Æt vµo mét lùc nÐn tr−íc t¹o
bëi viÖc kÐo cèt thÐp, nhê tÝnh ®µn håi, cèt thÐp cã xu h−íng co l¹i vµ sÏ t¹o nªn lùc
nÐn tr−íc, lùc nÐn tr−íc nµy g©y nªn øng suÊt nÐn tr−íc trong bª t«ng vµ sÏ triÖt tiªu
hay lµm gi¶m øng suÊt kÐo do t¶i träng sö dông g©y ra, do vËy lµm t¨ng kh¶ n¨ng
chÞu kÐo cña bª t«ng vµ lµm h¹n chÕ sù ph¸t triÓn cña vÕt nøt. Sù kÕt hîp rÊt hiÖu
qu¶ ®ã ®· tËn dông ®−îc c¸c tÝnh chÊt ®Æc thï cña hai lo¹i vËt liÖu, ®ã lµ trong khi
thÐp cã tÝnh ®µn håi vµ c−êng ®é chÞu kÐo cao th× bª t«ng lµ vËt liÖu dßn vµ cã
c−êng ®é chÞu kÐo rÊt nhá so víi c−êng ®é chÞu nÐn cña nã. Nh− vËy øng lùc tr−íc
chÝnh lµ viÖc t¹o ra cho kÕt cÊu mét c¸ch cã chñ ý c¸c øng suÊt t¹m thêi nh»m t¨ng
c−êng sù lµm viÖc cña vËt liÖu trong c¸c ®iÒu kiÖn sö dông kh¸c nhau. ChÝnh v× vËy
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
2
bª t«ng ULT ®· trë thµnh mét sù kÕt hîp lý t−ëng gi÷a hai lo¹i vËt liÖu hiÖn ®¹i cã
c−êng ®é cao.
So víi BTCT th−êng, BTCT øng suÊt tr−íc cã c¸c −u ®iÓm c¬ b¶n sau:
- CÇn thiÕt vµ cã thÓ dïng ®−îc thÐp c−êng ®é cao.
øng suÊt trong thÐp th«ng th−êng gi¶m tõ 100 ®Õn 240Mpa , nh− vËy, ®Ó
phÇn øng suÊt bÞ mÊt ®i chØ lµ mét phÇn nhá cña øng suÊt ban ®Çu th× øng suÊt ban
®Çu cña thÐp ph¶i rÊt cao, vµo kho¶ng 1200 ®Õn 2000Mpa. §Ó ®¹t ®−îc ®iÒu nµy th×
viÖc sö dông thÐp c−êng ®é cao lµ thÝch hîp nhÊt.
CÇn ph¶i sö dông bª t«ng c−êng ®é cao trong BTCT ULT v× lo¹i vËt liÖu nµy
cã kh¶ n¨ng chÞu kÐo, chÞu c¾t, chÞu uèn cao vµ søc chÞu t¶i cao. Bª t«ng c−êng ®é
cao Ýt x¶y ra vÕt nøt do co ngãt, cã m« ®un ®µn håi cao h¬n, biÕn d¹ng do tõ biÕn Ýt
h¬n, do ®ã øng suÊt tr−íc trong thÐp sÏ bÞ mÊt Ýt h¬n. ViÖc sö dông bª t«ng c−êng
®é cao sÏ lµm gi¶m kÝch th−íc tiÕt diÖn ngang cña cÊu kiÖn. ViÖc gi¶m träng l−îng
cña cÊu kiÖn, v−ît nhÞp lín h¬n sÏ lµm t¨ng hiÖu qu¶ kinh tÕ vµ kü thuËt.
- Cã kh¶ n¨ng chèng nøt cao h¬n (do ®ã kh¶ n¨ng chèng thÊm tèt h¬n). Dïng
BTCT ULT, ng−êi ta cã thÓ t¹o ra c¸c cÊu kiÖn kh«ng xuÊt hiÖn c¸c khe nøt trong
vïng bª t«ng chÞu kÐo hoÆc h¹n chÕ sù ph¸t triÓn bÒ réng cña khe nøt khi chÞu t¶i
träng sö dông.
- Cã ®é cøng lín h¬n (do ®ã cã ®é vâng vµ biÕn d¹ng bÐ h¬n).
I.2 C¸c ph−¬ng ph¸p g©y øng suÊt tr−íc:
I.2.1 Ph−¬ng ph¸p c¨ng tr−íc:
Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng sö dông cho quy tr×nh s¶n xuÊt c¸c cÊu kiÖn ®óc
s½n. Cèt thÐp ULT ®−îc neo mét ®Çu cè ®Þnh vµo bÖ cßn ®Çu kia ®−îc kÐo ra víi lùc
kÐo N. D−íi t¸c dông cña lùc N, cèt thÐp ®−îc kÐo trong giíi h¹n ®µn håi vµ sÏ gi·n
dµi ra mét ®o¹n, t−¬ng øng víi c¸c øng suÊt xuÊt hiÖn trong cèt thÐp. Khi ®ã, ®Çu
cßn l¹i cña cèt thÐp ®−îc cè ®Þnh nèt vµo bÖ. §æ bª t«ng, ®îi cho bª t«ng ®«ng cøng
vµ ®¹t c−êng ®é cÇn thiÕt th× bu«ng cèt thÐp. Nh− mét lß so bÞ kÐo c¨ng, c¸c cèt thÐp
nµy cã xu h−íng co ng¾n l¹i vµ th«ng qua lùc dÝnh gi÷a thÐp vµ bª t«ng, cÊu kiÖn sÏ
bÞ nÐn víi gi¸ trÞ b»ng lùc N ®· dïng khi kÐo cèt thÐp. ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
3
c¨ng tr−íc lµ cã thÓ ph©n bè lùc nÐn ®Òu ®Æn trong cÊu kiÖn. Nh−îc ®iÓm cña
ph−¬ng ph¸p nµy lµ ph¶i l¾p ®Æt bÖ tú phøc t¹p.
a)
b)
H×nh I.1: S¬ ®å ph−¬ng ph¸p c¨ng tr−íc
a- Tr−íc khi bu«ng cèt thÐp ULT; b- Sau khi bu«ng cèt thÐp ULT
1- Cèt thÐp ULT; 2 - BÖ c¨ng; 3 - V¸n khu«n;
4 - ThiÕt bÞ kÐo thÐp; 5 - ThiÕt bÞ cè ®Þnh thÐp.
I.2.2 Ph−¬ng ph¸p c¨ng sau:
Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng sö dông cho kÕt cÊu bª t«ng ®æ t¹i chç. Tr−íc hÕt
®Æt thÐp ULT vµ cèt thÐp th«ng th−êng råi ®æ bª t«ng. Khi bª t«ng ®¹t ®Õn c−êng ®é
nhÊt ®Þnh th× tiÕn hµnh c¨ng cèt thÐp víi øng suÊt quy ®Þnh. Sau khi c¨ng xong, cèt
thÐp ULT ®−îc neo chÆt vµo ®Çu cÊu kiÖn, th«ng qua c¸c neo ®ã, cÊu kiÖn sÏ bÞ nÐn
b»ng lùc ®· dïng khi kÐo c¨ng cèt thÐp. Trong ph−¬ng ph¸p c¨ng sau, kÕt cÊu BTCT
ULT ®−îc chia lµm 2 lo¹i: kÕt cÊu bª t«ng ULT dïng c¸p dÝnh kÕt vµ kÕt cÊu bª
t«ng ULT dïng c¸p kh«ng dÝnh kÕt. Lo¹i kÕt cÊu bª t«ng ULT dïng c¸p dÝnh kÕt,
khi thi c«ng ph¶i ®Æt s½n èng gen ®Ó luån c¸p, sau khi kÐo c¨ng cèt thÐp, tiÕn hµnh
b¬m phôt v÷a xi m¨ng m¸c cao ®Ó chÌn lÊp khe hë gi÷a c¸p thÐp vµ èng gen. §Çu
c¸p thÐp ®−îc neo chÆt b»ng nªm vµo bª t«ng vµ trë thµnh c¸c ®iÓm tùa truyÒn lùc
nÐn vµo bª t«ng.
¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p c¨ng sau lµ kh«ng cÇn bÖ tú riªng, cã thÓ dÔ dµng
thi c«ng kÐo c¨ng thÐp t¹i vÞ trÝ kÕt cÊu t¹i c«ng tr×nh nh− th©n xi l«, èng khãi, dÇm,
sµn…
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
4
a)
b)
H×nh I.2: S¬ ®å ph−¬ng ph¸p c¨ng sau
a - Trong qu¸ tr×nh c¨ng; b- Sau khi c¨ng
1- Cèt thÐp ULT; 2 - CÊu kiÖn BTCT; 3 - èng r·nh;
4 - ThiÕt bÞ kÝch; 5 - Neo.
I.2.3 Mét sè c«ng nghÖ kh¸c t¹o øng suÊt tr−íc:
Ngoµi 2 ph−¬ng ph¸p c¨ng tr−íc vµ c¨ng sau, trong BTCT øng suÊt tr−íc cßn
sö dông mét sè ph−¬ng ph¸p sau:
I.2.3.1 Sö dông xi m¨ng në t¹o øng suÊt tr−íc trong bª t«ng:
Theo ph−¬ng ph¸p nµy, trong qu¸ tr×nh ninh kÕt vµ ph¸t triÓn c−êng ®é, xi
m¨ng në lµm t¨ng thÓ tÝch, c¸c cèt thÐp trong bª t«ng sÏ ng¨n c¶n sù d·n në cña xi
m¨ng, kÕt qu¶ lµ trong bª t«ng cã mét lùc nÐn kho¶ng 600-700Mpa.
Ng−êi ta cã thÓ sö dông lo¹i xi m¨ng ®Æc biÖt cho sù tr−¬ng në nµy. Song,
thùc tÕ còng cã thÓ biÕn xi m¨ng Pooclang th«ng th−êng thµnh lo¹i xi m¨ng ®Æc biÖt
nµy b»ng c¸ch trén thªm phô gia aluminat vµ th¹ch cao. Lo¹i xi m¨ng tr−¬ng në tù
t¹o øng suÊt tr−íc nµy dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c kÕt cÊu nh− bÓ chøa, cÇu tµu, cäc, dÇm,
panen m¸i che cho nhµ c«ng nghiÖp. Ph−¬ng ph¸p nµy cßn gäi lµ ph−¬ng ph¸p ho¸
häc ®Ó t¹o ULT.
I.2.3.2 Dïng kÝch Ðp ngoµi ®Ó t¹o øng suÊt tr−íc:
Kh¸c víi 2 ph−¬ng ph¸p c¨ng tr−íc vµ c¨ng sau, kÝch ®Æt ë 2 ®Çu kÕt cÊu
kh«ng dïng ®Ó kÐo c¨ng cèt thÐp ra mµ dïng ®Ó Ðp chÆt cÊu kiÖn bª t«ng l¹i, c¸p
hoÆc cèt thÐp ®−îc neo vµo c¸c gèi tùa. Sau khi bá kÝch ra, t¹o ra tr−êng ULT lu«n
®−îc duy tr× trong kÕt cÊu.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
5
H×nh I.3: S¬ ®å t¹o ULT b»ng kÝch Ðp ngoµi
1 - CÊu kiÖn BTCT ULT; 2 - KÝch; 3 - BÖ tú
I.3 VËt liÖu sö dông cho bª t«ng øng suÊt tr−íc:
I.3.1 Bª t«ng c−êng ®é cao:
Bª t«ng øng suÊt tr−íc yªu cÇu sö dông bª t«ng ®¹t c−êng ®é chÞu nÐn cao
trong thêi gian ng¾n víi c−êng ®é chÞu kÐo t−¬ng ®èi cao h¬n so víi bª t«ng th«ng
th−êng, ®é co ngãt thÊp, tÝnh tõ biÕn thÊp nhÊt vµ gi¸ trÞ m« ®un ®µn håi lín. Theo
tiªu chuÈn Ên §é IS:1343-1980, c−êng ®é chÞu nÐn cña khèi lËp ph−¬ng t¹i 28 ngµy
tuæi lµ 40Mpa ®èi víi cÊu kiÖn c¨ng tr−íc vµ 30Mpa ®èi víi cÊu kiÖn c¨ng sau. Theo
tiªu chuÈn ACI318, bª t«ng ®¹t c−êng ®é chÞu nÐn t¹i 28 ngµy tuæi tõ 27.58 ®Õn
68.95 Mpa.
I.3.1.1 øng suÊt cho phÐp trong bª t«ng theo tiªu chuÈn ACI 318-2002:
øng suÊt cho phÐp trong bª t«ng ®−îc quy ®Þnh vµ khèng chÕ tuú theo tõng
tiªu chuÈn. Theo tiªu chuÈn ACI 318-2002 ®−îc quy ®Þnh nh− sau:
I.3.1.1.1 øng suÊt trong bª t«ng ngay sau khi truyÒn lùc øng suÊt tr−íc (tr−íc khi
x¶y ra tæn hao øng suÊt) kh«ng ®−îc v−ît qu¸ c¸c gi¸ trÞ sau:
+ øng suÊt nÐn lín nhÊt: 0.60fci’.
+ øng suÊt kÐo t¹i 2 ®Çu mót cña cÊu kiÖn cã gèi tùa ®¬n gi¶n: 0.5 f ci'
+ øng suÊt kÐo t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c: 0.25 f ci'
NÕu øng suÊt kÐo v−ît qu¸ c¸c gi¸ trÞ trªn th× cÇn bè trÝ thªm thÐp chÞu kÐo
(thÐp th−êng hoÆc thÐp øng suÊt tr−íc) vµo vïng chÞu kÐo ®Ó chÞu tæng lùc kÐo trong
bª t«ng ®−îc tÝnh to¸n víi gi¶ thiÕt tiÕt diÖn kh«ng bÞ nøt.
I.3.1.1.2 øng suÊt øng víi t¶i träng lµm viÖc (sau khi ®· x¶y ra tæn hao øng suÊt):
+ øng suÊt nÐn lín nhÊt do t¶i träng dµi h¹n: 0.45fc’.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
6
+ øng suÊt nÐn lín nhÊt do tæng t¶i träng: 0.60fc’.
+ øng suÊt kÐo lín nhÊt víi tiÕt diÖn kh«ng cho phÐp nøt: 0.5 f c'
+ øng suÊt kÐo lín nhÊt víi tiÕt diÖn cho phÐp nøt: f c'
øng suÊt cã thÓ v−ît qu¸ øng suÊt cho phÐp nÕu ph©n tÝch vµ kiÓm tra chøng
tá ®−îc kÕt cÊu kh«ng bÞ h− háng.
I.3.1.2 M« ®un ®µn håi cña bª t«ng:
§Æc tr−ng øng suÊt - biÕn d¹ng cña bª t«ng khi chÞu nÐn kh«ng ph¶i lµ tuyÕn
tÝnh nh−ng víi t¶i träng kh«ng v−ît qu¸ 30% c−êng ®é ph¸ ho¹i th× cã thÓ gi¶ thiÕt
biÕn d¹ng lµ tuyÕn tÝnh. CÇn x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh biÕn d¹ng cña bª t«ng d−íi t¸c dông
cña t¶i träng ng¾n h¹n vµ t¶i träng dµi h¹n ®Ó x¸c ®Þnh c−êng ®é chÞu uèn vµ m« ®un
®µn håi, tõ ®ã tÝnh to¸n ®é vâng cña cÊu kiÖn øng suÊt tr−íc. M« ®un ®µn håi cña bª
t«ng t¨ng lªn cïng víi c−êng ®é chÞu nÐn trung b×nh cña bª t«ng nh−ng víi tèc ®é
chËm h¬n. Theo tiªu chuÈn ACI 318-2002, m« ®un ®µn håi cña bª t«ng:
Ec=4730 f c' (Mpa).
I.3.2 ThÐp c−êng ®é cao:
ThÐp øng suÊt tr−íc cã thÓ lµ sîi, c¸p hoÆc thanh thÐp hîp kim.
- ThÐp sîi sö dông cho bª t«ng ¦LT nãi chung tu©n theo tiªu chuÈn ASTM A-
421. Sîi thÐp ®−îc quÊn thµnh cuén vµ ®−îc c¾t vµ l¾p ë nhµ m¸y hay t¹i hiÖn
tr−êng. Tr−íc khi thi c«ng, sîi thÐp cÇn ®−îc vÖ sinh bÒ mÆt ®Ó t¨ng lùc dÝnh kÕt víi
bª t«ng.
- C¸p øng suÊt tr−íc phæ biÕn nhÊt lµ lo¹i c¸p 7 sîi, cã c−êng ®é chÞu kÐo tíi h¹n
fpu lµ 1720Mpa vµ 1860Mpa, kÕt dÝnh hoÆc kh«ng kÕt dÝnh.
HiÖn nay, ngoµi lo¹i c¸p ®¬n 7 sîi cßn cã lo¹i c¸p bao gåm nhiÒu c¸p ®¬n kÕt
hîp víi nhau . Lo¹i c¸p nµy cã −u ®iÓm lµ máng, nhÑ vµ dÎo.
- ThÐp thanh sö dông cho bª t«ng ¦LT tu©n theo tiªu chuÈn ASTM A-322 vµ A-
29, víi yªu cÇu cã øng suÊt ph¸ ho¹i ®¹t tíi 90% c−êng ®é giíi h¹n. MÆc dï c−êng
®é giíi h¹n thùc tÕ th−êng ®¹t tíi 1100 MPa, nh−ng gi¸ trÞ tiªu chuÈn nhá nhÊt
th−êng lÊy lµ 1000 MPa. HÇu hÕt c¸c tiªu chuÈn th−êng ®−a ra giíi h¹n ch¶y nhá
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
7
nhÊt lµ 896 MPa mÆc dï gi¸ trÞ thùc tÕ cßn cao h¬n. §é gi·n dµi nhá nhÊt t¹i lóc ph¸
ho¹i ë vÞ trÝ chiÒu dµi b»ng 20 lÇn ®−êng kÝnh lµ 4%, víi ®é gi¶m nhá nhÊt cña tiÕt
diÖn t¹i lóc ph¸ ho¹i lµ 25%.
ThÐp c−êng ®é cao ®−îc s¶n xuÊt tõ hîp kim bao gåm mangan, silic,
cacbon,…b»ng ph−¬ng ph¸p c¸n nguéi hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p c¸n nãng vµ ®−îc
t«i, lµm cho cøng.
a) b) c)
H×nh I.4: C¸c lo¹i c¸p øng suÊt tr−íc
a-C¸p 7 sîi(c¸p ®¬n) b-C¸p dÑt c-C¸p nhiÒu sîi
øng suÊt kÐo cho phÐp trong thÐp theo ACI:
+ øng suÊt lín nhÊt do c¨ng thÐp (tr−íc khi truyÒn øng suÊt) kh«ng ®−îc v−ît qu¸
sè nhá h¬n cña: 0.80fpu vµ 0.94fpy
+ øng suÊt kÐo lín nhÊt ngay sau khi truyÒn lùc øng suÊt tr−íc kh«ng ®−îc v−ît qu¸
sè nhá h¬n cña: 0.74fpu vµ 0.82fpy
+ øng suÊt lín nhÊt trong thÐp c¨ng sau t¹i vïng neo ngay sau khi neo thÐp: 0.70fpu
B¶ng I.1 Mét sè ®Æc tÝnh cña c¸p øng suÊt tr−íc
13mm 15mm
Lo¹i c¸p EN318 hoÆc ASTM A416 EN318 hoÆc ASTM A416
BS 5896 super Grade 270 BS 5896 super Grade 270
§−êng kÝnh danh ®Þnh mm 12.9 12.7 15.7 15.2
DiÖn tÝch danh ®Þnh mm2 100 98.7 150 140
Khèi l−îng danh ®Þnh kg/m 0.785 0.775 1.18 1.1
C−êng ®é chÞu c¾t Mpa 1580 1670 1500 1670
C−êng ®é chÞu kÐo Mpa 1860 1860 1770 1860
T¶i träng ph¸ ho¹i nhá nhÊt kN 186 183.7 265 260.7
M« ®un ®µn håi GPa 195
§é d·n dµi % lín nhÊt 2.5
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
8
I.3.3 C¸c vËt liÖu kh¸c:
Ngoµi 2 vËt liÖu chÝnh lµ bª t«ng c−êng ®é cao vµ thÐp c−êng ®é cao cßn cã
mét sè vËt liªu kh¸c:
I.2.3.1 èng gen:
§èi víi bª t«ng ULT c¨ng sau dÝnh kÕt th× cÇn ®Æt s½n èng gen trong bª t«ng.
Cã 2 lo¹i èng gen th−êng dïng:
- Lo¹i b»ng t«n máng 0.2 - 0.3mm cã pha ch× ®Ó lµm gi¶m ma s¸t cuén mÐp vµ
cuèn theo kiÓu xo¾n ruét gµ.
- èng gen b»ng c¸c lo¹i èng kim lo¹i, èng trßn tr¬n cã bÒ dµy 2 - 4mm.
Yªu cÇu èng gen lµ ph¶i chèng thÊm tèt ®Ó gi÷ cho n−íc xi m¨ng kh«ng thÊm
vµo èng trong qu¸ tr×nh ®æ bª t«ng vµ b¶o vÖ c¸p, èng ph¶i bÒn kh«ng bÞ h− háng
biÕn d¹ng trong qu¸ tr×nh thi c«ng. Tuy nhiªn, èng l¹i ph¶i mÒm ®Ó ®Æt cong theo
thiÕt kÕ vµ ma s¸t gi÷a èng gen víi c¸p kh«ng ®−îc qu¸ lín.
H×nh I.5: CÊu t¹o èng gen
1-èng gen; 2- bã c¸p; 3- lç phôt v÷a
I.2.3.2 V÷a phôt:
Sau khi c¨ng c¸p vµ neo, cÇn lÊp ®Çy kÏ hë trong èng gen b»ng v÷a xi m¨ng.
V÷a ®−îc phôt vµo èng gen d−íi ¸p lùc kho¶ng 6atm. C−êng ®é cña v÷a sau 7 ngµy
Ýt nhÊt ph¶i ®¹t 2000Mpa.
I.4 ThiÕt bÞ sö dông t¹o øng suÊt tr−íc:
I.4.1 Ph−¬ng ph¸p c¨ng tr−íc:
HÖ thèng t¹o ULT bao gåm hai khèi neo ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng c¸ch nµo
®ã, thÐp ULT ®−îc c¨ng gi÷a hai khèi neo nµy tr−íc khi ®æ bª t«ng, lùc c¨ng ®−îc
t¹o bëi c¸c kÝch thuû lùc hoÆc kÝch vÝt lín.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
9
I.4.1 Ph−¬ng ph¸p c¨ng sau:
C¸c thiÕt bÞ cÇn thiÕt ®èi víi ph−¬ng ph¸p c¨ng sau bao gåm:
- B¬m vµ kÝch t¹o ULT
- Neo
- M¸y luån c¸p
- ThiÕt bÞ c¾t c¸p
- Hçn hîp v÷a vµ b¬m v÷a
M¸y luån c¸p vµ thiÕt bÞ ®Ó b¬m v÷a chØ cÇn thiÕt ®èi víi cÊu kiÖn bª t«ng
ULT sö dông c¸p dÝnh kÕt. C¸p cã thÓ ®−îc luån vµo èng dÉn tr−íc khi ®Æt èng dÉn
vµo vÞ trÝ hoÆc sau khi ®Æt èng dÉn vµo vÞ trÝ . NÕu c¸p ng¾n th× kh«ng cÇn sö dông
m¸y luån c¸p.
Neo ®−îc thiÕt kÕ ®Ó cè ®Þnh c¸p ë c¶ hai ®Çu c¸p. §èi víi c¸p kh«ng dµi l¾m
(d−íi 30m), cã thÓ bè trÝ mét ®Çu neo cè ®Þnh vµ mét ®Çu neo c«ng t¸c. Khi c¸p qu¸
dµi th× bè trÝ neo c«ng t¸c t¹o ULT ë c¶ hai ®Çu ®Ó tr¸nh tæn hao øng suÊt do ma s¸t.
CÊu t¹o neo ®¬n gi¶n, c¸p cÇn ph¶i dµi qu¸ ®Çu neo mét ®o¹n vµ sÏ ®−îc c¾t ng¾n
sau khi truyÒn lùc øng suÊt. HiÖn nay neo c«ng t¸c ®−îc sö dông phæ biÕn nhÊt lµ hÖ
neo Freyssinet dïng nªm h×nh c«n ®Ó kÑp chÆt sîi c¸p. Neo bao gåm b¶n ®Öm b»ng
thÐp cã lç ®Ó c¸p luån qua, nªm h×nh c«n vµ lß xo ®Ó tr¸nh øng suÊt côc bé trong bª
t«ng vïng neo. Nªm h×nh c«n sÏ tù ®éng dÞch chuyÓn vÒ phÝa b¶n ®Öm ®Ó kho¸ c¸p
vµ cã t¸c dông nh− mét bé phËn truyÒn øng suÊt tù ®éng. Neo ®−îc chÕ t¹o ®Ó thuËn
lîi cho viÖc ®o ®é d·n dµi cña c¸p vµ gia t¶i ULT.
Cã 4 d¹ng thiÕt bÞ c¨ng thÐp
- C¨ng b»ng thiÕt bÞ c¬ khÝ: thiÕt bÞ nµy th−êng bao gåm c¸c khèi nÆng cã hoÆc
kh«ng cã bé truyÒn lùc ®ßn bÈy, bé truyÒn lùc b¸nh r¨ng kÕt hîp víi khèi rßng räc
cã hoÆc kh«ng cã b¸nh r¨ng vµ m¸y cuèn sîi. ThiÕt bÞ nµy ®−îc sö dông chñ yÕu ®Ó
s¶n xuÊt c¸c thµnh phÈm bª t«ng ULT trong nhµ m¸y víi quy m« lín.
- C¨ng b»ng thiÕt bÞ thuû lùc: ®©y lµ thiÕt bÞ ®¬n gi¶n nhÊt ®Ó t¹o ra lùc ULT lín,
®−îc sö dông réng r·i. C¸c kÝch thuû lùc th«ng dông cã lùc c¨ng tõ 5-100 tÊn. C¸c
kÝch thuû lùc lín cã lùc c¨ng tõ 200-600 tÊn. Khi sö dông kÝch thuû lùc, quan träng
nhÊt lµ ph¶i ®o chÝnh x¸c lùc c¨ng trong suèt qu¸ tr×nh c¨ng.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
10
- C¨ng b»ng nguyªn lý ®iÖn häc: ph−¬ng ph¸p nµy t¹o lùc ULT b»ng c¸ch nung
nãng c¸p b»ng dßng ®iÖn, c¸p ®−îc neo tr−íc khi ®æ bª t«ng. ThÐp ®−îc nung nãng
ë nhiÖt ®é 300-4000C trong vßng 3-5 phót. ThÐp sÏ gi·n dµi ra kho¶ng 0.4-0.5%. Sau
khi nguéi, thÐp sÏ co ng¾n l¹i nh−ng bÞ neo c¶n trë. Thêi gian thÐp nguéi kho¶ng 12-
15 phót. Ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ t¹o ra øng suÊt c¨ng ban ®Çu tõ 500-600 Mpa.
- C¨ng b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ häc: sö dông xi m¨ng tr−¬ng në ®Ó t¹o ULT, ®é
gi·n në ®−îc ®iÒu chØnh b»ng ph−¬ng ph¸p b¶o d−ìng.
a)
b)
H×nh I.6: CÊu t¹o neo
a- Neo c«ng t¸c; b- Neo cè ®Þnh
1-C¸p ; 2- ®ai xo¾n; 3- b¶n thÐp ®Öm; 4- neo;
5- v÷a xi m¨ng bÞt lç neo; 6- cÊu kiÖn bª t«ng.
I.5 Tæn hao øng suÊt:
øng suÊt ban ®Çu trong bª t«ng sÏ gi¶m theo thêi gian tõ khi truyÒn øng suÊt
do nhiÒu nguyªn nh©n. HiÖn t−îng nµy ®−îc gäi lµ “tæn hao øng suÊt”. ViÖc x¸c
®Þnh chÝnh x¸c ®é lín cña tæn hao øng suÊt rÊt cÇn thiÕt khi thiÕt kÕ. Cã nhiÒu
nguyªn nh©n g©y tæn hao øng suÊt. Cã lo¹i hao øng suÊt x¶y ra ngay sau khi truyÒn
øng suÊt, cã lo¹i hao øng suÊt x¶y ra theo thêi gian.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
11
B¶ng I.2 lµ mét sè lo¹i hao øng suÊt trong bª t«ng ULT sö dông ph−¬ng ph¸p
c¨ng tr−íc vµ c¨ng sau.
B¶ng I.2 C¸c lo¹i hao øng suÊt
stt C¨ng tr−íc stt C¨ng sau
1 Do biÕn d¹ng ®µn håi 1 NÕu c¸c sîi c¸p ®−îc c¨ng
cña bªt«ng ®ång thêi th× kh«ng x¶y ra
hao øng suÊt do biÕn d¹ng ®µn
håi.NÕu c¸c sîi c¸p ®−îc c¨ng
lÇn l−ît th× sÏ x¶y ra hao øng
suÊt do biÕn d¹ng ®µn håi cña
bª t«ng
2 Do chïng øng suÊt trong 2 Do chïng øng suÊt trong
thÐp thÐp
3 Do co ngãt cña bª t«ng 3 Do co ngãt cña bª t«ng
4 Do tõ biÕn cña bª t«ng 4 Do tõ biÕn cña bª t«ng
5 Do ma s¸t
6 Do biÕn d¹ng neo
Tæn hao øng suÊt tæng céng cho phÐp trong thiÕt kÕ:
Khi thiÕt kÕ c¸c cÊu kiÖn bª t«ng ULT, ng−êi ta th−êng gi¶ thiÕt tæng tæn hao
øng suÊt b»ng mét tû lÖ phÇn tr¨m cña øng suÊt ban ®Çu. V× hao øng suÊt phô thuéc
vµo nhiÒu yÕu tè nh− tÝnh chÊt cña bª t«ng vµ thÐp, ph−¬ng ph¸p b¶o d−ìng, ®é lín
cña øng suÊt tr−íc vµ ph−¬ng ph¸p ULT nªn rÊt khã x¸c ®Þnh chÝnh x¸c tæng tæn
hao øng suÊt. Cã thÓ ®−a ra mét tû lÖ ®iÓn h×nh cña tæng tæn hao øng suÊt trong ®iÒu
kiÖn lµm viÖc b×nh th−êng nh− sau:
B¶ng I.7 Tû lÖ hao øng suÊt
Lo¹i hao øng suÊt Tû lÖ hao øng suÊt (%)
C¨ng tr−íc C¨ng sau
Co ngãt ®µn håi vµ uèn cña bª t«ng 4 1
Tõ biÕn cña bª t«ng 6 5
Co ngãt cña bª t«ng 7 6
Chïng øng suÊt cña thÐp 8 8
Tæng céng 25 20
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
12
Ch−¬ng II
C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n sμn bª t«ng øng lùc tr−íc
II.1 C¸c quan niÖm ph©n tÝch kÕt cÊu bª t«ng øng lùc tr−íc:
HiÖn nay, viÖc ph©n tÝch cÊu kiÖn bª t«ng ULT dùa trªn ba quan niÖm c¬ b¶n
sau:
II.1.1 Quan niÖm thø nhÊt:
Quan niÖm nµy coi bª t«ng ULT nh− vËt liÖu ®µn håi, tÝnh to¸n theo øng suÊt
cho phÐp.
Bª t«ng lµ vËt liÖu chÞu nÐn tèt, chÞu kÐo kÐm. NÕu kh«ng ph¶i chÞu øng suÊt
kÐo do ®· ®−îc nÐn tr−íc th«ng qua viÖc kÐo tr−íc cèt thÐp, trong bª t«ng sÏ kh«ng
bÞ xuÊt hiÖn vÕt nøt, nh− vËy cã thÓ xem nh− bª t«ng ULT lµ vËt liÖu ®µn håi. Víi
quan niÖm nµy, khi bª t«ng ®Æt vµo tr¹ng th¸i chÞu lùc th× øng suÊt kÐo g©y ra do t¶i
träng ngoµi sÏ bÞ triÖt tiªu bëi øng suÊt nÐn tr−íc, nhê vËy sÏ h¹n chÕ ®−îc bÒ réng
vÕt nøt vµ khi vÕt nøt ch−a xuÊt hiÖn th× cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p cña lý
thuyÕt ®µn håi ®Ó tÝnh to¸n.
II.1.2 Quan niÖm thø hai:
Quan niÖm nµy coi bª t«ng ULT lµm viÖc nh− BTCT th−êng víi sù kÕt hîp
gi÷a bª t«ng vµ thÐp c−êng ®é cao, bª t«ng chÞu nÐn vµ thÐp chÞu kÐo vµ g©y ra mét
cÆp ngÉu lùc kh¸ng l¹i m« men do t¶i träng ngoµi g©y ra. NÕu sö dông thÐp c−êng
®é cao ®¬n thuÇn nh− thÐp th−êng th× khi bª t«ng xuÊt hiÖn vÕt nøt, thÐp vÉn ch−a
®¹t ®Õn c−êng ®é. NÕu thÐp ®−îc kÐo tr−íc vµ neo vµo bª t«ng th× sÏ cã ®−îc sù biÕn
d¹ng vµ øng suÊt phï hîp víi c¶ hai lo¹i vËt liÖu.
II.1.3 Quan niÖm thø ba:
Quan niÖm nµy coi ULT nh− mét thµnh phÇn c©n b»ng víi mét phÇn t¶i träng
t¸c dông lªn cÊu kiÖn trong qu¸ tr×nh sö dông, tÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p c©n b»ng
t¶i träng. §©y lµ ph−¬ng ph¸p kh¸ ®¬n gi¶n vµ dÔ sö dông ®Ó tÝnh to¸n, ph©n tÝch
cÊu kiÖn BT ULT. C¸p ULT ®−îc thay thÕ b»ng c¸c lùc t−¬ng ®−¬ng t¸c dông vµo
bª t«ng. C¸p t¹o ra mét t¶i träng ng−îc lªn, nÕu chän h×nh d¹ng c¸p vµ lùc ULT phï
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
13
hîp sÏ c©n b»ng ®−îc c¸c t¶i träng t¸c dông lªn sµn, do ®ã ®é vâng cña sµn t¹i mäi
®iÓm ®Òu b»ng 0.
II.1.3.1 C¸c h×nh d¹ng c¸p vµ t¶i träng c©n b»ng:
T¶i träng
H×nh d¹ng c¸p S¬ ®å t¶i c©n b»ng §é vâng
c©n b»ng
M=Pe ML2
8 EI
4 Pe WL3
W =
L 48EI
8 Pe 5wL4
w=
L2 384 EI
W =
Pe a (3 − 4a 2 )WL3
aL 24 EI
II.1.3.2 Quy tr×nh tÝnh to¸n theo quan niÖm thø 3:
1- TÝnh to¸n s¬ bé tiÕt diÖn cét vµ chiÒu dµy sµn, lo¹i vËt liÖu sö dông. KiÓm tra
chäc thñng sµn do lùc c¾t.
2- X¸c ®Þnh t¶i träng c©n b»ng (chñ yÕu phô thuéc ®iÒu kiÖn kinh tÕ). Th«ng
th−êng, t¶i träng c©n b»ng th−êng lÊy vµo kho¶ng 0.8 - 1 lÇn träng l−îng b¶n th©n
sµn.
3- X¸c ®Þnh h×nh d¹ng c¸p, tÝnh to¸n lùc ULT yªu cÇu.
4- Ph©n tÝch sµn víi c¸c t¶i träng: ho¹t t¶i, tÜnh t¶i, t¶i ULT (sau khi ®· kÓ ®Õn c¸c
hao øng suÊt).
5- TÝnh to¸n øng suÊt, kiÓm tra c¸c giai ®o¹n lµm viÖc cña sµn, kiÓm tra ®é vâng
vµ kh¶ n¨ng chÞu lùc.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
14
6- Tuú thuéc vµo kÕt qu¶ cña b−íc 5, cã thÓ ®iÒu chØnh chiÒu dµy sµn vµ lùc ULT.
Cã thÓ bæ sung cèt thÐp th−êng ®Ó h¹n chÕ vÕt nøt vµ t¨ng kh¶ n¨ng chÞu c¾t, l−îng
thÐp nµy th−êng bè trÝ qua ®Çu cét hoÆc nhÞp biªn.
II.1.4 NhËn xÐt:
ViÖc thiÕt kÕ sµn bª t«ng ULT ®Òu cã thÓ sö dông c¸c quan niÖm ph©n tÝch ë
trªn. Mçi ph−¬ng ph¸p ®Òu cã c¸c −u nh−îc ®iÓm riªng. V× vËy, vÊn ®Ò ®Æt ra ®èi
víi ng−êi thiÕt kÕ lµ lùa chän quan niÖm nµo ®Ó ®¬n gi¶n ho¸ viÖc ph©n tÝch vµ tÝnh
to¸n, phï hîp víi c«ng cô thiÕt kÕ hiÖn cã.
KÕt cÊu BTCT nãi chung vµ kÕt cÊu bª t«ng ULT nãi riªng ®−îc tÝnh to¸n
theo hai tr¹ng th¸i giíi h¹n:
- Tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt: vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc.
- Tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai: vÒ ®iÒu kiÖn sö dông b×nh th−êng (®iÒu kiÖn vÒ biÕn
d¹ng vâng vµ nøt)
Khi tÝnh to¸n kÕt cÊu bª t«ng ULT, tuú theo tõng quan niÖm tÝnh to¸n cã thÓ
xuÊt ph¸t tõ tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt hoÆc thø hai råi kiÓm tra kÕt cÊu víi tr¹ng
th¸i cßn l¹i.
Quan niÖm thø nhÊt vµ thø ba dÔ dµng ®¸nh gi¸ sù lµ viÖc cña cÊu kiÖn trong
giai ®o¹n sö dông nh−ng kh«ng tÝnh to¸n ®−îc trùc tiÕp kh¶ n¨ng chÞu lùc. Víi quan
niÖm thø hai th× viÖc kiÓm tra tr¹ng th¸i giíi h¹n thø 2 phøc t¹p h¬n.
Ph−¬ng ph¸p c©n b»ng t¶i träng cho phÐp ng−êi thiÕt kÕ dù ®o¸n ®−îc dÔ
dµng ®é vâng cña cÊu kiÖn ngay tõ khi chän t¶i träng c©n b»ng, nhÊt lµ ®èi víi hÖ
kÕt cÊu siªu tÜnh.
øng víi c¸c giai ®o¹n lµm viÖc cña sµn cã c¸c tr−êng hîp kiÓm tra nh− sau:
- KiÓm tra lóc bu«ng neo:
Lóc bu«ng neo, sµn chÞu t¸c dông cña c¸c lùc: lùc ULT, träng l−îng b¶n th©n
sµn.
- KiÓm tra trong giai ®o¹n sö dông:
Vãi c¸c t¶i träng: lùc ULT, tÜnh t¶i tiªu chuÈn vµ ho¹t t¶i tiªu chuÈn.
- KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc cña sµn:
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
15
Kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña sµn bao gåm kh¶ n¨ng chÞu c¾t vµ chÞu uèn. Lóc nµy,
cÊu kiÖn lµm viÖc cÊu kiÖn chÞu uèn BTCT th−êng. T¶i träng tÝnh to¸n bao gåm tÜnh
t¶i tÝnh to¸n vµ ho¹t t¶i tÝnh to¸n.
- KiÓm tra ®é vâng, nøt:
§é vâng cña sµn bao gåm ®é vâng tøc thêi do ho¹t t¶i vµ ®é vâng tæng céng
do t¶i träng th−êng xuyªn. Do lùc ULT sÏ g©y ra ®é vång trong cÊu kiÖn nªn mét
phÇn ®é vâng do t¶i träng b¶n th©n cña sµn ®−îc kh¸ng l¹i bëi ®é vâng do lùc ULT.
§é vâng tõ biÕn do t¶i träng dµi h¹n ®−îc tÝnh gÇn ®óng b»ng c¸ch lÊy ®é vâng do
t¶i träng dµi h¹n nh©n víi hÖ sè tõ biÕn.
II.2 C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n néi lùc trong sµn ph¼ng:
§Ó ph©n tÝch sµn, tÝnh to¸n néi lùc, øng suÊt trong sµn cã thÓ sö dông nhiÒu
c¸ch kh¸c nhau. D−íi ®©y giíi thiÖu 3 ph−¬ng ph¸p th«ng dông hiÖn nay.
II.2.1 Ph−¬ng ph¸p ph©n phèi trùc tiÕp:
Trong tÝnh to¸n b¶n sµn theo ph−¬ng ph¸p ph©n phèi trùc tiÕp, m«men uèn
M0 cña tõng « b¶n ®−îc ph©n phèi cho c¸c miÒn m«men ©m vµ m«men d−¬ng dùa
trªn b¶ng tra c¸c hÖ sè ®−îc lËp s½n. Ph−¬ng ph¸p ph©n phèi trùc tiÕp mang tÝnh øng
dông cao, dÔ sö dông vµ ®¬n gi¶n. Tuy nhiªn ph¹m vi sö dông h¬i bÞ h¹n chÕ.
Ph−¬ng ph¸p ph©n phèi trùc tiÕp theo tiªu chuÈn ACI:
§Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chÞu uèn cña sµn ë tr¹ng th¸i giíi h¹n ®ñ ®Ó chÞu ®−îc
m« men ©m vµ m« men d−¬ng do t¶i träng bÊt lîi nhÊt g©y ra, tiªu chuÈn ACI ®−a ra
c¸c ®iÒu kiÖn sau:
- Ph¶i cã Ýt nhÊt 3 nhÞp liªn tôc theo mçi ph−¬ng.
- C¸c nhÞp ph¶i ®Òu nhau. Theo tõng ph−¬ng, c¸c nhÞp kÒ nhau kh«ng ®−îc chªnh
nhau qu¸ 1/3 chiÒu dµi nhÞp lín h¬n.
- TÊt c¶ c¸c t¶i träng ®Òu lµ t¶i träng ®øng, ho¹t t¶i ph¶i lµ t¶i träng ph©n bè ®Òu
vµ nhá h¬n 2 lÇn tÜnh t¶i.
- C¸c « sµn ph¶i lµ h×nh ch÷ nhËt, tû lÖ nhÞp dµi vµ nhÞp ng¾n kh«ng ®−îc v−ît
qu¸ 2.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
16
- Cét kh«ng ®−îc lÖch vÞ trÝ qu¸ 10% kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®−êng tim cét cña c¸c
cét kÕ tiÕp nhau theo mçi ph−¬ng.
Quy tr×nh tÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p ph©n phèi trùc tiÕp:
II.2.1.1 X¸c ®Þnh m« men tæng céng:
M« men tæng céng do t¶i träng tÝnh to¸n M0:
2
wu l 2 l n
M0 = (II.1)
8
Trong ®ã: wu: t¶i träng ph©n bè
l2: bÒ réng dÇm - b¶n.
ln: chiÒu dµi th«ng thuû cña nhÞp, ®−îc tÝnh lµ kho¶ng c¸ch gi÷a
2 mÆt trong cña gèi tùa (cét, mò cét, hoÆc v¸ch) nh−ng kh«ng ®−îc nhá h¬n 0.65l1
(l1 lµ kho¶ng c¸ch t©m 2 gèi tùa).
II.2.1.2 Ph©n phèi m« men cho c¸c « b¶n:
§èi víi c¸c nhÞp trong, m« men M0 ®−îc ph©n phèi 65% cho m« men ©m vµ
35% cho m« men d−¬ng. Gi¸ trÞ nµy xÊp xØ nh− dÇm ngµm 2 ®Çu chÞu t¶i träng
ph©n bè dùa trªn gi¶ thiÕt gãc xoay cña c¸c ®iÓm liªn kÕt phÝa trong lµ kh«ng ®¸ng
kÓ. TiÕt diÖn tíi h¹n ®èi víi m« men ©m lµ tiÕt diÖn t¹i vÞ trÝ mÆt gèi tùa (cét, t−êng,
mò cét) cña b¶n sµn. Víi cét trßn, tiÕt diÖn tíi h¹n ®èi víi m« men ©m n»m t¹i vÞ trÝ
c¹nh h×nh vu«ng t−¬ng ®−¬ng.
§èi víi c¸c cét biªn, lùc chØ t¸c dông lªn cét ë mét phÝa nªn sÏ g©y ra m«
men kh«ng c©n b»ng. Gãc xoay sÏ lµm gi¶m m« men ©m vµ t¨ng m« men d−¬ng ë
gi÷a nhÞp vµ ë gèi trong ®Çu tiªn. §é lín gãc xoay cña cét biªn phô thuéc vµo ®é
cøng cña cét t−¬ng ®−¬ng. NÕu ®é cøng cña cét lín so víi ®é cøng cña dÇm - b¶n,
cét sÏ ng¨n c¶n gãc xoay cña biªn ngoµi cña sµn vµ ®ãng vai trß nh− mét liªn kÕt
ngµm, tû lÖ ph©n phèi m« men M0 sÏ t−¬ng tù nh− c¸c nhÞp trong (65% t¹i gèi vµ
35% t¹i nhÞp). Ng−îc l¹i, nÕu ®é cøng cña cét kh«ng ®ñ lín, cét ®ãng vai trß nh−
mét gèi cè ®Þnh. Lóc nµy, m« men t¹i gèi ngoµi sÏ b»ng 0, m« men gi÷a nhÞp lµ
0.63M0, m« men t¹i gèi trong ®Çu tiªn b»ng 0.75M0. NÕu sµn kh«ng cã dÇm biªn, tû
lÖ ph©n phèi lÇn l−ît cho c¸c tiÕt diÖn trªn sÏ lµ 0.26M0, 0.50M0, 0.70M0. NÕu sµn
cã dÇm biªn: 0.30M0, 0.50M0, 0.70M0.
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
17
II.2.1.3 Ph©n phèi m« men cho c¸c d¶i nhÞp vµ d¶i cét:
Sau khi ph©n phèi m« men cho c¸c « b¶n, cÇn ph©n phèi m« men cho c¸c d¶i
nhÞp vµ d¶i cét cña « b¶n.
d¶i nhÞp d¶i nhÞp
d¶i cét d¶i cét d¶i cét
d¶i cét
d¶i nhÞp
d¶i cét
d¶i nhÞp
d¶i cét
L1 18
víi x lµ c¹nh ng¾n, y lµ c¹nh dµi cña tiÕt diÖn ch÷ nhËt thµnh
phÇn trong tiÕt diÖn ngang chÞu xo¾n trong ph¹m vi chiÒu cao tiÕt diÖn cét.
NÕu β t rÊt nhá, gÇn b»ng 0, 100% m« men ©m sÏ ph©n phèi cho d¶i cét. NÕu
β t ≥ 2.5 th× 75% m« men ©m sÏ ph©n bè cho d¶i cét.
II.2.2 Ph−¬ng ph¸p khung t−¬ng ®−¬ng:
V× lùc c¾t vµ m« men uèn trong sµn lµ do t¶i träng th¼ng ®øng t¸c dông lªn
tõng sµn nªn cã thÓ ph©n tÝch ®éc lËp tõng sµn. Ph−¬ng ph¸p khung t−¬ng ®−¬ng
®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh néi lùc cho sµn, sè nhÞp bÊt kú, nhÞp cã thÓ lµ ®Òu hoÆc
kh«ng ®Òu nhau. Theo ph−¬ng ph¸p nµy, t−ëng t−îng c¾t toµn bé sµn däc theo
®−êng tim cña sµn, t¹o thµnh khung theo c¶ 2 ph−¬ng, gäi lµ khung t−¬ng ®−¬ng.
Khung t−¬ng ®−¬ng cã phÇn tö cét bao gåm 2 cét ë tÇng trªn vµ tÇng d−íi kÕ
tiÕp nhau cña sµn vµ phÇn tö dÇm cã chiÒu réng tÝnh tõ t©m 2 nhÞp kÕ tiÕp nhau,
chiÒu cao b»ng chiÒu dµy sµn. Cét ®−îc gi¶ thiÕt lµ ngµm 2 ®Çu.
H×nh II.2. S¬ ®å khung t−¬ng ®−¬ng
II.2.2.1 M« men qu¸n tÝnh cña dÇm - b¶n:
M« men qu¸n tÝnh cña dÇm - b¶n thay ®æi däc theo trôc dÇm - b¶n do ¶nh
h−ëng cña kÝch th−íc c¸c bé phËn kÕt cÊu cét, mò cét vµ b¶n mò cét (nÕu cã).
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
19
§é cøng cña b¶n sµn t¹i vÞ trÝ cét hoÆc trong ph¹m vi mò cét cã thÓ xem nh−
cøng tuyÖt ®èi, t¹i gÇn vÞ trÝ víi mò cét hoÆc cét, ®é cøng cña dÇm - b¶n nhá h¬n.
Tõ tim cét ®Õn mÆt cét hoÆc mÐp mò cét, m« men qu¸n tÝnh cña dÇm - b¶n lÊy b»ng
m« men qu¸n tÝnh t¹i mÆt cét hoÆc t¹i mÆt mò cét chia cho (1 - c2/l2)2, trong ®ã c2 lµ
kÝch th−íc cña cét hoÆc mò cét, l2 lµ kÝch th−íc nhÞp theo ph−¬ng ®ang xÐt.
II.2.2.2 Cét t−¬ng ®−¬ng:
Trong khung t−¬ng ®−¬ng, ®èi víi sµn kh«ng dÇm, toµn bé phÇn m« men
trong sµn gi÷a c¸c c¹nh cét vµ dÇm - b¶n sÏ truyÒn th«ng qua lùc xo¾n. §Ó m« t¶
ph¶n øng cña kÕt cÊu ®èi víi sù truyÒn m« men gi÷a sµn vµ cét do uèn vµ xo¾n, gi¶
thiÕt r»ng cét cã c¸nh tay ®ßn vÒ 2 phÝa cña cét. C¸nh tay ®ßn nµy sÏ truyÒn m« men
tõ sµn vµo cét th«ng qua xo¾n. Cét phÝa trªn vµ cét phÝa d−íi sµn cïng víi c¸nh tay
®ßn nµy ®−îc coi nh− mét cÊu kiÖn, ®−îc gäi lµ cét t−¬ng ®−¬ng.
c¸nh tay ®ßn
bÒ réng dÇm - b¶n
H×nh II.3. Cét t−¬ng ®−¬ng
§é cøng cña cét t−¬ng ®−¬ng ®−îc tÝnh nh− sau:
1 1 1
= + (II.4)
K ec ∑ Kc Kt
Trong ®ã: Kec: ®é cøng cña cét t−¬ng ®−¬ng
∑K c : tæng ®é cøng cña cét phÝa trªn vµ phÝa d−íi sµn
§é cøng cña cét: Kc=kcEI/lc
Víi cét cã tiÕt diÖn kh«ng ®æi: kc=4
lc : chiÒu dµi cña cét ®−îc tÝnh tõ t©m sµn tÇng d−íi ®Õn t©m sµn
tÇng trªn.
Kt: ®é cøng chèng xo¾n cña c¸nh tay ®ßn
PGS Phan Quang Minh(HUCE) - ThiÕt kÕ sµn bª t«ng øng lùc tr−íc
Copyright by webtailieu.net