cau 4>7
4. Bố trí cốt thép trong dầm giản đơn BTCT thường.
- nguyên tắc chung:
- bố trí cốt thép dọc chủ , cốt thép xiên , cốt thép đai và cốt thép dọc phụ.
Nguyên tắc chung:
Cốt thép được đặt trong cấu kiện ở những nơi có thể phát huy tác dụng lớn nhất, cốt thép thường được tính đến để chịu lực kéo, tuy nhiên nó cũng được bố trí để chịu nén. Ở trạng thái giới hạn về cắt trong dầm, phải bố trí cốt thép dọc và cốt thép ngang để chịu ứng suất kéo xiên.
Cốt thép chủ yếu trong dầm gồm cốt thép dọc chịu lực, cốt dọc phân bố, cốt thép đai và cốt thép xiên.
1. Cốt thép dọc chủ chịu lực đặt ở vùng chịu kéo của dầm, số lượng do tính toán định ra. Cốt thép đặt càng xa trục trung hòa càng tốt. Cốt dọc chủ có thể đặt rời, đặt chồng hoặc bó, cần phải tuân thủ yêu cầu cấu tạo của quy trình về cự li, chiều dày lớp bê tông bảo vệ.
a. Kiểu đặt rời rạc có khuyết điểm là sườn dầm phải to ra cho đủ chỗ đặt cốt thép như vậy sẽ tốn nhiều vật liệu và tăng tĩnh tải của dầm vô ích, lại mất công đặt từng cốt thép vào trong ván khuôn, tuy nhiên việc dính bám giữa cốt thép và bê tông lại tốt hơn.
b. Kiểu đặt cốt thép theo từng nhóm 2-3-4 thanh có lợi là tiết kiệm chỗ chứa cốt thép tứ là có thể làm sườn dầm nhỏ đi, tuy nhiên việc uốn nghiêng một số các cốt thép chủ để tạo ra cốt thép nghiêng là khó khăn hơn.
c. Kiểu hàn các cốt thép dọc chủ chịu kéo và cốt thép chủ chịu nén thành khung cốt thép hàn có ưu điểm là tạo ra bộ khung vững chắc, thao tác lắp khung vào ván khuôn đơn giản, nhưng nhược điểm là tạo lớp ngăn cách bê tông, dễ xuất hiện các vết nứt nhỏ.
2. Cốt thép dọc phân bố (hay còn gọi là cốt thép dọc cấu tạo) có tác dụng định vị trí cốt đai, cùng các cốt thép khác tạo nên khung cứng trong khi thi công. Nó có nhiệm vụ chịu các ứng suất do co ngót và thay đổi nhiệt, nó cũng là thành bộ phận của cốt thép chịu xoắn. Để giảm độ rộng vết nứt do co ngót và phân bố đều chúng hơn trên dọc dầm cần phải đặt các cốt thép dọc phụ trên toàn chiều dài cao khu vực chịu kéo của dầm cho đến tận sát đáy bản cánh trên. Trong phạm vi 1/3 chiều cao phía dưới của dầm có đặt các cốt thép dọc phụ đường kính 8 – 14mm, cách nhau 10 – 12 lần đường kính. Trên phạm vi chiều cao còn lại có thể đặt các thanh đường kính từ 6 – 10mm. Cốt dọc phụ nên đặt cả những nơi có ứng suất cục bộ do tải trọng tập trung và những chỗ có ứng suất kéo mà trong tính toán thường không xét chính xác hết được.
3. Các cốt thép xiên thường được uốn lên từ các cốt thép chủ chịu kéo căn cứ vào kết quả tính toán – phối hợp trên hình bao mô men và hình bao lực cắt. Góc nghiêng thường là 45 độ để phù hợp với phương của ứng suất kéo chính (đối với dầm cao góc nghiêng có thể là 60 độ, dầm thấp và bẩn góc nghiêng có thể bằng 30 độ). Khi đặt cốt thép nghiêng rời từng thanh riêng biệt thì chỉ được nối vào một cốt thép chủ không quá 2 thanh cốt thép nghiêng. Cần phải uốn, hàn nối hoặc buộc thêm các thanh cốt thép nghiêng một cách đối xứng qua trục thẳng đứng của mặt cắt ngang dầm để tránh hiện tượng xoắn phụ. Tại chỗ uốn nghiêng cốt thép sẽ xuất hiện các ứng suất ép dập cục bộ lên bê tông quanh nó, phải chọn bán kính uốn cong cốt thép đủ lớn R=10d với thép tròn trơn và R=12d đối với cốt thép có gờ
4. Các cốt thép đai bao quanh cốt thép dọc để định vị cốt thép dọc tạo nên khung cứng trong thi công. Cốt thép đai cùng với bê tông vùng sườn và cốt thép xiên làm nhiệm vụ chịu lực cắt V. Cốt đai kín và đặt thẳng góc với trục dầm cùng các cốt dọc phân bố tạo khung không gian các cốt thép đủ cứng, có tác dụng kháng xoắn và chống nở hông. Số lượng, đường kính, cự ly các cốt đai được lấy theo tính toán và đáp ứng đủ yêu cầu về cấu tạo do quy trình đề ra.
5. các phương pháp tạo DƯL trong kết cấu cầu:
a. trình tự công nghệ trong từng phương pháp:
b. ưu nhược và phạm vi áp dụng của mỗi phương pháp:
c. thống kê các loại thiết bị tương ứng của mỗi phương pháp.
Nguyên tắc chung của các biện pháp tạo dự ứng lực là tìm cách nào đó tạo ra ứng suất kéo trong các cốt thép cường độ cao rồi sau đó lợi dụng tính dính bám của các mối nối thép đó với bê tông hoặc dùng mấu neo để truyền dự ứng lực kéo trong cốt thép vào bê tông tạo thành dự ứng lực nén trong bê tông. Có 2 biện pháp cơ bản để tạo dự ứng lực, cả 2 đều đòi hỏi hệ thống thiế bị đồng bộ: bệ căng cáp, mấu neo, kích, cốt thép cường độ cao, thiết bị phụ trợ và các bước công nghệ đồng bộ.
5.1. Kéo căng cốt thép trước khi đổ bê tông (DUL căng trước)
Các cốt thép cường độ cao được kéo căng trước bằng biện pháp cơ khí hay phương pháp nhiệt. Sau khi được kéo căng, các cốt thép có cường độ cao được liên kết chặt chẽ vào các bệ cố định nhờ các mấu neo tạm thời. Tiếp đó người ta lắp đặt các cốt thép thường dựng ván khuôn rồi đúc bê tông dầm. Khi bê tông dầm đã được bảo dưỡng đủ cường độ thì tháo bỏ các mấu neo ngoài tạm thời. Khi đó các cốt thép cường độ cao không còn bị neo giữ chặt vào các bệ cố định nên có xu hướng co ngắn lại như cũ. Do đã bố trí sẵn các neo ngầm và lực dính bám giữa các cốt thép và bê tông nên sự co ngắn này bị cản trở đồng thời trong bê tông xuất hiện dự ứng lực nén tồn tại lâu dài.
Ưu và nhược điểm:
+ Ưu điểm:
-Lực dính bám giữa cốt thép ƯST và bê tông tốt → đảm bảo cho công trình chịu lực gần như BTCT hơn.
- Căng kéo đơn giản và kéo cốt thép một lần →hạn chế tối đa sự mất mát ứng suất do nén đàn hồi.
-Sản xuất hàng loạt với chất lượng được đảm bảo.
+ Nhược điểm:
-ảnh hưởng do co ngót và từ biến lớn →giảm ứng suất căng trước trong bê tông.
-Xây dựng bệ căng cốt thép rất tốn kém
-Kích thước của kết cấu bị hạn chế bởi bệ căng.
- và chỉ kéo căng cốt thép được theo sơ đồ cốt thép thẳng hay sơ đồ gẫy khúc.
Các loại thiết bị dùng cho phương pháp căng trước
- cốt thép dự ứng lực (sợi đơn cường độ cao, bó các sợi xoắn cường độ cao, bó các sợi song song cường độ cao hoặc thanh cốt thép cường độ cao...)
- bệ đổ, bệ neo, khuôn đổ bê tông
- các loại neo ngầm (neo quả trám, neo chóp cụt...)
- neo chủ động
- kích căng cáp
5.2 Phương pháp dự ứng lực căng sau
Trong quá trình đổ bê tông dầm, người ta đã tạo ra những đường ống rỗng trong lòng khối bê tông theo các dạng đường cong hay đường thẳng đã dự kiến. Sau khi bê tông đã đủ cường độ cần thiết, người ta luồn cốt thép cường độ cao vào các ống rỗng này rồi dùng kích thủy lực để kéo căng cốt thép, chân kích tì trực tiếp lên bề mặt bê tông đầu dầm còn mỏ cặp của kích kẹp chặt lấy neo hoặc các đầu cốt thép mà kéo căng ra. Khi đã đạt đủ dự ứng suất kéo cần có trong cốt thép theo tính toán thiết kế thì tiến hành cố định các neo ngoài vĩnh cửu để giữ đầu cốt thép vào bề mặt bê tông đầu dầm rồi tháo kích. Đoạn cốt thép cường độ cao thừa sẽ được cắt bỏ. Tiếp sau đó bơm vữa bê tông vào ống chứa cáp để lấp kín phần rỗng còn lại giữa thép và các đường ống. Các neo ngoài cũng được đổ bê tông bịt kín để chống rỉ.
+ Ưu - nhược điểm:
+ Ưu điểm:
-Không cần bệ căng đắt tiền →sử dụng hiệu quảvới mọi kết cấu nhịp: lớn và nhỏ; toàn khối và lắp ghép.
-Đặc biệt cho phép sửdụng những kết cấu tiến bộnhưlắp hoặc đúc từng đốt gắn lại với nhau (công nghệthi công hẫng).
+ Nhược điểm:
- Công tác căng kéo và neo phức tạp hơn.
-Lực dính bám giữa cốt thép và bê tông kém hơn so với phương pháp căng trước.
Các thiết bị dùng cho pp căng sau
- cốt thép dự ứng lực
- khuôn đúc
- kích
- neo chủ động, neo chết
- ống chứa cáp
6. phân tích các sơ đồ tạo ứng suất trước trong dầm giản đơn BTCT DUL ( sơ đồ dầm giản đơn có cốt thép đặt thẳng , cong).
1.Bố trí cốt thép dự ứng lực theo sơ đồ thẳng :
-Chọn căng dự ứng lực sao cho thớ dưới không xuất hiện ứng suất kéo trong giai đoạn sử dụng.
- Ở đầu dầm thớ trên xuất hiện ứng suất kéo thì có thể đặt thêm cốt thép dự ứng lực ở phía trên.
- Có thể làm giảm nhưng không triệt tiêu được toàn bộ ứng suất kéo chủ.
Để triệt tiêu ứng suất kéo sx ở thớ dưới cùng của các mặt cắt dầm có thể dùng cốt thép dự ứng lực đặt thẳng ở dọc phía dưới dầm. Trong các mặt cắt dầm xuất hiện dự ứng lực nén Nd và mô men âm Md = - Nd . e. Chúng gây ra trong thớ dưới cùng và thớ trên cùng của mọi mặt cắt dầm các ứng suất như sau:
(3-1)
Trong đó:
F và I : Diện tích và mô men quán tính của mặt cắt.
ydưới và ytrên: Khoảng cách từ trục quán tính chính của mặt cắt đến thớ dưới cùng và trên cùng của mặt cắt.
Tải trọng khai thác (tĩnh tải và hoạt tải) sẽ gây ra mô men dương tạo ra ứng suất kéo ở thớ dưới sdưới và ứng suất nén ở thớ trên strên. ứng suất kéo nguy hiểm nhất do mômen dương lớn nhất Mmax tạo ra ở thớ dưới.
Điều kiện để không có ứng suất kéo tại thớ dưới cùng của mặt cắt bất kỳ nào đó của dầm là:
(3-2)
Trong đó:
sdưới, - ứng suất ở thớ dưới tổng cộng, do tải trọng khai thác và do dự ứng lực gây ra. (ứng suất nén lấy dấu dương (+), ứng suất kéo lấy dấu âm (-).
Các biểu đồ ứng suất trong các thớ trên và thớ dưới của dầm giản đơn có cốt thép dự ứng lực thẳng; dấu (+) là nén, dấu (-) là kéo.
Thông thường phải chọn trị số Nd sao cho ở thớ dưới không xuất hiện ứng suất kéo tổng cộng. Biểu đồ ứng suất trong trường hợp này vẽ trên hình 3-4b. Nó thay đổi từ sdưới< 0 tại giữa nhịp đến ở mặt cắt gối (qui ước ứng suất nén có dấu dương).
+ Ưu điểm : căng kéo cốt thép đơn giản nên có thể áp dụng cho nhịp nhỏ, cầu bản (cốt thép dây đàn).
+Nhược điểm : tốn vật liệu, không tăng được khả năng chịu cắt của tiết diện.
2.Bố trí côt thép dự ứng lực theo sơ đồ cong :
Khi đặt cốt thép dự ứng lực theo đường cong, có thể điều chỉnh trị số ứng suất kéo sx và skc một cách có hiệu quả hơn so với sơ đồ cốt thép dự ứng lực đặt thẳng. Trong mặt cắt dầm sẽ xuất hiện các dự ứng lực :
- Dự ứng lực dọc trục dầm: Ndl = Nd . cosax
- Dự ứng lực cắt : Qd = Nd sinay
- Mô men do dự ứng lực : Md = Nd . ex
Trong đó :
ax - Góc giữa hướng cốt thép dự ứng lực cong và trục dầm tại mặt cắt được xét
ex - Độ lệch tâm của lực dọc trục Nd đối với trục quán tính chính của mặt cắt. ex - Cũng thay đổi theo chiều dọc của dầm.
Trị số lực cắt truyền cho bê tông trong trường hợp này được xác định như hiệu số của lực cắt do ngoại tải Qo và lực cắt Qd xuất hiện do cốt thép dự ứng lực đặt cong phân bố với cường độ qx (hình 3-5).
Q = Qo - Qd = Qo - Nd sinax
Do có cốt thép dự ứng lực được đặt theo dạng đường cong mà giảm được trị số lực cắt và giảm được ứng suất tiếp cũng như ứng suất kéo chủ .
- Nếu bố trí hợp lý có thể không còn xuất hiện ứng suất kéo ở thớ trên và dưới mặt cắt trong giai đoạn sử dụng.
- Có thể kết hợp cả sơ đồ thẳng và cong sao cho không xuất hiện ứng suất kéo và nén lớn trong dầm.
- Ưu điểm :
+ Điều chỉnh ứng suất có hiệu quả hơn.
+Tránh tập trung các mấu neo gây tập trung ứng suất ở đầu dầm.
-Nhược điểm :
+ Gây mất ứng suất cục bộ tại chỗ uốn.
+ Mất mát ứng suất do ma sát lớn.
+ Thi công phức tạp hơn sơ đồ thẳng.
7. tính toán hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy:
- giả thiết :
- nguyên lý phân bố tải trọng và trình tự tính toán;
- ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng.
a. Giả thiết và sơ đồ tính toán:
Nếu kết cấu nhịp chỉ có hai hay ba dầm dọc hoặc có nhiều dầm chủ nhưng độ cứng của lien kết nói chung vs nhau là nhỏ so với độ cứng dầm dọc chủ, có thể giả thiết kết cấu ngang là dầm đơn giản hoặc dầm hẫng gối chốt lên các dầm dọc chủ và bị cắt rời trên các dầm dọc chủ đó (trừ ở dầm biên)
Độ cứng EI ngang xấp xỉ bằng 0
b. Nguyên lý phân bố tải trọng và trình tự tính toán:
Nguyên lý phân bố tải trọng:
- Bản mặt cầu bị coi là cắt rời trên đỉnh các dầm chủ
- Tải trọng đặt lên dầm nào thì dầm đó chịu
- Tải trọng đặt vào giữa 2 dầm thì sẽ truyền lên dầm đang tính theo nguyên tắc đòn bẩy
Trình tự tính toán:
- Xây dựng mô hình kết cấu
- Vẽ đường ảnh hưởng Ri
- Tính qi = (wi là diện tích phần đường ảnh hưởng tương ứng bên dưới tải trọng phân bố đều đang xét)
- Xếp tải (quy định về mặt xếp tải theo TC 22TCN 272-05)
Số làn xe thiết kế
- Bx ≤ 6m => 1 làn xe Bw=3,5
- Bx ≤ 7m => 2 làn xe Bw=Bx/2
- Bx ≥ 7m => m làn xe = phần nguyên của (Bx/3,5)
Hệ số làn
- Cầu 1 làn m = 1,2
- Cầu 2 làn m = 1
- Cầu 3 làn m = 0,85
- Cầu ≥ 4 làn m = 0,65
Ưu nhược điểm:
Ưu điểm: Tính toán đơn giản,
Nhược điểm: Giả thiết quá thô sơ, không phù hợp thực tế, kết quả tính toán quá thiên về an toàn gây lãng phí!
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro