Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5574:2012
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 5574 : 2012
Bạn đang xem: Tcvn 5574: 2012
KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
Concrete and reinforced concrete structures – Design standard
Lời nói đầu
TCVN 5574: 2012 thay thế TCVN 5574:1991
TCVN 5574:2012 được chuyển đổi từ TCXDVN 356:2005 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm b khoản 2 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
TCVN 5574:2012 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
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 TCXDVN 356:2005.
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 0C và không thấp hơn âm 70 0C.
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 thể tích 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. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 197:2002, Kim loại. Phương pháp thử kéo.
TCVN 1651:2008, Thép cốt bê tông cán nóng.
TCVN 1691:1975, Mối hàn hồ quang điện bằng tay.
TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 3118:1993, Bê tông nặng. Phương pháp xác định cường độ nén.
TCVN 3223:2000, Que hàn điện dùng cho thép các bon và thép hợp kim thấp.
TCVN 3909:2000, Que hàn điện dùng cho thép các bon và hợp kim thấp. Phương pháp thử.
TCVN 3909:2000, Que hàn điện dùng cho thép các bon và hợp kim thấp. Phương pháp thử.
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 5898:1995, Bản vẽ xây dựng và công trình dân dụng. Bản thống kê cốt thép.
TCVN 6084:1995, Bản vẽ nhà và công trình xây dựng. Ký hiệu cho cốt thép bê tông.
TCVN 6284:1997, Thép cốt bê tông dự ứng lực (Phần 1-5).
TCVN 6288:1997, Dây thép vuốt nguội để làm cốt bê tông và sản xuất lưới thép hàn làm cốt.
TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông cốt thép. Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển.
TCVN 9392:2012, Cốt thép trong bê tông. Hàn hồ quang.
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 cường độ chịu nén” và “mác bê tông theo cường độ chịu kéo” đã dùng trong tiêu chuẩn TCVN 5574:1991.
3.1.1. Cấp độ bền chịu nén của bê tông (Compressive strength of concrete)
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.
3.1.2. Cấp độ bền chịu kéo của bê tông (Tensile strength of concrete)
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 chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày.
3.1.3. Mác bê tông theo cường độ chịu nén (Concrete grade classified by compressive strength)
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 đềca niutơn trên centimét vuông (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.
3.1.4. Mác bê tông theo cường độ chịu kéo (Concrete grade classified by tensile strength)
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 đềca niutơn trên centimét vuông (daN/cm2), xác định trên các mẫu thử kéo 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.
3.1.5. Kết cấu bê tông (Concrete structure)
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. Trong kết cấu bê tông các nội lực tính toán do tất cả các tác động đều chịu bởi bê tông.
3.1.6. Kết cấu bê tông cốt thép (Reinforced concrete structure)
Là kết cấu làm từ bê tông có đặt cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo. Trong kết cấu bê tông cốt thép các nội lực tính toán do tất cả các tác động chịu bởi bê tông và cốt thép chịu lực.
3.1.7. Cốt thép chịu lực (Load bearing reinforcement)
Là cốt thép đặt theo tính toán.
3.1.8. Cốt thép cấu tạo (Nominal reinforcement)
Là cốt thép đặt theo yêu cầu cấu tạo mà không tính toán.
3.1.9. Cốt thép căng (Tensioned reinforcement)
Là cốt thép được ứng lực trước trong quá trình chế tạo kết cấu trước khi có tải trọng sử dụng tác dụng.
3.1.10. Chiều cao làm việc của tiết diện (Effective depth of section)
Là khoảng cách từ mép chịu nén của cấu kiện đến trọng tâm tiết diện của cốt thép dọc chịu kéo.
3.1.11. Lớp bê tông bảo vệ (Concrete cover)
Là lớp bê tông có chiều dày tính từ mép cấu kiện đến bề mặt gần nhất của thanh cốt thép.
3.1.12. Lực tới hạn (Ultimate force)
Nội lực lớn nhất mà cấu kiện, tiết diện của nó (với các đặc trưng vật liệu được lựa chọn) có thể chịu được.
3.1.13. Trạng thái giới hạn (Limit state)
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.
3.1.14. Điều kiện sử dụng bình thường (Normal service condition)
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, b’f 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;
hf, h’f phần chiều cao của cánh tiết diện chữ T và chữ I tương ứng nằm trong vùng chịu kéo và nén;
a, a’ khoảng cách từ hợp lực trong cốt thép tương ứng với S và S’ đến biên gần nhất của tiết diện;
h0, h’0 chiều cao làm việc của tiết diện, tương ứng bằng h-a và h-a’;
x chiều cao vùng bê tông chịu nén;
x 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 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 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, e’ tương ứng là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến hợp lực trong cốt thép S và S’;
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 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, A’s 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, A’sp tương ứng là diện tích tiết diện của phần cốt thép căng S và S’;
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;
m 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;
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 4.3.6;
Aloc1 diện tích bê tông chịu nén cục bộ;
S’b0, 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, S’s0 mômen tĩnh của diện tích tiết diện cốt thép tương ứng S và S’ 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 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, I’s0 mô men quán tính của tiết diện cốt thép tương ứng S và S’ 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 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;
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 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.
3.3.3. Ngoại lực và nội lực
F ngoại lực tập trung;
M mômen uốn;
Mt 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 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;
ssp , s’sp tương ứng là ứng suất trước trong cốt thép S và S’ 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 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;
sbp ứng suất nén trong bê tông trong quá trình nén trước, xác định theo yêu cầu của 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;
gsp hệ số độ chính xác khi căng cốt thép, xác định theo yêu cầu ở 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:
a) Phần lớn trong các kết cấu chịu nén có độ lệch tâm của lực dọc không vượt quá giới hạn nêu trong 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 thỏa 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.
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 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.
CHÚ THÍCH 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).
CHÚ THÍCH 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 thiết 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;
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
Điều kiện làm việc của kết cấu
Cấp chống nứt và giá trị bề rộng vết nứt giới hạn, mm để đảm bảo hạn chế thấm cho kết cấu
1. Kết cấu chịu áp lực của chất lỏng hoặc hơi
khi toàn bộ tiết diện chịu kéo
Cấp 1*
acrc1 = 0,3
acrc2 = 0,2
khi một phần tiết diện chịu nén
Cấp 3
2. Kết cấu chịu áp lực của vật liệu rời
Cấp 3
acrc1 = 0,3
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 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 4.3.7).
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 5.2.2.5) khi cấu kiện chịu tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn với hệ số gf 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.
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.
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 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 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
Điều kiện làm việc của kết cấu
Cấp chống nứt và các giá trị acrc1 và acrc2
mm
Thép thanh nhóm CI, A-I, CII, A-II, CIII, A-III, A-IIIB, CIV A-IV
Thép thanh nhóm A-V, A-VI
Thép thanh nhóm AT-VII
Thép sợi nhóm B-I và Bp-I
Thép sợi nhóm B-II và Bp-II, K-7, K-19 có đường kính không nhỏ hơn 3,5 mm
Thép sợi nhóm B-II và Bp-II và K-7 có đường kính nhỏ không lớn hơn 3,0 mm
1. Ở nơi được che phủ
Cấp 3
Cấp 3
Cấp 3
acrc1 = 0,4
acrc2 = 0,3
acrc1 = 0,3
acrc2 = 0,2
acrc1 = 0,2
acrc2 = 0,1
2. Ở ngoài trời hoặc trong đất, ở trên hoặc dưới mực nước ngầm
Cấp 3
Cấp 3
Cấp 2
acrc1 = 0,4
acrc2 = 0,3
acrc1 = 0,2
acrc2 = 0,1
acrc1 = 0,2
3. Ở trong đất có mực nước ngầm thay đổi
Cấp 3
Cấp 2
Cấp 2
acrc1 = 0,3
acrc2 = 0,2
acrc1 = 0,2
acrc1 = 0,1
CHÚ THÍCH 1: Ký hiệu nhóm thép xem 5.2.1.1 và 5.2.1.9.
CHÚ THÍCH 2: Đối với thép cáp, các quy định trong bảng này được áp dụng đối với sợi thép ngoài cùng.
CHÚ THÍCH 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.
Bảng 3 – Tải trọng và hệ số độ tin cậy về tải trọng gf
Cấp chống nứt của kết cấu bê tông cốt thép
Tải trọng và hệ số độ tin cậy gf khi tính toán theo điều kiện
hình thành vết nứt
mở rộng vết nứt
Khép kín vết nứt
ngắn hạn
dài hạn
1
Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn với gf > 1,0*
–
–
–
2
Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn với gf > 1,0* (tính toán để làm rõ sự cần thiết phải kiểm tra theo điều kiện không mở rộng vết nứt ngắn hạn và khép kín chúng)
Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn với gf = 1,0*
–
Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn với gf = 1,0*
3
Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn với gf = 1,0* (tính toán để làm rõ sự cần thiết phải kiểm tra theo điều kiện mở rộng vết nứt)
Như trên
Tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn với gf = 1,0*
–
* Hệ số được lấy như khi tính toán theo độ bền.
CHÚ THÍCH 1: Tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn được lấy theo 4.2.3.
Tìm hiểu thêm: Thép Tấm Gân
CHÚ THÍCH 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…)
4.2.10. 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.
4.2.11. 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.
Bảng 4 – Độ võng giới hạn của các cấu kiện thông dụng
Loại cấu kiện
Giới hạn độ võng
1. Dầm cầu trục với:
a) Cầu trục quay tay
b) Cầu trục chạy điện
1/500L
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
b) khi 6 m ≤ L ≤ 7,5 m
c) khi L > 7,5 m
(1/200)L
3 cm
(1/250)L
3. Sàn với trần có sườn và cầu thang
a) khi L < 5 m
b) khi 5 m ≤ L ≤ 10 m
c) khi L > 10 m
(1/200)L
2,5 cm
(1/400)L
CHÚ THÍCH: 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.
CHÚ THÍCH 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.
CHÚ THÍCH 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 gf = 1
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.
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
Kích thước tính bằng mét.
Kết cấu
Điều kiện làm việc của kết cấu
Trong đất
Trong nhà
Ngoài trời
Bê tông
Khung lắp ghép
40
35
30
Toàn khối
có bố trí thép cấu tạo
30
25
20
không bố trí thép cấu tạo
20
15
10
Bê tông cốt thép
Khung lắp ghép
nhà một tầng
72
60
48
nhà nhiều tầng
60
50
40
Khung bán lắp ghép hoặc toàn khối
50
40
30
Kết cấu bản đặc toàn khối hoặc bán lắp ghép
40
30
25
CHÚ THÍCH 1: Trị số trong bảng này không áp dụng cho các kết cấu chịu nhiệt độ dưới âm 40 0C.
CHÚ THÍCH 2: Đối với kết cấu nhà một tầng, được phép tăng trị số cho trong bảng lên 20 %.
CHÚ THÍCH 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 ssp và s’sp tương ứng trong cốt thép căng S và S’ cần được chọn với độ sai lệch p sao cho thỏa mãn các điều kiện sau đây:
ssp (s’sp) + p ≤ Rs,ser
ssp (s’sp) – p ≥ 0,3 Rs,ser
(1)
Trong đó: p tính bằng MPa, được xác định như sau:
– Trong trường hợp căng bằng phương pháp cơ học: p = 0,05 ssp;
– Trong trường hợp căng bằng phương pháp nhiệt điện và cơ nhiệt điện:
p = 30 + (2)
với l là chiều dài thanh cốt thép căng (khoảng cách giữa các mép ngoài của bệ), tính bằng milimét (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 scon1 và s’con1 tương ứng trong cốt thép căng S và S’ được kiểm soát sau khi căng trên bệ lấy tương ứng bằng ssp và s’sp (xem 4.3.1) trừ đi hao tổn do biến dạng neo và ma sát của cốt thép (xem 4.3.3).
Giá trị ứng suất trong cốt thép căng S và S’ được khống chế tại vị trí đặt lực kéo khi căng cốt thép trên bê tông đã rắn chắc được lấy tương ứng bằng scon2 và s’con2, trong đó các giá trị scon2 và s’con2 được xác định từ điều kiện đảm bảo ứng suất ssp và s’sp trong tiết diện tính toán. Khi đó scon2 và s’con2 được tính theo công thức:
scon2 = ssp – a[ + ] (3)
s’con2 = s’sp – a[ – ] (4)
Trong các công thức (3) và (4);
ssp, s’sp – xác định không kể đến hao tổn ứng suất;
P, e0p – xác định theo công thức (8) và (9), trong đó các giá trị ssp và s’sp có kể đến những hao tổn ứng suất thứ nhất;
ysp, y’sp – xem 4.3.6;
a = 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 Sp 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 scon2 và s’con2 không được vượt quá các giá trị tương ứng là 400 MPa và 550 MPa.
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 ứng suất trước trong cốt thép
Giá trị hao tổn ứng suất, MPa
khi căng trên bệ
khi căng trên bê tông
A. Những hao tổn thứ nhất
1. Chùng ứng suất trong cốt thép
· khi căng bằng phương pháp cơ học
a) đối với thép sợi
(0,22 – 0,1) ssp
–
b) đối với thép thanh
0,1ssp – 20
–
· khi căng bằng phương pháp nhiệt điện hay cơ nhiệt điện
a) đối với thép sợi
0,05ssp
–
b) đối với thép thanh
0,03ssp
–
ở đây: ssp, 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.
2. Chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép căng trong vùng vị nung nóng và thiết bị nhận lực căng khi bê tông bị nóng
Đối với bê tông cấp từ B15 đến B40:
1,25Dt
Đối với bê tông cấp B45 và lớn hơn:
1,0 Dt
trong đó: Dt là chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép được nung nóng và bệ căng cố định (ngoài vùng nung nóng) nhận lực căng, 0C. Khi thiếu số liệu chính xác lấy Dt = 65 0C.
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 neo đặt ở thiết bị căng
Es
Es
Trong đó: Dl là biến dạng của các vòng đệm bị ép, các đầu neo bị ép cục bộ, lấy bằng 2 mm; khi có sự trượt giữa các thanh cốt thép trong thiết bị kẹp dùng nhiều lần, Dl xác định theo công thức:
Dl = 1,25 + 0,15d
với d là đường kính thanh cốt thép, tính bằng milimét (mm);
l là chiều dài cốt thép căng (khoảng cách giữa mép ngoài của các gối trên bệ của khuôn hoặc thiết bị), milimét (mm)
trong đó: Dl1 là biến dạng của êcu hay các bản đệm giữa các neo và bê tông, lấy bằng 1 mm;
Dl2 là biến dạng của neo hình cốc, êcu neo, lấy bằng 1 mm;
l là chiều dài cốt thép căng (một sợi), hoặc cấu kiện, milimét (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
4. Ma sát của cốt thép
a) với thành ống rãnh hay bề mặt bê tông
ssp (1 – )
trong đó: e là cơ số lôgarit tự nhiên;
d, w là hệ số, xác định theo Bảng 7;
c là chiều dài tính từ thiết bị căng đến tiết diện tính toán, m;
q là tổng góc chuyển hướng của trục cốt thép, radian;
ssp là được lấy không kể đến hao tổn ứng suất.
b) với thiết bị nắn hướng
ssp (1 – )
trong đó: e là cơ số lôgarit tự nhiên;
d là hệ số, lấy bằng 0,25;
q là tổng góc chuyển hướng của trục cốt thép, radian;
ssp được lấy không kể đến hao tổn ứng suất.
5. Biến dạng của khuôn thép khi chế tạo kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước
hEs
trong đó: h là hệ số, lấy bằng:
+ h = , khi căng cốt thép bằng kích;
+ h = , khi căng cốt thép bằng phương pháp cơ nhiệt sử dụng máy tời (50% lực do tải trọng của vật nặng)
n là số nhóm cốt thép được căng không đồng thời.
Dl là độ dịch lại gần nhau của các gối trên bệ theo phương pháp tác dụng của lực P, được xác định từ tính toán biến dạng khuôn.
l là 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 đóng rắn tự nhiên
40 khi ≤ a
40a + 85b ( – a) khi > a
trong đó a và b là hệ số, lấy như sau:
a = 0,25 + 0,025 Rbp, nhưng không lớn hơn 0,8;
b = 5,25 – 0,185 Rbp, nhưng không lớn hơn 2,5 và không nhỏ hơn 1,1;
sbp được xác định tại mức trọng tâm cốt thép dọc S và S’, 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 được dưỡng hộ nhiệt
Hao tổn tính theo công thức ở mục 6a của bảng này, sau đó nhân với hệ số 0,85.
B. Những hao tổn thứ hai
7. Chùng ứng suất trong cốt thép
a) Đối với thép sợi
–
(0,22 – 0,1) ssp
b) Đối với thép thanh
–
0,1ssp – 20
(xem chú giải cho mục 1 trong bảng này)
8. Co ngót của bê tông (xem 4.3.4)
Bê tông đóng rắn tự nhiên
Bê tông được dưỡng hộ nhiệt trong điều kiện áp suất khí quyển
Không phụ thuộc điều kiện đóng rắn của bê tông
Bê tông nặng
a) B35 và thấp hơn
40
35
30
b) B40
50
40
35
c) B45 và lớn hơn
60
50
40
Bê tông hạt nhỏ
d) nhóm A
Hao tổn được xác định theo mục 8a, b trong bảng này và nhân với hệ số 1,3
40
e) nhóm B
Hao tổn được xác định theo mục 8a trong bảng này và nhân với hệ số 1,5
50
f) nhóm C
Hao tổn được xác định theo mục 8a, trong bảng này như đối với bê tông nặng đóng rắn tự nhiên
40
Bê tông nhẹ có cốt liệu nhỏ
g) loại đặc chắc
50
45
40
h) loại có lỗ rỗng
70
60
50
9. Từ biến của bê tông (xem 4.3.4)
a) Đối với bê tông nặng và bê tông nhẹ có cốt liệu nhỏ đặc chắc
150a sbp/Rbp khi sbp/Rbp ≤ 0,75;
300a (sbp/Rbp – 0,375) khi sbp/Rbp > 0,75
Trong đó: sbp lấy như ở mục 6 trong bảng này;
a là hệ số, lấy như sau:
+ với bê tông đóng rắn tự nhiên, lấy a = 1;
+ với bê tông được dưỡng hộ nhiệt trong điều kiện áp suất khí quyển, lấy a = 0,85.
b) Bê tông hạt nhỏ
nhóm A
Hao tổn được tính theo công thức ở mục 9a trong 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 a = 0,85
c) Bê tông nhẹ dùng cốt liệu nhỏ rỗng
Hao tổn được tính theo công thức ở mục 9a trong bảng này, sau đó nhân kết quả với hệ số 1,2
10. ép cục bộ bề mặt bê tông do cốt thép có dạng đai xoắn hay dạng đai tròn (khi kết cấu có đường kính nhỏ hơn 3 m)
–
70 – 0,22 dext
trong đó: dext là đường kính ngoài của kết cấu, cm
11. Biến dạng nén do khe nối giữa các blốc (đối với kết cấu lắp ghép từ các blốc)
–
nEs
trong đó: n là số lượng khe nối giữa kết cấu và thiết bị khác theo chiều dài của cốt thép căng;
Dl là biến dạng ép sát tại mỗi khe:
+ với khe được nhồi bê tông, lấy Dl = 0,3 mm;
+ với khe ghép trực tiếp, lấy Dl = 0,5 mm;
l là chiều dài cốt thép căng, mm.
CHÚ THÍCH 1: Hao tổn ứng suất trong cốt thép căng S’ được xác định giống như trong cốt thép S;
CHÚ THÍCH 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.
CHÚ THÍCH 3: Ký hiệu cấp độ bền của bê tông xem 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 jl, xác định theo công thức:
jl = (5)
Trong đó: t là 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
Ống rãnh hay bề mặt tiếp xúc
Các hệ số để xác định hao tổn do ma sát cốt thép (xem mục 4, Bảng 6)
Tham Khảo: MÂM THÉP V LỖ LÀM KỆ
w
d khi cốt thép là
bó thép hay sợi thép
thanh có gờ
1. Loại ống rãnh
– có bề mặt kim loại
0,0030
0,35
0,40
– 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 lõi mềm
0,0015
0,55
0,65
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 gsp:
gsp = 1 ± Dgsp (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 Dgsp lấy bằng 0,1; khi căng bằng phương pháp nhiệt điện và cơ nhiệt điện Dgsp được xác định bằng công thức:
Dgsp = 0,5 
(7)
nhưng lấy không nhỏ hơn 0,1;
Trong công thức (7):
P, ssp xem 4.3.1;
np là 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 Dgsp 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 e0p so với trọng tâm của tiết diện quy đổi được xác định theo các công thức:
P = ssp Asp + s’sp A’sp – ss As – s’s A’s (8)
e0p = (9)
trong đó:
ss và s’s tương ứng là ứng suất trong cốt thép không căng S và S’ gây nên do co ngót và từ biến trong bê tông;
ysp, y’sp, ys, y’s 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 S’ (hình 1).
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 ssp và s’sp cần nhân với cosq và cosq’, với q và q’ tương ứng là góc nghiêng của trục cốt thép với trục dọc cấu kiện (tại tiết diện đang xét).
Các ứng suất ssp và s’sp 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 ssp và s’s lấy như sau:
c) trong giai đoạn nén trước bê tông: lấy bằng hao tổn ứng suất do từ biến nhanh theo 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 của Bảng 6.
4.3.7. Ứng suất nén trong bê tông sbp trong giai đoạn nén trước bê tông phải thỏa mãn điều kiện: tỷ số sbp/Rbp không được vượt giá trị cho trong Bảng 8.
Ứng suất sbp xác định tại mức thớ chịu nén ngoài cùng của bê tông có kể đến hao tổn theo 1 đến 6 Bảng 6 và với hệ số độ chính xác khi căng cốt thép gsp = 1.
Bảng 8 – Tỷ số giữa ứng suất nén trong bê tông sbp ở giai đoạn nén trước và cường độ của bê tông Rbp khi bắt đầu chịu ứng lực trước (sbp/Rbp)
Trạng thái ứng suất của tiết diện
Phương pháp căng cốt thép
Tỉ số sbp/Rbp không lớn hơn
khi nén đúng tâm
khi nén lệch tâm
1. Ứng suất bị giảm hay không đổi khi kết cấu chịu tác dụng
Trên bệ (căng trước)
0,85
0,95*
Trên bê tông (căng sau)
0,70
0,85
2. Ứng suất bị tăng khi kết cấu chịu tác dụng của ngoại lực
Trên bệ (căng trước)
0,65
0,70
Trên bê tông (căng sau)
0,60
0,65
* 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 mv ≥ 0,5% (xem 8.5.3) trên đoạn không nhỏ hơn chiều dài đoạn truyền ứng suất lp (xem 5.2.2.5), cho phép lấy giá trị sbp/Rbp = 1,0.
CHÚ THÍCH: Đối với bê tông nhẹ từ cấp B7,5 đến B12,5, giá trị sbp/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).
CHÚ THÍCH: 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.
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.
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.
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 sử dụng
5.1.1.1. Tiêu chuẩn này cho phép dùng các loại bê tông sau:
– Bê tông nặng có khối lượng thể tích trung bình từ 2200 kg/m3 đến 2500 kg/m3;
– Bê tông hạt nhỏ có khối lượng thể tích 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, ký hiệu bằng chữ W (chỉ định đối với các kết cấu có yêu cầu hạn chế độ thấm);
d) Mác theo khối lượng thể tích 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 Sp (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%.
CHÚ THÍCH 2: Mác bê tông tự ứng suất theo khả năng tự gây ứng suất là giá trị ứng suất trong bê tông, MPa, gây ra do bê tông tự trương nở, ứng với hàm lượng thép dọc trong bê tông là m = 0,01.
CHÚ THÍCH 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 B3O (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 bền chịu nén
Bê tông nặng
B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60
Bê tông tự ứng suất
B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60
Bê tông hạt nhỏ
nhóm A: đóng rắn tự nhiên hoặc được dưỡng hộ trong điều kiện áp suất khí quyển, cốt liệu cát có mô đun độ lớn lớn hơn 2,0
B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40
nhóm B: đóng rắn tự nhiên hoặc được dưỡng hộ trong điều kiện áp suất khí quyển, cốt liệu cát có mô đun độ lớn nhỏ hơn hoặc bằng 2,0
B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35
nhóm C: được chưng áp
B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60
Bê tông cốt liệu nhẹ ứng với mác theo khối lượng thể tích trung bình
D800, D900
B2,5; B3,5; B5; B7,5
D1000, D1100
B2,5; B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5
D1200, D1300
B2,5; B3,5; B5; B7,5; 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
Bê tông tổ ong ứng với mác theo khối lượng thể tích trung bình
D500
chưng áp,
không chưng áp
B1; B1,5
D600
B1; B1,5; B2
B1,5; B2; B2,5
D700
B1,5; B2; B2,5; B3,5
B1,5; B2; B2,5
D800
B2,5; B3,5; B5
B2; B2,5; B3,5
D900
B3,5; B5; B7,5
B3,5; B5
D1000
B5; B7,5; B10
B5; B7,5
D1100
B7,5; B10; B12,5; B15
B7,5; B10
D1200
B10; B12,5; B15
B10; B12,5
Bê tông rỗng ứng với mác theo khối lượng thể tích trung bình
D800, D900, D1000
B2,5; B3,5; B5
D1100, D1200, D1300
B7,5
D1400
B3,5; B5; B7,5
Cấp độ bền chịu kéo dọc trục
Bê tông nặng, bê tông tự ứng suất, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ
Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2;
Mác chống thấm
Bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ
W2; W4; W6; W8; W10; W12
Mác theo khối lượng thể tích trung bình
Bê tông nhẹ
D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; 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 theo khả năng tự gây ứng suất
Bê tông tự ứng suất
Sp0,6; Sp0,8; Sp1; Sp1,2; Sp1,5; Sp2; Sp3; Sp4.
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%).
CHÚ THÍCH 2: Nhóm bê tông hạt nhỏ A, B, C cần được chỉ rõ trong bản vẽ thiết kế.
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
Loại và nhóm cốt thép căng
Cấp độ bền của bê tông không thấp hơn
1. Thép sợi nhóm:
B-II (có neo)
B20
Bp-II (không có neo) có đường kính:
Nhỏ hơn hoặc bằng 5 mm
B20
Lớn hơn hoặc bằng 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 Aт-VII
B30
+ Lớn hơn hoặc bằng 20 mm, nhóm
CIV, A-IV
B20
A-V
B25
A-VI và Aт-VII
B30
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, Aт-VI, Aт-VIK và Aт-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).
CHÚ THÍCH 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 sbp/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 12 m 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.
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 tin cậy của bê tông tương ứng khi nén gbc và khi kéo gbt. Các giá trị của hệ số gbc và gbt 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 gbc và khi kéo gbt
Loại bê tông
Giá trị gbc và gbt khi tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn
thứ nhất
gbc
gbt ứng với cấp độ bền của bê tông
thứ hai gbc, gbt
chịu nén
chịu kéo
Bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông tự ứng suất, bê tông nhẹ và bê tông rỗng
1,3
1,5
1,3
1,0
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.
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 gbi. 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 gbi cho trong Bảng 15.
Xem thêm: Gia Công Chấn – Dập Thép Tấm TPHCM (Cắt Dập Chấn Uốn)
