Coó bao nhiêu loại bê tông ứng suất trước năm 2024
|
Cấp độ bề của bê tông được fck nằm trong khoảng 12MPa <= fck <= 91MPa. Cấp độ bền C28/35 và C32/40 là cấp độ bền tối thiểu tương ứng được kiến nghị sử dụng cho kết cấu bê tông căng sau và căng trước. Trong cả hai trường hợp, độ bền của bê tông tại thời điểm truyền ứng suất không nhỏ hơn 25 Mpa.(Manual Safe v12). Show Cấp độ bền fck bê tông chọn thiết kế sàn nằm trong khoảng 28-40 Mpa (fck). 1.1.2 Theo tiêu chuẩn Việt Nam Theo TCVN 5574:2012, việc lựa chọn cấp độ bền của bê tông phụ thuộc vào dạng, loại và đường kính thép căng trước cũng như phụ thuộc vào việc neo cốt thép. Nếu dùng sợi thép có đường kính không nhỏ hơn thì cấp độ bền của bê tông lấy không nhỏ hơn B30. 1.1.3 Quy đổi tương đương đặc trưng vật liệu của TCVN sang TC EC2. Để quy đổi tương đương cấp độ bền bê tông ta dùng cường độ chịu nén tức thời trung bình của mẫu bê tông. Kết quả quy đổi tương đương giữa cấp độ bền của bê tông theo TCVN với EC2 như sau: - Lớp độ bền C28/35 tương đương cấp B30 (Mác 400) của TCVN. - Lớp độ bền C32/40 tương đương cấp B35 (Mác 450) của TCVN. (Phần quy đổi bên trên mang tính chất tham khảo không bắt buộc theo. Thông số quy đổi theo TCVN 5574-2012 và EN206-1) Tuy nhiên hiện nay các thiết kế của một số công ty quy đổi theo: - Lớp độ bền C25/30 tương đương cấp B30 (Mác 400) của TCVN. - Lớp độ bền C28/35 tương đương cấp B35 (Mác 450) của TCVN. Quy đổi vật liệu mang tính an toàn hơn. Trong đó: ví dụ C28/35 tương ứng fck=28MPa, fck,cube=35MPa. 1.2 Cốt thép ứng lực trước Đặc trưng thuộc tính cáp 7 sợi theo tiêu chuẩn châu Âu được nêu trong tiêu chuẩn prEN 10138:2006 và theo tiêu chuẩn ASTM A416-06 của Hoa Kỳ như sau với thuộc tính cáp 7 sợi đường kính 13mm (0.5) và đường kính 15mm (0.6): Phổ biến hiện nay đang dùng cáp loai 12.7 mm và loại 15.24 mm theo ASTM A 416- Grade 270. Mô phỏng cấu kiện cáp bám dính và cáp không bám dính 1.3 Cốt thép thường 1.3.1 Theo tiêu chuẩn Châu Âu EC2-2004 Cường độ chảy dẻo của cốt thép nằm trong giới hạn sau: 400MPa <= fyk <= 600MPa (EC2 3.2.2(3)) 1.3.2 Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN quy định dùng thép thanh cho kết cấu bêtông cốt thép, ký hiệu, cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tính toán khi tính theo trạng thái giới hạn thứ hai Rs,ser, nêu tại Bảng 2. 2. Giới hạn giới hạn chảy theo EC2 mục 3.2.2 (3)P và giá trị cường độ theo TCVN thì mác thép SD390 (AIII) có thể là mác thép thấp nhất sử dụng cho kết cấu Dự ứng lực. 2 Phân loại ứng suất dưới tác dụng của tải trọng sử dụng Tiêu chuẩn Châu Âu EC2-2004 không đưa ra giá trị giới hạn ứng suất giả định sau khi tính toán bổ sung cốt thép thường như BS 8110-1997 mà giới hạn bề rộng vết nứt ở trạng thái sử dụng (SLS). Giới hạn bề rộng vết nứt theo bảng 7.1N EC2-2004. Giá trị bề rộng giới hạn vết nứt kiểm tra khi thiết kế kết cấu dự ứng lực với cáp bám dính (bonded tendon) là 0.2mm với tổ hợp tải trọng thường gặp (Frequent) 3 Tổn hao ứng suất và tính toán tổn hao ứng suất Sau khi tạo ứng suất trước trong cấu kiện, lực ứng suất trước trong bê tông không giữ nguyên giá trị ban đầu mà chịu một sự giảm đi từ từ theo thời gian từ giai đoạn truyền cho đến giai đoạn chịu tải do nhiều nguyên nhân gọi là sự tổn hao ứng suất. Tổn hao ứng suất gồm có 2 loai: tổn hao ngắn hạn và tổn hao dài hạn. - Tổn hao ngắn hạn bao gồm: tổn hao do ma sát, tổn hao do tụt neo.
+ Hệ số ma sát giữa cáp và ống gen Mu: xác định theo Bảng 5.1 EC2-2004. Giá trị Mu đối với cáp căn trong các ống gen (bám dính) bằng 0.19 + Chuyển vị góc ngoài chủ định của cáp k hay Wobble, phạm vị 0.005 - Tổn hao dài hạn bao gồm: tổn hao do co ngắn đàn hồi của bê tông, tổn hao do từ biến, do co ngót, do chùng ứng suất. Các thông số tính toán tổn hao cáp dự ứng lực và profile cáp Chương 2 giải pháp, các thông số thiết kế, vật liệu 1 Phương án sàn dự ứng lực cho dự án Sàn dự ứng lực có hiệu qủa kinh tế với nhịp từ 6m đến 20m phụ thuộc vào dạng, phương án kết cấu va tải trọng tác dụng Nhịp và phương án kết cấu sàn tối ưu về kinh tế 1.1. Sàn phẳng dự ứng lực / PT FLAT SLAB
1.2. Sàn dầm dự ứng lực / PT BAND BEAM AND SLAB Khi phương án sàn phẳng không thích hợp, tải trọng tập trung lớn (có thể là tải transfer), nhịp chênh lệch thì phương án sàn dầm DUL là tối ưu hơn. Tùy vào điều kiện kiến trúc, tải trọng mà dầm có thể là dầm bẹt hay dầm cao
1.3. Sàn phẳng dự ứng lực có mũ cột / PT FLAT SLAB WITH DROP PANELS
2 Mô hình tính toán 2.1 Lựa chọn cách bố trí mặt bằng kết cấu tổng thể Do tổn hao trên chiều dài cáp là khác nhau do đó ứng suất trước giảm dần từ đầu kéo cáp về đầu neo cáp. Nếu kiến trúc cho phép, giảm chiều dài nhịp cuối cùng để momen uốn do ngoại lực giảm và đạt được một sự cân bằng momen như ý đồ thiết kế. Nếu được, giảm độ cứng của các cột hoặc vách theo hướng của ứng suất trước để giảm thiểu tổn hao ứng suất, và nên bố trí các cột theo chu vi xây dựng. Khi các cột và vách được bố trí hợp lí thì việc tiếp theo là xem xét loại sàn được sử dụng. Điều này được xác định bởi một số yếu tố như chiều dài nhịp, hình thức kiến trúc, các chức năng sử dụng dịch vụ, và chi phí nguyên vật liệu có sẵn. Sàn phải đáp ứng hai yêu cầu chính là độ bền kết cấu và độ võng. Dao động cũng cần được xem xét nếu công trình cao tầng. Việc lựa chọn độ dày hoặc loại sàn. 2.2 Lực ứng suất trước Mục 5.10.2.1 tiêu chuẩn EC2-2004 quy định lực căng thép tối đa không lớn hơn giá trị min(0.8 fpk; 0.9 fpo,1k) Theo mục 18.5 tiêu chuẩn ACI 318M-08 ứng lực trước ban đầu không được đạt tới 94% fpy , đồng thời không lớn hơn 80% fpu. Diễn giải: - Lực ứng suất trước là lực kéo cáp. - Đối với sàn thường thiết kế lực kéo đạt <= 80% fpu. - Đối với dầm thường thiết kế lực kéo đạt <=75% fpu. 2.3 Bố trí cáp ứng lực trước Việc lựa chọn cách bố trí cáp như Hình 2. 3 là phụ thuộc vào loại sàn thiết kế và hình dạng kích thước sàn. Chẳng hạn như đối với Hình 2. 3(a) và Hình 2. 3(d) phù hợp khi sàn có nhiều lỗ mở vì cách bố trí cáp linh động dễ dàng tránh các lỗ mở, còn với Hình 2. 3(b) và Hình 2. 3(c) thì việc bố trí cáp ít linh hoạt hơn kho tránh các lỗ mở tuy nhiên lại tăng khả chịu cắt quanh đầu cột. Trong trường hợp cáp bố trí qua các lỗ nhỏ hơn 300mm thì bố trí bất kỳ nơi nào trên sàn mà không ảnh hưởng đến sự làm việc của cáp (chỉ trường hợp như Hình 2. 5 thì làm giảm lực cắt ở cột), còn trương hợp lớn hơn thì cần phải kiểm tra cẩn thận theo quy phạm thiết kế. Một số hành ảnh bố trí cáp thực tế 3. Vật liệu và hệ số an toàn riêng của vật liệu theo EC2-2004 3.1 Bê tông:
Ec= 22000[(fck+8)/10]^0.3 Mpa. Tự động tính toán khi dùng phần mềm Adapt Floor Pro hoặc tra ở Bảng 3.1 EC 2 - 2004 3.2 Cốt thép thường:
Các thông số vật liệu là do người dùng tự định nghĩa theo vật liệu sử dụng thực tế. 3.3 Cáp dự ứng lực:
Các thông số vật liệu là do người dùng tự định nghĩa theo vật liệu sử dụng thực tế. 3.4 Hệ số an toàn riêng về vật liệu 'gama m' _ EC2-2004
4. Xác định chiều dày sàn, mũ cột, dầm Chiều dày sàn sơ bộ xác định theo bảng sau được nêu trong Eurocode 2 Design manual. Section type: Loại sàn Total imposed load (kN/m): tổng hoạt tải tác dụng Span/depth ratios: tỷ số nhịp/chiều dày sàn (6≤L≤13) (kN/m) Additonal requirement for vibrations: yêu cầu bổ sung cho công trình có xét đến dao động A: chiều dày sàn ít nhất là 250mm B: chiều dày sàn ít nhất là 400mm Chương 3 QUY TRÌNH THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU 1 Các trường hợp tải trọng
2 Trong giai đoạn sử dụng (SLS)_ Serviceability 2.1 Tổ hợp tính toán theo EC0-2002
Các hệ số trên được mặc định trong Adapt Floor Pro tương ứng với kết cấu nhà ở chung cư, văn phòng ... Các tổ hợp và hệ số của hoạt tải (phần bôi đậm) được xác định theo EC 0- 1990 bảng A1.1 theo công năng sử dụng của kết cấu. 2.2 Giới hạn ứng suất theo EC2-2004
2.3 Giới hạn bề rộng vết nứt Tính toán bề rộng vết nứt tham khảo các công thức tính ở section 7.3.4 EC2-2004. Giá trị tính toán nếu lớn hơn giới hạn cho phép cần tính toán cốt thép thường bổ sung cho tiết diện đó để giảm bề rộng vết nứt trong giới hạn cho phép. Giới hạn bề rộng vết nứt với loại tiếp xúc với mô trường X0, XC1->XC4 (tương ứng với kết cấu sàn trong nhà, Đánh giá môi trường tiếp xúc của cấu kiện xem chi tiết ở bảng 4.1 section 4.2 EC2-2004.) như sau:
Tham khảo bảng giá trị bề rộng vết nứt giới hạn theo EC2-2004 3 Trong giai đoạn cực hạn (ULS)_ Strength 3.1 Tổ hợp tính toán theo EC2-2004 (tham chiếu BSEN 1990 để có thêm các tổ hợp khi xét đến tải ngang)
3.2 Kiểm tra moment uốn giới hạn và moment gây nứt Tham khảo mục 9.2.1.1 (4) TC EC2-2004 đối với cấu kiện ứng suất trước với cáp không bán dính hoặc cáp căng bên ngoài thì kiểm tra điều kiện khả năng chịu uốn giới hạn lớn hơn moment uốn gây nứt. Công thức kiểm tra: 1.15Mcr ≤ Mu Trong đó: Mu :moment uốn giới hạn (khả năng chịu lực) trong tiết diện. Mcr :moment gây nứt của tiết diện. 4 Tại thời điểm kết thúc truyền ULT (Transfer)_ Initial 4.1 Tổ hợp tính toán theo EC2-2004
Question: Hệ số 1.15 PT được lấy từ đâu?
4.2 Giới hạn ứng suất Tiêu chuẩn châu Âu EC2 không nói đến các giá trị giới hạn ứng suất kéo trong bê tông ở giai đoạn sau khi kết thúc truyền ứng suất trước.
Ưng suất nén thiết kế không được lớn hơn 0.6fck,i tham khảo section 5.10.2.2 (5).
- Các thông số này được lấy dựa trên các tính toán phổ biến của các kỹ sư ở Hoa Kỳ và tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318. - Ứng suất kéo mặt trên và dưới tiết diện bê tông không được lớn hơn giá trị: 0.25√fck,i (N/mm2). Với fck,i: cường độ bê tông tại thời điểm căng cáp. Giá trị giới hạn ứng suất / bề rộng vết nứt theo EC2-2004. Tổ hợp tải trọng mặc định trong Adapt 5 Kiểm tra khả năng chịu cắt (Punching shear) Chu ví tính toán chọc thủng cho cột Bố trí thép chống cắt tại cột theo EC2 Người thiết kế nên lập các bảng tính excel để tính toán kiểm tra chọc thủng cho cột. Có thể kể đến cáp hoặc không tùy quan điểm thiết kế. Khi sử dụng Adapt để tính toán kiểm tra người dùng cũng có thể lựa chọn thông số về giá trị cáp, thép thường kể vào để kiểm tra chọc thủng. Chi tiết xem Part II.4 của phần hướng dẫn sử dụng Adapt 2015. 6 Kiểm tra độ võng Độ võng được tính bằng phần mềm phân tích theo phần tử hữu hạn. Độ võng giới hạn theo 7.4.1 và 7.4.3 EC2-2004 như sau:
Độ võng được tổng từ hai phương khi tính toán bằng phương pháp Strip Vậy trong trường hợp sàn phẳng không dầm nhịp kiểm tra độ võng lấy theo hình (b) trên hay chiều dài nhịp là a (cạnh a>b) ?. Tính toán kiểm tra võng cần tính toán đến độ võng sau nứt, vấn đề này hiện nay vẫn có nhiều đơn vị tư vấn chưa xét đến một cách chủ động. Sự gia tăng độ võng theo thời gian và độ võng sau nứt là rất đáng kể. Sau khi tiết diện bị nứt sẽ làm giảm đi moment quán tính của tiết diện và chiều cao tính toán ho của tiết diện cũng giảm tùy thuộc vào độ sâu vết nứt, giá trị ho ảnh hưởng bậc 3 khi tính toán độ võng nên giá trị gia tăng độ võng là tương đối lớn. Minh họa ảnh hưởng của việc giảm Moment quán tính sau nứt sẽ ảnh hưởng đến độ võng sàn. Dưới đây xét một ví dụ về tính toán độ võng bằng các phương pháp khác nhau và FEM (Adapt). Tác giả chỉ đưa ra giá trị bảng so sánh cách tính toán từng bước tham khảo "Post-tensioned buildings Design and Construction của tác giả Bijan O. Aalami" Độ võng tính toán theo Adapt và các giá trị giảm Moment quán tính Ie sau nứt Từ bản so sánh trên giá trị võng sau nứt so với trước nứt (tiết diện nguyên) gia tăng khoảng 23%, Giá trị này không phải đại diện cho tất cả các trường hợp. Giá trị từ phân tích FEM bằng phần mềm đưa giá trị võng lớn hơn phương pháp Strip và là giá trị lớn nhất. Kiểm tra võng sàn: Tất cả các giá trị độ võng kiểm tra là sau nứt (Crack Deflection). 6.1 Theo Technical Note của Adapt: Độ võng dài hạn do tổ hợp tải trọng thường xuyên (sustained load) : 1.00 (SW) + 1.00 (DL) + 0.3(LL) + 1.00 Ứng suất trước. Giá trị 0.3(LL) lấy theo mặc định phần mềm với công năng nhà building, văn phòng,.. hệ số điều chỉnh theo bảng A1.1 cung cấp bên trên
Kiểm tra điều kiện: độ võng do do tải thường xuyên <= L/500 theo 7.4.1 EC2-2004
Kiểm tra điều kiện: độ võng do tải thường xuyên + độ võng do từ biến bê tông <= L/250 Độ võng do từ biến bê tông = độ võng do tải thường xuyên * hệ số từ biến. Như vậy độ võng dài hạn (Longterm Deflection) =độ võng do tải thường xuyên * (1+ hệ số từ biến). Nếu hệ số từ biến là 2 thì độ võng dài hạn (Longterm Deflection) =3* độ võng do tải thường xuyên. Hệ số từ biến lấy theo 3.1.4 EC2-2004 hoặc tính toán theo Phụ lục B EC2-2004. 6.2 Theo EC0-2002: Kiểm tra độ võng dài hạn: Theo phụ lục A1.4.3 EC0-2002 độ võng sàn tính toán theo: Trong đó:
Như vậy độ võng dài hạn: wmax=w1 + w2 <= L/250. Cách tính này tương tự theo các Technical Note của Adapt và tiêu chuẩn Mỹ. Nếu xem biến đổi modun đàn hồi E của bê tông tuyến tính với độ võng. Chúng ta đã biết modun đàn hồi của bê tông là hằng số trong các tính toán võng với tiết diện nguyên không nứt vậy khi thay đổi Eeff vào các phần mềm tính toán độ võng có tăng tuyến tính không? Kiểm tra độ võng sau thi công:
Ảnh hưởng của từ biến đến độ võng sàn là rất lớn. Tuy nhiên sự phát triển từ biến rất lớn sau 1 năm và có thể đạt đến giá trị max sau 5 năm. Độ võng một công trình dùng phần mềm Adapt 7. Một số yêu cầu về cấu tạo
Theo tiêu chuẩn ACI 318-08: khoảng cách tối đa 2 bó cáp là 8 lần chiều dày sàn và không quá 1.5m. Và có ít nhất 2 bó cáp đi qua đầu cột không yêu cầu về số lượng cáp trong bó. Tuy nhiên không áp dụng cho phương án bố trí cáp banded - distribute.
Maximum cho dầm: cốt thép chịu kéo <= 4% diện tích tiết diện bê tông. Minimum: diện tích cốt thép chịu kéo không nhở hơn 0.0013bd. Tham khảo thêm tại Chương 9 EC2-2004
Thép chống thủng cho sàn: Minimum bố trí cốt thép bố trí trong sàn Thép thường bố trí giữa hai nhóm cáp nhằm chống lại ảnh hưởng do nhiệt độ và co ngót khi lực nén trước trung bình P/A < 0.7Mpa
Concrete society – Technical Report No 43, Post – tensioned Concrete Floors – Design Handbook 2nd Ed. |
