ANH HUdNG Ttf BIEN CO XET dO CUNG U O N CUA BAN BTCT TRONG KET CAU D A M THEP
LIEN HOP VOlBTCT
Nguyen Binh Ha
ABSTRACT
Contents of this paper presents some calculate methods stresses duetocreepinAASHTOLRFD, Euro code 4, documents of E. E.
Gibsman, N. I. Polivanov, N. N.
Streleski..., and proposing new formula for calculating creep stresses with moment of inertia of concrete deck in the steel-concrete composite girder, We can suggest should use calculate method with moment of inertia of concrete deck in all cases, especially in case ofEI/E,l^,>20o/o.
TS Nguyen Binh Ha
Tnrdng khoa Dao tao Sau dai hoc Trudng Dai hoc Xay dUng Tel: 0904014868,
email:[email protected].
D
am thep lien hpp vdi ban BTCT tao thanh ket cau thep BTCT lien hpp (tiet dien lien hpp). Ket cau nay hpp ly ve mat sQ dung vat lieu.Do ban tham gia chju nen nen giam dupe phan dien tich thep cua dam, tang cQdng SQ dn djnh va dp cQng cua dam, giam bdt he lien ket dpc tren. Khi chju tac dung eua tai trpng lau dai, trong be tdng se xuat hien tQ bien, vi sQ ngan can eua dam thep nen gay ra sQ phan phdi lai Qng suat trong tiet dien lien hop.
DATVANDE
Ddi vdi ket eau thep BTCT lien hpp ndi chung va dam thep lien hop vdi ban BTCT mat cau ndi rieng thi hai phan vat lieu thep va BTCT cau tao rieng re, dQpc lien ket thdng qua cac neo, tao thanh mdt tiet dien lien hpp cung tham gia chju iQc. Khi tinh toan loai tiet dien nay ngQdi ta dQa vao gia thiet ddng bien dang de quy ddi thanh tiet dien ddng nhat mdt loai vat lieu. Thdng thQdng quy ddi phan BTCT sang thep. PhQong thQc quy ddi dQa tren ty sd md dun dan hdi cua hai loai vat lieu.
Xac djnh Qng suat do anh hQdng cua tQ bien trong tiet dien ket eau thep BTCT lien hpp, tQc la xem xet sQ phan phdi lai ndi iQc va Qng suat giQa hai phan be tdng va thep eua tiet dien thQdng dung phQOng phap md dun dan hdi ed hieu.
Khi lam viec dQdi tai trpng tac dung lau dai, be tdng cd hien tQpng tQ bien, Qng xQ eua be tdng khdng edn gidng nhQ luc b i t dau dat tai, dac trQng hinh hpc cua be tdng giam di so vdi sQ quy ddi ban dau, do dd ngQdi ta sQ dung trj sd md dun dan hdi cua be tdng giam di, md dun dan hdi giam thieu nay dQpc gpi la md dun dan hdi ed hieu (EJ.
PhQpng phap tinh toan anh hQdng tQ bien thdng qua md dun dan hdi cd hieu kha tudng min h va eho ket qua phu hpp vdi thQc te da dQpc thQa nhan va dQa vao quy trinh quy pham d eac nude tren the gidi. Md dun dan hdi ed hieu xem la mdt trj sd xac djnh, la
mdt phan iQpng cua m d dun dan hdi eua be tdng, va hien nay ngQdi ta thQdng sQ dung md dun dan hdi ed hieu theo mdt trong cac phQOng phap sau:
Theo tieu chuan AASHTO LRFD 1998 [7], va 2004 [6] cua Hoa ky, EUROCODE 4,22 TCN-272-05 [2]... thi E^= E/3, trong trQdng hpp tiet dien dQpc xem la khdng dac c h i c tQOng Qng t y s d dp manh A <\<\{\ <X^
va la eac gidi han ve dp manh) [2], E^ - Md dun dan hdi eua be tdng;
Theo Quy trinh 22TCN 18-79 khi Qng suat trong ban be tdng do tac dung cua tai trpng lau dai vQcrt qua 0,2 cQdng dp chju nen khi udn eua be tdng [1], thi se xet den anh hQdng cua tQ bien vdi E,^ = Ey2;
Can cQ vao dieu kien bien dang cua be tdng do tQ bien gay ra tai trpng tam ban BTCT va bien dang cua dam thep do Qng suat tQ bien cung tai trpng tam ban be tdng phai bang nhau, E. E. Gibsman [9] kien nghj cdng thQc xac dinh md dun dan hdi cd hieu nhQsau:
1-I-0,5(|)K-F ^'^
_ ^ c ( o ) _ "C
^sxc
'ST
(1)
" c
'^hc
fST
-H-I-0,5(|)K Trong do: o^,„,, e-^^„^ilng suat, bien dang dan hdi ban dau tai trpng tam ban BTCT do tinh tai thQdng xuyen gay ra; A Bien dang ty ddi eudi cung eua be tdng do tQ bien trong tiet dien lien hop; cp^ D i e trQng cudi cung cua tQ bien, cp^ = q^/ e^^^- f^ Dien tich ban BTCT; Z^^ Khoang each tQ trpng tam dam thep den trpng tam ban be tdng; 1^ M d men quan tinh eua dam thep; E^ Md dun dan hdi cua dam thep; F^^ dien tich cua phan dam thep; n^ = E^/E^ - ty sd m d dun dan hdi cua thep va be tdng.
N. I. Polivanov [4], N. N. Streleski [10]
cd cung quan diem bd qua anh hQdng dp cQng udn cua ban BTCT nhQng khac vdi E. E. Gibsman d chd khdng sQ dung Qng suat ban dau (o^,^,,) ma dung Qng suat cudi
03.2011 0igni[iiBiljg.|
cung cua be tdng sau khi ket thuc tQ bien.
N. N. Streleski gpi d d la phQong phap "tam mdng" va cdng thQc xac djnh m d dun dan hdi cdhieu nhQsau:
Fc nc
1 FST
^CST 1ST
"c
'-C.ST
•"ST 'ST
Khac biet giQa cdng thQc (1) tinh md dun dan cd hieu cua E. E. Gibsman va edng thQc (2) eua N. I. Polivanov va N. N. Streleski chinh la d phan tQ sd. Theo N. N. Streleski va sau dd the hien trong quy trinh Snhip 84 cua Lien xd [5], cdng thQc (2) ehi ap dung trong trQdng hpp khi EJ^ < 0,2i.^\^.
NhQ vay, trong cac cdng thQc tren ddi vdi eac quy trinh eua Nga, Viet Nam trQde day dieu kien de ap dung la Qng suat do tmh tai 2 Idn hOn 0,2 lan cQdng d p chju nen khi udn cua be tdng hoac khi EJ^ < 0,2E5.^l5^
edn ddi vdi cac tieu chuan cua My va cac nQdc phQpng tay thi ludn ludn xet anh hQdng tQ bien.
ThQc te nhieu trQdng hpp ban BTCT cua tiet dien lien hpp ed kich thQdc va hinh dang khdng the coi la ban mdng, do do tinh toan anh hQdng eua tQ bien theo cac cdng thQc tren se khdng phu hpp. Vi vay de xet dung hon sQphan bd Qng suat cua tiet dien trong trQdng hpp nay, chung tdi da nghien cQu m d rdng cdng thQc da cd tren co sd tinh den anh hQdng tQ bien cd ke den dp cQng udn cua phan BTCT trong tiet dien lien hpp.
XAY DL/NG CONG THCTC T I N H ANH HLfdNG C O A TC/ B I ^ N C O X 6 T D E N O O CCfNG U 6 N C U A B A N BTCT
Xuat phat tQcac gia thiet: 1 .Vat lieu dan hdi tuan theo djnh luat Hooke; 2.TrQdc va sau bien dang tiet dien van p h i n g va vudng gdc vdi true dam. Tiet dien ed mdt true ddi xQng di qua hai diem trpng tam eua phan BTCT va dam thep; 3.Mdt dai iQpng tinh toan nao dd do nhieu nguyen nhan gay ra se bang tdng (dai sd hoac vee to) eac thanh phan cua dai iQpng dd do tQng nguyen nhan tac ddng rieng re gay ra; 4. Coi nhQng tai trpng lau dai tac dung vao tiet dien lien hpp la d cung m d t thdi diem.
Khi phan be tdng chju tac dpng eua Qng suat do tai trpng thQdng xuyen a^, bien dang tQ do tQong ddi cua tQ bien phat trien theo thdi gian t dQpc xac djnh theo cdng thQc Dischinger nhQ sau:
t d n g ; e^ - bien dang tQpng ddi dan hdi do Qng suat nen o^.
Trong ket eau dam thep lien hpp vdi ban BTCT dQdi tac dung cua tTnh tai thQdng xuyen, d phan be t d n g xuat hien tQ bien, -0,5(|)|( -f1 nhQng vi giQa dam thep va phan be tdng ed p (2) sQ lien ket chat che vdi nhau de cung ddng
^ thdi lam viec nen dam thep ngan c i n bien -Fl-i-0,5(j)|( dang t i i d o eua tQ bien, bieu do bien dang va Qng suat do tQ bien gay ra tren tiet dien lien hpp dQpc the hien tren Hinh 1.
Xet doan dam ed chieu dai L, mat cat ngang khdng thay ddi (Hinh 1). Tai trpng tam mat cat ngang chju nen eua be tdng cd Qng suat chju nen ban dau, a^^^^ va tQPng Qng cd bien dang tQOng ddi dan hdi ban dau CO ngan cua be tdng:
£c,o, = °c(o/Ec (5) Vdi Qng suat a^^^y theo (3) ta cd bien
dang tQ bien tQ do eua tQ bien theo thdi gian se la:
Dp tang bien dang cua tQ bien trong thdi gian dt:
d T i , . . = ^ a . , „ ^ 3 e - P * d t •-o^(pf^
-- edh9t
M
h-")
a c l l - e 'C(t)- — Ec
Luc ket thuc qua trinh tQ bien, k b i t -
nc=?^Oc
(3)
(4) Trong do: p -Tham sd tdc d p tat dan cua tQ bien theo thdi gian t; q^ - bien dang tQ do tQpng ddi cudi cung cua tQ bien trong be
' c ( t ) ' E c ' H ^ r - - (7) Mat khac, ban than Qng suat thQdng
xuyen tac dung vao be tdng lai thay ddi theo thdi gian do cd tQ bien va ky hieu la Cd the coi Qng suat do tQ bien cung thay ddi theo cung mdt q u y luat cua bien dang ddi vdi thdi gian:
_CR C(t)- - V - / (8)
h-")
NhQ vay Qng suat thQdng xuyen tac dung vao phan BTCT dQpc bleu thj b i n g cdng thQc:
••cCt) = Oc(0) c(o)
„CR ,.CR
-'^cm-
h-")
(9)
CR V
Trong do: OQ - Qng suat phat sinh tai trpng tam phan BTCT do hien tQpng tQ bien, dd chinh la sQ giam eudi cung eua Qng suat nen do tQ bien va tQong Qng ed bien dang tQOng ddi dan hdi cudi cung do sQ giam Qng suat trong be t d n g :
E C R
SC = „ C R Oc •^C (10)
Bien dang tQOng ddi cua be tdng do xuat hien tQ bien trong tiet dien lien hpp bang hieu sd giQa bien dang tQ do cua tQ bien va bien dang dan hdi do sQ giam Qng suat trong be t d n g :
ec • --'^c-'ic (11; "SC cCR
Theo (7) d p tang bien dang cua tQ bien trong thdi gian d t do o^j,, tac dung thQdng xuyen vao be tdng nhQsau:
dn
^c(o) - O c ^CR(-e-P*)]p-
-P'dt(12) ' C ( t ) - E c
Tich phan de cd bien dang khdng tQ
do cua tQ bien trong khoang thdi gian tQ 0 d e n t
t
Vt) = j % t ) =
(13)Ec V a k h i t -
( - - " ) ''c(o)-'^c
(13) seed:
A-'-")
Tic 9 K Ec
-CR
^
\(oy
(14)u'ng s u i t phat sinh do tQ bien gay ra iQc dpc trong phan BTCT cd gia trj bang o^^Fc dat tai trpng tam phan BTCT. LQc dpc nay cung tac d u n g vao dam thep nhQng theo chieu ngQOc lai va ddng thdi gay ra md men tac dung tren toan bd tiet dien dam. Can cQ vao dieu kien can b i n g ndi iQc va gia thiet tiet dien p h i n g cd the thiet lap dQOc phQong trinh:
cCR CRc 1
l i e - 5 c ='^C Ec zixc EcF< S^ST E c l c + E s l s T
(15) Trong do: 1^ la m d men quan tinh cua phan be tdng. Giai he 2 phQOng trinh (14) va (15) sexae djnh dQpc a r " va ri
„CR ^K
" L
"c
f A
1 1 2ST,C ' " ; ^ - ' s T
I "C J
c(o) + 1+*!^ (16)2
va
nc=4' k
f 2 ^ 1 , ^sxc EsjEsT ECIC-FESTIST^
1 + —
Ec (17) M d dun dan hdi cd hieu eua be tdng khi xet den d p cQng udn cua phan BTCT dQpc xac dinh theo cdng thQc sau:
"c(o)-^c
CR
'=c(o) + ec
^ E _ Skn-0,5(|)fe-H ^ ( l + <tik)Skn+1 + 0,5<t>k Trong d d :
(18)
(19)
S k n =
" C Oat
1 , ZCST fST
" C
+\. 1ST
;'P = kn , + 1
(20)
(21) 0,5(j)K-F k n + l " 0,5(t)K+ kn Bieu thQc cua Qng suat va bien dang tQ bien cd the bieu dien nhQsau:
^P=-«<^c(o)'8P=p£c(i) '^2' NhQ vay, trong thanh phan eua cdng thQc x^e djnh md dun dan hdi cd hieu kien
62|^l^i^lK'VSi^ 0 3 . 2 0 1 1
Bieu do bien dang Bieu do uhg suat phap
1-1 true Irojng tioa cua dam thep; 2-2 true trung hoa cua dam lien hop
Hinh 1. Bieu do bien dang va Aig suat do tir bien gay ra trong tiet dien lien hop
nghj E^ (19) cd thanh phan cua dp cQng udn cua ban BTCT.
Tinh toan phan bd Qng suat trong dam do tQ bien ed the xac djnh bang 2 con dQdng: ThQ nhat, bang each thay the md dun dan hdi cua be tdng E^ bang md dun dan hdi ed hieu E^ de tien hanh tinh toan dac trQng hinh hpc eua tiet dien va tinh Qng suat tai cac t h d cua dam lien hop. ThQ hai,
CR
can cQ vao iQc dpc ed gia trj bang oc Fc phat sinh do tQ bien gay ra dat tai trpng tam phan BTCT, va Qng suat tai eac t h d cua tiet dien do tQ bien cd the tinh toan theo trinh tQ sau:
1. Xac djnh S^^ dQa vao eac dac trQng hinh hpc cua tiet ciien theo edng thQc (20).
2. Xac djnh a va |3 theo cdng thQc (21),
CR
va se tim dQpc OQ theo cdng thQc (22).
3. U'ng suat do tQ bien tai cac t h d eua tiet dien dQpc tinh toan theo cac edng thQc (23)-H(26) va bieu do Qng suat dQpc the hien tren Hinh 1.
Tai thd ngoai cung cua bien dQdi dam thep
/• \
,^CR
<^ST,Bo '- Oc Fc 1 rST
ZSXC - ^ S T . B o
- + i nc 'ST
(23)
Tai thd ngoai cung cua bien tren dam thep
„CR „ C R c C'ST.To = '^C Fc
^ I ^sxc ,
^ + -j ^ST.Xo EST 'C - 4 - i
"c
ST
(24) Tai t h d bien cua be tdng, Qng suat dQpc
/
xac djnh tren cP sd eae bien dang the hien tren Hinh Iva bang:
CR / o \ 1 CR
Ocf = ( a -F P jocf(0 ) -—f^sT.Cf vdi (25)
^SXCf
= oc Fc CRc
1
%7
^sxc
•^ST.Cf - - l - i ST
(26)
Trong dd: a^^^^^ Qng suat ban dau tai t h d bien eua be tdng do tai trpng tTnh tac dung lau dai;
j^CR
sxcf - Qng suat do tQ bien cua dam thep tai t h d bien cua be tdng, cac ky hieu khac the hien tren Hinh 1;
KET LUAN
Da xay dQng dQpc edng thQc tinh toan anh hQdng tQ bien cua be tdng trong dam thep be tdng lien hpp cd xet den dp cQng udn eua ban be tdng cdt thep.
Cdng thQc kien nghj hoan toan khdng phQc tap, do dd nen sQdung cdng thQc nay trong thQc te tinh toan dam thep be tdng cdt thep lien hpp ndi chung va cau dam thep be tdng cdt thep lien hpp ndi rieng.
Ket qua tinh toan trang thai Qng suat bien dang eua edng thQc kien nghj se gan vdi thQc te hon so vdi eae each tinh thdng dung khac.
Trong trQdng hop khi ty sd dp cQng eua ban be tdng vdi dp cQng cua dam thep Idn hon 20% ( E J / E J j ^ > 20%) khdng the ap dung eae edng thQc eua trQdng hpp tam mdng, ed the sQ dung edng thQc kien nghj nay de xac djnh anh hQdng cua tQ bien ddi
vdi tiet dien lien hpp. •
TAI LIEU THAM KHAO
1. Bg Giao thong Van tai, Quy trinh thiet ke cau cong theo trang thai gidi han, Ha Npi, 1979.
2. Bp Giao thong Van tai, Tieu chuan l(y thuat cong trinh giao thong -22TCN-272-05, Ha Npi, 2005.
3. Nguyen Binh Ha, Nguyen NhuKhai, "Xac djnh ling suat do tir bien trong dam thep BTCF lien hop co xet tdi dp ciJng cua ban BTCF", Tuyen tap cong trinh khoa hpc TrUdng flai hpc Xaydifng,(4),Tr118-125,2002.
4. N. I. Polivanov, Thiet ke cau BTCT va cau thep tren dddng 6 to, ngi/di djch: Nguyen Tram, Nguyen Nhd Khai, Nha xuat ban Khoa hpc Ky thuat, Ha Npi, 1979.
5. Uy ban Xay ddng co ban Nha Nddc Lien X6, Tieu chuan Xay ddng Cau va Cong CHnn-2,05,03-84, Vien thiet ke giao thong van tai, 1984.
6. The American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD Bridge Design
Specifications - SI Units, Third Edition 2004, United States of America, 2004.
7. The American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications - SI Units, Second Edition 1998, United States of America, 1998
8. Wai-Fan Chen and Lian Duan..., Bridge Engineering Handbook, CRC Press, Boca Raton London New York Washington, DC 2000.
9. E. E. FndujMaH, FlpoeKTHpoBaHue MerannnMecKnx M o n o s - HsflaienbCTBo 'TpaHcnopi'; MocKBa, 1969.
10. H. H. CrpeneuKMii, CTane)Kene3o6eTOHHbie npojietHbie crpoeHMfl MOCTOB, MSflarennBO ipaHcnopr, MOCKBa, 1981.
