Hướng dẫn tính cốt thép Cầu cảng theo ACI - American Concrete Institute

PHÂN TÍCH CẤU KIỆN DẦM TIẾT DIỆN HÌNH CHỮ NHẬT CỐT ĐƠN:
(Những hình ảnh là công thức, không copy paste như bình thường được - các bạn quan tâm xem ở file word đính kèm)
Bước 1: Tính hàm lượng cốt thép giới hạn:
(Công thức)
ACI 10.3.3 giới hạn hàm lượng cốt thép:
r[SUB]max[/SUB] = 0.75r[SUB]b[/SUB]
ACI 10.5 quy định hàm lượng cốt thép chịu uốn tối thiểu:
(Công thức)
Do đó, hàm lượng cốt thép phải thỏa mãn điều kiện:
(Công thức)
Bước 2: Giả thiết trá trị hàm lượng cốt thép r (thỏa điều kiện bước 1):
Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu kéo:
A[SUB]s[/SUB] = rbd
Bước 4: Chiều cao vùng bê tông chịu nén tương đương, a, cho bởi công thức:
(Công thức)
Trong đó:
a : chiều cao vùng bêtông chịu nén tương đương, cm.
f[SUB]y[/SUB] : giới hạn chảy của cốt thép gia cường, kg/cm²
f[SUB]c[/SUB]’ : cường độ chịu nén của bêtông sau 28 ngày, kg/cm²
b : chiều rộng tiết diện dầm tại vị trí tính toán, cm.
f : Hệ số giảm độ bền, lấy f = 0.90 đối với cấu kiện chịu uốn.
Bước 5: Tính momen khả năng chịu lực của cấu kiện:
(Công thức)
Bước 6: So sánh momen khả năng chịu lực với Momen nội lực tính toán, Nếu không thỏa, ta lặp lại từ bước 2 đến bước 5 cho đến khi thỏa mãn điều kiện:
(Công thức)

TÍNH TOÁN CHIỀU RỘNG VẾT NỨT LỚN NHẤT CHO CẤU KIỆN CHỊU UỐN:

ACI 224.2R-92 Đề xuất công thức tính chiều rộng vết nứt lớn nhất, w:
(Công thức)
Trong đó:
w : chiều rộng vết nứt dự báo lớn nhất, mm.
d[SUB]c [/SUB]: chiều dày bảo vệ tính từ thớ chịu kéo cực hạn đến trọng tâm cốt thép, mm.
A : diện tích bêtông bao quanh cốt thép chia cho số thanh cốt thép, mm².
f[SUB]s [/SUB]: ứng suất trong cốt thép, MPa, tính bằng công thức:
(Công thức)
Trong đó:
M[SUB]u [/SUB]: Momen nội lực tính toán, N.mm.
A[SUB]s [/SUB]: diện tích cốt thép gia cường, mm².
z : cánh tay đòn nội lực momen, mm, tính bằng công thức: (Công thức)
a : chiều cao vùng bêtông chịu nén tương đương, là nghiệm dương của phương trình bậc hai được thành lập qua phân tích sự làm việc của dầm BTCT, giai đoạn sau khi vết nứt xuất hiện, vật liệu bê tông và cốt thép vẫn còn làm việc đàn hồi
(Công thức)
* Ghi chú:
– Đối với cấu kiện ngâm hoàn toàn trong nước, bề rộng vết nứt cho phép là 0.1 mm (0.004 in) (theo ACI 224R, Bảng 4.1). Chiều rộng vết nứt lớn nhất nếu không thỏa điều kiện w < [w] = 0.1 mm, thì phải tăng diện tích cốt thép chịu kéo cho đến khi chiều rộng vết nứt lớn nhất thỏa điều kiện trên.
– ACI 318M/318RM 10.2.7.3 quy định hệ số b[SUB]1[/SUB] lấy bằng 0.85 cho bêtông có cường độ f[SUB]c[/SUB]’ < 30 MPa. Đối với cường độ lớn hơn 30 MPa, b[SUB]1[/SUB] lấy giảm đi mỗi 0.05 cho mỗi 7 MPa của cường độ khi vượt quá 30 MPa, nhưng b[SUB]1[/SUB] không được nhỏ hơn 0.65.

Ví dụ tính toán:
Số liệu đầu vào:
Dầm BTCT tiết diện b x h = 140 x 140 cm, làm bằng bêtông Mác 400 cường độ lăng trụ, cốt thép Gr 60, chịu momen uốn 150 T.m. Tính cốt thép kéo cần thiết.
Giải:
Bêtông mác 400 có: f[SUB]c[/SUB]’ = 400 kg/cm²
E[SUB]c [/SUB]= (Công thức)
= 340000 (kg/cm²)
Cốt thép Gr 60 có: f[SUB]y[/SUB] = 4200 kg/cm²
E[SUB]s[/SUB] = 2.1 x 10[SUP]6[/SUP] kg/cm²
*Tính toán cốt thép chịu kéo theo khả năng chịu lực của cấu kiện:
Hàm lượng cốt thép tại điều kiện cân bằng biến dạng:
(Công thức)Chọn r = 0.013, suy ra diện tích cốt thép chịu kéo:
(Công thức)
Chiều cao vùng bê tông chịu nén tương đương:
(Công thức)
Momen khả năng chịu lực của cấu kiện:
fM[SUB]n [/SUB]= (Công thức)
So sánh (Công thức)(959.478 T.m > 150 T.m) (thỏa)
Chọn 28f32 (A[SUB]s [/SUB]= 225.2 cm²)
*Tính toán bề rộng vết nứt lớn nhất:
(Công thức)
Trong đó: d[SUB]c[/SUB] = 10.7cm
(Công thức)
Xác định lại chiều cao vùng bêtông chịu nén tương đương a:
(Công thức)Suy ra ứng suất trong một thanh thép:
(Công thức)Vậy bề rộng vết nứt lớn nhất là:
(Công thức)

slide tài liệu
""
Download from Offshorevn