MC LC

Ni dung TrangLI NI U 5

Phn th nht. NHNG VN CHUNG V THIT K CU Chng 1. KHI NIM CHUNG V CNG TRNH CU

1.1. Cc b phn v kch thc c bn ca cu 6 1.2. Phn loi cu 7 1.3. Tm quan trng ca ngnh xy dng cu 9 1.4. Nhng yu cu c bn ca cng trnh cu v phng hng pht trin ca ngnh cu

10

Cu hi n tp 13

Chng 2. NHNG VN C BN V THIT K CU 2.1. Cc ti liu c bn cn iu tra kho st 14 2.2. Xc nh cc kch thc c bn ca cu 18 2.3. Cc ti trng thit k 21 2.4. Khi nim chung v phng php tnh ton cng trinh theo nhng trng thi gii hn

32

2.5. Nguyn tc cng tc thit k 36 Cu hi n tp 38

Phn th hai. CU B TNG CT THP Chng 3. CU BN V CU DM B TNG CT THP

3.1. Vt liu, cc tnh nng c l 39 3.2. Phm vi p dng ca cu b tng ct thp 46 3.3. Cu to chung cc b phn mt cu 47 3.4. Cu bn m nh b tng ct thp thng 50 3.5. Kt cu nhp cu dm gin n b tng ct thp thng 55 3.6. Kt cu nhp cu dm gin n b tng ct thp d ng lc 66 3.7. Kt cu nhp cu dm lin tc v dm hng 76 Cu hi n tp 81

Chng 4. NGUYN L TNH TON THIT K KT CU NHP BN B TNG CT THP THNG

4.1. Khi nim v phng php tnh ton 82 4.2. Nguyn tc phn b ti trng do hot ti trn cu 82 4.3. Tnh ton xc nh ni lc trong bn 83 4.4. Chn tit din bn 94 4.5. Kim tra cng cho kt cu bn 96 4.6. Tnh ton vng kt cu nhp bn theo TTGH th hai 994.7. Tnh ton kt cu nhp bn theo TTGH th ba v nt 101 Cu hi n tp 103

Chng 5. CU VM 5.1. Cu vm 104 5.2. Cu vm b tng ct thp 107 5.3. Cu to m tr cu vm 110 Cu hi n tp 112

4

Phn th ba. CU THP Chng 6. GII THIU CHUNG V CU THP

6.1. Cc c im ch yu ca cu thp 113 6.2. c im vt liu dng trong cu thp 113 6.3. Cc lin kt dng trong cu thp 117 6.4. B phn mt cu ca cu thp 121 Cu hi n tp 126

Chng 7. KT CU NHP CU DM THP V DN THP GIN N

7.1. Cu dm c gin n 127 7.2. Cu dn thp gin n 136 Cu hi n tp 145

Chng 8. MT S LOI CU THP KHC

8.1. Cu dm lin hp thp - b tng ct thp 146 8.2. Cu treo 150 Cu hi n tp 152

Phn th t. M TR V GI CU Chng 9. M TR CU

9.1. Khi nim chung 153 9.2. M tr do 155 9.3. Cu to tr cu dm 159 9.4. Cu to m cu dm 161 9.5. Tnh ton m tr cu 165 Cu hi n tp 172

Chng 10. GI CU

10.1. Gii thiu chung 173 10.2. Cu to gi cu dm b tng ct thp 173 10.3. Cu to gi cu dm thp 176 10.4. Tnh ton gi cu 178 Cu hi n tp 180 TI LIU THAM KHO 181

5

LI NI U Cu l mt trong nhng cng trnh xy dng thit yu trn ng. Khi tnh ton thit k v c khi xy dng i hi chng ta u phi nghin cu, iu tra kho st, thc nghim kh cht ch. Nhng nm gn y v hin nay cng vi tin trnh hi nhp, nhiu phng php tnh ton trong thit k cng vt liu v kt cu mi, cc cng ngh thi cng tin tin c p dng vo thc tin xy dng cc cng trnh cu Vit Nam. Cun gio trnh "Thit k cu" ca nh trng xut bn nm 2001 gip cho gio vin, hc vin c ti liu nghin cu, ging dy, hc tp v lm n chuyn ngnh kh hiu qu. Nhng vi Lut gio dc 2005 v thi gian v chng trnh khung o to theo quy nh ca B gio dc v o to. cht lng o to k thut vin trung cp cu ng ngy cng st hn vi nhim v sn xut kinh doanh ngoi thc tin sn xut. Chng ti bin son, chnh l gio trnh "Thit k cu" gm bn phn vi 10 chng.

Chng 1. Khi nim chung v cng trnh cu Chng 2. Nhng vn c bn v thit k cu Chng 3. Cu bn v cu dm b tng ct thp Chng 4. Nguyn l tnh ton thit k kt cu nhp bn BTCT thng Chng 5. Cu vm Chng 6. Gii thiu chung v cu thp Chng 7. Kt cu nhp Cu dm thp v dn thp gin n Chng 8. Mt s loi cu thp khc Chng 9. M tr cu Chng 10. Gi cu

Ni dung trnh by nhng nguyn tc c bn trong kho st, tnh ton thit k v cu to cc b phn cu. Mi loi cu chng ti ch cp n nhng ni dung c bn v cu to v phm v s dng v nhng nguyn tc trong tnh ton hu nh khng cp. Mt khc, mt s tn gi theo quy nh trong bn v thit k bng Ting Anh cng c cp ti, tuy rng c mt cha c st lm. Trong gio trnh s dng nhiu hnh v c trng nht khi qut v m t nhng cu to c bn, nhng quy nh cng mt s c tnh ch yu v mt chu lc theo Tiu chun thit k, to thun li trong khi hc tp v nghin cu ni dung mn hc.

Trong sut qu trnh bin son chng ti nhn c nhiu s tham gia gp qu bu ca cc ng ch l gio vin v cn b lm cng tc thit k v thi cng lu nm c nhiu kinh nghim ca nh trng v cc c quan thit k trong v ngoi Tng cng ty xy dng Trng sn.

Mc d c rt nhiu c gng, nhng vi trnh v thi gian hn ch, nn chc chn s khng trnh khi nhng sai st. Chng ti rt mong nhn c kin ng gp qu bu ca cc bn c. THNG 11/2007

NGI BIN SON

6

Phn th nht NHNG VN CHUNG V THIT K CU

(INTRODUTION FOR BRIDGE DESIGN) Chng 1

KHI NIM CHUNG V CNG TRNH CU 1.1. Cc b phn v kch thc c bn ca cu Khi cc tuyn ng gp cc chng ngi nh: Sng ngi, khe sui, cc cng trnh khc c sn (tuyn ng c m tuyn mi ct qua, cng trnh cng nghip, vn ho...) m khng th vng trnh c th phng n xy dng cc cng trnh cu vt qua cc chng ngi trn l kh thi hn c. Cu l cng trnh nhn to ni lin ng, vt qua cc chng ngi m tuyn ng khng vng trnh c. Cc b phn chnh ca cng trnh cu gm c: Kt cu nhp v m tr, gia kt cu nhp v m tr l gi cu (hnh 1.1) ngoi cc b phn trn cn c mt s cng trnh ph khc na nh: ng u cu, phn t nn, cng trnh iu chnh dng sng, thit b chiu sng, chng st v.v... m tu theo tng cng trnh c b tr.

Hd

T

i

b

HcH

K/2

h

in

h'

ltt

2

K/2

in

b

1

b

T

i

b

3

4

hL

MNTN

MNCN

lL

l0

n x a

b tr chung cu (General view of bridge)

mt ct ngang kt cu nhp (Section of superstructure span)

Hnh 1.1 S b tr chung cu

1 - M; 2 - Tr; 3 - Kt cu nhp; 4 - Phn t nn Kt cu nhp cu mt ng xe chy v trc tip chu ti trng ca xe c chy trn cu v truyn xung m tr thng qua gi cu. M hai u cu cn c nhim v chn

7

t nn ng u cu v ni tip cu v ng. Tt c cc ti trng ca cu v hot ti trn cu u truyn xung nn t thng qua mng. Hai bn m mi dc taluy ca nn ng u cu c p thnh nhng khi ln theo phn t hnh nn ct v gi tt l m t hnh nn. Mc nc trn sng lun thay i, v ma l mc nc dng cao, mc nc cao nht m ngi ta ghi li hoc iu tra c gi l mc nc lch s hay mc nc cao nht (MNCN). Mc nc thit k l mc nc cao nht trong khong 100 nm hay 50 nm tu theo quy m ca cng trnh (c xc nh bng tn sut tnh ton). V ma kh mc nc sng rt xung, mc nc thp nht m ngi ta ghi c trong ma ny gi l mc nc thp nht (MNTN). Mc nc thng thuyn tnh ton (MNTT) l mc nc ln nht cho php tu b qua li trn sng trong ma l, thng MNTT thp hn MNCN. Chiu di ton cu (L) l khong cch gia hai ui m, ngha l chiu di ton b cng trnh. Nhp tnh ton (ltt) cn gi l khu nhp l khong cch gia hai tim gi ca mt nhp. Khong cch gia hai u mt dm (l) c gi l chiu di nhp. Nhp tnh (l0) l khong thng thu gia hai tr mc nc cao nht thit k. Khu cu L0 l tng cc nhp tnh (L0 = l0) tc l chiu rng mt thong ca nc di tim cu tnh mc nc cao nht thit k. i vi cu mt nhp khu cu l khong trng gia mp hai tng m v pha sng. Trng hp MNCN thit k khng tip xc vi hai tng m m ct m t hnh nn th khu cu ly theo ng trung bnh gia MNCN thit k v MNTN. Chiu cao cu (HC) l khong cch t mt ng phn xe chy ti MNTN hay mt t hoc mt ng di cu (vi cu vt ng). Chiu cao kin trc (h) l khong cch t mt ng xe chy ti y kt cu nhp (vi cu dn thp c ng xe chy di l khong cch t mt trn ca thanh bin trn n y thanh bin di). Chiu cao gm cu (Hd v H) cn gi l kh gii hn di gm cu, l khong cch t y kt cu nhp ti MNCN thit k hoc MNTT tnh ton. Chiu cao ny phi bo m an ton khi c thng thng di cu hoc thot nc khi c l ph thuc vo cp ng thu ni a. i vi cu vt ng th hai tr s H v Hd l mt c ly theo quy nh l 4,5m. 1.2. Phn loi cu Cng trnh cu c th phn ra nhiu loi tu theo nhng c im ring ca chng. - Theo tnh cht ca chng ngi vt m cu vt qua c th phn thnh cc loi sau:

+ Cu qua sng, l loi cu thng hay gp nht vt qua sng, sui. + Cu vt ng, gii quyt nhng nt giao thng c mt xe ln phi giao khc

mc hoc ch hai tuyn ng giao nhau nhng cao khc nhau. + Cu cao, l loi cu vt qua thung lng, khe sui su, nu lm ng th khng

kinh t v khng gii quyt c vn thot nc trong ma l. Dng thch hp vi nhng khe sui c b rng ln hn 20m.

+ Cu cn, mc ch a mt ng ln cao hn nhiu so vi mt t xung quanh cho php s dng t di cu hoc trong trng hp phi a dn cao mt ng ln trnh nhng dc vt qu gi tr cho php, cu cn trong trng hp ny gi l cu dn.

- Theo ti trng lu thng trn cu c th phn ra: + Cu ng st, ch dnh cho cc on tu i qua. + Cu ng t, ch dng cho loi xe c gii i qua. Loi cu ny khc vi cu

ng st v kh cu v cu to mt cu.

8

+ Cu b hnh, dnh ring cho ngi i b qua li. Thng c xy dng trong cng vin, khu ngh mt...

+ Cu thnh ph, khc cu t ch l xy dng vi mc ch tho mn yu cu giao thng ln v m quan thnh ph.

+ Cu hn hp, dng chung cho t, ngi i b hoc c t, tu ho, ngi i b (cu Thng Long l mt trong nhng cu thuc loi ny).

+ Cu tu, xy dng cc bn sng v hi cng t v cn trc ra vo bc d hng ho v neo buc tu thuyn.

+ Cc loi cu c bit, chuyn dng cho mt nhu cu c bit nh: mng dn nc, ng dn du hoc kh t, dy cp in... qua sng hoc qua ng.

- Theo vt liu xy dng kt cu nhp ngi ta phn ra: Cu g, cu , cu b tng, cu b tng ct thp, cu thp...

- Theo s v tnh cht chu lc ca cng trnh c th phn ra: H thng cu dm, h thng cu khung, h thng cu vm, h thng cu treo.

- Theo v tr mt ng xe chy trn cu gm c: Cu c ng xe chy trn, cu c ng xe chy di v cu c ng xe chy gia.

- Theo c im v iu kin s dng ca cu c phn ra: + Cu c nh, l loi cu thng dng nht hin nay, i vi cu khng c thng

thuyn th y dm cu c t cao hn mc nc cao nht bo m cho dng nc chy di cu mt cch t do, i vi cu c thng thuyn phi bo m kh gm cu khng cn tr thuyn b qua li trn sng. Nhng loi cu ny cn gi l cu mc nc cao. Ngoi loi cu c nh thit k vi mc nc cao cn c cu trn thit k vi mt cu thp hn mc nc l thit k, cho php nc l trn qua cu v tnh ton vi mc ngng thng xe trn tuyn trong thi gian ngn v ma l, tu theo thi gian cho php ngng thng xe v thot lu lng nc l tnh ton cao mt cu.

+ Cu di ng nh cu quay, cu ct... l loi cu c kt cu nhp c thit k c bit, kt cu nhp c gn vi c cu quay, nhp cu c th quay mt gc 900 n v tr dc vi dng chy hoc cu nhc ln c khi c tu i di cu m khng mun nng kh gm cu (cu Sng Hn - Thnh ph Nng l cu c hai nhp thng thuyn gia c thit k theo kiu cu quay).

+ Cu phao cn gi l cu ni c dm cu t trn thuyn hoc phao ni, dng trong trng hp qua sng rng, nc su, bo m giao thng khi ang xy dng cu mi hoc gii quyt giao thng khi cha c d n xy dng cu tuyn ng c mt giao thng ln. Cu phao lm trn sng c thng thuyn th phi lm mt nhp c bit c th tho ct ri d dng khi c tu b qua li.

- Theo thi hn s dng cu c th phn ra: + Cu vnh cu, cu c thit k vi loi vt liu s dng lu bn, t b ph hoi do

nh hng ca thi tit, mi trng. + Cu bn vnh cu, gm cc loi cu c m tr c thit k vi nhng loi vt liu

s dng lu bn, vnh cu. Cn kt cu nhp c lm bng kt cu dm thp tho lp d dng (dm qun dng, cc thanh vn nng...), sau mt thi gian s dng c iu kin s thay kt cu nhp thnh vnh cu.

+ Cu tm, gm tt c cc loi cu c cc b phn c thit k p ng vi thi hn s dng ngn (bo m giao thng khi xy dng cu mi, hoc bo m nhu cu giao thng trn on tuyn trong thi gian ngn...). Loi cu ny tt c cc b phn u c xy dng bng cc kt cu lp ghp li v s lin kt khng cn chc chn...

Tuy nhin mi loi cu thuc loi vnh cu, bn vnh cu hay tm thi, th km theo n l cc quy nh khc trong cc tiu chun thit k.

- Theo v tr tng i gia trc tim cu v hng dng nc chy, ngi ta c th chia ra:

9

+ Cu thng, trc tim cu nm vung gc hay to vi hng dng nc chy mt gc ln hn 850.

+ Cu cho, trc tim cu nm to vi hng dng nc chy mt gc nh hn 850. + Cu cong, khi bnh tim cu nm trn ng cong. Ngoi ra cn c cu nm nm

trn ng cong ng gi l cu vng v cu nm trn on ng dc mt chiu gi l cu dc.

- Tu theo chiu di ton cu v khu tng nhp ngi ta chia ra: Cu nh, cu trung, cu ln v cu c bit. Theo quy trnh 22 TCN 18 - 79 th c phn chia nh sau:

+ Cu ln: Nu chiu di ton cu ln hn 100m hay khu tnh ton ca mi nhp ln hn 30m.

+ Cu trung: Nu chiu di ton cu t 30 n 100m hay khu tnh ton ca mi nhp t 16m n 30m.

+ Cu nh: Nu chiu di ton cu nh hn 30m hay khu tnh ton ca mi nhp nh hn 16m.

Trong trng hp c bit, tuy cu b nhng iu kin k thut phc tp th tu tnh hnh c th m phn chia. 1.3. Tm quan trng ca ngnh xy dng cu Trong nn kinh t quc dn, ngnh giao thng vn ti gi mt vai tr rt quan trng. V tt c nhng sn phm ca qu trnh sn xut (tt c cc sn phm ca cc ngnh k c cc sn phm thuc v vn ho v tr tu) cn thit cho s pht trin cc ngnh ca nn kinh t v i sng x hi hng ngy ca con ngi u phi c lu thng vn chuyn t ch ny n ch khc (hoc gia cc quc gia) bng phng tin giao thng. C th v giao thng ca mi nc nh mch mu trong c th con ngi. Nhn vo mng li giao thng ca mi quc gia c th khng nh v mc pht trin nn kinh t ca nc . Trong mch mu giao thng, nht l giao thng ng b, ng st, th cng trnh cu c v tr c bit quan trng ca mi tuyn ng, nht l i vi nhng nc c nhiu sng ngi, i ni nh nc ta. N chnh l yt hu ca mng li giao thng, nhng bn thn n chim kinh ph u t xy dng kh ln. Ngay trn nhng vng c a hnh tng i bng phng, n cng chim mt s vn kh ln (khong 8 n 10% gi thnh ton b tuyn ng). i vi nhng tuyn ng vng i ni hoc vng ng bng c nhiu sng ngi th chi ph cho cng trnh cu cn chim mt t l ln hn nhiu, c bit nhng cng trnh cu trng im vt qua sng ln (Chng hn trn Quc l 5, on tuyn t Km47 n Km62 gi thnh xy dng ca 15Km ng khng k cu l 19,2 triu USD, trong khi ch tnh ring mt Cu Ph Lng cng trong on tuyn trn th gi thnh xy dng trn 15,5 triu USD). V phng din k thut th ngnh xy dng cu l mt trong nhng ngnh k thut phc tp v tng hp. N i hi va phi c c s l lun cht ch v kinh nghim thc t di do, va phi c sng to v k nng tinh xo. Cng trnh cu khng nhng l mt cng trnh k thut phc v cho nn kinh t quc dn, m v phng din vn ho n gp phn trao i v pht trin i sng vn ho gia cc vng vi nhau. Mt khc bn thn cng trnh cu cng l mt cng trnh ngh thut kin trc t im cho khung cnh thin nhin, n l mt cng trnh sng to ca con ngi. V mt quc phng th cng trnh cu trn nhng tuyn ng chin lc quan trng c tc dng khng nh gp phn v mt xy dng chin thut, chin lc trong phng th t nc v gi gn an ninh quc gia. 1.4. Nhng yu cu c bn ca cng trnh cu v phng hng pht trin ca ngnh cu 1.4.1. Nhng yu cu c bn ca cng trnh cu

10

Cng nh cc cng trnh xy dng ni chung, cng trnh cu v mt thit k, xy dng cng nh khai thc phi t c cc yu cu c bn sau: - Phi s dng an ton trong mi trng hp, khng gin on v thun li cho giao thng vn ti cng nh phi bo m cho vic bo dng c n gin v tn cng nht trong qu trnh khai thc, cng trnh cu xy dng xong phi m bo cho nc l v cc vt ni (g, cy, v.v...) thng qua an ton, trong trng hp cu vt, cu cn, cu dn phi m bo cho vn ti lu thng lin tc di cu . i vi cu vt sng phi tho mn nhng quy nh c th trong nhim v thit k v thng tu thuyn v b mng. - Bo m bn chc, ko di thi gian s dng. V thi gian s dng ti thiu c quy nh trong tiu chun thit k v xy dng cu. - Khi thit k cu cn phi d kin c gi thnh xy dng t nht, thi gian xy dng ngn nht, tn dng trit cc thit b my mc phc v thi cng, chi ph tit kim v vt liu v sc lao ng. - B tr chung, kch thc, kt cu, vt liu v hnh dng cu phi ph hp vi cng dng ca chng cng nh vi cc yu cu v iu kin a phng, c xt ti tng lai pht trin giao thng vn ti, cc ng giao thng ngm di t v trn mt t hin c cng nh d kin s c. B tr cu trong vng c dn c cn phi ch n nhng iu kin thun li v quy hoch ca vng . 1.4.2. Phng hng pht trin ca ngnh cu Cng vi s pht trin chung ca nn kinh t v cng nh cc ngnh k thut khc, ngnh xy dng cu cng pht trin khng ngng p ng kp nhng nhu cu i hi ngy cng cao ca nn kinh t quc dn. Mt khc s pht trin mnh m vi tc rt ln ca lnh vc khoa hc - cng ngh l yu t thc y nhanh cho s pht trin ca cc ngnh trong nn kinh t ni chung v ngnh xy dng cu ni ring. Vi mc ch phi m bo c y cc yu cu t ra ca cng trnh, nhng nh khoa hc v mi cn b k thut trong lnh vc thit k v xy dng ca ngnh cu lun lun phi tm ti, sng to. Da trn c s nhng kt qu nghin cu khoa hc v tng hp nhng kinh nghim trong thc tin thit k v xy dng tm bin php khc phc, tin ti loi b dn nhng hn ch tn ti thc y ngnh cu pht trin khng ngng. Nhng vn c th tm tt thnh my vn chnh di y: - Tm vt liu mi cho ngnh cu. - Tm nhng h thng kt cu hp l. - Hon chnh cc phng n tnh ton cu. - Hon chnh cc phng php xy dng cu. a. V cng ngh vt liu (Materials) Cng vi s pht trin ca khoa hc - cng ngh, cng ngh vt liu mi l mt trong nhng ngnh mi nhn ca nn kinh t tri thc trong th k XXI, trong vt liu xy dng cu cng khng ngng c nghin cu v p dng. T ch dng vt liu g, n nay a vo dng nhiu nhng vt liu khc nh kim loi, hp kim, b tng ct thp, cht do tng hp v.v... Cu b tng ct thp hin nay c xy dng kh ph bin, nn phi dng nhiu vt liu thin nhin nh ct, ... tuy nhin loi vt liu ny tiu chun cho cc cng trnh cht lng cao li phn b khng u. Mt khc vn phi c khng t nhng vt liu sn xut t dy chuyn cng nghip nh thp, xi mng, cht ph gia... Nhng vt liu ny gi thnh cn cao, c loi chng ta vn phi nhp ca nc ngoi, nn kh t ch cho vic la chn vt liu i vi nhng cng trnh i hi yu cu cht lng nghim ngt. i vi cu thp vt khu ln li i hi rt nhiu thp cng cao, vt liu sn bo qun cng i hi mt yu cu nghim ngt, nhiu chi tit yu cu c bit chng ta vn cha sn xut c, cc loi

11

vt liu ny gi thnh u rt cao. Cho nn vt liu xy dng cu rt phong ph, cn phi c nghin cu p dng hp l trong tng trng hp c th. Yu cu ca vt liu l: C nhiu, gi thnh r, chu lc tt, nh, bn lu, ch to v thi cng d dng, t phi duy tu bo dng trong qu trnh khai thc s dng. b. V h thng kt cu hp l (Provisions for structure types) Trc y (nhng nm 80 tr v trc ca th k XX) mt s cu c xy dng nc ta thng s dng nhng kt cu nh hnh sn c ca nc ngoi. Trong khi trang thit b v cng ngh xy dng cu v thit b kim tra cht lng cha p ng ng yu cu. Mt khc mt s yu t v mi trng c nh hng ln n tnh cht chu lc ca kt cu nc ta cha c cp y . V vy trong qa trnh khai thc s dng cng trnh dn dn bc l nhng hn ch m mt phn khng nh l h thng kt cu cha hp l (in hnh l cu Ro Hi Phng c xy dng nm 1979 nhng n nm 1985 xy ra s c sp cu, m mt trong nhng nguyn nhn v la chn h thng kt cu cha hp l). Nhng hn ch ca mt s cu c xy dng nc ta trc y c c quan khoa hc cng ngh B giao thng vn ti nghin cu, xem xt, kim nh, v nh gi, tm r nguyn nhn. Nhng ti liu khoa hc tng kt nhng kinh nghim v thit k v xy dng cu trc y gip nhiu cho cc nh khoa hc v cn b k thut nhng bi hc qu bu. Tuy nhin vi tc pht trin ca khoa hc cng ngh hin nay trong c lnh vc ca ngnh cu, chng ta vn cn phi tip tc nghin cu, thc nghim v p dng nhng kt cu mi cho cng trnh cu. V phng hng trong lnh vc ny c nghin cu v pht trin nhiu gc , nhm loi b nhng hn ch cn tn ti t trc ti nay. Nhng ni chung v lnh vc ny theo phng chm l: Kt cu phi t c cc ch tiu v kinh t, k thut, p ng c yu cu thi cng c gii, c th sn xut hng lot d dng, chi ph v vt liu v sc lao ng t, ph hp vi trang thit b v cng ngh thi cng ngy cng hin i. Vit Nam a vo p dng nhiu cu ln, kt cu hin i v cng ngh xy dng tin tin nh Cu M Thun, Cu Bi Chy, Cu Thanh tr v.v.... c. V phng php tnh ton (Design philosophy) Cht lng ca cng trnh cu cng ph thuc nhiu vo phng php tnh ton kt cu. n gin cho tnh ton, trong lnh vc ny trc y thng da vo mt s l thuyt tnh ton cha tin cy v thin v an ton. V vy rt kh nh gi ng nhng yu cu v kinh t, k thut. Cho nn mt s cng trnh cu ca nc ta xy dng trc y thng vt khu khng ln, kch thc kt cu thng nng n, trong khi mt s hn ch vn cn bc l khi cng trnh a vo khai thc s dng sau mt thi gian nht nh. Ngy nay cng vi s pht trin ca khoa hc cng ngh ni chung, c bit l c c s cc m hnh vt l, ton hc, cc phng php phn tch v nh gi kt cu c s tr gip ca cng ngh tin hc, gip cho cng tc thit k c th p dng nhiu phng php tnh ton mi c c s cht ch hn v phc tp hn, nhng cng khng mt nhiu thi gian. T nhng vn nghin cu su v cc phng php tnh ton khoa hc cht ch v ngy cng c hp l v i n ti u v phng php tnh ton. Trong lnh vc thit k cu s cho ra nhiu bng tnh cng nh biu ti u ho kt hp vi cng ngh tin hc th nhng bi ton phc tp cng c gii quyt d dng v cho kt qu ng tin cy, tho mn cc yu cu t ra ca cng trnh. d. V cng ngh xy dng cu (Constructibility) Nhng nm trc y (nhng nm 80 ca th k XX tr v trc), do khoa hc cng ngh cha pht trin manh v iu kin nn kinh t ca nc ta cn kh khn, nn nhng trang thit b v cng ngh xy dng cu cn hn ch, nhiu cng tc trong xy dng cn lm

12

th cng hoc theo nhng c s kinh nghim xy dng cu cha hin i, v vy cht lng xy dng cng trnh cha cao. Trong lnh vc ny nhng nm gn y chng ta s dng v tip nhn nhiu cng ngh xy dng cu hin i ca cc nc pht trin. Nhiu phng php xy dng v trang thit b cng ngh xy dng ca cc nc, chng ta tip cn v hc hi kinh nghim, quy trnh trong xy dng v a vo p dng Vit Nam rt thnh cng. Mc d vy i vi nc ta cng phi nghin cu v pht trin trong lnh vc ny mang tnh cht c th ngnh xy dng cu Vit Nam c yu t linh hot v sng to. Chnh v vy m nhiu n v xy dng cu tp trung u t, i mi trang b xy dng cu hin i, p ng kp thi nhng cng trnh c p dng kt cu mi, hin i, i hi cht lng cao theo thng l quc t rt nghim ngt. Tm li trong lnh vc cng ngh xy dng cu, chng ta vn phi tip tc nghin cu, p dng v pht trin nhng cng ngh mi v ngy cng c hon thin hn, phng php thi cng phi ph hp vi yu cu ch yu l: ch to nhanh, cht lng cao, gi thnh h, c kh nng s dng trit my mc hin c v nht l phi bo m c gi gn mi trng khu vc xy dng cu, an ton lao ng v sc kho ca cng nhn xy dng cu.

CU HI N TP 1. Nu tc dng cc b phn ca cng trnh cu, k hiu, tn gi cc kch thc c bn ca

cng trnh cu. 2. Nu ni dung ca cc phng php phn loi cu. 3. Trnh by nhng yu cu c bn ca cng trnh cu v nhng phng hng ch yu v

s pht trin ca ngnh cu Vit Nam.

13

Chng 2 NHNG VN C BN V THIT K CU

2.1. Cc ti liu c bn cn iu tra kho st (Investigation) Khi thit k mt cu c th th cng vic trc tin phi kho st thm d s b ly nhng ti liu cn thit. Mc ch chnh ca cng tc iu tra s b l chn c mt v tr hp l b tr cu (Bridge site arrangement). Chn v tr cu l mt cng tc ht sc quan trng v kh khn. V tr tt v hp l th gi thnh xy dng h, chi ph vn ti t, ph hp vi cc yu cu v ch tiu ca lun chng kinh t - k thut. Khi chn v tr cu phi qua phn tch cc phng n c xt v cc mt kinh t, k thut, x hi v mi trng c lin quan cng nh xt n gi duy tu v kim tra kt cu ca n vi tm quan trng tng i ca cc yu t lin quan trn; nhm xc nh mt gii php kinh t, k thut hp l nht ca on ng tng ng c xt ti s pht trin trong tng lai ca tuyn ng y. Khi c l do c bit mi c php lm cu vt qua khu vc c ph sa bi t. Thng thng chn v tr cu c lm song song vi chn tuyn ng. V tr cu c th do tuyn quyt nh (vi cu nh), hoc n quyt nh tuyn ng (vi cu ln v cu trung). V vy chn v tr cu cn phi nhn tng qut c tuyn ng. Sau khi chn c v tr cu tho mn cc yu cu v an ton giao thng, th cn phi tin hnh hng lot cc cng tc iu tra kho st sau y. 2.1.1. Cng tc o c khu vc cu (Current Tophography of the Bridge) Tin hnh lp h thng li khng ch v xc nh cc mc cao c v cc mc trc dc cu. o c t m khu vc cu, ln bnh cao chi tit k c khu vc d kin b tr cng trng v ng dn vo cu. H s ti liu o c cn c: - Bnh khu vc cu phi th hin theo quy nh sau: + Chiu di cu di 10m lp bnh t l 1/100. + Chiu di cu di 25m lp bnh t l 1/200. + Chiu di cu trn 25m lp bnh t l 1/500. Cao ghi trong bnh cu cn ly cng vi mc cao ca tuyn ng.

H s km theo bn v bnh cu cn phi km theo cc vn bn sau y trc khi giao cho c quan thit k.

+ Mt bng ni xy dng cu c v trc tim cu. + S b tr v thuyt minh cc yu t ca ng sn o c. + Cc bn sao to v cc cc ng sn o c.

14

+ Cc yu t ca ng sn o c (im nh v tim cu v thuyt minh ng vo cu, mc cao c hoc mc to ). - Hnh ct dc tuyn theo tim cu v ng hai u cu ly v mi pha t 150 n 200m thit k ng dn vo cu. Phm vi ny cng nm trong phm vi khi o v bnh khu vc cu. Hnh ct dc phi th hin theo quy nh sau: + Vi cu nh t l 1/200. + Vi cu trung v cu ln t l 1/500. - Hnh ct ngang tuyn ng hai u cu ly cch nhau 5m v phm vi o mt ct ngang chi tit t tim tuyn ra mi bn t nht 20m, cc hnh ct ngang v theo t l 1/100. 2.1.2. iu tra thu vn v thu lc (Hydrology and Hydraulics) Cng tc iu tra thu vn cung cp s liu cho c quan thit k l mt trong nhng ti liu c tnh quan trng trong h s kho st thit k cu. Cc vn bn iu tra thu thp tnh hnh thu vn ca dng chy qua cu cn c kin xc nhn cu c quan a phng c chuyn mn theo di (kh tng thu vn, giao thng hoc thu li). Cc s liu iu tra o c thu vn bao gm: - Mc nc l lch s ln nht (thng, nm xut hin). - Mc nc l ln hng nm thng xy ra. - Mc nc trung bnh thng xuyn trong nm. - Mc nc thp nht lch s (thng, nm xut hin). - Mc nc thp nht hng nm. - Thi gian ngp l ca tng trn l. - Lu tc nc trong ma ma l, lu tc nc trung bnh hng nm. - Tnh hnh cy tri trong ma l. - Tnh hnh xi l ca lng sng v ti cc m tr cu hoc thay i dng chy t khi xy dng cu c (nu c). - dc dng chy (o mt ct dc lng sng sui v mi pha thng lu v h lu 50 mt). - iu tra tm hiu, phn tch cc yu t thu lc dng sng v quy hoch thu li a phng c lin quan nh hng n ch thu vn ca dng chy qua cu trong tng lai. 2.1.3. iu tra a cht cng trnh (Determination of Soil Properties) y l cng tc iu tra thm d i hi rt cng phu v tn km, v ti liu thm d a cht l mt trong nhng ti liu quan trng nht cn thit cho cng tc thit k v la chn mng kt cu phn trn v di. Cng tc ny c quy trnh quy nh ring cho quy m tng cng trnh v tng vng.

Ni dung ca cng tc ny bao gm: Xc nh v tr cc l khoan v khoan thm d bit cu to a cht ch xy dng, ly mu t v th nghim (nu khng thc hin c hin trng), thng thng i vi cng tc ny i hi phi c s liu kh tin cy, nn tt nht nu c iu kin trang thit b th phi th nghim ngay hin trng (v cch thc tin hnh th nghim, s ln phi th nghim xc nh cc ch tiu ca t nn c quy nh ring).

Kt qu khoan thm d hoc th nghim hin trng phi xc nh cu to v tnh cht ca nn t khu vc xy dng cu gm c:

- Mt ct cu to a cht dc tim cu. - Bng kt qu phn tch cc ch tiu c l ca tng lp t. - Xc nh cao mc nc ngm, nc xm thc. - Xc nh tnh hnh t trt, t st, cc tng phong ho. - Phn tch tnh cht ho hc ca nc.

15

- Vi cc cu c ang s dng, cn thit k nng cp m khng c iu kin khoan thm d dc theo tim cu th chuyn ln thng hoc h lu cu vi khong cch gn nht c th thc hin c.

- vng ni c a hnh phc tp, trng hp cn thit phi thm d thm c hai bn tim cu xc nh r dc ngang nn gc. Trong trng hp khng th khoan ly mu th nghim cng nh khng th th nghim t ti hin trng. Bng cch quan st vt l ca nn t khi o h thm d hoc du hiu khi khoan xc nh tn t, trng thi v tnh cht, m ca t ti hin trng, nhng du hiu ny xc nh ch tiu ca dt c th tham kho cc bng 2.1, bng 2.2 v bng 2.3. Cc kt qu iu tra c i vi t nn phi ghi r rng, y , chnh xc, nu khng cng tc thit k s gp nhiu kh khn, trong thi cng s vp vp v thit k khng ph hp vi thc t, c khi phi thay i ton b bn v thit k.

Bng 2.1 Nhng du hiu xc nh tn t hin trng

Loi t c im ca t khi kh c im ca t khi m

t st

- Khi p th t v thnh mnh c cnh.

- Rt kh mit trong tay thnh bt.- Trng thi cng rn.

- Khi ct bng dao hoc mit th bmt lng trn, khng c vt xc.

- Rt do d v thnh si di ng knh nh di 1mm. D ln thnh hnh cu nh.

- Dnh kt.

t st pha

- Khi p hoc bp bng tay th t b v vn thnh mu khng c cnh.

- Nhn thy c nhng ht ct.

- Khi ct bng dao th b mt nhn mn, nhng cm thy c cc ht ct nh, c vt xc.

- V c cc si ng knh nh, nhng d nt thnh on.

t ct pha

- Khi bp hoc mit d v thnh bt.

- Thnh phn ht khng ng nht, cc ht ct ln hn 0,25mm chim u th

- Khi ct bng dao th b mt x x.- Kh v thnh si nh 2 - 3mm.

Si t c vt nt trn mt v d v.

- Hi do.

Ct bt

- Ri rc. Nu c dnh kt thnh cc th ch bp nh l v.

- Lc trong lng bn tay th li nhiu ht bi.

- Khng do. - Khi qu m th d chy lng. - Khng ln thnh si 2 - 3mm.

16

Cc loi ct si cui

- Ri rc. - C th phn chia thnh cc

nhm ht bng mt thng v bng mu c ht hoc bng ry.

- Khng do. - i vi ct nh m c th c m biu kin nh.

- Khng ln c thnh si. Nhng du hiu xc nh tn t ghi trong bng 2.1 cn lm c s gip cho ta la chn phng php khoan cho ph hp.

Bng 2.2 Xc nh trng thi ca t st v t st pha ti hin trng

Trng thi

Cc du hiu ln chu 300gr (mm)

Sc chng ct quy c

Rx (kG/cm2)

Khi p hoc bp mnh cc t

Khi ln v v si (vi m t nhin)

Cng V ra tng cc hoc vn ri

Khng ln c, nu v c thnh si th si b nt trn b mt hoc t on ngay khi chng cha t ng knh 3mm

0 - 4 > 1,9

Na cng

p bp ra. C th nn hoc bp cho dnh vo nhau

C th v thnh si 0 - 3mm m khng b nt. Kh nn thnh hnh nh mun

4 - 6 0,38 - 1,9

Do mm

Bp trong tay t thnh hnh, nm trn tay c vn tay

Nn v v thnh si nh d dng 9 - 13,5 0,17 - 0,38

Do chy

Bp trong tay t d thnh hnh, nm dnh bn lng bn tay

Nn v v b dnh bn 13,5 - 20 0,076 - 0,17

Chy

Bp trong tay t b ph ra k ngn tay b nht bn, mt t c vn bn

Kh nn thnh hnh v kh gi nguyn dng. Dnh nht. t ln mt phng nghing t chy thnh lp

> 20 < 0,076

Bng 2.3 Xc nh m ca t ri

m Du hiu

Kh Khng cm thy c nc. Nm trong tay ri m ra th t ri rc ngay.

Hi m Nm trong tay c cm gic lnh. Nm li ri m ra, lc trong lng bn tay th t v ra thnh tng cc nh t t giy thm di cc t thch sau mt lc giy mi b m.

17

m t Nm trong tay thy m t, sau khi m tay ra t cn gi c hnh dng mt lc mi v. t t giy thm di t th giy b m t rt nhanh v c cc vt cu bn.

Bo ho nc

Thy nc r rng, lc trong lng bn tay th t ra ra hoc vn li thnh cc, nc chy ra t t.

Qu bo ho yn t do t ri ra v chy lng nc rt nhiu v chy ra t cc khe rng. Ghi ch bng 2.2: - Khi xc nh trng thi ca t dnh cn phi hp nhiu du hiu nu trong bng mi bo m. - Khi s dng xuyn xc nh trng thi phi tin hnh th xuyn vo t nn, mi xuyn c gc m 300 (gi l xuyn tiu chun SPT). Kt qu, xc nh c sc chng ct quy c Rx theo cng thc Rx = P/h ; trong P l lc nn n ln xuyn v h l ngp mi xuyn. - i vi t ct pha th da vo cc du hiu trn chia lm ba trng thi: Cng, do v chy. 2.1.4. iu tra kh tng (Climate) Cng tc ny thng kt hp vi cng tc quan trc thu vn, phi xc nh r c im kh hu, thi tit khu vc xy dng cu nh: ma ma, thi gian v lu lng ma l, nhit cao nht, nhit thp nht, thi gian c ma bo, tc v hng gi ch yu v.v... Cc ti liu ny gip cho c cng tc thit k v thi cng. 2.1.5. iu tra cc iu kin ti ch gn ni xy dng (Site Data Survey) Bao gm iu tra xc nh ngun cung cp vt liu (ct, , g...) phi xc nh c tr lng, gi thnh khai thc vt liu, ng vn chuyn n cng trng, c ly vn chuyn v gi thnh vn chuyn v.v... Nm c tnh hnh sinh hot v sn xut ca nhn dn a phng, cc vn v vn ho, an ninh x hi bit c s lng v thi gian c th huy ng c nhn lc trong thi cng lc cn thit. Ngoi ra cn phi iu tra tnh hnh tu b i li trn sng hin ti v tng lai, tnh hnh thu li v cc d n xy dng cng trnh trong khu vc c lin quan hoc nh hng ti cng trnh cu. Tt c nhng kt qu iu tra c s gip cho c quan thit k v thi cng xc nh tt cc phng n thit k hp l v t chc xy dng sau ny. 2.2. Xc nh cc kch thc c bn ca cu (Global Dimensions) Nh ta bit khu , chiu di nhp, chiu cao cu, chiu rng cu l nhng kch thc c bn ca cu. Cn c vo cc ti liu iu tra kho st c v tiu chun thit k (Specification for Bridge Design) tnh ton xc nh cc kch thc c bn . 2.2.1. Khu cu (Bridge waterway)

Xc nh c do tnh ton thu vn, da vo iu kin an ton khi dng nc l chy qua cu. Khu cu cng thu hp th chiu di cu cng ngn, gi thnh kt cu nhp gim i, nhng lng sng b xi l ln, b sng phi c bin php gia c hoc phi c thm cng trnh k iu chnh hng dng nc qua cu. Vi su xi l cho php, ngi ta xc nh c khu kinh t ca cu.

18

Chiu di nhp c xc nh ch yu theo yu cu v b rng thng thng ng thu v theo iu kin kinh t, k thut, bo m dng nc ln chy qua cu vn an ton v cc iu kin v kh nng thi cng. Nu l cu vt ng th chiu di nhp cu phi bo m b rng lu thng cc loi xe di gm cu. 2.2.2. Kh gii hn (Clearance) i vi kh cu trn ng t xc nh theo tiu chun thit k ng t do B giao thng vn ti ban hnh. i vi kh cu thnh ph cn cn c vo tiu chun thit k ng thnh ph v cc yu cu c th ca nhim v thit k. i vi kh gii hn tip cn kin trc l mt ng bao quanh gii hn nm trong mt ct ngang, thng gc vi trc ng xe chy, m khng c cu kin no ca kt cu cu hoc mt thit b no b tr trn cu c nh ra trong ng bao quanh . Kh cu k hiu l K, chiu rng di phn cch k hiu l: C Trong hnh 2.1 v 2.2 nu cc s kh gii hn cu c v khng c di phn cch. Nhng kch thc ch yu ghi trong bng 2.4.

Bng 2.4 Kch thc ch yu ca kh gii hn cu ng t v ng thnh ph

Kh gii hn cu

Khong cch tnh gia Chiu cao tiu chun ca phn

l ngi i (s) tnh bng mm

Cc g va (K) tnh

bng mm

Cc cu kin kt cu trn cao 3000mm

k t nh phn ng xe chy (B)

tnh bng mm

4000mm k t nh

phn ng xe chy (A)

tnh bng mm K - 9 + C + 9 2 9000 8500 8000 250 K - 8 + C + 8 2 8000 7500 7000 250

K - 21 21000 21500 20000 250K - 14 14000 14500 13000 250

K - 10,5 10500 11000 9500 250K - 9 9000 9500 8000 250K - 8 8000 8500 7000 250 K - 7 7000 7500 6000 250K - 6 6000 6500 5000 250K - 4 4000 5000 3500 250

Ch thch bng 2.4: - Nu cng giao thng qu ln, i vi cu thnh ph, nu c c s hp l, cho php tng kh cu vi b rng l bi s ca 7000mm. - i vi cu c di phn cch i hi chi ph qu ln th cho php gim tr s di phn cch ti kch thc hp l nht, nhng ti thiu l 1200mm. - i vi cu kh K - 6 v K - 4 ch c dng trong trng hp c cn c tnh ton kinh t, k thut xc ng. - Kh cu t v cu thnh ph xc nh theo cp hng ng hoc ph c xt ti tng lai, dng giao thng, cng giao thng, chiu di cu...

19

- Trng hp cu nh ch l mt on thng tip tc ca ng ph th chiu rng phn ng xe chy trn cu cho php ly bng phn ng xe chy ca ng ph. - Chiu rng l ngi i T quy nh l bi s ca 750mm, tu thuc vo cng b hnh. Kh nng thng qua ca mt di l ngi i ly l 1000 ngi trong mt gi. Nu hon ton khng c ngi i b th cho php thay l ngi i bng mt di bo v rng 250mm hoc 500mm. i vi cu thnh ph c kh cu K - 10,5 tr xung, chiu rng l ngi i ly l 1500mm; nu kh cu ln hn, ly l 2250mm.

2500 4 5

00

Ts

750

3000

K T

2500

750

Hnh 2.1 S kh gii hn cu khng c di phn cch Bn tri: L ngi i b tr k vi mt xe chy

Bn phi: L ngi i b tr tch ring vi mt xe chy

4500

T

2500

s

K

3000

BA

4500

C K

s

T25

00

3 000

BA

Hnh 2.2 S kh gii hn cu c di phn cch Bn tri: L ngi i b tr k vi mt xe chy

Bn phi: L ngi i b tr tch ring vi mt xe chy

Kh gii hn tnh khng di cu: i vi nhng nhp cu c thuyn b qua li cn theo nhng quy nh ca nhim v thit k v quy nh ring tu thuc vo cp ng thu ni a, ph hp vi quy nh thit k kh gii hn di cu trn sng thng thuyn v nhng yu cu ch yu v v tr cu. Chiu cao t mt nc thit k ti y kt cu nhp cc nhp cu khng c thng thuyn phi cn c vo iu kin a phng quyt nh, nhng trong mi trng hp u khng c nh hn tr s ghi trong bng 2.5. i vi cc sng khng c thng thuyn, v tr cc cu kin cu trn mc nc c quy nh trong bng 2.5.

Bng 2.5 V tr ca cu kin cu trn mc nc tnh ton i vi cu t v cu thnh ph

20

S TT Tn cu kin cu

Tnh khng nh nht (m) trn mc nc (c xt n dnh v sng)

1

y kt cu nhp a) Khi chiu cao nc dnh khng qu 1m.b) Khi chiu cao nc dnh ln hn 1m. c) Khi c cy ln tri. d) Khi c nhiu ln.

0,50 1,00 1,00 0,25

2 Bn m gi cu 0,25

Ghi ch bng 2.5 - Cho php chn ca cu vm c khng khp v ca vnh vm ngp di mc nc tnh ton nhng khng c qu na ng tn vm; khi khong cch t nh vm n mc nc dnh tnh ton phi t nht l 1m. - Tnh khng nh nht trn mc nc di cc nhp cu ti vng nc v h cha nc phi cao hn mc nc tnh ton t nht l 3/4 chiu cao sng t do tnh ton i vi mc nc . 2.3. Cc ti trng thit k (Loads for Bridge Design) Cng trnh cu phi chu di tc dng ca nhiu ti trng khc nhau. Khi tnh ton thit k tng b phn phi cn c vo tnh cht chu lc ca chng m xt ti ch ta khng th k ti tt c cc ti trng tc dng. Cc ti trng ny c quy nh theo quy trnh thit k v phn loi nh sau:

- Ti trng thng ng gm: Ti trng c nh (gi tt l tnh ti, ti trng tc dng thng xuyn) v hot ti (ti trng di ng).

- Ti trng nm ngang bao gm: Lc gi, lc ly tm, lc hm, p lc t... - Ngoi ti trng thng ng v nm ngang k trn ra cn c cc tc dng khc nh

hng n tnh cht chu lc ca cng trnh nh tc dng xung kch v lc ngang ca hot ti chy trn cu gy ra, nh hng ca nhit thay i, co ngt v t bin ca b tng, nh hng ca ng t v.v... 2.3.1. T hp ti trng (Combinations) Khi tnh ton kt cu v nn mng cu cng phi xt n nhng ti trng v tc ng c kh nng pht sinh vi cng trnh c nu trong bng 2.6. T hp cc ti trng v tc dng c xt trong tnh ton v c phn bit da theo xc sut xut hin ca ti trng v tc dng vo cng trnh, chia lm ba loi t hp sau. a. T hp ti trng chnh (t hp ti trng th nht) Bao gm mt hay mt s trong nhng ti trng sau: tnh ti, hot ti, p lc t (do tc dng ca hot ti thng ng) v lc ly tm. Khi tnh v cng phi tnh ring trng hp ch c tnh ti tc dng, tr p lc t. b. T hp ti trng ph (t hp ti trng th hai) L t hp ca mt hay mt s ti trng thuc t hp chnh cng pht sinh vi mt hay mt s ti trng thuc nhng ti trng cn li, tr ti trng do ng t v ti trng do thi cng. c. T hp ti trng c bit (t hp ti trng th ba)

21

Gm ti trng ng t hay ti trng do thi cng cng pht sinh vi nhng ti trng khc. Trong tnh ton thit k ta phi chn t hp cc ti trng trng thi bt li nht, nhng phi hp l. Ngha l phi c kh nng xy ra trong thc t lc xy dng cng nh khi s dng cng trnh. V mt s ti trng khng ng thi xy ra cng mt lc. Mt khc khi thit k cc b phn cng trnh khng nht thit phi xt ti tt c cc ti trng m tu tng b phn ch chu mt s ti trng nht nh.

Bng 2.6 Ti trng v tc dng khi tnh ton thit k

S TT Tn ti trng v tc dng

Khng tnh cng vi ti trng s

A - Tnh ti v tc dng tnh 1 Trng lng bn thn kt cu. - 2 Tc dng ca d ng lc. - 3 p lc do trng lng t. - 4 p lc tnh ca nc. - 5 Tc dng do co ngt ca b tng. - 6 Tc dng ln ca t. -

B - Hot ti v tc dng ca hot ti7 Ti trng thng ng. 8 p lc t do hot ti thng ng. 9 Ti trng nm ngang theo chiu ngang cu do lc ly tm. 10, 1610 Ti trng nm ngang theo chiu ngang cu do xe lc. 9, 11, 12, 16

11 Ti trng nm ngang theo chiu dc cu do hm hay lc ko ca xe. 10, 13, 15, 16

C - Ti trng tc dng khc 12 Ti trng gi. 10, 13, 1613 Ti trng do va x ca tu b. 11, 12, 14 14 Tc dng do thay i nhit . 13, 1615 Tc dng do ma st ca gi cu. 11, 1316 Tc dng do ng t. 9, 1417 Ti trng do thi cng.

Ch thch: - Khi tnh ton cc cu kin lin kt trong t hp chnh dng ti trng ng vi cng dng trc tip ca nhng cu kin y thay cho hot ti thng ng (nu nhng cu kin lin kt khng chu ti trng thng ng). - i vi nhng kt cu b tng v b tng ct thp m khi tnh khng xt ti t bin v bin i cng theo thi gian, th tc dng co ngt ca b tng v ln ca t ch a vo t hp ph. i vi nhng kt cu thp lin hp vi bn b tng ct thp th tc dng co ngt ca b tng cng ch a vo t hp ti trng ph. - T hp ti trng ph v t hp ti trng c bit trong cu ng t v cu thnh ph khng bao gm xe xch v xe bnh c bit. 2.3.2. Tnh ti v tc ng tnh (Permanent Loads) a. Ti trng thng ng tiu chun do trng lng bn thn kt cu (Weight) - Trng lng cc cu kin xc nh theo danh mc k trong thit k.

22

- Trng lng thit b t trn cu (ct in, ng ng, thit b chiu sng, chng st, ng dy dn in...) tnh theo danh mc k trong thit k v c xt ti s pht trin ca tng lai. S phn b ti trng do trng lng bn thn kt cu nhp kiu dm c tnh l ti trng ri u theo chiu di nhp, nu nh ti trng khng u trn thc t ln hn tr s trung bnh khng qu 10%. b. p lc t tiu chun (Earth pressure) p lc t tiu chun trn m tr v trn t cng ly nh sau: - p lc thng ng: P = HH (T/m2) - p lc nm ngang: EP = HH (T/m2) Trong : H - Chiu cao ca tng t.

245tg H02 - H s p lc ngang ca t p.

H v H - Gc ma st trong tiu chun v dung trng tiu chun ca t. c. p lc nc tnh tiu chun (Static pressure) i vi nhng phn cng trnh v t nm di mc nc mt hay nc ngm tnh nh sau: - Trong t ct, ct pha st, st pha ct v bn th mi trng hp u phi xt n. - Trong t st, khi p lc ny gy ra nhng iu kin tnh ton bt li th phi xt n. Mc nc bt li nht l mc nc cao nht hay thp nht. Xt tc ng ca p lc nc bng cch: + Gim p lc tiu chun ln nn gy ra do trng lng bn thn cc b phn cng trnh v trng lng t nm trn g mng (hay trn cc cu kin khc ca cng trnh). + Dung trng ca t c xt n p lc nc tnh tnh theo cng thc:

11 0BH

Trong :

- H s rng ca t. 0 - T trng (mt ) ca t, ly bnh qun 0 = 2,6 - 2,8T/m3. - Dung trng ca nc ly bng 1T/m3. Ch thich: Khi chiu su t mng khng qu 5m v khi mng t trn nn th cho php ch

tnh p lc nc tnh lc kim ton v n nh v tr m tr cu. Khi tnh ton cng t nn di y mng th khng tnh p lc nc.

2.3.3. Hot ti v tc ng ca chng (Live Loads) a. Hot ti tiu chun xe thit k (Application of design vehicular live load)

Trn cu c nhiu loi ti trng nh t, xe bnh c bit, xe bnh xch, ti trng ngi... Tu theo yu cu ca cng trnh c thit k vi cp ti trng khc nhau.

- Ti trng t: Do trn cu c rt nhiu loi, ti trng v khong cch gia chng khi i trn cu cng lun thay i, cho nn khi thit k phi quy nh s da trn c s thc t lm tiu chun tnh ton. Ti trng on t tiu chun c chia lm 5 cp l: H - 30, H - 18, H - 13, H - 10, H - 8.

23

Ti trng H - 13 ; H - 10 v H - 8

Ti trng H - 18

theo hng dc cu

theo hng ngang cu

12T

1,6m

12T

1,6m

4m8m

0,3P

d

0,1m

1,1md 0,5m

0,35P

8m

0,7P

4m 4m

0,95P 0,3P

1,6m

12T

6T

10m 6m

10m 6m

6T

12T

10m

10m

6T 12T

6m

6m

12T 6T 12T

8m4m

0,7P

4m

0,7P0,3P

12T

10m

10m

6T 12T

6m

6m 1,6m

6T 12T

10m

10m

d = 1,9m Vi ti trng H - 30 v H - 18d = 1,7m Vi ti trng H - 13 ; H - 10 v H - 8

Ti trng H - 30

Hnh 2.3 S sp xp ti trng on t tiu chun Hnh 2.3 l s sp xp on t tiu chun khi thit k theo hng dc cu v

ngang cu. Ch tiu k thut ch yu ca on t tiu chun cho trong bng 2.7. - Ti trng xe bnh c bit v xe xch.

Ti trng xe bnh c bit v xe xch c chia lm 3 cp l: XB - 80 (HK - 80), X- 60 v X - 30. Trong XB - 80 l xe bnh c bit. S sp xp ti trng xe bnh c bit v xe xch trn hnh 2.4. Cc ch tiu k thut ch yu ca xe bnh c bit v xe xch cho trong bng 2.8. Nhng ti trng xe bnh c bit v xe xch khng tnh trong t hp ti trng ph v t hp ti trng c bit.

24

Ti trng x - 30

Ti trng x - 60

Ti trng XB - 80

q = 6T/m

Theo phng dc cu

q = 3,75T/m

4m

5m

Theo phng dc cu

Theo phng dc cu

1,2m1,2m

20T 20T

1,2m

20T 20T

Q = 60T 0,25m

Theo phng ngang cu

Q = 30T

0,5m2,5m

0,7m2,6m

0,50m

0,25m

0,60m

Theo phng ngang cu

Theo phng ngang cu

0,8m2,7m

0,25m

0,65m

Hnh 2.4 S sp xp ti trng xe bnh c bit v xe xch b. Ti trng on ngi trn l ngi i (Pedestrian loads) Ti trng ny c xem nh hot ti phn b u, c th ct t tu c v tr tnh ton bt li nht. Theo quy trnh c thit k vi cng 300 v 400kG/m2. Trng hp vi vn sn ng ngi i phi kim tra vi lc tp trung 180kG. Lc y ngang vo lan can tay vn tnh vi lc tp trung 130kG. Ti trng tiu chun trn ng ngi i khng tnh ng thi vi ti trng ca xe bnh c bit v xe xch.

25

Bng 2.8

Bng ch tiu k thut ch yu ca xe bnh c bit v xe xch S TT Tn ch tiu k thut c bn n v

Ti trng XB - 80 X - 60 X - 30

1 Trng lng mt xe Tn 80 60 302 p lc ca mt trc xe bnh Tn 20 - -3 p lc ri u trn 1m di xch xe T/m - 6,00 3,754 Chiu di chm t ca xch xe mt - 5,00 4,005 B rng ca bnh hay xch xe mt 0,80 0,70 0,50

6 Chiu di tip xc vi mt ng theo chiu xe chy mt 0,20 - -

7 Khong cch trc xe theo chiu xe chy mt 1,20 - -

8 Khong cch tim bnh xe (hay di xch) theo chiu xe chy mt 2,70 2,60 2,50

Theo quy trnh thit k cu cng theo trng thi gii hn 22TCN 18-79. i vi cu

trn ng t, cu thnh ph hot ti c thit k vi mt cp ti trng t v ngi i b sau c kim ton vi mt xe xch hoc mt xe bnh c bit. Quy nh cp ti trng thit k nh sau:

- Dng ti trng H - 30 v XB - 80 cho cc tuyn ng lin lc quc t, ng trc chnh yu c ngha quan trng v kinh t, chnh tr, vn ho, quc phng phc v cho ton quc, c cng vn ti trong tng lai rt ln, cng nh cc ng vn chuyn ln ni lin cc khu vc cng nghip quan trng v cc thnh ph ln ni vo ng trc chnh quc gia thuc ng cp IV(1) tr ln.

- Dng ti trng H - 13 v X - 60 hay H - 10 v X - 60 cho cc ng a phng trong tnh, ng giao thng cng nghip v cc ng kinh t trong tnh thuc h thng ng cp IV tr xung.

Ch thch: - Vic la chn ti trng xe bnh (hay xe xch) phi c cn c thch hp v phi c

tho thun ca cc c quan hu quan. - i vi cu qua cc thnh ph ln, qua khu dn c, phi xt ti quy hoch tng lai

v xc nh cp ti trng cho ph hp. - Quy nh cp ti trng ny khng p dng cho cc ng chuyn dng ln, cu ln

c bit, cc cu khi phc tm thi v cc cu ng nng thn. - i vi cu trung v cu ln trn cc ng cp IV tr xung c th dng ti trng

H - 30, XB - 80 nhng phi c cp ph chun xt duyt thit k. - Khi tnh ton v chu mi, khng dng ti trng xe bnh c bit (hay xe xch),

cn khi tnh ton theo trng thi gii hn th ba th dng ti trng vi h s 0,8n (h s ti trng s gii thiu phn sau trong chng ny).

Theo tiu chun 22TCN 272-05 l tiu chun thit k p dng theo tiu chun AASHTO - ASTM, hot ti l xe ti thit k tiu chun (Design Truck) HL-93 vi xe ti thit k hoc xe hai trc thit k v ti trng ln xe thit k (hnh 2.5).

(1) ng cp IV theo TCVN 4054 - 85 (tng ng vi cp k thut 60 v 40 theo TCVN 4054 - 98)

26

- Xe ti thit k l xe c ba trc: trc trc trng lng 35kN, hai trc sau trng lng 145kN (hai trc sau khong cch thay i t 4300 n 9000mm gy ra ng lc ln nht).

- Xe hai trc thit k: gm mt cp trc trng lng 110kN, cch nhau 1200mm.

1800mm4300mm 4300mm ti 9000mm

35kN 145kN 145kNLn thit k 3500mm

600mm ni chung300mm mt tha ca mt cu

Hnh 2.5 S xe ti thit k (HL-93) theo tiu chun 22TCN 272-05 c. H s xung kch (h s ng lc) (Dynamic load allowance)

So vi trng hp hot ti ng yn v tr bt li nht th trng hp hot ti ang chy ti v tr s gy ra ni lc bt li hn nhiu. l do nh hng ca nhng xung lng v va chm chn ng m hot ti ang chy sinh ra.

Nhn t chnh pht sinh ra tc dng xung kch l tc v chn ng ca bnh xe va chm vi mt ng trn cu, v mt cu khng bng phng, cc l xo hoc nhp xe sinh ra nhng chn ng tun hon... Trong tnh ton, tc dng do chn ng ca hot ti c nhn vi h s ng lc (1 + ) v c xc nh nh sau:

- i vi m tr cu c v kt cu g, th : (1 + ) = 1,0 - i vi kt cu nhp dm b tng ct thp v kt cu khung vi m tr cu rng

bng b tng ct thp : + Khi 5m th: (1 + ) = 1,3. + Khi 45m th: (1 + ) = 1,0. + Khi 5m < < 45m th : (1 + ) ly theo ni suy. - i vi kt cu nhp vm b tng ct thp c lc y ngang v kt cu trn vm kiu

rng: + Khi 20m th: (1 + ) = 1,2. + Khi 70m th: (1 + ) = 1,0. + Khi 20m < < 70m th: (1 + ) ly theo ni suy.

- i vi cu thp v lin hp thp - b tng ct thp: 37,5111

Trong : - L chiu di cht ti tnh bng mt. d. Lc ly tm (Centrifugal forces)

Vi cu nm trn ng cong c bn knh R(m), lc ly tm tnh vi ti trng ri u C (T/m). Ch tnh lc ly tm khi bn knh ng cong R 600m im t lc ly tm ngay trn mt cu, vi mi ln xe tnh theo cng thc sau:

27

- Khi R < 250m : P

0,15

P.

R10015C

- Khi R 250m : P.

R40C

Trong :

P - Trng lng ca xe nng trong on xe tiu chun (Tn). P - Tng trng lng tnh ton ca cc xe trong on xe tiu chun xp ti trng

trong phm vi chiu di t ti . - Chiu di t ti (m) nhng khng ln hn chiu di nhp cu l. Theo tiu chun AASHTO - 1992 lc ly tm c xc nh theo cng thc tnh ton

sau: RV0,795.C

2

Trong : V - Tc xe thit k (Km/h).

R - Bn knh ng cong (m). Theo tiu chun 22TCN 272-05 lc ly tm c xc nh theo cng thc tnh ton

sau: 3gR4vC

2

Trong : v - Tc xe thit k (m/s). g - Gia tc trng lc 9,807m/s2

R - Bn knh cong ca ln xe (m). e. Lc qun tnh (Lc hm) (Braking force) Bao gm lc do hm phanh trn cu hoc khi khi ng xe chy, l lc tp trung hng dc cu v im t ngay trn mt cu c xc nh nh sau:

- Khi 25m th: T = 0,3P. - Khi 25m < 50m th: T = 0,6P. - Khi > 50m th: T = 0,9P.

Trong : P - L trng lng xe nng trong on xe tiu chun (Tn). - Chiu di t ti (m) nhng khng ln hn chiu di nhp cu l.

Khi tnh ton tr cu th lc hm c quy nh t ti nh tr v tr s lc hm truyn vo tr cu ph thuc vo tng loi gi cu v c ly nh sau: - i vi gi c nh th lc hm truyn vo tr cu 100% tr s lc hm tc dng trn mt cu. - i vi gi di ng th ph thuc vo cu to tng loi gi: + Gi di ng kiu tip tuyn th ly bng 50% tr s lc hm tc dng trn mt cu. + Gi di ng kiu con ln, con ln vt cnh, con ln hnh qut th ly bng 25% tr s lc hm tc dng trn mt cu. - Trng hp mt tr c b tr hai gi khc nhau (gi di ng v c nh) th lc hm truyn cho tr ly bng tng lc hm truyn qua cc gi. f. Lc lc ngang ca on xe (Vehicular collision force)

28

Do mt cu c dc ngang v qu o xe chy khng nm trn ng thng nn sinh ra lc lc ngang, lc lc ngang l ti trng tc dng theo hng ngang cu, t ti mt ng xe chy v c xc nh nh sau:

- Vi ti trng t (Lc lc ngang s l ti trng phn b u). + Ti trng H - 30 th s = 0,4T/m. + Ti trng H - 18 th s = 0,3T/m + Ti trng H - 10 th s = 0,2T/m + Ti trng H - 13 v H - 8 th nhn 0,2T/m vi h s 1,3 v 0,8. - Vi ti trng xe bnh c bit v xe xch (Lc lc ngang S l ti trng tp trung di

ng). + Ti trng XB - 80 th S = 5T. + Ti trng X - 60 th S = 4T. + Ti trng X - 30 th S = 2T.

2.3.4. Ti trng tc ng khc a. Lc gi (Wind Loads)

Lc tc dng nm ngang c tnh ton: W = KqFcg Trong : K - H s ng lc gi (h s gi git) ly bng 1,4.

q - Cng gi tiu chun c xc nh nh sau: - Khi khng c hot ti trn cu q = 180kG/m2 - Khi c hot ti trn cu q = 50kG/m2 Fcg - Din tch chn gi c xc nh: Fcg = F F - Din tch nm trong ng vin kt cu. - H s chn gi c xc nh nh sau:

- i vi kt cu nhp v tr c: = 1,0 - i vi lan can, tay vn: = 0,3 0,8 - i vi dn: khi c 2 dn: = 0,4; khi c 3 hay nhiu dn = 0,5. S phn b ca ti trng gi theo chiu di nhp c coi l phn b u. Cng ti trng gi nm ngang tiu chun theo hng dc cu tc dng ln dn ly bng 60% cng ti trng gi tc dng theo hng ngang cu. Lc tc dng ca ti trng gi theo hng dc cu tc dng ln m tr phn cao hn mt t hoc mc nc thp nht th ly cng cng trn 1m2 theo hng dc cu. Ti trng gi tc dng tc dng theo hng dc cu gy ra i vi kt cu nhp coi nh truyn xung m tr. Khng tnh ti trng gi hng dc cu tc dng vo kt cu nhp c, vo phn mt ng xe chy v on xe. b. Lc va chm ca tu b vo tr cu (Ship collision force on Pier) Lc ny ph thuc vo cp sng thng thuyn. Lc tc dng do va x ca tu b nm ngang c im t ti gia b rng hay chiu di ca m tr cao mc nc thng thuyn tnh ton. Tr s lc tc dng do va x ca tu b ly theo bng 2.9.

Bng 2.9 Bng ti trng tiu chun do lc va x ca tu b

Cp ng sng thng

thuyn

Ti trng (Tn)

Hng dc tim cu Hng vung gc vi tim cu Thng thuyn

Khng thng thuyn

Thng thuyn

Khng thng thuyn

29

I 100 50 125 100 II 70 40 90 70III 65 35 80 65 IV 55 30 70 55V 25 15 30 25VI 15 10 20 15 VII 10 5 15 10

c. Tc dng ca s thay i nhit (Temperature Gradient) Tnh cho kt cu siu tnh c xc nh theo loi vt liu xy dng c c trng bi h s dn n v nhit .

- i vi thp: = 0,000012 (i vi thp trong kt cu lin hp thp - b tng ct thp th ly = 0,00001).

- i vi b tng v b tng ct thp: = 0,00001. - i vi khi xy bng thin nhin: = 0,000008. Bin i nhit tiu chun ly theo bin ca bn phn vng chnh lch nhit

gia thng nng nht v lnh nht hoc c ch dn hp l khc trong nhim v thit k.

d. Lc ng t (Earthquaake Effects) Tnh cho nhng cng trnh xy dng vng c ng t t cp 6 tr ln. Vng ng t v a im xy dng cng trnh ly theo bn phn vng ng t ca Vin vt l a cu v c xc nh: H = KP Trong : P - Trng lng kt cu (Tn) K - H gia tc ph thuc vo cp ng t ly theo bng 2.10.

Bng 2.10 Ch s Cp ng t theo tiu chun vit nam trong tnh ton

Ch s tnh ton Cp ng t 6 7 8 9 H gia tc (K) 0,04 0,07 0,17 0,25 Cp tnh nng ng t A A B C

Ghi ch Ti trng ng t ly theo cp ng t ca a im xy dng cng trnh, i vi cu ln ly tng ln mt cp. e. Ti trng do thi cng (Construction loads) Tnh tc dng ln kt cu trong qu trnh xy dng bao gm trng lng bn thn kt cu, trng lng gio, trng lng cn trc v.v... (Khi thit k phi xt n cc d nh v iu kin thi cng). 2.4. Khi nim chung v phng php tnh ton cng trinh theo nhng trng thi gii hn (Service Limit States)

30

Lun c ca phng php ny l nghin cu cng trnh trong cc iu kin cc yu t ca cng trnh t n trng thi mt kh nng chu tc dng ca ngoi lc hoc khi ngoi lc tng thm na, cng trnh s khng tho mn yu cu s dng bnh thng. Trng thi gi l trng thi gii hn ca cng trnh. Khi tnh ton theo nhng trng thi gii hn, tr s ni lc (ng sut) v tr s bin dng do tc ng lc tnh ton gy ra khng c vt qa tr s gii hn xc nh. Khi thit k cu cng phi tnh theo ba trng thi gii hn da trn c s tng hp nhng nghin cu v l lun v thc nghim cng cc ti liu thu thp t quan trc thc t, c xt n iu kin lm vic bt li ca kt cu v nn mng trong thi k xy dng v s dng. 2.4.1. Tnh ton theo trng thi gii hn th nht v cng (Strength Limit States) Bo m cng trnh khng b nh ch s dng do khng cn sc chu lc (v cng , n nh, mi) hoc pht trin bin dng do ln. Khi tnh theo trng thi gii hn ny c th biu th iu kin theo cc cng thc c bn sau:

- V cng : RFN

- V n nh hnh dng: RFN

- V chu mi: RFN

Trong : N - Ni lc tnh ton (lc dc, mmen v.v...). F - c trng hnh hc ca mt ct (din tch, mun khng un v.v...). - H s trit gim sc chu lc (h s un dc). - H s trit gim cng tnh ton v chu mi. R = m1kRH - Cng tnh ton ca vt liu. Khi tnh cc kt cu chu lc ch do tnh ti th cng tnh ton trn phi gim i 20%. Khi m2 1 th trong tnh ton thay R bng tr s m2R (hoc thay F bng tr s m2F). Ch thch: - Trong tnh ton v cng v n nh hnh dng cc cu kin b tng ct thp, cng thc kim ton s c dng N FR. - Trong tnh ton c php xc nh ni lc vi gi nh vt liu lm vic n hi. - H s v khng cng tnh vi nhau. Khi tnh ton cng trnh theo trng thi gii hn ny, phi tnh vi ti trng tnh ton, ngi ta s dng ba h s n, k, m vo tnh ton. Ba h s ny l s tch lu v tng kt nhng ti liu nghin cu v vt liu, ti trng, v cu to thc t sai s trong tnh ton. Xt n cc h s ny l xt n kh nng c th c nhng sai lch theo chiu hng bt li so vi cc thng s v iu kin tiu chun. Tr s quy nh cho cc h s trn ph thuc vo iu kin s dng, vt liu v kt cu; cc iu kin ny phi tho mn nhng yu cu ca quy tc khai thc hin hnh, nhng tiu chun Nh nc v cc tiu chun khc. i vi hot ti thng ng phi tnh n h s xung kch (1 + ), h s ny khng tnh vi xe bnh c bit v xe xch v khi tnh n nh v tr (chng lt v trt) cng

31

khng xt ti. Khi tnh duyt v mi th c xt ti h s (1 + ) nhng khng xt ti h s bin i ti trng n. 1) - H s bin i ti trng n (cn gi l h s vt ti) (Load Factor)

Dng xt nhng sai lch c th xy ra theo chiu hng bt li (hoc ln hn hoc nh hn) so vi tr s tiu chun ca chng trong cc t hp ti trng khc nhau. Tr s ca h s ny i vi tnh ti cho trong bng 2.11 cn ca hot ti v cc tc ng khc cho trong bng 2.12.

Ch thch bng 2.11: - H s n mi dng trong bng dng trong phm vi c mt b phn cng trnh nh : kt cu nhp, m tr, cng, lng th trt. - Tr s n ln hn (hay nh hn) n v l i vi trng hp ti trng lm tng (hay gim) tng tc ng tnh ton nhm t c iu kin chu lc bt li cho kt cu. - Khi xc nh ti trng tnh ton do p lc t, khng nhng phi tnh h s bin i ti trng, m cn phi thay tr s tnh ton gc ma st trong bng : = H 50 tu theo tr s no gy ra tng tc ng tnh ln nht.

Trong : H - Tr s gc ma st trong tiu chun. Bng 2.11

H s bin i ti trng (n) ca tnh ti

Loi ti trng H s n Tt c cc ti trng tr nhng ti trng k di y 1,1 v 0,9Trng lng ca lp m, tng phng nc, lp bo v v cc tng khc, trng lng phn mt cu xe chy, trng lng l ngi i.

1,5 v 0,9

Trng lng cc b phn bng g. 1,2 v 0,9p lc t do trng lng t. 1,2 v 0,9 Tc dng do co ngt b tng. 1,0 v 0,9Tc ng ln ca t. 1,5 v 0,5

Bng 2.12

H s bin i ti trng (n) ca hot ti v cc ti trng khc

Loi ti trng H s n tnh trong t hp ti trng Chnh Ph c bit Ti trng t 1,4 1,12 0,98Ti trng xe xch v xe bnh c bit 1,1 - -Ti trng ngi trn l ngi i 1,4 1,12 0,98Ti trng ngi tc dng vo tay vn 1,1 0,88 0,77Ti trng gi 1,5 1,2 1,0Ti trng do va tu v tc ng bin i nhit khi ngoi cc ti trng ny c tnh thm. a) Ch ring ti trng thuc t hp chnh. b) Bt k ti trng no khc

- -

1,1 1,0

0,8 0,8

32

Ti trng ng t - - 1,0Ti trng thi cng a) Lc do kch khi nng v di chuyn. b) Nhng lc khc.

- -

- -

1,3 1,0

2) - H s ng nht k

Xt n kh nng h thp cng ca vt liu v t nn so vi tr s tiu chun do nhng thay i v tnh cht c hc v tnh khng ng nht ca chng. Nh vy cng tnh ton ca vt liu s l: R = kRH

Trong : RH - Cng gii hn tiu chun. k - H s ng nht xc nh bng phng php th nghim v phng php thng k ton hc. Theo kt qu ca nhiu thc nghim cho thy i vi thp k = 0,75 - 0,90; i vi b tng k = 0,43 - 0,65. 3) - H s iu kin lm vic m Phn nh s a cc tnh ton l thuyt vo cho ph hp vi iu kin lm vic thc t ca kt c, trong a s trng hp h s ny c chia thnh hai h s m1 v m2. H s iu kin lm vic m1 xt n s sai lch c th c ca kt cu thc t so vi thit k trong phm vi cho php quy nh, v d nh lch tim kt cu nhp v tim m tr, s sai lch kch thc thc t ca tit din so vi thit k v.v... cng nh xt ti kh nng xut hin nhng iu kin bt li khc cha c d kin trong quy phm i vi s lm vic thc t ca kt cu. Trong phn ln tnh ton v cng v n nh hnh dng ca tt c cc kt cu, tr kt cu g, h s m1 ly bng 0,9 v quy c a vo cc tr s cng tnh ton. Trong t hp c bit c xt n ti trng thi cng, th ly m1 = 1, ngha l tr s cng tnh ton v cng phi tng ln 10%. H s iu kin lm vic m2 phn nh tnh cht quy c ca tnh ton l xt ti s sai khc gia ni lc, mmen v ng sut tnh ton vi thc t, s d c nhng sai khc l do trong cc trng hp ring bit p dng s tnh ton kh n gin nh khng xt ti tnh mm ca cc lin kt v ca t nn, n cc ng sut tp trung v.v... Tr s m2 c quy nh ring cho tnh ton tng trng hp c th, thng thng khi khng c quy nh ring th m2 = 1. 2.4.2. Tnh ton theo trng thi gii hn th hai v bin dng (Deformations) Bo m cho cng trnh khng pht sinh bin dng chung qu ln nh: dao ng, chuyn v, ln, gy kh khn cho vic s dng bnh thng. iu kin ca trng thi gii hn c biu th bi cng thc quan h: gh Trong : - L chuyn v, ln, dao ng... ca cng trnh di tc dng ca ngoi lc c xc nh bng tnh ton hoc o c trn cng trnh. gh - L chuyn v, ln, dao ng... ca cng trnh gii hn bi iu kin s dng. Tnh theo trng thi gii hn th hai tin hnh nh sau: - i vi kt cu nhp phi tnh tr s vng thng ng (theo quy nh trong bng 2.13), chu k cc dao ng t do theo phng thng ng v nm ngang, gc gy khc ca ng n hi (ng bin dng). - i vi m tr tnh tr s ln v chuyn v.

Bng 2.13 vng thng ng cho php khi thit k kt cu nhp

33

Vt liu lm kt cu nhp vng ln nht trong phm vi

Tr s vng cho php ca cu trn tuyn ng

Tuyn ng cp I, II, III v IV

Tuyn ng cp V v VI

Thp v b tng ct thp Nhp l

4001

l3001

hng k2501 l k200

1 l

Trong : l - Khu tnh ton ca nhp. lk - Chiu di on hng. 2.4.3. Tnh ton theo trng thi gii hn th ba v nt (Control of Limit Cracking) Bo m bn chng nt cho cng trnh khng trnh gy kh khn cho vic s dng bnh thng. iu kin ca trng thi gii hn c biu th bi cng thc quan h: e egh Trong : e - L m rng vt nt ca cng trnh di tc dng ca ngoi lc c xc nh bng tnh ton hoc o c trn cng trnh. egh - L m rng vt nt ca cng trnh gii hn bi iu kin s dng. Ch : khi tnh theo trng thi gii hn th hai v th ba, tnh vi ti trng tiu chun khng xt ti h s bin i ti trng n v h s xung kch (1 + ). 2.5. Nguyn tc thit k 2.5.1. Nhng nguyn tc c bn - Tt c nhng cng trnh cu trong thit k sa cha u tin hnh mt bc: Thit k k thut - thi cng. Vi nhng cng trnh phi sa cha va, nht l sa cha ln, tnh cht sa cha phc tp, khi lng sa cha nhiu, th cn cn c vo nhim v c th v mc yu cu sa cha tng phn hoc ton b, v tng cng, m rng, nng cp. Trn c s ti liu iu tra thu thp m vch ra mt s phng n so snh cp c thm quyn cn nhc tham gia gp kin, tuy vy iu vch thm mt s phng n ny khng phi l bt buc. Tu theo c s thit k hoc ngi thit k thy phng n vch ra l hp l th tin hnh lp thit k k thut - thi cng. - i vi cc cng trnh cu tm, cu cp hoc cu phao v.v... c tnh cht bo m giao thng trong mt thi gian ngn th iu tra thm ngun cung cp vt liu xy dng cu hin c v lp lun thit k k thut - thi cng cho ph hp, sau khi c nhim v thit k xy dng. - Cc cu trung v cu ln lm mi cn theo ng trnh t xy dng c bn ca Nh nc quy nh. Cc cu nh, cng thay th hoc lm mi th dng cc nh hnh c sn ca B giao thng vn ti hoc s dng cc n thit k ca cc cu c ti trng v khu tng t c kim ton li trong tng phn, p dng lm thit k k thut - thi cng (km theo bn tnh ton). - i vi nhng cu qu nh, c khu thot nc khng qu 4m tin hnh thit k v lp h s vo tp thit k cng. Cc cu nh khc c khu thot nc trn 4m tin hnh thit k lp h s ring cho tng cu v lp mt tp h s thit k cu nh.

34

- Trong qu trnh tnh ton thit k t khu cu n kt cu nhp k c vic tn dng cu c kim ton, phn phi m rng thm, phn tng cng hoc lm mi u phi chp hnh theo quy phm thit k hin hnh ca Nh nc ban hnh. Trng hp m rng cu c tn dng cu c, cn th hin r phn cu c tn dng, phn cu mi lm thm. Phn cu c tn dng phi c cn c m bo ti trng thit k. 2.5.2. H s thit k bao gm:

1). Thuyt minh chung: Nu r mc ch yu cu v nhim v ch trng thit k, cc tiu chun thit k, quy m xy dng cu, cc iu kin v a hnh, a cht, thu vn, kh hu, thi tit, ngun cung cp vt liu ch yu. Nu l thit k ci to nng cp cu c th phi nu r v hin trng cu c, kh nng tn dng li cc b phn ca cu c. Kh nng, bin php tng cng sa cha hoc l do phi lm li cu mi thay th cu c. Cn nu r tnh u vit v phng n thit k v cc mt kinh t, k thut, kh nng thi cng v cc bin php bo m an ton giao thng.

2). Bnh khu vc cu bao gm: cu chnh v cc cng trnh ph, b tr cng trng thi cng, m bo giao thng v.v... T l theo quy nh nu mc 2.1.1.

3). Cu to chung ton cu gm : - Mt bng cu, mt bng m tr cu. - Cc mt ct dc cu. - Cc mt ct ngang cu qua m, tr, nhp. Cc mt bng, mt ct u theo t l t 1/100 n 1/25. 4). Cc cu to chi tit bao gm: Kt cu nhp cu, bn mt cu, l ngi i, lan can,

gi cu, khe co gin, ng thot nc, h thng chiu sng, chng st (nu c) v.v... theo t l t 1/20 n 1/10 hoc t l ln hn th hin chi tit khi cn thit.

5). Khi s dng thit k nh hnh dm cu, bn mt cu th ch trch km theo cc bn v cu to ca phn nh hnh p dng.

6). Cc cu to chi tit ca m tr cu gm: Cc b phn m, thn, mng, cu to cc mng hoc cc chi tit x l gia c nn... cu to phn m chuyn tip v thot nc sau m, k , phn t nn m v.v...

7). Bnh , trc dc v trc ngang ca ng hai u cu, dc dc u cu, bn knh cc ng cong ng, cong bng theo tiu chun k thut tuyn ng.

8). Cc bn v cu to chi tit khc nh: k , mi taluy, cu to rnh dc c bit (nu c) hoc trng c, chng xi l phn ng u cu, b tr cc tiu, bin bo on ng hai u cu v.v...

9). Bng tng hp khi lng ton cu: vt liu theo tng phn, tng hng mc v ng u cu.

10). Mt ct dc, ct ngang chi tit ca tuyn ng trnh bo m giao thng, cc bn v cng trnh ph tr nh ng ngm, cu tm, cu phao...

11). Bng tng hp khi lng vt liu ca tuyn v cng trnh ph bo m giao thng.

Ghi ch: Trng hp c vn bn km theo, cc kin ca a phng hoc ca

cc c quan c lin quan th cn sao y bn chnh v nh theo tp thuyt minh chung. CU HI N TP 1. Cc ti liu cn thit phi iu tra kho st thit k cu gm nhng g? Ti sao phi c

cc ti liu iu tra trn? Hy nu ni dung v tm quan trng ca mt cng tc iu tra kho st ngoi thc a.

35

2. Cc kh gii hn ca cu c tnh ton v la chn cn c vo nhng yu t no? Ti sao phi c cc quy nh v kch thc ti thiu?

3. Cc ti trng thit k c phn ra nhng t hp ti trng no? V sao ngi ta phn ra nhng t hp ti trng y?

4. Hot ti tiu chun i vi t v xe bnh c bit hay xe xch thit k cu c chia lm my cp. Cho bit s sp xp ti trng cho mt cp. Theo quy trnh 22TCN 18-79 cp ti trng thit k c quy nh nh th no?

5. Hy cho bit nguyn nhn v nhn t pht sinh ra lc xung kch. Cho bit h s xung kch trong tnh ton thit k c xc nh nh th no? Ti sao khi tnh vi ti trng xe bnh c bit v xe xch li khng xt n h s ny?

6. Ti trng gi tc dng ln cng trnh cu c tnh ton nh th no? S phn b ca n khi tc dng ln nhp, ln m tr. Khng tnh ti trng gi trong trng hp no? Tnh ton vi ti trng gi dng lm g?

7. Nu lun c v tnh ton cng trnh theo cc trng thi gii hn. Khi tnh ton thit k cng trnh theo nhng trng thi gii hn no? Vit v gii thch cc cng thc tng qut ca cc trng thi gii hn. Cc trng thi gii hn trn c tnh cho tt c cc cng trnh v cc b phn cng trnh khng, ti sao?

8. Phn bit gia ti trng tnh ton v ti trng tiu chun. Hy cho bit vi ba trng thi gii hn trn, trng thi no phi tnh vi ti trng tnh ton cn trng thi no c tnh vi ti trng tiu chun.

9. Ti sao h s thit k cu phi bao gm khng nhng c tp bn v m phi km theo c tp thuyt minh?

36

Phn th hai CU B TNG CT THP (CONCRETE STRUCTURE BRIDGES)

Chng 3 CU BN V CU DM B TNG CT THP (REINFORCED CONCRETE)

3.1. Vt liu, cc tnh nng c l (Material Properties) 3.1.1. Khi nim chung B tng ct thp l loi vt liu kt hp t hai loi vt liu b tng v ct thp, lm vic cng vi nhau nh s dnh bm gia b tng v ct thp. B tng l loi vt liu dn, chu nn tt v chu ko km. Do cn phi tng cng cho khu vc chu ko ca b tng bng nhng ct thp c kh nng chu ko tt. Cc cu kin chu nn cng nn c t ct thp bn trong b tng v nh ct thp m cu kin s n nh tt hn v tng thm cng chu nn ca cu kin. Din tch tng cng cc mt ct ca ct thp thng vo khong 0,05 n 3% so vi tng din tch mt ct b tng. l mt u im v mt kinh t ca vt liu b tng ct thp, v hm lng ct thp trong b tng ct thp chim t l thp v gi ct thp t hn nhiu so vi gi b tng. S lm vic chung gia b tng v ct thp trong kt cu b tng ct thp c m bo bi ba yu t vt l l: - S dnh bm cht ch gia b tng v ct thp. - Gi tr gn nh bng nhau ca cc h s dn n tuyn tnh do nhit ca b tng v ct thp. Khi nhit khng qu 1000C th: bt = 0,000008 0,000015 v t = 0,000012 Do khi nhit thay i, cc lp b tng tip gip ct thp v ct thp c bin dng gn nh bng nhau v khng xut hin ni lc c th ph v s dnh bm gia chng. - B tng cht lng cao, cht c kh nng bo v ct thp chng r v chng chy.

37

a. u im ca cu b tng ct thp - Kh nng dng vt liu a phng tng i sn (ct, , si) chim khong 70 n 80% khi lng b tng ct thp. Do vy gi thnh r hn kt cu thp khi phi cng lm nhim v nh nhau. - B tng ct thp c tui th cao, ct thp c bo v chng r, cn cng b tng tng dn theo thi gian. - So vi gch, , g th b tng ct thp cho kh nng chu lc ln hn, n nh v bn hn kt cu thp. - Cu b tng ct thp bn chc, chi ph duy tu bo dng khng i hi nhiu. u im ny c ngha rt ln v mt kinh t. - Do trng lng bn thn ln, mun n hi thp, nn nh hng v chn ng do tc dng ca ti trng bn ngoi thng nh hn so vi cu thp. - C th d dng ch to theo nhng hnh dng bt k. - Khi chu ti trng, vng pht sinh gia nhp ca cu b tng ct thp nh hn 5 n 10 ln vng ca cu thp cng nhp. b. Nhc im ca cu b tng ct thp - Vt liu b tng ct thp c trng lng n v kh ln, phn ln kh nng chu lc ca vt liu dng chu trng lng bn thn kt cu. Trng lng bn thn kt cu chim t 60 n 70% ton b ti trng tc dng trn cu. Kt cu nng, cng knh gy kh khn cho cng tc vn chuyn. - trnh xm thc ca mi trng bn ngoi, b rng vt nt cho php ca kt cu b tng ct thp t 0,2 n 0,3mm. Tng ng vi b rng vt nt ny, ng lc trong ct thp cn rt nh, nn lm hn ch tnh u vit v kinh t ca loi vt liu ny. - Trong xy dng cu, nu khng c iu kin thi cng lp ghp th phi dng hnh thc ti ch, nhng trng hp ny chi ph lm gio vn khun rt tn km, thi cng phc tp, gi thnh cao. Khng nhng th trong qu trnh thi cng cn nh hng n giao thng ng thu i vi nhng sng c yu cu thng thuyn. - Do trng lng bn thn ln, li chu nh hng ca s thay i nhit ... nn cu b tng ct thp cha vt c nhng nhp rt ln. Hin nay cu b tng ct thp vt nhp khng qu 360m (cu vm thnh ph Sydney - Australia), trong khi i vi cu thp c th vt nhp ti trn 1000m. - Thi cng cu b tng ct thp kh bo m cht lng, v gia cng vn khun kh chnh xc, cht lng ca xi mng khng n nh, cc ch tiu c l ca vt liu kh xc nh chnh xc, li thay i theo thi gian (co ngt v t bin). Rt kh kim tra cht lng sau khi thi cng, trong thi cng chu nh hng ca mi trng bn ngoi.

Hin nay ngi ta ang tm nhiu bin php khc phc nhng nhc im ca cu b tng ct thp. Nhng phng hng chnh l:

- S dng kt cu lp ghp, loi kt cu ny gii quyt cc vn sau: + Rt ngn c thi gian thi cng. + Tit kim c gio vn khun. + Trong qu trnh thi cng c th c gii ho v cng nghip ho cng ngh ch to. + Cht lng tt, v cc cu kin ca kt cu c ch to trong nh my, c y

cc phng tin th nghim v kim tra cht lng b tng, thit b o lng chnh xc, hao ht vt liu t.

- S dng vt liu c cng cao: Do vt liu c cng cao m tit kim c vt liu, kch thc kt cu nh li, trng lng bn thn gim i v th kh nng vt nhp ln hn.

- S dng b tng ct liu nh gim trng lng kt cu.

38

- S dng kt cu b tng ct thp d ng lc: Loi kt cu ny c kh nng s dng vt liu cng cao v nhiu phng php thi cng tin tin. Kt cu nng cao c gii hn chng nt, nn c tnh chng thm cao, cng ca kt cu ln, vng gim.

3.1.2. B tng (Concrete) a. Cng ca b tng (Specified Strength of Concrete) Tnh cht c l ca b tng ni chung ph thuc vo loi cht kt dnh v loi ct liu, thnh phn hn hp, t l nc - xi mng (N/X), phng php ch to v hn hp b tng, iu kin ho cng... Nhiu tnh cht ca b tng quyt nh bi s c mt ca khong khng gian trng trong b tng di dng cc bt rng li ti. Th tch tng cng ca cc khong trng c th t t 25 n 40% th tch xi mng. Cc l rng cha y nc, hi nc hay kh, kch thc ca chng rt nh. Khong 60 n 80% th tch rng l cc mao qun c bn knh nh hn 1m (micrmet). B tng c cc cng khc nhau khi chu tc ng lc khc nhau: ko, nn, ct. Bi v chc nng ch yu ca b tng trong kt cu l chu nn, nn c trng c hc ch yu ca n c ly l cng chu nn. Theo cc Tiu chun xy dng ca Vit Nam (TCVN) mu chun th cng chu nn ca b tng l cng ca khi vung (kch thc mu th 15 15 15cm). Tr s cng mu th khi vung khng c trc tip c mt trong cc cng thc tnh ton, bi v cc kt cu b tng ct thp thc t u c hnh dng ging vi hnh lng tr. V vy trong tnh ton ngi ta s dng khi nim cng lng tr Rb. Trong cc th nghim thng dng mu th chun hnh lng tr ca b tng c mt ct vung hoc trn tu mi quc gia, vi t s chiu cao trn cnh l h/a = 4. Mi quan h cng lng tr v cng

khi vung l : mb R0,80,7R . i vi cng mt loi b tng, tr s ca Rb nh hn tr s ca Rm nh trn l do nh hng ca lc ma st xut hin b mt tip xc ca mu th b tng vi b mt bn p ca my nn th b tng. Chiu cao mu th cng tng th nh hng ca lc ma st n bin dng ngang cng gim i v mu b ph hoi do xut hin cc vt nt dc. Khi t s kch thc mt ct mu h/a 4 th cng nn mu th lng tr trn thc t l hu nh khng thay i.

Theo quy trnh thit k cu cng theo trng thi gii hn 22 TCN 18 - 79 tnh ton nhng kt cu c bn ca cu b tng ct thp thng v b tng ct thp d ng lc v cng v n nh chng nt s dng cng ca b tng cho trong Bng 3.1. Ch thch Bng 3.1: - Tr s cng tnh ton thuc nhm A ch quy nh cho cc loi b tng sn xut ti nh my hoc ni tp trung vi iu kin c thit k thnh phn b tng km theo kim tra bng th nghim, chn thnh phn, ong o t ng hoc na t ng cc thnh phn theo trng lng. Kim tra c h thng cng v ng nht b tng trong phng th nghim so snh kt qu vi tiu chun ra nhm A ng thi c kim tra chu o cht lng sn xut cc kt cu. B tng thuc nhm B l nhng b tng c thi cng trong nhng iu kin khng c nh nhm A (chng hn nh b tng sn xut hin trng v ti ch v khng c iu kin kim tra bng th nghim) - Khi tnh cc b phn chu tc dng ti trng thi cng trong giai on to d ng lc, bo qun, chuyn ch v lp rp... c th nng cng tnh ton ca b tng (ghi s th t 1, 2, 11 v 12) ca bng ny tng ln 10%. - Khi tnh ton v cng cc b phn chu ring tnh ti tc dng trong giai on s dng, cng tnh ton ca b tng gim xung 20%. Bng 3.1

39

CNG TNH TON (kG/cm2) CA B TNG KHI TNH CNG V N NH CHNG NT

S TT Loi cng

K hiu

iu kin ch to b tng

Mc b tng theo cng chu nn200 250 300 400 500 600

Cng tnh ton ca b tng i vi b tng ct thp thng v b tng ct thp d ng lc

1 Nn dc trc Rb A 78 100 125 165 205 245B 72 95 115 150 190 225

2 Nn khi un Ru A 97 125 150 205 255 305B 90 115 140 190 240 280

i vi b tng ct thp d ng lc

3 Nn dc trc ln nht NbRA - - 135 190 245 295B - - 125 175 225 275

4 Nn ln nht khi un NuRA - - 165 235 310 365B - - 155 215 285 335

5 ng sut nn chnh TncRA - - 105 140 175 210B - - 100 130 160 190

6 ng sut ko chnh TkcR A v B - - 20 24 28 28,57 Ko TkR A v B - - 13,5 16 18 19 8 Ct khi un cR A v B 32 38 44 53 65 70

i vi b tng ct thp thng

9 ng sut ko chnh quy c 0kcR A v B 24 28 32 37 42 46

10 Ko dc trc 0kR A v B 6,5 8,0 9,5 11 12,5 13,5i vi kt cu b tng

11 Nn dc trc Rb B 65 - 105 135 - -12 Nn khi un Ru B 80 - 125 170 - -

b. Cp b tng v mc b tng Theo quy trnh th nghim b tng xi mng ca B giao thng vn ti ban hnh Ngy 31 - 12 - 1984 (22 TCN 60 - 84) nh ngha: mc b tng l cng chu nn ca mu th 150 150 150mm c bo dng 28 ngy m trong mi trng khng kh c nhit 200C 20C v m khng di 90%. Trong cc Tiu chun xy dng mi ca mt s nc ngoi phn bit r rt hai khi nim mc b tng v cp b tng. - Cp b tng l mt trong cc gi tr tiu chun ho ca cc ch tiu cht lng b tng, c ly vi m bo xc sut nh trc (mc p = 0,95). - Mc b tng cng l mt ch tiu cht lng b tng tiu chun ho, nhng c ly theo gi tr trung bnh.

40

Theo quy trnh thit k cu cng theo trng thi gii hn 22 TCN 18 - 79 ca B giao thng vn ti Vit Nam ch xt n mt khi nim l mc b tng theo bn chu nn v gi tt l mc b tng. c. Bin dng ca b tng Bin dng ca b tng gm c cc thnh phn sau: - Bin dng do nhit - m. - Bin dng do cc yu t lc, tng dn di tc dng ca ti trng. Khi nhit mi trng xung quanh thay i, th trong b tng xut hin bin dng th tch. S co ngt ca b tng xy ra do gim th tch ban u ca h thng nc - xi mng khi thu ho (qu trnh ny khng th o ngc c), cng nh do s thay i hm lng nc trong cc l rng ca b tng (s co ngt m ny ko di cho n lc no t c s cn bng m vi mi trng bn ngoi). S co ngt m c th o ngc li mt phn. Co ngt (Shrinkage) gy ra cc ng sut ko trong bn thn b tng. Nguyn nhn l: Th nht, cc ht ct liu v mng tinh th xut hin dn theo thi gian ca xi mng cn tr s co ngt t do ca xi mng. Th hai, s kh dn ca b tng xy ra khng u trong lng khi b tng cng lm cho co ngt khng u. pha trong lng khi b tng l khu vc m hn s c bin dng do co ngt v cn tr bin dng ln do co ngt ca cc lp b tng pha ngoi ang b kh i nhanh hn. Nh vy trong cc lp bn trong c ng sut nn cn trong cc lp bn ngoa c ng sut ko. Hu qu l nt n b mt ngoi cng ca b tng, gim bn chng nt, gim chng thm, gim tui th kt cu. gim ng sut do co ngt trong b tng c th p dng cc bin php cng ngh hp l (chn thnh phn hp l ca hn hp b tng, lm m b mt kt cu trong qu trnh b tng ho cng v.v...). Khi chu ti trng, b tng s xut hin hai loi bin dng l: Bin dng n hi v bin dng khng n hi.

Qua nhiu thc nghim cho thy khi t ti ngn hn mt ln vi mu th b tng hnh lng tr. Vic t ti lm theo tng giai on, o bin dng hai thi im ngay sau khi t ti v d ti, kt qu thu c v thnh biu quan h ng sut v bin dng (Hnh 3.1). Kt qu cho thy bin dng o c ngay sau khi t ti l bin dng n hi dh v quan h gia ng sut v bin dng l t l thun, cn xut hin mt bin dng d tng dn theo thi gian gi ti c gi l bin dng do. Cc bin dng n hi tng ng vi tc t ti tc thi ln mu th, cc bin dng do tng dn cng vi vic gim tc t hoc cng vi vic ko di thi gian gi ti. Nh vy bin dng ton phn cu b tng l tng ca bin dng n hi v bin dng khng n hi. Khi c nhiu cp t ti kt qa thc nghim o c cho biu quan h ng sut - bin dng tip cn vi mt ng cong (ng v nt t), ng cong ny l biu tng qut biu th quan h trng thi ng sut - bin dng ca b tng. Nu ti mt thi im ang t ti no ng sut b tng l b, m d ti tht nhanh th ng cong quan h ng sut - bin dng - s i theo hng ngc li. Trong qu trnh d ti th mt phn bin dng khng n hi s mt i. Sau khi d ti xong, th trong mu th vn

dh d

0

Hnh 3.1 th - khi th nn mu b tng hnh lng tr

41

cn bin dng d d. Bin dng ny s gim bt dn mt phn no (gi l bin dng sau n hi).

Quan h gia ng sut v bin dng i vi b tng nh mt loi vt liu n do c c trng bng mun bin dng v l mt i lng bin i, c xc nh bng tang ca gc nghing ca tip tuyn ng cong - , ngha l: Eb = tg. Cch s dng nh ngha ny ca mun bin dng rt phc tp v khng thun li cho tnh ton kt cu. V vy trong tnh ton, khi ng sut b tng khng ln (b 0,2Rb) ngi ta quy c coi quan h - l quan h tuyn tnh (theo nh lut Hook) v gi l mun n hi ban u (hay mun n hi tc thi): Eb = tg0. Ngoi ra trong tnh ton cn phi k n mt c trng na l mun n hi trt (ct) ca b tng quan h vi mun n hi ban u bng

biu thc sau: 12EG bb

Trong : l t s gia bin dng ngang v bin dng dc

(h s Poatson). i vi b tng = 0,2 0,25 nn Gb 0,4Eb. Bng 3.2 cho gi tr mun n hi ban u v mun n hi trt ca mt s mc b tng thng dng.

Bng 3.2 MUN N HI BAN U Eb (kG/cm2) V MUN TRT Gb (kG/cm2)

CA B TNG

i lng Mc ca b tng 150 200 250 300 400 500 600 Eb 230000 265000 290000 315000 350000 380000 400000Gb 92000 105000 115000 125000 140000 150000 160000

Khi c tc dng di hn ca ti trng th bin dng khng n hi ca b tng s tng theo thi gian. Bin dng ny tng nhanh trong 3 n 4 thng u tin, sau tng chm dn v dng li sau vi nm. S tng bin dng khng dn hi ca b tng theo thi gian khi c tc dng di hn ca ti trng hoc ng sut (do nhit , m...) c gi l t bin ca b tng. Bin dng do t bin c th gp 3 n 4 ln bin dng n hi. Bin dng do t bin (Creep) b tng c tr s v tc tng theo thi gian v ph thuc vo nhiu yu t. Chng hn, khi tng ng sut th t bin b tng cng tng. Nu b tng c tui cn t m b t ti th t bin ln hn so vi b tng c tui cao. T bin b tng trong mi trng kh ln hn rt nhiu so vi trong mi trng m. Cc yu t cng ngh cng nh hng ln n t bin, s tng lng xi mng v tng t l (N/X), vic dng xi mng mc thp lm tng t bin, cn ct liu nhm th, mc m ln cht tt lc b tng s lm gim bin dng t bin. 3.1.3. Ct thp (Reinforcing Steel) a. c im cc loi ct thp Ct thp trong kt cu b tng ct thp gm cc loi:

- Ct thp ch chu cc ni lc chnh. - Ct thp cu to, c t theo cc yu cu v cu to v cng ngh thi cng bo

m ng v tr thit k ca cc ct thp ch v gp phn lm phn b u hn ng lc gia cc thanh ct thp ch ring r.

lm ct cho b tng khng nhng c th dng ct thp m cn c th dng ct bng cht do, si thu tinh... Trong cc cng trnh cu hin nay ch dng ct bng thp.

42

Theo c im cng ngh ch to, c th phn bit hai loi ct thp l: loi ct thp thanh cn nng v ct thp si ko ngui. Cc ct thp thanh sau khi cn c th c gia cng nhit hoc gia cng c kh tng bn.

Theo c im b mt ct thp c th phn bit hai loi ct thp l: loi ct thp trn trn v loi ct thp c g.

Theo iu kin s dng c th phn loi ra ct thp thng v ct thp d ng lc. Ct thp thng c dng rng ri theo tiu chun Vit Nam v ca nhiu nc nhp vo nc ta nh: Cng ho lin bang Nga, Trung Quc, Nht Bn, Hn Quc, Australia... gm cc loi sau: - Ct thp trn trn nhm A - I. - Ct thp c g nhm A - II, A - III, A - IV, A - V, A - VI. - Ct thp c g c gia cng nhit AT - III, AT - IV, AT - V, AT - VI. - Ct thp si thng c hai nhm l B - I (trn trn) v BP - I (c g) bng thp cacbon thp, c ch to bng cch ko ngui. Loi ct thp si ko ngui bng thp cng cao cng c hai nhm l : B - II (trn trn) v BP - II (c g). Bng 3.3 v Bng 3.4 cho cc gi tr v cng v mun n hi ca mt s nhm thp. y l nhng ch tiu quan trng trong tnh ton kt cu chu lc bng b tng ct thp. Trong xy dng cu v cc cng trnh khc bng b tng ct thp nc ta thng dng loi ct thp c g nhm A - II lm ct thp ch chu lc, v dng loi ct thp trn trn nhm A - I lm ct thp ai, ct thp cu to. i vi kt cu b tng ct thp d ng lc, ct thp ch u l ct thp thanh cng cao thuc cc nhm A - IV, A - V, hoc ct thp si cng cao thuc nhm B - II, BP - II. Cc loi ct thp u cn phi c tnh hn tt thun tin gia cng (cc ct thp thuc nhm A). Tuy nhin, khi hm lng cacbon trong thp cao hn 0,5% th tnh chu hn ca thp km i. Cn c bit ch khng c hn cc loi ct thp gia cng nhit tng bn cng nh khng c hn cc si ct thp cng cao v qu trnh hn s lm mt hiu qu tng bn v h thp bn ca ct thp. Bng 3.3

CNG TIU CHUN ctR V TNH TON tR (kG/cm2) CA CT THP

THNG KHI TNH V CNG (CHU KO V CHU NN)

Loi ct thp ctR Rt v Rt

Loi A - I cn nng, trn trn bng thp s hiu BMCT3C 2400 1900 Loi A - II cn nng, c g, bng thp l Mactanh s hiu CT5C (ng knh n 40mm) v 182C (ng knh t 45 n 90mm)

3000 2400

Loi A - III cn nng, c g, bng thp s hiu 352C v 352C (ng knh n 40mm) v 182C (ng knh t 6 n 8mm)

4000 3000

Bng 3.4

M UN N HI CA CT THP Et (kG/cm2)

43

Loi ct thp Et

Ct thp cn nng loi A - I v A - II 2100000 Ct thp cn nng loi A - III v A - IV 2000000 Ct thp si cng cao trn trn hoc c g, cc b thp cng cao (loi bn tao 7 si) 1800000

b. Cc sn phm ct thp thng ch sn Vic dng cc sn phm ct thp thng c ch to sn, s lm tng mc cng nghip ho xy dng v tng nng sut lao ng. Cc sn phm l cc loi khung ct thp hn. u im ca chng so vi khi dng khung ct thp buc v li ct thp buc l chng cng hn, tn t cng ch to hn. Cc khung ct thp buc v li ct thp buc cng nn c dng trong cc kt cu b tng ct thp c ti ch c hnh dng phc tp, vi s lng t ct thp hoc dng trong nhng kt cu phi chu tc dng trc tip ca ti trng ng. Trong xy dng dn dng v cng nghip, ngi ta tiu chun ho cc kiu loi v kch thc cc li ct thp hn, khung ct thp hn ch sn. Tuy nhin, trong xy dng cu cha lm c nh vy. 3.2. Phm vi p dng ca cu b tng ct thp Trong cc cu ng st thng ch p dng cc cu dm gin n c chiu di nhp khng qu 33m. i vi kt c nhp ln hn v vi cc s tnh hc khc, ngi ta thng lm cu thp.

Trong cc cu t, kt cu b tng ct thp thng v b tng ct thp d ng lc c dng rng ri vi mi chiu di nhp t 3 mt n 360 mt. V mi s tnh hc (cu dm, cu vm, cu khung, cu h thng lin hp...), hnh dng khc nhau. Trn cc tuyn ng st v tuyn ng t, cc cu nh v cng thng chim khong 80 n 90% s lng cc cng trnh nhn to trn ng. Do hp l nht v mt duy tu khai thc l lm cc cng trnh bng kt cu b tng ct thp, dnh kt cu thp cho nhng nhp di, nhp cu ng st. Ti cc tuyn ng cp cao, ti ch giao thng thc hin nt giao khc mc khng lm hn ch tc xe chy v bo m an ton. Phng n lm cu vt b tng ct thp l tt nht. 3.3. Cu to chung cc b phn mt cu Phn mt cu bao gm cc b phn sau: - Cc lp ph mt cu xe chy. - L ngi i v lan can trn cu. - ng thot nc. - Khe bin dng. Mi b phn c nhiu kiu cu to khc nhau c p dng linh hot tu tng trng hp c th. 3.3.1. Cc lp ph mt cu ng t (Road Surfaces) Cu to cc lp ph mt cu t c th gm cc lp nh sau (tnh t trn xung di). - Lp b tng nha, dy 5cm. - Lp b tng bo v cho lp phng nc, dy 4cm. - Lp phng nc bng giy du hoc bao ti tm nha ng, dy 1cm.

44

- Lp mui luyn (lp m to dc ngang cu thot nc) c dy thay i tu theo kh cu, st g va lp ny c chiu dy 1cm ri tng dn theo dc ngang. Trong lp b tng bo v ni trn ca cc cu b tng ct thp lp ghp thng t li ct thp ( li vung 10 10cm) gm cc ct thp trn trn ng knh 4 n 6mm. Theo mt s n in hnh ca Vit Nam, cu to cc lp mt cu c th ly mt trong hai dng sau y: - Trng hp dng b tng nha. + Lp trn cng l b tng nha dy 5cm. + Bn di l lp b tng xi mng mc 300, dy 5cm, trong lp ny t li ct thp ng knh 6mm, li vung 10 10cm. - Trng hp khng dng b tng nha. Ch c lp b tng xi mng mc 300, dy 8cm, ti ch trn mt dm lp ghp xong. Trong lp ny cng t li ct thp ng knh 6mm, li vung 10 10cm. 3.3.2. L ngi i v lan can trn cu (Sidewalk Width and Railings) Cu to l ngi i v lan can trn cu rt a dng. Cc dng cu to in hnh ca l ngi i v lan can th hin trn hnh 3.2. Chiu rng ca mi l ngi i trn cu c quy nh l bi s ca 75cm, tu thuc vo lu lng ngi i b qua cu (theo quy nh mc 2.2.2 chng 2). Chiu rng mt di l ngi i k st ng xe chy ly khong 100cm (phn ngi i 75cm v di bo v 25cm). Hin nay trong nhiu n thit k ta thng thy khng b tr l ngi i (hnh 3.2e v 3.2f), v vy ch c di bo v rng 25cm hoc 50cm. Trn b mt l ngi i cn ri lp b tng nha nng hoc lng va xi mng mng 2 n 2,5cm, vi dc ngang 1% v pha phn xe chy. Hin nay trong cc thit k nh hnh thng chn mun kch thc nhp ca dm b tng ct thp l bi s ca 3m. Do cc khi l ngi i lp ghp v khi lan can lp ghp thng di 2,99m c th sn xut nh hnh hng lot ri lp cho cc cu di khc nhau.

4519

19

100

20

40

30

2019

100

75

15

d)

28

15

25 90

e)

100

20 15

30

1%

8

24

95

75

a)

12

10

12

1%

100

125

b)

12

15

15

30

74,5

3 5,5

17

8

3610

2520

f)

90

20

42

15

15

12

c)

817

1% 30

75

110

Hnh 3.2 Cu to lan can v l ngi i trn cu b tng ct thp

45

(kch thc ghi trn hnh v tnh bng cm) a) - L ngi i ton khi; b v c) - L nhi i lp ghp

d) - L ngi i ngn cch vi mt xe chy bng g chn bnh xe e v f) - Cu khng b tr l ngi i

Lan can trn cu c tc dng phng h cho ngi i trn cu v nh hng cho cc phng tin giao thng ra hoc vo cu. Lan can c th c lm bng xy, thp hnh, thp ng, hoc b tng ct thp tu trng hp c th. Cc dng lan can rt phong ph v a dng c sng to ra tu theo quan im k thut, an ton s dng cu v v p kin trc. 3.3.3. ng thot nc (Scupper)

Nc ma t mt cu theo dc ngang ca phn xe chy v ca l ngi i chy v mp tip gip gia di bo v v phn xe chy, chy theo dc dc v cc ming ng thot nc. Do iu kin kh hu Vit Nam thng c ma nhiu v ma tp trung, cc ng thot nc phi c ng knh t nht l 150mm v lm bng cc vt liu bn chu c n mn ca kh quyn. Trn mt ng phi c np chn rc. Cn b tr cc ng thot nc sao cho nc ma thot nhanh v khng b thm vo mt ngoi ca cu hoc chy ln nn ng chui qua di gm cu (nu c). V vy trong trng hp cn thit c th t ng mng dc, ng thot nc thng ng hoc ging t nc. Tuy ng thot nc ch l mt chi tit nh trn cu, gi thnh khng ng k so vi gi thnh c cng trnh cu. Nhng nu thit k chng khng hp l v thi cng sai st s lm gim tui th chung ca cu. Thc t nc ta ch sau 10 n 12 nm khai thc cu xut hin nhiu h hng b tng v ct thp ln cn ng thot nc. Mt dng in hnh ca ng thot nc (hnh 3.3). ng thot nc c th lm bng gang c hoc bng tn dy un cong hn li, hoc bng ng thp, ng cht do. Bn trong v bn ngoi ng cn c qut sn nha ng trc khi lp t ng. Khong cch theo dc cu gia cc ng thng ly t 6 n 10 mt cho t nht 1m2 din tch hng nc ma ca mt cu th ng vi 1cm2 din tch ng thot nc.

5

=

12

450m

m

= 4,5

150

1

2

43

6

240

Hnh 3.3 Cu to ng thot nc thng ng 1 - Bn b tng mt cu; 2 - Lp to dc; 3 - Tng phng nc; 4 - Lp bo v bng BTCT

5 - Lp b tng nha; 6 - Np chn rc 3.3.4. Khe bin dng (Bridge joints) Khe bin dng t v tr u kt cu nhp ni vi kt cu nhp tip theo hoc ni vi m cu. Khe bin dng phi bo m cho cc u kt cu nhp c th chuyn v xoay v chuyn v di mt cch t do di tc dng ca ti trng, ca s thay i nhit v ca cc

46

yu t khc, ph hp vi s tnh ton ca kt cu nhp. Mt khc, khe bin dng phi m bo cho xe chy qua m thun, khng cho nc t mt cu chy xung u kt cu nhp v xung nh tr, m. i vi cc cu nh, cu to khe bin dng rt n gin. Nhp cu cng di, ti trng cng ln th cu to khe bin dng cng phc tp.

2

7

1

50

a)

1005

3

4

100 6

2

10

1

9 505

3

4

8

b)

Hnh 3.4 Cu to khe bin dng (Kch thc ghi trn hnh v tnh bng mm)

a) - Loi c lp ph mt cu lin tc; b) - Loi c lp ph mt cu gin on 1 - Bn b tng mt cu; 2 - Lp to dc; 3 - Tng phng nc

4 - Lp bo v bng BTCT; 5 - Lp b tng nha; 6 - Matit bitum 7 - Chi tit b bng ng thau hoc tn trng km; 8 - Thp gc 9 - Thp bn y trt kiu ci rng lc; 10 - Thp hnh mng

Trong cc cu t, nu chuyn v c 0,5 n 1cm th lp ph mt cu t lin tc qua khe bin dng (hnh 3.4a). Khe h c t tm tn trng km lm chi tit b mm. Cc u chi tit b c lin kt cht vi b tng ca hai kt cu nhp. Tng phng nc c t lin tc bn trn chi tit b. Trn l matit bitum lp ch gin on ca lp b tng bo v. trnh cho lp b tng nha trn cng khng b nt ti v tr khe bin dng, cn t bn trn lp b tng bo v mt lp giy du di 1 n 1,5m. Nu chuyn v ln t 1,5 n 2cm th phi lm gin on cc lp ph mt cu v thay bng bn thp t ng cao mt cu (hnh 3.4b). Cc mp bn b tng ct thp u c thp gc vin bo v. thot nc phi t mng thot nc theo hng ngang cu. Bn thp c th trt c dc cu. Nu chuyn v cng ln th bn thp trt cng dy v c th phi t cc l xo thng ng p cht bn thp trt vo bn thp c nh. 3.4. Cu bn m nh b tng ct thp thng (Slab superstructures) Vi khu tnh khng khng qu 6m, mt nhp, cc cu t thng c lm theo kiu cu bn m nh bn khp (hnh 3.5). S tnh hc ca cu l mt khung ch nht c bn khp. Trong hai thanh ng l hai tng m nh, thanh ngang trn chnh l kt cu nhp bn, thanh ngang di l cc thanh chng bng b tng ct thp (thng b tr ba thanh chng cho mt nhp). V mt kt cu, y l s kt cu bin dng hnh hc. Tuy nhin v kt cu b ngm cht trong t, chu p lc y ngang cn bng ln nhau nn khng b bin dng hnh hc.

Trong khi thi cng cu, ch c tin hnh p t sau khi lm xong kt cu nhp bn v cc thanh chng. Phi p t theo tng lp v tin hnh p ng thi c hai bn sau m cc lc y ngang do t p vo cu gn nh cn bng nhau.

47

Tng m nh chu mmen un rt nh so vi tng m nng thng thng (vi s chu lc nh dm hng thng ng). Do tng m nh ch bng 1/7 n 1/6 chiu cao ca n. M nh c chn trong t vi chiu su ti thiu l 1,5m, tng cnh m c th thng hoc cho xin gc khong t 200 n 400 so vi trc ngang cu. Thng thng kt cu nhp bn c lm bng b tng ct thp mc 200, tng thn m bng xy hoc b tng hay b tng ct thp mc 150, m m bng b tng ct thp mc 200. Cc ct thp neo kt cu nhp bn vo m m, t cch nhau t 0,5 n 1m, c ng knh bng ng knh ct thp ch ca kt cu bn.

Kt cu nhp bn c th thi cng ti ch hoc lp ghp, thng c chiu dy t 1/18 n 1/12 nhp tnh ton ca bn. 3.4.1. Kt cu nhp bn ton khi Kt cu bn bng b tng ct thp mc 200, ct thp dc ch chu lc b tr ri tng thanh loi trn trn nhm A - I hoc c g nhm A - II. gn gi cn phi un khong 30 n 50% ct thp dc chu lc di ln ti hai hoc ba ch, cch gi trong khong 1/6 n 1/4 khu nhp. Gc un thng thng tt nht i vi kt cu nhp bn l 300 (v b dy bn mng). Cc ct thp phn b loi trn trn nhm A - I c ng knh 8mm c t ti cc v tr c ct dc un xin v nhng ch khc t theo mt khng t hn 4 thanh trn 1m di.

Hnh 3.6 gii thiu kt cu nhp bn ton khi khu tnh khng l 3m, chiu dy bn 22cm, khu tnh ton 3,22m v chiu di bn 3,58m, bn c thit k kh cu K - 7 + 2 0,25m, khng l ngi i, ti trng thit k H - 10; X - 60. 3.4.2. Kt cu nhp bn lp ghp n gin v cu to, kt cu bn c chia thnh tng khi lp ghp v thng dng dng mt ct ngang cc khi hnh ch nht (khi gia) v hnh ch L (khi bin) vi b mt bn c khot lm vo sau khi t tt c cc khi bn vo v tr th thi cng cc mi ni kiu cht gia chng (cn gi l mi ni t, c dng ph bin hn c). Ct thp dc ch chu lc trong cc khi cng b tr ri tng thanh v s dng loi ct thp nh cu bn ton khi, thng thng khng b tr ct thp xin, m ch b tr c ct thp dc v ct thp cu to lin kt thay cho ct thp ai bng thp trn trn ng knh 6 hoc 8mm t cch nhau khng t hn 4 thanh trn 1m di. B tng bn mc 200 hoc c th mc 250.

48

49

50

Trn hnh 3.7 l cu to kt cu nhp bn vi L0 = 6m, chiu di bn 6,58m, b dy bn 32cm, khu tnh ton 6,32m, kh cu K - 7 khng l ngi i, ti trng thit k H - 10; X - 60. Cc khi bn nm gia rng 100cm, hai khi bin rng 75cm c g t lan can. ph hp vi s cu bn m nh bn khp, mi u khi phi cha hai l lng vo ct thp ch sn trn nh hai m. Sau khi t xong cc khi bn st nhau, t cc on ct thp xon l xo trong khe h dc gia cc khi bn ri chn va xi mng lp kn khe (hnh 3.8). Nh vy to c mi ni kiu cht gia cc khi bn.

5 6 5 Chn va xi mng

2.5 n x 5 2.5

Chi tit ct thp xon l xo8 8

76

66

7

5

Hnh 3.8 Cu to mi ni kt cu nhp bn lp ghp L0 = 6m , L = 6.58m (Kch