Các phần việc khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai
Các công việc cần phải làm khi tính toán kết cấu bê tông cốt thép ở trạng thái giới hạn thứ hai.
Tính toán về sự hình thành khe nứt
Nội dung của việc tính toán này là xác định khả năng chống nứt của cấu kiện ( còn gọi là nội lực làm xuất hiện khe nứt trên tiết diện ). Nếu nội lực do tải trọng sử dụng gây ra không vượt quá khả năng chống nứt thì cấu kiện không bị nứt.
Tính toán về sự mở rộng khe nứt
Nội dung của việc tính toán này là xác định bề rộng khe nứt trên tiết diện thẳng góc và tiết diện nghiêng sau đó so sánh với bề rộng khe nứt giới hạn được ghi trong các tiêu chuẩn thiết kế. Nếu giá trị bề rộng khe nứt tính được không vượt quá giá trị giới hạn thì đạt yêu cầu về an toàn.
Tính toán về sự khép kín khe nứt theo trang thái giới hạn hai
Các khe nứt tồn tại thường xuyên ( do tải trọng thường xuyên tác dụng dài hạn gây ra ) sẽ là rất nguy hiểm đối với cốt thép ở góc độ bị ăn mòn ( gỉ ). Nếu sau khi tải trọng tạm thời được dỡ bỏ, khe nứt được khép lại thì đạt yêu cầu về an toàn
Tính toán biến dạng của cấu kiện
Nội dung của việc tính toán này là xác định chuyển vị của cấu kiện và so sánh nó với chuyển vị giới hạn được ghi trong các tiêu chuẩn thiết kế. Nếu giá trị chuyển vị tính được không vượt quá chuyển vị giới hạn thì đạt yêu cầu về an toàn.
Tính toán về sự hình thành và mở rộng khe nứt theo trang thái giới hạn hai
Đối với kết cấu bê tông cố thép nói chung, khe nứt có thể xuất hiện do:
- Biến dạng ván khuôn
- Do co ngót của bê tông
- Do sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm
- Do sự tác dụng của tải trọng
- Và các tác động khác
Khi trong bê tông xuất hiện ứng suất kéo vượt quá cường độ chịu kéo của nó thì bê tông bắt đầu bị nứt. Ở thời điểm mới nứt, mắt thường không nhìn thấy được, chỉ khi bề rộng khe nứt từ 0,005mm trở lên mới thấy
- Khe nứt có thể làm cho công trình mất khả năng chống thấm, làm cho bê tông không bảo vệ được cốt thép khỏi bị ăn mòn vì tác dụng xâm thực của môi trường.
- Không phải mọi khe nứt đều nguy hiểm. Ngay cả khi có tải trọng tác dụng vẫn có thể cho phép hoặc không cho phép xuất hiện khe nứt
Để phục vụ cho việc thiết kế kết cấu bê tông cốt thép; về những vấn đề có liên quan đến khe nứt trong vùng kéo; người ta chia ra ba cấp khả năng chống nứt căn cứ vào điều kiện làm việc của chúng và loại cốt thép được dùng:
- Cấp 1: Không cho phép xuất hiện khe nứt
- Cấp 2: Cho phép xuất hiện khe nứt ngắn hạn với bề rộng hạn chế acrc1; nhưng chắc chắn khe nứt sẽ được khép kín trở lại khi đã dỡ bỏ tải trọng tạm thời. Điều này chỉ có thể xảy ra khi trong bê tông có một giá trị ứng suất nén trước σb>=0,5MPa. Đồng thời dưới tác dụng của tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn và ngắn hạn, trong cốt thép ứng lực trước; không xuất hiện biến dạng không khôi phục.
- Cấp 3: Cho phép xuất hiện khe nứt ngắn hạn với bề rộng hạn chế acrc1; và cho phép xuất hiện khe nứt dài hạn với bể rộng hạn chế acrc2
- Khe nứt ngắn hạn là do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời gây ra
- Khe nứt dài hạn là do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn gây ra
- Cấp chống nứt ( acrc1 ) và bề rộng khe nứt giới hạn ( acrc2 ) của cấu kiện bê tông cố thép; để hạn chế khả năng chống thấm của kết cấu được cho ở bảng bên dưới
- Cấp chống nứt ( acrc1 ) và bề rộng khe nứt giới hạn ( acrc2 ) của cấu kiện bê tông cố thép; để bảo vệ cốt thép được cho ở bảng bên dưới
- Tải trọng dùng để tính kết cấu bê tông cốt thép theo sự hình thành; và mở rộng khe nứt được lấy theo bảng tra bên dưới ;(trong đó phần tải trọng tác dụng dài hạn và ngắn hạn được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995 )
Tính toán biến dạng của cấu kiện bê tông cốt thép
Ngày ngay để đạt được hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và mỹ thuật. Người ta có xu hướng giảm kích thước tiết diện của cấu kiện; sử dụng vật liệu ( bê tông và cốt thép ) có cường độ cao. Điều đó dẫn tới việc tăng quá mức biến dạng ( độ võng, chuyển vị ngang ) của kết cấu.
Biến dạng quá lớn có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng kết cấu một cách bình thường như:
- Làm mất mỹ quan
- Làm bong lớp ốp, trát
- Làm hỏng trần treo
- Hoặc gây tâm lí sợ hãi cho người sử dụng
Vì vậy phải tính toán biến dạng và khống chế nó không được vượt quá một giá trị giới hạn quy định
Độ võng giới hạn đối với một số cấu kiện được cho ở bảng tra bên dưới
- Đọc thêm phụ lục C của tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 để biết thêm các quy định khác về biến dạng
Độ võng được tính toán theo tải trọng tác dụng khi kết cấu làm việc trong điều kiện bình thường; tức là ứng với độ tin cậy về tải trọng γf=1. Trường hợp có vượt tải cũng chỉ là nhất thời; độ võng tăng lên nhất thời sẽ giảm đi khi tải trọng trở lại bình thường
Biến dạng của cấu kiện bê tông cốt thép được tính toán; theo các phương pháp của cơ học kết cấu; trong đó phải thay độ cứng đàn hồi bằng độ cứng có xét đến biến dạng dẻo của bê tông; có xét tới sự có mặt của cốt thép trong tiết diện và sự xuất hiện khe nứt; trong vùng kéo của tiết diện ở một đoạn nào đó trên trục dọc của cấu kiện
Đối với những đoạn của cấu kiện mà trên đó không xuất hiện khe nứt trong vùng kéo; độ cong của cấu kiện được tính toán như đối với vật thể đàn hồi.