Bài giảng Nhập môn cầu: Chương 2 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển (P3)

11/5/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Website: http://www.nuce.edu.vn Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: http://bomoncau.tk/ NHẬP MÔN CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: http://nhapmoncau.tk/ Link dự phòng: https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐ vietnamese/nhap‐mon‐cau Hà Nội, 10‐2013 2.3. Nguyên lý T.kế và tính toán cầu theo TTGH • 2.3‐1. Triết lý thiết kế của tiêu chuẩn 22TCN‐272‐05 – Theo điều 1.3.1. (22TCN‐272.05): “Cầu phải được thiết kế theo các TTGH quy định để đạt được các mục tiêu thi công được, an toàn và sử dụng được, có xét đến khả năng dễ kiểm tra, tính kinh tế và mỹ quan.” – Kết cấu được thiết kế phải thỏa mãn tất cả các TTGH xét cả về tổng thể lẫn cục bộ. – Nguyên lý đảm bảo an toàn trong thiết kế theo bất kỳ phương pháp nào đều là: hiệu ứng của tải trọng phải nhỏ hơn sức kháng của kết cấu. Hiệu ứng của tải trọng ≤ Sức kháng 125 1 11/5/2013 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) – Tiêu chuẩn 22TCN‐272‐05 được Bộ GTVT ban hành năm 2005 dựa trên Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 1998 (Mỹ). – Tiêu chuẩn 22TCN‐272‐05 sử dụng triết lý thiết kế như sau:   iQi    Rn Hiệu ứng của tải trọng ≤ Sức kháng tính toán • Chú ý rằng hai vế của bất đẳng thức trên phải được xem xét trong cùng một điều kiện hay nói cách khác, giá trị của 2 vế bất đẳng thức phải được xem xét trong cùng một TTGH • Để tính tới sự biến động ở cả 2 vế của bất đẳng thức trên, phía sức kháng được nhân với hệ số sức kháng φ (thường < 1) và phía trải trọng nhân với hệ số tải trọng γ (thường > 1). 126 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) i i Rn • Vế trái: hiệu ứng tải trọng ở một trạng thái giới hạn cụ thể là tổ hợp của nhiều loại tải trọng (Qi) với các mức độ tác dụng khác nhau được dự đoán trước. Do vậy hiệu ứng của tải trọng được biểu thị là tổng của các giá trị γiQi • Vế phải: Rn là sức kháng danh định. Tích số φRn được gọi là sức kháng tính toán. • Bất đẳng thức trên bao gồm cả hệ số tải trọng γ và hệ số sức kháng φ nên phương pháp thiết kế được gọi là “Phương pháp hệ số tải trọng và sức kháng”. Tên tiếng anh: Load and Resistance Factor Design (LRFD). 127 2 11/5/2013 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) • Hệ số tải trọng γi của mỗi loại tải trọng cần phải tính đến sự không chắc chắn về: – Độ lớn của tải trọng; – Vị trí của tải trọng; – Các tổ hợp tải trọng có thể xảy ra. i i Rn • Hệ số sức kháng φ ở một trạng thái giới hạn cần phải tính đến sự không chắc chắn về: – Tính chất của vật liệu; – Các biểu thức xác định cường độ; – Tay nghề công nhân; – Kiểm soát chất lượng công trình; – Ảnh hưởng của các hư hỏng hay khuyết tật của kết cấu… 128 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) • Trong việc lựa chọn hệ số tải trọng và sức kháng cho cầu, lý thuyết độ tin cậy đã được áp dụng cho các dữ liệu về cường độ của vật liệu và đồng thời áp dụng phương pháp thống kê về trọng lượng vật liệu cũng như tải trọng xe. i i Rn 129 3 11/5/2013 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) Ưu điểm của phương pháp LRFD: Xét đến sự khác nhau của cả tải trọng và sức kháng; Đạt được mức độ an toàn tương đối đồng đều giữa các cấu kiện khác nhau, các TTGH khác nhau và các loại cầu khác nhau. Nhược điểm của phương pháp LRFD: Yêu cầu hiểu biết cơ bản về lý thuyết xác suất và thống kê; Yêu cầu có các số liệu thống kê đầy đủ và các thuật toán thiết kế xác suất để có thể chỉnh lý hệ số sức kháng trong từng trường hợp riêng. 130 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) • 2.3‐2. Các trạng thái giới hạn (TTGH) – Định nghĩa TTGH: • Trạng thái giới hạn là trạng thái mà tại đó công trình hoặc các bộ phận của nó ngừng đáp ứng các nhiệm vụ đã được thiết kế. – Chú ý, khi thiết kế theo TTGH thì mọi TTGH đều được xem là quan trọng như nhau. – Thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN‐272‐05 là phải thỏa mãn tất cả các TTGH, xét cả về tổng thể lẫn cục bộ và được thể hiện bằng biểu thức sau: i iQi   Rn Hiệu ứng tính toán của tải trọng ≤ Sức kháng tính toán 131 4 11/5/2013 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) i iQi  .Rn ηi – hệ số điều chỉnh tải trọng γi – hệ số tải trọng, là số nhân dựa trên thống kê dùng cho hiệu ứng lực Qi – hiệu ứng tải trọng φ – hệ số sức kháng, là số nhân dùng cho sức kháng danh định Rn – Sức kháng danh định • Đối với các TTGH cường độ mà các tải trọng sử dụng hệ số tải trọng γi max thì hệ số điều chỉnh tải trọng là: ηi = ηD ηR ηI ≥ 0.95 Trong đó: + ηD liên quan đến độ dẻo (ηD ≥ 1.05 cho các cấu kiện và liên kết không dẻo;ηD = 1 cho các thiết kế thông thường; ηD ≥ 0.95 cho các cấu kiện có dùng biện pháp tăng tính dẻo) – điều 1.3.3. + ηR liên quan đến độ dư thừa (ηR ≥ 1.05 cho các cấu kiện không dư thừa; ηR = 1 cho các mức dư thông thường;ηD ≥ 0.95 cho các mức dư đặc biệt) – điều 1.3.4. + ηI liên quan đến độ quan trọng (ηI ≥ 1.05 cho các cầu quan trọng; ηI = 1 cho các cầu điển hình; ηI ≥ 0.95 cho các cầu ít quan trọng) – điều 1.3.5. 132 Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo) i iQi  .Rn ηi – hệ số điều chỉnh tải trọng γi – hệ số tải trọng, là số nhân dựa trên thống kê dùng cho hiệu ứng lực Qi – hiệu ứng tải trọng φ – hệ số sức kháng, là số nhân dùng cho sức kháng danh định Rn – Sức kháng danh định • Đối với các TTGH cường độ mà các tải trọng sử dụng hệ số tải trọng γi min thì hệ số điều chỉnh tải trọng là: i =  D RI  1 • Đối với các TTGH không phải là TTGH cường độ thì các hệ số : ηD = ηR = ηI = 1 133 5 ... - tailieumienphi.vn