Thiết kế mặt cắt ngang liên hợp ứng suất trước trong RCS

Tạo dự án mới 

Ban đầu, cần thiết lập một dự án mới dưới dạng cấu kiện 1D theo giai đoạn/ứng suất trước/liên hợp.

Cấu kiện thiết kế

Sau khi xác định hình học mặt cắt ngang và bố trí cốt thép, tiến trình thời gian trong tab Construction Stages được xác định. Tất cả các mốc thời gian quan trọng trong quá trình thi công được xác định (chẳng hạn như đổ bê tông phần đầu tiên của mặt cắt ngang dầm đúc sẵn, căng sau, đổ bê tông phần thứ hai của mặt cắt ngang bản liên hợp, tĩnh tải chồng lên, và thời điểm tuổi thọ thiết kế). Các giai đoạn thi công đã xác định được tự động truyền sang tab Action Stages.

Giai đoạn tác động

Từ góc độ kiểm tra tiêu chuẩn mặt cắt ngang liên hợp, tab Action Stages là quan trọng nhất. Việc xác định trạng thái ứng suất ban đầu của mặt cắt ngang được tính toán bằng Phân tích phụ thuộc thời gian (TDA) là rất quan trọng, vì sự gián đoạn ứng suất (mặt phẳng dịch chuyển biến dạng) tại mặt tiếp xúc giữa hai loại bê tông khác nhau có thể quyết định cơ chế phá hoại ở trạng thái giới hạn.

Trạng thái ban đầu của mặt cắt ngang

Trạng thái ban đầu của mặt cắt liên hợp được thiết lập trong bảng "Effects in cross-section components". Có thể chọn hai tùy chọn để xác định trạng thái ban đầu – nội lực và mặt phẳng biến dạng. Việc xác định nội lực thu được từ TDA được tính toán bởi phần mềm bên thứ ba (Midas, SCIA, v.v.) sẽ dễ dàng hơn nhiều.

Bảng "Effects in cross-section components" chứa nội lực dưới dạng tổng hợp của:

• Tất cả tải trọng thường xuyên tác động trong giai đoạn thi công được xét
• Tổng hiệu ứng của ứng suất trước (hiệu ứng sơ cấp và thứ cấp của cáp DƯL có bám dính và không bám dính bên trong, hiệu ứng sơ cấp và thứ cấp của cáp DƯL bên ngoài)
• Từ biến (creep, co ngót)

Hầu hết các phần mềm bên thứ ba (Midas, SCIA, v.v.) trình bày nội lực của từng phần của mặt cắt ngang liên hợp liên quan đến trọng tâm của phần mặt cắt ngang được xét (ví dụ, mô men uốn trong dầm đúc sẵn liên quan đến trọng tâm của dầm đúc sẵn C_g,1). RCS application liên kết nội lực với trọng tâm của mặt cắt ngang thực tế (nút "Actual" trên thanh ribbon) hoặc trọng tâm của mặt cắt liên hợp cuối cùng C_g,i (nút "Entire" trên thanh ribbon). Việc chuyển đổi nội lực thu được từ phần mềm bên thứ ba sang RCS có thể được thực hiện theo các công thức sau:

\[N_{i}^{T} = N_{i}\] 

\[M_{i}^{T} = M_{i}-N_{i}\times e_{i}\]

N_i^T  .   .   .   .   lực dọc trong phần được xét của mặt cắt liên hợp được quy đổi về trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa

M_i^T .   .   .   .    mô men uốn trong phần được xét của mặt cắt liên hợp được quy đổi về trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa

N_i     .   .   .   .    lực dọc trong phần được xét của mặt cắt liên hợp liên quan đến trọng tâm của phần mặt cắt ngang được xét

M_i   .   .   .   .   mô men uốn trong phần được xét của mặt cắt liên hợp liên quan đến trọng tâm của phần mặt cắt ngang được xét

Lưu ý: Việc giữ nguyên quy ước dấu được trình bày trong hình dưới đây là quan trọng để tính toán lại nội lực.

C_g,i  .   .   .   .   trọng tâm của mặt cắt liên hợp được lý tưởng hóa (E_cm(28) được xét)

C_g,1 .   .   .   .   trọng tâm của phần một – dầm đúc sẵn (phần màu xám nhạt)

C_g,2 .   .   .   .   trọng tâm của phần hai – bản liên hợp (phần màu xám đậm)

e_y,1 .   .   .   .   khoảng cách từ C_g,1 đến C_g,i

e_y,2 .   .   .   .   khoảng cách từ C_g,2 đến C_g,i

e_p   .   .   .   .   khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép ứng suất trước đến C_g,i

Nội lực N1, My,1, N2 và My,2 được xác định cho kết cấu liên hợp được mô hình hóa trong phần mềm bên thứ ba và chịu tải theo phương đứng. Để nhập nội lực chính xác vào RCS app, cần thực hiện tính toán lại như sau:

 Phần 1 (dầm đúc sẵn)

\[N_{1}^{T} = N_{1}\] 

\[M_{y}^{T},_{1} = M_{y},_{1}-N_{1}\times e_{y},_{1}\]

N₁^T  .   .   .   .   lực dọc trong dầm đúc sẵn được quy đổi về trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa C_g,I (giá trị âm cho lực nén)

M_y,1^T  .   .   .   mô men uốn trong dầm đúc sẵn được quy đổi về trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa C_g,i

N₁    .   .   .   .   lực dọc trong dầm đúc sẵn liên quan đến trọng tâm của dầm đúc sẵn C_g,1

M_y,1   .   .   .    mô men uốn trong dầm đúc sẵn liên quan đến trọng tâm của dầm đúc sẵn C_g,1

e_y,1 .   .   .   .   khoảng cách từ trọng tâm của dầm đúc sẵn C_g,1 đến trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa C_g,i (trong trường hợp này, giá trị âm của độ lệch tâm được xét)

Phần 2 (bản liên hợp)

\[N_{2}^{T} = N_{2}\] 

\[M_{y}^{T},_{2} = M_{y},_{2}-N_{2}\times e_{y},_{2}\]

N₂^T  .   .   .   .   lực dọc trong bản liên hợp được quy đổi về trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa C_g,i

M_y,2^T  .   .   .    mô men uốn trong bản liên hợp được quy đổi về trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa C_g,i

N₂    .   .   .   .   lực dọc trong bản liên hợp liên quan đến trọng tâm của bản liên hợp C_g,2

M_y,2   .   .   .     mô men uốn trong bản liên hợp liên quan đến trọng tâm của bản liên hợp C_g,2

e_y,2   .   .   .   .   khoảng cách từ trọng tâm của bản liên hợp C_g,2 đến trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa C_g,i (trong trường hợp này, giá trị dương của độ lệch tâm được xét)

Nhờ phép chuyển đổi này, có thể xác định được tổng nội lực trong mặt cắt ngang liên hợp.

\[N=N_{1}^{T}+N_{2}^{T}\]

\[M_{y}=M_{y}^{T},_{1}+M_{y}^{T},_{2}\]

Lưu ý: Quá trình chuyển đổi nội lực tác động theo phương ngang cũng tương tự như trình bày ở trên.

Ứng suất trong cốt thép

Bước quan trọng tiếp theo là xác định ứng suất ban đầu trong cốt thép thanh và cáp DƯL. RCS application có thể tính toán ứng suất trong cốt thép thanh tự động, vì vậy nên giữ nguyên cài đặt "Based on a component initial".

Nếu cốt thép ứng suất trước được thiết kế, ứng suất trong từng cáp DƯL cho tất cả các giai đoạn thi công hiện có phải được xác định (xem Chương 2). RCS application cho phép xác định giá trị ứng suất trong cáp DƯL sau tổn thất dài hạn được tính toán bằng TDA ("Stress after long-term losses") hoặc xác định tổn thất ứng suất trước ngắn hạn và dài hạn ước tính ("Estimation of prestressing losses").

Tổng hiệu ứng của ứng suất trước

RCS application nhận biết hai loại hiệu ứng ứng suất trước – hiệu ứng sơ cấp và thứ cấp của ứng suất trước. Cả hai loại đều được giả định tác động lên mặt cắt liên hợp cuối cùng. Hiệu ứng ứng suất trước được xác định cho từng giai đoạn thi công để nắm bắt tổn thất ứng suất trước dài hạn. Hiệu ứng sơ cấp của ứng suất trước được tính toán tự động theo đặc tính cáp DƯL (vị trí trong mặt cắt ngang, diện tích cáp DƯL và ứng suất trong cáp DƯL ở giai đoạn thi công được xét). Nội lực do ứng suất trước sơ cấp tại thời điểm 10 ngày được tính như sau:

\[N_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\]

\[M_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\times e_{p}\]

N_p,10^P  .   .   .   lực dọc trong mặt cắt ngang do hiệu ứng sơ cấp của cốt thép ứng suất trước có bám dính tại thời điểm được xét (10 ngày)

M_p,10^P  .   .   .   mô men uốn trong mặt cắt ngang do hiệu ứng sơ cấp của cốt thép ứng suất trước có bám dính tại thời điểm được xét (10 ngày)

A_p    .   .   .   .   diện tích cốt thép ứng suất trước có bám dính

σ_p,10     .   .   .   ứng suất trong cốt thép ứng suất trước tại thời điểm được xét (10 ngày)

e_p     .   .   .   .   khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép ứng suất trước đến trọng tâm của mặt cắt ngang liên hợp cuối cùng được lý tưởng hóa C_g,i

Người dùng luôn xác định hiệu ứng thứ cấp của ứng suất trước. Nội lực được xác định trong bảng bao gồm:

• Tổng hiệu ứng của cốt thép ứng suất trước không bám dính hoặc bên ngoài (nếu người dùng đã xác định loại cốt thép này trong mô hình tính toán tổng thể).

Tổng hợp hiệu ứng sơ cấp và thứ cấp được xác định trong bảng hiển thị ở trên sẽ tự động được sao chép vào bảng trong mục "Internal forces". Cần xác định ứng suất trước một cách cẩn thận và chính xác để tránh kết quả không chính xác.

Nội lực

Cần thực hiện một số bước cuối cùng để kiểm tra tiêu chuẩn chính xác mặt cắt ngang liên hợp. Trong "Section", cần xác định "Extremes" cho mỗi thời điểm cần thực hiện kiểm tra tiêu chuẩn. Các thời điểm cực trị đã xác định phải tương ứng với các thời điểm được xác định trong "Construction stages" (chương 2). Sau đó, các giá trị nội lực chính xác để tính toán trạng thái ban đầu của mặt cắt ngang sẽ được lấy từ tab "Action stages".

Các loại nội lực tác động khác phải được xác định trong tab "Internal forces". Nội lực được xác định riêng cho từng cực trị.

Tải trọng thường xuyên

Các hàng có tên "Permanent Sum G_dj" dùng để nhập giá trị tổ hợp của tải trọng thường xuyên (bao gồm hệ số tải trọng) tác động trong giai đoạn thi công được xét.

Nội lực thường xuyên có thể được xác định thủ công hoặc nhập từ "Action stages" nhờ các lệnh trên thanh ribbon. Khi nhập nội lực ULS từ "Action stages", người dùng có thể đặt hệ số tải trọng cho tải trọng thường xuyên.

Khi nhập nội lực thường xuyên từ "Action stages", các quy tắc sau được áp dụng:

• Giá trị tổ hợp của nội lực cho kiểm tra ULS được tính như sau

Permanent Sum = (Initial effects of section – Total effects of prestressing) ·γ_Gj,sup

• Giá trị tổ hợp của nội lực cho kiểm tra SLS được tính như sau

Permanent Sum = Initial effects of section – Total effects of prestressing

Tải trọng biến đổi

Giá trị kết quả của nội lực do tải trọng biến đổi (bao gồm hệ số tổ hợp tải trọng) được người dùng xác định thủ công. Các giá trị này thường được lấy từ phân tích kết cấu tổng thể.

Hiệu ứng của ứng suất trước

Tổng hiệu ứng của ứng suất trước được tự động nhập từ tab "Action stages" dưới dạng tổng hợp của hiệu ứng sơ cấp và thứ cấp của ứng suất trước được xác định trong tab "Total effects of prestressing" (chương 3.3). Người dùng không thể chỉnh sửa các giá trị này.