THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG SẮT KHỔ 1435 MM, VẬN TỐC ĐẾN 350 KM/H -
PHẦN 3: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
Railway Bridge Design with gauge 1435 mm, speed up to 350 km/h -
Part 3: Loads and Actions
MỤC LỤC
1 Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu
3.1 Thuật ngữ và định nghĩa
3.2 Ký hiệu
4 Phân loại, tên gọi, tổ hợp tải trọng
4.1 Phân loại
4.1.1 Trọng lượng bản thân
4.1.2 Tải trọng áp đặt
4.2 Các tải trọng và tác động
4.3 Tổ hợp tải trọng và tác động
5 Các trường hợp thiết kế
5.1 Quy định chung
5.2 Tải trọng thường xuyên
5.3 Tải trọng áp đặt (imposed loads)
6 Khối lượng thể tích (γ) và trọng lượng bản thản (G)
6.1 Khối lượng thể tích
6.2 Trọng lượng bản thân của các bộ phận công trình
6.2.1 Đại diện của tải trọng
6.2.2 Giá trị đặc trưng của trọng lượng bản thân
7 Tải trọng gió
7.1 Yêu cầu chung
7.2 Mô hình hóa các tác động của gió
7.3 Vận tốc gió và áp lực vận tốc gió
7.3.1 Cơ sở tính toán
7.3.2 Các giá trị cơ bản
7.3.3 Gió trung bình
7.3.4 Rối loạn của gió
7.3.5 Áp lực vận tốc đỉnh
7.4 Các tác động của gió
7.4.1 Tổng quát
7.4.2 Áp lực gió lên các bề mặt
7.4.3 Lực gió (Fw)
7.5 Hệ số kết cấu
7.6 Các hệ số lực và hệ số áp lực cho các dạng kết cấu
7.7 Tải trọng gió lên cầu
7.7.1 Tổng quát
7.7.2 Lựa chọn quy trình tính phản ứng
7.7.3 Hệ số lực
7.7.4 Trụ cầu
8 Tải trọng do nhiệt (Tk)
8.1 Yêu cầu chung
8.2 Đại diện của tải trọng do nhiệt
8.3 Sự thay đổi nhiệt trong cầu
8.3.1 Các loại kết cấu mặt cầu
8.3.2 Xem xét các tác động nhiệt
8.3.3 Thành phần nhiệt độ đều
8.3.4 Chuyển vị do nhiệt thiết kế
8.4 Các thành phần nhiệt độ không đều
8.4.1 Thành phần tuyến tính phương đứng (Cách tiếp cận 1)
8.4.2 Thành phần nhiệt độ phi tuyến phương đứng (Cách tiếp cận 2)
8.4.3 Gradient nhiệt phương ngang
8.4.4 Gradient nhiệt giữa các thành của dầm hộp bê tông
8.5 Tác động đồng thời của thành phần nhiệt độ đều và Gradient nhiệt
8.6 Chênh lệch thành phần nhiệt độ đều giữa các cấu kiện khác nhau
8.7 Hiệu ứng nhiệt với trụ cầu
9 Tải trọng trong quá trình thi công (Qc)
9.1 Yêu cầu chung
9.2 Phân loại
9.3 Các trường hợp thiết kế và các trạng thái giới hạn
9.3.1 Yêu cầu chung - định nghĩa các trường hợp thiết kế
9.3.2 Trạng thái giới hạn cường độ
9.3.2 Trạng thái giới hạn sử dụng
9.4 Biểu diễn các tải trọng
9.4.1 Yêu cầu chung
9.4.2 Tải trọng trong quá trình vận chuyển
9.4.3 Tải trọng địa kỹ thuật
9.4.4 Tải trọng do ứng suất trước
9.4.5 Biến dạng trước
9.4.6 Hiệu ứng do nhiệt độ, co ngót, thùy hóa
9.4.7 Tải trọng do gió
9.4.8 Tải trọng do nước
9.4.9 Tải trọng thi công
9.4.10 Tải trọng sự cố trong thi công
9.4.11 Tải trọng động đất trong thi công
10 Tải trọng sự cố (Ad)
10.1 Yêu cầu chung
10.2 Phân loại
10.3 Các trường hợp thiết kế
10.3.1 Yêu cầu chung
10.3.2 Các trường hợp thiết kế sự cố - chiến lược cho tải trọng sự cố được nhận dạng
10.3.3 Trường hợp thiết kế sự cố - chiến lược để giới hạn sự phát triển phá hủy cục bộ
10.4 Va chạm
10.4.1 Yêu cầu chung
10.4.2 Đại diện của tải trọng
10.4.3 Tải trọng sự cố do phương tiện giao thông đường bộ gây ra
10.4.4 Tải trọng sự cố do trật ray bên dưới hoặc bên cạnh công trình
10.4.5 Tải trọng sự cố do tàu thuyền gây ra
11 Hoạt tải đường sắt
11.1 Quy định chung
11.2 Phân loại tải trọng
11.2.1 Yêu cầu chung
11.2.2 Tải trọng biến đổi
11.2.3 Tải trọng cho trường hợp thiết kế sự cố
11.3 Các trường hợp thiết kế
11.4 Tải trọng và các tác động cho cầu đường sắt
11.4.1 Quy định chung
11.4.2 Biểu diễn của tải trọng- bản chất của tải trọng đường sắt
11.4.3 Tải trọng thẳng đứng, giá trị đặc trưng (hiệu ứng tĩnh), độ lệch tâm và phân bố tải trọng
11.4.4 Hiệu ứng động (kể cả cộng hưởng)
11.4.5 Tải trọng ngang - các giá trị đặc trưng
11.4.6 Lực khí động do đoàn tàu đi qua (qik)
11.4.7 Trật ray và các tác động khác trên cầu đường sắt
11.4.8 Áp dụng hoạt tải trên cầu đường sắt
11.4.9 Tải trọng giao thông cho mỏi
12 Tải trọng nước
13 Tải trọng do áp lực đất, ma sát âm, lún và lún lệch
14 Tải trọng động đất
15 Lực ma sát gối cầu
16 Tác động do từ biến và co ngót của bê tông
17 Lực hãm tích lũy do phương pháp thi công
Phụ lục A (Tham khảo) Các hiệu ứng địa hình
Phụ lục B (Tham khảo) Kích động xoáy và các mất ổn định khí đàn hồi
Phụ lục C (Tham khảo) Đặc trưng động lực của kết cấu
Phụ lục D (Tham khảo) Nhiệt độ không khí trong bóng râm lớn nhất và nhỏ nhất sử dụng trong thiết kế
Phụ lục E (Quy định) Chênh lệch nhiệt độ đối với các chiều dày lớp phủ mặt cầu khác nhau
Phụ lục F (Quy định) Quy định tải trọng trong quá trình thi công bổ sung cho cầu
Phụ lục G (Tham khảo) Tải trọng lên công trình trong quá trình thay đổi, cải tạo hoặc phá dỡ
Phụ lục H (Tham khảo) Thông tin về việc đánh giá rủi ro
Phụ lục I (Tham khảo) Thiết kế động đối với va chạm
Phụ lục J (Quy định) Hệ số động 1+φ cho các đoàn tàu thực
Phụ lục K (Quy định) Cơ sở đánh giá mỏi cho kết cấu cầu đường sắt
Phụ lục L (Tham khảo) Giới hạn áp dụng cho mô hình tải trọng HSLM và lựa chọn đoàn tàu phổ thông tới hạn từ HSLM-A
Phụ lục M (Tham khảo) Tiêu chí thỏa mãn nếu không yêu cầu phân tích động lực
Phụ lục N (Tham khảo) Phương pháp xác định phản ứng tổ hợp của kết cấu và đường ray với tải trọng thay đổi
Phụ lục O (Tham khảo) Các mô hình tải trọng cho đoàn tàu trường hợp thiết kế ngắn hạn
Thư mục tài liệu tham khảo
Lời nói đầu
TCVN 13594-3:2022 được biên soạn trên cơ sở tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu công trình của Châu Âu EN 1991-2, phần 1 và phần 4 đến phần 7 của EN 1991-1.
Tiêu chuẩn này là một phần của bộ tiêu chuẩn thiết kế cầu đường sắt, gồm 10 phần như sau:
- TCVN 13594-1:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 1: Yêu cầu chung
- TCVN 13594-2:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 2: Thiết kế tổng thể và bố trí cầu,
- TCVN 13594-3:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 3: Tải trọng và tác động
- TCVN 13594-4:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 4: Phân tích và đánh giá kết cấu
- TCVN 13594-5:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 5: Kết cấu bê tông
- TCVN 13594-6:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 6: Kết cấu thép
- TCVN 13594-7:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 7: Kết cấu liên hợp thép - bê tông cốt thép
- TCVN 13594-8:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 8: Gối cầu, Khe co giãn, Lan can
- TCVN 13594-9:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 9: Địa kỹ thuật và nền móng
- TCVN 13594-10:2022 Thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc đến 350 km/h - Phần 10; Cầu chịu tác động của động đất
TCVN 13594-3:2022 do Viện Khoa học và công nghệ GTVT tổ chức biên soạn, Bộ GTVT đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường và chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và công nghệ công bố
THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG SẮT KHỔ 1435 MM, VẬN TỐC ĐẾN 350 KM/H -
PHẦN 3: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
Railway Bridge Design with gauge 1435 mm, speed up to 350 km/h -
Part 3: Loads and Actions
Tiêu chuẩn này quy định những yêu cầu tối thiểu đối với tải trọng và tác động, phạm vi áp dụng của chúng, các hệ số tải trọng, các mô hình tải trọng dùng trong thiết kế các cầu mới trên đường sắt quốc gia khổ tiêu chuẩn 1435 mm, vận tốc thiết kế đến 350 km/h
Những quy định về tải trọng cũng có thể được tham khảo trong đánh giá kết cấu các cầu đang khai thác khi được thiết kế theo các giả thiết và quy định khác của bộ tiêu chuẩn này.
CHÚ THÍCH:
Phạm vi áp dụng của một số tải trọng, tác động và các hệ số của chúng cụ thể được chỉ ra ở các điều khoản có liên quan của Tiêu chuẩn này.
Một số tải trọng và tác động cụ thể khác như áp lực đất, tải trọng do động đất được trình bày ở TCVN 13594-9:2022, TCVN 13594-10:2022.
Ngoài tham chiếu các phần khác của bộ tiêu chuẩn này, các tài liệu viện dẫn sau đây rát cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):
TCVN 11823:2017, Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ;
TCVN 5664: 2009, Tiêu chuẩn quốc gia, Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa;
TCVN 9386: 2012 , Thiết kế công trình chịu động đất.
3 Thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu
3.1.1
Áp lực đất chủ động (Active Earth Pressure)
Áp lực ngang gây ra do đất được kết cấu hay bộ phận kết cấu chắn lại. Áp lực này có xu hướng làm chuyển dịch kết cấu chắn rời khỏi khối đất.
3.1.2
Lăng thể đất chủ động (Active Earth Wedge)
Lăng thể đất có xu hướng chuyển dịch nếu không có kết cấu hay bộ phận kết cấu chắn giữ lại.
3.1.3
Dao động khí động đàn hồi (Aeroealstic Vibration)
Phản ứng đàn hồi theo chu kỳ của kết cấu dưới tác động của gió.
3.1.4
Giảm chấn (Damper)
Bộ phận có cơ cấu truyền và giảm lực giữa các bộ phận kết cấu phần trên hoặc giữa kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới trong khi vẫn cho phép chuyển vị do nhiệt. Cơ cấu giảm chấn bằng tiêu hao năng lượng sản sinh do động đất, lực hãm và các lực động khác.
3.1.5
Biên chuyển vị do nhiệt (Thermal Movement Range)
Phạm vi dịch chuyển kết cấu do chênh lệch giữa nhiệt độ thiết kế cao nhất và thấp nhất.
3.1.6
Cực hạn (Extreme)
Tối đa hay tối thiểu.
3.1.7
Hoá lỏng (Lequefaction)
Sự mát cường độ chịu cắt trong đất bão hoà do vượt qua áp lực thủy tĩnh. Trong đất rời bão hoà, sự mất cường độ này có thể do tải trọng tức thời hoặc chu kỳ, đặc biệt trong cát nhỏ đến cát vừa rời rạc hạt đồng nhất.
3.1.8
Dạng dao động (Mode of Vibration)
Một dạng của biến dạng động ứng với một tần số dao động.
3.1.9
Tải trọng danh định (Nominal Load)
Tải trọng thiết kế được lựa chọn theo quy ước.
3.1.10
Đất cố kết thông thường (Normally Consolidated Soil)
Đất dưới áp lực đất phủ hiện tại bằng áp lực đất phủ đã từng hiện diện trong quá khứ ở chỗ đang xét.
3.1.11
Đất quá cố kết (Overconsolidated Soil)
Đất dưới áp lực đất phủ hiện tại nhỏ hơn áp lực đất phủ đã từng hiện diện trong quá khứ.
3.1.12
Ổn định tổng thể (Global stability)
Ổn định của toàn bộ tường chắn hoặc kết cấu mố được xác định bằng việc đánh giá các mặt trượt có nguy cơ nằm ở bên ngoài toàn bộ kết cấu.
3.1.13
Trọng lượng thể tích (Bulk weight density)
Trọng lượng trên một đơn vị thể tích của vật liệu, bao gồm cả rỗ và lỗ rỗng.
3.1.14
Góc nghỉ (angle of repose)
Góc giữa mặt dốc tự nhiên của đống vật liệu rời tạo với phương ngang
3.1.15
Vận tốc gió cơ sở (Fundamental basic wind velocity)
Vận tốc gió trung bình trong 10 phút với xác xuất vượt hàng năm là 0,02, theo bất kỳ hướng gió nào, tại độ cao 10m trên địa Hình trống bằng phẳng có kể đến các hiệu ứng độ cao so với mặt nước biển.
3.1.16
Vận tốc gió cơ bản (Basic wind velocity)
Vận tốc gió cơ sở được điều chỉnh xét đến hướng gió và kể đến mùa.
3.1.17
Vận tốc gió trung bình (Mean wind velocity)
Vận tốc gió cơ sở được điều chỉnh để xét đến hiệu ứng của độ nhám bề mặt và địa hình đồi núi.
3.1.18
Hệ số lực gió (Wind Force coeffcient)
Các hệ số lực cho hiệu ứng tổng thể của gió trên kết cấu, cấu kiện hoặc bộ phận, bao gồm cả ma sát, nếu không được loại trừ cụ thể.
3.1.19
Hệ số phản ứng cộng hưởng do gió (Wind Resonance response factor)
Hệ số phản ứng cộng hưởng kể đến sự chảy rối khi cộng hưởng với dạng dao động.
3.1.20
Kết cấu phụ trợ (Axillary Structures)
Các kết cấu phục vụ thi công mà không cần thiết sau khi kết thúc xây dựng và chúng có thể được tháo dỡ (coppha, đà giáo, hệ chống,...)
3.1.21
Tải trọng thi công (Construction Load)
Tải trọng có thể sinh ra từ các hoạt động thi công xây dựng, nhưng không còn tồn tại khi kết thúc xây dựng.
3.1.22
Chiều sâu xói tổng thể (Global Depth Scour)
Chiều sâu xói do dòng chảy của dòng nước, không phụ thuộc vào sự có mặt của các vật cản (chiều sâu xói phụ thuộc vào mức ngập nước).
3.1.23
Chiều sâu xói cục bộ (Local Depth Scour)
Chiều sâu xói do các dòng nước xoáy quanh một vật cản, ví dụ như trụ cầu.
3.1.24
Cấp hậu quả (Consequence class)
Phân cấp hậu quả của sự phá hủy một phần hoặc toàn bộ kết cấu.
3.1.25
Lực động (Dynamic force)
Lực thay đổi theo thời gian và có thể gây ra các tác động động đáng kể lên kết cấu; trong trường hợp va chạm, lực động đại diện cho lực tác dụng, kèm theo diện tiếp xúc, tại vị trí va chạm.
3.1.26
Lực tĩnh tương đương (Equivalent static force)
Lực thay thế đại diện cho lực động, bao gồm cả phản ứng động của kết cấu (xem Hình 1).
Hình 1 - Mô tả lực động, lực tĩnh khi va chạm
3.1.27
Lực ly tâm (Centrifugal Force)
Lực ngang do xe chuyển hướng di động trên đường cong.
3.1.28
Vật gây va chạm (Impacting object)
Các vật va chạm (xe cộ, tàu thuyền...) lên kết cấu.
3.1.29
Cấu kiện chủ chốt (Key element)
Một cấu kiện mà sự ổn định của phần còn lại của hệ kết cấu phụ thuộc vào nó.
3.1.30
Phá hoại cục bộ (Localised failure)
Phần kết cấu được cho là bị sụp đổ, hoặc mất khả năng chịu lực nghiêm trọng, gây ra bởi một sự cố đặc biệt.
3.1.31
Rủi ro (Risk)
Một đại lượng được xác định dựa trên tổ hợp (thường là một tích số) của xác suất hoặc tần xuất xuất hiện một sự cố nguy hiểm đã xác định và mức độ nghiêm trọng của hậu quả do sự cố đó gây ra.
3.1.32
Độ bền vững (Robustness)
Khả năng chịu đựng của kết cấu trước các sự cố cháy, nổ, va chạm hoặc hậu quả do lỗi của con người, mà không bị hư hỏng vượt quá mức thiệt hại ban đầu.
3.1.33
Kết cấu phần dưới (Substructure)
Phần kết cấu công trình đỡ kết cấu phần trên. Với cầu, phần dưới gồm kết cấu móng, mố cầu, chân cầu, cột...
3.1.34
Kết cấu phần trên (Superstructure)
Phần kết cấu được đỡ bởi kết cấu phần dưới, thường là kết cấu dầm cầu.
3.1.35
Lực thứ cấp do dự ứng lực (Secondary Force by Presstressing)
Lực thứ cấp phát sinh trong quá trình tạo ứng suất trước của kết cấu siêu tĩnh, sinh ra nội lực bổ sung và các phản lực của gối tựa.
3.1.36
Dầm mặt cầu (Deck)
Phần của cầu có chức năng đỡ trực tiếp toàn bộ phương tiện giao thông.
3.1.37
Đường ray (Track)
Đường ray bao gồm ray, tà vẹt, nằm trên nền balát hoặc trực tiếp lên dầm cầu. Đường ray có thể được trang bị bộ phận co giãn ở một đầu hoặc cả hai đầu dầm. Vị trí của đường ray và chiều dày của balát có thể được điều chỉnh trong thời gian sử dụng, cho công tác bào trì đường ray.
3.1.38
Vận tốc cộng hưởng (Resonant speed)
Vận tốc mà tần số của tải trọng (hoặc bội số của tần số của tải trọng) trùng với tần số tự nhiên của kết cấu (hoặc bội số của tần số tự nhiên của kết cấu).
3.1.39
Vận tốc khai thác tần suất (Frequent operating speed)
Vận tốc có thể hầu hết ở thực địa cho dạng đặc biệt của đoàn tàu thực (sử dụng cho xem xét mỏi).
3.1.40
Vận tốc tuyến lớn nhất ở hiện trường (Maximum line speed at the site) - Vận tốc cho phép lớn nhất của giao thông ở hiện trường được xác định cho dự án cụ thể (một cách tổng quát an toàn đường sắt.
3.1.41
Vận tốc danh định lớn nhất (Maximum nominal speed)
Một cách tổng quát là vận tốc lớn nhất ở hiện trường. Khi xác định cho dự án cụ thể, một sự triết giảm có thể được sử dụng để kiểm tra cho các đoàn tàu thực đối với vận tốc phương tiện cho phép lớn nhất có liên quan.
3.1.42
Vận tốc thiết kế lớn nhất (Maximum design speed)
Một cách tổng quát bằng 1,2 lần vận tốc danh định lớn nhất.
3.1.43
Vận tốc vận hành thử đoàn tàu lớn nhất (Maximum train commissioning speed)
Vận tốc lớn nhất sử dụng để thử nghiệm đoàn tàu mới trước khi đưa đoàn tàu mới được mua vào khai thác sử dụng và cho các thử nghiệm đặc biệt,... Một cách tổng quát là vận tốc vượt quá vận tốc cho phép lớn nhất của phương tiện và các yêu cầu có liên quan được xác định trong dự án riêng.
Các ký tự La tinh
Adeb | Diện tích của vật cản | 9.4.8 |
Aref | Diện tích tham chiếu | 7.4, 7.7 |
E | Mô đun đàn hồi | I.1 |
Fw | Hợp lực gió | B.1 |
Fdeb | Lực theo phương ngang do tích đống của mảnh vụn, rác | 9.4.8 |
Re | Số Reynolds | B.1 |
Sc | Số Scruton | B.1, B.3 |
St | Số strouhal | B.1 |
Qc | Tải trọng thi công | 9.3.1, 9.4 |
Qcc | Tải trọng thi công do các thiết bị không đặt cố định | 9.4 |
Qcd | Tải trọng thi công do di chuyển máy móc và thiết bị nặng, thông thường bằng cách lăn hay trượt trên ray | 9.4 |
Qce | Tải trọng thi công do sự chất đống của các loại vật liệu phế thải | 9.4 |
Qcf | Tải trọng thi công do các phần công trình khi đang thi công | 9.4 |
g | Trọng lượng trên đơn vị diện tích hoặc chiều dài | 6.2 |
gri | Nhóm các tải trọng, i là một số (i = 1 đến n) | 11.4.8 |
A(L/λ)G(λ) | Sự xung | Phụ lục L |
D | Chiều dài toa hoặc phương tiện | 11.4.4 |
DIC | Chiều dài toa trung gian hoặc toa tàu thông thường | L.1 |
FL | Phản lực gối theo phương dọc tổng cộng | 11.4.5 |
FQk | Lực dọc đặc trưng trên đường sắt trên gối cố định do biến dạng của dầm | 11.4.5 |
FTk | Lực dọc trên gối cố định do phản ứng tổ hợp của đường và kết cấu với nhiệt độ | 11.4.5 |
L | Chiều dài (nói chung) | 8.2 |
Lf | Chiều dài ảnh hưởng của phần chất tải của đường ray cong | 11.4.5.1 |
Lϕ | Chiều dài “xác định” (chiều dài có liên quan đến ϕ) | 11.4.4 |
N | Số lượng các toa hoặc phương tiện đều, hoặc số trục, hoặc số lực tập trung | Phụ lục L |
Fdx | Lực ngang thiết kế tương đương (tĩnh hoặc động) lên mặt chính diện của kết cấu đỡ (lực chính diện) | 10.4.3 |
Fdy | Lực ngang thiết kế tương đương (tĩnh hoặc động) lên mặt bên của kết cấu đỡ (lực ngang) | 10.4.3 |
Tmax | Nhiệt độ không khí trong bóng râm lớn nhất với xác xuất vượt quá 0,02 (tương ứng với chu kỳ lặp trong bình là 50 năm) | 8.3.3 |
Tmin | Nhiệt độ không khí trong bóng râm nhỏ nhất với xác xuất vượt quá 0,02 (tương ứng với chu kỳ lặp trong bình là 50 năm) | 8.3.3 |
Temax | Thành phần nhiệt độ phân bố đều lớn nhất (ở cầu) | 8.3.3 |
Temin | Thành phần nhiệt độ phân bố đều nhỏ nhất (ở cầu) | 8.3.3 |
ΔT | Sự thay đổi nhiệt độ | 8.1, 8.2, 8.3 |
ΔTR | Sự thay đổi nhiệt độ trong ray | 11.4.5 |
V | Vận tốc, vận tốc đường lớn nhất tại hiện trường theo km/h | 11.4 |
Ce(z) | Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao | 7.3.5 |
Cf,0 | Hệ số lực của kết cấu hoặc cấu kiện chắn gió | 7.6.2 |
Cfx | Hệ số lực lực theo hướng x | 7.7.3.1 |
Cfz | Hệ số lực lực theo hướng z | 7.7.3.3 |
Cfy | Hệ số lực lực theo hướng y | 7.7.3.4 |
Cpe | Hệ số áp lực tổng | 7.4 |
dBS | Khoảng cách giữa tim của các giá chuyển hướng liền kề | L.1 |
dBA | Khoảng cách giữa các trục trong một giá chuyển hướng | L.1 |
dBS | Khoảng cách giữa tim của các giá chuyển hướng liền kề | L.1 |
kdeb | Thông số trọng lượng của vật cản dòng (mảnh vụn, rác) | 9.4.8 |
k | Sức kháng cắt dẻo dọc của đường ray | 11.4.5.4.7, N.3 |
k1 | Hệ số dạng đoàn tàu | 11.4.6.2 |
k2 | Hệ số nhân cho tác động khí động lên bề mặt thẳng đứng song song với đường ray | 11.4.6.2 |
k3 | Hệ số giảm cho tác động khí động lên bề mặt nằm ngang đơn giản kề với đường ray | 11.4.6.4 |
k4 | Hệ số nhân cho tác động khí động lên bề mặt bao đường ray (tác động ngang) | 11.4.6.6 |
k5 | Hệ số nhân cho tác động khí động lên bề mặt bao đường ray (tác động thẳng đứng) | 11.4.6.6 |
k20 | Sức kháng cắt dẻo dọc của đường ray, 20 kN cho một m đường ray | N.3 |
k40 | Sức kháng cắt dẻo dọc của đường ray, 40 kN cho một m đường ray | N.3 |
k60 | Sức kháng cắt dẻo dọc của đường ray, 60 kN cho một m đường ray | N.3 |
n0 | Tần số uốn tự nhiên thứ nhất của kết cấu không chất tải | 11.4.4 |
nT | Tần số xoắn tự nhiên thứ nhất của kết cấu | 11.4.4 |
qA1d, qA2d | Tải trọng phân bố cho tải trọng trật bánh | 11.4.7 |
Clat | Hệ số kích thích khí động lực | B.1.5 |
CM | Hệ số mô men | 7.3 |
vb | Vận tốc gió cơ bản | 7.3 |
vCG | Vận tốc gió khởi sinh của hiện tượng galloping | B.2 |
vCIG | Vận tốc gió tới hạn của hiện tượng galloping giao thoa | B.3 |
Các ký tự Hy Lạp | ||
ωM | Hệ số giảm của thành phần nhiệt độ đều khi tổ hợp với thành phần nhiệt độ không đều | 8.5 |
ωN | Hệ số giảm của thành phần nhiệt độ không đều khi tổ hợp với thành phần nhiệt độ đều | 8.5 |
δ | Độ giảm loga của giảm chấn | B.1 |
δs | Độ giảm loga của giảm chấn kết cấu | B.1 |
θ | Góc xoắn, hướng gió, hướng dòng chảy, góc mái đất | 12.3, 13.1 |
ρ | Khối lượng thể tích của không khí | B.1, I.2 |
ζ | Số mũ của dạng dao động, hệ số triết giảm | 11.4.5 |
μ | Hệ số ma sát | 11.4.6 |
Φ (Φ2, Φ3) | Hệ số động cho mô hình tải trọng LM 71, SW/0, SW/2 | 11.4.4 |
α | Hệ số phân loại tải trọng, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính | 8.4, 11.4.3 |
δB | Chuyển vị dọc tương đối ở đầu dầm do kéo và hãm | 11.4.5.4.5.2 |
δH | Chuyển vị dọc tương đối ở đầu dầm do biến dạng của dầm | 11.4.5.4.5.2 |
δV | Chuyển vị thẳng đứng tương đối ở đầu dầm | 11.4.5.4.5.2 |
δp | Chuyển vị ngang do xoay dọc của kết cấu dưới | 11.4.5.4.2 |
δφ | Chuyển vị ngang do xoay dọc của móng | 11.4.5.4.2 |
δh | Chuyển vị ngang; chuyển vị ngang do chuyển vị dọc của móng của kết cấu dưới | 11.4.5.4.2 |
γFf | Hệ số thành phần cho tải trọng mỏi | K.2 |
φ, φ’, φ” | Sự gia tăng động học của tải trọng tĩnh cho đoàn tàu thực | 11.4.4 |
φ’dyn | Sự gia tăng động học của tải trọng tĩnh cho đoàn tàu thực được xác định từ phân tích động | 11.4.4 |
λv | Bước sóng kích thích ở vận tốc thiết kế lớn nhất | L.2 |
ζ | Hệ số giảm để xác định lực dọc trong các gối cố định của dầm do kéo và hãm, tỷ số giảm chấn, % | 11.4.4 |
ζTOTAL | Giảm chấn tổng cộng, % | 11.4.4 |
Δζ | Giảm chấn bổ sung, % | 11.4.4 |
4 Phân loại, tên gọi, tổ hợp tải trọng
4.1 Phân loại
4.1.1 Trọng lượng bản thân
Trọng lượng bản thân của các bộ phận kết cấu và phi kết cấu được phân loại là tải trọng cố định thường xuyên.
Khi trọng lượng bản thân thay đổi theo thời gian, giá trị lớn nhất và bé nhất của chúng cần được xét đến. Tuy nhiên khi tải trọng có thể bị dỡ bỏ thì chúng được xem là tải trọng chất thêm bổ sung.
Tải trọng do balát được xem như là tải trọng thường xuyên và sự phân bố lại của balát phải được xem xét trong thiết kế.
Việc thiết kế cần xét đến sự thay đổi của độ ẩm, độ dày do sự tích lũy ngoài tầm kiểm soát trong suốt thời gian tuổi thọ của kết cấu.
4.1.2 Tải trọng áp đặt
Tải trọng áp đặt (imposed action) (bao gồm cả tải trọng từ phương tiện giao thông, xem Điều 11, được xem như tải trọng biến đổi tự do trừ khi có chỉ định khác trong tiêu chuẩn này, xem 4.1.3, 7.1.1, TCVN 13594-1:2022.
Khi xem xét các trường hợp thiết kế sự cố liên quan đến va đâm của phương tiện giao thông, tải trọng này cần được xét đến theo Điều 10.
Tải trọng áp đặt được xét đến như là tải trọng giả tĩnh. Mô hình tải trọng có thể bao gồm các hiệu ứng động nếu chúng không gây ra cộng hưởng hoặc kết cấu không có phản ứng động đáng kể khác, xem TCVN 13594-5:2022 đến TCVN 13594-10:2022.
Tải trọng gây ra gia tốc đáng kể cho kết cấu được phân loại là các tải trọng động và được xem xét thông qua phân tích động.
4.2 Các tải trọng và tác động
Các tải trọng và tác động thường xuyên và biến đổi sau đây sẽ được xem xét đến:
Tải trọng thường xuyên:
- Tải trọng bản thân (kể cả tải trọng thiết kế cho hệ tiếp điện trên trần) (G)
- Lực kéo xuống do ma sát âm
- Áp lực đất
- Áp lực đất do tải trọng chất thêm
- Tác động do lún (Gset)
- Tác động do từ biển
- Tác động do co ngót
- Lực dự ứng lực (P)
- Lực cưỡng bức do tác động thi công
- Tải trọng do áp lực nước
Tải trọng và tác động biến đổi:
- Hoạt tải đường sắt (các mô hình LM71, SW/0, SW/2, HSLM,...)
- Tác động động lực của đoàn tàu (φ, ψ hoặc Φ)
- Lực ly tâm (Qtk, qtk)
- Lực kéo và lực hãm (Qlak, Qlbk)
- Lực lắc ngang (Qsk)
- Tải trọng gió (Fw)
- Tải trọng khí động do tàu chạy.
- Tác động do nhiệt độ (Tk)
- Lực ma sát
- Lực do thủy động
- Tải trọng do động đất (AE) và áp lực đất hóa lỏng
- Tải trọng sự cố (lực va do tàu, xe, tàu thủy) (AD)
Tải trọng và tác động khác
- Tải trọng thi công và thiết kế kết cấu tạm
- Các lực tương tác giữa đường ray - kết cấu,
4.3 Tổ hợp tải trọng và tác động
Tổ hợp tải trọng là tập các giá trị thiết kế được sử dụng để kiểm tra độ tin cậy của kết cấu theo một TTGH do ảnh hưởng đồng thời của các tải trọng khác nhau, được định nghĩa theo 4.1.3.21, TCVN 13594- 1:2022.
Các cấu kiện và liên kết của cầu phải được thiết kế thỏa mãn các trạng thái giới hạn, bao gồm:
Trạng thái giới hạn cường độ (TTGHCĐ, ULS, kể cả mỏi)
Trạng thái giới hạn sử dụng (TTGHSD, SLS)
Chi tiết quy định và nguyên tắc tổ hợp cho các trường hợp kiểm tra các TTGH, các nhóm tải trọng, các hệ số tải trọng và hệ số tổ hợp xem ở TCVN 13594-1:2022, TCVN 13594-3:2022; các hệ số vật liệu và sản phẩm xem ở các TCVN 13594-5:2022 đến TCVN 13594-10:2022.
CHÚ THÍCH:
Khi lập các tổ hợp tải trọng xem xét các nhóm, số đường ray trên cầu như ở Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022.
5.1 Quy định chung
Các tải trọng thường xuyên và hoạt tải được xác định cho từng trường hợp thiết kế, như được định nghĩa ở 6.2, TCVN 13594-1:2022.
Phải tính đến các trường hợp thiết kế đã chọn và các trường hợp tải trọng xác định. Đối với mỗi trường hợp tải trọng tới hạn, các giá trị thiết kế của hiệu ứng các tải trọng trong sự tổ hợp cần được xác định.
CHÚ THÍCH: Đối với những cầu mà biển báo được sử dụng để hạn chế trọng lượng xe cộ, một trường hợp thiết kế sự cố có thể phải được tính đến, tương ứng với việc một xe qua cầu trong vi phạm cảnh báo.
Các hoạt tải khác nhau được xét đến đồng thời khi sử dụng các nhóm tải (tổ hợp của các tải trọng thành phần) được đưa ra ở các điều sau; mỗi tác động trong đó cần được xem xét trong tính toán thiết kế, nếu có liên quan.
Các quy tắc tổ hợp, tùy thuộc vào việc thực hiện tính toán, phù hợp với TCVN 13594-1:2022.
CHÚ THÍCH: Đối với các tổ hợp động đất cho cầu và các quy tắc liên quan, xem TCVN 13594-10:2022.
Các quy tắc cụ thể về sự đồng thời với các tác động khác đối với cầu đường sắt được đưa ra trong Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022.
Với những cầu dành cho cả giao thông đường bộ và đường sắt, cần xác định sự đồng thời của các tác động và các yêu cầu kiểm tra cụ thể.
CHÚ THÍCH: Các quy tắc cụ thể có thể được xác định trong dự án riêng.
5.2 Tải trọng thường xuyên
Tổng trọng lượng bản thân của các kết cấu chịu lực và các cấu kiện không chịu lực cần được xét đến như là một tải trọng đơn lẻ trong các tổ hợp tải trọng.
Đối với các khu vực dự kiến đặt thêm hoặc dỡ bỏ các cấu kiện chịu lực hoặc không chịu lực thi trường hợp bất lợi nhất cần được xét trong thiết kế.
Trọng lượng bản thân của lớp phủ bề mặt hoặc/và các đường ống, cáp kỹ thuật dự định lắp đặt sau khi thi công cần được xét đến trong thiết kế.
Mực nước cần được xem xét trong các trường hợp thiết kế.
CHÚ THÍCH: Giá trị của khối lượng thể tích cho trong Bảng 1 áp dụng cho vật liệu ở trạng thái khô.
5.3 Tải trọng áp đặt (imposed loads)
Đối với các khu vực dự định chịu các loại tải trọng khác nhau thì thiết kế cần xét trường hợp bất lợi nhất.
Trong trường hợp thiết kế khi có tác dụng đồng thời của các tải trọng áp đặt và các tải trọng biến đổi khác (chẳng hạn gió, cần cẩu,...), tải trọng áp đặt tổng cộng trong trường hợp này được xem như một tải trọng đơn lẻ.
Khi tải trọng có thay đổi hoặc ảnh hưởng của dao động có thể gây ra mỏi thì cần thiết lập mô hình tải trọng mỏi.
Đối với các kết cấu nhạy cảm với dao động, mô hình động của tải trọng áp đặt cần được xem xét khi có liên quan. Quy trình thiết kế được cho trong 8.1.3, TCVN 13594-1:2022.
6 Khối lượng thể tích (γ) và trọng lượng bản thân (G)
Giá trị đặc trưng của khối lượng thể tích của vật liệu cần được xác định, dựa trên việc sử dụng các giá trị trung bình.
Với các vật liệu không có trong các Bảng 1 (ví dụ vật liệu mới), giá trị đặc trưng được xác định theo 7.1.2, TCVN 13594-1:2022 và được chấp thuận cho từng dự án cụ thể.
Khi vật liệu có khối lượng thể tích bị phân tán nhiều (do nguồn cung cấp hoặc do chứa nước), giá trị danh định của chúng được xác định theo 7.1.2, TCVN 13594-1:2022.
Khi có sự đánh giá trực tiếp đáng tin cậy đối với khối lượng thể tích, có thể sử dụng giá trị này.
CHÚ THÍCH: Có thể sử dụng quy định ở Phụ lục D, TCVN 13594-1:2022.
6.2 Trọng lượng bản thân của các bộ phận công trình
6.2.1 Đại diện của tải trọng
Trọng lượng bản thân của các bộ phận công trình, trong phần lớn trường hợp, đại diện bởi một giá trị đặc trưng và được tinh dựa vào các kích thước danh nghĩa và trọng lượng riêng đặc trưng của vật liệu.
Trọng lượng bản thân của vật liệu xây dựng bao gồm các cấu kiện chịu lực và không chịu lực, kể cả các bộ phận thiết bị cố định cũng như trọng lượng của đất và ba lát.
Cấu kiện không chịu lực trong cầu thường bao gồm: Lớp phủ, bó vỉa, lan can tay vịn, tường chắn, tường chống ồn, các phụ kiện trên cầu, các bộ phận thiết bị gắn cố định,...
Các bộ phận thiết bị cố định bao gồm: Đường ống (không kể vật chất chứa bên trong), máng cáp, hệ đường dây thông tin, cấp điện, các cột của hệ thống tiếp xúc trên cao, cáp và dây dẫn, ray, tà vẹt và phụ kiện,...
Tải trọng do các phần có thể di động được xem như tải trọng áp đặt.
6.2.2 Giá trị đặc trưng của trọng lượng bản thân
Việc xác định giá trị đặc trưng của tải trọng bản thân, kích thước và trọng lượng thể tích xem trong 7.1.2, TCVN 13594-1:2022.
Kích thước danh nghĩa của các bộ phận được thể hiện trong bản vẽ.
Giá trị đặc trưng nhỏ nhất và lớn nhất của trọng lượng thể tích của cấu kiện không chịu lực như balát, ray, đất lấp trên cống, ... cần được kể đến nếu vật liệu có khả năng cố kết hoặc bão hòa, hay thay đổi tính chất trong quá trình sử dụng.
Chiều dày danh định của lớp đá balát cần được chỉ rõ. Để xác định giá trị lớn nhất hay nhỏ nhất của chiều dày lớp balát, cần xét đến độ lệch xung quanh giá trị chiều dày danh định ± 30 %.
Để xác định giá trị nhỏ nhất và lớn nhất của trọng lượng bản thân lớp chống thấm, lớp phủ mặt cầu, khi có sự biến thiên lớn của chiều dày, cần xét một độ lệch xung quanh giá trị danh định hoặc giá trị cho trước trừ khi có chỉ dẫn khác, độ lệch này bằng ± 20 % nếu lớp phủ sau khi thi công đã bao gồm trong giá trị danh định và +40 %, - 20 % nếu chưa bao gồm lớp phủ.
Đối với trọng lượng bản thân cáp, đường ống kỹ thuật,... giá trị nhỏ nhất và lớn nhất cần được kể đến với giá trị độ lệch bằng ± 20 % nếu không có chỉ dẫn khác.
Trọng lượng bản thân của các bộ phận phi kết cấu khác như gờ chắn, lan can, tay vịn, ghi, tà vẹt, ... giá trị đặc trưng có thể lấy bằng giá trị danh định trừ khi có chỉ dẫn riêng.
Bảng 1 - Giá trị danh định khối lượng thể tích của một số loại vật liệu
Vật liệu | Khối lượng riêng (kg/m3) | |
Hợp kim nhôm | 2800 | |
Lớp phủ bê tông asphalt | 2250 | |
Thép đúc | 7850 | |
Xỉ than | 960 | |
Đất đầm chặt các loại | 1925 | |
Bê tông | Nhẹ | 1775 |
cát nhẹ | 1925 | |
thường với f’c ≤ 35 Mpa | 2320 | |
thường với f’c > 35 Mpa | 2240+2,29 f’c | |
Đất xốp các loại, bụi, đá sỏi, sét mềm | 1600 | |
Sỏi cuội, balát | 2250 | |
Thép | 7850 | |
Đá xây | 2725 | |
Gỗ | Cứng | 960 |
Mềm | 800 | |
Nước | Ngọt | 1000 |
Mặn | 1025 | |
Hạng mục | Khối lượng trên đơn vị chiều dài (kg/m) | |
2 ray UIC 60 có liên kết đường ray | 170 | |
Tà vẹt BT DƯL có liên kết đường ray | 480 |
Điều này hướng dẫn cách xác định tác động của gió tự nhiên lên diện tích chịu tải khi thiết kế cho các bộ phận công trình có chiều cao so với mặt đất dưới 200 m, chiều dài nhịp không lớn hơn 200 m.
Điều này không hướng dẫn đối với các dao động xoắn, dao động của dầm cầu do rối loạn của luồng gió ngang, tác động gió lên cầu dây văng, dao động có bậc cao hơn dao động cơ bản.
Việc xác định các tác động gió lên kết cấu phụ thuộc vào vị trí, dữ liệu khí hậu, loại địa hình v.v... được cho trong các phụ lục có liên quan.
Để bổ sung cho tính toán, có thể sử dụng thí nghiệm trong hầm gió và các phương pháp số đã được nghiệm đúng và/hoặc đã được chứng minh để có các thông tin về phản ứng và tải trọng, bằng cách sử dụng các mô hình kết cấu và gió tự nhiên thích hợp. Thông tin về phản ứng, tải trọng và các tham số địa hình có thể được xác định từ dữ liệu thực.
Tải trọng gió được xác định cho mỗi trường hợp thiết kế theo 6.2, TCVN 13594-1:2022. Trong trường hợp có tác động khác, chẳng hạn từ phương tiện giao thông, các giai đoạn thi công có thể làm thay đổi các hiệu ứng do gió gây ra cần được kể đến trong tính toán.
7.2 Mô hình hóa các tác động của gió
Tác động của gió được biểu thị bằng tập hợp các lực hoặc áp lực, có các hiệu ứng tương đương với các hiệu ứng cực hạn của gió rối.
Tải trọng gió được phân loại như các tải trọng cố định có giá trị thay đổi trừ khi có các quy định cụ thể khác.
Tải trọng gió tính toán là các giá trị đặc trưng, được xác định từ các giá trị cơ sở của vận tốc gió hoặc áp lực vận tốc gió. Các giá trị cơ sở là các giá trị đặc trưng có các xác xuất vượt quá hàng năm là 0,02, tương đương với chu kỳ lặp trung bình bằng 50 năm.
Hiệu ứng của gió lên kết cấu (phản ứng của kết cấu) phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và các đặc tính động lực của kết cấu, bao gồm phản ứng động lực học do rối dọc theo chiều gió cộng hưởng với các dao động dọc theo chiều gió của dạng dao động uốn cơ bản.
Phản ứng của kết cấu cần được tính toán theo 7.4 từ áp lực vận tốc đỉnh, qp, tại độ cao tham chiếu trong trường gió không rối, các hệ số lực, hệ số áp lực và hệ số kết cấu. Áp lực vận tốc đỉnh phụ thuộc vào vùng gió, độ nhám địa hình, đặc điểm đồi núi và độ cao tham chiếu, nó bằng áp lực vận tốc gió trung bình cộng thêm phần bổ sung do các biển động ngắn hạn của áp lực.
Phản ứng khí đàn hồi được xem xét cho các kết cấu mềm như cáp, trụ tháp, cầu.
7.3 Vận tốc gió và áp lực vận tốc gió
7.3.1 Cơ sở tính toán
Vận tốc gió và áp lực vận tốc gió gồm thành phần trung bình và thành phần biến động.
Vận tốc gió trung bình vm được xác định từ vận tốc gió cơ bản vb, phụ thuộc vào vùng gió. Sự thay đổi theo chiều cao của vận tốc gió được xác định từ độ nhám mặt đất và dạng đồi núi.
7.3.2 Các giá trị cơ bản
Giá trị chủ yếu của vận tốc gió cơ bản, Vb,0, là vận tốc gió trung bình đặc trưng trong 10 phút, không phụ thuộc hướng gió và thời gian trong năm, tại độ cao 10 m so với mặt đất thuộc địa hình trống trải với chiều cao thảm thực vật thấp như có và các vật cản riêng lẻ nằm cách nhau ít nhất bằng 20 lần chiều cao vật cản.
CHÚ THÍCH: Loại địa hình này tương ứng với loại địa hỉnh II trong Bảng 3. Giá trị chủ yếu của vận tốc gió cơ bản, Vb,0 được xác định từ áp lực gió cho trong tiêu chuẩn, quy chuẩn có liên quan.
Vận tốc gió cơ bản được tính toán theo công thức (1).
vb = cdir . cseason . vb.0 | (1) |
trong đó:
vb là vận tốc gió cơ bản, được định nghĩa như là hàm số của hướng và thời gian trong năm ở độ cao 10 m trên mặt đất của địa hình loại II
vb,0, là giá trị chính của vận tốc gió cơ bản
cdir, là hệ số hướng; cseason là hệ số mùa
CHÚ THÍCH:
1. Khi ảnh hưởng của độ cao đến vb không được xét khi xác định vb,0 thì cần đưa ra quy trình để xét trong dự án cụ thể.
2. Giá trị khuyến nghị của hệ số hướng gió, cdir = 1,0; của hệ số mùa cseason = 1,0, giá trị khác có thể được cho trong dự án cụ thể.
3. Vận tốc gió trung bình 10 phút có xác xuất p vượt quá hàng năm được xác định bằng cách nhân vận tốc gió cơ bản vb với hệ số xác xuất, cprob xác định theo công thức:
| (2) |
trong đó
K là tham số hình dáng phụ thuộc vào hệ số biến thiên của phân bố giá trị cực hạn;
n là số mũ.
4. Giá trị khuyến nghị cho K và n là: K = 0,2 và n = 0,5, giá trị khác có thể được cho trong dự án cụ thể.
Hệ số mùa cseason được sử dụng cho các kết cấu tạm và tất cả các kết cấu trong giai đoạn thi công. Đối với các kết cấu có khả năng vận chuyển được và được sử dụng ở bất kỳ thời điểm nào trong năm, cseason lấy bằng 1. Xem thêm Điều 9.
7.3.3 Gió trung bình
7.3.3.1 Sự thay đổi theo chiều cao
Vận tốc gió trung bình vm(z) tại độ cao z trên mặt đất phụ thuộc vào độ nhám bề mặt, địa hình đồi núi và vận tốc gió cơ bản vb,. Giá trị của vm(z) được xác định theo công thức (3).
vm(z) = cr(z) . c0(z) . vb | (3) |
trong đó
cr(z) là hệ số độ nhám; c0(z) là hệ số đồi núi, lấy bằng 1,0 trừ được nêu cụ thể ở 7.3.3.3.
CHÚ THÍCH: Khi địa hình đồi núi đã được xét trong vận tốc gió cơ bản, giá trị c0 khuyến nghị là 1,0, giá trị khác có thể được cho trong dự án cụ thể.
Cần kể đến ảnh hưởng của các kết cấu xung quanh đến vận tốc gió, xem 7.3.3.4.
7.3.3.2 Độ nhám địa hình
Hệ số độ nhám cr(z), kể đến sự thay đổi vận tốc gió trung bình tại địa điểm của kết cấu do:
Chiều cao trên mặt đất;
- Độ nhám địa hình mặt đất phía đón gió của kết cấu.
CHÚ THÍCH: Quy trình xác định cr(z) có thể được cho trong dự án cụ thể. Quy trình khuyến nghị xác định hệ số nhám như sau: Tại độ cao z, hệ số độ nhám cr(z) được xác định theo công thức (4) trên cơ sở biến dạng (profile) vận tốc gió dạng loga.
| khi | zmin ≤ z ≤ zmax | (4) |
cr(z) = cr(zmin) | cho | z ≤ zmin |
trong đó
z0 là chiều cao độ nhám;
kr là hệ số địa hình, phụ thuộc vào chiều cao độ nhám z0, xác định theo (5):
| (5) |
trong đó:
z0,II = 0,05m (loại địa hình II, Bảng 2)
zmin là chiều cao tối thiểu được định nghĩa trong Bảng 2
zmax được lấy bằng 200m
z0, zmin phụ thuộc vào loại địa hình. Các giá trị của chúng được cho trong Bảng 2, phụ thuộc vào năm dạng địa hình điển hình.
Công thức (4) áp dụng được khi khoảng cách phía đón gió có độ nhám địa hình đồng đều đủ chiều dài để ổn định biến dạng (profile).
Bảng 2 - Các loại địa hình và tham số địa hình
Loại địa hình | z0 (m) | zmin (m) | |
0 | Biển hoặc khu vực bờ biển hướng ra vùng biển mở | 0,003 | 1 |
I | Các hồ hoặc vùng bằng phẳng, có thảm thực vật không đáng kể và không có các vật cản | 0,01 | 1 |
II | Vùng có thảm thực vật thấp như có và các vật cản đơn độc (cây và công trình) cách nhau ít nhất bằng 20 lần chiều cao của vật cản | 0,05 | 2 |
III | Vùng có thảm thực vật thấp như có và các vật cản đơn độc (các cây và các công trình) cách nhau ít nhất bằng 20 lần chiều cao của vật cản | 0,3 | 5 |
IV | Vùng mà trong đó ít nhất 15% bề mặt bị che phủ bởi các công trình và chiều cao trung bình của chúng vượt quá 15 m | 1,0 | 10 |
CHÚ THÍCH: Các loại địa hình được minh họa trong A.1 |
Độ nhám địa hình được sử dụng cho một hướng gió cụ thể, phụ thuộc vào độ nhám bề mặt đất và khoảng cách có độ nhám địa hình đồng đều trong một khu vực hình quạt quanh hướng gió. Các diện tích nhỏ có độ nhám khác biệt (ít hơn 10% diện tích được xem xét) có thể được bỏ qua. Xem Hình 2.
Khi xác định hệ số áp lực hoặc hệ số lực cho một khu vực góc danh nghĩa, cần lấy chiều cao nhám nhỏ nhất trong khu vực gió hình quạt 30° bất kỳ.
Khi cần lựa chọn giữa hai hoặc nhiều loại địa hình cho một diện tích cụ thể thì nên sử dụng diện tích có chiều cao độ nhám thấp nhất.
7.3.3.3 Địa hình đồi núi
Khi địa hình đồi núi (như đồi, vách đá v.v...) làm tăng vận tốc gió hơn 5%, thì cần tính đến các hiệu ứng này bằng cách sử dụng hệ số địa hình đồi núi c0.
CHÚ THÍCH: Quy trình khuyến nghị sử dụng để xác định c0 xem trong A.3. Quy trình khác có thể được cho trong dự án riêng.
Các hiệu ứng của địa hình đồi núi được bỏ qua khi độ dốc trung bình của mặt đất đón gió nhỏ hơn 3°. Khu đất phía đón gió có thể được xét tới với một khoảng cách bằng 10 lần chiều cao của dạng địa hình đồi núi cô lập.
CHÚ DẪN:
Dự án cụ thể có thể đưa ra định nghĩa phạm vi góc và khoảng cách thượng nguồn. Giá trị khuyến nghị cho phạm vi góc lấy là 30° trong phạm vi ±15° từ hướng gió, giá trị khuyến nghị cho khoảng cách về phía ngược dòng có thể nhận được từ A.2.
Hình 2 - Đánh giá độ nhám của địa hình
7.3.3.4 Các kết cấu lân cận rộng và cao hơn đáng kể
Nếu kết cấu được đặt gần kết cấu khác mà chiều cao của kết cấu đang xét ít nhất bằng hai lần chiều cao trung bình của các kết cấu xung quanh nó, thì có thể chịu các vận tốc gió tăng lên (phụ thuộc vào đặc điểm của kết cấu) trong một số hướng gió nào đó. Các trường hợp này cần được kể đến trong tính toán.
CHÚ THÍCH: Phương pháp gần đúng thiên về an toàn kể đến hiệu ứng này khuyến nghị được nêu trong A.4. Quy trình khác có thể được cho trong dự án riêng.
7.3.3.5 Vật cản và các công trình đặt gần sát nhau.
Hiệu ứng do các công trình và các vật cản khác đặt gần nhau cần được kể đến trong tính toán.
CHÚ THÍCH: Quy trình khác có thể được cho trong dự án riêng. Phương pháp gần đúng khuyến nghị được cho trong A.5. Trong địa hình nhám, các công trình đặt gần sát nhau làm thay đổi luồng gió trung bình gần mặt đất, giống như khi tăng cao độ mặt đất lên đến một độ cao được gọi là độ cao dịch chuyển hdis.
7.3.4 Rối loạn của gió
Cường đội rối Iv(z) tại độ cao z được xác định bằng độ lệch chuẩn của rối chia cho vận tốc gió trung bình.
CHÚ THÍCH: Thành phàn rối của vận tốc gió có giá trị trung bình là 0 và độ lệch chuẩn σv. Độ lệch chuẩn của rối σv có thể được xác định bằng công thức (6).
σv = kr.vb.kI | (6) |
với hệ số địa hình kr xem công thức (5); vận tốc gió cơ sở vb xem công thức (1), hệ số rối kI xem CHÚ THÍCH 2.
CHÚ THÍCH 2: Quy tắc khuyến nghị để xác định lv(z) được cho theo công thức (7)
| cho | zmin ≤ z ≤ zmax | (7) |
| cho | z ≤ zmin |
|
trong đó: kI là hệ số rối, giá trị khuyến nghị cho kI bằng 1,0; giá trị khác có thể được cho trong dự án riêng.
c0 là hệ số địa hình đồi núi, theo 7.3.3.3;
z0 chiều dài nhám, phụ thuộc vào loại địa hình, cho trong Bảng 2.
7.3.5 Áp lực vận tốc đỉnh
Áp lực vận tốc đỉnh qp(z) tại độ cao z bao gồm vận tốc gió trung bình và biến động của vận tốc gió trong thời gian ngắn.
CHÚ THÍCH 1: Quy tắc để xác định qp(z) khuyến cáo được cho theo công thức (8). Quy tắc khác có thể được cho trong dự án riêng.
| (8) |
Trong đó
ρ là mật độ không khí, phụ thuộc vào độ cao, nhiệt độ và áp lực khí áp trong vùng trong thời gian bão;
ce(z) là hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao, xác định theo công thức (9)
| (9) |
qb là áp lực vận tốc cơ sở, xác định theo công thức (10)
| (10) |
CHÚ THÍCH 2: Giá trị khuyến nghị của ρ là: ρ = 1,25 kg/m3
CHÚ THÍCH 3: Giá trị 7 trong công thức (8) được lấy dựa trên hệ số đình bằng 3,5 và phù hợp với giá trị của các hệ số lực và áp lực trong 7.6.
Đối với địa hình bằng phẳng c0(z) = 1,0 (xem 7.4.3.3), hệ số phơi lộ ce(z) được thể hiện trong Hình 3 như là hàm của độ cao trên mặt đất và là một hàm của loại địa hình như mô tả trong Bảng 2.
Hình 3 - Minh họa hệ số phơi lộ ce(z) đối với co =1,0, kI = 1,0
7.4.1 Tổng quát
Các tác động gió lên các kết cấu và các bộ phận kết cấu phải được xác định có xét tới các áp lực gió trong và ngoài.
Đối với công trình cầu chỉ xét gió ngoài.
7.4.2 Áp lực gió lên các bề mặt
Áp lực gió tác động lên bề mặt (ngoài), we, được xác định theo công thức (11).
we = qp(ze). cpe | (11) |
trong đó:
qp(ze) là áp lực vận tốc đỉnh;
ze là chiều cao tham chiếu của áp lực, xem 7.6
cpe là hệ số áp lực, xem 7.6
CHÚ THÍCH: qp(z) được định nghĩa ở 7.3.5
7.4.3 Lực gió (Fw)
Lực gió cho toàn bộ kết cấu hoặc một bộ phận kết cấu được xác định bằng cách tính toán lực sử dụng hệ số lực, hoặc tính toán lực từ áp lực bề mặt.
Lực gió tác động lên kết cấu hoặc bộ phận kết cấu có thể được xác định trực tiếp theo công thức (12).
Fw = cscd.cf.qp(ze). Aref | (12) |
Hoặc bằng tổng véc tơ trên các bộ phận kết cấu riêng biệt bằng sử dụng biểu thức (13):
| (13) |
trong đó
cscd là hệ số kết cấu được xác định theo 7.5;
cf là hệ số lực cho kết cấu hoặc cấu kiện kết cấu, được cho theo 7.6 hoặc 7.7;
qp(ze) là áp lực vận tốc đỉnh (xem 7.3.5) tại độ cao tham chiếu ze (được xác định theo 7.6 hoặc 7.7);
Aref là diện tích tham chiếu của kết cấu hoặc cấu kiện, được cho trong 7.6 hoặc 7.7.
CHÚ THÍCH: 7.6 đưa ra các giá trị cf cho các kết cấu hoặc bộ phận kết cấu dạng tường, dàn v.v..., 7.7 đưa ra các giá trị cho cầu.
Lực gió, Fw tác động lên kết cấu hoặc thành phần kết cấu có thể được xác định bằng tổng vectơ của các lực Fw,e, Fw,i và Ffr được tính toán từ áp lực bằng cách sử dụng Biểu thức (14) và lực ma sát sinh ra từ ma sát của gió song song với bề mặt ngoài, được tính bằng Biểu thức (15)
Các lực bên ngoài:
| (14) |
Lực ma sát:
| (15) |
trong đó
cscd là hệ số kết cấu được xác định theo 7.5;
we là áp lực ngoài trên bề mặt riêng lẻ ở độ cao ze, theo Biểu thức 11;
Aref là diện tích tham chiếu của kết cấu hoặc cấu kiện, được cho trong 7.6 hoặc 7.7.
Cfr là hệ số ma sát.
Afr là diện tích bề mặt ngoài song song với hướng gió.
Có thể bỏ qua ảnh hưởng của ma sát gió trên bề mặt khi tổng diện tích của tất cả các bề mặt song song với (hoặc một góc nhỏ với) gió bằng hoặc nhỏ hơn 4 lần tổng diện tích của tất cả các bề mặt bên ngoài vuông góc với gió (hướng thuận gió và hướng ngược gió).
Hệ số kết cấu cscd kể đến hiệu ứng các tác động của gió do việc xuất hiện không đồng thời của các áp lực gió đỉnh trên bề mặt (cs) cùng với hiệu ứng của các dao động của kết cấu do rối (cd).
CHÚ THÍCH: Hệ số kết cấu cscd có thể được tách thành hệ số kích thước cs và hệ số động lực cd. Với kết cấu cầu xem 7.7.
7.6 Các hệ số lực và hệ số áp lực cho các dạng kết cấu
7.6.1 Tường đứng, lan can và rào chắn
Giá trị của hệ số áp lực nhận được cp,net cho tường đứng và lan can phụ thuộc vào tỷ số độ đặc φ. Với tường đặc có thể lấy φ = 1, với tường có 80% đặc lấy φ = 0,8. Trường hợp tường rỗng và hàng rào có độ đặc φ ≤ 0,8 có thể được xét như dàn mắt cáo theo 7.6.2.
CHÚ THÍCH: Với lan can và tường chống ồn trong cầu lấy theo mục 7.7.
7.6.2 Kết cấu dạng dàn mắt cáo (lattice) và dàn giáo
Hệ số lực cf của kết cấu dạng dàn mắt cáo và dàn giáo có các thanh biên song song được xác định theo công thức (16):
cf = cf,0 . ψλ | (16) |
trong đó: cf,0 là hệ số lực của các kết cấu dạng dàn mắt cáo và dàn giáo không có hiệu ứng biên, được cho trong các hình 4 đến hình 7 như là một hàm của tỉ số đặc φ và số Reynolds Re;
ψλ là hệ số hiệu ứng biên như là hàm của độ mảnh của kết cấu, λ, được tính toán với I và bề rộng b = d xem Hình 4.
Hình 4 - Kết cấu dạng dàn hoặc dàn giáo
Hình 5 - Hệ số lực cf,0 cho kết cấu dạng dàn phẳng, có các cấu kiện với tiết diện có góc, như là một hàm của tỷ số đặc φ
Hình 6 - Hệ số lực cf,0 cho kết cấu dạng dàn không gian, có các cấu kiện với tiết diện có góc, như là một hàm của tỷ số đặc φ
Hình 7- Hệ số lực cf,0 cho kết cấu dạng dàn không gian và phẳng, có các cấu kiện với tiết diện hình tròn
Tỉ số độ đặc, φ, được xác định theo Công thức (17)
| (17) |
Trong đó:
A là tổng diện tích chiếu của các thanh và bản ốp của bề mặt được chiếu vuông góc lên bề mặt chắn gió:
Ac là diện tích giới hạn bở các đường bao của các bề mặt được chiếu vuông góc lên bề mặt chắn gió = d.l;
I là chiều dài của dàn;
d là chiều rộng của dàn;
bili là chiều rộng và dài của cấu kiện thứ i (xem Hình 7);
Agk là diện tích của bản ốp thứ k
Diện tích tham chiếu Aref được xác định theo Công thức (18)
Aref = A | (18) |
Chiều cao tham chiếu ze bằng chiều cao lớn nhất của cấu kiện trên mặt đất.
7.7.1 Tổng quát
Các quy định cho điều này chỉ áp dụng cho cầu có chiều cao mặt cắt ngang không đổi như được chỉ ra ở Hình 8, gồm các dầm đơn có một hoặc nhiều nhịp.
Hình 8 - Các dạng mặt cắt ngang cầu có một hoặc nhiều nhịp
CHÚ THÍCH: Tác động của gió lên các dạng cầu khác (chẳng hạn cầu vòm, cầu có nhiều dầm hoặc cong đáng kể) có thể được xác định trong dự án cụ thể.
Góc của hướng gió với trục dầm theo các mặt thẳng đứng và mặt ngang có thể được xác định trong dự án cụ thể.
Lực gió gây ra trên dầm được xác định trong 7.7.2 và 7.7.3, lực gió gây ra trên trụ trong 7.7.4. Lực gió gây ra cho các phần khác nhau của cầu trên một hướng có thể được xét một cách đồng thời nếu chúng bất lợi.
Tác động gió trên cầu theo các hướng x, y, z được thể hiện trên Hình 9
trong đó:
x- hướng là hướng song song với chiều rộng dầm, vuông góc với nhịp
y- là hướng dọc theo nhịp
z là hướng vuông góc với dầm
Các lực phát sinh theo hướng x và y là do gió thổi theo các hướng khác nhau và thường không đồng thời. Lực phát sinh theo hướng z có thể là kết quả từ gió thổi trong một dải rộng của các hướng. Nếu chúng bất lợi và đủ lớn thì cần được tính toán đồng thời với lực gió theo hướng bất kỳ khác.
CHÚ THÍCH: Các khái niệm sau đây được dùng:
L là chiều dài theo hướng y
b là chiều rộng theo hướng x
d là chiều sâu theo hướng z
Hình 9 đưa ra các giá trị L, b và d trong một số trường hợp và sẽ được nói chính xác hơn ở các điều sau. Khi tham chiếu đến khoản 7.4 đến 7.6 các khái niệm cho b và d cần được điều chỉnh.
Hình 9 - Các hướng của tác động gió lên cầu
Khi phương tiện giao thông đường sắt được xem xét đồng thời với gió (xem A2.1 và A2.2 Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022), giá trị tổ hợp ψ0Fwk của tác động gió lên cầu và lên đoàn tàu cần được giới hạn tới giá trị F”w, xác định bằng cách thay giá trị v**b,0 cho giá trị vb,0.
CHÚ THÍCH: Giá trị khuyến nghị của v**b,0 là 25m/s, giá trị khác có thể được xác định trong dự án cụ thể.
7.7.2 Lựa chọn quy trình tính phản ứng
Cần đánh giá xem quy trình đánh giá phản ứng động là cần thiết cho cầu hay không.
CHÚ THÍCH: Tiêu chí và quy trình có thể được đưa ra trong dự án cụ thể. cầu đường sắt có nhịp dưới 200 m thường không yêu cầu sự cho phép rõ ràng đối với phản ứng động trong gió hướng, ở tình trạng đã hoàn thành (đang khai thác)
Nếu quy trình đánh giá phản ứng động là cần thiết, cscd sẽ được lấy bằng 1,0.
Với cầu thông thường nhịp dưới 40m, quy trình phân tích động nhìn chung là không cần thiết. Với mục đích phân loại hóa, các cầu thông thường có thể được xem xét gồm cầu thép, bê tông, liên hợp và cầu có dạng mặt cắt ngang như được chỉ ra ở Hình 3.
7.7.3 Hệ số lực
7.7.3.1 Hệ số lực theo hướng X (phương pháp chung)
Hệ số lực của tải trọng gió lên dầm cầu theo hướng x được cho theo công thức:
Cf,x = Cfx,0 | (5) |
trong đó:
Cfx,0 là hệ số lực gió không có dòng cuối tự do (xem 7.13 của BS-EN 1991-1-4).
CHÚ THÍCH 1: Các cầu thông thường không có dòng cuối tự do vì dòng bị lệch hướng chỉ dọc hai mặt (bên trên và bên dưới của dầm).
CHÚ THÍCH 2: Với các cầu thông thường, Cfx,0 có thể lấy bằng 1,3. Giá trị thay thế có thể được lấy từ Hình 10.
CHÚ THÍCH 3: Khi góc nghiêng của gió quá 10°, hệ số nâng có thể xác định từ nghiên cứu đặc biệt. Góc thổi này có thể do độ dốc của địa hình theo hướng gió thổi tới.
CHÚ THÍCH 4: Khi 2 dầm cầu tương tự được đặt riêng biệt nhau ở cùng cao độ và theo hướng ngang bởi khe không quá 1 m, lực gió lên kết cấu chắn gió có thể được tính như là kết cấu đơn. Trong trường hợp khác việc xem xét đặc biệt có thể đưa ra tương tác gió- kết cấu.
Hình 10- Hệ số lực cho cầu Cfx,0
Khi mặt chắn gió bị nghiêng so với phương thẳng đứng (xem hình 11), hệ số nâng Cfx,0 có thể được giảm đi 0,5 % cho mỗi độ nghiêng, α1 từ phương thẳng đứng, giới hạn độ giảm lớn nhất là 30 %.
HÌnh 11- Cầu có mặt chắn gió nghiêng
CHÚ THÍCH: Độ giảm này không áp dụng cho Fw xác định theo 7.7.3.2, trừ khi được chỉ ra trong dự án riêng.
Khi dầm cầu nghiêng theo phương ngang, Cfx,0 có thể tăng 3% cho mỗi độ nghiêng, nhưng không quá 25%.
Diện tích tham chiếu Aref cho tổ hợp tải trọng không có hoạt tải lấy như sau:
a). Cho dầm có sườn phẳng (Hình 12 và Bảng 3), tổng của:
1) Diện tích mặt của dầm chủ phía trước
2) Diện tích của các phần khác của các dầm chủ khác nằm thấp hơn phần dầm thứ nhất,
3) Diện tích của phần góc hoặc lề bộ hành hoặc đường ray balát nhô ra phía trên của mặt trước dầm chủ,
4) Diện tích của phần neo giữ đặc hoặc tường chống ồn khi có liên quan trên phần được nêu trong 3) hoặc khi không có các bộ phận đó, bằng 0,3m cho mỗi phần lan can hoặc rào chắn hở.
b). Cho cầu dầm dàn, tổng của:
1) Diện tích mặt của một gờ hoặc phần người đi hoặc đường ray có ba lát.
2) Các phần đặc của tất cả các dầm dàn chủ ở cao độ dự án thông thường nằm trên hoặc dưới diện tích như được mô tả trong 1).
3). Diện tích mặt được giữ đặc hoặc tường chống ồn, nếu có liên quan, phía trên phần được mô tả ở 1) hoặc khi thiếu thiết bị đó, 0,3 m cho mỗi phần lan can hay rào chắn hở.
Tuy nhiên tổng diện tích tham chiếu không được vượt quá diện tích nhận được từ việc xem xét một sườn dầm phẳng tương đương của cùng chiều cao tổng, kể cả tất cả các phần nhô ra.
c) Cho dầm có một vài dầm chủ trong quá trình xây dựng, trước khi đặt bản phần xe chạy: diện tích mặt của hai dầm chủ.
Hình 12- Chiều cao sử dụng để tính Aref
Bảng 3- Chiều cao sử dụng đề tính Aref,x
Hệ thống ngăn giữ đường | Trên một mặt | Trên hai mặt |
Lan can hở hoặc rào chắn an toàn hở | d + 0,3 m | d + 0,6 m |
Lan can đặc hoặc rào chắn an toàn đặc | d = d1 | d +2d1 |
Lan can hở và rào chắn an toàn hở | d + 0,6 m | d + 1,2 m |
Diện tích tham chiếu Aref,x cho tổ hợp tải trọng có hoạt tải được xác định ở mục trên với sự điều chỉnh như sau: Thay vì diện tích được mô tả ở trên, giá trị lớn hơn sau đây sẽ được lấy để tính toán: Với cầu đường sắt, chiều cao 4m từ đỉnh ray trên tổng chiều dài của cầu.
Chiều cao tham chiếu, ze, có thể lấy là khoảng cách từ cao độ mặt đất thấp nhất đến tâm kết cấu dầm cầu, không để ý đến các phần khác (chẳng hạn lan can) của diện tích tham chiếu.
Hiệu ứng áp lực gió của hoạt tải giao thông qua cầu xem trong Điều 11.
7.7.3.2 Lực theo hướng X - phương pháp đơn giản hóa
Khi quy trình phản ứng động được đánh giá là không cần thiết, lực gió theo hướng X có thể tính phương trình 20.
| (20) |
trong đó: vb là vận tốc gió cơ bản
C là hệ số tải trọng gió C = ce. Cf.x1, trong đó Ce là hệ số áp lực cho trong 7.3.5 và cf,x được cho trong 7.7.3.1.
Aref,x là diện tích tham chiếu
ρ là mật độ không khí
CHÚ THÍCH: Giá trị C khuyến nghị được cho trong Bảng 4. Giá trị khác có thể được cho trong dự án riêng.
Bảng 4- Giá trị khuyến nghị của hệ số lực C cho cầu
b/dtot | ze ≤ 20 m | ze = 50 m |
≤ 0,5 | 6,7 | 8,3 |
≥ 4,0 | 3,6 | 4,5 |
Bảng này dựa trên cơ sở các giả thiết sau: - Loại địa hình II theo Bảng 3. - Hệ số lực Cf,x theo 7.7.3.1 - C0 =1,0; k1 = 1,0 Với các giá trị trung gian của b/dtot và ze, được nội suy tuyến tính |
7.7.3.3 Lực gió lên dầm cầu theo hướng z
Hệ số lực Cf,z có thể được xác định cho tải trọng gió lên dầm cầu theo hướng z cả phía trên và phía dưới (hệ số lực nâng), cf,z không dùng để tính toán dao động thẳng đứng của dầm cầu.
CHÚ THÍCH 1: Khi không có thử nghiệm hầm gió, giá trị Cf,z lấy bằng + 0,9. Giá trị này lấy tổng thể để tính ảnh hưởng của khả năng độ nghiêng của dầm, độ dốc của địa hình và độ biến thiên của góc gió hướng vào dầm do sự nhiễu loạn. Dự án cụ thể có thể đưa ra giá trị khác của Cf,z.
Như là sự thay thế Cf,z có thể lấy từ Hình 13, khi đó:
Chiều cao dtot có thể giới hạn chiều sâu của kết cấu, không để ý đến giao thông và bát kỳ thiết bị cầu nào.
Với địa hình phẳng, nằm ngang, góc α của gió với phương ngang có thể lấy bằng ± 5° do sự nhiễu loạn. Điều này có giá trị cho địa hình đồi thấp khi dầm cầu cao hơn mặt đất ít nhất là 30 m.
CHÚ THÍCH 2: Lực có thể có hiệu ứng đáng kể chỉ khi lực có bậc như là tĩnh tải
Hình 13- Hệ số lực cf,z cho cầu có độ nghiêng theo phương ngang và gió xiên
Hình 13 (Kết thúc)
Diện tích tham chiếu Aref,z bằng diện tích của phần (hình 13):
Aref,z = b.L | (21) |
Không có hệ số ảnh hưởng đầu cuối nào được tính toán
Chiều cao tham chiếu như đối với Cf,x (xem 7.7.3.1)
Nếu không có quy định nào khác thì độ lệch tâm theo hướng X có thể lấy e = b/4
7.7.3.4 Lực gió lên dầm cầu theo hướng y
Nếu cần thiết lực gió dọc theo hướng y có thể được đưa vào tính toán.
CHÚ THÍCH: Giá trị lực gió dọc lên dầm cầu theo hướng Y được khuyến nghị là:
Cho dầm bản, 25% của lực gió theo hướng X, hệ số Cfx không nhỏ hơn 1,3,
Cho cầu dàn, 50% của lực gió theo hướng X;
Lực gió lên đoàn tàu: Lấy bằng 50% của lực gió hướng X, hệ số Cfx = 1,45.
7.7.4 Trụ cầu
7.7.4.1 Hướng gió và các trường hợp thiết kế
Tác động của gió lên dầm và các trụ đỡ của chúng được tính toán bằng cách xác định hướng gió bất lợi nhất lên toàn kết cấu cho hiệu ứng được xét.
Việc tính toán riêng biệt tác động của gió có thể được thực hiện cho trường hợp thiết kế ngắn hạn trong giai đoạn xây dựng khi không thể có sự truyền hay phân bố lại theo phương ngang ngang của tác động gió bởi dầm cầu. Nếu trong giai đoạn này các trụ có thể đỡ phần dầm hẫng hay đà giáo, tác động gió lên các bộ phận đó có thể không đối xứng sẽ được tính toán.
CHÚ THÍCH: Trường hợp thiết kế ngắn hạn cho trụ hoặc vài dạng dầm ở các phương pháp thi công đặc biệt thường là tới hạn hơn trường hợp thiết kế dài hạn. Giá trị đặc trưng trong trường hợp thiết kế ngắn hạn xem ở Điều 9. Với đà giáo xem 7.6.
7.7.4.2 Hiệu ứng gió lên trụ
Hiệu ứng lên trụ có thể được tính bằng sử dụng dạng chung trong tiêu chuẩn này. Cho các tải trọng tổng thể có thể áp dụng 7.6.
CHÚ THÍCH: Quy trình đơn giản để tính hiệu ứng gió lên trụ có thể được cho trong dự án cụ thể.
Khi thiết kế công trình cần xét tải trọng do nhiệt, sự chênh lệch nhiệt độ của các cấu kiện.
Tải trọng do nhiệt được phân loại là các tải trọng biến đổi và gián tiếp.
Sử dụng giá trị đặc trưng của tải trọng nhiệt để thiết kế kết cấu tiếp xúc trực tiếp với sự thay đổi của khí hậu hàng ngày hoặc theo mùa. Giá trị đặc trưng của tải trọng nhiệt là giá trị có xác suất bị vượt theo năm là 0,02, trừ khi có chỉ dẫn khác.
CHÚ THÍCH: Đối với những trường hợp thiết kế ngắn hạn, các giá trị liên quan của tải trọng nhiệt có thể được tính theo phương pháp nêu trong Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022.
8.2 Đại diện của tải trọng do nhiệt
Sự thay đổi nhiệt độ không khí trong bóng râm theo ngày và theo mùa, bức xạ mặt trời, thoát xạ, v.v... sẽ gây ra sự thay đổi phân bố nhiệt độ bên trong từng cấu kiện kết cấu công trình.
Mức độ ảnh hưởng của tải trọng nhiệt phụ thuộc vào điều kiện khí hậu địa phương, hướng của kết cấu, khối lượng tổng thể của kết cấu, tính chất lớp phủ, ...
Phân bố nhiệt độ trong từng cấu kiện có thể được chia thành các thành phần chủ yếu như thể hiện trong Hình 14:
a) Thành phần nhiệt độ đều, ΔTu;
b) Thành phần nhiệt độ không đều thay đổi tuyến tính quanh trục z-z, ΔTMY;
c) Thành phần nhiệt độ không đều thay đổi tuyến tính quanh trục y-y, ΔTMZ;
d) Thành phần nhiệt độ không đều phi tuyến, ΔTE. Thành phần này gây ứng suất tự cân bằng và không gây ra lực lên cấu kiện đang xét.
Hình 14 - Các biểu đồ của thành phần tác động nhiệt
Biến dạng tương đối sinh ra ứng suất phụ thuộc vào kích thước hình học, điều kiện biên của cấu kiện, đặc trưng vật lý của vật liệu. Khi sử dụng liên hợp các vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính khác nhau thì cần xét đến ảnh hưởng của nhiệt.
CHÚ THÍCH: Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính của một số loại vật liệu phổ biến được cho trong Phụ lục C.
8.3 Sự thay đổi nhiệt trong cầu
8.3.1 Các loại kết cấu mặt cầu
Trong phạm vi tiêu chuẩn này, bản mặt cầu được phân nhóm như sau:
Loại 1 | Bản mặt cầu thép: | - Dầm thép hộp; - Dàn thép hoặc dầm thép tấm |
Loại 2 | Bản mặt cầu liên hợp |
|
Loại 3 | Bản mặt cầu bê tông | - Bản bê tông - Dầm bê tông - Dầm hộp bê tông |
CHÚ THÍCH: Xem Hình 15. Dự án riêng có thể quy định giá trị thành phần nhiệt độ đều và không đều đối với các loại kết cấu bản mặt cầu khác.
8.3.2 Xem xét các tác động nhiệt
Giá trị đại diện của các tác động nhiệt cần được đánh giá thông qua thành phần nhiệt độ đều và thành phần nhiệt độ không đều, xem 8.3.3 và 8.4.
Thành phần nhiệt độ không đều theo phương đứng bao gồm cả thành phần phi tuyến, sử dụng một trong hai phương pháp, Cách tiếp cận 1 hoặc Cách tiếp cận 2 (xem 8.4).
CHÚ THÍCH:
Việc lựa chọn cách tiếp cận có thể được quy định trong Dự án riêng.
8.3.3 Thành phần nhiệt độ đều
8.3.3.1 Yêu cầu chung
Thành phần nhiệt độ đều phụ thuộc vào nhiệt độ nhỏ nhất và lớn nhất của cầu. Các giá trị này nằm trong khoảng thay đổi nhiệt độ đều, trong kết cấu không bị ngăn cản sẽ gây ra thay đổi về chiều dài.
Các ảnh hưởng sau cần được xét đến khi phù hợp:
- Độ co hoặc giãn, phụ thuộc vào loại kết cấu (ví dụ kết cấu khung, vòm, gối đỡ đàn hồi);
- Ma sát lăn hoặc trượt của gối đỡ;
- Hiệu ứng phi tuyến hình học (hiệu ứng bậc 2);
- Đối với cầu đường sắt, ảnh hưởng tương tác qiữa ray và cầu do thay đổi nhiệt độ có thể gây ra các lực ngang bổ sung đối với gối đỡ và ray.
CHÚ THÍCH: Xem thêm thông tin trong Điều 11.
Nhiệt độ không khí trong bóng râm nhỏ nhất Tmin và lớn nhất Tmax tại địa điểm xây dựng được xác định theo quy chuẩn quốc gia.
8.3.3.2 Nhiệt độ không khí trong bóng râm
Giá trị đặc trưng của nhiệt độ không khí trong bóng râm nhỏ nhấưlớn nhất tại địa điểm xây dựng cần được xác định, ví dụ từ Bảng số liệu điều kiện tự nhiên về nhiệt của Quy chuẩn quốc gia.
Nhiệt độ cao nhất và thấp nhất bình quân của cầu phải lấy như quy định trong Bảng 5. Để tính toán hiệu lực lực biến dạng nhiệt phải lấy độ chênh lệch giữa nhiệt độ cao nhất và thấp nhất bình quân của cầu với nhiệt độ thi công được giả thiết trong thiết kế.
Biên độ nhiệt cho trong Bảng 5 áp dụng cho dầm cầu cao đến 2 m với lớp phủ dày 100 mm đối với dầm cầu bê tông và 40mm đối với dầm cầu thép. Khi dùng dầm cầu cao hơn hoặc chiều dày lớp phủ khác thì cần sửa lại biên độ nhiệt cho phù hợp.
Bảng 5 - Biên độ nhiệt độ cầu
Vùng khí hậu | Kết cấu bê tông (Temin đến Temax) | Mặt cầu bê tông trên dầm hoặc hộp thép (Temin đến Temax) | Mặt cầu thép trên dầm hoặc hộp thép ( Temin đến Temax) |
Bắc vĩ độ 16°N (đèo Hải Vân) | +5°C đến +47°C | +1°C đến +55°C | -3°C đến +63°C |
Nam vĩ độ 16°N (đèo Hải Vân) | +10°C đến +47°C | +6°C đến +47°C | +2°C đến +63°C |
Đối với các địa điểm ở phía Bắc vĩ độ 16°N và ở cao độ cao hơn mực nước biển trên 700m nhiệt độ thấp nhất trong bảng phải trừ bớt 5°C. Biên độ nhiệt độ cầu xác định theo Bảng là dựa vào biên nhiệt độ không khí trong bóng râm từ +10°C đến +47°C phía bắc vĩ tuyến 16°N (Hầm Hải Vân) và từ +10°C đến +47°C phía nam vĩ tuyến 16°N. Khi xác định các dữ liệu nhiệt độ tại các vị trí công trình có thể sử dụng chúng để xác định giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của nhiệt độ không khí trong bóng râm với chu kỳ lặp là 100 năm cho vị trí công trình, và có thể điều chỉnh nhiệt độ của cầu trong Bảng tương ứng. |
CHÚ THÍCH: Với dàn thép và dầm thép, các giá trị lớn nhất có thể được giảm đi 30C.
Thông tin về nhiệt độ không khí trong bóng râm nhỏ nhất và lớn nhất được quy định trong Quy chuẩn quốc gia.
8.3.4 Chuyển vị do nhiệt thiết kế
Phải xác định biên độ chuyển vị do nhiệt, ΔT, để thiết kế khe co giãn và gối cầu với giá trị lớn hơn của γTU và theo giá trị nhiệt độ thiết kế cầu quy định ở 8.3.3.2 và được tính như sau:
| (5) |
trong đó: L là chiều dãi giãn nở, m,
α là hệ số giãn nở nhiệt, °C-1,
8.4 Các thành phần nhiệt độ không đều
Việc tăng nhiệt hoặc thoát nhiệt đối với mặt trên của bản cầu gây ra sự thay đổi tăng nhiệt lớn nhất (mặt trên ấm hơn) và thoát nhiệt lớn nhất (mặt dưới ấm hơn).
Sự chênh lệch nhiệt độ theo phương đứng có thể gây ra ảnh hưởng bên trong kết cấu, do:
- Độ cản của độ cong xuất phát từ hình thái kết cấu (ví dụ kết cấu khung, dầm liên tục...);
- Ma sát tại gối xoay;
- Hiệu ứng phi tuyến hình học (hiệu ứng bậc 2).
Với kết cấu hẫng, có thể xét chênh lệch nhiệt độ ban đầu khi hợp long kết cấu đó.
CHÚ THÍCH: Giá trị chênh lệch nhiệt độ ban đầu có thể được quy định trong Dự án cụ thể.
8.4.1 Thành phần tuyến tính phương đứng (Cách tiếp cận 1)
Ảnh hưởng của chênh lệch nhiệt độ theo phương đứng cần được xem xét bằng cách sử dụng thành phần nhiệt độ không đều tuyến tính tương đương với ΔTM,heat và ΔTM,cool. Các giá trị này được áp dụng giữa mặt trên và mặt dưới dầm cầu.
CHÚ THÍCH: Giá trị khuyến nghị đối với ΔTM,heat và ΔTM,cool được cho trong Bảng 6. Giá trị khác có thể được quy định trong dự án cụ thể.
Bảng 6- Giá trị khuyến nghị của thành phần nhiệt độ không đều tuyến tính cho một số loại dầm cầu
Loại dầm cầu | Mặt trên ám hơn mặt dưới | Mặt dưới ấm hơn mặt trên |
ΔTM,heat(°C) | ΔTM,cool (°C) | |
Loại 1: Dầm thép | 18 | 13 |
Loại 2: Dầm liên hợp | 15 | 18 |
Loại 3: Dầm bê tông |
|
|
- Dầm hộp | 10 | 5 |
- Dầm | 15 | 8 |
- Sàn | 15 | 8 |
CHÚ THÍCH: Các giá trị cho trong bảng biểu thị cận trên của thành phần nhiệt độ không đều tuyến tính đối với các ví dụ đại diện của hình dáng cầu. Các giá trị cho trong bảng được dựa trên chiều dày lớp phủ 50 mm. Với các chiều dày lớp phủ khác, giá trị cho trong bảng được nhận với hệ số ksur. Giá trị kiến nghị của ksur được cho trong Bảng 7. |
Với các loại cầu có lớp phủ khác nhau và cầu đường sắt có balat, cần điều chỉnh trị số chênh lệch gradient nhiệt bằng hệ số Ksur như Bảng 7 dưới đây.
Bảng 7 - Giá trị khuyến nghị của ksur xét tới chiều dày của lớp phủ
Chiều dày lớp phủ | Loại 1 (Dầm thép) | Loại 2 (Dầm liên hợp) | Loại 3 (Dầm bê tông) | |||
Mặt trên ấm hơn dưới | Mặt dưới ấm hơn trên | Mặt trên ấm hơn dưới | Mặt dưới ấm hơn trên | Mặt trên ấm hơn dưới | Mặt dưới ấm hơn trên | |
[mm] | ksur | ksur | ksur | ksur | ksur | ksur |
không có lớp phủ | 0,7 | 0,9 | 0,9 | 1,0 | 0,8 | 1,1 |
được chống thấm1) | 1,6 | 0,6 | 1,1 | 0,9 | 1,5 | 1,0 |
50 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
100 | 0,7 | 1,2 | 1,0 | 1,0 | 0,7 | 1,0 |
150 | 0,7 | 1,2 | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 1,0 |
đá balát (750mm) | 0,6 | 1,4 | 0,8 | 1,2 | 0,6 | 1,0 |
1) Các giá trị này đại diện cho các giá trị cận trên đối với mặt cầu tối màu. |
8.4.2 Thành phần nhiệt độ phi tuyến phương đứng (Cách tiếp cận 2)
Ảnh hưởng của chênh lệch nhiệt độ theo phương đứng cần được xem xét thông qua việc xét tới thành phần nhiệt độ không đều phi tuyến.
CHÚ THÍCH 1: Giá trị không đều của nhiệt độ đứng đối với kết cấu mặt cầu có thể được cho trong Dự án cụ thể. Giá trị kiến nghị được cho trong Hình 15a đến Hình 15c và áp dụng đối với lớp phủ dày 40mm (mặt cầu Loại 1) và 100 mm (mặt cầu Loại 2 và 3). Với các chiều dày lớp phủ mặt cầu khác xem Phụ lục B. Thuật ngữ “tăng nhiệt” đề cập tới điều kiện bức xạ mặt trời và các ảnh hưởng khác làm tăng nhiệt qua lớp phủ mặt cầu và ngược lại thuật ngữ “thoát nhiệt” đề cập tới điều kiện nhiệt thoát ra từ lớp bề mặt cầu do sự thoát xạ và các ảnh hưởng khác.
CHÚ THÍCH 2: Chênh lệch nhiệt độ ΔT kết hợp giữa ΔTM và ΔTE với một phần nhỏ của ΔTN; thành phần sau cùng đã được bao gồm trong thành phần nhiệt độ đều.
Loại kết cấu | Chênh lệch nhiệt độ AT | |
Nóng lên | Nguội đi | |
Lớp phủ 40mm 1a. Mặt cầu thép trên dầm thép | | |
Lớp phủ 40mm 1b. Mặt cầu thép trên dàn thép hay dàm bản thép | | |
Hình 15a - Chênh lệch nhiệt độ trong dầm cầu - Loại 1: Dầm thép
CHÚ THÍCH: Chênh lệch nhiệt độ ΔT kết hợp giữa ΔTM và ΔTE với một phần nhỏ của ΔTN: thành phần sau cùng đã được bao gồm trong thành phần nhiệt độ đều.
Loại kết cấu | Chênh lệch nhiệt độ ΔT | |
Nóng lên | Nguội đi | |
Lớp phủ 100mm 2. Bản bê tông trên dầm, dàn hoặc dầm bản thép 1b. Mặt cầu thép trên dàn thép hay dầm bản thép | Quy trình tiêu chuẩn | |
Quy trình đơn giản hóa | | |
CHÚ THÍCH: Với cầu liên hợp, quy trình đơn giản trên có thể được sử dụng, cho kết quả cận trên của ảnh hưởng nhiệt. Giá trị của ΔT trong quy trình này là chỉ định và có thể được sử dụng, trừ khi có quy định riêng trong các dự án cụ thể |
Hình 15b - Chênh lệch nhiệt độ trong dầm cầu - Loại 2: Dầm liên hợp
CHÚ THÍCH: Chênh lệch nhiệt độ ΔT kết hợp giữa ΔTM và ΔTE với một phần nhỏ của ΔTU: thành phần sau cùng đã được bao gồm trong thành phần nhiệt độ đều.
Loai kết cấu | Chênh lêch nhiệt độ ΔT | |
Nóng lên | Nguội đi | |
Lớp phủ 100mm 3a. Bản bê tông | h1=0,3h nhưng ≤ 0,15m h2=0,3h nhưng ≥ 0,10m ≤0,25m H3 =0,3h nhưng ≤(0,10m+ chiều dày lớp phủ) (cho bản mỏng h3 bị giới hạn bởi h-h1-h2) | h1=h2=0,20h nhưng < 0,25m h2=h2=0,25h nhưng > 0,20m |
Lớp phủ 100mm 3b. Dầm bê tông | ||
Lớp phủ 100mm 3c. Dầm hộp bê tông |
Hình 15c - Chênh lệch nhiệt độ trong dầm cầu - Loại 3: Dầm bê tông
CHÚ I HÍCH: Chênh lệch nhiệt độ ΔT kết hợp giữa ΔTM và ΔTE với một phần nhỏ của ΔTN: thành phần sau cùng đã được bao gồm trong thành phần nhiệt độ đều.
8.4.3 Gradient nhiệt phương ngang
Nhìn chung, thành phần nhiệt độ không đều chỉ cần xét tới theo phương đứng. Tuy nhiên, trong trường hợp đặc biệt (chẳng hạn khi hướng hoặc hình dạng của cầu lảm cho một mặt bị chiếu nắng nhiều hơn so với các mặt khác), thành phần nhiệt độ không đều theo phương ngang có thể được xem xét.
CHÚ THÍCH: Các giá trị chênh lệch nhiệt độ được lấy là 5°C xem như là chênh lệch nhiệt độ tuyến tính giữa các cạnh ngoài của cầu, không phụ thuộc vào bề rộng của cầu. Dự án cụ thể có thể quy định khác.
8.4.4 Gradient nhiệt giữa các thành của dầm hộp bê tông
Cần cẩn thận khi thiết kế cầu dầm hộp bê tông lớn, vì có thể xảy ra chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các thành bản bụng phía trong và ngoài cầu.
CHÚ THÍCH: Giá trị chênh lệch nhiệt độ tuyến tính khuyến nghị lấy là 15°C. Dự án cụ thể có thể có quy định khác.
8.5 Tác động đồng thời của thành phần nhiệt độ đều và Gradient nhiệt
Trong trường hợp cần xét đồng thời chênh lệch nhiệt độ ΔTM,heat (hoặc. ΔTM,cool) và khoảng thay đổi lớn nhất của thành phần nhiệt độ đều ΔTN,exp (hoặc ΔTN,con) (ví dụ trong kết cấu khung), có thể sử dụng các công thức sau (được coi là các trường hợp tổ hợp tải trọng):
| (23) |
| (24) |
trong đó ảnh hưởng bất lợi nhất sẽ được lựa chọn.
CHÚ THÍCH: Khi không có thông tin khác, giá trị áp dụng là: ωN = 0,35; ωM = 0,75. Giá trị khác có thể quy định trong dự án cụ thể. Khi sử dụng cả chênh lệch nhiệt độ phương đứng tuyến tính và phi tuyến, ΔTM được thay bằng ΔT, bao gồm cả ΔTM và ΔTE.
8.6 Chênh lệch thành phần nhiệt độ đều giữa các cấu kiện khác nhau
Trong kết cấu mà sự chênh lệch thành phần nhiệt độ đều giữa các loại cấu kiện khác nhau có thể gây ra các ảnh hưởng bất lợi cần được xét đến.
CHÚ THÍCH: Các giá trị được lấy là:
15°C giữa các cấu kiện chính (ví dụ giằng và vòm); và
10°C và 20°C, đối với màu sáng và tối, tương ứng, giữa cáp treo và bản mặt cầu (hoặc tháp căng cáp).
Dự án cụ thể có thể xem xét đưa ra giá trị chênh lệch thành phần nhiệt độ đều khác.
Các ảnh hưởng này cần được xem xét cùng với các ảnh hưởng gây ra bởi thành phần nhiệt độ đều trong tất cả các cấu kiện.
8.7 Hiệu ứng nhiệt với trụ cầu
Trong thiết kế cần xem xét chênh lệch nhiệt độ giữa các mặt ngoài của trụ cầu, rỗng hay đặc.
Ảnh hưởng nhiệt độ tổng thể của trụ cầu cần được xem xét khi các ảnh hưởng này có thể dẫn tới các lực hoặc dịch chuyển cưỡng bức đối với các kết cấu xung quanh.
CHÚ THÍCH: Quy trình thiết kế có thể cho trong dự án cụ thể. Khi không có quy trình thiết kế nào, có thể giả thiết một giá trị chênh lệch nhiệt độ tuyến tính tương đương.
Đối với trụ bê tông, cần xét đến chênh lệch nhiệt độ tuyến tính giữa các mặt ngoài đối diện.
CHÚ THÍCH: Khi không có thông tin chi tiết, giá trị được lấy là 5°C. Dự án cụ thể có thể quy định giá trị chênh lệch nhiệt độ tuyến tính khác.
Đối với tường, cần xét đến chênh lệch nhiệt độ tuyến tính giữa các mặt trong và ngoài.
CHÚ THÍCH: Khi không có thông tin chi tiết, giá trị được lấy là 15°C. Khi xem xét chênh lệch nhiệt độ đối với cột kim loại, cần tham khảo ý kiến chuyên gia. Dự án cụ thể có thể quy định giá trị chênh lệch nhiệt độ tuyến tính khác.
9 Tải trọng trong quá trình thi công (Qc)
Điều này đưa ra các quy tắc chung để xác định các tải trọng cần kể đến trong quá trình xây dựng công trình.
Tải trọng trong quá trình thi công bao gồm, tại những vị trí thích hợp, tải trọng thi công và các tải trọng khác với tải trọng thi công.
Tải trọng thi công là những tải trong chỉ tác động trong quá trình thi công (như người, thiết bị, sự tích đống của vật liệu phế thải, máy móc và thiết bị nặng).
Tải trọng khác với tải trọng thi công như được phân loại ở Điều 7.1.1, TCVN 13594-1:2022 (như trọng lượng bản thân, dịch chuyển đất, áp lực đất, ứng suất trước, tải trọng do nhiệt, nước, thủy hóa, co ngót, gió, tải trọng sự cố, động đất).
Bảng 8a - Phân loại các tải trọng trong quá trình thi công (khác với tải trọng thi công)
Các điều khoản tương ứng trong tiêu chuẩn | Tác động | Phân loại | Ghi chú | |||
Thay đổi theo thời gian | Phân loại/ nguồn gốc | Thay đổi theo không gian | Trạng thái tự nhiên (tĩnh/động) | |||
9.4.2 | Trọng lượng bản thân | Thường xuyên | Trực tiếp | Cố định với dung sai cho phép/tự do | Tĩnh | Tự do trong quá trình vận chuyển/ lưu kho ở trạng thái động khi trút |
9.4.3 | Dịch chuyển đất | Thường xuyên | Gián tiếp | Cố định với dung sai cho phép/tự do | Tĩnh |
|
9.4.4 | Áp lực đất | Thường xuyên/thay đổi | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh |
|
9.4.5 | Ứng lực trước | Thường xuyên/thay đổi | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh | Thay đổi khi thiết kế cục bộ (đầu neo) |
9.4.6 | Biến dạng trước | Thường xuyên/thay đổi | Gián tiếp | Cố định | Tĩnh |
|
9.4.7 | Nhiệt | Thay đổi | Gián tiếp | Tự do | Tĩnh |
|
9.4.8 | Ảnh hưởng do co ngót | Thường xuyên/thay đổi | Gián tiếp | Tự do | Tĩnh |
|
9.4.9 | Tải trọng gió | Thay đổi/đặc biệt | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh/động | (*) |
9.4.10 | Tải trọng nước | Thường xuyên/ thay đổi/đặc biệt | Trực tiếp | Cố định/tự do | Tĩnh/động | Thường xuyên/ thay đổi phù hợp với các thông số kỹ thuật cho từng dự án ở trạng thái động đối với mực nước hiện tại nếu liên quan |
9.4.11 | Tải trọng sự cố | Đặc biệt | Trực tiếp/ Gián tiếp | Tự do | Tĩnh/động | (*) |
9.4.12 | Tác động động đất | Thay đổi/đặc biệt | Trực tiếp | Tự do | Động | (*) |
(*) Được đưa ra cho dự án riêng |
Bảng 8b - Phân loại các tải trọng thi công
Các điều khoản tương ứng trong tiêu chuẩn này | Tác động (mô tả ngắn gọn) | Phân loại | CHÚ THÍCH | |||
Thay đổi theo thời gian | Phân loại/nguyên gốc | Thay đổi theo không gian | Bản chất (tĩnh/động) | |||
9.4.11 | Công nhân và dụng cụ cầm tay | Thay đổi | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh | - |
9.4.11 | Lưu giữ các vật di động | Thay đổi | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh/động | Động, trong trường hợp tải trọng trút |
9.4.11 | Thiết bị không đặt cố định | Thay đổi | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh/động | - |
9.4.11 | Máy móc và thiết bị nặng di động | Thay đổi | Trực tiếp | Cố định/Tự do | Tĩnh/động | - |
9.4.11 | Sự tích đống của vật liệu phế thải | Thay đổi | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh/động | Có thể là hoạt tải tác động lên mặt phẳng thẳng đứng |
9.4.11 | Tải trọng từ các phần của kết cấu trong các giai đoạn thi công tạm thời | Thay đổi | Trực tiếp | Tự do | Tĩnh | Ảnh hưởng động lực được loại bỏ |
9.3 Các trường hợp thiết kế và các trạng thái giới hạn
9.3.1 Yêu cầu chung - định nghĩa các trường hợp thiết kế
Các trường hợp thiết kế ngắn hạn, sự cố, động đất được định nghĩa và được đưa vào tính toán phù hợp với thiết kế biện pháp thi công.
CHÚ THÍCH: Đối với tải trọng gió trong điều kiện bão, dự án riêng có thể lựa chọn trường hợp thiết kế được sử dụng. Trường hợp thiết kế khuyến nghị là trường hợp thiết kế sự cố.
Các trường hợp thiết kế được lựa chọn cần phù hợp với bộ phận công trình, toàn bộ công trình, một phần công trình hoàn chỉnh, các công việc xây dựng phụ trợ và máy móc thiết bị,
Các trường hợp thiết kế được lựa chọn cần phù hợp cho từng giai đoạn thi công phù hợp với 6.3(2), TCVN 13594-1:2022.
Các trường hợp thiết kế được lựa chọn cần phù hợp có xét đến bất kỳ sự thay đổi nào trong quy trình thi công.
Bất kỳ trường hợp thiết kế ngắn hạn được lựa chọn với khoảng thời gian hoàn thành danh nghĩa phải bằng hoặc lớn hơn khoảng thời gian dự định của giai đoạn đang xét trong quá trình thi công. Các trường hợp thiết kế cần kể đến gần đúng cho bất kỳ chu kỳ lặp tương ứng nào của tải trọng nhất thời (như tác động do khí hậu).
CHÚ THÍCH: Chu kỳ lặp để xác định các giá trị đặc trưng của tải trọng nhất thời trong quá trình thi công có thể được định nghĩa trong dự án riêng. Giá trị khuyến nghị chu kỳ lặp cho tác động khí hậu được cho trong bảng 8c, phụ thuộc thời gian thi công thông thường ở các tình huống thiết kế có liên quan.
Bảng 8c - Các chu kỳ lặp khuyến nghị cho tải trọng do tác động của khí hậu
Thời gian hoàn thành | Chu kỳ lặp (năm) |
≤ 3 ngày | 2a (chu kỳ dài quá) |
<3 tháng (nhưng >3 ngày) | 5b |
≤ 1 năm (nhưng > 3 tháng) | 10 |
> 1 năm | 50 |
a Thời gian hoàn thành danh nghĩa 3 ngày được lựa chọn áp dụng cho việc thi công thời gian ngắn, tương ứng phạm vi xác định tại thời điểm dự báo khí tượng đáng tin cậy của vị trí xác định trong công trường. Lựa chọn này có thể áp dụng cho các phần công việc thi công có thời gian kéo dài hơn chút ít nếu thực hiện biện pháp tổ chức phù hợp. Khái niệm của chu kỳ lập trung bình thường không phù hợp với công việc thi công có thời gian ngắn. | |
b Khi thời gian hoàn thành danh nghĩa kéo dài đến 3 tháng thì các tác động có thể được xác định có kể đến từng mùa thích hợp và giai đoạn khí hậu đối với vùng có khí hậu thay đổi phức tạp. Ví dụ lưu lượng nước của một dòng sông dựa vào mùa trong năm đang xét. |
CHÚ THÍCH: Vận tốc gió nhỏ nhất trong quá trình thi công được xác định trên cơ sở số liệu quy định trong QCVN 02:2009/BXD hay trong từng dự án riêng. Giá trị cơ bản khuyến nghị cho thời gian thi công đến 3 tháng là 20m/s theo Điều 6. Mối quan hệ giữa giá trị đặc trưng và chu kỳ lặp của tác động khí hậu được cho ở các điều tương ứng.
Tại thời điểm thiết kế giai đoạn thi công quy định giới hạn điều kiện khí hậu hoặc thời tiết, thì giá trị đặc trưng của tác động do khí hậu sau cần được xác định để đưa và tính toán:
- Thời gian hoàn thành dự kiến của công việc thi công,
- Tính chính xác của dự báo thời tiết khí hậu,
- Thời gian tổ chức các biện pháp bảo vệ.
Cần phải xác định quy tắc tổ hợp tải trọng thi công Qc theo điều 9.4.9 với tải trọng gió.
CHÚ THÍCH: Quy tắc có thể được xác định trong dự án riêng.
Cần xác định sai lệch kích thước hình học của kết cấu và bộ phận kết cấu cho các trường hợp thiết kế được lựa chọn cho giai đoạn thi công.
CHÚ THÍCH: Các sai lệch nói trên có thể được xác định trong dự án riêng, xem Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022. Với kết cấu bê tông, tham khảo các tiêu chuẩn thích hợp có liên quan, bao gồm cả sản phẩm bê tông đúc sẵn.
Tải trọng do sự kích thích của gió (bao gồm hiệu ứng khí động do tàu đi qua, kể cả đoàn tàu) giống như sinh ra các hiệu ứng mỏi trong các bộ phận kết cấu cần được kể đến.
CHÚ THÍCH: xem điều 7 và điều 11
Khi kết cấu hay một phần của kết cấu chuyển động có gia tốc dẫn đến có thể gây ra hiệu ứng động lực hoặc quán tính, thì các ảnh hưởng đó cần được kể đến.
CHÚ THÍCH: Gia tốc đáng kể có thể không kể đến khi chuyển dịch có thể được kiểm soát chặt chẽ bằng các thiết bị phù hợp
Tải trọng do nước gây ra, bao gồm sự dâng nước ngầm, cần được xác định kết hợp với mực nước ứng với các trường hợp thiết kế xác định khi thích hợp.
Khi thích hợp, các trường hợp thiết kế cần được xác định có xét ảnh hưởng xói lở do nước chảy.
CHÚ THÍCH: Đối với các giai đoạn xây dựng trong thời gian dài, mức độ xói lở có thể phải được kể đến trong tính toán khi thiết kế biện pháp xây dựng chính và các công việc phụ trợ dưới nước, có thể bao gồm cả mực nước hiện tại, mực nước xói lở trên có thể xác định trong từng dự án riêng, xem 9.4.8.
Tác động do từ biến và co ngót bê tông trong xây dựng được xác định dựa trên các thời điểm dự kiến và toàn bộ thời gian ứng với các trường hợp thiết kế thích hợp.
9.3.2 Trạng thái giới hạn cường độ
Phải kiểm tra theo TTGHCĐ cho tất cả các trường hợp thiết kế ngắn hạn, sự cố và động đất được chọn.
CHÚ THÍCH:
1. Các tổ hợp tải trọng cho trường hợp thiết kế sự cố có thể bao gồm cả trường hợp sự cố rõ ràng hoặc tham chiếu đến các trường hợp sau khi sự kiện tác động sự cố xảy ra, xem Điều 10,
2. Nói chung các trường hợp thiết kế sự cố thường hay xét đến các điều kiện khác thường có thể tác động vào kết cấu hay bề mặt kết cấu, ví dụ như va chạm, phá hoại cục bộ, và tiếp theo dẫn đến sự sụp đổ dây chuyền của các cấu kiện chịu lực và cấu kiện không chịu lực và có thể là cả công trình.
Các tính toán kiểm tra cần được kể đến các giá trị kích thước hình học chính xác và khả năng chịu lực của một phần kết cấu hoàn chỉnh phù hợp với các trường hợp thiết kế đã lựa chọn.
9.3.2 Trạng thái giới hạn sử dụng
Trạng thái giới hạn sử dụng cho các trường hợp thiết kế đã chọn thích hợp cho quá trình thi công cần được kiểm tra một cách phù hợp, tương ứng theo TCVN 13594-1:2022.
Tiêu chí liên quan tới các TTGHSD trong quá trình thi công cần kể đến các yêu cầu đối với các kết cấu hoàn chỉnh.
CHÚ THÍCH: Tiêu chí liên quan đến TTGHSD có thể được định nghĩa trong dự án riêng, xem TCVN 13594-5:2022 đến TCVN 13594-10:2022.
Phải tránh các hoạt động trong quá trình thi công có thể là nguyên nhân gây ra các vết nứt gẫy vượt quá tiêu chuẩn cho phép và/hoặc chuyển vị, biến dạng sớm hơn dự kiến và các hoạt động có thể làm ảnh hưởng lớn đến thời gian thi công, khả năng sử dụng và/hoặc thẩm mỹ của công trình trong giai đoạn sử dụng.
Các hiệu ứng do ảnh hưởng của co ngót và nhiệt độ cần được kể đến trong thiết kế và cần được giảm thiểu bằng cách cấu tạo thích hợp.
Các tổ hợp tải trọng cần được thiết lập phù hợp. Nói chung trong các tổ hợp liên quan đến các tải trọng cho các trường hợp thiết kế ngắn hạn trong quá trình thi công là:
- Tổ hợp đặc trưng;
- Tổ hợp tựa thường xuyên.
Yêu cầu khả năng sử dụng đối với việc xây dựng phụ trợ cần được xác định để tránh xảy ra bất kỳ chuyển vị và biến dạng nào không lường trước được làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ và khả năng sử dụng hiệu quả của công trình, hư hỏng các lớp hoàn thiện hoặc các bộ phận phi kết cấu.
CHÚ THÍCH: Các yêu cầu này có thể được xác định trong dự án riêng.
Giá trị đặc trưng và giá trị đại diện khác của tải trọng phải được xác định một cách phù hợp, theo TCVN 13594-3:2022 đến TCVN 13594-10:2022.
CHÚ THÍCH 1: Các giá trị đại diện của các tác động trong quá trình thi công có thể khác với các giá trị được sử dụng trong thiết kế của kết cấu trúc hoàn thành. Các tác động phổ biến trong quá trình thi công, tải trọng xây dựng cụ thể và các phương pháp thiết lập giá trị được đưa ra trong điều này.
CHÚ THÍCH 2: Xem 9.3.2 để phân loại các tác động và 9.3.3 về thời gian danh nghĩa của các trường hợp thiết kế ngắn hạn.
CHÚ THÍCH 3: Các hiệu ứng tác động có thể được giảm thiểu hoặc loại bỏ bằng cách cấu tạo thích hợp, cung cấp công trình phụ trợ hoặc bằng cách bảo vệ / thiết bị an toàn
Giá trị đại diện của tải trọng thi công (Qc) được xác định có kể đến giá trị thay đổi của chúng.
Tác động tương hỗ giữa kết cấu và các bộ phận kết cấu cần kể đến trong quá trình thi công.
Khi các bộ phận kết cấu được giằng hoặc đỡ bởi các bộ phận khác thì phải kể đến các tải trọng tác động lên các bộ phận này.
CHÚ THÍCH 1: Tùy thuộc vào quy trình thi công, các bộ phận đỡ của kết cấu có thể chịu tải trọng lớn hơn tải trọng áp đặt mà chúng được thiết kế cho tình trạng thiết kế ổn định. Ngoài ra, các bản đỡ có thể chưa phát triển hết khả năng chịu lực của chúng.
CHÚ THÍCH 2: Xem thêm 9.3 Tải trọng xây dựng
Tải trọng theo phương ngang do hiệu ứng ma sát cần được xác định và dựa vào việc sử dụng giá trị thích hợp của các hệ số ma sát.
CHÚ THÍCH: Giới hạn cao và thấp của hệ số ma sát có thể được xem xét. Hệ số ma sát có thể xác định cho dự án riêng.
9.4.2 Tải trọng trong quá trình vận chuyển
Tải trọng bản thân của các cẩu kiện trong quá trình gia công chế tạo, vận chuyển cần được xác định phù hợp, theo Điều 6.
Hiệu ứng động lực hoặc quán tính của tải trọng bản thân các cấu kiện cần xét đến,
Tải trọng tác động lên các bộ phận công trình khi cẩu cấu kiện và vật liệu xây dựng cần xét đến.
Các vị trí và tình trạng chống đỡ trong quá trình nâng, vận chuyển hay lưu giữ, ảnh hưởng động lực hoặc quán tính do dao động theo phương thẳng đứng và phương ngang.
Giá trị tiêu chuẩn của các thông số địa kỹ thuật, áp lực của nền và đất, và giá trị giới hạn về chuyển vị của móng được xác định theo TCVN 13594-9:2022.
Dịch chuyển của nền móng công trình và các kết cấu tạm, ví dụ cột chống tạm trong quá trình thi công, cần được đánh giá dựa trên kết quả khảo sát địa chất. Công tác khảo sát này được thực hiện để đưa ra thông tin về các giá trị của chuyển vị tuyệt đối và tương đối, quan hệ của chúng với thời gian và sự phân bố có thể.
CHÚ THÍCH: Chuyển động của công trình phụ trợ có thể gây ra dịch chuyển và ứng suất bổ sung.
Giá trị đặc trưng của dịch chuyển nền đất dự kiến dựa trên số liệu khảo sát địa chất bằng các phương pháp thống kê cần được sử dụng như các giá trị danh nghĩa để tính biến dạng (lún) cho công trình.
CHÚ THÍCH: Có thể điều chỉnh việc tính lún công trình bằng việc xét tương tác đầy đủ giữa nền đất và công trình.
9.4.4 Tải trọng do ứng suất trước
Tải trọng do ứng suất trước được kể đến, bao gồm tác động tương tác của công trình và các kết cấu tạm (như kết cấu đà giáo ván khuôn) khi có liên quan.
CHÚ THÍCH: Lực do ứng suất trước gây ra khi thi công có thể được xác định theo các yêu cầu trong TCVN 13594-5:2022 đến TCVN 13594-10:2022 và các yêu cầu kỹ thuật đặc thù có thể trong từng dự án riêng.
Tải trọng do kích thích lên công trình trong thi công dự ứng lực cần được xếp vào loại tải trọng thay đổi khi thiết kế vùng neo.
Lực sinh ra do ứng suất trước cần xem là tải trọng lâu dài.
GHI CHÚ: Xem điều 9.3.
Việc xử lý ảnh hưởng của các biến dạng trước phải phù hợp với TCVN 13594-5:2022 đến TCVN 13594-10:2022.
CHÚ THÍCH: Các biến dạng trước có thể là kết quả của các dịch chuyển của hệ chống (sự nới lỏng của hệ dây và cáp, bao gồm cả móc treo, sự chuyển vị của gối tựa, ...).
Hiệu ứng của tải trọng trong thi công cần được kể đến, đặc biệt tại các vị trí biến dạng trước đặt vào kết cấu ít gặp dẫn đến hiệu ứng của tải trọng có lợi cho sự làm việc cuối cùng của công trình, đặc biệt sự an toàn của công trình và các yêu cầu về sử dụng.
Các hiệu ứng của tải trọng do các biến dạng trước cần được kiểm tra theo các tiêu chí thiết kế bằng nội lực và biến dạng đo được trong quá trình thi công.
9.4.6 Hiệu ứng do nhiệt độ, co ngót, thủy hóa
Hiệu ứng do nhiệt độ, co ngót, thủy hóa phải được kể đến trong từng giai đoạn thi công thích hợp.
CHÚ THÍCH: Kiềm chế từ ảnh hưởng của ma sát gối có thể cần được kể đến, xem 9.4.1.
Tác động của nhiệt khí hậu được xác định theo Điều 8, TCVN 13594-3:2022.
Tải trọng nhiệt do thủy hóa cần được xác định khi có liên quan, xem TCVN 13594-5:2022 và TCVN 13594-7:2022.
CHÚ THÍCH: Nhiệt độ có thể tăng đáng kể trong kết cấu bê tông khối lớn mới đổ cùng ảnh hưởng kéo theo của nhiệt, số liệu chính xác của nhiệt độ cao nhất hay thấp nhất được kể đến trong thiết kế có thể thay đổi theo mùa.
Ảnh hưởng do co ngót của vật liệu được xác định theo TCVN 13594-5:2022 và TCVN 13594-7:2022.
Để xác định kiềm chế với hiệu ứng nhiệt của ma sát ở gối cho phép chuyển vị tự do, cần xét trên cơ sở giá trị đại diện phù hợp.
GHI CHÚ: Xem TCVN 13594-8:2022.
Hiệu ứng thứ cấp cần được kể đến khi thích hợp, ảnh hưởng của biến dạng do nhiệt độ và co ngót cần được tổ hợp với sự sai lệch ban đầu.
Quy trình thiết kế theo phản ứng động của tải trọng gió cần được xác định trong các giai đoạn thi công, có kể đến mức độ hoàn thiện và ổn định của công trình và các bộ phận khác nhau của chúng.
CHÚ THÍCH: Các tiêu chí và quy trình có thể được xác định cho từng dự án riêng.
Khi quy trình tính toán phản ứng động là không cần thiết, thì giá trị đặc trưng của lực gió tĩnh Qw cần được xác định theo Điều 7 với chu kỳ lặp phù hợp.
CHÚ THÍCH: Xem 9.3.1 cho chu kỳ lặp khuyến nghị.
Đối với công tác cẩu nâng và chuyển hoặc những công việc xây dựng có thời gian ngắn khác vận tốc gió lớn nhất chấp nhận cho chúng cần được quy định riêng.
CHÚ THÍCH: Vận tốc gió lớn nhất có thể được xác định cho riêng từng dự án, xem 9.3.1.
Ảnh hưởng do gió gây ra bởi các dao động kích thích như kích động xoáy (votex), galloping, flutter và gió kèm theo mưa cần được kể đến trong quá trình thi công.
Khi tính tải trọng gió thì diện tích chịu tải do thiết bị, đà giáo ván khuôn và các kết cấu tạm khác cần được kể đến.
Tải trọng do nước gây ra, kể cả nước ngầm, (Qwa) được đại diện dưới dạng áp lực tĩnh và /hoặc áp lực thủy động, tùy theo áp lực nào gây ảnh hưởng bất lợi nhất.
CHÚ THÍCH: Về cơ bản hiện tượng chịu ảnh hưởng của áp lực thủy động là lực thủy động sinh ra khi dòng chảy đi qua vật cản trong dòng chảy, lực do tác động của sóng.
Tải trọng do nước gây ra có thể kể đến trong các tổ hợp như là tải trọng thường xuyên hoặc tải trọng biến đổi.
CHÚ THÍCH: Việc phân loại tải trọng do nước gây ra như là tải trọng thường xuyên hoặc tải trọng biến đổi có thể được xác định cho riêng từng dự án có kể đến các điều kiện môi trường đặc thù xung quanh.
Tải trọng do nước, bao gồm cả thành phần động khi có liên quan, gây ra do dòng chảy tác động lên các kết cấu ngập trong nước được đặt vuông góc lên mặt tiếp xúc. Chúng được xác định theo vận tốc dòng chảy, độ sâu ngập, hình dạng kết cấu đưa vào tính toán thiết kế cho từng giai đoạn thi công.
Độ lớn của tổng áp lực theo phương ngang Fwa (N) do dòng chảy gây ra tác dụng lên bề mặt thẳng đứng được xác định bằng Biểu thức (25), xem Hình 16.
trong đó:
vwa là vận tốc trung bình của dòng nước lấy trung bình theo toàn bộ chiều sâu, m/s,
ρwa là khối lượng thể tích của nước, kg/m3
h là độ sâu của nước, không bao gồm độ sâu cục bộ, m
b là chiều rộng của vật chìm, m
k là hệ số hình dạng; k=1,44 cho công trình có mặt cắt ngang hình vuông hoặc hình chữ nhật, k=0,7 cho công trình có mặt cắt ngang hình tròn.
CHÚ THÍCH: Fwa có thể được dùng để kiểm tra ổn định của trụ cầu hay tường vây. Công thức chính xác hơn có thể được dùng để xác định Fwa cho từng dự án riêng. Ảnh hưởng của xói lở cần được đưa vào tính toán thiết kế khi thích hợp.
Khi thích hợp, sự tích lũy của phế thải, vật trôi cần được biểu diễn bằng lực Fdeb (N) và được tính toán cho kết cấu hình chữ nhật (ví dụ tường vây, đập), ví dụ theo Biểu thức:
trong đó: kdeb là thông số tỷ trọng của chất phế thải, vật trôi, kg/m3
vwa là vận tốc trung bình của dòng nước theo toàn bộ độ sâu (m/s),
Adeb là diện tích của bề mặt của vật cản như tường vây, ván khuôn (m2).
CHÚ THÍCH: Biểu thức trên có thể được điều chỉnh cho từng dự án có tính đến điều kiện môi trường xung quanh. Giá trị khuyến nghị áp dụng của kdeb là 666 kg/m3.
CHÚ DẪN:
1. Áp lực dòng chảy; 2. Công trình; 3. Chiều cao xói chung; 4. Chiều sâu xói cục bộ; 5. Tổng độ sâu xói
Hình 16 - Áp lực và lực do các dòng chảy
Tải trọng do nước mưa được tính toán tại các vị trí như hệ thống tiêu nước không hoàn chỉnh, biến dạng và/ hoặc hư hỏng của thiết bị tiêu nước.
9.4.9.1 Yêu cầu chung
Tải trọng thi công (Qc) có thể được biểu diễn trong trường hợp thiết kế phù hợp (xem TCVN 13594-1:2022), hoặc như một tải trọng đơn lẻ nhất thời, hoặc tại các vị trí thích hợp các loại tải trọng thi công khác nhau có thể nhóm lại và được tính như một tải trọng nhất thời.
CHÚ THÍCH: Xem TCVN 13594-1:2022 để xét sự cùng tác động. Nhóm các tải trọng tính toán có thể được lập cho từng dự án riêng, xem ở bảng 8b. Nhóm các tải trọng để tính toán phụ thuộc và từng dự án riêng. Xem bảng 8d.
Tải trọng thi công được xem xét theo Bảng 8d dưới đây.
Bảng 8d - Biểu diễn các tải trọng thi công (Qc)
Các tải trọng thi công | ||||
Các tác động | Biểu diễn | Chú thích và nhận xét | ||
Loại | Ký hiệu | Mô tả | ||
Người và các dụng cụ cầm tay | Qca | Công nhân, người kiểm tra, có thể kèm theo dụng cụ cầm tay | Được mô hình hóa dưới dạng tải trọng phân bố đều qca và tác động vào để đạt được ảnh hưởng bất lợi nhất | CHÚ THÍCH: Giá trị đặc trưng qca,k của tải trọng phân bố đều có thể được xác định trong từng dự án riêng. Giá trị khuyến nghị là 1,0 kN/m2 |
Lưu giữ các vật thể di động | Qcb | Lưu giữ các vật liệu di động như VLXD và thi công các cấu kiện đúc sẵn và các thiết bị thi công | Được mô hình hóa dưới dạng các tác động tự do và cần được biểu diễn dưới các dạng thích hợp sau: Tải trọng phân bố đều qcb, tải trọng tập trung Fcb. | CHÚ THÍCH 3: Các giá trị tiêu chuẩn của tải trọng phân bố đều hoặc tải trọng tập trung có thể được xác định trong từng dự án riêng. Với cầu, các giá trị sau được khuyến nghị: qcb,k = 0,2 kN/m2, Fcb,k= 100 kN trong đó fcb,k có thể áp dụng trên diện tích danh nghĩa của thiết kế cấu tạo. Tỷ trọng của VLXD xem ở Điều 6. |
Các thiết bị không thường xuyên | Qcc | Các thiết bị không đặt cố định tại vị trí sử dụng trong quá trình thi công cả 2 trạng thái: Trạng thái tĩnh (khuôn, đà giáo, ván khuôn, cột chống, máy móc, thùng chứa), Trong quá trình di chuyển (các khuôn di chuyển lao dầm, xà, đặt đối trọng) | Được mô hình hóa dưới dạng các tác động tự do và cần được biểu diễn dưới dạng sau: Tải trọng phân bố đều qcc | CHÚ THÍCH 4: Các tải trọng này có thể được xác định cho riêng từng dự án dựa trên thông tin số liệu của nhà cung cấp. Trừ khi có các thông tin chính xác, các tải trọng này có thể được mô hình hóa dưới dạng tải trọng phân bố đều với giá trị tiêu chuẩn nhỏ nhất khuyến nghị của qcc,k là qcc,k=0,5 kN/m2. |
Máy móc và thiết bị nâng di động | Qcd | Máy móc và thiết bị nặng di động, thường là được lăn hoặc kéo (ví dụ các cầu trục, vận thăng, xe tải, xe nâng, máy phát điện, kích, các thiết bị nâng có trọng lượng lớn) | Trừ khi có quy định riêng, cần được mô hình hóa dựa trên các cơ sở cho trong các điều tương ứng của tiêu chuẩn này. | Cơ sở để xác định các tác động do phương tiện vận chuyển được quy định trong dự án hoặc có thể được lấy trong tài liệu kỹ thuật phù hợp, xem điều 11. |
Sự tập trung các vật liệu phế thải | Qco | Sự chất đống của các vật liệu phế thải (như sự tập trung của các VLXD thừa, đất đào, vật liệu phá dỡ) | Được kể đến bằng việc xét đến các ảnh hưởng có thể tác động lên các cấu kiện nằm theo phương ngang, phương ngang và phương đứng (ví dụ như các tường), tùy thuộc vào sự tích đống dẫn đến ảnh hưởng đại trà của sự tích đống vật liệu | CHÚ THÍCH: Các tải trọng này có thể thay đổi đáng kể, và qua thời gian chu kỳ ngắn, phụ thuộc vào dạng vật liệu, điều kiện môi trường, ... Xem thêm điều 7.4.2 cho tải trọng bổ sung từ bê tông tươi. |
Tải trọng do trọng lượng một phần của công trình trong giai đoạn thi công tạm thời | Qcf | Trọng lượng của một phần công trình trong từng giai đoạn thi công tạm thời trước khi các tác động cuối cùng gây ảnh hưởng, ví dụ tải trọng do cẩu lắp. | Được kể đến và mô hình hóa phù hợp với trình tự thi công đã định, bao gồm cả các kết quả của các trình tự này, ví dụ các tải trọng (nội lực) bất lợi do các quá trình xây dựng cụ thể như lắp ráp | Xem cùng 9.4.9.2 |
Giá trị đặc trưng của tải trọng thi công, bao gồm thành phần thẳng đứng và ngang tại vị trí liên quan, được xác định theo yêu cầu kỹ thuật thi công và yêu cầu trong TCVN 13594-1:2022.
CHÚ THÍCH: Giá trị hệ số ψ khuyến nghị của tải trọng thi công cho trong Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022 và TCVN 13594-7:2022. Các dạng khác của tải trọng thi công có thể cần kể đến và được đưa ra trong từng dự án riêng.
Tải trọng ngang do tải trọng thi công cần xác định và kể đến trong thiết kế kết cấu của từng phần hoàn chỉnh của kết cấu cũng như của toàn kết cấu.
Khi tải trọng thi công gây ra tác động động lực thì phải kể đến các tác động đó.
CHÚ THÍCH: Xem Điều 9.3 và Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022.
9.4.9.2 Tải trọng thi công khi đổ bê tông
Tải trọng được đưa vào tính toán đồng thời khi đổ bê tông có thể bao gồm người và thiết bị thi công Qca, đà giáo ván khuôn và các cấu kiện chịu tải Qcc, trọng lượng của bê tông tươi Qcf tại vị trí thích hợp.
CHÚ THÍCH: Giá trị tải trọng thi công khi đổ bê tông có thể được xác định trong dự án riêng. Giá trị khuyến nghị được cho trong các Bảng 8e.
Tải trọng theo phương ngang của bê tông tươi cần được xét đến.
Bảng 8e - Giá trị đặc trưng khuyến nghị cho tải trọng thi công trong quá trình đổ bê tông
Tác động | Khu vực chịu tải | Tải trọng (kN/m2) |
(1) | Phía ngoài khu vực thi công | 0,75 Qca |
(2) | Trong khu vực thi công 3mx3m (hoặc chiều dài nhịp nếu nhỏ hơn) | 10% của trọng lượng bản thân bê tông nhưng không nhỏ hơn 0,75(Qca và Qcf) và không lớn hơn 1,5(Qca và Qcf) |
(3) | Diện tích thực tế | Trọng lượng bản thân của ván khuôn, của cấu kiện chịu tải (Qcc) và trọng lượng của bê tông tươi cho chiều dày thiết kế (Qcf) |
|
9.4.10 Tải trọng sự cố trong thi công
Tải trọng sự cố như áp lực gây ra do phương tiện, cẩu trục, thiết bị hoặc vật liệu xây dựng trong quá trình vận chuyển (ví dụ chất đống bê tông tươi), và/hoặc phá hoại cục bộ của cột chống vĩnh cửu hoặc cột chống tạm thời, bao gồm cả ảnh hưởng động lực, có thể gây sụp đổ các cấu kiện chịu lực phải kể đến trong tính toán, tại vị trí cần thiết.
Tải trọng do các thiết bị rơi vào hoặc từ công trình, bao gồm cả tác động động, cần phải xác định và kể đến khi cần thiết.
CHÚ THÍCH:
Ảnh hưởng động có thể xác định trong dự án riêng. Giá trị hệ số động khuyến nghị là 2. Trong các trường hợp riêng cần phải tiến hành phân tích động.
Tải trọng động do sự rơi của các thiết bị có thể được cho trong dự án riêng.
Tại các vị trí cần thiết, tải trọng do con người tạo nên cần phải kể đến như là tải trọng sự cố và được biểu diễn dưới dạng tải trọng thẳng đứng tựa tĩnh.
CHÚ THÍCH: Giá trị tính toán của tải trọng do con người gây ra có thể xác định cho riêng từng dự án. Giá trị khuyến nghị như sau:
a) 2,5KN tác dụng trên diện tích 200x200mm để kể đến ảnh hưởng của sự trượt chân,
b) 6,0kN tác dụng trên diện tích 300x300mm để kể đến ảnh hưởng của sự rơi.
Hiệu ứng của tải trọng mô tả trên cần đánh giá để xác định khả năng gây chuyển dịch của kết cấu, cũng như mức độ và ảnh hưởng của sự chuyển dịch đó với khả năng dẫn đến sự sụp đổ dây chuyền cũng cần xác định.
Tải trọng sự cố trong các trường hợp thiết kế phải kể đến trong tính toán bất kỳ sự thay đổi nào. Để đảm bảo rằng các tiêu chí thiết kế áp dụng ở mọi thời điểm, các biện pháp điều chỉnh cần kể đến như các trình tự công việc.
9.4.11 Tải trọng động đất trong thi công
Tải trọng động đất xác định theo TCVN 13594-10:2022, có kể đến các chu kỳ dao động tham chiếu của các trường hợp thiết kế ngắn hạn.
Giá trị tính toán của gia tốc nền và hệ số tầm quan trọng γl cần xác định.
CHÚ THÍCH: Giá trị tính toán của gia tốc nền và hệ số tầm quan trọng γl có thể được xác định trong dự án riêng, xem TCVN 13594-10:2022.
Tải trọng sự cố trình bày trong điều này là các tải trọng do va chạm từ các phương tiện giao thông đường bộ, đường sắt, đường thủy tác động lên các bộ phận công trình cầu đường sắt (không kể trật ray trên cầu, xem 11.4.7).
Tải trọng sự cố là tải trọng có thể nhận diện được hoặc không thể nhận diện được.
Tải trọng sự cố gây bởi va chạm được xem như là tải trọng tự do trừ khi có quy định khác.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể quy định các tải trọng sự cố không phải là tải trọng tự do.
Kết cấu được thiết kế chịu các tải trọng sự cố như được đưa ra phù hợp với 6.2, TCVN 13594-1:2022.
Các giải pháp cần xem xét đối với các trường hợp thiết kế sự cố được thể hiện trong Hình 17.
CHÚ THÍCH: Các giải pháp và quy định được chủ đầu tư và cơ quan quản lý chấp thuận tùy thuộc từng dự án cụ thể.
Các tải trọng sự cố có thể là các tải trọng đã được nhận dạng hoặc chưa được nhận dạng.
Các giải pháp dựa trên tải trọng sự cố chưa được nhận dạng bao trùm phạm vi rộng lớn các sự cố tiềm tàng và liên quan tới các giải pháp dựa trên việc giới hạn phá hủy cục bộ. Giải pháp này có thể đảm bảo cho kết cấu có đủ độ bền vững cần thiết trước các tải trọng sự cố hoặc tải trọng khác gây ra bởi một nguyên nhân chưa xác định.
Đối với một số kết cấu (công trình không gây rủi ro cho sinh mạng con người, các hậu quả về kinh tế, xã hội, và môi trường là không đáng kể) chịu tải trọng sự cố, sự sụp đổ toàn bộ của nó gây ra bởi một sự cố cực đoan là có thể chấp nhận được. Chủ đầu tư và cơ quan có thẩm quyền quyết định điều này đối với từng trường hợp cụ thể.
Hình 17 - Các chiến lược cho các trường hợp thiết kế sự cố
10.3.2 Các trường hợp thiết kế sự cố - chiến lược cho tải trọng sự cố được nhận dạng
Các tải trọng sự cố cần được xem xét dựa vào các yếu tố sau:
- Biện pháp ngăn chặn hoặc giảm thiểu mức độ nghiêm trọng của tác động;
- Xác suất xuất hiện tải trọng sự cố đã được nhận dạng đó;
- Hậu quả của sự phá hủy gây ra bởi tải trọng sự cố đã được nhận dạng đang xét;
- Nhận thức của cộng đồng;
- Mức độ rủi ro có thể chấp nhận được.
CHÚ THÍCH: Xem Điều 5.1, TCVN 13594-1:2022.
Trong thực tế, sự xuất hiện của tải trọng sự cố và hậu quả của chúng có thể ứng với một mức rủi ro nhất định. Khi mức rủi ro là không thể chấp nhận được, cần có các biện pháp bổ sung. Trong phần lớn trường hợp cần phải chấp nhận một mức độ rủi ro nào đó. Mức độ rủi ro như vậy có thể được xác định bởi nhiều yếu tố như số thương vong về người, hậu quả về kinh tế và chi phí của các biện pháp đảm bảo an toàn,...
Mức rủi ro chấp nhận được có thể được cho trong dự án cụ thể.
Phá hủy cục bộ do tải trọng sự cố gây ra là có thể chấp nhận được, miễn sao nó không gây nguy hại đến ổn định của toàn bộ công trình, duy trì được khả năng chịu lực tổng thể của công trình và cho phép triển khai được các biện pháp khẩn cấp.
CHÚ THÍCH: Các biện pháp khẩn cấp liên quan tới việc đóng đường, ngừng sử dụng trong một khoảng thời gian nhất định. Cần tiến hành các biện pháp giảm thiểu rủi ro do tải trọng sự cố gây ra, những biện pháp này gồm một hoặc nhiều giải pháp sau, nếu phù hợp:
a) Ngăn chặn các tác động xảy ra (ví dụ với cầu, thiết kế đủ khoảng thông thủy từ mặt đường tới kết cấu) hoặc giảm thiểu xác suất và/hoặc độ lớn của tải trọng tới một mức chấp nhận được trong quá trình thiết kế kết cấu.
b) Bảo vệ kết cấu bằng cách giảm ảnh hưởng của các tải trọng sự cố (ví dụ tạo các tường bảo vệ hoặc thanh chắn an toàn);
c) Đảm bảo kết cấu có đủ độ bền vững thông qua việc tuân thủ một hoặc một số cách thức sau:
- Thiết kế một số cấu kiện chủ chốt có vai trò chỉ phối sự ổn định của toàn kết cấu nhằm tăng khả năng tồn tại của kết cấu khi có sự cố xảy ra.
- Thiết kế cấu kiện và chọn vật liệu có đủ độ dẻo cần thiết để hấp thụ năng lượng biến dạng lớn mà không bị phá hoại giòn.
- Thiết kế kết cấu có độ dư (về cường độ) để chúng có khả năng dễ dàng truyền các tác động theo đường tải trọng thay thế khi sự cố xảy ra.
CHÚ THÍCH: Có thể không thực hiện được việc bảo vệ kết cấu bằng cách giảm thiểu ảnh hưởng của tải trọng sự cố hoặc ngăn cản sự cố xảy ra. Bởi vì một tải trọng sự cố phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong suốt tuổi thọ thiết kế của công trình, có thể không được xem xét trong khi thiết kế. Biện pháp ngăn ngừa có thể được thực hiện thông qua công tác kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ trong suốt tuổi thọ thiết kế.
Để thiết kế kết cấu có đủ tính dẻo, xem Phụ lục H, I, cùng với TCVN 13594-2:2022 đến TCVN 13594-10:2022.
Các tải trọng sự cố, nếu phù hợp, sẽ được áp dụng đồng thời trong tổ hợp với tải trọng thường xuyên và tải trọng thay đổi khác, xem điều 9.4.3.3, TCVN 13594-1:2022.
CHÚ THÍCH: Giá trị ψ xem ở phụ lục A, TCVN 13594-1:2022.
Cần phải xem xét mức độ an toàn của công trình ngay sau khi sự cố xảy ra.
10.3.3 Trường hợp thiết kế sự cố - chiến lược để giới hạn sự phát triển phá hủy cục bộ
Trong thiết kế, khả năng kết cấu bị phá hủy do nguyên nhân chưa xác định cần phải được giảm thiểu. Việc giảm thiểu đạt được thông qua tuân thủ một hoặc nhiều cách như sau:
a) Thiết kế một số cấu kiện chủ chốt, nắm vai trò chi phối sự ổn định của toàn kết cấu, chịu được ảnh hưởng của một mô hình tải trọng sự cố Ad,
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể định nghĩa mô hình nói trên, với tải trọng tập trung hoặc phân bố có giá trị Ad.
b) Thiết kế công trình sao cho khi xảy ra phá hủy cục bộ (ví dụ một cấu kiện bị phá hủy), độ ổn định của toàn bộ công trình hoặc bộ phận quan trọng của công trình không bị đe dọa,
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể quy định giới hạn “phá hủy cục bộ” có thể chấp nhận được.
c) Áp dụng các quy định thiết kế/triển khai cấu tạo sao cho đảm bảo độ bền vững cho kết cấu (ví dụ tăng tính toàn khối của kết cấu bằng các liên kết giằng theo ba chiều, hoặc độ dẻo tối thiểu của cấu kiện chịu va chạm).
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể quy định xem xét cách tiếp cận phù hợp đối với các công trình khác nhau.
10.3.4 Trường hợp thiết kế sự cố - sử dụng loại hậu quả
Chiến lược cho các trường hợp thiết kế sự cố có thể dựa trên cấp hậu quả sau như đã đưa ra ở TCVN 13594-1:2022:
- CC1 Sự phá hủy có hậu quả thấp;
- CC2 Sự phá hủy có hậu quả trung bình;
- CC3 Sự phá hủy có hậu quả cao.
CHÚ THÍCH: Phụ lục B, TCVN 13594-1:2022 cung cấp thông tin chi tiết hơn.
Trong một số trường hợp, có thể thích hợp để coi một số bộ phận của kết cấu là thuộc về cấp hệ quả khác nhau
Các biện pháp ngăn ngừa và/hoặc bảo vệ thường nhắm đến việc loại bỏ hoặc giảm thiểu xác suất gây thiệt hại đối với kết cấu. Với mục đích thiết kế, điều này đôi khi được thực hiện bằng cách gán một cấp hậu quả thấp hơn cho kết cấu đang xét. Trong trường hợp khác, việc giảm lực tác dụng lên kết cấu có thể là phù hợp hơn.
Dự án cụ thể có thể đưa ra phân loại kết cấu theo cấp hậu quả.
Các trường hợp thiết kế sự cố cho các cấp hậu quả khác nhau được xem xét theo cách sau:
- CC1: Không cần thiết phải xem xét cụ thể các tải trọng sự cố, ngoại trừ việc tuân thủ các quy định về độ bền vững và độ ổn định được cho ở các TCVN 13594-1:2022 đến TCVN 13594-10:2022;
- CC2: Tùy trường hợp cụ thể, có thể chấp nhận phương pháp phân tích đơn giản (mô hình tác động tĩnh tương đương) hoặc áp dụng các quy định thiết kế/triển khai chi tiết đã được quy định;
- CC3: Cần xác định mức độ tin cậy và mức độ chuyên sâu của việc phân tích kết cấu đối với từng trường hợp cụ thể. Để có được điều đó, có thể phải phân tích rủi ro hoặc phải sử dụng tới phương pháp sâu hơn như phân tích động, mô hình phi tuyến và tương tác giữa tải trọng và kết cấu.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể đưa ra các cách thiết kế phù hợp đối với các cấp hậu quả cao hơn và thấp hơn.
Điều này định nghĩa các tải trọng sự cố gây ra bởi các sự cố sau:
- Va chạm do phương tiện giao thông đường bộ, xem 10.4.3;
- Va chạm do tàu hỏa, xem 10.4.4;
- Va chạm do tàu thuyền, xem 10.4.5;
CHÚ THÍCH: Tải trọng sự cố trên kết cấu nhẹ và các chỉ dẫn liên quan tới việc truyền lực va từ kết cấu nhẹ xuống móng có thể được đưa ra trong dự án cụ thể.
Đối với cầu, tải trọng va và các biện pháp giảm thiểu phải xét tới, bên cạnh những yếu tố khác, loại hình giao thông trên và dưới cầu, và hậu quả của va.
Tải trọng va được xác định thông qua phân tích động hoặc đại diện bởi một lực tĩnh tương đương.
CHÚ THÍCH: Lực đặt tại mặt tiếp xúc giữa vật gây va chạm và kết cấu phụ thuộc vào tương tác giữa chúng.
Các biến cơ bản trong phân tích va chạm là vận tốc của vật gây va chạm, phân bố khối lượng, ứng xử biến dạng và đặc trưng độ cản của vật gây va chạm và kết cấu. Các yếu tố khác như góc va chạm, kết cấu của vật gây va chạm, và chuyển dịch của nó sau khi va chạm cũng có thể liên quan.
Xem Phụ lục I để được hướng dẫn cụ thể hơn.
Có thể giả thiết rằng vật gây va chạm hấp thụ toàn bộ năng lượng.
CHÚ THÍCH: Nói chung, giả thiết này cho kết quả thiên về an toàn.
Để xác định đặc trưng vật liệu của vật gây va chạm và của kết cấu, cần sử dụng giá trị đặc trưng thấp và cao, nếu phù hợp. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng cũng cần được xét khi cần thiết.
Khi thiết kế kết cấu, tải trọng do va chạm gây ra có thể được đại diện bằng một lực tĩnh tương đương, gây ra hiệu ứng tương đương đối với kết cấu. Mô hình đơn giản hóa này có thể được sử dụng để kiểm tra điều kiện cân bằng tĩnh, kiểm tra cường độ và xác định biến dạng của kết cấu chịu va chạm.
Các kết cấu được thiết kế với mục đích hấp thụ năng lượng va chạm thông qua các biến dạng đàn hồi - dẻo (va chạm mềm), lực tĩnh tương đương có thể được xác định thông qua việc xét tới cả cường độ dẻo và khả năng biến dạng của các kết cấu đó.
Với kết cấu mà năng lượng tiêu tán chủ yếu thông qua vật gây va chạm (va chạm cứng), lực động hoặc lực tĩnh tương đương có thể được xác định theo Điều từ 10.4.3 đến 10.4.7.
CHÚ THÍCH: Một số thông tin về giá trị thiết kế của khối lượng và vận tốc vật gây va chạm, làm cơ sở cho phân tích động, có thể được nêu trong Phụ lục I.
10.4.3 Tải trọng sự cố do phương tiện giao thông đường bộ gây ra
10.4.3.1 Va chạm lên kết cấu dưới
Giá trị thiết kế của tải trọng va gây ra tác động lên kết cấu đỡ (ví dụ cột, tường của cầu) cạnh đường giao thông cần phải được xác định.
CHÚ THÍCH 1 : Đối với va chạm cứng do giao thông đường bộ, giá trị thiết kế có thể được định nghĩa trong dự án cụ thể. Lực thiết kế tĩnh tương đương có thể được lấy theo Bảng 9. Việc lựa chọn các giá trị này có thể cần xét tới hậu quả của va chạm, lưu lượng và loại hình giao thông, và các biện pháp giảm thiểu đã áp dụng xem phụ lục I và điều 11. Hướng dẫn phân tích rủi ro có thể được nêu trong Phụ lục H.
Bảng 9 - Lực thiết kế tĩnh tương đương do xe cộ va lên kết cấu trụ cầu bắc qua hoặc nằm kề với đường bộ
Loại hình giao thông | Lực Fdx (kN) a | Lực Fdy (kN) a |
Đường cao tốc, đường liên tỉnh và đường quốc lộ | 1000 | 500 |
Đường quốc lộ đi qua vùng nông thôn | 750 | 375 |
Đường thành thị | 500 | 250 |
Bãi đỗ xe; |
|
|
Cho xe con | 50 | 25 |
Cho xe tải b | 150 | 50 |
aX = hướng lưu thông xe, y = hướng vuông góc; b “xe tải”: các phương tiện giao thông có tổng trọng lượng xe và hàng lớn hơn 3,5 tấn. |
CHÚ THÍCH 2: Dự án cụ thể có thể quy định lực là hàm của khoảng cách s từ bộ phận kết cấu tới vị trí mà tại đó phương tiện giao thông rời làn xe đang chạy và khoảng cách d từ bộ phận kết cấu tới tim đường hoặc ray, ảnh hưởng của khoảng cách s được cho trong Phụ lục I.
CHÚ THÍCH 3: Dự án cụ thể có thể định nghĩa loại hoặc bộ phận kết cấu cần phải được xét do va chạm bởi phương tiện giao thông.
CHÚ THÍCH 4: Đối với va chạm giao thông trên cầu, tham khảo điều 11.
CHÚ THÍCH 5: Hướng dẫn đối với các tải trọng sự cố gây ra bởi các phương tiện giao thông đường bộ trên cầu có cả đường sắt trên đó, xem UIC 777.1 R (Measures to Protect Railway Bridges Against Impacts).
Việc áp dụng các lực Fdx và Fdy cần phải được xác định.
CHÚ THÍCH: Quy định áp dụng lực Fdx và Fdy có thể được xác định cho dự án cụ thể. Khuyến nghị không nên áp dụng đồng thời cả lực Fdx và Fdy.
Diện tích đặt lực va chạm F lên kết cấu dưới cần phải được xác định.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể định nghĩa điều kiện va chạm giao thông đường bộ. Các điều kiện khuyến nghị như sau (xem Hình 18):
- Đối với va chạm do xe tải, lực va chạm F có thể được đặt tại độ cao h bất kỳ từ 0,5 m đến 1,5 m so với mặt đường, hoặc cao hơn khi có thanh chắn bảo vệ. Diện tích đặt lực va chạm khuyến nghị là a = 0,5 m (chiều cao) nhân với 1,5 m (bề rộng) hoặc bề rộng của kết cấu, lấy giá trị nhỏ hơn.
- Đối với va chạm do xe con, lực va chạm F có thể được đặt tại độ cao h = 0,5 m so với mặt đường. Diện tích đặt lực va chạm khuyến nghị là a = 0,25 m (chiều cao) nhân với 1,5 m (bề rộng) hoặc bề rộng của kết cấu, lấy giá trị nhỏ hơn.
a - là chiều cao của diện tích đặt lực va chạm khuyến nghị, thay đổi từ 0,25 m với xe con đến 0,5 m với xe tải;
h - là cao độ đặt lực F so với mặt đường xe chạy, thay đổi từ 0,5 m (với xe con) đến 1,5 m (với xe tải);
x - là tim làn xe chạy.
Hình 18 - Lực va lên kết cấu dưới của cầu nằm gần đường giao thông
10.4.3.2 Va chạm với kết cấu trên
Giá trị thiết kế của tải trọng do va xe và/hoặc tải trọng trên xe lên kết cấu phần trên cần được xác định, trừ khi chiều cao thông thủy đủ lớn hoặc có biện pháp hữu hiệu tránh va chạm.
CHÚ THÍCH:
1. Giá trị thiết kế của tải trọng va, cùng với chiều cao tĩnh không và các biện pháp bảo vệ tránh va có thể được xác định trong dự án cụ thể. Giá trị của chiều cao tĩnh không để tránh va, không bao gồm lớp mặt đường nâng cấp, sửa chữa sau này, nằm trong khoảng 5,0m đến 6,0m. Lực thiết kế tĩnh tương đương được cho trong Bảng 10.
2. Việc lựa chọn các giá trị này cần xét tới hậu quả của va chạm, lưu lượng và loại Hình giao thông dự kiến, và các biện pháp giảm thiểu (bảo vệ và ngăn ngừa) đã áp dụng.
3. Trên bề mặt đứng, tải trọng va thiết kế lấy bằng lực thiết kế tĩnh tương đương do va cho trong Bảng 10. Với h0 ≤ h ≤ h1, các giá trị này có thể được nhân với hệ số giảm γF. Giá trị khuyến nghị của γr, h0 và h1 cho trong Hình 19.
Bảng 10 - Lực thiết kế tĩnh tương đương do va với kết cấu trên từ phương tiện giao thông đường bộ
Loại hình giao thông | Lưc thiết kế tĩnh tương đương Fadx (kN) |
Đường cao tốc, đường liên tỉnh và đường quốc lộ | 500 |
Đường quốc lộ đi qua vùng nông thôn | 375 |
Đường thành thị | 250 |
Bãi đỗ xe | 75 |
aX = hướng di chuyển |
h - là chiều cao tĩnh không vật lý từ mặt đường đến đáy bản mặt cầu tại điểm va;
h0 - là chiều cao tĩnh không từ mặt đường đến đáy bản mặt cầu, mà nếu nhỏ hơn giá trị này thì va chạm đối với kết cấu phần thân phải được xét tới một cách đầy đủ. Giá trị của h0 được lấy là 5,0 m (cộng với độ cong và võng theo phương thẳng đứng của cầu, kèm theo độ lún dự kiến cho phép);
h1 - là chiều cao tĩnh không từ mặt đường đến đáy bản mặt cầu, mà nếu lớn hơn giá trị này thì không phải xét tới va chạm. Giá trị của h1 được lấy là 6,0 m (cộng với chiều dày của lớp thảm lại mặt đường sau này, độ võng của cầu và độ lún dự kiến cho phép);
b - là chênh lệch chiều cao giữa h1 và h0, nghĩa là b = h1 - h0. Giá trị của b được lấy là 1,0 m. Cho phép áp dụng hệ số giảm đối với lực F khi b nằm trong khoảng 0 và 1m, nghĩa là giữa h0 và h1.
Hình 19 - Giá trị khuyến nghị của hệ số rF đối với lực va lên cấu kiện nằm ngang phía trên đường giao thông, phụ thuộc vào chiều cao thông thủy h
4. Tại mặt dưới của bản mặt cầu, tải trọng va có giá trị như trên, hướng theo một góc nghiêng đi lên. Điều kiện va chạm có thể được cho trong dự án cụ thể. Giá trị của góc nghiêng được lấy là 10°, xem Hình 20.
5. Khi xác định giá trị của h, cần xem xét đến khả năng chiều cao này bị giảm do làm lại lớp mặt đường phía dưới cầu trong tương lai.
X - hướng lưu thông;
h - chiều cao của cầu, từ mặt đường đến mặt dưới bàn sàn cầu hoặc cấu kiện.
Hình 20 - Lực va lên kết cấu phần trên
Khi thích hợp, các lực vuông góc với hướng lưu thông, Fdy cần phải được xem xét.
Diện tích tác dụng của lực va F lên kết cấu phần trên cần được xác định.
CHÚ THÍCH:
Việc sử dụng Fdy và định nghĩa kích thước diện tích va có thể được xác định trong từng dự án cụ thể.
Khuyến nghị không nên áp dụng Fdy đồng thời với Fdx, diện tích va được lấy là một hình vuông có cạnh bằng 0,25 m.
10.4.4 Tải trọng sự cố do trật ray bên dưới hoặc bên cạnh công trình
10.4.4.1 Kết cấu bắc qua hoặc nằm dọc cạnh đường ray đang sử dụng
10.4.4.1.1 Yêu cầu chung
Tải trọng sự cố do trật ray cần phải được xác định.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể đưa ra các loại hình giao thông đường sắt sao cho có thể áp dụng được các quy định nêu trong Điều này.
Giá trị thiết kế của lực tác động lên kết cấu đỡ (ví dụ các trụ, cột) do trật ray tầu chạy bên dưới hoặc bên cạnh kết cấu, cần được xác định, xem 10.4.5.1.2. Giải pháp thiết kế bao gồm những biện pháp phù hợp (cả phòng chống và bảo vệ) nhằm giảm thiểu tới một chừng mực hợp lý, hậu quả của va chạm do trật ray lên kết cầu đỡ nằm bên trên hoặc cạnh đường ray. Các giá trị thiết kế được chọn tùy thuộc vào phân loại kết cấu.
CHÚ THÍCH: Tải trọng do trật ray trên cầu đường sắt được xác định ở điều 11. Chỉ dẫn chi tiết đối với tải trọng sự cố liên quan tới giao thông đường sắt có thể tham khảo trong UIC 777-2.
10.4.4.1.2 Phân loại công trình
Công trình chịu va chạm do trật ray được phân loại theo Bảng 11.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể định nghĩa các kết cấu loại A hay B cũng như có thể đưa ra các tham khảo cho việc phân loại kết cấu tạm thời, như cầu tạm cho người đi bộ hay kết cấu công cộng tương tự và các sản phẩm xây dựng phụ trợ, được xem như là thông tin bổ sung phù hợp, xem thêm Điều 9.
Thông tin chi tiết hơn và cơ sở của hệ thống phân loại kết cấu cho trong Bảng 11 được nêu trong tài liệu UIC liên quan.
Bảng 11 - Loại công trình chịu va chạm do trật ray
Loại A | Công trình bắc qua hoặc gần tuyến đường ray được sử dụng làm nơi ở lâu dài hoặc tập trung người tạm thời, hoặc kết cấu nhiều hơn một tầng. |
Loại B | Công trình lớn và nặng bắc qua hoặc gần tuyến đường ray như cầu cho xe cơ giới hoặc nhà một tầng hoặc không làm nơi tập trung người tạm thời. |
10.4.4.1.3 Trường hợp thiết kế sự cố đối với các loại công trình
Các trường hợp liên quan đến trật ray nằm bên dưới hoặc theo hướng tiến về phía kết cấu loại A hoặc B cần được xem là trường hợp thiết kế sự cố khi có liên quan theo điều 6.2, TCVN 13594-1:2022.
Nhìn chung, không cần xem xét va chạm lên kết cấu phần trên (dầm cầu) do trật ray bên dưới hoặc theo hướng tới công trình.
a) Công trình loại A
Với công trình loại A, khi vận tốc tối đa của tàu nhỏ hơn hoặc bằng 120 km/h, giá trị thiết kế của lực tĩnh tương đương gây bởi va chạm lên các kết cấu đỡ (ví dụ cột, tường...) cần được xác định.
CHÚ THÍCH: Giá trị khác của lực tĩnh tương đương và đặc tính của chúng có thể được cho trong dự án cụ thể. Bảng 12 đưa ra các giá trị khuyến nghị sử dụng.
Bảng 12 - Lực ngang thiết kế tĩnh tương đương do va chạm với kết cấu loại A, bắc ngang qua hoặc nằm bên cạnh dọc tuyến đường ray
Khoảng cách “d” từ bộ phận kết cấu tới tim của đường ray gần nhất | Lực Fadx (kN) | Lực Fady (kN) |
Bộ phận kết cấu: d < 3m | Được chỉ định cho dự án cụ thể, xem Phụ lục H. | Được chỉ định cho dự án cụ thể, xem Phụ lục H. |
Với tường liên tục và kết cấu dạng tường: 3m < d ≤ 5m | 4000 | 1500 |
d > 5m | 0 | 0 |
aX = hướng lưu thông, y = hướng vuông góc với hướng lưu thông. |
Nếu kết cấu đỡ được bảo vệ bởi bục hoặc sàn cứng hoặc nếu tốc độ lớn nhất của tàu nhỏ hơn hoặc bằng 50 km/h, v.v.., giá trị của lực va chạm nêu trong Bảng 12 có thể được giảm đi.
CHÚ THÍCH: Giá trị giảm có thể được cho trong dự án cụ thể.
Các lực Fdx và Fdy cần được đặt tại một chiều cao quy định so với mặt đường ray. Khi thiết kế cần xét Fdx và Fdy một cách độc lập.
CHÚ THÍCH: Chiều cao đặt lực Fdx và Fdy khác có thể được cho trong dự án cụ thể. Giá trị khuyến nghị là 1,8 m.
Khi tốc độ lớn nhất cho phép của tàu hơn 120 km/h, giá trị lực ngang thiết kế tĩnh tương đương Fdx và Fdy nên được xác định ứng với cấp hậu quả là CC3, để kể tới các biện pháp ngăn ngừa và/hoặc bảo vệ bổ sung.
CHÚ THÍCH: Việc giảm lực va chạm khác có thể được cho trong dự án cụ thể. Giá trị khuyến nghị là 50%. Thông tin chi tiết được cho trong UIC 777-2.
Giá trị Fdx và Fdy, xét đến các biện pháp ngăn ngừa và/hoặc bảo vệ bổ sung, có thể được cho trong dự án cụ thể.
b) Công trình loại B
Với công trình loại B, từng yêu cầu cần phải được xác định.
CHÚ THÍCH: Thông tin có thể được cho trong dự án cụ thể, mỗi yêu cầu có thể được dựa trên việc đánh giá rủi ro.
10.4.4.2 Kết cấu ở khu vực phía sau điểm cuối đường ray
Việc tàu chạy quá điểm cuối của đường ray (ví dụ tại ga cuối) nên được tính đến như là một trường hợp thiết kế sự cố, khi kết cấu hay phần đỡ của nó nằm ở khu vực này.
CHÚ THÍCH: Khu vực cuối đường ray có thể được xác định trong từng dự án cụ thể.
Những biện pháp kiểm soát rủi ro cần được dựa vào công năng của khu vực cuối đường ray và xét đến bất kỳ biện pháp giảm thiểu khả năng tàu chạy vượt giới hạn cuối đường ray.
Nói chung, các kết cấu đỡ không nên đặt ngay phía cuối đường ray.
Khi buộc phải đặt kết cấu ở cuối đường ray, cần đặt tường bảo vệ ngay phía cuối đường ray kết hợp với đệm chặn giảm chấn. Giá trị lực tĩnh tương đương do va chạm lên tường bảo vệ cuối đường ray cần được xác định.
CHÚ THÍCH: Biện pháp và giá trị lực thiết kế tĩnh tương đương do va chạm có thể được xác định trong các dự án cụ thể. Giá trị khuyến nghị của lực này lên tường bảo vệ là Fdx = 5000 kN đối với tàu khách vá Fdx = 10000 kN đối với tàu hàng, các lực ngang này được đặt tại độ cao 1,0 m so với cao độ đường ray.
10.4.5 Tải trọng sự cố do tàu thuyền gây ra
10.4.5.1 Yêu cầu chung
Bên cạnh các yếu tố khác, tải trọng sự cố do va chạm từ tàu thuyền cần được xác định xét tới các yếu tố sau:
- Loại hình giao thông đường thủy;
- Điều kiện mực nước;
- Loại tàu thuyền và mớn nước của nó, phản ứng của tàu khi va chạm;
- Loại kết cấu và đặc trưng phân tán năng lượng của kết cấu.
Khi xem xét va chạm lên kết cấu bởi tàu thuyền lưu thông trên sông kênh, rạch, tàu thuyền cần được phân loại theo hệ thống phân loại theo quy định.
CHÚ THÍCH: Hệ thống phân loại CEMT được cho trong Bảng I.3, Phụ lục I.
Khi xem xét va chạm lên kết cấu bởi tàu thuyền lưu thông trên biển đặc trưng của tàu thuyền cần được xác định.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thẻ định nghĩa một hệ thống phân loại tàu thuyền đi biển và mô hình xác suất va chạm.
Khi giá trị thiết kế của các tác động do va chạm tàu thuyền được xác định bằng các phương pháp tiên tiến, ảnh hưởng của khối lượng thủy động bổ sung cần được kể đến.
Tác động do va chạm được đại diện bởi hai lực tác dụng không đồng thời:
- Lực chính diện Fdx (theo hướng di chuyển của phương tiện, thường là vuông góc với trục dọc kết cấu thân cầu);
- Lực ngang: gồm thành phần Fdy tác dụng vuông góc với lực chính diện Fdx và thành phần ma sát FR song song với Fdx.
Kết cấu được thiết kế chịu va chạm tàu thuyền trong điều kiện hoạt động bình thường (ví dụ tường cầu tàu hoặc phao bảo vệ) không thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này.
10.4.5.2 Va do tàu thuyền trên sông, kênh
Lực thiết kế động chính diện và mặt bên do va của tàu thuyền trên sông, kênh cần được xác định phù hợp.
CHÚ THÍCH: Các giá trị lực động chính diện và bên có thể được cho trong dự án cụ thể. Giá trị tham khảo cho trong Phụ lục C đối với một số đặc trưng tàu thuyền tiêu chuẩn và các trường hợp thiết kế tiêu chuẩn, bao gồm cả ảnh hưởng của khối lượng thủy động bổ sung và các khối lượng khác.
Lực va do ma sát FR tác dụng đồng thời với lực ngang Fdy được xác định theo công thức (27):
FR = μFdy (27)
trong đó: μ là hệ số ma sát.
CHÚ THÍCH: Dự án riêng có thể đưa ra các giá trị khác cho μ. Giá trị khuyến nghị là μ = 0,4.
Lực va cần đặt tại chiều cao lớn hơn mực nước cao nhất khảo sát được, dựa vào trọng tải giãn nước của tàu thuyền (khi chở tải). Chiều cao đặt lực va và diện tích va chạm b x h cần được xác định.
CHÚ THÍCH: Chiều cao đặt lực va chạm và diện tích va bxh có thể được định nghĩa trong dự án cụ thể. Trong trường hợp thiếu thông tin chi tiết, lực va có thể đặt tại chiều cao 1,5 m so với mực nước tại đó. Có thể giả thiết diện tích va bxh, với b = bpier và h = 0,5m đối với va chính diện và b = 0,5 m, h = 1 m đối với va bên, bpier là bề rộng của vật cản trên sông, kênh, ví dụ trụ cầu.
Khi cần thiết, kết cấu phần trên của cầu cần được thiết kế chịu lực tĩnh tương đương do va tàu thuyền tác dụng theo phương vuông góc với trục dọc của cầu.
CHÚ THÍCH: Giá trị khác của lực tĩnh tương đương có thể được cho trong dự án cụ thể tùy theo cấp sông. Giá trị được khuyến nghị là 1000 kN.
10.4.5.3 Va do tàu thuyền trên biển
Lực thiết kế tĩnh tương đương chính diện do va tàu trên biển cần phải được xác định.
CHÚ THÍCH: Giá trị của lực va động lên mặt chính diện và mặt bên có thể được cho trong dự án cụ thể và cho phép nội suy giá trị trung gian. Các giá trị này áp dụng cho các tuyến giao thông biển điển hình và có thể được giảm đối với kết cấu nằm ngoài các tuyến này.
Va tại mũi, đuôi, hay thân tàu cần được xem xét nếu phù hợp. Va mũi tàu cần được xem xét cho tuyến lưu thông chính với độ lệch tối đa 30° so với hướng lưu thông.
Lực ma sát FR tác dụng đồng thời với lực ngang Fdy cần được xác định theo công thức:
FR = μFdy (28)
trong đó: μ là hệ số ma sát.
CHÚ THÍCH:
Dự án cụ thể có thể đưa ra các giá trị khác cho μ. Giá trị được khuyến nghị là μ= 0,4.
Vị trí và diện tích tác dụng của lực va phụ thuộc hình dáng kết cấu, kích thước và Hình dáng tàu (có hoặc không có mũi rẽ nước), mớn nước và độ thăng bằng của tàu, sự thay đổi thủy triều. Giới hạn độ cao của điểm va trên kết cấu được xét với điều kiện lưu thông bất lợi nhất.
CHÚ THÍCH:
Giới hạn đối với diện tích và vị trí đặt lực va có thể được cho trong dự án cụ thể. Giới hạn được lấy đối với diện tích va chạm là 0,05l (chiều cao) và 0,1l (chiều rộng), với l là chiều dài tàu. Giới hạn của vị trí va chạm theo chiều cao có thể lấy từ 0,05l bên dưới đến 0,05l bên trên mực nước thiết kế. Xem Hình 21.
Lực tác dụng lên kết cấu phần thân cần được xác định dựa vào chiều cao của kết cấu và loại tàu. Nói chung, lực này cần được giới hạn bởi cường độ chảy của vật liệu kết cấu thân tàu.
Hình 21 - Khu vực va đối với tàu
CHÚ THÍCH: Lực này có thể được cho trong dự án cụ thể. Giá trị tham khảo lấy trong khoảng 5 % đến 10 % lực va mũi tàu. Trong trường hợp chỉ có các trụ cao (cột buồm) là có khả năng va với kết cấu phần thân, tải trọng thiết kế khuyến nghị là 1000 kN.
Điều này trình bày các tải trọng áp đặt (các mô hình và giá trị đại diện) liên quan đến hoạt tải đường sắt, các hiệu ứng động lực, lực ly tâm, lực hãm và tăng tốc, tải trọng cho trường hợp thiết kế sự cố.
Các tải trọng áp đặt ở điều này được sử dụng cho thiết kế cầu mới, kể cả mố trụ, tường chắn và nền móng của chúng.
CHÚ THÍCH: Một số mô hình áp dụng các điều kiện để thiết kế kết cấu vùi, tường chắn, hầm có thể xem trong các phần khác của bộ tiêu chuẩn này. Các điều kiện bổ sung có thể là cần thiết được đưa ra trong các dự án cụ thể.
Định nghĩa bổ sung cho riêng đường sắt được thể hiện trên Hình 22.
CHÚ DẪN:
(1) Mặt chạy
(2) Lực dọc, tác động theo hướng tim đường
Qv: Thành phần thẳng đứng của tải trọng đoàn tàu,
U: siêu cao
F**w, hw: Lực gió tác động lên đoàn tàu và vị trí đặt lực gió
Qt, ht: Lực ly tâm và vị trí đặt lực ly tâm
Qs: Lực lắc ngang
Qla, Qlb: Lực kéo và lực hãm của đoàn tàu
Hình 22 - Định nghĩa và các kích thước cho đường sắt
11.2.1 Yêu cầu chung
Hoạt tải giao thông và các tải trọng đặc biệt khác trên cầu có thể được phân loại như trong Điều 7.1.1, TCVN 13594-1:2022.
Hoạt tải giao thông và tải trọng cho trường hợp thiết kế sự cố được biểu diễn bằng các mô hình khác nhau.
Hoạt tải giao thông là loại tải trọng có nhiều thành phần.
Tất cả tải trọng giao thông thuộc loại tải trọng tự do trong phạm vi giới hạn được nêu ở 11.4 và 11.6.
11.2.2 Tải trọng biến đổi
Trong điều kiện sử dụng bình thường (không kể trường hợp sự cố), hoạt tải và tải trọng người đi (kể cả khuếch đại động khi cần thiết) được xem là tải trọng biến đổi,
Các giá trị đại diện khác là:
- Các giá trị đặc trưng, là các giá trị thống kê tương ứng với xác suất giới hạn sự vượt quá giá trị thiết kế trong tuổi thọ thiết kế của công trình, hoặc là giá trị danh định, xem 7.1.2(7), TCVN 13594-1:2022.
- Giá trị thường xuyên,
- Giá trị tựa thường xuyên.
Để tính toán tuổi thọ mỏi, các mô hình riêng biệt, các giá trị có liên quan, các yêu cầu đặc biệt được đưa ra ở khoản 11.4.9 và các phụ lục có liên quan.
11.2.3 Tải trọng cho trường hợp thiết kế sự cố
Tải trọng đoàn tàu có thể gây tác động sự cố như va đâm, tải trọng này cần được xét trong thiết kế công trình nếu không áp dụng biện pháp bảo vệ cần thiết.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể đưa ra các giải pháp bảo vệ phù hợp,
Tải trọng cho trường hợp thiết kế sự cố ở đây là các trường hợp chung. Chúng được đại diện bằng các mô hình khác nhau, các giá trị thiết kế định nghĩa dưới dạng các lực tĩnh tương đương.
Tải trọng do phương tiện giao thông đường bộ dưới cầu đường sắt trong trường hợp thiết kế sự cố, xem ở 10.4.3.
Lực va đâm do tàu thuyền với cầu đường sắt nên được xác định một cách tương ứng.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể xác định lực va đâm. Giá trị được lấy cho va đâm được cho ở Điều 10.
Tải trọng cho trường hợp thiết kế sự cố do đoàn tàu hoặc hạ tầng đường sắt được xác định ở điều 11.6.7.
Các trường hợp thiết kế được đưa vào tính toán và các trường hợp tải trọng tới hạn được xác định. Với mỗi trường hợp tải trọng tới hạn, cần xác định giá trị thiết kế của hiệu ứng của tải trọng trong tổ hợp.
CHÚ THÍCH: Với cầu được cắm biển sử dụng để hạn chế trọng tải của phương tiện, một trường hợp thiết kế sự cố có thể được tính toán tương ứng với trường hợp có một phương tiện được cảnh báo qua cầu.
Các tải trọng giao thông khác nhau được đưa vào tính toán đồng thời khi sử dụng nhóm các tải trọng (tổ hợp của các thành phần tải trọng) được trình bày ở các khoản tiếp theo, mỗi thành phần trong đó được xem xét trong tính toán thiết kế nếu có liên quan.
Các quy tắc tổ hợp phụ thuộc vào việc tính toán được thực hiện được trình bày trong TCVN 13594-1:2022,
CHÚ THÍCH: Tổ hợp động đất cho cầu và các quy tắc có liên quan xem trong TCVN 13594-10:2022.
Các quy tắc riêng cho sự đồng thời với các tải trọng khác cho cầu đường sắt được nêu trong TCVN 13594-1:2022.
11.4 Tải trọng và các tác động cho cầu đường sắt
Điều này áp dụng cho giao thông đường sắt có khổ đường tiêu chuẩn 1435mm của đường sắt quốc gia. Các mô hình tải trọng được định nghĩa ở đây không phải diễn tả các tải trọng hiện có. Chúng được lựa chọn sao cho các hiệu ứng của chúng, có xét đến sự tăng thêm do tác động động học được tính một cách riêng biệt, đại diện cho hiệu ứng của hoạt tải sử dụng. Khi giao thông ngoài phạm vi của các mô hình tải trọng được định nghĩa trong điều này cần được xem xét thì các mô hình tải trọng thay thế với các quy tắc tổ hợp có liên quan cần được xác định.
CHÚ THÍCH: Các mô hình tải trọng thay thế với các quy tắc tổ hợp có thể được nêu trong các dự án cụ thể.
Điều này không áp dụng cho các tác động do đường sắt khổ hẹp, đường sắt nhẹ, đường sắt chuyên dụng.
CHÚ THÍCH: Tải trọng và các giá trị đặc trưng tải trọng cho các loại đường này có thể được lập trong dự án cụ thể, ví dụ cho đường sắt nhẹ, đường tàu điện ngầm.
Các yêu cầu được xác định ở Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022 để giới hạn biến dạng của kết cấu chịu tải nhằm duy trì an toàn khai thác và đảm bảo tiện nghi cho hành khách.
Hỗn hợp 3 loại hoạt tải giao thông đường sắt tiêu chuẩn được cho là cơ sở để tính toán tuổi thọ mỏi của kết cấu, xem phụ lục K.
Tự trọng của các bộ phận phi kết cấu bao gồm trọng lượng của các bộ phận như tường chống ồn, ống, cáp, ...(trừ lực kéo của cáp tiếp xúc).
Việc thiết kế cần đặc biệt chú ý các cầu tạm vì tính mềm dẻo của vài dạng cầu tạm. Tải trọng và các yêu cầu để thiết kế cầu tạm cần được thiết lập.
CHÚ THÍCH: Yêu cầu tải trọng để thiết kế cầu tạm nói chung có thể từ cơ sở tài liệu này, có thể được xác định trong dự án riêng. Các yêu cầu đặc biệt phụ thuộc vào điều kiện sử dụng (chẳng hạn các yêu cầu đặc biệt cần thiết cho cầu chéo).
11.4.2 Biểu diễn của tải trọng- bản chất của tải trọng đường sắt
Các quy tắc chung được đưa ra để tính toán các hiệu ứng động học có liên quan, lực ly tâm, lực lắc ngang, lực kéo hay lực hãm và các tác động khí động do đoàn tàu đi qua.
Tải trọng do khai thác đường sắt gồm:
- Tải trọng thẳng đứng: Mô hình LM71 (và SW/0, SW/2), “đoàn tàu rỗng" và HSLM,
- Tải trọng thẳng đứng từ đất đắp,
- Hiệu ứng động lực,
- Lực ly tâm,
- Lực lắc ngang,
- Lực kéo và lực hãm,
- Tác động khí động khi đoàn tàu đi qua,
- Tác động do thiết bị đường dây trên cao, trang bị cho hạ tầng và thiết bị đường sắt khác.
CHÚ THÍCH: Hướng dẫn để đánh giá phản ứng tổ hợp của kết cấu và đường ray được cho với các tác động thay đổi xem 11.4.7.3
Tải trọng trật ray cho trường hợp thiết kế sự cố:
- Hiệu ứng của trật ray trên kết cấu chịu tải trọng đoàn tàu,
11.4.3 Tải trọng thẳng đứng, giá trị đặc trưng (hiệu ứng tĩnh), độ lệch tâm và phản bố tải trọng
11.4.3.1 Quy định chung
Tải trọng đường sắt được xác định bằng giá trị trung bình của các mô hình tải trọng. Có 5 mô hình hoạt tải đường sắt được cho:
- Mô hình tải trọng 71 (và mô hình tải trọng SW/0 cho cầu liên tục) để đại diện cho hoạt tải đường sắt tiêu chuẩn trên tuyến chính;
- Mô hình SW/2 để đại diện cho tải trọng nặng;
- Mô hình HSLM để đại diện cho tàu khách có vận tốc trên 200km/h;
- Mô hình "đoàn tàu rỗng" để đại diện cho hiệu ứng của đoàn tàu không chất tải.
CHÚ THÍCH: Yêu cầu áp dụng các mô hình hoạt tải xem 11.4.8.1.
Khái niệm được lập để thay đổi tải trọng quy định cho phép vì sự khác biệt về bản chất, thể tích và khối lượng lớn nhất của giao thông trên các đường sắt khác nhau, cũng như chất lượng khác nhau của đường ray.
11.4.3.2 Mô hình tải trọng 71
Mô hình tải trọng 71 (LM71) đại diện hiệu ứng tĩnh của tải trọng thẳng đứng do hoạt tải đường sắt thông thường.
Sự sắp xếp tải trọng và các giá trị đặc trưng của tải trọng thẳng đứng được lấy theo Hình 23.
Hình 23 - Mô hình tải trọng 71 và các giá trị đặc trưng của tải trọng thẳng đứng
Các giá trị đặc trưng của tải trọng thẳng đứng ở Hình 23 được nhân với hệ số α cho đường có tải trọng nặng hơn hay nhẹ hơn so với tải trọng giao thông thông thường. Tải trọng được nhân với hệ số α này được gọi là "tải trọng thẳng đứng được phân loại". Hệ số α có thể là một trong các giá trị sau:
0,75; 0,83; 0,91; 1,00; 1,10; 1,21; 1,33; 1,46
Các tải trọng dưới đây được nhân với cùng hệ số α:
- Tải trọng thẳng đứng tương đương cho tác dụng của đất và hiệu ứng áp lực đất,
- Lực ly tâm,
- Lực lắc ngang (chỉ nhân với α khi α ≥ 1),
- Lực kéo hay hãm,
- Phản ứng tổ hợp của kết cấu và đường ray với các tác động thay đổi,
- Tác động trật ray cho trường hợp thiết kế sự cố,
- Mô hình tải trọng SW/0 cho cầu có nhịp liên tục.
CHÚ THÍCH: Hệ số α có thể được xác định trong dự án riêng. Khuyến nghị hệ số α ≥ 1 cho các tuyến quốc tế. Giá trị khuyến nghị cho đường sắt của Việt Nam là α = 1,33.
Khi kiểm tra giới hạn chuyển vị với tải trọng thẳng đứng đã được phân loại và các tác động khác α như nói trên được sử dụng (trừ điều kiện tiện nghi của hành khách lấy α = 1).
11.4.3.3 Mô hình tải trọng SW/0 và SW/2
Mô hình SW/0 đại diện cho hiệu ứng tĩnh của tải trọng thẳng đứng do hoạt tải đường sắt thông thường trên dầm liên tục,
Mô hình SW/2 đại diện cho hiệu ứng tĩnh của tải trọng thẳng đứng do hoạt tải đường sắt nặng,
Việc xếp tải được thực hiện theo Hình 13, giá trị đặc trưng của tải trọng thẳng đứng theo Bảng 21.
Hình 24 - Mô hình tải trọng SW/0 và SW/2
Bảng 13 - Giá trị đặc trưng của tải trọng thẳng đứng mô hình SW/0 và SW/2
Mô hình tải | qvk [kN/m] | a [m] | c [m] |
SW/0 | 133 | 15.0 | 5,3 |
SW/2 | 150 | 25.0 | 7,0 |
Tuyến đường hay đoạn tuyến được khai thác với tải trọng nặng theo mô hình SW/2 được đưa vào tính toán cần được đăng ký.
CHÚ THÍCH: Việc đăng ký được nêu trong từng dự án riêng. Khuyến nghị Việt Nam không áp dụng mô hình SW/2
Mô hình tải trọng SW/0 được nhân với hệ số α tương ứng theo 11.4.3.2.
11.4.3.4 Mô hình tải trọng “đoàn tàu rỗng”
Trong một số kiểm tra đặc biệt (xem Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022), sử dụng một mô hình tải trọng cá biệt gọi là mô hình “đoàn tàu rỗng”. Mô hình tải trọng “đoàn tàu rỗng” gồm tải trọng thẳng đứng phân bố đều với giá trị đặc trưng 10,0 kN/m.
11.4.3.5 Độ lệch tâm của tải trọng thẳng đứng (mô hình tải trọng 71 và SW/0)
Hiệu ứng dịch chuyển ngang của tải trọng thẳng đứng được xét bằng tỉ số 1,25:1,00 của tải trọng bánh xe trên tất cả các trục lên một đường ray bất kỳ. Độ lệch tâm e được chỉ ra trên Hình 25.
Độ lệch tâm của tải trọng thẳng đứng có thể được bỏ qua khi xem xét mỏi,
CHÚ THÍCH: Yêu cầu về việc tính vị trí và sai số vị trí của đường ray được cho trong 11.4.8.1.
CHÚ DẪN:
(1) Tải trọng phân bố đều và tải trọng tập trung trên mỗi ray
(2) Mô hình tải trọng 71 (và SW/0 nếu yêu cầu)
(3) Khoảng cách ngang giữa các tải trọng bánh xe
Hình 25 - Độ lệch tâm của tải trọng thẳng đứng
11.4.3.6 Phân bố tải trọng trục qua ray, tà vẹt và balát
Các điều sau đây áp dụng cho đoàn tàu thực, đoàn tàu mỏi, mô hình tải trọng 71, SW/0, SW/2, “đoàn tàu rỗng” và đoàn tàu HSLM trừ khi có chỉ dẫn riêng.
11.4.3.6.1 Phân bố theo phương dọc của lực tập trung hoặc tải trọng bánh xe qua ray
Lực tập trung trong mô hình tải trọng 71 (hoặc tải trọng thẳng đứng được phân loại khi yêu cầu) và HSLM (trừ HSLM-B) hoặc tải trọng bánh xe có thể phân bố trên 3 điểm gối ray như Hình 26.
| CHÚ DẪN: Qvi là lực tập trung trên mỗi ray do LM 71 hoặc tải trọng bánh của Đoàn tàu thực (Real Train), đoàn tàu mỏi hoặc HSLM (trừ HSLM-B), a là khoảng cách giữa các điểm gối |
Hình 26- Phân bố dọc của tải trọng tập trung hoặc lực bánh xe qua ray
11.4.3.6.2 Phân bố theo phương dọc của tải trọng qua tà vẹt và balát
Nói chung, chỉ tải trọng tập trung của mô hình tải trọng 71 (hoặc tải trọng thẳng đứng được phân loại khi có yêu cầu) hoặc tải trọng trục có thể được phân bố đều theo hướng dọc (trừ khi hiệu ứng tải cục bộ là đáng kể, ví dụ để thiết kế các bộ phận sàn cục bộ, v.v...).
Để thiết kế các bộ phận sàn cục bộ, v.v... (chẳng hạn sườn dọc và ngang, dầm ngang, tấm sàn, tấm bê tông mỏng, v.v...), sự phân bố dọc bên dưới tà vẹt như trong Hình 27 được đưa vào tính toán, trong đó mặt phẳng tham chiếu được định nghĩa là mặt trên của dầm cầu.
CHÚ DẪN: (1) là tải trọng trên tà vẹt, (2) là mặt tham chiếu
Hình 27 - Phân bố dọc của tải trọng qua tà vẹt và balát
11.4.3.6.3 Phân bố của tải trọng theo phương ngang cầu qua tà vẹt và balát
Trên cầu có balát và không siêu cao, tải trọng phân bố theo phương ngang như ở Hình 28.
CHÚ DẪN: (1) là mặt tham chiếu
Hình 28- Phân bố ngang của tải trọng qua tà vẹt và balát, đường không siêu cao (không thể hiện tải trọng do độ lệch tâm của tải trọng thẳng đứng)
Trên cầu có đường ray balát (không siêu cao), tà vẹt dài toàn bộ, trong đó balát chỉ được cố kết dưới ray, hoặc đối với tà vẹt khối đôi, các tác động được phân bố theo chiều ngang như trong Hình 29.
Hình 29 - Phân bố ngang của tải trọng qua tà vẹt và balát, đường không siêu cao (không thể hiện hiệu ứng do lệch tâm của tải trọng thẳng đứng)
Trên cầu có đường ray balát có siêu cao, tải trọng được phân bố theo phương ngang như ở Hình 27.
Trên cầu có đường ray balát, có siêu cao, tà vẹt dài, khi balát chỉ được gia cố dưới đường ray hoặc đối với tà vẹt hai khối, Hình 30 cần được sửa đổi để tỉnh đến phân bố tải trọng theo phương ngang dưới mỗi ray được thể hiện trong Hình 29.
Phân bố theo ngang cầu được sử dụng cần được xác định.
CHÚ THÍCH: Dự án riêng có thể xác định sự phân phối ngang được sử dụng.
CHÚ DẪN: (1) là mặt tham chiếu
Hình 30 - Phân bố theo ngang cầu của tải trọng qua tà vẹt và balát, đường có siêu cao (không thể hiện hiệu ứng do lệch tâm của tải trọng thẳng đứng)
11.4.3.7 Tải trọng thẳng đứng tương đương của đất và hiệu ứng áp lực đất
Đối với các hiệu ứng tổng thể, tải trọng thẳng đứng đặc trưng tương đương do hoạt tải đường sắt đối với đất bên dưới hoặc liền kề với đường ray có thể lấy một cách phù hợp mô hình tải trọng 71 (hoặc tải trọng được phân loại và SW/2 khi có yêu cầu) được phân bố đều trên chiều rộng 3,00 m ở cao độ 0,70m dưới mặt chạy tàu của đường ray.
Không cần thiết xét hệ số động hoặc sự gia tăng nào cho tải trọng phân bố đều nói trên.
Để thiết kế các bộ phận cục bộ gần với đường ray (chẳng hạn tường chắn giữ balát), việc tính toán đặc biệt có thể được thực hiện để tính tải trọng thẳng đứng cục bộ, tải trọng ngang và dọc lớn nhất trên bộ phận do tác động giao thông đường sắt.
11.4.3.8 Tải trọng cho phần người đi không công cộng (phục vụ bảo trì)
CHÚ THÍCH: Dự án riêng có thể xác định yêu cầu thay thế cho phần người đi không công cộng, người đi để bảo trì,...
Phần người đi không công cộng được thiết kế để chỉ cho người có thẩm quyền sử dụng.
Người đi, xe đạp và tải trọng bảo trì chung được thể hiện là phân bố đều với giá trị đặc trưng qfk = 5 kN/m2
Để thiết kế các bộ phận cục bộ, một tải trọng tập trung Qk = 2,0 kN tác động độc lập được đưa vào tính toán trên diện tích vuông mỗi cạnh 200 mm.
Lực ngang lên tay vịn, phần tường và rào chắn do người có thể lấy theo loại B và C1 (với qk = 0,5 kN/m).
Khi phần đường người đi đỡ tuyến cáp, một phụ tải là 1 kN/m hoặc trọng lượng thực tế của cáp, lấy giá trị nào lớn hơn.
Để thiết kế các bộ phận cục bộ, tải trọng tập trung Qk = 2,0 kN áp dụng cho diện tích hình tròn đường kính 100 mm hoặc một tải trọng tập trung 1 kN, tùy theo giá trị nào có hiệu ứng bất lợi hơn.
Tải trọng ngang lên tay vịn 0,74 kN/m hoặc lực ngang 0,5 kN được áp dụng tại bất kỳ điểm nào ở tay vịn trên cùng, tùy theo cái nào có hiệu ứng bất lợi hơn.
11.4.4 Hiệu ứng động (kể cả cộng hưởng)
11.4.4.1 Quy định chung
Ứng suất và biến dạng tĩnh (và gia tốc dầm cầu có liên quan) gây ra trên cầu được tăng lên và giảm đi do hiệu ứng của tải trọng di động theo những cách sau:
- Tốc độ chất tải nhanh do tốc độ giao thông vượt qua kết cấu và phản ứng quán tính (xung kích) của kết cấu,
- Việc thông qua các tải liên tiếp với khoảng cách xấp xỉ đồng đều có thể kích thích kết cầu tạo ra sự cộng hưởng với tần số lực kích thích (hoặc bội số của chúng) trùng với tần số tự nhiên của kết cấu (hoặc bội số của chúng), có khả năng là các rung động gây ra bởi các trục liên tiếp chạy vào kết cấu sẽ bị vượt quá,
- Rung động trên các tải trọng trục bánh xe do sự sai lệch của đường hoặc xe (kể cả bánh xe không đều).
Để xác định các hiệu ứng (ứng suất, chuyển vị, gia tốc của cầu, v.v...) của hoạt tải đường sắt, cần phải tính đến các tác động trên.
11.4.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng ứng xử động
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến ứng xử động là:
i. Tốc độ giao thông qua cầu,
ii. Khẩu độ nhịp L của kết cấu và chiều dài đường ảnh hưởng chuyển vị của bộ phận được xét,
iii. Khối lượng của kết cấu,
iv. Tần số tự nhiên của toàn bộ kết cấu, các bộ phận kết cấu có liên quan và các mode có liên quan (dạng riêng) dọc theo trục của tuyến đường ray,
v. Số lượng trục, tải trọng trục và khoảng cách các trục,
vi. Giảm chấn của kết cấu,
vii. Trắc dọc khống đều của đường ray,
viii. Đặc trưng khối lượng treo và không treo của phương tiện,
ix. Sự hiện diện của các gối đỡ trung gian của bản, dầm và/hoặc ray, tà vẹt, v.v.),
x. Sai lệch phương tiện (bánh xe dẹt, vềnh, khuyết tật hệ treo, v.v...),
xi. Các đặc tính động của đường ray (balát, tà vẹt, các thành phần đường ray, v.v...).
Các hệ số này được đưa và tính trong 11.4.4.4 và 11.4.4.6.
CHÚ THÍCH: Không có giới hạn chuyển vị cụ thể được chỉ định để tránh cộng hưởng và sự rung quá mức. Xem Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022 đối với tiêu chí chuyển vị cho an toàn giao thông và sự thoải mái của hành khách, v.v...
11.4.4.3 Quy tắc thiết kế chung
Việc phân tích tĩnh được thực hiện với các mô hình tải trong 11.4.3 (mô hình tải trọng 71 và các mô hình SW/0, SW/2 khi có yêu cầu), kết quả được nhân với hệ số động lực Φ định nghĩa trong 11.4.4.5 (và nếu được yêu cầu nhân với α).
Tiêu chí để xác định liệu có cần phân tích động hay không xem trong 11.4.4.4.
Trong trường hợp cần phân tích động:
- Các trường hợp tải bổ sung cho phân tích động, theo 11.4.4.6.1 b.
- Gia tốc đỉnh tối đa cần được kiểm tra, theo 11.4.4.6.5.
- Kết quả phân tích động sẽ được so sánh với kết quả phân tích tĩnh được nhân với hệ số động lực Φ trong 11.4.4.5 (và nếu được yêu cầu nhân với α). Giá trị bất lợi nhất của hiệu ứng tải được sử dụng cho thiết kế cầu tương ứng theo 11.4.4.6.5.
- Việc kiểm tra được thực hiện theo 11.4.4.6.6 để đảm bảo rằng tải trọng mỏi bổ sung ở tốc độ cao và ở cộng hưởng được đề cập bằng cách xem xét các ứng suất từ kết quả phân tích tĩnh nhân với hệ số động Φ.
Các cầu trên tuyến có vận tốc lớn nhất tại thực địa lớn hơn 200km/h hoặc khi có yêu cầu phân tích động thì sẽ được thiết kế với giá trị đặc trưng của mô hình tải trọng 71 (và mô hình SW/0 khi có yêu cầu) hoặc tải thẳng đứng được phân loại với α ≥ 1 phù hợp với 11.4.3.2.
Với các đoàn tàu khách các hiệu ứng động có phạm vi cho vận tốc phương tiện cho phép lớn nhất đến 350 km/h.
11.4.4.4 Yêu cầu phân tích tĩnh hoặc động
Các yêu cầu để xác định xem phân tích tĩnh hay động là bắt buộc được biểu thị trong Hình 31.
CHÚ THÍCH: Dự án cụ thể có thể xác định yêu cầu thay thế. Khuyến nghị sử dụng sơ đồ Hình 31.
trong đó:
V là tốc độ tuyến lớn nhất tại thực địa (km/h)
L là chiều dài nhịp (m)
n0 là tần số uốn tự nhiên thứ nhất của cầu chịu tải trọng thường xuyên (Hz)
nT là tần số xoắn tự nhiên thứ nhất của cầu chịu tải trọng thường xuyên (Hz)
V là tốc độ danh định lớn nhất (m/s)
(v/n0)lim được đưa ra trong Phụ lục M.
CHÚ THÍCH 1: Áp dụng cho các cầu nhịp dầm dạng đường (line) hoặc bản giản đơn, bỏ qua hiệu ứng ứng xử xiên trên các gối đỡ.
CHÚ THÍCH 2: Bảng M1 và M2 liên quan đến phạm vi áp dụng, xem phụ lục M
CHÚ THÍCH 3: Phân tích động yêu cầu khu vận tốc khai thác tần suất của đoàn tàu thực bằng vận tốc cộng hưởng của kết cấu, xem Phụ lục M.
CHÚ THÍCH 4: φ'dyn là thành phần xung kích động đối với đoàn tàu thực và HSLM.
CHÚ THÍCH 5: Phạm vi áp dụng cho cầu đáp ứng các yêu cầu về giới hạn sức kháng, biến dạng cho trong TCVN 13594-1:2022, Phụ lục có liên quan và gia tốc tối đa thân toa xe (hoặc giới hạn độ võng có liên quan) tương ứng với tiêu chí rất thoải mái cho hành khách được đưa ra trong Phụ lục A, TCVN 13594-1:2022.
CHÚ THÍCH 6: Với cầu có tần số tự nhiên thứ nhất n0 nằm trong phạm vi của hình 32 và vận tốc tuyến lớn nhất ở hiện trường không vượt quá 200 km/h thì không yêu cầu phân tích động
CHÚ THÍCH 7: Với cầu có tần số tự nhiên thứ nhất n0 vượt quá giới hạn trên của hình 32 thì yêu cầu phân tích động
Hình 31 - Sơ đồ để xác định có hoặc không yêu cầu phân tích động
CHÚ DẪN: Đối với cầu nhịp đơn giản chỉ chịu uốn, tần số tự nhiên có thể được đánh giá theo công thức:
Trong đó δ0 là chuyển vị ở giữa nhịp (mm) do tải trọng thường xuyên và được tính toán sử dụng mô đun ngắn hạn của bê tông tương ứng với thời kỳ chất tải để tính tần số tự nhiên.
Hình 32 - Giới hạn tần số tự nhiên của cầu n0 là hàm của L [m]
11.4.4.5 Hệ số động Φ (Φ2, Φ3)
11.4.4.5.1 Phạm vi áp dụng
Hệ số động Φ được tính toán để xét sự gia tăng động học của ứng suất hay hiệu ứng rung động của kết cấu, nhưng không xét cho hiệu ứng cộng hưởng,
Khi tiêu chí quy định trong 11.4.4.4 không thỏa mãn, có nguy cơ cộng hưởng hoặc gia tốc của cầu quá mức có thể dẫn đến khả năng mất ổn định nền balát, chuyển vị và ứng suất bị vượt quá, v.v... Khi đó việc phân tích động cần được thực hiện để tính toán tác động xung kích và hiệu ứng cộng hưởng.
CHÚ THÍCH: Phương pháp giả tĩnh sử dụng hiệu ứng tải tĩnh nhân với hệ số động Φ được xác định ở đây không thể dự đoán hiệu ứng cộng hưởng từ đoàn tàu cao tốc. Kỹ thuật phân tích động xét đến tính chất phụ thuộc thời gian của tải trọng từ mô hình tải trọng tốc độ cao (HSLM) và đoàn tàu thực (ví dụ bằng cách giải phương trình chuyển động) là yêu cầu để dự đoán hiệu ứng động khi cộng hưởng.
Kết cấu có hai đường ray trở lên có thể được xem xét mà không có bất kỳ sự giảm nào của hệ số động lực Φ.
11.4.4.5.2 Định nghĩa hệ số động Φ
Hệ số động Φ chỉ sự gia tăng hiệu ứng tĩnh của mô hình tải 71, SW/0, SW/2, được lấy hoặc là Φ2 hoặc là Φ3.
Nhìn chung, hệ số Φ hoặc là Φ2 hoặc Φ3 tùy chất lượng của việc bảo trì đường ray như sau:
a) Trường hợp đường ray được bảo trì cẩn thận:
với: 1,00 ≤ Φ2 ≤ 1,67
b) Trường hợp đường ray được bảo trì tiêu chuẩn:
với:
với: 1,00 ≤ Φ3 ≤ 2,00
trong đó:
LΦ là chiều dài "xác định" (chiều dài liên quan đến Φ) (m).
CHÚ THÍCH: Trong thiết kế cầu đường sắt, khuyến nghị áp dụng hệ số Φ3 theo mức bảo trì tiêu chuẩn.
Các hệ số động được lập cho dầm có gối đơn giản. Độ dài LΦ cho phép các hệ số này được sử dụng cho các bộ phận kết cấu khác với các điều kiện gối đỡ khác.
Nếu không có hệ số động nào được xác định thì hệ số động Φ3 được sử dụng.
CHÚ THÍCH: Hệ số động được sử dụng là Φ3 (ứng với bảo trì tiêu chuẩn) có thể được quy định trong dự án riêng.
Hệ số động Φ không được sử dụng với:
+ Tải trọng do đoàn tàu thực,
+ Tải trọng do đoàn tàu xét mỏi (phụ lục K),
+ Mô hình tải trọng HSLM (11.4.4.6.1.1(2)),
+ Mô hình tải trọng "đoàn tàu rỗng" (11.4.3.4).
11.4.4.5.3 Chiều dài xác định LΦ
Chiều dài xác định LΦ được lấy theo Bảng 14.
Khi không có giá trị LΦ nào được xác định trong bảng thì chiều dài xác định có thể được lấy bằng chiều dài đường ảnh hưởng chuyển vị của bộ phận được xét hoặc giá trị thay thế khác.
CHÚ THÍCH: Giá trị thay thế cho LΦ có thể được xác định trong dự án riêng, giá trị khuyến nghị được cho trong Bảng 14.
Nếu ứng suất có được trong bộ phận kết cấu phụ thuộc vào một số hiệu ứng, mỗi trong số đó liên quan đến một ứng xử kết cấu riêng thì mỗi hiệu ứng phải được tính toán bằng cách sử dụng chiều dài xác định thích hợp.
Bảng 14 - Chiều dài xác định LΦ
Trường hợp | Bộ phận kết cấu | Chiều dài xác định LΦ | |
(1) | (2) | (3) | |
1 Dầm bản thép: Dầm kín có nền balát (dầm bản trực hướng) (cho ứng suất cục bộ và ứng suất ngang) | |||
| Dầm có dầm ngang và sườn dọc liên tục |
| |
1.1 | Dầm bản (theo hai hướng) | Giá trị nhỏ |