OCDI TIẾNG VIỆT P3 (VẬT LIỆU)

Phải chọn vật liệu dùng trong kết cấu và móng sau khi đã xem xét các ngoại lực tác động lên chúng, sự hủy hoại theo thời gian, tuổi thọ của kết cấu, hình dạng kết cấu , khả năng gia công, chi phí, tác động đến môi trường và các yếu tố khác

PhÇn III VËt liÖu

PhÇn III VËt liÖu 1

PhÇn III VËt liÖu 2

Ch¬ng 1 Kh¸i qu¸t 2

Ch¬ng 2 ThÐp 3

Ch¬ng 3 Bª t«ng 12

Ch¬ng 4 VËt liÖu Bitum 19

Ch¬ng 5 §¸ 23

Ch¬ng 6 Gç 25

Ch¬ng 7 VËt liÖu kh¸c 26

Ch¬ng 8 C¸c tµi nguyªn cã thÓ sö dông l¹i 31

Phần III Vật liệu

Chơng 1 Khái quát

Chọn vật liệu

Phải chọn vật liệu dùng trong kết cấu và móng sau khi đã xem xét các ngoại lực tác

động lên chúng, sự huỷ hoại theo thời gian, tuổi thọ của kết cấu, hình dạng kết cấu, khả năng gia công, chi phí, tác động đến môi trờng và các yếu tố khác nữa

1.2 Độ an toàn của các cấu kiện kết cấu (Điều 34, Khoản 1 Thông báo)

Việc xem xét độ an toàn của các cấu kiện kết cấu chống lại các ngoại lực phải tiến hành theo phơng pháp ứng suất cho phép hoặc phơng pháp thiết kế trạng thái giới hạn, tuỳ thuộc vào các đặc trng của kết cấu, vật liệu, và các đặc trng của tải trọng Tuy nhiên,

đối với các cấu kiện của kết cấu bê tông cốt thép, phơng pháp xem xét độ an toàn theo thiết kế trạng thái giới hạn là phơng pháp chuẩn

Chơng 2 Thép 2.1 Vật liệu (Điều 35, Khoản 1 Thông báo)

Vật liệu thép phải có chất lợng phù hợp với Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật bản (JIS), “ “

hoặc có chất lợng bằng hoặc tốt hơn thép quy định bởi JIS

[Chú giải]

Có thể dùng các sản phẩm ngoại quốc nếu chúng có chất lợng tơng đơng với thép phù hợp với JIS , hoặcnếu chúng có chất lợng bằng hoặc tốt hơn chất lợng quy định bởi JISmặc dầu chúng không có tiêu chuẩn

nh JIS

2.2 Các hằng số vật liệu thép dùng trong tính toán thiết kế

Hằng số vật liệu dùng trong thiết kế đối với thép và thép đúc phải đợc xác định thích

đáng về mặt đặc trng cờng độ và các tính chất khác

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Bảng T 2.2.1 kê các giá trị tham khảo các hằng số vật liệu của thép thờng và thép đúc.

Bảng T.2.2.1.Hằng số vật liệu thépMôđun đàn hồi E 2,0 ì 105 N/mm2

2.3.3 Cọc thép và cọc ván ống thép và 2.3.4 Cọc ván thép , tuỳ thuộc loại vật

liệu thép

2.3.2 Thép kết cấu

ứng suất cho phép đối với thép kết cấu phải theo nh Bảng 2.3.1, tuỳ thuộc vào

chất lợng thép và các loại ứng suất

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Các giá trị ghi trong Bảng 2.3.1 là các ứng suất cho phép của thép kết cấu có độ dầy bằng 40 mm

hoặc nhỏ hơn Các ứng suất cho phép đối với thép kết cấu dầy quá 40 mm có thể theo các quy địnhtrong Các quy định về cầu đ“ ờng bộ và chú thích”

(2) Các giới hạn cho phép đối với các ứng suất nén và kéo đối với các vật liệu thép khác nhau đ ợc xác

định bằng khoảng 60% các cờng độ chảy quy định trong JIS

(3) Vì thép kết cấu đợc dùng hầu nh không thay đổi tại các vị trí ít có nguy hiểm cong vênh, các giá trịứng suất cho phép ghi trong Bảng 2.3.1 đã đợc xác định cho các trờng hợp không có nguy hiểm xẩy

ứng suất kéo dọc trục (theo diện tích thực mặt cắt ngang)

ứng suất nén dọc trục (theo tổng diện tích mặt cắt

ngang)ứng suất kéo uốn (theo diện tích thực mắt cắt ngang)

ứng suất nén uốn (theo tổng diện tích mặt cắt

ngang)ứng suất gốiứng suất cắt (theo tổng diên tích mặt cắ ngang)Giữa các tấm thép

Khi tính có sử dụng phơng trình Hertz

2.3.3 Cọc thép và cọc ván ống thép

Các ứng suất cho phép đối với cọc thép và cọc ván ống thép đợc ghi trong Bảng 2.3.2 tuỳ theo chất lợng thép và loại ứng suất

Bảng 2.3.2 ứng suất cho phép đối với cọc thép và cọc ván ống thép

(Điều 35, bảng phụ lục 8 )

Đơn vị : N/mm2

trong đó :

l : chiều dài mất ổn định hữu hiệu của cấu kiện

r : bán kính xoay của diện tích đối với tổng diện tích mặt cắt ngang của cấu kiện (cm)

σt , σc : ứng suất kéo do lực kéo dọc trục và ứng suất nén do lực nén dọc trục tác động lên mặt cắt (N/mm2)

σbt + σbl : ứng suất kéo lớn nhất và ứng suất nén lớn nhất do mômen uốn tác động lên mặt cắt (N/mm2)

σta + σca : ứng suất kéo cho phép và ứng suất nén dọc trục cho phép liên quan tới mômen quán tính nhỏ nhất (N/mm2)

Loại thép Loại ứng suất

Thiết kế các cấu kiện đồng thời

chịu lực dọc trục và mômen uốn

ứng suất cắt (theo tổng diện tích

σba :ứng suất nén uốn cho phép (N/mm2)

đáng phù hợp với chất loựng thép và loại ứng suất

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Bảng T.2.3.1 Ghi các giá trị tham khảo của ứng suất cho phép đối với thép đúc và thép rèn

Bảng T.2.3.1 ứng suất cho phép đối với thép đúc và thép rèn

(Đơn vị : N /mm2)

2.3.6 ứng suất cho phép đối với thép tại các vùng có hàn và các tiết diện nối

ứng suất cho phép đối với thép tại các vùng hàn và các tiết diện nối phải định một cách thích đangs theo chất lợng thép và loại hàn

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Bảng T.2.3.2 ghi các giá trị tham khảo ứng suất cho phép đối với vùng hàn Khi vật liệu thép có c ờng

độ khác nhau đợc nối với nhau, phải áp dụng các giá trị của vật liệu thép nào có cờng độ thấp hơn

Bảng T.2.3.2 ứng suất cho phép đối với thép ở vùng hàn

III.5

-Loại thép Loại ứng suất

ứng suất kéo uốn ( theo diện tích thực mặt cắt ngang)

ứng suất nén uốn ( theo tổng diện tích mặt cắt

ngang)

ứng suất cắt ( theo tổng diện tích mặt cắt ngang)

Loại thépLoại ứng suất

Thép rèn Thép đúc Thép sử dụng cho

kết cấu máy Gang

ứng suất kéo dọc trục (theo diện

(Đơn vị : N /mm2)

(2) Bảng T.2.3.3 ghi các giá trị tham khảo các ứng suất cho phép đối với bulông neo và chốt

Bảng T.2.3.3 ứng suất cho phép đối với bulông neo và chốt

2.3.7 Tăng ứng suất cho phép (Điều 35, Khoản 3 Thông báo)

Khi xét một tổ hợp gồm vài ngoại lực, các ứng suất cho phép trong các mục từ

2.3.2 Thép kết cấu tới 2.3.6 ứng suất cho phép đối với vùng hàn và tiết diện nối có thể tăng theo các hệ số ghi trong Bảng 2.3.4

Bảng 2.3.4 Hệ số tăng ứng suất cho phép (Điều 35, Bảng phụ lục 10)

Khi xét ảnh hởng của sự thay đổi nhiệt độ

Khi xét ảnh hởng động đất

1,15 1,50

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Khi giả định một ngoại lực đặc biệt, có thể áp dụng một hệ số tăng lớn hơn hệ số quy định trong Bảng 2.3.4

Loại thép Loại ứng suất Loại hàn

Hàn tại xởng

Hàn rãnh thâm nhập

đầy

Hàn góc và hàn rãnh thâm nhập một phần

Hàn tại hiện trờng

Nén Kéo Cắt Cắt 1) Về nguyên tắc, giá trị phải cùng giá trị nh hàn tại xởng 2) Đối với cọc ống thép và cọc ván ống thép, giá trị phải định bằng 90% giá trị của hàn tại xởng

Loại

Loại ứng suất

Loại thépBulông neo

Chốt

GốiCắtUốnCắt

2.4 Khống chế han gỉ

2.4.1 Tổng quát

Việc khống chế han gỉ phải đợc nghiên cứu khi thiết kế các công trình có sử dụng vật liệu thép, vì chúng đợc đặt trong các điều kiện môi trờng ăn mòn hà khắc Đặc biệt, với các đoạn nằm ngay dới mực nớc thấp trung bình, phải thực hiện các biện pháp đối phó thích hợp vì tại đây có thể xẩy ra ăn mòn cục bộ nặng

[Chú giải]

Sự phân bố tốc độ ăn mòn đối với chiều sâu của vật liệu thép trong môi trờng biển thờng có hình dạng nhtrong Hình C-2.4.1 có nghĩa là sự ăn mòn đặc biệt nặng trong vùng nớc bắn tung toé, tại đây kết cấu bị n-

ớc biển bắn tung toé và có một sự cung cấp ôxi thích đáng Đặc biệt, mức độ ăn mòn cao nhất trong đoạn

ở ngay trên mực nớc biển cao trung bình (MHWL).Trong các đoạn bị ngập nớc trong Hình C.2.4.1

mức độ ăn mòn cao nhất trong đoạn ở ngay dớivungd ao động thuỷ triều Tuy nhiên, mức độ ănmòn trong đoạn này khác nhau nhiều tuỳ theo các

điều kiện môi trờng và hình dạng tiết diện ngangcủa cấu kiện Trong các kết cấu cọc ván thép vàcọc ống thép ngập trong nớc biển sạch, mức độ

ăn mòn trong đoạn trực tiếp dới mực nớc biểnthấp trung bình (MLWL) thờng không khác nhiều

so với các đoạn nằm hoàn toàn trong nớc biển.Nhng tuỳ theo các điều kiện môi trờng của kếtcấu, mức độ ăn mòn của đoạn trực tiếp dới MLWL

có thể lớn hơn nhiều so với các đoạn nằm hoàntoàn trong nớc biển, và trong một số trờng hợp cóthể vợt ngay cả mức độ ở vùng nớc bắn tung toé.Việc ăn mòn cục bộ nổi bật này đợc gọi là ăn mòntập trung

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Đối với tất cả các dạng khống chế ăn mòn, có thểtham khảo tài liệu "Sổ tay khống chế và sửa chữahan gỉ đối với các kết cấu thép ở cảng" (bản đãsửa) do Viện phát triển công nghệ bờ biển pháthành

2.4.2 Mức độ ăn mòn của vật liệu thép

Mức độ ăn mòn (han gỉ) của vật liệu thép phải xác định thích đáng với các điều kiện môi trờng của địa điẻm xây dựng kết cấu, vì mức độ ăn mòn phụ thuộc vào các điều kiện môi trờng ăn mòn

[Chú giải]

Mức độ ăn mòn của vật liệu thép sử dụng trong các công trình cảng bị ảnh hởng bởi các điều kiện môi ờng, bao gồm điều kiện thời tiết, độ mặn và mức độ ô nhiễm của nớc biển, sự tồn tại của dòng nớc sôngv.v Vì vậy phải xác định mức độ này bằng cách tham khảo các trờng hợp đã xảy ra trong vùng lân cận vàcác kết quả khảo sát trong các điều kiện tơng tự

tr-[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Mức độ ăn mòn của vật liệu thép thờng đợc xác định bằng cách tham khảo các giá trị tiêu chuẩn ghitrong Bảng T.2.4.1, chúng đã đợc biên soạn dựa trên cơ sở các kết quả khảo sát các kết cấu thép

hiện có Tuy nhiên, các giá trị trong Bảng T.2.4.1 là các giá trị trung bình, và mức độ ăn mòn thực tế

có thể cao hơn tuỳ theo các điều kiện môi trờng của vật liệu thép Vì vậy, khi xác định mức độ ănmòn của vật liệu thép, phải tham khảo các kết quả khảo sát ăn mòn trong các điều kiện tơng tự.Cũng phải chú ý rằng các giá trị trong Bảng T.2.4.1 là mức độ ăn mòn của chỉ một bên của vật liệu

thép, khi cả hai bên của vật liệu thép cùng bị ăn mòn, phải lấy tổng các mức độ ăn mòn của cả haibên trên cơ sở các giá trị trong Bảng T.2.4.1

(2) Các giá trị đối với "HWL hoặc cao hơn" trong Bảng T.2.4.1 là mức độ ăn mòn ngay trên HWL Mức độ

ăn mòn giữa HWL và vùng hoàn toàn ngập trong nớc biển phải xác định bằng cách tham khảo cácmức độ ăn mòn thực tế trong các tính chất của nớc biển xung quanh kết cấu đang xét Đó là vì cáckhảo sát về ăn mòn trớc đây cho thấy mức độ ăn mòn thay đổi tuỳ theo các tính chất của nớc biển vàchiều sâu nớc Các giá trị trong Bảng T.2.4.1 đợc ghi để tham khảo với một phạm vi biến động Nói

chung, sự ăn mòn trong vùng dao động thuỷ triều phải giải quyết riêng biệt so với các cấu kiện nằmhoàn toàn trong nớc biển vì sự khác nhau trong các điều kiện môi trờng Biên giới hạn gần đúng củahai vùng đó là khoảng 1.0m dới chiều sâu LWL

Trờng hợp ăn mòn tập trung, mức độ ăn mòn vợt nhiều các giá trị ghi trong Bảng T.2.4.1 và cácgiá trị này không thể áp dụng đợc cho các trờng hợp này

Mức độ gỉ

(3) Trong các khoảng không bịt kín nh bên trong các cọc ống thép, có thể giả định ăn mòn không thể xẩy

ra vì không có cung cấp oxy

Bảng T.2.4.1 Giá trị tiêu chuẩn mức độ ăn mòn của Vật liệu thép

Phía biển

HWL hoặc cao hơn HWL ~ LWL - 1m

LWL -1m ~ đáy biểnDới đáy biển

0,30,1 ~ 0,30,1 ~ 0,20,03Phía đất liền

Trên mặt đất và phơi ra không khíDới đất (trên mực nớc d)

Dới đất (dới mực nớc d)

0,10,030,02

2.4.3 Phơng pháp khống chế ăn mòn (Điều 38 Thông báo)

Phơng pháp khống chế ăn mòn đối với vật liệu thép phải lựa chọn thích đáng trong

số các phơng pháp nh phơng pháp bảo vệ ca tốt, phơng pháp sơn phủ, hoặc các phơng pháp phòng chống ăn mòn khác, tuỳ thuộc các điều kiện môi trờng mà vật liệu thép phải chịu Đối với các đoạn nằm dới mực nớc thấp trung bình, phơng pháp bảo vệ ca tôt đợc sử dụng nh một phơng pháp chống ăn mòn tiêu chuẩn Đối với các đoạn nằm trên chiều sâu 1m dới mực nớc thấp nhất hàng tháng trung bình (LWL), phơng pháp sơn phủ đợc xem là phơng pháp tiêu chuẩn

dự phòng

(3) Phía cọc ván thép chôn trong đất có mức độ ăn mòn thấp hơn phía quay ra biển, và do đó không cầnkhống chế ăn mòn Nhng trong các trờng hợp dự đoán môi trờng ăn mòn mạnh do ảnh hởng của vậtliệu phế thải trong đất đắp, phải tiến hành khảo sát trớc và áp dụng các biện pháp thích hợp

(4) Dùng phơng pháp sơn phủ trên vùng dao động thuỷ triều và phơng pháp bảo vệ catôt các đoạn nằmhoàn toàn trong nớc biển và đáy biển đã cho các kết quả tốt nhất, và độ tin cậy của chúng đã đợcxác nhận Khi áp dụng phơng pháp sơn phủ cho các đoạn nằm hoàn toàn trong nớc biển phải lựachọn vật liệu sơn phủ đặc biệt về độ bền, và chú ý cẩn thận đề phòng h hại cho lớp sơn phủ trong khilắp đặt hoặc bị các vật trôi giạt va đập

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Nh liệt kê trong Bảng T.2.4.2, ảnh hởng của phơng pháp bảo vệ catot (mức độ khống chế ăn mòn)

tăng lên khi chu kỳ ngập của vật liệu thép chịu ăn mòn trong nớc biển dài hơn và giảm đi khi chu kỳ

đó ngắn hơn Tỷ lệ ngập nớc biển và mức độ khống chế ăn mòn đợc diễn đạt trong phơng trình(2.4.1) và (2.4.2)

Bảng T.2.4.2 Tỷ lệ khống chế ăn mòn của phơng pháp bảo vệ catôt

Tỷ lệ thời gian ngập nớc biển = Thời gian ngập của vật thử nghiệmTổng thời gian thử nghiệm x100% (2.4.1)

Mức độ khống chế ăn mòn =

(Tổn thất trọng lợng của vật thử không có dòng điện

- tổn thất trọng lợng của vật thử có dòng điện) x100% (2.4.2)Tổn thất trọng lợng của vật thử không có dòng điện

(2) Mức độ khống chế ăn mòn tiêu chuẩn đối với khu vực dới mực nớc thấp trung bình là 90%

(3) Phơng pháp bảo vệ catôt đợc chia thành phơng pháp bảo vệ catôt bằng các anôt ganvanic và phơngpháp bảo vệ catot bằng nguồn điện Trong phơng pháp anot ganvanic, các anot nhôm (Al), manhê(Mg), kẽm (Zn) và các anôt khác đợc nối với kết cấu thép và dòng điện sinh ra bởi sự chênh lệch thếnăng giữa hai kim loại đợc dùng làm dòng khống chế ăn mòn Phơng pháp này đợc dùng hầu nh phổbiến trong việc bảo vệ catôt các kết cấu thép các cảng biển ở Nhật Bản, chủ yếu do dễ bảo trì Các

đặc trng của vật liêu anôt ganvanic đợc liệt kê trong Bảng T.2.4.3 Anôt hợp kim nhôm (Al - Zn - In)

cho dòng điện cao nhất đợc sinh ra theo khối lợng đơn vị, nổi bật về kinh tế và phù hợp cho cả haimôi trờng giữa lòng biển và đáy biển Vì vậy hợp kim nhôm thờng đợc dùng nhất đối với các kết cấuthép ở các cảng

Trong phơng pháp bảo vệ catôt bằng nguồn điện, một mạch điện đợc nối vào cực dơng của mộtnguồn điện một chiều bên ngoài và nối kết cấu thép vào cực âm Nh vậy một dòng điện bảo vệ đợc

đa vào kết cấu thép từ mạch điện Trong nớc biển, thờng sử dụng hợp kim chì-bạc làm mạch điện Vì

điện áp đầu ra có thể dễ dàng điều chỉnh trong phơng pháp này, nó có thể áp dụng vào các môi ờng có dao động rõ ràng ví nh có các dòng chảy mạnh hoặc có dòng nớc sông chảy vào và các nơicần một sự khống chế thế hiệu nhỏ

tr-Bảng T.2.4.3 So sánh các đặc trng vật liệu anot ganvanic

*Chú thích * dao động tuỳ theo thành phần vật liệu

Điện cực clorua thuỷ ngân bão hoà -770 mV

(2) Khi kết hợp các phơng pháp sơn phủ và bảo vệ catôt (đặc biệt phơng pháp bảo vệ catôt bằng nguồn

điện), chú ý cẩn thận không để màng sơn phủ bị h hỏng do dòng điện lớn quá Trong trờng hợp này,

điện thế lý tởng phải là -800 ~ -1.100 mV (dùng điện cực clorua thuỷ ngân bão hoà làm mốc quychiếu)

[3] Mật độ dòng bảo vệ

III.9

-Đặc trngTrọng lợng riêng

Điện thế anot mạch hở (v) (SCE)

Điện thế hữu hiệu cho sắt (v)

Dòng điện đợc sinh ra theo lý thuyết (A.h/g)

Zn nguyên chất, Hợp kim Zn

Mg nguyên chất, Mg-Mn

Trong nớc biển với

Trong đất với

Dòng hữu hiệu (%) Dòng điện nguồn (A.h/g) Lợng tiêu thụ (kg/A)/năm Dòng hữu hiệu (%) Dòng điện nguồn (A.h/g)

Mật dộ dòng bảo vệ phải xác định một cách thích hợp vì nó thay đổi lớn tuỳ theo các môi trờng ở biển

(2) Mật độ dòng bảo vệ thay đổi theo nhiệt độ nớc, dòng chảy, sóng và chất lợng nớc Nơi nào có mộtluồng nớc sông chảy vào hoặc có một phân lu khác, hoặc có tập trung cao các sunfit, dòng bảo vệthờng cần cao hơn Cũng nh vậy khi dòng nớc chảy nhanh, dòng bảo vệ cần thiết tăng Khi thiết kếcông trình, giá trị tính toán của mật độ dòng bảo vệ phải định bằng cách tham khảo chất lợng khaithác thực tế taị các công trình hiện có trong khu vực

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Mật độ dòng bảo vệ lúc bắt đầu bảo vệ catôt phải dựa trên các giá trị tiêu chuẩn ghi trong Bảng T.2.4.4 đối với vật liệu thép trong các điều kiện thờng

Bảng T.2.4.4 Mật độ dòng bảo vệ lúc bắt đầu bảo vệ catôt (mA/m2)

Vùng biển sạch Vùng biển ô nhiễm

(2) Khi thời gian bảo vệ kéo dài, dòng điện sinh ra yếu đi Vì vậy, mật độ dòng trung bình sinh ra để tínhthời gian tồn tại của anot thờng lấy nh sau tuỳ theo thời gian bảo vệ:

Khi bảo vệ 5 năm : 0,55 ì mật độ dòng ban đầu sinh ra

Khi bảo vệ 10 năm : 0,52 ì mật độ dòng ban đầu sinh ra

Khi bảo vệ 15 năm : 0,50 ì mật độ dòng ban đầu sinh ra

Nếu việc bảo vệ dự định dài hơn 15 năm, lấy giá trị dùng cho 15 năm

(3) Nếu có môt đoạn sơn phủ với một vật liệu sơn phủ tồn tại trong một phạm vi đợc bảo vệ catôt, giá trịcủa mật độ dòng phải định bằng cách giả định một mức độ h hại nào đó cho lớp sơn phủ Trong nớcbiển có thể lấy các giá trị sau :

áp dụng phơng pháp sơn phủ kết hợp với phơng pháp bảo vệ catot cho các đoạn nằm bên trên chiêù sâu1m bên dới LWL

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Trong tờng cọc ván thép ở các vùng biển nông, phơng pháp sơn phủ đôi lúc đợc áp dụng cho toàn bộchiều dài của kết cấu theo chiều sâu Kết hợp bảo vệ catôt và sơn phủ trong các đoạn nớc biển, tuổi thọcủa anot ganvanic có thể kéo dài

Đối với kết cấu hiện có, cũng khảo sát các yếu tố sau :

7 Mức độ ăn mòn và tình hình h hỏng của lớp sơn hoặc lớp tráng hiện có

8 Điều kiện thiết kế ban đầu

III.11

-Chơng 3 Bê tông 3.1 Tổng quát

(1) Thiết kế các kết cấu bê tông nh đê chắn sóng và công trình bến phải theo phơng pháp trạng thái giới hạn

(2) Việc lựa chọn vật liệu đối với kết cấu bê tông phải theo "Các quy định tiêu chuẩn của

bê tông (xây dựng)" (Hội kỹ s xây dựng Nhật Bản), trừ khi trong tài liệu này nói khác

[Chú giải]

Phơng pháp thiết kế trạng thái giới hạn đã đợc áp dụng trong "Các quy định tiêu chuẩn của bê tông: Xuất bản 1986" (Hội kỹ s xây dựng Nhật Bản) Vì phơng pháp thiết kế trạng thái giới hạn hợp lý hơn phơng pháp ứng suất cho phép, nên về nguyên tắc đã chấp nhận phơng pháp trớc để thiết kế đê chắn sóng và công trình bến Đối với bê tông dự ứng lực, phải theo "Sổ tay thiết kế bêtông dự ứng lực cho kết cấu bến cảng" (Văn phòng Bến Cảng,

(2) Phải chấp nhận các giá trị phù hợp cho năm loại hệ số an toàn từng phần (đó là hệ

số vật liêụ, hệ số tải trọng, hệ số phân tích kết cấu, hệ số cấu kiện và hệ số kết cấu) xét theo các đặc trng của kết cấu, vật liệu và tải trọng phù hợp loại trạng thái giới hạn Trong trờng hợp này, hệ số tải trọng phải xác định cho thoả đáng bằng cách phân thành 3 loại tải trọng, đó là tải trọng thờng xuyên, tải trọng thay đổi và tải trọng ngẫu nhiên, tuỳ theo loại tải trọng và tần số chất tải

[Chú giải]

Các trạng thái giới hạn đợc phân loại nh sau: (1) Trạng thái giới hạn cuối cùng tơng ứng với trạng thái phá huỷ hoàn toàn xẩy ra do tải trọng lớn nhất gây ra trong thời hạn tuổi thọ; (2) Trạng thái giới hạn về sự hoạt động bình thờng tơng ứng với trạng thái có bất tiện nhỏ nh các vết nứt quá mức và các h hỏng tơng đối nhỏ khác do tác động của một tải trọng thờng xẩy ra trong thời gian tuổi thọ; (3) Trạng thái giới hạn mỏi tơng ứng với h hỏng giống nh trong trạng thái giới hạn cuối cùng do tác động của tải trọng lặp lại Trạng thái giới hạn mỏi có thể gồm cả trạng thái tạo ra bởi tác động lặp lại của sóng lên đê chắn sóng, hoặc do tác động lặp lại của các tải trọng chuyển động trên kết cấu bên trên Trờng hợp bến tàu kiểu trọng lực, h hỏng mỏi có thể bỏ qua vì các tác động lặp lại của các tải trọng di động không thể gây ra h hỏng do mỏi Tuy nhiên, nếu không thể bỏ qua sự va đập của các tải trọng di động, phải xem xét trạng thái giới hạn mỏi.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Các giá trị ghi trong Bảng T.3.2.1 có thể dùng làm hệ số an toàn từng phần dùng trong thiết kế 1(, 2), 3)

(a) Trong số các hệ số an toàn, hệ số vật liệu, hệ số cấu kiện (trừ đối với cầu tàu kiểu thùng chìm trong động đất) và hệ số phân tích kết cấu là hài hoà với các nguyên tắc ghi trong "Quy định tiêu chuẩn của bê tông" các hệ số an toàn từng phần khác đợc xác

định trên cơ sở các phân tích tình huống, các nghiên cứu tơng tự về an toàn với phơng pháp ứng suất cho phép và so sánh với các kết cấu khác

(b) Về hệ số tải trọng, các loại tải trọng và tần số chất tải đợc phân loại và các giá trị đã đợc xác định

đối với từng loại Tải trọng đợc phân làm ba loại, cụ thể là tải trọng thờng xuyên, tải trọng thay đổi

và tải trọng ngẫu nhiên Tải trọng thờng xuyên là tải trọng tác động liên tục không có sự thay đổinào hoặc có thay đổi nhng không đáng kể so với giá trị trung bình Nó bao gồm trọng lợng bảnthân của kết cấu hay cấu kiện, áp lực thuỷ tĩnh, áp lực nớc bên trong, áp lực nớc d, áp lực đất đắp

Tải trọng thay đổi là một tải trọng có một sự thay đổi thờng xuyên hoặc liên tục và biên độ của sựthay đổi đó không thể bỏ qua so với giá trị trung bình Nó bao gồm tải trọng động (ví dụ tải trọng

do máy móc bốc xếp hàng), lực sóng và lực đẩy nổi Tải trọng ngẫu nhiên là một tải trọng có mộttần số hoạt động cực kỳ nhỏ trong thời hạn tuổi thọ nhng lại có một tác động lớn khi nó xẩy ra Nóbao gồm tải trọng động đất, lực tàu cập bến, lực kéo của tàu, áp lực đẩy nổi (khi tác động lên mộtkết cấu tầng trên của cầu tàu kiểu hở) áp lực gío và tải trọng va chạm Tuy nhiên lực tàu cập bến

và lực kéo của tàu đợc xem nh một tải trọng thay đổi nếu cần, và phải khẳng định đợc độ an toànchống trạng thái giới hạn về sự hoạt động bình thờng

Bảng T.3.2.1 Hệ số an toàn từng phần

Hệ số an toàn từng phần Giới hạn Loại trạng thái giới hạn

cuối cùng Giới hạn về sự hoạtđộng bình thờng Giới hạnmỏi

Hệ số vật liệu

(γm)

Bê tôngCốt thép và thép dự ứng lựcCác loại thép khác

1.31,01,05

1,01,01,0

1,31,051,05

Hệ số tải trọng

(γf)

Tải trọng thờng xuyênTải trọng thay đổiLực sóng

Tải trọng thay đổi khi thi côngCác tải trọng khác

Tải trọng ngẫu nhiên

1,0 ~ 1,1(0,9 ~ 1,0)1,31,01,0 ~ 1,2(0,8 ~ 1,0)1,0

1,0

1,0

~1,0

~

1,0

1,0

~1,0

1,01,01,0

1,01,01,0

Chú thích 1 : Giá trị trong ngoặc đơn đợc dùng trong trờng hợp độ an toàn của kết cấu bị thấp đi khi tải

trọng có giá trị nhỏ hơn

Chú thích 2 : Có thể dùng các giá trị dới đây cho hệ số cấu kiện khi nghiên cứu trạng thái giới hạn cuối

cùng Các giá trị trong ngoặc đơn có thể áp dụng khi kiểm tra độ an toàn của bản đáy bếntrọng lực trong động đất

- Khi tính cờng độ uốn và dọc trục 1,15 (1,0)

- Khi tính giới hạn trên cờng độ nén dọc trục 1,3

- Khi tính khả năng chịu căt do bê tông chịu 1,3 (1,15)

- Khi tính khả năng chịu căt do cốt thép chống căt chịu 1,15 (1,0)

Chú thích 3 : Có thể dùng các giá trị dới đây cho hệ số kết cấu liên quan tới trạng thái giới hạn cuối cùng

-Kết cấu tầng trên của cầu tàu 1,0 cho tải trọng ngẫu nhiên 1,2 cho các tải trọng khác

- Đê chắn sóng: 1,1 cho lực sóng, các loại khác 1,0

- Cầu tàu: 1,0 cho tải trọng động đất, loại khác 1,1

Hệ số tải trọng của đê chắn sóng chống lực sóng có thể thay đổi tuỳ theo loại đê chắn sóng, chiềusâu đê, độ dốc đáy biển, và hình dạng chức năng của sự phân bố các chiều cao cực trị của sóng Nhnghiện nay, có thể lấy giá trị 1,3 ở trạng thái giới hạn cuối cùng làm tiêu chuẩn đối với đê chắn sóng loạithùng chìm và các loại thông thờng khác là đủ Tuy nhiên, trong số các kết cấu có hình dạng đặc biệt nh

đê chắn sóng thùng chìm có rãnh xẻ hình cong, hệ số tải trọng đợc cho là còn lớn hơn và do đó cần xác

(a) Chiều cao sóng để tính áp lực sóng lên đê chắn sóng phải là chiều cao của sóng có tần số xuất hiện

cỡ 104 trong thời gian tuổi thọ thiết kế (ví dụ 50 năm) Xác suất các sóng đó khác nhau giữa vùng nọ

và vùng kia, nhng đại khái nó tơng ứng với với các sóng có chu kỳ trở lại một tháng tại vùng biểnNhật Bản, hai tới ba tháng trong vùng Thái Bình Dơng của Kento và phía Bắc, 4 đến 6 tháng trongvùng Thái Bình Dơng của Tokai và phía Nam (chiều cao sóng tham khảo chiêù cao các sóng caonhất)

(b) Trong các trờng hợp khác, phải tính các giá trị đặc trng theo phơng trình (3.2.1)

III.13

Trong đó :

Sk : giá trị đặc trng của tải trọng để nghiên cứu trạng thái giới hạn về sự hoạt động bình thờng

Sp : giá trị đặc trng của tải trọng thờng xuyên

Sr : giá trị đặc trng của tải trọng thay đổi

kp ,kr : hằng số đại diện tác động của tải trọng thờng xuyên và tải trọng thay đổi lên bề rộng khenứt và độ ăn mòn của thép Có thể lấy kp là 1,0 và kr là 0,5 Cả hai có thể lấy bằng 0,5trong thời gian thi công

Để nghiên cứu trạng thái giới hạn mỏi của đê chắn sóng, có thể dùng phơng pháp cho trong tài liệu thamkhảo 2) để ớc tính giá trị đặc trng của tải trọng

(3) Khi nghiên cứu trạng thái giới hạn về sự hoạt động bình thờng, cần phải kiểm tra độ an toàn chống sựxuất hiện các vết nứt quá mức Phơng trình (3.2.2) trong " Các quy định tiêu chuẩn của bêtông" có

thể dùng để tính bề rộng các khe nứt do uốn Vì bề rộng các khe nứt do uốn không những bị ảnh h ởng bởi ứng suất trên cốt thép mà còn bởi đờng kính và khoảng cách của cốt thép, cần chú ý khi thiết

-kế cách bố trí cốt thép Phơng trinìh (3.2.2) nói chung cho các kết quả thiên về an toàn Có thể tham

khảo các phơng trình khác, hoặc có thể tiến hành thí nghiệm để ớc tính bề rộng vết nứt, khi dùng cácvật liệu đặc biệt hoặc cấu kiện có hình dạng đặc biệt Hơn nữa, vật liệu cốt thép hoặc thép dự ứng lựccần kiểm tra các vết nứt do uốn về nguyên tắc phải là các vật liệu thép chịu kéo trong các vị trí gầnmặt bê tông nhất

Es : môđun Young của cốt thép (N/mm2)

εcs : hằng số đa vào để đại diện sự tăng chiều rộng vết nứt do từ biến và sự co khi khô của bê tônggây ra (có thể lấy bằng 0 dới nớc biển, chỗ khác lấy 150 ì10-6)

Chiều rộng cho phép của vết nứt ωa (cm) là 0,0035c đối với các đoạn trực tiếp tiếp xúc với nớc biển,các đoạn bị nớc biển làm ớt, và các đoạn chịu gió biển mạnh, và 0,0040c cho các đoạn khác Nh vậyphải chắc chắn là bề rộng vết nứt do uốn ω tính đợc bằng phơng trình (3.2.2) nhỏ hơn bề rộng vết nứt

do uốn cho phép ωa

Các vết nứt xuất hiện trong kết cấu do các yếu tố khác ngoài ảnh hởng cuả tải trọng (ví dụ khuyết tậtban đầu) và không thể khép kín lại đợc ngay cả khi không có tải trọng cần phải nghiên cứu riêng, vìchúng không nằm trong phạm vi của phơng pháp nghiên cứu này

(4) Khi tải trọng tác động lên kết cấu tầng trên của cầu tàu kiểu hở do máy móc bốc xếp hàng t ơng đối lớn

và dự đoán độ võng sẽ vợt quá phạm vi mà việc bốc xếp hàng không bị trở ngại, cần khẳng định độ

an toàn chống sự xuất hiện của độ võng nh một trạng thái giới hạn về sự hoạt động bình thờng Khilàm việc này, giá trị giới hạn của độ võng có thể xác định bằng cách tham khảo " Các quy định vàchú thích về cầu đờng bộ" ( Hội đờng bộ Nhật Bản)

(5) Khi nghiên cứu trạng thái giới hạn mỏi, tải trọng có tác động lặp lại phải đợc sắp xếp thoả đáng vàmức độ tác động tơng ứng của chúng đến sự phá huỷ do mỏi phải đợc tính toán Sau đó, phải tínhtổng mức độ tác động của tất cả các tải trọng trong dẫy và mức độ an toàn chống h hỏng do mỏiphải đợc phán đoán Vì mức độ an toàn mỏi bị ảnh hởng lớn không chỉ bởi độ lớn của tải trọng màcòn bởi tần số các lần tác động của chúng nên việc phân loại trong dẫy và tần số các lần tác độngcần phải xác định một cách thoả đáng Tác động do một tải trọng trong dẫy gây ra tơng ứng với mứctuổi thọ do mỏi bằng 2 triệu lần hoặc hơn nữa có thể không xét đến 1), 2) Tài liệu tham khảo 4) có thểtra cứu khi nghiên cứu trạng thái giới hạn mỏi đối với kết cấu bên trên của cầu tàu loại hở

3.3 Thiết kế dựa trên phơng pháp ứng suất cho phép (Điều 36 Thông báo)

Khi nghiên cứu độ an toàn của các cấu kiện kết cấu dựa trên phơng pháp ứng suất cho phép, ứng suất cho phép của bê tông và cốt thép phải xác định giá trị thích hợp với vật

liệu sử dụng Nếu xét đến một tổ hợp nhiều hơn một loại ngoại lực hoặc tải trọng, ứng suất cho phép có thể tăng lên theo hệ số liệt kê trong Bảng 3.3.1

Bảng 3.3.1 Hệ số tăng ứng suất cho phép của bê tông thờng và bê tông cốt thép

không cho trong các bảng đó hoặc trong trờng hợp bê tông côt liệu nhẹ, ứng suất cho phép phải xác

định bằng cách tham khảo Chơng 13 của "Các quy định tiêu chuẩn của bê tông [Thiết kế]"

Bảng T.3.3.1 ứng suất cho phép của bê tông

(Đơn vị : N/mm2)

cho phép

Chú thích : ƒCK' : cờng độ bê tông tiêu chuẩn

ƒtk : cờng độ kéo tiêu chuẩn (tính theo JIS A 1113 "phơng pháp thử nghiệm cờng độ kéo")

Bảng T.3.3.2 ứng suất cho phép của bê tông cốt thép

0,60,71,4

0,70,81,6

0,80,91,8

0,91,02,0

Chú thích : 1 Giá trị tơng ứng với cờng độ bê tông tiêu chuẩn bằng 40 N/mm2 Khi cờng độ bê tông tiêu

chuẩn tăng, giá trị này cũng có thể tăng

2 Giá trị đối với cắt do đột

3 Các giá trị này có thể tăng nếu có xét ảnh hởng của xoắn

(2) Các ứng suất cho phép của cốt thép không đợc vợt quá các giá trị ghi trong Bảng T.3.3.3, các giá trị

này đã đợc xác định theo các quy định của Chơng 13 của "Các quy định tiêu chuẩn của bê tông[thiết kế]"

Bảng T.3.3.3 ứng suất kéo cho phép của cốt thép

(Đơn vị N/mm2)

III.15

-Chú thích *1) Giá trị trong ngoặc đơn là cho bê tông cốt liệu nhẹ

*2) (c) dùng để tính chiều dài chồng lên nhau hoặc chiều dài cố định khi xét tác động của

động đất

3.4 Vật liệu bê tông (Điều 37 Thông báo)

Về nguyên tắc, vật liệu bê tông phải phù hợp với JIS, hoặc phải có chất lợng bằng hoặc tốt hơn chất lợng mà JIS quy định

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Hàm lợng iôn clorua

Để giảm nguy cơ vật liệu thép bị gỉ trong bê tông, lợng iôn clorua chứa trong bê tông không đợcnhiều hơn 0,30 kg/m3

(2) Biện pháp chống phản ứng kiềm-cốt liệu

Để ngăn cản phản ứng kiềm-cốt liệu, phải sử dụng một trong bốn biện pháp sau đây:

(a) Dùng một cốt liệu đã đợc xác nhận là không bị h hại trong các thí nghiệm khả năng phản ứng silicoxyt kiềm (phơng pháp hoá học hoặc phơng pháp thanh vữa) nh quy định trong phụ lục của JIS A

5308 "Bê tông trộn sẵn"

(b) Dùng một ximăng phù hợp với loại xi măng kiềm thấp nh quy định trong JIS R 5210 "Ximăng Pooclăng"

(c) Dùng một ximăng xỉ lò cao phù hợp với JIS R5211 "Ximăng Portland xỉ lò cao" [Loại B (tốt nhất là

có tỉ lệ thay thế xỉ bằng 50% hoặc hơn) hoặc loại C], một ximăng portland bụi tro loại B hoặc Cphù hợp với JIS R5213 "Ximăng portland bụi tro", hoặc một ximăng trộn với phụ gia khoáng sản

đã đợc chứng tỏ hữu hiệu trong việc ngăn cản phản ứng kiềm-cốt liệu

(d) Dùng một ximăng portland đã đợc làm sạch hàm lợng kiềm và đảm bảo tổng hàm lợng kiềm trong1m3 bê tông không nhiều hơn 3,0 kg Na2O chuyển đổi

(3) Trong các loại ximăng khác nhau, loại nào có các đặc tính chống nớc biển tốt đợc chọn là xi măngportland nhiệt trung bình, ximăng portland xỉ lò cao và ximăng portland bụi tro Ưu điểm của các loạiximăng này là chúng trội hơn về độ bền chống nớc biển, nhanh chóng đạt cờng độ dài hạn, có nhiệtthuỷ hoá thấp Nhng chúng cũng có điều bất lợi là cờng độ ban đầu thấp Vì vậy khi dùng các loạiximăng này, cần chú ý đến việc bảo dỡng ban đầu Đặc biệt, bê tông làm bằng ximăng portland xỉ lòcao loại B cho cốt thép tính năng chống ăn mòn rất tốt, và từ quan điểm này nên u tiên dùng loạiximăng này Nhng trong trờng hợp này, điều cực kỳ quan trọng là phải tiến hành bảo dỡng thích đáng(4) Không đợc dùng nớc biển làm nớc trộn bê tông cốt thép Nớc biển chỉ đợc dùng cho bêtông thờng khi

(1) Bê tông phải có chất lợng và tính năng theo yêu cầu phù hợp với loại kết cấu, các điều kiện môi trờng,

và hình dạng mặt cắt ngang của các cấu kiện kết cấu Nói chung phải dùng bêtông trôn sẵn

(2) Bê tông phải chịu đợc ảnh hởng của thời tiết, các tác động hoá học và vật lý của nớc biển, các ảnh ởng cơ học khi bị va đập và mài mòn bởi sóng và các vật rắn trôi giạt, sự ăn mòn cốt thép, phản ứngkiềm-cốt liệu, và ảnh hởng có hại của đóng băng và tan băng

h-[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Tỉ lệ nớc-ximăng phải đợc xác định theo cờng độ và độ bền yêu cầu của bê tông Cỡ lớn nhất của cốtliệu thô phải càng lớn càng tốt, miễn là nó không ảnh hởng có hại cho sự bố trí các thanh cốt thép và

sự nhồi bê tông trong các mặt cắt ngang của cấu kiện

(2) Về độ sụt của bê tông, độ sụt phải càng nhỏ càng tốt trong phạm vi dễ gia công Về nguyên tắc, phảidùng loại bê tông AE (hút không khí vào) và hàm lợng không khí phải bằng 4,5% Hàm lợng khôngkhí có thể tăng trong các vùng lạnh hoặc các khu vực có khả năng bị h hại do băng giá

(3) Bảng T.3.5.1 liệt kê các tỷ lệ trộn bê tông và các giá trị đặc trng đối với cờng độ bê tông Các kỹ s

giám sát phải tham khảo bảng này để xác định tỷ lệ thích hợp và cờng độ, chú ý điểm (1 ) trên đây

Loại cốt thép

(a) ứng suất cho phép các trờng hợp thờng

(b) ứng suất cho phép xác định bởi cờng độ mỏi

(c) ứng suất cho phép xác định bởi cờng độ chảy