TCVN 5574:2018 tiêu chuẩn về thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 5574:2018

THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

Design of concrete and reinforced concrete structures

Lời nói đầu

TCVN 5574:2018 thay thế TCVN 5574:2012.

TCVN 5574:2018 được xây dựng trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn của Liên bang Nga SP 63.13330.2012 và các sửa đổi đến năm 2018.

TCVN 5574:2018 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Cơ sở tham khảo để xây dựng TCVN 5574:2018 là tiêu chuẩn của Liên bang Nga SP 63.13330.2012 và các sửa đổi đến năm 2018. Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 là bản cập nhật của SNIP 52-01-2003 với một số nội dung hài hòa với tiêu chuẩn châu Âu. Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 đã và đang được cập nhật trong các phần mềm tính toán chuyên dụng phổ biến tại Việt Nam hiện nay.

Trong phần tài liệu viện dẫn ở Điều 2 của TCVN 5574:2018, GOST 13015-2012 chính là tiêu chuẩn quốc gia của Liên bang Nga và được làm cơ sở tham khảo để biên soạn thành tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam. Dự thảo tiêu chuẩn quốc gia dựa trên GOST 13015-2012 đang chờ thẩm định để ban hành.

Trong tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 này, nhiều điểm mới đáng được quan tâm chú ý, trong đó có thay đổi mô hình ứng suất sang mô hình biến dạng (chấp nhận giả thiết tiết diện phẳng) khi tính toán tiết diện cấu kiện. Mô hình này được khuyến nghị ưu tiên sử dụng để tính toán theo các trạng thái giới hạn (thứ nhất và thứ hai) cho các cấu kiện chịu tác dụng của mô men uốn và lực dọc. Đối với các cấu kiện có hình dạng tiết diện đơn giản (chữ nhật, chữ T, chữ I) thì vẫn cho phép sử dụng phương pháp nội lực giới hạn nhưng có điều chỉnh. Ngoài ra, các thay đổi còn liên quan đến tính toán cắt, chọc thủng, nén cục bộ, xoắn v.v...

THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

Design of concrete and reinforced concrete structures

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của nhà và công trình với các chức năng khác nhau, chịu tác động có hệ thống của nhiệt độ không cao hơn dương 50 °C và không thấp hơn âm 70 °C, làm việc trong môi trường không xâm thực.

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được chế tạo từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ, bê tông tổ ong và bê tông tự ứng suất.

Tiêu chuẩn này không quy định các yêu cầu để thiết kế kết cấu liên hợp thép - bê tông, kết cấu bê tông cốt sợi, kết cấu bán lắp ghép, kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của các công trình thủy công, cầu, lớp phủ mặt đường ô tô và đường băng sân bay và của các công trình đặc biệt khác, cũng như không quy định các yêu cầu để thiết kế kết cấu được chế tạo từ bê tông có khối lượng thể tích trung bình nhỏ hơn 500 kg/m3 và lớn hơn 2500 kg/m3, bê tông polyme và polyme bê tông, bê tông trên nền chất kết dính là vôi, xỉ và chất kết dính hỗn hợp (trừ khi sử dụng chúng trong bê tông tổ ong), trên nền thạch cao và chất kết dính đặc biệt, bê tông dùng cốt liệu đặc biệt và cốt liệu hữu cơ, bê tông có cấu trúc rỗng lớn. Thiết kế các kết cấu nêu trên cần được thực hiện theo các tiêu chuẩn liên quan. Một số thông tin tham khảo cho kết cấu bán lắp ghép được nêu trong Phụ lục I.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau 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 các 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 1651-1:2008, Thép cốt cho bê tông - Phần 1: Thép thanh tròn trơn
• TCVN 1651-2:2018, Thép cốt cho bê tông - Phần 2: Thép thanh vằn
• TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế
• TCVN 3108:1993, Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích
• TCVN 3116:1993, Bê tông nặng - Phương pháp xác định độ chống thấm nước
• TCVN 5575:2012, Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế
• TCVN 6284-2:1997 (ISO 6394-2:1991), Thép cốt bê tông dự ứng lực - Phần 2: Dây kéo nguội
• TCVN 6284-4:1997 (ISO 6934-4:1991), Thép cốt bê tông dự ứng lực - Phần 4: Dảnh
• TCVN 6284-5:1997 (ISO 6934-5:1991), Thép cốt bê tông dự ứng lực - Phần 5: Thép thanh cán nóng có hoặc không xử lý tiếp
• TCVN 6288:1997 (ISO 10544:1992), Dây thép vuốt nguội để làm cốt bê tông và sản xuất lưới thép hàn làm cốt
• TCVN 8163:2009, Thép cốt bê tông - Mối nối bằng ống ren
• TCVN 8590-1:2010 (ISO 4301-1:1986), Cần trục - Phân loại theo chế độ làm việc - Phần 1: Yêu cầu chung
• TCVN 9362:2012, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
• TCVN 9379:2012, Kết cấu xây dựng và nền - Nguyên tắc cơ bản về tính toán
• TCVN 9386:2012, Thiết kế công trình chịu động đất
• TCVN 9390:2012, Thép cốt bê tông - Mối nối bằng dập ép ống - Yêu cầu thiết kế, thi công và nghiệm thu
• TCVN 12251:2018, Bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng
• GOST 13015-2012, Concrete and reinforced concrete products for construction. General technical requirements. Rules for acceptance, marking, transportation and storage (Các sản phẩm bê tông và bê tông cốt thép cho xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật chung - Nguyên tắc nghiệm thu, ghi nhận, vận chuyển và bảo quản)

3  Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

3.1  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1.1

Các đặc trưng tiêu chuẩn của các tính chất vật lý của vật liệu (normative characteristics of physical properties of materials)

Các giá trị của các đặc trưng vật lý của vật liệu được quy định trong các tiêu chuẩn hoặc yêu cầu kỹ thuật và được kiểm soát trong quá trình chế tạo, thi công và khai thác sử dụng công trình xây dựng.

3.1.2

Các hệ số độ tin cậy, hệ số an toàn (partial factors, partial safety factors)

Các hệ số kể đến các sai lệch bất lợi có thể có của các giá trị tải trọng, các đặc trưng vật liệu và sơ đồ tính toán công trình xây dựng do điều kiện sử dụng thực tế của nó, cũng như kể đến mức độ tầm quan trọng của các công trình xây dựng. Có 4 loại hệ số độ tin cậy: hệ số độ tin cậy về tải trọng; hệ số độ tin cậy về vật liệu, hệ số điều kiện làm việc, hệ số độ tin cậy về tầm quan trọng của công trình.

3.1.3

Cấp cường độ chịu kéo của bê tông, Bt (grade of tensile strength of concrete)

Giá trị được kiểm soát nhỏ nhất của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng megapascan (MPa), với xác suất đảm bảo không dưới 95 %, được xác định trên các mẫu thử kéo chuẩn đã được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thử kéo ở tuổi 28 ngày.

CHÚ THÍCH: Mẫu thử chuẩn để xác định cường độ chịu kéo dọc trục có kích thước tiết diện ngang (150 x 150) mm (tham khảo tiêu chuẩn liên quan).

3.1.4

Cấp cường độ chịu kéo của cốt thép (grade of tensile strength of steel)

Giá trị được kiểm soát nhỏ nhất của giới hạn chảy thực tế hoặc quy ước (bằng giá trị của ứng suất ứng với độ giãn dài dư tương đối 0,1 % hoặc 0,2 %) với xác suất đảm bảo không nhỏ hơn 0,95, tính bằng megapascan (MPa).

3.1.5

Cấp cường độ chịu nén của bê tông, B (grade of compressive strength of concrete)

Giá trị được kiểm soát nhỏ nhất của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng megapascan (MPa), với xác suất đảm bảo không dưới 95 %, được xác định trên các mẫu lập phương chuẩn đã được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thử nén ở tuổi 28 ngày.

CHÚ THÍCH: Mẫu lập phương chuẩn để xác định cường độ chịu nén có kích thước (150 x 150 x 150) mm.

3.1.6

Chiều cao làm việc của tiết diện (effective depth of cross section)

Khoảng cách từ biên chịu nén của cấu kiện đến trọng tâm của cốt thép dọc chịu kéo hoặc chịu nén ít hơn.

3.1.7

Cốt thép chịu lực (load-bearing reinforcement)

Cốt thép được bố trí theo tính toán.

3.1.8

Cốt thép cấu tạo (constructive reinforcement)

Cốt thép được bố trí theo các yêu cầu về cấu tạo mà không cần tính toán.

3.1.9

Cốt thép hạn chế biến dạng ngang (confinement reinforcement)

Cốt thép ngang dùng để gia cường các vị trí cần tăng độ bền, tăng khả năng chống nứt.

3.1.10

Cốt thép ứng suất trước (prestressing steel)

Cốt thép được ứng suất trước trong quá trình chế tạo kết cấu trước khi ngoại lực tác dụng trong giai đoạn khai thác sử dụng.

3.1.11

Cường độ (strength)

Tính chất cơ học của vật liệu, chỉ khả năng chịu được các tác động, thường được tính bằng đơn vị của ứng suất.

3.1.12

Điều kiện sử dụng bình thường (serviceability)

Điều kiện sử dụng các công trình xây dựng phù hợp với các điều kiện đã quy định trong các tiêu chuẩn hoặc nhiệm vụ thiết kế, bao gồm cả bảo dưỡng (bảo trì), sửa chữa lớn và sửa chữa nhỏ.

3.1.13

Độ bền (resistance)

Khả năng của một cấu kiện hoặc của tiết diện ngang cấu kiện, chịu được các tác động mà không bị phá hoại về cơ học, ví dụ khả năng chịu uốn, khả năng chịu kéo, khả năng chống mất ổn định.

3.1.14

Độ bền lâu (durability)

Khả năng của công trình xây dựng bảo toàn được các tính chất độ bền, vật lý và các tính chất khác đã được quy định trong thiết kế và đảm bảo cho công trình xây dựng sử dụng bình thường trong suốt thời hạn sử dụng theo thiết kế.

3.1.15

Độ thấm của bê tông (penetrability of concrete)

Tính chất của bê tông cho phép khí hoặc chất lỏng thấm qua khi có gradient áp lực (được biểu thị bằng mác chống thấm nước W) hoặc đảm bảo độ thấm khuyếch tán các chất hòa tan trong nước khi không có gradient áp lực (được biểu thị bằng các giá trị quy định về mật độ dòng điện và hiệu điện thế).

3.1.16

Hàm lượng cốt thép (reinforcement percentage)

Tỉ số giữa diện tích tiết diện cốt thép và diện tích làm việc của tiết diện bê tông, tính bằng phần trăm.

3.1.17

Kết cấu bê tông (concrete structure)

Kết cấu được làm từ bê tông không cốt thép hoặc có cốt thép đặt theo cấu tạo và không được kể đến trong tính toán; nội lực gây bởi tất cả các tác động trong kết cấu bê tông đều do bê tông chịu.

3.1.18

Kết cấu bê tông cốt thép (reinforced concrete structure)

Kết cấu được làm từ bê tông với cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo; nội lực gây bởi tất cả các tác động trong kết cấu bê tông cốt thép do bê tông và cốt thép chịu lực cùng chịu.

3.1.19

Kết cấu dạng khối (massive structure)

Kết cấu mà có tỉ số diện tích bề mặt hở để khô, tính bằng mét vuông (m2), và thể tích của nó, tính bằng mét khối (m3), không lớn hơn 2.

3.1.20

Khả năng chịu lực (load bearing capacity)

Hệ quả tác động lớn nhất xuất hiện trong công trình xây dựng mà không vượt qua các trạng thái giới hạn.

3.1.21

Khối lượng thể tích của bê tông (density of concrete)

Đặc trưng của bê tông, tính bằng tỉ số giữa khối lượng và thể tích của nó, được biểu thị bằng mác khối lượng thể tích trung bình D.

3.1.22

Lớp bê tông bảo vệ (concrete cover)

Lớp bê tông tính từ biên (mép) cấu kiện đến bề mặt gần nhất của thanh cốt thép.

3.1.23

Mác chống thấm nước của bê tông, W (watertightness mark of concrete)

Chỉ tiêu thấm nước của bê tông, được xác định bằng áp lực nước lớn nhất, mà khi đó trong các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, nước không thấm qua mẫu thử bê tông, đơn vị tính bằng một trên megapascan (MPa-1).

CHÚ THÍCH: Mẫu trụ tròn để thử độ chống thấm nước nêu trong TCVN 3116:1993 có đường kính 150 mm và chiều cao 150 mm.

3.1.24

Mác khối lượng thể tích trung bình của bê tông, D (mark of density)

Giá trị khối lượng thể tích trung bình của bê tông mà có yêu cầu cách nhiệt được đề ra, tính bằng kilôgam trên mét khối (kg/m3).

3.1.25

Mác tự ứng suất của bê tông, Sp (self-stressing mark of concrete)

Giá trị ứng suất trước trong bê tông, tính bằng megapascan (MPa), do bê tông tự trương nở với hàm lượng cốt thép dọc μ = 0,01.

CHÚ THÍCH: Mẫu thử chuẩn để xác định tự ứng suất của bê tông là mẫu lăng trụ có kích thước (100 x 100 x 400) mm hoặc (50 x 50 x 200) mm.

3.1.26

Mô hình biến dạng phi tuyến (nonlinear deformation model)

Mô hình biến dạng phi tuyến của vật liệu bê tông và cốt thép.

3.1.27

Mối nối chồng cốt thép (overlap connection of reinforcement)

Liên kết không hàn các thanh cốt thép theo chiều dài của chúng bằng cách kéo dài một đầu của một thanh cốt thép so với đầu kia.

3.1.28

Mối nối cơ khí cốt thép (mechanical connection of reinforcement)

Mối nối các thanh thép bằng các ống nối chuyên dụng để đảm bảo truyền lực từ thanh này sang thanh kia.

3.1.29

Neo cốt thép (reinforcement anchorage)

Sự đảm bảo cho cốt thép chịu được nội lực tác dụng lên nó bằng cách kéo dài nó thêm một đoạn tính từ tiết diện tính toán hoặc bằng cách bố trí chi tiết neo đặc biệt ở các đầu của nó.

3.1.30

Nội lực giới hạn (ultimate internal force)

Nội lực lớn nhất mà cấu kiện, tiết diện của nó, với các đặc trưng đã chọn của vật liệu, có thể chịu được.

3.1.31

Sơ đồ tính toán, mô hình tính toán (structural model)

Mô hình hệ kết cấu được sử dụng khi tính toán.

3.1.32

Tiết diện nghiêng (inclined cross section)

Tiết diện của cấu kiện mã mặt phẳng của tiết diện nằm nghiêng với trục dọc cấu kiện và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng chứa trục dọc cấu kiện.

3.1.33

Tiết diện thẳng góc (normal cross section)

Tiết diện của cấu kiện mà mặt phẳng tiết diện vuông góc với trục dọc cấu kiện.

3.1.34

Trạng thái giới hạn (limit state)

Trạng thái mà khi vượt quá các thông số đặc trưng của nó thì việc sử dụng kết cấu hoặc là không được phép, hoặc bị gây khó khăn hoặc không còn phù hợp.

3.1.35

Tự ứng suất của bê tông (self-stress of concrete)

Ứng suất nén xuất hiện trong bê tông của kết cấu khi đóng rắn do đá xi măng trương nở trong điều kiện bị cản trở sự trương nở này, được biểu thị bằng mác tự ứng suất Sp.

3.1.36

Xác suất đảm bảo (probability)

Xác suất có lợi của một giá trị đại lượng ngẫu nhiên. Ví dụ, đối với tải trọng thì “xác suất đảm bảo” là xác suất không bị vượt của một giá trị cho trước; đối với các đặc trưng vật liệu thì “xác suất đảm bảo” là xác suất của các giá trị nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho trước.

--- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung của TCVN 5574:2018 ----