Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằn[.]
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hải Phòng, ngày 14 tháng năm 2015 Tác giả KS Phạm Tuấn Hiệp LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS Hà Xuân Chuẩn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu động viên tác giả q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo, cán Viện đào tạo sau đại học Trường Đại học Hàng hải Việt Nam bạn đồng nghiệp giúp đỡ, dẫn tận tình q trình hồn thành luận văn này! MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 Chữ viết tắt Giải thích M Mơmen uốn Q Lực cắt Rb Cường độ chịu nén tính tốn bê tơng Rbt Cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng Rsw Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép ngang Rsc Cường độ chịu nén tính tốn cốt thép Eb Mơ đun đàn hồi bê tông Es Mô đun đàn hồi cốt thép b Chiều rộng tiết diện chữ nhật h Chiều cao tiết diện chữ nhật Khoảng cách từ hợp lực cốt thép tương ứng với S S' đến biên gần tiết diện Chiều cao làm việc tiết diện a, a' h0, h'0 x Chiều cao vùng bê tông chịu nén ξ Chiều cao tương đối vùng bê tông chịu nén, x/h0 s Khoảng cách cốt thép đai theo chiều dài cấu kiện Bán kính quán tính tiết diện ngang cấu kiện trọng tâm tiết diện Đường kính danh nghĩa cốt thép i d As, A's As,inc Là diện tích tiết diện cốt thép chịu kéo chịu nén Diện tích tiết diện cốt thép xiên µ Hàm lượng cốt thép A Diện tích tồn tiết diện ngang bê tơng Ab Diện tích tiết diện vùng bê tơng chịu nén Mơ men qn tính tiết diện bê tông trọng tâm tiết diện cấu kiện I DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Chữ viết tắt Giải thích E Mơ đun đàn hồi F Tải trọng (tác động) G Tải trọng thường xuyên I Mô men qn tính M Mơ men uốn Q Tải trọng tạm thời T Mô men xoắn V Lực cắt b Chiều rộng tiết diện ngang d e Chiều cao làm việc tiết diện Khoảng cách từ mép bê tông chịu nén tới trọng tâm cốt thép chịu nén Độ lệch tâm h Chiều cao tiết diện mặt phẳng uốn i Bán kính quán tính k Hệ số l Chiều dài nhịp s Khoảng cách cốt đai t Chiều dày x Khoảng cách từ mép bê tơng chịu nén tới trục trung hịa Ac Diện tích tiết diện ngang bê tơng As Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo A’s Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu nén Asw Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu cắt (cốt đai, xiên) Es Mô đun đàn hồi cốt thép a’ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Tiêu chuẩn ACI 318-2002 Chữ viết tắt Giải thích Mu Es Mômen ngoại lực tác dụng từ tổ hợp lực tính tốn Khả chịu lực cấu kiện , xác định từ điều kiện cụ thể tiết diện Mômen lớn dọc theo trục dầm Mơ men qn tính trục qua trọng tâm tiết diện trường hợp tiết diện khơng có khe nứt Mô đun đàn hồi cốt thép Ec Mô đun đàn hồi bê tông εs Biến dạng cốt thép chịu kéo ' εs Biến dạng cốt thép chịu nén f 'c Cường độ chịu nén bê tông fr Cường độ chịu kéo bê tông fy Cường độ chịu kéo cốt thép a Chiều cao vùng bê tông chịu nén Khoảng cách từ mép biên vùng nén tới lớp thép chịu kéo Khoảng cách từ mép biên vùng nén tới thép chịu kéo Mn Ma Icr d d’ b φ Bề rộng tiết diện ngang ρ Hàm lượng cốt thép As, A’s Hệ số giảm độ bền cấu kiện Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo chịu nén DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang 2.1 Giá trị hệ số 25 3.1 Kết tính tốn cốt đai dầm 50 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tính tốn khả chịu cắt cốt đai 55 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang 1.1 Các loại tiết diện ngang dầm bê tông cốt thép 1.2 Các loại cốt thép dầm 1.3 Ứng suất dầm đồng chất 1.4 Quỹ đạo ứng suất dầm đồng chất 1.5 Sự làm việc dầm chịu tải trọng 1.6 Phá hoại dầm bê tông cốt thép mô men uốn 1.7 Phá hoại dầm bê tông cốt thép ứng suất kéo 1.8 Phá hoại dầm bê tông cốt thép lực cắt 1.9 Phép tương tự giàn 10 1.10 11 2.2 Cân giàn với góc nghiêng 45° Quan hệ ứng suất - biến dạng bê tông vùng nứt chịu nén Lý thuyết miền nén cải tiến- Cân theo trị số ứng suất trung bình Cân theo ứng suất cục vết nứt Sơ đồ nội lực tiết diện nghiêng với trục dọc cấu kiện bê tơng cốt thép tính tốn độ bền chịu lực cắt Sơ đồ tính tốn cốt đai 2.3 Vị trí lớp cốt xiên dầm 31 2.4 Các mặt cắt nghiêng dùng để tính tốn cốt xiên 31 2.5 Mơ hình dàn ảo 33 2.6 Sơ đồ tính tốn cốt đai 34 2.7 Bố trí thép đai dầm bê tông cốt thép 40 3.1 Sơ đồ tải trọng ví dụ 45 1.11 1.12 1.13 2.1 16 19 19 24 27 MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Vì cường độ chịu kéo bê tông nhỏ nhiều so với cường độ chịu nén, nên tải trọng tăng lên vị trí có ứng suất kéo lớn hình thành vết nứt, để hạn chế nguy dầm bị phá hủy cần phải bố trí cốt thép dọc chịu kéo Mặt khác, q trình chịu tải, vị trí có lực cắt lớn dầm xuất ứng suất kéo xiên gây vết nứt xiên Sự phá hoại kết cấu bê tông cốt thép lực cắt thường đột ngột xuất vết nứt nghiêng, tiết diện cần tính tốn có đủ khả chịu cắt khơng đạt đến trạng thái giới hạn khả chịu cắt Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Việt Nam hành TCVN 5574:2012 tính tốn cốt thép khả chịu cắt dầm BTCT đáp ứng yêu cầu thiết kế Hiện giới có nhiều tiêu chuẩn thiết kế khác dùng để tính tốn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, để làm rõ khác tiêu chuẩn ứng dụng vào công tác thiết kế; đề tài: “Tính tốn cốt thép chịu cắt dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 5574:2012; Eurocode ACI 318-2002)” cần thiết có ý nghĩa thực tế Mục đích nghiên cứu Luận văn nghiên cứu tính tốn cốt thép chịu cắt dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 5574:2012, Eurocode ACI 318-2002) Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Dầm bê tông cốt thép - Phạm vi nghiên cứu: Cốt thép chịu cắt Phương pháp nghiên cứu Dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, kế thừa, chun gia thực nghiệm tính tốn thực tế Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Nhận xét đặc điểm tính tốn cốt thép chịu cắt dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế - So sánh kết tính tốn cốt thép chịu cắt dầm bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế (Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012; Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-2002); - Là tài liệu tham khảo cho sinh viên, cán nghiên cứu cho cơng tác thiết kế kết cấu nói chung 10 Qua nghiên cứu thực nghiệm, với giá trị a/d < 2,5, sức kháng cắt chủ yếu chống - giằng giảm nhanh a/d tăng lên Sự phá hoại vùng chủ yếu nghiền nén Có thể thấy rõ giá trị a/d < 2,5, mơ hình chống - giằng dự báo xác sức kháng cắt a/d > 2,5, việc dùng mơ hình tiết diện có kể đến phần tham dự bê tơng Vc phù hợp 1.5.4 Mơ hình miền nén (Compression Field Theory – CFT)[7] Các vết nứt thân dầm BTCT truyền lực cắt chế phức tạp Khi lực tăng thêm vết nứt tạo vết nứt cũ mở rộng thay đổi góc nghiêng Vì tiết diện ngang kháng lại mô men lực cắt, nên biến dạng dọc góc nghiêng vết nứt biến đổi dọc theo chiều cao dầm [6] Theo mơ hình giàn 45°, sức chống cắt đạt tới cốt đai bị chảy tương ứng với ứng suất cắt : A vf y v = b ws = ρv.fy (1.8) với: ρv - hàm lượng cốt đai Dạng tổng quát phương trình (1.7) : v = ρv fy.cotgθ (1.9) với θ - góc vết nứt nghiêng Các phương pháp đánh giá khả chịu cắt dải bê tông chịu nén nghiêng vết nứt gọi lý thuyết miền nén (CFT) Vấn đề lý thuyết miền nén xác định góc nghiêng θ Kupfer (1964) Baumann (1972) giới thiệu cách xác định θ cách giả thiết bê tông nứt cốt thép đàn hồi tuyến tính Phương pháp để xác định θ sử dụng trường hợp đặt tải dựa theo phương pháp Wagner – (Đức) phát triển Collins 23 Mitchell vào năm 1974 cho phần tử chịu xoắn áp dụng để thiết kế chống cắt Collins năm 1978 Nếu cốt thép dọc dãn dài theo lượng biến dạng εx, cốt thép ngang bị dãn dài theo lượng εy, bê tông chịu nén xiên bị ngắn lại theo lượng ε2, nên hướng biến dạng nén tìm theo phương trình Wagner (năm 1929): tg²θ = (εx + ε2)/ (εy + ε2) (1.10) Dựa kết nhận từ loạt dầm thí nghiệm, năm 1978 Collins giả thiết mối quan hệ ứng suất nén chính, f2 , biến dạng nén chính, ε2, bê tông nứt xiên khác với đường cong ứng suất nén - biến dạng thơng thường, có từ thí nghiệm nén mẫu bê tơng hình lăng trụ Ơng vịng trịn biến dạng lớn ứng suất nén cần để phá hoại bê tông, f2max, nhỏ Mối quan hệ đưa : 3,6f c' 2γ + 'm εc f2max = (1.11) đó: γm - đường kính vịng trịng biến dạng ( = ε1 +ε2 ); ε 'c - biến dạng mà bê tơng thí nghiệm nén mẫu hình trụ đạt tới ' cường độ chịu nén đặc trưng f c Đối với giá trị f2 < f2max thì: ' ' ε2 = f2 / f c ε c (1.12) Giả thiết bê tông nứt xiên bị phá hoại ứng suất nén nhỏ ứng suất phải truyền qua vết nứt lớn Nếu vết nứt ban đầu tạo thành góc 45° với cốt thép dọc, θ < 45°, trường hợp ρv < ρx , ứng suất cắt đáng kể truyền qua vết nứt ban đầu 24 f2 f2 ε1 ε2 ε2 f2 ' 1.0 f 2max = fc' f 2max fc' f 2max Ec εc' 3.6 fc 1+ 2γm εc' ε2 (ε1+ ε2)/ εc' Hình 1.11 Quan hệ ứng suất - biến dạng bê tông vùng nứt chịu nén Khả bê tông truyền ứng suất cắt qua vết nứt phụ thuộc vào chiều rộng vết nứt, điều cách ngược lại, lại liên quan đến biến dạng kéo bê tông Biến dạng kéo chính, ε1, xác định từ phương trình: ε1 = εx + (εx + ε2 ) cotg²θ (1.13) Đối với ứng suất cắt nhỏ ứng suất gây chảy cốt thép, phương trình đơn giản để xác định góc θ là: nρ x 1+ nρ v tg4 θ = 1+ (1.14) ' ' đó: tỉ lệ mô đun đàn hồi n = Es/Ec Ec = f c / ε c Sau cốt đai chảy, ứng suất cắt tăng góc θ giảm Giảm góc θ làm tăng ứng suất kéo cốt thép dọc ứng suất nén bê tơng Phá hoại dự đoán xảy cốt thép dọc bị chảy, bê tông bị phá hoại Các giá trị dự báo cho mặt cắt ngang mà mơmen khơng Mơmen làm tăng biến dạng kéo dọc εx, điều làm giảm sức chống cắt dầm 25 Vecchio Collins (1986) đưa rằng: Ứng suất nén cực đại, f2max, mà bê tơng chịu bị giảm biến dạng kéo trung bình, ε1, tăng theo quan hệ sau: f c' ' 0,8 + 170 ε f c f2max = ≤ (1.15) Tiêu chuẩn bê tông Na Uy (1989) đưa mối quan hệ tương tự với hệ số 170 giảm xuống 100 Theo Belarbi Hsu (1995) thì: f2max = 0,9f c' + 400ε1 (1.16) Lý thuyết miền nén CFT u cầu việc tính tốn biến dạng nén bê tông, (ε2), kèm với ứng suất nén (f2) Để làm việc Vecchio Collins (1986) giả thiết mối quan hệ ứng suất - biến dạng có dạng đơn giản sau : f2 = f2max [2 (ε2/ ε c ) - (ε2/ ε c )²] ' ' (1.17) đó: f2max xác định từ phương trình (1.18) Đối với dầm BTCT điển hình, hàm lượng cốt thép dọc, ( ρx), vượt nhiều hàm lượng cốt thép đai, (ρv), trường hợp có giảm đáng kể góc nghiêng θ ứng suất nén sau bị nứt Dựa kết thí nghiệm xuất vết nứt dầm BTCT, thấy việc xác định góc nghiêng ứng suất vùng bê tơng bị nứt theo phương trình Wagner đơn giản hoá chấp nhận Trong lý thuyết miền nén CFT, hai giả thiết quan trọng thiết lập bê tông không chịu kéo sau bị nứt góc nghiêng ứng suất nén xiên trùng với góc nghiêng biến dạng Thực tế cho thấy, hướng ứng suất khơng giống với hướng của biến dạng sau bê tông bị nứt Như vậy, thấy rằng: Lý thuyết miền nén bỏ qua đóng góp ứng suất kéo vùng bê tơng bị nứt có ước lượng lớn biến dạng đánh giá thấp cường độ 26 1.5.5 Lý thuyết miền nén cải tiến (Modified Compression Field Theory MCFT)[6][9] Lý thuyết miền nén cải tiến MCFT đưa Vecchio Collins năm 1986, phát triển lý thuyết miền nén CFT có kể tới ảnh hưởng ứng suất kéo vùng bê tông bị nứt Người ta nhận thấy ứng suất cục bê tông cốt thép khác biệt từ điểm đến điểm khác vùng bê tông bị nứt, với ứng suất cốt thép cao ứng suất kéo bê tông thấp điểm nứt Khi xác định giá trị góc nghiêng θ từ phương trình Wagner (phương trình 1.9), điều kiện tương thích liên hệ biến dạng vùng bê tông bị nứt biến dạng cốt thép mô tả theo biến dạng trung bình, biến dạng đo dọc theo chiều dài sở lớn chiều rộng vết nứt Các điều kiện cân bằng, liên hệ ứng suất bê tơng ứng suất cốt thép với lực tác dụng thể theo trị số ứng suất trung bình, tức trị số trung bình ứng suất lấy chiều dài lớn khoảng cách vết nứt Các mối quan hệ xác định từ hình 1.12 theo phương trình sau: ρv.fsy = fcy = v.tgθ - f1 (1.18) ρx.fsx = fcx = v.cotgθ - f1 (1.19) f2 = v(tgθ + cotgθ) - f1 (1.20) Các phương trình cân bằng, mối quan hệ tương thích, quan hệ ứng suất biến dạng cốt thép quan hệ ứng suất - biến dạng bê tông vùng nứt chịu nén cho phép xác định trị số ứng suất trung bình, biến dạng trung bình, góc nghiêng θ cấp tải trọng phá hoại fsy f2 fcy ρ fsy ν ν fsx y ν ν ν 2θ x fcx ρxfsx 27 f1 a, Sơ đồ ứng suất b, Ứng suất trung bình bê tơng Hình1.12 Lý thuyết miền nén cải tiến - Cân theo trị số ứng suất trung bình ρ fsycr ν y νci fsycr 2θ ν fsxcr ν 2θcr νci x ν a, Sơ đồ ứng suất θ ρxfsxcr b, Ứng suất cục bê tông Hình 1.13 Cân theo ứng suất cục vết nứt Từ hình 1.13, ứng suất cốt thép vết nứt xác định: ρv.fsycr = v.tgθ - vci.tgθ ρx.fsxcr = v.cotgθ + vci.cotgθ (1.21) (1.22) Phá hoại phần tử BTCT chịu ảnh hưởng khơng phải từ ứng suất trung bình mà ứng suất cục tác dụng vết nứt Khi kiểm tra điều kiện vết nứt, dạng nứt phức tạp thực tế đơn giản hoá bao gồm loạt vết nứt song song nghiêng góc θ so với thép dọc cách khoảng sθ Có thể nhận thấy ứng suất cắt, (vci), mặt vết nứt làm giảm ứng suất cốt thép ngang, làm tăng ứng suất cốt thép dọc Giá trị cực đại vci lấy theo mối liên hệ chiều rộng vết nứt, (w), kích cỡ cực đại cốt liệu, (a), theo phương trình: 0,18 f 'c 24w 0,3 + a + 16 (MPa,mm) vci ≤ (1.23) Chiều rộng vết nứt lấy khoảng cách vết nứt nhân với biến dạng kéo chính, ε1,(w = ε1sθ) 28 Với tải trọng lớn, biến dạng trung bình cốt đai, ( εy), thơng thường vượt biến dạng chảy cốt thép Trong trường hợp fsy phương trình (1.18) fsycr phương trình (1.21) với ứng suất chảy cốt đai Cân vế phải phương trình thay vci từ phương trình (1.23), có : 0,18 f 'c tgθ 24w 0,3 + a + 16 f1 ≤ (1.24) Việc giới hạn ứng suất kéo trung bình bê tơng nhằm kể tới khả phá hoại theo chế cài chặt cốt liệu, điều đảm nhiệm vai trò truyền ứng suất cắt bề mặt, (vci), dọc theo bề mặt vết nứt Khi ứng suất kéo kể tới, theo lý thuyết MCFT, kể phần tử khơng có cốt đai dự báo sức kháng cắt đáng kể sau nứt Sức kháng cắt dự báo không hàm lượng cốt thép đai gia cường mà lượng cốt thép dọc Tăng lượng cốt thép dọc tăng sức kháng cắt Theo lý thuyết miền nén cải tiến, để xác định khả chịu cắt dầm BTCT dùng phương pháp an tồn dùng biến dạng dọc lớn nhất, ( εx), xảy thân dầm Trong tính tốn thiết kế, εx xác định gần biến dạng chịu kéo giàn tương đương Qua kết thí nghiệm so sánh với lý thuyết, MCFT đưa điểm tiến so với CFT dự báo tin cậy khả kháng cắt cấu kiện Như vậy, từ lâu tác giả nghiên cứu khả chống cắt dầm BTCT mong muốn có phương pháp thích hợp phát triển thiết kế chống cắt Dù có khác biệt phương pháp, kết luận chủ yếu từ phần lớn mơ hình ứng suất kéo bê tông phải xét đến cách trực tiếp Vì vậy, phương pháp sử dụng cơng thức kinh nghiệm tiêu chuẩn hành thay mối liên hệ thiết lập dựa mơ hình giàn 29 Từ mơ hình thấy phát triển mơ hình nghiên cứu khả chịu cắt dầm BTCT theo hướng ba mơ hình mơ hình giàn, mơ hình chống - giằng mơ hình miền nén cải tiến Trong thời gian gần đây, hàng loạt thí nghiệm khả chống cắt dầm BTCT tiến hành cho thấy mơ hình miền nén cải tiến cho kết gần với kết thực nghiệm vùng B Vì vậy, mơ hình thường xem mơ hình tin cậy để đánh giá khả chống cắt dầm BTCT Việc xét đến ảnh hưởng mô men uốn đến khả chịu cắt dầm MCFT tiếp tục nghiên cứu 30 CHƯƠNG TÍNH TỐN CỐT THÉP CHỊU CẮT DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2.1 Tính tốn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 [1][5][10] 2.1.1 Điều kiện tính toán - Đặt Qb.o khả chịu cắt bê tơng khơng có cốt đai, tiêu chuẩn thiết kế cho công thức thực nghiệm [1][5][10]: Q b.o ϕb4 (1 + ϕn )R bt bh o2 = C (2.1) Trong đó: + Rbt : cường độ tính tốn kéo bê tông, cho phụ lục; + b, ho : bề rộng, chiều cao làm việc tiết diện; +C : hình chiếu tiết diện nghiêng; + ϕb4 : hệ số phụ thuộc loại bê tông, cho bảng 2.1; + ϕn : hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc N Khi N lực nén, tính ϕn theo cơng thức (2.2) lấy ϕn khơng lớn 0,5: ϕn = 0,1N R bt bh o (2.2) Khi N lực kéo, tính ϕn theo cơng thức (2.3) đồng thời lấy giá trị tuyệt đối khơng lớn 0,8: ϕn = − 0,2N R bt bh (2.3) - Giá trị Qb.o hạn chế giới hạn (2.4): Qb3 ≤ Q b0 ≤ 2,5R bt bh 31 (2.4) Q b3 = ϕb3 (1 + ϕn )R bt bh (2.5) Trong đó: ϕb3 : hệ số phụ thuộc loại bê tông, cho bảng (2.1) - Tiêu chuẩn quy định điều kiện cho cấu kiện khơng có cốt thép đai chịu cắt là: Q ≤ Q b.o (2.6) Trong đó: Q: lực cắt, xác định từ ngoại lực đặt phía tiết diện nghiêng xét - Từ điều kiện (2.6) suy Q > Qb.o bắt buộc phải tính tốn cốt thép chịu lực cắt - Đối với dầm, điều kiện (2.6) thỏa mãn khơng cần tính tốn phải đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo - Khi điều kiện (2.6) khơng thỏa mãn, cần tính tốn cốt thép chịu lực cắt theo hai điều kiện (2.7) (2.9) 2.1.2 Điều kiện bê tông chịu nén vết nứt xiên Q A ≤ Qbt = 0,3ϕw1ϕb1R b bh (2.7) Trong đó: - QA: lực cắt lớn đoạn dầm xét; - ϕw1 : hệ số xét đến ảnh hưởng cốt thép đai vng góc với trục dọc cấu kiện, xác định theo công thức: ϕw1 = + 5αµ w ≤ 1,3 (2.8) α= (2.9) 32 Es Eb µ= A sw bs (2.10) - Es, Eb: mô đun đàn hồi cốt thép bê tơng; - Asw: diện tích tiết diện ngang lớp cốt đai; - s: khoảng cách lớp cốt đai theo phương trục dầm; - ϕb1 : hệ số xét đến khả phân phối lại nội lực loại bê tông khác ϕb1 = − β R b (2.11) - β: hệ số tùy thuộc loại bê tông, cho bảng 2.1; - Rb: cường độ tính tốn chịu nén bê tơng, cho phụ lục; 2.1.3 Điều kiện độ bền tiết diện nghiêng Hình 2.1 Sơ đồ nội lực tiết diện nghiêng với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép tính tốn độ bền chịu lực cắt Trong trường hợp tổng quát điều kiện độ bền theo công thức (2.12): Q ≤ Q b + Qsw + Qs.inc (2.12) Trong đó: - Qs.inc: khả chống lực cắt cốt thép xiên, dầm khơng có cốt xiên Qs.inc = 0; 33 - Qb: lực cắt riêng bê tông chịu, xác định theo công thức thực nghiệm (2.13) đồng thời lấy Qb không nhỏ giá trị Qbmin xác định theo (2.15); Qb = Mb c (2.13) M b = ϕb2 (1 + ϕf + ϕn )R bt bh 02 (2.14) Q b ≥ Q b = ϕb3 (1 + ϕf + ϕn )R bt bh (2.15) - c: chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm lên trục dọc cấu kiện; - ϕb2 : hệ số phụ thuộc loại bê tông, cho bảng 2.1; - ϕf : hệ số ảnh hưởng cánh chịu nén tiết diện chữ T, xác định theo công thức (2.16) không lớn 0,5; (b 'f − b)h 'f ϕf = 0,75 ≤ 0,5 bh (2.16) - ϕn : hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc N, theo công thức (2.3) - Giá trị (1 + ϕf + ϕn ) trường hợp lấy không lớn 1,5 - ϕb3 : hệ số phụ thuộc loại bê tông, cho bảng 2.1; Bảng 2.1 Giá trị hệ số ϕb2 ϕb3 ϕb4 β Bê tông nặng bê tông tổ ong 2,0 0,6 1,5 0,01 Bê tông hạt nhỏ 1,7 0,5 1,2 0,01 Loại bê tông 34 Bê tơng nhẹ có mác theo khối lượng ≥ D1900 1,9 1,7 ÷ 1,5 0,5 1,2 0,02 ≥ D1800 0,4 1,0 0,02 Chú thích: Khi dùng cốt thép dọc nhóm C-IV; A-IV; A-IIIB cốt thép nhóm A-V; AVI; AT-VII (dùng kết hợp) hệ số ϕb2 , ϕb3 , ϕb4 cần phải nhân với hệ số 0,8 - Qsw : tổng hình chiếu nội lực giới hạn cốt thép đai cắt qua vết nứt nghiêng nguy hiểm, chiếu lên phương vng góc với trục cấu kiện Theo sơ đồ hình 2.1 thì: Qsw = ∑ R sw Asw (2.17) q sw = Đặt: R sw Asw s (2.18) xem qsw khả chịu lực cốt thép đai đem phân bố theo trục dầm Khi cốt đai có bước s khơng đổi phạm vi tiết diện nghiêng thì: Tải FULL (74 trang): https://bit.ly/3rGOXir Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Qsw = q sw c0 (2.19) Giá trị qsw cốt thép đai xác định theo tính tốn cần thỏa mãn điều kiện (2.20): q sw ≥ ϕb3 (1 + ϕf + ϕn )R bt b Q b = 2h (2.20) Trong trường hợp bước cốt thép đai s khơng đổi khoảng xét, hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm C o xác định từ điều kiện cực tiểu (Qb + Qsw) theo công thức (2.21): C0 = (2.21) 35 Mb q sw Giá trị Co công thức (4.14) lấy không lớn 2h o , không lớn giá trị C tiết diện nghiêng xét 2.1.4 Tính tốn theo giáo trình kết cấu bê tơng cốt thép [5] Tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 đưa điều kiện để tính toán cường độ tiết diện nghiêng Để vận dụng tiêu chuẩn vào tính tốn thiết kế, giáo trình kết cấu bê tông cốt thép môn bê tông cốt thép – Trường Đại học xây dựng Hà Nội đưa dẫn công thức tính tốn, có cơng thức diễn giải tính tốn đơn giản 2.1.4.1 Điều kiện tính tốn a Điều kiện để khơng phải đặt cốt thép ngang theo tính tốn Khi thỏa mãn hai điều kiện khơng cần đặt cốt thép ngang: - Điều kiện thứ nhất: Q max < 2,5R bt bh o (2.22) Qmax: lực cắt lớn mép gối tựa - Điều kiện thứ hai: 1,5R bt bh o2 Q≤ c (2.23) Tải FULL (74 trang): https://bit.ly/3rGOXir Trong đó: Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Q: lực cắt tiết diện nghiêng xuất phát từ gối tựa c: hình chiếu tiết diện nghiêng trục cấu kiện, thường khoảng cách từ mép gối tựa đến điểm đặt lực tập trung gần đó; giá trị c khơng lấy cmax: c max = 3h o dầm cmax = 2, 4h o có gối tựa b>5h b Điều kiện để đảm bảo khả chịu ứng suất nén bụng dầm 36 Q ≤ 0,3R b bh o (2.24) Q: lực cắt tiết diện thẳng góc cấu kiện c Điều kiện để đảm bảo cường độ tiết diện nghiêng theo lực cắt Q ≤ Q b + Qsw + Qs.inc (2.25) Trong đó: Q: lực cắt tính tốn; Qb: khả chịu cắt bê tơng; Qsw: khả chịu cắt cốt đai; Qs.inc: khả chịu cắt cốt xiên 2.4.1.2 Tính tốn cốt đai không đặt cốt xiên a Các công thức - Khi khơng có cốt xiên, điều kiện cường độ tiết diện nghiêng c là: Q ≤ Q b + Qsw (2.26) Trong đó: + Q: lực cắt tiết diện nghiêng có chiều dài hình chiếu trục cấu kiện c, tính từ tất lực đặt phía tiết diện nghiêng; + Qb: lực cắt bê tông chịu tiết diện nghiêng c, xác định công thức thực nghiệm, bê tông nặng cấu kiện có tiết diện chữ nhật: Qb = (2.27) Qb khống chế khoảng: 37 4133138 1,5R bt bh o2 c ... thép chịu cắt dầm bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế - So sánh kết tính tốn cốt thép chịu cắt dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế (Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574 :20 12; Tiêu chuẩn. .. khả chịu cắt dầm MCFT tiếp tục nghiên cứu 30 CHƯƠNG TÍNH TỐN CỐT THÉP CHỊU CẮT DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2. 1 Tính tốn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574 :20 12 [1][5][10] 2. 1.1... chịu cắt dầm bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 5574 :20 12; Eurocode ACI 318 -20 02) ” cần thiết có ý nghĩa thực tế Mục đích nghiên cứu Luận văn nghiên cứu tính tốn cốt thép chịu cắt dầm