Nghiên cứu tính toán cốt thép trong dầm bê tông cốt thép chịu uốn theo các tiêu chuẩn tiêu chuẩn việt nam TCVN 5574 2012 ; tiêu chuẩn châu âu eurocode 2 và tiêu chuẩn mỹ ACI 318 2002;

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 Tác giả KS Phạm Thị Quỳnh Nhƣ i LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Thầy hƣớng dẫn tôi, PGS.TS Hà Xuân Chuẩn tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành tốt luận văn Trong suốt trình nghiên cứu, thầy tận tình hƣớng dẫn, trợ giúp động viên nhiều Sự hiểu biết sâu sắc khoa học, nhƣ kinh nghiệm thầy tiền đề giúp đạt đƣợc kết kinh nghiệm quý báu Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cơ Khoa Cơng trình, Viện đào tạo sau đại học Trƣờng đại học Hàng hải Việt Nam tận tình truyền đạt kiến thức năm tơi học tập Với vốn kiến thức tiếp thu đƣợc trình học tập khơng tảng q trình nghiên cứu luận văn mà cịn hành trang quý báu phục vụ cho công việc sau Tôi xin cảm ơn bạn bè gia đình ln bên tơi, cổ vũ động viên để tơi hồn thành tốt luận văn Cuối cùng, tơi xin kính chúc q Thầy, Cơ dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Tôi xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH ix DANH MỤC CÁC BẢNG x MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN .3 1.1.1 Kết cấu bê tông cốt thép .3 1.1.2 Phƣơng pháp tính tốn 1.2 CẤU TẠO VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.2.1 Cấu tạo dầm .5 1.2.2 Vai trò cốt thép dầm 1.2.3 Sự làm việc dầm 1.2.4 Các trƣờng hợp phá hoại dầm .7 1.3 CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ BÊ TÔNG CỐT THÉP HIỆN HÀNH TẠI VIỆT NAM 1.4 NHẬN XÉT .11 CHƢƠNG TÍNH TỐN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 12 2.1 TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574: 2012 3 ,  6 12 2.1.1 Cấu kiện đặt cốt đơn .12 2.1.2 Cấu kiện đặt cốt kép 16 2.2 TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EUROCODE  2 , 4 , 10 20 2.2.1 Cấu kiện đặt cốt đơn .20 2.2.2 Cấu kiện đặt cốt kép 24 iii 2.3 TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318- 2002   , 11 28 2.3.1 Cấu kiện đặt cốt đơn .28 2.3.2 Cấu kiện đặt cốt kép 35 CHƢƠNG VÍ DỤ TÍNH TỐN .42 3.1 VÍ DỤ .42 3.1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 42 3.1.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode .44 3.1.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 45 3.2 VÍ DỤ .47 3.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 48 3.2.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode .49 3.2.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 50 3.3 VÍ DỤ .51 3.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 51 3.3.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode .52 3.3.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 53 3.4 VÍ DỤ .55 3.4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 55 3.4.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode .55 3.4.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 56 3.5 MỘT SỐ NHẬN XÉT RÚT RA TỪ CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN 57 3.5.1 Nhận xét khác tiêu chuẩn 57 3.5.2.Ƣu, nhƣợc điểm đề xuất phạm vi ứng dụng tiêu chuẩn .58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012 Chữ viết tắt M Mgh M rp Rb Rs, Rsc Giải thích Mơmen uốn lớn mà cấu kiện phải chịu, tải trọng tính tốn gây Mơmen đảm bảo cho tiết diện không vƣợt trạng thái giới hạn cƣờng độ Mơmen uốn co ngót gây Cƣờng độ chịu nén tính tốn bê tơng Cƣờng độ chịu kéo cƣờng độ chịu nén tính tốn cốt thép x Chiều cao vùng bê tông chịu nén B Bề rộng tiết diện ho Chiều cao làm việc tiết diện h m Chiều cao tiết diện Khoảng cách từ mép chịu kéo tiết diện đến trọng tâm cốt thép chịu kéo chịu nén Mơmen qn tính trục trung hịa diện tích vùng bê tơng chịu nén Mơmen qn tính trục trung hịa diện tích diện tích cốt thép chịu kéo Mơmen qn tính trục trung hịa diện tích cốt thép chịu nén Mơmen tĩnh trục trung hịa diện tích vùng bê tơng chịu kéo Ứng suất cốt thép Hệ số phụ thuộc vào chiều cao vùng bê tông chịu nén chiều cao tiết diện Hệ số phụ thuộc vào chiều cao giới hạn vùng bê tông chịu nén chiều cao tiết diện Hệ số qui định điều kiện phá hoại dẻo tiết diện R Hệ số qui định điều kiện hạn chế phá hoại dẻo tiết diện s Hệ số phụ thuộc vào nhóm cốt thép b Hệ số phụ thuộc vào cấp bền bê tông U Tải trọng tác dụng đƣợc tính tốn từ tổ hợp lực a, a ' Ibo Iso I‟ so Sbo s  R v  Hệ số giảm độ bền, phụ thuộc trạng thái biến dạng kết cấu Rn Độ bền cấu kiện bê tông cốt thép As, A‟ s Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo chịu nén Asmax, A‟ smax Diện tích tiết diện ngang lớn cốt thép chịu kéo chịu nén Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Chữ viết tắt M Mbal Giải thích Mơmen uốn lớn mà cấu kiện phải chịu, tải trọng tính tốn gây Mômen uốn giới hạn cấu kiện Es Mô đun đàn hồi cốt thép Ecm Mô đun đàn hồi bê tông F Tải trọng ( tác động) Fc Khả chịu lực bê tông chịu nén ( trƣờng hợp đặt cốt đơn) Fcc Khả chịu lực bê tông chịu nén( trƣờng hợp đặt cốt kép) Fcbal Khả chịu lực giới hạn bê tông Fst Khả chịu lực cốt thép chịu kéo Fsc Khả chịu lực cốt thép chịu nén  st Biến dạng cốt thép chịu kéo  sc Biến dạng cốt thép chịu nén  cu Biến dạng giới hạn cốt thép fck Cƣờng độ chịu nén mẫu trụ bê tông 28 ngày tuổi fcd Cƣờng độ chịu nén tính tốn bê tơng fsc Ứng suất cốt thép chịu nén fyk Cƣờng độ chịu kéo đặc trƣng cốt thép fyd Ứng suất cốt thép chịu kéo fctm Giá trị trung bình cƣờng độ chịu kéo bê tơng s hệ số an tồn riêng cƣờng độ cốt thép c hệ số an toàn riêng cƣờng độ bê tông x Khoảng cách từ mép bê tơng chịu nén tới trục trung hịa x bal Khoảng cách giới hạn từ mép bê tông chịu nén tới trục trung hòa vi z Cánh tay đòn b Bề rộng tiết diện ngang d Chiều cao làm việc tiết diện ho Chiều cao làm việc tiết diện h Chiều cao tiết diện mặt phẳng uốn L Nhịp dầm K Kbal Hệ số phụ thuộc vào phân bố mômen theo trục dầm MRd Khả chịu lực tiết diện s a, a‟ As, A‟ s Hệ số phụ thuộc vào phân bố mômen giới hạn theo trục dầm Chiều cao khối ứng suất nén quy đổi Khoảng cách từ mép chịu kéo tiết diện đến trọng tâm cốt thép chịu kéo chịu nén Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo chịu nén Asmax, A‟ smax Diện tích tiết diện ngang lớn cốt thép chịu kéo chịu nén Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 Chữ viết tắt Giải thích Mu Es Mơmen 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 Mô men quán tính trục qua trọng tâm tiết diện trƣờng hợp tiết diện khơng có khe nứt Mơ đun đàn hồi cốt thép Ec Mô đun đàn hồi bê tông C Tải trọng động (tác động ) Cc Khả chịu lực bê tông chịu nén T Khả chịu lực cốt thép chịu kéo Cs Khả chịu lực cốt thép chịu nén  cu Biến dạng bê tông chịu nén t Biến dạng cốt thép chịu kéo  's Biến dạng cốt thép chịu nén Mn Ma Icr vii f 'c Cƣờng độ chịu nén bê tông fr Cƣờng độ chịu kéo bê tông fy Cƣờng độ chịu kéo cốt thép a Chiều cao vùng bê tông chịu nén d Khoảng cách từ mép biên vùng nén tới lớp thép chịu kéo d‟ Khoảng cách từ mép biên vùng nén tới thép chịu kéo c : Độ cao vùng bê tông chịu nén trƣờng hợp cân b Bề rộng tiết diện ngang  Hệ số giảm độ bền cấu kiện  Hàm lƣợng cốt thép max yt h As, A‟ s Hàm lƣợng cốt thép lớn Khoảng cách mép biên chịu kéo tiết diện đến trọng tâm diện tích đổi Chiều cao tiết diện mặt phẳng uốn Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo chịu nén Asmax, A‟ smax Diện tích tiết diện ngang lớn cốt thép chịu kéo chịu nén viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Các dạng tiết diện dầm 1.2 Các loại cốt thép dầm 1.3 Các dạng khe nứt dầm đơn giản 1.4 Phối cảnh cơng trình khu thƣơng mại Vĩnh Trung Plaza 1.5 Phối cảnh cơng trình Indochina Riverside tower 10 2.1 Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt đơn ( TCVN 5574 : 2012) 12 2.2 Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt kép ( TCVN 5574 : 2012) 17 2.3 Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt đơn ( Eurocode 2) 20 2.4 Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt kép (Eurocode 2) 24 2.5 Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt đơn ( ACI 318 - 2002) 28 2.6 Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt kép (ACI 318 - 2002) 34 3.1 Sơ đồ tải trọng ví dụ 41 3.2 Sơ đồ tải trọng ví dụ 46 3.3 Sơ đồ tải trọng ví dụ 50 ix DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.1 Kết tính tốn cốt thép ví dụ 46 3.2 Kết tính tốn cốt thép ví dụ 49 3.3 Kết tính tốn cốt thép ví dụ 53 3.4 Kết tính tốn khả chịu lực dầm 55 3.5 So sánh quy trình tính tốn cốt thép 56 x  1 R 1   2m n m  fy   290  =5,98.10 3   2x28,6     28,6 53000    Diện tích cốt thép (cốt đơn ): As = bd = 5,98.10 3 x 8,76 x17,86 = 0,93 in = 6,04 cm2 Tính a: a As f y 0,85f 'c b  0,93x53 = 3,04 in 0,85x2,102x8,76 Tính mơ men phần bê tông vùng bê tông vùng nén chịu đƣợc: 3,04   Mn = As fy (d – a/2)= 0,93x5317,86    805k  in   Bảng 3.1 Kết tính tốn cốt thép ví dụ Tiêu chuẩn TCVN 5574 2012 Eurocode ACI 318 – 2002 Nhịp biên Gối Nhịp Gối Nhịp (cm ) (cm ) (cm ) (cm ) (cm ) 8 5,28 5,28 5,28 8,727 8,727 5,64 5,64 5,64 9,235 9,235 6,04 6,04 6,04 3.2 VÍ DỤ Cho dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố với số liệu nhƣ sau: nhịp l=6m; b x h = 25 x 50 cm; Tĩnh tải tính tốn g tt = 20 kN/m, hoạt tải tính tốn p tt =30 kN/m Bê tơng có cƣờng độ chịu nén 145 KG/cm , cốt thép có cƣờng độ chịu kéo 365 Mpa Xác định diện tích cốt thép dầm? 47 p (kN/m) 500 g (kN/m) A B 250 6000 Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng ví dụ 3.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 Căn vào cấp bền bê tơng nhóm cốt thép ta có: Rb = 14,5 Mpa; Rsc = Rs = 365 Mpa Tổng tải trọng tính tốn: q tt  g tt  ptt  20  30  50 kN/m Mô men lớn tổng tải trọng gây ra: q tt l2 50x62 M= = = 225 (kN.m) 8 Giả thiết a = cm, tính đƣợc ho = 50 – 5= 45 cm Tính R  R   Rs 1   sc,u 1    1,1  0,85  0,008x14,5  0,564 365  0,85  0,008x14,5  1 1  400  1,1  Tính  R :  R = R 1  0,5R  = 0,564(1- 0,564 x 0,5) = 0,404 Tính  m : M 225x106 m =   0,296   R  0,404 R b bh o2 14,5x250x4502 Do dầm đặt cốt đơn Tra bảng phụ lục đƣợc   0,820 Tính As: 48 M 225x106 As    1670 mm = 16,70cm R sh o 365x0,820x450 3.2.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Căn vào cấp bền bê tơng nhóm cốt thép, ta có: fck = 14,5 Mpa; fyd = 365 Mpa Tổng tải trọng tính toán: q tt  g tt  ptt  20  30  50 kN/m Mô men lớn tổng tải trọng gây ra: M= q tt l2 50x62 = = 225 (kN.m) 8 Giả thiết d = 45 cm a‟ = cm Kiểm tra điều kiện hạn chế: M 225x106 K   0,296  0,167 bd f ck 250x4502 x14,5 Do phải đặt cốt kép Để tận dụng hết khả chịu nén bê tơng ta chọn: x = 0,45d = 0,45x 45 = 20,25 cm; z = zbal = 0,82d = 0,82x45 = 36,9 cm; a'   0,247  0,38 nên fsc = fyd = 365 Mpa x 20,25 Tính A‟s: M  0,167f ck bd As '  fsc  d  a ' As '  225x106  0,167x14,5x250x4502  502mm2  5,02cm2 365x  450  50  Tính As: K balf ck bd fsc As   As ' f yd z bal f yd 0,167x14,5x250x4502 365 As   x502  1412mm2  14,12cm2 365x369 365 49 3.2.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 Chuyển đổi đơn vị từ hệ SI sang US ta có: b = 25 cm = 10 in; h = 50 cm = 19,85 in; l = 6m = 236,3 in d = 45 cm= 17,86 in; f‟ c = 14,5 Mpa = 2,102 ksi; fy = 53 ksi; Es = 29000 ksi Tổng tải trọng tính tốn: w tt  w D tt  w L tt = 50 kN/m = 285,7 lb/in Mô men lớn tổng tải trọng gây ra: w tt l2 285,7x236,32 M= = = 1994452 (lb-in)= 1994,452 (k- in) 8 Giả thiết hệ số giảm độ bền   0,9 (giả thiết tính tốn phá hoại dẻo) Xác định Rn: Mn = M 1994452   2216058 (k- in) 0,9 0,9 Rn = Mn 2216058   694,7 lb/in 2 bd 10x17,86 Tính số m: m= fy 0,85f 'c  53  23 0,85x2,102 1 R   1   2m n m  fy  1 694,7    1   2x23  =0,01608  23 53000    Diện tích cốt thép (cốt đơn ): As = bd = 0,01608x10x17,86 = 2,87 in = 18,53 cm2 Tính a : a= As f y 0,85f 'c b  2,87x53 =8,22 in 0,85x2,102x10 Tính mơ men phần bê tơng vùng bê tơng vùng nén chịu đƣợc: 8,22   Mn = As fy (d – a/2)= 2,87x53 17,86    2091,5k  in   50 Bảng 3.2 Kết tính tốn cốt thép ví dụ Tiêu chuẩn As ( cm2 ) TCVN 5574 -2012 16,70 Eurocode 14,12 ACI 318 - 2002 18,53 A‟ s( cm2 ) As + A‟s( cm2 ) 16,70 5,02 19,14 18,53 3.3 VÍ DỤ Xét dầm bẹt đơn giản chịu tải trọng phân bố với số liệu nhƣ sau: nhịp l = 10m; b = 80cm; h = 50 cm; Tĩnh tải tính tốn g tt = 60 kN/m, hoạt tải tính tốn p tt = 70 kN/m Xác định diện tích cốt thép dầm? Biết bê tơng có cƣờng độ chịu nén 145 KG/cm , cốt thép có cƣờng độ chịu kéo 365 Mpa p (kN/m) g (kN/m) A B 10000 Hình 3.3 Sơ đồ tải trọng ví dụ 3.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 Căn vào cấp bền bê tơng nhóm cốt thép ta có: Rb = 14,5 Mpa ; Rsc = Rs = 365 Mpa Tổng tải trọng tính tốn: q tt  g tt  ptt  60  70  130 kN/m Mô men lớn tổng tải trọng gây ra: q tt l2 130.102 M= = = 1625 (kN.m) 8 Giả thiết a = cm, tính đƣợc ho = 50 – = 43 cm 51 Tính R  R   Rs 1   sc,u 1    1,1  0,85  0,008x14,5  0,564 365  0,85  0,008x14,5  1 1  400  1,1  Tính  R :  R = R 1  0,5R  = 0,564(1- 0,564 x 0,5) = 0,404 Tính  m : M 1625x106 m =   0,732   R  0,395 R b bh o2 14,5x800x4302 Do phải đặt cốt thép kép Giả thiết a‟ = cm Tính A‟ s = 53,97 cm2 Tính A s R R b bh 02 R sc 0,541x14,5x800x430 365 As   As '   x5397 Rs Rs 365 365 As  13045mm2  130,45cm2 3.3.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Căn vào cấp bền bê tơng nhóm cốt thép, ta có: fck = 14,5 Mpa; fyd = 365 Mpa Tổng tải trọng tính tốn: q tt  g tt  ptt  60  70  130 kN/m Mô men lớn tổng tải trọng gây ra: q tt l2 130.102 M= = = 1625 (kN.m) 8 Giả thiết d = 43 cm a‟ = cm Kiểm tra điều kiện hạn chế: M 1625x106 K   0,732  0,167 bd f ck 800x4302 x14,5 52 Do phải đặt cốt kép Để tận dụng hết khả chịu nén bê tơng ta chọn: x = 0,45d = 0,45x 43 =19,35 cm; z = zbal = 0,82d = 0,82x43 = 35,26 cm; a'   0,258  0,38 nên fsc = fyd = 365 Mpa x 19,35 Tính A‟s : As '  M  0,167f ck bd 1625x106  0,167x14,5x800x4302  fsc  d  a ' 365x  430  50  As '  9044mm2  90,44cm2 Tính As : K balf ck bd fsc 0,167x14,5x800x4302 365 As   As '   x9044 f yd z bal f yd 365x3526 365 As  9332mm2  93,32cm2 3.3.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 Chuyển đổi đơn vị từ hệ SI sang US ta có: b = 80 cm = 31,76 in; h = 50 cm = 19,85 in; l = 10 m = 397 in d = 43 cm= 17,07 in; f 'c = 14,5 Mpa = 2,102 ksi; fy = 53 ksi; Es = 29000 ksi Tổng tải trọng tính tốn: w tt  w D tt  w L tt = 130kN/m = 743 lb/in Mô men lớn tổng tải trọng gây ra: w tt l2 743x397 M= = = 14638000 (lb-in) = 14638 (k- in) 8 Giả thiết hàm lƣợng cốt thép   max  0,75b  f '  87   max  0,75 0,85 c 1   f y  87  f y    53 2,102   87   max  0,75 0,85 0,85     0,013 53  87  53    Diện tích cốt thép (cốt đơn ) lớn nhất: Asmax = max bd = 0,013x31,76x17,07 = 7,04 in Tính a: a As f y 0,85f 'c b  7,04x53  6,35in 0,85x2,102x31,76 Suy c = 7,57 in Tính mơ men phần bê tơng vùng bê tơng vùng nén chịu đƣợc: 6,35   Mns = As fy (d – a/2)= 7,04x53 17,07    5184k  in   Tính mơ men cịn lại dồn cho thép chịu nén: Mnc = Mu – Mns = 14638 – 5184 = 9454 k-in Tính Cs: Cs = Tính M nc 9454   627kips d  d ' 17,07  1,99 s '  0,03 c  d' 7,57  1,99  0,03  0,0022   y  0,0013 c 7,57 Vậy thép vùng nén chảy dẻo Tính diện tích thép: A‟ s = Cs f y  0,85f 'c A‟ s = 627  12,25in  79,02cm 53  0,85x2,102 As = 0,85f c 'ab  Cs fy As = 0,85x2,102x6,35x31,76  627  18,86in  121,7cm2 53 54 Bảng 3.3 Kết tính tốn cốt thép ví dụ Tiêu chuẩn As( cm2 ) A‟ s( cm2 ) As + A‟s( cm2 ) TCVN 5574 -2012 130,45 53,97 184,42 Eurocode 93,32 90,44 183,76 ACI 318 - 2002 121,7 79,02 200,72 3.4 VÍ DỤ Xác định khả chịu lực dầm có tiết diện chữ nhật b x h = 20 x 45 cm, cốt thép dọc chịu kéo 20 , bê tơng có cƣờng độ chịu nén 145 KG/cm , cốt thép có cƣờng độ chịu kéo 365 Mpa ? 3.4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 Căn vào cấp bền bê tông nhóm cốt thép ta có: Rb = 14,5 Mpa ; Rsc = Rs = 365 Mpa Giả thiết a = cm, tính đƣợc ho = 45 – = 42 cm Tính R  R  Tính    Rs 1   sc,u 1    1,1  0,85  0,008x14,5  0,564 365  0,85  0,008x14,5  1 1  400  1,1  R s As 365x942   0,27 < R  0,564 R b bh o 14,5x200x420 Tra bảng đƣợc:  m = 0,234 Mgh =  m Rbbh o2 = 0,234x14,5x200x420 =119,7.10 Nmm=119,7 kNm 3.4.2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Căn vào cấp bền bê tơng nhóm cốt thép, ta có: 55 fck = 14,5 Mpa; fyd = 365 Mpa Giả thiết a = 3cm, tính đƣợc d = 42 cm Xác định s: s= f yd As 0,567f ck b  365x942  209mm 0,567x14,5x200 Suy ra: x = s/0,8= 261,2 mm > 0,45d = 189 mm Có thể chọn x = 0,45d = 189 mm Mô men chịu uốn tiết diện là: MRd = 0,167fckbd = 0,167x14,5x200x420 =98,37.10 Nmm= 98,37kNm 3.4.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002 Chuyển đổi đơn vị từ hệ SI sang US ta có: b = 20 cm = 7,86 in; h = 45 cm = 17,7 in; d = 42 cm = 16,5 in; f‟ c = 14,5 Mpa = 2,102 ksi; fy = 53 ksi; Es = 29000 ksi As = 9,42 cm =1,46 sq.in Tính a : a= As f y 0,85f 'c b  1,46x53  5,3in 0,85x2,102x7,86 Lấy hệ số 1 = 0,8 Xác định tỷ số: c/dt = a 5,3   0,40 < 0,6 Suy tiết diện thuộc loại 1d t 0,8x16,5 phá hoại dòn, hệ số giảm bền   0,9 Tính Mn = Asfy (d – a/2)= 1,46x53x(16,5 - 5,3 )x =89,3 ft- kips=121kNm 12 Khả chịu lực dầm: Mu = M n  0,9x132 = 108 kNm Bảng 3.4 Kết tính tốn khả chịu lực dầm Tiêu chuẩn Khả chịu lực dầm (kNm) TCVN 5574 -2012 119,7 56 Eurocode 98,37 ACI 318 - 2002 108 3.5 MỘT SỐ NHẬN XÉT RÚT RA TỪ CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN 3.5.1 Nhận xét khác tiêu chuẩn Trên ví dụ tốn tính tốn dầm bê tông cốt thép thông thƣờng nhƣng đƣợc giải theo ba tiêu chuẩn (TCVN 5574: 2012; Eurocode ACI 3182002), thơng qua ví dụ ta đƣa số nhận xét sau: - Kết tính tốn Tiêu chuẩn có khác biệt khác cơng thức tính việc chuyển đội hệ đơn vị SI sang US tiêu chuẩn Mỹ ACI 318 – 2002 Dẫn đến diện tích cốt thép chịu nén: Theo Tiêu chuẩn TCVN5574: 2012 có giá trị nhỏ ba Tiêu chuẩn (TCVN 5574: 2012; Eurocode ACI318 - 2002) - Ở ví dụ 2, tính cốt thép theo tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode phải đặt cốt thép chịu kéo cốt thép chịu nén nhƣng theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574 - 2012 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318 - 2002 cần đặt cốt thép chịu kéo mà không cần đặt cốt thép chịu nén Do điều kiện hạn chế phá hoại dẻo Tiêu chuẩn Eurocode nhỏ, lại lấy hệ số an toàn lớn nhiều so với Tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2012 Tiêu chuẩn ACI 318 – 2002 - Nhận xét quy trình tính tốn cốt thép (cốt kép) Bảng 3.5 So sánh quy trình tính toán cốt thép TCVN 5574 - 2012 Eurocode ACI 318 - 2002 - Khống chế chiều cao - Khống chế chiều cao - Xem xét điều kiện để vùng bê tông chịu nén để vùng bê tông chịu nén cốt thép vùng nén chảy tận dụng hết khả để tận dụng hết khả dẻo theo hàm lƣợng thép chịu nén bê tông để chịu nén bê tông và tỷ số d‟/a so với tỷ số cho ứng suất cốt thép chịu ứng suất cốt thép d‟/a giới hạn để tính tốn nén đạt tới trị số R sc: chịu nén đạt tới trị số fyd: 57  x  R m  R ho x  0,45d a‟/x  0,38 - Diện tích cốt thép chịu - Diện tích cốt thép chịu - Diện tích cốt thép chịu kéo lớn nhiều so kéo diện tích cốt thép kéo diện tích cốt thép với diện tích cốt thép chịu chịu nén chênh lệch chịu nén chênh lệch nén Do tổng diện không vƣợt lần Do không vƣợt lần Do tích cốt thép lớn, việc bố tổng diện tích cốt tổng diện tích cốt trí cốt thép vùng kéo gặp thép lớn, việc bố trí cốt thép lớn, việc bố trí cốt khó khăn để thỏa mãn thép dễ dàng, thỏa mãn thép dễ dàng, thỏa mãn điều kiện cấu tạo thi điều kiện cấu tạo điều kiện cấu tạo công thi công thi công - Khi cơng trình địi hỏi - Khi cơng trình địi hỏi - Khi cơng trình địi hỏi phải thiết kế kháng chấn phải thiết kế kháng chấn phải thiết kế kháng chấn A‟ s> 50%As việc tính A‟ s> 50%As việc tính A‟ s> 50%As việc tính tốn bố trí cốt thép tốn bố trí cốt thép tốn bố trí cốt thép khơng kinh tế kinh tế kinh tế - Khi bố trí cốt thép chịu nén,Tiêu chuẩn TCVN 5574: 2012 chƣa đề cập cụ thể đến hạn chế hàm lƣợng cốt thép chịu nén 3.5.2.Ưu, nhược điểm đề xuất phạm vi ứng dụng tiêu chuẩn Từ nhận xét đánh giá thấy ba Tiêu chuẩn tính tốn cốt thép (TCVN 5574 : 2012; Eurocode ACI 318 – 2002) có ƣu điểm nhƣợc điểm khác nhau: - Tiêu chuẩn TCVN 5574 : 2012 có giá trị nhỏ Tiêu chuẩn nhiên tính tổng diện tích cốt thép chịu lực vùng kéo vùng nén giá trị xấp xỉ gần Bên cạnh bố trí cốt thép chịu nén, Tiêu chuẩn TCVN 5574 : 2012 chƣa đề cập cụ thể đến hạn chế hàm lƣợng cốt thép chịu nén - Tiêu chuẩn Eurocode ACI 318 – 2002 việc bố trí cốt thép dễ dàng, thỏa mãn điều kiện cấu tạo thi cơng; Khi cơng trình đòi hỏi phải thiết kế kháng chấn A‟ s> 50%As việc tính tốn bố trí cốt thép kinh tế 58 - Tiêu chuẩn ACI 318- 2002 có điều khoản tính tốn rõ ràng đơn giản Tuy nhiên Việt Nam đơn vị đo lƣờng sử dụng thống theo chuẩn đo lƣờng quốc tế SI Đó điều quen thuộc với từ trƣờng phổ thông đời sống ngày Tiêu chuẩn thiết kế ACI 318- 2002 dùng đơn vị đo lƣờng Mỹ US, sử dụng tiêu chuẩn ACI 318- 2002 phải chuyển đổi đơn vị tính toán từ hệ SI sang hệ US Đơn vị đo lƣờng vấn đề phức tạp Mỹ Và điểm hạn chế sử dụng tiêu chuẩn ACI 318- 2002 Bên cạnh Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode tiêu chuẩn thể rõ làm việc dầm chịu uốn cắt Nhƣ Tiêu Chuẩn Châu Âu Eurocode có nhiều ƣu điểm để áp dụng rộng rãi thiết kế cơng trình bê tơng cốt thép đạt hiệu kỹ thuật kinh tế 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Các kết tính tốn theo tiêu chuẩn khác đƣơng nhiên có giá trị khơng giống nhau.Việc đồng thời áp dụng Tiêu chuẩn nƣớc vào việc thiết kế kết cấu bê tông cốt thép tất yếu.Từ đánh giá, so sánh giúp kỹ sƣ xây dựng tìm hiểu, tiếp cận ngun lý, giả thiết hệ thống Tiêu chuẩn khác giới xu hòa nhập toàn cầu Kiến nghị Nên xem xét giải pháp tăng đồng thời bề rộng dầm bố trí cốt thép vùng nén để đạt hiệu kinh tế cao Hƣớng phát triển đề tài Nghiên cứu cách tính tốn dầm bẹt bê tông cốt thép đặt cốt thép theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5574:2012 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Nguyễn Đình Cống (2009), Tính tốn thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn TCVN365-2005, Nhà xuất Xây dựng , Hà Nội Nguyễn Trung Hòa (2006), Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode EN2-Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Phan Quang Minh, Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2008), Tính tốn bê tơng cốt thép- phần cấu kiện bản, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong (2010), Kết cấu bê tông cốt thép thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 365 -2005 (2005), Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Trần Mạnh Tuân (2009), Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-2002, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội TS Phạm Toàn Đức, So sánh kết tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo Tiêu chuẩn nước ngồi Tiêu chuẩn Việt Nam thơng qua số trường hợp điển hình TS Phùng Ngọc Dũng, Ths Lê Thị Thanh Hà, Phân tích thiết kế dầm bê tông cốt thép chịu uốn tiết diện nghiêng theo ACI 318, Eurocode TCVN 5574:2012 Tiếng Anh 10 EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures 11 ACI 318 -2002: Building code requirement for structural concrete and commentary 61 ... Chƣơng nghiên cứu lý thuyết tính tốn cốt thép chịu uốn dầm BTCT theo ba tiêu chuẩn thông dụng thiết kế kết cấu: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574: 20 1 2; Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318. .. tính toán phù hợp để đạt hiệu kỹ thuật kinh tế Mục đích nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu tính tốn cốt thép dầm bê tông cốt thép chịu uốn theo tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574: 20 12 ; Tiêu. .. Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 20 02 50 3.3 VÍ DỤ .51 3.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574: 20 12 51 3.3 .2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode . 52 3.3.3 Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 20 02