Tính toán chọc thủng theo TCVN 5574:2018

Bài báo này đề cập tới một số điểm cần lưu ý khi áp dụng TCVN 5574:2018 để tính toán chọc thủng và làm rõ được cách tính toán mới, cũng như thiết lập được sơ đồ khối để có thể sử dụng trong thực tế tính toán thiết kế. Bài báo cũng đã thiết lập được công thức tính mô men kháng uốn cho các trường hợp cụ thể dùng trong tính toán chọc thủng.

QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN TÍNH TỐN CHỌC THỦNG THEO TCVN 5574 : 2018 TS LÊ MINH LONG Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Trong tiêu chuẩn TCVN 5574:2018, thay cho TCVN 5574:2012, có thay đổi đáng kể tính tốn chọc thủng cho cấu kiện phẳng so với phiên cũ TCVN 5574:2012, kể đến ảnh hưởng mô men Tiêu chuẩn [2] khắc phục vấn đề tác giả nhóm soạn thảo [2] nói viết [5] dự thảo tiêu chuẩn [2] dạng dự thảo TCVN 5574:2017 Theo đó, tiêu chuẩn [2] sử dụng mơ hình tính tốn chọc uốn, tác dụng vùng chọc thủng Bài báo đề cập tới số điểm cần lưu ý áp dụng TCVN thủng áp dụng tiêu chuẩn cũ [1] có số điều chỉnh để kể đến ảnh 5574:2018 để tính tốn chọc thủng làm rõ cách tính tốn mới, thiết lập sơ đồ hưởng mô men uốn tác dụng mà tiêu chuẩn cũ [1] chưa kể đến Trong phần tính khối để sử dụng thực tế tính tốn thiết kế Bài báo thiết lập cơng thức tính mơ men kháng uốn cho trường hợp cụ thể dùng tính tốn chọc thủng chọc thủng tiêu chuẩn [2] có điểm cần lưu ý áp dụng thực tế Để làm rõ điều này, báo tập trung phân tích điểm cần lưu ý Ngồi ra, báo thiết lập trình tự tính tốn tổng qt sơ đồ khối chi tiết cho trường hợp tính tốn Từ khóa: chọc thủng, bê tơng cốt thép, cấu kiện phẳng Abstract: In the new version TCVN 5574:2018 replacing TCVN 5574:2012, there are significant changes in punching shear design for flat elements compared between the new and the old versions, that is, the influences of bending moment acting at punching shear zone have been taken into account This paper provides some remarks when using TCVN 5574:2018 for punching shear design, explaining the new design method, as well as providing flow-chats for ease of practical calculations This paper also establishes the formulae to calculate the section modulus for specific cases in punching shear design Key word: punching shear, reinforced concrete, flat element Mở đầu Một điểm tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 [2] so với tiêu chuẩn cũ TCVN khác nhằm giúp cho việc tính toán thiết kế thực tế thuận lợi Các ngun tắc chung 2.1 Về tính tốn Theo quan điểm tiêu chuẩn [2], tính tốn chọc thủng tiến hành cấu kiện bê tơng cốt thép dạng phẳng (có thể sàn, móng) có tác dụng lực cục (vng góc với mặt phẳng cấu kiện) đặt tập trung – lực tập trung mô men uốn tập trung Cũng tiêu chuẩn cũ [1], vùng chọc thủng trực tiếp quy ước tiêu chuẩn [2] có dạng tháp với góc 45° hình Tiết diện tính tốn thứ tiết diện nằm cách vùng truyền lực lên cấu kiện khoảng h0/2, vng góc với trục dọc nó, nơi có lực tiếp tuyến tác dụng lên bề mặt lực tập trung mô men uốn tập trung gây 5574:2012 [1] phần tính tốn chọc thủng cấu kiện phẳng dạng sàn, Lực tiếp tuyến tác dụng diện tích tiết móng Trước tiêu chuẩn cũ [1] đưa cách tính diện tính tốn phải chịu bê tơng với cường đơn giản, kể đến tác dụng lực tập trung (lực độ chịu kéo dọc trục Rbt cốt thép chọc thủng) mà không kể đến ảnh hưởng ngang với cường độ chịu kéo Rsw nằm khoảng mô men uốn tác dụng theo hai phương từ h0/3 đến h0 tính từ biên diện chịu tải (hình 18 thực tế thường xảy tiêu chuẩn [2]) Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 65 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN cần xét đường bao quanh diện chịu tải (diện tích tiết diện cột) nằm cách mặt bên cột khoảng h0/2, h0 chiều cao tính tốn Khi cột nằm biên góc cấu kiện phẳng tiết diện nguy hiểm tiết diện có đường bao khơng khép kín Khi cần phải xét hai phương án đường bao (khơng khép kín khép kín) phương án cho khả chống chọc thủng nhỏ phương án chọn Các phương án đường Cột F1 h0 /2 F t t M M2 Tháp chọc thủng Bản h0 /2 M1 Đường bao F2 tiết diện tính tốn Cột bao tính tốn thể hình 15 tiêu chuẩn [2] Ngoài ra, tiêu chuẩn [2] quy định cần kiểm tra tiết diện thứ hai có chu vi đường bao nằm cách hàng cốt thép ngang h0/2 Điều giống tiêu chuẩn châu Âu [6] nói chu vi sở thứ hai Hình Mơ hình tính tốn quy ước Khi có tác dụng lực tập trung (lực chọc thủng) lực tiếp tuyến bê tơng cốt thép chịu lấy lực phân bố tồn diện tích tiết diện tính tốn Khi có tác dụng mơ men uốn tập trung lực tiếp tuyến lấy lực thay đổi tuyến tính dọc theo chiều dài tiết diện tính tốn theo phương tác dụng mô men uốn với lực tiếp tuyến lớn ngược dấu biên tiết diện ngang tính tốn theo phương Khả chống chọc thủng tiết diện cho chu vi bê tông chịu Phần lớn công thức tiêu chuẩn [2] phục vụ cho trường hợp cốt thép ngang đặt theo hai phương (swx = swy) Khi cốt thép đặt theo phương với bước khác (swx  swy) đặt tập trung theo trục diện truyền tải (nếu hợp lý hơn) dựa theo nguyên tắc để xác định đường bao bê tơng, đường bao cốt thép tính mơ men kháng uốn đường bao bê tông Về nguyên tắc, kiểm tra khả chống chọc thủng trước tiên kiểm tra trường hợp cấu kiện không đặt cốt thép ngang, không đủ cần bổ sung cốt thép ngang để tham gia chống chọc thủng với bê tông Trong trường hợp, xác định diện tích tính tốn việc đường bao cốt thép ngang Khi cốt thép ngang đặt tập trung theo trục diện truyền tải đường bao bê tông đường bao cốt thép ngang khác (hình 2) Nguyên tắc áp dụng cho cốt thép ngang đinh chịu cắt bố trí tập trung theo trục nêu theo đường xuyên tâm xác định đường bao mô men kháng uốn đường bao tiết diện ngang tính tốn điểm mấu chốt tốn tính chọc thủng Khái niệm “đường bao tính tốn” tương đương với khái niệm “chu vi sở” EN 1992-1-1 [6] Đường bao khép kín khơng khép kín Khi diện truyền tải gây chọc thủng nằm phía cấu kiện phẳng, ví dụ cột nằm phía bản, Y (Y1) Các phương án trình bày chi tiết “Hướng dẫn thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018” biên soạn Y CHÚ DẪN: - Trọng tâm đường bao tính tốn; - Đường bao có kể đến cốt thép ngang; - Đường bao bê tơng ngồi phạm vi đặt cốt thép ngang Lsw,x 3 swx Asw,x  1,5h0 Asw,x Y h0 /2 swx h0 /2 X (X1) h0 /2 Asw,y Asw,y swy h0 /2 h0 /2 Lsw,x h0 /2 swy h0 /2  1,5h0 h0 /2  1,5h0 X h0 /2 Lsw,Y X (X1) h0 /2 h0 /2  1,5h0 h0 /2 Lsw,x swy swx Lsw,Y Lsw,x Lsw,Y Tiết diện tính tốn  1,5h0 h0 /2 Lsw,x Hình Cốt thép ngang đặt tập trung theo trục diện truyền tải 66 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Trong tiêu chuẩn [2] có đưa khái niệm mơ men kháng uốn W “của đường bao tiết diện” “của tiết diện” thường dùng đường bao quy ước có chiều rộng đơn vị - Khi đặt cốt thép ngang điều kiện (1) có dạng: Khái niệm mơ men kháng uốn Wx Wy, mơ men qn tính Ix Iy nêu tiêu chuẩn [2] “theo phương” trục X trục Y “đối với” trục X trục Y Điều phiên SP 63.13330.2018 [4] Tại thời điểm viết báo SP 63.13330.2018 quan trọng cần đặc biệt lưu ý cách ký hiệu khơng giống thơng thường, dẫn tới nhầm lẫn phương với Cũng cần lưu ý tính tốn chọc thủng đài móng cột gây trọng lượng đài móng khơng kể vào để tính lực gây chọc thủng trọng lượng gây chọc thủng Bài toán chọc thủng đài cọc gây cần xem xét riêng [8] Trong tiêu chuẩn [2] chưa rõ trường hợp chọc thủng cho vách Thông thường vách cột cần phải định nghĩa Theo nghiên cứu vùng gây chọc thủng vách tập trung vùng đầu vách (phần cạnh ngắn phần cạnh dài) ứng suất cắt lớn phương cạnh dài Phương pháp xác định đường bao cho vách thẳng vách chữ L trình bày “Hướng dẫn thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018” Một điểm cần lưu ý 8.1.6.1 tiêu chuẩn [2] có đoạn “Khi có tác dụng mơ men uốn tập trung lực tập trung điều kiện độ bền tỉ số mô men uốn tập trung tác dụng M, kể đến tính tốn chọc thủng, mơ men uốn giới hạn Mu lấy không lớn nửa tỉ số lực tập trung tác dụng F lực giới hạn Fu” Đoạn văn dẫn tới My Mx 0,5F   Mbx,u  Mswx,u Mby ,u  Mswy ,u Fb,u  Fsw ,u (2) Cách diễn giải nêu cập nhật có hiệu lực nội dung nhóm tác giả kịp cập nhật tiêu chuẩn [2] Ngoài ra, lực dọc từ diện truyền tải đặt lệch tâm so với trọng tâm đường bao tính tốn cần phải kể thêm mô men bổ sung lệch tâm gây với giá trị F·e (trong e độ lệch tâm trọng tâm đường bao tính tốn so với trọng tâm diện truyền tải) Mô men cộng đại số với mô men ngoại lực đặt vào diện tích gối tựa Trong tiêu chuẩn cũ [1] lực giới hạn cốt thép ngang tính bằng: Fsw = 0,8RswAsw, (trong đó: RswAsw tổng tất lực cắt chịu cốt thép ngang cắt qua mặt bên tháp chọc thủng) tiêu chuẩn [2] tính bằng: Fsw,u = 0,8qswu (trong đó: qsw = RswAsw /sw u chu vi đường bao tiết diện ngang tính tốn cốt thép ngang bố trí phân bố quanh diện truyền tải) Trường hợp cốt thép ngang đặt theo phương với bước khác theo phương đường bao khép kín Fsw,u = 2(Fsw,x + Fsw,y), đó: Fsw,x = 0,8Rsw,xAsw,xLsw,x/swx; Fsw,y = 0,8Rsw,yAsw,yLsw,y/swx với: Rsw,x Rsw,y - cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép ngang theo phương X Y; Asw,x Asw,y - việc dễ bị diễn giải theo nhiều cách khác Vì vậy, để làm rõ điều này, tác giả báo tìm hiểu Viện bê tơng cốt thép Nga (NIIZHB, quan biên soạn SP 63.13330.2012 [3]), thông qua thư trả lời [6] họ với tổ chức tư vấn bên Nga giải thích rõ dạng cơng thức sau: diện tích tiết diện hàng cốt thép ngang chiều rộng h0 tính từ biên diện truyền tải theo phương X Y; Lsw,x Lsw,y - chiều dài đoạn bố trí cốt thép ngang theo phương X Y; sw,x sw,y - bước cốt thép ngang theo phương trục X Y Trường hợp đường bao không khép kín với - Khi khơng đặt cốt thép ngang điều kiện độ bền nói đoạn văn là: cột biên cột góc Fsw,u (2Fsw,x + Fsw,y) (Fsw,x + Fsw,y) My Mx 0,5F   Mb,u Mb,y Fb,u Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 (1) Điều kiện khống chế trước phạm vi đáy lớn tháp chọc thủng phải đặt lượng cốt 67 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN thép đai với tổng khả chịu lực Fsw0,5Fb, Fsw,u 0,25Fb,u Nếu Fsw,u > 0,25Fb,u cốt thép ngang khơng kể vào tính tốn Xác định biên tháp chọc thủng giá trị lực Trước cốt thép ngang loại đưa vào tính tốn khống chế giá trị Rsw 170 MPa (ứng với cốt thép C-I), điều kiện khống chế lược bỏ Rsw cốt thép ngang khống chế không lớn 300 MPa (bảng 14 tiêu chuẩn [2]) Tìm chu vi đường bao tiết diện tính tốn u, diện 2.2 Về bố trí cốt thép ngang Trong tiêu chuẩn cũ [1] quy định vùng nén thủng cốt thép ngang đặt với bước không lớn h/3 không lớn 200 mm, chiều rộng vùng đặt cốt thép ngang không nhỏ 1,5h (với h chiều dày bản) Còn tiêu chuẩn [2] quy định vùng chọc thủng theo phương vng góc với cạnh đường bao tính tốn, cốt thép ngang cần đặt với bước không lớn h0/3 không lớn 300 mm bê tơng có cấp cường độ chịu nén đến B60 không nhỏ 250 mm sử dụng bê tơng từ B70 đến B100 Còn theo phương song song với cạnh đường bao tính tốn, bước cốt thép ngang lấy không lớn 1/4 chiều dài cạnh tương ứng đường bao tính tốn Ở hiểu bước cốt thép ngang theo phương khác Ngồi ra, cần lưu ý tiêu chuẩn [2] quy định cho hàng cốt thép ngang cách mép diện truyền tải khoảng h0/3 đến h0/2 Để đảm bảo cho vùng bê tơng nằm ngồi chu vi đặt cốt thép không bị chọc thủng, chiều rộng vùng cần đặt cốt thép ngang mở rộng khơng nhỏ 1,5h0 tính từ đường bao diện chịu tải Bước cốt thép ngang phép tăng đến h0/2 Khi đó, cần xem xét vị trí bất lợi chọc thủng F mô men uốn M (trường hợp uốn theo hai phương tìm Mx My) tích Ab tiết diện tính tốn mơ men kháng uốn Wb đường bao tính tốn (trường hợp uốn theo hai phương tìm Wbx Wby) Xác định khả chống chọc thủng tác dụng độc lập lực tập trung Fb,u = RbtAb mô men tập trung Mbu = RbtWbh0 Khi có tác dụng mơ men theo hai phương Wb Mbu tính cho phương riêng biệt (Wbx Wby; Mbu,x Mbu,y) Kiểm tra điều kiện chống chọc thủng uốn theo phương: F/Fbu + M/Mbu  có ý đến tỉ số M/Mbu  0,5F/Fb,u Khi uốn theo hai phương: F/Fbu + Mx/Mbu,x + My/Mbu,y  có ý đến tỉ số Mx/Mbu,x + My/Mbu,y  0,5F/Fb,u Nếu độ bền không đảm bảo cần đặt cốt thép ngang thỏa mãn u cầu cấu tạo, sau tính qsw Fsw,u (chú ý cốt thép đưa vào tính tốn Fsw,u  0,25Fb,u) Tính tốn khả chống chọc thủng cốt thép uốn theo phương lực tập trung Fsw,u mô men Msw,u, có ý đến có mặt cốt thép ngang làm tăng khả chống chọc thủng lên không lần, nghĩa là: (Fb,u + Fsw,u)  2Fbu (Mbu + Msw,u)  2Mbu Còn uốn theo hai phương thì: tháp chọc thủng tính tốn kể đến cốt thép cắt qua tháp chọc thủng (Fb,u + Fsw,u)  2Fb,u, (Mbx,u + Mswx,u)  2Mbx,u (Mby,u + Msw,y,u)  2Mby,u Tính tốn thực hành Kiểm tra điều kiện chống chọc thủng uốn theo 3.1 Trình tự tính tốn tổng qt phương: Trên sở yêu cầu tiêu chuẩn [2], với nội lực xác định (từ phân tích tổng thể) kích thước biết, có chiều cao tính tốn cường độ vật liệu (bê tơng cốt thép) tính tốn chọc thủng tiến hành theo bước sau: F/(Fb,u + Fsw,u) + M/(Mb,u + Msw,u)  (ở ý lấy M/(Mb,u + Msw,u)  0,5F/(Fb,u + Fsw,u) 68 Khi uốn theo hai phương kiểm tra điều kiện: F/(Fb,u + Fsw,u) + Mx/(Mbx,u + Mswx,u) + My/(Mby,u + Mswy,u)  Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN lấy Mx/(Mbx,u + Mswx,u) + My/(Mby,u + Mswy,u)  0,5F/(Fb,u + Fsw,u) theo sơ đồ khối hình 3, Trong sơ đồ khối xét cốt thép ngang đặt bao quanh diện truyền tải với bước Vận dụng sơ đồ thiết lập sơ đồ khối khác cho trường hợp cốt thép ngang đặt với bước khác theo hai phương, đặt tập trung theo trục diện truyền tải Và cần ý kể đến (tức cộng đại số) mô men bổ sung F·e trọng tâm đường bao tiết diện tính tốn đặt lệch Nếu độ bền khơng đảm bảo đặt thêm cốt thép ngang (nhưng phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo), tăng cấp cường độ bê tông chiều dày kết hợp 3.2 Sơ đồ khối chi tiết Trên sở trình tự tổng quát, triển khai chi tiết trình tự tính tốn cho trường hợp cụ thể tâm so với trọng tâm diện truyền tải Bắt đầu Rbt, h0, a, b, F, M h0  0,5  h0 x  h0 y  u   a  b  2h0  Ab  uh0 Không Fb ,u  Rbt Ab Cốt thép ngang ? Có Đặt theo hai phương dọc theo đường bao: xác định Rsw, Asw, sw 10 qsw  Khơng Khơng kể cốt thép ngang vào tính tốn Có Rsw Asw sw Fsw,u  0,8qswu Fsw,u  0, 25Fb ,u 11 Có Khơng Fsw,u  Fb ,u Khơng F  Fb ,u Có Có F  Fb ,u  Fsw,u 14 Fsw,u  Fb ,u 16 13 13' 12 Không Đặt thêm cốt thép, tăng cường độ bê tông, tiết diện kết hợp 15 Độ bền tiết diện đảm bảo Độ bền tiết diện không đảm bảo Kết thúc Hình Sơ đồ khối cho trường hợp có tác dụng lực chọc thủng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 69 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Bắt đầu Rbt, h0x, h0y, a, b, F, M h0  0,5  h0 x  h0 y  u   a  b  2h0  Wb M b ,u  RbtWb h0 Khơng Có Đặt theo hai phương dọc theo đường bao: xác định Rsw, Asw, sw Cốt thép ngang ? 12 16 15 M sw,u  0,8qswWsw 17 Wsw  Wb Không qsw  Rsw Asw sw Fsw,u  0,8qswu 11 Fsw,u  0, 25Fb ,u Có 13 Có 18 14 Fsw,u  Fb ,u 23 19 Có Khơng Khơng Fsw,u  Fb ,u M sw,u  M b ,u M sw,u  M b ,u M F  Mb,u 2Fb,u 10 Không Khơng kể cốt thép ngang vào tính tốn 19' Fb ,u  Rbt Ab Xem thêm Bảng Có Ab  uh0 Khơng M F  M b ,u  M sw,u  Fb ,u  Fsw,u  Đặt thêm cốt thép, tăng cường độ bê tông, tiết diện, kết hợp 20 20' M F  Mb,u 2Fb,u Có M F  M b ,u  M sw,u  Fb ,u  Fsw,u  21 21' Có F M  1 Fb ,u M b ,u Khơng Có 23 F M 1 Fb ,u  Fsw,u M b ,u  M sw,u 22 Độ bền tiết diện đảm bảo Không Độ bền tiết diện khơng đảm bảo 24 Kết thúc Hình Sơ đồ khối cho trường hợp có tác dụng lực chọc thủng mô men uốn theo phương 70 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Bắt đầu Rbt, h0x, h0y, a, b, F, Mx, My h0  0,5  h0 x  h0 y  Không Đặt theo hai phương dọc theo đường bao: xác định Rsw, Asw, sw W bx W by M by ,u  RbtWby h0 Có Ab  uh0 M bx ,u  RbtWbx h0 Cốt thép ngang ? u   a  b  2h0  10 R A qsw  sw sw sw (Xem thêm Bảng 1) 11 Fsw,u  0,8qswu Fsw,u  0,25Fb,u Fb,u  Rbt Ab 12 Có Khơng Fsw,u  Fb,u Khơng 13 Khơng kể cốt thép ngang vào tính tốn Có Fsw,u  Fb,u 15 16 Không 14 M swx ,u  M bx ,u M swx ,u  0,8qswWsw, x Wsw, x  Wbx M swy ,u  M by ,u M swy ,u  0,8qswWsw, y Wsw, y  Wby Có 17 M swx ,u  M bx ,u M swy ,u  M by ,u 18 18' My Mx F   M bx ,u M by ,u Fb,u Không 19' Không My Mx F   M bx ,u  M swx ,u M by ,u  M swy ,u  Fb,u  Fsw,u  19 My Mx F   M bx ,u M by ,u Fb,u Có My Mx F   M bx ,u  M swx ,u M by ,u  M swy ,u  Fb,u  Fsw,u  Có 20 20' Có My M F  x  1 Fb,u M bx,u M by ,u My Mx F   1 Fb,u  Fsw,u M bx ,u  M swx ,u M by ,u  M swy ,u Khơng Có Khơng 22 21 Độ bền tiết diện đảm bảo 23 Độ bền tiết diện không đảm bảo Đặt thêm cốt thép, tăng cường độ bê tông, tăng tiết diện kết hợp 24 Kết thúc Hình Sơ đồ khối cho trường hợp có tác dụng lực chọc thủng mô men uốn theo hai phương 3.3 Các trường hợp cụ thể Việc xác định đường bao mơ men kháng uốn trường hợp cột gây chọc thủng thường đơn giản xét đường bao khép kín Dưới tập trung lưu ý trường hợp cột biên cột góc 3.3.1 Cột biên Khi cột nằm biên cấu kiện phẳng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 khoảng cách từ mép diện chịu tải gần với biên cấu kiện phẳng lớn h0/2 cần xét hai phương án đường bao: Phương án 1: đường bao khơng khép kín (hình 6a) gồm đoạn thẳng: đoạn vng góc với biên cấu kiện phẳng nằm cách mép cột h0/2 đoạn thứ song song với biên cấu kiện phẳng cách mép cột h0/2 71 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Phương án 2: đường bao khép kín (hình 6b), gồm đoạn thẳng bao quanh cột cách mép cột h0/2 Y (Y1) Y1 h0 /2 X (X1) h0 /2 2' Ly Ly Y Sau đó, tính tốn khả chống chọc thủng theo hai phương án lấy kết nhỏ để kiểm tra điều kiện chọc thủng X (X1) 4 h0 /2 h0 /2 x0 Lx Lx a) Đường bao khơng khép kín b) Đường bao khép kín Chú dẫn: – Diện truyền tải (diện tích tiết diện cột); – Đường bao khơng khép kín; 2’ – Đường bao khép kín; – Trọng tâm đường bao tính tốn; – Trọng tâm diện truyền tải; – Biên cấu kiện phẳng Hình Cột biên (diện truyền tải nằm biên cấu kiện phẳng) Theo phương án 1: đường bao khơng khép kín Công thức (134) 8.1.6.3.3 tiêu chuẩn [2] để xác định mô men kháng uốn Wbx(y) đường bao tính tốn bê tơng theo phương trục vng góc với Х Y tách thành hai công thức sau cho dễ hiểu: I bx (3) xmax I by Wby  (4) y max đó: I bx I by mô men qn tính Wbx  đường bao tính tốn trục trung tâm Y1 X1, qua trọng tâm (hình 6); xmax ymax khoảng cách lớn tính từ đường bao tính toán theo phương trục X Y (đi qua trọng tâm diện truyền tải) đến trọng tâm đường bao Theo tiêu chuẩn [2], I bx tính sau: I bx  I bx ,1  I bx,2   L3 L      x  2Lx  x0  x    Ly  Lx  x0         (5) đó: I bx ,1 I bx,2 mơ men qn tính đoạn đường bao song song với trục X đoạn vng góc với trục X, trục trung tâm Y1: 72 Để xác định vị trí trọng tâm đường bao tính tốn (x0, y0) cơng thức (5) mục 8.1.6.3.3 tiêu chuẩn [2] khuyến nghị lựa chọn trục giao thuận tiện cho dễ tìm trọng tâm theo cơng thức (135) tiêu chuẩn [2] Đây công thức quen thuộc sức bền vật liệu tách thành hai công thức sau cho dễ hiểu: L x L L y  L x0  i i0 (6) i y0 i i0 (7) i đó: Li - chiều dài đoạn thứ i đường bao tính tốn; xi0 yi0 - khoảng cách từ trọng tâm đoạn thành phần đường bao tính toán đến trục chọn theo phương X Y Tử số công thức (6) (7) mơ men tĩnh đường bao trục chọn Trên hình 6a, trục lựa chọn trục X qua trọng tâm diện truyền tải trục Y biên trái cấu kiện phẳng Trường hợp y0 = Sau xác định trọng tâm đường bao tính tốn xác định mơ men kháng uốn trục qua trọng tâm Theo phương X, mô men kháng uốn Wbx tính theo cơng thức: Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Wbx  I bx (8a) x0 I bx  I bx ,1  I bx ,2  Wbx  I bx Lx  x0 (8b) (9) Trong thực tế, để tính nhanh đơn giản so sánh x0 (Lx – x0) để biết giá trị nhỏ Khi dùng cơng thức (8a) (8b) để tính Wbx Sau biến đổi cơng thức (8a) (8b) trở thành: Wbx  Wbx  Khoảng cách x0 từ biên đến trọng tâm đường bao tính tốn: x0  Lx  Lx  Ly    Lx  Ly  L2x  u  3Ly  (10a)  Lx  Ly  (10b) I bx I L2  L  L  bx  x  x  Ly  : x  xmax x0 23  L   Lx  x  Ly  3  Như để tính mơ men kháng uốn Wbx dùng đại lượng hình học dễ tính nhanh Lx, Ly u  Ly   Ly   Lx  3  Tương tự, theo phương Y mơ men qn tính Iby đường bao tính tốn trục X1: I by  I by ,1  I by ,2  0,5L L  x y L3y 12  (11) Ly    0,5L  Lx   6  đó: I by ,1 I by ,2 mơ men qn tính y đoạn đường bao song song với trục Y hai đoạn đường bao vng góc với trục Y, trục X1 Và cuối tính Wby cơng thức (4) sau: y max Ly    Ly  Lx   Ly 6  I by (12) Theo phương án 2: đường bao khép kín Mơ men qn tính I bx đường bao trục Y1: Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 (15) Tương tự tính mơ men kháng uốn Wby: Wby   (14) Và cuối tính mơ men kháng uốn Wbx: đó: u - chu vi đường bao tính tốn, u = 2Lx + Ly I by Lx Wbx  Lx u  3Ly  Wby  (13) L2  L   x  x  Ly  23  đó: I bx ,1 I bx,2 mơ men qn tính đoạn đường bao song song với trục X đoạn vuông góc với trục X, trục Y1 sau lấy giá trị Wbx nhỏ hơn, nghĩa là: I  I Wbx   bx ; bx   x0 Lx  x0  L3x Ly Lx   I by y max L2y  Ly  Ly     Lx  :  y0 23  I by (16) 3.3.2 Cột góc Tương tự 3.3.1, lựa chọn trục để dễ xác định vị trí trọng tâm đường bao hình Đó biên (hình 7a) cho trường hợp đường bao khơng khép kín trục trực giao trọng tâm diện truyền tải (hình 7b) Với cách tính tương tự 3.3.1, xác định giá trị Wbx Wby sau: Đối với thớ gần biên bản: Wbx  L2x u  3Ly  12  0,5Lx  Ly  Wby  L2y u  3Lx  12  0,5Ly  Lx  ; Đối với thớ xa biên bản: Wbx  Lx u  3Ly  Wby  Ly u  3Lx  Ở đây, u = Lx + Ly 73 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Y Y1 Y (Y1) 2' h0 /2 X (X1) Ly y0 h0 /2 Ly X h0 /2 h0 /2 X1 x0 Lx Lx a) Đường bao khơng khép kín b) Đường bao khép kín Chú thích: Các ký hiệu tương tự hình Hình Cột góc (diện truyền tải nằm góc cấu kiện phẳng) Để thuận tiện cho việc xác định trực tiếp W đường bao tính tốn (mà khơng cần thơng qua mơ men quán tính I), độ lệch tâm e lực dọc so với trọng tâm đường bao tính tốn (lưu ý khơng phải trọng tâm diện tích bao đường bao tính tốn), tác giả tính tốn đặc trưng cho trường hợp khác kết thể bảng Trong bảng 1, Lx Ly đoạn đường bao theo phương trục X vng góc với biên cấu kiện phẳng phương trục Y song song với biên cấu kiện phẳng Bảng Mô men kháng uốn W đường bao tính tốn độ lệch tâm e lực dọc so với trọng tâm đường bao tính tốn Vị trí cột, chu vi đường bao (u) Cột biên, 2Lx  Ly Cột góc, Lx  Ly Đối với thớ Gần biên Xa biên L2x  u  3Ly   Lx  Ly  L  u  3Ly  Gần biên 12 0,5Lx  Ly  Cột - Ly  Ly  Lx  Lx  u  3Ly  x Xa biên  Lx  Ly  Mô men kháng uốn Theo phương trục Theo phương X, Wbx trục Y, Wby Lx  u  3Ly   L2y u  3Lx   x0 12  0,5Ly  Lx  Lx  0,5Lx  Ly  Ly u  3Lx  u 6 Lx  Lx  Ly  Ly  Ly  Lx  Trong tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 có thay đổi đáng kể cách tính chọc thủng cho cấu kiện phẳng so với tiêu chuẩn cũ TCVN 5574:2012 kể ảnh hưởng mô men uốn phù hợp với thực tế báo phân tích làm rõ thêm số điểm điểm cần lưu ý áp dụng tiêu chuẩn Bài báo thiết lập trình tự tính tốn chọc thủng tổng quát chi tiết cho trường hợp có lực tập trung, lực tập trung kết hợp mô men tập trung trường hợp có khơng có cốt thép ngang Ngoài ra, báo thiết lập cơng thức tính sẵn mơ men kháng uốn đường bao tính tốn giúp cho cơng tác thiết kế thuận tiện Các điểm khác tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 tác giả giới thiệu số báo tới 74 Lx  Lx  Ly  u Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO Độ lệch tâm e Theo phương trục Theo phương trục X, ex Y, ey 0 Ly  0,5Ly  Lx   x0 u  y 0 TCVN 5574:2012, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574:2018, Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép SP 63.13330.2012, Бетонные и железобетонные конструкции Основные положения (Kết cấu bê tông bê tông cốt thép Các quy định chung) SP 63.13330.2018, Бетонные и железобетонные конструкции Основные положения (Kết cấu bê tông bê tông cốt thép Các quy định chung) Lê Minh Long, Một số điểm dự thảo TCVN 5574:2017, Tạp chí KHCN Xây dựng, số 2/2017 А.Н Давидюк, Вопрос и Ответ АД.2.626 (Câu hỏi trả lời Viện bê tông Nga NIIZHB), 2015 EN 1992-1-1:2004, Design of concrete structures Part 1-1: General rules and rules fof building (Thiết kế kết cấu bê tông Phần 1-1: Các quy định chung quy định cho nhà) Lê Minh Long, Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn Hải Diện, Tính tốn độ bền đài cọc bê tơng cốt thép tồn khối, Tạp chí KHCN Xây dựng, số 3/2015 Ngày nhận bài: 27/6/2019 Ngày nhận sửa lần cuối: 02/7/2019 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 ... phương với Cũng cần lưu ý tính tốn chọc thủng đài móng cột gây trọng lượng đài móng khơng kể vào để tính lực gây chọc thủng trọng lượng gây chọc thủng Bài toán chọc thủng đài cọc gây cần xem... thay đổi tuyến tính dọc theo chiều dài tiết diện tính tốn theo phương tác dụng mô men uốn với lực tiếp tuyến lớn ngược dấu biên tiết diện ngang tính tốn theo phương Khả chống chọc thủng tiết diện... tăng khả chống chọc thủng lên không lần, nghĩa là: (Fb,u + Fsw,u)  2Fbu (Mbu + Msw,u)  2Mbu Còn uốn theo hai phương thì: tháp chọc thủng tính tốn kể đến cốt thép cắt qua tháp chọc thủng (Fb,u