Đánh giá khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép theo phương pháp gần đúng của tiêu chuẩn SP 63.13330.2012

Đánh giá khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép theo phương pháp gần đúng của tiêu chuẩn SP 63.13330.2012

1. Tính cấp thiết của đề tài

Tính toán khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép (BTCT) có ý nghĩa hết sức quan trọng bởi sự phá hoại không chỉ xảy ra trên các tiết diện thẳng góc mà còn xảy ra trên các tiết diện nghiêng , tại các vùng có lực cắt lớn. Quy trình tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT đã được đưa và tiêu chuẩn Việt Nam từ khá lâu, và hiện hành là TCVN 5574:2012 tuy nhiên các bước hướng dẫn trình tự tính toán khả năng chịu cắt của là tương đối là phức tạp , nhiều yếu tố chưa xét đến. Tuy nhiên, trong tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 của Nga cho phép sử dụng phương pháp gần đúng khả năng chịu cắt của dầm.

Đề tài “ Đánh giá khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép theo phương pháp gần đúng của tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 “ được chọn làm nội dung nghiên cứu của luận văn.

2. Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là so sánh phương pháp tính toán khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép (BTCT) theo TCVN 5574:2012 và phương pháp gần đúng theo SP 63.13330.2012 (Nga). Từ đó rút ra một số kiến nghị về việc áp dụng phương pháp tính gần đúng khả năng chịu cắt của dầm BTCT trong một số trường hợp.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là dầm bê tông cốt thép. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các dầm bê tông cốt thép chế tạo bằng vật liệu bê tông nặng thông thường có tiết diện hình chữ nhật.

4. Phương pháp nghiên cứu

Dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết qua các tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 & SP 63.13330.2012

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên máy tính qua phần mềm.

5. Kết quả dự kiến

Rút ra một số nhận xét về quy trình tính toán khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép theo phương pháp gần đúng cho phép trong tiêu chuẩn SP 63.13330.2012, từ đó xuất việc áp dụng phương pháp tính gần đúng khả năng chịu cắt của dầm trong một số trường hợp cụ thể.

6. Bố cục đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TCVN 5574:2012 VÀ PHƯƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG CỦA TIÊU CHUẨN SP 63.13330.2012

CHƯƠNG 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM

BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.1. Dầm bê tông cốt thép và các dạng tiết diện

Dầm bê tông cốt thép là cấu kiện chịu uốn có chiều cao và chiều rộng khá nhỏ hơn so với chiều dài của nó. Tiết diện ngang của dầm có thể là tiết diện chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang, hình hộp…thường gặp là tiết diện chữ nhât và chữ T.

Hình 1.1 Các dạng tiết diện dầm bê tông cốt thép

Tiết diện dầm chữ T cấu tạo gồm có cánh và sườn (hình 1.2a). Cánh có thể nằm trong vùng bê tông chịu nén (hình 1.2b) hoặc chịu kéo (hình 1.2c). Khi cánh nằm trong vùng bê tông chịu nén thì diện tích vùng bê tông chịu nén tăng lên so với tiết diện chữ nhật bxh. Do đó, nếu tiết diện dầm BTCT chữ T có cánh nằm trong vùng bê tông chịu nén thì sẽ tiết kiệm hơn so với tiết diện chữ nhật

Hình 1.2 Tiết diện dầm chử T

1.2. Sự làm việc của dầm bê tông cốt thép chịu lực cắt

Trong TCVN 5574:2012 nêu rõ, khi tính toán cấu kiện BTCT theo tiết diện nghiêng cần đảm bảo độ bền khi chịu tác dụng của:

• Lực cắt trên các dãi nghiêng giữa các vết nứt.
• Lực cắt trên vết nứt xiên.
• Lực cắt trên dãi nghiêng chịu nén giữa vị trí đặt tải trọng và gối tựa (đối với công xơn ngắn của cột).
• Mô men uốn trên vết nứt xiên.

Đối với dầm BTCT tiết diện chữ nhật, chữ T vật liệu đàn hồi tuyến tính chịu uốn phẳng thì biểu đồ ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang của tiết diện có dạng như sau:

a: Tiết diện hình chử nhật b: Tiết diện hình chử T

Hình 1.4 Phân bố ứng suất trong dầm vật liệu đồng chất tuyến tính

Trên mỗi tiết diện, trường hợp uốn ngang phẳng, ứng suất pháp và ứng suất tiếp ở mỗi vị trí cách trục trung hòa một khoảng cách y được xác định theo các công thức của sức bền vật liệu:

; (1.1)

Hình 1.5 Quỹ đạo ứng suất chính

Nét liền: quỹ đạo ứng suất nén chính .

Nét đứt: Quỹ đạo ứng suất kéo chính.

Giá trị và phương của ứng suất chính tại mỗi vị trí chịu ứng suất pháp và ứng suất tiếp xác định như sau:

(1.2)

(1.3)

1.3. Các mô hình tính toán dầm chịu cắt

1.3.1 Mô hình giàn với thanh xiên nghiêng góc 45⁰

Các tác Ritter (Thụy Sĩ) và Mrsch (Đức) đã đưa ra phương pháp tương tự giàn cho thiết kế dầm BTCT chịu cắt. Mô hình này đã bỏ qua ứng suất chịu kéo trong bê tông giữa các vết nứt xiên và giả thiết lực cắt sẽ chịu bởi các ứng suất nén xiên trong bê tông có góc nghiêng 45⁰ so với trục dọc.

Thực nghiệm cho thấy các vết nứt xiên có gó nghiên là thoải hơn góc 45^o. Nếu cốt đai được thiết kế với góc nghiêng thoải hơn này, sẽ dùng đến ít hơn lượng cốt đai. Như vậy, việc lựa chọn góc nghiêng 45^o là thiên về an toàn .

1.3.2. Mô hình giàn với góc nghiêng thay đổi

Mô hình giàn cổ điển thông thường giả thiết thanh nén của giàn song song theo hướng của vết nứt và không có ứng suất truyền qua vết nứt. Cách này đã được chứng minh cho kết quả an toàn hơn khi so sánh với thực nghiệm.

Theo phương pháp được gọi là “mô hình giàn với góc nghiêng thay đổi” cường độ chịu cắt của dầm BTCT thường là: V_n = V_c + V_s trong đó V_c là khả năng chịu cắt của bê tông; và V_s là khả năng chịu cắt của cốt thép ngang .

1.3.3. Mô hình chống – giằng

Các nghiên cứu lý thuyết – thực nghiệm đã chỉ ra rằng có sự thay đổi lớn trong trạng thái làm việc tại tỷ số nhịp chịu cắt a/d, khoảng (2 2,5) (a- nhịp chịu cắt, d- Chiều cao làm việc hữu ích của dầm). Các nhịp chịu cắt dài hơn sẽ chịu tải trọng nhờ tác động kiểu dầm và được gọi là vùng B (chữ B là chữ viết tắt của từ “Bernoulli” hoặc là “Beam” , người đã đưa ra định đề về sự phân bố biến dạng tuyến tính trong các dầm). Các nhịp chịu cắt ngắn hơn chịu tải trọng chủ yếu nhờ tác động kiểu vòm bao gồm các lực không đồng phẳng. Các vùng như vậy được gọi là vùng D .

1.3.4. Lý thuyết miền nén (Compression Field Theory – CFT)

Các vết nứt trên thân của một dầm Bê tông cốt thép sẽ truyền lực cắt trong một cơ chế khá phức tạp. Khi lực tăng thêm thì các vết nứt mới được tạo ra trong khi các vết nứt cũ mở rộng và thay đổi góc nghiêng. Vì tiết diện ngang kháng lại mô men cũng như lực cắt, nên biến dạng dọc và các góc nghiêng của vết nứt biến đổi dọc theo chiều cao dầm.

v = ρ_v. f_y.cotgθ (1.6)

với θ – góc của vết nứt nghiêng.

Các phương pháp đánh giá khả năng chịu cắt của dải bê tông chịu nén nghiêng giữa các vết nứt gọi là lý thuyết miền nén (CFT). Vấn đề cơ bản trong lý thuyết miền nén là xác định góc nghiêng θ.

Lý thuyết miền nén đã bỏ qua sự đóng góp của ứng suất kéo trong các vùng bê tông bị nứt và do đó có những ước lượng quá lớn sự biến dạng và đánh giá thấp về cường độ.

1.3.5 Lý thuyết miền nén cải tiến (Modified Compression Field Theory – MCFT)

Lý thuyết miền nén cải tiến MCFT được đưa ra bởi Vecchio và Collins năm 1986, lý thuyết này lần đầu tiên được phát triển cho những tấm bê tông cốt thép, nó được xem là những cấu kiện 2 chiều. Sau đó được áp dụng cho cột và dầm, nó được hình dung như bao gồm những lớp bê tông. Mô hình bê tông truyền thống cho rằng bê tông bị nứt không chịu được lực kéo, MCFT có kể tới ảnh hưởng của ứng suất kéo trong vùng bê tông bị nứt. Khi nứt, ứng suất cắt truyền qua vết nứt thông qua cốt thép liên kết vết nứt, miễn là cốt thép không chảy. Bê tông giữa vết nứt được coi là có hiệu quả sau đó.

Các mối quan hệ này có thể xác định từ hình 1.11a theo các phương trình sau :

(1.15)

(1.16)

(1.17)

Trong thời gian gần đây, hàng loạt các thí nghiệm về khả năng chống cắt của dầm BTCT được tiến hành và cho thấy mô hình miền nén cải tiến cho những kết quả gần với kết quả thực nghiệm hơn và được nghiên cứu sử dụng rộng rãi ở các nước như Mỹ (ACI 318-95M), Canada (CSA A23.3-94), Nauy (NS 3476E)… Vì vậy, mô hình này thường được xem như một mô hình tin cậy để đánh giá khả năng chống cắt của dầm BTCT.

Do vậy trong luận văn này sẽ sử dụng mô hình miền nén cải tiến MCFT như một mô hình tin cậy cho việc so sánh kết quả tính toán khi xét đến ảnh hưởng của tỷ số a/h_o tới khả năng chịu cắt của dầm BTCT.

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TCVN 5574:2012 VÀ PHƯƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG CỦA TIÊU CHUẨN SP 63.13330.2012

2.1. Khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo TCVN 5574:2012

2.1.1. Những nguyên tắc chung về tính toán

Tính toán cấu kiện chịu uốn trên tiết diện nghiêng cần đảm bảo điều kiện cường độ:

– Trên dải nghiêng giữa các vết nứt nghiêng,

– Trên tiết diện nghiêng chịu tác dụng của lực cắt,

– Trên tiết diện nghiêng chịu tác dụng của mô men

a. Điều kiện để đảm bảo cường độ trên dải nghiêng giữa các vết nứt nghiêng chịu ứng suất nén chính

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm trên dải nghiêng giữa các vết nứt nghiêng theo điều kiện:

(2.1)

b. Điều kiện để đảm bảo cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Điều kiện cường độ trong trường hợp tổng quát sử dụng cả cốt đai và cốt xiên:

Q ≤ Q_b + Q_sw + Q_s.inc (2.2)

Trong đó:

Q – Lực cắt tính toán;

Q_b – Khả năng chịu cắt của bê tông;

Q_sw – Khả năng chịu cắt của cốt đai;

Q_s.inc – Khả năng chịu cắt của cốt xiên.

c. Điều kiện để đảm bảo cường độ trên tiết diện nghiêng theo mô men

Điều kiện cường độ:

M ≤ M_s + M_sw + M_s.inc (2.3)

Trong đó:

M – Mô men tính toán của ngoại lực lấy đối với điểm A ( hợp lực vùng nén)

M_s , M_sw , M_s.inc – Mô men đối với điểm A của các lực tương ứng trong cốt dọc, cốt đai, cốt xiên cắt qua vết nứt nghiêng.

Thông thường điều kiện này được đảm bảo, chỉ cần kiểm tra, cấu tạo tại những vị trí cắt, uốn hoặc neo cốt thép dọc của dầm.

2.1.2. Quy trình tính toán theo cường độ trên tiết diện nghiêng trường hợp không sử dụng cốt xiên

a. Điều kiện tính toán cốt thép chịu cắt

Để đảm bảo bê tông bụng dầm không bị ép vỡ do ứng suất nén chính, giá trị lực cắt phải thõa mãn công thức (2.1).

Bê tông đủ khả năng chịu cắt, chỉ đặt cốt đai theo cấu tạo nếu thõa mãn điều kiện: Q ≤ Q_bmin .

Do đó, điều kiện tính toán cốt thép chịu cắt:

(2.4)

Q – Lực cắt do tải trọng tính toán gây ra (lực cắt mà dầm phải chịu)

.

b. Điều kiện đảm bảo cường độ tiết diện nghiêng theo lực cắt

Điều kiện đảm bảo cường độ theo lực cắt:

Q ≤ Q_b + Q_sw (2.5)

Trong đó:

Q – Lực cắt trên tiết diện nghiêng có chiều dài hình chiếu c do tải trọng ngoài đặt về một phía của tiết diện nghiêng khảo sát.

Q_b – Khả năng chịu cắt của bê tông trên tiết diện nghiêng có chiều dài hình chiếu c, xác định bằng công thức thực nghiệm.

(2.6)

Giá trị Q_b được khống chế trong khoảng:

(2.7)

Tức là giá trị c phải được khống chế : 0,6h_o ≤ c ≤ 3h_o

Q_sw – Khả năng chịu cắt của cốt đai

(2.8a)

(2.8b)

Nhưng phải chọn thông số sao cho q_sw ≥ q_swmin = 0,25R_btb

c₀ – Chiều dài hình chiếu vết nứt nghiêng, lấy bằng c nhưng không lớn hơn 2h₀ và không nhỏ hơn h_0; ( c ≤ 2h₀ ; c ≥ h₀ )

Nhận xét:

– Quy trình tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo TCVN 5574:2012 khá là phức tạp, có xét đến ảnh hưởng của tiết diện cánh chử T khi cánh nằm trong vùng bê tông chịu nén thông qua hệ số ϕ_f và ảnh hưởng của lực nén dọc đến khả năng chịu cắt thông qua hệ số ϕ_n . Tuy nhiên chưa xét đến ảnh hưởng của hàm lượng cốt dọc, mô men uốn và khả năng chịu kéo của bê tông giữa các vết nứt.

– Với trường dầm chịu lực tập trung, giá trị C là chọn trước và cố định (C = a : Khoảng cách từ mép gối tựa đến vị trí tiết diện đặt lực tập trung), như vậy giá trị Q_b theo (2.6) là cố định. Giá trị C_o được tính theo điều kiện hàm hàm Q_DB nhỏ nhất (2.16) , điều này đồng nghĩa với giá trị Q_sw đạt giá trị nhỏ nhất khi C_o =C_omin =h_o . Lúc này Q_sw = 0,75q_sw.h_o. Và lúc này tính C_o theo (2.17) và Q_DB theo (2.18) là chưa thật hợp lý .

– Quy trình tính toán theo TCVN 5574:2012 quá phụ thuộc vào giá trị C_o theo điều kiện hàm Q_DB nhỏ nhất mà buông lõng giá trị C [5].

2.2. Phương pháp gần đúng đánh giá khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012

Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 cho phép tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng theo phương pháp gần đúng mà không khảo sát tiết diện nghiêng khi lực ngang do tải trọng ngoài xác định theo điều kiện:

Lực cắt Q₁ tại tiết diện thẳng góc có khoảng cách từ gối tựa là a (hình 2.2) phải thỏa mãn:

(2.21)

Hình 2.2 Sơ đồ tính toán dầm chịu tải trọng tập trung

Trong đó :

(2.22)

(2.23)

(2.8b)

– diện tích tiết diện ngang của các nhánh cốt đai đặt trong một mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện:

– Nếu tại tiết diện thẳng góc a < h_o, giá trị (công thức 2.23) được nhân thêm với hệ số a/h₀.

– Nếu a < 2,5h_o, giá trị (công thức 2.22) được nhân thêm với hệ số 2,5h₀/a nhưng giá trị lấy không lớn hơn 2,5R_btbh_o.

Giá trị tính toán được lấy không nhỏ hơn 0,25R_btbh_o .

2.3. Tính theo lý thuyết Miền nén cải tiến (MCFT)

Các mối liên hệ trong phương pháp MCFT được sử dụng để dự báo sức kháng cắt của một dầm chỉ ra ở hình 1.11a. Giả thiết là ứng suất cắt ở trong vùng sườn được cân bằng với lực cắt và bằng lực cắt chia cho diện tích chịu cắt hữu ích, (b_w.d_v), và tại lúc phá hoại thì cốt đai sẽ chảy dẻo, các phương trình cân bằng (1.15),(1.16), (1.17) có thể được sắp xếp lại để cho ra các biểu thức sau về sức kháng cắt của tiết diện,V_n :

V_n = V_c + V_s + V_p (2.24)

V_n = f₁b_wd_vcotgθ + (A_vf_yd_vcotgθ)/s + V_p (2.25)

V_n = βb_wd_v + (A_vf_yd_vcotgθ)/s + V_p (2.26)

Trong đó:

V_c – sức kháng cắt của bê tông;

V_s – sức kháng cắt do ứng suất kéo trong cốt đai;

V_p – thành phần thẳng đứng của lực kéo trong thanh căng trước xiên góc;

b_w – chiều rộng vùng hữu hiệu lấy bằng chiều rộng thân dầm tối thiểu trong suốt chiều cao chịu cắt;

d_v – chiều cao chịu cắt hữu ích lấy bằng cánh tay đòn chịu uốn nhưng ≥ 0,9d;

β – hệ số ứng suất kéo của bê tông nhằm chỉ ra khả năng bê tông chịu nứt xiên chịu được lực cắt.

Ứng suất cắt mà vùng thân của dầm có thể chịu được là một hàm số của biến dạng dọc trong thân dầm, lượng biến dạng dọc này càng lớn thì ứng suất cắt cần thiết để phá hoại thân dầm càng nhỏ.

Để xác định khả năng chịu cắt của một dầm có thể dùng phương pháp an toàn là dùng biến dạng dọc lớn nhất, (ε_x), xảy ra trong thân dầm và có thể được xác định gần đúng là biến dạng trong thanh chịu kéo của mô hình giàn tương đương, do đó:

ε_x = (2.27)

nhưng không được lấy lớn hơn 0,002.

Các giá trị của β và θ xác định từ phương pháp MCFT phù hợp cho các cấu kiện có lượng cốt thép ngang ít nhất là tối thiểu. Trong khi xác định những giá trị này, giả thiết là lượng và khoảng cách của cốt đai sẽ giới hạn khoảng cách vết nứt vào khoảng 300mm. Các giá trị θ xác định ở đây đảm bảo rằng biến dạng kéo trong cốt đai, (ε_v), ít nhất bằng 0,002 và ứng suất nén ở trong bê tông, f₂ ≤ f_2max. Các giá trị của β và θ có thể xác định từ đồ thị và các bảng lập sẵn.

CHƯƠNG 3

VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Trong chương 3 sẽ trình bày các ví dụ tính toán để khảo sát khả năng chịu cắt của dầm BTCT khi nhịp chịu cắt a thay đổi trong các giới hạn trường hợp dầm chịu tải trọng tập trung, tiết diện dầm là hình chữ nhật theo 3 phương pháp: theo TCVN 5574:2012, theo phương pháp gần đúng trong tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 và theo lý thuyết miền nén cải tiến (bằng cách sử dụng phần mền Response -2000).

3.1. Số liệu chung đầu vào

Dầm BTCT có nhịp L = 5m, chịu tải trọng tập trung F = 150 kN có nhịp chịu cắt là a như hình vẽ 3.1:

Hình 3.1. Sơ đồ chịu lực của dầm và biểu đồ lực cắt Q

– Tiết diện dầm hình chử nhật .

– Bê tông nặng thông thường, cấp độ bền B20, làm việc trong điều kiện bình thường.

3.2. Ví dụ 1

Khảo sát khả năng chịu cắt của dầm bê tông chỉ đặt cốt thép dọc theo 3 cách tính: tính theo TCVN 5574:2012, tính theo phương pháp gần đúng cho phép trong SP 63.13330.2012 và tính theo MCFT.

Biết:

– Thép dọc sử dụng nhóm thép AII, CII có :

– Hàm lượng cốt thép μ = 0,8% để khảo sát.

Hình 3.2 Mặt cắt ngang của dầm

3.2.1. Khả năng chịu cắt của dầm tính theo TCVN 5574:2012

Khả năng chịu cắt của bê tông theo (2.16) trở thành: Với C = a: Nhịp chịu cắt (tính từ gối tựa đến điểm đặt lực tập trung), khống chế nhịp chịu cắt 0,6h_o ≤ C ≤ 3h_o.

h_o­ = 460 (mm): Chiều cao làm việc của tiết diện dầm.

Bảng 3.1 Khả năng chịu cắt của dầm tính theo TCVN 5574:2012

3.2.2. Khả năng chịu cắt của dầm tính theo phương pháp gần đúng

Trong đó :

• Nếu tại tiết diện thẳng góc a < h_o hay a/h_o<1, giá trị được nhân thêm với hệ số a/h₀.
• Nếu a < 2,5h_o hay a/h_o<2,5 thì giá trị được nhân thêm với hệ số 2,5h₀/a nhưng giá trị lấy không lớn hơn 2,5R_btbh_o.

Bảng 3.2 Khả năng chịu cắt của dầm theo phương pháp gần đúng

3.2.3 Khả năng chịu cắt của dầm tính theo MCFT

Bảng 3.3 Khả năng chịu cắt của dầm ví dụ 1

Nhận xét:

– Cách tính gần đúng cho kết quả thấp nhất trong 3 phương pháp tính lực cắt trường hợp dầm chỉ có cốt dọc chịu lực , do đó thiên về an toàn. Khả năng chịu cắt của dầm khi tính theo TCVN 5574:2012 cho kết quả thấp hơn kết quả tính theo MCFT khi tỷ số a/ho = [1,74÷2,5], đặc biệt cho kết quả xấp xỉ khá tốt với chênh lệch bé hơn 8% khi a/ho = [1,74÷2,17], tuy nhiên vẫn bị mất an toàn khi tỷ số a/ho = [1,09÷1,74].

– Mức độ chênh lệch khả năng chịu cắt của dầm khi tính theo phương pháp gần đúng và tính theo TCVN là không đổi và không phụ thuộc vào kích thước của tiết diện và hàm lượng của cốt thép dọc khi tỷ số a/ho = [1÷2,5], mức chênh lệch là:

3.3 Ví dụ 2

Khảo sát khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép có cốt ngang chịu cắt theo 3 phương pháp : tính theo TCVN 5574:2012; tính theo phương pháp gần đúng cho phép trong SP 63.13330.2012 và tính theo MCFT.

Biết:

Hình 3.16 Mặt cắt ngang dầm

3.3.1 Khả năng chịu cắt của dầm tính theo TCVN 5574:2014

Bảng 3.4 Khả năng chịu cắt của dầm tính theo TCVN 5574:2012

3.3.2 Khả năng chịu cắt của dầm tính theo phương pháp gần đúng

Bảng 3.5 Khả năng chịu cắt của dầm tính theo phương pháp gần đúng

3.3.3 Khả năng chịu cắt của dầm tính theo MCFT

Bảng 3.6 Khả năng chịu cắt của dầm ví dụ 2

3.4 Nhận xét

Khả năng chịu cắt tính theo phương pháp gần đúng cho kết quả an toàn hơn so với tính theo TCVN 5574:2012 với mức độ chênh lệch là khá đáng kể:

• Trong trường hợp dầm bê tông tiết diện chữ nhật chỉ có cốt dọc (ví dụ 1) mức độ chênh lệch là -16,67% khi thay đổi tỷ số a/h_o từ (1÷ 2,5) và mức độ chênh lệch này không phụ thuộc vào tiết diện, hàm lượng cốt thép dọc cũng như vị trí đặt cốt thép.
• Trong trường hợp dầm bê tông có cả cốt dọc và cốt ngang (cốt đai) thì mức độ chênh lệch này lớn hơn là từ (-21,64 ÷ -24,72)% khi tỷ số a/h_o thay đổi từ (1÷ 2,5) (bảng 3.7).
• Ảnh hưởng của cốt dọc đến khả năng chịu cắt :

Khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo TCVN 5574:2012 và theo phương pháp gần đúng cho phép trong tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 không kể đến ảnh hưởng của hàm lượng cốt dọc tham gia vào khả năng chịu cắt.

• Về ảnh hưởng của tỷ số a/h₀ :

Khi tỷ số a/h₀ tăng dần trong khoảng (1÷2,5) thì khả năng chịu cắt của dầm giảm dần theo cả 3 phương pháp tính (xem kết quả tổng hợp ở bảng 3.3, bảng 3.6 và bảng 3.7).

• So sánh khả năng chịu cắt của dầm tính theo TCVN 5574:2012 , phương pháp gần đúng với kết quả tính theo MCFT:

Các kết quả nghiên cứu theo [7] đã chứng minh khả năng chịu cắt của dầm BTCT tính theo MCFT cho giá trị phù hợp với thực nghiệm và mức độ sai lệch tối đa là 12,2 % , do đó từ kết quả từ Response-2000 ta nhận thấy:

• Trường hợp dầm BT chỉ đặt cốt dọc (ví dụ 1) thì khả năng chịu cắt của dầm theo phương pháp gần đúng cho kết quả thiên về an toàn khi a/ho = (1÷2,5) , còn tính theo TCVN 5574:2012 thì cho kết quả xấp xỉ tốt với kết quả tính theo MCFT trong khoảng a/ho = (1,74÷2,17) với mức chênh lệch bé hơn 8 %.
• Trường hợp dầm bê tông có cả cốt dọc và cốt đai (ví dụ 2) thì cách tính gần đúng vẫn cho kết quả thiên về an toàn khi a/ho = (1÷2,5), còn kết quả tính theo TCVN 5574:2012 an toàn trong khoảng a/ho = (1÷1,3) và mất an toàn trong khoảng a/ho = (1,3÷2,5) khi so sánh với kết quả tính theo MCFT.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Qua các kết quả nghiên cứu cà khảo sát trong luận văn có thể rút ra các kết luận sau:

1. Quy trình tính toán khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép trong TCVN 5574:2012 ở nước ta hiện nay khá phức tạp. Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 cho phép sử dụng phương pháp tính gần đúng khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép. Phương pháp tính gần đúng này khá đơn giản, dễ thực hiện và cho kết quả thiên về an toàn so với phương pháp theo TCVN 5574:2012 .
2. Khả năng chịu cắt của dầm tính theo phương pháp tính gần đúng trong SP 63.13330.2012 và theo TCVN 5574:2012 là chưa xét ảnh hưởng của hàm lượng cốt dọc .
3. Phương pháp tính gần đúng khả năng chịu cắt của dầm bê tong cốt thép tiết diện chữ nhật cho kết quả thấp hơn so với phương pháp tính theo TCVN 5574:2012 và thiên về an toàn với mức độ chênh lệch là 16,67% trong trường hợp dầm chỉ có cốt dọc, chênh lệch trong khoảng từ (21,64÷24,72)% trong trường hợp dầm có cốt đai chịu cắt khi tỷ số a/h_o thay đổi từ (1÷2,5).
4. Kết quả tính toán theo Response-2000 có giá trị xấp xỉ so với TCVN 5574:2012, do đó phương pháp tính gần đúng cũng thiên về an toàn khi so với lý thuyết miền nén cải tiến MCFT.

Kiến nghị

Có thể áp dụng phương pháp tính gần đúng khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép cho phép trong tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 trong thực tế thiết kế kết cấu BTCT ở nước ta, đồng thời nên xem xét ảnh hưởng của hàm lượng cốt dọc đến khả năng chịu cắt của dầm để tăng hiệu quả thiết kế.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN 2014\LUAN VAN KY THUAT\DANG HONG LONG