Ảnh hưởng của tỷ số a/ho đến khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép chịu lực tập trung

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ảnh hưởng của tỷ số a/ho đến khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép chịu lực tập trung trình bày ảnh hưởng của tỷ số a/ho đến khả năng chịu cắt của dầm BTCT đơn giản hai đầu khớp, tiết diện chữ nhật, không đặt cốt đai, chịu hai lực tập trung đặt đối xứng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của tỷ số a/ho đến khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép chịu lực tập trung

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ SỐ a/ho ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU LỰC TẬP TRUNG Ngô Văn Thuyết Trường Đại học Thủy lợi, email: thuyet.kcct@tlu.edu.vn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu này trình bày ảnh hưởng của tỷ số a/ho đến khả năng chịu cắt của dầm Khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt BTCT đơn giản hai đầu khớp, tiết diện chữ thép (BTCT) đã được nêu ra trong các tiêu nhật, không đặt cốt đai, chịu hai lực tập trung chuẩn thiết kế kết cấu BTCT. Hầu hết các đặt đối xứng. Dầm BTCT có tiết diện, cốt tiêu chuẩn thiết kế đều dựa trên cơ sở thực dọc và nhịp không đổi nhưng vị trí đặt lực tập nghiệm nhằm mục đích xây dựng hệ thống lý trung thay đổi sao cho tỷ số a/ho thay đổi giá thuyết, mô hình tính toán phù hợp với sự làm trị từ 1.0 đến 6.0. Khả năng chịu cắt của dầm việc thực tế của dầm. được tính toán theo các tiêu chuẩn Việt Nam Nghiên cứu về khả năng chịu cắt của dầm (TCVN) [1, 2], tiêu chuẩn Hoa Kỳ [3] và tính BTCT đã được quan tâm nghiên cứu trong theo mô hình miền nén cải tiến thông qua những năm gần đây để hoàn thiện mô hình phần mềm Response-2000 [4]. tính toán chịu cắt của dầm. Các mô hình tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT trước 2. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT đây như mô hình giàn với thanh xiên nghiêng CỦA DẦM BTCT TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT góc 45o, mô hình giàn với góc nghiêng thay đổi, mô hình thanh chống - giằng,… mới chỉ Các phương pháp tính toán khả năng chịu đánh giá riêng rẽ các giai đoạn làm việc hoặc cắt của dầm BTCT đơn giản hai đầu khớp, là sự kết hợp đơn giản các giai đoạn làm việc tiết diện chữ nhật có kích thước b×h, không của dầm với nhau, chưa kể đến ảnh hưởng đặt cốt đai, chịu hai lực tập trung đặt đối của ứng suất kéo trong vùng bê tông bị nứt để xứng được trình bày dưới đây. đánh giá khả năng chịu cắt của dầm. Quan 2.1. Theo tiêu chuẩn Việt Nam điểm tiên tiến hiện nay là xét sự làm việc của a) TCVN 5574:2012 các dải bê tông nghiêng chịu nén có kể đến sự làm việc chịu kéo của bê tông như mô Đối với dầm BTCT không đặt cốt đai chịu hình miền nén cải tiến. cắt, để đảm bảo độ bền trên vết nứt xiên cần tính toán đối với vết nứt xiên nguy hiểm nhất Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT hiện theo điều kiện: hành của Việt Nam [1, 2] tuy đã đáp ứng  b 4 1   n  Rbt b h02 được các yêu cầu về mặt thiết kế nhưng các Q (1) yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt của c dầm BTCT chưa được xem xét, đánh giá một trong đó, vế phải của công thức (3) lấy không cách trực tiếp, chẳng hạn như chưa xét đến lớn hơn Qb,max  2.5Rbt bh0 và không nhỏ hơn ảnh hưởng trực tiếp của tỷ số a/ho đến khả Qb ,min   b 3 1   n  Rbt bh0 . Hệ số φb4 lấy bằng năng chịu cắt của dầm BTCT chịu lực tập 1.5 đối với bê tông nặng. Hệ số φn là hệ số trung (trong đó, a là khoảng cách từ lực xét đến ảnh hưởng lực dọc, lấy bằng 0 khi tập trung đến gối đỡ, ho là chiều cao làm việc dầm không chịu lực dọc. Hệ số φb3 lấy bằng của dầm). 0.6 đối với bê tông nặng. Rbt là cường độ chịu 166
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 kéo tính toán của bê tông, b là bề rộng của mô hình MCFT có xét đến ảnh hưởng của cốt tiết diện dầm và c là chiều dài hình chiếu của thép dọc, khi tăng lượng cốt thép dọc thì sức tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục dọc kháng cắt của cấu kiện cũng tăng lên. cấu kiện. Hiện nay với sự trợ giúp của phần mềm b) TCVN 5574:2018 Response-2000 [4] thì mô hình miền nén cải Khả năng chịu cắt của bê tông trong dầm tiến trở thành một công cụ mạnh để dự báo BTCT trên tiết diện nghiêng được xác định khả năng chịu cắt của dầm BTCT. Phần mềm theo công thức: này đưa ra được mối quan hệ giữa chuyển vị b 2 Rbt bh02 toàn phần và lực cắt, đưa ra biến dạng cắt Qb  (2) trên toàn bộ chiều dài dầm, đưa ra được sự c nhưng không lớn hơn Qb,max  2.5Rbt bh0 và làm việc của dầm ở các giai đoạn tải trọng. Kết quả tính toán khả năng chịu cắt của dầm không nhỏ hơn Qb ,min  0.5 Rbt bh0 . Trong đó, hệ BTCT bằng mô hình miền nén cải tiến thông số φb2 là hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt qua phần mềm Response-2000 đã được kiểm thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái chứng với kết quả thí nghiệm trong nghiên cứu ứng suất của bê tông nằm phía trên vết nứt [5]. Kết quả tính toán là đáng tin cậy. xiên, lấy bằng 1.5. 2.2. Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-14 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN VÀ KẾT QUẢ Khả năng chịu cắt của bê tông trong dầm Khảo sát một dầm BTCT tiết diện chữ nhật BTCT được xác định theo công thức: bh = 250500 mm, nhịp dài L = 6m, chịu hai  Vd lực tập trung đặt đối xứng như Hình 1. Vc   0.5 f c'  175  w u  bw d  0.93 f c' bw d (3)  Mu  Dầm sử dụng bê tông cấp độ bền B15 có trong đó: fc’ là cường độ tiêu chuẩn chịu nén Rb = 8.5 MPa, Rbt = 0.75 MPa (tương ứng với của bê tông; bw là bề rộng dầm; d là chiều cao cấp độ bền C12/15 có cường độ chịu nén tiêu làm việc hữu hiệu của dầm (chính là ho theo chuẩn f c = 12 MPa), cốt thép dọc chịu lực TCVN); Vu và Mu là lực cắt và mô men tại nhóm CIII có Rs = 365 MPa (cường độ tiêu tiết diện đang xét do tải trọng tính toán gây chuẩn fy = 400 MPa). Dầm đã bố trí cốt thép ra; w là hàm lượng cốt dọc; fy là cường độ 2Φ12 ở vùng nén và 3Φ20 ở vùng kéo, ho = d tiêu chuẩn chịu kéo của cốt thép. = 450 mm và không đặt cốt đai (Hình 2). Vị trí đặt lực tập trung (khoảng cách a) thay đổi 2.3. Theo mô hình miền nén cải tiến sử sao cho tỷ số a/ho thay đổi từ 1.0 đến 6.0. dụng phần mềm Response-2000 P P Mô hình miền nén cải tiến (Modified Compression Field Theory - MCFT) là một a L – 2a a lý thuyết tiên tiến có khả năng xét đến nhiều L= 600 yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt của dầm BTCT với độ chính xác cao. Trong khi Hình 1. Sơ đồ tính toán dầm BTCT mô hình bê tông truyền thống cho rằng bê 2Ø12 2 35 tông bị nứt không chịu được lực kéo, mô hình MCFT có kể tới ảnh hưởng của ứng suất 450 415 500 kéo trong vùng bê tông bị nứt. Khi nứt, ứng suất cắt truyền qua vết nứt thông qua cốt thép 50 3Ø20 1 liên kết vết nứt, miễn là cốt thép không chảy. 250 Bê tông giữa vết nứt được coi là có hiệu quả sau đó. Góc nghiêng của vết nứt (θ) có liên Hình 2. Mặt cắt tiết diện dầm quan đến biến dạng dọc trục (εx) trong cốt Tiến hành tính toán khả năng chịu cắt của thép dọc. Sức kháng cắt của cấu kiện trong bê tông trong dầm BTCT theo các phương 167
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 pháp tính toán trình bày trong mục 2, kết quả tăng từ 1.0 đến 3.0, khả năng chịu cắt của thu được tổng hợp trong Bảng 1 và Hình 3. dầm BTCT giảm 66.7% theo TCVN Chú ý rằng tính toán theo tiêu chuẩn Việt 5574:2018, giảm 14.1% theo ACI, giảm Nam sử dụng cường độ vật liệu tính toán, còn 55.3% theo MCFT; khi giá trị a/ho tăng từ 3.0 tính toán theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ và mô hình đến 6.0 thì khả năng chịu cắt của dầm BTCT MCFT sử dụng cường độ vật liệu tiêu chuẩn. giảm 0% theo TCVN 5574:2018, giảm 4.1% Do vậy, để so sánh được với nhau thì giá trị theo ACI, giảm 24.2% theo MCFT. Điều này tính theo tiêu chuẩn Việt Nam cần nhân lên là do khi tỷ số a/ho tăng lớn hơn 3.0 (tức là 1.5 lần [5, 6]. Giá trị trong Bảng 1 là giá trị điểm đặt lực ở xa gối đỡ) thì khả năng chịu đã được nhân hệ số. cắt của bê tông trong dầm BTCT tính theo công thức (1) và (2) ở TCVN có giá trị nhỏ Bảng 1. So sánh kết quả Qb tính toán hơn giá trị Qb,min, nên lấy Qb = Qb,min, trong theo các phương pháp khác nhau khi tính theo ACI, MCFT không có giới hạn Qb (kN) giá trị cận dưới này. a/ho 5574-2012 5574-2018 318-14 MCFT 4. KẾT LUẬN 1.0 189.84 189.84 78.10 133.40 Nghiên cứu này trình bày ảnh hưởng của 1.5 126.56 126.56 72.61 88.90 tỷ số a/ho đến khả năng chịu cắt của dầm 2.0 94.92 94.92 69.86 69.30 BTCT đơn giản hai đầu khớp tiết diện chữ 2.5 75.94 75.94 68.21 63.90 nhật. Một dầm BTCT không đặt cốt đai chịu hai lực tập trung đặt đối xứng được tính toán 3.0 75.94 63.28 67.11 59.60 khả năng chịu cắt theo các tiêu chuẩn Việt 3.5 75.94 63.28 66.33 56.20 Nam, Hoa Kỳ và mô hình miền nén cải tiến 4.0 75.94 63.28 65.74 53.40 thông qua phần mềm Response-2000. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng chịu cắt 4.5 75.94 63.28 65.28 50.90 của dầm BTCT giảm khi tỷ số a/ho tăng lên 5.0 75.94 63.28 64.92 48.70 từ giá trị 1.0 đến 6.0 và giảm rõ rệt hơn trong 5.5 75.94 63.28 64.62 46.80 khoảng giá trị a/ho tăng từ 1.0 đến 3.0. 6.0 75.94 63.28 64.37 45.20 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 5574:2012. “Tiêu chuẩn thiết kế Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”. [2] TCVN 5574:2018. “Tiêu chuẩn thiết kế Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”. [3] ACI 318-14. “American Concrete Institude (ACI), Building code requirements for structural concrete”. [4] Response-2000. Phần mềm phân tích khả năng chịu cắt của cấu kiện BTCT theo mô Hình 3. Ảnh hưởng của tỷ số a/ho đến hình miền nén cải tiến. khả năng chịu cắt của dầm BTCT [5] Nguyễn Ngọc Phương (2008). “Nghiên cứu Từ Hình 3 cho thấy có sự khác nhau về kết khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép quả khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo ứng lực trước”. Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, các phương pháp tính toán khác nhau. Tuy Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. nhiên, kết quả tính toán theo các phương [6] Ngô Văn Thuyết (2011). “Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước tiết diện đến khả pháp khác nhau đều có chung xu hướng là năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép”. khả năng chịu cắt của dầm BTCT giảm khi tỷ Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học số a/ho tăng lên. Trong đó, khi giá trị a/ho Xây dựng. 168