Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích hệ kết cấu vách – dầm đỡ vách nhà cao tầng bê tông cốt thép

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu làm rõ khả năng chịu lực của dầm chuyển (dầm cao) khi chịu tải trọng lớn (khi sử dụng dầm chuyển để gánh đỡ các cột, vách, và các cột vách này đỡ nhiều tầng ở phía trên) từ đó kiến nghị phương pháp tính toán và thiết kế cho loại dầm này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích hệ kết cấu vách – dầm đỡ vách nhà cao tầng bê tông cốt thép

LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: - Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy Lợi - Phòng Đào tạo đại học và Sau đại học Tên tôi là: Vũ Ngọc Quyền Học viên cao học lớp: 25XDDD11 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số chuyên ngành: 858.02.01 Mã số học viên: 1781116 Theo Quyết định số …../QĐ-ĐHTL ngày … tháng… năm 2018 của Hiệu trưởng Trường Đại học Thủy Lợi về việc phê duyệt danh sách học viên, đề tài luận văn và người hướng dẫn được giao đợt 4 năm 2018 với đề tài “ Phân tích hệ kết cấu vách – dầm đỡ vách nhà cao tầng bê tông cốt thép ” dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Anh Dũng và TS. Nguyễn Ngọc Thắng. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Nội dung trong luận văn có tham khảo và sử dụng tài liệu của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành và các trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 HỌC VIÊN VŨ NGỌC QUYỀN i
LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân học viên đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ với đề tài “Phân tích hệ kết cấu vách – dầm đỡ vách nhà cao tầng bê tông cốt thép ” theo đúng nội dung của đề cương nghiên cứu đã được Hội đồng Khoa học và Đào tạo của Khoa công trình phê duyệt. Học viên xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với các thầy cô giáo Trường Đại học Thủy Lợi, nhất là các cán bộ, giảng viên Khoa Công trình, Phòng Đào tạo và Sau đại học đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho học viên hoàn thành luận văn này. Đặc biệt học viên xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Anh Dũng và TS. Nguyễn Ngọc Thắng đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Học viên xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn. Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã cố gắng và nỗ lực hết mình song do những hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Học viên rất mong nhận được sự đóng góp và tư vấn của các thầy cô. Xin trân trọng cảm ơn./. Hà Nội, ngày 26 tháng 02 năm 2019 HỌC VIÊN VŨ NGỌC QUYỀN ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................ii DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... vi MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................... 1 2. Lý do nghiên cứu ......................................................................................................... 1 3. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................... 1 4. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................. 2 5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG BTCT, HỆ KẾT CẤU VÁCH – DẦM ĐỠ VÁCH ............................................................................................. 3 1.1 Phân tích kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép chịu lực ......................................... 3 1.2 Hệ kết cấu vách, dầm đỡ vách .................................................................................. 4 1.3 Khái niệm và công năng dầm cao ............................................................................. 5 1.3.1 Khái niệm dầm cao ................................................................................................. 5 1.3.2 Công năng của dầm cao .......................................................................................... 5 1.4 Một số hình ảnh các dự án ứng dụng dầm cao ( dầm chuyển) ................................. 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM CAO ................................... 10 2.1 Tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn ACI 318-2002 ................................................... 10 2.1.1 Phân tích khả năng chịu lực của kết cấu dầm cao ................................................ 10 2.1.2 Lý thuyết tính toán................................................................................................ 11 2.2 Tính toán theo mô hình giàn ảo .............................................................................. 18 2.2.1 Cơ sở của mô hình chống - giằng, các giả thiết áp dụng ..................................... 18 2.2.2 Tính không duy nhất của mô hình chống - giằng, sự lựa chọn mô hình chống - giằng hợp lý ................................................................................................................... 20 2.2.3 Phân vùng ứng suất biến dạng của các cấu kiện bê tông cốt thép ........................ 21 2.2.4 Mô hình giàn ảo ( Strut and tie model) ................................................................ 22 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU DẦM CAO ĐỠ VÁCH .......... 35 iii
3.1 Ví dụ tính toán kết cấu dầm cao theo phương pháp kinh nghiệm của ACI 318-02 và phương pháp mô hình giàn ảo. ................................................................................. 35 3.2 Tính toán nội lực bằng phương pháp phần tử hữu hạn ........................................... 35 3.2.1 Mô hình kết cấu bằng phần mềm Sap 2000 ......................................................... 35 3.2.2 Nội lực tính toán ................................................................................................... 36 3.3 Tính toán kết cấu dầm chuyển theo phương pháp kinh nghiệm ACI-318-02 ........ 36 3.4 Tính toán kết cấu dầm chuyển theo phương pháp giàn ảo ..................................... 42 3.5 Kết quả tính toán ..................................................................................................... 57 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 59 4.1 Kết luận ................................................................................................................... 59 4.2 Kiến nghị ................................................................................................................. 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 61 iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1: Hình ảnh thi công dầm cao ( dầm chuyển ) tại Dự án Vinhome D’Capital – Trần Duy Hưng – Hà Nội (bxh: 6650x3000mm ) ........................................................... 6 Hình 1. 2: Hình ảnh thi công dầm cao ( dầm chuyển ) tại dự án khách sạn Tây Bắc – Đường Võ Nguyên Giáp – TP Đà Nẵng (bxh: 1800x2000mm ) .................................... 7 Hình 1. 3: Hình ảnh thi công dầm cao ( dầm chuyển) tại dự án 203 Nguyễn Huy Tưởng – Thanh Xuân – TP Hà Nội (bxh: 1800x2000mm ) ........................................... 9 Hình 2. 1: Sự phá hoại do uốn ...................................................................................... 11 Hình 2. 2: Biểu đồ phân bố ứng suất ............................................................................. 12 Hình 2. 3: Quỹ đạo ứng suất .......................................................................................... 12 Hình 2. 4: Sơ đồ tính toán khả năng chịu uốn cho dầm ................................................ 13 Hình 2. 5: Mặt cắt thể hiện cánh tay đòn momen (jd) ................................................... 14 Hình 3. 1: Sơ đồ chịu lực .............................................................................................. 35 Hình 3. 2: Sơ đồ chịu lực trong Sap 2000 ( đơn vị KN) .............................................. 35 Hình 3. 3: Biểu đồ Momen của dầm ( đơn vị KNm) .................................................... 36 Hình 3. 4: Biểu đồ lực cắt của dầm ( đơn vị KN)......................................................... 36 Hình 3. 5: Bảng giá trị nội lực tại mặt cắt cách gối 1.02m........................................... 38 Hình 3. 6: Sơ đồ chịu lực của dầm ................................................................................ 42 Hình 3. 7: Mô hình chống - giằng của dầm ................................................................... 43 Hình 3. 8: Mô hình chống – giằng của nửa dầm ........................................................... 43 Hình 3. 9: Vị trí và lực của các nút tại B trong mô hình thứ nhất ................................. 45 Hình 3. 10: Vị trí và lực của các nút tại C trong mô hình thứ nhất ............................... 46 Hình 3. 11: Vị trí và lực của các nút tại D trong mô hình thứ nhất ............................... 46 Hình 3. 12: Vị trí và lực của các nút tại B trong mô hình thứ hai ................................. 50 Hình 3. 13: Vị trí và lực của các nút tại C trong mô hình thứ hai ................................. 52 Hình 3. 14: Vị trí và lực của các nút tại D trong mô hình thứ hai ................................. 52 v
DANH MỤC BẢNG Bảng 3. 1 : Bảng tóm tắt vị trí của các nút trong mô hình thứ nhất .............................. 47 Bảng 3. 2 :Bảng tóm tắt kích thước và lực trong các thanh chống và giằng trong mô hình thứ nhất .................................................................................................................. 48 Bảng 3. 3: Bảng nội lực thanh giàn sau điều chỉnh ....................................................... 50 Bảng 3. 4: Bảng tóm tắt vị trí của các nút trong mô hình thứ hai ................................. 53 Bảng 3. 5: Bảng tóm tắt kích thước và lực trong các thanh chống và giằng trong mô hình thứ hai .................................................................................................................... 53 Bảng 3. 6: Bảng so sánh kết quả tính toán của 2 phương pháp ..................................... 57 vi
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm ngần đây, với sự mở cửa của nền kinh tế đất nước, kinh tế đất nước đã phát triển rất nhanh. Cùng với sự phát triển về kinh tế, tốc độ đô thị hóa ngày càng cao, các thành phố lớn dân số tăng lên đột biết vì vậy nhu cầu về nhà ở cũng tăng lên đáng kể. Để đáp ứng nhu cầu ăn ở sinh hoạt hàng loạt các chung cư cao tầng và các trung tâm thương mại đã được mọc lên. Từ những yêu cầu thực tế đó, đòi hỏi các kỹ sư xây dựng phải nghiên cứu thiết kế các công trình có không gian lớn ở các tầng bên dưới để phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt công cộng như: siêu thị, bãi để xe, trung tâm thương mại, văn phòng đại diện. Các tầng trên, các phòng có không gian nhỏ hơn phù hợp với nhu cầu về phòng ở hay khách sạn hay căn hộ gia đình. Để đáp ứng được các yêu cầu đó, một trong những giải pháp kết cấu đó là sử dụng kết cấu “ dầm chuyển ” để đõ các vách cứng hay cột trọng nhà nhiều tầng. 2. Lý do nghiên cứu Theo xu hướng ngày nay, các nhà nhiều tầng là các công trình phức hợp đáp ứng nhiều công năng như thương mại và dịch vụ ở các tầng bên dưới, văn phòng làm việc và các căn hộ ở các tầng bên trên. Để có được không gian kiến trúc như trên, yêu cầu này đòi hỏi các nhịp khung lớn ở bên dưới và các nhịp khung nhỏ hơn ở bên trên, giải pháp đưa ra đòi hỏi phải có một kết cấu chuyển đổi giữa các tầng, chính vì lý do đó chúng tôi chọn đề tài “ Phân tích kết cấu vách – dầm đỡ vách trong nhà cao tầng bê tông cốt thép” 3. Mục đích nghiên cứu Do hiện nay nước ta chưa có tiêu chuẩn hay các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chính thức nào về tính toán và thiết kế dầm chuyển (dầm cao) BTCT trong các công trình cao tầng dân dụng. Việc tính toán dùng các tiêu chuẩn nước ngoài bằng nhiều các phương pháp khác nhau. Vì vậy đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu làm rõ khả năng chịu lực của dầm chuyển (dầm cao ) khi chịu tải trọng lớn (khi sử dụng dầm chuyển để gánh đỡ 1
các cột, vách, và các cột vách này đỡ nhiều tầng ở phía trên) từ đó kiến nghị phương pháp tính toán và thiết kế cho loại dầm này. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Làm rõ khi nào sử dụng dầm chuyển trong kết cấu BTCT của các nhà cao tầng BTCT Làm rõ khả năng chịu lực của dầm cao (lực cắt, moment uốn) từ đó đưa ra phương pháp thiết kế và tính toán cho dầm. Làm rõ các vấn đề bố trí cốt thép chịu moment uốn và chịu cắt cho dầm cao 5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu là phương pháp lý thuyết (giải tích kết hợp với mô hình bằng phương pháp phần tử hữu hạn ) gồm các hướng sau: - Mô hình kết cấu để tìm nội lực bằng phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm Sap 2000. - Tính toán kết cấu dầm cao BTCT theo tiêu chuẩn ACI 318 – 2002 của Hoa Kỳ. - Tính toán kết cấu dầm cao theo mô hình giàn ảo (Strut and tie Model). Từ những phương pháp nêu trên, tìm hiểu nghiên cứu đặc điểm phân bố ứng suất trên tiết diện dầm và khả năng chịu lực của kết cấu dầm cao. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG BTCT, HỆ KẾT CẤU VÁCH – DẦM ĐỠ VÁCH 1.1 Phân tích kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép chịu lực Khái niệm nhà cao tầng: Theo ủy ban nhà cao tầng quốc tế: “Một công trình được xem là nhà cao tầng nếu chiều cao của nó quyết định các điều kiện thiết kế thi công hoặc sử dụng khác với nhà thông thường”. Cụ thể định nghĩa theo cách khác: “Nhà cao tầng là một nhà mà chiều cao của nó ảnh hưởng đến ý đồ và cách thiết kế”. Quy định nhà cao tầng một số quốc gia Trung Việt Quốc gia SNG Mỹ Pháp Anh Nhật Đức Quốc Nam Nhà ở 10 10 tầng 10 >50m >24.3m 11 Cao Công tầng trở lên tầng tầng 22m trình trở lên trở lên và tính từ cao Công 7 tầng >24m Nhà >28m chiều mặt trên trình khác trên cao từ nền 40m 22- 30m 25m Các cấu kiện chịu lực chính tạo thành các hệ chịu lực nhà cao tầng bao gồm: Cấu kiện dạng thanh: cột, dầm, thanh chống, thanh giằng: + Cấu kiện dạng tấm: Tường ( vách ), sàn. + Trong nhà cao tầng, khi có sự xuất hiện của các khung, tùy theo cách làm việc của cột trong khung mà hệ kết cấu chịu lực được phân thành các loại sơ đồ: sơ đồ khung; sơ đồ giằng; và sơ đồ khung giằng. Trong nhà cao tầng, sàn của tầng, ngoài khả năng chịu uốn do tải trọng thẳng đứng, cũng phải có độ cứng lớn để khung biến dạng trong mặt phẳng khi truyền tải trọng 3
ngang vào cột, vách, lõi nên cũng gọi là những sàn cứng. Cấu kiện không gian là các vách nhiều cạnh hở hoặc khép kín, tạo thành các hộp bố trí bên trong nhà, được gọi là lõi cứng. Ngoài lõi cứng bên trong, còn có các dãy cột bố trí theo chu vi nhà với khoảng cách nhỏ tạo thành một hệ khung biến dạng tường vây. Tiết diện các cột ngoài biên có thể đặc hoặc rỗng. Khi là những cột rỗng hình hộp vuông hoặc hình tròn sẽ tạo nên hệ kết cấu được gọi là ống trong ống. Phụ thuộc vào các giải pháp kiến trúc, từ 3 thành phần kết cấu chính (cấu kiện dạng thanh, tấm, không gian) có thể liên kết tạo thành 2 nhóm kết cấu chịu lực: + Nhóm 1: Gồm 1 cấu kiện chịu lực độc lập – khung, tường, vách, lõi hộp (ống); + Nhóm 2: Hệ chịu lực được tổ hợp từ 2 hoặc 3 cấu kiện cơ bản trở lên: Kết cấu: KHUNG + VÁCH; Kết cấu: KHUNG + LÕI; Kết cấu KHUNG + VÁCH + LÕI v.v… 1.2 Hệ kết cấu vách, dầm đỡ vách Kết cấu vách chịu lực là một hệ thống vách vừa chịu tải đứng vừa chịu tải ngang, đồng thời làm cả nhiệm vụ vách ngăn các phòng. Vách cứng (BTCT) trong nhà cao tầng phải bố trí suốt từ móng đến mái, phải đồng trục: vách cứng có khả năng chịu lực cắt và chịu uốn tốt Hệ kết cấu này là tổ hợp các vách phẳng bố trí theo hai phương. Hạn chế việc bố trí cáp vách cứng tập trung ở trọng tâm nhà do khả năng chống xoắn kém, tốt nhất nên bố trí các vách cứng dọc theo chu vi nhà vì nhà có khả năng chống xoắn tốt hơn và chịu tải cả hai phương. Vách cứng liên tục không khoét lỗ gọi là vách đặc. Phần lớn vách bị khoét lỗ dành cho các cửa đi và cửa sổ. Kết cấu vách cứng có những đặc điểm cơ bản sau: 4
+ Kết cấu vách cứng đổ tại chỗ có tính liền khối tốt, độ cứng theo phương ngang lớn, kết hợp với bản sàn tạo thành kết cấu hộp nhiều ngăn có khả năng chịu tải lớn, đặc biệt là khả năng chịu tải ngang (tải động đất). + Loại kết cấu này có khoảng không gian nhỏ nên chỉ phù hợp với các công trình nhà ở. + Kết cấu này có trọng lượng bản thân lớn, độ cứng lớn làm tăng tải trọng động đất. Kết cấu vách cứng được xem như là một tấm phẳng chỉ chịu lực trong mặt phẳng bản thân, không chịu lực ngoài mặt phẳng đó, do đó cần phải bố trí vách cứng theo cả hai phương. Hệ kết cấu khung không gian lớn tầng dưới đỡ vách cứng: Dùng dầm khung lớn đỡ vách cứng phía trên. Loại kết cấu này tạo không gian lớn và có khả năng chống tải ngang lớn. 1.3 Khái niệm và công năng dầm cao 1.3.1 Khái niệm dầm cao Dầm cao ( dầm chuyển) BTCT là một loại dầm thường có độ cứng và tiết diện hình học tương đối lớn (tỷ lệ chiều dài trên chiều cao phải nhỏ hơn hoặc bằng 2.5 đối với nhịp liên tục và 2 đối với nhịp đơn), có tác dụng thay đổi trạng thái làm việc của hệ kết cấu từ hệ dầm cột chịu lực sang hệ dầm vách chịu lực hoặc hệ dầm cột nhưng với số lượng cột phải trên dầm nhiều hơn số lượng cột phía dưới dầm. 1.3.2 Công năng của dầm cao Công năng của dầm cao ( dầm chuyển) là gánh đỡ toàn bộ tải trọng kết cấu bên trên nó rồi phân bố xuống từng chân cột bên dưới. Chính vì vậy dầm cao ( dầm chuyển) phải nhận một lượng tải trọng rất lớn nên chúng thường có kích thước và độ cứng lớn hơn so với dầm truyền thống. Ngoài khả năng chống lại moment uốn trực tiếp do tải trọng lớn bên trên, dầm cao ( dầm chuyển) còn có khả năng chống cắt lớn hơn nhiều so với dầm truyền thống vì ảnh hưởng bởi tiết diện lớn của dầm. 5
Trong kiến trúc nhà cao tầng dầm cao ( dầm chuyển) được lựa chọn nhiều vì khả năng vượt nhịp lớn và khả năng thay đổi kiến trúc một cách linh hoạt. 1.4 Một số hình ảnh các dự án ứng dụng dầm cao ( dầm chuyển) Hình 1. 1: Hình ảnh thi công dầm cao ( dầm chuyển ) tại Dự án Vinhome D’Capital – Trần Duy Hưng – Hà Nội (bxh: 6650x3000mm ) 6
Hình 1. 2: Hình ảnh thi công dầm cao ( dầm chuyển ) tại dự án khách sạn Tây Bắc – Đường Võ Nguyên Giáp – TP Đà Nẵng (bxh: 1800x2000mm ) 7
8
Hình 1. 3: Hình ảnh thi công dầm cao ( dầm chuyển) tại dự án 203 Nguyễn Huy Tưởng – Thanh Xuân – TP Hà Nội (bxh: 1800x2000mm ) 9
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM CAO 2.1 Tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn ACI 318-2002 2.1.1 Phân tích khả năng chịu lực của kết cấu dầm cao Đối với các dầm BTCT thông thường đều dựa trên lý thuyết đàn hồi và sử dụng các giả thiết vật liệu là đồng chất và đẳng hướng. Nhưng điều đó trở nên không hợp lý đối với kết cấu bê tông đặc biệt như dầm cao ( dầm chuyển) sau khi xuất hiện các vết nứt, những kết quả thu được đã làm rõ sự khác biệt sự làm việc của dầm thông thường và dầm cao (dầm chuyển). Có thể thấy rằng sự phân bố ứng suất trên tiết diện và khả năng chịu lực của loại dầm này khác so với dầm thông thường. Tiêu chuẩn ACI-318 theo quy phạm Hoa Kỳ đã nêu rõ tác động của dầm cao (dầm chuyển) phải được xét đến trong trường hợp l/d < 2,5 đối với các nhịp liên tục hoặc 2 đối với các nhịp đơn do có sự phụ thuộc và tác động lẫn nhau của ứng suất pháp theo phương dọc dầm và theo phương thẳng đứng cũng như ảnh hưởng của ứng suất tiếp do lực cắt gây ra. Phân tích đàn hồi đã cho thấy những đặc điểm quan trọng sau đây của sự phân bố ứng suất trong dầm cao (dầm chuyển): + Các giả thiết tiết diện phẳng cho dầm không thỏa mãn đối với dầm cao (dầm chuyển). + Có một vùng chịu ứng suất lớn tại vị trí gối tựa và đặc biệt là ở mặt gối tựa. + Biến dạng dọc do lực cắt gây ra trong dẩm chuyển (dầm cao) là lớn hơn nhiều so với biến dạng uốn, do đó đóng vai trò nhiều hơn so với tổng biến dạng. + Dầm cao (dầm chuyển) thường có vết nứt xuất hiện khá sớm, thông thường khe nứt xuất hiện theo phương của ứng suất nén chính, tức là vuông góc với phương của ứng suất kéo.Trong nhiều trường hợp, khe nứt xuất hiện thẳng đứng hoặc nghiêng khi dầm bị phá hoại do lực cắt. 10
2.1.2 Lý thuyết tính toán Dạng phá hoại thực tế trong dầm cao (dầm chuyển) BTCT ngoài việc phụ thuộc vào kích thước dầm, tỉ số giữa chiều dài nhịp và chiều cao dầm, cách đặt lực tác dụng mà còn phụ thuộc vào số lượng và cách bố trí cốt thép trong dầm. Có 2 dạng phá hoại chính được xác định gồm : Phá hoại do uốn và phá hoại do lực cắt. 2.1.2.1 Phá hoại do uốn Phá hoại do uốn của dầm cao (dầm chuyển) BTCT là dạng phá hoại dẻo, sự phát triển các vết nứt theo chiều dọc xuất phát từ bụng dầm và dần lên phía trên, cùng với sự gia tăng tải trọng, sự phá hoại thông thường xảy ra do cốt thép bị kéo đứt hoặc bị chảy dẻo, rất hiếm trường hợp bê tông vùng nén bị phá hoại. Hình 2. 1: Sự phá hoại do uốn a.)Sự phân bố ứng suất trên tiết diện dầm Quy phạm ACI 318-02 chỉ ra rằng dầm cao (dầm chuyển) BTCT làm việc hoàn toàn khác với dầm BTCT thông thường. Trong giai đoạn đàn hồi ứng suất theo phương ngang trong bê tông tại các tiết diện phân bố theo quy luật phi tuyến khá phức tạp 11
Hình 2. 2: Biểu đồ phân bố ứng suất Hình 2.2 cho thấy sự phân bố ứng suất do uốn tại tiết diện giữa nhịp so sánh với sự phân bồ ứng suất tuyến tính, ta thấy trục trung hòa được hạ thấp xuống, ứng suất chịu kéo ở mép biên lớn hơn nhiều so với mép biên chịu nén Hình 2. 3: Quỹ đạo ứng suất 12
Trong hình 2.3 các đường nét đứt là quỹ đạo ứng suất nén song song với hướng của ứng suất nén chính và các đường nét liền là quỹ đạo ứng suất kéo song song với các ứng suất kéo chính. Các vết nứt dự báo xuất hiện vuông góc với các đường nét liền, tức là xuất hiện theo phương của ứng suất nén chính. Trong một số trường hợp khe nứt cũng có thể xuất hiện thẳng đứng hoặc nghiêng khi dầm bị phá hoại do cắt Cũng từ hình vẽ trên nhận thấy rằng quỹ đạo ứng suất kéo và ứng suất nén dày hơn tại vị trí gối biên của dầm, tức là phản ánh sự tập trung ứng suất nén tại gối dầm. b.)Tính toán khả năng chịu uốn của dầm Hình 2. 4: Sơ đồ tính toán khả năng chịu uốn cho dầm - Khả năng chịu lực của dầm cao (dầm chuyển) được xác định theo công thức sau: Mn=As*fy*(jd) - Cốt thép chịu uốn được tính như sau: Mu 3∗√f′c 200bd As = ≥ Asmin= *b*d ≥ Ø∗fy∗(Jd) fy fy Trong đó: + Mn: Khả năng chịu uốn của cấu kiện + As: Diện tích cốt thép chịu uốn 13
+ fy : Cường độ chịu kéo của cốt thép + f’c: Cường độ chịu nén của bê tông + Asmin: Hàm lượng cốt thép tối thiểu + Jd: Cánh tay đòn của mô men nội lực, được tính toán như sau: Hình 2. 5: Mặt cắt thể hiện cánh tay đòn momen (jd) + Đối với dầm cao ( dầm chuyển) nhịp đơn Khi 1 ≤ l/h ≤ 2 thì Jd = 0.2(l+2h) Khi l/h < 1 thì Jd = 0.6l + Đối với dầm cao ( dầm chuyển ) nhịp liên tục Khi 1 ≤ l/h ≤ 2 thì Jd = 0.2(l+1.5h) Khi l/h < 1 thì Jd = 0.5l Trong đó: l : là nhịp dầm cao (dầm chuyển) xác định theo trung tâm của gối tựa hoặc lấy bằng 1.15ln 14