- Trang Chủ
- Kiến trúc - Xây dựng
- Tính toán khả năng chịu cắt của dầm nối trong kết cấu lõi nhà cao tầng đặt cốt thép thông thường theo TCVN 5574: 2018
Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM NỐI
TRONG KẾT CẤU LÕI NHÀ CAO TẦNG ĐẶT CỐT THÉP
THÔNG THƯỜNG THEO TCVN 5574: 2018
Nguyễn Tiến Chương1, Đoàn Xuân Quý1
1
Trường Đại học Thuỷ lợi, email: quydx@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG phải được tính toán và cấu tạo đủ khoẻ để
làm việc được trong hệ kết cấu lõi. Vấn đề
Dầm nối hay còn gọi là Lanh tô (Coupling
tính toán khả năng chịu cắt của Dầm nối rất
beam) kết nối phần cánh đối diện của lõi hở tạo
quan trọng trong việc dự báo khả năng làm
thành lõi nửa kín. Các nghiên cứu đã chỉ ra vai
việc của kết cấu lõi.
trò quan trọng của Dầm nối khi lõi chịu mô
Bài báo sẽ trình bày tính toán khả năng chịu
men xoắn hoặc tải trọng ngang là giảm góc
cắt của Dầm nối cấu tạo cốt thép thông thường
xoắn và chuyển vị ngang của kết cấu lõi [1].
theo TCVN 5574: 2018 [2], kết hợp với tính
Cấu tạo cốt thép của dầm nối có hai loại:
toán theo ACI 318 [3] và Lý thuyết trường nén
loại đặt cốt thép thông thường và loại đặt
cải tiến (Modified compression field theory –
thêm cốt thép chéo (Diagonal rebar) hình 1.
MCFT) [4]. Từ đó sẽ nhận xét các kết quả tính
Dầm nối có tỉ lệ nhịp trên chiều cao - ln/h
để làm rõ sự làm việc của dầm nối.
thường không lớn hơn quá 4.
2. CÔNG THỨC TÍNH TOÁN
TCVN 5574: 2018 [2] quy định việc tính
toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu cắt theo
hai điều kiện dưới đây:
Tính toán theo dải bê tông giữa các vết nứt
nghiêng theo điều kiện:
Q b1Rbbh (1)
Trong đó:
Q - lực cắt trong tiết diện thẳng góc của
cấu kiện, do tất cả các ngoại lực nằm ở một
phía của tiết diện;
b1 - hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm
trạng thái ứng suất của bê tông trong dải
nghiêng, lấy bằng 0,3.
Khi tính toán cấu kiện chịu lực cắt, điều
Hình 1. Cấu tạo cốt thép dầm nối kiện là:
thép thường, b) cấu tạo thép chéo Q Qb + Qsw (2)
Khi dầm nối đặt trong cơ cấu chịu lực, nó Trong đó:
chịu lực rất lớn và thường có xu hướng phá Q - lực cắt trên tiết diện nghiêng;
hoại đầu tiên, sự phá hoại của dầm sẽ dẫn tới Qb - lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện
sự phá hoại của kết cấu. Như vậy dầm nối nghiêng tính theo công thức:
168
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Qb = b2Rbtbh2o/C (3) chân, ngàm trượt ở đầu trên và chịu tải trọng
b2 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thép đẩy ngang đến phá hoại.
dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng
suất của bê tông nằm phía trên vết nứt xiên, 3. CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
lấy bằng 1,5. Sau đây tiến hành áp dụng tính toán cho
Qsw là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trên một số cấu kiện dầm nối ứng với các trường
tiết diện nghiêng. hợp tiết diện và chiều dài dầm (tỉ lệ ln/h).
Qsw = swqswC (4) Hàm lượng cốt đai (HLCĐ) từ 0,5% đến
sw là hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực 2,5%. Thép đai đều sử dụng loại có fyw = 400
dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện Mpa (Rsw = 348 Mpa). Vật liệu bê tông tương
nghiêng C, lấy bằng 0,75. ứng như trong bảng 1. Các kết quả tính toán
qsw là lực trong cốt thép ngang trên một khả năng chịu cắt (KNCC) theo hình 2 và 3.
đơn vị chiều dài cấu kiện, được xác định theo
Bảng 1. Các thông số vật liệu
công thức:
qsw = RswAsw/sw = Rswswb (5) Tiêu chuẩn ACI 318 TCVN 5574:
Chiều dài hình chiếu C lấy không nhỏ hơn 2018
h0 và không lớn hơn 2h0. Cường độ Bê f’c = 35 Rb = 23,5
Công thức tính toán khả năng chịu cắt cho tông (Mpa) Rbt = 1,43
dầm nối theo TCVN 5574: 2018
f’c = 40 Rb = 26.8
Dầm nối là trường hợp đặc biệt - dầm
không có tải trọng tác dụng trực tiếp lên dầm Rbt = 1,53
mà dầm chỉ chịu cắt ở hai đầu. Như vậy chiều
dài hình chiếu C chỉ trong phạm vi h0 đến 2h0
và tương quan với chiều dài nhịp dầm. Khi
đó ta có 2 trường hợp tính toán:
- Trường hợp h0 ln 2h0, khả năng chịu
cắt được tính theo công thức:
Q 1,5Rbtbh2o/ln + 0,75Rswswbln (6)
- Trường hợp ln > 2h0, khả năng chịu cắt
của Dầm nối là:
Q 0,75Rbtbho + 1,5Rswswbh0 (7)
Công thức tính toán theo ACI 318-19 [3]
Vn Acv c f c w f yw 0,83 Acv f c (8)
Giá trị c xác định như sau:
c = 0,25 nếu ln/h < 1,5;
c = 0,17 nếu ln/h > 2,0
Các tỉ số ln/h còn lại trong khoảng 1,5 đến
2,0 thì nội suy theo hai giá trị trên.
w = Aw/(bsw) là hàm lượng cốt thép đai
với khoảng cách s, b là bề rộng dầm, f’c tính
bằng đơn vị Mpa, fyw là cường độ chảy dẻo
của cốt thép đai, Acv = bh - diện tích mặt cắt
ngang của dầm.
Khả năng chịu cắt theo MCFT [5] Hình 2. KNCC của 2 dầm 20x70 và 20x50
Dầm nối được mô hình trong phần mềm số với tương ứng f’c = 35 và 40Mpa,
Vector2 là cấu kiện đứng, có liên kết ngàm ở ln/h = 1,43 và 1,5
169
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
cho một số trường hợp dầm với các hàm
lượng cốt đai khác nhau theo công thức đã
lập, đồng thời tính toán theo ACI 318 và Lý
thuyết trường nén cải tiến - MCFT. Kết quả
tính toán cho thấy:
- Đối với các độ dài dầm nối khác nhau
(theo tỉ lệ chiều dài nhịp trên chiều cao dầm
ln/h): khi ln/h < 2, TCVN tính toán phù hợp
với MCFT; ln/h từ 2 đến 4, ACI dự đoán
KNCC của dầm gần với MCFT hơn; với ln/h
lớn hơn 4 thì hai tiêu chuẩn đánh giá cao hơn
giá trị dự đoán theo MCFT.
- Với hàm lượng cốt đai từ 1% trở xuống,
TCVN và ACI đánh giá khá tương đồng
KNCC của dầm, với HL lớn hơn 1%, 2 tiêu
chuẩn đánh giá lệch nhau và ACI đánh giá
thấp hơn TCVN. Với HLCĐ nhỏ thì KNCC
dự đoán theo TCVN và ACI có sự khác biệt
so với MCFT.
Hình 3. KNCC dầm 2570, với f’c = 40Mpa, 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
và ln/h tương ứng = 2.86 và 4,28
[1] Nguyễn Tiến Chương, Đoàn Xuân Quý.
Từ các biểu đồ trên hình 2 và hình 3 ta có 2018. Ảnh hưởng của độ cứng dầm nối đến
nhận xét sau: sự làm việc chịu xoắn của kết cấu lõi nhà
- Đối với các dầm nối có tỉ lệ ln/h nhỏ hơn cao tầng. Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ
2, TCVN đánh giá KNCC phù hợp hơn, trong học Vật rắn lần thứ XIV, Đại học Trần Đại
khi ACI bị giới hạn ứng suất cắt như vế phải Nghĩa, Thành phố Hồ Chí Minh, 19-
trong công thức (8). 20/7/2018.
- Đối với dầm nối có tỉ lệ ln/h từ 4 trở lên, [2] “Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574: 2018:
KNCC đánh giá theo 2 tiêu chuẩn là khác xa Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, tiêu
so với MCFT. chuẩn thiết kế.” Nhà xuất bản Xây dựng, Hà
Nội, 2018.
- Đối với dầm nối có tỉ lệ ln/h từ 2 đến 4,
[3] ACI 318-19, “Building code requirements
việc giới hạn ứng suất cắt theo ACI là phù
for structural concrete and commentary.”
hợp tuy nhiên vẫn khá cao so với KNCC tính ACI Committee 318 Structural Building
toán theo MCFT. Code.
- TCVN và ACI dự đoán tương đồng nhau [4] Vecchio F. J, Collins M. 1986 “The
về khả năng chịu cắt ứng với HLCĐ từ 1% Modified Compression Field Theory for
trở xuống. Với HLCĐ từ 1% trở lên, 2 tiêu Reinforced Concrete Elements Subjected to
chuẩn đánh giá lệch nhau, khi ACI đánh giá Shear,” ACI Journal. Titled no, 83 - 22.
thấp hơn TCVN do giới hạn ứng suất cắt. Với [5] Nguyễn Tiến Chương, Đoàn Xuân Quý.
HLCĐ thấp, KNCC của dầm đánh giá theo 2019. Ảnh hưởng của hàm lượng cốt thép
MCFT là cao hơn so với TCVN và ACI. đai trong lanh tô đến sự làm việc của kết
cấu vách kép chịu tải trọng ngang. Hội nghị
4. KẾT LUẬN Khoa học thường niên trường ĐH Thuỷ lợi,
Hà Nội năm 2019.
Bài báo đã lập công thức tính toán khả
năng chịu cắt cho dầm nối theo TCVN 5574:
2018 đồng thời tính toán khả năng chịu cắt
170
nguon tai.lieu . vn
