Xem mẫu
- Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ DOI: 10.31276/VJST.64(3).26-31
Xác định độ bền nén lệch tâm phẳng
của cột bê tông cốt thép có sử dụng tro bay
Sykhampha Vongchith, Nguyễn Trường Thắng*
Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
Ngày nhận bài 18/6/2021; ngày chuyển phản biện 25/6/2021; ngày nhận phản biện 29/7/2021; ngày chấp nhận đăng 2/8/2021
Tóm tắt:
Tro bay là một loại sản phẩm dư, sinh ra từ việc đốt than đá trong các nhà máy nhiệt điện, có tính chất vật lý và
thành phần hóa học phù hợp để tái sử dụng như một loại phụ gia khoáng mịn trong sản xuất bê tông nhằm giảm
lượng dùng xi măng tới 25% và tăng tính công tác của bê tông. Tuy nhiên, ảnh hưởng bất lợi của tro bay đến khả
năng chịu lực của cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) chưa được đề cập tới trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT
hiện hành. Do vậy, bài báo này trình bày cách xác định độ bền nén trong mặt phẳng của một loại kết cấu cơ bản là
cột BTCT có lượng tro bay thay thế xi măng là 20% theo một số bước nghiên cứu như sau: (i) Khảo sát thực nghiệm
trên 8 mẫu cột BTCT; (ii) Đối chứng kết quả thực nghiệm với các tiêu chuẩn thiết kế Eurocode 2, ACI 318-19 và
TCVN 5574:2018; (iii) Đề xuất phương pháp hiệu chỉnh đơn giản cho TCVN 5574:2018 để có thể mô phỏng được sự
suy giảm và dự báo chính xác độ bền nén lệch tâm phẳng của cột BTCT có sử dụng tro bay.
Từ khóa: bê tông cốt thép, cột, độ bền, lệch tâm, tro bay.
Chỉ số phân loại: 2.1
Mở đầu gia tro bay không được vượt quá 25% khối lượng xi măng
trong cấp phối. Với quan niệm tro bay chỉ được sử dụng
Trên thế giới và tại Việt Nam trong thời gian gần đây,
như một loại phụ gia, trong thực tế cấu kiện BTCT sử dụng
các vật liệu phế thải công nghiệp như tro bay, xỉ lò cao,
bê tông tro bay vẫn được tính toán tương tự như đối với bê
muội silica… được quan tâm đầu tư nghiên cứu và tái sử
dụng trong công nghiệp sản xuất bê tông, vừa giúp giảm tông thông thường. Tuy nhiên, một lượng đáng kể tro bay
chi phí thu gom, xử lý cho các nhà máy, vừa hạn chế hiệu thay thế xi măng có thể làm ảnh hưởng tới tính chất cơ lý
ứng nhà kính do giảm được lượng khí CO2 từ công nghiệp của bê tông, dẫn tới làm thay đổi khả năng chịu lực của cấu
sản xuất xi măng [1-4]. Trong số đó, tro bay (fly ash - FA) kiện. Do vấn đề này chưa được đề cập tới trong các nghiên
được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu than của các nhà cứu đã có và tiêu chuẩn thiết kế hiện hành [9-15], trong bài
máy nhiệt điện với nhiệt độ lên tới 1500°C. Đây là một vật báo này, các tác giả đã thực hiện một chương trình nghiên
liệu có một số thành phần hóa học tương tự như xi măng cứu theo các bước như sau: (i) Chế tạo và thí nghiệm 8 mẫu
Portland (ordinary portland cement - OPC), với cấu trúc cột BTCT có cường độ trung bình mẫu trụ là 30 MPa, có
hình thái có dạng hình cầu và kích thước hạt rất mịn [4]. Do lượng xi măng được thay thế bằng tro bay là 20%, nhằm
vậy, tro bay có thể được sử dụng như một loại phụ gia nhằm khảo sát ảnh hưởng của độ lệch tâm theo một phương tới
vừa giảm lượng xi măng, vừa cải thiện tính công tác của bê khả năng chịu lực, hay còn gọi là độ bền nén lệch tâm phẳng
tông như tăng độ sụt, hạn chế sự phân tầng, giảm hiệu ứng của cột; (ii) Kiểm chứng kết quả thí nghiệm thu được bằng
nhiệt thủy hóa xi măng… Một số nhà khoa học trong nước tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT hiện hành như Eurocode 2
đã nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay, silicafume và môi (EC2) [13], ACI 318-19 [14] và TCVN 5574:2018 [15]; (iii)
trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông có hàm Nhận xét và đề xuất về việc hiệu chỉnh TCVN 5574:2018 để
lượng tro bay thay thế xi măng là 20% [5, 6] và ảnh hưởng có thể xác định được chính xác độ bền nén trong mặt phẳng
của tro bay thay thế một phần xi măng đến tính chất của bê của cột BTCT sử dụng bê tông tro bay.
tông thương phẩm [7]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này mới
dừng lại ở mức độ vật liệu. Tro bay cũng đã được nghiên Nghiên cứu thực nghiệm trên các mẫu cột chịu nén uốn
cứu nhằm thay thế hoàn toàn xi măng (100% FA/OPC) làm trong mặt phẳng
chất kết dính, kết hợp với các chất hoạt hóa phù hợp để tạo Vật liệu bê tông tro bay
ra loại bê tông geo-polymer có cường độ mẫu trụ trung bình
đạt tới 50 MPa và được nghiên cứu áp dụng cho kết cấu chịu Các vật liệu sử dụng trong chế tạo bê tông tro bay trong
uốn [8]. Một số tài liệu kỹ thuật [4-6] quy định lượng phụ nghiên cứu này gồm có: (i) Tro bay có khối lượng riêng là
Tác giả liên hệ: Email: thangnt2@nuce.edu.vn
*
64(3) 3.2022 26
- Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
Bảng 1. Cấp phối bê tông cho thí nghiệm vật liệu.
Determination of uni-axial Hàm lượng Xi măng Đá
bending resistance of reinforced
Tro bay Cát Nước
Cấp phối tro bay thay thế PCB30 dăm
(kg) (kg) (kg)
xi măng (kg) (kg)
fly ash concrete columns MS-30-00 0% 380 0 760 1140 205
MS-30-20 20% 304 76 760 1140 205
Sykhampha Vongchith, Truong Thang Nguyen*
Cấp phối đối chứng của bê tông thường (MS-30-00)
Hanoi University of Civil Engineering (HUCE)
được sử dụng với lượng xi măng là 380 kg, không có tro
Received 18 June 2021; accepted 2 August 2021 bay và khối lượng các vật liệu giữ nguyên như ở bảng 1.
Abstract: Kết quả thí nghiệm về quan hệ ứng suất - biến dạng của 2
cấp phối MS-30-00 và MS-30-20 được biểu diễn ở hình 1.
As a by-product from coal burning of thermal power
plants, fly ash has appropriate physical properties and
chemical composition that can be utilised for the concrete
industry, in a form of a fine-mineral additive to reduce
cement up to 25% by mass and to enhance the workability
of concrete. However, the negative effect of fly ash on the
strength of reinforced concrete (RC) members has not
been considered in current design provisions. Hence,
the determination of uni-axial bending resistance of a
basic member - RC column - having 20% cement weight
replaced by fly ash is presented in this paper in the
following research steps: (i) Experimental investigation
on a number of 8 RC column specimens; (ii) Validation
Hình 1. Kết quả thí nghiệm vật liệu.
of test results with a number of code provisions including
Eurocode 2, ACI 318-19, and TCVN 5574:2018; and (iii) Kết quả thí nghiệm ở hình 1 cho thấy, với lượng tro bay
Proposal of a simplified justification approach for TCVN thay thế xi măng là 20%, bê tông MS-30-20 có cường độ
5574:2018 to be capable of modelling the reduction and chịu nén tương đương với bê tông thường MS-30-00, nhưng
predicting the uni-axial bending resistance of reinforced có sự suy giảm về mô đun đàn hồi cũng như thay đổi về các
fly ash concrete columns. giá trị biến dạng tại ứng suất lớn nhất và biến dạng cực hạn.
Keywords: column, eccentricity, fly ash, reinforced Mẫu thí nghiệm cột BTCT sử dụng tro bay
concrete, resistance Trong chương trình thí nghiệm này, 8 mẫu cột BTCT
Classification number: 2.1 được chia thành 3 nhóm: (i) Nhóm thứ nhất gồm 2 mẫu
cột giống nhau, ký hiệu C-30-00-1 và C-30-00-2, chịu nén
đúng tâm trong thí nghiệm (độ lệch tâm tĩnh học bằng 0);
(ii) Nhóm thứ hai gồm 3 mẫu cột giống nhau, ký hiệu C-30-
40-1, C-30-40-2 và C-30-40-3. Trong thí nghiệm, các mẫu
cột đều chịu nén lệch tâm phẳng với độ lệch tâm tĩnh học
1,80 g/cm3, hàm lượng mất mát khi nung là 0,47, độ mịn e1=40 mm; (iii) Nhóm thứ 3 gồm ba mẫu cột giống nhau, ký
của Blaine là 2154 cm2/g, hàm lượng SiO2+Al2O3+Fe2O3 là hiệu C-30-80-1, C-30-80-2 và C-30-80-3. Các mẫu cột đều
79,25% và CaO là 5,49%; (ii) Xi măng Portland PCB30 của chịu nén lệch tâm phẳng trong thí nghiệm với độ lệch tâm
Công ty Xi măng Vicem Hoàng Thạch, khối lượng riêng tĩnh học là 80 mm.
3,10 g/cm3; (iii) Cốt liệu nhỏ (cát thiên nhiên) và cốt liệu Do số lượng bộ cốp pha định hình cho cột có hạn, 5 mẫu
lớn (đá dăm) tuân theo các yêu cầu kỹ thuật hiện hành. Cát trong nhóm C-30-00 và C-30-40 được đúc cùng một đợt,
thiên nhiên có kích thước hạt lớn nhất là 5 mm từ sông Lô kèm theo đó là 12 mẫu lập phương cạnh 150 mm và 9 mẫu
(tỉnh Phú Thọ), có khối lượng riêng 2,64 g/cm3. Đá dăm có trụ bê tông có đường kính 150 mm, chiều cao 300 mm để
kích thước hạt lớn nhất là 20 mm được khai thác tại tỉnh Hà phục vụ các thí nghiệm xác định cường độ vật liệu. Nhóm
Nam, khối lượng riêng 2,69 g/cm3. Cấp phối bê tông cho thí C-30-80 gồm 3 mẫu thử cột cùng với các mẫu thử vật liệu
nghiệm vật liệu được trình bày ở bảng 1. được đúc ở lần thứ hai, sau khi dỡ cốp pha của hai nhóm cột
64(3) 3.2022 27
- Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
trên. Cả hai đợt đổ bê tông đều sử dụng cấp phối bê tông và xử lý số liệu data-logger TDS-530 và máy tính để ghi
MS-30-20. lại các số đo về lực và chuyển vị. Trong thí nghiệm, mẫu
cột được cấu tạo gối liên kết khớp tại hai đầu thông qua hai
Với thông số nghiên cứu chính là độ lệch tâm phẳng, cả
thanh thép tròn đường kính 60 mm được hàn vào tấm thép
8 mẫu cột được thiết kế giống nhau với mặt cắt ngang cột
đầu máy nén (ở phía trên đầu cột) và tấm thép bệ máy nén (ở
hình chữ nhật có kích thước b×h=150×200 (mm), chiều cao
phía dưới chân cột). Bản thép dày 15 mm được hàn với bản
cột là l=1600 mm. Trong đoạn 150 mm từ hai đầu, cột được
thép số 7 (hình 2) để gia cường thêm tại hai đầu cột và được
mở rộng với tiết diện 150×400 (mm) nhằm tạo ra độ lệch
cấu tạo hàn thêm hai gờ thép với khe hở nhỏ để có thể vừa
tâm phẳng trong mặt phẳng uốn song song với cạnh h=200
tỳ vào thanh thép tròn D60, vừa chống cho đầu cột không
mm của tiết diện (hình 2).
bị trượt ngang. Tại liên kết này, sử dụng mỡ bôi trơn cơ khí
để cột có thể xoay tự do trong mặt phẳng uốn song song với
cạnh h của tiết diện cột. Vị trí của liên kết có thể được thay
đổi để tạo ra các độ lệch tâm e1 khác nhau giữa trục của lực
dọc từ máy nén thủy lực so với trục của mẫu cột (hình 3).
Hình 2. Chi tiết mẫu cột thí nghiệm.
Cốt thép dọc chịu lực chính của cột là 4Φ14 loại
CB400-V có cường độ trung bình thu được từ thí nghiệm
kéo thép là Rm=365,298 MPa và cường độ đặc trưng là
fy=362,617 MPa. Cốt thép đai của cột sử dụng đường kính
6 mm với cường độ chịu kéo trung bình là 379,613 MPa, Hình 3. Bố trí hệ thống thí nghiệm.
khoảng cách giữa các cốt đai là 100 mm. Lớp bê tông bảo vệ Trong thí nghiệm trên, các mẫu cột được tiến hành tại
cốt thép dọc là 20 mm. Hai đầu cột được gia cường bởi các
Phòng Thí nghiệm và Kiểm định công trình LAS XD-125,
cốt thép và bản thép nhằm tránh sự phá hoại cục bộ trong
Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, với quy trình gồm các
quá trình thí nghiệm.
bước: (i) Bước 1: gia tải thử và ghi số liệu từ cấp 0. Gia tải
Bố trí hệ thống thí nghiệm và quy trình thí nghiệm thử với tải trọng bằng với cấp tải đầu tiên là 10 kN trở lên,
Hình 3 thể hiện việc bố trí hệ thống thí nghiệm để xác kiểm tra sự làm việc của mô hình thí nghiệm và các dụng
định độ bền của các mẫu cột khi chịu tác dụng của lực nén cụ đo. Khi xác định được trạng thái làm việc bình thường,
dọc trục với các độ lệch tâm khác nhau, với các thiết bị như hạ tải về 0 (hoặc theo hướng dẫn tại phòng thí nghiệm).
sau: (i) Tải trọng nén dọc trục được tác dụng bằng máy nén Ghi chép số liệu ban đầu trên các dụng cụ đo; (ii) Bước 2:
thủy lực của LB Nga có khả năng nén tối đa là 5000 kN. Giá tiến hành gia tải từng cấp tải trong khoảng 5% giá trị dự
trị lực nén được đo bằng thiết bị đo lực (load-cell) đặt trên báo khả năng chịu lực của cột. Lưu số liệu trên các dụng
đầu cột; (ii) Chuyển vị dọc trục của cột được đo bằng 4 thiết cụ đo ở từng cấp tải trọng; (iii) Bước 3: khi giá trị lực dọc
bị đo chuyển vị (Linear variable displacement transducer - tác dụng lên cột không tăng được nữa và xuất hiện phá hoại
LVDT) được lắp đặt trên cả bốn mặt của tiết diện ngang tại của bê tông vùng nén cột, lưu lại số liệu về lực dọc lớn nhất
khu vực giữa cột, với khoảng đo là 100 mm; (iii) Chuyển và chuyển vị tương ứng. Sau đó tiến hành hạ tải thí nghiệm
vị ngang được đo bằng 2 LVDT tại vị trí cách hai đầu cột theo từng cấp tải có giá trị không vượt quá 10% giá trị tải
150 mm và 1 LVDT tại chính giữa cột, với khoảng đo là 100 trọng thí nghiệm.
mm; (iv) Biến dạng trong bê tông và cốt thép tại chính giữa
Kết quả thí nghiệm
cột được đo bằng các tem điện trở (strain gauges) tương
ứng. Tất cả các thiết bị trên được kết nối với bộ thu thập Kết quả thí nghiệm đo được ở bước 3 về khả năng
64(3) 3.2022 28
- Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
chịu lực lớn nhất Ntn và độ võng ngang ∆tn tương ứng
của mỗi mẫu cột được biểu diễn trong bảng 2. Độ lệch
tâm ban đầu e0 được xác định bằng tổng của độ lệch tâm
tĩnh học e1 và độ lệch tâm ngẫu nhiên ea=max(Lc/600;
hc/30;10)=max(1630/600,200/30,10)=10 mm. Như vậy, giá
trị e0 của 3 nhóm cột C-30-00, C-30-40 và C-30-80 lần lượt
là 10, 50 và 90 mm. Từ đó có thể xác định giá trị thí nghiệm
của mô men là Mtn=Ntn(e0 +∆tn).
Bảng 2. Kết quả thí nghiệm cột.
Hình 5. Phân tích khả năng chịu lực của cột theo EC2 và ACI.
Nhóm C-30-00 (e1=0) C-30-40 (e1=40 mm) C-30-80 (e1=80 mm)
Mẫu No. 1 No. 2 No. 1 No. 2 No. 3 No. 1
Hình 5B cho thấy, các tiêu chuẩn EC2 [13] và ACI 318-19
No. 2 No. 3
[14] đều dựa trên giả thiết tiết diện phẳng, với một giá trị
Ntn (kN) 738,9 756,19 446,15 434,90 447,89 301,96 291,83 293,39
biến dạng tới hạn của bê tông thớ chịu nén ngoài cùng là εcu.
∆tn (mm) 4,39 3,60 6,46 6,57 6,95 9,77 9,01 10,55 Trên hình 5C, vùng bê tông chịu nén hình chữ nhật có chiều
Mtn (kNm) 10,635 10,288 25,191 24,601 25,505 30,127 28,850 29,499
Hình
Hình
Hình
Hình cao 5.Phân
5.5.5. quy
PhânPhântích
Phân đổi tíchkhả
tích
tích làkhả
khả
khả năng
vớichịu
năng
βc,năng
năng chịu
c làlực
chịu
chịu lực
lực
lực củacột
khoảng
của
của
của cột
cột
cột theoEC2
cách
theo
theo
theo EC2
từ
EC2
EC2 trục
và vàACI.
và
và ACI. hòa tới
trung
ACI.
ACI.
Hình 5B cho thấy các tiêu chuẩn EC2 [13] và ACI 318-19 [14] đều dựa trên giả
mép Hình
Hình
Hình chịu 5B
5B
5Bcho nén
cho của
chothấy
thấy tiết
thấycác
các
cáctiêudiện,
tiêu
tiêuchuẩn
chuẩn
chuẩnứngEC2
EC2suất
EC2 [13]
[13]trong
[13]và
vàvàACI
ACI bê318-19
ACI tông [14]
318-19
318-19 vùng
[14]
[14]đều nén
đều
đềudựa
dựa
dựatrên
trên
trêngiả
giả
giả
Hình 4 minh họa dạng phá hoại của các mẫu cột đại diệnthiết thiết
thiết tiết
thiếttiết
tiết
tiếtdiện diện
diện
diệnphẳng, phẳng,
phẳng,
phẳng,với với
với một
vớimột
một
mộtgiá giá
giá
giátrị trị
trị biến
trịbiến
biến dạng
biếndạng
dạng
dạngtới tới
tới hạn
tớihạn
hạn
hạncủacủa
của
củabê bê
bê
bêtông tông
tông
tôngthớthớ
thớ chịu
thớchịu
chịu nén
chịunén
nén ngoài
nénngoài
ngoài
ngoài
cùng đượclàcucu.cu
cùnglàlàlà
coi
..Trên
Trên làhình
phân
hình bố
5C, đềubê
vùng bê với tônggiá trịnén
chịu nén . Giá
σcuhình
hình chữtrịnhật
củacó
nhật các
có chiềuthamcao quy đổi
đổilàlàlà
của 3 nhóm mẫu. Có thể thấy, cột thí nghiệm bị nén uốn vàcùng cùng cu.Trên
Trênhình hình5C,
5C,
5C,vùng
vùng
vùngbê bêtôngtông
tôngchịu
chịu
chịunénnénhình
hìnhchữ
chữ
chữnhậtnhậtcó cóchiều
chiều
chiềucaocao
caoquy
quy
quyđổi
đổi là
c, sốvới
c,c,với
c, với nêu c là
vớiccclàlàlàkhoảng trên
khoảng
khoảng
khoảngcáchđược cách
cách cáctừ
cáchtừtừ tiêu
trục
từtrục
trục
trụctrungchuẩn
trung
trung
trunghòa
hòaquy
hòa
hòatới tới
tới định
mép
tớimép
mép
mépchịunhư
chịu
chịu
chịunén trong
nén
nén
néncủa của
của bảng
tiết
củatiết
tiết 3.
diện,
tiếtdiện,
diện, ứng
diện,ứng
ứng suất
ứngsuất
suất
suất
có độ võng ngang lớn nhất tại giữa cột. Tại tiết diện giữa trong bê tông vùng nén được coi là phân bố đều với giá trị cu. Giá trị của các tham số
trong
trong
trongbê bêbêtông tông
tôngvùng vùngvùngnén nén
nénđược
được
đượccoicoi
coilàlàlàphân
phân
phânbốbố
bốđều
đều
đềuvới
với
vớigiá
giá
giátrịtrịcu
trị cu.cu.Giá
.Giá
Giátrị
trị
trịcủa
của
củacác
các
cáctham
tham
thamsố số
số
cột, cốt thép vùng kéo đạt tới biến dạng chảy, bê tông vùngnêu nêu
nêu
nêutrêntrên
Bảng
trên
trênđược
đượcđược
3. Các
được các
các các tiêu
hệ
tiêusố
cáctiêu
tiêu chuẩn
quyquy
chuẩn
chuẩn
chuẩn quy
quyđịnh
quy địnhđịnh
định trong
định như
như
như trong
tiêu
nhưtrong
trong
trong bảng
bảng3.3.3.
chuẩn
bảng
bảng EC2 và ACI 318-19.
3.
nén bị nén vỡ và xuất hiện nhiều vết nứt tại bê tông vùngBảng Bảng
Bảng3.3.3.
Bảng 3.Các
Các Các
Cáchệ hệ
hệ
hệsố sốsố quy
sốquy
quy định
quyđịnh
định trong
địnhtrong
trong
trongtiêu tiêu
tiêu chuẩn
tiêuchuẩn
chuẩn
chuẩnEC2 EC2
EC2
EC2và và
và
vàACI ACI
ACI 318-19.
ACI318-19.
318-19.
318-19.
kéo. Đây là dạng phá hoại điển hình khi các phân tố bê tông Tiêu chuẩn εcu β σcu
Tiêu cucucu
ở vùng nén và cốt thép chịu kéo đạt tới các cường độ tươngTiêu Tiêu
Tiêu
chuẩn
cu β=0,8 khi f ≤50 MPa cu
σcu=ηfcucu
cu
với η=1,0 khi fck≤50 MPa
chuẩn
chuẩn
chuẩn ck cd
ứng của chúng tại trạng thái giới hạn. EC2 0,0035 Khi fck>50 MPa Khi fck>50 MPa
=0,8
=0,8
=0,8
=0,8
khi khi
khi ff50
ck50
khi-50)/400≤1,0
fck
fck MPa
50MPa
ck50 MPa
MPa cu=fcd với =1.0 khi fck50 MPa
cu
cu-50)/200≤1,0
===fcd với=1.0
fcdvới
fcd với =1.0
=1.0khi
khi
khifck
fck
f50 50MPa
ck50 MPa
MPa
β=0,8-(f ck
η=1-(fck
cu
EC2
EC2
EC2
EC2 0,0035
0,0035
0,0035 Khi
0,0035 Khi
Khi f
Khifck
f>50 >50 MPa Khi ff>50>50MPa
MPa
ck>50
>50MPa MPa
MPa Khi
Khi
Khifck ck>50
fck fckck>50 MPa
MPa
ck
β=1,09-0,008f’c
=0,8-(f
ACI 318-19 0,0030 =0,8-(f
=0,8-(f
=0,8-(f -50)/4001,0
-50)/4001,0
ck-50)/4001,0
-50)/4001,0 =1-(f
σcu=0,85f’
=1-(f
=1-(f
=1-(f -50)/2001,0
-50)/2001,0
ck-50)/2001,0
-50)/2001,0
ckckck 0,65≤β≤0,85 cckckck
ACI
ACI
ACI 318-
ACI318-
318-
318- =1,09-0,008f’
=1,09-0,008f’
=1,09-0,008f’
=1,09-0,008f’ c
cu
cucu =0,85f’
=0,85f’
=0,85f’
=0,85f’ c
0,0030 c cc cu c cc
1919
19
19 Như0,0030
0,0030
0,0030
vậy, khả năng
0,65
0,65
0,65 chịu
0,85
0,85
0,65 0,85
0,85 lực của tiết diện cột có thể được
xácNhư
định như
vậy, khảsau:
năng chịu lực của tiết diện cột có thể được xác định như sau:
Như
Như
Nhưvậy,
vậy,
vậy,khả
khả
khảnăng
năng
năngchịu
chịu
chịulực
lực
lựccủa
của
củatiết
tiết
tiếtdiện
diện
diệncột
cột
cộtcó
có
cóthể
thể
thểđược
được
đượcxác
xác
xácđịnh
định
địnhnhư
như
nhưsau:
sau:
sau:
N F
NNNFFFcc F
FFFsi
cccccc sisisi
(1) (1)
(1)
(1)
(1)
M
MM
M F
FFcc ((0((0,0
Fcccc
cc 05,5,,h5
5hh 00,0
h 5c
05,5,,5 c)cc)))
Fsi(sisi(0((0,0
FFsiF 05,5,,h5
5hh d)i ii)))
ddid
h (2) (2)
(2)
(2)
(2)
Trong
Trong
Trong trong
Trong đó,đó,
đó,
đó,hợp hợp
đó,lực
hợp
hợp lực
lực
lựchợp
ứngứng
ứng
ứngsuất lực suất
suất
suấttrong trong
ứng
trong
trongbê bêbê
suất
bê tông tông
tôngtrong
tông vùng
vùng
vùng
vùngnén nén
nén bêlàlàlà
nén làF F
tông
Fcc
Fcccc
cc
cucu
cu
cu bc
(b(((bb
vùng
;;hợp
));hợp
c)cc);nén hợp
hợplựclà lực
lực
lựccủa của
của
củaứngứng
ứng
ứng
suất
suất
suất
suấtF trong
trong
trong
trong cốtcốt
cốt
cốt thép
thép
thép
thép là là
là
là F F F
F
siAA A
A f f f
f ; ; ;
ứng
; ứng
ứng
ứng suất
suất
suất
suất trong
trong
trong
trong cốt
cốt
cốt
cốt thép
thép
thép
thép chịu
chịu
chịu
chịu nén
nénnén
nén trong trong
trong
trong vùng
vùng
vùng
vùng nén
nén
nén
nénf ff,sc, ,,
fsc
=σcu(bβc); hợp lực của ứng suất trong cốt thép là
si sisi si si
si
si sisisi
si sc sc
trong
trong
trong
trongcốt
cccốt thép
cốt
cốtthép
thép
thépchịuchịu
chịu
chịukéo kéo
kéo f ,
kéofstfstf,st,trong
st trong
,trong
trongcốt cốt
cốt
cốtthép thép
thép
thépchịu chịu
chịu
chịunén nénnén
néntrong trong
trong
trongvùng vùng
vùng bị
vùngbịbịbịnén nénnén ít
nénítítítfsct f được
fsctđược
fsctsct được
đượcxác xác
xác
xác
địnhFthông A qua
sithông
F
qua ;các
ứng
các biếnsuất dạng trong tương cốt ứng thép,,,chịu
ứngscsc,sc
nén
st,, sctsctsct và trong
quan hệ vùngứng nén biến
suất
suất----biến biến dạng
định
định
địnhthôngthông
= si qua
quasicác
cácbiến biến
biếndạng dạng
dạngtương tương
tươngứng ứng sc stst,st, sctvà và
vàquan
quan
quanhệ hệ
hệứng ứng
ứngsuất suất biếndạng
dạng
dạng
Hình 4. Dạng phá hoại của các mẫu cột. củacủa
của vật
fvật
củavật ,
vật liệu
trong
liệu
liệu
liệu cốtcốt
cốtcốt
cốt thép;
thép;
thép;
thép;thépd d d
d là là
chịu
i là
là khoảng
khoảng
khoảng
khoảng kéo cáchcách
cáchf
cách , từtừ
trong
từ
từmép
mépmép
mép cốt
chịuchịu
chịu
chịu thép
nénnén
nén
nén ngoài
chịu
ngoài
ngoài
ngoài cùngcùng
nén
cùng
cùng của
trong
của
của
của tiết
tiết
tiết
tiết diện
diện
diện
diệntớitới
tới
tới
sc i i i st
trọng
trọng
trọng
trọng tâm tâm
tâm
tâm củacủa
của
của các
các
các
các lớp lớp
lớp
lớp cốtcốt
cốt
cốt thép
thép
thép
thép (hình
(hình
(hình
(hình 5). 5).
5).
5).
vùng bị nén ít fsct được xác định thông qua các biến dạng
Kiểm chứng kết quả thí nghiệm với các tiêu chuẩn thiết kế CácCác
Các
Cáctác tác
tác
tácgiảgiả
giả
giảsử sửsửdụngdụng công cụ bảng tính Spreadsheet trên nguyên tắc thử dần và
hiện hành chọntương lại mộtứng giá ,sửεdụng
εsctrị c
dụngcông
,sao công
εsctcho côngcụ
và N=N cụ
quancụbảngbảng
bảngtính
hệ
theo
tính
tínhSpreadsheet
ứng biểu
Spreadsheet
Spreadsheettrên
suất
thức biếntừtrên
-(1), trênnguyên
dạng
đó
nguyên
nguyêntắc
thay của c
tắc
tắcthử
vật
tương
thử
thửdần
dần
dầnvà
ứng
và
vào
và
chọn
chọn
chọnlại lạilạimột
một
mộtgiágiá
giátrịtrị
trịcccsao sao
st saocho cho
choN=N N=N
N=N tntntntheo
tn theo
theobiểubiểu
biểuthức thức
thức(1), (1),
(1),từtừ
từđó
đó
đóthay thay
thayccctương tương
tươngứng ứng
ứngvào
vào
vào
biểu
biểu
biểu
biểuliệuthức
thứccốt
thức
thức (2)(2)
(2)
(2)đểđể
thép;
để tính
tínhd
đểtính
tính khả khả
khả là năng năng
khoảng chịu lực
cách M từ của mép tiết diện
chịu cột.
nén Kếtngoài quả tính
cùng toán áp dụng
ikhảnăng năngchịu chịu
chịulực lực
lựcMM Mcủa
của
của tiết
tiếttiếtdiện
diệndiệncột. cột.
cột.Kết
Kết
Kết quả quả
quảtính tính
tính toán
toán
toánáp áp
ápdụng
dụng
dụng
Sử dụng tiêu chuẩn EC2 và ACI 318-19 theotiêu
theo
theo
theo tiêuchuẩn
tiêu
tiêu chuẩnEC2
chuẩn
chuẩn EC2và
EC2
EC2 và
và
và ACI ACItương
ACI
ACI tươngứng
tương
tương ứnglàlàlà
ứng
ứng làMM MEC2và
M vàMM
và
và MACIvà
M vàđược
và
và đượcbiểu
được
được biểudiễn
biểu
biểu diễntrong
diễn
diễn trongbảng
trong
trong bảng
bảng
bảng
của tiết diện tới trọng tâm của các EC2lớp
EC2
EC2 cốt ACI thép
ACI
ACI (hình 5).
4.4.4.
4.
Kết quả thí nghiệm tại 28 ngày tuổi trên 3 viên mẫu trụ
Các tác giả sử dụng công cụ bảng tính Spreadsheet trên
được đúc cùng với các cột của đợt thứ nhất (nhóm C-30-00
và C-30-40) cho cường độ chịu nén thiết kế là fcd=24,613 nguyên tắc thử dần và chọn lại một giá trị c sao cho N=Ntn
MPa. Với đợt thứ hai (nhóm cột C-30-80), fcd=24,386 MPa. theo biểu thức (1), từ đó thay c tương ứng vào biểu thức (2)
để tính khả năng chịu lực M của tiết diện cột. Kết quả tính
Nguyên tắc phân tích khả năng chịu lực của tiết diện cột
toán áp dụng theo tiêu chuẩn EC2 và ACI tương ứng là MEC2
thí nghiệm theo các tiêu chuẩn EC2 và ACI 318-19 được thể
hiện trên hình 5. và MACI và được biểu diễn ở bảng 4.
64(3) 3.2022 29
- suất s trong cốt thép As đạt tới cường độ chịu kéo Rs, sự phá hoại dẻo xảy ra tại trạ
thái giới hạn. Căn
-- Trường
Trường hợp
hợp cứlệch
vào tâm
lệch lực dọc
tâm lớn phá hoạikhi
lớn (LTL):
(LTL): khithuchiều
đượccao
chiều caotừ vùng
thí nghiệm,
vùng nén giáđổi
nén quy
quy trịx≤
đổi của
x≤ RRhhx00,,đưứứ
xác định
suất
suất từ
ss trong điều
trong cốt kiện
cốt thép
thép A cân bằng
Ass đạt
đạt tới tĩnh học
tới cường các
cường độ lực
độ chịu lên
chịu kéo trục
kéo R cột:
Rss,, sự
sự phá
phá hoại
hoại dẻo
dẻo xảy
xảy ra
ra tại
tại trạ trạ
thái giới
thái giới hạn.hạn. Căn
N Căn cứ
Rs Acứ vào
vào
R A lực
lực dọc
dọc phá
phá hoại
hoại thu
thu được
được từ
từ thí
thí nghiệm,
nghiệm, giá
giá trị
trị của
của xx đưđư
xác địnhx từ
xác định từ điều
điều kiện
kiện
s
cân
cân
sc s
bằng
bằng tĩnh
tĩnh học
học các
các lực
lực lên
lên trục
trục cột:
cột: (
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Rbb
xx
Trong
N
NRRss A
Ass
R Ass thép đối xứng A =A’ và R =R , từ biểu thức (3) cho th(
A
Rscscđặt
trường hợp s s s sc (
điều kiện xảy ra LTL R
Rbbbb có thể được điều chỉnh như sau:
Bảng 4. Kiểm chứng kết quả thí nghiệm theo tiêu chuẩn EC2 Trong trường
Trong trường
N hợp đặt
hợp đặt thép
thép đối
đối xứng
xứng A =A’ss và
Ass=A’ và R =Rsc
Rss=Rsc,
, từ biểu
từ biểu thức
thức (3)
(3) cho
cho th
th
và ACI. điều n xảy
điều kiện
kiện ra
xảy có
ra LTL
LTL có thể được
R thể được điều
điều chỉnh
chỉnh như
như sau:
sau: (4) (
Rbbh0
N
Nhóm C-30-00 (e1=0) C-30-40 (e1=40 mm) C-30-80 (e1=80 mm)
--Trường
Trường
n
n
N hợp hợp lệch lệch
R
R
tâm tâmbé bé(LTB): (LTB):khi khix> x>ξ RhR0h,0,ứng ứngsuất suấtσ s strong cốt thép As((
Mẫu No. 1 No. 2 No. 1 No. 2 No. 3 No. 1 No. 2 No. 3
thể trong là kéocốt hoặc R
Rthép bh00 A và
bbbhnén có thể
được là kéo
phân hoặc bố phụ nén và
thuộc được vào phân chiều bố cao phụ vùng nén quy đổi
s
Ntn (kN) 738,9 756,19 446,15 434,90 447,89 301,96 291,83 293,39 =R tại x≤ h ; =R tại x≥h và phân bố theo đường thẳng giữa hai điểm này (h
s thuộcs -- Trường Trường vào R 0 hợp chiều hợp s lệch cao
lệchsc tâm vùng
tâm bé bé nén
0 (LTB): (LTB): khi quy đổi
khi x> x: σ
x>RRshh00,, ứng =R ứng
s
tại x≤ξ
suất R
suất ss0;trong
h trong cốt cốt thép thép A Ass
EC2: c (mm) 203,70 208,20 133,80 131,60 134,16 104,80 101,30 101,90 6B). thể σlà Tại
làs=R kéo trạng tại
hoặc x≥h thái nén giới
vàvàphân hạn,
đượcbốphân sự phân phá
theobố hoại
bốđường phụ thuộc bắt thuộc đầu
thẳngvào từ
vào giữa mép chiều bê
hai cao tông
điểmvùng
cao chịu nén
vùng nén quy
nén nhiềuđổi
quy đổih
thể kéo sc hoặc nén 0 và được phụ chiều
EC2: x (mm) 163,50 166,60 107,00 105,30 107,30 83,80 81,00 81,50 (phá ss=R -này hoại tại(hình giòn). h6B). ;Tương Tại tâmtự trạng như trên,
thái giá
giới trị hạn, của sự xvùng được
phá xác
hoại định bắt như
đầu RhRsau:
=R -Trường
ssTrường
tại x≤
x≤ hợp
hợp lệch
Rh00; ss=Rsc
R lệch =R tâm lớn tại
lớn x≥h
(LTL):(LTL):
sc tại x≥h00 và phân bố theo đường thẳng giữa
và khi khi phân chiềuchiều bố cao cao theo vùng đường nén nén quy thẳng
quy đổi đổix≤ giữa
x≤ hai
0h
hai,0,ứngứngđiểm này
điểm này (h (h
MEC2 (kN) 15,80 14,70 28,70 29,10 28,70 32,20 32,00 32,10suất
suất
6B).
6B).
s-từtrong Tại
trong
Tạimép cốttrạng
cốt
trạng bê thép thép thái
tông A A đạt giới
đạt
chịu tới tới hạn,
cường
néncường sự độ
nhiều độphá chịu chịu hoại
hơn kéo kéo R
(phábắt R , s đầu
,
sự sự phá
hoại phá từ hoại mép
hoại
giòn). dẻo dẻo bê xảy xảy
Tương tôngra ra tại chịu
tại trạng
trạng nén nhiều hh
s-Trường
Trường n cứ
hợp hợp (1cứvào thái
lệch vào
lệch
R )lực
s s tâm
giới tâmlực2dọc lớn hạn,
sphá
lớn (LTL):(LTL):
Rpháhoạisự phá khi khi hoại
chiềuchiều bắt
cao Rtừstừ
scao
đầu
Athí
vùng vùng
sthínghiệm, từ nén nén mép quy quy bê đổi đổi tông
x≤ x≤
R hRchịu
h
0 , 0 ,
ứngứng nén nhiều
ACI: c (mm) 203,70 200,0 127,40 125,15 127,70 98,60 95,30
thái
thái
95,90suất
suất giới
giới
(phá
(phá s tự hạn.
hoại
strong
trong
hoại
hạn.
như x cốtCăn Căn
giòn).
cốt trên,
giòn). thép thép Tương
A
giá
TươngAs sđạt đạt trị tới tựdọc
tới
của
tự cường như
cường
như x hđượctrên,
độđộ
0trên,
hoại
với chịu chịuthu
giá
xác
giá kéo
thu được
trị
skéo
trị Rcủa
được
định của Rs,s,sự sự
như xphá
x được
phá
được
nghiệm,
sau: hoại hoại xác
xác dẻo dẻo giá
định
định
giá xảy trị
xảytrịnhư
của
racủa
như
xsau:
ratạitại sau:
được
được
xtrạng
trạng (
xác
xácđịnh
thái
thái định
giới
giớihạn. từhạn.
từđiều điều
Căn Căn kiện kiệncứ 1cứcân vàovào
cân Rbằng bằng
lực lực 2dọc tĩnh
stĩnh
dọc phá học
pháhọc các
hoại cáclực
hoại thu lực
thulên đượclênđược trục Rtrục bbh
từ từ cột:
thícột:
0thínghiệm, nghiệm,giá giátrịtrịcủa củax xđược được
ACI: x (mm) 166,30 170,00 108,30 106,40 108,50 83,80 81,00 81,50 αRsnnkiện ξRscRRRscbằng
xác
xácđịnh địnhtừtừN điều
=Rkiện
điều
N nAs(A
(s11s −R
cân cân A)))bằng
A+
s
2 αtĩnh
22tĩnh sss
ξRRhọc Rhọccác
hh00cột với
các lực lựclên
sslên trục R
Rssđịnh
trục A
Acột:
cột: ss từ điều kiện (5)
MACI (kN) 15,80 14,60 29,00 29,30 28,90 32,20 32,00 32,00 x xKhả xx năng
−
chịu
ξ +
s lực
2 α
của h 0 với với được xác
cân bằng (3)(3) mô men ((v
trọng tâmN N
cốtR R RA
s s thép
RA
b 1b b b
s1s scR R R A
R R scs
A As: s2 s
2 ss R
R b
b
bh
bh 0
0
x x - -Trường Trườnghợp hợplệch lệchtâm tâmlớn lớn(LTL): (LTL):khi khichiều chiềucao caovùng vùngnén nénquy quyđổi đổix≤x≤ (3)
(3)
hR0h,0,ứng
R ứng
Sử dụng tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 Trong
Trong RR bb bhợpđặt
suấtsuấtKhả Khảstrường
Khả trường
strong năng
trong
năngnăng bhợp
cốt cốtchịu chịuchịu
thép thép đặtA thép
lực
lực
thép
Aslựcsđạt đạt đối
của
của
đối
của
tới tới xứngxứng
cột
cường
cột cột
cường A'A
được
được
=A’
sđược
độ =A’
sđộ chịusxác svà
chịu
xác
và xác R
kéo Rs=R
định
kéo
định s=R định
RscR , từ
s,stừ
sc ,,sự
từsự từbiểu từ
phábiểu
điều
điều phá điều thức
hoại thứcdẻo
kiện
hoại
kiện
(3)(3)
kiện
dẻo cân
cân
chocho
xảy
xảy thấy
rathấy
bằng
bằng ratạitạimô mô
trạng
trạng men
men
điều
điềukiện kiện xảy [ Ne
xảy ra ]hạn.
ra hạn.
LTL LTL Rbhợp bx
có có(thể hcứthể0cứ được 0,5lực
được xđối )đối
điều điều dọc Rchỉnh
chỉnh
scphá Aphá s zA như snhư với sau: sau: eRđược =R e0,từ ,từ 0thí,thí
5biểu znghiệm,
snghiệm, (6A
Cường độ tính toán tại 28 ngày tuổi thí nghiệm trênđiều 3 trọng
trọng tháithái
Trong
Trong
cântâm tâmgiớigiới
trường
bằng cốt
trường
cốt mô thép
thép Căn Căn
hợp men
- -Trường A
A đặt
Trường
đặt :
ss: với
vào
thép vào
thép
hợp hợp
lực
trọng lệch
dọc
xứng
lệch
xứng
-tâm
- tâm Trường
tâm
A
Trường s hoại
=A’
lớns hoại
=A’
cốt(LTL):
lớn s
hợp
thu
và
s thép
(LTL):
hợp
thu
và R s
lệch
được
=R
lệchs Akhi
khi sc
stâm
:tâm
sc
chiều
từ từ
chiều
biểu
lớn lớncao (LTL):
cao
thức
(LTL):
thức
vùng vùng
(3)giá
(3)
khi
giá
khi
cho
nén
trị
cho
nén
chiều
trị
chiều
của
thấy
quy
của
thấy
quycao
x
đổi
cao
x được
đổivùng
được
RhRnén
vùng
x≤ x≤ 0h,né
0,ứ
điềukiện xác xác
kiệnxảy địnhđịnh
xảyra từ
NraNLTL từ điều
LTLcócóthể điều kiện kiện thểđược cân cân
đượcđiều bằng bằng điềuchỉnh tĩnh tĩnh
chỉnhnhư học học các các
nhưsau: lực
sau: lực ' độ lên lên trụctrục cột: cột:
mẫu lập phương cạnh a=150 mm được đúc cùng với các M
[[ Ne suất
]bh [
suất N e trong]
trong
((Ashhhạn. R cốt cốt
bx (
thép suất
thép
h suất A 0
A
0) R A' z với
, 5
đạttrong
đạt trong
x ) tới
' tới (
cốt
cường
Rcốt
cường thép Athép độ
A 0
A ,
chịu 5
đạt
chịu đạt
N )
tới
kéo tới
zkéo cườngRcườngR , ,
sự sự độphá
độ
phá
(6A)
chịu
chịu
hoại
hoại kéo kéo
dẻodẻo
(4) R
(4) Rxảy
, xảy
,
sự sự ra
phá
ra
phá
tạitại
hoạ trạ
ho
(6B
(6A
tr
0 N0R
bx R0
bCăn ,55Athái xcứ sc e eethu 00dọc
s,5z
nn s s
R0R s ss s s s s s s s
Ne
RR bN b]N
bh
tháithái RN bbgiới
giới bx
R Rshạn. A
s0 0 s 0Căn
Rsc,sc Asx s)
tháicứvào Rgiới
giới
vào sc
sc lực A
hạn.
lực ss zdọc
hạn. ssdọc với
Căn Căn phá phá cứ escứ hoại
hoạivào vào 00lựcthu được
lực ,dọc
5zssphá
được từ
phá từthí hoại
thí
hoại
nghiệm,
nghiệm,
thuthuđược được
giágiátừ trị
từtrị
thí
của
thí
của x x(6A
nghiệ
nghi đư đ
cột nhóm C-30-00 và C-30-40 là Rb=22,829 MPa. Tương tự n n xác x x R R (4)(4) (3)
(3)
- -Trường Áp
Trường R R bhdụng
b b hợp
xác
bh 0 hợp
định
0 lệch
định các từ
R
lệchbtâm từR b biểu
điều điều
b
btâmbé
kiện thức
kiện
xác
bé(LTB): xác cânđịnh
cân (3)
định bằng bằng
từ đến
từ điều tĩnh
điều
tĩnh (6), kiện học
kiện
RhR0h,0'' ,ứng học độcác
cân các
cân bềnlực
bằng lực
bằng các
lên lên
tĩnh tĩnh
s strongtrục cột
trục học họccột: thí
cột:
cáccác nghiệm
lựclực lên lên trụcxác
trục cột:định
cột: th
như vậy, cường độ tính toán áp dụng cho mẫu C-30-80thể là M [[ nénN
trườngeevà ]]được R bx ((hh00(LTB): 0phụ
,,55phụ khi
xkhi ) x>x>
(( R A ứngsuất
00,,55suất N ) zzđược trongcốt cốtthép
(6B)
thépAA s scó có
(6B
thểphương
làlàkéo
- kéo
- Trường
Trường
M
hoặc pháp
hoặc
Trong
nén
Trong hợp
Nnội
hợp và 00lực
trường
lệch lệch
được
Ntâm
tâm
R
giới
N
hợp bb
hợp
bx
phân
Rphân
bé Rhạn
sA
đặt
bé đặt A
s(LTB):
bố
s
s(LTB):thép R0R
thép
của
bố Ađối
khiAxkhi
TCVN
sđối
)thuộc
s N
thuộc
xứng N
xứng
x> R
x> RRsc
scR
A
hvào
sRA
A
5574:2018
vào
ss,=A’
A
h A ss=A’
s0s,ứng
chiều
sứngRschiều R và A
và
suất
N cao
A
sRsR
suất s)cao=R ss vùng
=R
vùng
,
trong ,
từ
trong trình
từ nén
biểu nén
biểu
cốt cốt bày
quy quy
thức
thức
thép
thép trong
đổi
A đổi
(3)(3)
A x:
cho
cócóx:
chobảng thấy5. (
thấy
(6B
Rb=22,578 MPa. Mô đun đàn hồi xác định từ thí nghiệm của =R =R tại tại x≤ x≤ h h ;
; =R =R x x tại tại x≥h x≥h và và phân phân x
sc sc
bố x bố theo theo đường đường
0
thẳng
sc
s sc
thẳng giữa
s s
giữa
scs sc
hai hai điểm điểm nàynày
s
(hình
s
(hình
thể
thểBảng
làlàkéođiềuđiều
kéo5. Áp kiện
hoặc kiện
hoặc
Tính dụngxảy
nén xảy
nén toán ra
vàvà các
ra LTL LTL
được được
khả biểu có cóphân thểthể
phân
năng Rthức R
b bbố
được
b được
b bố
chịu (3)
phụ điều
phụlựcđiều đến
thuộc chỉnh
thuộc chỉnh
của(6), vàoR như
vào R nhưb độ
bchiềusau:
chiều bềncao
sau: caocác vùng vùngcột nén thí
nénquy nghiệm
quyđổi xác định
đổix:5574:2018
x: định th th
từcột theo tiêu chuẩn TCVN
s s s s R R 0 0 s s sc sc 0 0
bê tông là Eb=20332 MPa và của cốt thép là Es=205 GPa. 6B).
6B). Tại Tại Áp dụng các biểu thức (3) đến (6), b bđộ bền các cột thí nghiệm xác
s=Rs=R s stại
phương tạitrạng
x≤ trạng
x≤Áp hRthái
pháp thái
0h;dụng
0; snội
giới
=Rs=R
giới các hạn,
sctại
lực
hạn,
tại x≥h
giớibiểu
x≥hsựsự phá
0 0hạnvàphá và thức phân hoại
phânhoại
của (3)
bố bắt
bố
TCVN
bắt theo đầu
đến
theo đầu đường từ (6),
đường
5574:2018
mép mép độ
thẳng bêbêbền
thẳng tông tông
giữa giữa
được
chịu
các chịu
hai hai trình điểmnén
cột nénthí
điểm nhiều
bày
nhiều
nàynàytrong hơn
(hình hơn
(hình bảng 5.
Hệ số giới hạn chiều cao vùng bê tông chịu nén là ξR=0,531. (phá phương
(pháhoại hoại giòn).
giòn).pháp
R
nTương
thái Tương nội N N
Trong
sc
lực
Trong
tự tự như giới
như trường
Rsự trường
trên, hạn
trên, hợp
giá của
hợp
giá Trong
đặtTrong
đặt
trịtrịbắt TCVN
của thép
củađầu thép trường
xđầu trường
xđược đối
được 5574:2018
đối xứng xáchợp
xứnghợp
xácđịnh đặt
Ađịnh đặt
A =A’
s s như thép
=A’ được
thép
như và
s s sau: đối
và đối
sau:R trình
R xứng
=R xứng
=R ,bày
,
từ
A từ
A =A’
biểu trong
=A’
biểu và
thức
và
thứcRbảng
R =R
(3)
=R
(3) 5.
cho
, cho
,
từ từth
b
n giới s s scsc s s ss
6B).
6B). TạiTạinghiệm trạng
trạng thái xác giới định hạn, hạn, theo
Rsựphá phá phương
hoại hoại bắt pháp từtừmép nội mép lực
bê bê tông tông giới chịuchịu hạn nén nén của
nhiều
nhiềuhơn hơn s (4) s scsc
(4)
Nhóm
Bảng 5.
điềuđiều C-30-00R kiện
R kiện
bh bh xảy xảy (e ra ra =0)
LTL LTL
điều điều có có
kiện C-30-40
kiện
thể thể xảy
đượcxảy
được ra rađiềuLTL (e
điều
LTL =40
chỉnh
có
chỉnh
có thể mm)
thể như như
được được sau: sau: điều điều C-30-80
chỉnh
chỉnh nhưnhư (e
sau:
sau:=80 mm)
(phá
(phá hoạihoạigiòn). Tính
giòn). (n1(1Tương TươngRtoán )b2tự 2tự khả
như như 1 năng
trên,
trên,giá giáchịu trịtrịcủa lực
Rcủa của
xsxđược đượccột 1 xác xáctheo định địnhnhư
5.tiêu
nhưsau: chuẩn
chuẩn TCVN
sau: 15574:2018
Nguyên tắc phân tích khả năng chịu lực của tiết diện Bảng x x5.nTính toán khả hnăng chịu lực của cột theo tiêu TCVN 5574:2018
)b 0 0
TCVN 5574:2018 ss R Rđược RsA sA
R
h0N
N 0 tâmvới vớitrình s s bày strong
Nkhi Nkhix>x>
bảng (5)(5)
- 1
n (n ( No. -Trường
1 Trường
) 2
) 12n 2hợp
hợp
2sn lệch lệch
sssR RNo. 2R R No. tâm bé bé (LTB):
(LTB):
n RnbR R R bhbA bh R2R h h , ,
ứng ứng suất suất trong
trong cốt cốt thép
thép AA s scócó (
Mẫu s 1 sA s0s0 No. No. 3 No. 1 No. 2đổi No. 3
R R R 0 0 s s
RR
cột thí nghiệm theo phương pháp nội lực giới hạn của tiêu Nhóm Nhóm xBảng
thể xlàlàkéo
thể 5.
kéoTính C-30-00
hoặc
C-30-00
R
hoặctoán nén nénRvà (e
(e hbh
bkhả
R và b1 =0)
0hbh
được
00được
=0) với
0 vớiphân
năng phân
s sC-30-40
chịu bốbốRphụ
C-30-40 lực
Rb bh
phụ
b bh 0 (e của
thuộc
(e 0 thuộc1 =40
=40 cột vào mm)
vào
mm) theo chiềuchiều tiêucao caochuẩn C-30-80
vùngvùngnén
C-30-80 nén(e (5)
quy
(e (5)
quy
1 =80
=80đổi mm)
x:x:
mm)
Khả Khả năng 11chịu
năng chịu 2lực 2lực của của 1cột cột được được xác RR
xác bhđịnhbh
định từ từ 1điều điều kiện kiện cân cân bằng bằng mô mô menmen với1
với
chuẩn TCVN 5574:2018 được thể hiện ở hình 6. TCVN
s=R s=R s stại 5574:2018.
tại x≤x≤ R R
RhR0h;0;s=R s s
s=R scsctại tạix≥h x≥h 0 0và vàphân b b
phânbốbốtheo 0 0 theođường đườngthẳng thẳnggiữa giữahai haiđiểm điểmnày này(hình (hình
trọng N
trọng
Mẫu tntâm (kN)
tâm
6B).
Khả 6B).
Khả cốt cốt
Tại
năngTại
năngthépthéptrạng 738,9
No.
trạng
chịu AA
chịu s:s-thái :lực
1
-Trường
thái
lực
Trường
giới
của giới
của 756,19
No.
hợp
hạn,
cột hạn,
cột
hợplệch
2 được
lệch
sựsựphá
được
-446,15
No.
tâm
-Trường
phá
xác
tâm
xác
Trường
hoại 1
bébé(LTB):
hoại
định định bắt
hợp
bắt
từ434,90
(LTB):
hợplệch
No.
từ đầu đầu
điềuđiều
lệch
2
khi khi
từtừ kiện
tâm tâm
x>
mép
kiện mép447,89
x>
No.
bé
cân
bé
R hR0h(LTB):
bê
cân bê3
,0(LTB):
,ứng
tông
bằng
ứng
tông
bằng 301,96
No.
khi
suất
chịu
mô
khix>
suất
chịu
mô 1 nén
men
sx>
mennén
291,83
trong
strong
R hR0h,0,ứng
No.
nhiều
với nhiều
với
cốt
2
ứng
hơnhơn293,3
cốtthép suấtAA
suất
thép
No. ss
33
MẫuNhóm thể thể No. là là
C-30-00 kéo 1kéo hoặc hoặc
(e1=0)tựtựnhư
No. nén nén
thể 2
thể
C-30-40 và là
và là No.
được
kéo được
kéo
(egiá =40 hoặc 1
phân
hoặcphân
mm) nén bốNo.
nén bố và
phụ và2
phụ đượcđược
C-30-80thuộc thuộc No. phân phân
vào
(eđịnh
3
vào
=80 mm) bố chiều
bố No.
chiềuphụphụ cao1
thuộc
cao
thuộc vùng No.
vùng vàovàonén 2
nén
chiều
chiều
quy No.
quy cao đổi
caođổ
trọng
trọngtâm (phá
tâm(phá
[ Ne [ Ne cốt
]cốthoại
hoại
] Rthépthép
R giòn).giòn).
(A (A : : Tương
0 Tương
,
0 5 , 5 ) ) như ' ' trên, trên, giá trị
trị
của của 0 x ,
0 5x
,được
5 được xác xác định như như sau:
sau:
bbx bx h h x x R R A A z z với với e e e e z z (6A)(6A)
s s 1 1
αNn (kN) bs=R =R
s1,247 0
ss tại
0 tại x≤ x≤ h
R 1,276 h ;
;
R0 0 ssss scsscs 0,753R
sc sc =R=R
s =R =R
s s s tại tại x≤
x≥h x≤
x≥h
0R h và h và
;
00 0 0,734
0 0 ;
phân phân=R
s s scsc =R bố
s sbố
tại tạitheo theo
x≥h x≥h
0,756 đường
00 đường
và và phân phân thẳng
thẳng
0,515 bố bố giữa
theo
giữa
theo đường
hai đường
hai
0,497 điểmđiểm thẳng
thẳng
này
này
0,501 giữ
(hì
gi
(h
Ntntn [(kN) Mẫu
[ Ne
Ne ] ] RxR 6B).6B). 738,9
( hNo.
738,9 (n1Tại
n(Tại (110trạng ,5xR)No.
,05Rtrạng )
)x )756,19
2 2thái
756,19
thái scsANo.
s6B). ' ' 1Tại
Rgiới
6B).sRgiới
446,15
446,15
hạn,
Tại hạn, No.
trạng
e'trạng '2sự
esự phá
ethái pháNo.
RR
thái 434,90
434,90
s0 As3giới
hoại A
,0hoại
s5giới
,s5zszbắt No.
hạn,
bắt
hạn, 1đầu 447,89
447,89
đầu
sựsự No.
từ phátừphá2mép méphoại 301,96
hoạiNo.
301,96
bêbê 3tông
bắt bắt
tông
đầu đầu 291,83
291,83
chịuchịu
từtừmép nén
mép
nénnhiều
bê 293,
293,
nhiều
bê tôngtôn h
MM[ N [N ebx
x
b(pháb bx
e ] ]
0h
R 0R bx bx ( h ( h
R
0
Rsc
,
05 , 5
x
A
)
x
zhsszhsvới
)
0( R
0 (
với
với
R với A A s 0 s,05 0,e5
N 0N ) z ) z s (6A)(6A)
(6B)
(6B) (5)
(5)
N (kN) (phá
0 0 hoại
738,9 1 hoại
1b b
giòn).
giòn).
756,190 0
2 2 Tương
Tương
(phá (phá
446,15 hoại
tựhoại
tựsc nhưsc nhưgiòn).
434,90 s giòn).
s trên,
trên, Tương
R
447,89RTương
giá bh giá bh s trị
s trị tự của tự
của
301,96 như nhưx x được
trên,
được
trên,
291,83 xác
giá xác
giá trị
định
trị
định
293,39của của
nhưnhư
x x được
sau:
được
sau: xác xác định
định nhn
Lệch Mtâm LTB
1,247
R R
h LTB 1,276
s s LTB
0,753 ' ' LTB
b
0,734
b 0 0 LTB
0,756 LTL
0,515 LTL
0,497 LTL
0,50
ααnn Áp
tn
MÁp [dụng
dụng N[N ecác0e]các 0 ] biểu Rbiểu R
bbx bbx (thức
h(thức 0(3) ,05,5x)xđến )đến
( R((6),R AA sđộ 0,bền
05,bền 5NN )các z)scác zs cột (6B)(6B)
Khả1,247 1,276 0,753 0,734 0,756 nghiệm0,515 0,497
(3) s(6), với0,50(
1,276 0n (0n1lực R0,753 2sc được độ 2cột thí thí nghiệm xácxácRđịnh định theo
theo
s
s
R Rđịnh ) 2 R sđiều
s
(1lực ) ) cột2cột sc
αn Khả năng năng
1,247 chịu chịu của của
R được
0,734
R n (n1 (1
xác xác 0,756 R)định từ
0,515 sR
từ sA RđiềuAsRs 0,497 kiện kiện cân cân
0,501bằng
bằngR
sA sA smô smômen menvới
phương
phương pháp pháp nội nội lực lực giới xgiới x hạn hạn của của TCVN TCVN x x
5574:2018
5574:2018 h 0h 0 với với được được
s
s trình trình h h
bày
0 bày
0 với với
trong trong s
bảng
s bảng 5. 5.
(mm)Áp Áp dụng dụng tâmcác các biểu biểuAthức sthức 1(3)(3) đến đến (6),(6), độđộbền bền Rcác cáccột cột thí thí nghiệm
nghiệm89,16 xác xácđịnh định theo
theo
tâm 160,57
xLệch trọng
trọng tâm cốt cốt thép thép A :s:1163,37 RLTB R2 2 s113,19
s LTB 11 111,37 R2 2LTL Rs R bsbh bbh 113,47 LTL RR bbhbbh 0 0 86,04 86,63
phương
phương
Bảng
Bảng Lệch Lệch
5.5.pháp
Tínhtâm
tâm
pháp
Tính nội nội
toántoán lựcLTB
LTB
lực
LTB
khả giới
khả giới năng hạn
năng hạnLTB
LTB LTB
của
chịucủa
chịu TCVN TCVN
lực lựccủa LTB
LTB
của5574:2018
5574:2018
cột cộttheo theo
LTB LTB
LTB được
tiêu được
tiêu chuẩntrình
chuẩntrình LTB
LTB
0 0 LTL
bày bày
TCVN TCVN trong trong LTL
LTL bảng5.5. LTL
bảng
5574:2018
5574:2018 LTL LTL
LTL
' '
x (mm) [ Ne [ Ne ] RKhả
]160,57 Rbbx Khả
bbx năng
(h(163,37 0hnăng 0 0,05chịu ,5xchịu )x
113,19 ) R lực Rlực
scKhả AKhảcủa
Asz của
111,37ssznăng svớicột
năng
cột113,47
với eđượcchịu
eđược
chịu e0lựcexác 0 lực
xác
89,160 của
định
,
0 5 của
, định
5z z cột cột
từ
86,04 từ được
điềuđược
điều kiện
xác
86,63kiện
xác định
cânđịnh
cân bằng
từbằng
từ điềuđiều
mô
(6A) mô
(6A) kiện
men
kiện
men câvc
Bảng
Bảng
Nhóm
Nhóm
M 5.5.Tính
(mm)
x (mm)
TCVN Tínhtoán
C-30-00
toán
trọng
C-30-00trọng 13,339
160,57 khả khả
tâm tâm
(e (e
năng năng
cốt cốtthép 12,182
chịu
thép
163,37chịu trọng
Atrọng lực lựccủa
s:s: tâm
A 28,849
sc
của
tâm
113,19 cột
cốt cột
cốtthép theo
theo
thép 29,292Atiêu
111,37 A tiêuchuẩn
s:s:
chuẩn 28,780
113,47
ss
TCVN TCVN5574:2018 33,033
5574:201832,902 32,93
89,16 86,04 86,6
x(kN) 160,57 1=0) 1=0) 163,37 C-30-40C-30-40 (e(e
113,19 1=40 1=40mm) mm) 111,37 C-30-80C-30-80
113,47 (e (e1 =80 =80
89,16
1 mm)
mm) 86,04 86,6
MTCVN (kN) MM[13,339 N[N e0e]0 ]12,182 RR (h(028,849 h00,05,5x)x29,292 ) ( R( R A28,780 ' '
0,05,5N33,033 N) z)szs 32,902 32,930
bbx bbx scsc A
s' s (6B)
(6B)
Nhóm
Nhóm
Mẫu
Mẫu
C-30-00
No.
C-30-00(e
No. 1 1 [(e Ne
No.
=0)
[1No.
Ne 1=0)] ]22RR bbx
C-30-40
bx
bNo. (C-30-40
No. h(0h1010,0[5,Ne (e
[5xNo.(e
)x1No.
Ne ]=40
)1
]=40
R2R 2
sc R mm)
bsc
mm)
Abx
bA sbx z(s' sNo.
No. hz(0shvới 0với
3 30,0e5,e5xC-30-80 )x
No.
C-30-80
)
No. e0Re10R 1sc
sc A0,A 0s'5(e,s'5zs(e
zNo. 1szs=80
zNo. 1s=80
với mm)
22e eNo.
với mm)No. e0e3030,05,5zszs (6A(6
Hình 6. Phân tích theo phương pháp nội lực giới hạn của M MTCVN Nhận
TCVN Nhận Áp Áp 13,339
13,339
dụng dụng
xét các các biểu 12,182
12,182
biểu thức thức (3) (3)28,849
28,849 đến đến (6),(6), độ29,292
29,292độ bền bền các các 28,780
28,780cột cột thí thí nghiệm33,033
33,033
nghiệm xác xác 32,902
32,902
định
định theo32,9
theo 32,9
TCVN 5574:2018. Mẫu
Mẫu (kN) phương
phương No. No. pháppháp11xét nội M
nội No. M No.
lực lực [2N [2N
giới
giới e0eNo.
hạn]0No. ] R1của
hạn
R 1bx
bcủabbx M (hM
TCVN No.
(0hNo.
TCVN 0[0N 2[,0N
2 ,
55574:2018 eNo.
5xe5574:2018
0)x ]
0)
No.
](R(RR 3sc
Rbbx
3scbAbx ' 'No.
s(được
A No.
(301,96
sh 0h
được ,05,015N
0301,96
0 ,015N
trình ),5xz))xsz
trình No.
)291,83
sbày
No.
(bàyR( R2sc
sctrong
' ' No.
2Atrong
A 0No. 3N
,05bảng
bảng
s s293,39 ,5N 3) z5.
)sz5.s (6B(6
NN tntn (kN)
(kN)
(kN) 738,9738,9 756,19
756,19 446,15 446,15 434,90 434,90 447,89 447,89 291,83 293,39
TCVN 5574:2018 [12, 15] quy định phương pháp nội BảngBảng Với
Với 5. 5.
738,9 Ápmô
Tính mô
Tính men
toán men
toán
Áp thí
khả
dụng khả
dụngcác thí nghiệm
năngnghiệm
năng
các biểuchịuchịu
biểu lớnÁp thức
Áp lực lớn
thức nhất
lực dụng của
dụng(3) nhất
của
(3)các M cột
đếncác cột
đến M
tác
theo
biểutheo
(6),
biểu
(6), dụng
tn thức
tác
tiêu
độ tiêu
thức
độ bền dụng
lên
chuẩn
bềnchuẩn
(3) (3) các cột
đến
các đến lên
TCVN
cột được
TCVN
cột
(6), cột
(6),
thí thí
độ xác
5574:2018
độ 5574:2018
nghiệm
nghiệm
bền định
bềncác các
xác trong
xác
cột
cột
định
định
thíthíthbản
NN tntn(kN)
(kN) 738,9 756,19756,19 446,15446,15 434,90434,90 447,89 447,89 301,96 301,96 291,83 291,83 293,39
293,39
tn
αα Nhận 1,2471,247xét 1,276 1,276 0,753 0,753 0,734 0,734 0,756 0,756 0,515 0,515 0,497 0,497 0,501 0,501
lực giới hạn có thể được sử dụng cho các cấu kiện có tiết
nn
được Nhận xác
phương
phương xét địnhpháp pháp trong nội nộilực bảng
phương
lựcphương giới giới 2,hạn pháp hệ
hạn
pháp của số
của
nội nội kiểm
TCVN TCVN
lực lựcgiới giới chứng
5574:2018
5574:2018
hạn hạncủa của
của TCVN
đượcTCVN
được các tiêu
trình
trình
5574:2018
5574:2018
bày bàytrong trong
được
đượcbảng
bảng
trình
trình
5.5.bàb
αα NhómNhóm 1,247
1,247 C-30-00
C-30-00 1,276 1,276toán (e(e 1=0) =0)
10,753 0,753 C-30-40
C-30-400,734 0,734 (e(e 1=40 1=40
0,756 0,756 mm) mm) 0,515 0,515 C-30-80
C-30-80
0,497 0,497 (e(e =80
10,501=80mm)
10,501 mm)
diện chữ nhật. Đối với cột BTCT, tiêu chuẩn thiết kế này Lệch
Lệchtâm
nn chuẩn
tâm Với
Với LTB LTB được
Bảngmô
Bảngmen
mô men
5.5. tính
LTB LTB
Tính Tính thítoán
thí nghiệm
toán
nghiệm LTB LTB
Bảng lần
Bảng
khả khảnăng lượt
lớn
5.
lớnnăng
5.TínhLTB LTB
Tínhnhất
nhất làchịu
chịu toánkM
toánM lực LTBlực LTB khả =M tác
khả
của của dụng
năngcột
năng cột/M
LTL LTL
theo chịu
theolên, ktiêu
chịu cột
lực
tiêuLTL
lực =M
LTL được
chuẩn
củachuẩn
của cột /LTL
cột xác
TCVNLTL
TCVN
theotheo định
tiêu trong
5574:2018
tiêu5574:2018
chuẩn
chuẩn bảT
EC2 tn tác EC2
tn dụng tnlên cột
ACI được ACI xác định trong bả
Lệch
Lệch tâm M
Mẫu
tâm Mẫuvà LTB LTB k No. =M
No. LTB 1LTB 1 No. /M No. LTB LTB 2.2Bảng No. No. LTB 161 trình
LTB No. No. LTB bày
LTB 22 kết No. No. LTL LTL3quả 3 No. tính
No. LTL 11được
LTL No.No.
LTL 22 No.
LTL No.33
phân biệt hai trường hợp lệch tâm: x x(mm)
(mm) tn 160,57 160,57
Nhóm TCVN 163,37
Nhóm 163,37TCVN C-30-00
C-30-00 113,19
tn 113,19
Nhóm Nhóm (e(e 1=0)1=0) 111,37 111,37 C-30-00
C-30-00
C-30-40
C-30-40 113,47 113,47 (e(e 1(e =0)
1=0) 189,16
=40 =40 89,16 mm) mm)C-30-40
C-30-40 86,04 86,04 (eC-30-80
(e 86,63
1C-30-80
=40
1=40 86,63 mm) mm)(e(e1=80
1=80mm) mm)
C-30
C-3
x x(mm)
(mm) NchoN tntn(kN)
từng mẫu
(kN)
160,57
160,57 738,9 738,9 163,37
cột, giá
163,37 756,19
756,19
113,19
trị trung
113,19 446,15
446,15 111,37111,37
bình434,90 (TB) cho
434,90113,47 113,47 447,89
447,89
89,16
từng301,96
89,16
nhóm
301,9686,04 86,04
cột
291,83
291,83
86,6386,63 293,39
293,39
- Trường hợp lệch tâm lớn (LTL): khi chiều cao vùng nén MM TCVNvà hệ
TCVN 13,339
13,339
sốMẫu Mẫu biến12,182 12,182
động No. No. 128,849
(COV) 128,849
Mẫu Mẫu No. tương
No. 29,292
229,2922 No. ứng.
No. No. 128,780128,780 1 No. No. No.No. 33,033
2233,033
22 No. No.No.
No. 32,902
1332,902
13 No. No.No.
No. 32,930
2132,930
21 No. No.
No.
No.3232 No. No.
No.
No.13
quy đổi x≤ξRh0, ứng suất σs trong cốt thép As đạt tới cường (kN)
M (kN) αα
M TCVN n n
TCVN 13,3391,247
13,339 1,247 12,18212,1821,276 1,276
28,84928,8490,753 0,753 29,29229,2920,734 0,734 28,780 28,7800,756 0,75633,033 33,0330,515 0,515 32,902 32,9020,497 0,497 32,9300,501
32,930 0,501
Bảng 6.NN Kết tn(kN) (kN) quả kiểm 738,9 738,9 NN
chứng tntn(kN) 756,19
(kN) 756,19theo738,9 738,9
446,15
các 446,15 tiêu756,19 434,90
756,19
chuẩn. 434,90 446,15 447,89
446,15
447,89 434,90 301,96
434,90
301,96 447,89 291,83
447,89
291,83 301,9 293,3
301
293
độ chịu kéo Rs, sự phá hoại dẻo xảy ra tại trạng thái giới hạn. (kN)
(kN)
Nhận Nhận xét xét LTB
tn
LệchLệch tâmtâm LTB LTB LTB LTB LTB LTB LTB LTB LTB LTL LTL LTL LTL LTL LTL
Căn- Trường
cứ vàohợplựclệch
dọctâmphálớnhoại thukhiđược
chiềutừ thívùng
nghiệm, giáđổitrịx≤ hNhóm αα n n C-30-00 (e1,247 =0)1,247 αα n 1,276
n C-30-40 1,276 (e1tác =40 1,247
1,247
0,753
0,753 1,276 0,734
1,276
0,734 (e0,753 0,756
0,753
0,756 0,734
0,515
0,734
0,515 0,756 0,497
0,756
0,497 0,515 0,501
0,51
0,50
- Trường hợp lệch tâm (LTL):
lớn (LTL): khi chiều cao
cao vùng nén nénquy
quy đổi x≤RRhNhận Với 0,ứng
Với
Nhận ứng
mô mô
xét men
xét menthí thínghiệm nghiệm lớn lớn nhất nhấtMM tácmm) dụng dụnglên lêncột C-30-80
cộtđược được1xác =80 xác mm) định địnhtrong trongbảng bảng
x0x,(mm)
1 tntn
suấtcủa
x được
trong cốt xác
thép định
A đạt từ
tới điều
cường kiện
độ cân
chịu kéobằng
R , tĩnh
sự phá học
hoại các
dẻo
suất s strong cốt thép As sđạt tới cường độ chịu kéo Rs,s sự phá hoại dẻo xảy ra tạiVới
lực
xảy ra tại Mẫu
(mm)
trạng
trạng
160,57
No.1
160,57 163,37
No.2
163,37 113,19
No.1
113,19
No.2
111,37111,37 113,47
No.3 No.1
113,47 89,16
No.2
89,16 86,04
No.3
86,04 86,63 86,63
Với mô mômen LệchLệch
men thítâm
thí tâm nghiệm
nghiệm LTB LTB lớnlớn Lệch Lệchnhất nhất LTBtâm
LTB
tâm
MM tntntác LTB
tác LTB
dụngLTB
dụnglên lên LTBLTB LTB
cột LTB
cộtđược được LTBLTB
xácLTB
LTB
xácđịnh địnhLTB LTLLTB
LTL
trong
trongbảng bảngLTB
LTL
LTB
LTL LTL LTL
LTL
LTL
tháilên
thái giớitrục
giới hạn.cột:
hạn. Căncứ
Căn cứvào
vàolực
lựcdọc
dọcphá
pháhoạihoạithu
thuđược
đượctừtừthí
thínghiệm,
nghiệm,giágiátrịtrịcủacủaxxđược được
MM kTCVNTCVN 13,339
1,48613,339 1,429 12,182
12,182 1,13928,849 28,849 1,183 29,292 29,292
1,125 28,780
1,069 28,7801,109 33,033
33,033 1,08832,902 32,902 32,930 32,930
xácđịnh
địnhtừtừđiều
điềukiện
kiệncâncânbằng
bằngtĩnh
tĩnhhọc
họccác
cáclực
lựclên
lêntrục
trụccột:
cột: EC2
xác (kN) x x(mm)
(kN) (mm) 160,57
160,57
x x(mm)
(mm)
163,37
163,37160,57
160,57
113,19
113,19 163,37
111,37
163,37
111,37 113,19
113,47
113,19
113,47 111,37
89,16
111,37
89,16 113,47
86,04
113,47
86,04 89,16
86,63
89,1
86,6
TB (COV) 1,457 (0,040) 1,149 (0,030) 1,089 (0,020)
NNRRs A s
s AsRRscAA
(3)Nhận (3)
xx s sc s
(3)
kACI
MM
Nhận xét 13,339
xét
TCVN
TCVN
1,486
13,339 12,182
MMTCVN
1,419 TCVN
12,18213,339
13,339
28,849
28,849 12,182
1,151 1,191 1,133
29,292
12,182
29,292 28,849 28,780
28,849
28,780 29,292
1,069 1,109 1,085
33,033
29,292
33,033 28,780
32,902
28,780
32,902 33,03
32,93
33,0
32,9
RRbbb
b (kN)
(kN) (kN)
(kN)
Với
Vớimômô men
men thí
thínghiệm
nghiệm lớn
lớn nhất
nhấtMM tntntác
tácdụng
dụng lên
lên cột
cộtđược
đượcxác
xácđịnh địnhtrong
trongbảng
bảng
Trongtrường
Trong trườnghợphợpđặt
đặtthép
thépđối
đốixứng
xứngAAs=A’
s=A’ vàRRs=R
s svàA s=R ,từtừbiểu
, và biểuthức
thức(3) choTB
(3)cho (COV)
thấy
thấy
1,457 (0,047) 1,158 (0,030) 1,088 (0,020)
Trong
điềukiện
kiệnxảy
trường
xảyraraLTL
LTLcó
hợp
cóthể
đặt
thểđược
thép
đượcđiều
đối
điềuchỉnh
xứng
chỉnhnhư
nhưsau:
sau: s
=A’scsc
s
R s
=R sc
, từ kTCVN Nhận
Nhận
1,254 xét
xét
1,184 Nhận
Nhận xét
xét
1,145 1,191 1,128 1,096 1,114 1,16
điều
biểu thức (3) cho thấy điều kiện xảy ra LTL có thể được điều Với
Với mô
mômenmenthí
thínghiệm
nghiệm
Với
Vớimô mô
lớn
lớn
men
men
nhất
nhất
thí
thíM tntác
Mnghiệm
nghiệmtác(0,022)
dụng
dụng
lớnlên
lớn lên
nhất cột
nhấtcột
MM được
được
tác
tácdụng
xác
dụng
xácđịnh
lên
định
lêncột
trong
cột
trong
được
đượ
bảb
NNsau: TB (COV) 1,219 (0,050) 1,155 (0,032) 1,188
tn tn tn
chỉnh
như
n n R bh RR (4)
(4)
R bh
b 0 b 0
- -Trường
Trườnghợp hợplệch
lệchtâmtâmbébé(LTB):
(LTB):khikhix>x>RRhh0,0,ứng suấts strong
ứngsuất trongcốt
cốtthép
thépAAs scó
có
thểlàlàkéo
thể kéohoặc
hoặcnénnénvàvàđượcđượcphân
phânbốbốphụ
phụthuộc
thuộcvào vàochiều
chiềucao
caovùngvùngnénnénquy
quyđổi
đổix:x:
s=R
s=R tại x≤hh0;0;s=R
s stại x≤RR s=R tại x≥h và phân bố theo đường thẳng giữa hai điểm này (hình
scsctại x≥h0 0và phân bố theo đường thẳng giữa hai điểm này (hình
6B).Tại
6B). Tạitrạng
trạngthái
tháigiới
giớihạn,
hạn,sựsựphá64(3)
phá hoại3.2022
hoại bắtđầu
bắt đầutừtừmép mépbê bêtông
tôngchịu chịunén 30 hơn
nénnhiều
nhiều hơn
(pháhoại
(phá hoạigiòn).
giòn).Tương
Tươngtựtựnhư nhưtrên,
trên,giá
giátrị
trịcủa
củaxxđược
đượcxác xácđịnh
địnhnhư
nhưsau: sau:
n(1(1RR) )22ssRR h với RRs sAAs s
xx n h0 0 với s s (5)
(5)
- Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
Phương pháp hiệu chỉnh đơn giản cho TCVN TÀI LIỆU THAM KHẢO
5574:2018 [1] R.S. Sanjay, D.M. Chetankumar, R.B. Uppara (2021), “An
Bảng 6 cho thấy tất cả các tiêu chuẩn đều dự báo khả năng experimental study on various industrial wastes in concrete for
chịu lực lớn hơn kết quả thí nghiệm của tất cả các cột (k>1). sustainable construction”, Journal of Advanced Concrete Technology,
Nguyên nhân là các tiêu chuẩn trên đều áp dụng cho bê tông 19(2), pp.133-148.
thường, yếu tố suy giảm của mô đun đàn hồi của bê tông sử [2] M. Thomas (2007), “Optimizing the use of fly ash in concrete”,
dụng tro bay thay thế một phần xi măng làm chất kết dính đã Portland Cement Association (PCA), 5420, pp.1-24.
chưa được kể đến trong phương pháp nội lực giới hạn của [3] N.T Thang, S. Vongchith (2019), “On the ability of applying fly
TCVN 5574:2018. Như vậy, để thu được kết quả thiên về an ash for concrete in Lao PDR”, Vietnam Journal of Construction, 621,
toàn và tham khảo tiêu chuẩn EC2 và ACI, các tác giả đề xuất pp.65-70.
một hệ số giảm cho cường độ Rb trong các biểu thức (3)-(6)
[4] American Concrete Institute (2018), ACI 232.2R-18 Report on
là kb lần lượt bằng 0,945, 0,885 và 0,845, tương ứng với tỷ lệ the Use of Fly Ash in Concrete.
giữa độ lệch tâm ban đầu e0 và chiều cao tiết diện h là 0,05,
0,25 và 0,45 để tính được giá trị kTCVN=1. Các hệ số trên được [5] Nguyễn Văn Chính, Đinh Công Thuật (2020), “Ảnh hưởng của
tro bay, silicafume và môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của
xác định bằng phương pháp thử dần và chọn lại. Thực hiện
bê tông”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây
phép hồi quy thu được kb=ax2+bx+c, với các hệ số a=0,250;
dựng, 14(3V), tr.60-72.
b= -0,375; c=0,963125 và biến số x=e0/h.
[6] Ngô Sỹ Huy, Lê Thị Thanh Tâm, Huỳnh Trọng Phước (2017),
Kết luận “Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến sự phát triển cường độ chịu nén
của bê tông”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, Viện Khoa học
Một số kết luận có thể được rút ra từ những kết quả nghiên Công nghệ Xây dựng (IBST), 2, tr.31-36.
cứu thực nghiệm và lý thuyết của bài báo này như sau:
[7] Nguyễn Trọng Lâm, Nguyễn Ngọc Linh, Trần Văn Nam, Vũ
- Đối với bê tông có cường độ trung bình mẫu trụ là 30 Duy Kiên, Trần Văn Khải, Phùng Đức Hiếu (2020), “Ảnh hưởng của tro
MPa, tỷ lệ tro bay thay thế xi măng làm chất kết dính là bay thay thế một phần xi măng đến tính chất của bê tông thương phẩm”,
20%, không ảnh hưởng đáng kể tới cường độ chịu nén, tuy Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng,
nhiên lại gây ra một lượng suy giảm nhất định về giá trị mô 14(4V), tr.96-105.
đun đàn hồi. [8] P.Q. Dao, N.N. Tuan, L.T. Son, P.T. Tung, N.D. Tuan (2021),
- So sánh số liệu thí nghiệm trên tám mẫu cột BTCT sử “The structural behaviours of steel reinforced geopolymer concrete
beams: an experimental and numerical investigation”, Journal of
dụng bê tông tro bay 20% với kết quả tính toán theo các tiêu
Structures, 33, pp.567-580.
chuẩn EC2, ACI 318-19 và TCVN 5574:2018 cho thấy, cả
3 tiêu chuẩn đều dự báo khả năng chịu lực lớn hơn giá trị [9] S.W. Yoo, Y.C. Choi, W. Choi (2017), “Compression behaviour
thí nghiệm của cả cột chịu nén lệch tâm bé và chịu nén lệch of confined columns with high-volume fly ash concrete”, Advances in
tâm lớn. Materials Science and Engineering, 2017(5), pp.1-11.
[10] N.T. Thang, N.V. Phuong (2017), “Experimental study on
- Để đạt được kết quả dự báo thiên về an toàn cho cột
ultimate strength of normal sections in reinforced concrete beams”,
BTCT sử dụng bê tông tro bay từ mô hình lý thuyết, hệ
Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 6, pp.44-52.
số giảm cường độ kb được kiến nghị sử dụng khi áp dụng
phương pháp nội lực giới hạn của TCVN 5574:2018. [11] Nguyễn Việt Phương, Sykhampha Vongchith, Nguyễn Trường
Thắng (2020), “Xác định khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép sử
Việc đề xuất hệ số giảm cường độ chịu nén của bê tông dụng các mô hình vật liệu phi tuyến của TCVN 5574:2018”, Tạp chí
là một phương pháp đơn giản hóa nhằm phản ánh sự suy Khoa học Công nghệ Xây dựng, 14(3V), tr.93-107.
giảm về đặc trưng cơ lý của vật liệu bê tông có tro bay, mặt
[12] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Trường Thắng, Võ
khác mang tính thực hành và dễ áp dụng. Về nguyên tắc, Mạnh Tùng (2021), Kết cấu bê tông cốt thép - Phần cấu kiện cơ bản,
cần phản ánh đúng quan hệ ứng suất - biến dạng của bê tông Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 25tr.
có sử dụng tro bay thông qua các mô hình phi tuyến của vật
[13] European Standard (2004), EN 1992-1-1:2004, Design of
liệu và kết nối giữa ứng xử vật liệu và ứng xử kết cấu. Do
Concrete Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings.
vậy, phương pháp mô hình biến dạng phi tuyến kết hợp với
những điều chỉnh của quan hệ ứng suất - biến dạng dưới [14] American Concrete Institute (2019), ACI 318-19 - Building
dạng 2 đoạn thẳng hoặc 3 đoạn thẳng thu được từ thí nghiệm Code Requirements for Structural Concrete.
trên các mẫu vật liệu bê tông tro bay được kiến nghị tiếp tục [15] Bộ Khoa học và Công nghệ (2018), TCVN 5574:2018 - Kết cấu
phát triển nghiên cứu cho bài toán này. bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
64(3) 3.2022 31
nguon tai.lieu . vn
