Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
YÊU CẦU CẤU TẠO NÚT KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN TRÊN THẾ GIỚI & VIỆT NAM
Nguyễn Tiến Chương1, Nguyễn Thị Thanh Thúy1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: chuongnt@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG Từ những vấn đề nêu trên, bài báo này sẽ
Trong kết cấu khung bê tông cốt thép nghiên cứu các quy định về cấu tạo nút
(BTCT), nút là vùng giao của cột và dầm khung theo các phiên bản của tiêu chuẩn Việt
nhằm liên kết các cấu kiện để phát triển và Nam và xem xét các quy định này ở các tiêu
duy trì đến khả năng làm việc cực hạn của chuẩn quốc tế thông dụng gồm ACI 318M-
chúng. Kết cấu khi bị phá hoại luôn mong 11, NZS 3101 Phần 1:1995 và EN 1992-1-
muốn xuất phát từ dầm, cột và cuối cùng là 1:2004. Lập bảng so sánh về nguyên tắc cấu
phá hoại nút. Trước đây các quy định trong tạo, đồng thời cũng tính toán so sánh cụ thể
tiêu chuẩn chỉ dừng lại ở cấu tạo nút gồm: cốt cho một trường hợp nút khung biên. Từ đó
thép dầm neo vào cột và cốt thép đai trong cho thấy sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn
nút. Khi xem xét các quy định về cấu tạo nút cũng như mối tương quan đến tiêu chuẩn
có nhiều thay đổi theo từng phiên bản tiêu Việt Nam về vấn đề này và các kết luận, kiến
chuẩn thiết kế kết cấu của mỗi quốc gia và nghị có liên quan.
giữa các tiêu chuẩn quốc gia trên thế giới
2. NÚT KHUNG - VẤN ĐỀ CHUNG
cũng có sự khác nhau cho thấy mức độ quan
tâm và nhận thức về tầm quan trọng của nút 2.2. Các dạng phá hoại của nút khung
khung đến ứng xử tổng thể của khung đặc
Yêu cầu cơ bản cho nút khung là tất cả các
biệt là khi chịu tải trọng động đất.
lực tồn tại ở cuối của cấu kiện dầm cần được
Hiện tại các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê
truyền qua nút tới cấu kiện đỡ nó. Trạng thái
tông và BTCT ở Việt Nam gồm nhiều phiên
ứng suất phức tạp tồn tại trong nút dầm - cột
bản theo các năm, được chuyển dịch từ tiêu
có sự không liên tục về phương của nội lực
chuẩn Nga, cụ thể: (i) TCVN 5574:1991; (ii)
TCVN 5574:2012 [1]; (iii) tiêu chuẩn mới nên điều cần thiết là phải xem xét phân phối
phát hành TCVN 5574:2018 [5] quy định về ứng suất cục bộ trong vùng nút. Các cơ cấu
chiều dài neo cốt thép được thay đổi theo phá hoại cơ bản của nút là: (i) Phá hoại cắt
hướng gần giống của Eurocode. Ngoài ra, TC (ii) Phá hoại neo của các thanh và (iii) Phá
thiết kế kháng chấn TCVN 9386:2012 [7] hoại bám dính của thanh dầm hoặc cột đi qua
được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Eurocode nút. Cần thiết phải ngăn ngừa các cơ cấu phá
quy định chiều dài neo cốt thép cần tuân theo hoại trên trong các nút dầm - cột, thông qua
EN 1992-1-1:2004 [3]. Với nhiều nguồn tài các thiết kế phù hợp và chi tiết cấu tạo.
liệu như vậy, quy định của TCVN về nút 2.2. Chiều dài neo của thép trong bê tông
khung chưa đồng bộ và do đó đã gây khó
Công thức cơ bản được các tiêu chuẩn tiên
khăn cho các kỹ sư trong thực hành tính toán
tiến trên thế giới và Việt Nam sử dụng để xác
thiết kế và cấu tạo nút khung cũng như đánh
định chiều dài neo của thanh thép như sau:
giá sự làm việc các kết cấu khung BTCT đã
có sẵn. l0,n = fyd/4γsτtb
60
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Trong đó: τtb là cường độ bám dính trung b) TCVN 5574:2018
bình giữa bê tông và thép ở trạng thái giới Quy định về neo đã chuyển dịch theo
hạn; fy là giới hạn chảy của thép; γs là hệ số hướng gần giống tiêu chuẩn Châu Âu:
độ tin cậy của thép; d là đường kính danh - Chiều dài neo cơ sở (công thức 239):
nghĩa của thép. Công thức trên dựa trên giả l0,an = RsAs/Rbondus
thiết lực dính phân bố đều trên đoạn chiều Trong đó; cường độ bám dính:
dài neo. Rbond = η1η2Rbtvà chiều dài neo yêu cầu:
(công thức 241)
3. CẤU TẠO NÚT THEO CÁC TC lan = αl0,anAs,cal/As ≥15d và ≥200mm
3.1. Quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam (Giải thích các ký hiệu xem mục 10.3.6.2[5])
- Cốt thép đai trong vùng nút khung: cần
a) TCVN 5574:1991 và TCVN 5574:2012 bố trí đai ngang dưới dạng đai khép kín
- Chiều dài neo tính toán theo công thức hoặc chữ U, nhưng chưa có hướng dẫn cụ
sau: thể (theo mục 10.4.11 [5]).
lan = (ωanRs/Rb + Δλan)d ≥ λa c) TCVN 9386:2012: theo quy định của
Neo cốt thép có gờ trong vùng kéo: EN- 1992, xem nội dung cột 4 trong Bảng 1.
ωan = 0.7 và Δλ = 11; lan ≥ 250mm λan = 25 3.2. Cấu tạo nút theo các TC nước ngoài
(1991) và λan= 20 (2012) Các tiêu chuẩn hiện đại đã xác định cường
Neo cốt thép có gờ trong vùng nén: độ lực dính giữa bê tông và cốt thép dựa trên
ωan = 0.5 và Δλ = 8; lan ≥ 200mm; λan= 15 thực nghiệm có kể đến các yếu tố ảnh hưởng
(1991) và λan = 12 (2012); như: đặc trưng vật liệu của bê tông, cốt thép,
(Giải thích các ký hiệu xem mục 8.5 [4]) hình dạng cốt thép, ảnh hưởng của hiệu ứng
- Cốt thép đai trong vùng nút khung: theo chống nở hông… Do khuôn khổ giới hạn của
sách thực hành cấu tạo, yêu cầu vùng nút cần bài báo, tác giả trình bày theo Bảng 1, trong
đặt cốt đai bổ sung, khoảng cách đai như đó đã ghi chú các mục của các công thức
trong vùng cột lân cận. trong tiêu chuẩn đi kèm, để người đọc có thể
xem giải trình các ký hiệu tương ứng.
Bảng 1. So sánh yêu cầu cấu tạo nút theo các tiêu chuẩn Mỹ, Newzealand và Châu Âu
Các mục EN1992-1-1 [3]
ACI 318M:14 [1] NZS 3101:1 (2006) [2]
so sánh (TCVN 9386:2012 [7])
Chiều dài -Neo trong vùng kéo (mục -Neo trong vùng kéo (công Chiều dài neo cơ sở (công thức
neo thẳng 25.4.2.3a) thức 8.2 và 8.3) 8.3):
f y ⎛ ψ tψ eψ s ⎞ 0,5α a f y lb,rqd = (φ / 4)σ sd / fbd
ld = ⎜ (c + K ) ⎟ d b Ldb = ;
1,1λ f c ⎜ b
′ tr
⎟ f c′ ; Ứng suất bám dính cực hạn thiết
⎜ db ⎟ kế (công thức 8.2)
⎝ ⎠ ≥ 0, 043 f yψ r db ≥ 200mm
-Trong vùng nén (mục fbd = 2.25η1η2fctd
25.4.9.2): ab Chiều dài neo thiết kế:
ld = Ldb ≥ 300mm
0, 24ψ r f y α cα d lbd=α1 α2 α3 α4 α5lb,rqd ≥ lb,min
ldc = db (công thức 8.4)
λ f c′ ≥ 0, 043 f yψ r db ≥ 200mm
Neo trong vùng kéo:
≥ 0, 043 f yψ r db ≥ 200mm - Trong vùng nén (Công thức l >max{0.3l ;10φ;100mm}
8.7): b,min b,rqd
Neo trong vùng nén:
0, 22 f y lb,min>max{0.6lb,rqd;10φ;100mm}
Lab = ≥ 0, 04 f y db
f c′
≥ 200mm
Lbc = αbαeLdb
61
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Các mục EN1992-1-1 [3]
ACI 318M:14 [1] NZS 3101:1 (2006) [2]
so sánh (TCVN 9386:2012 [7])
Chiều dài Đoạn neo thẳng (Mục Đoạn neo thẳng Công thức Không quy định; lb: chiều dài
đoạn neo 25.4.3.1) 8.12: neo cơ bản; lbd:chiều dài neo
thẳng của 0, 24ψ cψ r f y f y db thiết kế (chỉ có yêu cầu về tổng
thép bẻ góc ldh = db ldh = 0, 24α bα1α 2 ≥ 8d b chiều dài neo≥lb,min)
λ f c′ f c′
900 tiêu
chuẩn ≥ 8db , 150mm
:
Khoảng min (hc/4; 6db; sx); sx = 100 s = min (10φcột min; 200mm) min (bc/2;8db;175). Mục 8.4.1:
cách đứng + (350-hx)/3; 100 < sx < 150. (mục15.4.4.3 và 15.4.4.4.) cốt thép ngang nên được cung
của các đai Trong đoạn ldh yêu cầu và được đặt trong khu vực cấp khi cần thiết. Theo [9]:
ngang; s ≤ 3db; đai đầu tiên cách mặt phẳng phá hoại chéo diện tích đai ngang nên ≥ 25%
lượng đai móc neo ≤ 2db. Ít nhất có hai tiềm năng diện tích của 1 thanh neo. Ít
ngang đai giữa thép dọc lớp trên và nhất có 1 đai đặt trong vùng bẻ
dưới của dầm (ACI 352R- móc của thanh
02 mục 4.2.1.3)
3.3 Ví dụ tính toán - Tiêu chuẩn Việt Nam với bốn tiêu chuẩn
liên quan có một sự khác nhau đáng kể về các
Để so sánh giữa các tiêu chuẩn ở trên, tính quy định cấu tạo cho nút khung BTCT và có
toán cho một nút khung biên xét trong trường xu hướng tăng dần do nhận thức vai trò ngày
hợp đơn giản với các thông số chung về vật càng quan trọng của nút trong kết cấu.
liệu: Bê tông có cường độ đặc trưng mẫu lập - Kết quả cho thấy chiều dài neo cốt thép
phương tiêu chuẩn là 30 MPa (B30), cốt thép tính theo TCVN 5574:2012 thấp hơn khá nhiều
loại cán nóng có gờ, đường kính 20mm, giới so với các TC khác. Nhưng TC mới phát hành
hạn chảy 400 MPa (CB-400V). Quy đổi TCVN 5574:2018 đã có sự thay đổi lớn gần
fc′ = 0.8*30 = 24 MPa để tính theo tiêu chuẩn giống theo tiêu chuẩn Eurocode.
- Cùng với các nghiên cứu khác về nút
ACI 318-14. dầm – cột BTCT đặc biệt cho nút có thiết kế
Bảng 2. Chiều dài neo tính toán cho nút biên kháng chấn, nhìn chung các quy định của NZS
BTCT có thanh trên bẻ móc 90o là nghiêm ngặt nhất, các quy định về tiêu
chuẩn ACI tự do hơn. Tiêu chuẩn EN đi theo
Tỷ lệ chiều dài Số đai lối trung bình: một số quy định gần giống với
Tiêu neo/đường kính thanh ngang ít
chuẩn nhất theo tiêu chuẩn NZS, một số lại gần với các quy
vùng kéo vùng nén cấu tạo định của ACI hơn. Tiêu chuẩn Việt Nam đang
ACI 318 35.6 19.6 ≥ 2 đai đi theo hướng EN và có nhiều khả năng tiêu
chuẩn EN đưa ra một mô hình tốt cho các quốc
Có, theo gia trong quá trình phát triển tiêu chuẩn riêng
NZS 3101 40.8 18
thiết kế
của quốc gia đó.
EN 1992 29 29 ≥ 1 đai
TCVN Có, giống 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
5574:2012 27.5 19.8 đai cột [1] ACI 318-2014, Building Code
TCVN Có, không Requirements for Structural Concrete and
29 21.7
5574:2018 cụ thể Commentary, ACI, Farmington Hills.
[2] NZS 3101:1:2006 Concrete Structures Standard;
4. KẾT LUẬN [3] EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of
concrete structures - Part 1-1.
Từ các nghiên cứu và tính toán trên ta có [4] [5] [6] TCVN 5574:2012, TCVN 5574:2018,
một số kết luận như sau: TCVN 5574:1991 Kết cấu Bê tông và Bê
tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế.
62
nguon tai.lieu . vn
