TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
---------------------------
BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
KẾT CẤU DẦM CHUYỂN
BÊ TÔNG CỐT THÉP
PHẠM XUÂN TUÂN
NGUYỄN THẾ TRƯỜNG
BIÊN HÒA – 11/2012
BIÊN HÒA – 11/2011
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
---------------------------
BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
KẾT CẤU DẦM CHUYỂN
BÊ TÔNG CỐT THÉP
SVTH: PHẠM XUÂN TUÂN
NGUYỄN THẾ TRƯỜNG
GVHD: Ths.Nguyễn Quốc Thông
BIÊN HÒA – 11/2012
LỜI CÁM ƠN
Lời đầu tiên chúng em xin gởi lời cám ơn tới các bậc sinh thành đã tạo mọi điều
kiện cho chúng em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện và nghiên cứu khoa học.
Chúng em xin gửi lời cám ơn đến Ban Giám Hiệu nhà trường cùng toàn thể các
thầy cô Khoa Kỹ Thuật Công Trình đã chỉ dạy tận tình trong suốt 4 năm vừa qua, để
từ đó giúp chúng em có đủ kiến thức để thực hiện đề tài.
Và đặc biệt chúng em xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn thầy Ths.Nguyễn Quốc
Thông đã dành thời gian theo sát giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo tận tình trong suốt quá
trình nghiên cứu. Trong thời gian làm việc thì chúng em đã tích lũy được kiến thức,
tinh thần làm việc và khả năng làm việc nhóm.
Với thời gian nghiên cứu cũng như năng lực của bản thân còn nhiều hạn chế, đề
tài chắc không tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. Chúng em mong muốn nhận được
nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ phía quý thầy cô.
Cuối cùng chúng em xin chúc các thầy cô sức khỏe, và lòng biết ơn sâu sắc.
Xin trân trọng cảm ơn.
Biên Hòa, tháng 11 năm 2012
Người thực hiện
Phạm Xuân Tuân
Nguyễn Thế Trường
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục các bảng biểu và hình ảnh
Chương 1 : Giới thiệu .............................................................................................1
1.1 Mở đầu..............................................................................................................1
1.2 Lý do nghiên cứu ..............................................................................................1
1.3 Mục đích nghiên cứu ........................................................................................1
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................2
1.5 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................2
Chương 2 : Tổng quan về đề tài ............................................................................3
2.1 Khái niệm và công năng của dầm chuyển ........................................................3
2.1.1 Khái niệm dầm chuyển ..............................................................................3
2.1.2 Công năng của dầm chuyển ........................................................................3
2.1.3 Ưu điểm và khuyết điểm của dầm chuyển .................................................3
2.1.3.1 Ưu điểm ...............................................................................................3
2.1.3.2 Khuyết điểm..........................................................................................3
2.1.4 Các loại dầm chuyển BTCT .......................................................................4
2.1.5 Một số công trình sử dụng dầm chuyển .....................................................4
2.2 Các phương pháp tính toán dầm chuyển ..........................................................7
2.2.1 Tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn ACI 318-2002.......................................7
2.2.1.1 Phân tích khả năng chịu lực và sự làm việc của dầm chuyển...............7
2.2.1.2 Lý thuyết tính toán ................................................................................8
2.2.2 Tính toán theo mô hình giàn ảo (Strut and tied) .......................................16
2.2.2.1 Giới thiệu ............................................................................................16
2.2.2.2 Phân vùng ứng suất biến dạng của các cấu kiện bêtông cốt thép .......16
2.2.2.3 Mô hình giàn ảo (Strut and tie model) ................................................18
2.2.2.4 Các bộ phận cơ bản cấu thành mô hình giàn ảo .................................19
2.2.2.5 Các bước chung để thành lập mô hình giàn ảo ...................................23
2.2.2.6 Định hướng mô hình giàn ảo tối ưu ................................................... 24
2.2.2.7 Các mô hình giàn ảo cho dầm chuyển ................................................25
2.2.2.8 Các yêu cầu tính toán mô hình giàn ảo theo ACI 318-02 ...................26
Chương 3 : Tính toán và kết quả từ mô hình công trình cao ốc – căn hộ cao cấp
BMC – Hưng Long ................................................................................................32
3.1 Công trình thực tế sử dụng tính toán ..............................................................32
3.2 Tính toán nội lực bằng phương pháp phần tử hữu hạn ..................................33
3.2.1 Mô hình kết cấu bằng Etabs 9.7 ...............................................................33
3.2.2 Nội lực tính toán .......................................................................................34
3.3 Tính toán dầm chuyển dựa trên tiêu chuẩn ACI-318-02 ................................35
3.3.1 Tính toán cốt thép chịu moment uốn ........................................................36
3.3.1.1 Tính toán thép chịu lực do moment dương ở giữa nhịp của dầm liên tục
.........................................................................................................................36
3.3.1.2 Tính toán thép chịu lực do moment âm ở gối tựa của dầm liên tục ...37
3.3.2 Tính toán thép chịu lực cắt trong dầm ......................................................38
3.4 Tính toán dầm chuyển dựa trên phương pháp giàn ảo ( Strut – Tied ) ............. 42
3.5 Kết quả tính toán ........................................................................................................ 66
3.5.1 Tính toán dầm chuyển theo tiêu chuẩn ACI-318-02 ................................66
3.5.2 Tính toán dầm chuyển theo mô hình giàn ảo (Strut and tie Model) .........67
3.6 Thiết kế và bố trí cốt thép ......................................................................................... 67
Chương 4 : Kết luận và kiến nghị ........................................................................69
4.1 Kết luận ........................................................................................................................ 69
4.2 Kiến nghị ..................................................................................................................... 69
1
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, với sự mở cửa của nền kinh tế đất nước, ngành
xây dựng ở Việt Nam hiện nay đang phát triển rất mạnh và đa dạng. Cùng với sự
phát triển của nền kinh tế, tốc độ đô thị hóa ngày phải càng cao để đáp ứng được
việc tăng dân số, mọi người đều đổ dồn về các đô thị, các thành phố lớn để sinh
sống, học tập và làm việc nên các công trình nhiều tầng được xây dựng nhiều tại các
thành phố lớn.
Từ những nhu 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, văn phòng đại diện.Còn các
tầng bên trên, các phòng có không gian nhỏ hơn phù hợp với nhu cầu về phòng ở
khách sạn hay căn hộ gia đình.
Một trong những giải pháp kết cấu có thể đáp ứng được yêu cầu thiết kế để
tạo được không gian lớn ở các tầng bên dưới và không gian nhỏ hơn ở các tầng trên
đó là kết cấu “Dầm chuyển” để đỡ các vách cứng hay các cột trong nhà nhiều tầng.
1.2 LÝ DO NGHIÊN CỨU
Theo xu hướng ngày nay, nhà nhiều tầng là những 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 chùng tôi chọn đề tài “Tính toán và thiết kế kết cấu dầm chuyển
bê tông cốt thép“.
1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Do hiện nay ở 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
2
trình cao tầng dân dụng, việc thiết kế thường được tính toán với hệ số an toàn tổng
thể lớn hoặc theo các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành của nước ngoài. Vì vậy đề tài
này sẽ tập trung nghiên cứu và 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 bên trên dầm chuyển) từ đó kiến nghị phương pháp
tính toán và thiết kế cho loại dầm này.
1.4 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Làm rõ khi nào phải sử dụng dầm chuyển trong kết cấu BTCT của các tòa
nhà cao tầng dân dụng.
Làm rõ khả năng chịu lực của dầm chuyển (moment uốn, lực cắt) từ đó nêu
ra phương pháp thiết kế và tính toán cho dầm.
Làm rõ vấn đề bố trí cốt thép chịu moment uốn và chịu cắt cho dầm chuyển.
1.5 PHƢƠNG 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 Etabs 9.7, Sap 2000.
Tính toán kết cấu dầm chuyển BTCT theo tiêu chuẩn ACI 318 – 2002 của
Hoa Kỳ.
Tính toán kết cấu dầm chuyển theo mô hình giàn ảo (Strut and tie
Model).
Từ những phương pháp nêu trên, tìm hiểu nghiên cứu và sử dụng các kết quả
thực nghiệm và mô hình phá hoại cũng như các phương pháp tính toán đã được
công nhận và ứng dụng ở nước ngoài, từ đó kiến nghị chấp nhận áp dụng vào việc
xây dựng ở Việt Nam.
3
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
2.1 Khái niệm và công năng của dầm chuyển.
2.1.1 Khái niệm dầm chuyển:
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.
2.1.2 Công năng của dầm chuyển:
Công năng của 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 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 chuyển còn có khả năng chống cắt lớn hơn nhiều so với dầm truyền thống vì
ảnh hưởng bởi tiết diện lớn của dầm.
Trong kiến trúc nhà cao tầng dầm chuyển được lựa chọn nhiều vì khả năng
vượt nhịp lớn và khả năng thay đổi kiến trúc một cách linh hoạt.
2.1.3 Ƣu điểm và khuyết điểm của dầm chuyển.
2.1.3.1 Ƣu điểm:
Giải việc được việc trốn cột, tạo không gian lớn cho tầng bên dưới, kết cấu
dầm chuyển có khả năng vượt nhịp lớn, nhịp có thể lên đến 16-20m, giảm kích
thước cấu kiện của các tầng trên kết cấu dầm chuyển.
2.1.3.2 Khuyết điểm:
Tải trọng tập trung bên trên dầm chuyển khá lớn, khi xảy ra động đất kết cấu
dầm chuyển rất dễ phá hoại.
4
Tính toán thi công dầm chuyển tương đối phức tạp, khó khăn trong lắp dựng
giàn giáo cũng như đổ bê tông toàn khối cấu kiện lớn.
Trọng lượng bản thân công trình phân bố không đồng đều, tập trung khối
lượng lớn ở tầng có dầm chuyển làm cho công trình rất dễ mất ổn định khi có ngoại
lực tác dụng vào công trình (động đất, gió bão) và các kết cấu bên dưới của dầm
chuyển dễ mất ổn định.
2.1.4 Các loại dầm chuyển BTCT:
Trong xây dựng thông thường có 2 loại dầm chuyển dưới dạng BTCT: Dầm
thường và dầm ứng lực trước. Dầm chuyển BTCT thường là dầm chuyển được chế
tạo bằng BTCT truyền thống. Dầm chuyển ứng lực trước là dầm chuyển được chế
tạo bằng BTCT kết hợp với cốt thép cường độ cao được kéo căng tạo ứng suất nén
trong bê tông.Trong đó có thể chỉ dùng cốt thép cường độ cao để tạo ứng suất trước
cho bê tông hoặc kết hợp cả với cốt thép thường.
2.1.5 Một số công trình sử dụng dầm chuyển:
Hình 2.1: Dầm chuyển của toà nhà ideo MORPH 38 Bangkok – Thái Lan
5
Hình 2.2: Công nhân đang lắp đặt cốt thép dầm chuyển – Toà nhà The
Issara Ladprao – Bangkok – Thái Lan
Công trình toà nhà Donphin Plaza gồm 4 toà tháp cao 28 tầng. Dầm chuyển
ứng lực trước có chiều cao 3m vượt nhịp lớn nhất là 28,4m đặt ở sàn tầng 4 (cao độ
+32.125m). Hình 2.3 đến 2.5 công nhân đang hoàn thiện phần bê tông dầm chuyển.
Hình 2.3: Thi công dầm chuyển toà nhà Donphin Plaza.
6
Hình 2.4: Thi công dầm chuyển toà nhà Donphin Plaza.
Hình 2.5: Thi công dầm chuyển toà nhà Donphin Plaza.
7
2.2 Các phƣơng pháp tính toán dầm chuyển
2.2.1 Tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn ACI 318-2002
2.2.1.1 Phân tích khả năng chịu lực và sự làm việc của dầm chuyển
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 chuyển (dầm cao) 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 chuyển (dầm cao).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
chuyển (dầm cao) 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 chuyển (dầm cao) :
Các giả thiết tiết diện phẳng cho dầm không thỏa mãn đối với dầm chuyển
(dầm cao).
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 chuyển (dầm cao) 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.
8
Khả năng chịu lực của dầm chuyển (dầm cao) BTCT được xác định căn cứ
vào các dạng phá hoại của dầm gồm có các khả năng sau : Khả năng chịu uốn, khả
năng chịu cắt, khả năng chịu lực của gối tựa.
2.2.1.2 Lý thuyết tính toán
Dạng phá hoại thực tế trong dầm chuyển (dầm cao) 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.
Phá hoại do uốn:
Phá hoại do uốn của dầm chuyển (dầm cao) 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.
T¶i träng ph©n
bè ®Òu
VÕt nøt lín g©y
ra ph¸ ho¹i
VÕt nøt nhá
trong vïng chÞu
kÐo do uèn
Hình 2.6: Sự phá hoại do uốn
Sự phân bố ứng suất trên tiết diện dầm
Quy phạm ACI-318 chỉ ra rằng dầm chuyển (dầm cao) BTCT làm việc hoàn
toàn khác với dầm BTCT thông thường.Trong giai đoạn đàn hồi ứng suất théo
9
phương ngang trong bê tông tại các tiết diện phân bố theo quy luật phi tuyến khá
phức tạp.
x
Trôc trung
hßa
h
x
h
Trôc trung hßa
l
Biểu đồ phân bố ứng suất của dầm
thường
Biểu đồ phân bố ứng suất của dầm
chuyển (dầm cao)
Hình 2.7: Biểu đồ phân bố ứng suất
Hình 2.7 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.
h
l
Hình 2.8: Quỹ đạo ứng suất
Trong Hình 2.8 các đướng 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
10
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.
Tính toán khả năng chịu uốn của dầm
H×nh 2.9: S¬ ®å tÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu uèn cho dÇm
Khả năng chịu lực của dầm chuyển (dầm cao) được xác định theo công thức
sau:
M n As f y jd
Cốt thép chịu uốn được tính như sau :
As
3 fc'
Mu
200bd
As min
bd
f y ( jd )
fy
fy
Trong đó :
M n : Khả năng chịu uốn của cấu kiện
As : Diện tích cốt thép chịu uốn
f y : Cường độ chịu kéo của cốt thép
11
f c ' : cường độ chịu nén của bê tông
As min : hàm lượng cốt thép tối thiểu
jd : Cánh tay đòn moment nội lực được tính toán như sau :
h
jd
h2
h1
b
H×nh 2.10: Mặt cắt thể hiện cánh tay đòn moment (jd).
Đối với 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 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 chuyển (dầm cao) xác định theo trung tâm của gối tựa hoặc
lấy bằng 1.15ln
12
h : chiều cao của dầm
Thép dọc tính toán được bố trí ở phần dưới của dầm trong phạm vi từ chiều
cao đáy dầm đến một khoảng bằng : y 0.25h 0.05l 0.2h
Phá hoại do lực cắt:
Ứng suất cắt trong dầm chuyển (dầm cao) có ý nghĩa rất lớn đối với trạng
thái ứng suất nên không được bỏ qua như trong dầm chịu uốn thuần túy.Biểu đồ
ứng suất trong bê tông vùng chịu nén không còn như giả thiết vẫn hay sử dụng dụng
nữa,ngay cả trong trạng thái đàn hồi.Khi đạt trạng thái giới hạn, biểu đồ ứng suất
không còn theo dạng parabol như các dầm thông thường nữa .
Sự hình thành vết nứt
Đối với dầm chuyển (dầm cao) các gối tựa trực tiếp chịu tác dụng của tải
trọng phía trên thì sự phá hoại bắt đầu khi tải trọng tăng từ 0.6 tới 0.9 tải trọng cực
hạn.Bắt đầu bằng một vết nứt xiên nằm trực tiếp dọc theo đường nối của điểm đặt
lực với vị trí mặt gối tựa, vết nứt mở rộng ban đầu vào khoảng 1/3 chiều cao dầm.
Khả năng chịu lực cắt được tăng lên và sự phát triển của các vết nứt sẽ phụ
thuộc vào số lượng, cách bố trí và sự làm việc của các thanh cốt thép.
DÇm bÞ ph¸ ho¹i
bëi vÕt nøt trªn
toµn bé chiÒu cao
Hình 2.11: Dạng phá hoại do cắt
13
Theo hình 2.11 vết nứt phát triển từ vị trí đặt lực (phía trên của dầm) đến gối
tựa (phía dưới dầm ) sẽ tách dầm ra làm đôi, đây là sự phá hoại đặc trưng do lực cắt
tác dụng lên dầm.
Đối với độ bền chịu cắt của dầm chuyển, khả năng chịu cắt có thể lớn hơn 2
đến 3 lần so với khả năng chịu cắt xác định theo phương pháp tính toán như với
dầm thông thường.Đối với dầm thông thường, cơ chế truyền lực cắt thông qua bê
tông vùng nén, cốt thép dọc, mặt gồ gề của cốt liệu trong vết nứt chéo và lực kéo
trong cốt thép chịu cắt.Tuy nhiên đối với dầm có chiều cao lớn, phần lớn tải trọng
được truyền trực tiếp từ điểm đặt lực đến gối tựa.
Cốt thép trong dầm có chiều cao tiết diện lớn có sự khác biệt so với dầm
thông thường.Cốt thép chịu kéo As bố trí theo yêu cầu chịu moment uốn nằm sát với
mép chịu kéo (mép dưới dầm), vùng kéo của dầm và vùng đặt cốt thép chịu kéo có
thể nằm trong khoảng 1/3 chiều cao phía dưới của dầm.
Ứng suất chính trong dầm khi xảy ra vết nứt chéo hướng dốc đứng hơn 45 ,
do đó cốt thép đai thẳng đứng Av đi qua đường nứt chéo không nhiều, ít có hiệu quả
hơn so với cốt thép ngang Avh .Các thanh thép ngang không chỉ có tác dụng theo
hướng vuông góc với vết nứt chéo mà còn truyền lực cắt tốt hơn lên mặt cốt liệu gồ
gề tại vết nứt chéo.
Tính toán khả năng chịu lực cắt
Dầm cao với tỷ số a / d 2.5 và ln / d 5 thường có khả năng chịu lực cắt tốt
hơn dầm thông thường,do đó khả năng chịu lực cắt Vc của dầm cao cũng tăng
lên.Các biểu thức tính toán thép chịu cắt theo tiêu chuẩn ACI-318 sẽ được trình bày
như sau :
Khoảng cách x từ gối tựa tới mặt cắt bị phá hoại do lực cắt đối với dầm cao
tính theo công thức :
Đối với dầm chịu tải trọng phân bố đều : x 0.15ln
14
Đối với dầm chịu tải trọng tập trung : x 0.5a
Trong đó:
ln : là khoảng cách giữa các mép trong gối tựa
a
: khoảng cách từ gối tựa tới lực tập trung
Trong các trường hợp trên x không được vượt quá chiều cao hữu hiệu d của
dầm.
Lực cắt do ngoại lực tác dụng phải thỏa mãn các điều kiện sau:
Đối với dầm có tỷ số ln / d 2 thì Vu (8 fc ' bwd )
2
l
Đối với dầm có tỷ số 2 ln / d 5 thì Vu 10 n f c ' bw d
d
3
Nếu không thỏa mãn điều kiện trên thì phải mở rộng tiết diện.Hệ số giảm bền
trong trường hợp này lấy bằng 0.75.
Khả năng chịu cắt của bê tông Vc được tính theo công thức sau :
M u
Vu d
'
'
Vc 3.5 2.5
1.9 f c 2500 pw
bw d 6 f c bw d
Vu d
Mu
Trong đó đại lượng trong ngoặc có giá trị giới hạn 1 3.5 2.5
Trong đó:
: Hệ số giảm bền
M u : moment do ngoại lực tác dụng
Vu : Lực cắt do ngoại lực tác dụng
d : Chiều cao tính toán của tiết diện dầm
bw : Bề rộng dầm
Mu
2.5
Vu d
- Xem thêm -