bui tien dung - lv

1

lêi nãi ®Çu

KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp lµ lo¹i kÕt cÊu ®−îc dïng phæ biÕn nhÊt trong ngµnh

X©y dùng hiÖn nay. Lý thuyÕt tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ çc lo¹i cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp

c¬ b¶n nh− dÇm, cét, b¶n sµn ®−îc th¶o luËn trong rÊt nhiÒu tµi liÖu chuyªn ngµnh

vµ ®−îc quy ®Þnh trong Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cña ViÖt Nam còng nh− cña n−íc ngoµi.

DÇm cao bª t«ng cèt thÐp lµ lo¹i cÊu kiÖn xuÊt hiÖn ngµy cµng phæ biÕn trong

thiÕt kÕ nhµ cao tÇng. Lý thuyÕt tÝnh to¸n dÇm cao ®· ®−îc ®−a vµo tiªu chuÈn thiÕt

kÕ cña nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó tÝnh to¸n lo¹i cÊu kiÖn

nµy. LuËn v¨n dïng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ ph−¬ng ph¸p sö dông m« h×nh

chèng gi»ng ®Ó tÝnh to¸n dÇm cao, mét lo¹i cÊu kiÖn c¬ b¶n cã ®Æc ®iÓm chÞu lùc

riªng mµ çc ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ th«ng th−êng kh«ng ph¶n ¸nh ®óng t×nh tr¹ng

lµm viÖc vµ do vËy cho kÕt qu¶ kh«ng chÝnh x¸c. Qua ®ã cã nh÷ng so s¸nh nhËn xÐt

vµ çc ®Ò xuÊt khi sö dông tõng ph−¬ng ph¸p trong tÝnh to¸n.

Do tr×nh ®é vµ thêi gian cã h¹n, ch¾c ch¾n luËn v¨n cßn cã nh÷ng h¹n chÕ cÇn

®−îc hoµn thiÖn thªm. T¸c gi¶ mong muèn nhËn ®−îc sù quan t©m cña çc thÇy, c«

Bé m«n vµ nh÷ng ng−êi quan t©m ®Õn ®Ò tµi.

T¸c gi¶ xin ch©n thµnh c¶m ¬n PGS. TS. V−¬ng Ngäc L−u, TS NguyÔn Ngäc

Nam ®· h−íng dÉn tËn t×nh trong thêi gian thùc hiÖn luËn v¨n.

2

lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan r»ng: LuËn v¨n: “ nghiªn cøu vµ so s¸nh çc ph−¬ng

ph¸p tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp ” lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng

m×nh t«i.

Çc sè liÖu trong luËn v¨n ®−îc sö dông trung thùc, kh¸ch quan, cã tÝnh kÕ

thõa. KÕt qu¶ nghiªn cøu trong LuËn v¨n nµy lµ çc kÕt qu¶ ch−a tõng ®−îc c«ng bè

t¹i bÊt kú c«ng tr×nh nghiªn cøu nµo kh¸c tõ tr−íc tíi nay.

3

Môc lôc

Lêi c¶m ¬n

Lêi cam ®oan

Môc lôc

Danh môc çc kÝ hiÖu, çc ch÷ viÕt t¾t.

Danh môc çc b¶ng

Danh môc çc h×nh vÏ, ®å thÞ.

PhÇn i: PhÇn më ®Çu

PhÇn II: néi dung luËn v¨n

Ch−¬ng 1:

Tæng quan hÖ thèng kÕt cÊu nhµ cao tÇng

Vµ dÇm cao bª t«ng cèt thÐp

1.1. Tæng quan hÖ thèng kÕt cÊu nhµ cao tÇng. 13

1.1.1. Çc cÊu kiÖn chÞu lùc c¬ b¶n: 13

1.1.2. Çc hÖ kÕt cÊu nhµ cao tÇng. 13

1.1.2.1. HÖ kÕt cÊu c¬ b¶n: 13

1.1.2.2. HÖ kÕt cÊu hçn hîp. 20

1.1.2.3. HÖ kÕt cÊu t¹o kh«ng gian lín. 22

1.2. dÇm cao bª t«ng cèt thÐp. 25

1.2.1. §Þnh nghÜa dÇm cao: 25

1.2.1. Ph©n lo¹i vµ ph¹m vi sö dông dÇm cao BTCT trong x©y dùng. 26

1.2.2. Sù lµm viÖc cña dÇm cao bª t«ng cèt thÐp. 28

1.2.3. T×nh h×nh ph¸t triÓn nhµ cao tÇng cã hÖ thèng dÇm cao bª t«ng cèt thÐp 30

1.2.4. LÞch sö nghiªn cøu tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp. 31

4

Ch−¬ng ii:

Çc Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n dÇm cao Bª t«ng cèt thÐp

2.1. ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n 33

2.1.1. Ph©n tÝch øng suÊt - biÕn d¹ng trong dÇm cao b»ng ph−¬ng ph¸p PTHH 33

2.1.1.1. Kh¸i niÖm vÒ ph−¬ng ph¸p PTHH: 33

2.1.1.2. §−êng lèi chung gi¶i kÕt cÊu b»ng ph−¬ng ph¸p PTHH: 33

2.1.1.3. X©y dùng ma trËn ®é cøng phÇn tö [ ]e

K . 34

2.1.2. Dïng ch−¬ng tr×nh Sap 2000 ®Ó ph©n tÝch tr¹ng th¸i øng suÊt - biÕn d¹ng

cña dÇm cao bª t«ng cèt thÐp. 37

2.1.2.1. Giíi thiÖu: 37

2.1.2.2. Thùc hiÖn tÝnh to¸n dÇm cao b»ng Sap 2000. 38

2.2. ph−¬ng ph¸p sö dông m« h×nh chèng gi»ng 42

2.2.1. Ph©n vïng øng suÊt biÕn d¹ng cña çc cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp 42

2.2.2. C¬ së cña m« h×nh chèng - gi»ng, çc gi¶ thiÕt ¸p dông . 43

2.2.2.1 C¬ së cña m« h×nh chèng - gi»ng. 43

2.2.2.2 Çc gi¶ thiÕt ¸p dông 43

2.2.3. Çc bé phËn cÊu thµnh cña m« h×nh chèng-gi»ng . 44

2.2.3.1. Thanh chèng bª t«ng chÞu nÐn 44

2.2.3.2. Thanh gi»ng cèt thÐp chÞu kÐo 44

2.2.3.3. Nót giµn 45

2.2.3.4. Qu¹t chÞu nÐn 47

2.2.3.5. Vïng chÞu nÐn xiªn 47

2.2.4. Çc d¹ng ph¸ ho¹i cña m« h×nh chèng-gi»ng 48

2.2.5. Quy tr×nh thiÕt kÕ vïng D theo ph−¬ng ph¸p chèng-gi»ng. 48

2.2.6. Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh chèng 49

2.2.7. Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña vïng nót 54

2.1.8. Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh gi»ng 57

2.1.9. TÝnh to¸n thiÕt kÕ dÇm cao sö dông m« h×nh chèng - gi»ng 58

5

Ch−¬ng iii:

vÝ dô tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp

so s¸nh vµ kÕt luËn

3.1. vÝ dô tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp 60

3.1.1. ThiÕt kÕ dÇm chÞu mét lùc tËp trung. 60

3.1.1.1 Theo ph−¬ng ph¸p PhÇn tö h÷u h¹n: 61

3.1.1.2 Theo ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng 68

3.1.2 ThiÕt kÕ dÇm chÞu hai lùc tËp trung 73

3.1.2.1 Theo ph−¬ng ph¸p PhÇn tö h÷u h¹n: 73

3.1.2.2 Theo ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng 80

3.2. So s¸nh kÕt qu¶ tÝnh to¸n cña hai ph−¬ng ph¸p. 85

PhÇn III : KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ

A. KÕt luËn: 87

1. NhËn xÐt chung vÒ hai ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n dÇm cao. 87

a. VÒ s¬ ®å tÝnh to¸n: 87

b. VÒ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n: 87

c. VÒ kÕt qu¶ tÝnh to¸n: 88

2. Ph¹m vi ¸p dông

B. kiÕn nghÞ 89

1. KiÕn nghÞ khi vËn dông ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n. 89

2. KiÕn nghÞ khi vËn dông ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng. 89

Tµi liÖu Tham Kh¶o 91

TiÕng ViÖt 91

TiÕng Anh 92

6

Danh môc çc kÝ hiÖu, çc ch÷ viÕt t¾t:

b, h, L BÒ réng, chiÒu cao, nhÞp cña dÇm.

A, b ChiÒu cao, chiÒu réng lç khoÐt.

P T¶i träng tËp trung t¸c dông lªn dÇm.

q T¶i träng ph©n bè t¸c dông lªn dÇm.

PTHH PhÇn tö h÷u h¹n.

{ }δ Vecto chuyÓn vÞ nót.

{ }ε Vecto biÕn d¹ng.

{ }F Vecto lùc nót.

{ }σ Vecto øng suÊt.

{ }Φ Vecto chuyÓn vÞ.

{ }α BiÕn sè tæng qu¸t - h»ng Èn sè.

[ ]N Hµm d¹ng.

t BÒ dµy cña phÇn tö dÇm.

∆ DiÖn tÝch cña phÇn tö dÇm.

[ ] [ ];e

K K Ma trËn ®é cøng cña phÇn tö vµ cña toµn kÕt cÊu.

σ σ;x y Çc thµnh phÇn øng suÊt theo ph−¬ng X, Y trong dÇm.

σ σmax min; Çc thµnh phÇn øng suÊt kÐo chÝnh vµ nÐn chÝnh trong dÇm.

τ xy Thµnh phÇn øng suÊt tiÕp trong dÇm.

E Modun ®µn håi cña vËt liÖu.

T Néi lùc kÐo trong thanh chÞu kÐo.

C Néi lùc nÐn trong thanh chÞu nÐn.

Mét sè kÝ hiÖu theo ACI

'cf C−êng ®é chÞu nÐn ®Æc tr−ng cña bª t«ng.

cef C−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng.

7

v HÖ sè hiÖu qu¶ cña bª t«ng.

; ;wb h jh ChiÒu dµy th©n dÇm, chiÒu cao dÇm, çnh tay ®ßn.

nl NhÞp dÇm.

σ σ;x y Lùc c¾t vµ lùc c¾t g©y ra do çc t¶i träng nh©n hÖ sè

ntF C−êng ®é cña thanh gi»ng.

stA DiÖn tÝch cèt thÐp trong thanh gi»ng chÞu kÐo.

nF Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh gi»ng hoÆc vïng nót thñy tÜnh.

uF Lùc t¸c dông t¹i thanh chèng, gi»ng hoÆc nót.

nsF Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh chèng.

cA DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang hiÖu qu¶ t¹i ®Çu mót cña thanh chèng theo

ph−¬ng vu«ng gãc víi trôc thanh.

'sA DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu nÐn trong thanh chèng.

Danh môc çc b¶ng

B¶ng 2.1: C−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong thanh chèng....................53

B¶ng 2.2: C−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong vïng nót..........................56

B¶ng 3.1: øng suÊt x

σ trªn 1/2 nhÞp dÇm .................................................................62

B¶ng 3.2: øng suÊt y

σ trªn 1/2 nhÞp dÇm .................................................................63


σ trªn 1/2 nhÞp dÇm .................................................................74


σ trªn 1/2 nhÞp dÇm .................................................................75

Danh môc çc h×nh vÏ, ®å thÞ

H×nh 1.1: S¬ ®å kÕt cÊu hÖ khung chÞu lùc................................................................14

H×nh 1.2.....................................................................................................................14

H×nh 1.4.....................................................................................................................15

H×nh 1.5: Çc s¬ ®å t−êng chÞu lùc ...........................................................................15

H×nh 1.6: Çc d¹ng t−êng cøng th«ng dông..............................................................16

8

H×nh 1.7.....................................................................................................................16

H×nh 1.8: Hép t−êng cã d¹ng m¹ng ..........................................................................18

H×nh 1.10...................................................................................................................19

H×nh 1.11...................................................................................................................21

H×nh 1.12...................................................................................................................22

H×nh 1.13...................................................................................................................23

H×nh 1.14: DÇm cao ®ì cét v¸ch ...............................................................................24

H×nh 1.15: DÇm cao ®ì c¸c tÇng nhµ bªn trªn ..........................................................24

H×nh 1.16: Mét d¹ng øng dông cña dÇm cao ............................................................25

H×nh 1.17: DÇm cao bª t«ng cèt thÐp th−êng............................................................26

H×nh 1.18: DÇm cao bª t«ng cèt thÐp dù øng lùc......................................................27

H×nh 1.19: DÇm cao b»ng kÕt cÊu thÐp .....................................................................27

H×nh 1.20: Quü ®¹o øng suÊt.....................................................................................28

H×nh 1.21: DÇm cao chÞu t¶i träng mÐp ®¸y .............................................................29

H×nh 2.1: M« h×nh dÇm cao khoÐt lç ch÷ nhËt chÞu t¶i tËp trung gi÷a nhÞp..............40

H×nh 2.2: M« h×nh dÇm cao kh«ng khoÐt lç chÞu 2 t¶i tËp trung. .............................40

H×nh 2.3: M« h×nh dÇm cao kh«ng khoÐt lç chÞu 2 t¶i tËp trung vµ ph©n bè............40

H×nh 2.4: M« h×nh dÇm cao khoÐt lç nhiÒu nhÞp.......................................................41

H×nh 2.5: Mét d¹ng biÓu ®å øng suÊt σ x ..................................................................41

H×nh 2.6: Mét d¹ng biÓu ®å øng suÊt σ y ..................................................................41

H×nh 2.7: C¸c vïng B vµ vïng D...............................................................................42

H×nh 2.8: Thanh chèng h×nh l¨ng trô, h×nh qu¹t vµ h×nh chai...................................44

H×nh 2.9: Ph©n lo¹i nót..............................................................................................45

H×nh 2.10: Vïng nót thuû tÜnh (a) CCC vµ (b) CCT .................................................46

H×nh 2.11: Vïng nót më réng (a) mét líp cèt thÐp (b) nhiÒu líp cèt thÐp ............46

H×nh 2.12: Vïng chÞu nÐn vµ qu¹t chÞu nÐn..............................................................47

H×nh 3.1: DÇm cao chÞu mét lùc tËp trung ................................................................61

H×nh 3.2: S¬ ®å kÕt cÊu .............................................................................................61

H×nh 3.3: S¬ ®å kÕt cÊu trong Sap .............................................................................61

H×nh 3.4: BiÓu ®å x

σ ................................................................................................62

9

H×nh 3.5: BiÓu ®å biÓu diÔn x

σ trªn 1/2 nhÞp dÇm ...................................................62

H×nh 3.6: BiÓu ®å y

σ ................................................................................................63

H×nh 3.7: BiÓu ®å biÓu diÔn y

σ trªn 1/2 nhÞp dÇm ...................................................63

H×nh 3.8: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt Smax ................................................................64

H×nh 3.9: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt Smin.................................................................64

H×nh 3.10: BiÓu ®å biÓu diÔn xy

τ ...............................................................................65

H×nh 3.11: Bè trÝ cèt thÐp cho dÇm cao chÞu mét lùc tËp trung

Tr−êng hîp thiÕt kÕ dÇm theo ph−¬ng ph¸p PTHH...................................................67

H×nh 3.12: S¬ ®å tÝnh to¸n.........................................................................................69

H×nh 3.13: M« h×nh chèng-gi»ng theo tû lÖ ..............................................................70


Tr−êng hîp thiÕt kÕ dÇm theo ph−¬ng ph¸p chèng-gi»ng.........................................72

H×nh 3.15: DÇm cao chÞu hai lùc tËp trung ...............................................................73

H×nh 3.16: S¬ ®å kÕt cÊu ...........................................................................................73

H×nh 3.17: S¬ ®å kÕt cÊu trong Sap ...........................................................................73


σ ..............................................................................................74


σ trªn 1/2 nhÞp dÇm .................................................74


σ ..............................................................................................75


σ trªn 1/2 nhÞp dÇm .................................................75

H×nh 3.22: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt Smax ..............................................................76

H×nh 3.23: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt Smin...............................................................76


τ ...............................................................................77



H×nh 3.22: Chän m« h×nh chèng gi»ng cho dÇm ......................................................81

H×nh 3.23: S¬ ®å ®Æt lùc trong ®o¹n ®Çu dÇm cao ....................................................82

H×nh 3.24: Bè trÝ cèt thÐp cho dÇm cao chÞu hai lùc tËp trung


10

PhÇn i: PhÇn më ®Çu

1. Lý do chän ®Ò tµi ®Ò tµi:

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, viÖc thiÕt kÕ, thi c«ng nhµ cao tÇng kh«ng cßn míi

mÎ víi chóng ta. Tõ nh÷ng n¨m 1990, cïng víi sù ph¸t triÓn kinh tÕ, do nhu cÇu vÒ

nhµ ë, dÞch vô, çc c«ng tr×nh c«ng céng nªn vÊn ®Ò thiÕt kÕ, thi c«ng nhµ cao tÇng

®· b¾t ®Çu du nhËp vµo ViÖt Nam.

Qua gÇn 20 n¨m ph¸t triÓn, hiÖn nay cã thÓ nãi nhµ cao tÇng ®ang trong giai

®o¹n ph¸t triÓn rÇm ré ë n−íc ta. ë n−íc ta hiÖn nay quy m«, chiÒu cao cña nhµ cao

tÇng còng rÊt ®a d¹ng, nã phô thuéc vµo nhu cÇu sö dông, tæng møc ®Çu t− cña çc

nhµ ®Çu t−, quy ®Þnh cña Së quy ho¹ch kiÕn tróc çc ®Þa ph−¬ng…Çc chung c−

thuÇn tuý cao tõ 15-30 tÇng nh− khu ®« thÞ míi Trung Hoµ Nh©n ChÝnh, khu ®« thÞ

míi Nam Trung Yªn , khu ®« thÞ míi B¾c Linh §µm ... Çc hçn hîp v¨n phßng cho

thuª vµ chung c− th−êng cao tõ 20-34 tÇng nh− khu ®« thÞ míi Trung Hoµ Nh©n

ChÝnh, khu ®« thÞ míi Mü §×nh, toµ nhµ ThuËn KiÒu (Thµnh Phè Hå ChÝ Minh)...

ThËm chÝ cã çc toµ nhµ ®ang x©y dùng cao tíi 65 tÇng (toµ nhµ Landmark -LiÔu

Giai -Hµ Néi ), cao tíi 70 tÇng (toµ nhµ Keangnam - ®−êng Ph¹m Hïng - Hµ Néi)....

Tuy nhiªn mçi h×nh thøc kiÕn tróc hay mçi hÖ kÕt cÊu nã th−êng chØ phï hîp víi

mét d¹ng c«ng n¨ng, nhu cÇu sö dông cô thÓ.

Mét thùc tÕ ®ang tån t¹i ®ã lµ xu h−íng nhµ ë hçn hîp, ®ã lµ trong nhµ cao tÇng

sö dông çc tÇng hÇm lµm garage ®Ó xe, mét vµi tÇng tiÕp theo ®Ó lµm dÞch vô nhµ

hµng, siªu thÞ... cÇn nh÷ng kh«ng gian lín. MÆt kh¸c t¹i çc c¨n hé còng cÇn cã

nh÷ng kh«ng gian hiÖu qu¶ h¬n. Vµ nh− vËy kh«ng ph¶i hÖ kÕt cÊu nµo còng cã thÓ

phï hîp mét çch hiÖu qu¶ víi vÊn ®Ò nãi trªn. HÖ kÕt cÇu cã sö dông dÇm cao ®ì

cét, ®ì v¸ch tá ra rÊt −u viÖt trong vÊn ®Ò nµy.

KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp lµ lo¹i kÕt cÊu ®−îc dïng phæ biÕn nhÊt trong ngµnh

x©y dùng hiÖn nay. Lý thuyÕt tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ çc lo¹i cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp

c¬ b¶n nh− dÇm, cét, b¶n sµn ®−îc ®Ò cËp trong rÊt nhiÒu tµi liÖu chuyªn ngµnh vµ

®−îc quy ®Þnh trong Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cña ViÖt Nam còng nh− cña n−íc ngoµi.

11

ViÖc nghiªn cøu tÝnh to¸n çc cÊu kiÖn dÇm cã chiÒu cao lín víi nhiÒu m« h×nh

vµ ph−¬ng ph¸p ®· ®−îc thùc hiÖn, øng dông nhiÒu ë §øc vµ çc n−íc Ch©u ¢u.

Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ øng dông m« h×nh

chèng-gi»ng ®· ®−îc ghi nhËn vµ tõng b−íc ®−a vµo tiªu chuÈn tÝnh to¸n kÕt cÊu bª

t«ng cèt thÐp cña ACI - Hoa Kú. Tuy nhiªn trong thùc tÕ, viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ theo

ph−¬ng ph¸p nµy cßn Ýt ®−îc th¶o luËn trong çc tµi liÖu cña ViÖt Nam vµ ch−a ®−îc

®Ò cËp tíi trong tiªu chuÈn thiÕt kÕ c«ng tr×nh bª t«ng cèt thÐp TCVN 5574:1991.

XuÊt ph¸t tõ nh÷ng lý do trªn mµ t¸c gi¶ lùa chän vµ nghiªn cøu ®Ò tµi nµy.

2. Môc ®Ých nghiªn cøu:

Tõ viÖc nghiªn cøu ®Ò tµi, t¸c gi¶ mong muèn bæ sung n©ng cao kiÕn thøc vµ

t×m hiÓu s©u h¬n vÒ kÕt cÊu dÇm cao trong nhµ cao tÇng. Qua ®ã cã çi nh×n ®Çy ®ñ

h¬n vÒ dÇm cao, tõ ph¹m vi sö dông, ®Õn lùa chän ph−¬ng ¸n tÝnh to¸n cÊu t¹o sao

cho hiÖu qu¶ nhÊt.

3. §èi t−îng vµ ph¹m vi nghiªn cøu:

§èi t−îng nghiªn cøu trong ph¹m vi luËn v¨n lµ dÇm cao BTCT mét nhÞp, chÞu

t¶i tËp trung. VÒ mÆt lý thuyÕt t¸c gi¶ sö dông çc nghiªn cøu cña ph−¬ng ph¸p sè,

çc tµi liÖu thiÕt kÕ kÕt cÊu theo tiªu chuÈn ACI. Cßn trong tÝnh to¸n thùc hµnh cã sö

dông phÇn mÒm tÝnh to¸n kÕt cÊu Sap-v9.03 ®Ó tÝnh to¸n cho çc cÊu kiÖn dÇm cao.

4. Néi dung nghiªn cøu:

Dïng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®Ó t×m tr¹ng th¸i øng suÊt, biÕn d¹ng cña

mét sè cÊu kiÖn dÇm cao mét nhÞp, nhiÒu nhÞp, kh«ng khoÐt lç, cã më lç. Sau ®ã vÏ

çc quy luËt ph©n bè øng suÊt - biÕn d¹ng. Tõ tr−êng øng suÊt - biÕn d¹ng cña dÇm

cao, tÝnh to¸n vµ cÊu t¹o thÐp hîp lý, so s¸nh, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶.

Trong ph−¬ng ph¸p chèng - gi»ng, ®−a ra m« h×nh m« t¶ chÞu lùc. TÝnh to¸n néi

lùc víi çc d¹ng dÇm cao nh− trong ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n, sau ®ã tÝnh to¸n

vµ bè trÝ cèt thÐp.

So s¸nh −u nh−îc ®iÓm cña 2 ph−¬ng ph¸p trªn trong tõng tr−êng hîp, vµ nªu

nªn ph¹m vi øng dông cña tõng ph−¬ng ph¸p.

12

5. H−íng kÕt qu¶ nghiªn cøu:

Ph−¬ng ph¸p PhÇn tö h÷u h¹n lµ c¬ së ®Ó x©y dùng çc phÇn mÒm tÝnh to¸n kÕt

cÊu hiÖn nay nh− Sap, Etab, … VÒ lý thuyÕt tÝnh to¸n ph−¬ng ph¸p nµy rÊt cång

kÒnh, phøc t¹p vµ khã cã thÓ gi¶i quyÕt b»ng tay nÕu cã nhiÒu phÇn tö. Nh−ng ngµy

nay víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh, çc phÇn mÒm chuyªn ngµnh th× ®©y lµ ph−¬ng

ph¸p −u viÖt cã thÓ gi¶i quyÕt tÊt c¶ vµ trän vÑn çc bµi to¸n kÕt cÊu c«ng tr×nh.

Ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng gióp cho çc kÜ s− kÕt cÊu cã mét çi nh×n ®Çy ®ñ vµ

toµn diÖn vÒ qu¸ tr×nh lµm viÖc cña dÇm cao. Tuy nhiªn ®©y lµ çch tÝnh mang nhiÒu

tÝnh lý thuyÕt vµ chØ dõng ë møc ®é gi¶i quyÕt çc kÕt cÊu dÇm cao ®¬n gi¶n. §èi

víi çc tr−êng hîp phøc t¹p h¬n ( dÇm nhiÒu nhÞp, cã më lç, …) ph−¬ng ph¸p nµy

ch−a cã lêi gi¶i cô thÓ.

6. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi:

§Ò tµi tæng kÕt qu¸ tr×nh nghiªn cøu, tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp. Qua

®ã phÇn nµo gióp ng−êi thiÕt kÕ cã çi nh×n ®−îc ®Çy ®ñ h¬n vÒ dÇm cao - mét lo¹i

cÊu kiÖn ngµy cµng xuÊt hiÖn nhiÒu h¬n trong gi¶i quyÕt çc bµi to¸n vÒ nhµ cao

tÇng hiÖn nay. C«ng viÖc tÝnh to¸n çc kÜ s− chñ yÕu ®−îc thùc hiÖn b»ng çc phÇn

mÒm chuyªn ngµnh (theo ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ), nh−ng khi triÓn khai trªn

b¶n vÏ thi c«ng th× nh÷ng néi dung cña ph−¬ng ph¸p chèng - gi»ng sÏ gióp cho viÖc

bè trÝ thÐp ®−îc râ rµng, kinh tÕ.

13

PhÇn II: néi dung luËn v¨n

Ch−¬ng 1:

Tæng quan hÖ thèng kÕt cÊu nhµ cao tÇng

Vµ dÇm cao bª t«ng cèt thÐp

1.1. Tæng quan hÖ thèng kÕt cÊu nhµ cao tÇng.

1.1.1. Çc cÊu kiÖn chÞu lùc c¬ b¶n: [1]

Çc cÊu kiÖn chÝnh t¹o thµnh çc hÖ chÞu lùc nhµ cao tÇng bao gåm:

- CÊu kiÖn d¹ng thanh : cét, dÇm, thanh chèng, gi»ng.

- CÊu kiÖn d¹ng ph¼ng : TÊm t−êng, tÊm sµn (tÊm ph¼ng hoÆc tÊm cã s−ên).

- CÊu kiÖn d¹ng hép.

Trong nhµ cao tÇng, sµn çc tÇng, ngoµi kh¶ n¨ng chÞu uèn do t¶i träng th¼ng

®øng, cßn ph¶i cã ®é cøng lín ®Ó kh«ng bÞ biÕn d¹ng trong mÆt ph¼ng khi truyÒn t¶i

träng ngang vµo cét, v¸ch, lâi nªn cßn gäi lµ nh÷ng sµn cøng (tÊm cøng).

1.1.2. Çc hÖ kÕt cÊu nhµ cao tÇng.

Tuú theo chiÒu cao cña c«ng tr×nh, hÖ kÕt cÊu chÞu lùc nhµ cao tÇng cã nhiÒu

ph−¬ng ¸n cÊu t¹o kh¸c nhau. NhiÖm vô thiÕt kÕ kÕt cÊu lµ lùa chän ra mét gi¶i ph¸p

kÕt cÊu hîp lý nh»m tho¶ m·n nh÷ng yªu cÇu nãi trªn, riªng vÒ tÝnh to¸n kÕt cÊu cÇn

b¶o ®¶m tr−íc hÕt lµ c−êng ®é vµ chuyÓn vÞ ngang t¹i ®Ønh c«ng tr×nh còng nh− çc

gia sè chuyÓn vÞ ngang gi÷a çc møc sµn tÇng. VÒ c¬ b¶n, hÖ kÕt cÊu nhµ cao tÇng

chia ra çc lo¹i chÝnh nh− sau:

1.1.2.1. HÖ kÕt cÊu c¬ b¶n: [1] , [8]

a. HÖ khung chÞu lùc:

HÖ kÕt cÊu khung ®−îc t¹o thµnh tõ çc cÊu kiÖn ®øng (cét) vµ çc cÊu kiÖn n»m

ngang (dÇm), chóng liªn kÕt cøng víi nhau t¹i ®iÓm giao nhau (nót) (h×nh 1.1.a).

Trong çc nhµ khung, çc khung ph¼ng l¹i liªn kÕt víi nhau qua çc dÇm ngang

t¹o thµnh khung kh«ng gian cã mÆt b»ng vu«ng, ch÷ nhËt, trßn hay ®a gi¸c...(h×nh

1.1.b, c, d, e)

14

b) c)

d)

a)

e)

cét

dÇm

nót

b) c)a)

H×nh 1.1: S¬ ®å kÕt cÊu hÖ khung chÞu lùc

D−íi t¸c dông cña t¶i träng (gåm t¶i träng ®øng vµ t¶i träng ngang) th× khung

chÞu lùc ®−îc nhê vµo kh¶ n¨ng chÞu c¾t vµ chÞu uèn cña çc thanh (h×nh 1.2) .

Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña khung phô thuéc kh«ng nh÷ng vµo kh¶ n¨ng chÞu t¶i riªng

biÖt cña çc cÊu kiÖn thanh mµ cßn phô thuéc vµo ®é cøng liªn kÕt nót khung.

ChuyÓn vÞ ngang tæng thÓ cña khung cøng gåm hai phÇn riªng biÖt:

- ChuyÓn vÞ ngang do uèn khung, khi ta coi khung nh− mét thanh c«ng son.

ChuyÓn vÞ ngang nãi trªn cã ®−îc lµ do sù d·n dµi vµ co ng¾n cña çc cét khi chÞu

momen lËt (nã chiÕm kho¶ng 20% tæng chuyÓn vÞ ngang cña toµn nhµ) (h×nh 1.3.b).

- ChuyÓn vÞ ngang do uèn çc thanh thµnh phÇn. ChuyÓn vÞ nµy cã ®−îc lµ do lùc

tr−ît ®øng, lùc tr−ît ngang t¸c dông lªn cét, dÇm g©y ra m« men uèn trong chóng

(nã chiÕm kho¶ng 80% tæng chuyÓn vÞ ngang cña toµn nhµ, trong ®ã 65% do biÕn

d¹ng dÇm, 15% do biÕn d¹ng cét) (h×nh 1.3.c).

H×nh 1.2 H×nh 1.3: ChuyÓn vÞ ngang cña khung

15

VÒ tæng thÓ, biÕn d¹ng ngang cña khung cøng thuéc lo¹i biÕn d¹ng c¾t. §Ó t¨ng

®é cøng ngang cña khung, cã thÓ bè trÝ thªm çc thanh xiªn t¹i mét sè nhÞp trªn

suèt chiÒu cao cña nhÞp (h×nh 1.4.a) vµ thªm çc dµn ngang (h×nh 1.4.b) nÕu cÇn. §é

cøng cã thÓ t¨ng 30%.

H×nh 1.4

HÖ kÕt cÊu khung cã kh¶ n¨ng t¹o ra çc kh«ng gian lín, linh ho¹t, thÝch hîp víi

çc c«ng tr×nh c«ng céng. HÖ kÕt cÊu khung cã s¬ ®å lµm viÖc râ rµng dÔ kiÓm so¸t

trong kh©u tÝnh to¸n thiÕt kÕ.

Nh−îc ®iÓm chÝnh lµ ë chç do ®é cøng kh¸ng uèn thÊp theo ph−¬ng ngang dÉn

®Õn kÐm hiÖu qu¶ khi chiÒu cao cña c«ng tr×nh lµ lín. Trong thùc tÕ, kÕt cÊu khung

bª t«ng cèt thÐp ®−îc sö dông cho çc c«ng tr×nh cã chiÒu cao ®Õn 20 tÇng (®èi víi

®éng ®Êt cÊp 7); 15 tÇng (®èi víi ®éng ®Êt cÊp 8); 10 tÇng (®èi víi ®éng ®Êt cÊp 9).

b. HÖ t−êng chÞu lùc:

Trong hÖ kÕt cÊu nµy çc cÊu kiÖn th¼ng ®øng chÞu lùc cña nhµ lµ çc cÊu kiÖn

t−êng ph¼ng. C¨n cø vµo çch bè trÝ çc tÊm t−êng chÞu t¶i träng ®øng (lµm gèi tùa

cho sµn) mµ nhµ ®−îc chia thµnh çc s¬ ®å sau:

T−êng däc chÞu lùc : HÖ t−êng ph¼ng ®Æt däc theo chiÒu dµi nhµ (H×nh 1.5.a)

T−êng ngang chÞu lùc: HÖ t−êng ph¼ng ®Æt theo ph−¬ng c¹nh ng¾n ng«i nhµ

T−êng ngang vµ t−êng däc cïng chÞu lùc : (H×nh 1.5.c)

H×nh 1.5: Çc s¬ ®å t−êng chÞu lùc

a) b)

a) b) c)

16

Trong nhµ cã t−êng chÞu lùc, khi cã t¶i träng ngang t¸c ®éng vµo ng«i nhµ th× çc

t−êng song song víi ph−¬ng t¸c dông cña t¶i träng ®−îc coi lµ çc t−êng cøng vµ

ngoµi viÖc chÞu t¸c dông cña t¶i träng th¼ng ®øng nã cßn chÞu lùc tr−ît do t¶i träng

ngang g©y ra.

Çch øng xö cña t−êng cøng khi chÞu t¶i träng ngang lín phô thuéc vµo d¹ng

mÆt b»ng cña t−êng, lùc qu¸n tÝnh xuÊt hiÖn khi t−êng bÞ uèn.

H×nh 1.6: Çc d¹ng t−êng cøng th«ng dông

Trong hÖ kÕt cÊu t−êng chÞu lùc th× b¶n th©n çc t−êng hay bÞ khoÐt lç ®Ó phôc

vô cho giao th«ng (cöa thang m¸y, cöa ®i, cöa sæ). ChÝnh kÝch th−íc, vÞ trÝ çc lç

cöa nµy nã ¶nh h−ëng tíi sù lµm viÖc cña t−êng. Nh−ng nÕu nh− khèi l−îng lç cöa,

kÝch th−íc lç cöa lµ kh«ng lín l¾m th× cã thÓ coi nh− t−êng ®Æc. Vµ çc lç cöa nªn

t¹o ra trªn mét ®−êng th¼ng.

c. HÖ cã lâi cøng chÞu lùc:

Lâi cã vá hép rçng, tiÕt diÖn kÝn hoÆc hë. ë s¬ ®å nµy, nã lµ bé phËn duy nhÊt

nhËn toµn bé t¶i träng ®øng vµ ngang t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh vµ truyÒn chóng xuèng

nÒn. PhÇn kh«ng gian bªn trong lâi sÏ bè trÝ çc thiÕt bÞ vËn chuyÓn theo ph−¬ng

®øng ( thang m¸y, cÇu thang...), çc ®−êng èng kü thuËt: cÊp tho¸t n−íc, ®iÖn...

H×nh d¹ng, sè l−îng, çch bè trÝ çc lâi cøng chÞu lùc trong mÆt b»ng nhµ rÊt ®a

d¹ng. Sau ®©y lµ mét vµi lo¹i bè trÝ lâi cøng (H×nh 1.7).

Nhµ cã thÓ lâi trßn, h×nh ch÷ nhËt, tam gi¸c vµ cã thÓ kÝn hay hë. Nhµ cã mét lâi

hay nhiÒu lâi, lâi n»m trong nhµ, theo chu vi nhµ hoÆc ngoµi nhµ.

H×nh 1.7

17

Lâi cøng cã thÓ xem nh− mét c«ng son lín th¼ng ®øng. Trong lâi sÏ ph¸t sinh ra

çc øng suÊt do uèn, c¾t vµ xo¾n t−¬ng tù nh− ë thµnh hép kÝn.

Ph¶n øng ë lâi khi chÞu t¶i träng ngang phô thuéc vµo h×nh d¸ng, ®é cøng vµ møc

®é ®ång nhÊt cña nã còng nh− h−íng t¸c ®éng cña t¶i träng. Th−êng th× däc theo

chiÒu cao cã nhiÒu lç cöa, biÕn d¹ng tæng thÓ cña lâi cøng phô thuéc vµo kÝch th−íc

vµ sè l−îng çc lç cöa.

§èi víi nhµ chØ cã mét lâi cøng, tuú thuéc vµo çch truyÒn t¶i sµn vµo lâi mµ cã

thÓ chia thµnh çc s¬ ®å sau ®©y: C«ng son, ª ke, gi¸ ®ì vµ treo.

ë s¬ ®å c«ng son, b¶n sµn ®−îc ngµm trùc tiÕp vµo lâi tùa hoÆc treo vµo çc dÇm

c«ng son nh« ra tõ lâi cã chiÒu cao ®óng b»ng mét tÇng. Nh÷ng øng suÊt xuÊt hiÖn

trong lâi do uèn vµ tr−ît g©y ra t−¬ng tù nh− øng suÊt trong hép kÝn kh«ng bÞ biÕn

d¹ng trong mÆt ph¼ng cña cÊu kiÖn.

ë s¬ ®å eke kh¸c víi s¬ ®å c«ng son, çc dÇm ®ì sµn liªn kÕt l¹i víi nhau t¹o

thµnh çc dÇm t−êng c«ng son lín. Do ®é cøng lín cña çc dÇm nµy nªn s¬ ®å ªke

lµm viÖc tèt h¬n s¬ ®å tr−íc. §èi víi nhµ cã nhiÒu lâi, tuú theo çch gi¶i quyÕt gèi

tùa sµn mµ ph©n thµnh çc s¬ ®å sau: dÇm c«ng son, cÇu vµ gi¸ ®ì.

HÖ kÕt cÊu lâi cøng ®−îc dïng cho çc c«ng tr×nh x©y dùng trong vïng cã ®iÒu

kiÖn ®Þa chÊt phøc t¹p (xö lý nÒn mãng trong ph¹m vÞ hÑp). Ngoµi ra khi cã ®éng

®Êt, do nhµ cã ®é cøng ngang bÐ nªn t¶i träng do ®éng ®Êt g©y ra cã ®é lín nhá h¬n

so víi çc c«ng tr×nh thuéc çc hÖ kÕt cÊu kh¸c cã cïng kÝch th−íc.

d. HÖ hép chÞu lùc:

Hép trong nhµ còng gièng nh− lâi, hîp thµnh tõ çc t−êng ®Æc hoÆc cã lç cöa.

Hép ngoµi biªn cã diÖn tÝch mÆt ph¼ng lín, ®−îc t¹o thµnh tõ çc cét cã kho¶ng

çch nhá liªn kÕt víi nhau bëi çc thanh ngang hoÆc thanh chÐo cã chiÒu cao lín

theo ph−¬ng ngang hoÆc chÐo t¹o nªn nh÷ng mÆt nhµ d¹ng khung - l−íi, cã h×nh

d¸ng phï hîp víi çc gi¶i ph¸p kiÕn tróc mÆt ®øng.

Trong phÇn tÝnh to¸n ng−êi ta gi¶ thiÕt r»ng: khi chÞu t¶i träng ngang, nh÷ng kÕt

cÊu phÝa bªn ngoµi ®−îc xem nh− mét thanh c«ng son kÝn hoµn chØnh cã mÆt c¾t

18

~1,5m

~1,5m

h×nh hép. PhÇn hép ngoµi chÞu toµn bé hay phÇn lín t¶i träng giã t¸c ®éng vµo c«ng

tr×nh. VÒ kÕt cÊu hép ®−îc chia ra lµm çc lo¹i kÕt cÊu chÝnh.

Hép cã d¹ng l−íi kh«ng gian kh«ng thanh chÐo:

HÖ kÕt cÊu nµy thùc chÊt ®−îc ph¸t triÓn tõ hÖ kÕt cÊu cæ ®iÓn khung cøng trong

nhµ cao tÇng. Hép phÝa ngoµi ®−îc t¹o ra bëi hÖ thèng l−íi cét vµ dÇm rÊt dµy (h×nh

1.8). S¬ ®å lo¹i nµy n©ng cao ®−îc ®é cøng theo ph−¬ng ngang vµ ®é cøng khi chÞu

xo¾n còng nh− h¹n chÕ ®−îc ®é vâng theo mÆt b»ng phÝa trong nhµ.

Tuy nhiªn ®Æc tr−ng lµm viÖc thùc tÕ cña hÖ kÕt cÊu nµy n»m trung gian gi÷a s¬

®å biÕn d¹ng cña ng«i nhµ nh− c«ng son chÞu uèn vµ hÖ khung ®¬n gi¶n. Çc mÆt

cña hép song song víi h−íng giã, cã t¸c dông lµm viÖc nh− nh÷ng khung cøng

nhiÒu nhÞp, nã lµm viÖc ®éc lËp øng víi ®é vâng nhÊt ®Þnh cña dÇm ®ì. §é vâng nµy

g©y ra do mÐo hÖ v× tr−ît hay cßn gäi lµ sù vªnh khi tr−ît. Khi ®ã çc cét vµ dÇm bÞ

uèn. Thùc chÊt nã lµm viÖc gièng nh− ®èi víi kÕt cÊu khung cøng (®é vâng theo

ph−¬ng ngang ®−îc x¸c ®Þnh bëi hai thµnh phÇn gåm mét phÇn do uèn khung khi ta

xem chóng lµm viÖc nh− mét thanh c«ng son, phÇn thø hai lµ do dÇm vµ cét bÞ uèn).

¶nh h−ëng cña sù vªnh tiÕt diÖn ®Õn sù lµm viÖc cña hép kÝn chÝnh lµ cã sù ph©n

phèi phi tuyÕn t¶i träng däc trôc ®Õn çc cét, chÝnh v× vËy mµ cét gãc chÞu t¶i träng

nhiÒu h¬n cét gi÷a (h×nh 1.9).

H×nh 1.8: Hép t−êng cã d¹ng m¹ng H×nh 1.9

l−íi kh«ng cã thanh chÐo.

19

Ngoµi ra th× d¹ng tæng thÓ cña ng«i nhµ ë d¹ng kÕt cÊu nµy kh«ng cßn gièng nh−

chiÕc dÇm c«ng son chÞu uèn n÷a v× biÕn d¹ng tr−ît ®· t¨ng lªn. S¬ ®å kÕt cÊu d¹ng

nµy chØ phï hîp cho nh÷ng ng«i nhµ cao ®Õn 60 tÇng (®èi víi kÕt cÊu khung bª t«ng

cèt thÐp) vµ 80 tÇng (®èi víi kÕt cÊu khung thÐp).

Hép cã d¹ng m¹ng l−íi kh«ng gian cã thanh chÐo:

Nh−îc ®iÓm cña kÕt cÊu hép thø nhÊt (hép cã d¹ng m¹ng l−íi kh«ng gian kh«ng

cã thanh chÐo) lµ ®é mÒm cña dÇm ®ì.

§é cøng cña nã sÏ thùc sù n©ng cao khi ta ®Æt thªm çc thanh chÐo. Khi ®ã lùc

tr−ît sÏ ®−îc c¶ hai thµnh phÇn cïng tham gia chÞu ®ã lµ çc thanh bao xung quanh

vµ çc thanh chÐo. Çc thanh chÐo chÞu çc lùc däc. Vµ giê ®©y khi ®· lµm gi¶m

®−îc biÕn d¹ng tr−ît th× c«ng tr×nh l¹i lµm viÖc nh− mét m« h×nh c«ng son chÞu uèn.

Nã thÓ hiÖn qua chuyÓn vÞ ngang cña ng«i nhµ: Vá hép ngoµi d¹ng m¹ng l−íi

kh«ng gian kh«ng cã thanh chÐo (h×nh 1.10 a); Vá hép ngoµi d¹ng m¹ng l−íi kh«ng

gian cã thanh chÐo (H×nh 1.10 b).

H×nh 1.10a H×nh 1.10b

Hép cã m¹ng l−íi b»ng cét vµ çc thanh chÐo:

HÖ nµy cã ®−îc lµ do ta ®−a thªm çc thanh chÐo vµo l−íi ch÷ nhËt cña cét vµ

dÇm. Cïng víi çc dÇm ®ì, çc thanh chÐo ®¶m b¶o ®é cøng khi chÞu t¶i träng

ngang. Çc thanh chÐo kh«ng nh÷ng chÞu phÇn lín t¶i träng giã mµ cßn ®ãng vai trß

nh− nh÷ng c«ng son chÞu t¶i träng ®øng.

HÖ kÕt cÊu nµy cã kh¶ n¨ng ph©n bè t¶i träng tËp trung cho toµn bé c«ng tr×nh.

Çc dÇm ®ì chÞu t¶i träng th¼ng ®øng gi÷a çc cét vµ ®ãng vai trß ng¨n c¶n biÕn

20

d¹ng trong mÆt ph¼ng cña sµn. Do vËy mµ nã lµm t¨ng lªn hiÖu qu¶ cña çc thanh

chÐo chÝnh nhê sù ph©n bè t¶i träng tËp trung. Nã phï hîp víi çc c«ng tr×nh rÊt cao

tíi 100 tÇng (®èi víi khung b»ng thÐp).

Hép m¹ng l−íi b»ng çc cÊu kiÖn ®Æt theo çc ®−êng chÐo:

Trong hÖ kÕt cÊu nµy çc thanh chÐo ®−îc ®Æt s¸t nhau, kh«ng hÒ cã cÊu kiÖn

th¼ng ®øng. Vµ nh− vËy çc thanh chÐo ®ãng vai trß chÞu toµn bé t¶i träng th¼ng

®øng gièng nh− çc cét nghiªng. Nã lµm t¨ng ®é cøng khi c«ng tr×nh chÞu t¶i träng

ngang.

Tuy nhiªn hÖ kÕt cÊu nµy cã mét ®Æc ®iÓm ®ã lµ viÖc truyÒn t¶i träng xuèng

mãng c«ng tr×nh kh«ng ®−îc tèt vµ hiÖu qu¶ nh− cét th¼ng ®øng, h¬n n÷a hÖ kÕt cÊu

nµy g©y khã kh¨n cho viÖc t¹o ra çc « cöa sæ. V× vËy hÖ kÕt cÊu nµy vÒ sau gÇn nh−

kh«ng cßn ®−îc ¸p dông n÷a.

1.1.2.2. HÖ kÕt cÊu hçn hîp.

a. HÖ khung t−êng chÞu lùc:

HÖ nµy cã hai s¬ ®å sau:

S¬ ®å gi»ng: Khi çc liªn kÕt gi÷a cét vµ dÇm lµ khíp. ë s¬ ®å nµy, khung chØ

chÞu mét phÇn t¶i träng th¼ng ®øng t−¬ng øng víi diÖn tÝch truyÒn t¶i ®Õn nã, cßn

toµn bé t¶i träng ngang do hÖ t−êng chÞu lùc chÞu, sù lµm viÖc cña nhµ t−¬ng tù nh−

hÖ t−êng chÞu lùc khi chÞu t¶i träng ngang.

S¬ ®å khung - gi»ng: Khi çc cét liªn kÕt cøng víi dÇm. ë s¬ ®å nµy khung cïng

tham gia chÞu t¶i träng ®øng vµ ngang víi t−êng. TÝnh chÊt lµm viÖc cña s¬ ®å nµy

t−¬ng tù nh− hÖ khung cøng cã gi»ng ®øng.

b. HÖ khung - lâi chÞu lùc:

Còng ®−îc chia lµm hai s¬ ®å lµm viÖc gièng víi s¬ ®å khung - t−êng chÞu lùc.

Mét tr−êng hîp cét liªn kÕt khíp víi dÇm, mét tr−êng hîp lµ liªn kÕt cøng.

c. HÖ khung - hép chÞu lùc:

HÖ nµy cã thÓ ®−îc thiÕt kÕ theo hai s¬ ®å nh− çc hÖ hçn hîp trªn. ë s¬ ®å

gi»ng víi khung khíp, t¶i träng ngang sÏ g©y ra çc chuyÓn vÞ däc kh¸c nhau gi÷a

cét bªn trong vµ hép bªn ngoµi. §é chªnh lÖch chuyÓn vÞ däc sÏ lµm cho çc v¸ch

21

ng¨n bÞ nøt vµ g©y rèi lo¹n çc liªn kÕt. §Ó tr¸nh hiÖn t−îng nµy cÇn ph¶i thiÕt kÕ

thªm çc dµn ngang ë mét sè cao tr×nh nhµ nh− hÖ khung chÞu t¶i. Çc dµn cøng

ngang nµy còng sÏ lµm t¨ng hiÖu qu¶ cña hÖ hçn hîp s¬ ®å khung gi»ng khi khung

cøng tham gia chÞu t¶i träng ngang víi vá hép.

e. HÖ hép - t−êng chÞu lùc:

ë hÖ hçn hîp nµy, çc tÊm t−êng chÞu t¶i ®−îc bè trÝ bªn trong hép vµ còng tham

gia chÞu t¶i (®øng vµ ngang) cïng víi vá hép. HÖ nµy cã çc s¬ ®å sau: hép - t−êng

ngang chÞu t¶i, hép - t−êng däc chÞu t¶i vµ hÖ hép - t−êng däc, ngang chÞu t¶i.

f. HÖ hép - lâi chÞu lùc:

HÖ nµy cßn cã tªn lµ èng trong èng. ë hÖ hçn hîp nµy çc hép (ngoµi) vµ lâi

(trong) ®Òu tham gia chÞu t¶i träng ®øng vµ ngang. Çc b¶n sµn liªn kÕt hai bé phËn

chÞu lùc nµy l¹i vµ chóng sÏ lµm viÖc nh− mét hÖ duy nhÊt khi t¶i träng ngang xuÊt

hiÖn.

TÝnh chÊt ph¶n øng cña hÖ èng trong èng khi chÞu t¶i träng ngang t−¬ng tù nh−

hÖ khung - gi»ng. Tõ (h×nh 1.11) cho thÊy phÇn hép ngoµi chÞu phÇn lín t¶i träng

ngang ë phÝa trªn nhµ, trong khi ®ã phÇn lâi cøng l¹i chÞu phÇn lín t¶i träng ngang ë

phÝa d−íi nhµ.

H×nh 1.11

g. HÖ t−êng - lâi chÞu lùc:

Trong hÖ kÕt cÊu nµy phÇn lâi chÞu lùc ®−îc bè trÝ bªn trong nhµ cßn çc tÊm

t−êng ®−îc bè trÝ ngoµi nhµ, võa lµm nhiÖm vô ph©n chia kh«ng gian võa lµm nhiÖm

22

BB

L L

Sµn tÇng ®iÓn h×nh

Ba khèi kÝn bé phËn ®¸y

L L

vô chÞu t¶i. TÝnh chÊt lµm viÖc cña hÖ hçn hîp nµy t−¬ng tù nh− trong çc hÖ thµnh

phÇn.

Ngoµi çc hÖ hçn hîp nãi trªn, trong thùc tÕ cßn cã thÓ gÆp çc hÖ t¹o thµnh tõ

ba hoÆc thËm chÝ bèn hÖ c¬ b¶n. VÝ dô: hÖ hép khung - lâi chÞu lùc, hÖ hép khung -

t−êng chÞu lùc...

1.1.2.3. HÖ kÕt cÊu t¹o kh«ng gian lín.

a. HÖ kÕt cÊu khung ®ì v¸ch.

HÖ kÕt cÊu v¸ch cøng víi kh«ng gian më lµ sù lµm viÖc chung cña hÖ v¸ch cøng

(ngµm vµo mãng) vµ hÖ khung. T¹i kh«ng gian më hÖ v¸ch cøng vµ hÖ khung cïng

lµm viÖc kh¸ng t¶i träng ngang. Do hÖ khung v¸ch ë tÇng trÖt h×nh thµnh kh«ng gian

lín, ®Ó ®¸p øng víi çc yªu cÇu c«ng n¨ng kiÕn tróc, mÊy n¨m gÇn ®©y, d−íi tÇng

trÖt th× lµm kinh doanh b¸ch ho¸, çc tÇng trªn lµm nhµ, v¨n phßng cho thuª, kh¸ch

s¹n.... ®· ®−îc øng dông t−¬ng ®èi réng r·i. C¬ b¶n cã thÓ ph©n thµnh 2 lo¹i sau:

- HÖ kÕt cÊu d¹ng t−êng: TÇng trÖt lµ hÖ khung vµ v¸ch cøng (ngµm vµo mãng)

hîp thµnh kh«ng gian lín, bé phËn ë trªn lµ nh÷ng v¸ch cøng th«ng th−êng, v¸ch

cøng kiÓu x−¬ng ç, mét Ýt v¸ch däc theo chiÒu dµi kÕt cÊu v.v... (h×nh 1.12).

H×nh 1.12

- HÖ kÕt cÊu d¹ng lâi: Bé phËn ®¸y lµ sù kÕt hîp gi÷a hÖ khung vµ lâi cøng

(ngµm vµo mãng), bé phËn trªn lµ nh÷ng hÖ v¸ch cøng t¹o thµnh kh«ng gian nhá

hoÆc lín (h×nh 1.13).

23

H×nh 1.13

Mét sè yªu cÇu vÒ bè trÝ çc lo¹i h×nh kÕt cÊu t−êng lùc c¾t kh«ng gian më tÇng

trÖt nh− sau:

- Trong hÖ kÕt cÊu lo¹i nµy cÇn ph¶i cã mét sè v¸ch cøng , tøc lµ kh«ng ®−îc

dïng toµn bé chØ cã hÖ khung chÞu lùc ë tÇng trÖt.

- Lo¹i kÕt cÊu nµy dïng thÝch hîp cho çc c«ng tr×nh cã ®é cao lµ:

+ ThiÕt kÕ kh«ng cã ®éng ®Êt lµ 120m.

+ Khi thiÕt kÕ cã ®éng ®Êt: víi 6 ®é (Rich-ter) lµ 120m - ®Õn 40 tÇng, 7 ®é lµ

100m - ®Õn 30 tÇng, 8 ®é lµ 80m- ®Õn 25 tÇng, 9 ®é th× kh«ng nªn sö dông.

- Lo¹i kÕt cÊu nµy nªn tu©n thñ mét sè nguyªn t¾c thiÕt kÕ c¬ b¶n cña hÖ kÕt

cÊu v¸ch cøng kÕt hîp khung, nh− quy t¾c ®¬n gi¶n t×m lùc mÆt b»ng kh¸ng t¶i

träng ngang ph¶i bè trÝ theo 2 ph−¬ng ®ång, thêi ph¶i liªn tôc v.v...

b. HÖ kÕt cÊu cã hÖ thèng dÇm cao:

Khi çc tÇng bªn d−íi ®−îc sö dông víi môc ®Ých cÇn nh÷ng kh«ng gian lín, çc

cét ®−îc bè trÝ th−a cßn çc tÇng bªn trªn l−íi cét ®−îc bè trÝ dµy th× hÖ kÕt cÊu cã

sö dông dÇm cao tá ra h÷u hiÖu.

B−íc cét bÞ thay ®æi cïng sù xuÊt hiÖn cña dÇm cao víi ®é cøng rÊt lín lµm cho

sù lµm viÖc cña kÕt cÊu trë nªn phøc t¹p. HÖ kÕt cÊu cÇn ®−îc tÝnh to¸n theo s¬ ®å

kh«ng gian. Khi chÞu t¸c ®éng cña t¶i träng ngang, çc cét ®ì dÇm chuyÓn chÞu çc

momen rÊt lín vµ th−êng bÞ ph¸ hñy ë vÞ trÝ nµy. §Ó kh¾c phôc, cÇn t¨ng ®é cøng

cña cét phÝa d−íi dÇm cao hoÆc cÊu t¹o liªn kÕt khíp ë vÞ trÝ gi÷a dÇm cao vµ cét

nh»m chÞu çc biÕn d¹ng xoay lín.

HÖ kÕt cÊu cã hÖ thèng dÇm cao dÇn trë nªn phæ biÕn trong kÕt cÊu nhµ cao tÇng.

DÇm cao lµm viÖc kh«ng nh− çc dÇm th−êng kh¸c. Çch tÝnh phæ biÕn hiÖn nay lµ

dïng m« h×nh chèng-gi»ng, hay ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n.

Sµn tÇng ®iÓn h×nhLâi kÝn bé phËn ®¸y

24

DÇm cao th−êng ®−îc thiÕt kÕ ®ì cét, v¸ch (h×nh 1.14) còng cã khi cÊu t¹o thµnh

c¶ 1 tÇng ®Ó ®ì toµn bé hÖ thèng c¸c tÇng nhµ bªn trªn (h×nh 1.15).

H×nh 1.14: DÇm cao ®ì cét v¸ch

H×nh 1.15: DÇm cao ®ì c¸c tÇng nhµ bªn trªn

25

1.2. dÇm cao bª t«ng cèt thÐp.

1.2.1. §Þnh nghÜa dÇm cao: [5], [7]

DÇm cao lµ mét lo¹i cÊu kiÖn cã tû lÖ gi÷a chiÒu cao vµ nhÞp lín h¬n nhiÒu so víi

çc dÇm th«ng th−êng, trong khi chiÒu dµy l¹i nhá h¬n nhiÒu so víi c¶ nhÞp vµ chiÒu

cao. Ngoµi ra, dÇm cao chÞu t¶i träng vµ ph¶n lùc t¸c dông trong mÆt ph¼ng cña dÇm

g©y ra tr¹ng th¸i øng suÊt ph¼ng. Trong thùc tÕ, th−êng tÝnh to¸n thiÕt kÕ çc lo¹i

dÇm th−êng cã tû lÖ gi÷a chiÒu cao vµ nhÞp vµo kho¶ng 1/8 ®Õn 1/16 vµ nhá h¬n n÷a

®èi víi dÇm øng lùc tr−íc.

DÇm cao ®−îc ®Þnh nghÜa lµ dÇm mµ trong ®ã lùc nÐn tËp hîp t¶i träng vµ ph¶n

lùc chÞu l−îng t¶i träng ®¸ng kÓ t¹i çc gèi ®ì. §iÒu nµy xuÊt hiÖn nÕu t¶i träng tËp

trung t¸c dông gÇn h¬n kho¶ng 2,5d tíi gèi ®ì hoÆc ®èi víi çc dÇm t¶i träng ph©n

bè ®Òu cã tû sè nhÞp-chiÒu cao, ln/d < 5. (trong ®ã: d lµ chiÒu cao hiÖu dông cña

dÇm, b»ng kho¶ng çch tõ thí chÞu nÐn biªn tíi träng t©m cña cèt thÐp chÞu kÐo; ln:

nhÞp th«ng thuû cña dÇm). KÝch th−íc t−¬ng ®èi vµ d¹ng chÞu lùc ®iÓn h×nh cña mét

dÇm cao ®¬n gi¶n ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 1.16.

H×nh 1.16: Mét d¹ng øng dông cña dÇm cao

Cã thÓ nãi r»ng, viÖc sö dông tû sè gi÷a chiÒu cao vµ nhÞp dÇm ®Ó ph©n biÖt dÇm

cao chØ mang tÝnh chÊt −íc lÖ, ch−a nãi lªn b¶n chÊt truyÒn lùc cña kÕt cÊu. N¨m

1983, D. M. Rogowsky vµ J, G. MacGregor tiÕn hµnh hµng lo¹t thÝ nghiÖm vµ ®−a ra

®Þnh nghÜa sau ®©y vÒ dÇm cao: "DÇm cao lµ mét lo¹i dÇm mµ phÇn lín t¶i träng t¸c

®éng lªn dÇm ®−îc truyÒn tíi gèi ®ì qua d¶i bª t«ng chÞu nÐn nèi t¶i träng vµ ph¶n

lùc". §Þnh nghÜa nµy phÇn nµo nãi lªn b¶n chÊt truyÒn lùc cña dÇm cao.

dÇm cao

CétCét Cét

CétCét

h

ln

l1 l l1

26

1.2.1. Ph©n lo¹i vµ ph¹m vi sö dông dÇm cao BTCT trong x©y dùng.

Trong x©y dùng cÊu kiÖn dÇm cao BTCT ®−îc thiÕt kÕ vµ thi c«ng víi nhiÒu h×nh

d¹ng, kÝch th−íc kh¸c nhau, çc d¹ng chÞu lùc kh¸c nhau nh−ng th−êng ®−îc chia ra

lµm 2 lo¹i chÝnh:

- DÇm cao bª t«ng cèt thÐp th−êng:

DÇm cao bª t«ng cèt thÐp th−êng lµ lo¹i dÇm cao mµ vËt liÖu chÕ t¹o b»ng bª

t«ng cèt thÐp. DÇm ®−îc thiÕt kÕ chÞu t¶i träng lín trong nhµ cao tÇng. Lo¹i nµy vÉn

®−îc sö dông phæ biÕn trong x©y dùng d©n dông, çc c«ng tr×nh chung c−, nhµ cao

tÇng hiÖn nay hiÖn nay.

H×nh 1.17: DÇm cao bª t«ng cèt thÐp th−êng.

- DÇm cao bª t«ng cèt thÐp dù øng lùc:

DÇm cao bª t«ng cèt thÐp dù øng lùc lµ dÇm cao ®−îc chÕ t¹o b»ng bª t«ng cèt

thÐp kÕt hîp víi cèt thÐp c−êng ®é cao ®−îc kÐo c¨ng t¹o øng suÊt nÐn trong bª

t«ng. DÇm ®−îc thiÕt kÕ chÞu t¶i träng rÊt lín vµ t¶i träng ®éng. Lo¹i nµy ®−îc dïng

nhiÒu trong çc c«ng tr×nh cÇu ®−êng.

27

H×nh 1.18: DÇm cao bª t«ng cèt thÐp dù øng lùc

- DÇm cao b»ng kÕt cÊu thÐp:

H×nh 1.19: DÇm cao b»ng kÕt cÊu thÐp

28

c. M« h×nh giµn

wl/2wl/2

θ

θ=58 nÕu l/h<10

θ=54 nÕu l/h<20

d. M« h×nh giµn ®· ®−îc ®iÒu chØnh

θ

wl/4 wl/4 wl/4 wl/4

15 0

e. MÉu vÕt nøt

Lh

Lh Lh Lh

hh h h

T¹i ®iÓm 1/4 nhÞp

b. Sù ph©n bè çc øng suÊt ®µn håi ngang theo lý thuyÕta. Çc quü ®¹o øng suÊt

T¹i ®iÓm gi÷a nhÞp

C

T

~0,72h

2h/3

Lh

T¶i träng ph©n bè ®Òu,

t¸c dông phÝa trªn dÇm, W

h

1.2.2. Sù lµm viÖc cña dÇm cao bª t«ng cèt thÐp [7].

Nh÷ng ph©n tÝch ®µn håi víi çc dÇm cao ë tr¹ng th¸i ch−a nøt chØ cã ý nghÜa

tr−íc khi h×nh thµnh vÕt nøt. Trong mét dÇm cao, sù h×nh thµnh vÕt nøt sÏ xuÊt hiÖn

ë mét phÇn ba ®Õn mét nöa t¶i träng giíi h¹n. Sau khi çc vÕt nøt ph¸t triÓn, sù ph©n

bè l¹i çc øng suÊt chÝnh lµ cÇn thiÕt v× cã thÓ kh«ng cã lùc kÐo ngang qua vÕt nøt,

kÕt qu¶ ph©n tÝch ®µn håi lµ m«i quan t©m chñ yÕu v× chóng thÓ hiÖn sù ph©n bè çc

øng suÊt g©y ra vÕt nøt vµ ®−a ra chØ dÉn vÒ h−íng cho vÕt nøt vµ dßng lùc sau khi

nøt. Trong h×nh 1.20a, çc ®−êng nÐt ®øt lµ çc quü ®¹o øng suÊt nÐn song song víi

h−íng cña øng suÊt nÐn chÝnh vµ çc ®−êng liÒn nÐt lµ çc quü ®¹o øng suÊt kÐo

song song víi çc øng suÊt kÐo chÝnh. Çc vÕt nøt ®−îc dù ®o¸n xuÊt hiÖn vu«ng

gãc víi çc ®−êng liÒn nÐt ( song song víi çc ®−êng nÐt ®øt ).

Trong tr−êng hîp dÇm ®¬n gi¶n ®¬n ®ì t¶i träng tËp trung gi÷a nhÞp, çc øng

suÊt nÐn chÝnh t¸c dông gÇn nh− song song víi çc ®−êng nèi t¶i träng vµ çc trôc

®ì, çc øng suÊt kÐo chÝnh lín nhÊt t¸c dông song song víi ®¸y dÇm, çc øng suÊt

nÐn vµ øng suÊt kÐo ngang trªn mÆt ph¼ng th¼ng ®øng ë ®iÓm gi÷a nhÞp (h×nh 1. 21).

H×nh 1.20:

Quü ®¹o øng suÊt

29

b. M« h×nh giµn

Lh

h

θ

Lh

Lh

a. Çc quü ®¹o øng suÊt

h

c. M« h×nh giµn ®· ®−îc ®iÒu chØnh d. MÉu vÕt nøt

h

Lh

h

DÇm ®¬n gi¶n ®µn håi ch−a nøt ®ì mét t¶i träng ®Òu cã çc quü ®¹o øng suÊt

nh− h×nh 1.20a. Sù ph©n bè çc øng suÊt ngang trªn çc mÆt ph¼ng th¼ng ®øng t¹i

gi÷a nhÞp vµ t¹i 1/4 nhÞp (h×nh 1.20b). Çc quü ®¹o øng suÊt cã thÓ ®−îc biÓu diÔn

b»ng mét giµn ®¬n gi¶n (h×nh 1.20c) hoÆc mét giµn phøc t¹p h¬n (h×nh 1.20d).

Trong tr−êng hîp ®Çu tiªn, t¶i träng ®−îc chia thµnh hai phÇn, mçi phÇn ®−îc thÓ

hiÖn b»ng vecto hîp lùc cña nã. Trong tr−êng hîp thø hai t¶i träng ®−îc chia thµnh

bèn phÇn. Gãc φ thay ®æi tõ 680 ®èi víi =/ 1,0l d hoÆc nhá h¬n ®Õn kho¶ng 550

®èi víi =/ 2,0l d .

H×nh 1.21a thÓ hiÖn quü ®¹o øng suÊt ®èi víi mét dÇm cao ®ì t¶i träng ®Òu t¸c

dông lªn mét mÐp t¹i mÆt d−íi dÇm. Çc quü ®¹o chÞu nÐn t¹o nªn mét vßm víi çc

t¶i träng treo tõ vßm ®ã (h×nh 1.21b vµ 1.21c), mÉu çc vÕt nøt nh− h×nh 1.21d thÓ

hiÖn t¶i träng ®−îc truyÒn tõ trªn nhê cèt thÐp cho ®Õn khi nã t¸c dông lªn vßm chÞu

nÐn, sau ®ã vßm truyÒn t¶i träng xuèng trô ®ì.

Sù h− háng cã liªn quan ®Õn phÇn trªn lµ nguyªn nh©n chÝnh g©y ra sù cè trong

dÇm cao.

H×nh 1.21: DÇm cao chÞu t¶i träng mÐp ®¸y

30

1.2.3. T×nh h×nh ph¸t triÓn nhµ cao tÇng cã hÖ thèng dÇm cao bª t«ng cèt thÐp.

Khi nÒn kinh tÕ ph¸t triÓn, khoa häc kÜ thuËt tiÕn bé th× çc yªu cÇu vÒ x©y dùng

çc c«ng tr×nh quy m« lín phôc vô cho ®êi sèng ngµy cµng cao. Nhµ cao tÇng ra ®êi

®· ®¸p øng ®−îc hÇu hÕt çc yªu cÇu ®ã.

Mü lµ quèc gia cã sù ph¸t triÓn

vÒ kinh tÕ vµ khoa häc kÜ thuËt cao

nªn qu¸ tr×nh x©y dùng vµ ph¸t triÓn

nhµ cao tÇng ë ®©y còng sím h¬n, sè

l−îng nhiÒu vµ qui m« lín. HiÖn nay

Mü lµ n¬i tËp trung nhiÒu nhµ cao

tÇng nhÊt trªn ThÕ Giíi, ®a sè lµ çc

c«ng tr×nh ®−îc x©y dùng tõ nh÷ng

n¨m 20 ®Õn 70 cña thÕ kû 20.

C«ng tr×nh cã dÇm cao ®Çu tiªn

trªn thÕ giíi ®· ®−îc x©y dùng t¹i

Chicago - Mü. §ã lµ tßa nhµ cao tÇng

Brunswich- Building. C«ng tr×nh gåm

35 tÇng cao 144m, ®−îc x©y dùng

trªn khu ®Êt cã diÖn tÝch 1ha. DÇm

cao ®−îc thiÕt kÕ gi÷a tÇng trÖt vµ

tÇng 1 cña c«ng tr×nh, cã chiÒu dµi

51,2m ®Æt trªn 4 ®Çu cét vµ chÞu t¶i tõ

çc cét ®Æt nhiÒu h¬n ë bªn trªn.

ChiÒu cao dÇm t−¬ng ®−¬ng kho¶ng 2

tÇng nhµ. H×nh 1.22: Tßa nhµ Brunswich – Building

Trong nhiÒu n¨m gÇn ®©y tèc ®é ph¸t triÓn nhµ cao tÇng rÊt nhanh, vµ do hÖ

thèng tÝnh to¸n thiÕt kÕ dÇm cao ngµy cµng hoµn thiÖn, nªn çc c«ng tr×nh sö dông

dÇm cao chÞu lùc ngµy cµng phæ biÕn t¹i nhiÒu n−íc trªn ThÕ giíi.

31

HiÖn nay ë ViÖt Nam còng cã rÊt nhiÒu çc c«ng tr×nh cao tÇng ®−îc x©y dùng

còng nh− ®ang triÓn khai chuÈn bÞ ®−a vµo thi c«ng cã sö dông hÖ thèng dÇm cao.

§iÓn h×nh nh− tßa nhµ Hµ Néi Tower – 26 tÇng, th¸p truyÒn h×nh ViÖt Nam, nhµ 34

tÇng Trung Hßa Nh©n ChÝnh, … C«ng viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ dÇm cao ngµy cµng trë

nªn quen thuéc víi çc kü s− x©y dùng ViÖt Nam.

1.2.4. LÞch sö nghiªn cøu tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp.

Trªn thÕ giíi, nh÷ng nghiªn cøu tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp ®−îc h×nh

thµnh tõ nh÷ng n¨m 1965 bëi Albritton. LÇn l−ît sau ®ã HiÖp héi xi m¨ng bª t«ng

(C&CA), hiÖp héi nghiªn cøu th«ng tin c«ng nghÖ x©y dùng (CIRIA) bæ xung çc

nghiªn cøu cña m×nh, [6].

Nh÷ng nghiªn cøu ban ®Çu chØ ra r»ng hÇu hÕt çc dÇm nµy lµm viÖc trong giai

®o¹n ®µn håi. Çc nghiªn cøu vÒ ®µn håi ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p sai ph©n

h÷u h¹n vµ phÇn tö h÷u h¹n. Tuy nhiªn mét h¹n chÕ cña cña çc nghiªn cøu ®µn håi

lµ gi¶ thiÕt vËt liÖu ®ång chÊt vµ ®¼ng h−íng, tu©n theo ®Þnh luËt Hooke.

B−íc ngoÆt trong viÖc nghiªn cøu vÒ dÇm cao b¾t ®Çu tõ nh÷ng n¨m 1960 khi

viÖc thÝ nghiÖm t¶i träng giíi h¹n ®−îc thùc hiÖn mét çch cã hÖ thèng bëi Paiva vµ

Siess (1965), [5].

LÇn l−ît çc nghiªn cøu, tÝnh to¸n dÇm cao ®−îc ra ®êi. KÐo theo ®ã lµ sù ph¸t

triÓn cña hµng lo¹t çc nhµ cao tÇng cã hÖ thèng dÇm cao trªn toµn thÕ giíi, tËp

trung nhiÒu nhÊt vÉn lµ ë Mü.

Lý thuyÕt tÝnh to¸n dÇm cao ®· ®−îc ®−a vµ tiªu chuÈn thiÕt kÕ cña nhiÒu n−íc,

nh− ACI, §øc, vµ nhiÒu n−íc ch©u ¢u. ë ViÖt Nam dÇm cao ®· ®−îc Bé giao th«ng

vËn t¶i ®−a vµo ®Ó tÝnh to¸n cÇu víi m« h×nh chèng - gi»ng, cßn trong x©y dùng d©n

dông vµ c«ng nghiÖp vÉn ch−a ®−îc chÝnh thøc quy ®Þnh trong Quy tr×nh thiÕt kÕ.

Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông ®Ó tÝnh to¸n dÇm cao, nh−ng hiÖn nay cã 2

ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông réng r·i vµ còng chøng minh ®−îc sù phï hîp khi sö

dông. §ã lµ ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ ph−¬ng ph¸p sö dông m« h×nh chèng -

gi»ng. Mçi ph−¬ng ph¸p cã nh÷ng ®Æc thï vµ ph¹m vi ¸p dông riªng.

32

Lý thuyÕt nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p PTHH n»m trong hÖ thèng çc ph−¬ng sè.

C¬ së ban ®Çu cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ m« h×nh hãa hÖ thèng kÕt cÊu b»ng mét l−íi

çc phÇn tö, çc ®iÓm nót. Sau ®ã tiÕn hµnh x©y dùng çc ma trËn ®é cøng [K] cho

çc phÇn tö råi cho toµn bé kÕt cÊu. Qua ®ã x¸c ®Þnh ®−îc øng suÊt vµ biÕn d¹ng

trong kÕt cÊu. §©y lµ mét ph−¬ng ph¸p cho lêi gi¶i chÝnh x¸c b»ng to¸n häc trong

m«i tr−êng liªn tôc. Tuy nhiªn viÖc x©y dùng çc ma trËn ®é cøng [K] råi gi¶i çc

ma trËn nµy rÊt phøc t¹p. §Æc biÖt lµ khi hÖ thèng kÕt cÊu lín vµ phøc t¹p th× ph−¬ng

ph¸p nµy rÊt bÊt lîi vµ gÇn nh− kh«ng thÓ gi¶i quyÕt næi v× khèi l−îng tÝnh to¸n qu¸

lín. Ngµy nay do sù ph¸t triÓn cña khoa häc kÜ thuËt hµng lo¹t çc phÇn mÒm tÝnh

to¸n kÕt cÊu ra ®êi dùa trªn nÒn t¶ng cña ph−¬ng ph¸p PTHH gióp cho gi¶i quyÕt

hÇu hÕt çc c«ng tr×nh cao tÇng rÊt nhanh vµ chÝnh x¸c.

Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n dÇm cao theo m« h×nh chèng gi»ng dùa trªn ®Þnh lý cËn

d−íi (cßn gäi lµ ®Þnh lý c©n b»ng) cña lý thuyÕt dÎo. §Þnh lý nµy ®−îc ph¸t biÓu nh−

sau: "NÕu t×m ®−îc trong kÕt cÊu mét tr¹ng th¸i øng suÊt c©n b»ng víi t¶i träng

ngoµi vµ øng suÊt t¹i mäi ®iÓm trong kÕt cÊu nhá h¬n hoÆc b»ng giíi h¹n ch¶y cña

vËt liÖu th× kÕt cÊu sÏ kh«ng bÞ ph¸ ho¹i hoÆc ë giíi h¹n ph¸ ho¹i". V× kÕt cÊu cã thÓ

chÞu ®−îc t¶i träng ngoµi nµy, nªn ng−êi ta nãi t¶i träng lµ cËn d−íi cña kh¶ n¨ng

chÞu lùc cña kÕt cÊu. Trong m« h×nh chèng-gi»ng, çc luång néi lùc ®−îc lý t−ëng

hãa thµnh mét chèng-gi»ng t¹o bëi çc thanh chèng bª t«ng chÞu nÐn vµ çc thanh

gi»ng cèt thÐp chÞu kÐo. Çch thùc hiÖn ®ã cho ta mét çi nh×n ®Çy ®ñ vÒ sù lµm

viÖc cña dÇm cao.

Çc ch−¬ng sau sÏ lÇn l−ît giíi thiÖu c¬ së vµ çch thùc hµnh çc ph−¬ng ph¸p,

sau ®ã lµ çc vÝ dô tÝnh to¸n vµ so s¸nh ®Ó cho thÊy hiÖu qu¶ cña tõng ph−¬ng ph¸p.

33

Ch−¬ng ii:

Çc Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n dÇm cao Bª t«ng cèt thÐp

2.1. ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n

2.1.1. Ph©n tÝch øng suÊt - biÕn d¹ng trong dÇm cao b»ng ph−¬ng ph¸p PTHH.

2.1.1.1. Kh¸i niÖm vÒ ph−¬ng ph¸p PTHH: [2]

Ph−¬ng ph¸p PTHH dùa trªn cë së cña phÐp tÝnh biÕn ph©n t×m hµm lµm cùc

tiÓu mét phiÕm hµm x¸c ®Þnh trong kh«ng gian v« h¹n chiÒu b»ng bµi to¸n kh«ng

gian con h÷u h¹n chiÒu, dÉn tíi mét hÖ ph−¬ng tr×nh ®¹i sè.

Ph−¬ng ph¸p PTHH gi¶i chÝnh x¸c nhÊt b»ng to¸n häc mét m«i tr−êng liªn tôc

®−îc xÊp xØ bëi mét tËp hîp h÷u h¹n çc phÇn tö liªn kÕt víi nhau t¹i çc ®iÓm nót.

2.1.1.2. §−êng lèi chung gi¶i kÕt cÊu b»ng ph−¬ng ph¸p PTHH: [2], [3]

ViÖc ph©n tÝch kÕt cÊu b»ng ph−¬ng ph¸p PTHH cã thÓ ®−îc tiÕn hµnh theo

tr×nh tù çc b−íc sau:

- Thay kÕt cÊu b»ng mét l−íi phÇn tö, m· hãa çc phÇn tö vµ çc ®iÓm nót.

- X¸c ®Þnh ma trËn ®é cøng phÇn tö [ ]e

K , x¸c ®Þnh vecto phÇn tö t¶i { }e

F .

- ThiÕt lËp ma trËn ®é cøng [ ]K cña toµn kÕt cÊu, vecto t¶i { }F cña toµn

kÕt cÊu, dïng ®iÒu kiÖn biªn ®Ó gi¶m cÊp [ ]K .

- Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh [ ]{ } { }K u F= t×m ®−îc { }u .

- X¸c ®Þnh { }σ vµ { }ε theo { }u

Trong qu¸ tr×nh gi¶i b−íc 2 vµ b−íc 3 lµ rÊt quan träng. ®· cã nhiÒu ph−¬ng

ph¸p ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh ma trËn ®é cøng phÇn tö [ ]e

K . Khi thiÕt lËp ma trËn ma

34

trËn ®é cøng [ ]K cña toµn kÕt cÊu, chØ viÖc l¾p çc ma trËn ®é cøng phÇn tö [ ]e

K ,

chó ý ®Õn täa ®é phÇn tö vµ ®iÒu kiÖn biªn.

2.1.1.3. X©y dùng ma trËn ®é cøng phÇn tö [ ]e

K ,[4 , [12]].

Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®−îc dïng ®Ó x©y dùng ma trËn ®é cøng

phÇn tö [ ]e

K

- Ph−¬ng ph¸p dùa trªn nguyªn lý c«ng kh¶ dÜ.

- Ph−¬ng ph¸p dùa trªn ®Þnh lý cùc tiÓu thÕ n¨ng biÕn d¹ng.

- Ph−¬ng ph¸p dùa trªn nguyªn lý biÕn ph©n truyÒn thèng nh− Rayleigh -

Ritz (RR), Galerkin (G), Petro-Galerkin (P-G).

- Ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng nhá nhÊt, …

Víi nh÷ng phÇn tö ®¬n gi¶n cã thÓ x©y dùng trùc tiÕp ma trËn ®é cøng phÇn tö

[ ]e

K , tõ suy diÔn vËt lý hay c¬ häc kÕt cÊu. D−íi ®©y sÏ tr×nh bµy çch x©y dùng ma

trËn ®é cøng b»ng nguyªn lý biÕn ph©n.

Tr×nh tù x¸c lËp ma trËn ®é cøng phÇn tö cña mét phÇn tö ®µn håi tuyÕn tÝnh

theo ph−¬ng ph¸p chän hµm chuyÓn vÞ vµ cùc tiÓu hãa tæng thÕ n¨ng biÕn d¹ng vµ

ngo¹i lùc.

1. Hµm chuyÓn vÞ { }Φ

- Tù chän hµm chuyÓn vÞ d−íi d¹ng ®a thøc sau: { } [ ]{ }U αΦ = (2-1)

{ }α Vecto h»ng Èn (biÕn tæng qu¸t).

[ ]U Ma trËn phô thuéc vµo täa ®é ch¹y x,y,z, …

2. Vecto chuyÓn vÞ nót { }δ : { } [ ]1 2...T

nδ δ δ δ= (2-2)

- NÕu hµm chuyÓn vÞ ( hoÆc çc vi ph©n riªng phÇn cña nã theo x vµ y ...)

®−îc dïng ®Ó tÝnh cho tõng chuyÓn vÞ nót, ta sÏ nhËn ®−îc biÓu thøc liªn hÖ gi÷a

{ }δ vµ { }α qua çc täa ®é cña nót.

35

3. Hµm d¹ng [ ]N

- Tõ ph−¬ng tr×nh trªn, nÕu ta nh©n tr¸i víi 1C , rót ra:

{ } [ ] { }1

Cα δ−

= (2-3)

- Thay vµo hµm chuyÓn vÞ, ta cã:

{ } [ ]{ } [ ][ ] { } [ ]{ }1

b U U C Nα δ δ−

= = = (2-4)

[ ]N lµ hµm d¹ng, phô thuéc vµo x, y vµ täa ®é çc nót ,i ix y .

Hµm nµy thÓ hiÖn d¹ng cña phÇn tö khi biÕn d¹ng.

4. Vecto biÕn d¹ng tæng qu¸t { }ε

- C«ng thøc chung: { } [ ]{ }Bε δ= (2-5)

- V× thµnh phÇn gåm biÕn d¹ng ph¸p tuyÕn, tiÕp tuyÕn, hoÆc çc ®é cong uèn,

xo¾n … ®ã lµ nh÷ng vi ph©n th−êng hoÆc riªng phÇn cña çc chuyÓn vÞ, nªn [ ]B sÏ

liªn quan chÆt chÏ víi { }Φ . Trong ®ã hµm d¹ng [ ]N sÏ cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp tíi

vecto biÕn d¹ng tæng qu¸t v× [ ]N lµ hµm cña x, y.

5. Vecto øng suÊt tæng qu¸t { }σ

- Trong çc phÇn tö ®µn håi tuyÕn tÝnh, ph−¬ng tr×nh vËt lý (Hooke tæng qu¸t)

®−îc viÕt d−íi d¹ng ma trËn sau: { } [ ]{ }Dσ ε= (2-6)

- Trong ®ã:[ ]D ma trËn ®é cøng cña vËt liÖu ®µn håi, phô thuéc çc hÖ sè E, v

NÕu thay gi¸ trÞ cña vecto { }ε vµo hÖ thøc trªn ta sÏ cã:

{ } [ ][ ]{ }D Bσ δ= (2-7)

Trong ®ã : [ ][ ]D B lµ ma trËn øng lùc.

6. X©y dùng ma trËn ®é cøng phÇn tö [ ]K

- XÐt 1 phÇn tö bÊt kú chÞu lùc tËp trung t¹i çc nót.

36

{ } [ ]1 2... ... , ,...T T

xi yi yk nP P P P P P P ≡ ≡

- Vµ chÞu t¶i träng ph©n bè trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch: { }T

x y zq q q q =

- TÊt c¶ coi nh− kh«ng ®æi trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch.

- X¸c ®Þnh tæng thÕ n¨ng cña phÇn tö gåm:

- ThÕ n¨ng biÕn d¹ng cña phÇn tö ®µn håi tuyÕn tÝnh, ®ã lµ tÝch ph©n trong

toµn bé thÓ tÝch phÇn tö cña tæng çc tÝch sè cña 2 thµnh phÇn biÕn d¹ng vµ øng suÊt

t−¬ng øng.

{ } { } { } [ ] [ ][ ]{ }1 1

2 2

T TT

n

V V

W dV B D B dVε σ δ δ= =∫ ∫ (2-8)

- ThÕ n¨ng cña ngo¹i lùc { }P vµ { }q bao gåm çc lùc tËp trung, lùc ph©n bè

diÖn tÝch vµ thÓ tÝch, çc øng suÊt ban ®Çu … øng víi çc chuyÓn vÞ t−¬ng øng.

- Ch¼ng h¹n víi { }P ta cã: { } { }T

P i iW P Pδ δ= − = −∑

- Vµ víi { }q ta cã: { } { }T

q

A

W q dA= − Φ∫

- Tæng thÕ n¨ng cña phÇn tö sÏ lµ:

{ } [ ] [ ][ ]{ } { } { } { } [ ] { }1

2

TTT T T

n p q

V A

W W W W B D B dV P N q dAδ δ δ δ= + + = − −∫ ∫ - Cùc tiÓu hãa phiÕm hµm n¨ng l−îng:

- Dïng nguyªn lý biÕn ph©n thùc hiÖn phÐp vi ph©n lÇn l−ît theo çc sè h¹ng

cña chuyÓn vÞ nót { }δ vµ cho b»ng 0, ta ®−îc n ph−¬ng tr×nh ®¹i sè tuyÕn tÝnh víi n

Èn sè (n = sè bËc tù do cña phÇn tö, cì cña vecto { }δ ).

- NÕu cã { } [ ]{ } { } [ ] { }1

2

T TY X A X X B C= + +

- Th× { }

[ ]{ } { }1 2

...

T

n

Y Y Y YA X B

x x x x

∂ ∂ ∂ ∂= = +

∂ ∂ ∂ ∂

- ¸p dông cho tr−êng hîp nµy, ta cã:

{ }[ ] [ ][ ] { } { } [ ] { }

1 2

...

T

T T

V An

w w w wB D B dV P N q dAδ

δ δ δ δ

∂ ∂ ∂ ∂= = − −

∂ ∂ ∂ ∂ ∫ ∫

37

- NÕu triÖt tiªu { }/w δ∂ ∂ ®Ó cùc tiÓu hãa phiÕm hµm n¨ng l−îng ta sÏ rót ra

ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña PTHH nh− sau:

[ ] [ ][ ] { } { } [ ] { }T T

V A

B D B dV P N q dAδ

= + ∫ ∫

- HoÆc c« ®äng h¬n: [ ]{ } { }K Fδ = (2-9)

- Trong ®ã:

[ ] [ ] [ ][ ]T

V

K B D B dV= ∫ ma trËn ®é cøng cña PTHH

{ } { } [ ] { }T

A

F P N q dA= + ∫ vecto øng lùc nót t−¬ng ®−¬ng.

[ ] { }T

A

N q dA∫ vecto t¶i träng ph©n bè { }q

2.1.2. Dïng ch−¬ng tr×nh Sap 2000 ®Ó ph©n tÝch tr¹ng th¸i øng suÊt - biÕn d¹ng

cña dÇm cao bª t«ng cèt thÐp.

2.1.2.1. Giíi thiÖu:

Ph©n tÝch tr¹ng th¸i øng suÊt biÕn d¹ng cña bµi to¸n ph¼ng cña lý thuyÕt ®µn håi

tuyÕn tÝnh lµ ¸p dông ®Çu tiªn cã kÕt qu¶ râ rÖt cña ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n.

®Ó gi¶i bµi to¸n nµy ®· cã çc ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch cæ ®iÓn hoÆc çc ph−¬ng

ph¸p sai ph©n h÷u h¹n, sai biÕn ph©n, nh−ng gÆp nhiÒu khã kh¨n h¹n chÕ khi kÕt cÊu

cã ®iÒu kiÖn biªn phøc t¹p, cã h×nh d¹ng h×nh häc kh¸c nhau vµ nhÊt lµ khi kÕt cÊu

cã lç. H¬n n÷a khi thùc hiÖn trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö, çc ph−¬ng ph¸p nµy hoÆc kh«ng

phï hîp hoÆc kh«ng ph¸t huy hÕt kh¶ n¨ng cña m¸y tÝnh. Ph−¬ng ph¸p PTHH lµ

ph−¬ng ph¸p tèi −u ®Ó gi¶i quyÕt çc vÊn ®Ò trªn. Víi sù ra ®êi cña çc phÇn mÒm

chuyªn dông thiÕt kÕ kÕt cÊu ¸p dông ph−¬ng ph¸p PTHH ®· gióp cho c«ng viÖc

tÝnh to¸n trë nªn nhÑ nhµng, thuËn tiÖn vµ chÝnh x¸c h¬n. PhÇn mÒm Sap 2000 ®−îc

x©y dùng trªn c¬ së cña ph−¬ng ph¸p PTHH lµ mét trong çc ch−¬ng tr×nh nh− vËy.

Trong ph¹m vi luËn v¨n nµy t¸c gi¶ cã sö dông phÇn mÒm Sap 2000 ®Ó x©y

dùng m« h×nh tÝnh to¸n dÇm cao. DÇm cao ®−îc m« h×nh hãa thµnh çc phÇn tö tÊm

víi çc d¹ng liªn kÕt biªn kh¸c nhau, chÞu çc lo¹i t¶i träng kh¸c nhau. Ch−¬ng

38

tr×nh sÏ thùc hiÖn çc ph©n tÝch, tÝnh to¸n b»ng ph−¬ng ph¸p PTHH cho ra çc kÕt

qu¶ øng suÊt - biÕn d¹ng tõ ®ã dïng ®Ó tÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp cho dÇm cao.

2.1.2.2. Thùc hiÖn tÝnh to¸n dÇm cao b»ng Sap 2000.

a. §Æc tr−ng vËt liÖu:

Dùa theo ®iÒu kiÖn thùc tÕ vµ tiÖn cho viÖc ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ dÇm cao

®−a vµo tÝnh to¸n sö dông bª t«ng m¸c 300 cã ®Æc tr−ng vÒ vËt liÖu nh− sau:

- M« ®un ®µn håi: 5 23,0.10 /E kg cm=

- C−êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n: 2130 /

nR kg cm=

- C−êng ®é chÞu kÐo tÝnh to¸n: 211.0 /

kR kg cm=

- HÖ sè poisson: 0,2ν =

- HÖ sè gi·n në nhiÖt : 51.10 /

tα −= ®é.

b. §iÒu kiÖn biªn:

Trong thùc tÕ dÇm cao ®−îc liªn kÕt ngµm víi cét, v¸ch vµ chÞu nhiÒu lo¹i t¶i

träng kh¸c nhau nh− t¶i träng ®øng, ngang, ®éng ®Êt,…DÇm cã thÓ ®¬n nhÞp hay

nhiÒu nhÞp vµ liªn kÕt víi nhiÒu bé phËn kÕt cÊu kh¸c cña c«ng tr×nh.

Trong ph¹m vi nghiªn cøu cña luËn v¨n t¸c gi¶ chØ xÐt ®Õn nh÷ng dÇm cao ®éc

lËp vµ chÞu t¶i träng ®øng, chÞu uèn ngang ph¼ng. DÇm ®−îc kª lªn 2 ®Çu cét, cét

kh«ng chuyÓn vÞ hoÆc chuyÓn vÞ ®Òu.

TÊt c¶ çc nót ®−îc phÐp chuyÓn vÞ theo 2 ph−¬ng X, Y ngo¹i trõ çc nót liªn

kÕt víi 2 ®Çu cét.

c. Rêi r¹c hãa kÕt cÊu:

Ta ®· biÕt, trong ph−¬ng ph¸p PTHH, hÖ kÕt cÊu cµng rêi r¹c nhá th× ®é chÝnh

x¸c cña bµi to¸n cµng cao. Tuy nhiªn cµng chia nhá kÕt cÊu bao nhiªu th× kÝch th−íc

ma trËn ®é cøng cña hÖ cµng lín bÊy nhiªu, khèi l−îng tÝnh to¸n vµ thêi gian thùc

hiÖn çc phÐp tÝnh ®ã còng t¨ng lªn, ®«i khi kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc v× v−ît qu¸ bé

nhí cña m¸y tÝnh. ChÝnh v× vËy tïy theo tõng bµi to¸n cô thÓ ®Ó ta ph©n chia kÕt cÊu

cho phï hîp. Trong çc vÝ dô d−íi ®©y kÕt cÊu dÇm ®−îc chia thµnh çc phÇn tö nhá

39

cã kÝch th−íc 10 10cm cm× , vµ t¹i nh÷ng chç tËp trung øng suÊt nh− t¶i tËp trung hay

t¹i vÞ trÝ çc gèi tùa th× ®−îc chia thµnh çc phÇn tö cã kÝch th−íc 5 5cm cm× .

d. M« t¶ çc b−íc thùc hiÖn tÝnh to¸n øng suÊt - biÕn d¹ng trong dÇm cao b»ng

phÇn mÒm nh− Sap2000-v9.03.

B−íc 1: Khai b¸o çc ®Æc tr−ng vËt liÖu.

B−íc 2: Khai b¸o tiÕt diÖn. DÇm cao ®−îc m« h×nh hãa b»ng phÇn tö shell, (®©y

lµ phÇn tö chÞu kÐo nÐn uèn trong mÆt ph¼ng nªn khai b¸o phÇn tö nµy lµ

membrane).

B−íc 3: VÏ s¬ ®å kÕt cÊu. PhÇn mÒm Sap vÏ rÊt linh ho¹t çc lo¹i tiÕt diÖn dÇm

cao: nh− tiÕt diÖn ph¼ng, cã khoÐt lç vu«ng hay trßn,…

B−íc 4: G¸n t¶i träng. T¶i t¸c dông cã thÓ lµ t¶i tËp trung (dÇm ®ì cét) hay t¶i

ph©n bè (dÇm ®ì v¸ch).

B−íc 5: Chia phÇn tö. Tïy theo yªu cÇu ®é chÝnh x¸c mµ chia nhá phÇn tö.

B−íc 6: G¸n ®iÒu kiÖn biªn cho kÕt cÊu. T¹i vÞ trÝ gèi ®ì cã thÓ lµ çc liªn kÕt

khíp hay ngµm.

B−íc 7: Ph©n tÝch kÕt qu¶. TiÕn hµnh ch¹y s¬ ®å, lÇn l−ît xuÊt çc biÓu ®å néi

lùc,

,x y xy

σ σ τ , lÊy çc gi¸ trÞ vµ tÝnh to¸n.

e. TÝnh to¸n cèt thÐp cho dÇm cao.

* Sau khi tÝnh ®−îc øng suÊt { }σ theo ph−¬ng ph¸p PTHH, theo c«ng thøc cña

søc bÒn vËt liÖu: σ = +. . .kbt x a a bt btF R F R F

Bá qua kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña bª t«ng: σ

σ = ⇒ =.

. . bt xbt x a a a

a

FF R F F

R

Do ®Æc ®iÓm chÞu lùc cña dÇm cao kh¸c dÇm th−êng nªn viÖc ph©n bè øng suÊt

còng kh¸c so víi dÇm th−êng. Nªn cÇn chän çc gi¸ trÞ phï hîp ®Ó tÝnh to¸n cèt

thÐp cho hîp lÝ.

f. Mét sè m« h×nh tÝnh to¸n dÇm cao.

40

H×nh 2.1: M« h×nh dÇm cao khoÐt lç ch÷ nhËt chÞu t¶i tËp trung gi÷a nhÞp

H×nh 2.2: M« h×nh dÇm cao kh«ng khoÐt lç chÞu 2 t¶i tËp trung.

H×nh 2.3: M« h×nh dÇm caokh«ng khoÐt lç chÞu 2 t¶i tËp trung vµ ph©n bè

41

H×nh 2.4: M« h×nh dÇm cao khoÐt lç nhiÒu nhÞp

H×nh 2.5: Mét d¹ng biÓu ®å øng suÊt σ x

H×nh 2.6: Mét d¹ng biÓu ®å øng suÊt σ y

42

2.2. ph−¬ng ph¸p sö dông m« h×nh chèng gi»ng

2.2.1. Ph©n vïng øng suÊt biÕn d¹ng cña çc cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp [6], [7].

Th«ng th−êng, trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ, çc cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp

®−îc ph©n lo¹i thµnh çc d¹ng c¬ b¶n nh− cét, thanh, dÇm, b¶n, vµ hÖ kÕt cÊu

khung, giµn, theo çc ®Æc ®iÓm chÞu lùc vµ h×nh thøc kÕt cÊu cña chóng.

§èi víi tõng cÊu kiÖn cô thÓ th× tr¹ng th¸i øng suÊt, biÕn d¹ng cña çc tiÕt diÖn

còng thay ®æi tuú theo vÞ trÝ vµ ph−¬ng thøc chÞu t¶i. Tuú theo tû lÖ gi÷a chiÒu dµi

nhÞp vµ chiÒu cao, dÇm bª t«ng cèt thÐp chÞu uèn cã thÓ ph©n chia thµnh çc vïng

øng suÊt B vµ D nh− sau: vïng B (Bernoulli hoÆc Beam) vµ vïng D (Disturbed hoÆc

Discontinuity). Vïng B gåm çc phÇn tö cña kÕt cÊu cã thÓ ¸p dông ®−îc gi¶ thiÕt

tiÕt diÖn ph¼ng cña Bernoulli. Vïng D bao gåm çc phÇn cã sù thay ®æi ®ét ngét

(kh«ng liªn tôc) vÒ h×nh häc hoÆc vÒ lùc. Theo nguyªn lý St. Venant, vïng D kÐo dµi

mét kho¶ng b»ng chiÒu cao tiÕt diÖn vÒ c¶ hai phÝa tÝnh tõ ®iÓm cã sù thay ®æi ®ét

ngét. H×nh 2.7 minh häa vïng B vµ vïng D.

NÕu hai vïng D trong mét cÊu kiÖn chång lªn nhau hoÆc gÆp nhau th× khi

thiÕt kÕ chóng ®−îc xem nh− mét vïng D.

H×nh 2.7: Çc vïng B vµ vïng D

h h h h

h

hh

hh

h h2h1

h1

h1

h2

h2

Vïng B

Vïng D

43

2.2.2. C¬ së cña m« h×nh chèng - gi»ng, çc gi¶ thiÕt ¸p dông .

2.2.2.1 C¬ së cña m« h×nh chèng - gi»ng [7].

Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n thiÕt kÕ kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp theo m« h×nh chèng-

gi»ng dùa trªn ®Þnh lý cËn d−íi (cßn gäi lµ ®Þnh lý c©n b»ng) cña lý thuyÕt dÎo.

§Þnh lý nµy ®−îc ph¸t biÓu nh− sau: "NÕu t×m ®−îc trong kÕt cÊu mét tr¹ng th¸i øng

suÊt c©n b»ng víi t¶i träng ngoµi vµ øng suÊt t¹i mäi ®iÓm trong kÕt cÊu nhá h¬n

hoÆc b»ng giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu th× kÕt cÊu sÏ kh«ng bÞ ph¸ ho¹i hoÆc ë giíi

h¹n ph¸ ho¹i". V× kÕt cÊu cã thÓ chÞu ®−îc t¶i träng ngoµi nµy, nªn ng−êi ta nãi t¶i

träng lµ cËn d−íi cña kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu.

Trong m« h×nh chèng-gi»ng, çc luång néi lùc ®−îc lý t−ëng hãa thµnh mét

chèng-gi»ng t¹o bëi çc thanh chèng bª t«ng chÞu nÐn vµ çc thanh gi»ng cèt thÐp

chÞu kÐo. Lóc nµy ®Þnh lý cËn d−íi cña lý thuyÕt dÎo cã thÓ ®−îc hiÓu nh− sau: "Khi

chèng-gi»ng tháa m·n ®iÒu kiÖn c©n b»ng d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc vµ øng suÊt

trong thanh gi»ng kh«ng v−ît qu¸ giíi h¹n ch¶y fy, øng suÊt trong thanh chèng

kh«ng v−ît qu¸ c−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng fce, th× kÕt cÊu kh«ng bÞ ph¸

ho¹i d−íi t¸c dông cña hÖ ngo¹i lùc ®ã".

2.2.2.2 Çc gi¶ thiÕt ¸p dông [6], [7].

§Ó cã thÓ m« h×nh hãa kÕt cÊu thµnh m« h×nh chèng-gi»ng chÞu lùc vµ ¸p dông

lý thuyÕt dÎo, cÇn ph¶i ®−a vµo çc gi¶ thuyÕt sau ®©y:

- Bª t«ng chÞu toµn bé lùc nÐn vµ lµ vËt liÖu dÎo lý t−ëng cã c−êng ®é chÞu nÐn

hiÖu qu¶ fce = vf'c (f'c lµ c−êng ®é chÞu nÐn ®Æc tr−ng cña bª t«ng, v lµ hÖ sè hiÖu qu¶

cña bª t«ng).

- Cèt thÐp lµ vËt liÖu dÎo lý t−ëng cã giíi h¹n ch¶y lµ fy vµ ph¶i chÞu tÊt c¶ çc

lùc kÐo.

- Trôc cña çc thanh chèng, thanh gi»ng vµ ®−êng t¸c dông cña çc ngo¹i lùc

ph¶i giao nhau t¹i çc nót.

- Giµn sÏ bÞ ph¸ ho¹i khi mét thanh chèng hoÆc vïng nót bÞ nÐn vì hoÆc mét sè

thanh gi»ng chÞu kÐo bÞ ch¶y ®ñ ®Ó h×nh thµnh nªn c¬ cÊu.

Ngoµi ra khi cÊu t¹o, cÇn ph¶i ®¶m b¶o cèt thÐp thanh gi»ng ®−îc neo ®ñ, bª

t«ng t¹i gèi ®ì vµ çc vïng chÞu lùc tËp trung kh«ng bÞ ph¸ ho¹i do Ðp mÆt.

44

MÆc dï ®Þnh lý cËn d−íi chÆt chÏ vÒ mÆt to¸n häc, nh−ng râ rµng nÕu ta t×m

®−îc mét hÖ giµn truyÒn lùc trong kÕt cÊu ®−îc xÐt lµ cËn d−íi cña kh¶ n¨ng chÞu

lùc thùc sù, th× vÉn cã thÓ cßn cã çc hÖ ®−êng truyÒn lùc kh¸c truyÒn ®−îc t¶i träng

lín h¬n. NhiÖm vô cña ng−êi thiÕt kÕ lµ ph¶i t×m ®−îc Ýt nhÊt mét hÖ giµn truyÒn lùc

hîp lý vµ ®¶m b¶o r»ng ®é lín cña çc luång néi lùc n»m trong giíi h¹n ch¶y.

2.2.3. Çc bé phËn cÊu thµnh cña m« h×nh chèng-gi»ng [5], [7].

Mét m« h×nh chèng-gi»ng cã n¨m bé phËn cÊu thµnh c¬ b¶n lµ thanh chèng,

thanh gi»ng, nót, qu¹t chÞu nÐn vµ vïng chÞu nÐn xiªn song song. §Ó tiÖn lîi cho

viÖc biÓu diÔn m« h×nh chèng-gi»ng, çc thanh gi»ng chÞu kÐo ®−îc thÓ hiÖn qua

®−êng nÐt liÒn, çc thanh chèng chÞu nÐn ®−îc thÓ hiÖn qua ®−êng nÐt ®øt.

2.2.3.1. Thanh chèng bª t«ng chÞu nÐn

H×nh 2.8: Thanh chèng h×nh l¨ng trô, h×nh qu¹t vµ h×nh chai

Çc thanh chèng lµ çc phÇn tö chÞu nÐn trong m« h×nh, biÓu thÞ çc luång øng

suÊt nÐn trong bª t«ng, trôc cña thanh chèng lµ ph−¬ng cña øng suÊt nÐn chÝnh. T¹i

t¶i träng ph¸ ho¹i, øng suÊt trªn mÆt c¾t ngang cña thanh chèng ®−îc gi¶ thiÕt lµ

ph©n bè ®Òu vµ cã gi¸ trÞ fce. H×nh d¹ng lý t−ëng cña tr−êng øng suÊt trong bª t«ng

xung quanh mét thanh chèng trong mét cÊu kiÖn ph¼ng cã thÓ cã d¹ng h×nh l¨ng

trô, h×nh qu¹t hoÆc h×nh chai nh− trong h×nh 2.8. Çc mÆt giíi h¹n ë hai ®Çu thanh

chèng lµ çc mÆt øng suÊt chÝnh vµ ph¶i vu«ng gãc víi trôc thanh.

2.2.3.2. Thanh gi»ng cèt thÐp chÞu kÐo

Çc thanh gi»ng lµ çc phÇn tö chÞu kÐo cña m« h×nh chèng-gi»ng biÓu diÔn cèt

thÐp däc vµ cèt ®ai trong dÇm. øng suÊt trong thanh gi»ng cho phÐp ®¹t tíi vµ duy

tr× t¹i møc giíi h¹n ch¶y cña cèt thÐp fy. Tuy nhiªn, kÕt cÊu th−êng kh«ng bÞ ph¸

45

ho¹i khi chØ cã mét vµi thanh gi»ng ®¹t giíi h¹n ch¶y. Sù ph¸ ho¹i chØ x¶y ra khi cã

®ñ çc thanh gi»ng bÞ ch¶y ®Ó h×nh thµnh c¬ cÊu.

2.2.3.3. Nót giµn

Çc nót lµ çc ®iÓm nèi çc thanh giµn vµ lµ n¬i truyÒn lùc qua l¹i gi÷a çc

thanh chèng vµ gi»ng. Nh− vËy, çc khu vùc nót chÞu tr¹ng th¸i øng suÊt nhiÒu

ph−¬ng. §−êng trôc cña mçi phÇn tö giµn vµ ®−êng t¸c dông cña tÊt c¶ çc ngo¹i lùc

ph¶i quy tô t¹i çc nót giµn. Víi hÖ lùc ®ång quy nµy, sÏ kh«ng cã m« men xuÊt

hiÖn t¹i nót vµ do vËy cã thÓ xem r»ng çc nót liªn kÕt khíp. Tuú thuéc vµo tÝnh chÊt

çc lùc quy tô vµo nót lµ lùc nÐn (Compression) hay lùc kÐo (Tension) mµ nót ®−îc

ph©n lo¹i thµnh çc nót CCC, CCT hay CTT. Nót CCC lµ nót quy tô çc phÇn tö chÞu

nÐn; nót CCT lµ nót quy tô mét phÇn tö chÞu kÐo; nót CTT lµ nót quy tô nhiÒu h¬n

mét phÇn tö chÞu kÐo. H×nh 2.9 biÓu diÔn çc nót ®−îc ph©n lo¹i.

§Ó ph©n tÝch sù lµm viÖc cña bª t«ng xung quanh ®iÓm nót, ng−êi ta ®−a vµo

kh¸i niÖm vïng nót. Vïng nót ®−îc ®Þnh nghÜa lµ phÇn bª t«ng xung quanh nót cã

t¸c dông truyÒn lùc cña çc thanh giµn qua nót. Cã hai çch thÓ hiÖn çc vïng nót.

Khi çc mÆt cña mét vïng nót vu«ng gãc víi trôc cña çc thanh chèng vµ thanh

gi»ng quy tô vµo nót, øng suÊt trªn çc mÆt b»ng nhau th× vïng nót ®−îc gäi lµ vïng

nót thuû tÜnh. ViÖc dïng çc vïng nót thuû tÜnh cã thuËn lîi lµ kh«ng cÇn kiÓm tra

kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña vïng nót.

H×nh 2.9: Ph©n lo¹i nót

H×nh 2.10a thÓ hiÖn mét vïng nót CCC. NÕu øng suÊt trªn çc mÆt cña vïng nót

b»ng nhau trong c¶ ba thanh chèng, th× tû sè chiÒu réng gi÷a çc c¹nh nót W1 : W2 :

W3 tû lÖ víi C1 : C2 : C3. H×nh 2.10b thÓ hiÖn nót CCT. Vïng nót CCT cã thÓ ®−îc

biÓu diÔn b»ng mét vïng nót thuû tÜnh, nÕu gi¶ thiÕt thanh gi»ng chÞu kÐo kÐo dµi

C

C

T

C

C

T

CT

(a) Nót CCC (b) Nót CCT (c) Nót CTT

46

xuyªn qua vïng nót vµ ®−îc neo vµo mÆt xa cña vïng nót bëi tÊm chÞu Ðp mÆt cã

kÝch th−íc sao cho øng suÊt Ðp mÆt b»ng øng suÊt trong çc thanh chèng. Trong

thùc tÕ, thanh gi»ng chÞu kÐo th−êng ®−îc neo víi ®ñ chiÒu dµi neo, neo bëi uèn

mãc hoÆc ®«i khi neo bëi tÊm Ðp mÆt.

H×nh 2.10: Vïng nót thuû tÜnh (a) CCC vµ (b) CCT

Trong tr−êng hîp çc øng suÊt trªn çc mÆt nót kh¸c nhau, th−êng dïng lo¹i

vïng nót më réng thay cho vïng nót thuû tÜnh. Vïng nót më réng ®−îc thÓ hiÖn nh−

trong h×nh 2.11. Vïng nót më réng ®−îc ®Þnh nghÜa lµ phÇn bª t«ng ®−îc bao bëi

çc biªn cña bÒ réng thanh chèng, bÒ réng thanh gi»ng vµ bÒ réng çc tÊm Ðp mÆt.

ViÖc yªu cÇu trôc cña çc phÇn tö giµn vµ cña t¶i träng gÆp nhau t¹i mét ®iÓm sÏ

¶nh h−ëng tíi chÝnh kÝch th−íc cña çc phÇn tö giµn ch¼ng h¹n nh− khi cèt thÐp

chÞu kÐo chØ gåm mét líp ®Æt qu¸ gÇn mÆt d−íi dÇm, th× kÝch th−íc cña vïng nót

gi¶m vµ lµm cho kÝch th−íc cña thanh chèng chÞu nÐn gi¶m vµ kh¶ n¨ng chÞu lùc

cña dÇm bÞ ®¸nh gi¸ thÊp.

H×nh 2.11: Vïng nót më réng (a) mét líp cèt thÐp (b) nhiÒu líp cèt thÐp

C1

w1

C2

w2

C3

w3

(a) Nót CCC

C

C

T

(b) Nót CCT

(a)

C

T

wt

wbchiÒu dµi neo thÐp

w cosθ

w sinθ

t

t

θ

tw cosθ

θ

tw sinθ

chiÒu dµi neo thÐp

(b)

C

tw

bw

T

C

C

47

2.2.3.4. Qu¹t chÞu nÐn

Qu¹t chÞu nÐn ®−îc t¹o thµnh trong çc vïng D (h×nh 2.12), vÝ dô nh− d−íi çc

lùc tËp trung hoÆc trªn çc gèi ®ì. Qu¹t chÞu nÐn gåm mét sè çc thanh chèng chÞu

nÐn táa ra tõ ®iÓm ®Æt t¶i träng tËp trung hoÆc ph¶n lùc gèi ®ì, cã t¸c dông ph©n

phèi çc lùc nµy tíi mét sè cèt ®ai.

2.2.3.5. Vïng chÞu nÐn xiªn

Vïng chÞu nÐn xiªn ®−îc t¹o thµnh trong vïng B. Vïng chÞu nÐn xiªn ®−îc t¹o

thµnh tõ çc thanh chèng xiªn song song chÞu nÐn cã t¸c dông truyÒn lùc tõ cèt ®ai

nµy sang cèt ®ai kia. H×nh 2.12 thÓ hiÖn qu¹t chÞu nÐn xiªn vµ vïng chÞu nÐn xiªn.

H×nh 2.12: Vïng chÞu nÐn vµ qu¹t chÞu nÐn

*Gi¸ trÞ gãc θ trong ph¹m vi vïng chÞu nÐn:

Khi dÇm bª t«ng cèt thÐp cã cèt thÐp ®ai chÞu t¶i bÞ ph¸ háng, tho¹t ®Çu çc vÕt

nøt xiªn ph¸t triÓn ë gãc 350 ®Õn 450 so víi ph−¬ng n»m ngang. Khi t¶i träng t¸c

dông t¨ng, gãc cña øng suÊt nÐn cã thÓ c¾t ngang qua mét sè vÕt nøt. §Ó ®iÒu nµy

x¶y ra, ph¶i tån t¹i sù cµi khãa gi÷a çc h¹t cèt liÖu th«.

Giíi h¹n cho phÐp cña gãc θ lµ: 0,5 ≤ cot θ ≤ 2,0 (θ = 260 ®Õn 640) theo tiªu

chuÈn Thôy SÜ. Giíi h¹n nµy ®−îc lùa chän ®Ó h¹n chÕ ®é réng vÕt nøt. Theo Tiªu

chuÈn mÉu cña ñy ban bª t«ng Ch©u ¢u (European Concrete Committee's Model

Code) cho phÐp: 3/5 ≤ cotθ ≤ 5/3 (θ = 310 ®Õn 590). Dùa trªn sù ph©n tÝch t−¬ng hîp,

Collins vµ Mitchell [15] ®· ®−a ra çc giíi h¹n mµ cã thÓ ®¬n gi¶n hãa thµnh:

qu¹t chÞu nÐn

vïng chÞu nÐn qu¹t chÞu nÐn

θ

θ

48

θmin = 10 + 110

jdbf

V

wc

u

'φ ®é (0) (2.31a)

θmax = 90 - θmin ®é (0) (2.31b)

Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, gi¸ trÞ cña θ nªn trong kho¶ng 250 ≤ θ ≤ 650. NÕu gi¸

trÞ θ nhá sè l−îng cèt thÐp ®ai gi¶m nh−ng lµm t¨ng øng suÊt nÐn trong th©n dÇm.

2.2.4. Çc d¹ng ph¸ ho¹i cña m« h×nh chèng-gi»ng

Mét giµn c©n b»ng chÞu t¶i träng cã thÓ bÞ ph¸ ho¹i theo çc çch sau:

- Do nÐn vì thanh chèng chÞu nÐn.

- Do nÐn vì nót.

- Do ch¶y cèt thÐp chÞu kÐo dÉn ®Õn h×nh thµnh c¬ cÊu.

C¶ ba kiÓu ph¸ ho¹i chÝnh trªn ®©y ®· ®−îc quan s¸t qua çc thÝ nghiÖm. Nªn

thiÕt kÕ kÕt cÊu sao cho tr−êng hîp ph¸ ho¹i do ch¶y cèt thÐp chÞu kÐo x¶y ra tr−íc

®Ó tr¸nh hiÖn t−îng ph¸ ho¹i ®ét ngét. Ngoµi ra khi thiÕt kÕ cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p

®¶m b¶o kÕt cÊu kh«ng bÞ ph¸ háng çc nguyªn nh©n phô sau ®©y: vì bª t«ng do Ðp

mÆt, neo thÐp gi»ng kh«ng ®ñ vµ thanh chèng bÞ nøt däc do øng suÊt kÐo ngang.

2.2.5. Quy tr×nh thiÕt kÕ vïng D theo ph−¬ng ph¸p chèng-gi»ng [5], [7].

Quy tr×nh thiÕt kÕ vïng D bao gåm çc b−íc sau ®©y:

1. X¸c ®Þnh vµ t¸ch çc vïng D.

2. TÝnh çc lùc t¸c dông trªn biªn cña vïng D.

3. Chän m« h×nh giµn ®Ó truyÒn lùc qua vïng D. Trôc cña çc thanh chèng vµ

gi»ng ®−îc chän sao cho gÇn víi trôc cña çc tr−êng øng suÊt kÐo vµ nÐn. Gi¶i

bµi to¸n giµn ®Ó x¸c ®Þnh çc lùc trong çc thanh chèng vµ gi»ng.

4. X¸c ®Þnh kÝch th−íc çc thanh chèng vµ nót sao cho chóng ®ñ kh¶ n¨ng chÞu

çc lùc tÝnh ®−îc ë b−íc 3. Chän cèt thÐp cho thanh gi»ng theo lùc tÝnh ®−îc ë

b−íc 3 vµ ®¶m b¶o cèt thÐp ®−îc neo ®ñ vµo vïng nót.

Qua çc b−íc thiÕt kÕ vïng D nãi trªn cã thÓ thÊy r»ng: giµn ®−îc c©n b»ng

d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc (b−íc 3) vµ øng suÊt trong çc thanh chèng vµ gi»ng

nhá h¬n øng suÊt giíi h¹n (b−íc 4). Do vËy m« h×nh chèng-gi»ng tu©n theo ®Þnh lý

49

cËn d−íi cña lý thuyÕt dÎo. Th«ng th−êng, çc b−íc trªn ®−îc lÆp l¹i mét vµi lÇn

tr−íc khi kÕt qu¶ héi tô.

Ph−¬ng ph¸p chèng-gi»ng ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ kh¶

n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu, ng−êi thiÕt kÕ cÇn tu©n theo çc ®iÒu kiÖn cña tr¹ng th¸i

giíi h¹n vÒ sö dông. §é vâng cña kÕt cÊu cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh qua ph©n tÝch ®µn

håi m« h×nh chèng-gi»ng.

§Ó x¸c ®Þnh kÝch th−íc cña thanh chèng nÐn vµ nót tõ çc lùc ®· biÕt, ta cÇn

ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong thanh chèng vµ vïng nót.

2.2.6. Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh chèng [5], [6], [7].

Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh chèng bª t«ng lµ:

Fs = fce.Ac (2.32)

Trong ®ã:

Fs: kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh chèng.

Ac: diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang nhá nhÊt cña thanh chèng (lµ gi¸ trÞ

nhá h¬n cña diÖn tÝch tiÕt diÖn ë hai ®Çu thanh).

fce = v.f'c: lµ c−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong thanh

chèng, v: hÖ sè hiÖu qu¶.

Theo ph©n tÝch ë môc 2.2.2, ph−¬ng ph¸p chèng-gi»ng dùa trªn ®Þnh lý cËn d−íi

cña lý thuyÕt dÎo, trong ®ã gi¶ thiÕt r»ng c¶ cèt thÐp vµ bª t«ng ®Òu lµ vËt liÖu dÎo lý

t−ëng. Cèt thÐp cã thÒm ch¶y râ rµng, cã çc ®Æc tr−ng h×nh häc, c¬ häc ®−îc x¸c

®Þnh cô thÓ, do vËy kh¶ n¨ng chÞu lùc cña cÊu kiÖn bÞ ph¸ ho¹i do ch¶y cèt thÐp cã

thÓ ®−îc x¸c ®Þnh t−¬ng ®èi chÝnh x¸c. §èi víi thanh chèng bª t«ng vµ kh¶ n¨ng

chÞu nÐn cña nã th× kh«ng ph¶i nh− vËy, v× trong thùc tÕ bª t«ng kh«ng ph¶i lµ vËt

liÖu dÎo lý t−ëng. §Ó xÐt ®Õn gi¶ thiÕt kh«ng ®−îc hîp lý bª t«ng lµ vËt liÖu dÎo lý

t−ëng, mét hÖ sè hiÖu qu¶ ν (th−êng nhá h¬n ®¬n vÞ) ®−îc ¸p dông ®èi víi c−êng ®é

chÞu nÐn ®Æc tr−ng cña bª t«ng f'c. HÖ sè hiÖu qu¶ nµy xÐt ®Õn sù mÒm ®i cña bª

t«ng t¹i biÕn d¹ng lín h¬n biÕn d¹ng t−¬ng øng víi øng suÊt ®Ønh vµ çc yÕu tè lµm

gi¶m c−êng ®é cña thanh chèng bª t«ng nh− sù h×nh thµnh vÕt nøt däc do øng suÊt

kÐo ngang, cèt thÐp ®ai c¾t qua vµ çc vÕt nøt cã s½n. Ngoµi ra, ®Ó ®¶m b¶o cèt thÐp

50

ch¶y tr−íc khi bª t«ng bÞ ph¸ ho¹i cÇn ph¶i cã mét giíi h¹n vÒ øng suÊt trong bª

t«ng thanh chèng. HÖ sè hiÖu qu¶ còng nh»m ®¶m b¶o yªu cÇu nµy.

Cho ®Õn nay, ®· cã nhiÒu c«ng tr×nh cña çc nhµ khoa häc ®Ò xuÊt çc c«ng

thøc x¸c ®Þnh hÖ sè hiÖu qu¶. Çc kÕt qu¶ nµy kh«ng thèng nhÊt víi nhau. Dùa trªn

ph©n tÝch dÎo, Nielsen vµ céng sù (1978) ®Ò xuÊt quan hÖ:

ν = 200

7,0

'

cf− , víi f'c tÝnh theo ®¬n vÞ MPa (2.32a)

ν = 29000

7,0

'

cf− , víi f'c tÝnh theo ®¬n vÞ psi (2.32b)

Tiªu chuÈn óc AS3600 dïng c«ng thøc trªn nh−ng cã ®iÒu chØnh, hÖ sè hiÖu

qu¶ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

ν = 200

8,0

'

cf− , víi f'c tÝnh theo ®¬n vÞ MPa (2.34a)

ν = 29000

8,0

'

cf− , víi f'c tÝnh theo ®¬n vÞ psi (2.34b)

C«ng thøc trªn biÓu diÔn hÖ sè hiÖu qu¶ lµ hµm cña c−êng ®é chÞu nÐn ®Æc tr−ng

cña bª t«ng f'c. NhiÒu nhµ khoa häc nhËn thÊy c«ng thøc trªn kh«ng hîp lý. Theo

c«ng thøc nµy, víi bª t«ng cã c−êng ®é chÞu nÐn 50MPa th× hÖ sè hiÖu qu¶ tÝnh

®−îc lµ ν = 0,55, trong khi víi bª t«ng cã c−êng ®é 100MPa th× ν = 0,3. Nh− vËy,

khi c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng t¨ng gÊp ®«i th× c−êng ®é hiÖu qu¶ chØ t¨ng 9%.

Ngoµi ra, quan hÖ nµy kh«ng phï hîp víi thùc nghiÖm.

N¨m 1993, Foster vµ Warwick [6] ®· kh¶o s¸t hÖ sè hiÖu qu¶ cho bª t«ng cã

c−êng ®é chÞu nÐn dÆc tr−ng tõ 20MPa ®Õn 100MPa vµ ®−a ra çc quan hÖ:

ν = 85,018,072,0500

25,1

2'

≤

+

−−

d

a

d

af c khi 2<d

a (2.35a)

ν = 500

53,0

'

cf− khi 2≥

d

a (2.35b)

Foster vµ Warwick ®· tiÕn hµnh ph©n tÝch çc cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp theo

ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n víi çc tham sè ®−îc kh¶o s¸t lµ c−êng ®é chÞu nÐn

bª t«ng f'c, tû lÖ nhÞp chÞu c¾t trªn chiÒu cao a/d, vµ hµm l−îng cèt thÐp däc vµ cèt

51

®ai th¼ng ®øng. KÕt qu¶ kh¶o s¸t cho thÊy çc tham sè ¶nh h−ëng chñ yÕu tíi hÖ sè

hiÖu qu¶ cña bª t«ng lµ c−êng ®é bª t«ng vµ tû lÖ nhÞp chÞu c¾t trªn chiÒu cao nh−

®−îc biÓu thÞ ë ph−¬ng tr×nh trªn. Sù so s¸nh víi çc sè liÖu thùc nghiÖm cho thÊy

quan hÖ nµy mÆc dï vÉn ch−a thËt phï hîp víi thùc nghiÖm, nh−ng kÕt qu¶ ®−îc c¶i

thiÖn h¬n nhiÒu so víi c«ng thøc cña tiªu chuÈn AS3600.

N¨m 1985, Marti ®Ò nghÞ mét gi¸ trÞ trung b×nh cña hÖ sè hiÖu qu¶ ν = 0,6 cho

tÊt c¶ çc lo¹i thanh chèng vµ vïng nót, trong khi ®ã Rogowsky cho r»ng viÖc lùa

chän mét m« h×nh chèng-gi»ng hîp lý quan träng h¬n viÖc chän mét gi¸ trÞ ν nµo

®ã. NÕu m« h×nh chèng-gi»ng ®−îc chän kh¸c nhiÒu so víi tr−êng øng suÊt ph©n bè

®µn håi, kÕt cÊu sÏ kh«ng ®ñ dÎo ®Ó ph©n phèi néi lùc, do vËy giµn cã thÓ bÞ ph¸

ho¹i sím. §iÒu nµy ®ång nghÜa víi viÖc gi¸ trÞ ν sÏ thÊp. Rogowsky ®Ò nghÞ gi¸ trÞ ν

= 0,85.

Dùa vµo hµng lo¹t thÝ nghiÖm, Collins vµ Vecchio (1986) ®· nghiªn cøu quan hÖ

c−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng vµ biÕn d¹ng kÐo chÝnh ε1 vu«ng gãc víi

tr−êng øng suÊt nÐn chÝnh vµ ®−a ra çc c«ng thøc [6]:

85,01708,0

1

1

≤+

=ε

ν (2.36)

trong ®ã ®iÒu kiÖn t−¬ng thÝch vÒ biÕn d¹ng ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh biÕn d¹ng kÐo

chÝnh:

ε1 = εs + (εs + ε2).cot g2αs

trong ®ã:

εs: biÕn d¹ng trong thanh gi»ng chÞu kÐo,

ε2: biÕn d¹ng cña thanh chèng chÞu nÐn khi bÞ ph¸ ho¹i ®−îc lÊy b»ng

-0,0025.

αs: gãc gi÷a thanh chèng vµ thanh gi»ng chÞu kÐo c¾t qua thanh

chèng.

Quy ph¹m Canada 1984 vµ AASHTO LRFD 1999 dïng c«ng thøc nµy.

N¨m 1991, dùa trªn çc kÕt qu¶ thÝ nghiÖm, Bergmeister vµ céng sù ®Ò nghÞ

c«ng thøc tÝnh c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng cã c−êng ®é tõ 20MPa ®Õn 80MPa

[6], trong c«ng thøc nµy f'c tÝnh theo ®¬n vÞ MPa:

52

'

'

25,15,0 c

c

ce ff

f

+= (2.37)

N¨m 1997, MacGregor ph¸t triÓn c«ng thøc cña Bergmeister vµ ®−a ra c«ng

thøc tÝnh hÖ sè hiÖu qu¶:

ν = ν1. ν2 (2.38)

trong ®ã:

ν2 = 0,55 + '

25,1

cf, f'c tÝnh theo ®¬n vÞ MPa;

ν1: hÖ sè phô thuéc vµo kiÓu ph¸ ho¹i cña thanh chèng, ν1 = 0,65 trong

tr−êng hîp thanh chèng bÞ ph¸ ho¹i do nøt däc thanh do kh«ng bè trÝ

cèt thÐp th©n dÇm kh«ng chÕ vÕt nøt, ν1 = 0,8 trong tr−êng hîp thanh

chèng bÞ nÐn vì khi cÊu kiÖn ®−îc bè trÝ cèt thÐp th©n dÇm khèng chÕ

vÕt nøt däc thanh chèng.

Quy ph¹m Ch©u ¢u EC2, phÇn 1 (1991) tÝnh c−êng ®é hiÖu qu¶ cña thanh

chèng bª t«ng theo c«ng thøc:

fd max = ν.fcd

trong ®ã:

fcd: c−êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n, fcd = fck/1,5

ν: hÖ sè hiÖu qu¶, ν = 0,7 - fck/200 víi fck tÝnh theo ®¬n vÞ MPa;

fck: c−êng ®é chÞu nÐn ®Æc tr−ng cña mÉu l¨ng trô (xÊp xØ 0,9f'c).

Alshegeir vµ Ramirez (1990) ®Ò nghÞ dïng c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong

thanh chèng xÐt tíi sù h¹n chÕ në cña bª t«ng, sù nhiÔu lo¹n do vÕt nøt g©y ra [6].

C¸c gi¸ trÞ c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong thanh chèng ®−îc tæng hîp

trong b¶ng 2.1.

53

B¶ng 2.1: C−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong thanh chèng

C−êng ®é

chÞu nÐn hiÖu

qu¶ cña BT

Thanh chèng bª t«ng Ng−êi ®Ò xuÊt

0,85f'c H×nh l¨ng trô chÞu nÐn mét trôc kh«ng bÞ nhiÔu lo¹n Schlaich vµ

céng sù (1987)

0,68f'c BiÕn d¹ng kÐo hoÆc/vµ cèt thÐp vu«ng gãc víi trôc

thanh chèng cã thÓ g©y nøt däc thanh chèng, bÒ

réng vÕt nøt b×nh th−êng.

Schlaich vµ

céng sù (1987)

0,51f'c BiÕn d¹ng kÐo g©y ra vÕt nøt nghiªng hoÆc/vµ cèt

thÐp nghiªng mét gãc víi trôc cña thanh chèng. Schlaich vµ

céng sù (1987)

0,34f'c VÕt nøt nghiªng cã bÒ réng lín. VÕt nøt nghiªng

xuÊt hiÖn do m« h×nh chèng-gi»ng ®−îc chän kh¸c

so víi çc luång øng suÊt theo ph©n tÝch ®µn håi.

Schlaich vµ

céng sù (1987)

0,85f'c Çc thanh chèng trong cÊu kiÖn ®−îc bè trÝ cèt ®ai

tèi thiÓu, nèi trùc tiÕp tõ t¶i träng tËp trung tíi gèi

®ì víi tû lÖ nhÞp chÞu c¾t trªn chiÒu cao nhá h¬n 2.

Alshegeir vµ

Ramirez (1990)

0,75f'c Çc thanh chèng t¹o nªn c¬ chÕ vßm. Alshegeir vµ

Ramirez (1990)

ν2f'c Thanh chèng kh«ng bÞ nøt chÞu øng suÊt mét trôc. MacGregor

(1997)

ν2(0,8)f'c Thanh chèng bÞ nøt däc trong tr−êng øng suÊt nÐn

h×nh chai trong tr−êng hîp cã cèt thÐp bè trÝ ngang

thanh chèng.

MacGregor

(1997)

ν2(0,65)f'c Thanh chèng bÞ nøt däc trong tr−êng øng suÊt nÐn

h×nh chai trong tr−êng hîp kh«ng cã cèt thÐp ngang. MacGregor

(1997)

ν2(0,6)f'c Thanh chèng trong vïng bª t«ng bÞ nøt víi lùc kÐo MacGregor

54

ngang do cèt thÐp ngang g©y ra. (1997)

ν2(0,3)f'c DÇm m¶nh bÞ nøt nhiÒu, vÕt nøt nghiªng 300. MacGregor

(1997)

ν2(0,55)f'c DÇm m¶nh bÞ nøt nhiÒu, vÕt nøt nghiªng 450. MacGregor

Trong b¶ng trªn ν2 = 0,55 + '

1,25,

cf

víi f'c tÝnh theo MPa.

Phô lôc A, Quy ph¹m ACI 318-02 [8] quy ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu lùc danh ®Þnh cña

thanh chèng bª t«ng lµ:

Fns = fcu.Ac

víi fcu lµ c−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong thanh chèng.

fcu = 0,85.βs.f'c

trong ®ã:

0,85: HÖ sè gi¶m c−êng ®é bª t«ng kÓ ®Õn t×nh tr¹ng chÞu lùc

dµi h¹n.

βs = 1 §èi víi thanh chèng l¨ng trô (cã tiÕt diÖn kh«ng ®æi).

βs = 0,75 §èi víi thanh chèng cã diÖn tÝch çc tiÕt diÖn ë gi÷a

thanh lín h¬n hai ®Çu thanh (h×nh chai) vµ cã cèt thÐp

khèng chÕ vÕt nøt däc thanh.

βs = 0,6 §èi víi çc thanh chèng h×nh chai kh«ng cã cèt thÐp

khèng chÕ vÕt nøt däc thanh.

βs = 0,4 §èi víi çc thanh chèng trong cÊu kiÖn chÞu kÐo hoÆc

çnh chÞu kÐo cña cÊu kiÖn.

βs = 0,6 §èi víi tÊt c¶ çc tr−êng hîp cßn l¹i.

2.2.7. Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña vïng nót [5], [6], [7].

Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mét vïng nót ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

Fn = fce.An (2.39)

trong ®ã Fn lµ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña vïng nót, fce lµ c−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña

bª t«ng trong vïng nót, An lµ diÖn tÝch cña mÆt vïng nót lÊy vu«ng gãc víi ph−¬ng

55

cña lùc t¸c dông hoÆc diÖn tÝch cña mÆt c¾t qua vïng nót vu«ng gãc víi ®−êng t¸c

t¸c dông cña hîp lùc lªn mÆt c¾t. Trong tr−êng hîp vïng nót thuû tÜnh ®−îc dïng, râ

rµng An lµ diÖn tÝch çc mÆt vïng nót. Trong tr−êng hîp vïng nót më réng ®−îc

dïng nh− trong h×nh 2.11, mÆt cña çc vïng nót cã thÓ kh«ng vu«ng gãc víi trôc

thanh chèng, do vËy tån t¹i c¶ øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt tiÕp trªn çc mÆt vïng nót.

Trong tr−êng hîp nµy, çc øng suÊt trªn ®−îc thay b»ng øng suÊt ph¸p (øng suÊt

chÝnh) t¸c dông lªn mÆt c¾t ngang Ac cña thanh chèng vu«ng gãc víi trôc thanh

chèng.

Bª t«ng trong vïng nót chÞu tr¹ng th¸i øng suÊt phøc t¹p. C−êng ®é chÞu nÐn

cña bª t«ng trong vïng nót phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè bao gåm (a) nót bÞ h¹n chÕ

në do çc thanh chèng chÞu nÐn, ph¶n lùc hoÆc cèt thÐp ngang, (b) ¶nh h−ëng cña sù

kh«ng t−¬ng thÝch vÒ biÕn d¹ng trong nót khi cèt thÐp chÞu kÐo ®−îc neo trong hoÆc

xuyªn qua vïng nót chÞu nÐn vµ (c) øng suÊt Ðp mÆt t¹i mãc neo khi cèt thÐp chÞu

kÐo ®−îc neo trong vïng nót hoÆc ngay sau vïng nót.

Tiªu chuÈn Canada 1987 giíi h¹n øng suÊt nÐn cña bª t«ng trong vïng nót

kh«ng ®−îc v−ît qu¸ çc gi¸ trÞ sau:

0,85φf'c §èi víi nót ®−îc bao bëi çc thanh chèng chÞu nÐn hoÆc çc

tÊm Ðp mÆt (nót CCC).

0,75φf'c §èi víi nót cã mét thanh gi»ng chÞu kÐo vµo (nót CCT)

0,6φf'c §èi víi nót cã nhiÒu h¬n mét thanh gi»ng neo vµo (nót CTT)

φ lµ hÖ sè an toµn (hÖ sè gi¶m kh¶ n¨ng chÞu lùc).

NÕu bè trÝ çc cèt thÐp ngang trong nót ®Ó chÞu çc øng suÊt kÐo ph¸t sinh th×

c−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong vïng nót sÏ t¨ng, tuy nhiªn ng−êi ta

th−êng kh«ng bè trÝ lo¹i cèt thÐp nµy v× phøc t¹p.

Marti (1985) tr×nh bµy mét çch x¸c ®Þnh øng suÊt trong vïng nót quy tô ba

thanh chèng bª t«ng chÞu nÐn trë lªn. Trong çch tÝnh nµy, çc lùc kÐo trong thanh

gi»ng cã thÓ ®−îc chuyÓn thµnh lùc nÐn t¸c dông ë mÆt xa cña vïng nót. Vïng nót

vÉn ®−îc gi¶ thiÕt chÞu tr¹ng th¸i øng suÊt thuû tÜnh. NÕu bÒ mÆt çc thanh chèng

®−îc chän sao cho øng suÊt trong tÊt c¶ çc thanh chèng ®Òu b»ng -σ th× øng suÊt

trong vïng nót lµ σx = σy = σ1 = σ2 = -σ, τxy = 0, σz = σ3 = 0 vµ çc c¹nh cña vïng

56

nót vu«ng gãc víi çc thanh chèng. Marti ®Ò xuÊt giíi h¹n cña øng suÊt giíi h¹n cña

øng suÊt bª t«ng trong vïng nót lµ 0,6f'c.

Dùa trªn kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 10 nót CCT vµ 9 nót CTT ®−îc t¸ch riªng biÖt, Jirsa

vµ çc céng sù (1991) ®Ò xuÊt gi¸ trÞ 0,8f'c lµ giíi h¹n øng suÊt cña bª t«ng trong

vïng nót. Schlaich cïng çc céng sù (1985) vµ MacGregor (1997) còng ®−a ra çc

gi¸ trÞ c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong vïng nót. Çc gi¸ trÞ nµy ®−îc cho trong

b¶ng 2.2.

B¶ng 2.2: C−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong vïng nót

C−êng ®é chÞu nÐn

hiÖu qu¶ cña bª t«ng Nót Ng−êi ®Ò xuÊt

0,85f'c Nót CCC Schlaich vµ céng sù (1987)

0,68f'c Nót cã cèt thÐp chÞu kÐo neo

trong hoÆc qua vïng nót

Schlaich vµ céng sù (1987)

ν2f'c Nót CCC MacGregor (1997)

ν2(0,85)f'c Nót CCT MacGregor (1997)

ν2(0,75)f'c Nót CTT MacGregor (1997)

Quy ph¹m ACI 318-02 [8] quy ®Þnh øng suÊt hiÖu qu¶ tÝnh ®−îc trªn mét mÆt

cña vïng nót kh«ng ®−îc v−ît qu¸ gi¸ trÞ sau:

fcu = 0,85βnf'c

trong ®ã:

βn = 1 - Khi nót bÞ giíi h¹n bëi çc thanh chèng vµ çc tÊm Ðp mÆt

βn = 0,8 - Khi nót cã mét thanh gi»ng chÞu kÐo neo vµo

βn = 0,6 - Khi nót cã nhiÒu h¬n mét thanh gi»ng chÞu kÐo neo vµo

Theo ACI 318-02, kh¶ n¨ng chÞu lùc danh ®Þnh cña vïng nót Fnn, ®−îc x¸c ®Þnh

theo c«ng thøc: Fnn = fcuAn

trong ®ã:

fcu: c−êng ®é chÞu nÐn hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong vïng nót

An: ®−îc gi¶i thÝch trong c«ng thøc (2.39)

57

§iÒu kiÖn chÞu lùc cña nót sÏ ®¶m b¶o khi: Fu ≤ φFnn

víi φ lµ hÖ sè gi¶m kh¶ n¨ng chÞu lùc lÊy b»ng 0,75 ®èi víi c¸c phÇn tö cña m« h×nh

chèng-gi»ng.

2.1.8. Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh gi»ng [5], [6], [7].

Sau khi tÝnh ®−îc lùc t¸c dông Nu trong thanh gi»ng chÞu kÐo tõ c¸c ®iÒu kiÖn

c©n b»ng cña m« h×nh chèng-gi»ng, diÖn tÝch cèt thÐp ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

φFnt = φAstfy ≥ Nu (2.40)

trong ®ã:

Fnt: c−êng ®é danh ®Þnh cña thanh gi»ng;

Ast: diÖn tÝch tiÕt diÖn cèt thÐp thanh gi»ng;

φ: hÖ sè gi¶m kh¶ n¨ng chÞu lùc (Quy ph¹m ACI 318-02 lÊy φ = 0,75)

CÇn chó ý r»ng t©m cña diÖn tÝch cèt thÐp ph¶i trïng víi trôc cña thanh gi»ng

trong m« h×nh chèng-gi»ng. Khi thiÕt kÕ, chiÒu réng hiÖu qu¶ cña thanh gi»ng wt

phô thuéc vµo sù bè trÝ cèt thÐp däc:

1. NÕu cèt thÐp trong thanh gi»ng chØ cã mét líp, cã thÓ lÊy wt b»ng ®−êng

kÝnh cña thanh thÐp céng víi hai lÇn chiÒu dµy líp b¶o vÖ (xem h×nh 2.11a).

2. Giíi h¹n cña bÒ réng hiÖu qu¶ cña thanh gi»ng cã thÓ ®−îc lÊy b»ng chiÒu

réng t−¬ng øng trong nót thuû tÜnh wt,max = Fnt/fcu. NÕu wt,max lín h¬n gi¸ trÞ

®−îc tÝnh trong ®iÓm 1 th× cèt thÐp thanh gi»ng cÇn ®−îc bè trÝ thµnh nhiÒu

líp trªn toµn bé chiÒu réng nh− trong h×nh 2.11b.

Mét ®iÒu quan träng khi thiÕt kÕ vïng D lµ ph¶i neo thanh gi»ng chÞu kÐo ®Ó cã

thÓ huy ®éng ®−îc øng suÊt yªu cÇu trong cèt thÐp. Thanh gi»ng trong h×nh 2.11 cÇn

ph¶i ®−îc neo ®ñ ®Ó øng suÊt trong cèt thÐp t¹i mÆt trong gèi ®ì cã thÓ ®¹t tíi øng

suÊt yªu cÇu (fy) mµ kh«ng bÞ tôt neo. Cèt thÐp cã thÓ ®−îc neo b»ng uèn mãc, tÊm

Ðp mÆt hoÆc neo th¼ng ®ñ chiÒu dµi.

Phô lôc A, ACI 318-02 quy ®Þnh cèt thÐp thanh gi»ng ph¶i ®−îc neo qua vïng

nót theo quy ®Þnh. §o¹n neo thÐp ®−îc tÝnh tõ ®iÓm giao nhau cña biªn vïng nót më

réng vµ ®−êng t©m cña diÖn tÝch cèt thÐp thanh gi»ng nh− trong h×nh 2.11.

58

2.1.9. TÝnh to¸n thiÕt kÕ dÇm cao sö dông m« h×nh chèng - gi»ng [7].

TÝnh to¸n, thiÕt kÕ dÇm cao sö dông m« h×nh chèng - gi»ng bao gåm viÖc bè trÝ

mét giµn truyÒn çc t¶i träng cÇn thiÕt. Mét khi ®· t×m ra ®−îc mét giµn tho¶n m·n,

çc mèi nèi vµ çc cÊu kiÖn cña giµn ph¶i ®−îc thiÕt kÕ chi tiÕt ®Ó truyÒn çc lùc cÇn

thiÕt, çc kÝch th−íc tæng thÓ cña giµn ph¶i ®¹t ®Õn møc sao cho toµn bé giµn võa

khÝt bªn trong dÇm vµ cã líp ngoµi t−¬ng xøng.

Qui tr×nh thiÕt kÕ dÇm cao theo m« h×nh chèng gi»ng ®−îc tr×nh bµy theo çc

b−íc sau:

B−íc 1: X¸c ®Þnh kÝch th−íc h×nh häc cña dÇm.

Chän s¬ bé chiÒu cao dÇm sao cho kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña dÇm cao kh«ng v−ît

qu¸ (5/6) bdf c

' (theo quy ph¹m ACI 318-02 )

B−íc 2: KiÓm tra ®iÒu kiÖn Ðp mÆt d−íi t¶i träng vµ t¹i gèi ®ì.

a. KiÓm tra ®iÒu kiÖn Ðp mÆt t¹i gèi ®ì:

C−êng ®é chÞu Ðp mÆt thiÕt kÕ (theo ®iÒu 10.17, ACI 318-02) yªu cÇu ph¶i lín

h¬n ph¶n lùc t¹i gèi tùa: ,.(0,85. )

c cf A Rφ ≥

b. KiÓm tra ®iÒu kiÖn Ðp mÆt d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngoµi:

C−êng ®é chÞu Ðp mÆt thiÕt kÕ (theo ®iÒu 10.17, ACI 318-02) yªu cÇu ph¶i lín

h¬n t¸c dông cña t¶i träng ngoµi: ,.(0,85. )

c cf A Pφ ≥

Trong ®ã: ,

cf : c−êng ®é chÞu nÐn ®Æc tr−ng cña bª t«ng.

cA : DiÖn tÝch tÊm Ðp mÆt.

φ : HÖ sè gi¶m c−êng ®é Ðp mÆt.

P : T¶i träng ngoµi; R : Ph¶n lùc t¹i gèi tùa.

B−íc 3: Lùa chän m« h×nh chèng gi»ng.

ViÖc lùa chän mét m« h×nh chèng-gi»ng hîp lý cã ý nghÜa rÊt quan träng trong

viÖc thiÕt kÕ kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp theo ph−¬ng ph¸p chèng-gi»ng. M« h×nh

59

chèng-gi»ng hîp lý lµ m« h×nh ph¶n ¸nh ®óng çc luång néi lùc trong kÕt cÊu do t¶i

träng ngoµi g©y ra.

B−íc 4: TÝnh çc lùc trong çc thanh giµn vµ kÝch th−íc çc thanh giµn.

Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng fce ®−îc x¸c ®Þnh theo

çc c«ng thøc cña MacGregor cho trong çc B¶ng 2.1 vµ 2.2:

fce = υ1.υ2.f'c

trong ®ã: υ1 lµ gi¸ trÞ phô thuéc vµo kiÓu ph¸ ho¹i thanh chèng.

υ2 = 0,55 + 1,25/'

cf

S¬ bé chän kÝch th−íc çc thanh giµn, tõ m« h×nh giµn, c©n b»ng nót x¸c ®Þnh

®−îc lùc nÐn trong thanh chèng xiªn vµ lùc kÐo trong çc thanh gi»ng.

Tõ çc ®iÒu kiÖn c©n b»ng ta x¸c ®Þnh ®−îc kÝch th−íc çc thanh dµn yªu cÇu sau

®ã lùa chän l¹i kÝch th−íc ®ã sao cho hîp lÝ qua ®ã vÏ ®−îc m« h×nh chèng gi»ng

®−îc theo tû lÖ.

B−íc 5: TÝnh lùc trong thanh gi»ng, chän vµ bè trÝ cèt thÐp däc.

Tõ m« h×nh chèng gi»ng theo tû lÖ, x¸c ®Þnh ®−îc lùc kÐo trong thanh gi»ng qua

®ã tÝnh ®−îc diÖn tÝch cèt thÐp yªu cÇu.

B−íc 6: Bè trÝ cèt thÐp khèng chÕ vÕt nøt cho thanh chèng xiªn.

TÝnh cèt thÐp th©n dÇm tèi thiÓu ®Ó khèng chÕ vÕt nøt däc thanh chèng xiªn:

1)cossin(4

'≥+ θθρ wyvwvwyhwh

c

fpff

Trong ®ã: ρwh vµ ρwv lÇn l−ît lµ hµm l−îng cèt thÐp th©n dÇm ®Æt theo ph−¬ng

n»m ngang vµ theo ph−¬ng ®øng; fwyh vµ fwyv lÇn l−ît lµ giíi h¹n ch¶y cña cèt thÐp

th©n dÇm theo ph−¬ng n»m ngang vµ ph−¬ng th¼ng ®øng.

60

Ch−¬ng iii:

vÝ dô tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp

so s¸nh vµ kÕt luËn

3.1. vÝ dô tÝnh to¸n dÇm cao bª t«ng cèt thÐp

Trong ph¹m vi luËn v¨n chØ xÐt dÇm cao ®¬n gi¶n, kh«ng khoÐt lç, chÞu uèn

ngang ph¼ng. T¶i träng trªn dÇm lÇn l−ît lµ 1 lùc tËp trung, 2 lùc tËp trung t−¬ng

øng lµ çc vÝ dô 1 vµ vÝ dô 2, (®èi víi tr−êng hîp cét ®Æt trªn dÇm, cßn nh− tr−êng

hîp dÇm ®ì v¸ch øng víi t¶i ph©n bè cã thÓ ®−a ®−îc vÒ tr−êng hîp t¶i tËp trung

nh− trªn). §iÒu kiÖn biªn lµ çc liªn kÕt khíp, tuy r»ng kh«ng hoµn toµn gÇn víi

thùc tÕ (do ®a phÇn çc dÇm cao ®−îc liªn kÕt ngµm víi cét vµ v¸ch) nh−ng do môc

®Ých luËn v¨n chØ lµ so s¸nh 2 ph−¬ng ph¸p tÝnh nªn ®¬n gi¶n hãa ®i.

Çc vÝ dô lÇn l−ît ®−îc tÝnh to¸n theo 2 ph−¬ng ph¸p: ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u

h¹n vµ ph−¬ng ph¸p sö dông m« h×nh chèng gi»ng. Sau khi thùc hiÖn tÝnh to¸n cã so

s¸nh kÕt qu¶ vµ rót ra nhËn xÐt gi÷a 2 ph−¬ng ph¸p trªn.

Trong ph−¬ng ph¸p PTHH dïng phÇn mÒm Sap v9.03 ®Ó t×m øng suÊt - biÕn

d¹ng trong dÇm cao, sau ®ã dïng çc c«ng thøc cña søc bÒn vËt liÖu ®Ó tÝnh cèt thÐp.

Çc th«ng sè khai b¸o trong qu¸ tr×nh sö dông phÇn mÒm Sap v9.03 vµ çc yªu cÇu

vÒ th«ng sè ®Æc tr−ng vËt liÖu, ®iÒu kiÖn biªn, çch chia phÇn tö dÇm ®· ®−îc tr×nh

bµy trong môc 2.1.2.2 cña ch−¬ng II.

Ph−¬ng ph¸p sö dông m« h×nh chèng gi»ng dïng çc c«ng thøc vµ lý thuyÕt ®·

tr×nh bµy trong môc 2.2 cña ch−¬ng II.

3.1.1. ThiÕt kÕ dÇm chÞu mét lùc tËp trung.

Yªu cÇu:

- ThiÕt kÕ dÇm cao bª t«ng cèt thÐp nhÞp 5m, chÞu lùc nh− h×nh vÏ 3.1. T¶i träng

tÝnh to¸n P = 5000 KN. C−êng ®é bª t«ng f'c = 30 MPa, c−êng ®é thÐp fy = 420

MPa. BÒ réng dÇm b = 500mm, chiÒu cao dÇm h = 2000mm. TÊm Ðp mÆt d−íi t¶i

träng cã kÝch th−íc 800x450mm vµ tÊm Ðp mÆt t¹i gèi ®ì cã kÝch th−íc

400x500mm.

61

2000

200 200

R=2500 KN R=2500 KN

2500 2500

5400

P=5000 KN800x450mm

2000

500

400x500mm400x500mm

H×nh 3.1: DÇm cao chÞu mét lùc tËp trung

3.1.1.1 Theo ph−¬ng ph¸p PhÇn tö h÷u h¹n:

- ®Ó x¸c ®Þnh øng suÊt - biÕn d¹ng trong dÇm cao ta x©y dùng m« h×nh phÇn tö

dÇm vµ dïng ch−¬ng tr×nh Sap 9.03 ®Ó thùc hiÖn tÝnh néi lùc.

- Sau khi cã ®−îc kÕt qu¶ néi lùc dïng c¸c c«ng thøc cña SBVL ®Ó tÝnh to¸n vµ

sau ®ã bè trÝ cèt thÐp.

a. S¬ ®å kÕt cÊu:

H×nh 3.2: S¬ ®å kÕt cÊu

H×nh 3.3: S¬ ®å kÕt cÊu trong Sap

5000

25002500

P

62

2000

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,5 2,0 2,7

-28,19

2,47

0,41

0,1

0,14 -2,3

-4,1

-3,6

-14,6

-282,7

-3,5

-30,2

-18,86

-17,4

18,4 54,7

19,2

-13,1

-43,5

-50,4

86,3

34,2

-1,67

-29,8

-405,3

X

YP=5000 KN

b. C¸c biÓu ®å øng suÊt:


σ

VÞ trÝ trªn nhÞp dÇm (m) øng suÊt ( )2

/x

kg cmσ 0 0,5 1,5 2,0 2,7

2,0 0,14 -2,3 -3,5 -50,4 -405,3

1,5 0,1 -4,1 -30,2 -43,5 -29,8

1,0 0,41 -3,6 -18,86 -13,1 -1,67

0,5 2,47 -14,6 -17,4 19,2 34,2 VÞ trÝ trªn

chiÒu cao dÇm

0 -28,19 -282,7 18,4 54,7 86,3


σ trªn 1/2 nhÞp dÇm



63

-9,4

-0,4

2000

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,5 2,0 2,7

X

YP=5000 KN

-140,9

-31,5

5,1 9,61,6

-12,1-5,7

-29,2

-9,3-120,4

-25,2 -26,9-47,3

-11,2

-33,6

-36,9

-68,1

-18,7 -2,8

5,3

-8,7 -0,2

-927,9


σ


/y

kg cmσ 0 0,5 1,5 2,0 2,7

2,0 5,3 -8,7 -0,2 -0,4 -927,9

1,5 -5,7 -12,1 -29,2 -9,3 -120,4

1,0 -25,2 -26,9 -47,3 -11,2 -33,6

0,5 -36,9 -68,1 -18,7 -2,8 -9,4 VÞ trÝ trªn

chiÒu cao dÇm

0 -140,9 -31,5 5,1 9,6 1,6





64

H×nh 3.8: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt kÐo chÝnh Smax

H×nh 3.9: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt nªn chÝnh Smin

c. §¸nh gi¸ quy luËt ph©n bè øng suÊt vµ chuyÓn vÞ:

- BiÓu ®å øng suÊt cña dÇm kh«ng cßn gièng nh− dÇm chÞu uèn th«ng th−êng mµ lµ

mét ®−êng cong bÊt kú tïy theo tõng tiÕt diÖn.

- øng suÊt x

σ t¹i vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung vµ gèi tùa thay ®æi ®ét ngét vµ ®¹t gi¸ trÞ rÊt

lín. T¹i vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung ®¹t øng suÊt nÐn max sau ®ã gi¶m rÊt nhanh ra ®Òu 2

bªn, víi biªn ®é trong kho¶ng 1m mçi bªn. Cßn vÞ trÝ gèi tùa øng suÊt tËp trung ë

65


τ

mÐp trong gèi vµ còng lan ra trong ph¹m vi nhá h¬n kho¶ng <500mm. DÔ dµng

nhËn thÊy h−íng øng suÊt thay ®æi theo chiÒu tõ vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung ®Õn mÐp

trong gèi tùa.

- VÞ trÝ ë gi÷a mÐp d−íi dÇm øng suÊt kÐo x

σ ®¹t max sau ®ã lan ra vµ gi¶m nhanh

trong biªn ®é kho¶ng 1m mçi bªn. Cã thÓ thÊyx

σ ë gi÷a mÐp d−íi dÇm ph©n ra

thµnh 2 vïng kh¸ râ, mçi vïng ph¸t triÓn lªn kho¶ng 0,5m vµ më réng kho¶ng 1m

mçi bªn. Trong ph¹m vi ®ã øng suÊt gi¶m dÇn, nh−ng gi¸ trÞ thay ®æi gi¶m nhanh.

- C¸c gãc dÇm x

σ ®æi dÊu nh−ng kh«ng lín, c¸c øng suÊt nµy dÔ g©y vÆn cho dÇm

nh−ng kh«ng ®¸ng kÓ.

- øng suÊt y

σ trong dÇm chñ yÕu lµ øng suÊt nÐn (mang dÊu ©m). ChØ cã mét vïng

chÞu kÐo rÊt nhá xuÊt hiÖn ë mÆt d−íi, mÆt trªn vµ 2 gãc dÇm. Cµng gÇn gèi tùa, hay

chç ®Æt lùc tËp trung øng suÊt thay ®æi ®ét ngét, t¹o thµnh nh÷ng qu¹t nÐn víi øng

suÊt rÊt lín. y

σ ®¹t max t¹i vÞ trÝ ®Æt P sau ®ã gi¶m rÊt nhanh vµ ®ét ngét xuèng

d−íi chØ trong ph¹m vi <500mm. Vïng gèi tùa còng tËp trung øng suÊt sau ®ã gi¶m

dÇn h−íng vÒ phÝa P.

- øng suÊt xy

τ còng lµ nh÷ng ®−êng cong bÊt kú phô thuéc vµo tiÕt diÖn. øng suÊt

0xy

τ = t¹i vïng gÇn gi÷a nhÞp vµ gÇn xÊp xØ b»ng 0 t¹i mÆt trªn dÇm sau ®ã thay ®æi

66

tõ tõ, cµng ®Õn gÇn gèi tùa vµ chç ®Æt lùc tËp trungxy

τ thay ®æi ®ét ngét vµ ®¹t gi¸ trÞ

max. øng suÊt xy

τ ®æi dÊu t¹i chç ®Æt lùc tËp trung vµ 2 gãc dÇm.

- Trong çc biÓu ®å øng suÊt ®Òu cho thÊy h−íng thay ®æi øng suÊt theo chiÒu tõ vÞ

trÝ ®Æt lùc tËp trung ®Õn vÞ trÝ gèi tùa. PhÇn nµo cho thÊy h×nh ¶nh cña çc thanh

chèng chÞu nÐn trong m« h×nh chèng-gi»ng.

d. TÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp:

- Sau khi tÝnh ®−îc øng suÊt { }σ theo ph−¬ng ph¸p PTHH, theo c«ng thøc cña søc

bÒn vËt liÖu: σ = +. . .kbt x a a bt btF R F R F

- Bá qua kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña bª t«ng: σ

σ = ⇒ =.

. . bt xbt x a a a

a

FF R F F

R

*TÝnh cèt thÐp däc chÞu kÐo:

- Theo b¶ng 3.1 ta tÝnh to¸n cèt thÐp chÞu kÐo cho dÇm cao theo mÆt c¾t ë gi÷a nhÞp

(t¹i vÞ trÝ 2,7m). §Ó an toµn ta lÊy vïng øng suÊt ë gi÷a nhÞp t¹i mÐp dÇm vµ lµ gi¸

trÞ øng suÊt kÐo lín nhÊt trong dÇm: σ = 286,3 /x kg cm ,bè trÝ thÐp trong ph¹m vi

vïng øng suÊt nµy trong kho¶ng h1 = 0,45m.

- DiÖn tÝch cèt thÐp cÇn thiÕt lµ: σ

= = = 2. 45.50.86,369,5( ).

2800bt x

a

a

FF cm

R

- Bè trÝ 3 líp cèt thÐp trong ph¹m vi h1 = 0,45m tõ mÐp d−íi dÇm. Líp thø nhÊt gåm

6φ25, líp thø hai vµ ba lµ 6φ22. Kho¶ng çch tÝnh tõ ®¸y dÇm lÇn l−ît lµ: 120mm,

250mm, 350mm.

- DiÖn tÝch thÐp çc líp: = = 21 6.4,91 29,45( ).sA cm = = = 2

2 3 6.3,80 22,81( ).s sA A cm

- Tæng diÖn tÝch thÐp lµ = + + = + = 21 2 3 29,45 2.22,81 75,07( ).s s s sA A A A cm

- Trªn ®o¹n h2 = 0,5m tiÕp theo lµ vïng øng suÊt thay ®æi gi¶m dÇn, tÝnh to¸n cèt

thÐp cho vïng øng suÊt nµy còng lÊy t¹i mÆt c¾t ë gi÷a nhÞp (t¹i vÞ trÝ x = 2,7m). Gi¸

trÞ øng suÊt ®−îc lÊy an toµn t¹i mÐp d−íi cña vïng nµy σ = 234,2 /x kg cm vµ ®−îc

tÝnh thÐp trong kho¶ng h2 = 0,5m.

67

6 25φ1

6 22φ2

6 22φ21

16φ4a300

16φ5a300

P

R R

1

1

2x6 22φ 2

416φ

a300

1500

2000

1 - 1

700

850

6 25φ

3x4 18φ3

516φ

a300

36 18φ

5000

25002500

550

2000

110230

350


= = = 2. 50.50.34,230,5( ).

2800bt x

a

a

FF cm

R

- Bè trÝ 3 líp cèt thÐp trong ph¹m vi h2 = 0,5m tõ mÐp d−íi dÇm, mçi líp gåm 4φ18

cã = = 21 4.2,54 10,18( ).sA cm Kho¶ng çch tÝnh tõ ®¸y dÇm lÇn l−ît lµ: 550mm,

700mm, 800mm. Tæng diÖn tÝch thÐp lµ = = = 213. 3.10,18 30,53( ).s sA A cm

- Trªn ®o¹n cßn l¹i chñ yÕu lµ øng suÊt nÐn, phÇn øng suÊt nµy do bª t«ng chÞu nªn

cèt thÐp trong phÇn nµy ®−îc bè trÝ cÊu t¹o. Bè trÝ d¹ng ®ai ngang φ16, 4 nh¸nh

kho¶ng çch a = 300mm.

* TÝnh cèt thÐp ®ai däc cho dÇm:

- Trong biÓu ®å øng suÊt σ y ta thÊy t¹i vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung vµ gèi tùa lµ tËp trung

øng suÊt lín, ®©y lµ vïng øng suÊt cã gi¸ trÞ thay ®æi ®ét ngét hay cßn gäi lµ ‘vïng

rèi lo¹n’ øng suÊt. Çc gi¸ trÞ nµy sÏ kh«ng ®−îc dïng ®Ó tÝnh thÐp ®ai cho dÇm cao.

Vïng gi÷a dÇm n¬i mµ øng suÊt æn ®Þnh sÏ ®−îc sö dông ®Ó tÝnh thÐp ®ai.

- LÊy gi¸ trÞ trung b×nh ë gi÷a chiÒu cao dÇm σ = 210,5 /y kg cm ®Ó tÝnh to¸n. Khi ®ã

diÖn tÝch cèt thÐp cÇn thiÕt lµ: σ

= = = 2. 540.50.10,5128,86( ).

2200bt y

a

a

FF cm

R

- Chän ®ai 4 nh¸nh φ16 bè trÝ kho¶ng çch a = 300mm bè trÝ cho dÇm. Khi ®ã diÖn

tÝch thÐp lµ : = =, 24.2,01.540 / 30 144,72( )aF cm


Tr−êng hîp thiÕt kÕ dÇm theo ph−¬ng ph¸p PTHH

68

3.1.1.2 Theo ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng

B−íc 1: Chän chiÒu cao dÇm:

- Quy ph¹m ACI 318-02 quy ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña dÇm cao kh«ng v−ît qu¸

(5/6) bdf c

' . Chän s¬ bé chiÒu cao dÇm sao cho kh¶ n¨ng chÞu c¾t danh ®Þnh cña

dÇm Vn vµo kho¶ng tõ (1/2) bdf c

' ®Õn (2/3) bdf c

' . LÊy c−êng ®é thiÕt kÕ b»ng

c−êng ®é yªu cÇu, ta cã:

Vu = φVn = φ.(1/2 → 2/3) bdf c

'

d = '

(1/ 2 2 / 3)

u

c

V

f bϕ →

víi Vu = P/2 = 2500 KN lµ c−êng ®é chÞu c¾t yªu cÇu, φ = 0,85 lµ hÖ sè gi¶m c−êng

®é chÞu c¾t, t×m ®−îc:

d = 3

2500.10

0,85(1 / 2 2 / 3) 30 .500Mpa mm→

d = [1611mm ÷ 2147mm]

- Chän h = 2000 mm vµ d = 0,9h = 1800 mm.

- Khi ®ã tû lÖ chiÒu dµi nhÞp trªn chiÒu cao L/h = 2,5. DÇm t−¬ng ®èi ng¾n vµ ®é

dèc cña thanh chèng xiªn lín, do vËy thiÕt kÕ dÇm theo ph−¬ng ¸n toµn bé t¶i träng

®−îc truyÒn tíi gèi ®ì qua thanh chèng xiªn.

B−íc 2: KiÓm tra ®iÒu kiÖn Ðp mÆt d−íi t¶i träng vµ t¹i gèi ®ì:

- Ph¶n lùc t¹i c¸c gèi ®ì lµ 2500 KN. Víi tÊm Ðp mÆt cã kÝch th−íc 400x500 (mm),

c−êng ®é chÞu Ðp mÆt thiÕt kÕ (theo ®iÒu 10.17, ACI 318-02) lµ:

φ(0,85.f'c.Ac) = 0,7.0,85.30.103.0,4.0,5

= 3570 KN > 2500 KN → tháa m·n

trong ®ã: φ = 0,7 lµ hÖ sè gi¶m c−êng ®é chÞu Ðp mÆt.

- KiÓm tra c−êng ®é chÞu Ðp mÆt d−íi t¶i träng:

φ(0,85.f'c.Ac) = 0,7.0,85.30.103.0,8.0,45

= 6426 KN > 5000 KN → tháa m·n

69

B−íc 3: Chän m« h×nh chèng-gi»ng

- M« h×nh giµn truyÒn lùc ®−îc thÓ hiÖn nh− h×nh vÏ 3.12:

H×nh 3.12: S¬ ®å tÝnh to¸n

B−íc 4: TÝnh çc lùc trong çc thanh giµn vµ kÝch th−íc çc thanh giµn

- Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng fce ®−îc x¸c ®Þnh theo çc

c«ng thøc cña MacGregor cho trong çc B¶ng 2.1 vµ 2.2:

fce = υ1.υ2.f'c


υ2 = 0,55 + 1,25/'

cf = 0,55 + 1,25/ 30 = 0,78

- S¬ bé chän kÝch th−íc çc thanh giµn:

- Tõ m« h×nh giµn, c©n b»ng nót A, x¸c ®Þnh lùc nÐn trong thanh chèng xiªn lµ:

Fu, AB = 5000/(2.sin35,750) = 4279 KN

- KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh chèng xiªn AB:

φFn, AB = φ.(0,8.υ2.f'c).b.wAB

= 0,85.(0,8.0,78.30.103).0,5.wAB = 7956.wAB > 4279 KN

- Suy ra: wAB > 0,538 m. Chän wAB lµ: 600mm.

- C−êng ®é thiÕt kÕ cña thanh gi»ng AC, φFn,AC, ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng c−êng ®é

yªu cÇu Fu,AC cña thanh gi»ng. Ngoµi ra thanh gi»ng ph¶i ®−îc neo trªn mét vïng

réng wt sao cho c−êng ®é chÞu kÐo yªu cÇu ph¶i nhá h¬n c−êng ®é thiÕt kÕ cña mÆt

neo (mÆt xa) cña nót A, φFnn. Khi ®ã:

φFn, AC = φAyfy ≥ Fu, AC

A C

B

FAC

ABF FBC

2500 2500

5000

2500 KN 2500 KN

5000 KN

70

φFnn = φfceAc = φ(0,85.υ2.f'c)b.wt ≥ Fu,AC

- LÊy c−êng ®é thiÕt kÕ b»ng c−êng ®é yªu cÇu th× c¸nh tay ®ßn jd sÏ ®¹t gi¸ trÞ lín

nhÊt. C©n b»ng lùc kÐo trong thanh AC vµ lùc nÐn trong thanh chèng xiªn AB:

φFu, AB.bwAB.cosθ = φFn, AC = φFnn = φ(0,85.υ2.f'c)bwt

φ(0,8.υ2.f'c)bwAB .cos35,750 = φ(0,85.υ2.f'c)bwt

- Suy ra: wt = (0,8/0,85).wAB.cos35,750 = 458,3 mm. Chän wt = 460mm

- M« h×nh chèng gi»ng ®−îc vÏ theo tû lÖ nh− sau:

H×nh 3.13: M« h×nh chèng-gi»ng theo tû lÖ

- Tõ m« h×nh chèng gi»ng theo tû lÖ, x¸c ®Þnh lùc nÐn trong thanh chèng xiªn lµ:

Fu, AB = 5000/(2.sin33,800) = 4494,01 KN

- C−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong thanh chèng xiªn trong tr−êng hîp cã bè trÝ

cèt thÐp th©n dÇm ®Ó kh«ng chÕ vÕt nøt däc thanh chèng xiªn lµ:

fce = υ1.υ2.f'c = 0,8.0,78.30 = 18,72 MPa

trong ®ã: υ1 = 0,8 khi cã bè trÝ cèt thÐp khèng chÕ vÕt nøt däc thanh chèng.

- Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh chèng xiªn AB:

φFn, AB = φ.fce.Ac = φ.fce.b.wAB

= 0,85.18,72.1000.0,50.0,605 = 4813,38 KN

> 4494,01 KN

nh− vËy thanh chèng ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc.

- C−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng trong c¸c vïng nót ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc

cña MacGregor (b¶ng 2.2):

B

2000

2500

5000

2500

460

400

2500 KN

A FAC

BCF

400

2500 KN

C

2500 KN 2500 KN800

5000 KN

FAB

460

605 605

71

fce = υ1.υ2.f'c

trong ®ã: υ2 = 0,78

υ1 = 1 ®èi víi nót CCC vµ υ1 = 0,85 ®èi víi nót CCT

- Trong tr−êng hîp vïng nót më réng ®−îc sö dông ë ®©y, mÆt cña çc vïng nót

kh«ng vu«ng gãc víi trôc thanh chèng, do vËy tån t¹i c¶ øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt

tiÕp trªn çc mÆt vïng nót. Trong tr−êng hîp nµy, çc øng suÊt trªn ®−îc thay b»ng

øng suÊt ph¸p (øng suÊt chÝnh) t¸c dông lªn mÆt c¾t ngang Ac cña thanh chèng

vu«ng gãc víi trôc thanh chèng. Khi ®ã diÖn tÝch çc mÆt cña vïng nót b»ng diÖn

tÝch tiÕt diÖn cña çc thanh chèng, do vËy kh¶ n¨ng chÞu lùc cña vïng nót trong bµi

to¸n nµy lu«n ®¶m b¶o, kh«ng cÇn kiÓm tra.

B−íc 5: TÝnh lùc trong thanh gi»ng, chän vµ bè trÝ cèt thÐp däc:

- Tõ m« h×nh chèng gi»ng theo tû lÖ, x¸c ®Þnh ®−îc lùc kÐo trong thanh gi»ng lµ:

Ft, AC = 2500/tg33,800 = 3734,46 KN

- DiÖn tÝch cèt thÐp yªu cÇu lµ:

As = Ft, AC/(φfy) = 3734,46.10/(0,85.420) = 104,61 cm2

- Chän 3 líp cèt thÐp mçi líp gåm 6 thanh φ28 (As1 = 6.6,16 = 36,96 cm2) lÇn l−ît

çch ®¸y dÇm 110mm, 230mm vµ 350mm. Khi ®ã: As = 3.36,96 = 110,88 cm2 ®−îc

bè trÝ ®Òu trong kho¶ng 460mm tÝnh tõ ®¸y dÇm.

- Toµn bé cèt thÐp ®−îc uèn 900 vµ neo vµo gèi theo quy ®Þnh. Trong bµi to¸n nµy

cèt thÐp ®−îc neo theo quy ®Þnh cña ACI 318-02. ChiÒu dµi ®o¹n uèn vu«ng gãc lµ

12db = 12.28 = 336 mm (trong ®ã: db lµ ®−êng kÝnh danh ®Þnh cña cèt thÐp chÞu

lùc). ChiÒu dµi neo tÝnh tõ ®iÓm neo (lµ ®iÓm giao nhau cña biªn vïng nót më réng

vµ ®−êng t©m cña diÖn tÝch cèt thÐp thanh gi»ng) ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

ldh = 0,7.'

100

c

b

f

d=

100.280,7.

30 = 357,85 mm

lÊy ldh = 360 mm

72

B−íc 6: Bè trÝ cèt thÐp khèng chÕ vÕt nøt cho thanh chèng xiªn:

- Bè trÝ hai líp cèt thÐp φ16 ®Òu theo ph−¬ng ngang vµ ®øng ë hai mÆt bªn cña dÇm

kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh thÐp lµ 300 mm. Hµm l−îng thÐp tèi thiÓu ®−îc kiÓm tra

theo c«ng thøc cña Foster. Trong ®ã ρwh vµ ρwv lÇn l−ît lµ hµm l−îng cèt thÐp th©n

dÇm ®Æt theo ph−¬ng n»m ngang vµ theo ph−¬ng ®øng; fwyh vµ fwyv lÇn l−ît lµ giíi

h¹n ch¶y cña cèt thÐp th©n dÇm theo ph−¬ng n»m ngang vµ ph−¬ng th¼ng ®øng.

1)cossin(4


c

fpff

0 04 2,01.2 2,01.2.420.sin 33,80 .420.cos33,80

30.50 30.5030

+

= 1,13 ≥ 1

Bè trÝ cèt thÐp cho dÇm:


Tr−êng hîp thiÕt kÕ dÇm theo ph−¬ng ph¸p chèng-gi»ng

6 28φ1

6 28φ2

6 28φ31

16φ4a300

16φ5a300

P

R R

6 28φ2

416φ

a300

516φ

a300

3

1500

2000

1 - 1

1

1

5000

25002500

460

2000

110

230

350

73

6000

20002000

P P

2000

6400

2000

200 200

P

P P

P

20002000 2000

2000

500

450x500mm 450x500mm

450x500mm450x500mm

3.1.2 ThiÕt kÕ dÇm chÞu hai lùc tËp trung

Yªu cÇu: ThiÕt kÕ dÇm cao bª t«ng cèt thÐp nhÞp 6m, chÞu lùc nh− h×nh vÏ d−íi

®©y. C¸c sè liÖu ban ®Çu nh− sau: C−êng ®é bª t«ng f'c = 30 MPa, c−êng ®é thÐp fy

= 420 MPa. T¶i träng PDL = 800 kN, PLL = 400 kN.

H×nh 3.15: DÇm cao chÞu hai lùc tËp trung

3.1.2.1 Theo ph−¬ng ph¸p PhÇn tö h÷u h¹n:

a. S¬ ®å kÕt cÊu:

H×nh 3.16: S¬ ®å kÕt cÊu

H×nh 3.17: S¬ ®å kÕt cÊu trong Sap

74

2000

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,5 2,5 3,2

-18,2

18,5

3,6

0,8

1,1 -1,3

-4,6

-2,0

-10,2

-197,5

-22,7

-17,6

-11,4

-4,1

8,2 37,1

14,3

-3,8

-23,9

-57,2

40,8

17,4

-10,6

-30,2

-47,1

X

YP=1600 KN

2,0

b. C¸c biÓu ®å øng suÊt:


σ


/x

kg cmσ 0 0,5 1,5 2,5 3,2

2,0 1,1 -1,3 -22,7 -57,2 -47,1

1,5 0,8 -4,6 -17,6 -23,9 -30,2

1,0 3,6 -2,0 -11,4 -3,8 -10,6

0,5 18,5 -10,2 -4,1 14,3 17,4 VÞ trÝ trªn

chiÒu cao dÇm

0 -18,2 -197,5 8,2 37,1 40,8





75

0,0 0,5 1,5 2,0 2,7

X

Y

0,5

-0,7 -0,3-0,1

-9,6-2,5

-6,4-16,2

-1,2

-14,2

-24,2-8,1 -9,4

-1,8

-19,8-45,3

-2,5

-2,1-0,6

5,1

-90,0

-22,5

0,30,4

0,8

P=1600 KN

2,5

2000

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0


σ


/y

kg cmσ 0 0,5 1,5 2,5 3,2

2,0 0,5 -0,7 -0,3 5,1 -0,1

1,5 -2,5 -9,6 -6,4 -16,2 -1,2

1,0 -14,2 -24,2 -8,1 -9,4 -1,8

0,5 -19,8 -45,3 -2,5 -2,1 -0,6 VÞ trÝ trªn

chiÒu cao dÇm

0 -90,0 -22,5 0,3 0,8 0,4





76

H×nh 3.22: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt Smax

H×nh 3.23: BiÓu ®å quü ®¹o øng suÊt Smin

c. §¸nh gi¸ quy luËt ph©n bè øng suÊt vµ chuyÓn vÞ:

- BiÓu ®å øng suÊt cña dÇm kh«ng cßn gièng nh− dÇm chÞu uèn th«ng th−êng mµ lµ

mét ®−êng cong bÊt kú tïy theo tõng tiÕt diÖn.

- øng suÊt x

σ t¹i vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung ®¹t gi¸ trÞ rÊt lín, sau ®ã lan ra vÒ mçi bªn

mét kho¶ng 700mm. Cßn ë gi÷a hai lùc P øng suÊt nÐn tr¶i dµi tõ bªn nµy sang bªn

77


τ

kia, gi¸ trÞ øng suÊt thay ®æi kh«ng nhiÒu kÐo dµi kho¶ng 700mm theo chiÒu cao

dÇm. Trong tr−êng hîp cã 2 lùc P, øng suÊt kh«ng tËp trung côc bé t¹i 1 ®iÓm sau

®ã thay ®æi ®ét ngét nh− trong tr−êng hîp vÝ dô 1 mµ kÐo dµi gi÷a 2 lùc vµ mµ gi¶m

tõ tõ ra bªn ngoµi. Cßn vÞ trÝ gèi tùa øng suÊt tËp trung ë mÐp trong gèi vµ còng lan

ra trong ph¹m vi nhá h¬n kho¶ng <500mm. DÔ dµng nhËn thÊy h−íng øng suÊt thay

®æi theo chiÒu tõ vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung ®Õn mÐp trong gèi tùa.

- VÞ trÝ ë gi÷a mÐp d−íi dÇm øng suÊt kÐo x

σ ®¹t max sau ®ã lan ra vµ gi¶m nhanh

trong kho¶ng biªn ®é 1m mçi bªn. Cã thÓ thÊyx

σ ë gi÷a mÐp d−íi dÇm ph©n ra

thµnh 2 vïng kh¸ râ, mçi vïng ph¸t triÓn lªn kho¶ng 0,5m vµ më réng kho¶ng 1m

mçi bªn. Trong ph¹m vi ®ã øng suÊt gi¶m dÇn, nh−ng gi¸ trÞ thay ®æi gi¶m nhanh.

- C¸c gãc dÇm x

σ ®æi dÊu nh−ng kh«ng lín, c¸c øng suÊt nµy dÔ g©y vÆn cho dÇm

nh−ng kh«ng ®¸ng kÓ.

- øng suÊt y

σ trong dÇm chñ yÕu lµ øng suÊt nÐn (mang dÊu ©m). ChØ cã mét vïng

chÞu kÐo rÊt nhá xuÊt hiÖn ë mÆt d−íi, mÆt trªn vµ 2 gãc dÇm. T¹i vÞ trÝ ®Æt lùc tËp

trung øng suÊt y

σ ®¹t cùc ®¹i vµ gi¶m rÊt ®ét ngét kh«ng nh− tr−êng hîp x

σ . Biªn

®é thay ®æi y

σ rÊt nhá chØ trong ph¹m vi <200mm vµ më xuèng theo chiÒu cao dÇm

78

<700mm. Cßn ngoµi ph¹m vi ®ã y

σ gi¶m ®ét ngét. T¹i vÞ trÝ gèi tùa y

σ còng tËp

trung lín vµ sau ®ã gi¶m ®ét ngét theo h−íng vÒ phÝa ®Æt lùc tËp trung.

- øng suÊt xy

τ còng lµ nh÷ng ®−êng cong bÊt kú phô thuéc vµo tiÕt diÖn. øng suÊt

0xy

τ ≈ t¹i vïng gÇn gi÷a nhÞp vµ kÐo ®Õn tËn mÆt trªn dÇm. T¹i mÐp trong gèi tùa

xyτ tËp trung côc bé vµ ®¹t gi¸ trÞ max, sau ®ã gi¶m rÊt nhanh ra 2 bªn vµ h−íng vÒ

phÝa ®Æt lùc tËp trung. BiÓu ®å xy

τ cho h×nh ¶nh rÊt râ nÐt vÒ sù thay ®æi nµy, h×nh

¶nh luång néi lùc thay ®æi nh− m« pháng h×nh thanh chèng chÞu nÐn trong m« h×nh

chèng gi»ng. T¹i vÞ trÝ ®Æt P th× xy

τ còng tËp trung nh−ng kh«ng lín, sau ®ã më réng

vÒ 2 bªn nh−ng kh«ng nhiÒu kho¶ng d−íi 250mm. øng suÊt xy

τ ®æi dÊu t¹i chç ®Æt

lùc tËp trung vµ 2 gãc dÇm.

- Trong c¸c biÓu ®å øng suÊt ®Òu cho thÊy h−íng thay ®æi øng suÊt theo chiÒu tõ vÞ

trÝ ®Æt lùc tËp trung ®Õn vÞ trÝ gèi tùa. PhÇn nµo cho thÊy h×nh ¶nh cña c¸c thanh

chèng chÞu nÐn trong m« h×nh chèng-gi»ng.

d. TÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp:

- Sau khi tÝnh ®−îc øng suÊt { }σ theo ph−¬ng ph¸p PTHH, theo c«ng thøc cña søc

bÒn vËt liÖu: σ = +. . .kbt x a a bt btF R F R F

- Bá qua kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña bª t«ng: σ

σ = ⇒ =.

. . bt xbt x a a a

a

FF R F F

R

* TÝnh cèt thÐp däc chÞu kÐo:

- Theo b¶ng 3.3 ta tÝnh to¸n cèt thÐp chÞu kÐo cho dÇm cao theo mÆt c¾t ë gi÷a nhÞp

(t¹i vÞ trÝ 3,2m). §Ó an toµn ta lÊy vïng øng suÊt ë gi÷a nhÞp t¹i mÐp dÇm vµ lµ gi¸

trÞ øng suÊt kÐo lín nhÊt trong dÇm: σ = 240,8 /x kg cm vµ bè trÝ thÐp trong ph¹m vi

vïng øng suÊt nµy trong kho¶ng h1 = 0,45m.


= = = 2. 45.50.40,832,8( ).

2800bt x

a

a

FF cm

R

79


cã = = = = 21 2 3 5.3,80 15,71( ).s s sA A A cm Kho¶ng çch tÝnh tõ ®¸y dÇm lÇn l−ît lµ:

120mm, 250mm, 350mm. Tæng diÖn tÝch thÐp : = = = 213. 3.15,71 47,124( ).s sA A cm

- Trªn ®o¹n h2 = 0,5m tiÕp theo lµ vïng øng suÊt thay ®æi gi¶m dÇn, tÝnh to¸n cèt

thÐp cho vïng øng suÊt nµy còng lÊy t¹i mÆt c¾t ë gi÷a nhÞp (t¹i vÞ trÝ x = 3,2m). Gi¸

trÞ øng suÊt ®−îc lÊy an toµn t¹i mÐp d−íi cña vïng nµy σ = 217,4 /x kg cm vµ ®−îc

tÝnh thÐp trong kho¶ng h2 = 0,5m.


= = = 2. 50.50.17,415,54( ).

2800bt x

a

a

FF cm

R


cã = = 21 4.2,01 8,04( ).sA cm Kho¶ng çch tÝnh tõ ®¸y dÇm lÇn l−ît lµ: 550mm,

700mm, 850mm. Tæng diÖn tÝch thÐp lµ = = = 213. 3.8,04 24,13( ).s sA A cm

- Trªn ®o¹n cßn l¹i chñ yÕu lµ øng suÊt nÐn, phÇn øng suÊt nµy do bª t«ng chÞu nªn

cèt thÐp trong phÇn nµy ®−îc bè trÝ cÊu t¹o. Bè trÝ d¹ng ®ai ngang φ16, 2 nh¸nh

kho¶ng çch a = 300mm.

* TÝnh cèt thÐp ®ai däc cho dÇm:

- Trong biÓu ®å øng suÊt σ y ta thÊy t¹i vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung vµ gèi tùa lµ tËp trung

øng suÊt lín, ®©y lµ vïng øng suÊt cã gi¸ trÞ thay ®æi ®ét ngét hay cßn gäi lµ ‘vïng

rèi lo¹n’ øng suÊt. Çc gi¸ trÞ nµy sÏ kh«ng ®−îc dïng ®Ó tÝnh thÐp ®ai cho dÇm cao.

Vïng gi÷a dÇm n¬i mµ øng suÊt æn ®Þnh sÏ ®−îc sö dông ®Ó tÝnh thÐp ®ai.

- LÊy gi¸ trÞ trung b×nh ë gi÷a chiÒu cao dÇm σ = 26,5 /y kg cm ®Ó tÝnh to¸n. Khi ®ã

diÖn tÝch cèt thÐp cÇn thiÕt lµ: σ

= = = 2. 640.50.6,594,6( ).

2200bt y

a

a

FF cm

R

- Chän ®ai 4 nh¸nh φ14 bè trÝ kho¶ng çch a = 300mm bè trÝ cho dÇm. Khi ®ã diÖn

tÝch thÐp lµ = =, 26404.1,54. 131,5( )

30aF cm

80

5 20 5 20

6400

200 20020002000 2000

550

2000

110230350

5 20φ1

φ1

φ1

16φ3a300

14φ4a300

R R

3x5 20φ

316φ

a300

1

500

2000

1 - 1

700850 3x4 16φ

2

414φ

a300

24 16φ

1

1

1

P P



3.1.2.2 Theo ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng

B−íc 1: X¸c ®Þnh t¶i träng tÝnh to¸n t¸c dông xuèng dÇm ( cã nh©n hÖ sè Pu).

1,2 1,6 1,2.800 1,6.400 1600( )tt DL LL

P P P kN= + = + =

B−íc 2: KiÓm tra ®iÒu kiÖn Ðp mÆt d−íi t¶i träng vµ t¹i gèi ®ì:

- Ph¶n lùc t¹i c¸c gèi ®ì lµ 1600R P kN= = . Víi tÊm Ðp mÆt cã kÝch th−íc

450x500mm (theo ®iÒu 10.17, ACI 318-02) c−êng ®é chÞu Ðp mÆt thiÕt kÕ lµ:

* C−êng ®é chÞu Ðp mÆt ë vÞ trÝ ®Æt t¶i träng lµ:

'.0,85 . 0,7.0,85.(25.0,1).45.50 3346 1600

c cf A kN kNφ = = >

* C−êng ®é chÞu Ðp mÆt ë vÞ trÝ gèi ®ì lµ:

'.0,85 . 0,7.0,85.(25.0,1).0,8.45.50 2677 1600

c cf A kN kNφ = = >

- VËy ®iÒu kiÖn Ðp mÆt d−íi t¶i träng vµ t¹i gèi ®ì tháa m·n.

81

A DFAD

ABF

P

P=1600KN

B

CDF

CFBC

6400

200 20020002000 2000

20002000 2000

P=1600KN

2000

θ

θ

u Pu

B−íc 3: Lùa chän m« h×nh chèng gi»ng ®Ó ¸p dông trong thiÕt kÕ.

H×nh 3.22: Chän m« h×nh chèng gi»ng cho dÇm

B−íc 4: TÝnh çc lùc trong çc thanh giµn vµ kÝch th−íc çc thanh giµn .

- Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n c−êng ®é hiÖu qu¶ cña bª t«ng fce ®−îc x¸c ®Þnh theo çc

c«ng thøc cña MacGregor cho trong çc B¶ng 2.1 vµ 2.2:

fce = υ1.υ2.f'c


υ2 = 0,55 + 1,25/'

cf = 0,55 + 1,25/ 25 = 0,8

- V× lý do ®èi xøng chØ cÇn xÐt mét nöa giµn. NhiÖm vô cña bµi to¸n lµ x¸c ®Þnh vÞ

trÝ cña çc nót A vµ B theo ph−¬ng ®øng.

* C−êng ®é thiÕt kÕ cña thanh chèng BC ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng c−êng ®é yªu

cÇu cña thanh chèng:

φFn, BC = φfceAc = φ(1.υ2.f'c).b.wBC ≥ Fu, BC

trong ®ã: wBC lµ chiÒu réng thanh chèng.

* C−êng ®é thiÕt kÕ cña thanh gi»ng AD, φFn, AD, ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng c−êng ®é

yªu cÇu Fu, AD cña thanh gi»ng. Ngoµi ra , thanh gi»ng ph¶i ®−îc neo trªn mét vïng

réng wt sao cho c−êng ®é chÞu kÐo yªu cÇu ph¶i nhá h¬n c−êng ®é thiÕt kÕ cña mÆt

neo (mÆt xa) cña nót A, φFnn. Nh− vËy: φFn, AD = φAsfy ≥ Fu, AD

φFnn = φfceAc = φ(0,85.υ2.f'c).b.wt ≥ Fu, AD

82

2000

ADF

cw

yw

BCF

jd=2000-1,125wc

.f = fcuφ φ.0,85 c

P

200

A

ABF

B

θ

βs

.f = fcuφ φ.0,85 cβn

P=1600KN

u

u

* LÊy c−êng ®é thiÕt kÕ b»ng c−êng ®é yªu cÇu th× çnh tay ®ßn jd sÏ ®¹t gi¸ trÞ

lín nhÊt. C©n b»ng lùc kÐo trong thanh AD vµ lùc nÐn trong thanh chèng BC:

φ(1.υ2.f'c).b.wBC = φ(0,85.υ2.f'c).b.wt

⇔ wt = (1/0,85).wBC = 1,176.wBC

- Çnh tay ®ßn chÞu uèn:

jd = 2 - wt/2 - wBC/2 = 2 - 1,088wBC (m).

- LÊy tæng momen quanh ®iÓm A, ta cã:

Fu, BC.(2m - 1,088wBC) = 1600.2m (*)

víi Fu, BC = φ(1.υ2.f'c).b.wBC = 0,85.(1.0,8.25.103).0,5.wBC

= 8500wBC thay vµo ph−¬ng tr×nh (*):

8500wBC.(2 - 1,088wBC) = 3200

⇔ 9248.w2BC - 17000.wBC + 3200 = 0 (**)

- Gi¶i ph−¬ng tr×nh bËc 2 (**), x¸c ®Þnh ®−îc wBC = 0,213 (m);

suy ra: wt = 1,176.0,231 = 0,271 m

H×nh 3.23: S¬ ®å ®Æt lùc trong ®o¹n ®Çu dÇm cao

- NÕu lÊy çc trÞ sè nµy lµm c¨n cø ®Ó chän kÝch th−íc cña çc thanh chèng vµ çc

thanh gi»ng, øng suÊt trong thanh chèng BC

F sÏ ®¹t tíi møc cùc h¹n vµ lùc trong

thanh gi»ng AD

F sÏ ®−îc neo vµo diÖn tÝch võa ®ñ. V× vËy ng−êi ta th−êng t¨ng çc

trÞ sè nµy mét chót ®Ó cã thªm møc ®é an toµn. Ch¼ng h¹n chóng ta sÏ chän:

240c

w mm= vµ 300t

w mm= .

- Suy ra : 2000 240 / 2 300 / 2 1730jd mm= − − =

83

- Vµ , ,

1600.2000 /1730 1850u BC u AD

F F kN= = =

- KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu nÐn cña thanh chèng BC ta cã:

'

, 2(1. . ) . 0,75.0,85.1,0.25.0,1.50.24 1912

n BC c BCF f b w kNφ φ ν= = = ⇒ tháa m·n.

B−íc 5: TÝnh lùc çc thanh chèng gi»ng trong dµn, chän vµ bè trÝ cèt thÐp däc:

a. Lùa chän cèt thÐp cho thanh gi»ng AD:

, ,1850

n AD s y u ADF A f F kNφ φ= ≥ = ⇒ 3 4 2

1850 / (0,75.420.10 ) 58,73.10 ( )s

A m≥ =

- Chän ba líp cèt thÐp: líp 1 gåm 5 thanh φ25 ( As1 = 5.4,91 = 24,54 cm2), líp 2 vµ

líp 3 gåm 5 thanh φ22 ( As2 = As3 =5.3,80 = 19,01 cm2),

- Tæng diÖn tÝch cèt thÐp lµ: As = As1 + As2 + As3 = 24,54 + 2.19,01 = 62,56 (cm2).

- LÇn l−ît çc líp thÐp ®Æt çch mÆt trªn cña dÇm 60mm, 150mm vµ 240mm. Nh−

vËy diÖn tÝch cèt thÐp thanh gi»ng lµ 62,56 (cm2) ®−îc bè trÝ ®Òu trong kho¶ng

300mm tÝnh tõ mÆt trªn cña dÇm.

- Toµn bé cèt thÐp ®−îc uèn 900 vµ neo vµo gèi theo quy ®Þnh (theo quy ®Þnh cña

ACI 318-02). ChiÒu dµi ®o¹n uèn vu«ng gãc lµ 12db = 12.25 = 300 mm (trong ®ã: db

lµ ®−êng kÝnh danh ®Þnh cña cèt thÐp chÞu lùc). ChiÒu dµi neo tÝnh tõ ®iÓm neo (lµ

®iÓm giao nhau cña biªn vïng nót më réng vµ ®−êng t©m cña diÖn tÝch cèt thÐp

thanh gi»ng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

ldh = 0,7.'

100

c

b

f

d=

100.250,7.

25 = 350 mm. LÊy ldh = 350 mm

- Nh− vËy çc cèt thÐp däc cÇn ®−îc kÐo qua vÞ trÝ ®Æt t¶i vµ ®−îc uèn mãc t¹i s¸t

®Çu dÇm. Bè trÝ cèt thÐp ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 3.8.11.

- KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thanh gi»ng AD:

4 3

,0,85.62,56.10 .420.10 2233 1850

n AD s yF A f kN kNφ φ −= = = >

b. TÝnh lùc trong thanh chèng xiªn AB

F vµ kiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc:.

01730t 40,9

2000gθ θ= ⇒ =

- Do vËy lùc trong thanh chèng chÐo AB lµ: , 0

16002444

sin 40,9u AB

F kN= =

- BÒ réng ë ®Çu trªn cña thanh chèng lµ:

84

5 22φ2

416φ

a300

516φ

a300

3

1500

2000

1 - 1

1

1

P P

5 25φ

5 22φ

6400

200 20020002000 2000

2000

60150240

5 25φ1

5 22φ2

5 22φ31

16φ4a300

16φ5a300

R R

0 0

2sin cos 450.sin 40,9 240.cos 40,9 476

ct sw l h mmθ θ= + = + =

- BÒ réng ë ®Çu d−íi cña thanh chèng lµ:

0 0

2sin cos 450.sin 40,9 300.cos 40,9 521

cb bw l h mmθ θ= + = + =

- Gi¶ sö ®· bè trÝ ®ñ cèt thÐp chèng nøt, sÏ cã: 0,75s

β =

- KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu nÐn cña thanh chèng AB:

'

,.0,85. . . . 0,75.0,85.0,75.25.500.476 /1000 2885 2444

n AB s c ctF f b w kN kNφ φ β= = = >

B−íc 6: Bè trÝ cèt thÐp khèng chÕ vÕt nøt cho thanh chèng chÞu nÐn xiªn.

- Cèt thÐp n»m ngang vµ cèt thÐp th¼ng ®øng trong s−ên dÇm: Dïng mét thanh lo¹i

φ16 ®Æt ë mçi phÝa bÒ mÆt s−ên, cù li c¸ch ®Òu sh=300mm trªn suèt chiÒu dµi.

* KiÓm tra cèt thÐp ®Ó chÞu lùc ph¸ vì bung trong thanh chèng h×nh chai:

- Hµm l−îng thÐp tèi thiÓu ®−îc kiÓm tra theo c«ng thøc cña Foster. Trong ®ã ρwh vµ

ρwv lÇn l−ît lµ hµm l−îng cèt thÐp th©n dÇm ®Æt theo ph−¬ng n»m ngang vµ theo

ph−¬ng ®øng; fwyh vµ fwyv lÇn l−ît lµ giíi h¹n ch¶y cña cèt thÐp th©n dÇm theo

ph−¬ng n»m ngang vµ ph−¬ng th¼ng ®øng.

1)cossin(4


c

fpff

0 04 2.2,01 2.2,01.420.sin 40,90 .420.cos40,9

30.50 30.5025

+

= 1,27 ≥ 1.

H×nh 3.24: Bè trÝ cèt thÐp cho dÇm cao chÞu hai lùc tËp trung


85

3.2. So s¸nh kÕt qu¶ tÝnh to¸n cña hai ph−¬ng ph¸p.

- Qua thùc hiÖn çc vÝ dô 1 vµ 2 b»ng hai ph−¬ng ph¸p PTHH vµ ph−¬ng ph¸p sö

dông m« h×nh chèng gi»ng cho ta çc ph©n tÝch vµ nhËn xÐt nh− sau:

a. ThÐp däc chÞu lùc:

* Ph¹m vi bè trÝ cèt thÐp däc chÞu lùc:

- C¶ hai ph−¬ng ph¸p ®Òu m« pháng nh− nhau vÒ sù lµm viÖc cña vïng ®¸y dÇm cao.

- Ph−¬ng ph¸p PTHH cho ta h×nh ¶nh vïng ®¸y chÞu çc øng suÊt kÐo, çc øng suÊt

nµy chØ tËp trung ë ®¸y dÇm råi lan réng ra. Ta cã thÓ quan s¸t râ vïng øng suÊt nµy

®−îc chia lµm 2 líp kh¸ râ rÖt, cèt thÐp däc chÞu kÐo ®−îc bè trÝ trong vïng nµy.

- Ph−¬ng ph¸p dïng m« h×nh chèng - gi»ng l¹i m« t¶ vïng chÞu lùc nµy qua bÒ réng

cña thanh gi»ng wt . ThÐp däc chÞu kÐo ®−îc bè trÝ thµnh çc líp trong ph¹m vi bÒ

réng thanh gi»ng.

- ChiÒu cao bè trÝ cña vïng thÐp däc chÞu lùc nµy trong 2 ph−¬ng ph¸p còng cã sù

kh¸c nhau. NÕu nh− trong ph−¬ng ph¸p dïng m« h×nh chèng - gi»ng th× ph¹m vi bè

trÝ chÝnh lµ bÒ réng cña thanh gi»ng wt , trong khi ®ã ph−¬ng ph¸p PTHH th× hoµn

toµn ®Þnh tÝnh, c¨n cø vµo biÓu ®å quan s¸t ®−îc ®Ó x¸c ®Þnh.

* DiÖn tÝch cèt thÐp däc chÞu lùc:

- Trong c¶ 2 vÝ dô tÝnh to¸n ®Òu cho thÊy diÖn tÝch cèt thÐp bè trÝ theo ph−¬ng ph¸p

PTHH nhá h¬n so víi ph−¬ng ph¸p dïng m« h×nh chèng - gi»ng kho¶ng 20%. Nªn

çc líp cèt thÐp ®¸y dÇm bè trÝ còng kh¸c nhau.

- Trong ph−¬ng ph¸p dïng m« h×nh chèng - gi»ng do ®Ò cËp ®Õn nhiÒu çc hÖ sè an

toµn nªn diÖn tÝch cèt thÐp nhiÒu h¬n. Do vËy nÕu cã yªu cÇu thiÕt kÕ dÇm cao mµ

thiªn vÒ an toµn th× kÕt qu¶ tÝnh theo ph−¬ng ph¸p dïng m« h×nh chèng - gi»ng nªn

®−îc sö dông. HoÆc nÕu tÝnh theo ph−¬ng ph¸p PTHH th× diÖn tÝch cèt thÐp thiÕt kÕ

nªn ®−îc nh©n víi 1 hÖ sè lµ 1,1 ÷ 1,2 ®Ó ®¶m b¶o an toµn.

b. Bè trÝ thÐp ®ai:

- DiÖn tÝch thÐp ®ai ®−îc tÝnh to¸n theo 2 ph−¬ng ph¸p cã sù chªnh nhau nh−ng

còng kh«ng nhiÒu.

- ë ph−¬ng ph¸p dïng m« h×nh chèng - gi»ng th× çc vÊn ®Ò ®−îc xem xÐt khi cÊu

kiÖn lµm viÖc trong tr¹ng th¸i giíi h¹n. MÆt c¾t ®−îc xÐt lµ mÆt c¾t ®−îc ®Æt s¸t

86

ngay c¹nh vÕt nøt do vËy sù ph©n bè biÕn d¹ng lµ bËc nhÊt trªn toµn bé chiÒu cao

cña mÆt c¾t vµ mÆt c¾t vÉn ph¼ng. DÇm ®−îc thiÕt kÕ ®Ó thÐp ®ai chÞu hoµn toµn lùc

c¾t do ®ã kÕt qu¶ tÝnh to¸n lín h¬n thùc tÕ do bá qua sù lµm viÖc cña bª t«ng.

- Trong ph−¬ng ph¸p PTHH th× viÖc tÝnh to¸n thÐp ®ai kh«ng râ rµng. C¨n cø vµo

çc biÓu ®å øng suÊt σy th× t¹i vÞ trÝ ®Æt çc lùc tËp trung vµ t¹i vÞ trÝ gèi tùa cã 1

vïng tËp trung øng suÊt rÊt lín vïng nµy cßn ®−îc gäi lµ ‘vïng rèi lo¹n’ do dÇm cao

lµm viÖc kh¸c víi dÇm th−êng. Çc gi¸ trÞ øng suÊt tËp trung ®ã kh«ng ®−îc dïng ®Ó

tÝnh thÐp ®ai. ë gi÷a dÇm lµ vïng cã øng suÊt trung b×nh vµ khi tÝnh thÐp ®ai lµ sö

dông çc gi¸ trÞ nµy. ViÖc tÝnh thÐp ®ai còng rÊt ®Þnh tÝnh, tøc lµ lÊy mét gi¸ trÞ

‘trung b×nh’ ë gi÷a dÇm vµ sö dông nã ®Ó tÝnh thÐp ®ai cho toµn dÇm.

87

PhÇn III : KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ

A. KÕt luËn:

1. NhËn xÐt chung vÒ hai ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n dÇm cao.

a. VÒ s¬ ®å tÝnh to¸n:

* Ph−¬ng ph¸p chèng - gi»ng:

- Ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng chØ cã thÓ thùc hiÖn ®−îc trªn mét sè d¹ng s¬ ®å kÕt

cÊu ®iÓn h×nh t¶i träng ®¬n gi¶n. VÝ dô nh− çc dÇm ®¬n gi¶n hoÆc nhiÒu nhÞp kª

lªn hai ®Çu khíp, chÞu çc t¶i träng tËp trung, cßn nÕu nh− lµ t¶i ph©n bè th× l¹i qui

vÒ thµnh t¶i tËp trung. Nh− vËy s¬ ®å sö dông m« h×nh chèng gi»ng kh«ng ph¶n ¸nh

®óng thùc tÕ lµm viÖc cña kÕt cÊu. V× trong thùc tÕ dÇm cao ®−îc liªn kÕt víi çc bé

phËn kh¸c cña c«ng tr×nh b»ng çc liªn kÕt ngµm. DÇm cao cã thÓ ®−îc ®Æt trªn cét,

trªn v¸ch vµ ®−îc dïng ®Ó ®ì cét, ®ì v¸ch. Khi ®ã t¶i t¸c dông lµ çc diÖn chÞu t¶i

chø kh«ng ph¶i lµ t¶i côc bé nh− ®· xÐt trong çc vÝ dô trªn.

- DÇm cao víi çc d¹ng phøc t¹p h¬n nh− dÇm nhiÒu nhÞp, dÇm cã lç vu«ng, lç

trßn th× sù m« pháng cña ph−¬ng ph¸p chèng - gi»ng cßn rÊt nhiÒu h¹n chÕ.

- M« h×nh chèng - gi»ng chØ xÐt ®−îc çc dÇm cao lµm viÖc ®éc lËp vµ riªng rÏ

nªn kh«ng ®¸nh gi¸ ®−îc ¶nh h−ëng cña nã ®Õn c«ng tr×nh.

* Ph−¬ng ph¸p PhÇn tö h÷u h¹n:

- §−îc sù trî gióp cña çc phÇn mÒm tÝnh kÕt cÊu nªn viÖc thÓ hiÖn ®óng b¶n

chÊt h×nh häc còng nh− m« pháng sù lµm viÖc cña dÇm cao lµ rÊt s¸t víi thùc tÕ. Çc

lo¹i tiÕt diÖn phøc t¹p, çc h×nh d¹ng lç cöa, çc d¹ng t¶i träng ®Òu ®−îc thùc hiÖn

rÊt nhanh vµ chÝnh x¸c.

- Vµ h¬n hÕt −u thÕ ®Æc biÖt cña çc phÇn mÒm lµ cã thÓ g¾n ®−îc sù lµm viÖc

cña dÇm cao cïng víi çc lo¹i kÕt cÊu kh¸c, t¹o nªn sù lµm viÖc tæng thÓ cña hÖ kÕt

cÊu, qua ®ã ®¸nh gi¸ ®−îc ¶nh h−ëng sù lµm viÖc cña dÇm cao ®èi víi c«ng tr×nh.

b. VÒ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n:


- Çc vÊn ®Ò ®−îc xem xÐt khi cÊu kiÖn lµm viÖc trong tr¹ng th¸i giíi h¹n. MÆt

c¾t ®−îc xÐt lµ mÆt c¾t ®−îc ®Æt s¸t ngay c¹nh vÕt nøt do vËy sù ph©n bè biÕn d¹ng

lµ bËc nhÊt trªn toµn bé chiÒu cao cña mÆt c¾t vµ mÆt c¾t vÉn ph¼ng.

88

- §Ó dÇm kh«ng bÞ phô thuéc vµo t¸c ®éng dÎo trong bª t«ng vµ m« h×nh chèng -

gi»ng lµ tÜnh ®Þnh, dÇm ph¶i ®−îc tÝnh to¸n tØ lÖ sao cho cèt thÐp ®ai sÏ bÞ ch¶y dÎo

tr−íc khi bª t«ng bÞ nÐn vì.

- Kh«ng ¸p ®Æt bÊt cø lùc c¾t nµo cho bª t«ng. Lùc c¾t th¼ng ®øng hoµn toµn do

cèt thÐp ®ai chÞu.

- Do gi¶ thiÕt lµ tÊt c¶ cèt thÐp ®ai ®· ch¶y dÎo nªn giµn lu«n tÜnh ®Þnh. V× vËy

ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n ®¬n gi¶n, chñ yÕu dùa trªn çc quan hÖ h×nh häc vµ c©n b»ng

nót ®Ó x¸c ®Þnh çc dßng lùc t¸c dông trong kÕt cÊu.


- M« h×nh hãa hÖ thèng kÕt cÊu b»ng mét l−íi çc phÇn tö, çc ®iÓm nót. Sau ®ã

tiÕn hµnh x©y dùng çc ma trËn ®é cøng [K] cho çc phÇn tö råi cho toµn bé kÕt cÊu.

Tuy nhiªn viÖc x©y dùng çc ma tr©n ®é cøng [K] råi gi¶i çc ma trËn nµy rÊt phøc

t¹p, c«ng viÖc nµy ®−îc çc phÇn mÒm tÝnh to¸n kÕt cÊu gi¶i quyÕt. Qua ®ã x¸c ®Þnh

®−îc øng suÊt vµ biÕn d¹ng trong kÕt cÊu.

- §©y lµ mét ph−¬ng ph¸p cho lêi gi¶i chÝnh x¸c b»ng to¸n häc trong m«i tr−êng

liªn tôc, ph¶n ¸nh ®Çy ®ñ sù lµm viÖc cña dÇm cao vµ ¶nh h−ëng cña nã ®èi víi hÖ

kÕt cÊu chung.

c. VÒ kÕt qu¶ tÝnh to¸n:


- Thµnh phÇn lùc nÐn vµ lùc kÐo trong thanh chèng vµ thanh gi»ng ®−îc tÝnh

th«ng qua gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña çc thµnh phÇn néi lùc (momen, lùc c¾t, lùc däc) t¹i

mÆt c¾t ®ang xÐt. Çc thµnh phÇn néi lùc nµy ®−îc x¸c ®Þnh theo s¬ ®å øng suÊt biÕn

d¹ng.

- Thµnh phÇn lùc kÐo trong thanh gi»ng chÝnh lµ nh÷ng ngo¹i lùc t¸c dông th¼ng

®øng, bao gåm lùc tËp trung, lùc ph©n bè vµ tÜnh t¶i ®· ®−îc lý t−ëng hãa t¸c dông

t¹i nh÷ng ®iÓm bè trÝ cèt thÐp ®ai.

- Thµnh phÇn lùc nÐn trong thanh chèng ®−îc x¸c ®Þnh qua sù c©n b»ng nót, vµ

lùc kÐo trong thanh gi»ng. §ång thêi, çc m« h×nh tÝnh to¸n ®iÓn h×nh ®Òu ®−îc

thiÕt lËp dùa trªn quan s¸t thùc tÕ lµm viÖc vµ t×nh tr¹ng xuÊt hiÖn vÕt nøt cña cÊu

kiÖn bª t«ng cèt thÐp nªn kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®¶m b¶o ®é tin cËy cao. Qua çc thÝ

89

nghiÖm do viÖn bª t«ng Hoa Kú (ACI) thùc hiÖn, so s¸nh çc lùc tÝnh to¸n ®−îc vµ

lùc ®o ®−îc ë çc thí ®Ønh vµ ®¸y cña dÇm, víi m« h×nh chèng gi»ng ®· dù ®o¸n

hoµn toµn chÝnh x¸c.


- Sö dông ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n th«ng qua çc phÇn mÒm tÝnh to¸n kÕt

cÊu cho ta mét h×nh ¶nh chÞu lùc cña dÇm cao gÇn thùc tÕ nhÊt. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cã

thÓ tin cËy ®−îc, tuy nhiªn ®Ó ®¶m b¶o an toµn nªn ®−a çc hÖ sè an toµn vµo trong

s¬ ®å tÝnh.

B. kiÕn nghÞ

1. KiÕn nghÞ khi vËn dông ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n.

- Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n víi sù trî gióp cña çc phÇn mÒm tÝnh to¸n kÕt

cÊu hiÖn nay ®· trë nªn rÊt hiÖu qu¶ vµ kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ.

- §Ó kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®¶m b¶o sao cho phï hîp nhÊt víi thùc tÕ vµ sö dông ®−îc

th× viÖc ph¶n ¸nh sù lµm viÖc cña dÇm cao lµ rÊt quan träng. Çc th«ng sè dïng ®Ó

khai b¸o vµ sö dông trong qu¸ tr×nh dïng phÇn mÒm nh− ®Æc tr−ng vËt liÖu, ®iÒu

kiÖn biªn, chia phÇn tö, tæ hîp t¶i träng, …ph¶i ®−îc thùc hiÖn chÝnh x¸c nh− trong

qui ®Þnh. Çc vÞ trÝ liªn kÕt gi÷a dÇm cao víi çc bé phËn kh¸c cña kÕt cÊu cÇn rÊt

®−îc chó ý vµ thùc hiÖn cÈn thËn. ChÝnh v× ®©y lµ ph−¬ng ph¸p phï hîp nhÊt cho

tÝnh to¸n çc c«ng tr×nh nhµ cao tÇng cã rÊt nhiÒu cÊu kiÖn nªn viÖc sai sãt vµ nhÇm

lÉn lµ rÊt khã ®Ó kiÓm so¸t. Çc kÜ s− cÇn tÝnh to¸n thùc hiÖn cÈn thËn, kiÓm tra thªm

b»ng çc ph−¬ng ph¸p kh¸c ®Ó cã thÓ cho ra mét kÕt qu¶ hîp lý nhÊt.

2. KiÕn nghÞ khi vËn dông ph−¬ng ph¸p chèng gi»ng.

- §©y lµ mét ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nh−ng ®em l¹i kÕt qu¶ t−¬ng ®èi thÝch hîp

víi tr¹ng th¸i lµm viÖc thùc tÕ cña cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp t¹i nh÷ng vÞ trÝ côc bé.

Do vËy xin cã mét sè kiÕn nghÞ sau:

- §èi víi çc c«ng tr×nh cÇu, Bé giao th«ng vËn t¶i ®· ban hµnh tiªu chuÈn

22TCN 272-01 cho phÐp sö dông m« h×nh chèng - gi»ng ®Ó tÝnh to¸n kÕt cÊu BTCT.

§èi víi çc c«ng tr×nh x©y dùng d©n dông vµ c«ng nghiÖp, thñy lîi, do ch−a ®−îc

90

chÝnh thøc quy ®Þnh trong Quy tr×nh thiÕt kÕ, nªn khuyÕn ço sö dung m« h×nh

chèng - gi»ng nh− lµ mét ®iÒu kiÖn ®ñ khi thiÕt kÕ tÝnh to¸n çc vïng kh«ng liªn tôc

cña kÕt cÊu BTCT. §Æc biÖt lµ çc tr−êng hîp sau:

a. Trong c«ng t¸c thiÕt kÕ:

- Khi thiÕt kÕ çc vïng chÞu lùc tËp trung, vïng gÇn gèi ®ì, çc vÞ trÝ gãc khung,

vÞ trÝ vai ®ì.

- Khi x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña çc vÞ trÝ chÞu t¶i träng tËp trung theo

h−íng däc trôc vµ nh÷ng vïng neo cña çp dù øng lùc.

- Khi thiÕt kÕ çc dÇm cao, çc dÇm cao th−êng lµ nh÷ng nhÞp chÞu c¾t ng¾n, ë

çc dÇm nµy th−êng xuÊt hiÖn vÕt nøt xiªn nèi liÒn tõ ®iÓm ®Æt t¶i träng ®Õn trô ®ì.

Çc vÕt nøt nµy ph¸ háng dßng lùc c¾t ngang tõ cèt thÐp däc ®Õn vïng chÞu nÐn vµ

tr¹ng th¸i lµm viÖc thay ®æi tõ t¸c ®éng kiÓu dÇm sang kiÓu vßm.

b. Trong c«ng t¸c chuÈn ®o¸n kÕt cÊu;

- M« h×nh chèng - gi»ng c¬ b¶n hÇu nh− ®· m« pháng trªn c¬ së t×nh tr¹ng xuÊt

hiÖn vÕt nøt thùc tÕ cña cÊu kiÖn nªn rÊt thuËn lîi khi sö dông ®Ó chuÈn ®o¸n kÕt

cÊu. §ång thêi lµ c«ng cô thÝch hîp ®Ó gi¶i thÝch sù ph¸ háng do c¾t cña çc dÇm

m¶nh vµ trong mét sè tr−êng hîp cã thÓ gi¶i thÝch sù xuÊt hiÖn çc vÕt nøt ë th©n

dÇm.

c. Trong thi c«ng x©y dùng:

- Kh¸i niÖm m« h×nh chèng-gi»ng vµ çc m« h×nh c¬ b¶n cña nã ®¬n gi¶n vµ cã

tÝnh thùc hµnh cao, do vËy nªn ®−îc trang bÞ cho ng−êi kÜ s− chØ ®¹o hiÖn tr−êng ®Ó

gióp hä cã ®−îc mét c«ng cô t−¬ng ®èi ®¾c dông nh−ng ®¬n gi¶n (kh«ng cÇn ph¶i

cã sù trî gióp cña çc phÇn mÒm tÝnh to¸n) ®Ó cã thÓ nhanh chãng kiÓm tra tÝnh hîp

lý cña çc s¬ ®å bè trÝ cèt thÐp trong hå s¬ thiÕt kÕ tr−íc khi ®−a vµo thi c«ng.

91

Tµi liÖu Tham Kh¶o

TiÕng ViÖt

1. Ng« ThÕ Phong, NguyÔn §×nh Cèng, NguyÔn Xu©n Liªn, TrÞnh Kim §¹m,

NguyÔn TÊn PhÊn (1998): KÕt cÊu BTCT – PhÇn cÊu kiÖn c¬ b¶n, NXB Khoa

häc kü thuËt, Hµ Néi.

2. T¹ §×nh VÜnh, Lª Träng Vinh (1983): Ph−¬ng ph¸p tÝnh, NXB §¹i häc vµ

trung häc chuyªn nghiÖp, Hµ Néi.

3. T« V¨n TÊn (1991): Lý thuyÕt ®µn håi, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ néi.

4. GS.TSKH NguyÔn Tr©m (1995): Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ gi¶i h÷u

h¹n, tr−êng §HXD, Hµ Néi.

5. NguyÔn ViÕt Trung (2000), "ThiÕt kÕ kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp hiÖn ®¹i theo

tiªu chuÈn ACI", NXB Giao th«ng vËn t¶i.

6. TrÇn M¹nh Tu©n (2003), "TÝnh to¸n KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp theo tiªu chuÈn

ACI 318-2002", Nxb X©y dùng.

7. NguyÔn ViÕt Trung (2005), "TÝnh to¸n kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp theo m« h×nh

giµn ¶o", Nxb Giao th«ng vËn t¶i.

8. W.Sullo, KÕt cÊu nhµ cao tÇng, , NXB x©y dùng Hµ Néi 1995

9. Tiªu chuÈn ViÖt Nam (TCVN 2737-1995): KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp, Tiªu

chuÈn thiÕt kÕ, NXB X©y dùng, Hµ Néi.

10. TriÖu T©y An vµ nhãm t¸c gi¶, Hái - §¸p thiÕt kÕ vµ thi c«ng kÕt cÊu nhµ cao

tÇng, tËp 1, NXB x©y dùng, Hµ Néi – 1996.

11. TriÖu T©y An vµ nhãm t¸c gi¶, Hái - §¸p thiÕt kÕ vµ thi c«ng kÕt cÊu nhµ cao

tÇng, tËp 2, NXB x©y dùng, Hµ Néi – 1996.

12. PGS.TS NguyÔn M¹nh Yªn (2000), Ph−¬ng ph¸p sè trong c¬ häc kÕt cÊu,

NXB Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi.

92

TiÕng Anh

13. ASCE-ACI Committee 445 on Shear and Torsion (1998), "Recent

Approaches to Shear design os Structural Concrete", Journal of Structural

Engineering, Decem ber 1998/1375.

14. The Strut-and-Tie Models of Concrete Structures By Dr. C. C. Fu, PhD., P.E,

The Best Center University of Maryland. Presented to The Maryland State

Highway Administration. August 21, 2001.

15. ACI 318-02, "Building Code Requirements for Structural Concrete (318-02)

and Commentary (318RM-02)", American Concrete Institute, Farmington-

Hills, Michigan.

16. Kenneth M.Leed, Reinforced Concrete Design, Northeastern University

1999.

17. Rogowsky D. M. and MacGregor J. . (1986), "Design of reinforced Concrete

Deep Beams", Concrete International, No.08, pp. 49-58.

18. Foster, S. J. (1995), "Non-flexural Member", Lecture of the University of

New South Wales, Australia.

19. Ray W.Clough, Joseph Penzien (1993), Dynamics of Structure, McGaw-hill

Inc.

20. O.C.Zienkiewicz and R.L.Taylor (1989), The Finite Element Method,

Mcgraw-Hill Book company Europe. England

bui tien dung - lv

Documents