Dầm bẹt là gì

LỜI CAM ĐOANTôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được aicông bố trong bất kỳ công trình nào khác.Hải Phòng, ngàythángnăm 2015Tác giảKS. Phạm Thị Quỳnh NhưiLỜI CẢM ƠNTrước tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn của tôi, PGS.TSHà Xuân Chuẩn đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn này.Trong suốt quá trình nghiên cứu, thầy đã tận tình hướng dẫn, trợ giúp và động viêntôi rất nhiều. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học, cũng như kinh nghiệm của thầychính là tiền đề giúp tôi đạt được những kết quả và kinh nghiệm quý báu.Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Công trình, Viện đào tạo sauđại học Trường đại học Hàng hải Việt Nam đã tận tình truyền đạt kiến thức trongnhững năm tôi học tập. Với vốn kiến thức tiếp thu được trong quá trình học tậpkhông chỉ là nền tảng trong quá trình nghiên cứu luận văn mà còn là hành trangquý báu phục vụ cho công việc sau này.Tôi cũng xin cảm ơn bạn bè và gia đình đã luôn bên tôi, cổ vũ động viên đểtôi có thể hoàn thành tốt luận văn.Cuối cùng, tôi xin kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành côngtrong sự nghiệp cao quý.Tôi xin chân thành cảm ơn!iiMỤC LỤCLỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................iLỜI CẢM ƠN...........................................................................................................iiMỤC LỤC................................................................................................................iiiDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU................................................vDANH MỤC CÁC HÌNH........................................................................................ixDANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................xMỞ ĐẦU...................................................................................................................1CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP.....................31.1. KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNHTOÁN................................................................................................................31.1.1. Kết cấu bê tông cốt thép..........................................................................31.1.2. Phương pháp tính toán.............................................................................41.2. CẤU TẠO VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP........41.2.1. Cấu tạo của dầm......................................................................................51.2.2. Vai trò của cốt thép trong dầm.................................................................51.2.3. Sự làm việc của dầm................................................................................71.2.4. Các trường hợp phá hoại của dầm...........................................................71.3. CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ BÊ TÔNG CỐT THÉP HIỆN HÀNHTẠI VIỆT NAM................................................................................................81.4. NHẬN XÉT..............................................................................................11CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO CÁC TIÊUCHUẨN THIẾT KẾ........................................................................................122.1. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574: 2012  3 ,  6 ..........................122.1.1. Cấu kiện đặt cốt đơn..............................................................................122.1.2. Cấu kiện đặt cốt kép..............................................................................162.2. TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EUROCODE 1992- 1-1  2 ,  4 ,  10 ..........202.2.1. Cấu kiện đặt cốt đơn..............................................................................202.2.2. Cấu kiện đặt cốt kép..............................................................................24iii2.3. TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318- 2002  7  ,  11 ...........................................282.3.1. Cấu kiện đặt cốt đơn..............................................................................282.3.2. Cấu kiện đặt cốt kép..............................................................................34CHƯƠNG 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN.................................................................413.1. VÍ DỤ 1....................................................................................................413.1.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012...............................................413.1.2. Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1..............................................433.1.3. Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002..............................................................443.2. VÍ DỤ 2....................................................................................................463.2.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012...............................................473.2.2. Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1..............................................483.2.3. Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002..............................................................493.3. VÍ DỤ 3....................................................................................................503.3.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012...............................................503.3.2. Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1..............................................513.3.3. Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002..............................................................523.4. VÍ DỤ 4....................................................................................................543.4.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012...............................................543.4.2. Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1..............................................553.4.3. Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002..............................................................553.5. MỘT SỐ NHẬN XÉT RÚT RA TỪ CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN.............563.5.1. Nhận xét sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn...........................................563.5.2.Ưu, nhược điểm và đề xuất phạm vi ứng dụng các tiêu chuẩn..............57KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................59DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................60ivDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012Chữ viết tắtMMghM rpRbRs, RscGiải thíchMômen uốn lớn nhất mà cấu kiện phải chịu, do tải trọng tính toángây raMômen đảm bảo cho tiết diện không vượt quá trạng thái giới hạn vềcường độMômen uốn do co ngót gây raCường độ chịu nén tính toán của bê tôngCường độ chịu kéo và cường độ chịu nén tính toán của cốt thépxChiều cao của vùng bê tông chịu nénBBề rộng của tiết diệnhoChiều cao làm việc của tiết diệnhmChiều cao của tiết diệnKhoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốtthép chịu kéo và chịu nénMômen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tôngchịu nénMômen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích diện tích cốtthép chịu kéoMômen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịunénMômen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịukéoỨng suất trong cốt thépHệ số phụ thuộc vào chiều cao vùng bê tông chịu nén và chiều caocủa tiết diệnHệ số phụ thuộc vào chiều cao giới hạn vùng bê tông chịu nén vàchiều cao của tiết diệnHệ số qui định điều kiện về phá hoại dẻo của tiết diệnRHệ số qui định điều kiện hạn chế về phá hoại dẻo của tiết diệnsHệ số phụ thuộc vào nhóm cốt thépbHệ số phụ thuộc vào cấp bền của bê tôngUTải trọng tác dụng được tính toán từ các tổ hợp lựca, a 'IboIsoI’soSbosRvHệ số giảm độ bền, phụ thuộc trạng thái biến dạng của kết cấuRnĐộ bền của cấu kiện bê tông cốt thépAs, A’sAsmax, A’smaxDiện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo và chịu nénDiện tích tiết diện ngang lớn nhất của cốt thép chịu kéo và chịu nén2. Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992-1-1Chữ viết tắtMMbalGiải thíchMômen uốn lớn nhất mà cấu kiện phải chịu, do tải trọng tính toángây raMômen uốn giới hạn của cấu kiệnEsMô đun đàn hồi của cốt thépEcmMô đun đàn hồi của bê tôngFTải trọng [ tác động]FcKhả năng chịu lực của bê tông chịu nén [ trường hợp đặt cốt đơn]FccKhả năng chịu lực của bê tông chịu nén[ trường hợp đặt cốt kép]FcbalKhả năng chịu lực giới hạn của bê tôngFstKhả năng chịu lực của cốt thép chịu kéoFscKhả năng chịu lực của cốt thép chịu nén stBiến dạng của cốt thép chịu kéo scBiến dạng của cốt thép chịu nén cu 2Biến dạng giới hạn của cốt thépfckCường độ chịu nén của mẫu trụ bê tông ở 28 ngày tuổifcdCường độ chịu nén tính toán của bê tôngfscỨng suất trong cốt thép chịu nénfykCường độ chịu kéo đặc trưng của cốt thépfydỨng suất trong cốt thép chịu kéofctmGiá trị trung bình cường độ chịu kéo của bê tôngshệ số an toàn riêng của cường độ cốt thépchệ số an toàn riêng của cường độ bê tôngxKhoảng cách từ mép bê tông chịu nén tới trục trung hòax balzKhoảng cách giới hạn từ mép bê tông chịu nén tới trục trung hòaCánh tay đònvibBề rộng của tiết diện ngangdChiều cao làm việc của tiết diệnhoChiều cao làm việc của tiết diệnhChiều cao của tiết diện trong mặt phẳng uốnLNhịp dầmKK balHệ số phụ thuộc vào sự phân bố mômen theo trục dầmMRdKhả năng chịu lực của tiết diệnsHệ số phụ thuộc vào sự phân bố mômen giới hạn theo trục dầmAs, A’sChiều cao khối ứng suất nén quy đổiKhoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốtthép chịu kéo và chịu nénDiện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo và chịu nénAsmax, A’smaxDiện tích tiết diện ngang lớn nhất của cốt thép chịu kéo và chịu néna, a’3. Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002Chữ viết tắtGiải thíchMuEsMômen do ngoại lực tác dụng từ các tổ hợp lực tính toánKhả năng chịu lực của cấu kiện , xác định từ điều kiện cụ thể của tiếtdiệnMômen lớn nhất dọc theo trục dầmMô men quán tính đối với trục đi qua trọng tâm tiết diện trường hợptiết diện không có khe nứtMô đun đàn hồi của cốt thépEcMô đun đàn hồi của bê tôngCTải trọng động [tác động ]CcKhả năng chịu lực của bê tông chịu nénTKhả năng chịu lực của cốt thép chịu kéoCsKhả năng chịu lực của cốt thép chịu nén cuBiến dạng bê tông chịu néntBiến dạng của cốt thép chịu kéo 'sBiến dạng của cốt thép chịu nénf 'cCường độ chịu nén của bê tôngfrCường độ chịu kéo của bê tôngMnMaIcrviifyCường độ chịu kéo của cốt thépaChiều cao vùng bê tông chịu néndKhoảng cách từ mép biên vùng nén tới lớp thép chịu kéo ngoài cùngd’Khoảng cách từ mép biên vùng nén tới thép chịu kéo ngoài cùngc: Độ cao vùng bê tông chịu nén trong trường hợp cân bằngbBề rộng của tiết diện ngangHệ số giảm độ bền của cấu kiệnHàm lượng cốt thép maxythAs, A’sAsmax, A’smaxHàm lượng cốt thép lớn nhấtKhoảng cách của mép biên chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm diệntích đổiChiều cao của tiết diện trong mặt phẳng uốnDiện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo và chịu nénDiện tích tiết diện ngang lớn nhất của cốt thép chịu kéo và chịu nénviiiDANH MỤC CÁC HÌNHSố hiệuhình vẽ1.11.21.31.41.52.12.22.32.42.52.63.13.23.3Tên hình vẽTrangCác dạng tiết diện dầmCác loại cốt thép trong dầmCác dạng khe nứt trong dầm đơn giảnPhối cảnh công trình khu thương mại Vĩnh Trung Plaza.Phối cảnh công trình Indochina Riverside towerSơ đồ ứng suất tiết diện có cốt đơn [ TCVN 5574 : 2012]Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt kép [ TCVN 5574 : 2012]Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt đơn [ Eurocode 1992-1-1]Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt kép [Eurocode 1992-1-1]Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt đơn [ ACI 318 - 2002]Sơ đồ ứng suất tiết diện có cốt kép [ACI 318 - 2002]Sơ đồ tải trọng ví dụ 1Sơ đồ tải trọng ví dụ 2Sơ đồ tải trọng ví dụ 3557910121720242834414650ixDANH MỤC CÁC BẢNGSố hiệu bảng3.13.23.33.43.5Tên bảngKết quả tính toán cốt thép ví dụ 1Kết quả tính toán cốt thép ví dụ 2Kết quả tính toán cốt thép ví dụ 3Kết quả tính toán khả năng chịu lực của dầmSo sánh quy trình tính toán cốt thépxTrang4649535556MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tàiSự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và khoa học xâydựng nói riêng ngày càng tạo thêm nhiều thách thức mới cho các chuyên gia xâydựng, đặc biệt trong giai đoạn phát triển của các ứng dụng công nghệ thông tin vàcác loại vật liệu mới. Nhiều công trình xây dựng được thiết kế theo các dạng kiếntrúc mới, đáp ứng yêu cầu sử dụng đa dạng của xã hội, sử dụng các tiến bộ củakhoa học vật liệu, thi công nhanh, giảm giá thành, đòi hỏi nhiều hiểu biết khôngchỉ về lý thuyết tính toán mà cả thực tế xây dựng nữa.Các tiêu chuẩn thiết kế công trình bê tông cốt thép cũng ngày càng đượcnghiên cứu, áp dụng rộng rãi ở nhiều nước với nội dung và hình thức có nhiềuđiểm rất khác nhau. Mỗi phương pháp có những ưu điểm, nhược điểm và phạm viáp dụng riêng, việc nắm vững và lựa chọn phù hợp các tiêu chuẩn thiết kế là điềukiện cần thiết để có thể hợp tác trao đổi và hội nhập trong các lĩnh vựa khoa học kỹthuật. Đề tài thực hiện với mục đích sẽ làm rõ sự khác biệt đó và giúp cho các nhàtư vấn thiết kế áp dụng được phương pháp tính toán phù hợp để đạt hiệu quả kỹthuật và kinh tế.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài- Nghiên cứu tính toán cốt thép trong dầm bê tông cốt thép chịu uốn theo cáctiêu chuẩn: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574: 2012 ; Tiêu chuẩn Châu ÂuEurocode 1992 - 1- 1 và Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318 - 2002;- Làm sáng tỏ sự khác biệt giữa các Tiêu chuẩn;3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài+ Đối tượng: Dầm bê tông cốt thép chịu uốn.+ Phạm vi: Cốt thép chịu uốn.4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài- Nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu kế thừa, chuyên gia;- Áp dụng tính toán thực nghiệm.15. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài+ Ý nghĩa khoa học: Trên cơ sở nghiên cứu, phân tích các Tiêu chuẩn tínhtoán, đề tài đã đưa ra được các nhận xét tổng quan, so sánh các phương pháp tínhtoán cốt thép chịu uốn của dầm bê tông cốt thép và đề xuất phạm vi áp dụng củacác tiêu chuẩn.+ Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm tài liệu thamkhảo hữu ích trong đào tạo, nghiên cứu và áp dụng tính toán thiết kế dầm bê tôngcốt thép để đạt hiệu quả cao về kinh tế kỹ thuật.2CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP1.1. KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNHTOÁN1.1.1. Kết cấu bê tông cốt thépKết cấu bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rất rộng rãi trong xây dựngcác công trình dân dụng và công nghiệp, giao thông, cơ sở hạ tầng và công trìnhthủy lợi. Kết cấu bê tông cốt thép có nhiều ưu điểm so với các dạng kết cấu làmbằng các loại vật liệu khác như thép, gỗ, đá… Kết cấu bê tông sử dụng các loại vậtliệu có sẵn như thép thanh, thép sợi, xi măng, cốt liệu sỏi, đá, cát..có giá hợp lý,công nghệ xây dựng đơn giản và có khả năng chịu lực tốt, độ bền cao, lâu dài, dễdàng tạo dáng kiến trúc và ít phải bảo dưỡng như các loại vật liệu khác.Kết cấu bê tông cốt thép được tạo nên từ các cấu kiện cơ bản như dầm, cột, bản ,tường. Tùy theo cấu tạo và điều kiện chịu lực mà công trình sẽ được tính toán theocác sơ đồ kết cấu khác nhau: các cấu kiện độc lập hoặc hệ kết cấu tổng thể.Trong quá trình thiết kế các kết cấu bê tông cốt thép, các yếu tố sau đây cần đượcxem xét để có thể đạt được giải pháp hiệu quả nhất:+ Trước hết giá thành công trình phải kinh tế nhất, rẻ hơn các phương án sửdụng vật liệu khác. Ngoài vật liệu, cần phải tiết kiệm các chi phí xây dựng khácbằng cách áp dụng các công nghệ thi công tiên tiến, rút ngắn thời gian thi công.+ Đảm bảo điều kiện sử dụng, khai thác thuận lợi, phù hợp yêu cầu kiến trúcvà kết cấu. Kết hợp các dạng kết cấu đúc sẵn và tại chỗ, tạo tính đa dạng cho côngtrình bê tông cốt thép.+ Đảm bảo chi phí bảo dưỡng thấp và sử dụng nguồn nguyên vật liệu tại chỗ,giảm chi phí vận chuyển.+ Giảm thiểu những hạn chế đặc thù của vật liệu bê tông cốt thép như khảnăng chịu kéo kém, có thể xuất hiện khe nứt ở vùng chịu kéo; chi phí cho thiết kế,lắp dựng và tháo dỡ ván khuôn, giàn giáo; hạn chế do trọng lượng bản thân khá3lớn, hạn chế mở rộng nhịp công trình và các yếu tố biến dạng do thay đổi nhiệt độ,độ ẩm, co ngót bê tông…1.1.2. Phương pháp tính toán.Kết cấu bê tông cốt thép được tính toán thiết kế theo phương pháp trạng thái giớihạn. Các trạng thái giới hạn được phân chia thành :a] Trạng thái gới hạn về khả năng chịu lực [ bao gồm về cường độ: không bịphá hủy; không bị mất ổn định từng bộ phận hoặc tổng thể kết cấu; không bị pháhỏng từng bộ phận dẫn đến phá hỏng toàn bộ công trình; không hình thành cáckhớp dẻo, không xuất hiện biến dạng dẻo, đảm bảo chịu được hiện tượng mỏi dotác động của tải trọng lặp lại nhiều lần] dưới tác động của tải trọng có kể đến cáchệ số tải trọng [tải trọng tính toán].b] Trạng thái giới hạn về biến dạng [thực chất là chuyển vị của kết cấu] trongthời gian sử dụng, dưới tác dụng của tải trọng sử dụng [tải trọng tiêu chuẩn] và cácyếu tố khác [co ngót, nhiệt độ thay đổi…], xuất hiện các vết nứt và mở rộng cácvết nứt ở vùng bê tông chịu kéo; kể cả các dạo động bất lợi cho quá trình vận hành,sử dụng công trình.c] Ngoài ra, công trình còn phải được tính toán theo trạng thái giới hạn đặcbiệt về khả năng chống lại các tải trọng đặc biệt như lực động đất, nổ, va chạm củacác kết cấu di động, ăn mòn vật liệu trong các môi trường xâm thực.Điều kiện an toàn cho kết cấu được biểu diễn theo biểu thức sau:U �R n[1.1]Trong đó :U là tải trọng tác dụng được tính toán từ các tổ hợp lực;Rn là độ bền của cấu kiện bê tông cốt thép; là hệ số giảm độ bền, phụ thuộc trạng thái biến dạng của kết cấu [theo cácTiêu chuẩn từ 1999 trở về,  phụ thuộc vào các dạng chịu lực của cấu kiện].1.2. CẤU TẠO VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP.41.2.1. Cấu tạo của dầmDầm là cấu kiện mà chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang khá nhỏ sovới chiều dài của nó. Tiết diện ngang của dầm có thể là chữ nhật, chữ T, chữ I, hìnhthang, hình hộp…Thường gặp nhất là tiết diện chữ nhật và chữ T.Hình 1.1.Các dạng tiết diện dầmGọi chiều cao h của tiết diện là cạnh nằm theo phương của mặt phẳng uốn thìtiết diện hợp lý là tiết diện có tỷ số h / b  2 �4 . Chiều cao h thường được chọntrong khoảng từ 1/8 đến 1/20 của nhịp dầm.Khi chọn kích thước b và h cần phải xem xét đến yêu cầu kiến trúc và việc địnhhình hóa ván khuôn.Cốt thép trong dầm bao gồm có: cốt dọc chịu lực, cốt dọc cấu tạo, cốt đai và cốtxiên.32412341a] Cốt đai hai nhánh ; b] Cốt đai một nhánh ; c] Cốt đai bốn nhánh ;1 - cốt dọc chịu lực ; 2 - cốt cấu tạo ; 3 - cốt xiên ; 4 - cốt đai.Hình 1.2. Các loại cốt thép trong dầm1.2.2. Vai trò của cốt thép trong dầm+ Cốt thép chịu lực bao gồm: cốt thép chịu uốn và cốt thép chịu cắt.5- Thép chịu uốn là thép chịu mômen âm và mômen dương của dầm. Thép nàyđặt theo phương song song với chiều dài dầm.Diện tích tiết diện ngang của chúng được xác định theo trị số mômen uốn.1Đường kính cốt dọc chịu lực thường từ 10 đến 32 mm và � chiều rộng dầm. Số10thanh trong tiết diện thường phụ thuộc vào diện tích yêu cầu và chiều rộng tiếtdiện. Trong dầm có chiểu rộng từ 15 cm trở lên cần phải có ít nhất hai cốt dọc, khibề rộng nhỏ hơn có thể đặt một cốt. Cốt dọc chịu lực có thể đặt thành một hoặcnhiều lớp và phải tuân theo các nguyên tắc cấu tạo. Khoảng hở giữa các cốt dọcphải đủ lớn để đảm bảo điều kiện thi công và lực dính bám giữa bê tông và cốtthép.- Thép chịu cắt: chính là cốt đai dùng để chịu lực cắt Q, cốt đai gắn vùng bêtông chịu kéo với vùng bê tông chịu nén để đảm bảo cho tiết diện chịu đượcmômen. Góc nghiêng  của cốt xiên thường là 45o đối với dầm có chiều cao trên80 cm thì  = 60o, đối với dầm thấp hoặc bản thì  = 30o. Đường kính cốt đaithường lấy từ 6 đến 10 mm. Khi h dầm đạt 80 cm phải dùng đai 8 , hoặc lớn hơn.Cốt đai có thể có thể hai nhánh, có một nhánh hoặc nhiều nhánh. Khoảng cách,diện tích cốt xiên và cốt đai được xác định theo tính toán.+ Cốt dọc cấu tạo có thể là :- Cốt giá dùng để giữ vị trí của cốt đai trong lúc thi công [đối với dầm màtheo tính toán chỉ cần cốt dọc chịu kéo] và chịu các ứng suất do co ngót và nhiệtđộ. Khi đó thường dùng cốt thép có đường kính 10 đến 12 mm.- Cốt thép phụ đặt thêm vào mặt bên của tiết diện dầm khi dầm có chiều caotiết diện vượt quá 70 cm. Các cốt này chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ vàgiữ cho khung cốt thép khỏi bị lệch khi đổ bêtông.Tổng diện tích của cốt cấu tạo nên lấy khoảng 0,1% đến 0,2% diện tích của sườndầm.61.2.3. Sự làm việc của dầmĐem thí nghiệm một dầm đơn giản với tải trọng tăng dần, ta thấy khi tải trọngnhỏ, dầm còn nguyên vẹn chưa có khe nứt. Khi tải trọng đủ lớn sẽ thấy xuất hiệnnhững khe nứt thẳng góc với trục dầm tại khu vực có mômen lớn và những khe nứtnghiêng ở khu vực gần gối tựa là nơi có lực cắt lớn. Khi tải trọng khá lớn thì dầmcó thể bị phá hoại tại tiết diện có khe nứt thẳng góc hoặc tại tiết diện có khe nứtnghiêng. Cốt thép dọc được tính toán và bố trí để tăng khả năng chịu lực của dầm,cốt xiên được tính toán và bố trí để chống lại ứng suất kéo xiên tại vùng có lực cắtlớn.Việc tính toán dầm theo cường độ chính là đảm bảo cho dầm không bị pháhoại trên tiết diện thẳng góc – tính toán cường độ trên tiết diện thẳng góc và khôngbị phá hoại trên tiết diện nghiêng – tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng.Khe nøt th¼ng gãcKhe nøt nghiªngHình 1.3. Các dạng khe nứt trong dầm đơn giản1.2.4. Các trường hợp phá hoại của dầmTùy theo đặc trưng hình học của mặt cắt, các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu và tảitrọng tác dụng, dầm bê tông cốt thép có thể bị phá hoại trong các trường hợp sau:a] Phá hoại dẻo: Cốt thép bị biến dạng chảy dẻo và bị kéo đứt trước khi bêtông bị phá hủy, đạt đến giới hạn  . Dầm bê tông cốt thép như vậy được xem là cóít cốt thép [ hàm lượng cốt thép nhỏ,    min ].b] Phá hoại dòn: Bê tông vùng nén bị ép vỡ trước khi cốt thép ở vùng chịukéo đạt đến giới hạn chảy và bị kéo đứt. Dầm bê tông như thế được xem là có quánhiều thép [ hàm lượng cốt thép lớn,    m ax ].c] Phá hoại cân bằng: Trường hợp kinh tế nhất trong thiết kế kết cấu bê tôngcốt thép là khi phá hoại, bê tông chịu nén bị phá hủy đồng thời với cốt thép vùng bị7kéo đứt. Đây là trường hợp phá hoại cân bằng và dầm bê tông cốt thép như thế gọilà có hàm lượng cốt thép vừa phải [ hàm lượng cân bằng].1.3. CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ BÊ TÔNG CỐT THÉP HIỆNHÀNH TẠI VIỆT NAMNăm 1995, lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô đã đưa ra lý thuyết tính bê tôngcốt thép theo trạng thái giới hạn. Đó là trạng thái mà kết cấu không còn đáp ứngđược những yêu cầu người ta đã đề ra cho nó [bị hỏng, bị phá hoại do mỏi, bị mấtổn định hoặc bị võng, bị nứt quá mức…]. Các nước khác nhau sẽ thiết lập tiêuchuẩn tính toán kết cấu bê tông khác nhau dựa trên nền tảng có thể là tiêu chuẩncủa các nước khác hoặc khu vực. Hiện nay tại Việt Nam phổ biến một số tiêuchuẩn thiết kế bê tông cốt thép như sau: Tiêu chuẩn ACI 318- 2002; Tiêu chuẩnChâu Âu Eurocode 1992 -1-1; Tiêu chuẩn TCVN 5574: 2012; Tiêu chuẩn AnhQuốc BS 8110 – 1997…Trong xu thế hội nhập thế giới, các công trình hạ tầng vay vốn nước ngoài,các công trình liên doanh, 100% vốn nước ngoài thường do tư vấn nước ngoài thiếtkế. Căn cứ các quy định tại điều 3, điều 4 và điều 6 của ‘ Quy chế áp dụng Tiêuchuẩn xây dựng nước ngoài trong hoạt động xây dựng ở Việt Nam ’ do Bộ Xâydựng ban hành kèm theo quyết định số 09/2005/ QĐ-BXD ngày 07/4/ 2005. Bộxây dựng chấp thuận áp dụng các Tiêu chuẩn nước ngoài như [Tiêu chuẩnEurocode 1992 -1-1 ; Tiêu chuẩn ACI 318-2002…] .Việc đó sẽ tạo ra nhiều hơncác phương án lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp tiết kiệm được tổng mức đầu tư.Do vậy việc nghiên cứu và áp dụng nhiều Tiêu chuẩn khác nhau trong việc thiết kếtính toán kết cấu bê tông cốt thép là tất yếu.Một số công trình nhà cao tầng có dầm bê tông cốt thép thiết kế theo các Tiêuchuẩn tại Việt Nam.* Khối căn hộ - khu thương mại Vĩnh Trung plaza- Địa điểm xây dựng: Số 255- 257 đường Hùng Vương, Quận Hải Châu,Thành phố Đà Nẵng.- Chủ đầu tư: Công ty TNHH Đức Mạnh DMC.8- Đơn vị thiết kế: Công ty tư vấn Gama [ thiết kế kiến trúc], Trung tâm tư vấnkỹ thuật Xây dựng Đà Nẵng – Sở Xây dựng [ thiết kế kết cấu].Khối căn hộ là nhà 18 tầng và 1 tầng hầm, chiều cao 71,4m. Móng bè đặt trênnền gia cố cọc vữa xi măng. Kết cấu chính của công trình có hệ kết cấu kết hợpkhung và vách cứng bê tông cốt thép. Vách lõi cứng bê tông cốt thép có chiều dày200mm. Bước cột chính 9x9 m. Sàn được thiết kế ứng lực trước. Dầm gia cườngcó kích thước 800x 500, 800x400, 700x400 mmHình 1.4. Phối cảnh công trình khu thương mại Vĩnh Trung Plaza.* Công trình Indochina Riverside Tower9- Địa điểm xây dựng: Số 74 đường Bạch Đằng [tiếp giáp 3 mặt tiền đườngBạch Đằng – Phan Đình Phùng – Trần Phú], Quận Hải Châu, Thành phố Đà Nẵng.- Chủ đầu tư: Công ty TNHH Indochina Riverside tower.- Đơn vị thiết kế: Kiến trúc sư Ben Wood và công ty Gravity Partnership [thiếtkế kiến trúc].Công trình là khu thương mại, dịch vụ, giải trí, văn phòng cho thuê và căn hộ,gồm 3 khối: Khối chân đế Podium, khối văn phòng và khối căn hộ. Công trình có 1tầng hầm.- Khối văn phòng là nhà có 12 tầng, chiều cao 66m. Móng cọc khoan nhồi.Kết cấu công trình là hệ khung kết hợp lõi cứng bê tông cốt thép chịu lực. Vách lõicó chiều dày 200, 300, 450mm. Bước cột chính 8,4 x 8,4 m. Sàn thiết kế theophương án sàn sườn toàn khối dày 220 mm; hệ dầm bẹt theo phương ngang nhà cókích thước 1500x500, 1200x500 mm.Hình 1.5. Phối cảnh công trình Indochina Riverside tower10- Khối căn hộ là nhà có 24 tầng, chiều cao 95,3m. Móng cọc khoan nhồi . Kết cấucông trình là hệ khung kết hợp lõi cứng bê tông cốt thép chịu lực. Bước cột chính6,6 x6,9m. Vách, lõi có chiều dày 200, 300, 450 mm. Sàn thiết kế theo phương ánsàn sườn toàn khối dày 220mm, hệ dầm bẹt theo phương ngang nhà có kích thước1000 x 450, 1000 x 400 mm.1.4. NHẬN XÉTQua các nội dung nghiên cứu ở chương 1, có thể rút ra một số nhận xét saunhư sau:Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rất rộng rãi trong xây dựng.Trong thực tế, giải pháp kết cấu cho các công trình xây dựng đặc biệt là các tòa nhàcao tầng luôn đặt ra các yêu cầu thỏa mãn đồng thời về khả năng chịu lực của kếtcấu cũng như yêu cầu về công năng và hiệu quả kinh tế của công trình. Tiết diệndầm phải được thiết kế hợp lý và đảm bảo khả năng chịu lực. Vì vậy việc áp dụngcác tiêu chuẩn thiết kế vào tính toán dầm bê tông cốt thép là tất yếu.Chương 2 sẽ nghiên cứu về lý thuyết tính toán cốt thép chịu uốn dầm BTCTtheo ba tiêu chuẩn thông dụng trong thiết kế kết cấu: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5574: 2012; Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 1992 - 1- 1 và Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318- 2002.11CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO CÁC TIÊUCHUẨN THIẾT KẾ2.1. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574: 2012  3 ,  62.1.1. Cấu kiện đặt cốt đơn2.1.1.1. Sơ đồ ứng suấtxhhhoxRbM ghAsaRsAsbHình 2.1. Sơ đồ ứng suất của tiết điện có cốt đơnLấy trường hợp phá hoại thứ nhất [phá hoại dẻo] làm cơ sở tính toán. Sơ đồứng suất dùng để tính toán tiết diện theo trạng thái giới hạn lấy như sau: ứng suấttrong cốt thép chịu kéo As đạt tới cường độ chịu kéo tính toán R s, ứng suất trongvùng bê tông chịu nén đạt đến cường độ tính toán chịu nén Rb và sơ đồ ứng suất códạng hình chữ nhật, cùng bê tông chịu kéo không được tính toán chịu lực vì đã nứt.2.1.1.2. Công thức cơ bảnVì hệ lực gồm có các lực song song nên chỉ có hai phương trình cân bằng có ýnghĩa độc lập.- Tổng hình chiếu các lực lên phương của trục dầm phải bằng không, do đó:R s A s  R b bx  0 � R b bx  R s A s[2.1]- Tổng mô men của các lực đối với điểm đặt hợp lực của cốt thép chịu kéo vàthẳng góc với mặt phẳng uốn phải bằng không do đó:� x�� x�M gh  R b bx �h o  � 0 � M gh  R b bx �ho  �� 2�� 2�[2.2]Điều kiện cường độ khi tính toán theo trạng thái giới hạn [ tức là điều kiệnđảm bảo cho tiết diện không vượt quá trạng thái giới hạn về cường độ ] như sau:M �M gh22Từ [2.2] ta có� x�M �R b bx �ho  �� 2�[2.3]Kết hợp [2.1] và [2.3] ta có :� x�M �R s A s �ho  �� 2�[2.4]Công thức [2.1] và [2.3] là các công thức cơ bản để tính cấu kiện chịu uốn cótiết diện chữ nhật đặt cốt đơn.2.1.1.3. Điều kiện hạn chếĐể đảm bảo xảy ra phá hoại dẻo thì cốt thép A s phải không được quá nhiều,tức là phải hạn chế As và tương ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng nén x [xemcông thức 2.1]. Các nghiên cứu thực nghiệm cho biết trường hợp phá hoại dẻo sẽxảy ra khi:xx�R  R hohoR � �1 s �1sc,u � 1,1 ��[2.5]Trong đó: - Đặc trưng tính chất biến dạng của vùng bê tông chịu nén    0,008R b[2.6] = 0,85 đối với bê tông nặng,  sẽ có giá trị khác đối với bê tông nhẹ và bêtông hạt nhỏ;sc,u - ứng suất giới hạn của cốt thép trong vùng bê tông chịu nén [khi bê tôngđạt đến biến dạng cực hạn], sc,u = 500 Mpa đối với tải trọng thường xuyên, tảitrọng tạm thời dài hạn, sc,u = 400 Mpa đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn và tảitrọng đặc biệt.Các giá trị R đối với một số trường hợp cụ thể được cho trong phụ lục 6.Thay [2.4] vào [2.1] ta có:As R b bx R R b bh o� As,maxRsRs13[2.7]Gọi  Aslà hàm lượng cốt thép của tiết diện sẽ là:bh o max  RRbRs[2.8]Song nếu cốt thép ít quá sẽ xảy ra phá hoại đột ngột [phá hoại giòn] ngay saukhi bê tông bị nứt [toàn bộ lực kéo do cốt thép chịu]. Để tránh điều đó cần đảmbảo: � minGiá trị  min được xác định từ điều kiện khả năng chịu mô men của dầmbêtông cốt thép không nhỏ hơn khả năng chịu mô men của dầm bê tông không cócốt thép. Thông thường lấy  min  0,05% đối với cấu kiện chịu uốn.2.1.1.4. Tính toán tiết diệnĐặt  xcác công thức cơ bản sẽ có dạng:hoR s As  R b bh o[2.9]M �R b bh o2[1  0,5]   m R b bh o2[2.10]M �R s A s h o [1  0,5]  R s As h o[2.11]Trong đó : m  [1  0,5] ;   [1  0,5]Điều kiện hạn chế viết thành: m � R  R [1  0,5R ][2.12]a. Bài toán thiết kế.Biết mô men M, kích thước tiết diện b x h, cấp độ bền chịu nén của bê tông vànhóm cốt thép.Yêu cầu xác định kích thước tiết diện b x h; tính diện tích cốt thép As ?* Xác định kích thước tiết diện+ Căn cứ và cấp độ bền của bêtông và nhóm cốt thép, tra bảng và tính đượcRb ; Rs; R ;  R .14Tính ho = h – a, trong đó a được giả thiết:a = 1,5 �2 cm đối với bản có chiều dày 6 �12 cm.a = 3 �6 cm đối với dầm.+ Giả thiết b và  để tính h và As. Có  tra bảng phụ lục 5 ra  m+ Tính ho :ho =1mMR bbChiều cao tiết diện h = ho + a phải được chọn phù hợp với các yêu cầu cấu tạocủa dầm. Sau khi tính được h, nếu thấy bất hợp lý thì có thể giả thiết lại b và tínhlại h.* Tính As khi biết b x h:+ Tính  mm MR b bh o2- Nếu  m � R   R [1  0,5R ] thì dầm đặt cốt đơn.Tra bảng phụ lục 5 ra Diện tích cốt thép được tính theo công thức:AS =Tính  MR s h oAsvà phải đảm bảo  � minbh oChọn và bố trí cốt thép.- Nếu  m � R   R [1  0,5R ] thì phải tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấpđộ bền để đảm bảo điều kiện hạn chế  m � R   R [1  0,5 R ] . Cũng có thể đặt cốtkép.b. Bài toán kiểm tra cường độBiết kích thước tiết diện b x h, diện tích cốt thép As, cường độ chịu nén của bêtông và nhóm cốt thép.Yêu cầu tính khả năng chịu lực Mgh?15