CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TÍNH TOÁN KET CAU DAM BÊ TONG. COT THÉP CHIU XOAN 1.1 Lịch sir các phương pháp tinh toần dim chịu xuấn. Năm 1853 kĩ sư người Pháp Adhemar Jean Barre de Saint-Venant giới thiệu lý thuyết xoắn cổ điển tại Viện Khoa Học Pháp làm cơ sở cho lý thuyết ngày nay. St Venant chỉ ra ring khi thanh không trờn chịu xoắn, tiết diện ngang trước phẳng sau sẽ không côn phẳng khi chịu xoắn.
Mặt phẳng tết diện ngang ban đầu sẽ trử nên vệnh. Ảnh hưởng của vénh phải được kể đến khi thanh chịu xoắn thuần tú - Năm 1899 A.Pandt giới iệu kết quả nghiên cứu 6n định xoắn ubn, - Năm 1903 L Prindd đã khám phá ra sự tương đồng giữa bài toán xoắn và bài toán màng. - Năm 1905 một bài oán tổng quất của xoắn hỗn hợp đã được giải in đầu tiên bởi S.Z Vlasov(1906-1958) đã phát triển lý thuyết cơ sở của uốn và xoắn đồng thời thanh thành mỏng. Ông là người đ xây dựng hoàn chỉnh lý thuyết về độ b n định và dao động của thanh thành mỏng mặt cắt ngang hở.
Năm 1944 Von Karman và Christensen đã phát triển lý thuyết xoắn cho thanh mặt cắt ngang kín (lý thuyết gần đồng). Năm 1954 Bensoter đã phát tiển một ý thuyết chính xác hơn cho thanh mặt cất ngang kín. Năm 1977, Khan đã giới thiệu phương pháp phân phổi bimômeen để a thành mỏng chịu xoắn. Còn nhiều đóng góp khác nhưng trên đây là <p nổi bật nhất 1.2 Vin đề xoắn trong dim BTCT Sơ lược tinh hình phát triển nghiên cứu uốn xoắn: “Trong khoảng nửa đầu thé ky 20 các tiêu chuẩn không đưa ra quan điểm thiết kế kết cấu chịu xoắn.
Khi tính toán kết cầu người ta gia tăng khả năng chịu xoắn bằng hệ số san toàn. Càng về sau khoa học ngày cing phát triển, các phương tiện phục vụ cho công tie thực nghiệm kết cầu cảng nhiều nên cúc phương pháp phân ích kết cấu phát tiễn. “Trong nữa saud in xoắn xuất hiện với tiết điện kín đặc và rồng. Năm 1929 Rausch lần đầu tiên đưa ra phương pháp phân ích giàn (space struss analogy) dựa trén ứng xử của kết cấu uốn xoắn.
Năm 1934 Andersen công bố nghiên cứu của ông đựa trên thực nghiệm 48 mẫu dim bêtông va bêtông cốt thép với sắc giá tr khác nhau của cốt đọc và cốt đai. Nghiên cửu Brosler và Pistr dựa trên 24 mẫu dim rỗng vào năm 1958. Các nghiên cứu này cùng một số nghiên cứu của các ác gid khác là tiền đề cho tiêu chuẩn vẻ tính toán xoắn xuất hiện lan đầu trong ACI318- 63. Các tác giả Evans (1965), ThomasT.C Hsu (1968) đơn ra mô hình tốn xiên (Skew bending model) mà trong đó nghiên cứu TT.C, Tsu đồng vai trò quan trọng.
Đến năm 1971 tiêu chuẩn mới tương đổi hoàn thiện và về cơ bản các qui định Không dồi đến 1992, Những nghiên cứu tiếp theo đưa các công thức bán thực nghiệm và chỉ áp dụng với bể ông thường không ứng suit trước. Đền năm 1995 tiêu chuẩn tính xoắn được điều chỉnh bỗ sung lại và được chấp nhận đến nay. Đồ là tinh toán tết điện đặc và rỗng dựa trên lý thuyết thanh thành mỏng, (Chuyển đổi 1 phn thành phần hộp rỗng tương đương có độ day 1) mô hình hg thanh không gian (Space truss analogy). Lý thuyết này áp dung cả cho bể tông thường và dự ứng lực.
Sự làm vi ;hịu xoắn: Cau kiện chịu xoán la cầu kiện có xuất hi nội lực mô men xoắn M, tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với true. Thông thường cũng với M, còn xuất hiện mô men uốn M va lực cắt Q. Khi làm việc trong bê tông có các ứng suất kéo. và ứng suất nén chính 6„.
Khi chỉ cổ M, (xoắn thuần tiy) các vết nữt thường xiên góc 45° và chạy vòng quanh theo tiết diện. Khi có đồng thời M và Q thi các vết nứt xiên xuất hiện theo 3 mỹ mgt thứ tự chịu nn tạo thành tì diện vệnh trong không gim. Sự phá hoại xây a theo tết điện vénb, ngoài r cấu kiện côn có thể hư hong khi ứng suất nén chính 6,, vượt quá khả năng chịu nén của bê tông, 1.3 Phân loại chịu xoắn: Khao sát sự làm việc chịu xoắn người ta chia ra hai trường hợp: XXoắn cân bằng (equilibrium torsion) và xoắn tương thích (compatibility torsion). + Xodin cân bằng (hình 1a) khỉ mômen xoắn đồng vai tr cân bằng của kết cầu, thực tẾ chúng ta thường gặp ở các vị tí như mái công xôn, các ban công, thậm chí cả bể cảnh được dua ra từ ting 2 để điện tích thoáng cho ting 1, dim ngang chịu xoắn cân bằng, Lúc này nếu khả năng chống xoắn không đủ th kết cu sẽ trở m mắt én định và sụp 48, Lúc niy mômen xoắn M, không phụ thuộc vào độ cứng chống xoắn B, = GJ, với G là mô dun dân hỏi chống cắt cia béténg, J là mômen quán tỉnh chống xoắn cña it điện.
Trường hợp này thường xuất hiện ở các cấu kiện tinh định hoặc M, được truyền đến từ bộ phận tĩnh định. ~ Xoắn tương thích (hình 1.1b) xuất hiện khi có sự phân pt ối lại mômen xoắn cho phần từlền kề như thường thấy ở thục tế các trường hợp chia dim phụ trong sin. Khi sắc dim biên biển dang gây ra các góc xoay tao nên xon tương thích trong hệ liễn khối. Thường xuất hiện ở các cấu kiện sigu tĩnh khi M, phụ thuộc vào độ cứng chống xoắn BỊ, 1 Khái niệm chung về cầu kiện chị xoắn kiện chịu xoắn chịu tác dụng của mô men quanh trụ dọc của cầu kiện và thường kết hợp với chịu uốn Với dim liên kết cứng với cột và có bản ở một phía, ải trọng trên bản gây ra xoắn cho dằm tình 1.13) THình 1-1a Cầu kiện chịu xoắn cân bằng Khung có dim khung liên kết cứng với cột và các dim khung liên kết cứng với dim khung (hình 1,1b), ti trọng trên các trục A, B gây ra mô men xoắn cho dầm khung trục 1, 2.
Loại liên kết này chúng ta vẫn thường thấy ở thực tế như mỗi 6 sản chia bởi các dằm chính và dầm phụ Hình 1.1b Cấu kiện chịu xoắn tương thích. Khả năng chịu xoắn của Bê tông cốt thép kém hơn rất nhiều so với khả năng chịu tổn, do đô trong nhiễu trường hợp mổ men xoắn tuy không lớn cũng gây ra ảnh hướng đáng kể, lâm xuất hiện khe nức. Khi thiết kế kết cấu Bê tổng cốt thép chúng ta cing idm được mô men xoắn cing tốt Hinh 1.2 Mặt phá hoại cia bê tông trong cầu kiện chịu xoắn thuẫn túy (Thommas T.C Hist ~ 1968) “Phá hoại ở mặt bên dim Hình 1.3 Mặt phá hoại của bê tông trong cầu kiện chịu uốn và xoắn đồng thời (Dương nguyễn Hong Toàn - 2008) “Trong thực té chúng ta thường thấy trong các ngôi nhà, nhất là với công nghệ xây cdựng như hiện nay, cấu rit phức tạm, cổ những vũng chịu xoắn tương sản được chia ra nhiều dim phụ), và xoắn cân bằng như ở những vị tí kim bể bơi dua ra ngoài ở tầng 2, hoặc bản sin đua ra để x: trang tí. đành khoảng không cho tầng 1, sẽ chịu xoắn rất lớn (như hình 1.4 dưới đây) dụ BS Bi Hình 1.4 Các vùng chịu xoắn cân bằng và chịu xoắn tương thích trong một tòa nhà (Mặt bằng kết cầu tang 2 Tòa 30 ting, Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội) Thí nghiệm cấu ki BTCT chịu xoắn thuần túy cho thấy ring các vắt nứt nghiêng với trục góc 45° và chạy vòng quanh cả các phía theo dang cuốn lò xo.
Nguyên nhân là mô. men son gây rating suất tgp. Hop lực của + tạo ra ứng suất kéo chính và ứng suit nén chỉnh theo phương 4Š”. Khi ứng suất kéo chính vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông sẽ gây ra vết nứt, nêu ứng.
suất nén chính quá lớn sẽ lm bê tông bị nén vỡ. Trường hợp dầm chịu uốn và xoắn đồng thời thi sự làm việc phức tap hom, các vết nứt xuất hiện trên ba mặt dm, mặt còn lại chịu nén, tạo thành tiết diện vênh. Sự phá hoại xây ra theo tiế diện vệnh đó 1.4 Tính toán dam bê tông cốt thép chịu xoắn "rong các cấu kiện chịu xoắn thường kết hợp với lực cắt, hay kết hợp với lực tốn, hay cả lực uốn và lực cắt. Tinh toán cầu kiện bê tông cốt thép chịu xoắn trên thể giới hiện có ha lí thuyết tính toán khác nhau, Thứ nhất diya trên sự phá hoại trên dế ết diện nghiêng của cầu kiện bê tông cất thép chịu uốn và chịu xoắn được Lessig (Nga) ây dựng, sau đó được phát triển bởi Hsu (Hoa Kỳ), hiện nay lítbuyết này là cơ sỡ để tính toán cu kiện bê tông chịu xoắn trung nhiều tiêu chuẩn t bê tông cốt thép chịu xoắn trên thé giới trong đó có Việt Nam Trường hợp nảy trong tinh toán thường kết hợp uốn và xoắn mà không tách biệt; Như vậy, vấn để cần xem xét và khó thể hiện ở chỗ lực xoắn lớn hon hay lực uốn lớn hơn hoặc là wu tiên cho uốn hay cho xoắn.? Hai là inh toán theo mô hình giản déo: Lý thuyết thiết kế thứ hai dựa trên một mô hình khung thành mỏng, tương tự như sự tương đồng bằng mô hình giàn déo.
Lý thuyết của ông, được tinh bày bởi Lam-pert & Thurlimann và Lampert and Collins tạo thành cơ sở của các quy định tính toán xoắn trong các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu be tông cốt thép chị xoắn mới nhất trên th giới trong đó có Châu Âu Do phương phá tính toán kết iu bê tông cốt the} chịu xoắn theo mô hit giàn đèo và và phương pháp tính toán trên tiết điện nghiêng giữa tiêu chuẩn Châu âu và tiêu chuẩn "Việt Nam có sự khác nhau nên trong luận văn này chúng ta cùng nghiên cứu cả hai li thuyế lễ làm sáng tỏ một vin đề CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN DAM BÊ TONG COT THÉP CHỊU XOAN THEO TIÊU CHUAN VIỆT NAM VÀ TIÊU CHUAN CHAU AU 2.1 Ứng suất tiếp do xoắn trong dim không bj nứt Bài oán đầm in hồi chịu mô men xoắn đã được xem xết trong lý thuyết Site bn vật liệu. 6 đây chúng ta có thé phân biệt hai loại cầu kiện: cấu kiện đặc và cầu kiện rồng thành mỏngtiết diện kin, 2.1 Cấu kiện đặc: C6 nhiều loại tết diện trong thực tẾ nhưng ở đây ta xét một số trường hợp tổng quất. hay có thé nói, tạm chia thành các loại tiết điện như sau: + X£t trường hợp dim có it diện tron (như được thể hiện trên hình 2.