Luận văn thạc sĩ về khả năng chịu cắt của cột bê tông cốt thép chữ nhật chịu nén lệch tâm

Khả năng chịu cắt của cột bê tông cốt thép (BTCT) là một yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu. Khi cột chịu lực cắt lớn, ứng suất pháp và ứng suất tiếp sẽ gây ra ứng suất kéo chính, dẫn đến hiện tượng trượt và tách lớp bê tông. Giá trị lực cắt cực đại mà cột có thể chịu được trước khi xảy ra phá hoại là rất quan trọng. Khả năng chịu cắt của cột bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tỷ lệ cốt thép, cường độ bê tông, và chiều cao của cột. Theo nghiên cứu, bê tông là vật liệu giòn, do đó phá hoại do cắt thường xảy ra khi không có cốt thép ngang. Cốt thép ngang không chỉ giúp tăng khả năng chịu cắt mà còn hạn chế sự phát triển của vết nứt. Khi ứng suất trong cốt thép ngang đạt đến giới hạn, cột sẽ bị phá hoại do cắt. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đánh giá khả năng chịu cắt trong thiết kế cột BTCT.

Nghiên cứu cho thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt của cột BTCT. Đầu tiên, lực nén trong cột có tác động lớn đến khả năng chịu cắt. Khi ứng suất nén tăng, khả năng chịu cắt của cột cũng sẽ được cải thiện. Ngược lại, ứng suất kéo do lực đọc trục có thể làm giảm khả năng chịu cắt. Thứ hai, tỷ số a/d, với a là nhịp chịu cắt và d là chiều cao tiết diện, cũng ảnh hưởng đến dạng phá hoại của cột. Khi tỷ số này nhỏ hơn 2, cột thường bị phá hoại do cắt, trong khi tỷ số lớn hơn 4 có thể dẫn đến phá hoại do nén. Cuối cùng, các yếu tố khác như cường độ bê tông, hàm lượng cốt thép và kích thước tiết diện cũng có ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng chịu cắt của cột BTCT. Việc đánh giá tổng thể các yếu tố này là rất quan trọng trong việc thiết kế và tối ưu hóa cột BTCT.

Các mô hình tính toán khả năng chịu cắt của cột BTCT thường sử dụng lý thuyết miễn nén cải tiến. Một trong những mô hình phổ biến là mô hình chuyển vị cắt, trong đó lực cắt được xác định dựa trên chuyển vị của cột. Mô hình này cho phép đánh giá chính xác khả năng chịu cắt của cột khi chưa bị nứt. Ngoài ra, phần mềm Response-2000 cũng được sử dụng để phân tích khả năng chịu cắt của cột BTCT. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kết quả từ mô hình lý thuyết này tương đối phù hợp với thực nghiệm. Việc áp dụng các mô hình tính toán này không chỉ giúp dự đoán khả năng chịu cắt mà còn hỗ trợ trong việc thiết kế và kiểm tra các cấu kiện BTCT trong thực tế.

Nghiên cứu khả năng chịu cắt của cột bê tông cốt thép dưới nén lệch tâm có ý nghĩa lớn trong thiết kế kết cấu. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng chịu cắt mà còn giúp các kỹ sư xây dựng đưa ra các quyết định thiết kế chính xác hơn. Việc áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế như TCVN 5574:2018 và ACI 318-2014 trong tính toán khả năng chịu cắt sẽ đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng. Hơn nữa, nghiên cứu này có thể mở ra hướng đi mới trong việc cải tiến các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, từ đó nâng cao chất lượng và độ bền của các công trình BTCT trong tương lai.