CHƯƠNG 1.TÔNG QUAN KHẢ NANG CHIU CAT CUA COT BE TONG COT THEP 1. Giới thiệu chung về khả năng chịu cắt của cột bê tông cốt thép. Tại những tiết diện có lực cắt lớn, ứng suất pháp do mômen và ứng suất tiếp do lực cắt sẽ gây ra những ứng suất kéo chính nghiêng với trục cu kiện. Khi ứng suất kéo chính vượt quả giới hạn, bê tông bị trượt và tách doe theo mặt trượt, Giá tr lực cất ứng với trạng thái này chính là lực cắt cực đại mà cấu kiện có thé chịu được.
Mat khả năng. chịu lực eo bản là do bê tông không chịu được ứng suất kéo chính. Như đã biết, bê tông là vật liệu giòn, do đó phá hoại do cắt là phá hoại giòn. Đối với cột có cốt thép.
ngang chịu cắt, cốt thép ngang chịu một phin lực cất giáp cầu kiện chống lạ sự tích và trượt của bê tông do tác dung của lực cắt, cốt thép ngang ngăn edn sự phát triển của vết nứt, giảm bớt sự thâm nhập của vất nứt vio vàng bê tông chịu nền, ngoài ra cốt thếp dai côn hạn chế sự nút ích của bê tông đọc theo cốt thép dọc, những điều nay giúp tăng khả năng chẳng cắt của cột. Khi ứng suất trong cốt thép ngang đạt đến giới hạn chủy thi cột bị phá hoại do cắt. Khả năng chịu cất của cột khỉ có cất thép ngang bằng khả năng chịu cất của phần bê tông cộng với khả năng chịu cit của cốt thép ngang. Khi cột hiếu cốt thép ngang cột bị biến dang lớn do lực cất và sẽ thiên về phá hoại do lực cắt.
Các yếu tổ ảnh hưởng tới khả năng chịu cắt cña cột 1. Ảnh hướng của lực đọc tối Kha năng chịu cắt cña cột Xét cột BTCT, ứng suất kéo chính tại một phân tổ bắt kỳ ở trạng thái ứng suất phẳng ay, Khi ứng suất kéo chính vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông for thì trên cột sẽ xuất hiện vết nứt và bắt đầu bị phá hoại theo in nghiêng. ứng suất tiếp trong bê tông tại thời điểm nay đạt đến giá trị giới hạn v. Ta có: q2) Khi không có ứng suất pháp đọc trục (f, =0): for= Khi có ứng suất pháp đọc trực (f, #0: w.=/2 het ri, (q3) -3) Nếu ứng suất / là nén (5 >0) W= Ro rằng.
ứng suit nền dge trục đ làm tăng ứng uất cất giới hạn tong cấu kiện, khi năng chịu cắt được cải thiện. Ngược lại, khả năng chịu cắt sẽ bị giảm yếu khi có sự tác ‘dung của ứng suất kếo doe trục, Lực nén làm các vết nứt do uốn không phát tiễn sâu vào trong cột, do đồ, cột sẽ chịu được lực cắt lớn hơn tại thời điểm ứng suất kéo chính bằng cường độ chịu kéo của be tông 1. Ảnh hưởng của tỷ số afd dén dạng phá hoại cắt của ct (Que nhiễu nghiên cứu, người ta đã khái quất rằng dạng phá hoi cũ cột phụ thuộc vào t số ald với ø là nhịp chịu cắt, d là chiều cao tính toán của tiết diện cột. Nếu ald nhỏ hơn 20 cột bị phá hoại do cất trong khi afd lớn hơn 4.0 cột bị phá hoại do ến, khi ald ~2 ~ 4 cậtbị phá hoại do nến và cắt thỉnh 1.
Các yêu tố khác Ngoài ra, còn có các yêu tổ khác như: cường độ cốt thép, cường độ bê tông, hàm lượng. sốt thép doe, cốt thép ngang, chiều cao, kich thước cột. cũng ảnh hưởng đến khả năng chịu nén của cột Khả năng chịu ing chịu Phá hoại do do ứng suất Phá hoại Ye độc Me cất Hường chéo do uốn an an Dâm i H col | 7 sa > 4 5 6 7 o/d Hình 1. Quan bệ giữa tỷ lệ a/d với dang phá hoại (ASCE-ACI 426 1973) 1.
Một số mô hình tính toán khả năng chịu cắt của cột bê tông cốt thép 1. Mô hình chuyên vị cắt Hình1, 3 Chuyển vị edt "Điểm đạt khả năng chịu cắt zo đi "Tnảgai Điểm phá hoại de lựa Ca sự. Chuyên vị cát Hình 1. 4 Các giai đoạn lim việc của cột chịu cất ( Sezen,2000) 1.
Chuyên vjcắt khi bé tông chưa nứt Là chuyển vị trước điểm nứt. Điểm này tương ứng với nit do uốn. Dưới tie dụng của mômen uốn, thé xa nhất của tiết diện chịu kéo. Khi vượt quá khả năng chịu kéo của bê tông, bắt đầu hình thành vết nứt do un, Sự làm việc của cật khi chưa bị nứt là trong miễn đàn hồi.
Độ cứng chống cắt chưa nứt được tính bằng công thức:. a4) A: diện tích tiết điện ngang của cột 1: chiều dai cột. Médun chống cắt G được xác định bằng công thức; _ 05) „£ hệ số poát xông, lấy bằng 0.3 Ez môdun đàn hồi của bê tông =57000/ 7 (1-6) J: cường độ chịu nên của bê tông, tính bằng psi Độ cứng cit khi bé tông chưa nút K¿. chín là độ dốc của biểu đồ quan hệ giữa lực cắt và chuyển vị.
Từ công thức (1-4) = q7) V: lực cắt 4e: chuyển vị cắt trước khi tông nứt Công thức trên cho rằng ứng suất cắt phân phối đều trên toàn bộ tiết điện cột, đây là một giả thiết hợp lý cho các cấu kiện bê tông cốt thép, Nhu vậy chuyển vị cắt khi bê tông chưa nứt được tính bằng công thức VL Sue = Ga (8) này trong thực tế được chấp nhận và chi thường sir dụng lý thuyết để xác định quan hệgiữa lực cét và chuyển v cất trước khi nứt 1. Chuyén vi cit Hải chảy a) Priestley etal. (1996) Ly thuyết được Priestley et al. đưa ra (1996) chia chuyển vị cắt khi chảy thành 2 phan: phần thứ nhất là lực cắt do bể tổng chịu, Aa, phin thứ 2 do cốt thép ngang, As.
Nó tương tự với lý thuyết do Park và Paulay đưa ra năm 1975, Mô hình này xem xét ảnh hưởng của lực đọc (xem hình 1. Lực dọc "| » L he 2 ea wie "— Hình1. 5 Sự đồng góp của tải đọc trục vào khả năng chịu cắt (Priesley etal. 1996) Phin do bê tông chịu được xác định bing công thức 2W +V,)L, WENO) (1-9) 1z chiều cao thông thủy của cột: Ag: điện tích tiết diện ngang; Ec: môđun đàn hồi của bê tông; Vi lực cắt be tông chịu v, =029)7-08A, (Mpa) (1-10) Vp: lực cắt chịu bởi lực đọc: (i) Pr le đọc; : hệ s lấy bằng 2 uén một phương, uỗn hai phương lấy bằng 1; ¢,D: xác định theo hình 1.
Sesen (2002) ‘Sezen (2003) phát triển một cách tinh đựa trên xác định chuyển vị cắt bằng phân tích hi qui số liệu thí nghiệm. Mô hình có xem xét ảnh hướng của lực dọc. Chuyển vi cắt Xhi chảy được xác định như sau. (SE \azoar za, (15) V, =241, 1 với cật bị tốn hai phương, My là giới han mômen tn, P là tỷ số lực dọc xắc định bằng tỷ số giữa lực doc vớ lực dọc tối hạn, P,= PP, 1.
Mô hình khả năng chịu cắt khi bê tông bị nút Khả năng chịu cắt khí bê tông nút là lực cắt khi bắt đầu hình thành vết nứt xiên. Thông thường, vế nữt it đầu xuất hiện ở cột khi bị uốn và vết nứt xiên được hình thinh do mở rộng nứt do uốn. Những vết nứt này là nứt do uốn ~ cắt. Tuy nhiê vất nút phụ thuộc vào tính chất của cột, ví dụ: cột rất ngắn (a/d < 2) nứt uốn có thể không xuất iện và nứt do cắt hình thành đầu tiên.
Điễu này liên quan đến nứt sườn chịu cắt. Bằng đồ thị, điểm nứt do cắt ở giữa điểm nứt và điểm chảy. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu. não thể hiện đưới dạng biểu dé vi chưa có mô hình nào xét chuyển vị cit khi bị nứt đo cắt.
Các mô hình kha năng chịu cắt khi bê tông nút được trình bay dưới đây. Độ bén khi bị mit do uốn - cdr Nghiên cứu lên quan đến khả năng chị cắt hi mit Ví. được đỀ cập trong ACI 496- 1973, đưa ta 2 công thức; (1-16) 28 sáng in i (iy » Moe: momen gây nút “Công thúc thứ nhất được điều chính li như sau (ACI 426.197) 0351202)4/|Lx 3P 244g rd 018) AS 4 = với bê tông khối lượng trung bình, 1. Độ bén Khi mit stim chặt cắt ACI 426-1973 đưa ra công thức khả năng chịu lực khi nứt sườn chịu cắt, Vow.
Lưu ý ring công thức dùng cho dầm ứng suất trước và cột ( v,) 357 +03/, += lad (1-19) ( ba Fr Geng suất đọc trực; Vp: lực căng trước, 1. Mô hình bao lực cắt Một số nhà nghiên cứu cổ gắng phát triển một mô hình hoản chỉnh dé đánh giá tải trọng ~ biển dạng cắt toàn phần. Nguyên nhân la do sự phức tạp khi xác định ứng xử” " của lực cắt đơn thuần. Mô hình bao lực cắt phái nắm bắt được các ứng xử và đưa ra một giải pháp để xác định to bộ quá trình phản ứng của lực cắt, Như vậy 1 công thức đơn giản không thể biểu diện đầy du tắt cả các trạng thái phản ứng.
Lechman và Moehle (2000) Đây là mô hình được đơn gián hóa nhất, nó đưa ra công thức có thé áp dụng cho mỗi giai đoạn ti trong. Công thức sau được áp dung sự thay đổi lực cất từ 0 tăng dẫn để tính toán lực cắt tương ứng với từng cấp tải trọng, thu được hình bao lực cắt. a ef WOM yy __ae dan) lea, GAzG) Via lực cắt không đổi Gols) và Ay là môđun chịu cất hiệu quả và điện tích mắt cắt ngang hiệu quả ở mỗi mặt phẳng.2, Sezen (2002) ‘M6 hình này để xuất kết hợp những mô hình đã có và mô hình mới. Nó xác định điểm nứt và điểm chiy.
Trong khi, chuyển vi cắt ứng với kha năng chịu cắt cực đại được Park và Pauley đề xuất (1975). Mô hình được Moehle et a. (2002) đề xuất để xác định chuyển vị cắt khí mắt khả năng chịu lực đọc 1.3, Mô hình miền nến cải đến (1986) Được phát triển bởi Vecchio và Collin nim 1986, mô hình miỄn nén cải tiến để xuất một số khái niệm cơ ché truyền lực cắt cho các cầu kiện bê tông cốt thép. Lý thuyết này rt phổ và được sử dụng để thu được bình bao lực cắt bởi một số nh nghiên cửu, như Ozeebe và Saateioglu (1989), Pinchera et al, (1999), Mõ hình miền nén cải tiến được trình bay trong chương sau 1.4, Khả năng chịu cắt của cột bê tông cốt thép theo một số tiêu chuẩn 1.