Tính toán và cấu tạo các trường hợp chịu lực cục bộ của kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn việt nam và tiêu chuẩn nước ngoài (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-----------------------------

ĐÀO THỊ LAN HƯƠNG

TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CÁC TRƯỜNG HỢP CHỊU LỰC
CỤC BỘ CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU
CHUẨN VIỆT NAM VÀ TIÊU CHUẨN NƯỚC NGOÀI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-----------------------------

ĐÀO THỊ LAN HƯƠNG
KHĨA: 2012-2014

TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CÁC TRƯỜNG HỢP CHỊU LỰC
CỤC BỘ CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU
CHUẨN VIỆT NAM VÀ TIÊU CHUẨN NƯỚC NGỒI

Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGUỜI HUỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. VƯƠNG NGỌC LƯU

Hà Nội – 2014


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Trường Đại học Kiến Trúc Hà
Nội trong suốt quá trình đào tạo thạc sĩ đã cung cấp kiến thức và phương pháp
để em có thể áp dụng trong nghiên cứu giải quyết các vấn đề trong luận văn
của mình. Đặc biệt em xin trân trọng gửi lời cảm ơn thầy giáo PGS. TS.
Vương Ngọc Lưu đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn
thành Luận văn đúng thời hạn.
Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Cơng ty Kiến trúc cơng trình ACO,
các đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ em, tạo điều kiện về thời gian để em
hoàn thành luận văn đúng tiến độ.


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là cơng trình nghiên cứu khoa học
độc lập của tơi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.

HỌC VIÊN

Đào Thị Lan Hương


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt

Cụm từ viết tắt

BTCT

Bê tông cốt thép

TTGH

Trạng thái giới hạn

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam


DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

Bảng 2.1

Các giá trị k đối với vùng chất tải chữ nhật

40

Bảng 2.2

Các giá trị của hệ số β với các loại cột khác nhau

42


DANH MỤC HÌNH MINH HỌA

Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

Hình 1.1

Sơ đồ ứng suất của tiết diện đặt cốt đơn

5

Hình 1.2

Sơ đồ ứng suất của tiết diện đặt cốt kép

8

Hình 1.3

Sơ đồ ứng suất dùng để tính tiết diện chữ T

10

Hình 1.4

Sơ đồ tính tốn cường độ trên tiết diện nghiêng

14

Hình 1.5

Cấu kiện chịu nén lệch tâm

17

Hình 1.6

Sơ đồ tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm

19

Hình 2.1

Sơ đồ tính tốn nén thủng cấu kiện bê tơng cốt thép

25

Hình 2.1a

Cốt thép chịu cắt trong bản theo TCVN 5574-2012

27

Hình 2.1b

Cốt đai chịu cắt trong bản theo TCVN 5574-2012

28

Hình 2.2

Sự phá hỏng do lực cắt trong sàn theo ACI318-2005

29

Hình 2.3a

Hình 2.3b

Hình 2.4a

Hình 2.4b
Hình 2.5
Hình 2.6

Diện tích tính tốn và tiết diện tới hạn với “Lực cắt
một hướng”(của 3 loại cột: giữa, biên, góc)
Chú thích diện tích tính tốn và tiết diện tới hạn cho
hình 2.3a
Diện tích tính tốn và tiết diện tới hạn với “Lực cắt
hai hướng”(của 3 loại cột: giữa, biên, góc)
Chú thích diện tích tính tốn và tiết diện tới hạn cho
hình 2.4a
Tháp đâm thủng theo tiêu chuẩn ACI318-2005
Các tiết diện tới hạn với lực cắt 2 hướng theo
ACI318-2005

29

30

31

31
32
32


Hình 2.7

Hình 2.8
Hình 2.9

Tiết diện tới hạn với cột có bản đầu cột theo
ACI318-2005
Xác định c với cột có hình dạng khơng thơng thường
Quy định thiết kế và bố trí thép đai trong sàn theo
ACI318-2005

33
36
39

Hình 2.10

Các gí trị gần đúng của 

43

Hình 2.11

Chu vi kiểm tra cơ bản được rút ngắn u*1

44

Hình 2.12

Bố trí cốt thép chịu cắt

48

Hình 2.13

Bố trí cốt thép trong sàn

49

Hình 2.14

Nén cục bộ của cấu kiện bê tơng cốt thép

50

Hình 2.15

Sơ đồ tính tốn cấu kiện BTCT chịu nén cục bộ

52

Hình 2.16

Bố trí các khung cốt thép ngang ở đầu tấm tường chịu
lực lớn

55

Hình 2.17

Bố trí khung cốt thép trong tấm tường

56

Hình 2.18

Bố trí một lưới thép ở giữa tấm tường

56

Hình 2.19

Đệm đầu dầm gối lên tường gạch đá

57

Hình 2.20

Sơ đồ tính tốn giật đứt cấu kiện bêtơng cốt thép

60

Hình 2.21

Quy định đặt thép treo (cốt đai, cốt xiên) cho dầm
chịu tải trọng tập trung

61


MỤC LỤC
Lời cảm ơn

Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng, biểu
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
Mục đích nghiên cứu
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Nội dung và cấu trúc của luận văn
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN KẾT CẤU BÊ TƠNG
CỐT THÉP THEO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC ............................................ 3
1.1. Khái niệm về tính tốn kết cấu bê tông cốt thép theo khả năng
chịu lực................................................................ …………………………3
1.2.

Tính tốn cấu kiện chịu uốn ........................................................... 4

1.2.1. Theo cường độ trên tiết diện thẳng góc (theo M) ........................... 4
1.2.2. Theo cường độ trên tiết diện nghiêng (theo Q) ............................ 13
1.3.

Tính tốn cấu kiện chịu nén ......................................................... 16

1.3.1. Cấu kiện chịu nén đúng tâm ........................................................ 16
1.3.2. Cấu kiện chịu nén lệch tâm ......................................................... 17
1.4.

Các trường hợp chịu lực cục bộ ................................................... 19

1.4.1. Chọc thủng .................................................................................. 20


1.4.2. Nén cục bộ................................................................................... 22
1.4.3. Giật đứt (Tính cốt treo) ................................................................ 23
1.5.

Nhận xét ........................................................................................ 23

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CÁC TRƯỜNG HỢP CHỊU
LỰC CỤC BỘ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ TIÊU CHUẨN
NƯỚC NGOÀI ........................................................................................... 25
2.1.

Trường hợp chọc thủng ................................................................ 25

2.1.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012 ...................................... 25
2.1.2. Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI-318 ....................................................... 28
2.1.3. Tiêu chuẩn Châu Âu EN 1992-1-1 ............................................... 40
2.2.

Trường hợp nén cục bộ theo TCVN 5574-2012 ........................... 49

2.2.1. Tính tốn ..................................................................................... 49
2.2.2. Cấu tạo ........................................................................................ 55
2.3.

Trường hợp giật đứt theo TCVN 5574-2012 ................................ 59

2.3.1. Tính tốn ..................................................................................... 59
2.3.2. Cấu tạo ........................................................................................ 60
2.4.

Nhận xét ........................................................................................ 62

CHƯƠNG 3: CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN ................................................... 64
3.1.

Tính tốn chọc thủng sàn bê tơng cốt thép .................................. 64

3.1.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012 ...................................... 64
3.1.2. Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI-318 ....................................................... 66
3.1.3. Tiêu chuẩn Châu Âu EN 1992-1-1 ............................................... 69
3.2.

Tính tốn nén cục bộ theo TCVN 5574 -2012 .............................. 72

3.2.1. Ví dụ 1......................................................................................... 72
3.2.2. Ví dụ 2......................................................................................... 73
3.2.3. Ví dụ 3......................................................................................... 74
3.2.4. Ví dụ 4......................................................................................... 76
3.3.

Tính tốn giật đứt theo TCVN 5574 -2012 .................................. 79

3.4.

Nhận xét ........................................................................................ 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 82


1

MỞ ĐẦU
 Lý do chọn đề tài:
Kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng rất rộng rãi trong các cơng trình xây
dựng dân dụng và cơng nghiệp. Việc tính tốn, cấu tạo kết cấu bê tơng cốt
thép được thực hiện nhằm thỏa mãn các trạng thái giới hạn về khả năng chịu
lực, về điều kiện sử dụng khi kết cấu chịu các loại tải trọng. Tải trọng tác
dụng lên cơng trình được phân loại theo tính chất và thời gian tác dụng. Hình
thức tác dụng lên cơng trình của tải trọng như tác dụng phân bố đều, tác dụng
tập trung cục bộ cũng gây ra các trạng thái ứng suất và dạng hư hỏng phá hoại
cơng trình khác nhau. Ngồi ra do hình dáng của kết cấu mà khi tải trọng tác
dụng cũng sẽ gây ra các trạng thái ứng suất và các dạng phá hoại cục bộ.
Trong kết cấu nhà cửa bằng bê tơng cốt thép có nhiều trường hợp chịu lực
như vậy và được gọi là các trường hợp chịu lực cục bộ. Việc tính tốn và cấu
tạo trong trường hợp chịu lực cục bộ được quy định trong các tiêu chuẩn thiết
kế của Việt Nam cũng như các tiêu chuẩn của nước ngồi. Nghiên cứu tìm
hiểu và vận dụng trong tính tốn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép chịu lực cục
bộ là việc làm có ý nghĩa và quan trọng khơng chỉ đối với người làm công tác
thiết kế mà cả những cán bộ thi cơng cơng trình.
Do vậy đề tài “Tính tốn và cấu tạo các trường hợp chịu lực cục bộ của
kết cấu BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn nước ngồi” là cần
thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
 Mục đích nghiên cứu:
Tìm hiểu nội dung tính toán và cấu tạo các trường hợp chịu lực cục bộ của

kết cấu bê tông cốt thép theo các tiêu chuẩn Việt Nam và nước ngồi.
Vận dụng tính tốn, cấu tạo cho một số trường hợp cụ thể.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:


2

- Kết cấu bê tông cốt thép trong các công trình xây dựng dân dụng và
cơng nghiệp.
- Các quy định về tính tốn và cấu tạo các trường hợp chịu lực cục bộ
theo: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông
cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế; Tiêu chuẩn EN 1992-1-1: Design of concrete
structures - Part 1 -1; Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI-318
 Nội dung nghiên cứu:
- Tìm hiểu lý thuyết về các trường hợp chịu lực cục bộ của kết cấu bê tông
cốt thép, nội dung tính tốn và cấu tạo
- Thực hiện các ví dụ tính tốn một số trường hợp chịu lực cục bộ
 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:
- Nghiên cứu lý thuyết về các trường hợp chịu lực cục bộ của kết cấu bê
tông cốt thép áp dụng trong các cơng trình xây dựng dân dụng và cơng
nghiệp.
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu tìm hiểu về tính tốn và cấu tạo các trường
hợp chịu lực cục bộ trong thiết kế và xây dựng công trình.
 Nội dung và cấu trúc của luận văn
Nội dung của luận văn bao gồm 3 chương, phần mở đầu và kết luận.
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về tính tốn kết cấu bê tông cốt thép theo khả năng
chịu lực
Chương 2: Tính tốn và cấu tạo các trường hợp chịu lực cục bộ của kết cấu
bê tông cốt thép theo các tiêu chuẩn Việt Nam và nước ngoài

Chương 3: Các ví dụ tính tốn
Kết luận và kiến nghị


THƠNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lịng liên hệ với Trung Tâm Thơng tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
- Tính tốn các trường hợp chịu lực cục bộ của kết cấu BTCT là tính tốn
theo khả năng chịu lực của kết cấu khi chịu các tải trọng cục bộ. Nội lực gây
phá hoại kết cấu do tải trọng cục bộ gây ra có thể là lực cắt, lực nén. Khả năng
chịu lực cục bộ của kết cấu BTCT bao gồm hai thành phần là khả năng chịu
lực của bê tông và khả năng chịu lực của cốt thép.
- Trong các trường hợp chịu lực cục bộ ứng suất phân bố tại các khu vực
xung quanh vùng đặt lực là rất phức tạp, vì vậy việc cấu tạo kết cấu (tiết diện
bê tông, tiết diện thép, bố trí cốt thép...) là rất quan trọng và phải có các
nghiên cứu thực nghiệm để có các quy định riêng cần phải tuân theo.
- Từ lý thuyết tính tốn đâm thủng theo 3 tiêu chuẩn có thể thấy :
 Về góc nghiêng của tháp đâm thủng, và chu vi kiểm tra:

 Tiêu chuẩn Việt Nam góc đâm thủng =45o, chu vi kiểm tra là giá
trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp đâm thủng
 Tiêu chuẩn ACI góc đâm thủng =20o 45o , chu vi kiểm tra là chu
vi xung quanh tiết diện chịu tải và cách tiết diện này khoảng d/2
(khi so sánh thì chu vi kiểm tra của ACI và Việt Nam là giống
nhau)
 Tiêu chuẩn Eurocode góc đâm thủng =arctang (1/2) = 26.6o, chu
vi kiểm tra cơ bản u1 cách mép tiết diện chất tải là 2.0d, và phải
dựng sao cho chu vi này có chiều dài là nhỏ nhất
 Về cường độ bêtông và hàm lượng thép dọc tham gia tính tốn
đâm thủng
 Tiêu chuẩnViệt Nam và tiêu chuẩn ACI : chỉ xét đến cường độ bê
tông tham gia tính tốn, khơng xét đến hàm lượng cốt thép trong


83

bản có ảnh hưởng đến khả năng chống đâm thủng của bản.
 Tiêu chuẩn Eurocode: xét đến cả cường độ bê tơng và hàm lượng
cốt thép dọc tham gia tính toán đâm thủng
Kiến nghị
- Ảnh hưởng đồng thời của cả 2 yếu tố: cường độ bê tông và hàm lượng
cốt thép dọc trong bản sàn đến lực đâm thủng đã được chứng minh. Ở đây
trong tiêu chuẩn Eurocode, các bảng nội suy tính tốn đều được lấy trong điều
kiện thi công môi trường Châu Âu, và thép dọc trong sàn dùng loại thép
cường độ cao fs=500Mpa, vì thế nếu tính đâm thủng theo tiêu chuẩn Eurocode
ở Việt Nam là chưa phù hợp, cần nghiên cứu thêm.
- Để phát triển đề tài chúng ta có thể tự tiến hành mẫu thử theo điều kiện
môi trường và vật liệu ở Việt Nam, xét tính tốn đâm thủng theo tiêu chuẩn
Eurocode trong điều kiện đó để có số liệu chính xác.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. TCVN 5574 : 2012 (2013), Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu
chuẩn thiết kế, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
2. Nguyễn Đình Cống (2008), Tính tốn thực hành cấu kiện bê tông cốt thép
theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội
3. Nguyễn Trung Hòa (2008), Kết cấu bê tông cốt thép - Theo quy phạm Hoa
Kỳ, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội
4. Nguyễn Trung Hòa (2006), Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode EN 1992 -1-1:
2004, Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, Nhà xuất bản Xây
dựng, Hà Nội.
5. Nguyễn Viết Trung (2001), Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hiện đại theo
tiêu chuẩn ACI, Nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà Nội.
6. Phan Quang Minh, Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2008), Kết cấu
bê tông cốt thép - Phần cấu kiện cơ bản, Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật, Hà Nội.
7. Bộ xây dựng – Công ty Tư vấn xây dựng dân dụng Việt Nam (2004), Cấu
tạo Bê tông cốt thép, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
Tiếng Anh
8. Arther H. Nilson, David Darwin, Charles W. Dolan: Design of concrete
structures, The McGraw-Hill Companies, USA, 2004.
9. Bill Mosley, John Bungey and Ray Hulse: Reinforced Concrete Design to
Eurocode 2
10. ACI 318M – 08 Building code requirements for structural concrete (ACI
318M – 08) and commentary – An ACI standard, American Concrete
Institute, USA, 2008.

11. EN 1992-1-1: 2004 Design of concrete structures – Part 1-1: General
rules and rules for buildings, British Standard Institution, UK, 2004.
12. EN 206-1: 2000 Concrete – Part 1: Specification, performance,
production and conformity, English version, CEN, Brussels, 2000.