Khảo sát thực nghiệm ứng xử của kết cấu bêtông cốt thép chịu uốn xoắn

Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------------

DƯƠNG NGUYỄN HỒNG TOÀN

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ CỦA KẾT
CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP CHỊU UỐN XOẮN
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
(23 . 04 . 10)

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2008


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 26 tháng 06 năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: DƯƠNG NGUYỄN HỒNG TỒN

Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 26 – 11 -1977

Nơi sinh : Cần Thơ

Chuyên ngành : Xây dựng dân dụng và Cơng nghiệp
Khố (Năm trúng tuyển) : 2005
1- TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU

BÊTÔNG CỐT THÉP CHỊU UỐN XOẮN
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Tìm hiểu các cơ sở lý thuyết tính kết cấu uốn xoắn.
- Lựa chọn vật liệu, đề ra mơ hình và phương pháp thực nghiệm.
- Tiến hành khảo sát thực nghiệm.
- Tìm ra được cơ chế hình thành và phát triển vết nứt, khoảng giá trị thường xuất
hiện góc của vết nứt.
- Kết luận về độ võng khi phá hoại của kết cấu.
- Kết luận về ảnh hưởng của hình dạng cốt đai đến sự làm việc kết cấu chịu uốn
xoắn bao gồm lực xoắn gây nứt và khả năng chịu xoắn cực hạn.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. HỒ HỮU CHỈNH
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn TS. Hồ Hữu Chỉnh người
thầy đã cho em những ý tưởng về luận văn, đã tận tình chỉ bảo em trong suốt
thời gian làm luận văn để hôm nay em hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cám ơn q thầy cơ trường Đại Học Bách Khoa
Tp.HCM, đặc biệt q thầy cơ khoa Kỹ Thuật Xây Dựng đã truyền đạt cho em
những kiến thức và phương pháp nghiên cứu bổ ích giúp em hồn thành luận
văn này.
Xin chân thành cám ơn q thầy cơ và các đồng nghiệp phịng thí
nghiệm kết cấu trường Đại Học Cần Thơ đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho em
thực hiện nghiên cứu thực nghiệm để hoàn thành luận văn này.
Xin cám ơn cha mẹ và gia đình đã tạo mọi điều kiện cho con để có thể
học tập và làm việc như hôm nay.
Chân thành cảm ơn.


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn phân tích sự làm việc của kết cấu uốn xoắn dựa trên phân tích
lý thuyết, các tiêu chuẩn tiên tiến của các nước ACI 318-05, Eurocode 2
(2004), AS3600 – 2100 đối chiếu với TCVN 356-2005 và khảo sát thực
nghiệm. Trong q trình phân tích chia hai giai đoạn làm việc của kết cấu để
khảo sát: giai đoạn trước khi vết nứt xuất hiện và sau khi nứt đến khi kết cấu
phá hủy. Khi nghiên cứu trong giới hạn đề tài ta quan tâm các vấn đề sau: khả
năng chống xoắn của kết cấu thông qua giá trị mơmen gây nứt, các đặc trưng
hình thành, phát triển và khoảng giá trị của góc vết. Đề xuất một số dạng cốt
đai và khảo sát ảnh hưởng hình dáng cốt đai trong khả năng chịu uốn xoắn .
Khảo sát độ võng cấu kiện khi phá hoại so sánh với giá trị cho trong tiêu
chuẩn đối với cấu kiện chịu uốn thuần túy. Khảo sát giá trị momen xoắn phá
hoại như thế nào. Với các giá trị tìm được qua quá trình khảo sát so sánh với

lý thuyết và các tiêu chuẩn tính tốn. Từ đó ta có các kết luận quan trọng: hình
dáng cốt đai có ảnh hưởng đến khả năng chịu xoắn cực hạn của kết cấu và đề
nghị dùng cốt đai hàn kín cho kết cấu uốn xoắn. Do kết quả khảo sát phù hợp
với các tiêu chuẩn về dự đoán khả năng chống xoắn trong đó tiêu chuẩn ACI
318-05 đưa ra kết quả tương đối hợp lý nên đề nghị dùng tiêu chuẩn ACI 31805 vào trong thực tế tính tốn. Độ võng khi uốn xoắn lớn hơn nhiều so với uốn
thuần túy và hiện nay các tiêu chuẩn chỉ có cơng thức tính trong trường hợp
uốn thuần túy nên không thể dùng tiêu chuẩn tính tốn về võng đối với uốn
thuần túy để dự đốn võng do uốn xoắn. Ngồi ra các tiêu chuẩn tính tốn đều
cho dự đốn tương đồng nhau về phá hoại cực hạn khi uốn xoắn và phù hợp
với thực nghiệm.


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Hồ Hữu Chỉnh
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Cán bộ chấm nhận xét 1: ……………………………………………………..
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
Cán bộ chấm nhận xét 2: ……………………………………………………..
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ……. tháng ………. năm 2008


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-1-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

MỤC LỤC
CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

3

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA

5

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

8

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

8

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

9

1.1. Yêu cầu và nhiệm vụ của luận văn

10

1.1.1. Đặt vấn đề
1.2.2. Nhiệm vụ luận văn
1.2. Ý nghĩa luận văn
1.3. Các nghiên cứu liên quan đến luận văn

10
10
10
11

1.4. Hướng nghiên cứu của luận văn

14

CHƯƠNG 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

15

2.1. Sơ lược tình hình phát triển

15

2.2. Ngun lý tính tốn

16

2.3. Các biểu thức tính tốn cơ bản

18

2.3.1. Giai đoạn 1 (trước khi xuất hiện vết nứt)
2.3.2. Giai đoạn 2 (sau khi hình thành vết nứt)
2.3.3. Độ nghiêng vết nứt xuất hiện trong kết cấu
2.3.4. Độ võng kết cấu khi chịu uốn thuần túy
CHƯƠNG 3:

KẾT QUẢ TÍNH TỐN LÝ THUYẾT

3.1. Đặc trưng vật liệu các dầm thực nghiệm

18
23

30
31
34
34

3.1.1. Đặc trưng vật liệu
3.1.2. Cấu tạo dầm thí nghiệm

34
34

3.2. Ứng xử kết cấu trước khi nứt

35

3.3. Ứng xử kết cấu sau khi nứt

37

3.4. Độ nghiêng vết nứt xuất hiện trong kết cấu

41

3.5. Độ võng kết cấu khi chịu uốn thuần túy

41

CHƯƠNG 4:

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1. Thiết kế mơ hình
HVTH: Dương Nguyễn Hồng Tồn - 02105522

45
45


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-2-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

4.1.1. Lựa chọn mơ hình thí nghiệm
4.1.2. Thiết kế và các đặc trưng của mẫu dầm thí nghiệm
4.2. Chế tạo mẫu và các đặc trưng vật liệu của mẫu dầm thí nghiệm

45
47
50

4.2.1. Qui trình chế tạo
4.2.2. Vật liệu sử dụng
4.2.3. Mẫu thí nghiệm
4.2.4. Thiết bị thí nghiệm
4.3. Qui trình thí nghiệm

50
50

53
54
57

4.3.1. Chuẩn bị thí nghiệm
4.3.2. Chất tải trọng (gia tải)
4.3.3. Giữ tải trọng
4.4. Đánh giá kết quả thí nghiệm

57
57
58
58

CHƯƠNG 5:

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM

5.1. Tiến hành thí nghiệm
5.2. Các kết quả thí nghiệm
5.2.1. Hình ảnh thí nghiệm dầm loại 1
5.2.2. Kết quả thí nghiệm dầm loại 1
5.2.3. Hình ảnh thí nghiệm dầm loại 2
5.2.4. Kết quả thí nghiệm dầm loại 2
5.2.5. Hình ảnh thí nghiệm dầm loại 3
5.2.6. Kết quả thí nghiệm dầm loại 3
CHƯƠNG 6:

NHẬN XÉT KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

59
59
60
61
65
68
71
73
76
79

6.1. Cơ chế hình thành và phát triển vết nứt
6.2. Giá trị góc nứt so với trục dọc trong dầm uốn xoắn

79
79

6.3. Độ võng khi phá hoại của dầm chịu uốn xoắn

80

6.4. Khả năng chịu xoắn trong cấu kiện uốn xoắn

82

6.4.1. Mômen xoắn gây nứt dầm
6.4.2. Mômen xoắn cực hạn gây phá hoại dầm

82
84

CHƯƠNG 7:

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

86

7.1. Kết luận

86

7.2. Kiến nghị

87

TÀI LIỆU THAM KHẢO

88

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-3-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

As

Diện tích thép dọc chịu kéo theo ACI 318-05, AS3600-2100, TCVN 35605, mm2

A’s

Diện tích thép dọc chịu nén theo ACI 318-05, AS3600-2100, TCVN 35605, mm2

Asl

Diện tích thép dọc chịu kéo theo Eurocode2, mm2

At

Diện tích một nhánh thép đai theo ACI 318-05, mm2

Asw

Diện tích một nhánh thép đai theo Eurocode2, AS3600-2100, mm2

Aoh

Diện tích khép kín giới hạn bởi mặt bao ngoài các cốt đai theo ACI 31805, cm2, mm2

Ak

Diện tích khép kín giới hạn bởi mặt bao ngồi các cốt đai theo
Eurocode2, cm2, mm2

Acp

Diện tích tiết diện theo ACI 318-05, cm2, mm2

b, h

Cạnh ngắn và dài của tiết diện theo TCVN 356-05 , mm2

B

Độ cứng dầm theo TCVN 356-05

Ec , Eb

Môđun đàn hồi của bêtông , MPa, kg/cm2

Es

Môđun đàn hồi của thép dọc , MPa, kg/cm2

f’c

Cường độ chịu nén mẫu bêtơng hình lăng trụ ở 28 ngày, MPa, kg/cm2

fr

Độ bền chịu kéo khi uốn của bêtông theo ACI318-05 , MPa, kg/cm2

fctd

Độ bền chịu kéo khi uốn của bêtông theo Eurocode 2, MPa, kg/cm2

fy

Cường độ chịu kéo chảy dẻo thép dọc theo ACI318 - 05, MPa, kg/cm2

fyld

Cường độ chịu kéo chảy dẻo thép dọc theo Eurocode 2, MPa, kg/cm2

fyt

Cường độ chảy dẻo thép đai theo ACI 318 -05, MPa, kg/cm2

fywd

Cường độ chảy dẻo thép đai theo Eurocode 2, MPa, kg/cm2

fys

Cường độ chảy dẻo thép đai theo AS3600-2100, MPa, kg/cm2

fmax

Độ võng lớn nhất

J g, J

Mơmen qn tính tiết diện , mm4, cm4

Jt

Mơmen kháng xoắn , mm4, cm4

Jcr

Mơmen qn tính của tiết diện quy đổi có vết nứt , mm4, cm4

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-4-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Mt

Khả năng chịu xoắn cực hạn theo TCVN 356-05, Nmm, kgm

M

Mômen uốn, Nmm, kgm

Mcr

Mômen uốn gây nứt theo theo TCVN 356-05, Nmm, kgm

n

tỉ số môđun đàn hồi Es/Ec

pcp

Chu vi tiết diện theo ACI 318-05, mm

Rb

Cường độ chịu nén tính tốn theo giới hạn 1 của bêtông theo TCVN
356-05, MPa, kg/cm2

Rbt,ser

Cường độ chịu nén tính tốn theo giới hạn 2 của bêtơng theo TCVN
356-05, MPa, kg/cm2

Rs

Cường độ chịu kéo tính tốn thép dọc theo TCVN356-05, MPa, kg/cm2

Rsw

Cường độ chịu kéo tính tốn thép đai theo TCVN356-05, MPa, kg/cm2

s

Bước cốt đai , mm2

Tcr

Mômen xoắn gây nứt theo theo ACI 318-05, Eurocode 2, AS3600-2100 ,
Nmm, kgm

Tu

Mômen xoắn cực hạn Eurocode 2, AS3600-2100, Nmm, kgm

Tn

Độ bền xoắn danh nghĩa theo ACI 318-05, Nmm, kgm

t

Chiều dày của vách, mm2

uk

Chu vi lõi chịu lực Eurocode2, mm

x, y

Cạnh ngắn và dài của tiết diện theo ACI 318-05, Eurocode 2, AS36002100 , mm2

x

Chiều cao vùng nén TCVN 356-05 , mm2

θ

Góc nghiêng vết nứt chéo, 0

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-5-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA
Hình 1.1.

Dầm cong chịu uốn xoắn

9

Hình 1.2.

Dầm khung biên chịu uốn xoắn

9

Hình 1.3.

Mặt phá hoại của kết cấu bêtơng khơng thép xoắn thuần túy tiết diện
6x10 in

Hình 1.4.

11

Mặt phá hoại nghiêng kết cấu bêtông xoắn thuần túy tiết diện
10x15 in

11

Hình 1.5.

Mơ hình dầm chịu uốn xoắn đồng thời

12

Hình 2.1.

Mơ hình thanh thành mỏng và dịng lực cắt trong cấu kiện khi xoắn 16

Hình 2.2.

“Xoắn cân bằng” khơng thể giảm mơmen xoắn vì khơng có sự phân bố
lại nội lực

17

Hình 2.3.

“Xoắn tương hợp” mơmen xoắn có thể phân bố lại

17

Hình 2.4.

Vết nứt do xoắn trong dầm theo nguyên lý St.Venant

18

Hình 2.5.

Mơ hình tính theo lý thuyết uốn xiên

20

Hình 2.6.

Mơ hình thanh thành mỏng và dịng lực cắt q

21

Hình 2.7.

Mơ hình dàn do Rausch đề nghị năm 1929

23

Hình 2.8.

Mặt phá hoại và các thành phần nội lực

25

Hình 2.9.

Mơ hình thực nghiệm mơ hình dàn do ACI318-05 đề nghị

26

Hình 2.10.

Cách xác định A0h các dạng tiết diện khác nhau

27

Hình 2.11.

Sơ đồ nội lực trong tiết diện không gian cấu kiện bê tơng cốt thép
chịu uốn xoắn đồng thời khi tính tốn theo độ bền

29

Hình 2.12.

Sơ đồ vị trí vùng chịu nén của tiết diện khơng gian

30

Hình 2.13.

Minh họa vết nứt trong dầm

31

Hình 2.14.

Sơ đồ lực tác dụng lên dầm thí nghiệm

32

Hình 3.1.

Mặt cắt ngang dầm thí nghiệm

34

Hình 4.1.

Mơ hình khảo sát 1

45

Hình 4.2.

Mơ hình khảo sát 2

46

Hình 4.3.

Mơ hình khảo sát 3

46

Hình 4.4.

Hình dáng cốt đai và bố trí thép cho dầm thí nghiệm

49

Hình 4.5.

Cơng tác cốt thép và ván khn cho mẫu thí nghiệm

52

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Tồn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-6-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Hình 4.6.

Đúc bêtơng cho mẫu thí nghiệm

52

Hình 4.7.

Khn và lấy mẫu thí nghiệm

52

Hình 4.8.

Các mẫu dầm thí nghiệm

53

Hình 4.9.

Cốt đai khép kín dạng 1 và 2

53

Hình 4.10.

Máy kéo thép đã hiệu chuẩn

55

Hình 4.11.

Máy nén mẫu bêtơng đã hiệu chuẩn

55

Hình 4.12.

Khung dàn gia tải dùng thí nghiệm cấu kiện kích thước lớn

55

Hình 4.13.

Gối đỡ dầm của khung gia tải

55

Hình 4.14.

Đồng hồ đo chuyển vị đã hiệu chuẩn

56

Hình 4.15.

Digital strainmeter (TC-31K) và switching box – CSW – 5A- Type B2760

56

Hình 4.16.

Sensor đo biến dạng bêtơng Strain Gauges PL-60

56

Hình 4.17.

Bơm tay thủy lực

56

Hình 5.1.

Mẫu thí nghiệm đang trên khung gia tải

60

Hình 5.2.

Sơ đồ chất tải thí nghiệm

61

Hình 5.3.

Lắp đặt mẫu dầm thí nghiệm

61

Hình 5.4.

Vết nứt phá hoại mặt A

62

Hình 5.5.

Vết nứt phá hoại mặt B

62

Hình 5.6.

Vết nứt đáy dầm

62

Hình 5.7.

Vết nứt phá hoại mặt trên dầm

63

Hình 5.8.

Vết nứt phá hoại mặt A

63

Hình 5.9.

Vết nứt phá hoại mặt B

63

Hình 5.10.

Vết nứt phá hoại mặt trên dầm

64

Hình 5.11.

Vết nứt phá hoại đáy dầm

64

Hình 5.12.

Các vết nứt phá hoại dầm ở mặt bên và mặt trên

64

Hình 5.13.

Vết nứt phá hoại mặt A

68

Hình 5.14.

Vết nứt phá hoại mặt B

68

Hình 5.15.

Vết nứt mặt trên

69

Hình 5.16.

Vết nứt phá hoại các mặt A

69

Hình 5.17.

Vết nứt phá hoại mặt B

69

Hình 5.18.

Vết nứt mặt trên

70

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-7-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Hình 5.19.

Vết nứt phá hoại mặt A

70

Hình 5.20.

Vết nứt phá hoại mặt B

70

Hình 5.21.

Vết nứt phá hoại mặt A

73

Hình 5.22.

Vết nứt phá hoại mặt B

73

Hình 5.23.

Lõi bêtơng khi phá hoại mẫu 3A

74

Hình 5.24.

Vết nứt phá hoại mặt A

74

Hình 5.25.

Vết nứt phá hoại mặt B

74

Hình 5.26.

Vết nứt phá hoại đáy dầm

75

Hình 5.27.

Vết nứt phá hoại mặt trên

75

Hình 5.28.

Lõi bêtơng khi phá hoại I

75

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-8-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 3.1.

Tổng hợp kết quả khả năng chịu xoắn trước khi nứt

37

Bảng 3.2.

Tổng hợp kết quả khả năng chịu xoắn cực hạn

41

Bảng 4.1.

Ký hiệu nhóm mẫu dầm thực nghiệm

50

Bảng 4.2.

Thành phần cấp phối cho 1m3bêtông

54

Bảng 5.1.

Kết quả thực nghiệm các dầm loại 1

65

Bảng 5.2.

Kết quả thực nghiệm các dầm loại 2

71

Bảng 5.3.

Kết quả thực nghiệm các dầm loại 3

76

Bảng 6.1.

Bảng tổng hợp giá trị góc nứt theo lý thuyết và kết quả thực nghiệm 80

Bảng 6.2.

Bảng tổng hợp độ võng giữa dầm theo lý thuyết và kết quả thực nghiệm

khi f’c = 22MPa

Bảng 6.3.

81

Bảng tổng hợp độ võng giữa dầm theo lý thuyết và kết quả thực nghiệm
khi f’c = 36MPa

81

Bảng 6.4.

Bảng tổng hợp mômen xoắn gây nứt theo lý thuyết và thực nghiệm 82

Bảng 6.5.

Tỉ lệ giá trị mômen xoắn gây nứt thực nghiệm/ lý thuyết

Bảng 6.6.

Bảng tổng hợp mômen xoắn cực hạn theo lý thuyết và thực nghiệm 84

Bảng 6.7.

Tỉ lệ giá trị mômen xoắn cực hạn thực nghiệm/ lý thuyết

83
85

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Biểu đồ quan hệ mô men và chuyển vị dầm loại 1, 2 theo ACI318-05 42
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ quan hệ mô men và chuyển vị dầm loại 3 theo ACI318-05

43

Biểu đồ 3.3. Biểu đồ quan hệ mô men và chuyển vị dầm loại 1, 2 theo TCVN356-05
44
Biểu đồ 3.4. Biểu đồ quan hệ mô men và chuyển vị dầm loại 3 theo TCVN356-05 44
Biểu đồ 5.1. Biểu đồ quan hệ mô men và chuyển vị dầm loại 1A, 1B, 1C

66

Biểu đồ 5.2. Biểu đồ quan hệ mô men và biến dạng thớ dưới dầm 1C

66

Biểu đồ 5.3. Biểu đồ quan hệ mô men và biến dạng thớ trên dầm 1C

67

Biểu đồ 5.4. Biểu đồ quan hệ mô men và chuyển vị dầm loại 2A, 2B, 2C

72

Biểu đồ 5.5. Biểu đồ quan hệ mô men và biến dạng thớ dưới dầm 2C

72

Biểu đồ 5.6. Biểu đồ quan hệ mô men và chuyển vị dầm loại 3A, 3B

77

Biểu đồ 5.7. Biểu đồ quan hệ mô men và biến dạng thớ dưới dầm 3B

77

Biểu đồ 5.8. Biểu đồ quan hệ mô men và biến dạng thớ trên dầm 3B

78

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-9-

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN
Hiện nay các cơng trình xây dựng mọc lên ngày càng nhiều với những yêu
cầu kiến trúc ngày càng đẹp và phong phú. Điều này đòi hỏi người làm kết cấu phải
có những kiến thức chuyên sâu nhằm đáp ứng những dạng cơng trình khác nhau.
Đối với những dạng cơng trình có mặt bằng cong hay có các dầm dạng gãy khúc thì
các bộ phận chịu này thường bị uốn đồng thời với xoắn. Thực nghiệm cho thấy khả
năng chịu xoắn của bêtông kém hơn nhiều so với khả năng chịu uốn. Do vậy trong
nhiều trường hợp momen xoắn tuy không lớn nhưng gây ra ảnh hưởng đáng kể, làm

xuất hiện khe nứt xoắn dọc theo chu vi làm giảm khả năng chịu lực của cấu kiện.
Mặt phá hoại của cấu kiện không đồng phẳng mà là một mặt vênh so với trục cấu
kiện một góc, các vết nứt trên các cạnh không song song nhau do tác dụng đồng
thời mômen xoắn cùng với mômen uốn hay lực cắt. Do tác dụng cùng lúc nhiều nội
lực khác nhau nên phân tích kết cấu trở nên phức tạp.
Nhận thấy đây là một vấn đề tương đối phức tạp trong phân tích tìm hiểu về
cơ chế làm việc cũng như đào sâu nghiên cứu, khảo sát và tính tốn kết cấu, tác giả
thực hiện đề tài nghiên cứu “Khảo sát thực nghiệm ứng xử của kết cấu bêtông cốt
thép chịu uốn xoắn.” như là một luận văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành xây
dựng dân dụng và cơng nghiệp.

Hình 1.2. Dầm khung biên chịu uốn xoắn

Hình 1.1. Dầm cong chịu uốn xoắn

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

1.1.

- 10 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN

1.1.1. Đặt vấn đề
Trong phân tích kết cấu bêtơng cốt thép người ta thường thấy momen xoắn

xuất hiện ở các cấu kiện chịu uốn chịu tải trọng một phía hay có trục trọng tâm dạng
gãy khúc hay cong. Do tính chất làm việc của kết cấu là phức tạp nên tiến hành
nghiên cứu loại kết cấu này kết hợp gắn liền lý thuyết với nghiên cứu thực tiễn. Khi
nghiên cứu trong giới hạn đề tài ta quan tâm các vấn đề sau:
- Khảo sát sự hình thành và phát triển vết nứt.
- Khảo sát khoảng giá trị góc nghiêng thường xuất hiện của các vết nứt khi
phá hoại là bao nhiêu so với trục dọc cấu kiện.
- Khảo sát ảnh hưởng hình dáng cốt đai trong khả năng chịu uốn xoắnbao
gồm sự hình thành và phát triển khe nứt .
- Khảo sát độ võng cấu kiện khi phá hoại so sánh với giá trị cho trong tiêu
chuẩn đối với cấu kiện chịu uốn thuần túy.
- Khảo sát giá trị momen xoắn phá hoại như thế nào. So sánh với lý thuyết và
các tiêu chuẩn tính tốn.
1.1.2. Nhiệm vụ luận văn:
Nhiệm vụ đặt ra cho luận văn là:
- Tìm hiểu các cơ sở lý thuyết tính kết cấu bêtơng cốt thép uốn xoắn.
- Lựa chọn vật liệu, đề xuất mơ hình thí nghiệm và phương pháp thí nghiệm.
- Tiến hành khảo sát thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết.
Để từ đó:
- Tìm ra được cơ chế hình thành và phát triển vết nứt, khoảng giá trị thường
xuất hiện góc của vết nứt.
- Kết luận về độ võng bị phá hoại của kết cấu bêtông cốt thép uốn xoắn.
- Kết luận về ảnh hưởng của hình dạng cốt đai đến sự làm việc kết cấu
bêtông cốt thép chịu uốn xoắn cực hạn.
1.2. Ý NGHĨA LUẬN VĂN:
Trong điều kiện chúng ta hiện nay các tài liệu phân tích kết cấu bêtông cốt
thép uốn xoắn kết hợp lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm cịn hạn chế mà có thể
nói là rất ít. Do vậy luận văn mong muốn thơng qua nghiên cứu của mình về phân

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522

LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 11 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

tích cơ chế làm việc của kết cấu bêtông cốt thép chịu uốn xoắn đưa ra một cái nhìn
trực quan hơn và toàn diện hơn về cơ chế làm việc và phá hoại của loại kết cấu này.
Từ đó giúp chúng ta có cái nhìn đầy đủ hơn khi thiết kế cũng như thi công kết cấu
bêtông cốt thép chịu uốn xoắn phù hợp với thực tế hơn.
1.3.

CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, trên thế giới có những nghiên cứu lý thuyết cũng
như thực nghiệm của các tổ chức và tác giả có liên quan đối với luận văn như:
1.3.1. Thomas.T.C.Hsu [1] :
Đây là nghiên cứu thực nghiệm đầy đủ đầu tiên về xoắn thuần túy dầm
bêtơng có tiết diện chữ nhật. Trong đó tác giả căn cứ vào lý thuyết là nguyên lý
Saint Venant và các nghiên cứu của các tác giả Turner, Davies và Nadai dựa trên
vật liệu bêtông để thực nghiệm. Tác giả ghi nhận các vết nứt gây phá hoại có có góc
nghiêng như hình

Hình 1.3 [1]

Mặt phá hoại của kết cấu bêtông không thép xoắn thuần túy tiết diện 15x25cm

Hình 1.4 [1]

Mặt phá hoại nghiêng kết cấu bêtông xoắn thuần túy tiết diện 25x40cm
HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

- 12 -

Các kết luận quan trọng của nghiên cứu này là
- Mặt phá hoại của kết cấu khi chịu xoắn: theo kết quả thực nghiệm
các vết nứt phá hoại có dạng xoắn ốc với góc nghiêng gần như 450 theo trục
dầm gần với nguyên lý Saint Venant. Tuy nhiên phía chịu nén bề mặt lởm
chởm không đồng phẳng, mặt phá hoại vênh cả về 3 phía.
- Ảnh hưởng của ứng suất kéo: qua quan sát thực nghiệm tác giả
nhận định tỉ lệ fr/ft càng giảm khi cường độ bêtông càng tăng với fr độ bền
chịu kéo khi uốn (trước khi xuất hiện nứt), ft ứng suất chịu kéo. Khi cường độ
bêtông càng lớn fr càng tiến đến bằng ft.
- Ảnh hưởng của kích thước dầm: qua thực nghiệm cho thấy tỉ lệ fr/ft
càng giảm khi bề rộng dầm khảo sát càng tăng. Bề rộng dầm tối thiểu cần
thiết là 10cm.
1.3.2. John J.Zahn (1984) [10]:
Bài báo phân tích sự suy giảm độ cứng dầm khi chịu đồng thời tác
động uốn và xoắn. Kết quả phân tích đưa ra hệ số giảm độ cứng như sau:


P
k = k 0 1 −

 Pcr





(1.1)

với
P, Pcr là lực tác dụng và lực gây phá hoại
hệ số độ cứng khi chỉ bị uốn
k0
k
hệ số độ cứng khi uốn xoắn đồng thời
1.3.3. Adam Csikos – Istvan Hegedus (1998) [9]:
Trong bài báo của mình các tác giả đã trình bày cơ sở lý thuyết tính
các giai đoạn làm việc của kết cấu uốn xoắn từ trước khi nứt, giai đoạn làm
việc và khi phá hoại với các quan niệm của các tác giả khác nhau, tiêu chuẩn
EC2 và Hungary. Bằng thực nghiệm các tác giả đã đưa ra kết luận:
- Giá trị mômen xoắn cực hạn xuất hiện trong các cấu kiện gần đúng
với kết quả đã tiên lượng trong tiêu chuẩn EC2 và Hungary.
- Góc của vết nứt gây phá hoại phụ thuộc vào thép bố trí trong dầm
và giá trị góc nứt so với trục dọc cấu kiện cao hơn giá trị cho theo
tiêu chuẩn.
HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 13 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

1.3.4. Mohammad Najim Mahmood (2007) [16]:
Tác giả phân tích dựa trên khảo sát bằng phần mềm ANSYS v.10
trong đó bao gồm các phân tích về nội lực, góc xoắn và tải trọng khi phá
hoại. Tiết diện dầm hình chữ nhật, chiều dài khảo sát từ 0.5m đến 3m được
thiết kế chịu cùng một lực gây xoắn tức có bố trí cốt thép như nhau. Theo đó
ứng suất được đề nghị tính theo biểu thức sau:

(1.2)
Sau khi khảo sát tác giả đưa ra kết luận quan trọng sau:
-

Khá năng làm việc: các dầm khảo sát đều có khả năng chịu lực
lớn hơn so với yêu cầu tiêu chuẩn từ 65% đến 89% điều này cho
thấy giá trị thực tế luôn cao hơn trong tính tốn lý thuyết.

-

Về chiều dài dầm khảo sát: chiều dài làm việc dầm ít ảnh hưởng
đến khả năng chịu lực

-

Ứng suất khi đạt momen xoắn cực hạn, giới hạn đàn hồi của các
dầm có nhịp khác nhau đều tuân theo công thức (1.2).

1.3.5. M. Ameli and H.R. Ronagh (2007) [13]:
Trong nghiên cứu của mình tác giả dựa trên cơ sở lý thuyết là các tiêu

chuẩn AS3600 (2001), BS8110 (1985), Eurocode2 (2004) để phân tích
mơmen xoắn cực hạn. Tiến hành thực nghiệm với các mẫu dầm hoàn toàn
khác nhau về đặc trưng hình học cũng như vật liệu (cường độ bêtông, thép
dọc và cốt đai) . Với kết quả thực nghiệm các tác giả đã kết luận :
- Tất cả các tiêu chuẩn đều dự đốn giá trị mơmen xoắn tới hạn thấp
hơn so với giá trị của thực nghiệm, trong đó tiêu chuẩn ACI cho giá
trị gần thực nghiệm nhất.
- Đề xuất sử dụng phương pháp phân tích CFT (Compression Field
Theory) và nhận thấy giá trị mômen xoắn tới hạn được dự đoán theo
CFT gần đúng nhất với giá trị đạt được theo thực nghiệm.

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 14 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

1.4. HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN:

Các nghiên cứu của các tác giả trên cùng với các tiêu chuẩn tạo thành tiền đề
cho tác giả tiến hành khảo sát thực nghiệm. Các vấn đề về giá trị momen gây nứt và
momen xoắn cực hạn, sự hình thành, phát triển và giá trị góc xoắn phá hoại sẽ được
khảo sát và so sánh các phương pháp lý thuyết với các tiêu chuẩn ACI 318-2005,
Eurocode2, AS3600 - 2001 và qui chiếu với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN
356:2005. Từ đó đề xuất các kiến nghị nếu có cho việc bổ sung thêm vào trong tính
tốn kết cấu bêtơng cốt thép chịu uốn xoắn tại Việt Nam.

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 15 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. SƠ LƯỢC TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN [7], [9], [17], [22]:

Phân tích cấu kiện chịu uốn xoắn được Sant Venant đề cập lần đầu tiên năm
1853 cho vật liệu đàn hồi, sau đó lý thuyết này được Prandtl phát triển thành mơ
hình màng (membrane analogy model) cũng trên vật liệu đàn hồi. Lúc này chưa có
nghiên cứu nào trên vật liệu bêtông . Do vậy trong khoảng nữa đầu thế kỷ 20, các
tiêu chuẩn không đưa ra quan điểm thiết kế kết cấu chịu xoắn. Khi tính toán kết cấu
người ta gia tăng khả năng chịu xoắn bằng hệ số an toàn. Càng về sau khoa học
ngày càng phát triển, các phương tiện phục vụ cho công tác thực nghiệm kết cấu
càng nhiều nên ngày càng nhiều các phương pháp phân tích kết cấu phát triển.
Thêm vào đó cùng với sự địi hỏi thiết kế phải mang tính kinh tế nên bắt buộc phải
có hiểu biết cao hơn về ứng xử kết cấu bêtông cốt thép. Trong nữa sau thế kỷ 20 có
nhiều nghiên cứu về uốn xoắn xuất hiện với tiết diện kín đặc và rỗng. Năm 1929
Rausch lần đầu tiên đưa ra phương pháp phân tích dàn (space struss analogy) dựa
trên ứng xử của kết cấu uốn xoắn. Phương pháp này sau đó được Lampert và
Collins,.. phát triển. Năm 1934 Andersen công bố nghiên cứu của ông dựa trên thực
nghiệm 48 mẫu dầm bêtông và bêtông cốt thép với các giá trị khác nhau của cốt dọc
và cốt đai. Nghiên cứu Bresler và Pister dựa trên 24 mẫu dầm rỗng vào năm 1958.

Các nghiên cứu này và các nghiên cứu của các tác giả khác là tiền đề cho tiêu chuẩn
về tính tốn xoắn xuất hiện lần đầu trong ACI318-63. Từ đó dẫn đến các nghiên cứu
của các tác giả Evans (1965), Hsu (1968),… Các tác giả đưa ra mơ hình uốn xiên
(Skew bending model) mà trong đó nghiên cứu T.T.C.Hsu đóng vai trị quan trọng.
Đến năm 1971 tiêu chuẩn mới tương đối hoàn thiện và về cơ bản các qui định
không đổi đến 1992. Những nghiên cứu tiếp theo đưa các công thức bán thực
nghiệm và chỉ áp dụng với bêtông thường không ứng suất trước. Thiết kế chống
xoắn tương tự như chịu cắt trong đó khả năng chịu xoắn được phân phối cho bêtông
Tc và cốt thép Ts (bao gồm cả cốt đai và cốt dọc) .

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 16 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Hình 2.1.

Mơ hình thanh thành mỏng
và dịng lực cắt trong cấu
kiện khi xoắn

Đến 1995 tiêu chuẩn tính xoắn được điều chỉnh bổ sung lại và được chấp
nhận đến nay. Đó là tính tốn tiết diện đặc và rỗng dựa trên lý thuyết thanh thành
mỏng, mơ hình hệ tương tự hệ thanh không gian (Space truss analogy). Lý thuyết này
áp dụng cả cho bêtơng thường và dự ứng lực.
2.2. NGUN LÝ TÍNH TỐN [9], [12], [22]:

Mơmen xoắn xuất hiện trong các cấu kiện bêtông đổ liền khối khi chịu các
tải trọng lệch tâm với trục dọc cấu kiện. Hầu hết các trường hợp ta không gặp hiện
tượng xoắn thuần túy mà thường gặp kết hợp với uốn. Các dầm khung biên có liên
kết cứng với cột, dầm có bản một phía, các mái hiên côngxôn đổ liền dầm và cột,..
là các kết cấu chịu uốn xoắn. Các momen xoắn sẽ gây nên ứng suất cắt tăng thêm và
kéo theo sự xuất hiện các khe nứt trong q trình sử dụng. Thơng thường các tiết
diện chịu xoắn là hình chữ nhật và được nghiên cứu tính tốn theo lý thuyết đàn hồi.
Khi xem xét thiết kế cần phân biệt hai dạng xoắn: xoắn cân bằng (equilibrium
trosion) và xoắn tương hợp (compatibility torsion). Xoắn cân bằng khi mơmen xoắn

đóng vai trị cân bằng của kết cấu như mái công xôn, dầm ngang chịu xoắn cân
bằng. Lúc này nếu khả năng chống xoắn không đủ kết cấu trở nên mất ổn định vả
sụp đổ. Xoắn tương hỗ xuất hiện khi có sự phân phối lại momen xoắn cho phần tử

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 17 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

liền kề như trường hợp các dầm phụ trong sàn, khi các dầm biên biến dạng gây ra
các góc xoay tạo nên xoắn tương hỗ trong hệ liền khối.

Hình 2.2.

“Xoắn cân bằng” khơng thể giảm mơmen xoắn vì khơng có sự phân bố lại nội lực

Hình 2.3.

“Xoắn tương hợp” mơmen xoắn có thể phân bố lại
Phân tích ứng xử kết cấu chịu uốn xoắn người ta nhận thấy: Trước khi hình
thành vết nứt, lực cắt trong dầm chống lại tác dụng của momen xoắn. Giá trị ứng
suất cắt lớn nhất xuất hiện tại giữa mặt ngoài hay chu vi mặt cắt ngang tiết diện. Độ
cứng kết cấu trước khi nứt tuân theo nguyên lý Saint Venant khi chịu xoắn phân bố
đều. Ứng suất kéo dẫn đến ứng suất kéo theo đường chéo và ứng suất nén. Khi ứng
suất kéo theo đường chéo vượt q khả năng chịu kéo của bêtơng thì vết nứt xuất
hiện. Theo quan sát thực nghiệm vết nứt chạy theo chu vi dầm. Lúc này độ cứng
chống xoắn giảm rõ rệt, cốt thép và bêtông ứng xử như các thành phần chịu kéo và
nén theo quan điểm dàn không gian (space truss). Tại trạng thái làm việc cực hạn
Nylander đã kết luận rằng ứng suất cắt lớn nhất trên mặt cắt ngang là hằng số và
bằng ứng suất kéo của bêtông, khi uốn xoắn đồng thời ứng suất do xoắn phân bố
HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 18 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

gần với vết nứt do uốn. Khi kết cấu phá hoại thường bêtông phá hoại trước khi cốt
thép chảy dẻo do sự phá hủy thanh bêtông nứt chéo do sự phát triển nhanh ứng suất
chéo theo góc 450 và phá hủy bêtơng vùng nén. Theo thực nghiệm thì dầm đặc hay
rỗng có cùng mặt cắt ngồi, bố trí cốt thép như nhau (cốt dọc và cốt đai) và cùng cấp
bêtơng thì khả năng chịu xoắn tương đương nhau. Do đó khi đạt đến mơmen xoắn
cực hạn thì có thể xem tiết diện rỗng đại diện cho tiết diện đặc cùng kích thước.

Khi phân tích kết cấu uốn xoắn ta phân tích theo hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1 : phân tích kết cấu làm việc trước khi xuất hiện vết nứt. Phân
tích dựa trên lý thuyết đàn hồi, lý thuyết uốn xiên và nhóm lý thuyết thanh thành
mỏng được các tiêu chuẩn áp dụng bao gồm ACI318-2005, Eurocode2 và AS36002100.
- Giai đoạn 2: phân tich kết cấu sau khi nứt , giai đoạn này ta khảo sát trạng
thái làm việc tới hạn ( ultimate limit states ). Phân tích dựa trên lý thuyết tương tự
hệ thanh không gian (dàn) bước phát triển tiếp theo của lý thuyết đàn hồi, lý thuyết
uốn xiên và nhóm lý thuyết thanh thành mỏng được các tiêu chuẩn áp dụng bao
gồm ACI318-2005, Eurocode2 và AS3600-2100, đồng thời với TCVN 356-2005.
2.3. CÁC BIỂU THỨC TÍNH TỐN CƠ BẢN:

2.3.1. Giai đoạn 1 (trước khi xuất hiện vết nứt) [9], [23]:
2.3.1.1. Theo lý thuyết đàn hồi:
Trước khi nứt ứng suất phân bố theo lý thuyết đàn hồi. Nguyên lý St.Venant
về xoắn cho thấy ứng suất tiếp do xoắn phân bố trên toàn bộ tiết diện ngang của cấu
kiện. Ứng suất tiếp do xoắn đạt giá trị lớn nhất tại điểm giữa cạnh lớn hơn.
Trong tính tốn có thể sử dụng mặt phẳng tiết diện nghiêng một góc 450 so
với trục cấu kiện. Các thí nghiệm [1] cho thấy rằng trên mặt phẳng đó sự phá hoại
gần uốn hơn là xoắn. Mơmen xoắn T được phân tích thành Tb (uốn quanh trục a-a)
và Tt (xoắn).
Từ đó:
Tb = Tcos450

(2.1)

Mơmen tĩnh kháng xoắn (the section modulus) được xác định bởi:
Z=

HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522

x2 y
6 cos 450

(2.2)


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

- 19 -

a

a

Hình 2.4.

Vết nứt do xoắn trong dầm theo nguyên lý St.Venant
Ứng suất kéo khi xoắn lớn nhất trong bêtông là:
f tb =

Tb
6
3T
= T sin 450 cos 450 2 = 2
Z
x y x y

(2.3)

Vết nứt do xoắn gây ra khi ftb=fr trong đó fr là độ bền chịu kéo khi uốn [23],
ta có:
f r = 2.0 f c'

(2.4)

Theo thực nghiệm thì đối với trạng thái ứng suất theo hai trục độ bền chịu
kéo giảm khoảng 15%, tức là:
f r = 0.85 × 2.0 f c' = 1.7 f c'

(2.5)

Thay vào (2.3) ta có độ lớn mơmen xoắn sinh ra vết nứt trong dầm bêtông:
Tcr = 1.7 f c'

x2 y
3

(2.6)

Với Tc được xác định khả năng chịu xoắn sau khi nứt giảm chỉ cịn khoảng
40% so với (2.3), do đó:
Tc = 0.4 × 1.7 f c'

x2 y
= 0.227 x 2 y f c'
3

(2.7)

2.3.1.2. Theo lý thuyết uốn xiên (skew-bending theory) [22], [24]:
Lý thuyết uốn xiên nghiên cứu chi tiết biến dạng bêtông trong các tiết diện
chịu tác dụng xoắn dọc theo trục dầm. Lý thuyết này làm cơ sở cho tiêu chuẩn của
ACI từ năm 1989 về tính tốn xoắn cho bêtơng . Các quan điểm cơ bản của lý
thuyết này như sau :
HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522


LUẬN VĂN THẠC SĨ

-

-

- 20 -

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Bề mặt phá hoại của tiết diện ngang dầm do momen uốn Mu vẫn giữ
nguyên trạng thái phẳng sau khi uốn. Nếu momen xoắn Tu vượt quá
khả năng chịu lực của mặt cắt, khe nứt sẽ xuất hiện trên cả 3 mặt
của mặt cắt ngang dầm và ứng suất nén sẽ tác dụng trên cạnh thứ 4
dọc theo dầm.
Khi cấu kiện đạt tới trạng thái giới hạn phá hoại, mặt phá hoại xiên
xuất hiện do tác dụng kết hợp Mu và Tu.
Trục trung hịa của bề mặt xiên và phần bêtơng chịu nén bị vênh
một góc θ so với mặt phẳng ban đầu.

-

-

Trước khi nứt cốt thép dọc và cốt thép đai khơng có tác dụng đáng
kể vào việc tăng độ cứng chống xoắn. Sau khi nứt độ cứng giảm
đáng kể nhưng khả năng chống xoắn tăng lên phụ thuộc sự tham gia
chịu lực thép dọc và đai kín. Chú ý rằng cường độ chịu xoắn tăng
thêm chỉ có thể vượt quá khả năng chịu lực bêtông khi thép dọc và
thép đai cùng bố trí trong dầm.
Lý tưởng hóa vùng bêtơng chịu nén được xem như chiều cao không
đổi và giả thiết rằng các khe nứt trên 3 mặt tiết diện sẽ thay đổi
khơng đều theo cốt đai bố trí ở từng mặt chịu kéo tại khe nứt và cốt
dọc chịu cắt cùng bêtơng.

Hình 2.5.

Mơ hình tính theo lý thuyết uốn xiên
HVTH: Dương Nguyễn Hồng Toàn - 02105522