Hiện nay, các lỗ mở xuyên dầm không còn hiếm gặp trong kết cấu công trình.
Bài viết này xin giới thiệu một bài viết nghiên cứu về lỗ mở trên dầm BTCT và file tính tham khảo tính toán lỗ mở trên dầm BTCT.
1. Một số nội dung chính về nghiên cứu lỗ mở trên dầm BTCT
a. Tính toán
Bài viết chỉ xét tới dầm có lỗ mở nhỏ. Lỗ mở hình tròn, hình vuông hoặc gần vuông có thể coi là nhỏ nếu kích thước của nó bé so với kích thước dầm, ví dụ, khoảng bé hơn 40% chiều cao dầm. Khi đó ứng xử của dầm được coi là trội hơn, việc tính toán dầm có lỗ nhỏ cũng tương tự như đối với dầm đặc.
a.1. Dầm chịu uốn thuần túy
Đối với dầm chịu uốn thuần túy, việc bố trí các lỗ mở trong vùng kéo sẽ không làm ảnh hưởng tới sự làm việc của dầm do vùng kéo đương nhiên sẽ xuất hiện vết nứt ở trạng thái tới hạn. Mansur và Tan (1999) đã thể hiện điều này bằng nhiều ví dụ được kiểm chứng bằng thí nghiệm. Do đó, khả năng chịu uốn của dầm sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự xuất hiện của lỗ mở miễn là chiều cao tối thiểu của biên chịu nén, hc, lớn hơn hoặc bằng chiều cao vùng nén ở trạng thái tới hạn
Trong đó: As = diện tích của cốt thép chịu kéo; fy = cường độ của cốt thép; fc’ = cường độ của bê tông; b = bề rộng của vùng nén.
Tuy nhiên, do có sự giảm độ cứng tại các tiết diện có lỗ mở, nên các vết nứt sẽ xuất hiện sớm hơn. Mặc dù vậy, bề rộng vết nứt và độ võng lớn nhất dưới tác dụng của tải trọng sử dụng sẽ vẫn ở khoảng xấp xỉ với tính toán thông thường
a.2. Dầm chịu tác động đồng thời mô men và lực cắt
Đối với dầm, thông thường lực cắt vẫn đi kèm với mô men ngoại trừ điểm uốn (điểm đảo dấu mômen). Khi lỗ mở nhỏ xuất hiện ở vị trí có lực cắt lớn, và lỗ mở đó được thiết kế có cốt thép kín xung quanh (thể hiện bằng đường nét liền trong hình 1), các kết quả thí nghiệm của Hanson (1969), Somes và Corley (1974), Salam (1977), và Weng (1998) cho thấy rằng dầm có thể bị phá hoại ở 2 dạng khác nhau. Dạng phá hoại đầu tiên bắt gặp ở các dầm đặc thông thường, trong trường hợp này đối với sự xuất hiện lỗ mở thì vết nứt đi qua tâm lỗ mở (hình 1a). Ở dạng thứ 2, có 2 vết nứt chéo nhau xuất hiện độc lập tại 2 phần biên dầm phía trên và phía dưới của lỗ mở. Mansur (1998) đặt tên tương ứng cho 2 dạng này là phá hoại kiểu dầm (beam-type) và phá hoại kiểu khung (frame-type); mỗi dạng này cần có một cách xử lý riêng.
Tương tự phương pháp thiết kế truyền thống, khả năng chịu cắt của dầm Vn trong cả 2 trường hợp được tính từ khả năng chịu lực của bê tông Vc và của cốt thép Vs
Vn = Vc + Vs
Cốt thép chịu uốn được tính toán độc lập so với cốt thép chịu cắt, như thông thường.
b. Cấu tạo cốt thép
Khi thiết kế, các cốt đai dài có vai trò ngăn ngừa phá hoại kiểu dầm (beam-type) và các cốt đai ngắn ở trên và dưới lỗ mở có vai trò ngăn ngừa phá hoại kiểm khung (frame-type). Các thanh thép cấu tạo được bố trí để neo các cốt đai ngắn. Để ngăn chặn vết nứt, cần bổ sung thêm các thanh thép theo phương chéo xung quanh lỗ mở. Việc bố trí các thanh thép gia cường được thể hiện như hình sau:
Các bạn vui lòng download để xem bản đầy đủ của bài nghiên cứu “THIẾT KẾ LỖ MỞ TRÊN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP”
Các bạn tham khảo thêm bản gốc tại đây.
2. File tính khả năng chịu lực của dầm có lỗ mở
Các bạn vui lòng tham khảo file tính tại đây.
Tham khảo : Tính toán cấu kiện dầm chịu uốn cắt
Một số file tính và khóa học tại đây.