Ở bài viết này, cấu kiện dầm được xem xét dưới dạng cấu kiện chịu uốn và chịu cắt.
1. Đại cương về tính toán cấu kiện chịu uốn.
Theo mục 8.1.2.3 TCVN 5574:2018, việc tính toán độ bền tiết diện của cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn được tiến hành theo điều kiện:
M <= Mgh
trong đó:
M là mô men do ngoại lực;
Mgh là mô men giới hạn mà tiết diện cấu kiện có thể chịu được.
· Công thức cơ bản dùng cho tính toán tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn như sau:
Mgh = αm * Rb * b * (h0)^2 hoặc Mgh = ζ * Rs * As * h0
Qua công thức trên, ta có trình tự tính toán cốt thép trong cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn như sau:
· Công thức cơ bản dùng cho tính toán tiết diện chữ nhật đặt cốt kép như sau:
Mgh = Rb * b * x *(h0 – 0.5x) + Rsc * As’ * (h0 – a’)
hoặc Mgh = αm * Rb * b * (h0)^2 + Rsc * As’ * (h0 – a’)
Rs * As = Rb * b * x + Rsc * As’
hoặc Rs * As = ζ * Rb * b * h0 + Rsc * As’
Các công thức trên được dùng khi x thõa mãn điều kiện hạn chế 2a’ <= x <= ξR * h0
Nếu x <= 2a’ thì Mgh = Rs * As * (h0 – a’)
Qua công thức trên, ta có trình tự tính toán cốt thép trong cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật đặt cốt kép như sau:
2. Đại cương về tính toán cấu kiện chịu cắt
Tính toán độ bền cấu kiện bê tông cốt thép chịu tác dụng của lực cắt được thể hiện ở mục 8.1.3 TCVN 5574:2018.
Phương pháp tính độ bền chịu cắt của cấu kiện cơ bản như sau:
2.1. Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo dải bê tông giữa các tiết diện nghiêng
Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn theo dải bê tông giữa các tiết diện nghiêng được tiến hành theo điều kiện:
Q <= φb1 * Rb * b * h0
trong đó:
Q là lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện;
φb1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3.
2.2. Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo tiết diện nghiêng chịu lực cắt
Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn theo tiết diện nghiêng được tiến hành theo điều kiện:
Q <= Qb + Qsw
trong đó:
Q là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện, được xác định do tất cả các ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiêng đang xét; khi đó, cần kể đến tác dụng nguy hiểm nhất của tải trọng trong phạm vi tiết diện nghiêng;
Qb là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng;
Qsw là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng.
Lực cắt Qb được xác định theo công thức:
Qb = φb2 * Rbt* b * (h0)^2/C
nhưng không lớn hơn 2,5Rbt* b * h0 và không nhỏ hơn 0,5Rbt* b * h0
trong đó:
φb2 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông nằm phía trên vết nứt xiên, lấy bằng 1,5.
Lực cắt Qsw đối với cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện được xác định theo công thức:
Qsw = φsw * qsw * C
trong đó:
φsw là hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C, lấy bằng 0,75;
qsw là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện, được xác định theo công thức:
qsw = Rsw * Asw / sw
Cần tiến hành tính toán đối với một loạt tiết diện nghiêng, nằm dọc theo chiều dài cấu kiện, với chiều dài nguy hiểm nhất của hình chiếu tiết diện nghiêng C. Khi đó, chiều dài hình chiếu C lấy không nhỏ hơn h0 và không lớn hơn 2h0.
3. Tính toán cấu kiện dầm từ thông số phần mềm etabs
Dựa vào lý thuyết trên, chúng ta cần kích thước tiết diện, nội lực (moment + lực cắt), loại bê tông, cốt thép để tính ra cốt thép bố trí cho dầm.
Trong etabs, chúng ta có thể xuất được các thông số đó để tính toán cho cấu kiện dầm. Các bạn vào mục File => Export Model => Etabs Database Tables to Excel để xuất nội lực của dầm. Cần xuất các tối thiểu các thông số sau từ etabs: Beam Forces, Frame Assignments – Summary, Frame Sections.
Thuvienketcau cung cấp file excel sử dụng các dữ liệu từ etabs để tính toán cốt thép dầm.
Các bạn có thể tham khảo các file tính đó tại đây:
File tính áp dụng cho 1 dầm:
File tính áp dụng cho nhiều dầm:
4. Tính toán cấu kiện dầm từ thông số phần mềm Safe
Trong Safe, chúng ta có thể xuất được các thông số đó để tính toán cho cấu kiện dầm. Các mục xuất dữ liệu trong Safe khác trong phần mềm Etabs.
Trong phần mềm Safe, các bạn vào mục File => Export Model => Excel file để xuất nội lực của dầm. Cần xuất các tối thiểu các thông số sau: Beam Properties 02 – Rectangle; Beam Property Assignments; Element Forces – Beams; Obj Geom – Lines 01 – General.
Thông số của dầm xuất từ Safe
Thuvienketcau cung cấp file excel sử dụng các dữ liệu từ Safe để tính toán cốt thép dầm.
Các bạn có thể tham khảo các file tính đó tại đây: