Kiểm tra tiết diện chữ nhật BTCT - EC2 & TCVN 5574

Tool kiểm tra những gì

Tool này kiểm tra tiết diện bê tông cốt thép chữ nhật theo Eurocode 2 hoặc theo TCVN 5574. Tool bao gồm uốn ở trạng thái giới hạn cường độ, nén lệch tâm qua biểu đồ tương tác N-M, cắt theo phương pháp góc nghiêng thanh chống thay đổi, cùng các bước kiểm tra sử dụng - giới hạn ứng suất, bề rộng vết nứt và độ võng.

Cả hai tiêu chuẩn đều là engine đầy đủ chứ không phải cái này dịch từ cái kia: EC2 và TCVN dùng mô hình vật liệu khác nhau, hệ hệ số riêng phần khác nhau và cách tính cắt khác nhau, nên đổi tiêu chuẩn là đổi kết quả chứ không chỉ đổi nhãn.

Biểu đồ ứng suất chữ nhật

Eurocode 2 lý tưởng hóa vùng bê tông chịu nén thành biểu đồ ứng suất chữ nhật đều thay vì phân bố parabol - chữ nhật thực tế. Hai tham số định nghĩa nó: lambda quy định chiều cao vùng nén theo tỉ lệ chiều cao trục trung hòa, còn eta chiết giảm giá trị ứng suất. Với bê tông tới cấp C50/60 hai giá trị này là 0,8 và 1,0, và cả hai đều giảm với cấp cao hơn vì bê tông cường độ cao giòn hơn và biểu đồ ứng suất - biến dạng của nó kém đầy đặn hơn.

Bản thân cường độ chịu nén tính toán là f_cd = alpha_cc f_ck / gamma_C. Hệ số alpha_cc - thường lấy 0,85, dù đây là tham số của Phụ lục quốc gia - kể đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn và chênh lệch giữa cường độ mẫu trụ với cường độ duy trì trong kết cấu. Kết hợp lại, ứng suất đều dùng trong biểu đồ là eta f_cd, tức giá trị quen thuộc 0,85 f_ck / 1,5 với bê tông thông thường.

Góc nghiêng thanh chống thay đổi khi tính cắt

Thiết kế cắt theo EC2 dùng mô hình giàn trong đó góc nghiêng thanh chống nén do người thiết kế chọn trong một khoảng cho phép, thường từ khoảng 21,8 tới 45 độ, chứ không cố định ở 45. Thanh chống thoải hơn huy động nhiều cốt đai cắt qua vết nứt hơn nên giảm được lượng cốt đai cần thiết, nhưng làm tăng lực nén trong thanh chống và lực kéo trong cốt thép dọc.

Hệ quả là góc nghiêng thanh chống là một đòn bẩy thiết kế chứ không phải giá trị cho sẵn. Tối ưu nó có thể giảm đáng kể khối lượng cốt đai cho dầm chịu tải lớn, nhưng phải kiểm tra thêm hai điều: giới hạn phá hoại nén của thanh chống, vốn là thứ ngăn bạn lấy góc thoải tùy ý, và lực kéo dọc bổ sung, vốn phải được neo đầy đủ.

Tra công thức

Cường độ tính toán bê tông

$f_{cd} = \dfrac{\alpha_{cc}\,f_{ck}}{\gamma_C}$

Cường độ tính toán cốt thép

$f_{yd} = \dfrac{f_{yk}}{\gamma_S}$

Biểu đồ ứng suất, tới C50/60

$\lambda = 0.8,\quad \eta = 1.0$

Lực nén trong vùng nén

$F_c = \eta\,f_{cd}\,b\,\lambda x$

Khả năng chịu mô men

$M_{Rd} = F_c\left(d - \dfrac{\lambda x}{2}\right)$

Cốt thép chịu cắt

$V_{Rd,s} = \dfrac{A_{sw}}{s}\,z\,f_{ywd}\cot\theta$

Giới hạn nén vỡ thanh chống

$V_{Rd,\max} = \dfrac{\alpha_{cw} b_w z \nu_1 f_{cd}}{\cot\theta + \tan\theta}$

Cắt không cần cốt đai

$V_{Rd,c} = \dfrac{0.18}{\gamma_C}k(100\rho_l f_{ck})^{1/3} b_w d$

Giả thiết và giới hạn

Tiết diện là chữ nhật với cốt thép bố trí theo các lớp đã khai báo, và giả thiết tiết diện phẳng vẫn phẳng. Lực dính được giả thiết đầy đủ - tool kiểm tra tiết diện chứ không kiểm tra chiều dài neo hay chiều dài nối vốn là thứ làm cho lực trong cốt thép phát huy được, và đó là phần cấu tạo riêng.

Độ võng và bề rộng vết nứt là các bước kiểm tra sử dụng, kết quả phụ thuộc nhiều vào từ biến, co ngót và mức độ nứt giả thiết. Chúng vốn kém chính xác hơn các con số ở trạng thái cường độ, và giá trị dài hạn thường gấp hai tới ba lần giá trị tức thời. Hãy xem chúng như định hướng thiết kế chứ không phải dự báo chính xác.

Hiệu ứng bậc hai với cấu kiện mảnh, xoắn, chọc thủng, mỏi, chịu lửa và cấu tạo kháng chấn nằm ngoài phạm vi. Tool kiểm tra tiết diện chứ không kiểm tra cấu kiện, nên mất ổn định của cột mảnh không được xét ở đây.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)