1
A. Giới thiệu luận án
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự mở cửa của nền kinh tế nớc ta đã thúc đẩy mạnh mẽ tốc độ phát
triển của ngành xây dựng với sự xuất hiện của nhiều loại hình kết cấu
hiện đại. Kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trớc (BTCTƯLT) ngày càng
đợc sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong xây dựng dân dụng và công
nghiệp ở Việt Nam.
Đánh giá khả năng chịu lực của cấu kiện là nhiệm vụ rất quan trọng
trong công tác thiết kế. Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép của
Việt Nam hiện hành TCXDVN 356 : 2005 về khả năng chống cắt của
dầm BTCTƯLT tuy đáp ứng đợc các yêu cầu về thiết kế nhng còn
nhiều yếu tố cha đợc xem xét, đánh giá. Việc ứng dụng của tiêu
chuẩn này trong thiết kế kết cấu BTCTƯLT còn khá hạn chế, do vậy
trong thực tế hiện nay ngời thiết kế thờng sử dụng các tiêu chuẩn
thiết kế của nớc ngoài. Vì vậy, những nghiên cứu sâu hơn về loại cấu
kiện này đã và đang trở nên cấp thiết đối với các nhà thiết kế Việt nam.
Đề tài nghiên cứu khả năng chịu cắt của dầm BTCTƯLT đợc thực
hiện với các mục tiêu sau:
1. Xây dựng mô hình tính toán khả năng chịu cắt của dầm
BTCTƯLT có xét đến ảnh hởng của một số yếu tố liên quan cha
đợc đề cập trong TCXDVN 356:2005 và đánh giá qui trình tính toán
của mô hình đề xuất.
2. Sơ bộ đánh giá độ tin cậy của mô hình đề xuất tính toán khả năng
chịu cắt của dầm BTCTƯLT bằng mô hình thực nghiệm.
2. Những đóng góp mới của luận án
1. Xây dựng mối quan hệ giữa các nội ứng suất trong bê tông vùng
nén trên vết nứt nghiêng thông qua hệ số

.

uốn, thì các vết nứt phát triển nh ở dầm bê tông cốt thép thờng. Tăng
tải trọng gây nứt xiên đối với một dầm bê tông cốt thép ứng lực trớc sẽ
lớn hơn do sự chậm hình thành vết nứt do uốn.

3
1.2. Một số mô hình tính toán khả năng chịu cắt của dầm bê tông
cốt thép và dầm bê tông cốt thép ứng lực trớc
1.2.1. Mô hình giàn với thanh xiên nghiêng góc 45
Các tác giả Ritter và Mửrsch đã đa ra phơng pháp tơng tự giàn
cho thiết kế chịu cắt của các dầm BTCT. Mô hình này đã bỏ qua các
ứng suất kéo trong bê tông giữa các vết nứt xiên và giả thiết lực cắt sẽ
chịu bởi các ứng suất nén xiên trong bê tông, nghiêng góc 45 đối với
trục dọc. Thực nghiệm cho thấy các vết nứt xiên có góc nghiêng thoải
hơn 45
o
nên việc lựa chọn góc nghiêng 45
o
là thiên về an toàn.
1.2.2. Mô hình giàn với góc nghiêng xoay
Hsu đã đa ra phơng pháp giả thiết góc nghiêng của phơng ứng
suất chính trong vùng bê tông bị nứt,

, trùng với phơng biến dạng
chính. Đối với các phần tử điển hình, góc nghiêng này giảm khi lực cắt
tăng, vì thế có tên "góc nghiêng xoay". Đối với các dầm BTCTƯLT, lực
căng trớc càng lớn thì góc nghiêng của vết nứt đầu tiên càng nhỏ. Vì
vậy, tuỳ thuộc vào mức độ của ứng suất nén do căng trớc, các dầm
BTCTƯLT thông thờng sẽ có góc nghiêng của vết nứt lúc phá hoại
nhỏ hơn so với dầm BTCT thờng.
1.2.3. Mô hình giàn với góc nghiêng thay đổi


. Phơng pháp đánh giá khả năng chịu cắt của
dải bê tông chịu nén nghiêng giữa các vết nứt gọi là lý thuyết miền nén,
đợc đa ra bởi Mitchell và Collins (1978). Góc nghiêng đợc xác định
bằng cách xem xét biến dạng của cốt thép ngang, cốt thép dọc và của
bê tông chịu ứng suất nén xiên.
CFT giả thiết là sau khi bị nứt sẽ không có ứng suất kéo trong bê
tông và góc nghiêng của ứng suất nén xiên trùng với góc nghiêng của
biến dạng chính. Các thí nghiệm cho thấy kể cả sau khi bị nứt, ứng suất
kéo vẫn tồn tại ở trong vùng bê tông nứt và làm tăng một cách đáng kể
khả năng kháng ứng suất cắt của bê tông. CFT bỏ qua sự đóng góp của
ứng suất kéo trong các vùng bê tông bị nứt, do đó có những ớc lợng
quá lớn sự biến dạng và đánh giá thấp về cờng độ.
1.2.5.2. Lý thuyết miền nén cải tiến (Modified Compression Field
Theory - MCFT)
MCFT đợc đa ra bởi Vecchio và Collins (1986), là sự phát triển
của CFT có kể tới ảnh hởng của ứng suất kéo trong vùng bê tông bị
nứt. Sức kháng cắt không chỉ là một hàm của lợng cốt thép đai mà còn
là của lợng cốt thép dọc và chịu ảnh hởng bởi khoảng cách của các
vết nứt xiên. Về thực chất MCFT là mô hình giàn siêu tĩnh. Để xác định
khả năng chịu cắt của dầm BTCT có thể sử dụng phơng pháp an toàn
là dùng biến dạng dọc lớn nhất xảy ra trong thân dầm.
MCFT đa ra một dự báo tin cậy về khả năng kháng cắt của cấu
kiện, là đại diện cho một phơng pháp phân tích thống nhất, hợp lý, có
thể áp dụng cho kết cấu BTCT ở mọi hình dáng và ứng dụng.
1.2.6. Mô hình thanh chống - giằng
Sau khi hình thành vết nứt, nội lực có thể đợc mô hình hoá bằng
cách sử dụng mô hình chống - giằng bao gồm các thanh chống chịu nén
bằng bê tông, thanh giằng chịu kéo bằng thép. Mô hình này thích hợp


d
V
- tác
động chốt chèn của cốt thép dọc;
ay
V
- thành phần thẳng đứng của lực
ma sát do sự cài chặt của cốt liệu trên hai mặt của vết nứt,
a
V
.
1.3.2. Trạng thái làm việc của dầm khi có cốt đai
Trớc khi nứt do uốn, tất cả lực cắt đợc truyền bởi bê tông cha
nứt. Giữa sự nứt do uốn và nứt xiên, ngoại lực cắt đợc kháng lại bởi
V
cz
, V
ay
và V
d
. Khi các cốt thép đai chảy dẻo, vết nứt xiên sẽ nứt rộng
thêm ra nhanh hơn. V
ay
giảm xuống hơn nữa, bắt buộc V
d
và V
cz
tăng
theo một tốc độ có gia tốc tới khi hoặc là sự phá hỏng do nứt chẻ xảy
ra, hoặc là vùng chịu nén bị nén vỡ bê tông do lực cắt và lực nén kết

s
, trong đó V
s
có thể dễ
dàng xác định. Để xác định V
c
, các phơng pháp tiêu chuẩn sử dụng
mô hình tính toán và điều chỉnh bằng thực nghiệm.
1.3.3. Khả năng chịu cắt của dầm theo ACI 318 - 95M và ACI 2002
Tiêu chuẩn ACI sử dụng mô hình giàn với góc nghiêng 45
o
để xác
định khả năng chịu cắt của dầm, V
n
, và điều chỉnh bằng các kết quả
thực nghiệm: V
n
= V
c
+ V
s
(1.35)
1.3.4. Khả năng chịu cắt của dầm theo tiêu chuẩn thiết kế của Anh
BS 8110 - 1997. Dựa trên mô hình giàn với góc nghiêng 45
o
, khả năng
chịu cắt thiết kế của bê tông V
c
với dầm BTCTƯLT đợc xem xét khi
tiết diện cha có vết nứt và tại tiết diện có vết nứt khi uốn.


7
Tiêu chuẩn của Pháp dựa trên cơ sở góc giàn 30
o
và kể thêm thành
phần V
c
đợc chịu bởi bê tông vùng nén. Trong các tiêu chuẩn Châu
Âu, thiết kế chống cắt dựa trên lý thuyết dẻo và sử dụng phơng pháp
giàn với góc nghiêng thay đổi có thể đợc giả thiết nhỏ tới 18.
1.3.8. Khả năng chịu cắt của dầm theo tiêu chuẩn thiết kế của Nga
SNIP 2.03.01-84* và của Việt Nam TCXDVN 356:2005
Đợc xây dựng dựa trên mô hình giàn tơng tự nh mô hình giàn
với góc nghiêng thay đổi. Khả năng chịu cắt của dầm gồm: Khả năng
chịu cắt của bê tông vùng nén, cốt đai và cốt xiên (nếu có). Cơ sở để
xác định khả năng chịu cắt của bê tông vùng nén là sử dụng công thức
lý thuyết - thực nghiệm của Borisanxki (k
x
=0,15):
2
0xb
b
kRbh
Q
c
=
(1.65)
Trong TCXDVN 356:2005, công thức này đợc điều chỉnh bằng cách
thay R
bt

0
. Với BTCTƯLT giá trị N đợc
thay bằng lực nén trớc do thép ƯLT đặt trong vùng kéo gây ra.
Nh vậy, xu hớng hoàn thiện các tiêu chuẩn là áp dụng các mô
hình tính toán nhằm xác định khả năng chịu cắt của bê tông. Quan
điểm tiên tiến hiện nay là xét sự làm việc của các dải bê tông nghiêng
chịu nén có kể đến sự làm việc chịu kéo của bê tông nh MCFT. Tuy
nhiên việc xác định góc nghiêng

của các dải nén còn quá phức tạp.
Trong phạm vi của cấu kiện BTƯLT, do góc nghiêng của dải nén

phụ
thuộc chính vào lực nén trớc nên cách xác định cũng đợc đơn giản
hơn và thờng đợc lấy theo các công thức thực nghiệm. Do không tính
đến một loạt các yếu tố ảnh hởng tới khả năng kháng cắt của bê tông,
nên trong phần lớn các tiêu chuẩn phải dựa trên cơ sở thực nghiệm hoặc
bán thực nghiệm để điều chỉnh các giá trị.
Trong TCXDVN 356:2005, khả năng kháng cắt của dầm BTCTƯLT
cũng đợc xây dựng dựa trên lý thuyết - thực nghiệm, tuy nhiên một số
ảnh hởng nh mômen uốn, vị trí đặt cốt thép ƯLT còn cha đợc xét

8
đến một cách rõ ràng; hơn nữa qui trình tính toán thiết kế còn khá phức
tạp. Vì vậy, xây dựng mô hình tính toán khả năng chịu cắt của dầm
BTCTƯLT phù hợp với tiêu chuẩn, có thể áp dụng trong thực tế thiết
kế, góp phần hoàn thiện lý thuyết tính toán kết cấu BTCT là vấn đề cần
đợc nghiên cứu.
Chơng 2. Xây dựng mô hình tính toán khả năng chịu cắt của dầm
bê tông cốt thép ứng lực trớc


a) b)

Hình 2.2. Hình thức phá hoại cắt của dầm
h
o
a < 2,5h
o
C
o
h
o
a > 2,5h
o
C
o

9
Trong TCXDVN 356: 2005, khả năng chịu cắt của dầm BTCTƯLT
xét đến ảnh hởng của tỷ số a/h
0
, dạng tải trọng thông qua việc xác
định chiều dài vết nứt nghiêng nguy hiểm c
0
, tuy nhiên lực nén trớc
chỉ đợc xem đơn thuần nh lực nén đặt vào trọng tâm tiết diện và bỏ
qua ảnh hởng của mô men uốn.
2.2. Các giả thiết
1) Sự phân bố ứng suất trong vùng nén của bê tông trên vết nứt nghiêng
(hình 2.3):

làm việc của dải bê tông nén theo cơ chế tác động vòm v xét tơng tự
nh mô hình thanh chống - giằng. Do vậy khả năng chịu cắt của bê
tông vùng nén tơng ứng với khi ứng suất nén

x
đạt đến cờng độ chịu
nén của bê tông R
b
.
* Khoảng cách z giữa trọng tâm của bê tông vùng nén và cốt thép vùng
kéo: Trong xây dựng mô hình, khoảng cách z đợc giả thiết chọn nh
sau: - Khi a > 2,5h
0
, chọn z

0,9h
0
.
- Khi h
0
a 2,5h
0
, z thay đổi phụ thuộc vào nhịp chịu cắt a.
2.3. Quan hệ nội ứng suất trong vùng nén của bê tông
Xét đoạn dầm BTCT với vết nứt nghiêng (hình 2.3).
x
Q
N
b
b


=
(2.1) và (2.2)
Dới tác dụng đồng thời của ứng suất

x
và

, xác định ứng suất kéo
chính
mt

và ứng suất nén chính
mc

theo vòng tròn Mohr:
2
22
2
22
41 4
111
22 22 2
xx xx
mt x
xx





2
2
22
sin
1
11 2
2
cos sin
x
mt x
tg






=+ =

(2.6)
Khi
mt

bằng cờng độ chịu kéo của bê tông
bt
R
:
mt bt
R


1
11 2
2
cos sin
x
mc x
tg





=++ =

(2.9)
Khi
mc

bằng cờng độ chịu nén của bê tông
b
R

:
mc b
R


=
(2.10)
ta có:

1
2
1
1
1
k
k
+=

. Thay các giá trị
1
k
và
2
k
, xác định đợc diện tích
vùng nén của bê tông:
1
bb
c
bbt b
NN
A
RR R

==

với:
1bbbt
R


(2.26)
Từ (2.25), (2.26) có thể tính toán khả năng chịu cắt của bê tông vùng

11
nén
b
Q
khi xác định đợc
b
N
vì hệ số

chỉ phụ thuộc vào các đặc
trng của bê tông. Bảng 2.1 thể hiện giá trị của hệ số

tơng ứng với
các cấp độ bền chịu nén B của bê tông. Bảng 2.1. Hệ số


B 15 20 25 30 35 40 45 50


0,3 0,277 0,263 0,259 0,25 0,243 0,229 0,226
2.4. Mô hình tính toán
2.4.1. Khả năng chịu cắt của bê tông vùng nén khi a > 2,5h
0

2.4.1.1. Khả năng chịu cắt của bê tông Q
b

==
(2.32)
với
crc
Q
- lực cắt tại tiết diện có
crc
M
M
=
. Từ (2.25), khả năng chịu cắt
của bê tông có thể viết:
00bb
M
QNQ Q
z


=
+= +
(2.33)
với
0
Q
- khả năng chịu cắt của bê tông tăng lên do ảnh hởng của lực
căng trớc; z

0,9h
0
. Để xác định

; với y - khoảng cách từ gối đến tiết diện.
Q
crc
M
Q
0,5C
o

0,5C
o
M
Q
M
crc12
+ Khi thép căng trớc đặt trùng với trọng tâm tiết diện, từ (2.25) ta có:

0
QP

=
. Từ (2.32),(2.33)
0
0
(0,5cot)
crc
b
MQhg

crc
b
Q
Mhg
M
QQ
z

+
=
+
(2.41)
Nh vậy, khả năng chịu cắt của bê tông vùng nén đợc xác định phụ
thuộc vào đặc trng của vật liệu, phụ thuộc vào M, Q và lực căng trớc
P. Tuy nhiên
b
Q
ở công thức trên ứng với các giá trị xác định trong điều
kiện sử dụng của kết cấu, do đó, cần xác định khả năng chịu cắt tính
toán của bê tông vùng nén
c
Q
:
/
cbb
QQ

=
(2.42)
Sau các tính toán xác định đợc hệ số độ tin cậy

.
2.4.1.2. Xác định góc nghiêng


Tiêu chuẩn EC-2 đa ra giới hạn của

: 45
o


22
o
(2.43)
hoặc
1cot 2,5g


. Theo các kết quả thực nghiệm và lý thuyết, tiêu
chuẩn ứng dụng EC-2 của Đức:
cot 1,25 4,2
bp
b
g
R


=+
(2.44)
Công thức này khá đơn giản, thuận tiện cho việc sử dụng, vì vậy đợc
chọn làm cơ sở cho việc xác định góc nghiêng

0
0,5h
x
a
=
(2.46)
Sự phá hoại xảy ra trong vùng nén khi
x
b
R

=
. Từ (2.25), (2.46) ta có (2.47):
2
0
00
() 0,5 cos
bb b
h
QRbxQ Rb Q
a

=+= +
a = h
a =2,5h
a
0,2h
0
x
0

QRb
a

= (2.49)
Với bê tông có cấp độ bền B15, B20, theo bảng 2.1 thì 0,5

0,15 ;
ta có:
2
0
0,15
bb
h
QRb
a
=
(2.50)
Công thức này trùng với (1.65). Bảng 2.2 thể hiện tỷ số giữa khả
năng chịu cắt của bê tông vùng nén theo (2.49) và (1.66) của TCXDVN
với các cấp độ bền của bê tông. Bảng 2.2. Tỷ số
2.49 1.66
/
bb
QQ
B25 B30 B35 B40 B45
2.49
1.66
b
b
Q

c
c
Q .
Nếu vị trí cốt thép ƯLT ở trong
khoảng giữa trọng tâm tiết diện và
vùng kéo, khả năng chịu cắt của bê
tông vùng nén có thể xác định nh
trên hình 2.10.
h
0
Q
c
c
c
Q
c
Q
t
Cốt thép ƯLT đặt ở trọng tâm
Cốt thép ƯLT đặt ở vị trí bất kỳ
Cốt thép ƯLT đặt trong vùng kéo

Hình 2.10. Khả năng chịu cắt của
bê tông vùng nén theo vị trí cốt
thép ƯLT
2.4.4. Khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép ứng lực trớc
Là tổng khả năng chịu cắt tính toán của bê tông
c
Q
và cốt thép ngang

Các bớc tính toán:
1. Từ bảng 2.1 xác định hệ số
.
2. Xác định góc nghiêng

theo công thức (2.44).
3. Xác định Q
0
theo (2.34) hoặc (2.37) phụ thuộc vào độ lệch tâm e
0
.
4. Tính
c
Q
: - Nếu a > 2,5h
0

Tính M
crc
theo (2.27) hoặc (2.28) phụ
thuộc vào độ lệch tâm e
0
Tính
b
Q
theo (2.41) Tính
c
Q
theo (2.42).
- Nếu h

Hình 2.11. Thí dụ tính toán
dầm BTCTƯLT
P (KG), nhịp chịu cắt a (cm), độ lệch tâm của cốt thép ƯLT e
0
(cm).
Khả năng chịu cắt của dầm đợc xác định theo mô hình đề xuất, theo
mô hình MCFT (sử dụng phần mềm Response 2000 để tính toán) và
theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356: 2005.
2.6.1. Khảo sát trờng hợp a > 2,5h
0
(Bảng 2.5)
Bảng 2.5. Kết quả từ một số thí dụ tính toán khi a > 2,5h
0

c
Q theo mô hình
b h
B
P a e
0
Đề
xuất
(1)
MCFT
(2)
TCVN
(3)
Sai số
(1) và
(2)
16
2.6.2. Khảo sát trờng hợp h
0
a 2,5h
0
(Bảng 2.8)
Bảng 2.8. Kết quả từ một số thí dụ tính toán khi h
0
a 2,5h
0

c
Q theo mô hình
b h
B
P a e
0
Đề
xuất
(1)
MCFT

(2)
TCVN

(3)
Sai số
(1) và

+ Mô hình đề xuất có các kết quả gần với kết quả từ mô hình MCFT
khi a > 2,5h
0
và TCXDVN 356: 2005 khi h
0
a 2,5h
0
.
+ Để đánh giá độ tin cậy của mô hình, cần thiết phải tiến hành thí
nghiệm trên các mẫu dầm BTCTƯLT.
Để tiến hành thí nghiệm, qua các nghiên cứu ở trên, nên chọn trờng
hợp a > 2,5h
0
vì các lý do sau:
- Trong trờng hợp này, ảnh hởng của mô men uốn, lực cắt và lực
căng trớc đến khả năng chịu cắt của dầm là khá rõ rệt.
- Sự sai khác của kết quả tính toán theo mô hình đề xuất với tiêu
chuẩn Việt Nam TCXDVN 356: 2005.

17
Chơng 3. Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu cắt của dầm bê
tông cốt thép ứng lực trớc
3.1. Mục đích và nhiệm vụ tiến hành thí nghiệm
Xác định khả năng chịu cắt của dầm thông qua giá trị của tải trọng
phá hoại vùng chịu cắt của các dầm thí nghiệm, qua đó kiểm chứng cho
mô hình lý thuyết tính toán trình bày trong chơng 2. Xác định, đánh
giả khả năng chịu cắt của dầm BTCTƯLT mà chủ yếu là khả năng chịu
cắt của phần bê tông trong nhịp chịu cắt trên các mẫu dầm cụ thể.
3.2. Lựa chọn sơ đồ và mô hình thí nghiệm
3.2.1. Sơ đồ thí nghiệm và phạm vi nghiên cứu thực nghiệm

1
a

2ỉ14
2
ỉ6 a 200
3
1T13
2ỉ20
1
(AIII)
(AIII)
(AI)
20
45
350
15
150
(AIII)
2ỉ14
2
350
45
(AIII)
150
2ỉ20
1
1T13
3
1-1 2-2

2ỉ14
2
350
175
(AIII)
ỉ6 a 200
150
2ỉ20
1
1T13
(AI)
3
2ỉ20
150
350
(AIII)
3
1
1T13
3-3
4-4
175

Hình 3.3. Dầm thí nghiệm BTCTƯLT - cáp ƯLT đặt đúng tâm

18
3.2.2.2. Cấu tạo cốt thép trong các mẫu dầm thí nghiệm
Cốt thép dọc thờng (AIII). Cốt thép đai (AI), trong nhịp chịu cắt
(a = 900 mm) không đặt cốt đai. Cốt thép ứng lực trớc trong mỗi dầm
đặt 1 cáp T13. Bố trí nh trên hình 3.2 và 3.3.


Đúng tâm
Có căng
ƯLT
III - I - 0 1
Lệch tâm
III 2
III - II - 0 1
Đúng tâm
Không căng
ƯLT
- Nhóm I dùng để khảo sát khả năng chịu cắt của dầm chịu ảnh hởng
của một trờng ứng suất trớc phân bố không đều trong tiết diện.
- Nhóm II dùng để khảo sát khả năng chịu cắt của dầm chịu ảnh hởng
của một trờng ứng suất trớc phân bố đồng đều trong tiết diện.
- Nhóm III đặt cáp nh 2 nhóm trên, nhng khi chế tạo 2 cáp này không
đợc kéo căng để không gây ứng lực trớc trong dầm nhằm khảo sát
khảo sát khả năng chịu cắt của dầm không có ứng lực trớc.
ảnh hởng của cốt dọc thờng đến khả năng chịu cắt của dầm đã
đợc tác giả đề cập nên trong thí nghiệm không xét đến yếu tố này.
3.3. Công nghệ chế tạo và các đặc trng vật liệu của mẫu dầm
3.3.1. Quy trình chế tạo
Các mẫu dầm thí nghiệm đợc chế tạo tại nhà máy Vinaconex Xuân
Mai theo qui trình của phơng pháp căng trớc, tuân thủ theo thiết kế
cũng nh các tiêu chuẩn kỹ thuật của TCXDVN, các qui định của nhà
sản xuất và cung cấp cáp ƯLT. Mỗi lần căng thực hiện cùng lúc cho 3

19
mẫu dầm cùng nhóm với lực căng là 14,4 Tấn. Nguồn vật liệu đợc
cung cấp bởi nhà máy. Bê tông của các mẫu dầm thí nghiệm có cấp

P
V2
3900

Hình 3.5. Mô hình lắp đặt thiết bị
thí nghiệm
12345
678910
1112131415
P
b

Hình 3.6. Mô hình dán các phần
tử cảm biến
Thiết bị căng cáp của Đức tại nhà máy bê tông Xuân Mai. Đồng hồ
đo điện trở, đồng hồ đo áp lực, kích thuỷ lực 30 Tấn, bơm và phụ kiện,
thiết bị chất tải, thiết bị đo bề rộng vết nứt, kính hiển vi, kính lúp, thiết
bị xác định cờng độ các mẫu thử bê tông, cốt thép, đồng hồ điện tử đo
độ võng; đo biến dạng và các tenzomet, thiết bị siêu âm đo chất lợng
các mẫu dầm và các thiết bị phụ trợ khác dùng khi thí nghiệm là các
thiết bị của LAS 256 - trờng Đại học Kiến trúc Hà Nội, có xuất xứ từ
các nớc tiên tiến trên thế giới với độ chính xác cấp 1, cấp 2 và đã đợc
kiểm định. Lắp đặt các thiết bị đúng theo yêu cầu thí nghiệm (hình 3.5,
3.6). Dới các mẫu dầm thí nghiệm đặt các trụ đỡ bằng bê tông không
tiếp xúc với mẫu dầm và không làm ảnh hởng tới các chuyển vị tự do

20
của mẫu dầm khi chịu tải. Các thiết bị đo và gia tải đợc bảo hiểm bằng
hệ thống dây treo, neo, kẹp, giữ trên hệ thống giá đỡ an toàn.
3.5. Tiến hành thí nghiệm các mẫu dầm

quan hệ giữa lực phá hủy mẫu, P, và bề rộng vết nứt, a
n
, (hình 3.7, 3.8),
giữa P và độ võng, f, (hình 3.9, 3.10) của các nhóm mẫu dầm.

21

Hình 3.7. Đồ thị P- a
n
(nhóm I)

Hình 3.8. Đồ thị P- a
n
(nhóm II)

Hình 3.9. Đồ thị P - f (nhóm I)

Hình 3.10. Đồ thị P - f (nhóm II)
Hiệu quả của ứng lực trớc đợc thể hiện ở hình 3.11: Tại thời điểm
f = 6 mm, khả năng chịu cắt của dầm nhóm I tăng 1,46 lần; của dầm
nhóm II tăng 1,29 lần so với dầm có đặt cáp ƯLT nhng không căng và
khả năng chịu cắt của dầm có cáp
ƯLT đặt lệch tâm tăng 1,13 lần so
với trờng hợp dầm có cáp ƯLT
đặt đúng tâm.
Hình 3.11. Biểu đồ đánh giá hiệu quả của dầm BTCTƯLT
Các kết quả thí nghiệm cho thấy dầm phá hoại khi sự mở vết nứt

6
8
10
02468
f (mm)
P
(T)
DII-A
DII-B
DII-C
DIII-II-0
Biểu đồ quan hệ P - f dầm nhóm I
0

4
6
8
10
12
02467
P
(T)
DI-A
DI-B
DI-C
DIII-I-0
2
4
6
8

1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
0123456
f(mm)
K
K1-ULT Lech tam
K2-ULT dung tam

22
Bảng 3.4. Các mẫu dầm có cáp ƯLT đặt lệch tâm
Ký hiệu
mẫu
Lực phá hoại
mẫu P (KG)
Lực phá hoại trung
bình P
ph
(KG)
f
mm
c
0

cm



vùng kéo) lớn hơn so với trờng hợp cáp ƯLT đặt đúng tâm.
3. ứng lực trớc làm hình chiếu của vết nứt nghiêng c
0
tăng so với dầm
bê tông cốt thép thờng. Góc nghiêng của vết nứt nghiêng gây phá hoại
dầm,
, trong trờng hợp cáp ứng lực trớc đặt lệch tâm thoải hơn so
với trờng hợp cáp ứng lực trớc đặt đúng tâm.
3.7. So sánh kết quả giữa mô hình đề xuất tính toán khả năng chịu
cắt của dầm BTCTƯLT và mô hình thí nghiệm
Góc nghiêng của vết nứt nghiêng,
, xác định theo công thức (2.44)
và theo kết quả thí nghiệm trên các mẫu dầm là khá phù hợp (bảng 3.7).
Bảng 3.7. Góc nghiêng

Góc nghiêng

Theo công thức (2.44) Theo thí nghiệm
Cáp ƯLT đặt lệch tâm 33,16
o
33,64
o

Cáp ƯLT đặt đúng tâm 33,16
o
34,27
o

Kết quả tính toán theo mô hình đề xuất, mô hình MCFT, TCXDVN
356:2005 và kết quả từ mô hình thực nghiệm đợc thể hiện ở bảng 3.8.

TCXDVN trong việc xác định khả năng chịu cắt của dầm BTCTƯLT.
3.8. Một số hình ảnh chế tạo và thí nghiệm các mẫu dầm

24
kết luận v kiến nghị
A. Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về khả năng
chịu cắt của dầm bê tông cốt thép ứng lực trớc luận án đã cho những
kết luận sau:
1. Đã xây dựng đợc mô hình tính toán khả năng chịu cắt của dầm
BTCTƯLT trên cơ sở đánh giá hình thức phá hoại của bê tông vùng nén
trên tiết diện nghiêng thông qua việc xét tác dụng đồng thời của lực cắt,
mô men uốn và vị trí cốt thép ứng lực trớc trong tiết diện dầm:
- Khi nhịp chịu cắt h
0
a 2,5h
0
, kết quả tính toán theo mô hình đề
xuất phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCTƯLT theo tiêu chuẩn
Việt Nam TCXDVN 356:2005. Trong trờng hợp này ảnh hởng của
mô men uốn đến khả năng chịu cắt của dầm là không đáng kể.
- Khi a> 2,5h
0
, ảnh hởng của mô men uốn đến khả năng chịu cắt
của dầm là đáng kể, mô hình đề xuất cho kết quả phù hợp với kết quả
tính toán theo mô hình của lý thuyết miền nén cải tiến MCFT.
- Qui trình tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCTƯLT của mô