ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯƠNG VĂN BẰNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ
TÔNG CỐT THÉP THEO TCVN 5574-2012 VÀ MỘT
SỐ TIÊU CHUẨN KHÁC

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân
dụng và công nghiệp
Mã số: 60 58 02 08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN ANH THIỆN

Phản biện 1: PGS. TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 2: TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sỹ Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công
nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 27 tháng
01 năm 2018.

- So sánh, đánh giá khả năng chịu lực cắt của dầm, theo các tiêu
chuẩn nhằm giúp ta có cái nhìn tổng thể hơn khi tính toán các cấu kiện
chịu uốn, khi lựa chọn tính toán theo các bộ tiêu chuẩn hiện hành.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu, so sánh khả năng chịu lực cắt
của dầm bê tông cốt thép giữa một số tiêu chuẩn thiết kế.


--2-- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán, các yếu
tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực cắt của dầm bê tông cốt thép, tiêu
chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012, tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 314-14,
tiêu chuẩn châu Âu Eurocode EN 1992-1-1:2004, tiêu chuẩn Anh BS
8110-1:1997.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết, tính toán, phân tích và so sánh đánh giá kết
quả thiết kế giữa các tiêu chuẩn.
6. Nội dung nghiên cứu:
Nghiên cứu tổng hợp cơ sở lý thuyết tính toán khả năng chịu cắt
trên dầm bê tông cốt thép, xây dựng trình tự các bước tính toán theo các
tiêu chuẩn, trình bày nội dung nghiên cứu lý thuyết tính toán và so sánh
kết quả đánh giá khả năng chịu cắt thiết kế của dầm bê tông cốt thép có
cốt thép ngang chịu cắt, theo các tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 55742012, tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-14, tiêu chuẩn châu Âu Eurocode
EN 1992-1-1:2004, tiêu chuẩn Anh BS 8110–1:1997, với nội dung sau :
- Quy trinh tính toán khả năng chịu lực cắt của dầm chịu uốn, tiết
diện chữ nhật.
- Khảo sát trên một ví dụ dầm đơn giản có tiết diện chữ nhật, chịu
lực phân bố đều.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt bê tông
không cốt thép.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt cốt thép

1.2.1. Đặc trưng cơ học.
1.2.2. Phân loại cốt thép.
1.3. Các hình thức phá hoại của dầm theo tiết diện nghiêng.
1.3.1. Phá hoại do dầm chịu mô men uốn.
1.3.2. Phá hoại do dầm chịu ứng suất kéo chính (lực cắt).
1.3.3. Phá hoại do dầm chịu uốn cắt.
1.4. Sự làm việc của cấu kiện chịu cắt (dầm bê tông cốt thép).
1.4.2. Các dạng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép.
1.4.3. Sự làm việc của dầm bê tông sau khi nứt nghiêng.
1.5. Mô hình tính toán khả năng chịu lực của dầm trên tiết diện
nghiêng.
1.5.1. Mô hình giàn với thanh xiên nghiêng góc 45.
1.5.2. Mô hình giàn với góc nghiêng xoay.
1.5.3. Mô hình giàn với góc nghiêng thay đổi.
1.5.4. Mô hình giàn có kể đến ma sát giữa các vết nứt.
1.6. Kết luận và nhận xét cơ sở lý thuyết sự làm việc của dầm.


--5-Chương 2. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ
TÔNG CỐT THÉP THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN HIỆN HÀNH
2.1. Tính toán khả năng chịu cắt của dầm theo tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN 5574-2012.
2.1.1. Điều kiện tính toán.
2.1.2. Điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt xiên.
2.1.3. Điều kiện độ bền của tiết diện nghiêng.
2.2. Tính toán khả năng chịu cắt của dầm theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI
318 – 2014.
2.2.1. Khả năng chịu cắt của bê tông.
2.2.3. Khả năng chịu cắt của cốt đai.
2.3.3. Quy trình tính toán thép đai.

hợp có tác động động đất nó được lấy 450. Bên cạnh sự khác biệt về giá
trị về góc nghiêng, θ, trị số của khả năng chịu cắt của bê tông cũng là
một yếu tố có khác biệt lớn.
Vậy các tiêu chuẩn có các cách tiếp cận khác nhau khi thiết kế chịu
lực cắt, đầu tiên các bước thiết kế theo các tiêu chuẩn sẽ được tóm tắt,
sau đó các sự khác biệt giữa chúng được trình bày, một số liên hệ giữa
việc tính toán và bản chất cơ lý của hiện tương cũng được nhận xét.
2.5.1. Xây dựng trình tự tính toán khả năng chịu cắt cho dầm theo
tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 (TCVN 5574).
Bước 1: Xác định số liệu tính toán và giá trị lực cắt Q (tại vị trí lực cắt
lớn nhất)
Bước 2: Kiểm tra điều kiện phá hoại giòn bê tông vùng nén (điều kiện
hạn chế) Q ≤ 0.3 φw1φb1Rbbh0 với giả thiết cấu tạo của cốt đai.
Trong đó:


--7-w1  1  5

ES ASw
Eb bs

b1  1   Rb
Bước 3: Xác định khả năng chịu cắt của bê tông không xét cốt đai
a) Xét trường hợp không có sự tham gia của lực dọc trong dầm
Để đảm bảo độ bền trên vết nứt xiên cần tính toán đối với vết nứt
xiên nguy hiểm nhất theo điều kiện:
Q

b 4 (1  n ) Rbt bh02


Bước 4: Xác định khả năng chịu cắt của cốt đai
R A
Qs  Sw Sw C0  qSw C0
s

(2.2)

(2.3)

(2.19)

Bước 5: Khả năng chịu cắt của dầm BTCT là
Q ≤ Qb + Qs
2.5.2. Xây dựng trình tự tính toán khả năng chịu cắt cho dầm theo
tiêu chuẩn ACI 318-14 (ACI 318).
Bước 1: Giá trị lực cắt tại các tiết diện nguy hiểm và số liệu tính toán
Bước 2: Xác định khả năng chịu lực cắt của bê tông không xét cốt đai


--8-Khả năng chịu cắt của dầm theo phải thoả mãn điều kiện:
Vu  Vn
a) Xét trường hợp không có sự tham gia của lực dọc trong dầm

 Vd
(2.21)
Vc  1,9 f c,  2500 w u  b w d  3,5 f c, b w d
M
u



Vs 

A vf yd
s

(2.30)

Bước 4: Xác định: Vn = Vc + Vs
2.5.3. Xây dựng trình tự tính toán khả năng chịu cắt cho dầm theo
tiêu chuẩn Eurocode EN 1992-1-1:2004 (EN 1992).
Bước 1: Giá trị lực cắt VEd tại tiết diện cần kiểm tra tiết diện nguy hiểm,
số liệu tính toán.
Bước 2: Xác định khả năng chịu cắt của dầm không có cốt thép ngang:
VRd,c  CRd,c k(1001fck )1/3  k1cp  b w d  VRd,c min
(2.39)
Vớí

VRd,c min  (0,035k 3/2fck1/2  k1cp )b w d
VRd,c = Max (VRd,c; VRd,cmin)

(2.40)


--9-a) Xét trường hợp không có sự tham gia của lực dọc trong dầm
cp : Ứng suất trong bê tông (MPa), khi không có lực dọc lấy =0
b) Xét trường hợp có sự tham gia của lực dọc trong dầm
cp: Ứng suất trong bê tông (MPa).
Nếu VEd ≤ VRd,c , không cần tính cốt đai, bố trí cấu tạo.
c) Xét trường hợp có sự tham gia của cốt thép dọc trong dầm


1

1

0,79  100 As  3  400  4
vc 


 m  bv d   d 

(2.61)

Xét trường hợp có sự tham gia của lực dọc trong dầm

vc'  vc  0, 6

NVh
Ac M

(2.65)

Đối với độ bền đặc trưng của bê tông > 25N/mm2 các giá trị trong
bảng phải nhân với k1 và k2. Với fcu ≤ 40Mpa


--10-Bước 3: Xác định ứng suất cắt của cốt đai trong dầm .

vr 

0,95 Asv f yv

vào loại tải trọng tác dụng và vào liên kết của dầm. Ứng xử của dầm


--11-phụ thuộc vào khả năng chịu nén trên tiết diện nghiêng và vào khả năng
chịu cắt của dầm trên tiết diện nghiêng đó.
Tiêu chuẩn EC2 bỏ qua sự đóng góp của bê tông cho khả năng chịu
cắt của dầm nhưng góc nghiêng của vết nứt thay đổi tùy thuộc vào tải
trọng. Ngược lại, ACI 318-14, BS 8110-1:1997 và TCVN 5574-2012 có
kể đến sự đóng góp của bê tông khi chịu cắt nhưng góc nghiêng của vết
nứt cố định. Eurocode EN 1992-1-1:2004 là tiêu chuẩn thể hiện rõ nhất
sự làm việc của dầm khi chịu uốn và cắt.
Việc tính toán cốt thép đai của bốn tiêu chuẩn dựa trên việc giả thiết
đường kính cốt thép đai, số nhánh đai của nó rồi tính toán khoảng cách
cần thiết để chịu đủ lực cắt ngoại lực trên tiết diện nghiêng.
Để tiến hành đánh giá khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép
theo các tiêu chuần. Trong chương 2 tác giả đã tổng hợp và xây dựng
được trình tự tính toán khả năng chịu cắt của bê tông không có cốt
ngang, khả năng chịu cắt của cốt thép ngang và khả năng chịu cắt của
dầm khi xét đến sự làm việc của bê tông và thép ngang chịu cắt.


--12-Chương 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN VÀ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ
3.1. Đặt vấn đề về tính toán cấu kiện dầm chịu cắt
Để tiến hành đánh giá khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép
theo các tiêu chuẩn đã được đề cập trong chương 2, như các tiêu chuẩn
TCVN 5574 của Việt Nam, ACI 318 của Mỹ, EN 1992 và BS 8110, về
cách xác định khả năng chịu cắt của dầm đơn giản.
3.1.1. Các số liệu quy đổi theo các tiêu chuẩn.
3.1.2. Các vấn đề cần đề cập khảo sát đánh giá.
3.2. Ví dụ tính toán .

--14--

Hình 3.5. Biểu đồ khả năng chịu cắt của dầm BTCT
Nhận xét:
- Trong các trường hợp khảo sát các tiêu chuẩn đều không xét đến sự
làm việc của cốt xiên. TCVN 5574-2012, không xét đến trường hợp có
sự tham gia của hàm lượng thép dọc = 0,25% trong dầm, không làm ảnh
hưởng đến giá trị khả năng chịu cắt của dầm. Khi xác định khả năng
chịu cắt, chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi giá trị của C và giá trị C0, Khi C0
= h0 thì “Q” có giá trị lớn so với C0 = 2h0. Để an toàn ta chọn khả năng
chịu lực cắt của dầm bé nhất trong các giá trị của C0; chọn C0= 2h0.
- Tiêu chuẩn ACI 318-14, trường hợp xét sự tham gia của lực dọc =
1% và hàm lượng thép dọc = 0,25%, giá trị khả năng chịu cắt của dầm
thấp hơn các trường hợp khác.
- Tiêu chuẩn EN 1992-1-1:2004 giá trị khả năng chịu lực cắt nhỏ
hơn lực cắt thiết kế trong dầm khi chịu tải trọng, nhỏ hơn khả năng chịu
cắt của bê tông không cốt ngang.
- Tiêu chuẩn BS 8110-1:1997 đảm bảo điều kiện chịu lực cắt trong
các trường hợp khảo sát.


--15-3.3. Các trường hợp khảo sát tính toán.
3.3.1. Xét đến bê tông dầm chịu lực cắt không có cốt ngang.
Để có kết quả khảo sát cụ thể, ta tiến hành lập bảng tính toán của
các trường hợp khảo sát khả năng chịu cắt của bê tông khi thay đổi một
số yếu tố ảnh hưởng như đã đề cập ở (bảng 2.2) của chương 2.
3.3.1.1. Trường hợp bê tông chịu lực cắt khi thay đổi cấp độ bền “B”.

Hình 3.6. BĐ đánh giá khả năng chịu cắt của BT, không xét lực dọc
3.3.1.2. Xét trường hợp bê tông chịu lực cắt khi xét đến lực dọc trục


Hình 3.13. BĐ đánh giá khả năng chịu cắt của dầm khi có lực dọc.
3.3.2.4. Khả năng chịu cắt của dầm khi thay đổi hàm lượng thép dọc.

Hình 3.14. BĐ đánh giá khả năng chịu cắt của dầm khi có thép dọc
3.3.2.5. Khả năng chịu lực cắt của dầm khi thay đổi tỷ số (a/d).

Hình 3.15. BĐ đánh giá khả năng chịu cắt của dầm,thay đổi tỷ số (a/d)


--19-3.3.2.6. Khả năng chịu lực cắt của dầm khi thay đổi (d).

Hình 3.16. BĐ đánh giá khả năng chịu cắt của dầm khi thay đổi (d)
3.4. Kết luận và nhận xét đánh giá về kết quả tính toán của các tiêu
chuẩn
Các tiêu chuẩn TCVN 5574, ACI 318, EN 1992 và BS 8110, đều có
cùng quan điểm tính toán khả năng chịu cắt của dầm bằng khả năng
chịu cắt của cốt đai và khả năng chịu cắt của bê tông. Các tiêu chuẩn
đều có yếu tố ảnh hưởng chung là cấp độ bền bê tông, tỷ lệ lực dọc
trong dầm, và sự ảnh hưởng của tiết diện dầm, cách xác định khả năng
chịu cắt của bê tông và cách tính toán khả năng chịu cắt của thép đai
giữa các tiêu chuẩn có sự khác nhau.
- Tiêu chuẩn TCVN 5574 cách xác định khả năng chịu cắt của bê
tông và cốt đai khá phức tạp, phụ thuộc vào nhiều hệ số và biến số,
phân ra nhiều trường hợp tải trọng khác nhau.
- Tiết diện nghiêng C0 trong quá trính tính toán được giới hạn trong
phạm vi h0 ≤ C0 ≤ 2h0 (Trong khi các tiêu chuẩn khác xét với tiết diện
nghiêng 450, tương đương C0 = h0.

Q

Khả năng chịu cắt trong các tiêu chuẩn EN 1992 và BS 8110, phụ
thuộc nhiều vào tỷ lệ tải trọng hơn so với tiêu chuẩn TCVN 5574 và
ACI 318. Khi tỷ lệ lực nén > 2% khả năng chịu cắt của tiêu chuẩn
TCVN 5574 và ACI 318 có sự thay đổi chậm và thấp hơn so với tiêu
chuẩn EN 1992 và BS 8110.
Cả bốn tiêu chuẩn đều có giá trị khả năng chịu lực cắt > lực cắt thiết
kế, khi xét tỷ lệ lực dọc trong khoảng -5% đến 10%. Riêng tiêu chuẩn
ACI 318 khả năng chịu lực cắt Vn > Vu khi tỷ lệ lực dọc ≥ 4%.
+ Trường hợp xét đến thép dọc trong dầm, có thép ngang.
Trong số bốn tiêu chuẩn xây dựng được đưa ra để khảo sát, chỉ có
khả năng chịu cắt trong TCVN 5574 không bị ảnh hưởng bởi giá trị
thay đổi của hàm lượng thép dọc. Vn trong tiêu chuẩn EN 1992 và BS
8110 phụ thuộc đáng kể vào ρl và nó tăng gần gấp 2 lần khi ρl tăng từ


--21-0.25% lên 2.0%. Trong tiêu chuẩn ACI 318, Vc chỉ tăng khoảng 10%
khi ρl tăng từ 0.25% lên 2.0%..
Khi xét đến khả năng chịu lực cắt thiết kế trong dầm, tiêu chuẩn
TCVN và BS 8110 có giá trị khả năng chịu lực cắt > lực cắt thiết kế, khi
hàm lượng thép dọc trong khoảng 0,25% đến 2%.
Tiêu chuẩn ACI 318, Vn > Vu khi hàm lượng thép dọc ≥ 1,25%.
Tiêu chuẩn EN 1992, V>VEd khi hàm lượng thép dọc ≥ 0,75%.
+ Trường hợp khi thay đổi tỷ số (a/d), có thép ngang.
Chỉ có tiêu chuẩn ACI 318 và BS 8110 có hiệu lực, chịu sự ảnh
hưởng rất rõ thông qua giá trị của biểu thức tính toán, cụ thể là giá trị tỷ
lệ Vud/Mu và Vh/M, tương ứng. Ở bê tông cường độ thấp như B15, tiêu
chuẩn BS 8110 tăng trên 50% khi tỉ số cắt giảm xuống còn 1. Tiêu
chuẩn TCVN 5574 và EN 1992 không ảnh hưỏng trong trường hợp này.
Cả ba tiêu chuẩn TCVN 5574, EN 1992, BS 8110, đều có giá trị khả
năng chịu lực cắt > lực cắt thiết kế, khi xét tỷ lệ (a/d) = 01 đến 10.

Tiêu chuẩn BS 8110: cho Vc không đổi và cao nhất đối với bê tông
có cấp độ bền < B25, khi cấp độ bền bê tông > B25, phụ thuộc vào giá
trị k2 = (fcu/25)1/3.
Trong hầu hết các trường hợp, TCVN và BS có khả năng chịu cắt
của dầm cao nhất. Trái lại tiêu chuẩn ACI và EN 1992 tính toán tương
đối chặt chẻ, đây cũng là những tiêu chuẩn với điều kiện an toán khá
cao.
Tỷ lệ chênh lệch giá trị khả năng chịu cắt theo TCVN với các tiêu
chuẩn, dao động ở mức tương đối cao.
Max; min
Min
Max

ACI 318-14
24,57%
44,41%

EN 1992-1-1:2004
58,72%
82,21%

BS 8110-1:1997
0,18%
75,73%


--23-2. Kiến nghị
Từ kết quả khảo sát đánh giá trên cần có các nghiên cứu tổng quát về
bản chất của các công thức mà các tiêu chuẩn sử dụng, có thực nghiệm
để kiểm chứng kết quả nghiên cứu, khảo sát về các yếu tố ảnh hưởng