Về lý thuyết tính toán kiểm tra chống xoắn, bạn có thể xem clip youtute: https://www.youtube.com/watch?v=XkElJkfbWp4&list=PL7FyXRzt8qbyCrEK8k2CtBR76anC66AhT và tài liệu: https://www.slideshare.net/slideshow/tinh-toan-d-m-btct-ch-u-u-n-xo-n-c-t-pdf/273141729
Khi kiểm tra về điều kiện chống xoắn cho dầm, chúng ta có các bài toán:
- Xoắn thuần túy (hay tác dụng độc lập của mô men xoắn)
- Xoắn - uốn đồng thời
- Xoắn - cắt đồng thời
Bài toán xoắn thuần túy (tác dụng độc lập của mô men xoắn)
Thực tế sẽ không có (ít khi xả ra) bài toàn dầm chỉ chịu mô men xoắn. Tuy nhiên việc kiểm tra điều kiện này sẽ giúp chúng ta đánh giá được khả năng chịu xoắn của dầm và có phương án xử lý xoắn khi không đạt.
Việc kiểm tra khả năng chịu xoắn được thực hiện trên 3 trường hợp (3 khả năng phá hoại) là: mô men xoắn gây kéo cốt thép lớp dưới (TH1), gây kéo cốt thép lớp trên (TH2) và gây kéo cốt thép vùng biên (TH3)
Khả năng chịu xoắn của dầm phụ thuộc vào hình dạng tiết diện và cốt thép được bố trí:
- Tiết diện có dạng càng gần vuông thì khả năng chống xoắn càng lớn
- Diện tích cốt thép bố trí (thép dọc và thép đai) càng lớn thì khả năng chống xoắn càng lớn
Khi xét khả năng chống xoắn, việc bố trí cốt thép dọc và cốt thép đai cần hài hòa với nhau. Vì nếu cốt thép dọc hàm lượng lớn hơn nhiều so với cốt đai thì phá hoại có thể diễn ra trên cốt đai trước, và ngược lại. Do đó TCVN 5574:2018 có khống chế tỉ lệ tham gia của 2 loại cốt thép này trong tính toán:
Thông thường trong bài toán dầm chịu lực tổng quát, hàm lượng cốt thép đai sẽ nhỏ hơn nhiều so với cốt thép dọc, phá hoại do xoắn chủ yếu sẽ xảy ra ở cốt đai; do đó các biện pháp hiệu quả để tăng khả năng chống xoắn cho dầm sẽ như sau:
- Tăng bề rộng dầm
- Tăng hàm lượng cốt đai (tăng đường kính, giảm khoảng cách)
Bài toán xoắn - uốn và xoắn - cắt đồng thời
Bài toán kiểm tra xoắn - uốn và xoắn - cắt đồng thời được thể hiện thông qua 2 công thức (114) và (115) của TCVN 5574:2018.
Dễ dàng thấy rằng khi M xấp xỉ Mo hoặc Q xấp xỉ Qo thì vế phải của các công thức (114) và (115) sẽ có giá trị rất bé; nghĩa là khi chúng ta bố trí cốt thép dọc và cốt thép đai sát với yêu cầu về khả năng mô men uốn và lực cắt thì sẽ khả năng xoắn uốn và xoắn cắt đồng thời sẽ rất bé.
Trừ một số bài toán đặc biệt, thông thường cốt đai sẽ được bố trí theo cấu tạo; do đó công thức (115) rất dễ đảm bảo; ngược lại, bài toán xoắn uốn đồng thời sẽ khó đảm bảo hơn do cốt thép dọc thường được bố trí sát với yêu cầu (Mo xấp xỉ M)
Cách hiệu quả để tăng khả năng chịu xoắn uốn đồng thời là tăng lượng cốt thép dọc.
Trình tự đánh giá và khắc phục khi bài toán chống xoắn không đảm bảo
Khi điều kiện chống xoắn của dầm không đảm bảo, đầu tiên cần đánh giá khả năng chống xoắn thuần túy (chịu mô men xoắn độc lập)
Hình ảnh trên là ví dụ tính toán dầm chịu lực tổng quát của phần mềm thiết kế cốt thép dầm RCBc, cho thấy 3 điều kiện xoắn thuần túy, xoắn - uốn và xoắn cắt không đảm bảo. Trong trường hợp này việc đầu tiên cần làm tăng khả năng chống xoắn bằng cách tăng đường kính cốt đai. Sau khi đảm bảo điều kiện chống xoắn độc lập, nếu điều kiện xoắn uốn không đảm bảo thì sẽ tiến hành tăng diện tích cốt thép dọc.
Như vậy lần lượt các bước sẽ là:
- Nếu xoắn thuần túy không đảm bảo: tăng bề tộng hoặc cốt đai cho đến khi đảm bảo
- Tiếp theo kiểm tra xoắn uốn, nếu không đảm bảo thì tăng cốt thép dọc
