Cốt thép chịu cắt được thiết kế cho mỗi tổ hợp tải trọng tại mỗi vị trí dọc chiều dài dầm. Khi thiết kế cốt thép chịu cắt cho một dầm cụ thể, đối với một tổ hợp tải trọng cụ thể, tại một vị trí cụ thể do lực cắt chính của dầm, cần thực hiện các bước sau (EC2 6.2):
Xác định lực cắt tính toán, $V_{Ed}$.
Xác định khả năng chịu cắt của bê tông, $V_{Rd,c}$.
Xác định cốt thép chịu cắt yêu cầu.
Xác định lực cắt tính toán
Trong thiết kế cốt thép chịu cắt của dầm, lực cắt cho mỗi tổ hợp tải trọng tại một trạm dầm cụ thể có được bằng cách tính các lực cắt tương ứng cho các trường hợp tải trọng khác nhau với các hệ số tổ hợp tải trọng tương ứng.
Xác định khả năng chịu cắt của bê tông
Khả năng chịu cắt của bê tông, $V_{Rd,c}$, được tính như sau:
$V_{Rd,c}=[C_{Rd,c} k(100ρ_l f_{ck} )^{1/3}+k_1 σ_{cp}]bd$ (EC2 6.2.2(1))
Với giá trị nhỏ nhất là:
$V_{Rd,c}=(v_{min}+k_1 σ_{cp})bd$ (EC2 6.2.2(1))
Trong đó:
$f_{ck}$ đơn vị là Mpa
$k=1+(200/d)^{0.5}≤2.0$ với đơn vị của $d$ là $mm$ (EC2 6.2.2(1))
$ρ_l$ là hàm lượng cốt thép dọc chịu kéo $=A_{sl}/bd≤0.02$ (EC2 6.2.2(1))
$A_{sl}$ là diện tích cốt thép dọc chịu kéo (EC2 6.2.2(1))
Xác định cốt thép chịu cắt yêu cầu
Lực cắt đặt vào tiết diện không được vượt quá giá trị lớn nhất (EC2 6.2.3(3)):
$V_{Rd,max}=(α_{cw} b_w zν_1 f_{cd})/(cotθ+tanθ)$
Trong đó:
$α_{cw}$ được lấy bằng 1 (EC2 6.2.3(3)).
Hệ số giảm cường độ cho tiết diện bê tông nứt khi chịu cắt, $ν_1$, được xác định như sau (EC2 6.2.2(6)):
$ν_1=0.6(1-f_{ck}/250)$
$z=0.9d$ (EC2 6.2.3(1))
$θ$ được xác định từ phương trình sau:
$V_{Ed}=V_{Rd,max}$
$↔V_{Ed}=α_{cw} b_w zν_1 f_{cd}/(cotθ+tanθ)$
$↔V_{Ed}=0.5α_{cw} b_w zν_1 f_{cd} sin2θ$
Cốt thép chịu cắt yêu cầu được tính toán như sau:
Nếu $V_Ed≤V_(Rd,c)$:
$A_{sw}/s=A_{s,min}/s$
Nếu $V_{Rd,c}<V_{Ed}≤V_{Rd,max}$
$A_{sw}/s=V_{Ed}/(zf_{ywd} cotθ)≥A_{s,min}/s$
Nếu $V_{Ed}>V_{Rd,max}$, tiết diện bị phá hoại, cần tăng kích thước tiết diện.
Hàm lượng cốt thép chịu cắt tối thiểu được xác định như sau (EC2 9.2.2(5)):
$A_{sw,min}/s=[0.08(f_{ck})^{0.5}]/f_{yk} b_w$
$V_{Rd,max}=(α_{cw} b_w zν_1 f_{cd})/(cotθ+tanθ)$
Trong đó:
$α_{cw}$ được lấy bằng 1 (EC2 6.2.3(3)).
Hệ số giảm cường độ cho tiết diện bê tông nứt khi chịu cắt, $ν_1$, được xác định như sau (EC2 6.2.2(6)):
$ν_1=0.6(1-f_{ck}/250)$
$z=0.9d$ (EC2 6.2.3(1))
$θ$ được xác định từ phương trình sau:
$V_{Ed}=V_{Rd,max}$
$↔V_{Ed}=α_{cw} b_w zν_1 f_{cd}/(cotθ+tanθ)$
$↔V_{Ed}=0.5α_{cw} b_w zν_1 f_{cd} sin2θ$
Cốt thép chịu cắt yêu cầu được tính toán như sau:
Nếu $V_Ed≤V_(Rd,c)$:
$A_{sw}/s=A_{s,min}/s$
Nếu $V_{Rd,c}<V_{Ed}≤V_{Rd,max}$
$A_{sw}/s=V_{Ed}/(zf_{ywd} cotθ)≥A_{s,min}/s$
Nếu $V_{Ed}>V_{Rd,max}$, tiết diện bị phá hoại, cần tăng kích thước tiết diện.
Hàm lượng cốt thép chịu cắt tối thiểu được xác định như sau (EC2 9.2.2(5)):
$A_{sw,min}/s=[0.08(f_{ck})^{0.5}]/f_{yk} b_w$
