T. 16 S. 02 (2026): Tạp chí Vật liệu và Xây dựng
##common.pageHeaderLogo.altText##
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng - Bộ Xây dựng

ISSN:

Website: www.jomc.vn

Mô hình giàn ảo cải tiến xác định khả năng chịu xoắn dầm bê tông cốt sợi thép

Nguyễn Vĩnh Sáng , Võ Nhật Linh , Lê Thị Thanh Hiếu , Vũ Hoàng Minh Khang

Từ khóa:

Xoắn thuần túy
Khả năng chịu xoắn
Bê tông cốt sợi thép
Mô hình giàn ảo

Tóm tắt

Bài báo này đề xuất mô hình giàn ảo cải tiến (MSTM) nhằm dự báo khả năng chịu xoắn thuần túy của dầm bê tông cốt sợi thép (SFRC), các tiêu chuẩn hiện hành chưa cung cấp hướng dẫn đầy đủ và thống nhất trong thiết kế kháng xoắn cho loại kết cấu này. Mô hình MSTM được phát triển trên cơ sở lý thuyết giàn ảo không gian và lý thuyết ống thành mỏng tương đương, đồng thời xét đến đóng góp sau nứt của sợi thép thông qua các thành phần chịu kéo tương đương theo phương dọc và phương đứng, từ đó xác lập sức kháng xoắn theo điều kiện giới hạn bởi các cơ chế chịu lực chi phối của hệ giàn. Độ tin cậy của mô hình đề xuất được kiểm chứng bằng cơ sở dữ liệu gồm 86 dầm SFRC tổng hợp từ các nghiên cứu thực nghiệm trước đây và so sánh với các mô hình giàn ảo theo tiêu chuẩn ACI 318-19. Kết quả tính toán cho thấy mô hình giàn ảo theo ACI 318-19 có xu hướng dự báo thiên về an toàn; việc hiệu chỉnh góc nghiêng θ cho dự báo phù hợp hơn nhưng vẫn thấp hơn thực nghiệm. Trái lại, mô hình MSTM cho ước tính phù hợp nhất và dự báo gần sát thực nghiệm đối với dầm SFRC chịu xoắn thuần túy.

Điều hướng Người dùng

Cách trích dẫn

Nguyễn Vĩnh Sáng, Võ Nhật Linh, Lê Thị Thanh Hiếu, & Vũ Hoàng Minh Khang. (2026). Mô hình giàn ảo cải tiến xác định khả năng chịu xoắn dầm bê tông cốt sợi thép. Tạp Chí Vật liệu Và Xây dựng - Bộ Xây dựng, 16(02). https://doi.org/10.54772/jomc.02.2026.1237

Tài liệu tham khảo

  1. Oettel, V. (2022). Steel fiber reinforced RC beams in pure torsion—Load-bearing behavior and modified space truss model. Structural Concrete. 24(1): 1348–1363. doi: https://doi.org/10.1002/suco.202200031
  2. Kryzhanovskiy, K., Zhang, D., Ju, H., & Kim, J. (2023). Development of Torsional Strength Model for Steel Fiber Reinforced Concrete Beams with Transverse Reinforcement. International Journal of Civil Engineering. 21(7): 1123-1139. doi:10.1007/s40999-023-00816-6
  3. T.D. Gunneswara Rao, R. S. S., Warnitchai. (2010). Effect of Steel Fibers on the Behavior of Over-Reinforced Beams Subjected to Pure Torsion. Civil Engineering Dimension 12(1). doi:10.9744/ced.12.1.44-51
  4. Amin A, B. E. (2018). Strength of steel fiber reinforced concrete beams in pure torsion. Structural Concrete. 19: 684–694. doi: https://doi.org/10.1002/suco.201700183
  5. Vivek V. Mane, N. K. P. (2021). A review on “torsional behavior of rectangular reinforced concrete beams with encased welded wire mesh fiber. RT&A. 1(60).
  6. Mu, R., Li, H., Qing, L., Lin, J., & Zhao, Q. (2017). Aligning steel fibers in cement mortar using electro-magnetic field. Construction and Building Materials. 131: 309-316. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.11.081
  7. Fuad Okay, S. E. (2012). Torsional behavior of steel fiber reinforced concrete beams. Construction and Building Materials. 28(1): 269-275. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.08.062
  8. T.D. Gunneswara Rao, D. R. S. (2005). Analytical model for the torsional response of steel fiber reinforced concrete members under pure torsion. Cement and Concrete Composites. 27(4): 493-501. doi:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.03.006
  9. Rao, T. D. G., & Seshu, D. R. (2006). Torsional response of fibrous reinforced concrete members: Effect of single type of reinforcement. Construction and Building Materials. 20(3): 187-192. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2005.01.017
  10. Rao, T. D. G., & Seshu, D. R. (2003). Torsion of steel fiber reinforced concrete members. Cement and Concrete Research. 33(11): 1783-1788. doi:https://doi.org/10.1016/S0008-8846(03)00174-1
  11. ACI-318-19. (2019). Building code requirements for structural concrete and commentary American Concrete Institute, Farmington Hills, MI.
  12. EN-1992-1-1:2004. (2004). Design of Concrete Structures, Reinforced Concrete Standards; Reinforced Concrete Construction Standards. European Committee for Standardization.
  13. Fib. (2010). fib Model Code for Concrete Structures 2010.
  14. Ju, H., Lee, D. H., & Kim, K. S. (2019). Minimum torsional reinforcement ratio for reinforced concrete members with steel fibers. Composite Structures. 207: 460-470. doi:https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.09.068
  15. Facconi, L., Minelli, F., Ceresa, P., & Plizzari, G. (2021). Steel fibers for replacing minimum reinforcement in beams under torsion. Materials and Structures. 54(1): 34. doi:10.1617/s11527-021-01615-y
  16. Rausch, E. (1929). Berechnung des Eisenbetons gegen Verdrehung (Design of reinforced concrete in torsion). Berlin.
  17. Lampert, P., Thurlimann, B. (1971). Torsion und Biegung von Stahlbetonbalken (Torsion and Bending of Reinforced Concrete Beams). Bericht Nr 6506-2. Institut fur Baustatik, ETH Zurich: 101.
  18. CEB-FIP-90. (1990). Comite Euro-International du Beton. CEB-FIP model code 1990.Thomas Telford, London.
  19. CAN3-A23.3-04. (2004). Design of concrete structure for buildings.Canadian Standards Association, Mississanga, Canada.
  20. Bredt, R. (1896). Kritische Bemerkungen zur drehungselastizitat. Z. Ver. Dtsch. Ing. 40(28): 785-790.
  21. TCVN-5574-2018. (2018). Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng
  22. Mahshid Abdoli, D. M., Mohamadrza Eftekar, Alireza Saljoughian. (2024). Torsional strengthening of T-shaped RC members with FRP composites using EBROG method: Experimental investigation and analysis. Construction and Building Materials. 437: 136829. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136829
  23. Mahshid Abdoli, D. M., Mohammadreza Eftekhar. (2024). Aggregate interlock and effective strain of FRP-strengthened flanged RC members subjected to torsion: Experimental evaluation and analytical modeling. Construction and Building Materials. 437: 136865. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136865
  24. Abdul-Hamid Zureick, B. R. E., Andrzej S. Nowak, Dennis R. Mertz, Thanasis C. Triantafillou. (2010). Recommended Guide Specification for the Design of Externally Bonded FRP Systems for Repair and Strengthening of Concrete Bridge Elements.Transportation Research Board.
  25. AASHTO-LRFD. (2014). Bridge Design Specifications.American Association of State Highway and Transportation Officials.
  26. Hsu, T. T., Mo, Y. L. (2010). Unified theory of concrete structures. Wiley, West Sussex, U.K.
  27. Imjong Kwahk, C. J., Jung Woo Lee. (2015). Torsional behavior design of UHPC box beams based on thin-walled tube theory. Engineering and Technology Journal. 7(3): 101-114. doi:0.4236/eng.2015.73009
  28. Ju, H., Lee, D. H., Hwang, J.-H., Kang, J.-W., Kim, K. S., & Oh, Y.-H. (2013). Torsional behavior model of steel-fiber-reinforced concrete members modifying fixed-angle softened-truss model. Composites Part B: Engineering. 45(1): 215-231. doi:https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.09.021
  29. Vecchio, F. J., Collins. M. P. (1986). The modified compression-field theory for reinforced concrete elements subjected to shear. ACI J. 83(2): 219–231.
  30. Susetyo, J. (2009). Fibre Reinforcement for Shrinkage Crack Control in Prestressed. (phD). University of Toronto.
  31. Susetyo J, G. P., Vecchio FJ. (2011). Effectiveness of Steel Fiber as Minimum Shear Reinforcement. Structural Journal. 108(4): 488-496. doi:10.14359/51682990
  32. Lee, D. H., Hwang, J.-H., Ju, H., Kim, K. S., & Kuchma, D. A. (2012). Nonlinear finite element analysis of steel fiber-reinforced concrete members using direct tension force transfer model. Finite Elements in Analysis and Design. 50: 266-286. doi:https://doi.org/10.1016/j.finel.2011.10.004
  33. Ju, H., Lee, D. H., Hwang, J.-H., Kim, K. S., & Oh, Y.-H. (2013). Fixed-Angle Smeared-Truss Approach with Direct Tension Force Transfer Model for Torsional Behavior of Steel Fiber-Reinforced Concrete Members. Journal of Advanced Concrete Technology. 11(9): 215-229. doi:https://doi.org/10.3151/jact.11.215
  34. Ju, H., Kim, K. S., Lee, D. H., Hwang, J.-H., Choi, S.-H., & Oh, Y.-H. (2015). Torsional responses of steel fiber-reinforced concrete members. Composite Structures. 129: 143-156. doi:https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.04.003
  35. Mansur, M. A., & Paramasivam, P. (1982). Steel fibre reinforced concrete beams in pure torsion. International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete. 4(1): 39-45. doi:https://doi.org/10.1016/0262-5075(82)90006-9
  36. Said, M., Salah, A., Erfan, A., & Esam, A. (2023). Experimental analysis of torsional behavior of hybrid fiber reinforced concrete beams. Journal of Building Engineering. 71: 106574. doi:https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106574
  37. Kaushik SK, S. P. (1989). Simply supported steel fibre reinforced concrete beams under combined torsion, bending and shear.UK: University of Wales College of Cardiff.
  38. Constantin E. Chalioris, C. G. K. (2009). Effectiveness of the use of steel fibres on the torsional behaviour of flanged concrete beams. Cement and Concrete Composites. 31(5): 331-341. doi:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.02.007
  39. Soon Poh Yap, K. R. K., U. Johnson Alengaram, Mohd Zamin Jumaat. (2015). Effect of fibre aspect ratio on the torsional behaviour of steel fibre-reinforced normal weight concrete and lightweight concrete. Engineering Structures. 101: 24-33. doi:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.07.007
  40. Rafea F. Hassan, N. H. A.-S., Nisreen S. Mohammed, Husam H. Hussein. (2022). Experimental study and theoretical prediction on torsional strength with different steel fiber reinforced concretes and Cross-Section areas. Engineering Structures. 251: 113559. doi:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113559
  41. Rafea F. Hassan, M. H. J., Nabeel H. Al-Salim, Husam H. Hussein (2020). Experimental research on torsional strength of synthetic/steel fiber-reinforced hollow concrete beam. Engineering Structures. 220: 110948. doi:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110948
  42. Craig RJ, D. S., Riaz J, Shirazi H. (1984). Torsional behavior of reinforced fibrous concrete beams. American Concrete Institute, Detroit.
  43. Rangachari Narayanan, A. S. K. P. (1986). Torsion in Beams Reinforced with Bars and Fibers. Journal of Structural Engineering. 112(1): 53-66. doi:https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1986)112:1(53)
  44. Al-Ausi MA, A.-W. H., Khidair RM. (1989). Effect of fibres on the strength of reinforced concrete beams under combined loading.The international conference on recent developments in fibre reinforced cements and concretes.
  45. Chalioris, C. E., & Karayannis, C. G. (2009). Effectiveness of the use of steel fibres on the torsional behaviour of flanged concrete beams. Cement and Concrete Composites. 31(5): 331-341. doi:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.02.007