Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN VŨ TRƯỜNG SƠN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CĨ SỬ DỤNG CỐT SỢI THÉP BẰNG MƠ HÌNH GIÀN ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Mã số: 85.80.201 TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 Trang BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN VŨ TRƯỜNG SƠN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG CẮT CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP CĨ SỬ DỤNG CỐT SỢI THÉP BẰNG MƠ HÌNH GIÀN ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Mã số: 85.80.201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.TRẦN CAO THANH NGỌC TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 Trang LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn TS.Trần Cao Thanh Ngọc Các nội dung nghiên cứu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Tơi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu thực TP.Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2019 Tác giả NGUYỄN VŨ TRƯỜNG SƠN Trang i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS.TRẦN CAO THANH NGỌC tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu động viên tác giả trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Tơi xin cảm ơn quý thầy cô khoa Kỹ Thuật Xây Dựng giúp đỡ tơi nhiều q trình học tập nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn Phòng Đào tạo sau Đại học trường Đại học Giao Thông Vận Tải tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Giao Thông Vận Tải, lãnh đạo khoa Kỹ Thuật Xây Dựng tạo điều kiện để học tập nghiên cứu Trân trọng cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2019 Tác giả NGUYỄN VŨ TRƯỜNG SƠN Trang ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1- TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2- ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.3- PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4- MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.5- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6- Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.6.1- Ý nghĩa khoa học: 1.6.2- Ý nghĩa thực tiễn: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1- BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP 2.2- TƯƠNG TÁC GIỮA SỢI VÀ VẬT LIỆU NỀN 2.2.1- Sự tương tác sợi vật liệu 2.2.1.1- Tương tác sợi vật liệu chưa nứt: 2.2.1.2- Tương tác sợi vật liệu nứt: 2.2.1.3- Quá trình phát triển vết nứt: 2.3- MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG CỐT SỢI 10 2.3.1- Kiểu sợi 10 2.3.1.1- Tỷ lệ chiều dài sợi đường kính sợi (l/d) 11 2.3.1.2- Tính chất liên kết 11 2.3.1.3- Uốn móc hai đầu thay đổi đường kính sợi 11 2.3.1.4- Cơ chế phá hủy 11 2.3.2- Hàm lượng sợi 11 2.3.3- Sự định hướng sợi 12 2.3.4- Cốt liệu lớn 12 2.3.5- Tính chất bê tơng tươi có trộn sợi thép 12 2.3.6- Tính cơng tác 12 Trang iii 2.3.7- Khả đầm chặt 13 2.3.8- Tính chất bê tơng cốt sợi thép hóa cứng 13 2.3.8.1- Sự biến dạng đàn hồi 15 2.3.8.2- Nứt 15 2.3.8.3- Ứng suất kéo 16 2.3.8.4- Ứng suất nén 20 2.3.8.5- Ứng suất cắt 20 2.3.8.6- Tính dẻo 21 2.3.8.7- Độ bền chịu va đập 22 2.3.8.8- Tác dụng nhiệt độ cao 22 2.3.8.9- Co ngót 23 2.3.8.10- Ăn mòn sợi thép 23 2.4- CƠ SỞ TÍNH TỐN BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP 23 2.4.1- Xác định đặc tính bê tơng cốt sợi đồng phương: 25 2.4.1.1- Trường hợp sợi có chiều dài liên tục 25 2.4.1.2- Trường hợp sợi có chiều dài ngắn 26 2.4.2- Xác định đặc tính bê tông cốt sợi phân tán 29 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.1- MƠ HÌNH GIÀN ẢO 31 3.1.1- Khái niệm chung: 31 3.1.1.1- Vùng B: 31 3.1.1.2- Vùng D: 31 3.2- Xác định vùng B D 32 3.2.1- Các nguyên tắc chung để xác định vùng D 32 3.3- Mô hình tính tốn 33 3.3.1- Các giả thiết cấu tạo ngun lý chung lập mơ hình giàn ảo 33 3.3.1.1- Các giả thiết 38 3.3.1.2- Các bước chung để thành lập mơ hình giàn ảo 40 3.3.1.3- Định hướng tối ưu hóa mơ hình giàn ảo 40 3.3.1.4- Xác định lực mơ hình giàn ảo siêu tĩnh 41 Trang iv 3.3.2- Cơ sở tính tốn 41 3.3.2.1- Cường độ chống 41 3.3.2.2- Cốt thép chống 43 3.3.2.3- Chi tiết cốt thép chống 43 3.3.2.4- Cường độ giằng 44 3.3.2.5- Chi tiết cốt thép giằng 44 3.3.2.6- Cường độ vùng nút 45 3.3.3- Một số mơ hình giàn ảo 46 3.4- KẾT CẤU CỦA MƠ HÌNH GIÀN ẢO 47 3.5- PHÂN BỐ CỐT THÉP ĐAI 47 3.6- THÀNH PHẦN LỰC CẮT VCZ, VAY VÀ VD 48 3.7- VÙNG QUẠT CHỊU NÉN VÀ VÙNG CHỊU NÉN 48 3.8- ĐƠN GIẢN HĨA MƠ HÌNH GIÀN ẢO 49 PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN VÀ KẾT QUẢ 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 5.1- KẾT LUẬN: 68 5.1.1- Nguyên tắc tính tốn: 68 5.1.2- Phương pháp tính tốn 68 5.1.3- Kết tính tốn 68 5.2- KIẾN NGHỊ 69 5.2.1- Trong công tác thiết kế: 69 5.2.2- Trong cơng tác chuẩn đốn kết cấu: 70 5.2.3- Trong thi công xây dựng: 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO……….……………………………………………….71 Trang v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Ký hiệu Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7.a Hình 2.7.b Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Nội dung Sự phá hủy bê tông sợi thép Nguồn: https://theconstructor.org Một số hình dạng sợi thép Nguồn: Internet Mơ hình kéo tuột sợi bề mặt liên kết sợi vật liệu bê tông Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.16 Mặt phân cách vật liệu – sợi vật liệu chưa nứt Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.17 Sơ đồ biểu diễn ứng suất trượt – chuyển vị Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.17 Mô tả sợi vật liệu – biến dạng ứng suất xung quanh sợi Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.17 Phân bố ứng suất trượt mặt phân cách dọc theo giao điểm vết nứt với sợi sau nứt Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.21 Hình dạng sợi bị bám dính phần ứng suất trượt mặt phân cách Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.22 Sơ đồ ứng suất biến dạng bê tông cốt sợi Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.23 Tương quan thể tích lỗ rỗng khí hàm lượng cốt sợi Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.30 Ảnh hưởng sợi thép dựa vào mô đun đàn hồi Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.33 Quan hệ ứng suất kéo biến dạng bề rộng vết nứt Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.35 Đặc trưng tải trọng – biến dạng uốn thí nghiệm kéo tâm với tải trọng phân kỳ Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.35 Biểu đồ tải trọng – biến dạng thí nghiệm kéo tâm bê tông cốt sợi thép với tải trọng phân kỳ Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.36 Trang vi Số trang 6 7 8 10 13 15 16 17 17 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Sự phân phối lại ứng suất bê tông cốt sợi thép chịu tải trọng uốn Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.37 Biểu đồ độ võng – tải trọng thí nghiệm chịu uốn bê tông cốt sợi thép Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.38 Biểu đồ cường độ ban đầu bê tông cốt sợi thép Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.39 Biểu đồ minh họa phát triển tính dẻo phụ thuộc hàm lượng sợi Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tơng cốt sợi thép”, tr.42 Mối tương quan hình dạng, hàm lượng sợi với cường độ tác động bê tông cốt sợi thép Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.43 Biểu đồ so sánh biến dạng co ngót loại bê tơng cốt sợi thép Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.44 Sơ đồ biến dạng đặt tải vào bê tông cốt sợi ngắn Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.47 Điều kiện cân ứng suất đoạn cốt sợi thép với chiều dài dx Nguồn: NXB Xây dựng (2010), “Bê tông cốt sợi thép”, tr.49 Vùng không liên tục mặt hình học Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Tải trọng vùng không liên tục mặt hình học Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Mơ hình giàn ảo: Tải trọng, chống, giằng, vùng nút Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Phân tích lực nút Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Các dạng nút thủy tĩnh Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Hiệu việc mở rộng vùng nút đến phân bố lực Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Các loại nút Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Mơ hình giàn ảo dầm giản đơn Trang vii 18 19 20 21 22 23 26 27 33 33 34 35 36 37 38 39 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Nguồn: NXB Xây dựng (2005), “Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo mơ hình giàn ảo”, tr.10 Thanh chống hình chai Mơ hình giàn ảo Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Hai lớp cốt thép qua vùng chống bị nứt Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Vùng nút mở rộng mơ hình neo hai giằng Nguồn: ACI 318-08, Appendix A – Strut and Tie Models Vùng quạt nén vùng chịu nén Nguồn: NXB Xây dựng (2005), “Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo mơ hình giàn ảo”, tr.21 Trang viii 42 43 45 48 - Luồng ứng suất nén chính: - Xây dựng mơ hình giàn ảo: Tọa độ nút: Số nút X (m) 1.000 3.200 0.200 4.000 Z (m) 1.680 1.680 0.520 0.520 Số nút X (m) 1.800 4.000 1.000 4.800 Z (m) 1.680 1.680 0.520 0.520 Kết nối phần tử: Số phần tử Điểm đầu Điểm cuối Số phần tử Điểm đầu Điểm cuối 11 13 4 6 7 10 12 14 5 7 Trang 57 Điều kiện liên kết: Nút Ux O - Uy O - Uz O O Rx O - Ry - Phân tích mơ hình giàn ảo: Điều kiện tải trọng: Các loại chống giằng: Strut1 : Thanh chống dạng lăng kính Strut2 : Thanh chống dạng chai (Theo ACI 318M-14 23.5.3) Strut5 : Tất trường hợp khác Tie1 : Thanh giằng cho thép lớp Tie2 : Thanh giằng cho thép lớp Tie3 : Thanh giằng cho thép theo phương đứng phương ngang Tie4 : Thang giằng cho cốt thép giá Trang 58 Rz O - Lực chống giằng: 3.1 Trường hợp hàm lượng sợi thép 0%: Số 13 Nội lực (kN) -184.5 415.2 415.2 888.9 Số 10 14 Nội lực (kN) -888.9 -782.5 -782.5 704.4 Số 11 Trang 59 Nội lực (kN) -184.5 -454.3 -454.3 Số 12 Nội lực (kN) -454.3 -454.3 704.4 3.2 Trường hợp hàm lượng sợi thép 2%: Số 13 Nội lực (kN) -8.6 193.8 193.8 888.9 Số 10 14 Nội lực (kN) -888.9 -1312.0 -1312.0 880.3 Số 11 Nội lực (kN) -8.6 -21.2 -21.1 Số 12 Nội lực (kN) -21.2 -21.2 880.3 Xác định cường độ cốt thép cần thiết: 4.1 Trường hợp hàm lượng sợi thép 0%: - Cường độ chịu lực: φfce = φ 0.85βnfck ≥ Fu / bw = σb Trong đó: - φ hệ số giảm cường độ vùng nút (φ=0.75) - A diện tích mặt cắt ngang chịu lực (=BxW) - Fu tải trọng tác dụng lên chịu lực - βn hệ số cường độ hiệu vùng nút, xác định sau: - βn = 1,0 vùng nút giới hạn chống, vùng chịu lực hai (C-C-C) - βn = 0,80 khu vực nút neo giằng (C-C-T) - βn = 0,60 Đối với vùng nút neo hai nhiều giằng (C-T-T) Trang 60 Số nút βn fce(MPa) 0.80 12.75 Fu (kN) 1000.0 400.0 Fu/A (MPa) 6.25 Kiểm tra O.K 0.80 12.75 400.0 400.0 6.25 O.K 1.00 1000.0 400.0 400.0 6.25 O.K 1.00 1000.0 400.0 400.0 6.25 O.K B (mm) W (mm) 400.0 1000.0 15.94 15.94 - Diện tích cốt thép cần thiết: Cốt thép chịu lực phương ngang: As,req = Fu / φfyCos(θ) < As Trong đó: - φ hệ số giảm cường độ thép giằng (φ=0.75) - Fu lực cắt ngang thép giằng - fy cường độ chịu kéo thép ( fy = 400 MPA) -888.89 θ (deg.) 0.0 5-D25+2-D20 As.req (mm²) 2963 704.36 888.89 0.0 0.0 5-D25 5-D25+2-D20 2348 2963 Thanh số Loại Fu (kN) Trên 12 13 Dưới Dưới Cốt thép As.used Kiểm (mm²) tra 3083 O.K 2455 3083 O.K O.K - Cốt thép đai chịu cắt: φfn = φAvfyWeffsin(θ) / Sv > Fu Trong đó: - Sv bước cốt đai - Av diện tích mặt cắt cốt thép đai - Weff bề rộng có hiệu giằng Thanh giằng Fu (kN) 415.2 θ (deg.) 90.0 Cốt thép 5-D12 Weff,tie (mm) 800.0 Sv (mm) 200.0 φ Fn (kN) 678 Kiểm tra O.K - Bề rộng hữu hiệu chống vùng nút: 1, Nút khơng có neo thép: Bề rộng hữu hiệu chống hai đầu mặt vùng nút xác định bởi: lấy giá trị nhỏ từ giá trị tính cho trường hợp trường hợp Trang 61 2, Nút có neo thép: Bề rộng hữu hiệu chống hai đầu mặt vùng nút xác định giá trị tính cho trường hợp Trường hợp 1: Trường hợp 2: Trang 62 Trường hợp 3: Bề rộng hữu hiệu chống giằng xác định phương pháp thể sau: Số i-width j-width Bề rộng hữu hiệu Số i-width j-width Bề rộng hữu hiệu 200 200 200 200 200 200 200 200 200 447 492 492 432 432 432 447 492 492 447 492 492 10 432 432 432 11 447 492 492 - Khả chịu lực chống: Wreq = Fu / (φ 0.85βnfckb) ≤ Wprov (Theo ACI 318M-14 mục 23.4) Trang 63 Thanh chống βn θ Wreq (mm) Wprov (mm) Kiểm tra 1.00 0.0 184.5 400.0 28.9 200.0 O.K 1.00 0.0 888.9 400.0 139.4 200.0 O.K 1.00 0.0 184.5 400.0 28.9 200.0 O.K 0.75 66 454.3 400.0 71.3 446.8 O.K 0.75 48.4 782.5 400.0 122.7 431.8 O.K 0.75 66.0 454.3 400.0 71.3 446.8 O.K 0.75 66.0 454.3 400.0 71.3 446.8 O.K 10 0.75 48.4 782.5 400.0 122.7 431.8 O.K 11 0.75 66.0 454.3 400.0 71.3 446.8 O.K Fu (kN) b (mm) - Khả chịu lực vùng nút: C: lực nén ; T: lực căng ; V: Lực dọc ; H: Lực ngang Số nút beta 0.80 0.80 0.60 0.60 Loại Element Fu (kN) Wreq (mm) Wprov (mm) Kiểm tra C-1 184.5 36.2 200.0 O.K C-4 454.3 89.1 492.4 O.K T-5 415.2 81.4 800.0 O.K C-3 184.5 36.2 200.0 O.K T-9 415.2 81.4 800.0 O.K C-11 454.3 89.1 492.4 O.K T-5 415.2 108.5 800.0 O.K C-7 454.3 118.8 492.4 O.K T-12 - - - - T-13 184.5 48.2 200.0 O.K C-8 454.3 118.8 492.4 O.K T-9 415.2 108.5 800.0 O.K T-13 184.5 48.2 200.0 O.K T-14 - - - - CCT CCT CTT CTT - Xác định cốt thép tối thiểu: (As1/bs1)Sinα (As2/bs2)Sin(90-α) > 0.003 Trang 64 Số As1 (mm²) S1 (mm) α (deg.) s2 (mm²) S2 (mm) Sum Kiểm tra 253.4 150.0 34.6 253.4 200.0 0.0057 O.K 253.4 150.0 54.1 253.4 200.0 0.0060 O.K 253.4 150.0 34.6 253.4 200.0 0.0057 O.K 253.4 150.0 34.6 253.4 200.0 0.0057 O.K 10 253.4 150.0 54.1 253.4 200.0 0.0060 O.K 11 253.4 150.0 34.6 253.4 200.0 0.0057 O.K 4.2 Trường hợp hàm lượng sợi thép 2%: - Cường độ chịu lực: Số nút βn fce(MPa) Fu (kN) B (mm) W (mm) Fu/A (MPa) Kiểm tra 0.80 12.75 1000.0 400.0 400.0 6.25 O.K 0.80 12.75 1000.0 400.0 400.0 6.25 O.K 1.00 15.94 1000.0 400.0 400.0 6.25 O.K 1.00 15.94 1000.0 400.0 400.0 6.25 O.K - Diện tích cốt thép cần thiết: Thanh số Loại Fu (kN) θ (deg.) Cốt thép As.req (mm²) Trên -888.9 0.0 5-D25+2-D20 2963 3083 O.K 13 Dưới 888.9 0.0 5-D25+2-D20 2963 3083 O.K Trang 65 As.used Kiểm (mm²) tra - Cốt thép đai chịu cắt: Thanh giằng Fu (kN) 193.8 θ (deg.) 90.0 Cốt thép 5-D10 Weff,tie (mm) 800.0 Sv (mm) 250.0 φ Fn (kN) 314 Kiểm tra O.K - Bề rộng hữu hiệu chống vùng nút: Số i-width j-width Bề rộng hữu hiệu Số i-width j-width Bề rộng hữu hiệu 200 200 200 200 200 200 200 200 200 447 492 492 432 432 432 447 492 492 447 492 492 10 432 432 432 11 447 492 492 - Khả chịu lực chống: Thanh chống βn θ Wreq (mm) Wprov (mm) 1.00 0.0 4.2 400.0 0.7 200.0 O.K 1.00 0.0 888.9 400.0 139.4 200.0 O.K 1.00 0.0 4.2 400.0 0.7 200.0 O.K 1.00 66.0 10.2 400.0 1.6 446.8 O.K 1.00 48.4 1325.4 400.0 207.9 431.8 O.K 1.00 66.0 10.2 400.0 1.6 446.8 O.K 1.00 66.0 10.2 400.0 1.6 446.8 O.K 10 1.00 48.4 1325.4 400.0 207.9 431.8 O.K 11 1.00 66.0 10.2 400.0 1.6 446.8 O.K Fu (kN) b (mm) Kiểm tra - Khả chịu lực vùng nút: Số nút beta 0.80 0.80 0.60 Loại CCT CCT CTT Element Fu (kN) Wreq (mm) Wprov (mm) Kiểm tra C-1 4.2 0.8 200.0 O.K C-4 10.2 2.0 492.4 O.K T-5 9.4 1.8 800.0 O.K C-3 4.2 0.8 200.0 O.K T-9 9.4 1.8 800.0 O.K C-11 10.2 2.0 492.4 O.K T-5 9.4 2.4 800.0 O.K C-7 10.2 2.7 492.4 O.K T-12 - - - - T-13 4.2 1.1 200.0 O.K Trang 66 0.60 CTT C-8 10.2 2.7 492.4 O.K T-9 9.4 2.4 800.0 O.K T-13 4.2 1.1 200.0 O.K T-14 - - - - Nhận xét: - Căn vào kết tính tốn ta thấy: + Đối với trường hợp có sử dụng cốt sợi thép nội lực chống, giằng phân phối so với trường hợp không sử dụng cốt sợi thép; + Cốt thép dọc chịu lực hai trường hợp nhau; + Nội lực giằng chịu kéo áp dụng để tính tốn cốt thép đai chịu cắt trường hợp có sử dụng cốt sợi thép nhỏ nhiều so với trường hợp không sử dụng cốt sợi thép Điều chứng tỏ có mặt cốt sợi thép ảnh hưởng đáng kể đến khả kháng cắt cấu kiện - Khả kháng cắt dầm bê tơng cốt thép có sử dụng cốt sợi thép cao dầm bê tông cốt thép không sử dụng cốt sợi thép gần lần - Kết tính tốn thực tế phù hợp với lý thuyết tính chất đặc trưng cấu kiện bê tơng có sử dụng cốt sợi thép Trang 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1- KẾT LUẬN: Khi áp dụng mơ hình giàn ảo để phân tích ứng suất cục trình bày, Chúng ta rút số kết luận nhận xét sau: 5.1.1- Ngun tắc tính tốn: Các vấn đề xem xét cấu kiện làm việc trạng thái giới hạn Mặt cắt xét mặt cắt đặt sát cạnh vết nứt Do vậy, phân bố biến dạng bậc toàn chiều cao mặt cắt mặt cắt phẳng Để dầm không bị phụ thuộc vào tác động dẻo bê tơng mơ hình giàn ảo tĩnh định, dầm phải tính tốn tỉ lệ cho cốt thép đai bị chảy dẻo trước bê tông bị phá hoại Không áp đặt lực cắt cho bê tơng Lực cắt thẳng đứng hồn toàn cốt thép đai sợi thép chịu 5.1.2- Phương pháp tính tốn Do giả thiết tất cốt thép đai chảy dẻo nên giàn tĩnh định Vì vậy, phương pháp tính tốn đơn giản, chủ yếu dựa quan hệ hình học cân nút để xác định dòng lực tác dụng kết cấu 5.1.3- Kết tính tốn Thành phần lực nén lực kéo mạ tính thơng qua giá trị tính tốn thành phần nội lực mặt cắt xét Các thành phần nội lực xác định theo sơ đồ ứng suất - biến dạng Thành phần lực kéo giằng ngoại lực tác dụng thẳng đứng, bao gồm lực tập trung, lực phân bố tĩnh tải lý tưởng hóa tác dụng điểm bố trí cốt đai Thành phần lực nén chống xác định qua cân nút, thông qua giá trị lực kéo, lực nén lực kéo giằng Đồng thời, mô hình tính tốn điển hình thiết lập dựa quan sát thực tế làm việc tình trạng xuất vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép nên kết tính tốn đảm bảo độ tin cậy cao Qua thí nghiệm Viện bê tơng hoa kỳ (ACI) thực hiện, Khi so sánh lực tính tốn lực đo thớ đỉnh đáy dầm, với mơ hình giàn ảo dự đốn hồn tồn xác Trang 68 5.2- KIẾN NGHỊ Đây phương pháp đơn giản đem lại kết tương đối thích hợp với trạng thái làm việc thực tế cấu kiện bê tông cốt thép Đây lý thuyết mới, lý thuyết nước tiên tiến đưa vào quy trình thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép Nhưng Việt Nam, lý thuyết hạn chế áp dụng thực tiễn Cơ sở lý thuyết dầm có vết nứt xiên cho thấy có xuất lực nén kéo cánh dầm phía đỉnh đáy dầm; lực cắt thẳng đứng cốt thép đai lực nén nghiêng phần chéo bê tông nằm phạm vi hai vết nứt Hệ lực cụ thể thay mô hình giàn ảo Các giả định đơn giản hóa để đưa khái niệm giàn ảo cụ thể là: - Các cốt thép đai bị cắt mặt cắt gộp lại thành cấu kiện thẳng đứng chịu kéo gọi giằng - Phần bê tông chéo thân dầm làm thành cấu kiện xiên Cấu kiện xiên chịu ứng suất nén để kháng lại lực cắt mặt cắt gọi chống - Phần bê tông chịu nén đỉnh dầm gọi biên trên, phần cốt thép chịu kéo đáy dầm biên Hai đại lượng để xác định giàn ảo là: - Cánh tay đòn nội ngẫu lực z - Góc nghiêng chống θ Như vậy, nội lực cấu kiện giàn ảo cần xác định bao gồm: - Lực kéo cấu kiện thẳng đứng giàn ảo - Lực nén chống xiên giàn ảo - Lực kéo, nén biên giàn ảo 5.2.1- Trong công tác thiết kế: Mô hình giàn ảo điều kiện đủ thiết kế tính tốn vùng khơng liên tục kết cấu bê tông cốt thép đặc biệt trường hợp sau: - Khi thiết kế vùng chịu lực tập trung, vùng gần gối đỡ, vị trí góc khung, vị trí vai đỡ - Khi xác định điều kiện làm việc vị trí chịu tải trọng tập trung theo hướng dọc trục vùng neo cáp dự ứng lực - Khi thiết kế dầm cao,… Trang 69 5.2.2- Trong công tác chuẩn đốn kết cấu: Các mơ hình giàn ảo mơ sở tình trạng xuất vết nứt thực tế cấu kiện nên thuận lợi sử dụng để chuẩn đoán kết cấu Đồng thời cơng cụ thích hợp để giải thích phá hỏng cắt dầm mảnh số trường hợp giải thích xuất vết nứt cắt thân dầm 5.2.3- Trong thi công xây dựng: Khái niệm mơ hình giàn ảo mơ hình đơn giản có tính thực hành cao; Do vậy, nên trang bị cho người kỹ sư đạo trường để giúp họ có dụng cụ tương đối đặc dụng đơn giản để nhanh chóng kiểm tra tính hợp lý sơ đồ bố trí cốt thép hồ sơ thiết kế kỹ thuật Trang 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Li, C.T Ngoc Tran “Reinforced concrete beam analysis supplementing concrete contribution in truss models ” Engineering Structures 30 (2008) 3285_3294 [2] Yoon-Keun Kwak, Marc O Eberhard, Woo-Suk Kim, and Jubum Kim “Shear Strength of Steel Fiber-Reinforced Concrete Beams without Stirrups” [3] Emma Slater, Moniruzzaman Moni, M Shahria Alam “Predicting the shear strength of steel fiber reinforced concrete beams” [4] ACI committee 318, ACI 318-14 Building code requirements for structural concrete [5] Nguyễn Viết Trung “ Bê tông cốt sợi thép” Nhà xuất xây dựng – 2010 [6] Nguyễn Viết Trung “ Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo mơ hình giàn ảo” Nhà xuất xây dựng - 2005 [7] Schlaich J, Schafer K Designs and detailing of structural concrete using strut and-tie models The Struct Eng 1991;69(6):113_25 [8] Schlaich J, Schäfer K, Jennewein M Toward a consistent design of structural concrete PCI J 1987;32(3):74_150 [9] Pendyala RS, Mendis P Experimental study on shear strength of high-strength concrete beams ACI Struct J 2000;97(4):564_71 [10] Elzanaty AH, Nilson AH, Slate FO Shear shear of RC beams using highstrength concrete ACI J Proc 1986;81(2):290_6 [11] Tompos EJ, Frosch RJ Influence of beam size, longitudinal reinforcement, and stirrup effectiveness on concrete shear strength ACI Struct J 2002;99(5): 559_67 [12] Rahal KN Shear behavior of reinforced concrete beams with variable thickness of concrete side cover ACI Struct J 2006;103(2):171_7 [13] Ozcebe G, Ersoy U, Tankut T Evaluation of minimum shear reinforcement requirements for higher strength concrete ACI Struct J 1999;96(3):361_9 [14] Johnson MK, Ramirez JA Minimum shear reinforcement in beams with high strength concrete ACI Struct J 1989;86(4):376_82 [15] Naravanan R, Darwish IYS Use of steel fibers as shear reinforcement ACI Struct [16] HanGil “AstrutTie Design example” Trang 71
Ngày đăng: 31/05/2023, 08:32
Xem thêm:
