Nghiên cứu khả năng chịu cắt của cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm theo lý thuyết miền nén cải tiến

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐOÀN ĐỨC ĐẠT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO LÝ THUYẾT MIỀN NÉN CẢI TIẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐOÀN ĐỨC ĐẠT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO LÝ THUYẾT MIỀN NÉN CẢI TIẾN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 182800101 (8580201) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGÔ VĂN THUYẾT HÀ NỘI, NĂM 2020 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu độc lập thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Đoàn Đức Đạt LỜI CÁM ƠN Trong q trình học tập, nghiên cứu hồn thiện luận văn, tác giả nhận động viên, khuyến khích tạo điều kiện giúp đỡ nhiệt tình cấp quản lý, thầy cô, bạn bè gia đình Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc thầy cô giáo mơn trực tiếp giảng dạy đóng góp ý kiến suốt trình học tập, nghiên cứu Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Ngô Văn Thuyết – người trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, giúp đỡ tác giả tiến hành hoạt động nghiên cứu khoa học để hoàn thành luận văn Với thời gian nghiên cứu cịn hạn chế, luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp chân thành từ thầy giáo, đồng nghiệp, bạn bè Tác giả luận văn Đoàn Đức Đạt MỤC LỤC MỤCLỤC iii DANH MỤCHÌNHẢNH vi DANH MỤCBẢNGBIỂU viii DANH MỤC CÁCKÝHIỆU ix MỞĐẦU 1 Tính cấp thiết củađềtài .1 Mục đíchnghiêncứu: Ý nghĩa khoa học thực tiễn củađềtài: Đối tượng phạm vinghiêncứu: .2 Cách tiếp cận phương phápnghiêncứu: CHƯƠNG TỔNG QUAN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐTTHÉP 1.1 Giới thiệu chung khả chịu cắt cột bê tôngcốtthép 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới khả chịu cắtcủacột Ảnh hưởng lực dọc tới khả chịu cắtcủacột Ảnh hưởng tỷ số a/d đến dạng phá hoại cắtcủacột .5 Các yếu tốkhác 1.3 Một số mơ hình tính tốn khả chịu cắt cột bê tơngcốtthép .6 Mơ hình chuyểnvịcắt Mơ hình khả chịu cắt bê tơngbịnứt 10 Mơ hình baolựccắt 11 1.4 Khả chịu cắt cột bê tông cốt thép theo sốtiêu chuẩn .12 Theo tiêu chuẩn Việt NamTCVN5574:2012 12 Theo tiêu chuẩn Việt NamTCVN5574:2018 15 Theo tiêu chuẩn Hoa KỳACI318-2014 .17 Tiêu chuẩn thiết kế Châu Âu EC2-2004 19 Kết luậnchương1 21 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ KHOA HỌC TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊUCẮT CỦA CỘT BÊ TƠNG CỐT THÉP THEO MƠ HÌNH LÝ THUYẾT MIỀN NÉNCẢITIẾN 22 2.1 Cơ sở lý luận - Tiêu chuẩn thiết kế Canada CSA-1994 22 2.2 Cơ sở khoa học - Mơ hình lý thuyết miền néncảitiến 24 2.3 Qui trình tính tốn theo phươngphápMCFT 28 2.4 PhầnmềmResponse-2000 .32 2.5 Kiểm chứng phù hợp kết tính tốn khả chịu cắt cấu kiệnBTCT mơ hình lý thuyết miền néncảitiến 32 Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm W M.Ghannoum(1998) 32 Nghiên cứu Luận án tiến sĩ Nguyễn NgọcPhương (2008) 35 Kết luậnchương2 39 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA CỘT BÊTÔNGCỐTTHÉP 40 3.1 Sơ đồtínhtốn 40 3.2 Khảo sát ảnh hưởng lực nén dọctrục(N) 41 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo mơ hình miềnnén cải tiến phầnmềmResponse-2000: 42 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo TCVN5574:2012: 43 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo TCVN5574:2018 44 Tính tốn khả chịu cắt cột theo tiêu chuẩnACI318-2014 45 Tính tốn khả chịu cắt cột theo tiêu chuẩn châuÂuEC2-2004 46 3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng cốt thépdọc(ρw) 50 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo mô hình miềnnén cải tiến phầnmềmResponse-2000 51 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo TCVN5574:2012: 52 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo TCVN5574:2018 54 Tính toán khả chịu cắt cột theo tiêu chuẩnACI318-2014 54 Tính tốn khả chịu cắt cột theo tiêu chuẩn châuÂuEC2-2004 55 3.4 Khảo sát ảnh hưởng cấp độ bềnbêtông 58 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo mơ hình miềnnén cải tiến phầnmềmResponse-2000 59 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo TCVN5574:2012: 60 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo TCVN5574:2018 61 Tính toán khả chịu cắt cột theo tiêu chuẩnACI318-2014 62 Tính tốn khả chịu cắt cột theo tiêu chuẩn châuÂuEC2-2004 63 3.5 Khảo sát ảnh hưởng kích thước tiếtdiệncột 66 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo mơ hình miềnnén cải tiến phầnmềmResponse-2000 67 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo tiêu chuẩncủa Việt Nam, Hoa Kỳ vàchâuÂu .68 3.6 Khảo sát ảnh hưởng tỷsốa/d 69 Tính tốn khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo mơ hình miềnnén cải tiến phầnmềmResponse-2000 70 Tính toán khả chịu cắt cột BTCT chịu nén lệch tâm theo tiêu chuẩncủa Việt Nam,châu Âu .70 Kết luậnchương3 73 KẾT LUẬN VÀKIẾN NGHỊ .74 TÀI LIỆUTHAM KHẢO 76 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Quan hệ tỷ lệ a/d với dạng phá hoại (ASCE-ACI426 1973) Hình Chuyển vịcủacột Hình Chuyểnvịcắt Hình Các giai đoạn làm việc cột chịu cắt(Sezen,2000) Hình Sự đóng góp tải dọc trục vào khả chịu cắt (Priesley etal.1996) .9 Hình Sơ đồ nội lực tiết diện nghiêng với trục dọccấukiện 13 Hình Sơ đồ nội lực tính tốn cấukiện BTCT 15 Hình Lý thuyết miền nén cải tiến- Cân theo trị số ứng suấttrungbình 26 Hình 2 Cân theo ứng suất cục mộtvếtnứt .26 Hình2.3Tínhtốnbiếndạngɛxtrongcấukiện .30 Hình Ảnh hưởng cốt thép tới khoảng cách vếtnứtxiên 31 Hình Chi tiết mẫu dầm (Wassim M.Ghannoum,1998) 33 Hình Ảnh hưởng kích thước tiết diện đến khả chịu cắt dầm BTCT( ρ = 1.2%) từ thí nghiệm từ mơ hìnhtính tốn 35 Hình Ảnh hưởng kích thước tiết diện đến khả chịu cắt dầm BTCT( ρ = 2.0%) từ thí nghiệm từ mơ hìnhtính tốn 35 Hình Mơ hình lắp đặt thí nghiệm (Nguyễn NgọcPhương,2008) 36 Hình Mơ hình thiết kế mẫu dầm thínghiệmBTCTULT 36 Hình 10 Mơ hình thiết kế mẫu dầm thínghiệmBTCTULT 37 Hình Sơ đồ tính tốn cột trongthídụ 40 Hình Biểu đồ nội lựctrongcột 37 Hình 3 Mặt cắt tiết diện cột thídụ1 .41 Hình Số liệu đầu vào thí dụ1(Response-2000) 42 Hình Kết thí dụ1(Response-2000) 42 Hình Biểu đồ kết ảnh hưởng lực dọc trục (N) đến khả chịu cắt củabêtông 49 Hình Mặt cắt tiết diện cột thídụ2 51 Hình Số liệu đầu vào thí dụ2(Response-2000) 51 Hình Kết thí dụ2(Response-2000) 52 Hình 10 Biểu đồ kết ảnh hưởng hàm lượng cốt thép (ρw) đến khả chịucắt củabêtông .57 Hình 11 Kết thí dụ3(Response-2000) 59 Hình 12 Biểu đồ kết ảnh hưởng cấp độ bền bê tông đến khả chịu cắtcủabêtông 65 Hình 13 Mặt cắt tiết diện cột thídụ4 67 Hình 14 Số liệu đầu vào thí dụ4(Response-2000) 67 Hình 15 Kết thí dụ4(Response-2000) 68 Hình 16 Số liệu đầu vào thí dụ5(Response-2000) 70 Hình 17 Kết thí dụ5(Response-2000) 70 Hình3.18Biểuđồkếtquảảnhhưởngcủatỷsốa/dđếnkhảnăngchịucắtcủabêtơng .71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng So sánh khả chịu cắt dầm theo MCFT thí nghiệm (N.N.Phương,2008) 38 Bảng Tổng hợp kết tính tốnVcvới thơng số lực dọc trục (N) cột thayđổi 48 Bảng Tổng hợp kết tính tốnVcvới thơng sốρwthayđổi 57 Bảng 3 Tổng hợp kết tính tốn Vc với cấp độ bền bê tôngthayđổi 65 Bảng Kết tính tốnVcvới kích thước tiết diện cộtthayđổi .68 Bảng Kết tính tốn Vc với a/dthayđổi 71