Untitled BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỐNG DUY NGÔ ỨNG XỬ KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DÙNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG THƯỜNG LIÊN HỢP BÊ TÔNG TÍ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỐNG DUY NGÔ ỨNG XỬ KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DÙNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG THƯỜNG LIÊN HỢP BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 6058020 S K C0 4 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỐNG DUY NGÔ ỨNG XỬ KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DÙNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG THƯỜNG LIÊN HỢP BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 5/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỐNG DUY NGƠ ỨNG XỬ KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DÙNG VẬT LIỆU BÊ TƠNG THƯỜNG LIÊN HỢP BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN DUY LIÊM Tp Hồ Chí Minh, tháng 5/2018 s0 crAo DUC vA EAo rAo^ cu0 rucHia vrur cOrrrc Hoa xA uQr rRlroNG EAr HqC $r PHAM rsUAr ryy THANH PHO HO CHI MINH EOc IAp 56: ),{a /QD-DHSPKT Tp Hb Chi ruapr - Tu - Hanh phric Minh, ngdy 0l thdng ndm 2017 QUYfT DINH nghiEp thac si Vii vi6c thay ddi tC" ae tai t"a" "amdt rUUdT TP Hb CUi MINH Cin cir Quy6t dinh sd 11,812000lQD-TTg ngdy L0 th6ng 10 nim 2000 cfra Thfi HrEU TRTTONG TRTTONG DAr HOC Srr PHAM XY ttr&ng Chinh phu vii vi6c thay ddl td chuc c[ra Dai hoc Qu6c gia TP, Hb Chi Minh, t6ch Trudng Dai hoc Su pham Ki thuAt TP Hb Chi Minh truc thu6c BO GiAo duc v) D)o tao; Cdn cir Quydt dinh sd 70/2014/QD-TTg ngiry 1,0/12/2014 cta ThLi tLr&ng Chinh phri vii ban h)nh Dibu l0 trtrdng Dai hoc; ttr s6 15/201,41TT-BGDDT ngdy 1515/201.4 cfia 86 Gi6o dLrc vi Dlo tao vO vi6c Ban hinh Qui ch6 dAo tao trinh dO thac si;; Cin cfr v)o don "DO nghi thay ddi li6n quan d6n lr-rAn vin t6t nghi6p" cira hoc Cdn cr? Th6ng vi6n; X6t nhu chu cdng t6c v) khA nang ciin b6; X6t db nghi cfra Tru&ng phdng Ddo tao, QUYET EINH: Diilu Edi t6n dii tAi LuAn v5n t6t nghiOp thac si cho: KhoS: 2015-2017 B Hqc vi6n Tdng Duy Ngd Ngdnh K! thudt xdy dwng cdng trinh ddn dung & cdng nghi€p Ong xft k€t cdu dkm b€ t\ng cdt thdp dilng vil fieu be T6n dB tAi m6i t6ng thwbng li€n hap b€ tdng tinh ndng cao Nguoi hudng d5n TS Nguydn Duy LiAm Thli gian thwc hiQn: tir ngdy 2g/\BfZA76 ildfi ngdy 2B/02/2077 Diilu Giao cho Phdng Dio tao quin l1i, thuc hi6n theo dring Qui ch6 dlo tao trinh dd thac si cria Bd Gi6o duc & Dho tao ban hinh DiEu Tru&ng cdc don vi, phdng Eio tao, cdc Khoa quin ngAnh cao hoc vd Ong (Bil c6 t6n tai Diilu chiu triich nhi6m thi hAnh quydt dinh niy Quy6t dinh c6 hi6u luc kd tu ngdy kyUl- \J HIEU TRLTCING Nui nhdn : - BGH [d6 bi6tJ; - Nhu diEu 2, 3; - Luu: VT, SDH (3b) ie'tCI,lc ful/#{r^:fpr il-f-.".j r1 { ditiA cAc 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&6Ѭ3+Ҥ0.Ӻ7+8Ұ7 7+¬1+3+Ӕ+Ӗ&+Ë0,1+ 3+,ӂ81+Ұ1;e7/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ 'jQKFKRJLҧQJYLrQSKҧQELӋQ 7rQÿӅWjLOXұQYăQWKҥFVӻ 7rQWiFJLҧ MSHV: 1520812 Ngành: Khóa: 2015 Ĉӏnh Kѭӟng: +ӑYjWrQQJѭӡLSKҧQELӋQ &ѫTXDQF{QJWiF ĈLӋQWKRҥLOLrQKӋ 0698069559 ,é.,ӂ11+Ұ1;e7 9ӅKuQKWKӭF NӃWFҩXOXұQYăQ 9ӅQӝLGXQJ 2.1 Nh̵n xét v͉Àб ǡÙǡЛ Л ǡï ЪOX̵QYăQ 2.2 Nh̵±¯Ю уоЦ À РЪМ прк ׯï¯а Ю пСлфÀЮ 2.3 Nh̵±Ыͭc tiêu nghiên cͱu, ph˱˯ng pháp nghiên cͱu s͵ dͭng LVTN 2.4 Nh̵n xét T͝ng quan cͯ¯͉ tài 2.5 С±¯͉ n͡Ƭ Нрн п 2.6 С±¯͉ kh̫£ͱng dͭǡах Э ͯ¯͉ tài 2.7 Lu̵£ О Яуǡефз¿ȋ͇t sót t͛n t̩i): 3.1 3.3.1 3.3.1 3.3.1 hình 4.24 y 4.6 II CÁC VҨ0ӄ CҪN LÀM RÕ &iFFkXK͗LFͯDJL̫QJYLrQSK̫QEL͏Q 3.3 cu = 0,0035 3.3.1 thép đai sử dụng thép Ø Thép dọc sử dụng có cường độ chảy fy=400 MPa, mơ đun đàn hồi Es=200000 MPa Hình 4.12 Chuẩn bị ván khuôn cho mẫu dầm Bước Nhào trộn (Hình 4.13) Ta tiến hành trộn khơ vật liệu gồm cát, xi măng, tro bay, muội silic chuẩn bị máy trộn khoảng thời gian – phút, giúp cho vật liệu hòa trộn, tạo độ đồng Sau ta tiến hành cho nước vào vật liệu tiếp tục hòa trộn khoảng thời gian 4-5 phút, lúc ta tiến hành cho phụ gia siêu dẻo vào cối trộn, lưu ý cho khoảng 50% số phụ gia Tiếp tục hòa trộn khoảng 3-4 phút, tùy vào độ dẻo bê tông mà ta tùy chỉnh số phụ gia lại cách thích hợp 41 Hình 4.13 Chuẩn bị vật liệu ván khn đổ bê tơng Trong q trình trộn bê tông, sau phụ gia thêm vào, lúc bê tông xuất hạt ( dạng viên bi, Hình 4.14) có kích thước nhỏ, tiếp tục trộn kích thước hạt tăng lên, xuất nhiều viên bi kích thước ngày lớn, hạt bê tơng liên kết với ngày to hình thành khối thống Tuy nhiên, tùy vào điều kiện thực tế mà ta tiến hành cho phụ gia vào cách phù hợp, tránh cho bê tông bị hóa dẽo q nhanh Khơng cho thêm nước phụ gia vào bê tông cường độ cao sau chế tạo 42 Hình 4.14 Hình dạng vữa bê tơng q trình trộn Khi bê tơng xuất hạt bi có kích thước từ 2-3 mm, ta tiến hành cho cốt sợi vào cách từ từ, để sợi thép có thời gian phân tán đồng (Hình 4.15) Lưu ý: Bê tông trộn phải đảm bảo độ dẻo tính linh động, tránh việc bê tơng q dẻo làm cốt sợi bị chìm xuống đáy dầm Cốt sợi phải đảm bảo phân tán đồng hỗn hợp bê tông Bê tông cường đô cao áp dụng biện pháp vận chuyển truyền thống bê tông thường Thời gian chế tạo bê tông cường độ cao lúc đưa vào cấu kiện cần nắm rõ phương pháp, lực sản suất, trình độ cơng nhân điều kiện bảo dưỡng, theo thí nghiệm thực tế thời gian thường lâu bê tơng thường thân bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo lớn, thời gian ninh kết chậm 43 Hình 4.15 Cốt sợi thêm vào q trình trộn bê tơng Bước 4: Đổ khn đầm chặt (Hình 4.16 4.17) Việc thi công đổ bê tông cường độ cao nên thực thận trọng, bê tơng có độ nhớt (độ chảy dẻo) cao nên khả tự lèn chặt tốt, việc đổ bê tông dễ dàng Chiều cao đổ nên 1,0 m để tránh phân tầng, bên cạnh cốt sợi cần đảm bảo tránh vón cục phân tầng tạo thành bó sợi đảm bảo tính linh động bê tông Bê tông nên đổ cách liên tục, tránh làm nước bề mặt, đồng thời cần ý liên kết lớp bê tông sau lần dừng để đảm bảo tính liên kết cốt sợi liên tục Trường hợp dầm gồm hai lớp vật liệu, thời gian đổ vật liệu sau không sau đổ xong vật liệu đầu nhằm hạn chế ảnh hưởng co ngót, từ biến, bóc tách vật liệu 44 Hình 4.16 Bê tơng đổ vào mẫu dầm Mẫu dầm bê tông cường độ cao sau đổ đưa vào nơi n tĩnh, khơng xê dịch q trình đóng rắn, sau bề mặt bê tông khô khoảng 12 giờ, dùng vãi thấm nước đậy bề mặt bê tông lại tránh gây nước bề mặt bê tông, sau khoảng 60 sau đổ, ta tiến hành tháo ván khn, đem bảo dưỡng Hình 4.17 Mẫu dầm bê tông đổ 45 Bước Dưỡng hộ: Trong phạm vi nghiên cứu, mẫu dầm được đúc phịng thí nghiệm trường Mẫu dầm bê tông sau tháo khỏi ván khuôn tiến hành bảo dưỡng cách ngâm nước (Hình 4.18), thời gian bảo dưỡng 28 ngày Hình 4.18 Mẫu dầm dưỡng hộ, chuẩn bị đem thí nghiệm Sau thời gian bảo dưỡng, mẫu vớt lên, phơi khô ánh sáng mặt trời rối đem thí nghiệm Bước Lắp đặt thí nghiệm Các dầm đem thí nghiệm máy UTM phịng thí nghiệm trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP HCM (Hình 4.19) Thí nghiệm dầm dựa thí nghiệm uốn điểm, dầm đặt máy đo, thơng số kỹ thuật thí ngiệm máy đo ghi lại 46 Hình 4.19 Thiết bị thí nghiệm Mẫu dầm thí nghiệm đưa vào vị trí khung uốn cho vị trí dầm trùng với vị trí gia tải, sau ta tiến hành thí nghiệm (Hình 4.20) Hình 4.20 Mẫu dầm đưa vào thí nghiệm sau thí nghiệm 47 4.4 Xử lý số liệu thí nghiệm: Tất dầm thí nghiệm phương pháp điểm uốn (Hình 4.21) Hình 4.22 mơ tả kích thước dầm thiết lập thí nghiệm Giá trị tải độ võng tương ứng máy UTM ghi lại q trình áp tải Mơ men kháng uốn dễ dàng suy từ tải trọng theo công thức (4.1), từ ta xây dựng biểu đồ mơ men- độ võng Có hai điểm quan trọng cần định nghĩa đồ thị diễn đạt mối liên hệ mô men – độ võng: điểm giới hạn đàn hồi (limit of proportionality, LOP) điểm cao mô men (modulus of rupture, MOR) M PL (4.1) Trong L chiều dài nhịp P tải tập trung tác dụng lên nhịp Hình 4.21 Hình ảnh đại diện thí nghiệm uốn điểm 48 Hình 4.22 Thiết lập thí nghiệm điểm uốn 4.5 Thí nghiệm Bê tơng thường bê tơng tính cao (CSHC) có cường độ nén 20 MPa 80 MPa Thành phần vữa bê tơng tính cao cung cấp Bảng 4.5 Các loại cốt sợi sử dụng minh họa Hình 4.7 Hình 4.8 Các tính chất lý cốt sợi tóm tắt bảng 4.3 Bảng 4.4 Hai loại cốt sợi trộn với nhau: cốt sợi to hàm lượng 1.5% theo thể tích cốt sợi nhỏ hàm lượng 0.5% theo thể tích Bê tơng thường đổ phần bên dầm CSHC đổ lớp dầm Kích thước dầm thí nghiệm 150 × 150 × 600 mm3 (chiều dài nhịp 450mm) Chiều dài nhịp lần chiều cao dầm nên ảnh hưởng lực cắt đến độ võng đáng kể Tuy nhiên, vết nứt phá hoại quan sát (nêu chương 4) thẳng góc nằm dầm chứng tỏ dầm phá hoại mô men Các loại dầm chuẩn bị sau: Beam – có bê tơng thường, Beam – bề dày CSHC 50 mm thớ trên, Beam – bề dày CSHC 75 mm thớ trên, Beam – bề dày CSHC 150 mm (toàn CSHC, khơng có bê tơng thường), Beam bề dày CSHC 50 mm thớ dưới, Beam bề dày CSHC 75mm, thớ 49 Hình 4.12 thể hình dáng ván khuôn lồng thép trước để bê tơng Các dầm thí nghiệm bố trí thép thớ dưới, bao gồm đường kính 12mm ( As =2.26 cm2, t0 =25mm), đường kính 6mm thớ (là thép cấu tạo, As' =0.57 cm2, d ' =25mm), cường độ thép f y f y' =400 MPa Với lượng thép nhỏ vùng nén, dầm xem bố trí cốt thép chịu kéo Hình 4.23 thể ứng xử dầm bố trí CSHC thớ (Beam & Beam 3) Hình 4.24 thể ứng xử dầm bố trí CSHC thớ (Beam & Beam 6) Ở hai hình, khả kháng mơ men khả biến dạng dầm tăng bề dày lớp CSHC tăng Bảng 4.6 cung cấp khả kháng uốn dầm thí nghiệm LOP MOR kết phân tích theo lý thuyết Về ứng xử nứt phá hoại, quan sát tất dầm thí nghiệm khơng thấy xuất bóc tách hai vật liệu Điều chứng tỏ thép đai đóng vai trị neo đủ chống bóc tách liên hợp toàn phần vật liệu Ngoài ra, vết nứt xuất dầm thẳng góc trục dầm (xem vết nứt đại diện Hình 4.20), từ suy đốn dầm bị phá hoại theo ứng suất pháp (từ mơ men) 50 Hình 4.23 Ứng xử dầm bố trí CSHC thớ (Beam & Beam 3) Hình 4.24 Ứng xử dầm bố trí CSHC thớ (Beam & Beam 6) 51 Bảng 4.6 - Khả kháng uốn dầm thí nghiệm Tại LOP Beam No Tại MOR Số liệu tính tốn theo lý Moment Độ võng Moment Độ võng (kN.m) (mm) (kN.m) (mm) Beam 8.45 2.61 9.45 3.64 9.70 Beam 11.34 2.43 13.22 16.27 14.83 Beam 13.31 2.17 14.21 4.37 16.35 Beam 16.19 1.67 18.07 2.19 18.25 Beam 13.17 2.92 15.18 13.57 15.64 Beam 16.59 1.64 17.09 1.80 16.56 thuyết (kN.m) 4.6 So sánh kết phân tích lý thuyết thực nghiệm Hình 4.25 so sánh sức kháng uốn dầm có CSHC thớ trên, sức kháng mơ men dầm dầm có CSHC cao dầm từ 1,4-1,5 lần Cũng theo hình ta thấy sức kháng uốn dầm theo lý thuyết thực tế gần tương đương nhau, đặc biệt chênh lệch dầm (Beam 1, 100% bê tông thường) dầm (Beam 4, 100% bê tông siêu cao) Các mẫu cịn lại chênh lệch nhiều Tại Hình 4.26, sức kháng uốn thực nghiệm có gia cường CSHC tăng so với dầm khơng có CSHC, mức độ tăng 1,7-1,8 lần (dầm so với dầm 1) Sức kháng mô men dầm (Beam 5) dầm (Beam 6) theo thực nghiệm cao tính tốn lý thuyết (1-3%) 52 Hình 4.25 So sánh sức kháng uốn dầm có CSHC thớ Hình 4.26 So sánh sức kháng uốn dầm có CSHC thớ 53 Hình 4.27 Ảnh hưởng chiều dày CSHC lên sức kháng mơ men Hình 4.28 Ảnh hưởng chiều dày CSHC lên sức kháng mơ men Đồ thị Hình 4.27, 4.28 cung cấp xu hướng tổng thể chiều dày CSHC gia cường tăng từ đên hết chiều cao tiết diện Khi chiều dày CSHC tăng, sức kháng 54 mô men tăng Sức kháng mô men theo thực nghiệm nhỏ lý thuyết CSHC bố trí thớ xu chưa rõ ràng CSHC bố trí thớ Hình 4.29 so sánh sức kháng uốn dầm với bề dày CSHC bố trí thớ thớ Hình 4.29 thể việc bố trí thớ hiệu thớ dưới: với CSHC dày 50 mm, Beam cao Beam khoảng 22,0 %; với CSHC dày 75 mm, Beam cao Beam khoảng 20,3 % Điều giải thích dầm bị yếu thớ (phá hoại trước), nên gia cường CSHC phía đạt cân Ở Hình 4.30, ta lấy khả chịu mơ men dầm bê tông thường làm chuẩn, dễ dàng nhận thấy sức kháng uốn dầm tăng lên đáng kể Đối với Beam tăng lên 1.4 lần, Beam tăng lên 1.5 lần, Beam tăng lên 1.91 lần, Beam tăng lên 1.71 lần, beam tăng lên 1.8 lần Khả chịu mô men tăng lên vật liệu bê tơng tính cao có sức chịu lực lớn Hình 4.29 So sánh sức kháng uốn với bề dày CSHC bố trí thớ thớ 55