Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3d) trong kết cấu bê tông cốt thép công trình thuỷ lợi

Bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n viÖn khoa häc thñy lîi viÖt nam b¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi kh&cn cÊp bé nghiªn cøu øng dông l−íi thÐp kh«ng gian 3 chiÒu (3d) trong kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp c«ng tr×nh thñy lîi chñ nhiÖm ®Ò tµi: ts. NguyÔn thµnh c«ng 7194 19/03/2009 Hµ néi - 2008 Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 1 - MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU 4 DANH MỤC HÌNH VẼ 5 GIỚI THIỆU CHUNG 6 CHƯƠNG I 9 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 9 1.1. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 9 1.1.1.Tình hình nghiên cứu ngoài nước 9 1.1.2.Tình hình nghiên cứu trong nước 11 1.2. ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN LOẠI CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI THEO MỨC ĐỘ HUY ĐỘNG SỨC CHỊU LỰC CỦ A VẬT LIỆU 12 1.2.1. Phân tích, xử lý số liệu thu thập được 12 1.2.2. Phân loại các cấu kiện bê tông cốt thép theo mức độ huy động sức chịu lực của vật liệu 14 1.3. CẤU TẠO BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D 17 1.3.1. Vữa bê tông 18 1.3.2. Sợi thép 18 1.3.3. Lớp mốp (mushy polysteren) 19 1.4. CÁC ƯU ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D VÀ SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 19 1.4.1. Các ưu điểm chính của bê tông cốt thép 3D 19 1.4.2. Về sử dụng Panel 3D trong xây d ựng dân dụng 20 1.4.2. Khả năng ứng dụng trong xây dựng công trình thuỷ lợi 21 CHƯƠNG 2 24 CƠ SỞ LÝ LUẬN CÔNG NGHỆ LƯỚI THÉP KHÔNG GIAN BA CHIỀU (3D) LÀM CỐT CHỊU LỰC TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 24 2.1. TƯƠNG TÁC GIỮA CỐT THÉP VÀ BÊ TÔNG 24 2.1.1. Đặt vấn đề 24 2.1.2. Sự tương tác giữa bê tông và cốt thép 24 2.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐỂ MÔ HÌNH HÓA 28 2.2.1. Đặt vấn đề 28 2.2.2. Phương pháp mô hình hình hóa và phân tích kết cấu tấm 3D 29 Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 2 - 2.2.3. Xây dựng chương trình phát sinh mô hình phần tử hữu hạn tính kết cấu tấm 3D 58 2.3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D 68 2.3.1. Về lý thuyết tính toán bê tông cốt thép 68 2.3.2. Thiết kế bê tông cốt thép 3D 69 2.3.3. Xây dựng chương trình tính toán thiết kế kết cấu tấm BTCT 3D 76 2.3.4. Xây dựng chương trình tự động tính toán tối ưu vật liệu tấm BTCT 3D 78 CHƯƠNG 3 83 THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VẬT LÝ VÀ MÔ HÌNH SỐ CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D 83 3.1. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TƯƠNG TÁC GIỮ A CỐT THÉP 3D VÀ BÊ TÔNG 83 3.1.1. Mô hình tấm 3D thí nghiệm 83 3.1.2. Quá trình chất tải 86 3.1.3. Bố trí các điểm đo 86 3.1.4. Kết quả thí nghiệm 87 3.2 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỐ 88 3.2.1 Mô hình phần tử hữu hạn 88 3.2.2 Mô hình tải trọng và các giai đoạn chất tải. 90 3.2.3 Các kết quả tính toán 92 CHƯƠNG 4 99 TÍNH TOÁN TỐI ƯU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU CỬA VAN BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ SỬ DỤNG LƯỚI THÉP KHÔNG GIAN BA CHIỀU (3D) 99 4.1. TÍNH TOÁN TỐI ƯU CHO KẾT CẤU CỬ A VAN 99 4.1.1. Đặt vấn đề 99 4.1.2. So sánh giữa cửa van sử dụng kết cấu BTCT truyền thống (tấm đặc) và cửa van sử dụng tấm 3D. 100 4.1.3. Kết cấu cửa van sử dụng tấm 3D. 104 4.2. XÂY DƯNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ 106 4.2.1. Đặt vấn đề 106 4.2.2. Các bước chung của quy trình thiết kế tấm 3D 107 4.2.3. Các bước chi tiết của quy trình. 108 4.3. XÂY DƯNG CÁC ĐỒ THỊ, BẢNG TRA PHỤC VỤ CÔNG TÁC THIẾT KẾ 124 4.3.1. Đặt vấn đề 124 4.3.2. Đồ thị và bảng tra chiều dày tấm. 124 4.3.3. Đồ thị và bảng tra lượng cốt thép theo hai phương 125 CHƯƠNG 5 126 Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 3 - LỰA CHỌN VỮA BÊ TÔNG VÀ QUY TRÌNH THI CÔNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D 126 5.1. LỰA CHỌN VỮA BÊ TÔNG DÙNG TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D (BÊ TÔNG TỰ ĐẦM) 126 5.1.1. Đặt vấn đề 126 5.1.2. Giới thiệu chung về bê tông tự đầm (Self Compacting Concrete – SCC) 127 5.1.3. Ứng dụng bê tông tự đầm trong thực tế 130 5.1.4. Ứng dụng bê tông tự đầm trong kết cấu bê tông cốt thép 3D 130 5.2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH THI CÔNG CÔNG TRÌNH BẰNG LƯỚI THÉP KHÔNG GIAN 3D 131 5.2.1. Đặt vấn đề 131 5.2.2. Vật liệu và thiế t bị thi công công trình 131 5.2.3. Bố trí mặt bằng thi công 131 CHƯƠNG 6 142 CÔNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 142 6.1. ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU CỬA VAN 142 6.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỬA VAN CÓ SỬ DỤNG KẾT CẤU LƯỚI THÉP KHÔNG GIAN 3D 142 6.2.1. Giới thiệu chung về công trình 142 6.4.2 Cấu tạo chi tiết kết cấu cửa van 143 6.4.3. Áp dụng tính toán 145 6.4.4. So sánh hai phương án: Kết cấu truyền thống (PA.1) và kết cấu có sử dụng BTCT 3D (PA.2) 147 CHƯƠ NG 7 149 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO 152 Phụ lục 1. Bảng điều tra một số công trình thuỷ lợi sử dụng các cấu kiện BTCT truyền thống dạng bản và dầm. Phụ lục 2. Các đồ thị, bảng tra phục vụ cho công tác thiết kế. Phụ lục 3. Một số hình ảnh hoạt động nghiên cứu của đề tài. Phụ lục 4. Một số biên bản đánh giá, nghiệm thu và bàn giao công trình thử nghiệm. Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 4 - DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1. So sánh giữa kết cấu bê tông xi măng lưới thép và kết cấu 3D 21 Bảng 3. 1. Kết quả đo biến dạng thực hiện trên mô hình thí nghiệm 87 Bảng 3. 2: Kết quả tính ứng suất tại các điểm đo (phần tử) do tải trọng các cấp tải gây ra (không kể trọng lượng bản thân). Đơn vị ứng suất : daN/cm2 88 Bảng 3. 3. Bảng kết quả ứng suất trong các giai đoạn chịu lực (không có trọng lượng bản thân) . Đơn vị ứng suất: daN/cm2 97 Bảng 3. 4: Sai số giữa kết quả của ứng suất đo được từ thí nghiệm và tính toán theo mô hình số 97 Bảng 4. 1 Các kết quả nội lực đơn vị thống kê qua bảng dưới đây 104 Bảng 4. 2 Các kết quả tính toán và bố trí cốt thép trong tấm. 104 Bảng 5. 1. So sánh giá thành giữa bê tông thường và bê tông tự đầm 129 Bảng 5. 2. So sánh thành phần cấp phối giữa bê tông thường và BT tự đầm.129 Bảng 5. 3. Một số công trình sử dụng bê tông tự đầm trên thế giới 130 Bảng 6. 1. Tổng hợp trị số chuyển vị nhỏ nhất và lớn nhất tính toán. 145 Bảng 6. 2. Tổng hợp trị số nội lực nhỏ nhất và lớn nhất ứng với trường hợp tính toán. 146 Bảng 6. 3. So sánh giá thành giữa hai phương án 147 Nghiờn cu ng dng li thộp khụng gian ba chiu (3D) trong kt cu BTCT cụng trỡnh Thy li Trung tõm Thy cụng Vin Khoa hc Thy li - 5 - DANH MC HèNH V Hỡnh 1.1. Trng hp phỏ hoi cõn bng ca dm bờ tụng ct thộp 15 Hỡnh 1.2. S cu to panel 3D 18 Hỡnh 2. 1. Mụ hỡnh kộo tut ct thộp ti b mt liờn kt gia ct thộp v bờ tụng 25 Hỡnh 2. 2. Thớ nghim xỏc nh lc dớnh 26 Hỡnh 2. 3 1 Hỡnh 2. 4. Lc nỳt v chuyn v nỳt trong bi toỏn tm un 1 Hỡnh 2. 5 1 Hỡnh 2. 6 1 Hỡnh 2. 7 1 Hỡnh 2.8 Xoay ca phỏp tuyn quanh trc x v y khi xột ti bin dng trt 1 Hỡnh 2. 9 1 Hỡnh 2. 10 1 Hỡnh 2. 11 1 Hỡnh 2. 12 1 Hỡnh 2.13:Phn t thanh 2 im nỳt 1 Hỡnh 2. 14. Kh nng chu lc ca mt ct bờ tụng v thanh ct thộp. 1 Hỡnh 2. 15. S ni lc trong phn t v dng ch nht 72 Hỡnh 2. 16. S ni l c trờn mt ct tớnh toỏn 72 Hỡnh 2. 17. S tớnh toỏn v biu lc ct ca dm 74 Hỡnh 2. 18. Biu ni lc ca mt ct tớnh toỏn 74 Hỡnh 2. 19. S b trớ thộp xiờn trong dm 76 Hỡnh 3. 1: B trớ ct thộp mụ hỡnh thớ nghim 85 Hỡnh 3. 2. S cht ti ca mụ hỡnh thớ nghim 86 Hỡnh 3. 4. Sơ đồ bố trí các điểm đo biến dạng và chuyển vị mặt dới của bản 1 Hỡnh 3. 4. Sơ đồ bố trí các điểm đo biến dạng và chuyển vị mặt trên của bản 1 Hỡnh 3. 5. Mụ hỡnh 3D dm thớ nghim 89 Hỡnh 3. 6. Mụ hỡnh ti trng tỏc dng lờn dm thớ nghim 91 Hỡnh 3. 7. S ti trng tỏc dng lờnh kt cu ca van 100 Hỡnh 6. 1 Cu to ca van BTCT theo phng ỏn truyn thng 143 Hỡnh 6. 2. Cu to ca van cú s dng li thộp 3D 144 Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 6 - GIỚI THIỆU CHUNG Kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng rất rộng rãi trong xây dựng các công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, cơ sở hạ tầng và công trình thuỷ lợi. Kết cấu bê tông cốt thép có nhiều ưu điểm so với các dạng kết cấu làm bằng các loại vật liệu khác như thép, gỗ, đá, Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng các loại vật liệu sẵn có như thép thanh, thép sợi, xi măng, cốt li ệu sỏi, đá, cát, , có giá thành hợp lý, có khả năng chịu lực tốt, độ bền cao, lâu dài, dễ dàng tạo kiến trúc và ít phải bảo dưỡng như các loại vật liệu khác. Kết cấu bê tông cốt thép với các loại vật liệu mới tạo ra có phạm vi áp dụng ngày càng rộng lớn trong mọi lĩnh vực xây dựng cầu, cống, nhà cửa, đường hầm, bể chứa nước, đập chắn n ước, nhà máy thuỷ điện, cầu cảng, Như vậy, bê tông cốt thép đã và đang đóng vai trò rất quan trọng trong xây dựng và phát triển các hình loại cơ sở hạ tầng và kiến trúc trên trái đất của chúng ta. Trong xây dựng công trình thủy lợi trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng, các công trình và hạng mục công trình bằng bê tông cốt thép chiếm một tỷ trọng lớn, nhiều loại công trình và hạng mục công trình không có vật liệu nào ưu việ t hơn bê tông cốt thép. Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và khoa học xây dựng nói riêng ngày càng tạo thêm nhiều thách thức mới cho các chuyên gia xây dựng, đặc biệt trong giai đoạn phát triển các ứng dụng của công nghệ tin học và các loại vật liệu mới. Nhiều công trình xây dựng được thiết kế theo các dạng kiến trúc mới, đáp ứng yêu cầu sử dụng đa dạng của xã hội, sử dụ ng các tiến bộ của khoa học vật liệu, thi công nhanh, giảm giá thành. Nhờ có sự phát triển mạnh về vật liệu thép, xi măng và các loại phụ gia, vật liệu bê tông và bê tông cốt thép cũng không ngừng phát triển. Các hướng cải thiện vật liệu bê tông và bê tông cốt thép cơ bản tập trung vào: + Nâng cao khả năng chịu lực thông qua việc thay đổi một số tính chất của vật liệu như cho thêm vào bê tông một số c ốt liệu muội silic, các cốt sợi, , hoặc bố trí cốt thép dạng không gian; + Nâng cao cường độ chịu thấm, khả năng chống nứt; + Giảm thời gian ninh kết; + Giảm nguy cơ sinh nứt từ phản ứng toả nhiệt; + Cải thiện vữa bê tông phù hợp cho công nghệ phun vữa và bê tông tự đầm Một số công nghệ bê tông cốt thép điển hình có hiệu qủa kinh tế kỹ thuật cao g ần đây là: Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 7 - + Công nghệ bê tông cốt thép dự ứng lực. Công nghệ này cho phép kéo dài các dầm chịu lực, các cọc và cột, do vậy cho phép mở rộng khẩu độ công trình như khẩu độ cầu, khẩu độ nhà, + Công nghệ bê tông lưới thép vỏ mỏng. Công nghệ này ra đời cho phép tối ưu hoá kết cấu bản mỏng, vỏ mỏng. + Công nghệ bê tông cốt sợi thép. Công nghệ này cho phép nâng cao khả năng chống nứt của bê tông trong quá trình thi công và khai thác sử dụng. + Công nghệ bê tông cốt thép 3D (3D Panel). Ưu điểm cơ bản của công nghệ là giảm được khối lượng thép và vật liệu chịu lực do huy động ở mức độ cao khả năng làm việc của các vật liệu chịu lực. Công nghệ lưới thép không gian ba chiều (gọi tắt là lưới thép 3D) ra đời từ ý tưởng là thay cho việc bố trí thép tập trung cần bố trí thép phân bố, một cách lý tưởng là theo trường ứ ng suất. Và bố trí thép phân bố sao cho các phần vật liệu cấu thành đều được huy động đến tối đa khả năng chịu lực. Cách bố trí phân bố cốt thép chính là bố trí không gian - giàn không gian được hình thành bên trong các cấu kiện bê tông cốt thép. Từ những ưu điểm nêu trên đối chiếu vào thực tế xây dựng công trình thủy lợi có thể nhận thấy: Đối với các cấu kiện bê tông đặt trên nền đất y ếu, việc giảm thiểu trọng lượng của cấu kiện có một ý nghĩa quan trọng. Việc ứng dụng lưới thép không gian 3D cho phép giảm khối lượng vật liệu chịu lực là điều kiện cho phép giảm được trọng lượng cấu kiện. Điều này có ý nghĩa lớn ở chỗ thị trường áp dụng công nghệ rất lớn, đó là vùng đồng bằng sông Cửu Long rộng l ớn và những vùng đồng bằng ven biển. Việc ứng dụng công nghệ cho phép mở rộng khẩu độ kết cấu có ý nghĩa với công trình thủy lợi ở mọi vùng địa lý khác nhau trên thế giới nói chung, ở nước ta nói riêng. * Mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu của đề tài: - Mục tiêu: Nghiên cứu ứng dụng được công nghệ lưới thép không gian ba chiều (3D) làm cốt chịu lực trong kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy lợi nhằm huy động tối đa sức chịu tải của thép và bê tông, giảm khối lượng vật liệu và giá thành công trình. - Nội dung nghiên cứu: 1) Đánh giá và phân loại các cấu kiện bê tông cốt thép trong công trình thủy lợi theo mức độ huy động sức chịu lực củ a vật liệu. 2) Nghiên cứu lý thuyết về lưới thép không gian 3D. Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 8 - 3) Nghiên cứu mô hình vật lý để xác định ứng suất và biến dạng trong kết cấu BTCT có sử dụng lưới thép không gian 3D để hiệu chỉnh một số thông số trong mô hình số. 4) Nghiên cứu mô hình số để tính toán kết cấu. 5) Nghiên cứu lựa chọn vữa bê tông dùng trong kết cấu lưới thép 3D (bê tông phun và bê tông tự đầm). 6) Nghiên cứu biện pháp thi công. 7) Thiết kế công trình thử nghiệm. 8) Thi công công trình thử nghiệm. 9) Dự thảo hướng dẫ n quy trình thiết kế, thi công cấu kiện bản và dầm cốt thép 3D dùng trong công trình thủy lợi. - Phương pháp nghiên cứu: + Điều tra đánh giá hiện trạng: Thu thập tài liệu, phân tích đánh giá và phân loại theo mức huy động sức chịu lực của vật liệu; + Nghiên cứu trong phòng: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để đề xuất ra sơ đồ cấu tạo, bố trí lưới thép và xác định quy luật phân bố ứng su ất - biến dạng trong các trường hợp chịu lực khác nhau. + Nghiên cứu mô hình vật lý. + Sử dụng các mô hình số: Xây dựng một hệ thống chương trình phục vụ tính toán tối ưu vật liệu, thiết lập các quan hệ và phục vụ tính toán thiết kế; + Thiết kế, tính toán tối ưu cho công trình thử nghiệm (kết cấu cửa van); + Thi công thử nghiệm 01 cửa van trên cống dưới đê ở huyện Nghĩ a Hưng, tỉnh Nam Định; + Hội thảo trao đổi lấy ý kiến các nhà chuyên môn; + Theo dõi công trình thử nghiệm, tiếp thu ý kiến các nhà chuyên môn, xây dựng quy trình công nghệ thiết kế, quy trình công nghệ thi công cấu kiện bản và dầm bê tông cốt thép 3D dùng trong công trình thủy lợi. Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 9 - Chương I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Việc dùng lưới thép bố trí không gian để tăng cường khả năng chịu lực cho cấu kiện bê tông là một ý tưởng được đề ra từ rất lâu. Bê tông cốt thép 3D đã được bắt đầu nghiên cứu từ đầu những năm 1960. Ngày nay, các dạng kết cấu như: dầm, bản, vỏ bằng vậ t liệu bê tông cốt thép 3D (3D Panel) đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như bước đầu được quan tâm ở nước ta. 1.1. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 1.1.1.Tình hình nghiên cứu ngoài nước Công nghệ lưới thép 3D được nghiên cứu và áp dụng đầu tiên cho xây dựng nhà dân dụng và cho đến nay vẫn áp dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực xây dựng đó. Khởi đầu của công nghệ là ý tưở ng vật liệu lớp kẹp "Panel 3D lưới thép" do các nhà khoa học Mỹ đề xuất những năm 1960. Panel 3D lưới thép gồm 3 lớp, 2 lớp biên bằng vữa xi măng lưới thép cường độ cao đường kính 2 đến 4 mm và lớp thứ 3 ở giữa là vật liệu mốp được xuyên qua bởi các thanh thép xiên, tạo nên một cấu trúc cứng 3 chiều (3D) có khả năng chịu lực tốt. Vào những năm 1980, theo đề nghị của TS Mars, chuyên gia công nghệ v ật liệu Australia, Viện Nghiên cứu Công nghệ thuộc Trường Đại học Kỹ thuật GRAZ đã tiến hành nghiên cứu và đưa vào sản xuất các tấm panel dùng làm tường, sàn, , với các tấm cách Polystyrene nhẹ và rẻ tiền hơn. Trong thập niên 1980-1990, ở các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Đức, Áo, , Panel 3D được nghiên cứu thực nghiệm nhiều nhằm tìm hiểu tính chịu lực, độ võng, sự phá hoại ở các trạng thái giới hạ n. Tuy nhiên loại cấu kiện này cũng chỉ mới được quan niệm theo sơ đồ dạng thanh như dầm chịu uốn, cột chịu nén uốn. Hiện nay, loại vật liệu 3D có chất lượng đạt tiêu chuẩn vật liệu xây dựng quốc gia của các nước Mỹ, Áo, Đức, Anh, Pháp, Nhật Bản, Trung Quốc có tên gọi là Panel 3D. Cộng Hoà Áo là nước đi đầu trên thế giới trong việc sáng chế ra công [...]... việc ứng dụng kết cấu bê tông cốt thép 3D trong kết cấu cửa van trong công trình thuỷ lợi Những phân tích này sẽ giúp ích rất nhiều cho công tác thiết kế, thi công các kết cấu có ứng dụng bê tông cốt thép 3D Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 23 - Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CÔNG NGHỆ LƯỚI THÉP KHÔNG GIAN. .. hay ứng dụng lưới thép không gian 3D làm cốt cho các cấu kiện bê tông cốt thép trong xây dựng công trình thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 11 - Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Tuy nhiên, phải nhận thức được một điểm cơ bản là không thể áp dụng một cách máy móc cấu tạo vật liệu Panel 3D cho các cấu kiện bê tông cốt thép trong. .. trình thuỷ lợi nói riêng, xây dựng công trình nói chung (xem bảng 1.1) Bảng 1 1 So sánh giữa kết cấu bê tông xi măng lưới thép và kết cấu 3D Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 21 - Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Các mặt Xi măng lưới thép Bê tông cốt thép 3D 1 Vữa bê tông - Gồm xi măng, cát * Gồm xi măng, cát, đá dăm 2 Cốt thép. .. Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 17 - Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo panel 3D 1.3.1 Vữa bê tông Vữa dùng trong kết cấu bê tông cốt thép 3D (Panel 3D) là vữa bê tông hoặc vữa xi măng; tuỳ mục đích sử dụng mà có thể dùng vữa xi măng – cát mác 75M100, bê tông đá 1x2, mác 200-300 hoặc bê tông cốt liệu nhỏ,... ứng suất - biến dạng của bê tông cốt thép và dạng phá huỷ dẻo hay phá huỷ giòn 2.1.2 Sự tương tác giữa bê tông và cốt thép Bê tông là hỗn hợp đặc không đồng nhất của: - Xi măng - Nước - Cốt liệu thô Trung tâm Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 24 - Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi - Cốt liệu mịn - Cốt thép Phản ứng thuỷ hoá giữa xi măng và... Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trong cấu kiện chịu kéo hoặc trong vùng kéo của cấu kiện chịu uốn, sau khi bê tông bị nứt, phần nội lực do bê tông chịu được truyền sang cho cốt thép và cốt thép chịu toàn bộ nội lực kéo c Sự phân bố lại ứng suất do từ biến Khi chịu tác dụng lâu dài bê tông bị từ biến Cốt thép cũng cản trở sự từ biến của bê tông. .. Xét cấu kiện chịu nén, kết quả của từ biến làm cho ứng suất trong cốt thép tăng lên và ứng suất trong bê tông giảm xuống Đó là hiện tượng phân phối lại ứng suất một cách có lợi 2.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐỂ MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU TẤM BÊ TÔNG LƯỚI THÉP 3D 2.2.1 Đặt vấn đề Kết cấu tấm bê tông lưới thép không gian (3D) đang ngày càng được sử dụng rộng rãi kết cấu trong xây dựng, Kết tấm cấu bê tông. .. lợi - 25 - Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi trượt đàn hồi (τ) dọc theo mặt phân cách giữa cốt thép và bê tông là không đồng nhất 2.1.2.1 Lực dính giữa bê tông và cốt thép Sự tồn tại ứng suất trượt bám dính τ (cường độ lực dính) là nhân tố cơ bản bảo đảm sự làm việc chung giữa cốt thép và bê tông, làm cho cốt thép và bê tông cùng biến dạng... vênh gồm ba phía chịu kéo và một phía chịu nén Sự phá hoại theo tiết diện vênh sẽ bắt đầu khi ứng suất trong cốt thép vùng kéo đạt đến giới hạn chảy hoặc ứng suất trong bê tông đạt đến cường độ của nó 1.3 CẤU TẠO BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D Kết cấu bê tông cốt thép có sử dụng lưới thép không gian ba chiều (three dimensions panel - 3D) có cấu trúc như ở hình 1.2 Gồm có: Hai lớp mặt ngoài là bê tông lưới thép (có... Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi - 16 - Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trường hợp cột bị phá hoại do vật liệu: cốt thép chảy dẻo hoặc bê tông bị ép vỡ thì được phân loại là cột ngắn hoặc cột không thanh mảnh; khi cột bị phá hoại do mất ổn định theo phương ngang gọi là cột dài 1.2.2.3 Cấu kiện chịu xoắn, cắt Trong kết cấu bê tông cốt thép . lực tác dụng, hình thức bố trí cốt thép) của các kết cấu bản và dầm được sử dụng trong công trình thuỷ lợi. Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình. QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 9 1.1. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3D TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 9 1.1.1.Tình hình nghiên cứu. 40% so với công trình sử dụng vật liệu bê tông cốt thép truyền thống Nghiên cứu ứng dụng lưới thép không gian ba chiều (3D) trong kết cấu BTCT công trình Thủy lợi Trung tâm Thủy công Viện