Thông tin tài liệu
: ZĐẠI HỘraươe ` TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ẾY DỤNG ST ẫ ; : XK KHO A ĐÀO TẠO be SAU DA! aC ⁄ ok : \ + Y HỒNG QUANG NHU _TÍNH TỔN HAO ỨNG SUẤT TRƯỚC DO TU BIEN VA _CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN > Chuyên ngành: Kết cấu xây dựng _ ~Mã số: 2.15.04 CHUYÊN ĐỀ TIẾN SỸ TTTL-THƯ VIỆN 60.1122 CDTS 144 | |i- s5 iea eng il et Bia BO GIAO DUC VA DAO TAO sig BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẢO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG _., HOÀNG QUANG NHU MỘT SỐ PHƯƠNG` PHÁP TÍNH TỔN HAO ỨNG SUẤT w TRUGC DO TU BIEN VA CO NGOT CUA BE TONG Chuyên ngành: Kết cấu xây dựng Mã số? 2.15.04 CHUYÊN ĐỀ TIẾN SỸ TA Sgn go" ASEH * ` ° + Nguoi hudng dan: 1.PGS.TS Phan Quang Minh 2.PGS.TS Ly Tran Cuong Hà Nội, năm 2005 pee VL SSSR ba ; NHK Sy S x % \Ặ Na AS »ư S a \ ~ ¬ Se MƠNG Si N ‘SS ` SEE s&s S6 don vi hoc trinh: , ` WW SENS HHT ao ANNAN ™ š šÿ ‘ SAAN SS AHH Sn SS ` = ss Š Ÿ Mục lục Trang Trang phụ bìa | Muc luc Phan mo dau Chuong I-Trang thái ứng suất cấu kiện ứng suất trước 1.1 Trạng thái ứng suất tác động lực nén trước \ \ 1.1.1 Giai đoạn1 1.1.2 Giai đoạn 1,2 Trạng thái ứng suất tải trọng sử dụng 14 1.2.1 Giai đoạn 14 1.2.2 Giai đoạn2 16 Chương II- Tính tốn tổn hao ứng suất trước co ngót từ biến , bê tơng theo số tiêu chuẩn nước ngồi 22 2.1 Tính tốn tổn hao ứng suất trước theo tiêu chuẩn Nga 22 2.2 Tính tốn tổn hao ứng suất trước theo tiêu chuẩn Australia 29 2.2.1 Tổn hao tức thời 29 2.2.2 Tổn hao theo thời gian 29 2.3 Tính tốn tổn hao ứng suất trước theo tiêu chuẩn HoaKỳ 30 2.3.1 Theo ACI 209R-92 30 2.3.2 Theo ACI 435R-95 33 2.3.3 Theo Tiéu chuan AASHTO LRFD 35 2.3.4 Theo Qui trinh AASHTO LRFD 36 2.3.5 Theo tai liéu thiét ké cau cua PCI 39 2.3.6 Theo Ban PCI vé tén hao ứng suất 40 2.4 Tính tốn tổn hao ứng suất theo tiêu chuẩn Anh 44 Chương III Kết luận 45 Tài liệu tham khảo 46 G2 MỞ ĐẦU Kết cấu bê tông bê tông cốt thép ứng suất trước ngày sử dụng rộng rãi có hiệu xây dựng dân dụng công nghiệp Cùng với phát triển công nghiệp vật liệu xây dựng công nghệ thi công xây lắp, kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước ngày thể rõ tính ưu việt hiệu kinh tế Cơng việc tính tốn kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước gần nhà khoa học Việt nam quan tâm địi hỏi thực tế cơng nghiệp xây dựng Trong tính tốn kết cán bê tơng cốt thép ứng suất trước vấn đề đáng quan tâm phải tính tốn tổn hao ứng suất trước cốt thép căng trước Hao ton tmg suất trước thực tế lớn hay nhỏ giá trị tính tốn, điều ảnh hưởng phần tới độ bền thiết kế cấu kiện (nhất trường hợp thép ứng suất trước khơng bám dính); ảnh hưởng nhiều tới chuyển vị, độ vồng, vết nứt liên kết cấu kiện , Trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Việt nam Liên xô trứợc sử dụng cơng thức thực nghiệm đề tính tốn tổn hao ứng suất trước từ biến bê tông Các công thức sử dụng độ từ biến giới hạn để tính tổn hao ứng suất trước, chưa phản ánh từ biến bê tông theo thời gian Việc tính tốn sử dụng trực tiếp đặc trưng từ biến hàm thời gian trước gặp nhiều khó khăn, ngày với hơ trợ máy tính sử dụng phương pháp số tính tốn giải thuận tiện Các yếu tố gây hao tổn ứng suất trước thường chia thành loại sau: +Hao tổn trượt neo, +Hao tổn biến dạng đàn hồi bê tông, +Hao tồn từ biến bê tơng, +Hao tổn co ngót bê tơng, +Hao tổn chùng ứng suất cốt thép căng, +Hao tổn ma sát thép bị uốn cong, +Hao tổn chênh lệch nhiệt độ cốt thép thiết bị căng, +Hao tổn bê tông bị ép lõm Hao tổn trượt neo biến đạng đàn hồi bê tơng thường tính đến khắc phục-bằng cách căng vượt lực căng tính tốn Trong tính tốn tổn hao ứng suất trước hao tổn ứng suất trước từ biến bê tông co ngót bê tơng đóng vai trị quan trọng Hao tốn ứng suất từ biến chia làm hai loại hao tổn ứng suất trước từ biến nhanh ban đầu bê tông hao tổn từ biến bê tông xảy sau trình chịu ứng suất dài hạn( G ) Từ biến ảnh hưởng đến làm việc hiệu kết cấu bê tông ứng suất trước Tổng biến dạng từ biến thời điểm 20 năm thay đổi từ I đến lần biến dạng đàn hồi tức tải trọng tác dụng (trung bình khoảng lần) Trong tổng số biến dạng từ biến khoảng 1/4 xảy thời gian tuần đầu sau đặt ứng suất trước, 1/4 xảy khoảng đến tháng, 1/4 khác xảy vòng năm phần 1/4 lại xây nhiều năm Hiện nay, hầu hết tiêu chuẩn thiết kế đưa ảnh hưởng từ biến co ngót bê tơng vào tính tốn, mức độ khác nhau.Từ biến quan tâm nhiều phải kể đến tiêu chuẩn thiết kế Hoa kỳ ACI 209R-92, ACI 435R-95 va tiêu chuẩn thiết kế cầu Cộng hoà Liên bang Nga CHuII 2.05.03-84” (MOCTH MA TPYBbI) Cac nhà khoa học Anh có nhiều nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng từ biến bê tơng, đặc biệt M.Y.H Bangash gần nghiên cứu sử dụng mơ hình hóa phần tử kết cấu bê tơng cốt thép có kể đến ảnh hưởng từ biến co ngót bê tơng Một tác giả khác có nhiều cơng bố tổn hao ứng suất trước từ biến co ngót bê tơng Dan E Branson Việc nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng từ biến co ngót bê tông số nhà khoa học nước quan tâm nghiên cứu, song chủ yếu nghiên cứu lý thuyết thông qua tư liệu kết thí nghiệm nhà khoa học nước Tại trường đại học viện khoa học chưa có đầu tư mức cho nghiên cứu thực nghiệm từ biến co ngót bê tơng ong q trình biên soạn tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép giáo trình giảng dạy nhà khoa học giáo sư Trường Đại học Xây dựng, Trường Đại học Kiến trúc, Trường Đại học Giao thông 'Vận tải, Bộ Xây dựng, Bộ Giao thông vận tải V.V tập trung đưa vào vấn đề tính tốn kết cấu có kể đến ảnh hưởng từ biến co ngót bê tơng CHUƠNG TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT CỦA CẤU KIỆN ỨNG SUẤT TRƯỚC 1.1 Trạng thái ứng suất tác động lực nén trước Bài toán xác định trạng thái ứng suất thời điểm có kể đến ảnh hưởng từ biến cấu kiện ứng suất trước nhà khoa học Liên Xô nghiên cứu từ năm 60 kỷ XX W.M Ynuukun da xay dựng cách giải toán sử dụng quan hệ ứng suất — biến dạng lý thuyết cho cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất trước với tiết diện có trục đối xúng, cốt thép kép (ứng suất trước không ứng suất trước) không đối xứng 1.1.1 Giai đoạn (Ngay sau buông cốt thép.) Xem xét tiết diện không đối xứng với cốt thép kép hình 1.1 Để đơn giản tốn ta giả thiết cốt thép thường chịu kéo 4, nằm mức với thép ứng suất trước 4, cốt thép thường chịu nén 4, bố trí Ởở mức với thép ứng suất trước 4„ Trên hình I.1, Ø,là trọng tâm tiết điện bê tong, O, trọng tâm tiết diện qui đổi có tính đến cốt thép thường, Ø trọng tâm tiết diện qui đổi có tính đến tất cốt thép Khi căng cốt thép bệ, hợp lực lực căng trước cốt tính theo cơng thức 1.1 Nog = Noy + Noy = Oey gy + OeyAhey = AD (Mey + Igy Hyp| (1.1) Trong a, = sp a (1.2) Việc buông cốt thép dẫn đến việc nén đàn hồi tiết diện bê tông cốt thép Ứng suất bê tông cốt thép xác định theo cơng thức tính tiết điện nén lệch tâm biết +ứng suất bê tông mức cốt dưới: ⁄ T bsp — §, ry / "1+ (+/2)*n (+) ’ | = ' 1.3 +ứng suất bê tông mức cốt trên: (Hs +p ty) 1-"2%) (1.4) £ O bsp Tan (Hy + Hip tn, (+H | +ứng suất bê tông mức mặt tiết diện: yi tase eae \ (My “lo n _ " +ứng suất bê tông mức mặt tiết diện: _ eee ‘ (Hp Tas, Hsp Í "00 Udy Hig) | Ht) +ứng suất cốt thép thường phía dưới: OFM Oey (1.7) +ứng suất cốt thép thường phía trên: Ơ, =H,.Ơy, (1.8) Sự nén đàn hồi cấu kiện bê tông cốt thép dẫn đến tổn thất ban đầu ứng suất trước cốt căng trước Các ứng suất ban đầu cốt thép căng có tính đến tổn hao nén đàn hồi tính theo cơng thức 1.9, 1.10 +Ở cốt phía dưới: Disp = gy +N rop (1.9) Ơy =Ø„ +1, Dep (1.10) +Ở cốt phía trên: Có thể tiến hành tính tốn xác ứng suất ban đầu cách giải hệ phương trình cân phương trình trùng biến dạng bê tơng ten í o + 12000 (2.41) Đối với bê tông nhẹ: USH = 41000—10000Z 10” >12000 \ (2.42) SSF 1a s6 hiéu chinh co.ngét theo kich thudc cho bang 2.5 va ¥SH la phan co ngét giới hạn xây khoảng thời gian xác định, tính theo cơng thức 2.43 PSH =(AUS) -(AUS), (2.43) t- d6 AUS 1a thay đổi co ngót theo thời gian, cho bảng 2.6 Bảng 2.5: Hệ số hiệu chỉnh“€o ngót theo kích thước Tỉ số thể tích/diện tích bề mặt, In Hệ số co ngót, SSF ˆ 1,04 _ 0,96 | 0,86 | 0,77 | 0,69 | 0,60: Bang 2.6: Thay đổi co ngót theo thời gian Thời gian sau Tỉ lệ so vớico | Thời gian sau | Tỉ lệ so với co truyền ưs, ngót giới hạn ngày AUS l 0,08 truyền ưs,ngày | ngót giới hạn AUS 30 0,42 0,15 0,20 60 ~90 0,55 0,62 0,22 180 0,68 10 0,27 365 0,86 20 “0,36 Giới han 43 Phương pháp đơn giản Ban ton hao tng suat cua PCI dua cho phép tính tổn hao tính gộp bê tơng nhẹ bê tông thường, thép chùng ứng suất thấp theo công thức 2.44, 2.45 Đối với bê tông nhẹ, cấu kiện căng trước: TL =17,5+20,4f, -4,8/,, (2.44) bê tông thường, cấu kiện căng trước: Đối với TL =19,8+16,3f,, -5,4 fy (2.45) /,,la tng suat bé tong o mitc tam luc cang truéc ‘ ¿ngay sau truyền ứng lực ksi, ƒ „là ứng suất bê tơng mức trọng tâm lực căng tồn tĩnh tải gay ra, ksi Tổn hao tổng cộng xác định theo phương pháp cho tỉ lệ thể tích diện tích bề mat (v/s) bang 2,0 in; cường độ bê tông lúc truyền ứng suất 3500 psi; cường độ bê tông tuổi 28 ngày 5000 psi; dat thêm tĩnh _ tải thời điểm 30 ngày sau Ban tổn hao ứng suất PCI đưa khuyến nghị hiệu chỉnh theo tỉ số thể tích điện tích bề mặt khác theo bảng 2.7 Bảng 2.7: Hiệu chỉnh TL theo tỉ số V/S khác 2,0 in Tỉ số V/S Hiệu chỉnh,% | 10 +32 | | 20 0,0 30 3,8 | 40 7.6 2.4 Tính tốn tổn hao ứng suất theo tiêu chuẩn Anh Tiêu chuẩn Anh BS 8110 có hướng dẫn cách xác định đặc trưng từ biến, co ngót bê tơng, song việc tính tốn tổn hao ứng suất trước từ biến co ngót bê tơng khuyến nghị tham khảo tài liệu chuyên đề số liệu thí nghiệm 44 CHƯƠNG3 KẾT LUẬN - Tổn hao ứng suất trước tính tốn theo tiêu chuẩn Nga (CHMI] 2.03.01 — 84”) từ biến co ngót bê tơng xác định theo cơng thức gần kết nghiên cứu thực nghiệm Các biểu thức tính tốn tổn hao ứng suất trước khơng có chứa biến độ từ biến đặc trưng từ biến bê tông Hiện số nhà khoa học Nga nghiên cứu tiếp tục - Trong tiêu chuẩn Úc, Hoa Kỳ, Đức, Châu Âu việc tính tốn đặc trưng từ biến, độ co ngót bê tơng trình bày tiết Các tiêu chuẩn đưa cách tính tốn, có cơng thức thực nghiệm Trong cơng thức chung có chứa tham số hệ số từ biến thời điểm t bê tông | | -Theo nghiên cứu nhiều tác giả việc dự tính tổn hao ứng suất trước muốn đảm bảo có độ tin cậy cao cần có số liệu thực tế vật liệu điều kiện môi trường -Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép hành Việt Nam TCVN 5574 - 1991 có hướng dẫn tính tốn tổn hao ứng suất trước từ biến co ngót bê tơng tương tự tiêu chuẩn Nga Tuy nhiên, phiên Tiêu chuẩn Nga giới thiệu có số hiệu (căn vào nghiên cứu lý thuyết số liệu thực nghiệm mới) Vì tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông bê tơng cốt thép Việt Nam cần sốt xét hiệu chỉnh, cập nhập thành tựu từ biến co ngót bê tơng 45 TÀI LIÊU THAM KHẢO Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574- 1991; Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 1997 N.I Bêdukhôp, Cơ sở lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo, lý thuyết từ biến Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp 1980 3.Ngô Thế Phong Tập giảng lý thuyết từ biến co ngót bê tơng | Khoa Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Xây dựng 1996 Y.Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Kết cấu bê tơng cốt thép Nhà quất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 1990, 5, Hồng Quang Nhu Tính tốn hệ bê tơng cốt thép có kể đến ảnh hướng từ biến bê tông Luận vấn thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Xây dựng, Hà Nội 1998 6.Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Hữu :Thành, Kết cấu bê tông cốt thép Nhà xuất Xây đựng Hà Nội 2001 “7 ACT SP-227: Shrinkagẻ and Creep of Concrete Advancing concrete knowledge, Michigan, April 2005 8.ACI 209R-92: Prediction of creep, shrinkage, and temperature effects in concrete structures ACI-435R-95: Control of deflection in concrete structures 10 W Johnson, Mellor P.B Plasticity for mecanical Engineers London.-NY, D.van Nostrand Co 1962 11 Byung Hwan Oh, in hwan yang Sensitivity Analysis of Time-dependent behavior in PSC box Girder Bridges Journal of Structural Engineering / february 2000 12 B.L Meyers, D.E Branson, C.G Schumann: shrinkage behavior for design from short term tests PCI Journal/ May-June 1972 Prediction of creep and 46 13 D.E Branson, K.M Kripanarayanan: Loss of prestress, camber and deflection of non-composite and composite prestressed concrete structures PCI Journal/ September-October 1971 14.Creep in structures 1970 Symposium, Gothenburg (Sweden) 1970, 1972 15 Creep in structures Colloquium held at stanford Univ Calif, July 1960 Ed By Nicholas J.Hoff — 1962 16 B.D Coleman, Viscometric flows of non-newtonian fluids theory and experiment; Berlin 1966 17 D.R Bland, The theory of linear viscoelasticity - D.R Bland, Oxf 1960 4s D.E Branson Deformation of Concrete Structures McGraw-Hill, Inc 1977 19, Edward G Nawy Prestressed Concrete — A Fundamental Approach Fourth edition, Prentice Hall, 2003 20 W.N Findley, James S.Lai, Kasif Onaran Creep and relaxation of nonlinear introduction to linear viscoelasticity viscoelastic materials with | Amst North — Holland 1976 21 Gross Bernhard Mathematical Structure of the theories of viscoelasticity — 1953 22 James G, Orbison Generalized Flexural Design Equation for Prestressed Concrete PCI Bookstore, Journal of PCI Vol 30, No 2, March-April 1985 23 F.J Lockett | Nonlinear viscoelastic Solids Lond N.Y Acad Pr 1972 an 47 24 M.Y.H Bangash Concrete and concrete structures — Numerical Modeline and applications Elsevier applied science London and Newyork 1989 25 Maher K Tadros, Amin Ghali, Walter H Dilger Time-dependent ‘prestress loss and deflection in prestressed concrete member PCI Journal/ May-June 1975 429 R.I Gilbert AS 3600 Creep and Shrinkage Models for Normal and Hight Strength ‘concrete Shrinkage and creep of Concfete, ACI, SP-277; April 2005 27 W Johnson, P.B Mellor Plasticity for Mechanical Engineers Lond NY, D.Van Nostrand Co, 1962 28 PCI Manual for the design of hollow core slabs - Second edition 1998 29 PCI Committee on Prestress losses Recommendations for estimating prestress losses PCI Journal/ J uly-August 1975 30 PCI Bridge Design Manual PCI Bookstore/ July 2003 31 H.X ADpyTOHaH Teopua Tlon3syuectu HeogHOpoHbx M.Hayxa Ter 1983 32 P BAJIABUUWC YuET JMHEMHOK KEAESOBETOHHHEX 1/2002 SJIEMENTOB | = MOJIBYuECTU BETOH B wu PACuETAX KEAESOBETOH - 48 33 B.A BapaI⁄zKoB PacuetT HJIMTJIbPHBIX X©JIe3ÕeTOHHBIX HIOD©MCHHHBX KMEB, —- MeToHB nomsyyectu 35 T.U TOCT A.A WnbK©uwH, JI.M 38 JI.M 39 A.M Hayxa Bopwe Eở⁄MOBMdW Teopun TePMOBA3KO- | BOIPOCHI Teopueu nomsyyuectu JlypHe, JI.I Jlol#HIaHckorno mon o6per 1949 KadgaHoB nmomsyuectu @u3matrrus3 -1960 KpacHoB BeTOH W HOJI3ÿ4@CTW BBICOKOHAIOJIHCHHOTO M©JIKO3©DHICTOTO %©/Ie3ÕeTOH H©eCaHOTO OeToHa 5/2003 KpacHoB ŸYcanouHue BbICOKO-MPOUWUHOTO BermoH 41 BUCKO3HO- KauaHoB BHCOKOIPOWHOTO A.M Ha 1970 MOpO3OCTOWKOCTb 40 VCAHKM 1912 | Teopua M TeOpu“ATa MaTeMaTuUueécKon HeKotroppie A.M HA IoÕenpsa ⁄4IÐYTOCT1W 37 nđ©€ƯỊOpMaAHMl 24544-84 Coj11 OCHOBBI M 1977 onpenenenua HPĐOỐJI©M⁄ emactuunocrta ì TeucTBue BpaHKOB OCHOBHA %6, Hà H3äTPDV3OK "BvniBenbHWK”, 344.BeTOHH KOHCTDVKLHMM H1e@oOPpMaLIH MeJIKOBeEPHUCTOTO %eJieao6ermon A.D Jinsomy 3/2003 BbICOKOHANOJIHCHHOTO mecuaHorTo G6eTOHAa 49 PacuéT %©JIC3OỐ©GTOHHHBX VCaHKW 1⁄ nonmsyuectu 42 U.A IIpoKonoBwu, MockBa 43 10.“ OỐbeT⁄HeH1e 113H1aT©JbCTBO IIp⁄KJIaAanHanq M 44 A.P 45 I!10.H Muneuko 46 U.N Ceprew Tuxonosuy HOJI3VWeCTW 1970 IIOJI3VW@CT1 CTDpDOfW43nam 1968 PaÕomHoR ]Ios3yvdecmb M 1980 PX@AHMLIHH TeOpuA M Tlonsyyuectn Crpomusnar HayxKa IIKOJIA`, B.A 3enne©eH1ine KpaTKOBpeMeHHad \ "Bua 1976 Teopwa PaOotHos, BJ1⁄4H15 ỐeTmoHa 3naT€7IbCKoOe E[OJIOBHO©C KOHCTDVKLUU CC VHSTOM HayKa 2/1eMeHTƠB KOHCTDVKLHM 1966 Yauuxun TEOPMA Uw KOHCTPYKLUUN C PACYUET YYeTOM W3nam€©7IbCTBO 47 BETOHHHE Xejne3OỐ@eTOHHbBX TJM TeJIbHEIX `"BVniBe/IbHMK” u XKEAB3OBETOHHHE CTECKHEBBIX MIpPOLLECCOB Kuesp 1967 KOHCTPYKIUMM - CHUN 2.03.01-84” UM TPYBH CHUM 2.05.03-84° M5 SN NA < = š PAY Ww ` ầ Non NN ) eee SMS ws vi AS N $ "` “Re KX Ww we SAY SI x \ s AS Vos & NSA đ 48.MOCTH
Ngày đăng: 20/12/2023, 13:29
Xem thêm:
