Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích thực nghiệm và mô phỏng ứng xử sàn U-Boot chịu tác dụng của tải trọng tĩnh

Trong Luận văn này dé cập đến các van dé như nghiên cứukhả năng chịu uốn của sàn U-Boot chịu tác dụng của tải trọng tinh, phân tích thựcnghiệm sàn U-Boot và việc sử dụng phần mềm ANSYS 1

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

NGUYEN VAN HUNG

PHAN TÍCH THỰC NGHIEM VÀ MÔ PHONG UNG XỬ SÀNU-BOOT CHIU TÁC DUNG CUA TAI TRỌNG TĨNH

Chuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệpMã số ngành : 6058 20

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM, 09 - 2014

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học:Cán bộ hướng dan1 : TS Lương Văn HảiCán bộ hướng dẫn2 : TS Nguyễn Minh Long

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Bùi Đức VinhCán bộ chấm nhận xét 2 : TS Trần Cao Thanh NgọcLuan văn thạc sĩ được bảo vệ tại Truong Đại học Bách Khoa, DHQG Tp HCM,ngày tháng năm 2014.

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:1 TS Hỗ Hữu Chỉnh

2 TS Nguyễn Minh Long

3 TS Bùi Đức Vinh4 TS Nguyễn Hồng An5 TS Trần Cao Thanh Ngọc

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

KY THUẬT XÂY DUNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYÊN VĂN HÙNG MSHV: 12210241

Ngày, tháng, năm sinh: 18.10.1978 Nơi sinh: TP.HCMChuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã sô: 605820

Tên đề tài: Phân tích thực nghiệm và mô phồng ứng xử sàn U-Boot chịu tác dụng của tải

trọng fĩnh

I NHIỆM VU VÀ NỘI DUNG1 Phân tích thực nghiệm kha nang chịu uốn của san U-Boot chịu tác dụng của tải trọng

tinh.

2 Khảo sát và phân tích ảnh hưởng các thông số thiết kế như hình dạng, kích thước

U-Boot đên ứng xử của sàn U-U-Boot.

3 Sử dụng phan mềm ANSYS dé mô phỏng các mẫu sản va sau đó so sánh với kết quả

CBHD I: TS Lương Văn HảiCBHD 2: TS Nguyên Minh Long

Tp HCM, ngày tháng năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DAN BAN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

TS Lương Văn Hải TS Nguyễn Minh Long

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Lời cảm ơn |

LOI CAM ON

Luận văn cao hoc nham trang bi cho học viên khả năng tự nghiên cứu, biết cáchgiải quyết những van dé cụ thé đặt ra trong thực tế, đồng thời đây cũng là điều kiện décác học viên được tiếp thu những kiến thức mới trong nhiều lĩnh vực chuyên ngànhxây dựng khác nhau.

Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Lương Văn Hải TS.Nguyễn Minh Long đã đưa ra gợi ý đầu tiên dé hình thành nên ý tưởng của dé tài, gópý cho tôi rất nhiều về cách nhận định đúng đắn trong những van dé nghiên cứu, cáchtiếp cận nghiên cứu hiệu quả Đặc biệt các thay luôn nhiệt tinh giúp đỡ và động viêntrong những lúc gặp khó khăn.

Đề hoàn thành Luận văn này, ngoài su cô gang và nỗ lực của ban than, tôi đã nhậnđược sự giúp đỡ nhiều từ tập thé, các cá nhân va đặc biệt là Công ty TNHH Xây dựngLâm Phạm (LPC) đã tài trợ các hộp U-Boot® Tôi xin ghi nhan va bay to long biét ontới tập thé va các cá nhân đã dành cho tôi su giúp đỡ quý báu đó

Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại họcBách khoa Tp.HCM đã truyền đạt những kiến thức quý giá cho tôi, đó là những kiếnthức phục vụ thiết thực trong quá trình thực hiện Luận văn và công việc của tôi saunày.

Luận văn này đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân.Tuy nhiên, không thể không có những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý và chỉdẫn của quý Thây Cô

Xin trân trọng cảm ơn.

Tp HCM, ngày thang năm 2014

Nguyễn Văn Hùng

TOM TAT LUAN VANTrong những năm gan đây, công nghệ sàn U-Boot được ứng dung ở nhiều dự ántrên thế giới và cũng đang bắt đầu ứng dụng tại Việt Nam Sàn U-Boot sử dụng hộprỗng làm từ nhựa tái chế, có thể nói đây là một phương pháp cải tiến từ các sàn rỗng cótrước như sản 3D, san Bubble Deck U-Boot nhựa thay thé cho vùng bê tông ít thamgia chịu lực ở giữa sàn đặc bê tông cốt thép thông thường, vì vậy làm giảm trọnglượng bản thân của kết cau Trong Luận văn này dé cập đến các van dé như nghiên cứukhả năng chịu uốn của sàn U-Boot chịu tác dụng của tải trọng tinh, phân tích thựcnghiệm sàn U-Boot và việc sử dụng phần mềm ANSYS 12.0 để mô phỏng các mẫusàn Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến ứng xử của sàn U-Boot cũng được xemxét như kích thước của các hộp U-Boot Cuối cùng là các kết luận, kiến nghị và hướngphát triên của đề tài này.

Mục lục lil

MUC LUCNHIEM VU LUẬN VAN THAC SĨ G- Es x13 3 v13 vn nh HH re i

LOL CAM 92 iTOM TAT LUẬN VĂN E11 1212121511811 11111111 5111111111111 1151511111111 rrki iiMUC LUC 2 iiiDANH MỤC HINH VP - - E1 1191 111 5 1111912111 511101111110 1H11 11 ng ng viDANH MỤC BANG BIÊUU G- G11 53911 1E 9111 1 1E 111115113 ng re xiiCAC KI HIEU voce cccccccccscecscscesescesscscecssvevsvscececsevevacscecsesevacaceceasevavacaceceesevsceeeavavacees xiii0;:10/9)1050)9)0019)00/9077 = 1LL Giới thiGU eee cececscscscscsssscscscscscscscecssssscsssssssscscssavsvevstensnsestensnseaeees |1.2 Tổng quan về công nghệ sàn U-Boot - + 225252 2E+EEE‡E+EEE£EvEererrrrerered 21.3 Tinh hình nghiên cứu san U-OOI .- - - <1 1111039101031 1 9 0 ng ng 414 Mục tiêu và nội dung nghiÊn CỨU - - << <1 11999101111 9 ng 91.5 Cấu trúc luận văn - tk E1 S121 911191 111 51111101111 111211 ng ng 9CHƯƠNG2_ PHAN TÍCH THUC NGHIEM SÀN U-BOOT 10A a ccescscscscscscscscscsssscscscscacscscetstevscssssssssscscscavevevsvetststssetenseaeeeeens 10

2.1.1 Bê tÔng 2L c ST 1 1 1E 1111111121111 11111121111 1111111111111 ke 1021.2 Cốt thếp - -Sc tt S123 1E 121112 12111111 1111111111111 re 122.1.3 Hộp U-Boot và phụ KIỆn 0000030 011g ng 334 12

2.2 Các mẫu sàn thí nghiệm - + EE2E2E2E 212123 1 3E 3E E111 rrrree 13

2.2.1 Kí hiệu các mẫu sàn =2 v3 193 E193 E193 113 g1 5 23 ng ra 13

2.2.2 Cấu tạo các MAU sàần - se k1 S9 111191 1 3 5111111111 1111 errrei 14

2.3 Quy trình đúc mẫu thí nghiệm - + + +£+E+E+E 2E +2 £EEEeEeErxrkrkrereee 20

24 Dung cụ và thiết bị đO - - 5c S11 SE 3 1 15 1111111111111 0111 1111111011111 xe 232.5 Bồ trí thiết bị đo đạc và quy trình gia tải - 5255225 Secrserecrererxrrerreo 242.6 _ Kết quả thí nghiệm các mẫu sàn - +: + 22+ £+E+EEE£E+EeEErErrerxrrrrerered 292⁄7 Các kiểu phá hoại và hình thái vết nỨt - + ¿5+2 ££+E+E+EzEzErereresrees 30

2.8 _ Phân tích ứng xử của các mẫu sàn nhóm | -: 2 -+s+s+=+=e=cecse: 342.9 Phân tích ứng xử của các mẫu sàn nhóm 2 - + ©2+s+x+x+s+e+eeeececse 40

2.10 Ảnh hưởng của tỷ số nhịp và chiều day sản đến ứng xử của sàn U-Boot 452.11 Xác định bề rộng vùng cánh chịu nén của tiết diện chữ T -. - 49

CHƯƠNG 3 MÔ PHONG MAU SÀN BANG ANSYS -5cc<c<coecs 52

3.1 Mục đích của việc mô phỏng s5 << 1001 nen 523.2 Mô hình hóa cốt thép - ¿2 + S£SE+ESE+E#EEEEEEEE E311 212111 212111211111 52

3.2.1 Mô hình rời rạC -c + c c3 11111111 111 vn 356 523.2.2 Mô hình nhúng - ¿E562 SE 3E 1111121515 511111511 11111 533.2.3 Mô hình phân tán ¿©- 56+ SE 1 1111121515 1111 11151111111 cL.0 543.3 Các loại phan tỬ -¿:- +22 E23 1 1511111111511 111110111111 110111 1101110101 cv 54

3.3.1 Phần tử Solid Ó5 -ck + ST E111 21115111111 111111 1xx 553.3.2 Phần tử Link § -c-k k2 E2 E311 T11 15111 tk 563.3.3 Phần tử Solid 45 -c-ck t2 1211311 111111111 11111111 1111121111 1e 5734 Mô hình vật liệu bê tÔng -¿- - ¿56k SE SE*EEEEEEEE 12151511 215112511 11511 te 58

3.4.1 Quan hệ ứng suất — bién dạng của bê tông chịu nén đơn trục dang

TONG QUAL oo =ỐỐỐÔÖ 583.4.2 Quan hệ ứng suất — bién dạng của bê tông chịu nén đơn trục dang

đơn giản HOA cọ re 603.5 Tiêu chuẩn phá hoại bê tông - ¿26525229 SE+E£E£EE£EEEEEEEEEErErrkrkrrerrrree 613.6 Mô hình vật liệu của cốt 0 633.7 Mô hình vật liệu của các bản thép - - 00030010 vn 34 653.8 Mô hình hóa các mẫu san và chia lưới phan tử - ¿55+ s+s+cscs2 653.9 Tải trọng và các điều kiện biÊn ¿- - + + 1xx E112 g1 ve ree 693.10 Giải bài toán c- sStSHSk TT 1111111111511 1111111111111 11111111111 7I3.11 Kết quả mô phỏng các mẫu sần ¿2+ ¿+ ©E+E£SE+E+E£E£ESEEEErkrrerkrsrrerereo 74

3.11.1 Các kiểu phá hoại và hình thái vết nứt - ¿55 ss+s+ccs+s+szseẻ 743.11.2 Quan hệ lực và chuyển vị ¿+ - S2 2 E23 E212 E121 1E EEErErkrkrree 823.11.3 Biến dạng của cốt thép ¿-:- +53 SE E23 1239112121112 1EEx xe 863.11.4 Biến dạng của bê tÔng ¿- 5+ 25652 * E23 123931 1211121112 cvee 91

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN SÀN U-BOOT THEO EC2 VÀ KIEM CHUNG KET

0) OF 3 954.1 Lý thuyết tính toán theo EC2 -¿- + ¿+22 E9 2121112111121 1111111 ck 95A.2 Kiểm chứng Kết quả ¿ 6 522 SESEE SE 211211111 treo 1044.3 So sánh kết quả tính toán theo EC2 và mô phỏng với thí nghiệm III

Mục lục V

CHUONG 5 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 2 5° 2 5 ss s2 ssesss 114

5.I Kếtluận SG ST 12H T 11H TT TT HT ng ng 11452 — Kiếnnghị S HH HH TT HH1 1011111211 11111101 21111111 tr 1150009 2 116TAI LIEU THAM KHHẢO - 6 S361 3E 569191 8 E111 91 1 3E 1111281 gi 128LY LICH TRÍCH NGANG G-G- S11 1919191 1E 11119111 3 5111115811 g gxnereree 130

Hình 1.1.Hình 1.2.Hình 1.3.Hình 14.Hình 1.5.Hình 2.1.Hình 2.2.Hình 2.3.Hình 2.4.Hình 2.5.Hình 2.6.Hình 2.7.Hình 2.8.Hình 2.9.Hình 2.10.Hình 2.11.Hình 2.12.Hình 2.13.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 2.22.Hình 2.23.Hình 2.24.Hình 2.25.Hình 2.26.Hình 2.27.

DANH MỤC HÌNH VẼCau tạo sàn U-Boot và phụ kiện đi kèm - 5 se ke 2` ¡8090 á.á.n 5San Bubble Deck an :a(4 5` 80c co 6SAM P202 01 7Các hộp U-Boot được sử dụng trong thí nghiệm «<< neers 13

Mẫu sàn U-Boot U220-B1 ssessessessssssseeseesessesecsecseeseeseenseneeecsuccneeeceneneeneees 15Mẫu sàn U-Boot U280-B1 oe seseesssssssssseesessessesecsecseeeeeseesseneeaceuceeceeeeneneeneees 15Mẫu sàn U-Boot U360-B1 sessssssssssssssessssessesecsecseseeeseenseneeeceuccuceeeaneneeneees 16Mẫu san đặc S280-B1 - óc s11 H11 11 111 1g ng nga 17Mẫu sàn U-Boot U220-B2 +5: +ct+ttttteEtrrrrrrrrrrrrrrrerrrrrred 18Mẫu sàn U-Boot U280-B2 ou sessessssssseseesessececsecsecseeseeseesseneeeceucsucseeeesneeneees 18Mẫu sàn U-Boot U360-B2 sessssssssssessesessessesecsecseeseeseessenseaceuccuceecaneneeneees 19Mẫu san đặc S280-S - Gv HS HT HT HT HT ng nga 20Các mẫu thép thí nghiệm - + + 2 25252 +*+E+E+E+E+E+EeEeEerererererrsreee 21Thí nghiệm kéo các mẫu thép ¿2-2-5 ++++S+S£££e+e+ezezezxrxrxrsred 21

Hiền thị kết qua thí nghiệm - + - - 256 SE2E+E+E2EEEE2E£ESEEEEEEEEEErErrrreee 21Lap đặt thép mẫu sản dién hình wo cece cscseesesesssesseeseseeeseeees 21Lap dat hop U-Boot cho mẫu sàn điển hình .- - 6s ss+x+xse£sesed 21Lap đặt cốp pha mẫu điển hình nhóm l 2-25 2 s+s+sz=s+s+2 22Lap đặt cốp pha mẫu điển hình nhóm 2 -. + + 25252 s+s+x+zszs+2 22Lắp đặt cảm biến điện trở đo biễn dạng thép - «+ 22Dán băng keo bảo vệ cảm biến điện trở đo biến dạng thép 22Kiểm tra dO SỤ -G- G1111 11v 1119191 3 11111011 Tung ng: 22Tiến hành d6 bê tông - ¿2-2 2262922323 2123212121121 211 xxx 22Ngâm nước bảo dưỡng các mẫu sàần -. - + + +s+c+ccece+erereesced 23Kiểm tra tình trạng hoạt động của các cảm biến điện trở đo biến dạng0 1 23

Sơ đỗ thí nghiệm ¿5 2562239 2 E321 E51 5 1111151511111 11 11 cxeE 25Vị trí bố trí các thiẾt bi đO s11 E 312121 E1 reo 26BO trí các chuyỀn vị KẾ ¿562222 3E 3212112121211 21111 011111 27Bồ trí cảm biến điện trở đo biến dạng thép - ¿2552 s+s+sze: 27Bồ trí cảm biến điện trở đo biến dạng bê tông 2555525555: 28

Danh mục hình vẽ VIIHình 2.28 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn S220-BI - 55s: 31Hình 2.29 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn U220-B l - - 2 c2 cs sec 31Hình 2.30 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn S280-B1 5s: 31Hình 2.31 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn U280-B l - 2 2 2 2 s+s+escee 31Hình 2.32 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn U360-B[ s: 31Hình 2.33 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn U360-B l - 2 c2 2 sec 31Hình 2.34 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn S280-B1 5s: 31Hình 2.35 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn S280-Bl ¿ - - +22 c2cs+ezescee 31Hình 2.36 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn U220-B2 5s: 32Hình 2.37 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn U220-B2 ¿ - - 2 2c zcecezescee 32Hình 2.38 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn U280-B2 - 5s: 32Hình 2.39 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn U280-B2 - - + c2 2cscecescze 32Hình 2.40 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn U360-B2 5s: 33Hình 2.41 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn U360-B2 - - 2 2c c2cececescee 33Hình 2.42 Sự hình thành vết nứt đầu tiên của mẫu sàn S280-B2 - 5s: 33Hình 2.43 Kiểu phá hoại uốn của mẫu sàn S280-B2 ¿ - 5 cc+cczczcecesree 33Hình 2.44 Quan hệ giữa lực và chuyển 2 — ốỐằQằ 34Hình 2.45 Quan hệ giữa lực và bé rộng Vet nứt - ¿+ c2 2 E£E+EzEzrrkrerrerees 35Hình 2.46 Vị trí đo biến dạng của thép trong dầm gân và thép sàn 37Hình 2.47 Quan hệ giữa lực và biến dạng của cốt thép - essere 37Hình 2.48 Vị trí đo biến dạng bê tông ¿+ - + 2562 E‡ESEEEEEEEEEEEEEEEEEEErErrrreee 38Hình 2.49 Quan hệ giữa lực va biến dạng của bê tông - - S9 1111k, 39Hình 2.50 Quan hệ giữa lực va chuyển 0 —-“ “1 40Hình 2.51 Quan hệ giữa lực và biến dạng của cốt thép ¿ - - + 2 2 2 s+szescee 43Hình 2.52 Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông - - S9 1111k, 41Hình 2.53 Quan hệ giữa lực và chuyển 0 —-“ “1 45Hình 2.54 Quan hệ giữa lực và bề rộng VẾt nứt ¿ -¿- + 2 2 2+s+E+£z£zezeresree 46Hình 2.55 Quan hệ giữa lực và biến dạng của cốt thép ¿ - - + 2 2 scs+szescee 47Hình 2.56 Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông - - S9 1111k, 48Hình 2.57 Vị trí khảo sát cánh chịu nén của dầm 0 49Hình 2.58 Vị trí dán cảm biến điện trở tại mặt cắt khảo sát sex: 50Hình 2.59 Biến dạng của vùng cánh chịu nén của mẫu U220-B1I - 50Hình 2.60 Biến dạng của vùng cánh chịu nén của mẫu U280-BI - 51Hình 2.61 Biến dang của vùng cánh chịu nén của mẫu U360-B1I - 51

Hình 3.1 M6 hình cốt thép rời rac cscececcesccsessesesesscsesesscsssesscsesesscsesecsesesscsescseeseseaeees 53Hình 3.2 M6 hình cốt thép nhúng - - +2 +52 +E+ES££E+E£EE£EvEeEErEererrsrrerered 53Hình 3.3 M6 hình cốt thép phân tán c.cccccccccsesscsesessssesesscsessssssesessssesssssseeeseseaeees 54Hình 3.4 Phân tử Solid 65 w ceccccccscccssessssssessssesesscsesecscsesecsesesecsesesscseseesesesesecsesesecseeeees 55Hình 3.5 Phan tử Link 8.0 esesscsseesseesseesseesseesseecseecseesseesseecseecseesseesaeesneecseesseerseraes 56Hình 3.6 Phân tử Solid 45 w cecscccccccccsessssssessssesessesesscsesesecscsesesscsesscseseesesesesecseseeseseeeees 57

Hình 3.7 Quan hệ ứng suất — biến dạng của bêtông chịu nén đơn trục 58

Hình 3.8 Đường cong quan hệ ứng suất và biến dạng đơn trục - 61

Hình 3.9 Mat phá hủy trong không gian ứng suất chính - 2-5552 s52 63Hình 3.10 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của cốt thép -+5¿ 64Hình 3.11 Mô hình hóa 1/4 mẫu sàn thí nghiệm uốn điển hình U360-B trongANSY'S Loe - 66

Hình 3.12 Mô hình hóa 1/2 mau sàn thí nghiệm cat điển hình U360-S trongANSY'S Loe - 66

Hình 3.13 Quan hệ giữa chuyên vị giữa nhịp và số lượng phân tử khi khảo sátsự hội tụ của mâu SŠ280-B ÏÌ c c1 111.11 11 vn vn rrg 67Hình 3.14 Quan hệ giữa ứng suất lớn nhất giữa nhịp và số lượng phân tử khikhảo sát sự hội tụ của mâu SŠ280-B Ì -ccnn nen 68Hình 3.15 Chia lưới các mẫu sàn đặc - + k3 8v cv cv 69Hình 3.16 Chia lưới các mẫu sàn đặc U-Boot -.- 6s s23 x33 v23 E3 vvscei 69Hình 3.17 Khai báo điều kiện biên của mẫu nhóm 1 điển hình - 70

Hình 3.18 Chuyến vị của mô hình khi bản thép g6i không được phép xoay 70

Hình 3.19 Chuyến vị của mô hình khi bản thép gối được phép xoay 70

Hình 3.20 Kiéu phá hoại của mẫu U220-B1 theo kết quả thí nghiệm 75

Hình 3.21 Kiểu phá hoại của mẫu U220-B1 theo kết quả mô phỏng 75

Hình 3.22 Trường chuyền vị trong mẫu U220-B L - 52 s+c+ccszxsrece2 75Hình 3.23 Kết quả phản lực tại các nút của mẫu U220-B1, đơn vị (N) 75

Hình 3.24 Kiéu phá hoại của mẫu U280-B1 theo kết quả thí nghiệm 75

Hình 3.25 Kiểu phá hoại của mẫu U280-B1 theo kết quả mô phỏng 75

Hình 3.26 Trường chuyền vị trong mẫu U280-B L - 52 5+c+cccs+xsrsce2 76Hình 3.27 Kết quả phản lực tại các nút của mẫu U280-B1, đơn vị (N) 76

Hình 3.28 Kiểu phá hoại của mẫu U360-B1 theo kết quả thí nghiệm 76

Hình 3.29 Kiểu phá hoại của mẫu U360-B1 theo kết quả mô phỏng 76

Hình 3.30 Trường chuyền vị trong mẫu U360-B l - 52 5cc+cccecxsrce2 76Hình 3.31 Kết quả phản lực tại các nút của mẫu U360-B1, đơn vị (N) 76

Hình 3.32 Kiểu phá hoại của mẫu U280-B1 theo kết quả thí nghiệm 77

Danh mục hình vẽ 1XHinh 3.33.

Hinh 3.34.Hinh 3.35.Hinh 3.36.Hinh 3.37.Hinh 3.38.Hinh 3.39.Hinh 3.40.Hinh 3.41.Hinh 3.42.Hinh 3.43.Hinh 3.44.Hinh 3.45.Hinh 3.46.Hinh 3.47.Hinh 3.48.Hinh 3.49.Hinh 3.50.Hinh 3.51.Hinh 3.52.Hinh 3.53.Hinh 3.54.Hinh 3.55.Hinh 3.56.Hinh 3.57.Hinh 3.58.Hinh 3.59.Hinh 3.60.Hinh 3.61.Hinh 3.62.Hinh 3.63.Hinh 3 64.Hinh 3.65.Hinh 3.66.Hinh 3.67.

Kiểu pha hoại của mau S280-B1 theo kết quả mô phỏng T7Trường chuyền vị trong mẫu S280-B L ¿sex veEsEseeeeeeeeed T7

Kết quả phản lực tại các nút của mẫu S280-B1, đơn vị (N) 77

Kiểu phá hoại của mẫu U220-B2 theo kết qua thí nghiệm 78Kiểu phá hoại của mẫu U220-B2 theo kết quả mô phỏng - 78Trường chuyền vi trong mẫu U220-B2 ¿+ xxx £eEeEsreeeeeeeed 78

Kết quả phản lực tại các nút của mẫu U220-B2, đơn vị (N) 78

Kiểu phá hoại của mẫu U280-B2 theo kết quả thí nghiệm 79Kiểu phá hoại của mẫu U280-B2 theo kết quả mô phỏng 79Trường chuyền vị trong mẫu U280-B2 - + xxx c£eEsEsreeeeeeced 79

Kết quả phan lực tại các nút của mẫu U280-B2, don vị (N) 79

Kiểu phá hoại của mẫu U360-B2 theo kết quả thí nghiệm 79Kiểu phá hoại của mẫu U360-B2 theo kết quả mô phỏng 79Trường chuyền vị trong mẫu U360-B2 - + + xxx £eEsEereeeeeeced S0

Kết quả phản lực tại các nút của mẫu U360-B2, don vị (N) S0

Kiểu phá hoại của mẫu S280-B2 theo kết quả thí nghiệm - S0Kiểu phá hoại của mẫu S280-B2 theo kết quả mô phỏng S0Trường chuyền vị trong mẫu S280-B2 -G- + + SE cx cv veEsEsrereeeeeed S0

Kết quả phản lực tại các nút của mẫu S280-B2, đơn vị (NÑ) 80

Các vết nứt xuất hiện ở vi trí giữa hộp U-Boot của mẫu U280-BI 82Trường ứng suất kéo của bê tông trong mẫu U280-B[ -5-«¿ 82Các vết nứt xuất hiện ở vi trí giữa hộp U-Boot của mẫu U360-B2 82Trường ứng suất kéo của bê tông trong mẫu U360-B2 5-5¿ 82Quan hệ giữa luc và chuyển vị của mẫu U220-B 1 -c + + s sex se se: S3Quan hệ giữa lực và chuyển vị của mẫu U280-B 1 + s se sssss se: S3Quan hệ giữa lực và chuyển vị của mẫu U360-B 1 + s se sssss se: S3Quan hệ giữa lực và chuyền vị của mẫu S280-B[ - -s5scs¿ 83Quan hệ giữa lực và chuyển vị của mẫu U220-B2 -cscesssssssss se: S3Quan hệ giữa lực và chuyển vị của mẫu U280-B2 -c + + s se sex se: S3Quan hệ giữa lực và chuyển vị của mẫu U360-B2 -c + + s se se s se: 84Quan hệ giữa lực và chuyền vị của mẫu S280-B2 oo ceeseseseseeeeeeeeees 84Quan lực và chuyển theo kết quả thí nghiệm và mô phỏng 84Biên dạng của cốt thép trong mẫu U220-B l 2 s+s£sE+x+xeeeecxd S7Biến dạng của thanh thép 014 trong mẫu U220-B L 5-2-s5¿ 87Biên dang của cốt thép trong mau U280-B1

Hình 3.66.Hình 3.69.Hình 3.70.Hình 3.71.Hình 3.72.Hình 3.73.Hình 3.74.Hình 3.75.Hình 3.76.Hình 3.77.Hình 3.76.Hình 3.79.Hình 3.80.Hình 3.81.Hình 3.82.Hình 3.83.Hình 3.84.Hình 3.85.Hình 3.66.Hình 3.87.Hình 3.88.Hình 3.69.Hình 3.90.Hình 3.91.Hình 4.1.Hình 4.2.Hình 4.3.Hình 4.4.Hình 4.5.

Biến dạng của thanh thép 014 trong mẫu U280-B L 5-55¿ S7Biên dạng của cốt thép trong mẫu U360-B2 2 s+£sE+x+xeeeeced S7Biến dạng của thanh thép 0114 trong mẫu U360-B2 ¿-s5¿ 87Quan hệ giữa luc và biến dạng của cốt thép trong dam gân của mau

Quan hệ luc và bién dạng cốt thép trong dầm gan giữa kết quả 89

Trường biến dạng của bê tông trong mẫu U220-B [ s+s+scsẻ VITrường biến dang của bê tông trong mẫu U280-B[ - +s+ss¿ 0ỊTrường biến dạng của bê tông trong mẫu U360-B [ - - +s+ss¿ 92Trường biến dang của bê tông trong mẫu S280-B1 - -ss¿ 92Trường biến dang của bê tông trong mẫu U280-B2 - - +s+scs¿ 92Trường biến dang của bê tông trong mẫu S280-B2 - s5ss¿ 92Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông của U220-B1 oo 92Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông của U280-BL[ 92

Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông của U360-B[ 93

Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông của U220-B2 93

Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông của U280-B2 93

Quan hệ giữa lực và biến dạng của bê tông của U360-B2 93

Quan hệ ứng suất bién dang của bêtông và thép - ¿5s sc+c+eseseced 96Biéu đồ ứng suất, biên dang và biéu đồ ứng suất tương đương 96

Biéu dé ung suất va bién dang cua tiết diện đặt cốt đơn - 97

So dé ung suất bién dang cua bai toan tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 101Xác định chiều rộng tính toán của bản cánh -« «<< <<<<<cc<cssssss 102

Danh mục hình vẽ XIHình 4.6.

Hình 4.7.Hình 4.8.Hình 4.9.Hình 4.10.Hình 4.11.

Sơ đồ ứng suất dé tính tiết diện chữ TT -5- + 25252 522s+£+£s£zcszeceee 103Sơ đồ tính mẫu sàn S280-B1 - 5tr 105Mặt cắt ngang và diện tích mặt cắt ngang tương đương - 105So đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật 5-5252 552s+c+zsczezeceee 107Mặt cắt ngang và diện tích mặt cắt ngang tương đương 108Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ T - ¿5555 c+c+cz£ecEctsrsrrsrereee 110

Bảng 2.1.Bảng 2.2Bảng 2.3Bảng 2.4Bảng 2.5.Bang 2.6.Bang 2.7.Bang 2.8.Bang 2.9.Bang 3.1.Bang 3.2.Bang 3.3.Bang 3 4.Bang 3.5.Bang 3.6.Bang 3.7.Bang 3.8.Bang 3.9.Bang 3.10.Bang 3.11.Bang 3.12.Bang 3.13.Bang 3.14.Bang 3.15.Bang 3.16.Bang 3.17.Bang 3.18.Bang 3.19.Bang 4.1.Bang 4.2.Bang 4.3.Bang 4.4.

DANH MUC BANG BIEU

Bang cấp phối bêtông cấp độ bền B25(M350) ccccscecssesseesesseseseeseseseeeees 10Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông cecececsccssessesesessesssessesesessesesesseseeeeees 11Kết quả thí nghiệm ché mẫu bê tong c.cccecscccssessesesessesesessesesessesesesseseeeeees IIKết quả thí nghiệm kéo thép - ¿+ 52 ©++E+S££E+E+E£EcEeErxrrerererree 12Các thông số kỹ thuật của các mẫu ¿+ - + 2+2 £+x+Ez£e+x+xereceee 14

Các thông số kỹ thuật của cảm biến điện trở đo bién dạng bê tông 23

Các thông số kỹ thuật của cảm biến điện trở đo bién dạng thép 24

Bảng tong hợp kết quả thí nghiệm uốn các mẫu sàn nhóm 1 (L/d >8) 29

Bảng tong hợp kết quả thí nghiệm uốn các mẫu sàn nhóm 2 (L/d < 8) 30

Các loại phan tử được sử dụng trong mô hình ¿2-25 2555: 54Các hang số thực đối với các phan tử bê tông - ¿-¿ 5525555: 56Các hang số thực đối với các phan tử cốt thép Link 8 . 57

Quan hệ ứng suất biến dạng của bê tông -2 5552 s+s+scscs+2 60Mô hình vật liệu của cốt 0P 64

Mô hình vật liệu của các bản thép - (<< 11 1 ng 34 65Các tuỳ chọn cơ bản trong phân tích tĩnh phi tuyến eee 71Tiêu chuẩn hội tu -G- E3 53911 1E 111915111 E121 E1 rrrei 72Kích thước của các DUGC TẢI - s0 HH ng re 73Tóm tắt kết quả mô phỏng các mẫu sàn nhóm I - +: 77Tóm tắt kết quả mô phỏng các mẫu sàn nhóm 2 - 2-55 +: 81So sánh chuyển vị của các mẫu thuộc nhóm - 2s ss+s£+x+s£sš S5

So sánh lực giới hạn của các mẫu thuộc nhóm l 2s +sc+x+s£+ S5

So sánh chuyển vị của các mẫu thuộc nhóm 2 s2 +s+ss+s£+x+s££š 86

So sánh lực giới han của các mẫu thuộc nhóm 2 - 5 +s++x+s£+ 86

Biến dạng trong thép dầm gân thuộc nhóm L - 55+: 90Biến dạng trong thép dầm gân thuộc nhóm 2 . 2-+ 5 2555: 90Biến dạng bê tông thuộc nhóm L_ 2- - 2 2 2+s+£+£+£££££+£zEzcze 93Biến dạng bê tông thuộc nhóm 2 - ¿2-2-2 2 2+2+E£E+E+££E£E£EzEzcze 94Kết quả tính toán theo EC 2 ¿22-52 SE2E+EE E23 E232 EEEErkrrrreee 111So sánh giá trị lực gây nứt đầu tiên . + 555252 sccsecszesrered 112So sánh chuyên vị ứng với lực gây nứt đầu tiên -5-s+: 112So sánh tai trong GiGi hạn - << 0 0n ng 113

Biến dạng trong thanh thép chịu nénBiến dạng trong thanh thép chịu kéoBiến dạng của bê tông

Biến dạng của bê tông ở mép ngoài cùng của tiết diệnBiến dạng của thép ứng với sự chảy dẻo đầu tiênBiến dạng cực hạn của bê tông (£_„ =3.5%, )Biến dang của bê tông (€,,, = 24)

Mô đun hàn hồi của bê tôngMô đun hàn hồi của thépChiều cao của tiết diệnBê rộng tiét diệnKhoảng cách từ mép chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm của nhóm thépchịu kéo A,

Khoảng cách từ trọng tâm nhóm thép vùng nén đền mép ngoài cùng chịunén của tiêt diện

Chiều cao vùng chịu nén thực của tiết diệnChiều cao vùng chịu nén thực cua tiết diện ở trạng thái cần băngChiêu cao vùng chịu nén tính toán của tiết diện, khoảng cách cốt đaiMomen uốn

Lực catHệ số an toàn riêng phan của bê tôngHệ số an toàn riêng phan của thépHợp lực của vùng bê tông chịu nénHợp lực của vùng bụng bê tông chịu nén của tiết diện chữ THợp lực cua hai cánh bê tông chịu nén của tiết diện chữ THợp lực của vùng bê tông chịu nén ở trạng thái cân băngHợp lực của nhóm cốt thép vùng kéo

Khoảng cách giữa hai hợp lực F„ đến F,Khoảng cách giữa hai hợp luc Ƒ„„ đến Ƒ,Khoảng cách giữa hai hợp lực F., đến F,Khoảng cách giữa hai hợp lực F, đến F, ở trạng thái cân bangKhả năng chịu uốn của tiết diện

Khả năng chịu uôn của tiệt diện ở trạng thái can băng

Hàm lượng cốt thép tối thiểuHàm lượng cốt thép cân băngChiều cao của tiết diện chữ TBè rộng của bụng tiết điện chữ TBé rộng của tiết diện chữ TBé rộng tính toán của tiết diện chữ TBé rộng tính toán của cánh trái tiết diện chữ TBề rộng tính toán của cánh phải tiết diện chữ TKhả năng chịu momen của tiết diện chữ T ứng với trường hợp trục trunghòa đi qua mép dưới của bản cánh.

CHUONG 1.

TONG QUAN

1.1 — Giới thiệuSàn U-Boot là một loại sàn rỗng sử dụng các khối rỗng bằng nhựa tái chế, gọi là U-Boot, để thay thế cho vùng bê tông ít tham gia chịu lực của sàn Qua đó làm giảmtrọng lượng bản thân sàn Sàn U-Boot là loại sàn không dầm nên tạo được không gianrộng, có khả năng vượt nhịp lớn, giảm tải trọng truyền xuông móng.

U-Boot được sản xuất từ nhựa tái chế, đồng thời được tính toán để chịu được tảitrọng ban thân của bê tông, tải trọng trong quá trình thi công, nên hộp U-Boot khôngbị dập vỡ (sức chịu tải của một hộp U-Boot khoảng 150kg) Hộp U-Boot còn đóng vaitrò như cốp pha để tạo khoảng rỗng trong sàn, mỗi hộp U-Boot đều có 4 chân hình cônvới chiều cao khoảng Sem đến 10cm tùy thuộc chiều cao U-Boot tương ứng, các chânhộp U-Boot được đặt trực tiếp lên cốp pha sàn, tạo nên khoảng hở cần thiết cho phépbê tông lap đầy khoảng hở giữa cốp pha sàn và mặt đáy U-Boot

Ngoài ra các hộp U-Boot được liên kết với nhau bởi các thanh liên kết bằng nhựa.Các thanh này có thé điều chỉnh dé dàng dé tạo ra khoảng hở cần thiết giữa các hộp U-Boot với nhau Các khoảng hở này tạo ra một hệ thông dầm gân trực giao trong sàn U-Boot.

Hiện nay có 2 loại hộp U-Boot thông dụng là hộp U-Boot đơn và hộp U-Boot kép.Mỗi loại hộp có các chiều cao khác nhau phù hợp với từng mục đích sử dụng và đápứng các yêu cầu thiết kế Cau tạo của sàn U-Boot điển hình, các loại hộp U-Boot cũngnhư phụ kiện đi kèm được thé hiện ở Hình 1.1

Tổng quan 2

1.21.2.1

Hình a Loại U-Boot don Hinh b Loai U-Boot kép

5,6,7,8,9,10); H26 + h(0, 5,6,7,8,9,10); H28 + h(0, 5,6,7,8,9,10).Tat cả các hộp U-Boot đều có kích thước ngang và dọc ở mặt đáy déu là52cmx52cm.

Các U-Boot được lắp đặt cạnh nhau với khoảng hở được chiều chỉnh bangthanh nhựa liên kết giữa 2 U-Boot

Giữa 2 U-Boot tạo thành một hệ dầm trực giao theo 2 phương, các dầm nàyđược bô trí côt dọc và côt đai (nêu có).

1.2.2 Ưu và nhược điểm sàn U-Boot

a. Ưu điểm

Do là sàn phăng không dầm, nên với cùng chiều cao, công trình có khả năng

tăng thêm tầng, bồ trí kiến trúc linh hoạt hơn khi sử dụng

Nhờ giảm trọng lượng bản thân của sàn nên có khả năng vượt nhịp lớn.Thuận tiện trong việc phan bố mặt băng cột vì số lượng cột giảm.Do tải trọng truyền xuống cột giảm nên tiết diện cột được tối ưu.Do trọng lượng sàn và cột giảm nên tải trọng truyên xuông móng giảm Giảmkích thước móng do vậy giảm công tác đào đất

Trọng lượng bản thân sàn và cột giảm nên giảm khối lượng tham gia dao độngdân đền giảm tải trọng động dat.

Do đặc tính câu tạo rông của sàn U-Boot nên hạn chê việc truyên âm qua sàn,cải thiện khả năng cách âm.

An toàn cao khi xây ra cháy.Vận chuyên rât thuận lợi và không cân các thiệt bị vận chuyên và nâng hạphức tạp.

Cách nhiệt tốt, đặc biệt rất thích hợp đối với các tầng áp mái.Nhược điểm

Do kích thước đáy hộp 52cmx52cm là khá lớn nên việc bê tông lắp day hếtphía dưới đáy hộp là khá khó khăn do vậy cần đồ bê tông với độ sụt lớn

Vì chỗ tiếp giáp giữa thành và cánh tạo thành những góc vuông, cho nên khảnăng chịu ứng suất cục bộ ngay chỗ tiếp giáp này không được tốt

Không thích hợp cho các khu vực có tính thắm cao.Khó khăn trong việc đầm phan bê tông phía dưới mặt đáy U-Boot

Tổng quan 41.3 Tình hình nghiên cứu sàn U-Boot

1.3.1 Tinh hình nghiên cứu trên thé giớiTrước đây hau hết các công trình xây dựng đều sử dụng các loại sàn đặc bê tôngcốt thép truyền thống Loại sàn này có ưu điểm độ cứng uốn và cắt lớn, chịu được tảitrọng lớn, khả năng chống chảy cao, khó tham Tuy nhiên, do trọng lượng ban thânlớn nên tốn kém chỉ phí, làm tăng tải trọng truyền xuống móng, dao động mạnh khi cóđộng đất xây ra và đặc biệt chiếm khá nhiều không gian hữu ích

Một công nghệ mới được coi là giải pháp cho van dé này là công nghệ xây dựngbăng tam kết câu 3D Tâm kết cấu 3D cơ bản là sản phẩm nhẹ, được sản xuất từ sắt vàmút xốp polysterene là chế phẩm của dầu mỏ được phủ bê tông Khung sườn của tamkết cầu tạo thành cấu trúc không gian 3 chiều được chế tạo từ thép kéo nguội, đườngkính từ 2 - 3,8mm và được đan thành lưới với mật độ 6 lưới là 52mmx50mm tạo nênđộ cứng chắc và 6n định cho tam Công nghệ tam 3D có các ưu điểm như nhẹ, chi phíthấp do sử dụng vật liệu trong nước, tổ chức sản xuất công nghiệp, cách âm tốt, lắpdựng nhanh Tuy nhiên loại sàn này cũng có nhiều khuyết điểm như độ cứng theophương ngang kém, chống cháy thấp, dễ thắm, không linh hoạt trong thiết kế kiến trúcvới nhiêu góc cạnh, dê bị nứt đặc biệt môi nôi giữa sàn với dâm và cột.

Sàn rỗng lần đầu tiên ra đời vào những năm 1950 nhằm khắc phục các khuyết điểmcủa sản đặc truyền thông, sàn rỗng này ban dau là sàn làm việc một phương, sàn đượclắp ghép từ các tam panel rỗng, với các 16 rỗng hình lăng trụ Do các tâm sàn này đượcđúc sẵn nên rút ngăn thời gian thi công và giảm được chi phí Tuy nhiên, loại sàn nàykhông mang tính linh hoạt cao bởi vì thực tế đa số các san đều tôn tại các 6 sàn làmviệc 1 phương và 2 phương đồng thời Khó khăn của loại sàn này là van dé giải quyếtmôi nối liên kết giữa sàn, dầm và cột Độ cứng tổng thé của kết cấu không cao Dovậy, dé cải tiễn các khuyết điểm của sàn rỗng lắp ghép một số loại sàn rỗng 2 phương.đồ toàn khối và có trọng lượng nhẹ đã ra đời Các sàn rỗng 2 phương trên thế giới hiệnnay bao gôm các loại sàn như sau:

Sàn Cobiax: xuất hiện đầu tiên ở Thụy Sĩ (1980) sử dụng bóng dẹt được đặt

trong khung cốt thép như được thé hiện trong Hình 1.2 Sàn này tạo ra những16 rong hinh 6 van do vay rất có tác dụng trong việc làm tăng khả năng chịu

ứng suât cục bộ Cũng do các cạnh của bóng nhựa dạng ô van nên tạo ra cácdâm gân có các cánh chịu nén rât rộng làm cho sàn làm việc gân giông với sànđặc truyện thông, đông thời với độ nghiêng của bóng ở chân làm cho bê tôngdễ dàng lèn chặt và lắp day phan sàn phía dưới các bóng nhựa.

Hình 1.2 Sàn Cobiax7 San Bubble Deck: xuất hiện vào khoảng nam 1990 (Dan Mach), su dụng bóng

tròn và sau này có nhiều nghiên cứu xét đến ảnh hưởng của hình dạng và kíchthước của bóng đến khả năng chịu lực của sàn rỗng và dé xuất sử dụng bóngdẹt Sàn Bubble Deck được thể hiện như trong Hình 1.3 Đối với sàn Cobiaxdo bóng nhựa có mặt trên và mặt dưới là những mặt phăng cho nên chưa pháthuy được hết khả năng chịu lực của sàn, các bóng nhựa dé bị lệch vị trí SànBubble Deck có ưu thé hơn là do các cạnh tròn déu, tạo ra các sườn gân có cácvom làm tăng khả năng chịu lực của sàn làm cho sàn làm việc gan voi san dactruyền thong, đồng thời với hình dạng tròn đều của các bóng làm cho bê tôngdễ dàng lap day phan sàn phía dưới

Tổng quan 6

Sàn U-Boot: xuất hiện vào khoảng năm 2001 (Ý), hệ sàn bao gồm thép lớptrên thép lớp dưới, thép dầm gân và các hộp U-Boot Sàn U-Boot như đượcthể hiện trong Hình 1.4 Hai loại sàn rỗng Cobiax và Bubble Deck chưa tiếtkiệm bê tông tối đa, vận chuyển khá khó khăn, do tiết diện kín của các bóngnhựa nên sàn dễ bị tích nhiệt và gây cháy nỗ, các bóng nhựa này chỉ phục vụcho việc làm sàn không ứng dụng cho các loại móng như móng bè, móng hộp.

Hình 1.4 Sàn U-BootSàn Airdeck: xuất hiện vào khoảng 5 2003 (Bi), hệ sàn bao gồm các khốinhựa, hệ thống ống thông khí Sàn Airdeck như được thé hiện trong Hình 1.5.Sàn Airdeck ứng dụng trong các công trình có yêu cầu cao về thông gió, đặcbiệt trong các nhà máy khu Công nghệ cao, đòi hỏi nhiệt độ luôn ôn định Sànnày bao gdm một hệ thông các đường ống đặc trực tiếp trong sàn, các chất lưuđược bơm vao và hút ra đê làm mát các căn phòng.

Về việc nghiên cứu khả năng chịu cat và uốn của các loại sàn rỗng 2 phương đãđược một số tác giả nghiên cứu như Sergiu Calin et al (2009) [1] đã nghiên cứu khanăng chịu uốn, cắt, xuyên thủng và tính kinh tế của sàn Bubble Deck Theo nghiên cứunay độ cứng uốn của sàn rỗng Bubble Deck là gần giống như san đặc, tuy nhiên khanăng chống cắt thấp hơn sàn đặc, trong thiết kế có thé lay khả năng chịu cắt của sànrong băng 0.6 lân kha năng chịu cat cua sàn đặc.

Tác giả Amer M Ibrahim (2013) et al [2] cũng nghiên cứu khả năng chịu uốn vàcắt của sàn rỗng Bubble Deck với các đường kính bóng và chiều dày sàn khác nhau,nghiên cứu này kết luận rằng với ty số đường kính bóng và chiều day san dao động từ0.1 đến 0.64 thì khả năng chịu tải ở trạng thái cực hạn của sàn rỗng và sàn đặc là gânnhư nhau Khi tỷ số này tăng lên khoảng 0.8 thì khả năng chịu lực của sàn rỗng giảmkhoảng 10%.

Đối với tác giả Stefan Vörös (201 1) [3] đã thực hiện phân tích thực nghiệm và so

sánh khả năng chịu lực của các loại sàn rỗng khác nhau như Bubble Deck và U-Boot

hộp đơn 52cmx52cmxl6em, nhưng chỉ với một cấp độ bên bê tông là C25/30 và cũngkết luận rằng khả năng chịu uốn của các loại sàn là gần như nhau Hay như tác giả AdeSri Wahyuni (2009) [4] cũng đã thực hiện nghiên cứu quá trình lan truyền vết nứt củadầm và sàn được chèn các khối vật liệu nhẹ và đã kết luận răng hình dạng của các khốichèn (bằng nhựa) ảnh hưởng đáng ké đến quá trình lan tryén vết nứt cũng như các kiểunứt của san.

Tổng quan 8Các nghiên cứu về lý thuyết thiết kế sàn rỗng Bubble Deck đã được tác gia TinaLai (2010) [5] dé xuất va được kiểm chứng băng thực nghiệm bởi tác giả Sergiu Calin(2010) [6] đều kết luận răng khả năng chịu uốn của sàn rỗng Bubble Deck chỉ bằng80% đến 90% lần sàn đặc, khả năng chịu cắt chỉ bằng 60% đến 70% sàn đặc Tác giảL.V.Hai et al.(2013) [7] tiễn hành phân tích thực nghiệm san Bubble Deck su dụngbóng đẹt cải tiễn đã kết luận rằng khả năng chịu lực của sàn sử dung bóng det cao hơntừ 6% đến 11% so với khi sử dung các bóng tròn truyền thong, bên cạnh đó diện tíchbóng nhựa cũng giảm tương ứng khoảng 27% Ngoài ra, các kết quả thí nghiệm cũngcho thay sàn sử dụng bóng det chịu lực cat tốt hơn so với sàn bóng tròn.

1.3.2 Tinh hình nghiên cứu trong nướcHiện nay tại Việt Nam việc nghiên cứu sàn U-Boot chưa được thực hiện, mặt dùcông nghệ này đã được triển khai và áp dụng ở một số công trình như: nhà ở hộ giađình quy mô 4 tầng, tổng diện tích 987m”, Long Biên-Hà Nội; Nhà vườn Ninh Hiệp,diện tích sàn điển hình 95m”, 2 tầng, Loại U-Boot su sung: H10+5, tong dién tich sudung U-Boot là 190m’; Biệt thự Xuân La - Tây Hồ - Hà Nội, diện tích san điển hình120m”, 1 tang ham + 3 tầng nỗi, loại U-Boot sử sung: H10+5 và H13+5, tổng diện tíchsử dụng U-Boot la 198m“ Dau năm 2012 Công ty TNHH Xây dựng Lam Pham (LPC)đã chính thức hợp tác với Daliform Group Srl và trở thành nhà phân phối độc quyềncác sản phâm của Daliform Group Srl, chịu trách nhiệm về tư van, thiết kế và cung cấptại Việt Nam.

Nghiên cứu gần đây nhất của tác giả Văn Đình Hưng (2013)[8] về sàn rỗng BubbleDeck sử dụng bóng tròn và bóng det cải tiến được xem là khá gần gũi với sàn U-Boot.Theo tác giả này thì khả năng chịu uốn của sàn Bubble Deck giảm khoảng 6% so vớisàn đặc truyền thông Tuy nhiên, tiết kiệm được lượng bê tông khoảng 26% so với sànđặc.

Mặc dù đã được ứng dụng ở Việt Nam trong thời gian gân đây Tuy nhiên, vầnchưa có nhiêu tác giả nghiên cứu về loại sàn U-Boot này Do đó, đây là một đê tàitương đôi mới và có tính ứng dụng cao và đây là đôi tượng nghiên cứu của Luận vănnày.

1.4 Mục tiêu và nội dung nghiên cứuMục tiêu chính của Luận văn này là nghiên cứu khả năng kháng uốn của sàn U-Boot chịu tác dụng của tải trọng tĩnh Đưa ra một số kiến nghị khi tính toán sàn U-Boot theo Eurocode 2 Các van dé nghiên cứu cụ thé trong Luận văn này bao gồm mộtsô nội dung như sau:

7 Phân tích thực nghiệm san U-Boot." Sử dụng phần mềm ANSYS 12.0 dé mô phỏng các mẫu sàn U-Boot." Đề xuất một số yêu cầu khi tính toán sàn U-Boot theo Eurocode 2." Xét ảnh hưởng của các chiều cao hộp U-Boot khác nhau đến khả năng kháng

uốn của sàn U-Boot." So sánh kết quả tính toán theo Eurocode 2, kết quả mô phỏng bằng ANSYS

12.0 và kết quả có được từ thực nghiệm Từ đó đưa ra các kết luận, kiến nghịvà hướng phát triển của công nghệ sàn U-Boot tại Việt Nam

1.5 Cau trúc luận vanNội dung trong Luận văn bao gôm các phân sau:

" Chương 1: Giới thiệu tổng quan về san U-Boot.7 Chương 2: Phan tích thực nghiệm sàn U-Boot." Chương 3: Mô phỏng sàn U-Boot bằng chương trình ANSYS 12.0." Chương 4: Tính toán sàn U-Boot theo Eurocode 2 và kiếm chứng kết quả.7 Chuong 5: Kết luận và kiến nghị

7 Tài liệu tham khảo: Trích dẫn các tài liệu liên quan phục vụ cho mục đích

nghiên cứu của đê tài." Phụ lục: các kết quả thí nghiệm và mô phỏng

Phân tích thực nghiệm sàn U-Boot 10

CHUONG 2.

PHAN TÍCH THỰC NGHIEM SÀN U-BOOT

Chương này đầu tiên trình bày vẻ vật liệu, cấu tạo của các mẫu và quy trình đúcmẫu cũng như bố trí thiết bị đo đạc và sơ đồ thí nghiệm Sau đó trình bảy kết quả xử lýsố liệu thu được từ thực nghiệm, đưa ra đánh giá và kết luận về các mẫu sàn thínghiệm.

2.1 — Vậtliệu

2.1.1 Bé tongCác mẫu sàn thí nghi ệm được chế tao từ bêtông thương pham của Công ty Holcim.Thành phan cấp phối bêtông gồm xi măng Holcim PCB 40, cát vàng có Môđun Mg =2, đá Ix2 có Dinax = 20 mm, nước máy sinh hoạt Bê tông có độ sụt 14 + 2 cm Địnhmức cấp phối vật liệu bê tông cấp độ bền B25(M350) được trình bày trong Bảng 2.1bên dưới.

Bảng 2.1 Bảng cấp phối bêtông cấp độ bền B25(M350)

Thành phan vật liệu Định mứcXi măng (kG) 455Cát vàng (m') 0.400

Đá dam (m’) 0.851Nước (lit) 200Bê tông được sử dung trong nghiên cứu nay chi sử dụng một cấp độ bên B25 tươngđương M350 cho tất cả các mẫu sàn thí nghiệm Tuy nhiên cường độ chịu nén và chịukéo của bê tông được kiểm tra lại trước khi tiến hành thí nghiệm, các giá trị này đượcsử dung trong mô phỏng Do đặc thù của sàn U-Boot, bê tông rất khó đi vào lắp daykhoảng hở phía dưới hộp U-Boot nên bê tông cần phải đảm bảo tính đồng đều và có độlưu động cao, nên để đúc các mẫu sàn đảm bảo chất lượng cần sử dụng bê tông thươngphẩm, với độ sụt 14+ 2cm Độ sụt này được kiểm tra tại hiện trường trước khi đô

Sau khi kiểm độ sụt, mác bê tông đạt yêu cau thi bắt đầu tiễn hành lay 4 tổ mẫu,mỗi tổ mẫu bao gồm 3 viên mau lập phương kích thước 15cmx15cmx15cem dé kiểmtra lại cường độ bê tông yêu cầu; 2 tổ mẫu dùng để thí nghiệm xác định cường độ chịunén và 2 tổ mẫu dùng để xác định cường độ chịu kéo của hai nhóm mẫu thí nghiệmuốn khác nhau Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén và chịu kéo của các mẫu bêtông được thể hiện trong Bảng 2.2 và Bảng 2.3 bên dưới.

Bảng 2.2 Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tôngKích thước Cường độ chịu nén

Kí hiệu (cm) (MPa) Ghi chú

C-1 15x15x15 50 Mau nhóm |C-2 15x15x15 52 Mau nhóm |C-3 15x15x15 51 Mau nhóm |Gia tri trung binh 51

C-4 15x15x15 54.0 Mau nhóm 2C-5 15x15x15 45.6 Mau nhóm 2C-6 15x15x15 49.0 Mau nhóm 2Gia tri trung bình 49.5

Bảng 2.3 Kết quả thí nghiệm ché mẫu bê tông

Kíhiu Kíchthước Lựcpháhủymẫu Cường độchịu kéo Ghi chú

(cm) (KN) (MPa)

S-1 15x15x15 139.5 3.98 Mau nhóm |

S-2 15x15x15 145.2 4.14 Mau nhóm |

S-3 15x15x15 131.1 3.74 Mau nhóm |Gia tri trung binh 4.00

S-4 15x15x15 1714 4.89 Mau nhóm 2

S-5 15x15x15 117.1 3.34 Mau nhóm 2S-6 15x15x15 144.9 4.13 Mau nhóm 2Gia tri trung bình 4.12

Phân tích thực nghiệm sàn U-Boot 122.1.2 Cốt thép

Cốt thép sử dụng trong các mẫu sàn là thép Pomina, trong nghiên cứu này chỉ sửdụng 2 loại cốt thép là tròn tron đường kính 8mm, mác thép SD295 và loại thép gânđường kính 14mm, mác thép SD390 Tương ứng với mỗi loại ta lay 3 mẫu để tiếnhành thí nghiệm kéo xác định cường độ chịu kéo của thép Gidi hạn chảy và giới hanbên của mỗi loại cốt thép được xác định theo giá trị trung bình của 3 mẫu Kết quả thínghiệm các mẫu thép được thể hiện trong Bảng 2.4 bên dưới

Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm kéo thépKíhiệu Đườngkính Giớihạnchảy Giới hạn bền Biến dạng chảy

(mm) (MPa) (MPa) (%o)8-1 8 329 560 1.658-2 8 332 550 1.668-3 8 296 460 1.48Gia tri trung binh 319 523 1.6014-1 14 464 550 2.3214-2 14 472 560 2.3614-3 14 468 560 2.34Gia tri trung bình 468 557 2.34

2.1.3 Hộp U-Boot và phụ kiện

Trong nghiên cứu này sử dụng 3 loại U-Boot khác nhau, tất cả đều là hộp đơn, 3loại đó lần lượt là H10, H16 và H24; tat cả đều có kích thước mặt đáy là 52cmx52cm.Với các chiều cao lần lượt là 10cm (chân 5cm), 16cm (chân 5cm) và 24cm (chân 9cm)tương ứng Trên Hình 2.1 chỉ ra các loại hộp U-Boot được sử dụng trong nghiên cứunày.

Hình 2.1 Các hộp U-Boot được sử dung trong thí nghiệm.

2.2 Các mẫu sàn thí nghiệm2.2.1 Ki hiệu các mau san

Như đã nói ở trên mục tiêu của Luận văn này là thí nghiệm khả năng chịu uốn của sànU-Boot Tổng số mẫu dé tiễn hành thí nghiệm là 8 mẫu được chia thành 2 nhóm dựa vàotỷ số giữa nhịp và chiều dày sàn (L/d > 8 hoặc L/d < 8) Nhóm 1 gồm bốn mẫu có kíchthước dài rộng là 3400mmx1390mm và chiều dày thay đổi theo chiều cao của hộp U-Bootđược sử dụng, trong đó có một mẫu sàn đặc dùng để đối chung; nhóm 2 gom 4 mẫu cókích thước dài rộng là 1900mmx1390mm và chiều dày cũng thay đổi theo chiều cao củahộp U-Boot được sử dụng, trong đó cũng có một mẫu sàn đặc Kí hiệu các mẫu sàn cũngnhư ý nghĩa của các kí hiệu này được cho trong Bang 2.5 bên dưới.

Kí hiệu các mẫu san được hiểu như sau: kí tự chữ dau tiên chỉ loại sàn — đặc (S) hoặcU-Boot (U), tiếp theo là các kí tự số chỉ chiều dày sàn, kí tự chữ tiếp theo chỉ mục đích thínghiệm — uốn (B), kí tự số tiếp theo chỉ số thứ tự của nhóm mẫu L là nhịp tính toán (L =3100mm) và d là chiều cao mẫu

Phân tích thực nghiệm sàn U-Boot14

Bảng 2.5 Các thông số kỹ thuật của các mẫuKí hiệu

Ty số L⁄d Sô lượng

mâuThi nghiệm kha năng chịu uốn của sàn U-Boot thuộc nhóm mẫu | (L/d >8)

U220-BI 3400x1390x220 H10 M350 14.1 lU280-B1 3400x1390x280 H16 M350 11.1 1U360-B1 3400x1390x360 H24 M350 8.6 |S280-B1 3400x1I390x280 280mm M350 11.1 1Thi nghiệm kha năng chịu uốn của sàn U-Boot thuộc nhóm mẫu 2 (L/d <8)

U220-B2 1900x1390x220 H10 M350 73 |U280-B2 1900x1390x280 H16 M350 5.7 |U360-B2 1900x1390x360 H24 M350 4.4 lS280-B2 I900x1I390x280 280mm M350 5.7 |Tổng số mẫu 8

2.2.2 Cau tạo các mau sanViệc lựa chon kích thước cua các mâu san được căn cứ vào mục đích cua thinghiệm, chiều cao hộp U-Boot, khuyến cáo của nhà sản xuất hộp U-Boot cũng nhưđiều kiện thí nghiệm

a Nhóm mẫu thí nghiệm uốn thứ nhất (L/d > 8)Trong nghiên cứu này tất cả các mẫu thí nghiệm đều được bố trí hai thanh thép dọcphía dưới của dầm gân là $14 và hai thanh thép phía trên của dầm gân là $8, thép đai8 trong dam gân được bố trí đều với khoảng cách 150mm Thép lớp trên và lớp dướicủa các mâu sàn được bô trí $8a150 đêu theo hai phương Cau tạo của các mâu sànđược thé hiện như trong Hình 2.2 đến Hình 2.5

$82SS1

Phân tích thực nghiệm sàn U-Boot16

| g! 8 ~ 8

Việc bồ trí cảm biến điện trở đo biến dạng thép và bê tông được thể hiện như trongHình 2.2 đến Hình 2.5 Biến dạng thép được đo tai 2 vi trí ở giữa nhịp của các mẫusàn Vị trí thứ 1 đo biến dạng thép trong dầm gân được kí hiệu là SS (€)) và vi trí thứ 2được kí hiệu là SS2 (;) đo biến dạng thép sàn Mục đích của việc bồ trí này là theodõi sự ảnh hưởng lẫn nhau của thép dầm gân và thép sàn

Biên dạng bê tông được do tại 4 vi trí Một vi trí ở giữa nhịp và ở mặt trên của sankí hiệu là SS3 (€3), 3 vị trí còn lại được bồ tại mặt cắt đi qua giữa hộp U-Boot được kíhiệu lần lượt là SS4 (e4), SS5 (es), SS6 (Es) Mục đích của việc bố trí này là theo dõi bểrộng của cánh tham gia chịu nén, đôi với mâu sàn đặc thì chỉ can đo biên dạng bê tôngvà thép tại một mặt cắt Ở giữa nhịp như trong Hình 2.5 bên dưới

Phân tích thực nghiệm sàn U-Boot 18

T T—gẽ _ ic I —E_—- i

| Ï [ kê † j

Sh ,Oo ~ c

_315 | 520 |230| 520 Ca 7

_ 1900 7

Hình 2.7 Mẫu san U-Boot U280-B2

b8al 50/f

L bm 7

150/165 " 520 _ 230 a 520 ï 150

" 1600

_ 1900 _$§a150 $§a150

Lưng SC3 Ƒý 7

Wate

/ al 8

— —~= —: SS1SS2

315 | 520 | 230 | 520 | 315

_ 1900 s

Hình 2.8 Mẫu sàn U-Boot U360-B2

S2s1

Việc bố trí cảm biến đo biến dạng thép và bê tông được thể hiện như trong Hình2.6 đến Hình 2.9 Biến dạng thép được do tại 2 vi trí ở giữa nhịp của các mẫu sàn Vịtrí thứ 1 đo biến dạng thép trong dầm gân được kí hiệu là SSI(e€,) và vi trí thứ 2 đượckí hiệu là SS2 (e›) đo biến dạng thép sàn Mục đích của việc bồ trí này là theo dõi ảnhhưởng qua lại của thép dầm gân và thép sàn Biến dạng bê tông được do tại 1 vị trí ởgiữa nhịp kí hiệu là SS3 (£a).

20Phân tích thực nghiệm sàn U-Boot

$8a150

aan SC3

€ e * * v — ¥ w ¥ ¥ ¥ 4

oOcoœ

Ghép côp pha đê tạo hình các mâu sàn Kiêm tra kích thước của các ô saukhi đã lắp cốp pha.

Lắp đặt lưới thép lớp trên, các hộp U-Boot và lưới thép lớp dưới.Kiểm tra lại khoảng cách giữa các thanh thép, khoảng cách giữa các lớp théptrên và dưới, khoảng cách giữa các hộp U-Boot, độ lệch của các hộp U-Boot,chiều dày lớp bê tông bảo vệ

Pr

Hình 2.13 Lap đặt thép mau sàn Hình 2.14 Lap đặt hộp U-Bo

điển hình mẫu san điền hình

ot cho

Phân tích thực nghiệm sàn U-Boot 22Bước 8: Kiểm tra cốp pha, cốt thép và hộp U-Boot sau khi lắp đặt hoàn chỉnh.

Hình 2.15 Lap đặt cốp pha mẫu điển Hình 2.16 Lap đặt cốp pha mẫuhình nhóm I điển hình nhóm 2

Bước 9: Lap đặt cảm biến điện trở đo biến dạng thép theo đúng bản vẽ thiết kế

Hình 2.17 Lap đặt cảm biển điện trở Hình 2.18 Dán băng keo bảo vệđo biên dạng thép cảm biên điện trở đo biên dạng thépBước 10: Tiến hành đồ bê tông, sử dụng bê tông thương phẩm Kiểm tra độ sụt theo

yêu cầu 14+ 2cm , kiểm tra mác yêu cau M350 và lay 4 t6 mẫu có kích thước15cmx15cmx15cm.