Báo cáo nghiên cứu khoa học Tính toán sự hình thành khe nứt và độ võng của cấu kiện chịu uốn bê tông cốt thép

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG CỐT THÉP LÊ THỌ MẪN NGUYỄN TẤT TÙNG BIÊN HÒA, THÁNG 12/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG CỐT THÉP Sinh viên thực hiện : LÊ THỌ MẪN NGUYỄN TẤT TÙNG Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Quốc Thông BIÊN HÒA, THÁNG 12/2013 LỜI CẢM ƠN  Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thạc sỹ Nguyễn Quốc Thông, thầy đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho nhóm nghiên cứu chúng em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài. Đồng thời, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô giáo Khoa Kỹ Thuật Công Trình, Trường Đại học Lạc Hồng đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường. Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Công ty TNHH tư vấn thiết kế - xây dựng Kiến Việt Xanh ( số 19 Phạm Văn Thuận-Tân Tiến-Biên Hòa-Đồng Nai) đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã quan tâm giúp đỡ và động viên, khuyến khích chúng em trong suốt thời gian qua để chúng em hoàn thành đề tài được tốt hơn. Sinh viên Lê Thọ Mẫn Nguyễn Tất Tùng - MỤC LỤC  LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 1 3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 1 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1 PHẦN NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở lý thuyết và tính toán về khe nứt cho dầm BTCT theo TCVN 356-2005 2 1.1 Khái niệm về khe nứt 2 1.1.1 Tính toán về nứt 3 1.2 Đặc trưng hình học của tiết diện 4 1.2.1 Đặc trưng của tiết diện làm việc đàn hồi 4 1.2.2 Tiết diện có biến dạng dẽo 6 1.2.3 Tính toán gần đúng   8 1.3 Tính toán theo sự hình thành khe nứt thẳng góc 8 1.3.1 Cấu kiện chịu nén đúng tâm 8 1.3.2 Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, kéo lệch tâm 8 1.4 Bề rộng khe nứt thẳng góc 9 1.4.1 Công thức tính 9 1.4.2 Điều kiện kiểm tra 11 1.4.3 Xác định ứng suất   11 Chương 2: Cơ sở lý thuyết và tính toán về độ võng cho dầm BTCT theo TCVN 356-2005 13 2.1 Đại cương về tính toán độ võng 13 2.2 Độ cong và độ cứng chống uốn 14 2.2.1 Khái niệm về độ cong 14 2.2.2 Độ cong thành phần và độ cong toàn phần 15 2.2.3 Độ cong của cấu kiện không nứt 15 2.2.4 Độ cong của cấu kiện có khe nứt 16 2.2.5 Biểu đồ độ cong 18 2.2.6 Độ cứng chống uốn 19 2.3 Tính toán độ võng 20 2.3.1 Công thức tổng quát 20 2.3.2 Độ võng do uốn 20 Chương 3: Các thí dụ tính toán về khe nứt và độ võng cho dầm BTCT theo TCVN 356-2005 22 3.1 Bài toán 1: Tính toán cho dầm 2 đầu tựa(tính toán đối với cốt thép dọc loại CIII) 22 3.1.1 Số liệu ban đầu 22 3.1.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 22 3.1.3 Tính theo sự hình thành khe nứt 23 3.1.4 Tính bề rộng khe nứt 26 3.1.5 Tính độ võng của dầm 30 3.1.6 Xác định độ võng của dầm 35 3.1.7. Tính toán bề rộng khe nứt và độ võng của dầm theo từng tiết diện 35 3.2 Bài toán 2: Tính toán cho dầm 2 đầu ngàm (tính toán đối với cốt thép dọc loại CIII 40 3.2.1 Tính toán bề rộng khe nứt tại vị trí gối dầm 40 3.2.1.1 Số liệu ban đầu 41 3.2.1.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 41 3.2.1.3 Tính theo sự hình thành khe nứt ở tiết diện gối 42 3.2.2 Tính toán bề rộng khe nứt và độ võng tại vị trí giữa nhịp dầm 43 3.2.2.1 Số liệu ban đầu 43 3.2.2.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 43 3.2.2.3 Tính độ võng của dầm 44 3.2.2.4 Xác định độ võng của dầm 49 3.3 Bài toán 3: Tính toán cho dầm 2 đầu tựa (tính toán đối với cốt thép dọc loại CI) 51 3.3.1 Số liệu ban đầu 51 3.3.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 51 3.4 Bài toán 4: Tính toán cho dầm 2 đầu tựa (tính toán đối với cốt thép dọc loại CII) 52 3.4.1 Số liệu ban đầu 53 3.4.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 53 3.4.3 So sánh bề rộng khe nứt và độ võng của thép CI và CII 54 Chương 4: Các thí dụ tính toán về khe nứt và độ võng cho dầm BTCT theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-2008 55 4.1 Số liệu ban đầu 55 4.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 55 4.3 Tính theo sự hình thành khe nứt 56 4.4 Tính độ võng của dầm 57 4.5 Xác định hệ số độ võng của dầm 58 Chương 5: So sánh kết quả tính toán của TCVN 356-2005 và tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-2008 58 5.1 Kết quả tính toán bề rộng khe nứt và độ võng của cấu kiện dầm BTCT 58 5.1.1 Tính toán theo TCVN 356-2005 58 5.1.1.1 Bề rộng khe nứt của dầm 2 đầu tựa 58 5.1.1.2 Độ võng của dầm 2 đầu tựa 59 5.1.2 Độ võng của dầm 2 đầu tựa 59 5.1.2.1 Bề rộng khe nứt của dầm 2 đầu tựa 59 5.1.2.2 Độ võng của dầm 2 đầu tựa 59 5.2 So sánh kết quả của 2 tiêu chuẩn 60 Chương 6: Kết luận và kiến nghị 60 6.1 Kết luận 60 6.2 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT  TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TTGH1 Trạng thái giới hạn 1 BTCT Bê Tông Cốt Thép TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam BRKN Bề rộng khe nứt TC Tiêu chuẩn DANH MỤC BẢNG  Bảng 1: Kết quả sự thay đổi kích thước bề rộng khe nứt theo từng tiết diện 35 Bảng 2: Kết quả sự thay đổi độ võng theo từng tiết diện 36 Bảng 3: Kết quả bề rộng khe nứt theo từng mặt cắt bố trí cốt thép 38 Bảng 4: Kết quả độ võng theo từng mặt cắt bố trí cốt thép 39 Bảng 5: Bảng so sánh bề rộng khe nứt và độ võng của thép CI và CII 54 Bảng 6: Bảng so sánh kết quả của 2 tiêu chuẩn 60 [...]... chịu uốn bê tông cốt thép 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Khảo sát sự hình thành khe nứt và chuyển vị của cấu kiện chịu uốn - Trình bày cách tính toán khe nứt và chuyển vị thông qua phần mềm tính toán MathCad 3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp giải tích, phương pháp so sánh 4 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Sự hình thành và mở rộng khe nứt, chuyển vị của kết cấu bê tông cốt thép -... dài hạn và ngắn hạn  Cấp 3: Cho phép xuất hiện khe nứt ngắn hạn với bề rộng hạn chế cho phép xuất hiện khe nứt dài hạn với bề rộng hạn chế và 3 1.1.1 Tính toán về nứt : Tính toán về nứt thường gồm 2 vấn đề chính: theo sự hình thành khe nứt và theo độ mở rộng của khe nứt Ngoài ra đối với kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước còn có việc tính toán khép kín khe nứt Tính toán về sự hình thành khe nứt (không... Khi bê tông bị nứt = Khi bê tông đã bị nứt = , , lần lượt là biến dạng của mép bê tông chịu nén, mép bê tông chịu kéo khi chưa nứt và của cốt thép chịu kéo khi bê tông đã bị nứt Các biến dạng này được xác định phụ thuộc vào nội lực, kích thước hình học của tiết diện và đặc trưng cơ học của vật liệu o a) b) eb r ho A h es B et Hình 2 2.2.2 .Độ cong thành phần và độ cong toàn phần: Tải trong lên cấu kiện. .. A_CW:= “CI” Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép :=1 3.1.2 Các đặc trƣng cơ học của vật liệu : Cường độ nén của bê tông: := = 17.000000 MPa := = 1.200000 MPa = 22.000000 MPa Cường độ kéo của bê tông: = 1.800000 MPa Module đàn hồi của bê tông: Cường độ kéo của thép dọc: Cường độ nén của thép dọc: Cường độ của cốt thép đai : Module đàn hồi của cốt thép dọc : Module đàn hồi của cốt thép đai : Kích thước... cấu cho công trình, nó giữ vai trò quyết định đến khả năng chịu lực, bền vững và ổn định cho công trình Một trong những vấn đề mà người thiết kế cần quan tâm đó là việc xác định sự hình thành khe nứt và độ võng của kết cấu công trình vì nó ảnh hưởng lớn đến sự bền vững và tính thẩm mĩ của công trình Đó là lý do để chúng tôi chọn đề tài Tính toán sự hình thành khe nứt và độ võng của cấu kiện chịu uốn. .. niệm chung về khe nứt: Đối với kết cấu bê tông cốt thép nói chung, khe nứt có thể xuất hiện do biến dạng ván khuôn, co ngót của bê tông, do sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm, do sự tác dụng của tải trọng và các tác động khác Khi trong bê tông xuất hiện ứng suất kéo vượt quá cường độ chịu kéo của nó thì bê tông bắt đầu nứt Ở thời điểm mới nứt, mắt thường không nhìn thấy được chỉ khi bề rộng khe nứt từ 0.005... bằng bê tông cốt thép thường lấy thức: = theo công 8 1.2.3 Tính toán gần đúng : Có thể tính gần đúng giá trị theo công thức: = 1.3 Tính toán theo sự hình thành khe nứt thẳng góc : 1.3.1 Cấu kiện chịu nén đúng tâm: Tính toán kiểm tra theo điều kiện N = )–P (A+2 – khả năng chống nứt – diện tích tiết diện bê tông – diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép dọc - lực nén trong cốt thép – cường độ tính toán. .. tiêu của việc tính toán là xác định độ võng f của cấu kiện ở trạng thái làm việc bình thường và kiểm tra điều kiện: f – độ võng giới hạn (cho phép) của cấu kiện Quy định về được cho ở phụ lục 12.( trích dẫn trong cuốn [ 2 ] trang 230.) Để tính toán độ võng f cần dựa vào các phương pháp và công thức của cơ học kết cấu mà trước hết là phải xác định đươc độ cong Độ cong này phụ thuộc vào nội lực và độ. .. dụng của moment và đi qua trọng tâm tiết diện quy đổi - modul đàn hồi của bê tông - moment quán tính của tiết diện quy đổi - hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bê tông lấy như sau: + Đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ, bê tông nhẹ có cốt liệu đặc chắc, bê tông Tổ ong, lấy = 0.85 – Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến cấu kiện không có khe nứt lấy như sau: + Đối với bê tông. .. Bài toán 1 :Tính toán cho dầm 2 đầu tựa ( tính toán đối với cốt thép dọc loại CIII) ĐỀ: Các đặc trưng hình học của tiết diện cấu kiện dầm có tiết diện chữ nhật Xác định khả năng chống nứ t Mcrc Tính bề rộng khe nứt Độ võng. Làm đúng theo TCVN 356-2005 3.1.1 Số liệu ban đầu : Bê tông có cấp độ bền chịu nén: B: = “B30” Hệ số điều kiện làm việc của bê tông :=1 Cốt thép DỌC nhóm: A_C:= “CIII” Cốt thép . 3.1.4 Tính bề rộng khe nứt 26 3.1.5 Tính độ võng của dầm 30 3.1.6 Xác định độ võng của dầm 35 3.1.7. Tính toán bề rộng khe nứt và độ võng của dầm theo từng tiết diện 35 3.2 Bài toán 2: Tính toán. BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG CỐT THÉP Sinh viên thực hiện : LÊ THỌ MẪN NGUYỄN. BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG CỐT THÉP LÊ THỌ MẪN NGUYỄN TẤT TÙNG