ĐỀ TÀI KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CÓ THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG VÙNG NÉN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐINH THỊ KIM VÂN ĐỀ TÀI KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CÓ THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG VÙNG NÉN LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kĩ thuật xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Cán hướng dẫn: GS.TS PHAN QUANG MINH Phú Yên - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu độc lập Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố công trình TÁC GIẢ LUẬN VĂN Đinh Thị Kim Vân LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành Xây dựng dân dụng công nghiệp với đề tài “Khả chịu cắt dầm bê tông ứng lực trước có thép ứng lực trước vùng nén” hoàn thành với cố gắng thân với giúp đỡ nhiệt tình khoa Sau đại học, khoa Xây dựng dân dụng công nghiệp, thầy cô giáo trường Đại học Xây dựng tạo điều kiện động viên giúp đỡ mặt Tôi xin chân thành cảm ơn quan cá nhân nói Đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Gs Ts Phan Quang Minh trực tiếp hướng dẫn bảo cho trình thực luận văn tốt nghiệp Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, điều kiện có hạn thời gian kiến thức nên luận văn tránh khỏi khiếm khuyết, mong nhận góp ý thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn Tác giả Đinh Thị Kim Vân MỤC LỤC CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN .V DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .VI DANH MỤC CÁC BẢNG VII PHẦN CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN a: Kích thước cốt liệu Ec :Môđun đàn hồi bê tông Es : Môđun đàn hồi thép f c' : Cường độ chịu nén bê tông f c1 : Ứng suất kéo bê tông f c : Ứng suất nén bê tông f ci : Ứng suất nén bề mặt vết nứt f cr : Ứng suất bê tông nứt f cx : Ứng suất bê tông theo phương X f cy : Ứng suất bê tông theo phương Y f n : Ứng suất trung bình f sx : Ứng suất trung bình cốt thép theo phương X f sxcr : Ứng suất cốt thép theo phương X vị trí vết nứt f sy : Ứng suất trung bình cốt thép theo phương Y f sycr : Ứng suất cốt thép theo phương Y vị trí vết nứt f x : Ứng suất theo phương X fy : Ứng suất theo phương Y f yx : Ứng suất chảy cốt thép theo phương X f yy : Ứng suất chảy cốt thép theo phương Y sθ : Khoảng cách vết nứt nghiêng góc θ smx : Khoảng cách trung bình vết nứt vuông góc cốt thép phương X smy : Khoảng cách trung bình vết nứt vuông góc cốt thép phương Y ν ci : Ứng suất cắt bề mặt vết nứt ν ci max : Ứng suất cắt cực đại chịu vết nứt với tiết diện cho ν cx : Ứng suất cắt mặt X bê tông ν cy : Ứng suất cắt mặt Y bê tông ν sx : Ứng suất cắt cốt thép theo phương X ν sy : Ứng suất cắt cốt thép theo phương Y ν u : Ứng suất cắt cực đại cấu kiện chịu w: Bề rộng vết nứt ε1 : Biến dạng kéo bê tông ε : Biến dạng nén bê tông ε c' : Biến dạng bê tông ứng với ứng suất lớn ε cr : Biến dạng bê tông nứt ε cx : Biến dạng bê tông theo phương X ε cy : Biến dạng bê tông theo phương Y ε sx : Biến dạng cốt thép theo phương X ε sy : Biến dạng cốt thép theo phương Y ε yx : Biến dạng chảy cốt thép theo phương X ε yy : Biến dạng chảy cốt thép theo phương Y θ : Góc nghiêng biến dạng với trục X θ c : Góc nghiêng ứng suất bê tông với trục X ρ sx : Hàm lượng cốt thép theo phương X ρ sy : Hàm lượng cốt thép theo phương Y DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1.Nguyên lý chế tạo thùng rượu Hình 1.2.Hạn chế ứng suất kéo tiết diện lực nén trước P Hình 1.3 Sơ đồ phương pháp căng trước Hình 1.4 Sơ đồ phương pháp căng sau Hình 1.5 Sơ đồ phương pháp căng trước Hình 1.6 Sơ đồ phương pháp căng sau Hình 1.7 Trạng thái ứng suất dầm có lực dọc tác dụng dọc trục Hình 2.1: Qũy đạo ứng suất dầm đồng chất Hình 2.2 : Các dạng phá hoại dầm bê tông cốt thép Hình 2.3 : Quan hệ cường độ tương tỉ số a/d (Kani, 1967) Hình 2.4a Lý thuyết miền nén cải tiến – cân theo trị số ứng suất trung bình Hình 2.4b Cân theo ứng suất cục vết nứt Hình 3.1 Biểu đồ thể khả chống cắt dầm BT ULT trường hợp với a/ho ≥ 2.5 Hình 3.2 Biểu đồ thể khả chống cắt dầm BT ULT trường hợp với a/ho < 2.5 Hình 3.3 Biểu đồ thể mối quan hệ khả chống cắt dầm BT ULT vị trí điểm đặt tải trọng theo TCVN 5574:2012 Hình 3.4 Biểu đồ thể mối quan hệ khả chống cắt dầm BT ULT vị trí điểm đặt tải trọng theo Lý thuyết miền nén cải tiến 53 Hình 3.5 Biểu đồ thể ảnh hưởng hàm lượng thép ULT đặt vùng nén đến khả chống cắt dầm BTULT DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng tổng hợp khả chịu cắt dầm BTULT trường hợp ứng với vị trí đặt tải trọng Bảng 3.2 Bảng tổng hợp khả chịu cắt dầm BTULT vị trí đặt tải thay đổi hàm lượng thép ULT vùng nén 10 69 Với a=4000 Bảng tổng hợp : 70 Tiết diện (mm) Thép miền kéo a Thép (mm) khôngUL T Thép ULT Thép miền nén Thép không ULT Thép ULT 2000 300*70 3000 V(kN) 253.0 3Φ25 4000 3.3.3 Trường hợp có Với a=2000 Lực cắt 5S13 2Φ20 2S13 186.8 153.2 71 Với a=3000 Với a=4000 72 Bảng tổng hợp : Tiết diện (mm) Thép miền kéo a Thép (mm) khôngUL T Thép ULT Thép miền nén Thép không ULT Thép ULT 2000 300*70 3000 Lực cắt V(kN) 260.6 3Φ25 4000 3.3.4 Trường hợp có 5S13 2Φ20 3S13 192.0 157.3 73 Với a=2000 Với a=3000 74 Với a=4000 Bảng tổng hợp : 75 Tiết diện (mm) Thép miền kéo a Thép (mm) khôngUL T Thép ULT Thép miền nén Thép không ULT Thép ULT 2000 300*70 3000 Lực cắt V(kN) 261.7 3Φ25 4000 3.3.5 Trường hợp có 5S13 2Φ20 4S13 195.6 160.5 76 Với a=2000 Với a=3000 77 Với a=4000 Bảng tổng hợp : Tiết diện (mm) Thép miền kéo a Thép (mm) khôngUL T Thép ULT Thép miền nén Thép không ULT Thép ULT 2000 300*70 3000 4000 Lực cắt V(kN) 264.6 3Φ25 5S13 2Φ20 5S13 197.1 162.6 78 3.3.6 Trường hợp thép ULT vùng nén Với a=2000 79 Với a=3000 Với a=4000 80 Bảng tổng hợp : Tiết diện (mm) a (mm ) Thép miền kéo Thép khôngUL T Thép ULT Thép miền nén Thép không ULT Thép ULT 2000 300*70 3000 Lực cắt V(kN) 262.1 3Φ25 5S13 2Φ20 4000 191.6 156.9 a=2000 a=3000 a=4000 (a/ho=3.08) (a/ho=4.62) (a/ho=6.15) S13 262.1 191.6 156.9 S13 249.8 176.7 143.9 S13 253.0 186.8 153.2 S13 260.6 192.0 157.3 S13 261.7 195.6 160.5 S13 264.6 197.1 162.6 V(KN) Bảng 3.2 Bảng tổng hợp khả chịu cắt dầm BTULT vị trí đặt tải thay đổi hàm lượng thép ULT vùng nén Hình 3.5: Biểu đồ thể ảnh hưởng hàm lượng thép ULT đặt vùng nén đến khả chống cắt dầm BTULT  Nhận xét : 81 • So với trường hợp dầm BTCT ULT có thép ULT đặt vùng kéo, khả chống cắt dầm BTCT ULT không tăng bố trí thêm thép ULT vùng nén • Hàm lượng cốt thép ULT đặt vùng nén làm tăng không đáng kể khả chống cắt dầm BTCT ULT KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu, khảo sát luận văn rút kết luận sau: - Khả chịu cắt dầm bê tông cốt thép phụ thuộc vào nhiều yếu tố : cường độ bê tông, lực dọc, kích thước tiết diện, hàm lượng cốt thép dọc, cốt thép ngang, tải trọng, tỷ số khoảng cách điểm đặt lực đến gối tựa a chiều cao làm việc tiết diện d (h 0) Khi bố trí cáp vùng kéo, khả chịu cắt dầm tăng lên đáng kể - Bố trí thép ULT vùng nén tiết diện dầm (trong giai đoạn sử dụng) nhằm hạn chế ứng suất kéo giai đoạn thi công cáp ứng lực trước - Việc bố trí thép ULT vùng nén không làm tăng khả chịu cắt dầm bê tông ULT so với bố trí thép ULT vùng kéo Điều 82 cần lưu ý thiết kế, ảnh hưởng lực nén trước xét đến cáp ứng lực trước bố trí vùng kéo Kiến nghị Cần xây dựng quy trình tính toán khả chịu cắt dầm bê tông ứng lực trước theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 có xét đến ví trí đặt cáp theo chiều cao tiết diện dầm TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trung Hòa (2011), Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Phan Quang Minh (2010), Sàn phẳng bê tông ứng lực trước căng sau, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Tiến Chương (2010), Kết cấu bê tông ứng suất trước, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong (2010), Kết cấu bê tông cốt thép thiết kế theo tiêu chuẩn châu Âu, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Trần Mạnh Tuân (2012), Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318 – 2002, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2008), Kết cấu bê tông cốt thép – phần cấu kiện bản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 83 Phan Quang Minh, Nguyễn Ngọc Phương (2007), “Mô hình tính toán khả chịu cắt dầm bê tông ứng lực trước”, Tạp chí xây dựng, số 2/2007 TCVN 5574:2012 Tiêu chuẩn thiết kế bê tông bê tông cốt thép ACI Committee 318 (2011), Building code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-11) 10 European committee for standardization (2004), Eurocode 2: Design of Concrete structures [...]... Nam Trong đó, bố trí thép ứng lực trước trong vùng nén có ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chịu cắt của dầm BTULT chính là lý do để học viên chọn đề tài này 3 Mục đích của đề tài: - Đánh giá khả năng chống cắt của dầm BTULT khi có thép ứng lực trước đặt trong vùng nén 12 4 Mục tiêu: Khảo sát số khả năng chống cắt của dầm BTULT khi có thép ứng lực trước đặt trong vùng nén, từ đó có những lưu ý trong. .. ĐẦU 1 Tên đề tài: Khả năng chịu cắt của dầm bê tông ứng lực trước có thép ứng lực trước trong vùng nén 2 Lý do chọn đề tài: Kết cấu bê tông ứng lực trước là một dạng kết cấu đặc biệt trong kết cấu bê tông cốt thép đã và đang được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà và công trình Sử dụng bê tông ứng lực trước ( BTULT) là sự kết hợp một cách tích cực, có chủ ý giữa bê tông và cốt thép Ứng lực trước nhằm... hưởng đến khả năng chịu cắt của dầm BTULT Tuy nhiên, trong Tiêu chuẩn Việt Nam chưa đề cập đến vấn đề tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTULT có xét đến sự ảnh hưởng của thép ứng lực trước trong vùng nén Cơ sở thực tiễn: Xác định sự ảnh hưởng của cốt thép ứng lực trước trong vùng nén đến khả năng chịu cắt của dầm BTCT ULT có ý nghĩa thực tiễn 13 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 1.1.Kết... như dầm bê tông cốt thép thường Nhận xét chương I: Dầm bê tông cốt thép ứng lực trước với việc tạo nên lực nén trước gây ra ứng suất nén trước trong bê tông sẽ triệt tiêu hoặc làm giảm ứng suất kéo do 24 tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông và hạn chế sự phát triển vết nứt 25 CHƯƠNG II KHẢ NĂNG CHỐNG CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC 2.1 Khả năng chịu cắt của dầm Bê. .. phải có lực nén bê tông tương đối lớn hoặc các cấu kiện phải đổ bê tông tại chỗ 1.3 Ảnh hưởng của ƯLT đến khả năng chống cắt của dầm Dầm bê tông cốt thép ứng lực trước (BTCTƯLT) là cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) chịu uốn, có được bằng cách đặt vào một lực nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép rồi gắn chặt nó vào bê tông thông qua lực dính hoặc neo Nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại tạo nên lực. .. làm việc của dầm, d, và hàm lượng cốt thép có ảnh hưởng lớn tới khả năng chịu cắt của dầm và có điểm chuyển tiếp ở a/d = 2,5 từ đó xác định được lực cắt tới hạn 29 Hình 2.3 : Quan hệ giữa cường độ tương đối với tỉ số a/d (Kani, 1967) 2.2 Khả năng chống cắt của dầm bê tông ứng lực trước theo các tiêu chuẩn thiết kế 2.2.1 Tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2012[8] Khả năng chịu cắt của dầm bê tông ứng lực trước là... bố trí cốt thép đai, xiên cho dầm và các cấu kiện theo phương nằm ngang, đảm bảo khả năng chịu lực của tiết diện đối với lực cắt tác dụng mà chỉ tăng thêm chi phí một ít Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt của dầm b tông cốt 2.1.2 thép Khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép phụ thuộc vào các yếu tố : cường độ bê tông, lực dọc, kích thước tiết diện, hàm lượng cốt thép dọc, cốt thép ngang,... cứu: Dầm đơn giản Bê tông cốt thép ứng lực trước có thép ứng lực trước trong vùng nén - Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 55742012, tiêu chuẩn EC2-2004, tiêu chuẩn AIC 318M-11) và Lý thuyết miền nén cải tiến MCFT 6 Phương pháp nghiên cứu: Khảo sát số 7 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Cơ sở khoa học: Trong cấu kiện dầm BTCT ứng lực trước vị trí đặt thép ứng lực trước có. .. chuẩn ACI 318M-11[9] Lực cắt được thiết kế cho tiết diện mặt cắt ngang của dầm BTCT thỏa mãn điều kiện: Vu ≤ φ Vn (2.1) Trong đó: Vu là lực cắt tại mặt cắt ngang đang xét ϕ là hệ số giảm cường độ của lực cắt tới hạn, ϕ = 0.75 Vn là khả năng chịu cắt tới hạn của mặt cắt ngang đang xét V n = V c + Vs (2.2)  Khả năng chịu cắt của bê tông của dầm BTCT (Vc) : • Với cấu kiện chỉ chịu cắt và uốn thì : Vc... năng chịu cắt của dầm được cải thiện Ngược lại, khả năng chịu cắt của dầm sẽ bị giảm yếu khi có sự tác dụng của ứng suất kéo dọc trục Có thể thấy rằng lực nén dọc trục có khuynh hướng làm tăng tải trọng gây nứt xiên Lực nén này làm các vết nứt do uốn không phát triển sâu vào trong dầm, do đó, dầm sẽ chịu được lực cắt lớn hơn tại thời điểm ứng suất kéo chính bằng cường độ chịu kéo của bê tông Tuy nhiên,