KIỂM TRA VÀ TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊTÔNG CỐT THÉP Nguyễn Tất Tùng 1& Lê Thọ Mẫn 1 Khoa kỹ thuật công trình – Trường Đại Học Lạc Hồng, Email: ntt13049123@gmail.com, tell: 01263.874.448 Tóm tắt Khi thiết kế công trình nhà cao tầng, nhà có công sử dụng mang tính chất quan trọng văn phòng, trụ sở …bên cạnh việc thiết kế tính toán kết cấu cho công trình đủ khả chịu lực Một vấn đề mà người kỹ sư thiết kế kết cấu cần phải quan tâm việc tính toán khảo sát hình thành khe nứt độ võng cấu kiện công trình (cấu kiện chịu uốn) Bằng phương pháp giải tích, so sánh tiêu chuẩn Việt Nam 356-2005 tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-2008 ta tính toán số trường hợp khe nứt độ võng cho dầm bê tông cốt thép thường Từ ta thấy biến dạng dầm nằm giới hạn cho phép không gây ảnh hưởng biến dạng mặt thẩm mĩ cho công trình Qua đề tài ta nghiên cứu mang tính chất tham khảo cho kỹ sư tham gia thiết kế kết cấu công trình Đặt vấn đề Ngày nay, để đạt hiệu kinh tế yêu cầu mặt kỹ thuật mĩ thuật người ta có xu hướng giảm kích thước tiết diện cấu kiện, sử dụng bê tông cường độ cao dẫn đến việc tăng mức biến dạng kết cấu (Trích dẫn [1] trang 208) Biến dạng gồm bề rộng khe nứt độ võng - Khái niệm nứt: bê tông xuất ứng suất kéo vượt cường độ chịu kéo bê tông cấu kiện bêtông cốt thép bị nứt (Trích dẫn [1] trang 190) - Khái niệm độ võng: chuyển vị theo phương đứng dầm chuyển vị theo phương ngang cột Biến dạng lớn làm mĩ quan, làm bong tróc lớp ốp trát, làm hỏng trần treo gây tâm lý cho người sử dụng công trình.Nên việc tính toán kiểm tra biến dạng cho cấu kiện quan trọng nhằm khống chế không vượt giá trị giới hạn quy định (Trích dẫn [1] trang 208) Khi thay đổi cường độ bê tông, tiết diện, loại đường kính cốt thép biến dạng thay đổi theo quy luật định theo xu hướng an toàn Tính toán kiểm tra biến dạng cho dầm đơn giản, dầm hai đầu ngàm Tính toán so sánh kết tính toán TCVN 356 - 2005 TC HOA KỲ ACI 318 –2008 Phần phương pháp nghiên cứu : Kết cấu bê tông cốt thép đa dạng cấu kiện đề tài vào nghiên cứu phận cấu kiện dầm bê tông cốt thép, từ ta suy cho việc tính toán phận cấu kiện lại công trình Bằng cách tính toán số ví dụ toán đến phức tạp, toán hai đầu gối tựa đến toán hai đầu ngàm dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam 356-2005 tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-2008 để đưa kết quả, từ cho ta thấy biến dạng nứt độ võng công trình chịu tải trọng có vượt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn hành hay không Từ việc áp dụng tính toán kiểm tra ta suy luận thử đặt vấn đề cho trường hợp thiết kế như: thay đổi loại tiết diện, tăng tải trọng tính toán, thay đổi loại đường kính cốt thép, cách bố trí cốt thép…Sau làm trường hợp ta rút nhiều kết luận để áp dụng vào việc tính toán thiết kế, nên chọn thép có đường kính nhỏ, thép có gân, bố trí thép nhiều lớp vùng chịu kéo(nhưng trường hợp phải đảm bảo theo yêu cầu thiết kế kết cấu theo tiêu chuẩn), chọn bê tông có cường độ cao Kết 4.1.Kết toán dầm hai đầu tựa theo TCVN 356-2005: q 2Ø12 700 Ø8a150 L=4m 3Ø28 300 Độ võng Bề rộng khe nứt acrc(mm) 0.146559 3Ø28 fm(mm) 8.341 ql Hình Sơ đồ tính cho dầm hai gối tựa Ta thấy acrc= 0.146559 (mm) [acrc] = 0.4(mm) Ta thấy fm= 8.341 (mm) [fm] = Thỏa điều kiện Thỏa điều kiện 4.2 Khảo sát biến dạng cấu kiện ta thay đổi loại đường kính cốt thép( với diện tích cốt thép không thay đổi)theo TCVN 356-2005 4.2.1 Khảo sát bề rộng khe nứt Thép 28+3 28 0.147 acrc(mm) 28+2 28 0.144 25+2 28 0.141 20+4 28 0.140 22+3 28 20+6 20 0.124 0.136 Bảng 1.Kết bề rộng khe nứt theo mặt cắt bố trí cốt thép acrc 0.15 0.145 0.14 0.135 acrc 0.13 0.125 0.12 Hình Biểu đồ thể thay đổi bề rộng khe nứt tiết diện 4.2.2 Khảo sát độ võng Thép 20+4 28 28+3 28 22+3 28 28+2 28 25+2 28 20+6 20 8.388 8.341 8.106 8.034 7.983 7.929 fm(mm) Bảng Kết bề rộng khe nứt theo mặt cắt bố trí cốt thép fm 8.5 8.4 8.3 8.2 fm 8.1 7.9 Hình Biểu đồ thể thay đổi độ võng tiết diện 4.3.Kết toán đầu ngàmtheo TCVN 356-2005 4.3.1 Khảo sát khe nứt tiết diện gối q 3Ø28 L=4m 700 3Ø28 Ø8a150 300 2Ø20 2 ql ql 12 ql 12 Hình 4: Sơ đồ tính cho dầm hai đâu ngàm gối Ta thấy acrc= 0.146559 (mm) [acrc] = 0.4(mm) Thỏa điều kiện 4.3.2 Khảo sát độ võng tiết diện nhịp dầm 4.3.2.1.Chứng minh hệ số ql x x M 1 x 12 l l ql M max 24 2 M 1 x 2 1 x x r r M r l l2 max x l x x 2 0.5l f 2 M dx m x r x M l 2 m r m m 16 f (Trích dẫn [2] trang 185-189) (Trích dẫn [3] trang 10) Bề rộng khe nứt acrc(mm) 0.146559 q L=4m 2Ø12 700 Ø8a150 2Ø22 300 2Ø25 ql 12 ql Độ võng fm(mm) 3.909427 ql 12 Hình 5: Sơ đồ tính cho dầm hai đầu ngàm nhịp Ta thấy fm= 8.341 (mm) [fm] = Thỏa điều kiện 4.4.Tính toán so sánh thay đổi BRKN độ võng sử dụng thép CI CIItheo TCVN 356-2005 q q 2Ø12 2Ø12 Ø8a150 L=7.5m 600 600 Ø8a150 2Ø22 300 300 3Ø25 ql 3Ø22 ql Hình Sơ đồ tính mặt cắt toán thép CI STT L=7.5m 2Ø22 Hình Sơ đồ tính mặt cắt toán thép CII Thép CI CII CI Bố trí cốt thép 25+2 22 22+2 22 28+2 18 acrc(mm) 0.221 0.214 0.202 fm(mm) 28.222 31.478 26.774 Bảng Kết so sánh biến dạng thép CI CII CII 18+2 20 0.199 30.591 4.5.Tính toán BRKN độ võng theo tiêu chuẩnHoa Kỳ ACI 318 -2008 2Ø12 q 700 Ø8a150 3Ø28 300 L=4m Bề rộng khe nứt acrc(mm) 0.20066 3Ø28 Độ võng fm(mm) 6.05328 ql Hình Sơ đồ tính cho dầm hai gối tựa Ta thấy acrc= 0.20066(mm) [acrc] = 0.4(mm) Ta thấy fm= 6.05328(mm) [fm] = Thỏa điều kiện Thỏa điều kiện Phần bàn luận Việt Nam thời kỳ hội nhập giới, kinh tế gắn với phát triển khoa học, kỹ thuật, nhu cầu nhà ở, khách sạn, chung cư….tăng cao Khi thiết kế người kỹ sư quan tâm tới việc đảm bảo khả chịu lực phải nghiên tính thẩm mĩ cho công trình góp phần định đến giá trị công trình Việc tính toán dựa giả thuyết tùy vào công sử dụng công trình mà người thiết kế mô hình gán loại tải trọng tính toán bề rộng khe nứt độ võng, sau đặt vấn đề cho trường hợp khác dựa vấn đề gốc tính toán sử dụng loại tiết diện, loại thép…Cuối chọn trường hợp tối ưu chọn thép có đường kính nhỏ, bố trí thép nhiều thớ dưới, chọn bê tông có cường độ cao Những kết cho ta thấy bề rộng khe nứt độ võng thể làm việc chịu tải trọng tải trọng thân từ người tính toán phải để hạn chế đến mức không xuất biến dạng làm ảnh hưởng đến tính thẩm mĩ công trình Qua đề tài nghiên cứu ưu điểm đạt số khuyết điểm cần xem lại để có hướng phát triển nghiên cứu sâu thêm Về ưu điểm : Giá trị khoa học thực tiễn đóng góp vào đề tài mang tính chất tham khảo tính toán cấu kiện bê tông cốt thép, góp phần tăng hiểu biết cho thân tác giả sinh viên nghiên cứu có giá trị tham khảo cho kỹ sư tính toán vấn đề Nhược điểm : Các tính toán chưa kiểm chứng thực nghiệm, chưa đưa vào mô hình phần tử hữu hạn, chưa mở rộng nghiên cứu cho cấu kiện dạng bản, đáy hồ nước, sàn tầng mái, cấu kiện có hoạt tải chất lỏng, ban công với việc khống chế độ võng khe nứt 6 Abstract When designing high stories construction, houses with important using capacity such as office heatquarters, Besides the design, the construction caculation for the capacity of the building, the problem for the engineers in construction designing to have to take care of is the caculation, the examination of the crack formation and the deflection of the structural element bending By method of caculation, comparision between the Vietnamese standard 356 – 2005 and American standard ACI 318 – 2008, we com to caculation some crack and deflection cases concerning the normal reinforced concrete beam still rest in the permissible limit and don’t affect the deformation of the art appearance of the building Thought this topic, we realize a research dealing with the engineers when taking part in designing construction Tài liệu tham khảo Bài báo thực kiến thức nhiều môn học ngành xây dựng như: [1] 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 [2] Nguyễn Đình Cống (2011), Tính toán thực hành Cấu Kiện Bê Tông Cốt Thép theo TCXDVN 356-2005, Nhà xuất xây dựng Hà Nội [3] Vũ Mạnh Hùng (1999), Sổ tay kết cấu công trình, Nhà xuất Đại học Kiến Trúc TP.Hồ Chí Minh Giáo viên hướng dẫn Tác giả Tác giả (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi rõ họ tên)