Nghiên cứu áp dụng phương pháp dải trong tính toán sàn bê tông cốt thép (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI PHẠM VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẢI TRONG TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI PHẠM VĂN HÙNG KHÓA: 2014-2016 NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẢI TRONG TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS NGUYỄN TIẾN CHƯƠNG Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành Xây dựng dân dụng công nghiệp với đề tài “Nghiên cứu áp dụng phương pháp dải tính toán sàn bê tông cốt thép” hoàn thành với cố gắng thân, với giúp đỡ nhiệt tình khoa Sau đại học, thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, tạo điều kiện động viên giúp đỡ mặt để hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Tiến Chương trực tiếp hướng dẫn đạo cho trình thực hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trong thời gian thực luận văn tốt nghiệp, điều kiện có hạn thời gian kiến thức thân nhiều hạn chế nên luận văn tránh khỏi khiếm khuyết, thiếu sót, mong nhận góp ý thầy cô giáo, nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 16 tháng 06 năm 2016 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phạm Văn Hùng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ công trình nghiên cứu khoa học độc lập hướng dẫn GS TS Nguyễn Tiến Chương Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phạm Văn Hùng MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục biểu bảng Danh mục hình ảnh MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận văn Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 Khái quát sàn bê tông cốt thép 1.2 Phân loại sàn bê tông cốt thép 1.2.1 Theo phương pháp thi công [4] 1.2.2 Theo sơ đồ kết cấu: Sàn BTCT chia làm loại: [5] 1.2.3 Theo trạng thái ứng suất chế tạo: [10] 10 1.2.4 Theo trạng thái đặc tính cấu tạo: 11 1.3 Các phương pháp tính toán nội lực sàn bê tông cốt thép 13 1.3.1 Phương pháp tính toán đàn hồi: 14 1.3.2 Phương pháp tính toán dẻo: 16 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu luận văn 18 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SÀN THEO PHƯƠNG PHÁP DẢI 20 2.1 Lịch sử phương pháp dải tính toán sàn BTCT [13] 20 2.2 Nguyên lý tính toán sàn BTCT theo phương pháp dải [13] 21 2.3 Lựa chọn phân bố tải trọng [13] 22 2.3.1 Tải trọng phân bố theo hai phương 22 2.3.2 Tải trọng phân bố theo đường chéo 23 2.3.3 Tải trọng phân bố vào gối tựa gần 24 2.4 Áp dụng phương pháp dải cho số dạng sàn [13] 27 2.4.1 Tải trọng phân bố vào gối tựa gần 27 2.4.2 Bản sàn có cạnh ngàm cạnh gối tựa 29 2.4.3 Bản sàn có cạnh tự 32 2.4.4 Bản sàn có lỗ mở 36 CHƯƠNG III: CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN 44 3.1 Tính toán sàn bê tông cốt thép hình chữ nhật 44 3.1.1 Tính toán theo phương pháp trực lý thuyết đàn hồi: 44 3.1.2 Tính toán theo phương pháp dải: 47 3.1.3 Nhận xét: 52 3.2 Tính toán sàn bê tông cốt thép có cạnh tự 53 3.2.1 Tính toán theo phương pháp đàn hồi: 53 3.2.2 Tính toán theo phương pháp dải: 57 3.2.3 Nhận xét: 63 3.3 Tính toán sàn bê tông cốt thép có lỗ mở 64 3.3.1 Tính toán theo phương pháp trực lý thuyết đàn hồi: 64 3.3.2 Tính toán theo phương pháp dải: 68 3.2.4 Nhận xét: 79 Kết luận kiến nghị 81 Tài liệu tham khảo DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ BTCT Bê tông cốt thép PP Phương pháp PTHH Phần tử hữu hạn DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Số hiệu hình Tên hình Hình 1.1 Sàn bê tông cốt thép toàn khối Hình 1.2 Sàn toàn khối có kê cạnh Hình 1.3 Dầm sàn toàn khối có kê cạnh Hình 1.4 Sàn ô cờ kiểu kê cạnh Hình 1.5 Sàn kiểu ô lưới nhỏ Hình 1.6 Sàn nấm Hình 1.7 Sàn bê tông cốt thép lắp ghép Hình 1.8 Sàn bê tông cốt thép nửa lắp ghép Hình 1.9 Ô chịu uốn phương Hình 1.10 Ô chịu uốn phương Hình 1.11 Sàn BTCT thường Hình 1.12 Sàn BTCT ứng suất trước Hình 1.13 Sàn xốp BTCT Hình 1.14 Sàn panel Hình 1.15 Sàn BubbleDeck Hình 1.16 Sàn bê tông cốt thép đặc Hình 1.17 Sơ đồ khung tương đương Hình 2.1 Sàn hình vuông với tải trọng phân bố theo hai phương Hình 2.2 Sàn hình vuông với tải trọng phân bố theo đường chéo Hình 2.3 Sàn hình vuông với tải trọng phân bố vào gối tựa gần Hình 2.4 Sàn hình chữ nhật với tải trọng phân bố theo đường xuất phát từ góc Hình 2.5 Sàn hình chữ nhật với tải trọng phân bố theo đường song song với cạnh Hình 2.6 Dải sàn với vùng tải Hình 2.7 Sàn hình chữ nhật với hai cạnh ngàm, cạnh kê đơn giản Hình 2.8 Sàn có cạnh ngắn tự Hình 2.9 Sàn có cạnh dài tự Hình 2.10 Sàn hình chữ nhật có lỗ mở sàn Hình 3.1 Bản sàn ngàm cạnh Hình 3.2 Mặt bố trí cốt thép cho sàn ngàm cạnh Hình 3.3 Mặt phân bố tải cho sàn ngàm cạnh theo PP dải Hình 3.4 Mặt bố trí cốt thép cho sàn ngàm cạnh theo PP dải (phương X) Hình 3.5 Mặt bố trí cốt thép cho sàn ngàm cạnh theo PP dải (phương Y) Hình 3.6 Bản sàn có cạnh tự Hình 3.7 Dựng sơ đồ phần mềm safe cho sàn có cạnh tự Hình 3.8 Mômen dải theo sơ đồ safe cho sàn có cạnh tự Hình 3.9 Mặt bố trí cốt thép cho sàn có cạnh tự theo PP đàn hồi Hình 3.10 Mặt phân bố tải trọng cho sàn có cạnh tự Hình 3.11 Mặt bố trí cốt thép lớp cho sàn có cạnh tự theo PP dải Hình 3.12 Mặt bố trí cốt thép lớp cho sàn có cạnh tự theo PP dải Hình 3.13 Bản sàn có lỗ mở sàn Hình 3.14 Sơ đồ sàn có lỗ mở phần mềm Safe Hình 3.15 Mặt bố trí cốt thép cho sàn có lỗ mở theo PP đàn hồi Hình 3.16 Mặt bố trí tải trọng cho sàn có lỗ mở theo PP dải Hình 3.17 Mômen cho dải sàn A-A theo PP dải Hình 3.18 Mômen cho dải sàn B-B theo PP dải Hình 3.19 Mômen cho dải sàn C-C theo PP dải Hình 3.20 Mômen cho dải sàn D-D theo PP dải Hình 3.21 Mômen cho dải sàn E-E theo PP dải Hình 3.22 Mômen cho dải sàn F-F theo PP dải Hình 3.23 Mômen cho dải sàn G-G theo PP dải Hình 3.24 Mặt bố trí cốt thép cho sàn có lỗ mở theo phương pháp dải DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng, biểu Bảng 1.1 Tên bảng, biểu Xác định mômen dựa vào tỷ số hai cạnh theo phương pháp trực tiếp MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận văn Hiện nay, tính toán thiết kế sàn bê tông cốt thép cho công trình dân dụng công nghiệp thường áp dụng theo lý thuyết đàn hồi, sơ đồ khớp dẻo file excel phần mềm tính toán dựa tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 tiêu chuẩn nước ACI, ACI-318, BS-8110 Trên giới nay, người ta bổ sung thêm số phương pháp vào tính toán thiết kế sàn bê tông cốt thép cho số trường hợp áp dụng phổ biến qua tài liệu khu vực Bắc Mỹ Châu âu, điển hình phương pháp dải Ở Việt Nam, việc tính toán sàn bê tông cốt thép theo phương pháp dải chưa có tài liệu hướng dẫn cụ thể Về mặt lý thuyết, phương pháp dải áp dụng áp dụng để tính toán số ô sàn định như: sàn hình chữ nhật, sàn kê cạnh khớp, sàn kê cạnh ngàm, dải biên liên tục Các trường hợp khác chưa có tài liệu hướng dẫn sử dụng Phương pháp dải cách tiếp cận giới hạn thấp hơn, dựa việc đáp ứng ứng suất điểm sàn BTCT để phân bố cốt thép cách hợp lý xác Phương pháp dải cho kết an toàn, sát với thực tế tiết kiệm hợp lý việc đặt cốt thép sàn Vì việc “Nghiên cứu áp dụng phương pháp dải tính toán sàn BTCT” cần thiết, làm phong phú thêm việc tính toán sàn bê tông cốt thép Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đưa hướng dẫn tính toán sàn theo phương pháp dải 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Sàn bê tông cốt thép - Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp dải tính toán sàn BTCT Nội dung nghiên cứu Thu tập tài liệu, phân tích đánh giá phương pháp tính toán sàn BTCT theo phương pháp dải Ứng dụng phương pháp dải để tính toán cụ thể cho số ô sàn BTCT Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài luận văn gồm: - Nghiên cứu lịch sử hình thành qua tài liệu áp dụng cho trường hợp cụ thể; - Dùng công thức tính toán, phần mềm để tính toán sàn BTCT cách thông thường so sánh với phương pháp dải Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Luận văn làm rõ thêm phương pháp tính toán sàn BTCT mà có ứng dụng tính toán thiết kế Luận văn tài liệu tham khảo cho đơn vị, tổ chức liên quan đến công tác thiết kế thi công kết cấu BTCT Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận - kiến nghị, tài liệu gồm chương: Chương 1: Tổng quan sàn bê tông cốt thép Chương 2: Tính toán sàn theo phương pháp dải Chương 3: Các ví dụ tính toán THÔNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 81 Kết luận kiến nghị Kết luận: Luận văn nghiên cứu áp dụng phương pháp dải tính toán sàn bê tông cốt thép Các kết luận văn bao gồm: - Luận văn tổng quan lại phương pháp tính toán sàn bê tông cốt thép - Đã nghiên cứu áp dụng phương pháp dải để tính toán sàn bê tông cốt thép - Đã áp dụng phương pháp dải để tính toán cho số trường hợp cụ thể Kết áp dụng cho thấy phương pháp dải thuận lợi để tính toán sàn BTCT kể số trường hợp đặc biệt như: sàn có lỗ mở, sàn có cạnh tự do,… - Qua so sánh việc tính toán sàn BTCT theo phương pháp dải phương pháp đàn hồi, nhận thấy rằng: phương pháp dải cho bố trí cốt thép hợp lý tiết kiệm Kiến nghị: Phương pháp dải phương pháp tính toán sàn có nhiều ưu điểm chưa giảng dạy đưa vào tài liệu hướng dẫn tiếng Việt Chúng kiến nghị cần đưa phương pháp vào giảng dạy biên soạn tài liệu hướng dẫn kỹ sư việc áp dụng thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 5574: 2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 9386: 2012 Thiết kế công trình chịu động đất Nguyễn Đình Cống, GS.TS Ngô Thế Phong, PGS Phan Quang Minh - Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép - phần cấu kiện Nhà xuất khoa học kỹ thuật xuất năm 2011 Nguyễn Đình Cống - Sàn sườn bê tông toàn khối Nhà xuất Xây dựng TS Vũ Mạnh Hùng - Sổ tay kết cấu công trình Nhà xuất Xây dựng Hoàng Như Sáu - Tính kết cấu xây dựng phương pháp sai phân hữu hạn, biến phân, hỗn hợp sai phân hữu hạn – biến phân Nhà xuất Xây dựng 1982 Nguyễn Mạnh Yên - Phương pháp số học kết cấu Nhà xuất Xây dựng Hà Nội, 2008 Phạm Phú Tình - Phân tích sàn theo phương pháp dải Tuyển tập công trình khoa học - chào mừng 40 năm truyền thống đào tạo trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội 10 Phan Quang Minh - Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước Tiếng Anh: 11 ACI 318-02 American standard Building code requirements for concrete 12 BS 8110: 1997 British standard Structural use of concrete 13 Arthur H Nilson, David Darwin, Charles W Dolan – Design of Concrete Structures  ... văn nghiên cứu áp dụng phương pháp dải tính toán sàn bê tông cốt thép Các kết luận văn bao gồm: - Luận văn tổng quan lại phương pháp tính toán sàn bê tông cốt thép - Đã nghiên cứu áp dụng phương. .. tích đánh giá phương pháp tính toán sàn BTCT theo phương pháp dải Ứng dụng phương pháp dải để tính toán cụ thể cho số ô sàn BTCT Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài... dụng phương pháp dải để tính toán sàn bê tông cốt thép - Đã áp dụng phương pháp dải để tính toán cho số trường hợp cụ thể Kết áp dụng cho thấy phương pháp dải thuận lợi để tính toán sàn BTCT kể