29 CHƯƠNG 2.TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ .... Việc đánh giá khả năng chịu cắt của cấu kiện là nhiệm vụ quan trọng trong công tác thiế
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI -
BÙI VĂN KHIÊN KHÓA :2015-2017
TÍNH TOÁN DẦM BTCT CHỊU CẮT THEO TIÊU CHUẨN TCVN5574-2012 VÀ TIÊU CHUẨN EUROCODE 2
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN
DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS NGUYỄN TIẾN CHƯƠNG
Hà Nội - 2017
Trang 2LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với GS.TS Nguyễn Tiến Chương đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo, các cán bộ Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong quá trình hoàn thành luận văn này!
Trang 3LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi.Các số liệu khoa học,kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Bùi Văn Khiên
Trang 4MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 1
1.Lý do chọn đề tài 1
2.Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 2
2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
4.Phương pháp nghiên cứu 2
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG 3
1.1 Khái niệm về bê tông cốt thép 3
1.1.1 Tính chất của bê tông cốt thép 3
1.1.2 Phân loại 3
1.1.3 Ưu và khuyết điểm của bê tông cốt thép 5
1.1.4 Phạm vi ứng dụng và xu hướng phát triển 6
1.2 Sự làm việc của dầm bê tông cốt thép chịu uốn [4] 6
1.2.1 Ứng suất trong dầm đàn hồi đồng chất đẳng hướng chịu uốn và cắt [3] [7] 7
1.2.2 Dầm bê tông cốt thép không có cốt thép chịu cắt[3] [7] 9
1.2.3 Dầm bê tông cốt thép cốt thép chịu cắt [7] 13
1.3 Một số mô hình tính toán khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép 14
1.3.1 Mô hình giàn với thanh xiên nghiêng góc 45o [5] 14
1.3.2 Mô hình giàn với góc nghiêng thay đổi [5] 17
Trang 51.3.3 Mô hình chống giằng [5] 18
1.3.4 Mô hình miền nén ( Compression Field Theory-CFT ) [5] 20
1.3.5 Lý thuyết miền nén cải tiến ( Modified compression Field Theory-MCFI ) [5] 24
1.3.6 Tính toán cường độ dựa trên tiết diên nghiêng.[4] 28
1.4 Nhiệm vụ của luận văn 29
CHƯƠNG 2.TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 30
2.1 Tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 [1][4] 30
2.1.1 Lý thuyết tính toán dầm BTCT chịu cắt theo tiết diện nghiêng 30
2.1.2 Tính toán dầm BTCT theo TCVN 5574:2012 34
2.2 Tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo tiêu chuẩn Eurocode 2 [6][7] 40
2.2.1 Lý thuyết tính toán dầm BTCT theo mô hình giàn 40
2.2.2 Tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT bằng mô hình giàn theo Eurocode 2 44
2.3 So sánh phương pháp tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo tiêu TCVN 5574:2012 và tiêu chuẩn Eurocode 2 50
2.3.1 Nhận xét 50
2.3.2 So sánh đặc điểm tính toán giữa hai tiêu chuẩn 51
CHƯƠNG 3.VÍ DỤ 53
3.1 Ví dụ 1 53
3.1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 53
3.1.2 Tiêu chuẩn Eurocode 2 55
3.2 Ví dụ 2 57
3.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 57
Trang 63.2.2 Tiêu chuẩn Eurocode 2 59
3.3 Ví dụ 3 60
3.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 61
3.3.2 Tiêu chuẩn Eurocode 2 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
1.Kết luận 65
2.Đề xuất,kiến nghị và phương pháp nghiên cứu tiếp 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
Trang 81
PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài
Kể từ khi kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) ra đời,khi lý thuyết tính toán kết cấu BTCT được hoàn thiện thì kết cấu BTCT đã thay thế cho nhiều loại cho kết cấu truyền thống.Hiện nay ở nhiều nước tỷ lệ xây dựng các công trình,nhà cửa bằng bê tông cốt thép lên tới 70-80%.Đất nước ta đang bước vào thời kì phát triển kinh tế một cách mạnh mẽ.Nhu cầu xây dựng các công trình ngày càng lớn,trong đó các kết cấu bằng bê tông cốt thép (BTCT) ngày càng được sử dụng rộng rãi và chiếm một tỉ lệ quan trọng
Việc đánh giá khả năng chịu cắt của cấu kiện là nhiệm vụ quan trọng trong công tác thiết kế.Việc thiết kế dầm chịu cắt của Eurocode 2 và TCVN
5574-2012 đều dựa trên nhiều kết quả phân tích và thí nghiệm.Chúng dựa trên tiêu chí về sự hình thành vết nứt xiên do lực cắt và momen gây ra.Hiện nay,lý thuyết tính toán khả năng chịu cắt của dầm theo TCVN 5574-2012 dựa trên tiết diện nghiêng với trục dọc cấu kiện.TCVN 5574-2012 được biên soạn dựa trên tiêu chuẩn SNIP 2.03.01-84 Hiện nay tiêu chuẩn SNIP cũng đã được cập nhật,thay đổi.Bên cạnh đó tiêu chuẩn Eurocode 2 đã được cập nhật các kết quả ghiên cứu mới,trong đó dựa trên cả các công thức thực nghiệm và mô hình tính toán lý thuyết giàn tương đương với góc nghiêng của vết nứt thay đổi để xác định nội lực trong các thành phần chịu cắt
Ứng xử cắt của dầm BTCT với vết nứt hình thành trên tiết diện nghiêng là hiện tượng phức tạp.Việc thiết kế dầm chịu cắt trong các tiêu chuẩn đều dựa trên kết quả nghiên cứu ực nghiệm.Với mục đích là tìm hiểu và trình bày về
ứng xử cắt của dầm BTCT,luận văn: “Tính toán dầm bê tông cốt thép chịu
cắt theo TCVN 5574 : 2012 và theo Eurocode 2 “ sẽ giới thiệu về nội dung
tính toán cường độ chịu cắt của dầm BTCT theo 2 tiêu chuẩn Eurocode
Trang 92
2,TCVN 5574-2012 và so sánh cách tính toán khả năng chịu cắt của dầm theo
2 tiêu chuẩn đó
2.Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
2.1 Mục tiêu nghiên cứu
Tìm hiểu cơ sở tính toán khả năng chịu cắt của dầm bằng mô hình giàn theo tiêu chuẩn Eurocode 2
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đề ra,luận văn có nhiệm vụ sau đây:
- Tìm hiểu đặc điểm chịu lực của dầm BTCT phá hoại trên tiết diện nghiêng
- Tìm hiểu cơ sở tính toán khả năng chịu cắt của dầm bằng mô hình giàn theo tiêu chuẩn Eurocode 2
- So sánh tính toán khả năng chịu cắt của dầm BTCT theo mô hình giàn với tiêu chuẩn TCVN 5574-2012
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu khả năng chịu cắt của dầm thường BTCT tiết diện chữ nhật 4.Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết tính toán và so sánh kết quả tính toán ví dụ số theo các tiêu chuẩn
Trang 10THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của 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
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Trang 1165
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết thông các ví dụ cụ thể về tính toán cốt thép chịu cắt của dầm bê tông cốt thép đã cho các kết luận sau:
1 TCVN 5574:2012 chủ yếu dựa trên sự làm việc thực nghiệm để hình thành công thức tính toán cốt thép đai và có kể đến sự đóng góp của bê tông vào khả năng chịu cắt tổng thể của dầm Trong khi đó EC2 dựa trên cả thực nghiệm lẫn mô hình giàn ảo dùng để xác định nội lực trong các thành phần của dầm EC2 không kể đến sự đóng góp của bê tông tới khả năng chịu cắt tổng thể của dầm khi có cốt thép đai;
2 Việc thiết kế cốt thép đai của TCVN 5574:2012 thì dựa trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất, thông qua mô hình đại số; EC2 dựa trên thực nghiệm và mô hình giàn ảo đơn giản với góc nghiêng thay đổi từ 22o đến 45o, phụ thuộc vào tải trọng và dạng liên kết của dầm;
3 Khi thiết kế cốt thép đai TCVN 5574:2012 không kể đến sự tương tác giữa mô men uốn và lực cắt và sự có mặt của cốt thép dọc; EC2 thì kể đến nó;
4 Việc tính toán cốt đai theo TCVN 5574:2012 tính theo sơ đồ đàn hồi,có duy nhất nghiệm.Trong khi tính toán theo mô hình giàn theo Eurocode
2 tính toán theo sơ đồ dẻo,trong công thức tính có tính đến cốt thép dọc,nghiệm thu được không phải là duy nhất
5 Trong TCVN nhiều yếu tố ảnh hưởng khác như bê tông vùng kéo, hàm lượng cốt dọc, momen uốn, góc nghiêng của vết nứt chưa được đề cập tới, hơn nữa quy trình tính toán khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép là rất phức tạp phụ thuộc vào nhiều hệ số
Trang 1266
2.Đề xuất,kiến nghị và phương pháp nghiên cứu tiếp
1.Việc áp dụng EC2 là tiêu chuẩn thể hiện rõ nhất sự làm việc của dầm khi chịu uốn và cắt Việc áp dụng là dễ dàng nhất vì các điều khoản tính toán rõ ràng và đơn giản
2.Cần có nghiên cứu thực nghiệm để có kết quả phán ánh chính xác ảnh hưởng các yếu tố đến khả năng chịu cắt của bê tông và của cốt thép chịu cắt
Trang 1367
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 TCXDVN 5574 : 2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế
2 Nguyễn Đình Cống,2009, Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 Tập 1
3 Phùng Ngọc Dũng,Lê Thanh Hà,2014, Phân tích và thiết kế dầm bê tông cốt thé chịu uốn trên tiết diện nghiêng theo ACI 318,Eurocode 2 và TCVN 5574:2012
4 Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, 2010, Kết cấu bê tông cốt thép – Thiết kế theo Tiêu chuẩn châu Âu NXB Xây dựng, Hà Nội
5 Nguyễn Ngọc Phương (2008), Khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt
thép ứng lực trước, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc, Hà
Nội
6 Eurocode 2:2004: Design of Concrete Structures
7 Masley B., Bungey J., Hulse R., 2007, Reinforced Concrete Design to Eurocode 2, 6th Ed., Palgrave Macmillan
8 MacGregor, J G., 2009, Reinforced Concrete Mechanics and
Design, 5thEd., Prentice Hall
9 Nilson A., Darwin D., Dolan C W., 2010, Design of Concrete
Structures, 14th Ed.,Mc Graw Hill
10 ACI318M-11: Building Code Requirements for Structural Conctrete