Tính toán và cấu tạo các trường hợp chịu lực cục bộ của kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn việt nam và tiêu chuẩn nước ngoài (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - ĐÀO THỊ LAN HƯƠNG TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CÁC TRƯỜNG HỢP CHỊU LỰC CỤC BỘ CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ TIÊU CHUẨN NƯỚC NGOÀI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - ĐÀO THỊ LAN HƯƠNG KHÓA: 2012-2014 TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CÁC TRƯỜNG HỢP CHỊU LỰC CỤC BỘ CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ TIÊU CHUẨN NƯỚC NGOÀI Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUỜI HUỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VƯƠNG NGỌC LƯU Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội suốt trình đào tạo thạc sĩ cung cấp kiến thức phương pháp để em áp dụng nghiên cứu giải vấn đề luận văn Đặc biệt em xin trân trọng gửi lời cảm ơn thầy giáo PGS TS Vương Ngọc Lưu tận tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành Luận văn thời hạn Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Công ty Kiến trúc cơng trình ACO, đồng nghiệp gia đình giúp đỡ em, tạo điều kiện thời gian để em hoàn thành luận văn tiến độ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng HỌC VIÊN Đào Thị Lan Hương DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Cụm từ viết tắt BTCT Bê tông cốt thép TTGH Trạng thái giới hạn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam DANH MỤC BẢNG, BIỂU Số hiệu hình Tên hình Trang Bảng 2.1 Các giá trị k vùng chất tải chữ nhật 40 Bảng 2.2 Các giá trị hệ số β với loại cột khác 42 DANH MỤC HÌNH MINH HỌA Số hiệu Tên hình hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ ứng suất tiết diện đặt cốt đơn Hình 1.2 Sơ đồ ứng suất tiết diện đặt cốt kép Hình 1.3 Sơ đồ ứng suất dùng để tính tiết diện chữ T 10 Hình 1.4 Sơ đồ tính tốn cường độ tiết diện nghiêng 14 Hình 1.5 Cấu kiện chịu nén lệch tâm 17 Hình 1.6 Sơ đồ tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm 19 Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn nén thủng cấu kiện bê tơng cốt thép 25 Hình 2.1a Cốt thép chịu cắt theo TCVN 5574-2012 27 Hình 2.1b Cốt đai chịu cắt theo TCVN 5574-2012 28 Hình 2.2 Sự phá hỏng lực cắt sàn theo ACI318-2005 29 Hình 2.3a Hình 2.3b Hình 2.4a Hình 2.4b Hình 2.5 Hình 2.6 Diện tích tính toán tiết diện tới hạn với “Lực cắt hướng”(của loại cột: giữa, biên, góc) Chú thích diện tích tính tốn tiết diện tới hạn cho hình 2.3a Diện tích tính tốn tiết diện tới hạn với “Lực cắt hai hướng”(của loại cột: giữa, biên, góc) Chú thích diện tích tính tốn tiết diện tới hạn cho hình 2.4a Tháp đâm thủng theo tiêu chuẩn ACI318-2005 Các tiết diện tới hạn với lực cắt hướng theo ACI318-2005 29 30 31 31 32 32 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Tiết diện tới hạn với cột có đầu cột theo ACI318-2005 Xác định c với cột có hình dạng khơng thơng thường Quy định thiết kế bố trí thép đai sàn theo ACI318-2005 33 36 39 Hình 2.10 Các gí trị gần  43 Hình 2.11 Chu vi kiểm tra rút ngắn u*1 44 Hình 2.12 Bố trí cốt thép chịu cắt 48 Hình 2.13 Bố trí cốt thép sàn 49 Hình 2.14 Nén cục cấu kiện bê tơng cốt thép 50 Hình 2.15 Sơ đồ tính tốn cấu kiện BTCT chịu nén cục 52 Hình 2.16 Bố trí khung cốt thép ngang đầu tường chịu lực lớn 55 Hình 2.17 Bố trí khung cốt thép tường 56 Hình 2.18 Bố trí lưới thép tường 56 Hình 2.19 Đệm đầu dầm gối lên tường gạch đá 57 Hình 2.20 Sơ đồ tính tốn giật đứt cấu kiện bêtơng cốt thép 60 Hình 2.21 Quy định đặt thép treo (cốt đai, cốt xiên) cho dầm chịu tải trọng tập trung 61 MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Nội dung cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP THEO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC 1.1 Khái niệm tính tốn kết cấu bê tông cốt thép theo khả chịu lực …………………………3 1.2 Tính tốn cấu kiện chịu uốn 1.2.1 Theo cường độ tiết diện thẳng góc (theo M) 1.2.2 Theo cường độ tiết diện nghiêng (theo Q) 13 1.3 Tính tốn cấu kiện chịu nén 16 1.3.1 Cấu kiện chịu nén tâm 16 1.3.2 Cấu kiện chịu nén lệch tâm 17 1.4 Các trường hợp chịu lực cục 19 1.4.1 Chọc thủng 20 1.4.2 Nén cục 22 1.4.3 Giật đứt (Tính cốt treo) 23 1.5 Nhận xét 23 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CÁC TRƯỜNG HỢP CHỊU LỰC CỤC BỘ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ TIÊU CHUẨN NƯỚC NGOÀI 25 2.1 Trường hợp chọc thủng 25 2.1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012 25 2.1.2 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI-318 28 2.1.3 Tiêu chuẩn Châu Âu EN 1992-1-1 40 2.2 Trường hợp nén cục theo TCVN 5574-2012 49 2.2.1 Tính tốn 49 2.2.2 Cấu tạo 55 2.3 Trường hợp giật đứt theo TCVN 5574-2012 59 2.3.1 Tính tốn 59 2.3.2 Cấu tạo 60 2.4 Nhận xét 62 CHƯƠNG 3: CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN 64 3.1 Tính tốn chọc thủng sàn bê tông cốt thép 64 3.1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012 64 3.1.2 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI-318 66 3.1.3 Tiêu chuẩn Châu Âu EN 1992-1-1 69 3.2 Tính tốn nén cục theo TCVN 5574 -2012 72 3.2.1 Ví dụ 72 3.2.2 Ví dụ 73 3.2.3 Ví dụ 74 3.2.4 Ví dụ 76 3.3 Tính tốn giật đứt theo TCVN 5574 -2012 79 3.4 Nhận xét 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 MỞ ĐẦU  Lý chọn đề tài: Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng rộng rãi cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp Việc tính tốn, cấu tạo kết cấu bê tông cốt thép thực nhằm thỏa mãn trạng thái giới hạn khả chịu lực, điều kiện sử dụng kết cấu chịu loại tải trọng Tải trọng tác dụng lên cơng trình phân loại theo tính chất thời gian tác dụng Hình thức tác dụng lên cơng trình tải trọng tác dụng phân bố đều, tác dụng tập trung cục gây trạng thái ứng suất dạng hư hỏng phá hoại cơng trình khác Ngồi hình dáng kết cấu mà tải trọng tác dụng gây trạng thái ứng suất dạng phá hoại cục Trong kết cấu nhà cửa bê tơng cốt thép có nhiều trường hợp chịu lực gọi trường hợp chịu lực cục Việc tính tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục quy định tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam tiêu chuẩn nước ngồi Nghiên cứu tìm hiểu vận dụng tính tốn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép chịu lực cục việc làm có ý nghĩa quan trọng khơng người làm công tác thiết kế mà cán thi cơng cơng trình Do đề tài “Tính tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục kết cấu BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn nước ngoài” cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn  Mục đích nghiên cứu: Tìm hiểu nội dung tính tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam nước ngồi Vận dụng tính tốn, cấu tạo cho số trường hợp cụ thể  Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Kết cấu bê tơng cốt thép cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp - Các quy định tính tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục theo: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế; Tiêu chuẩn EN 1992-1-1: Design of concrete structures - Part -1; Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI-318  Nội dung nghiên cứu: - Tìm hiểu lý thuyết trường hợp chịu lực cục kết cấu bê tơng cốt thép, nội dung tính tốn cấu tạo - Thực ví dụ tính tốn số trường hợp chịu lực cục  Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài: - Nghiên cứu lý thuyết trường hợp chịu lực cục kết cấu bê tông cốt thép áp dụng cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp - Ứng dụng kết nghiên cứu tìm hiểu tính tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục thiết kế xây dựng cơng trình  Nội dung cấu trúc luận văn Nội dung luận văn bao gồm chương, phần mở đầu kết luận Mở đầu Chương 1: Tổng quan tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo khả chịu lực Chương 2: Tính toán cấu tạo trường hợp chịu lực cục kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam nước Chương 3: Các ví dụ tính tốn Kết luận kiến nghị THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lịng liên hệ với Trung Tâm Thơng 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 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Tính tốn trường hợp chịu lực cục kết cấu BTCT tính tốn theo khả chịu lực kết cấu chịu tải trọng cục Nội lực gây phá hoại kết cấu tải trọng cục gây lực cắt, lực nén Khả chịu lực cục kết cấu BTCT bao gồm hai thành phần khả chịu lực bê tông khả chịu lực cốt thép - Trong trường hợp chịu lực cục ứng suất phân bố khu vực xung quanh vùng đặt lực phức tạp, việc cấu tạo kết cấu (tiết diện bê tơng, tiết diện thép, bố trí cốt thép ) quan trọng phải có nghiên cứu thực nghiệm để có quy định riêng cần phải tn theo - Từ lý thuyết tính tốn đâm thủng theo tiêu chuẩn thấy :  Về góc nghiêng tháp đâm thủng, chu vi kiểm tra:  Tiêu chuẩn Việt Nam góc đâm thủng =45o, chu vi kiểm tra giá trị trung bình chu vi đáy đáy tháp đâm thủng  Tiêu chuẩn ACI góc đâm thủng =20o 45o , chu vi kiểm tra chu vi xung quanh tiết diện chịu tải cách tiết diện khoảng d/2 (khi so sánh chu vi kiểm tra ACI Việt Nam giống nhau)  Tiêu chuẩn Eurocode góc đâm thủng =arctang (1/2) = 26.6o, chu vi kiểm tra u1 cách mép tiết diện chất tải 2.0d, phải dựng cho chu vi có chiều dài nhỏ  Về cường độ bêtơng hàm lượng thép dọc tham gia tính tốn đâm thủng  Tiêu chuẩnViệt Nam tiêu chuẩn ACI : xét đến cường độ bê tông tham gia tính tốn, khơng xét đến hàm lượng cốt thép 83 có ảnh hưởng đến khả chống đâm thủng  Tiêu chuẩn Eurocode: xét đến cường độ bê tông hàm lượng cốt thép dọc tham gia tính tốn đâm thủng Kiến nghị - Ảnh hưởng đồng thời yếu tố: cường độ bê tông hàm lượng cốt thép dọc sàn đến lực đâm thủng chứng minh Ở tiêu chuẩn Eurocode, bảng nội suy tính tốn lấy điều kiện thi cơng mơi trường Châu Âu, thép dọc sàn dùng loại thép cường độ cao fs=500Mpa, tính đâm thủng theo tiêu chuẩn Eurocode Việt Nam chưa phù hợp, cần nghiên cứu thêm - Để phát triển đề tài tự tiến hành mẫu thử theo điều kiện môi trường vật liệu Việt Nam, xét tính tốn đâm thủng theo tiêu chuẩn Eurocode điều kiện để có số liệu xác TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt TCVN 5574 : 2012 (2013), Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Đình Cống (2008), Tính tốn thực hành cấu kiện bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Trung Hịa (2008), Kết cấu bê tơng cốt thép - Theo quy phạm Hoa Kỳ, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Trung Hòa (2006), Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode EN 1992 -1-1: 2004, Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Viết Trung (2001), Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép đại theo tiêu chuẩn ACI, Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2008), Kết cấu bê tơng cốt thép - Phần cấu kiện bản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bộ xây dựng – Công ty Tư vấn xây dựng dân dụng Việt Nam (2004), Cấu tạo Bê tông cốt thép, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Tiếng Anh Arther H Nilson, David Darwin, Charles W Dolan: Design of concrete structures, The McGraw-Hill Companies, USA, 2004 Bill Mosley, John Bungey and Ray Hulse: Reinforced Concrete Design to Eurocode 10 ACI 318M – 08 Building code requirements for structural concrete (ACI 318M – 08) and commentary – An ACI standard, American Concrete Institute, USA, 2008 11 EN 1992-1-1: 2004 Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings, British Standard Institution, UK, 2004 12 EN 206-1: 2000 Concrete – Part 1: Specification, performance, production and conformity, English version, CEN, Brussels, 2000  ... quan tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo khả chịu lực Chương 2: Tính tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam nước ngồi Chương 3: Các ví dụ tính. .. tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam nước ngồi Vận dụng tính tốn, cấu tạo cho số trường hợp cụ thể  Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Kết cấu bê tông. .. tông cốt thép cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp - Các quy định tính tốn cấu tạo trường hợp chịu lực cục theo: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn