Khi thiết kế các công trình nhà cao tầng, nhà có công năng sử dụng mang tính chất quan trọng như văn phòng, trụ sở… bên cạnh việc thiết kế tính toán kết cấu cho công trình đủ khả năng chịu lực. Một trong những vấn đề mà người kỹ sư thiết kế kết cấu cần phải quan tâm đó là việc tính toán khảo sát sự hình thành khe nứt và độ võng của cấu kiện công trình (cấu kiện chịu uốn). Bằng phương pháp giải tích, so sánh giữa các tiêu chuẩn Việt Nam 3562005 và tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 3182008 tính toán một số trường hợp về khe nứt và độ võng cho dầm bê tông cốt thép thường. Từ đó ta thấy được những biến dạng của dầm đều nằm trong giới hạn cho phép và không gây ảnh hưởng biến dạng về mặt thẩm mĩ cho công trình.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG CỐT THÉP LÊ THỌ MẪN NGUYỄN TẤT TÙNG BIÊN HÒA, THÁNG 12/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG CỐT THÉP Sinh viên thực : LÊ THỌ MẪN NGUYỄN TẤT TÙNG Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Quốc Thơng BIÊN HỊA, THÁNG 12/2013 LỜI CẢM ƠN - Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thạc sỹ Nguyễn Quốc Thơng, thầy tận tình hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho nhóm nghiên cứu chúng em suốt q trình thực hoàn thành đề tài Đồng thời, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy giáo Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình, Trường Đại học Lạc Hồng truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt trình học tập trường Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Công ty TNHH tư vấn thiết kế - xây dựng Kiến Việt Xanh ( số 19 Phạm Văn Thuận-Tân Tiến-Biên Hòa-Đồng Nai) tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hồn thành đề tài nghiên cứu Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người quan tâm giúp đỡ động viên, khuyến khích chúng em suốt thời gian qua để chúng em hoàn thành đề tài tốt Sinh viên Lê Thọ Mẫn Nguyễn Tất Tùng - MỤC LỤC - LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu PHẦN NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở lý thuyết tính tốn khe nứt cho dầm BTCT theo TCVN 356-2005 1.1 Khái niệm khe nứt 1.1.1 Tính tốn nứt 1.2 Đặc trưng hình học tiết diện 1.2.1 Đặc trưng tiết diện làm việc đàn hồi 1.2.2 Tiết diện có biến dạng dẽo 1.2.3 Tính tốn gần 1.3 Tính tốn theo hình thành khe nứt thẳng góc 1.3.1 Cấu kiện chịu nén tâm 1.3.2 Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, kéo lệch tâm 1.4 Bề rộng khe nứt thẳng góc 1.4.1 Công thức tính 1.4.2 Điều kiện kiểm tra 11 1.4.3 Xác định ứng suất 11 Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn độ võng cho dầm BTCT theo TCVN 356-2005 13 2.1 Đại cương tính tốn độ võng 13 2.2 Độ cong độ cứng chống uốn 14 2.2.1 Khái niệm độ cong 14 2.2.2 Độ cong thành phần độ cong toàn phần 15 2.2.3 Độ cong cấu kiện không nứt 15 2.2.4 Độ cong cấu kiện có khe nứt 16 2.2.5 Biểu đồ độ cong 18 2.2.6 Độ cứng chống uốn 19 2.3 Tính tốn độ võng 20 2.3.1 Công thức tổng quát 20 2.3.2 Độ võng uốn 20 Chương 3: Các thí dụ tính tốn khe nứt độ võng cho dầm BTCT theo TCVN 356-2005 22 3.1 Bài tốn 1: Tính tốn cho dầm đầu tựa(tính tốn cốt thép dọc loại CIII) 22 3.1.1 Số liệu ban đầu 22 3.1.2 Các đặc trưng học vật liệu 22 3.1.3 Tính theo hình thành khe nứt 23 3.1.4 Tính bề rộng khe nứt 26 3.1.5 Tính độ võng dầm 30 3.1.6 Xác định độ võng dầm 35 3.1.7 Tính tốn bề rộng khe nứt độ võng dầm theo tiết diện 35 3.2 Bài tốn 2: Tính tốn cho dầm đầu ngàm (tính tốn cốt thép dọc loại CIII 40 3.2.1 Tính tốn bề rộng khe nứt vị trí gối dầm 40 3.2.1.1 Số liệu ban đầu 41 3.2.1.2 Các đặc trưng học vật liệu 41 3.2.1.3 Tính theo hình thành khe nứt tiết diện gối 42 3.2.2 Tính tốn bề rộng khe nứt độ võng vị trí nhịp dầm 43 3.2.2.1 Số liệu ban đầu 43 3.2.2.2 Các đặc trưng học vật liệu 43 3.2.2.3 Tính độ võng dầm 44 3.2.2.4 Xác định độ võng dầm 49 3.3 Bài tốn 3: Tính tốn cho dầm đầu tựa (tính tốn cốt thép dọc loại CI) 51 3.3.1 Số liệu ban đầu 51 3.3.2 Các đặc trưng học vật liệu 51 3.4 Bài toán 4: Tính tốn cho dầm đầu tựa (tính tốn cốt thép dọc loại CII) 52 3.4.1 Số liệu ban đầu 53 3.4.2 Các đặc trưng học vật liệu 53 3.4.3 So sánh bề rộng khe nứt độ võng thép CI CII 54 Chương 4: Các thí dụ tính tốn khe nứt độ võng cho dầm BTCT theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-2008 55 4.1 Số liệu ban đầu 55 4.2 Các đặc trưng học vật liệu 55 4.3 Tính theo hình thành khe nứt 56 4.4 Tính độ võng dầm 57 4.5 Xác định hệ số độ võng dầm 58 Chương 5: So sánh kết tính tốn TCVN 356-2005 tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-2008 58 5.1 Kết tính tốn bề rộng khe nứt độ võng cấu kiện dầm BTCT 58 5.1.1 Tính toán theo TCVN 356-2005 58 5.1.1.1 Bề rộng khe nứt dầm đầu tựa 58 5.1.1.2 Độ võng dầm đầu tựa 59 5.1.2 Độ võng dầm đầu tựa 59 5.1.2.1 Bề rộng khe nứt dầm đầu tựa 59 5.1.2.2 Độ võng dầm đầu tựa 59 5.2 So sánh kết tiêu chuẩn 60 Chương 6: Kết luận kiến nghị 60 6.1 Kết luận 60 6.2 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - - TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TTGH1 Trạng thái giới hạn BTCT Bê Tông Cốt Thép TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam BRKN Bề rộng khe nứt TC Tiêu chuẩn DANH MỤC BẢNG - Bảng 1: Kết thay đổi kích thước bề rộng khe nứt theo tiết diện 35 Bảng 2: Kết thay đổi độ võng theo tiết diện 36 Bảng 3: Kết bề rộng khe nứt theo mặt cắt bố trí cốt thép 38 Bảng 4: Kết độ võng theo mặt cắt bố trí cốt thép 39 Bảng 5: Bảng so sánh bề rộng khe nứt độ võng thép CI CII 54 Bảng 6: Bảng so sánh kết tiêu chuẩn 60 61 Về bê tơng : theo tính tốn ta thay đổi tiết diện cấu kiện ta nên giữ chiều cao dầm h 2b để đảm bảo ổn định cho cấu kiện tăng moment kháng uốn khả chống nứt cho cấu kiện để bề rộng khe nứt độ võng nằm giới hạn cho phép tiêu chuẩn Về cốt thép : ta nên chọn thép có đường kính nhỏ bố trí lớp nhiều lớp để có lợi chiều cao làm việc cấu kiện (phải đảm bảo khoảng cách thông thủy cốt thép dọc ) Cốt thép nhỏ độ mịn cao nên bề rộng khe nứt độ võng cấu kiện giảm xuống Khi tính tốn thiết kế thi công cấu kiện dầm bê tông cốt thép thường ta nên lựa chọn thép có gân ( CII, CIII, AIII ) vừa kinh tế vừa bảo đảm chất lượng thẩm mỹ cho cơng trình Việc tính tốn kiểm tra khe nứt độ võng : + Đảm bảo tuổi thọ công trình +Tăng tính thẫm mĩ cho cơng trình + Khống chế biến dạng mà cơng trình gây → Việc tính tốn kiểm tra khe nứt độ võng làm tăng tuổi thọ giá trị sử dụng cơng trình, mang lại uy tín cho đơn vị thi cơng cơng trình 6.2 Kiến nghị : - Để hạn chế độ võng khe nứt cho cấu kiện ngồi việc tính tốn kiểm tra ta nên tăng cường độ bê tông việc sử dụng bê tông ứng suất trước - Đối với cơng trình có cơng sử dụng cao khoảng khơng gian diện tích sử dụng hẹp nên việc tính tốn kiểm tra gặp nhiều khó khăn nên ta chọn sàn ứng lực hạn chế độ võng vết nứt cho cấu kiện cơng trình - Việc chọn phương pháp căng sau ( bê tông ứng suất trước), sàn ứng lực lựa chọn tối ưu cho cơng trình bên cạnh nhiều mặt hạn chế điều kiện thi cơng điều kiện kinh tế có phù hợp để lựa chọn phương pháp hay không - Để lựa chọn bê tông ứng lực trước hay bê tông cốt thép thường ta có so sánh sau : 62 - So sánh bê tông ứng lực trước bê tông cốt thép : khác biệt lớn loại vật liệu việc sử dụng vật liệu cường độ cao bê tông ứng lực trước – với tính hợp lý, kinh tế khả thích ứng cho cơng trình đặc biệt, so sánh khơng có nghĩa phủ nhận bê tơng cốt thép loại vật liệu có ưu, khuyết điểm phạm vi áp dụng riêng nó, thể khía cạnh sau: + Độ an toàn : Khi thiết kế theo tiêu chuẩn hành thì, kết cấu bê tơng ứng lực trước có khả chịu tải cao so với bê tơng cốt thép, qua thí nghiệm cho thấy dầm bê tơng ứng lực trước có độ võng đáng kể trước bị phá hoại Do hạn chế vết nứt sử dụng bê tông chất lượng cao nên khả chống ăn mòn bê tơng ứng lực trước cao + Tính kinh tế : Bê tông ứng lực trước sử dụng vật liệu có cường độ cao, sử dụng thiết bị chuyên dụng neo, cáp….Việc gia công cốt pha phức tạp hơn, chi phí thiết kế giám sát thi cơng cao + Phạm vi áp dụng : Bê tơng ứng lực trước thích hợp với kết cấu nhịp lớn, chịu tải trọng nặng Trích dẫn [3] từ trang 231, 232 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề tài thực kiến thức nhiều môn học ngành xây dựng như: [1] Nguyễn Trung Hòa (2003), Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Theo Quy Phạm Hoa Kỳ ACI 318 – 2008, Nhà xuất xây dựng Hà Nội [2] Nguyễn Đình Cống (2011), Tính tốn thực hành Cấu Kiện Bê Tông Cốt Thép theo TCXDVN 356-2005, Nhà xuất xây dựng Hà Nội 63 [3] 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 [4] Vũ Mạnh Hùng (1999), Sổ tay kết cấu cơng trình, Nhà xuất Đại học Kiến Trúc TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 ... định hình thành khe nứt độ võng kết cấu cơng trình ảnh hưởng lớn đến bền vững tính thẩm mĩ cơng trình Đó lý để chúng tơi chọn đề tài Tính tốn hình thành khe nứt độ võng cấu kiện chịu uốn bê tông. .. cấu bê tơng cốt thép ứng lực trước có việc tính tốn khép kín khe nứt Tính tốn hình thành khe nứt (không xuất vết nứt) chủ yếu dung cho kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước Đối với kết cấu bê. .. THUẬT CƠNG TRÌNH BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG CỐT THÉP Sinh viên thực : LÊ THỌ MẪN NGUYỄN TẤT TÙNG Giáo viên