Tính toán khả năng chịu lực của sàn bê tông cốt thép bằng phương pháp cân bằng giới hạn (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRẦN VĂN ĐƠNG TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG GIỚI HẠN LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành Xây dựng dân dụng cơng nghiệp với đề tài “Tính tốn khả chịu lực sàn bê tông cốt thép phương pháp cân giới hạn” hoàn thành với cố gắng thân, với giúp đỡ nhiệt tình khoa Sau đại học, thầy giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, tạo điều kiện động viên giúp đỡ mặt để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hiệp Đồng trực tiếp hướng dẫn đạo cho tơi q 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 khơng thể tránh khỏi khiếm khuyết, thiếu sót, tơi mong nhận góp ý thầy giáo, nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Văn Đông LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Trần Văn Đông Sinh ngày: 04-05-1984 Quê quán: An Dương – Hải Phòng Nơi cơng tác: Chi nhánh Cơng ty cổ phần xuất nhập tổng hợp Hà Nội Hà Tây Tôi xin cam đoan Luận văn tốt nghiệp cao học ngành Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp với đề tài “Tính tốn khả chịu lực sàn bê tông cốt thép phương pháp cân giới hạn” luận văn cá nhân thực hướng dẫn TS Nguyễn Hiệp Đồng Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Văn Đông MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BẢN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1.Tính tốn sàn bê tông cốt thép phương pháp theo lý thuyết đàn hồi 1.1.1 Lý thuyết phân tích 1.1.2 Phương pháp phân tích 1.2.Tính tốn sàn bê tông cốt thép phương pháp cân giới hạn 1.2.1 Lý thuyết phân tích 1.2.2 Phương pháp phân tích 11 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN BẢN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG GIỚI HẠN 18 2.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp cân giới hạn 18 2.1.1 Khái niệm khớp dẻo 18 2.1.2 Cơ cấu phá hoại 18 2.1.3 Phương trình cơng ảo 19 2.1.4 Lý thuyết phân tích giới hạn 20 2.1.5 Đường dẻo 24 a Điều kiện chảy dẻo 24 b Điều kiện cấu 25 2.1.6 Phương pháp đường dẻo áp dụng cho sàn phẳng BTCT 25 a Cốt thép đẳng hướng cốt thép trực hướng 25 b Các cấu phá hoại sàn 26 2.2 Sàn đẳng hướng chịu tác dụng lực tập trung 27 2.2.1 Sàn có liên kết gối tựa xung quanh 27 a Phương trình cân giới hạn 27 b Cơ cấu hình thành sơ đồ gãy khúc 27 c Phần tử góc 28 2.2.2 Bản mặt chữ nhật có liên kết gối tựa xung quanh 34 a Sơ đồ gãy khúc 34 b Bản có liên kết gối tựa xung quanh có góc ngàm đủ 36 c Bản có liên kết gối tựa xung quanh góc có liên kết ngàm thiếu góc 39 2.3 Bản đẳng hướng chịu tác dụng tải trọng phân bố 42 2.3.1 Bản sàn có liên kết gối tựa xung quanh 42 a Cơ sở tính tốn 42 b Xác định kích thước phần tử góc 46 c Bản mặt chữ nhật có liên kết gối tựa xung quanh 48 2.3.2 Bản đẳng hướng bê tơng cốt thép có liên kết ngàm xung quanh 51 a Sự hình thành đặc biệt phần tử góc 51 b Các quan hệ tính tốn 53 2.4 Bản trực hướng bê tơng cốt thép hình chữ nhật chịu tác dụng tải trọng phân bố 56 2.4.1 Bản có liên kết khớp xung quanh 56 2.4.2 Bản trực hướng có liên ngàm xung quanh 59 2.4.3 Bản có liên kết hỗn hợp theo cạnh khác 61 CHƯƠNG III: CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN 75 3.1.Tính tốn sàn bê tơng đẳng hướng chịu tác dụng tải trọng tập trung 75 3.1.1 Bản đẳng hướng hình chữ nhật có liên kết gối tự cạnh ngàm đủ góc 75 3.1.2 Bản hình chữ nhật có liên kết gối tựa cố định xung quanh với điều kiện ngàm thiếu góc 79 3.1.3 Bản hình chữ nhật có liên kết ngàm xung quanh 83 3.2 Tính tốn sàn bê tông đẳng hướng chịu tác dụng tải trọng phân bố 85 3.2.1 Bản hình chữ nhật có liên kết gối tựa xung quanh với điều kiện ngàm đủ góc 85 3.2.2 Bản hình chữ nhật có liên kết ngàm xung quanh 88 3.2.3 Bản hình chữ nhật có bốn cạnh khớp chịu tải trọng phân bố 94 3.2.4 Bản hình chữ nhật có liên kết hỗn hợp theo cạnh khác nhau, hai cạnh liên kết ngàm, hai cạnh liên kết khớp 95 3.2.5 Bản hình chữ nhật có liên kết hỗn hợp theo cạnh khác nhau, ba cạnh khớp cạnh ngàm 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101 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 Tên hình Trang Các thành phần mô men uốn, mô men xoắn, lực cắt hình Hình 1.1 Hình 1.2 Sơ đồ khung tương đương Hình 1.3 Phần tử chịu uốn Hình 1.4 Sơ đồ đường dẻo Hình 1.5 Cốt thép đặt đều, cốt thép khơng đặt 10 Hình 1.6 Bản hình vng với tải trọng phân bố theo hai phương 13 Hình 1.7 Bản hình vng với tải trọng phân bố theo đường chéo 14 Bản hình vng với tải trọng gần đường chéo 15 Hình 1.8 Hình 2.1 Hình 2.2 phân cho hai phương Chiều dài khớp dẻo dầm có điều kiện 18 biên khác Tải trọng giới hạn theo phương pháp cấu 21 phương pháp cân Hình 2.3 Trạng thái cân sàn hình chữ nhật 23 Hình 2.4 Điều kiện chảy dẻo 25 Hình 2.5 Bản sàn bố trí cốt thép đẳng hướng 26 Hình 2.6 Bản sàn bố trí cốt thép trực hướng 26 Sơ đồ gãy khúc chịu tác dụng tải trọng 27 Hình 2.7 tập trung Hình 2.8 Sơ đồ gãy khúc góc Ai 29 Hình 2.9 Phần tử góc 31 Hình 2.10 Phần tử góc hai cạnh song song µ ab = µ cd 33 Các dạng sơ đồ gãy khúc hình chữ nhật chịu 35 Hình 2.11 tác dụng trọng tập trung Hình 2.12 Sơ đồ gãy khúc có hai tâm 43 Hình 2.13 Phần tử góc đa giác 46 Hình 2.14 Sơ đồ gãy khúc hình chữ nhật liên kết khớp 48 Sơ đồ gãy khúc hình chữ nhật khớp gối tựa 50 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 xung quanh với liên kết ngàm góc phần Sơ đồ gãy khúc có liên kết ngàm xung quanh 51 chịu tác dụng lực tập trung Sơ đồ gãy khúc có liên kết ngàm với phần tử góc (tải trọng phân bố đều) 54 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Sơ đồ gãy khúc liên kết ngàm khơng có phần 55 tử góc chịu tác dụng tải trọng tập trung Sơ đồ gãy khúc có liên kết ngàm khơng có 56 phần tử góc chịu tác dụng tải trọng phân bố Sơ đồ gãy khúc có liên kết ngàm chịu tác dụng 59 tải trọng phân bố Bản hình chữ nhật có cạnh liên kết ngàm, cạnh 61 liên kết khớp cố định Hình 2.22 Sơ đồ gãy khúc có cạnh khớp cạnh ngàm 62 Hình 2.23 Sơ đồ gãy khúc có cạnh khớp cạnh ngàm 65 Sơ đồ gãy khúc hình chữ nhật có hai cạnh 66 Hình 2.24 Hình 2.25 khớp theo cạnh dài cạnh ngàm theo cạnh ngắn Sơ đồ gãy khúc hình chữ nhật có hai cạnh khớp theo cạnh ngắn cạnh ngàm theo cạnh dài Sơ đồ gãy khúc hình chữ nhật có hai cạnh Hình 2.26 68 69 khớp theo cạnh liền cạnh lại liên kết ngàm Hình 2.27 Sơ đồ gãy khúc hình chữ nhật có cạnh 71 khớp cạnh lại liên kết ngàm Hình 3.1 Bản sàn cho ví dụ 75 Hình 3.2 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 77 Hình 3.3 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 78 Hình 3.4 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 79 Hình 3.5 Bản sàn cho ví dụ 79 Hình 3.6 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 81 Hình 3.7 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 82 Hình 3.8 Bản sàn cho ví dụ 84 Hình 3.9 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 85 Hình 3.10 Bản sàn cho ví dụ 86 Hình 3.11 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 87 Hình 3.12 Sơ đồ gãy khúc dạng cho ví dụ 88 Hình 3.13 Bản sàn cho ví dụ 88 Hình 3.14 Sơ đồ gãy khúc cho ví dụ 90 Hình 3.15 Bản sàn cho ví dụ 90 Hình 3.16 Sơ đồ gãy khúc cho ví dụ 93 Hình 3.17 Bản sàn cho ví dụ 94 Hình 3.18 Sơ đồ gãy khúc cho ví dụ 95 Hình 3.19 Bản sàn cho ví dụ 95 Hình 3.20 Sơ đồ gãy khúc cho ví dụ 98 Hình 3.21 Bản sàn cho ví dụ 10 99 Hình 3.22 Sơ đồ gãy khúc cho ví dụ 10 100 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng, biểu Trang bảng, biểu Bảng 1.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Xác định mômen dựa vào tỷ số hai cạnh 11 Lực giới hạn sơ đồ gãy khúc dạng 77 cho ví dụ Lực giới hạn sơ đồ gãy khúc dạng 78 cho ví dụ Mơ men giới hạn cho ví dụ 84 Lực giới hạn sơ đồ gãy khúc dạng 87 cho ví dụ Bảng 3.5 Mơ men giới hạn cho ví dụ 94 Bảng 3.6 Mô men giới hạn cho ví dụ 10 99 THƠNG 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 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: - Luận văn giới thiệu phương pháp cân giới hạn để tính toán tải trọng giới hạn tác dụng lên bê tông cốt thép với nhiều dạng tải trọng khác (tải trọng tập trung, tải trọng phân bố đều) với nhiều điều kiện biên khác (liên kết khớp, liên kết ngàm ) - Việc tính tốn phương pháp cân giới hạn tương đối đơn giản phù hợp với kết cấu bê tông cốt thép mà kết đáng tin cậy Phương pháp cân giới hạn dùng để xác định giới hạn biên tải trọng, tải trọng bé phá hoại kết cấu - Phương pháp cân giới hạn áp dụng cho sàn bị phá hoại uốn, không áp dụng cho sàn bị phá hoại cắt Phương pháp khơng áp dụng cho sàn có lỗ rỗng - Phương pháp cân giới hạn áp dụng cho sàn khơng có q nhiều cốt thép, nghĩa kết cấu phải đảm bảo yêu cầu hình thành đường dẻo trạng thái giới hạn (bê tông bị nứt cốt thép bị chảy dẻo) Kiến nghị: - Phương pháp cân giới hạn mở rộng để tính tải trọng giới hạn cho sàn chịu tác dụng loại tải trọng khác: tải trọng hình thang, tải trọng dạng dải, với nhiều điều kiện biên khác chưa xét đến luận văn - Có thể tiến hành thí nghiệm để khảo sát cấu phá hoại sàn khơng dầm hay sàn có dầm bẹt từ có sở để xác định tải trọng giới hạn lên loại sàn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: TCXDVN 5574: 2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội, 2012 TCXDVN 9386: 2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất, Hà Nội, 2012 Nguyễn Đình Cống, GS.TS Ngơ 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 tơng tồn khối Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2008 Nguyễn Tuấn Giang Xác định tải trọng giới hạn sàn phẳng bê tông cốt thép theo lý thuyết đường dẻo – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp,Trường ĐH kiến trúc Hà Nội năm 2013, người hướng dẫn khoa học TS Phạm Phú Tình Phạm Phú Tình - Phân tích sàn theo phương pháp dải Tuyển tập cơng trình khoa học - chào mừng 40 năm truyền thống đào tạo trường Đại học Kiến Trúc, Hà Nội, 2001 Phan Quang Minh - Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước, Hà Nội, 2007 Tiếng nước ngoài: Gerard Kennedy, Charles Goodchild Practical yield line Arthur H Nilson, David Darwin, Charles W Dolan – Design of Concrete Structures 10 R F Warner, B.V Rangan, A.S Hall, K.A Falkes Concrete Structures 11 A.M Дубинский Расчет несущей способности железобетнных плит и оболочек Киев, 1976 12 B.Н Байков, Э.Е Сигалов Железобетонные конструкции Общий курс Москва, 1976 13 A.M Дубинский Расчет несущей способности железобетнных плит Киев, Гостройиздат УССР, 1961 14 Гводев А.А Метод предельного равновесия в применении к расчету железобетонных конструкций сборник” Т V., вып М., Госсройиздат,1949 “Инжернерный ... kết ngàm ) - Việc tính tốn phương pháp cân giới hạn tương đối đơn giản phù hợp với kết cấu bê tông cốt thép mà kết đáng tin cậy Phương pháp cân giới hạn dùng để xác định giới hạn biên tải trọng,... VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BẢN SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP 1.1 .Tính tốn sàn bê tơng cốt thép phương pháp theo lý thuyết đàn hồi 1.1.1 Lý thuyết phân tích 1.1.2 Phương pháp. .. cấu - Phương pháp cân giới hạn áp dụng cho sàn bị phá hoại uốn, không áp dụng cho sàn bị phá hoại cắt Phương pháp không áp dụng cho sàn có lỗ rỗng - Phương pháp cân giới hạn áp dụng cho sàn khơng