Tính toán cột bê tông cốt thép sử dụng thép CB500 theo TCVN 5574 2012 và tiêu chuẩn nga SP 63 13330 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MINH TRÍ TÍNH TỐN CỘT BÊ TƠNG CỐT THÉP SỬ DỤNG THÉP CB500 THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5574-2012 VÀ TIÊU CHUẨN NGA SP 63.13330.2012 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Cơng trình dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS PHAN QUANG MINH Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu độc lập tơi Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Tác giả luận văn Nguyễn Minh Trí MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ MỞ ĐẦU 1 Tên đề tài Lý chọn đề tài Mục đích đề tài Mục tiêu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU NÉN 1.1 KHÁI NIỆM 1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 1.3 SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM 1.3.1 Ảnh hưởng uốn dọc 1.3.2 Trạng thái ứng suất giai đoạn phá hoại cấu kiện chịu nén lệch tâm 10 1.4 CÁC CƠNG TRÌNH BTCT XÂY DỰNG Ở NHA TRANG VÀ CÁC LOẠI THÉP SỬ DỤNG CHO CỘT, VÁCH 12 CHƯƠNG TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO TIÊU CHUẨN 5574:2012 VÀ SP 63.13330.2012 19 2.1 VẬT LIỆU 19 2.1.1 Bê tông .19 2.1.2 Cốt thép 22 2.2 QUY TRÌNH TÍNH TỐN 26 2.2.1 u cầu chung tính tốn độ bền 26 2.2.2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên ban đầu 27 2.2.3 Hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc 28 CHƯƠNG THÍ DỤ TÍNH TỐN .32 3.1 THÍ DỤ 32 3.2 THÍ DỤ 36 3.3 THÍ DỤ 40 3.4 THÍ DỤ 44 3.5 BẢNG SO SÁNH KẾT QUẢ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN THEO TIÊU CHUẨN .50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TÍNH TỐN CỘT BÊ TƠNG CỐT THÉP SỬ DỤNG THÉP C500 THEO TCVN 5574-2012 VÀ TIÊU CHUẨN NGA SP 63.13330.2012 Học viên: NGUYỄN MINH TRÍ Chuyên ngành: Kỹ thuâ ̣t Xây dựng DD&CN Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Kết cấu cột bê tông cốt thép dạng kết cấu đặc biệt quan trọng kết cấu bê tông cốt thép sử dụng rộng rãi xây dựng nhà cơng trình Cột BTCT kết cấu nhà cao tầng thường phải chịu nội lực lớn nên sử dụng thép có cường độ lớn CIII hiệu mặt kinh tế dễ thi công Theo TCVN 5574:2012 mặt dù xuất năm 2012 thực chất chuyển ngang từ tiêu chuẩn TCVN 356-2005 với toàn nội dung bên giữ nguyên Bản thân tiêu chuẩn TCVN 356-2005 được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Nga 30 năm trước SNIP 2.03.01-84* Nghĩa chung ta sử dựng tiêu chuẩn cũ so với thay đổi khoa học công nghệ giới Điều gây nhiều bất cập trình thiết kế Hơn TCVN 5574-2012 sử dụng loại thép CIII, AIII Cường độ chịu nén tính tốn khơng vượt q 365MPa nên việc sử dụng cốt thép có cường độ cao CIII, AIII khơng hiệu Điều ngược với xu hướng chung giới sử dụng vật liệu có cường độ cao kết cấu cơng trình Tiêu chuẩn hành Nga SP 63.13330.2012 cho phép sử dụng cường độ chịu nén tính tốn cốt thép lấy lớn 365 MPa nên nghiên cứu ứng dụng luận án Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu khảo sát số theo tiêu chuẩn theo TCVN 5574-2012 tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 Kết đạt được: cột BTCT sử dụng thép CB500 kiểm tra theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 có khả chịu lực cột lớn TCVN 5574-2012 Với toán thiết kế, diện tích cốt thép tính tốn theo SP 63.13330.2012 nhỏ so sánh với TCVN 5574-2012 Điều cho thấy hiệu kinh tế sử dụng thép CB500 cho cấu kiện cột áp dụng tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 Từ khóa – So sánh TCVN 5574-2012 tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012, quy trình tính tốn cột BTCT, khả chịu lực cột BTCT, đánh giá hiệu kinh tế sử dụng thép CB500 (4 từ khóa ) Summary - Reinforced concrete column structure is an important structural form in reinforced concrete structure that has been widely used in construction of buildings and structures The reinforced concrete column in the high-rise building structure are often born to great internal forces, so it is more economically feasible and easier to construct if CIII higher strength steel can be used According to TCVN 5574: 2012 published in 2012 but in fact transferred from standard TCVN 356-2005 with the whole contents are unchangeable The standard TCVN 356-2005 was transferred from the Russian standard over 30 years ago SNIP 2.03.01-84 * It means that we are applying the old standards for the change of science and technology in the world This causes many inadequacies in the design process Moreover, TCVN 5574-2012 is using steel types such as CIII, AIII, etc Compressive strength calculated is not exceeding 365MPa, the use of reinforced steel strength being higher than CIII, AIII may not be effective This is contrary to the general trend of the world of using high-strength materials in work structures The current standard of Russia SP 63.13330.2012 allows the use of the compressive strength of the reinforced concrete that can be greater than 365 MPa, so it should be researched in this thesis Research methodology: The research method is digital survey according to standard TCVN 5574-2012 and Russian standard SP 63.13330.2012 Results achieved: reinforced concrete columns using CB500 steel tested in accordance with Russian standard SP 63.13330.2012 with the bearing capacity of columns will be larger than TCVN 5574-2012 With the design problem, the steel area calculated according to SP 63.13330.2012 is smaller compared to TCVN 5574-2012 This indicates that it would be more economical to use CB500 steel for column construction if the Russian standard SP 63.13330.2012 Keywords - Compare TCVN 5574-2012 and Russian Standard SP 63.13330.2012, calculation process of reinforced concrete column, Strength of reinforced concrete column, when using CB500 steel, evaluation of economic efficiency when using CB500 steel (4 keywords) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU b : Chiều rộng tiết diện chữ nhật h : Chiều cao tiết diện chữ nhật a, a ' : Khoảng cách từ hợp lực cốt thép tương ứng vớ S S' đến biên gần tiết diện h, ho : Chiều cao làm việc tiết diện, tương ứng h-a h-a' x : Chiều cao vùng bê tông chịu nén  : Chiều cao tương đối vùng bê tông chịu nén, x ho s : Khoảng cách cốt thép đai theo chiều dài cấu kiện eo : Độ lệch tâm lực dọc N trọng tâm tiết diện quy đổi eop : Độ lệch tâm lực nén trước P tiết diện quy đổi e, e ' : Tương ứng khoản cách từ điểm đặt lực dọc N đến hợp lực cốt thép S S' l : Nhịp cấu kiện l o : Chiều dài tính tốn cấu kiện chịu tác dụng lực nén dọc i : Bán kính quán tính tiết diện ngang cấu kiện trọng tâm tiết diện d : Đường kính danh nghĩa cốt thép As , As ' : Tương ứng diện tích tiết diện ngang cốt thép không căng S cốt thép căng S' Asp, Asp ' : Tương ứng diện tích tiết diện phần cốt thép căng S S' Asw : Diện tích tiết diện cốt thép đai đặt mặt phẵng vng góc với trục dọc cấu kiện cắt qua tiết điện nghiên  : Hàm lượng cốt thép xác định tỉ số diện tích tiết diện cốt thép S diện tích tiết diện ngang cấu kiện bho, không kể đến phần cánh chịu nén kéo A : Diện tích tồn tiết diện ngang bê tơng Ab : Diện tích vùng bê tơng chịu nén Abt : Diện tích vùng bê tông chịu kéo S : Ký hiệu cốt thép dọc vùng chịu kéo S ' : Ký hiệu cốt thép vùng chịu nén F : Ngoại lực tập trung M : Mô mem uốn M t : Mô mem xoắn N : Lực dọc Q : Lực cắt Rb , Rb ,ser : Cường độ chịu nén tính tốn dọc trục bê tơng tường ứng với trạng thái giới hạn thứ thứ hai Rbn : Cường độ chịu nén dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thứ Rbt , Rbt ,ser : Cường độ chịu kéo tính tốn dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thứ Rbtn : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thứ Rs , Rs ,ser : Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép ứng với trạng thái giới hạn thứ thứ hai Rsw : Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép ngang xác Rsc : Cường độ chịu nén tính tốn cốt thép ứng với trạng thái giới hạn thứ Eb : Mô đun đàn hồi ban đầu bê tông nén kéo E s : Mô đun đàn hồi cốt thép DANH MỤC CÁC BẢNG Số Tên bảng bảng Trang 2.1 Các giá trị  R 20 2.2 Giá trị  b 21 2.3 Hệ số R tương ứng với số nhóm thép 22 2.4 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn thép 22 2.5 Hệ độ tin cậy cốt thép 23 2.6 2.7 Cường độ tính tốn cốt thép tính theo TTGH thứ (MPa) Mô đun đàn hồi số loại cốt thép 23 24 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn cốt thép Rsn cường 2.8 độ chịu kéo tính toán cốt thép TTGH thứ hai 24 Rs,ser (MPa) 2.9 Cường độ tính tốn chịu kéo chịu nén cốt thép TTGH thứ (MPa) 25 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang 1.1 Sơ đồ cấu kiện chịu nén lệch tâm 1.2 Cấu kiện chịu nén tâm 1.3 Tiết diện chịu nén lệch tâm 1.4 Hệ số  ứng với liên kết lý tưởng 1.5 Hệ số  ứng với số kết cấu 1.6 Cốt thép dọc chịu lực 1.7 Hiện tượng uốn dọc 10 1.8 Ứng suất BT CT cấu kiện chịu nén lệch tâm 10 51 b Trường hợp tốn kiểm tra: • Tính tốn theo tiêu chuẩn 5574:2012 b h TH BT Rb Rs Rsc Mpa Mpa Mpa Es Eb M N ML NL Mpa Mpa kNm kN kNm kN R CT mm mm 400 500 b25 CB500-V 14.5 435 365 0.563 200000 30000 213 700 130 620 400 500 b25 CB500-V 14.5 435 365 0.563 200000 30000 303 2200 230 2100 e0 N cr mm N As As' x Lệch Tính mm2 mm2 mm tâm lại x 1232 1232 120,69 LT lớn - 304 4,704.106 1847 1847 379,3 LT bé 311,07 137,7 20.180 TH • e Ne Ne mm kN kN 1,175 557,5 390 452 1,122 354,6 780,09 800,9  Tính tốn theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 b h Rs, Rb TH BT Rsc CT mm mm 400 500 b25 400 500 b25 Es Eb M N ML NL Mpa Mpa kNm kN kNm kN R Mpa Mpa CB500-V 14.5 435 0.493 200000 30000 213 700 130 620 CB500-V 14.5 435 0.493 200000 30000 303 2200 230 2100 e0 N cr  e Ne Ne mm N mm kN kN As As' x Lệch Tính mm2 mm2 mm tâm lại x 1232 1232 120,69 LT lớn - 304 5204 1,155 552 386 487 1847 1847 379,3 LT bé 293 137,7 22.580 1,108 352,6 775,7 837 TH • Nhận xét: Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 tính hệ số  nhỏ tính theo TCVN 5574:2012 Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 thiên an toàn so với TCVN 5574:2012 52 Đối với trường hợp toán thiết kế tính tốn theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 cho số lượng cốt thép tính tốn theo TCVN 5574-2012 Tính tốn theo tiêu chuẩn Tính tốn theo tiêu Chênh lệch SP 63.13330.2012 chuẩn 5574:2012 % As' =1676,9mm2 As' =2007mm2 16,45% As' =659,6mm2 As' =924,1mm2 28,62% TH Biểu đồ 3.1 So sánh hàm lượng cốt thép tính tốn theo tiêu chuẩn 2500 A's (mm2) 2000 TCVN 5574-2012 1500 TC SP 63.13330.2012 1000 500 TH2 TH4 Đối với trường hợp tốn kiểm tra tính tốn theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 khả chịu lực cột tính tốn theo TCVN 5574-2012 53 Tính tốn theo tiêu chuẩn Tính tốn theo tiêu Chênh lệch SP 63.13330.2012 chuẩn 5574:2012 % TH Ne=487 kN Ne=452 kN 7,2% Ne=837 kN Ne=800,9 kN 4,3% Biểu đồ 3.2 So sánh khả chịu lực theo tiêu chuẩn 900 [Ne] (kN) 800 700 600 TCVN 5574-2012 500 400 TC SP 63.13330.2012 300 200 100 TH1 TH3 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu, khảo sát luận văn rút kết luận sau: - Tiêu chuẩn hành thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Việt nam TCVN 5574-2012 được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Nga 30 năm trước SNIP 2.03.01-84* nên chưa cập nhật đầy đủ vật liệu bê tơng cốt thép có cường độ cao - TCVN 5574-2012 hạn chế cường độ chịu nén tính tốn khơng vượt q 365MPa nên việc sử dụng cốt thép có cường độ cao CIII, AIII khơng hiệu - Theo kết từ thí dụ theo tốn kiểm tra, cột BTCT sử dụng thép CB500 kiểm tra theo tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 có khả chịu lực cột lớn TCVN 5574-2012 Với toán thiết kế, diện tích cốt thép tính tốn theo SP 63.13330.2012 nhỏ so sánh với TCVN 55742012 Điều cho thấy hiệu kinh tế sử dụng thép CB500 cho cấu kiện cột áp dụng tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kiến nghị Cần nhanh chóng cập nhật tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 để ban hành TCVN thiết kế kết cấu BTCT Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu quy trình thiết kế cấu kiện chịu nén lệch tâm với tiết diện theo sơ đồ biến dạng Tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2011), Kết cấu bê tơng cốt thép - Phần cấu kiện bản, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] Kết cấu bê tông bê tông cốt thép, tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 5574:2012 [3] Tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 sửa đổi năm 2015, 2016 Liên bang Nga [4] Tiêu chuẩn TCVN 1651:2008 Cốt thép cho bê tông ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ... theo tiêu chuẩn theo TCVN 5574- 2012 tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 Kết đạt được: cột BTCT sử dụng thép CB500 kiểm tra theo tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 có khả chịu lực cột lớn TCVN 5574- 2012. .. trình tính tốn cột BTCT theo TCVN 5574- 2012 tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 Mục tiêu: - Đánh giá khả chịu lực cột BTCT theo TCVN 5574- 2012 tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 sử dụng thép CB500 -... Nam Trong đó, tính tốn cột BTCT có sử dụng thép CB500 theo TCVN 5574- 2012 tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 2 Mục đích đề tài: - So sánh TCVN 5574- 2012 tiêu chuẩn Nga SP 63. 13330 .2012 đặc trưng