Phân tích ứng xử chọc thủng sàn U-boot bê tông và giải pháp chống chọc thủng

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ PHÚ VINH H N T CH ÀN -B NG CHỌC TH NG T B T NG À GI I HÁ CH NG CHỌC TH NG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 TÓM TẮT L ẬN ĂN THẠC Ĩ KỸ TH ẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hoàn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: T Phản biện 1: G T HẠM MỸ TRƯƠNG H ÀI CH NH Phản biện 2: PGS.TS HẠM THANH TÙNG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng 03 năm 2019 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU T đề tài Tiết kiệm thời gian, vật liệu, tăng hiệu sử dụng phù hợp với điều kiện áp dụng Việt Nam mục tiêu nghiên cứu, ứng dụng công nghệ vào dự án xây dựng Độ võng lớn, chịu tải trọng ngang (gió, động đất) kém, dập vỡ, thời gian biện pháp thi công phức tạp, vận chuyển cồng kềnh, cẩu lắp khó khăn, phức tạp, tốn dây neo, buộc, ghép, khó cố định trinh thi công (sự đẩy trinh thi công) chất lượng bê tông sau thi công, để lại lỗ thủng, vết lở Đây công nghệ thi công sàn đổ chỗ bán lắp ghép, tăng chất lượng bê tông sàn thi cơng, cốt liệu trải khắp bề mặt sàn, chống thấm dột thủng bề mặt sau thi công ặt d sàn -Boot bê tơng có nhiều ưu điểm đ phân t ch, ch nh sàn Boot khơng d m n n khả chống chọc thủng vị tr tiếp giáp gi a sàn đ u cột Hiện chưa có nhiều nghi n cứu ứng xử c ng khả chống chọc thủng sàn -Boot nh m tìm hiểu c chế phá hoại sàn chọc thủng gây n n, t tìm giải pháp chống chọc thủng cho sàn -Boot cách th ch hợp ì luận án tập trung nghi n cứu Phân T ch ng Xử Chọc Thủng àn -Boot B Tông iải Pháp Chống Chọc Thủng mang t nh thiết thực c n thiết Mục tiêu nghiên cứu Phân t ch khả ứng xử chọc thủng sàn -Boot vị tr cột bi n Phân t ch khả ứng xử chọc thủng sàn -Boot vị tr cột gi a o sánh đánh giá c chế phá hoại chọc thủng gi a cột bi n cột gi a Đề xuất giải pháp chống chọc thủng th ch hợp cho sàn -Boot bê tông Đố ượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghi n cứu: Sàn U-boot bê tông Phạm vi nghi n cứu: ô ph ng, phân t ch, so sánh đánh giá ứng xử chọc thủng sàn Boot b tông đề xuất giải pháp chống chọc thủng th ch hợp ươ g g ê ứu Thu thập số liệu thiết kế, thi công sàn -Boot thực - Xây dựng mơ hình sàn -Boot tác dụng chọc thủng cột bi n cột gi a b ng phư ng pháp ph n tử h u hạn ô ph ng phân t ch kết uả mô ph ng Tổng hợp, đánh giá đề xuât giải pháp ph ng chống chọc thủng cho sàn -Boot C u trúc luậ vă Ngoài ph n mở đ u, kết luận kiến nghị Chư ng Đ , ỚI THIỆU GIẢI PHÁP SÀN U-BOOT Chư ng C L TH T PH N T CH CH C TH N N -BOOT Chư ng 3.PH N T CH, Đ NH T Ả Ả PH P CH N CH C TH N CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ÀN -BOOT BÊ TƠNG 1.1 Giới thiệu cơng nghệ uboot-beton 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Nguyên tắc cấu tạo cc 1.1.3 1.2 Đá gá h ệ -boot bê tông - ỹ ậ g a ê - g BTCT ề ố g 1.2.1 Tăng số lượng sàn Sàn phẳng không d m Chiều dày sàn m ng Giảm số lượng cột iảm tác động tải trọng ngang cách âm cao o sàn cấu tạo lớp -boot rỗng n m gi a bề dày sàn, n n khả cách âm sàn boot tốt - cách nhiệt chịu lửa cao Đáp ứng tiêu chuẩn REI 180 với lớp bê tông bảo vệ 3.5 cm 1.2.2 ệ c - ình 1.1: Tỉ lệ khối lượng bê tông mét vuông sàn 1.2.3 Hiệu kinh tế - Giảm chi phí bê tơng so với sàn có độ dày tư ng đư ng Giảm chi phí thép Giảm độ cao t ng sàn phẳng không d m Khả tăng thêm t ng với cơng trình chiều cao nhà Dễ dàng nhanh chóng thi cơng Phù hợp kỹ thuật top-down Khả vượt nhịp lớn với tài trọng chịu tải trọng lớn h n với nhịp Tiết kiệm dễ dàng vận chuyển, bốc xép lưu kho Bề mặt sàn phẳng thuận tiện cho việc hồn thiện khơng đ i h i bố trí tr n giả tính thẩm mỹ, c n tr n giả việc thi cơng nhanh h n 1.2.4 Khả ch ng cháy: Hộp cốt pha sàn U–Boot làm t vật liệu Polypropylene, có khả chịu nhiệt độ cao h n so với bóng nhựa tái chế, ngồi cháy nhiệt độ cao, vật liệu Polypropylene khơng sinh khí độc bị biến dạng h n 1.2.5 Khả thi công Sàn cấu tạo b ng hộp nhựa có chân góc nên việc vận chuyển lắp đặt vô dể dàng thuận tiện, ngồi có cấu tạo chắn nên khó bị xê dịch thi công lắp đặt cốt thép hay đổ bê tơng bóng nhựa thi cơng sàn BubbleDeck dễ bị biến dạng, xê dịch, bị xì h i Do sàn U–Boot nhanh h n nhiều 1.2.6 Thời gian thi công: ờng: 1.2.7 Thân thiện vớ ng dụ g g g ự g 1.3.1 U-boot bê tông cho sàn phẳng không dầm Phạm vi áp dụng cho sàn phẳng nhịp lớn, độ võng bé Ưu điểm: 1.3 Kết cấu nhẹ., Tiết kiệm bê tông., Sàn không d m , Sàn truyền lực hai phư ng 1.3.2 U-Boot Beton áp d ng cho móng bè Ưu điểm: Kết cấu nhẹ, Tiết kiệm bê tông, Tăng độ cứng kết cấu Giảm ứng suất xuống móng, Khơng c n dùng cọc Tê ạm ụ g Sàn nhẹ với côp pha U-Boot đảm bảo ứng suất biến dạng cho phép (6.2.3.3), b ng cách tăng độ cứng mà không tăng tải trọng xuống đất Hệ thống sàn nhẹ với côp pha U-Boot Beton® tn thủ EUROCODCE Lập trình tính tốn kết cấu bê tông 1.4 1.5 Thông số kỹ thuật 1.5.1 Cấu tạ n hình 1.5.2 Các thơng s kỹ thu t 1.5.3 Dầm chìm sàn – k ịnh vị 1.6 Yêu cầu kỹ thuật Các chi phí tạo lỗ rỗng với kích thước, tiết diện theo vẽ kiến trúc đảm bảo tiêu chuẩn kĩ thuật quy định n m giá trọn gói, ngoại tr việc cung cấp lắp đặt cốp pha cho sàn, cung cấp lưới thép thép thường 1.7 ươ g g -boot Gồm phư ng pháp thi công đổ chổ, bán lắp ghép, lắp ghép 1.7.1 Đổ chỗ: a) Trình tự thi cơng: b) Ưu, nhược điểm: Ưu điểm: Nhược điểm: Tốn xà gồ cột chống ván khuôn thi công Tốn công việc bố trí hộp uboot việc tháo ván khn b tông đạt cường độ hi thi công đổ bê tơng lớp đến mép hộp uboot d ng chờ b tông đạt cường độ định đổ hết khó khăn việc xác định cường độ bê tơng chưa đạt cường độ đổ bê tông tràn vào hộp uboot Nếu b tơng để q lâu khó khăn việc liên kết gi a lớp bê tông làm giảm cường độ 1.7.2 Bán lắp ghép: a) Trình tự thi cơng: b) Ưu, nhược điểm: Ưu điểm: Khơng c n phải bố trí ván khn lắp đặt hộp U-boot công trường Thi công nhanh chóng h n, c giới hóa Nhược điểm: So với đổ tồn khối thi cơng bán lắp tốn th m lượng cốt thép gia cường cẩu lắp hó khăn việc vận chuyển, cẩu lắp dễ bị nứt hó khăn việc liên kết bê tơng lớp bê tông lớp 1.7.3 Lắp ghép a) Trình tự thi cơng: Tấm sàn thành phẩm, sản phẩm phân phối tới chân cơng trình dạng bê tơng hồn chỉnh b) Ưu, nhược điểm: Ưu điểm: Thi công lắp ghép n n đ n giản, sàn kiểm tra chất lượng nhà máy n n đảm bảo, Không tốn cốp pha, dàn giáo… Giảm thời gian thi cơng, cơng trình nhanh đưa vào sử dụng b tơng đ đạt cường độ Thi cơng nhanh chóng, c giới hóa Nhược điểm: Khó liên kết gi a sàn với cấu kiện khác, mối nỗi gi a sàn dễ xảy nứt hó khăn việc vận chuyển, Tốn thép gia cường cẩu lắp CHƯƠNG CƠ Ở L TH 2.1 T g a g ê 2.2 ươ g g ứ ủ g ẾT NGHI N C g g ê CHỌC TH NG g ố T cân b ng th o phư ng đứng ch ng ta xây dựng được, (2.1) (2.2) (2.3) Trong đó, (2.4) (2.5) then (2.6) then (2.7) ua mơ hình l thuyết Kinnunen/Nyland r cho thấy lực chọc thủng sàn bị chi phối cường độ chịu nén b tông, k ch thước cột, chiều dày sàn hàm lượng cốt thép Trong luận văn sử dụng phư ng pháp số mô ph ng phá hoại chọc thủng sàn -boot ự ảnh hưởng thông số tr n thảo luận Chư ng ươ g ố Hiện nh ng kết cấu sàn nhẹ sử dụng phổ biến có nhiều ưu điểm vượt trội so với sàn BTCT truyền thống đ phân t ch Chư ng 1, đặc biệt có sàn -boot b tông àn -boot b tông kết cấu sàn phẳng, nhẹ vượt nhịp lớn, thẩm mỹ, mang lại hiệu uả kinh tế-kỹ thuật so với sàn truyền thống Nhưng nh ng nhược điểm lớn sàn -boot b tông bị chọc thủng li n kết gi a cột sàn phẳng 2.3 ủ g g ươ g ầ B C ph n mềm thư ng mại để xây dựng mơ hình ph n tử h u hạn Nó công cụ mô ph ng mạnh tiện dụng cho việc nghi n cứu giải uyết toán 2.4 lĩnh vực c học Ph n mềm cho phép định nghĩa mơ hình hình học, tính chất vật liệu, điều kiện biên, tải c ng chia lưới cấu trúc Các mơ hình số nghiên cứu xây dựng theo quy trình ABAQUS/CAE 2.4.1 ầ Để mô ph ng ứng xử chọc thủng sàn -boot đề cập nghiên cứu này, yếu tố sau t B đ sử dụng: ph n tử khối, ph n tử giàn ph n tử v Các ph n tử khối sử dụng để mơ hình b tơng, cột số cấu kiện khác, ph n tử sử dụng để mơ hình cốt thép ph n tử v sử dụng để mơ hình hóa hộp -boot h nt hối, h n t t m v 2.4.2 c Một số tư ng tác tồn kết cấu gi a vật liệu khác Điều quan trọng tư ng tác phải xử l ch nh xác để đảm bảo mơ hình hóa ứng xử kết cấu hiệu xác 2.4.3 c ệ kế cấ Trong nghiên cứu này, thành ph n nhựa hộp -boot bê tông của kết cấu mơ hình b ng loại ph n tử khác Trong uá trình chịu lực bề mặt tiếp x c gi a hai thành ph n n y bị tách rời ì khơng phù hợp để sử dụng tập hợp n t để thể hai vật liệu khác ban đ u tiếp xúc với Thay vào đó, ràng buộc Ti áp dụng 2.4.4 ầ /Embedded elements Ph n tử nh ng nh ng B sử dụng để mơ tả cốt thép Nó giải pháp đ n giản xác cho cốt thép bê tơng 2.4.5 hình vật liệu 2.4.6 a) ệ t n , b ật liệu th c ầ hư n t ình c n n hi tu n, b) hư n t ình ch đạ it n (2.8) c) hi tu n t n n h n -Boot d) i i hư n t ình c n n hi tu n (2.9) (2.10) (2.11) (2.12) (2.13) (2.14) c 2.4.7 x Ni xi ; y Ni yi ; z Ni zi (2.15) u Niui ; v Ni vi ; w Ni wi (2.16) B q e x e B , y N , z B , xy B (2.17) e , yz B , T B (2.18) zx (2.19) T T J x, x, x, J y, y, y, z, z, z, y Ni , xi Ni , xi Ni , xi 1 K x B e T (2.20) z Ni , yi Ni , yi Ni , yi Ni , zi Ni , zi Ni , zi (2.21) D B Jd d d (2.22) 1 Ma trận độ cứng tổng thể thiết lập thông qua ma trận liên kết ph n tử L e , ne K L e T e K L e (2.23) e ne số ph n tử kết cấu 2.4.8 Xây d c ả Thông thường, theo FEA vector trọng tải ph n tử t nh sau, P N e Ve T g e dV N Se T p e dS T B D 2V dV e e T B 2V e dV (2.24) e Tư ng tự với ma trận độ cứng, v ct tải trọng toàn cục biểu diễn phư ng trình (2.25) ne P L e T e P e (2.25) CHƯƠNG H N T CH CHỌC TH NG ÀN -BOOT BÊ TÔNG 3.1 T -boot Trong chư ng n y đ u ti n tiến hành thiết kế sàn -boot, sau sử dụng phư ng pháp PTHH phân t ch đánh giá ứng xử chọc thủng li n kết cột với sàn -boot 3.1.1 kc ớc -boot bê tông Thông thường k ch thước sàn -boot b tông chọn th o k ch thước hộp boot Các thông số kỹ thuật hộp -boot au thiết kế sàn -boot luận văn sử dụng phư ng pháp PTHH thông ua ph n mềm thư ng mại ba us để đánh giá ứng xử chọc thủng gi a sàn -boot cột 3.1.2 ệ 3.1.3 ế kế a) ố liệu thi t đ uv -boot bê tông ẳ -Boot bê tông ố liệu đ u vào ph ng hội trường thiết kế sử dụng sàn -Boot bê tông Về quan niệm tính tốn sàn U-Boot, th o mục 3.1.2 luận văn sử dụng cách tiếp cận t nh toán sàn hệ sàn phẳng tư ng đư ng Các d m chìm gi a U-Boot xem d m tiết diện ch I, t ta uy đổi tiết diện ch nhật Công thức uy đổi th o độ cứng tư ng cho phư ng trình (3.1) (3.1) b) ựn m hình T kết uả phân t ch nội lực trình bày tr n ch ng ta tìm nội lực bất lợi để tình tốn thiết kế cho Bảng 3.1 3.1 Nội lực -Boot om n dải c) inh t n cốt th T nh cốt thép lớp tr n Suy ra, Bề rộng dải om n uy đổi tiết diện ch 10 ình 3.1: Mặt b ng sàn b) hình h n -Boot dụng ph n mềm a , mơ hình sàn -boot b tông mô ph ng Chia d i t nh tốn tr n sàn dựa tr n nguy n tắc d i tr n gối d i nhịp ết uả chia d i cho hình 3.12 3.13 c) h n t ch nội lực (3.2) Xuất phát t trường hợp phá hoại dẻo, ta có s đồ ứng suất dùng để tính tốn tiết diện ch T có cánh vùng nén Về mặt tính tốn, trục trung hịa ua cánh, tiết diện ch T tính tiết diện ch nhật có chiều rộng Cịn tiết diện ch ch T có cánh vùng nén: t nh tiết diện (3.3) Nếu tiết diện ch nhật trục trung h a ua cánh, việc tính tốn t nh tốn , (3.4) (3.5) 11 trục trung h a ua sườn, việc t nh tốn tính tốn Nếu tiết diện ch , (3.6) (3.7) ết uả t nh toán cốt thép sàn cho bảng 3.6 ứ g ủ g -boot Trong mục n y ch ng ta phân t ch ứng xử chọc thủng li n kết cột vào sàn phảng Boot bê tông hội trường đ t nh toán thiết kế mục 3.1 tất d liệu đ u 3.2 vào hình học, bố tr cốt thép cho mục 3.1 trình bày mục 2.4.5 3.2.1 Mơ cc a) ố liệu hình h c c n b) ố liệu hình h c c c) liệu cốt th kế c ng xử vật liệu b tông cốt thép đ c -Boot Toàn số liệu cốt thép t nh toán thiết kế cho mục 3.1.3 3.2.2 a) n h n t n cốt th : Loại ph n tử sử dụng để phát sinh lưới cho sàn phẳng b tông cốt thép đ thảo luận mục 2.4.1 Đây ph n tử uan trọng tốn, chiếm ph n lớn khối lượng thời gian mô ph ng Trong ph n n y ch ng ta dành nhiều thời gian để thảo luận kỹ loại ph n tử n y Đối với sàn phẳng BTCT ch ng ta không sử dụng loại ph n tử truyền thống C3 đ thảo luận chung mục 2.4.1 Trong luận văn, sau xác định hình học vật liệu, sàn phẳng -Boot b tông rời rạc hoá b ng cách sử dụng ph n tử 3D-str ss C3 R Đây ph n tử khối n t với kỹ thuật giảm điểm t ch phân auss, trường hợp điểm t ch phân sử dụng Ph n tử C3 R mô tả xác ứng xử c học sàn b) ộ -Boot Đối với hộp -Boot có bề dày tư ng đối m ng kết cấu hộp dạng v , ch ng ta sử dụng ph n tử v đ thảo luận mục để phát sinh lưới cho hộp Boot Trong luận văn sử dụng ph n tử sh ll R loại ph n tử có khả phân t ch có độ tin cậy cao, ph n tử n y xây dựng để ứng dụng nhiều toán kỹ 12 thuật Tư ng tự ph n tử C3 R, ph n tử n y c ng áp dụng kỹ thuật giảm điểm t ch phân để tránh tượng sh ar m mbran locking ph n tử tồn nhiều dạng hourglass, lan truyền tr n tồn lưới ết uả phát sinh lưới cho hình 3.22 c) i th Thép sử dụng sàn có dạng thanh, ph n tử sử dụng để phát sinh lưới thép ph n tử T3 Đây ph n tử với n t chuyển vị tuyến t nh ết uả phát sinh lưới cho cốt thép sàn cho hình 23 3.2.3 Đ kệ àn: DISTRIBUTED LOAD àn: DISTRIBUTED LOAD ăt b n: SYMM ăt b n: SYMM Chân cột: CLAMPED góc c n lại sàn: PIN ình 3.24: Đi u iện i n 3.2.4 ế ả ả a) h n t ch t u c n ng suất Von-Mises [MPa] 40 u t ặt sàn ặt sàn 30 20 10 0.0 0.2 0.4 0.6 Thời gian mô ph ng 0.8 1.0 ình 3.25: n c n u t th th i i n i t i Trước phân t ch phá hoại chọc thủng sàn phẳng -Boot bê tơng, ch ng ta tìm hiểu phân t ch phân bố ứng suất sàn, thép hộp -Boot ựa vào kết uả cho Hình ứng xử ứng suất on- is s điểm n m v ng diện t ch cột tiếp x c với mặt mặt tr n sàn ết uả cho thấy bắt đ u gia tải ứng suất phân bố mặt mặt tr n khu vực li n kết cột-sàn g n giống au thời gian gia tải ứng suất mặt sàn bắt phát triển nhanh h n ứng suất mặt tr n sàn Cả hai ứng suất mặt 13 tr n mặt tiếp tục phát triển đến thời gian gia tải khoảng thời gian gia tải b tơng n t cột có dấu hiệu bị phá hoại bắt đ u t mặt tr n sàn thể thông ua kết uả đường biểu diễn cho ứng suất mặt tr n sàn (đường màu đ có dấu hiệu n m ngang sau suy giảm Thềm n m ngang l c n y b tông hết khả chịu lực c n thép chịu lực có thềm n m ngang sau cốt thép bị chảy dẻo đường ứng suất mặt tr n bị suy giảm Trong ứng suất mặt có thềm chảy mờ nhạt sau tiếp tục tăng ì b tơng v ng n y bị nén l c n y b tông phát huy khả chịu lực (ch l tháp hình có đường k nh mặt bé h n nhiều so với đường k nh mặt tr n , điều n y củng cố làm cho ứng suất v ng n y tăng ng suất Von-Mises [MPa] 40 ặt sàn ặt sàn 30 20 10 0 Chiều dài đường chẻo sàn t nh t tâm cột [m] 10 12 ình 3.26: h n ố n u t th đư n ch n ặt khác kết uả cho Hình 3.26 cho thấy phân bố ứng suất t chân cột tâm sàn sang góc cột đối diện Hoàn toàn tư ng tự ch ng ta khảo sát phân bố ứng suất mặt tr n mặt sàn ết uả chứng minh r ng ứng suất ứng xử mặt tr n mặt hoàn toàn trái ngược Tại chân cột ứng suất phân bố mặt lớn suy giảm l n tiến tâm sàn bắt đ u tăng lại tiến góc chân cột đối diện Ngược lại ứng suất mặt tr n sàn chân cột bé t ng d n tiến khu vực tâm sàn, tiếp tục tăng đến g n góc sàn đối diện khu vực n y b tông bị phá hoại cắt cục n n đường ứng suất bị giảm đột ngột tiến khơng ết uả v a trình bày Hình 3.27 Hình 3.28 c ng minh chứng thông ua phổ phân bố ứng suất sàn Phổ ứng suất c ng cho thấy ứng suất mặt tr n sàn chân cột bé tăng d n tiến khu vực tâm sàn Ri ng sàn -Boot b tông khác với dạng sàn đặt truyền thống khu vực gi a sàn có hộp -Boot rỗng, tác dụng tải trọng phân bố vị tr hộp rỗng có biến dạng chuyển vị cục (có 14 thể tham khảo kết uả hình 3.29) ì v ng b tông tr n hộp rỗng có ứng suất tập trung cục kết uả n y thể r ết uả phân t ch tr n hoàn toàn hợp l với phân bố ứng suất cốt thép hộp -Boot cho Hình 3.29 Th o kết uả cho thấy v ng b tông thớ tr n bị phá hoại sớm n n toàn lực l c n y cốt thép làm việc phổ phân bố ứng suất cốt thép lớp tr n lớn đ n u tr n, v ng b tơng lớp chưa phá hoại tham gia chịu lực n n phổ phân bố ứng suất lớp bé (màu xanh blu hi xa tâm cột sàn làm việc bị v ng n n thép lớp tr n lớp làm việc Trong thiết kế kết cấu hộp -Boot không tham gia chịu lực trình sử dụng Các hộp -Boot có tác dụng làm khn ban đ u trình thi công đổ b tông Nhưng khuôn n y không lấy mà đặt n m sàn b tông, trình làm việc b tơng bị biến dạng có tác động l n hộp -Boot làm xuất ứng suất phân bố hộp -Boot Phổ phân bố ứng suất hộp -Boot tư ng đối ph hợp với làm việc tư ng tác gi a b mặt sàn b tông với bề mặt hộp -Boot Hình 3.29 mơ tả uan hệ gi a ứng suất lực tác dụng l n sàn -Boot b tơng ết uả Hình cho thấy mối tư ng uan gi a ứng suất với tải trọng tác dụng Hoàn toàn tư ng tự ch ng ta khảo sát uan hệ ứng suất bề mặt tr n khu vực chân cột sàn ết uả cho thấy ứng suất mặt tr n mặt khoảng với lực tác dụng l n sàn hi vượt ua ngưỡng ban đ u tư ng ứng ứng xử sàn mặt tr n mặt g n giống ứng suất mặt tr n sàn tăng nhanh, điều n y hoàn toàn hợp l tác dụng tải trọng phân bố, n n gi a nhịp sàn bị v ng làm cho thớ tr n đ u cột bị kéo ứng suất tăng nhanh Hiệu ứng n y ảnh hưởng đến b tông mặt t h n n n đường ứng suất mặt tăng chậm h n phản ánh đ ng chất vật l ứng xử v ng b tông đ u cột 15 8.0x105 Lực tác dụng lên sàn [N] 6.0x105 4.0x105 2.0x105 ặt sàn ặt sàn 0.0 10 ình 3.30 Đư n c n hi lực gia tải đạt 20 30 u n hệ n u t-lực ng suất Von-Mises [MPa] 40 ứng suất mặt tr n sàn đạt giá trị l cn yb tông mặt tr n sàn bị phá hoại cắt, ứng suất mặt tr n sàn giảm đột ngột (x m Hình đường màu đ giảm với độ dốc thẳng đứng) truyền lực sang cho cốt thép tượng nap-back xuất hiện, sau thép tham gia chịu lực bề mặt tr n sàn củng cố tiếp tục chịu lực Trong b tông v ng mặt ứng suất phân bố đạt đến giá trị tư ng ứng với lực tác dụng , giá trị n y vượt so với b tông bề mặt tr n sàn au b tơng mặt bị phá hoại hết khả chịu lực b) h n t ch t u chu ển v 8.0x105 Lực tác dụng lên sàn [N] 6.0x105 4.0x105 2.0x105 0.0 10 20 30 Chuyển vị tâm sàn [mm] 40 50 ình 3.31: u n hệ i lực v chu ển v t m n ết uả uan hệ gi a lực chuyển vị tâm sàn mô tả hình ết uả 16 cho thấy gia tải tr n sàn giai đoạn đ u chuyển vị bé khoảng lực tác dụng l n sàn thời điểm đường chuyển vị nghi ng dốc h n so với thời điểm trước ết uả n y hoàn toàn hợp l với kết v a phân t ch tr n Đó thời điểm gia tải tr n sàn đạt bề mặt tr n sàn bị phá hoại, thời điểm n y chuyển vị tâm sàn có dấu hiệu tăng nhanh h n Cho đến giá trị lực tác động l n sàn đạt tư ng ứng l c chuyển vị tâm sàn đạt khoảng sàn bị phá hoại, nghĩa ph n b tông bị phá hoại L c n y khả chịu lực sàn giảm đáng kể t xuống c n tư ng ứng với chuyển vị tâm sàn , đến giá trị n y cốt thép củng cố tham gia chịu lực kết uả tải tăng trở lại chậm đến giá trị khoảng L c n y chuyển vị sàn lớn khoảng , chuyển vị mà nghi n cứu khống chế, x m l c n y sàn bị phá hoại hồn tồn, d ng kết uả mơ ph ng Như thông ua uan hệ ứng xử gi a chuyển vị lực tác dụng ch ng ta xác định lực tới hạn tác dụng l n sàn mà l c b tơng thớ tr n thớ khu vực chân cột bị phá hoại hình thành tháp chọc thủng Điều n y khảo sát chi tiết ph n ặt sàn ặt sàn Chuyển vị tâm sàn [mm] -10 -20 -30 -40 -50 ình 3.32: n n Chiều dài đường chẻo sàn t nh t tâm cột [m] u t h n ố t n mặt c t 10 11 n h n tơng Hình 3.32 cho thấy phân bố chuyển vị t tâm chân cột tâm sàn đến góc sàn đối diện kết uả cho thấy tải trọng tác động l n sàn đạt (giá trị tới hạn lực tác 17 dụng chuyển vị vị tr tâm cột khoảng cách tâm sàn khoảng chuyển vị lớn vị tr Điều n y chứng t cột b tông bị biến dạng lớn, ch nh biến dạng lớn cột b tơng kéo dài trình chọc thủng sàn o ảnh hưởng phổ chuyển vị sàn b tông mô tả tác động l n cốt thép -Boot ết uả phổ chuyển vị cốt thép -Boot cho ph hợp với uy luật ứng xử sàn đ phân t ch tr n c) h n t ch ch c th n t n n h n -Boot bê tông 8.0x105 Lực tác dụng lên sàn [N] 6.0x105 4.0x105 2.0x105 ặt sàn ặt sàn 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Damaged parameter [%] ình 3.35: n u n i ự h h ại c t ch c th n v lực t c n l n n ết uả phân t ch hình thành tháp chọc thủng cắt sàn phẳng -Boot b tông cốt thép cho hình ết uả phân t ch phản ánh đ ng chất vật l uá thành hình thành tháp chọc thủng sàn phẳng -Boot bê tông cốt thép Đồng thời kết uả n y c ng ph hợp với kết uả phân t ch ứng xử ứng suất chuyển vị sàn ựa vào kết uả phân t ch cho hình trên, ch ng ta thấy r ng trình có hai thời điểm làm cho mặt sàn tr n mặt sàn bắt đ u nứt để hình thành tháp chọc thủng, tiếp tục chứng minh cho uá trình hình thành phát triển tháp chọc thủng th o t ng bước gia tải Trong nghi n cứu tr ch thời điểm gia tải tăng d n để thấy hình thành tập trung ứng suất mặt tr n mặt sàn để hình thành vết nứt mặt tr n mặt ết uả chứng minh r ng gia tải cường độ tập trung ứng suất cao để hình thành phát triển vết nứt đ phân t ch 18 1.0 1.0 ặt sàn ặt sàn ặt sàn ặt sàn 0.8 Damaged parameter [%] Damaged parameter [%] 0.8 0.6 0.4 0.6 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 Chiều dài cạnh bên sàn t nh t tâm cột [m] ình 3.41 ự h n ố h h ại c t c h i cạnh n c n 8 Chiều dài đường chéo sàn t nh t tâm cột [m] 10 ình 3.42 ự h n ố h h ại c t đư n ch u t m cột c c th n ựa vào kết uả cho Hình 3.41 Hình ch ng ta xác định uy luật phân bố phá hoại cắt mặt tr n mặt sàn Đồng thời kết uả tr n c ng cho ch ng ta xác định chu vi mặt đáy mặt tr n tháp chọc thủng n t sàn với cột ựa vào kết uả phân t ch ch ng ta thấy r ng chu vi tháp chọc thủng khu vực mặt tr n sàn có dạng đường tr n có bán k nh , kết uả n y c n mơ tả hình nêu trên, phạm vi bán k nh tháp phá hoại mặt tr n sàn khơng bị phá hoại cắt tr khu vực sát mép hai cạnh bi n b n ngoài, nguy n nhân khu vực hai bi n ngồi sàn bị phá hoại cắt chịu tác động hiệu ứng điều kiện bi n Đối với hình dạng chu vi tháp chọc thủng mặt đáy sàn phân bố khơng chu vi đường tr n mặt tr n Ph n b tông bị phá hoại th o hướng đường chéo ô sàn hạn chế h n nhiều so với hai phư ng vng góc với cột Nhìn chung ph n diện t ch b tơng phá hoại mặt sàn n m v ng có bán k nh thấp khoảng d) h tơng mức độ phá hoại b tông khu vực n y , v ng b tông mặt tr n phá hoại đến t nh hư n chi u n đ n th ch c th n t n n h n -Boot bê 19 1.2x106 Bề dày sàn 26cm Bề dày sàn 30cm Bề dày sàn 36cm 1.0x106 Lực tác dụng lên sàn [N] 8.0x105 6.0x105 4.0x105 2.0x105 0.0 10 20 30 40 50 Chuyển vị tâm sàn [mm] ình 3.43: u n hệ i lực v chu ển v t m Đối với tháp chọc thủng sàn phẳng n hi n th đ i -Boot bê tơng có nhiều yếu tố ảnh hưởng hàm lượng cốt thép, tiết diện cột, chiều dày sàn, cường độ chịu kéo nén b tơng v.v ì khối lượng luận văn lớn ph n n y tập trung nghi n cứu ảnh hưởng chiều dày sàn đến tháp chọc thủng t đề nh ng kiến nghị c n thiết toán t nh toán thiết kế sàn phẳng -Boot Để khảo sát ảnh hưởng bề dày sàn đến tháp chọc thủng, luận văn phân t ch, t nh toán cho loại sàn sử dụng loại -Boot có k ch thước hình học khác nhau, cụ thể bề dày sàn chọn , ột nh ng kết uả uan trọng c n uan tâm uan hệ gi a lực chuyển vị, kết uả cho Hình ết uả cho thấy r ng tăng chiều dày sàn khả chịu lực sàn tăng đáng kể Cụ thể tăng bề dày sàn t khả chịu tải sàn tăng th m lên hi tăng bề dày sàn t dày thêm l n đáng kể lên , vượt , vượt , vượt thi khả chịu lực sàn dày , so với sàn khả chịu lực sàn so với sàn tăng Như tăng bề dày sàn khả chịu tải sàn tăng 20 Xét khả hạn chế chuyển vị, đ u ti n ch ng ta xét thời điểm khả chịu lực sàn đạt giá trị tới hạn Đối với sàn dày trị tới hạn , tư ng tự sàn dày Như sàn có chiều dày với sàn dày chế , sàn dày sàn có bề dày sàn hạn chế khoảng hạn chế so với sàn dày chuyển vị thời điểm lực đạt giá chuyển vị tâm sàn so chuyển vị so với sàn dày , hạn Nếu xét chuyển vị sàn sau phá hoại hoàn toàn hạn chế so v i sàn dày so với sàn dày , hạn chế , sàn dày hạn chế so với sàn dày Như việc tăng bề dày sàn mang lại hiệu uả lớn khả chịu lực sàn khả hạn chế chuyển vị sàn Trong sàn -Boot việc tăng bề dày sàn thi khối lượng b tông cốt thép tăng không đáng kể so với hiệu uả sàn đạt đ phân t ch Nếu so với sàn d m truyền thống việc tăng bề dày sàn l n tiết kiệm chiều cao thơng thu tồ nhà Nhưng nh ng hiệu uả khác sàn phẳng - Boot mang lại lớn dụ sàn -Boot tạo kiến tr c thẩm mỹ đẹp cho nhà, linh hoạt việc bố tr ph ng ốc đáp ứng công sử dụng ề mặt vật liệu kết cấu sàn -Boot tiết kiệm vật tư ề mặt thi cơng sàn -Boot khơng d m có hệ ván khuôn thi công đ n giản, r t ngắn tiến độ thi công, chi ph tổ chức công trường v.v 1.0 1.0 Bề dày sàn 26cm Bề dày sàn 30cm Bề dày sàn 36cm Bề dày sàn 26cm Bề dày sàn 30cm Bề dày sàn 36cm 0.8 Damaged parameter [%] Damaged parameter [%] 0.8 0.6 0.4 0.2 0.6 0.4 0.2 0.0 10 Chiều dài đường chéo sàn t nh t tâm cột [m] ình 3.44 ự h n ố h h ại c t c th đư n ch u t m cột c n-mặt i 0.0 Chiều dài đường chéo sàn t nh t tâm cột [m] ình 3.45 ự h n ố h h ại c t đư n ch u t m cột c 10 c th n-mặt 21 1.0 1.0 Bề dày sàn 26cm Bề dày sàn 30cm Bề dày sàn 36cm Bề dày sàn 26cm Bề dày sàn 30cm Bề dày sàn 36cm 0.8 Damaged parameter [%] Damaged parameter [%] 0.8 0.6 0.4 0.2 0.6 0.4 0.2 0.0 Chiều dài cạnh bên sàn t nh t tâm cột [m] 0.0 ình 3.46: ự h n ố h h ại c t c h i cạnh n c n-mặt i Chiều dài cạnh bên sàn t nh t tâm cột [m] ình 3.47: ự h n ố h h ại c t c h i cạnh n c n-mặt t n Phân t ch phân bố phá hoại cắt sàn phẳng -Boot, kết uả phân t ch tr n mặt cắt trực giao ua tâm cột, mặt cắt dọc th o đường chéo ô sàn ua tâm cột ết uả cho hình t Hình 3.46 đến Hình 3.47 Trong mục n y khơng phân t ch cụ thể t ng ứng xử t ng mặt cắt, kết uả n y đ phân t ch mục 3.2.4-c Trong mục n y tập trung so sánh đánh giá thơng số hình học tháp chọc thủng t ng loại sàn khác ua kết uả phân t ch cho thấy ch ng ta tăng chiều dày sàn k ch thước tháp chọc thủng gi a mơ hình sàn khác khơng thay đổi lớn H u ch ng lệch với bé cho tất mặt cắt khảo sát đ n u tr n ết uả n y khẳng định th m phổ phân bố ứng phá hoại cắt sàn ết uả n y uan trọng việc t nh toán thiết kế sàn phẳng -Boot ch ng ta tăng chiều dày khoảng cách hàng Boot đ u ti n cách tâm cột gi không đổi so với sàn -Boot có chiều dày sàn m ng h n Nghĩa ch ng ta không thu hẹp diện t ch ph n b tông đặc tr n đ u cột a) Bề dày sàn 22 b) Bề dày sàn c) Bề dày sàn ình 3.48: nh th ch c th n hi th đ i n 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ K t luận: Hiện lĩnh vực xây dựng đại tiến đến sử dụng kết cấu sàn phẳng bêtông cốt thép chống đỡ trực tiếp hệ thống cột l n nh ng vị tr cục sàn Sàn UBoot bê tông c ng không ngoại lệ, mặt d sàn -Boot b tông có nhiều ưu điểm đ phân t ch, ch nh sàn -Boot khơng d m với hệ thống cột chống trực tiếp làm phát sinh kết hợp gi a môm n uốn âm lớn hệ lực cắt uanh vị tr cục đ u cột nguy n nhân làm tăng v ng nhạy cảm phá hoại gi n, chọc thủng tr n vị tr đ u cột thay phá hoại mềm, đặc biệt sử dụng với hàm lượng cốt thép gia cường lớn Trong dạng phá hoại này, sàn bị sập đổ uanh dạng hình chóp cụt li n kết đ u cộtsàn B ng phư ng pháp sử dụng ph n mềm ABAQUS (là ph n mềm thư ng mại để xây dựng mô hình ph n tử h u hạn) cơng cụ mô ph ng mạnh tiện dụng cho việc nghi n cứu giải uyết toán lĩnh vực c học Ph n mềm cho phép định nghĩa mơ hình hình học, tính chất vật liệu, điều kiện biên, tải c ng chia lưới cấu trúc Các mơ hình số nghiên cứu xây dựng theo quy trình ABAQUS Với điều kiện biên xác lập mục 3.2.3 số liệu chi tiết tham khảo mục 3.1.3, qua mô ph ng làm việc gi a vật liệu, ta kết luận sau: - ng suất: ết uả cho thấy ứng suất mặt tr n mặt khoảng ban đ u tư ng ứng với lực tác dụng l n sàn cho phép ứng xử sàn mặt tr n mặt g n giống hi vượt ua ngưỡng cho phép ứng suất mặt tr n sàn tăng nhanh, điều n y hoàn toàn hợp l tác dụng tải trọng phân bố, n n gi a nhịp sàn bị v ng làm cho thớ tr n đ u cột bị kéo ứng suất tăng nhanh Hiệu ứng n y ảnh hưởng đến b tông mặt t h n n n đường ứng suất mặt tăng chậm h n phản ánh đ ng chất vật l ứng xử v ng b tông đ u cột hi lực gia tải đạt tới hạn l c n y b tơng mặt tr n sàn bị phá hoại cắt, ứng suất mặt tr n sàn giảm đột ngột truyền lực sang cho cốt thép tượng nap-back xuất hiện, sau thép tham gia chịu lực bề mặt tr n sàn củng cố tiếp tục chịu lực au b tơng mặt bị phá hoại hết khả chịu lực - Chuyển vị: Sự phân bố chuyển vị t tâm chân cột tâm sàn đến góc sàn đối diện Kết uả cho thấy tải trọng tác động l n sàn đạt giá trị tới hạn lực tác dụng chuyển vị vị tr tâm cột đến chuyển vị lớn Điều n y chứng t cột b tông bị biến dạng lớn, ch nh biến dạng lớn cột b tơng kéo dài trình chọc thủng sàn Đồng thời, chuyển vị cột tư ng đối lớn chuyển vị n y tăng d n tiến tâm ô sàn sau giảm d n ngồi bi n Trong nghi n cứu c ng xét đến chuyển vị lớp tr n lớp sàn cho thấy chuyển vị thớ tr n thớ ô sàn g n tư ng đư ng 24 lệch vài mi li mét ảnh hưởng hiệu ứng thớ tr n chịu nén thớ chịu kéo - Tháp chọc thủng sàn Uboot betong: ết uả phân t ch hình thành tháp chọc thủng cắt sàn phẳng -Boot b tông cốt thép phản ánh đ ng chất vật l uá thành hình thành tháp chọc thủng sàn phẳng -Boot b tông cốt thép Đồng thời kết uả n y c ng ph hợp với kết uả phân t ch ứng xử ứng suất chuyển vị sàn ựa vào kết uả phân t ch cho ch ng ta thấy r ng uá trình làm cho mặt sàn tr n mặt sàn bắt đ u nứt để hình thành tháp chọc thủng, uá trình hình thành phát triển tháp chọc thủng th o t ng bước gia tải ết uả chứng minh r ng gia tải cường độ tập trung ứng suất cao để hình thành phát triển vết nứt Đồng thời kết uả tr n c ng cho ch ng ta xác định chu vi mặt đáy mặt tr n tháp chọc thủng n t sàn với cột Ngoài phạm vi bán k nh tháp phá hoại mặt tr n sàn không bị phá hoại cắt tr khu vực sát mép hai cạnh bi n b n ngoài, nguy n nhân khu vực hai bi n ngồi sàn bị phá hoại cắt chịu tác động hiệu ứng điều kiện bi n Đối với hình dạng chu vi tháp chọc thủng mặt đáy sàn phân bố khơng chu vi đường tr n mặt tr n Ph n b tông bị phá hoại th o hướng đường chéo ô sàn hạn chế h n nhiều so với hai phư ng vng góc với cột khoảng mức độ phá hoại b tông khu vực n y thấp , v ng b tông mặt tr n phá hoại đến - Chiều dày sàn: ua kết uả phân t ch cho thấy ch ng ta tăng chiều dày sàn k ch thước tháp chọc thủng gi a mơ hình sàn khác không thay đổi lớn, h u ch ng lệch với bé ết uả n y uan trọng việc t nh toán thiết kế sàn phẳng -Boot ch ng ta tăng chiều dày khoảng cách hàng -Boot đ u ti n cách tâm cột gi không đổi so với sàn -Boot có chiều dày sàn m ng h n Nghĩa ch ng ta không thu hẹp diện t ch ph n b tông đặc tr n đ u cột Ki n nghị Công nghệ sàn phẳng không d m siêu nhẹ U-boot bêtông đ áp rộng rãi giới, nhiên nước ta cịn hạn chế Vì vậy, c n xây dựng tiêu chuẩn thiết kế, thi công nghiệm thu điều kiện Việt Nam để có lựa chọn công nghệ áp dụng tư ng ứng với t ng quy mơ tính chất cơng trình C n thiết xây dựng định mức bàn hành đ n giá kèm th o để áp dụng hiệu vào cơng trình thực tế, đồng thời Nhà nước Bộ, ngành c n có c chế khuyến khích nhà khoa học, doanh nghiệp đ u tư nghi n cứu áp dụng rộng rãi Công nghệ sàn phẳng không d m siêu nhẹ U-boot b tông để ứng dụng hết nh ng ưu điểm mà công nghệ đ m lại ... cho sàn -Boot bê tông Đố ượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghi n cứu: Sàn U-boot bê tông Phạm vi nghi n cứu: ô ph ng, phân t ch, so sánh đánh giá ứng xử chọc thủng sàn Boot b tông đề xuất giải... ván khuôn b tông đạt cường độ hi thi công đổ bê tông lớp đến mép hộp uboot d ng chờ b tơng đạt cường độ định đổ hết khó khăn việc xác định cường độ bê tơng chưa đạt cường độ đổ bê tông tràn vào... lắp dễ bị nứt hó khăn việc liên kết bê tông lớp bê tông lớp 1.7.3 Lắp ghép a) Trình tự thi cơng: Tấm sàn thành phẩm, sản phẩm phân phối tới chân cơng trình dạng bê tơng hồn chỉnh b) Ưu, nhược điểm: