Nội dung bài viết trình bày xây dựng mô hình thí nghiệm nhằm xác định được chùng ứng suất của bê tông cho trường hợp kết cấu dầm BTCT chịu uốn. Mô hình thí nghiệm được xây dựng là cơ sở cho việc nghiên cứu đặc trưng cơ học của bê tông, vốn còn rất hạn chế do khó khăn trong công tác thực nghiệm.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (4V): 1–11 XÂY DỰNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHÙNG ỨNG SUẤT CỦA BÊ TÔNG TRONG KẾT CẤU DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP Nguyễn Mạnh Hùnga,∗, Ngơ Thế Phonga , Nguyễn Trung Hiếua a Khoa Xây dựng dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 16/08/2019, Sửa xong 07/09/2019, Chấp nhận đăng 08/09/2019 Tóm tắt Từ biến chùng ứng suất hai đặc trưng học bê tông, xảy đồng thời bê tông chịu tác dụng tải trọng dài hạn Đây đặc trưng học ảnh hưởng đến ứng xử dài hạn kết cấu bê tơng cốt thép (BTCT) nói chung kết cấu dầm BTCT chịu uốn nói riêng Nội dung báo trình bày xây dựng mơ hình thí nghiệm nhằm xác định chùng ứng suất bê tông cho trường hợp kết cấu dầm BTCT chịu uốn Mô hình thí nghiệm xây dựng sở cho việc nghiên cứu đặc trưng học bê tông, vốn cịn hạn chế khó khăn cơng tác thực nghiệm Từ khoá: từ biến; chùng ứng suất; biến dạng co ngót; dầm BTCT PROTOTYPE AN EXPERIMENTAL MODEL TO DETERMINE THE CONCRETE STRESS RELAXATION IN REINFORCED CONCRETE BEAM Abstract Creep and stress relaxation are two mechanical characteristics of concrete, occurring simultaneously when concrete is subjected to long-term load These are the mechanical characteristics that mainly affect the longterm behavior of reinforced concrete structures in general and bending reinforced concrete beam in particular The paper presents the experimental model to determine the concrete stress relaxation in reinforced concrete beam The experimental model is built as a basis for studying the mechanical characteristics of concrete, which is still very limited due to difficulties in experimental Keywords: creep; stressrelaxation; shrinkage deformation; reinforced concrete beam https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(4V)-01 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Mở đầu Sự làm việc kết cấu cơng trình Bê tơng cốt thép (BTCT) phụ thuộc nhiều yếu tố khác đặc trưng lý vật liệu chế tạo, tải trọng tác dụng, điều kiện tự nhiên mơi trường nơi cơng trình làm việc đó, đặc trưng học bê tơng có ảnh hưởng lớn đến ứng xử kết cấu Theo nhiều nghiên cứu tác giả giới, biến dạng từ biến bê tông (Hình 1) yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử dài hạn kết cấu BTCT làm tăng độ võng kết cấu theo thời gian Sự làm việc dài hạn kết cấu cơng trình BTCT cịn liên quan trực tiếp đến tính chất học “chùng ứng suất” (Stress Relaxation) bê tơng (Hình 2) Chùng ứng suất suy giảm ứng suất kết cấu bê tơng biến dạng trì theo thời gian mà trường hợp đặc biệt biến dạng khơng đổi Có thể thấy, từ biến chùng ứng suất xảy đồng thời kết cấu BTCT làm việc dài ∗ Tác giả Địa e-mail: hungracbt@gmail.com (Hùng, N M.) “chùng ứng suất” (Stress Relaxation) bê tơng (Hình 2) Chùng ứng suất suy “chùng ứng suất” (Stress Relaxation) bê tơng (Hình 2) Chùng ứng suất suy giảm ứng suất kết cấu bê tơng biến dạng trì theo thời gian mà giảm ứng suất kết cấu bê tơng biến dạng trì theo thời gian mà trường hợp đặc biệt biến dạng không đổi Có thể thấy, từ biến chùng ứng suất trường hợp đặc biệt biến dạng khơng đổi Có thể thấy, từ biến chùng ứng suất xảy đồng thời kết cấu BTCT làm việc dài hạn Từ biến chùng ứng suất hai xảy đồng thời kết cấu làm dàihọc hạn chùng ứng suất hai Hùng,BTCT N M cs / Tạpviệc chí Khoa CơngTừ nghệbiến Xây dựng mặt tính chất bê tơng Tính chất dẫn đến phân phối lại nội lực mặt tính chất bê tơng Tính chất dẫn đến phân phối lại nội lực hạn.cấu Từ biến chùng ứng suấtcốt hai mặt tính chất bê tơng Tính chất dẫn đến phân kết bê tông bê tông thép kết cấu bê tông bê tông cốt thép phối lại nội lực kết cấu bê tông bê tông cốt thép Biến từ tông 1.dạng Biếndạng dạng từ biến biến bêbê tơng HìnhHình Hình Biến từ biến bê tơng HìnhHình Chùng Chùng ứng kết cấu tông Chùng ứngsuất suất trong kết cấu bêbê tơng Hình ứng suất kết cấu bê tơng Nghiên vềvềbiến dạng hạncủa củabê tơng nói chung biến biến là Nghiên biến dạng dàihạn hạn tơng nóinói chung biến biến từ làtừmột nội dung Nghiên cứucứu vềcứu biến dạng dàidài bêbê tông chung vàdạng biếntừdạng dạng biến nghiên cứu nhận nhiều quan tâm Thông thường, biến dạng từ biến bê tông biểu nội dung nghiên cứu nhận nhiều quan tâm Thông thường, biến dạng từ biến nội dung nghiên cứu nhận nhiều quan tâm Thông thường, biến dạng từ biến diễn qua hệ số từ biến dẫn nhiều tiêu chuẩn tính tốn hành tiêu chuẩn bê tơng biểu diễn quahệhệsốsốtừtừbiến biến đã được dẫn nhiều tiêu của bê biểu diễn qua dẫn tiêu ACItông 318-14 [1], Eurocode 2:2004 [2], TCVN 5574:2018và [3] Ngược lạichỉ nghiên cứunhiều chùng chuẩn hành tiêu chuẩn ACI nguyên 318-14 [1], Eurocode 2:2:2004 chuẩn tính tốn hành tiêu 318-14 [1], Eurocode 2004[2], [2], ứng suấttính trongtốn kết cấu bê tơng cịn hạnchuẩn chế Có ACI nhiều nhân khác ảnh hưởng chùng ứng suất nhỏ, chùng ứng suất kể đến thông qua hệ số già nhà khoa học Trost [4, 5] TCVN 5574: 2018 [3] Ngược nhữngnghiên nghiên cứu cứu chùng kết cấu TCVN 5574: 2018 [3] Ngược lạilạinhững chùng ứng ứngsuất suấttrong kết cấu Bazant [6] Nhưng chủ yếu khó khăn thực nghiệm để xác định đặc trưng học bê tông chế nhiềunguyên nguyênnhân nhân khác khác nhau chùng bê tơng cịn cịn khákhá hạnhạn chế CóCó nhiều ảnh ảnhhưởng hưởngcủa chùng Trên kết cấu công trình thực tế kể đến trường hợp điển hình mà ảnh hưởng chùng suất làcần nhỏ, chùng suất đượcdầm kểđến đến thơng thơng có qua số già khoa ứng ứng suất là nhỏ, chùng suất kể qua hệ sốchênh giàcủa củanhà nhà khoa học ứng suất xem xét, ứng ứng tínhđược tốn móng BTCT tínhhệ đến lệch lún cáchọc đài [4, 5] Bazant [6] Nhưng chủ yếu dohạn khólên khăn thực định TrostTrost [4, 5] Bazant [6] Nhưng chủ yếu làlàdo khó khăn thực nghiệm đểxác xác định móng Sựvà chênh lệch lún gây biến dạng dài dầm móng nghiệm gây ảnhđểhưởng đáng kể đến thay đổi ứng suất dầm tượng chùng ứng suất [7] đặc trưng học đặc trưng học Nội dung báo trình bày nghiên cứu xây dựng mơ hình quy trình thí nghiệm xác định TrênTrên kếttrưng cấu cơng trình thực tế tế cócó thể trường hợp điển hình mà ảnh hưởng kết cấu cơng trình thực thểkể kểđến đếndầm mộtBTCT trường hình mà hưởng đặc chùng ứng suất bê tông kết cấu làmhợp việcđiển chịu uốn Cơ sởảnh nghiên cứu chùng tạo raứng cưỡng trì trêndầm kết cấu thí nghiệm khảo sátđến chùng ứng suấtbiến dạng cần xem xét, đóđóduy làlàkhi tính tốn móng BTCT tính đến suất cần xem xét, khikhơng tính đổi tốn dầm móng BTCT cócó tính thay đổi ứng suất bê tơng Nghiên cứu thực Phịng thí nghiệm kiểm định cơng chênh lệchlệch lún lún cáccác đàiđài móng Sự gây ra mộtbiến biếndạng dạng dài hạn chênh móng Sựchênh chênhlệch lệchlún lún này gây dài hạn trình, trường Đại học Xây dựng lên dầm móng và gâygây ra ảnh hưởng đổi ứng ứngsuất suấttrong trongdầm dầm lên dầm móng ảnh hưởngđáng đángkể kểđến đến sự thay đổi dodo hiện tượng chùng suất [7] tượng ứng suất [7] đo chùng ứng suất bê tông kết cấu dầm BTCT làm Xây dựngchùng mơứng hình thí nghiệm việc chịu uốn 2.1 Cơ sở thiết lập mô hình thí nghiệm 2 Xét mơ hình thí nghiệm gồm hai dầm BTCT có kích thước hình học, cấu tạo cốt thép vật liệu chế tạo Hình Ở hai đầu tự hai dầm liên kết hai thép tròn trơn có tiết diện S Vai trị hai thép đề cập mục sau Khoảng cách ban đầu hai dầm ∆0 ký hiệu Hình (khoảng cách ban đầu hai cốt thép l = ∆0 + h, với h chiều cao tiết diện dầm BTCT) Tạo chuyển vị cưỡng vùng tiết diện hai dầm cho khoảng cách vị trí hai điểm A1 A2 ∆1 (∆1 > ∆0 ), hai thép tiết diện S xuất lực kéo F1 2.1 Cơ sở thiết lập mơ hình thí nghiệm Xét mơ hình thí nghiệm gồm hai dầm BTCT có kích thước hình học, cấu tạo cốt thép vật liệu chế tạo Hình Ở hai đầu tự hai dầm liên kết hai thép trịn trơn có tiết diện S0 Vai trò hai thép đề cập mục Hùng, sau N M cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình nghiệmđo đochùng chùngứng ứngsuất suấttrong dầm BTCT Hình3.3.Cơ Cơsởsởthiết thiếtlập lậpmơ mơ hình hình thí thí nghiệm dầm BTCT Khoảng cách ban đầu hai dầm Δ0 ký hiệu Hình (khoảng cách Nếuban giữđầu nguyên chuyển đổi theo thời gian lúc sơ đồ làm việc hai không hai vị cốt∆thép l=Δthay 0+h, với h chiều cao tiết diện dầm BTCT) dầm thí nghiệm quy đổi thành sơ đồ dầm đầu liên kết ngàm đầu liên kết khớp Tạoliên cưỡngtiết vùng dầm tiết diện haichéo dầm cho Trong đó, đầu kết chuyển ngàm tạivịvùng diện (vùng gạch Hìnhkhoảng 3), đầu liên khớp cách vị trí hai điểm A A Δ (Δ >Δ ), hai thép tiết diện S0 Hình có 1 vị trí thép liên kết Bằng cách này, từ sơ đồ thí nghiệm gồm hai dầm BTCT sẽmỗi xuấtdầm, lực thể tạo thành sơ đồphản thí kéo nghiệm gồm - khớp họa gối lực Ftại tựa 4códầm liên có kếtliên khớpkết ngàm xác định bằngminh với lực căng F1 Hình Đối với dầm, phản lực tạiliên gốikết tựadocóchuyển liên kết khớp xác định với lực căngnày F trong thép vị (Δ - Δ0sẽ ) đổi tạo Việc trìbằng giálúc trị chuyển 1thay Nếuthanh giữ nguyên chuyển vị Δ1 khơng theo thờiduy gian sơ vị đồ làm1 thép liên không kết dothay chuyển vị (∆ − ∆ ) tạo Việc trì giá trị chuyển vị không thay đổi theo đổi theo thời giancósẽthể tạođược tácquy dụng hạn sơ lên đồ cácdầm kết cấu việc hai dầm thí nghiệm đổidài thành dầm đầu BTCT, liên kết thời gian tạo tác dụng dài hạn lên kết cấu dầm BTCT, gây tượng từ biến chùng gây tượngliên từ biến chùng ứng đó, suất củaliên bê tơng.ngàm Tính chất này, với vàhiện kết này, khớp Trong suất vùng tiết diện giữathép liên kết, ứng suấtngàm bê tông.đầu Tính chất với bảnđầu thân sựkết chùng ứng thân chùng ứng suất thép liên kết, khiến cho lực F suy giảm liên kết theo dầm (vùng gạch chéo Hình 3), đầu liên khớp vị trí thép Bằng khiến cho lực F1 suy giảm theo thời gian Nếu xác định suy giảm giá trị F1 theo thời gian thờinày, gian.từNếu xácthíđịnh gồm suy giảm trị F1như theoởthời gian cóthể thể tạo xácthành định cách sơsự đồ hai dầmgiá BTCT bê có sơ đồ xác định thaynghiệm đổi ứngsựsuất (kéo, nén) tiếtHình diện tơng vùng gối tựa ngàm dựa thay đổi ứng suất (kéo, nén) tiết diện bê tông vùng gối tựa ngàm dựa nghiệm dầm liênBTCT kết ngàm khớp họa Hìnhchùng Đốiứng với suất vật cácthí cơng thức gồm tính tốn kếtcócấu Đây- sở đểminh xác định đặc trưng liệu cơng thức tính tốn kết cấu BTCT Đây sở để xác định đặc trưng chùng ứng suất vật liệu 2.2 Mơ hình thí nghiệm 2.2 Mơ hình thí nghiệm Mơ hình thí dựng hiệnthểtrên trên4,mơ thí nghiệm có cấu kiện Mơnghiệm hình thí xây nghiệm xây dựngthể hiệnHình 4, Hình trênhình mơ hình thí nghiệm dầm BTCT chủng loại thí nghiệm thời điểm có cấu kiện dầm BTCT chủng loại thí nghiệm thời điểm Hình Mơhình hìnhthí thínghiệm nghiệm chùng BTCT Hình 4 Mơ chùngứng ứngsuất suấtdầm dầm BTCT Để tạo chuyển vị cưỡng vị trí hai dầm, nghiên cứu Để tạođãđược vị cưỡng tạithép vị trícógiữa hai nghiên cứu thiết chuyển kế chế tạo hệ khung thể trượt dọc dầm, theo phương tạo chuyển vị thiết kế chế tạo hệ khung thép trượt dọc theo phương tạo chuyển vị cưỡng hệ phải đủ cứng cưỡng hệ phải đủ cứng để chịu tải trọng gây chuyển vị Hệ khung để chịu tải trọng gây chuyển vị Hệ khung gia cơng q trình chế tạo dầm gia cơng q trình chế tạo dầm BTCT Đây vị trí đặt kích thủy BTCT Đây vị trí đặt kích thủy lực gia tải tạo chuyển vị cưỡng dầm Chi tiết hệ khung lực gia tải tạo chuyển vị cưỡng dầm Chi tiết hệ khung thép thể Hình 5, cấu tạo hệ khung thép hình U 3và thép δ liên kết hàn với tạo thành hộp cứng mà chi tiết số (gia công liền với dầm số 1) chi tiết số (gia công liền với dầm số 2) trượt dễ dàng Hùng, N M cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng thép thể Hình 5, cấu tạo hệ khung thép hình U thép δ liên kết hàn với tạo thành hộp cứng mà chi tiết số (gia công liền với dầm số 1) chi tiết số (gia công liền với dầm số 2) trượt dễ dàng Hình Cấu tạo hệ khung trượt tạo chuyển vị cưỡng Sau đặt kích thủy lực vào khung thép gia tải tạo chuyển vị cưỡng dầm, hai nêm thép Hình được5 lắp đặthệvào hai đầu khung chibứctiết số dầm để Cấu tạo khung trượt tạo chuyển vị cưỡng Cấu tạo hệ khung trượt tạo chuyển vị cưỡng khóa cứng chuyển Hình vị hệ khung trượt, giải phóng kích thủy lực chi tiết số Sau đặt kích thủy lực vào khung thép gia tải tạo chuyển vị cưỡng dầm, hai nêm Sau đặt kích thủy lực vàobộ thép dụng gia tảivào tạo hệ chuyển cưỡng chịu tồn tảikhung trọng dầm,vị chi tiết sốvị2trên cóhệtác thép sẽnêm thép lắp đặtsẽvào hai đầu khung chi tiếttác số dầm để khóa cứng chuyển dầm, hai nêmxoay thép lắp đặtvàvào hai đầu chi6.thép tiết dầm 10 trọng để khung trượt, giải phóng kích lực chi tiếtcủa 1khung nêm sẽthanh chịu toàn S tải dụng chống cho tồnthủy khung thép, mơ tảsốtrên Hình Haisố thép tác dụng vào hệ dầm, chi tiếthệsốkhung có táctrượt, dụng chống xoay cho tồn khung thép, mơ tảchi trêntiết Hình khóa cứng chuyển vị giải phóng kích thủy lực đóđược số 6.tiết chịu tác dụng 1/2 tải trọng tác dụng vào hệ khung trượt, cần chọn Hai thép S chịu tác dụng 1/2 tải trọng tác dụng vào hệ khung trượt, cần nêm toàn bộviệc tải việc trọng tác dụng vào dầm, chi tiết số có tác chọn tiết diệnthép phù hợp cho làm giai đoạn đànhệ hồi diện phù hợp chochịu làm giai đoạn đàn hồi dụng chống xoay cho tồn khung thép, mơ tả Hình Hai thép S0 chịu tác dụng 1/2 tải trọng tác dụng vào hệ khung trượt, cần chọn tiết diện phù hợp cho làm việc giai đoạn đàn hồi Hình Sơ đồ hệ nêm thép khóa cứng chuyển vị dầm Hình Sơ đồ hệ nêm thép khóa cứng chuyển vị dầm Tiến hành treo hệ dầm nằm ngang (chiều 4cao tiết diện dầm nằm song song với mặt Hình Sơ đồ hệ nêmtrọng thép khóa cứng chuyển củadầm dầmtrong tính tốn đất), nhằm mục đích khử thành phần lượng thân vị tạo trọng táchệ dụng hệngang dầm Để treocao hệ dầm theodầm phương sử dụng Tiếntảihành treo dầmvào nằm (chiều tiết diện nằmnằm songngang, song với mặt hệ đất), nhằm mục đích khử thành phần trọng lượng thân dầm tính tốn Hùng, N M cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Tiến hành treo hệ dầm nằm ngang (chiều cao tiết diện dầm nằm song song với mặt đất), nhằm mục đích khử thành phần trọng lượng thân dầm tính tốn tạo tải trọng tác dụng vào khung thép lò xo hồi liên kết dầm với hệ khungthép treo hệ dầm Để treocác hệ dầm theođàn phương nằm ngang, sử dụng hệ khung Các lòlòxoxo đànsửhồidụng liên kết dầm chủng với hệ khung treo Các lò xo sử 280 dụngmm cùngtheo chủng loại, dài đượcdầm, bố tríđảm 280 theo loại, bố trí chiều bảomm phân bốchiều dài dầm, đảm bảo phân bố lực treo lên dầm Hình lực treo lên dầm Hình 7 Sơ quangtreo treokhử khử trọng thân dầmdầm HìnhHình Sơ đồ đồ hệhệ quang trọnglượng lượng thân * Bố trí dụng cụ, thiết bị đo: Bố tríthí dụng cụ, thiết đo: dụng cụ thiết bị đo sau sử dụng: Trong nghiệm này,bịcác thí nghiệm này, thủy dụng thiết với bị đotrạm sau dụng - Đo Trong lực: Sử dụng kích lực cụ kếtvàhợp bơmsửdầu tác[8]:dụng lên hai dầm thí - Đo lực: Sử dụng kích thủy lực kết hợp với trạm bơm dầu tác dụng lên hai dầm thí nghiệm để tạo nghiệm để tạo chuyển vị ban đầu Giá trị lực tác dụng kiểm sốt thơng qua chuyển vị ban đầu Giá trị lực tác dụng kiểm sốt thơng qua dụng cụ đo lực điện tử Load dụng tửdụng LoadlênCell Giádầm trị dụng mẫu xác Cell.cụ Giáđotrịlực điện lực tác mẫu đượclực xáctác định đủ đểlên gâycác vết nứtdầm dầm bề rộngđủ vếtđểnứt không vượt quátrên 0,2 mm.dầm bề rộng vết nứt không vượt 0,2 mm định gây vết nứt - Đo chuyển vị dầm: Chuyển vị dầm tác dụng tải trọng thí nghiệm gây - Đo dầm: Chuyển cácsửdầm tác dụng tảidiện trọng thídầm đượcchuyển đo bằngvị cáctrên Indicator học Đối với vị mỗicủa dầm, dụng Indicator bố trícủa tiết hai vị trí kết haiIndicator đầu dầm (ký đến I6với ) Các Indicator số khuếch nghiệm gây đượcthép đo liên cơhiệu học.I1 Đối dầm, có sửhệdụng đại k = 100 (tương ứng giá trị vạch đo 0,01 mm), Indicator sử dụng để Indicator bố trí tiết diện dầm hai vị trí thép liên kết hai đầu dầmtheo dõi chuyển vị theo thời gian dầm thí nghiệm biến dạng dài hạn bê tông, chùng ứng (ký đến I6 ) Các Indicator có hệ số khuếch đại k = 100 (tương ứng giá trị suấthiệu Ithanh thép liên kết bê tông gây vạch -đo 0,01 mm), cácthép Indicator sử dụng để theo dõithanh chuyển vị(ký Đobằng biến dạng liên kết:này Sử dụng hai Indicator học kết hợp chống hiệuthời T vàgian T ), với chưng hệ sốdo khuếch 1000,dài chiều chuẩn L0 =chùng 240 mm, theo cácđặc dầm thí như: nghiệm đại biếnk =dạng hạndàicủa bê đo tông, giá trị biến dạng đo tương ứng với số đọc vạch đo 4,167 × 10−6 Bên cạnh bố trí ứng suất thép liên kết bê tông gây hai Strain gauge điện trở tiết diện hai thép để đo biến dạng thép trình tải ban - Đo biến gia dạng trênđầu thép liên kết: Sử dụng hai Indicator học kết hợp chống (ký hiệu T1 T2), với đặc chưng như: hệ số khuếch đại k =1000, chiều dài chuẩn đo L0 = 240 mm, giá trị biến dạng đo tương ứng với số đọc vạch -6 đo 4,167x10 Bên cạnh bố trí hai Strain gauge điện trở tiết diện hai thép để đo biến dạng thép trình gia tải ban đầu - Đo biến dạng bê tông vùng tiết diện ngàm: Biến dạng bê tông vùng chịu kéo M cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng chịu nén xác địnhHùng, bằngN Indicator học kết hợp với chống biến dạng tông diện củakhuếch bê tông đại vùng chịu kéo cụ đo chịuknén Hình- 8Đo (ký hiệu T3 bê đến T10vùng ), vớitiết đặcngàm: trưngBiến như:dạng hệ số dụng địnhdài Indicator họcmm, kết hợp chống đo nhưđược Hình (ký đến =được 100,xác chiều chuẩn đo L0 =cơ300 giá với trị biến dạng tương ứnghiệu vớiTsố T 10 ), với đặc trưng như: hệ số khuếch đại dụng cụ đo k = 100, chiều dài chuẩn đo L = 300 -6 đọc vạch đo 0,333x10 Việc đo đạc tiến hành vùng −6 tiết diện mm, giá trị biến dạng đo tương ứng với số đọc vạch đo 0,333 × 10 Việc đo đạc Dựa đo choDựa phép sựđothay bêthay tôngđổitạibiến đượctrên tiến hànhsốtạiliệu vùng tiết diện trênxác cácđịnh số liệu đượcđổi chobiến phépdạng xác định dạng khảo bê tông tạilà cáccơvùng khảo cơđặc sơ trưng để xác chùng định đặcứng trưng chùng suất bê tông vùng sát, sơ để xácsát, định suất ứng bê tơng Hình8.8.Sơ Sơđồ đồ bố bố trí Hình tríthiết thiếtbịbịđođo Các Các số đọc trêntrên dụng chuyểnvị,vị,đođo biến bêvàtông thép số đọc dụngcụ cụđo đo chuyển biến dạngdạng bê tông thép liên kết ghi nhận theo thời gian thời điểm suốt trình tiến hành thí nghiệm Với việc liên kết ghi nhận theo thời gian thời điểm suốt trình tiến sử dụng dụng cụ đo học trình bày cho phép loại bỏ ảnh hưởng điều kiện mơi hành thí nghiệm Với việc sử dụng dụng cụ đo học trình bày cho phép trường (nhiệt độ, độ ẩm) đến kết đo loại bỏ ảnh hưởng điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) đến kết đo 2.3 Quy trình thí nghiệm 2.3 Quy trình thí nghiệm Gia cơng hệ dầm hệ khung trượt thép tạo chuyển vị cưỡng theo vẽ thiết kế, hệ Giađược cơngđúchệcùng dầmvớivàq hệtrình khung thép tạoKhi chuyển độ khung đúc trượt mẫu dầm bê tôngvịđủcưỡng 28 ngàybức tuổitheo đãđúng đạt cường kế,kế, tiếnhệ hành lắp dựng dầmcùng nằm với ngang ghép đúc hai khung trượtdầm tạo chuyển vị cưỡng vào vẽthiết thiết khung đượchệđúc quávàtrình mẫu Để tạo cho hệ dầm nằm ngang sử dụng hệ chân kích thay đổi cao độ thước nivo Khibằng bê tông đủxo28 đạtvào cường độtreo thiết kế, chỉnh tiến hành lắptheo dựng hệmột để cân Các lò treongày dầm tuổi mócđã trước khung điều móc cao độ, hệ ngang khung treo đưa vị trí trượt đặt dầm tiến hànhvịmóc lịbức xo vào sau dầm nằm ghép haivào khung tạovàchuyển cưỡng vàodầm Đểđãtạo chỉnh thăng bằng, Hình Tiến hành giải phóng chân đỡ dầm ban đầu khỏi hệ dầm tiến cho dầm nằm hệdầm chân kích cóvithể thay độ móc thước hànhhệcăn chỉnh lại ngang lần sử nữadụng cao độ cách chỉnh cácđổi ốc vặn cao đầu lị xo, sử dụngđể thước suốtdầm q trình dựng nivo cânthăng bằng.bằng Cácnivo lị xo treo đượclắp móc trước vào khung treo điều chỉnh Lắp đặt cáccùng thiếtmột bị dụng đohệ vàokhung vị trí tiếnđưa hànhvào hiệuvịchuẩn lạidầm dụng cụ trước móc theo caocụ độ, treo trí đặt tiến hành tiến hành gia tải móc Tiến lị xogia vàotảidầm sau đãlàm thăng bằng, Hình Tiến hànhlấy giải hành thử, khảo sát việccăn củachỉnh thiết bị đo Giá trị tải trọng thử 30%Pnứt tốnđỡcủa cấuban kiệnđầu dầmra đểkhỏi đảm bảo dầm khơng nứt giachỉnh tải thử phóng cáctính chân dầm hệ dầm tiếnbịhành lại lần Hùng, N M cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Ghép khung trượt hệ dầm (b) Treo hệ dầm lên khung treo Hình Lắp dựng hệ dầm thí nghiệm Lắp đặt thiết bị dụng cụ đo vào vị trí tiến hành hiệu chuẩn lại dụng cụ trước tiến hành gia tải Tiến hành gia tải thử, khảo sát làm việc thiết bị đo Giá trị tải trọng thử lấy 30%Pnứt tính tốn cấu kiện dầm để đảm bảo dầm không bị nứt gia tải thử (a) Ghép khung trượt hệ dầm (b) Treo hệ dầm lên khung treo Tiến hành gia tải đến tải trọng thí nghiệm (tính tốn khơng gây phá hủy dầm Hình Lắp dựng hệ dầm thí nghiệm khống chế bề rộng vết nứt xuất không vượt 0,2mm kính soi vết nứt quang học chuyên dụng), khóa cứng nêm thép chặn giải phóng Tiến hành gia tải đến tải trọng thí nghiệm (tính tốn khơng gây phá hủy dầm khống chế bề rộng hệ kích lực vượt 0,2 mm kính soi vết nứt quang học chuyên dụng), khóa cứng vết nứt xuất thủy khơng nêm Để thépchống chặn giảingang phóng hệ kích xoay theo phương hệ thủy dầm lực vị trí khung tạo liên kết Để chống xoay theo phương ngang hệ dầm vị trí khung tạo liên kết ngàm, bố trí ngàm, chặnbềsao vừa đảm tiếp xúc bề khung mặt khung, khung chặn bố saotrí cho vừa tiếp xúc mặtcho khung, bảo hệ dầmđảm vẫnbảo trượthệdọc theo trọng dầm trượt dọc lượng bảnvẫn thân, Hình 10.theo trọng lượng thân, Hình 10 Hình chặn chống xoayxoay ngang hệ dầm Hình10 10.Chi Chitiết tiếtthanh chặn chống ngang hệ dầm Thu thập số liệu định kỳ theo thời gian, tính tốn xử lý số liệu, viết báo cáo kết thu Kiểm chứng thực nghiệm mơ hình thí nghiệm đề xuất 3.1 Mẫu thí nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm mẫu dầm công xơn BTCT cốt đơn, với thơng số tính tốn sau: Nhịp tính tốn l = 800 mm, kích thước tiết diện b × h = 100 × 150 mm, cốt thép đơn bố trí vùng kéo 2φ12 với kết thí nghiệm (A s = 226,08 mm2 ; R s = 370,0 MPa; E s = 216000 MPa), chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15 mm, bê tơng chế tạo dầm có cấp độ bền B25 với kết thí nghiệm (Rn = 28,5 MPa; Rb,ser = 1,69 MPa; En = 33850 MPa) [9–11] mm, cốt thép đơn bố trí vùng kéo 2Ø12 với kết thí nghiệm (As = 226,08 mm ; Rs = 370,0 MPa; Es = 216000 MPa), chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15 mm, bê tơng chế tạo dầm có cấp độ bền B25 với kết thí nghiệm (Rn = 28,5 MPa; Rb,ser = 1,69 MPa; En= 33850 MPa) Hùng, N M cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình 11 Mặt cắt tiết diện dầm thí nghiệm Hình 11 Mặt cắt tiết diện dầm thí nghiệm Các vàhệ hệkhung khungtreo treo gia cơng chế thí phịng thí [12] nghiệm Cácmẫu mẫudầm dầm gia cơng chế tạo tạitạo phòng nghiệm (a) Đúc mẫu dầm (b) Gia công hệ khung treo dầm a) Đúc mẫu dầm b) Gia cơng hệ khung treo dầm Hình 12 Hình ảnh gia cơng chế tạo mẫu dầm hệ khung treo Hình 12 Hình ảnh gia cơng chế tạo mẫu dầm hệ khung treo Từ thông số chế tạo dầm, theo TCVN 5574:2018 tính tốn mơ men kháng nứt Từlàcác số chế tạo (tương dầm, đương theo TCVN có tínhN), tốn mơnhất dầm Mcrcthông = 1704841 Nmm tải trọng5574: gây nứt2018 dầm P = 2131 mô men lớn nứt thể M = 10065107 Nmm (tương đương tải trọng phá hủy dầm P = 12580 N), [13] max max men kháng nứt dầm Mcrc = 1704841 Nmm (tương đương tải trọng gây nứt dầm Dựa giá trị tính tốn nêu ngun tắc tác dụng tải trọng trình bày mục 2.3, giá trị tải trọng kích thủy lực tạo lựa chọn cho lực kéo hai thép liên kết F1 = 5000 N (tương ứng với 40%Pmax ) Như vậy, tải trọng tác dụng lên dầm đầu kích thủy lực có9 giá trị 2F1 = 10000 N Đối với tiết diện ngang S thép liên kết dầm, sở lực căng F1 trên, lựa chọn thép trịn trơn có đường kính φ6 (nhóm thép CB240-T) Khi ứng suất kéo thép lực F1 gây đảm bảo cho thép làm việc giai đoạn đàn hồi Các công tác gia công mẫu dầm BTCT hệ khung thép, lắp đặt bố trí thiết bị đo, gia tải tạo chuyển vị cưỡng dầm thực theo Mục 3.2 Phân tích đánh giá làm việc mơ hình thí nghiệm Các kết thu sau tiến hành gia tải mơ hình thí nghiệm khoảng thời gian 100 ngày đầu biểu diễn qua biểu đồ quan hệ sau: 3.2 Phân tích đánh giá làm việc mơ hình thí nghiệm Các kết thu sau tiến hành gia tải mơ hình thí nghiệm khoảng thời gian 100 ngày đầu biểu diễn qua biểu đồ quan hệ sau: Chuyển vị dầm (mm) Hùng, N M cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Dầm 1-2 Dầm 3-4 0 25 50 Thời gian t (ngày) 75 100 Hình 13 Biểu đồ quan hệ chuyển vị dầm - thời gian (tại vị trí đo I2 I5 ) Hình 13 Biểu đồ quan hệ chuyển vị dầm - thời gian (tại vị trí đo I2 I5) Trên biểu đồ Hình 13 trình bày mối quan hệ chuyển vị theo thời gian vị trí gối tựa ngàm dầm thí13nghiệm cố định vị cưỡngvịbức) quảgian thu Trên biểu đồ Hình trình (sau bày mốiđãquan hệ chyển chuyển theoKết thời vịdựa trítrên số liệu đo từ Indicator I2 I5 Kết cho thấy giá trị chuyển vị cưỡng tạo trì gối tựa ngàm dầm thí nghiệm (sau cố định chyển vị cưỡng bức) Kết không đổi suốt thời gian theo dõi thu dựa số liệu từ I2 Kết vịcho hầu nhưKếtgiá Hìnhtrên 14 biểu diễn đo thay đổi Indicator theo thời gian củaI5các chuyển thấy đầu dầm cho thấy chuyển vị đầu dầm có xu hướng tăng lên theo thời gian Sự thay đổi giá trị chuyển rị chuyển vị cưỡng tạo trì khơng đổi suốt thời gian theo dõi vị liên quan đến biến dạng từ biến bê tông dầm biến dạng từ biến giá trị chuyển vị đầu dầm thấy với mơ hình thí nghiệm này, ảnh hưởng thép liên diễn kết Với gia tăng cácthời giá trị chuyển đầu chuyển dầm có mơdầm hình thí nghiệm Hình 14 biểu sựsựthay đổi theo gian củavịcác vị thể tạithấy đầuvới biến dạng từ biến bê tông đáng kể so với thép liên kết này, ảnh hưởng biến dạng từ biến bê tông đáng kể so với thép liên kết Chuyển vị đầu dầm (mm) Kết cho thấy chuyển vị đầu dầm có xu hướng tăng lên theo thời gian chuyển vị liên quan đến biến dạng từ biến bê Sự thay đổi giá trị 2.8dạng từ biến thép liên kết Với gia tăng ông dầm biến 2.6 Dầm 2.4 Dầm 10 Dầm 2.2 Dầm 25 50 Thời gian t (ngày) 75 100 Hình 14 Biểu đồ quan hệ chuyển vị đầu dầm - thời gian (tại vị trí đo I1 , I3 , I4 , I6 ) Hình 14 Biểu đồ quan hệ chuyển vị đầu dầm - thời gian Hình 15 trình bày thay(tại đổicác theovịthời gian trí đo I1, I3, I4ứng , I6)suất nén bê tơng vị trí khảo sát (xác định từ số liệu đo dụng cụ đo dạng T , T , T , T ) Kết thu cho thấy, có thay15 đổitrình đángbày kế ứngthay suấtđổi néntheo kể từthời sau gian 50 ngày giacủa tăng ứng Hình củakhảo ứng sát suấtSự nén bêcủa tông tạisuất cácnén vị phù hợp với gia tăng chuyển vị vị trí đầu dầm (trình bày Hình 14) Ngược với gia tăng ứng trí khảo sát (xác định từ số liệu đo dụng cụ đo dạng T4, T6,qua T7,sốT9đo ) Kết quảdụng cụ đo suất vùng nén suy giảm ứng suất vùng kéo (Hình 16), thơng thu đáng suấtsau nén kể từthời saugian 50 ngày khảo T , cho T , Tthấy, Sựsự suythay giảmđổi xảykế ứng chủ yếu khoảng 50 ngày Kếtsát quảSự cho thấy , T 10 có chùng ứng suất xảy bê tông tác dụng dài hạn tải trọng Trong ảnh gia tăng ứng suất nén phù hợp với gia tăng chuyển vị vị trí đầu dầm hưởng biến dạng từ biến bê tông, biến dạng từ biến thép liên kết nguyên nhân (trình bày Hình 14) Ngược với gia tăng ứng suất vùng nén suy giảm suy giảm ứng suất kéo nêu ứng suất vùng kéo (Hình 16), thơng qua số đo dụng cụ đo T3, T5, T8, T10 Sự suy giảm xảy chủ yếu sau khoảng thời gian 50 ngày Kết cho thấy chùng ứng suất xảy bê tông tác dụng dài hạn tải trọng Trong ảnh hưởng biến dạng từ biến bê tông, biến dạng từ biến thép liên kết suy giảm xảy chủ yếu sau khoảng thời gian 50 ngày Kết cho thấy chùng ứng suất xảy bê tông tác dụng dài hạn tải trọng Trong ảnh hưởng biến dạng từ biến bê tông, biến dạng từ biến thép liên kết nguyên nhân suy giảm ứng suất kéo nêu Biến dạng BT vùng nén (10-6) Hùng, N M cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 300 250 200 Dầm 150 Dầm 100 Dầm 50 Dầm 0 25 50 Thời gian t (ngày) 75 100 Hình 15 Biểu đồ quan hệ biến dạng bê tông vùng nén - thời gian (tại vị trí đo T , T , T , T ) Biến dạng BT vùng kéo (10-6) Biến dạng BT vùng kéo (10-6) Hình 15 Biểu500 đồ quan hệ biến dạng bê tông vùng nén - thời gian 500 (tại vị trí đo T4, T6, T7, T9) 400 400 300 300 Dầm 111 Dầm Dầm12 200 200 100 100 Dầm Dầm23 Dầm34 Dầm 0 25 25 50 Thời gian t (ngày) 50 Thời gian t (ngày) 75 75 100 Dầm 100 Hình 16 Biểu đồ quan hệ biến dạng bê tông vùng kéo - thời gian Hình 16 Biểu đồ quan hệ biến (tạidạng vịbêtrítơng đo Tvùng , T kéo , T ,-Tthời ) gian (tại vị trí đo T , T , T , T 10 ) 10 Hình 16 Biểu đồ quan hệ biến dạng bê3 tơng vùng kéo - thời gian (tại giảm vịứng trí đo T3kéo , T5,trong T8, T10 ) thép liên kết Ỉ6 theo Hình17 17trình trìnhbày bày sự suy suy suất Hình giảm ứng suất kéo thép liên kết φ6 theo thời gian Sự thờigiảm gian.này Sự suy dobiến biếncủa dạng từ biến thép suy dogiảm biến dạnglàtừ thépcủa bê tơng gâyvàra.bê tơng gây Hình 17 trình bày suy giảm ứng suất kéo thép liên kết Ỉ6 theo Ứng suất thép D6 (MPa) Ứng suất thép D6 (MPa) 200là biến dạng từ biến thép bê tông gây thời gian Sự suy giảm 200 175 150 125 175 150 Thanh thép D6 số Thanh thép D6 số 125 Thanh thép D6 số 100 25 50 75 Thời gian t (ngày) 100 Thanh thép D6 số 100 Hình 17 Biểu hệ ứng suất - thời gian (tại vị trí đo T T ) đồ quan25 50trong 75 thép D6100 Hình 17 Biểu đồ quan hệ ứng suất thép D6 - thời gian Thời gian t (ngày) (tại trí đo T1Hình T2)13 đến Hình 17 kết khảo sát mối Các kết thí nghiệm trình bàyvịtrên quan hệ thông số khảo sát theo thời gian (trong khoảng 100 ngày từ tiến hành thí nghiệm) Hình 17 Biểu đồ quan hệ ứng bày suấttrên thép D6 Hình - thời 17 gian kết Cácđịnh kết nghiệm cácđược Hìnhảnh 13 hưởng đến Về mặt tính,thí kết thu trình phản ánh cáclà đặc trưng dài hạn bê (tại vị trí đo T T ) khảo sát mối quan hệ thông số khảo sát theo thời gian (trong khoảng 100 tông đến ứng xử dài hạn dầm BTCT ngày từ tiến hành thí nghiệm) Về mặt định tính, kết thu phản ánh Cácđược kết thí nghiệm trình bày Hình 13 đến Hình 17 kết ảnh hưởng đặc trưng dài hạn bê tông đến ứng xử dài hạn dầm khảo sát mối quan hệ thông số khảo sát 10 theo thời gian (trong khoảng 100 BTCT ngày từ tiến hành thí nghiệm) Về mặt định tính, kết thu phản ánh Kết luận kiến nghị ảnh hưởng đặc trưng dài hạn bê tông đến ứng xử dài hạn dầm Bài báo trình bày xây dựng mơ hình thí nghiệm nhằm xác định đặc trưng chùng BTCT Hùng, N M cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Kết luận kiến nghị Bài báo trình bày xây dựng mơ hình thí nghiệm nhằm xác định đặc trưng chùng ứng suất bê tông kết cấu dầm BTCT chịu tác động dài hạn Dựa sở số liệu đo đạc thu nhận thấy, mơ hình thí nghiệm dụng cụ thiết bị đo bố trí đáp ứng mục tiêu đề như: (1) tạo cấu khống chế chuyển vị cưỡng kết cấu dầm BTCT không đổi theo thời gian, (2) xác định đặc trưng ứng xử dài hạn kết cấu bê tông dầm BTCT chuyển vị dài hạn, (3) xác định đặc trưng chùng ứng suất bê tông thông qua suy giảm biến dạng vùng kéo nén bê tơng Dựa sở mơ hình thí nghiệm xác định chùng ứng suất thiết lâp, nghiên cứu ứng xử dài hạn dầm BTCT đặc trưng dài hạn bê tông biến dạng từ biến, chùng ứng suất tiến hành Những kết thu nghiên cứu trình bày nội dung báo Lời cảm ơn Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Phịng thí nghiệm kiểm định cơng trình – Trường Đại Học Xây dựng hỗ trợ phần thực nghiệm gia cơng thí nghiệm mẫu Cảm ơn Bộ mơn Cơng trình Bê tơng cốt thép tạo điều kiện cho tác giả hoàn thiện báo Cảm ơn TS Nguyễn Ngọc Tân, Bộ mơn Thí nghiệm kiểm định cơng trình gửi tài liệu tham khảo cho báo [14] Tài liệu tham khảo [1] ACI Commiue 318 (2014) Building code requirements for structural concrete American Concrete Institute [2] EN1992-1-1:2004 Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings European Committee for Standardisation, Brussels, Belgium [3] TCVN 5574:2018 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Bộ Xây dựng [4] Trost, H., Cordes, H., Abele, G (1978) Kriech – und Relaxation – versuche an sehr altem Beton, volume 295 Deutscher Ausschub fur Stahlbeton [5] Trost, H (1991) Creep, relaxation and shrinkage of structural concrete [6] Bazant, Z P (1972) Prediction of concrete creep effects using age – Adjusted effective modulus method [7] Phong, N T (2011) Bài giảng lý thuyết đàn hồi nhớt từ biến bê tông [8] Thảo, V V (2008) Bài giảng cao học - Phương pháp Nghiên cứu thực nghiệm kết cấu xây dựng [9] TCVN 3118:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén Bộ Xây dựng [10] TCVN 5726:1993 Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ lăng trụ mô đun đàn hồi nén tĩnh Bộ Xây dựng [11] ASTM C512-87 (1987) Standard test method for creep of concrete in compression [12] TCVN 3105:1993 Hỗn hợp bê tông bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử Bộ Xây dựng [13] Minh, P Q., cs (2013) Kết cấu Bê tông cốt thép Phần cấu kiện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [14] Quang, N V., Tân, N N (2019) Nghiên cứu lỳ thuyết thực nghiệm số phương pháp dự báo mơ men hình thành khe nứt dầm bê tơng cốt thép Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)ĐHXD, 13(2V):21–31 11 ... đến phân kết bê tơng bê tông thép kết cấu bê tông bê tông cốt thép phối lại nội lực kết cấu bê tông bê tông cốt thép Biến từ tông 1.dạng Biếndạng dạng từ biến biến b? ?bê tơng HìnhHình Hình Biến... HìnhHình Hình Biến từ biến bê tơng HìnhHình Chùng Chùng ứng kết cấu tơng Chùng ứngsuất suất trong kết cấu b? ?bê tơng Hình ứng suất kết cấu bê tông Nghiên vềvềbiến dạng hạncủa củabê tơng nói chung biến... đo chùng ứng suất bê tông kết cấu dầm BTCT làm Xây dựngchùng m? ?ứng hình thí nghiệm việc chịu uốn 2.1 Cơ sở thiết lập mơ hình thí nghiệm 2 Xét mơ hình thí nghiệm gồm hai dầm BTCT có kích thước hình