Mục tiêu nghiên cứu của luật văn là nghiên cứu các quy định về vật liệu, tải trọng, nguyên lý cấu tạo đối với sàn bê tông ứng suất trước căn sau theo một số tiêu chuẩn thiết kế. Nghiên cứu quy trình thiết kế sàn bê tông ứng suất trước căn sau theo một số tiêu chuẩn thiết kế.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIÊN TRÚC HÀ NỘI
PHAM VAN HOAN
PHAN TICH SAN PHANG LIEN TUC BE TONG UNG SUAT TRUOC CANG SAU THEO MOT SO
TIEU CHUAN THIET KE
LUAN VAN THAC SI KY THUAT
Trang 2BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIÊN TRÚC HÀ NỘI
PHAM VĂN HOAN KHOA: 2010 - 2012
PHAN TICH SAN PHANG LIEN TUC BE TONG UNG SUAT TRƯỚC CANG SAU THEO MOT SO TIEU CHUAN THIET KE
Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.20
LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG
NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HỌC: I PGS.TS LÊ THANH HUAN
2 TS PHAM PHU TINH
Trang 3
LỜI CẢM ƠN
Sau 2 năm học tập và nghiên cứu tại lớp cao học CH10X, Khoa Sau Đại
Học, Truờng Đại Học Kiến Trúc Hà Nội, duới sự giảng dạy của các thầy cô
giáo và sự giúp đỡ tận tình của Khoa Sau Đại Học, sự cố vấn và hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn, cộng với sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành
luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài: "Phân tích sàn phẳng liên tục BTUST căng sau theo một số tiêu chuẩn thiết kế"
Tôi xin chân thành cắm ơn các cấp lãnh đạo Truờng Đại Học Kiến Trúc
Hà Nội, Khoa Sau Đại Học và các thầy cô giáo đã tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tôi trong quá trình công tác và học tập, nghiên cứu tại trường
Tôi xin đặc biệt cảm ơn thầy giáo PGS.TS Lê Thanh Huấn, TS.Phạm Phú Tình đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và đưa ra nhiều ý kiến quý báu, cũng
Trang 4
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguôn gôc rõ ràng
TÁC GIÁ LUẬN VAN
tha
Trang 5MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục các chữ viết tắt, các ký hiệu Danh mục các bảng, biểu Danh mục các hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU -2222++22treeetrE11 0.00117101077T01TT1nTTTTTT 1 NỘI DƯNG - + ++snnnnnthtrtnttttttữtttttttttntfftffrf717TTT177 3 Chương 1 Tình hình ứng dụng kết cấu bê tông ứng suất trước trong các công trình xây dựng :+rrrrrrrrrrrrrrtrtrrrrrrrrrrrrrdttnttdrr 3 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển kết cấu bê tông ứng suất trước . - 3
1.2 Tình hình ứng dụng sàn bê tông ứng suất trước tại Việt Nam 8
1.3 Các phương pháp căng -+rtrrenntrrrrrrrttrrnrrrrrrrrrri 10
1.4 Các tiêu chuẩn thiết kế sàn bê tông ứng suất trước ‹ -+>+ 16
Chương 2 Phân tích sàn phẳng liên tục bê tông ứng suất trước, căng sau theo
một số tiêu chuẩn thiết kế erenrrererrrrttrrrrrrrrerree 18
2.1 Phân tích sàn phẳng liên tục bê tông ứng suất trước, căng sau theo
xiêu nhuận ðCÍ ð18-QẫG: us nseeseeeeee-sne.d08086.08emsrmreerclAS/314/040đ 18 2.1.1 Chọn chiều dày sàn theo điều kiện cắt thủng - -++ 18 2.1.2 Xác định nội lực trong SAD aăna 20
2.1.3 Xác định tôn hao ứng SUẤT 2S evrrrrrrrererrrritrtrrtrrrrtr 30
2.1.4 Xác định số lượng cấp -sseeerrrrrrrrrrrrrtrtrtrrrre 32
2.1.5 Kiểm tra ứng suất trong bê tông ở giai đoạn chế tạo, giai đoạn
Sử dỤng -cscssthhhnttthttttttttt9991tt91TEETTETTT7 32
Trang 6
2.2 Phân tích sàn phẳng liên tục bê tông ứng suất trước, căng sau theo
tiêu chốn HỮ?, ov6164081160 503 03010100570070020007155.M.ctreree 37
2.2.1 Chọn chiều dày sàn theo điều kiện cắt thủng - - 37 2.2.2 Xác định nội lực trong sản . -c+c+ssesererree 48 2.2.3 Xáo định tôn bao ứng: BUẾẤT, ceeenaaanasasranasanimrrrrssraee 48 2.2.4 Xác định số lượng cáp -‹:-s-5sSctrrtrrrrrttttrrtrrtrrrrir 37 2.2.5 Kiểm tra ứng suất trong bê tông ở giai đoạn chế tạo, giai đoạn
SU .ố 57
2.2.6 Kiểm tra khả năng chịu lực của sàn -.-. -+- 57
2.3 Phân tích sàn phẳng liên tục bê tông ứng suất trước , căng sau theo
tiêu chuẩn TCVN 356-2005 -cccccnniirrrriirrrrrireerrriee 61
2.3.1 Chọn chiều dày sàn theo điều kiện cắt thủng - 61
2.3.2 Xác định nội lực trong san
2.3.3 Xác định tôn hao ứng suất 2.3.4 Hình dạng cáp - +: s+scssetrrretrrerrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrirrre 2.3.5 Kiểm tra ứng suất trong bê tông ở giai đoạn chế tạo, giai đoạn Chương 3 Ví dụ tính toán
3.1 Tính toán theo tiêu chuẩn ACI 318-2008 -. -+ -+++-++++ 70 3.2 Tính toán theo tiêu chuẩn EC2 -¿-5-555c5+22xetxtererrrrrrrrrrrre 81
3.3 Tinh toan theo tiéu chudn TCVN 356-2005 .c:ssessesseeseeseeseeseseeeseees 93
3.4 Bang so sanh kết quả giữa các tiêu Ci(Ẫu, oos -s30680403205 50088 104
KẾT LUẬN VÀ KIÊN NƠI can naannsoasnnorrreirrrnseerrrreerrrrrmserimoame 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 7DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT | Viết tắt Cụm từ viết tắt ACI 318 Building Code Requirements for Structural Concrete 3 18 EC2 Eurocode 2 TCXDVN _ | Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép 356-2005 ƯST ứng suất trước TLBT Trọng lượng bản thân DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Kí hiệu Cụm từ kí hiệu ACI 318 - 2008 đ Chiều cao làm việc của tiệt diện e Độ lệch tâm
h Chiêu cao của tiết diện trong mặt phẳng uốn, chiêu dày sản A.A, Dién tich tiết diện ngang của côt thép căng trong vùng kéo và
vùng nén
A, Diện tích tiết diện ngang của cot thép thường
AY Diện tích tiết diện ngang của côt thép chịu nén E, Môđun đàn hôi của bêtông
E, Môdun đàn hôi của côt thép căng
Ệ Cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu trụ bêtông ở 28 ngày fi Cượng độ chịu nén của bêtông tại thời điêm truyền lực
fe Ứng suất hiệu qua cia thép UST
- fi Giới hạn bền của thép UST
Trang 9
Ay Diện tích tiêt diện của côt thép căng Hàm lượng cốt thép
Ry» Roser Cường độ chịu nén tính toán dọc trục của bê tông ứng với
các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai
R,, Cường độ chịu nén tiêu chuẩn dọc trục của bê tông ứng với
các trạng thái giới hạn thứ nhất (cường độ lăng trụ)
Rue Reeser Cường độ chịu kéo tính toán đọc trục của bê tông ứng với các
trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai
Rim Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn dọc trục của bê tông ứng với
các trạng thái giới hạn thứ nhất
Ry Cường độ của bê tông khi bắt đầu chịu ứng suât trước
BR, Ree Cường độ chịu kéo tính toán của côt thép ứng với các trạng
thái giới hạn thứ nhất và thứ hai
E, Mô đun đàn hôi ban đầu của bê tông khi nén và kéo E, Mô đun đàn hôi của côt thép không căng
E Mô đun đàn hồi của cốt thép căng
DANH MUC BANG, BIEU
Số bảng biểu Tên bảng biểu Trang
Bang 2.1 Hệ số phân phối mômen 21
Trang 10—= 5
Bảng 2.5 Các hệ số ma sát u đối với các thanh căng bên| 50 trong theo phương pháp căng sau và thanh căng bên
ngoài không bám dính
Bảng 2.6 — | Các hệ số w6 dé tinh ton hao ứng suất 65 Bảng 2.7 — | Tổn hao ứng suất do co ngói bê tông( TCXDVN356- | 66
2005)
Bảng 2.8 Chuyển vị đỉnh lớn nhất của hệ kết cấu sử dụng các 66 mô hình
Bảng 3.1 | Tính toán số lượng cáp cân thiế(ACI 318-2008) 74
Bảng 3.2 Tải trọng cân bằng do lực căng sau khi buông neo 76 gây ra (ACI 318-2005)
Bảng 3.3 Tải trọng cân bằng do lực căng khi sử dụng( ACI 78 318-2005)
Bảng 3.4 | Tính toán số lượng cáp can thiét(EC2) 87
Bang 3.5 Tải trọng cân bằng do lực căng sau khi buông neo 88 gây ra ( EC2)
Bảng 3.6 Tải trọng cân bằng do lực căng khi sử dụng( EC2) 90
Bảng 3.7 — | Tính toán số lượng cáp cân thiết (TCXDVN 356- 2005) 97
Trang 12
EC2, TCXDVN 356-2005 Bang 3.19 S6 luong cap theo ACI 318-2008, EC2, TCXDVN 108 356-2005 Bang 3.20 | Kiểm tra giai đoạn buông neo theo ACI 318-2008, 109 EC2, TCXDVN 356-2005 Bang 3.21 | Kiểm tra giai đoạn sử dụng theo ACI 318-2008, 110 EC2, TCXDVN 356-2005 Bang 3.22 Kiém tra kha nang chiu uon theo ACI 318-2008, 111 EC2, TCXDVN 356-2005 Bang 3.23 | Kiểm tra khá năng chịu cắt theo ACI 318-2008, EC2,| 112 TCXDVN 356-2005
DANH MỤC HINH MINH HOA
Số hiệu hình Tên hình Trang
Hinh 1.1 Phuong phap gdy ung suất trước don giantrong ché 03
tạo các thùng chứa chất lỏng
Hình 12 Sơ đồ gây ứng suất trước trong cấu kiện bê tông chịu | 05 nén bằng thép cường độ cao
Hình l3 Sơ đồ phương pháp căng trước 10
Hình 14 Sơ đồ phương pháp căng sau 11
Trang 13
Hinh 1.5 Cáp tập trung vào các ống kim loại trai xung quanh 15 cột
Hình 1.6 Bồ trí cáp không bám dính theo phương pháp chập 16 đôi giữa hai lớp thép thường cấu tạo trong sàn
Hinh 2.1 | Sơ đồ tính toán chọc thủng sàn không dằmACI 318- 19
2008
Hình 2.2 — | Sơ đồ phân chia cdc dai ban san 21
Hình 2.3 Quy đổi tiết diện tròn, đa giác về tiết diện vuông 23
Hình 2.4 Biểu đồ mômen âm và mômen đương tại các tiết diện 24
Hình 2.5 Sơ đồ gối tựa biên cho sàn phẳng không dam 25 Hình 2.6 Sơ đồ chất tải trong khung tương đương 26 Hình 2.7 Sơ đồ xác định tải trọng tương đương 29
Hình 2.8 Khả năng chịu uốn của tiết diện chữ nhật 33 Hình 2.9 Sơ đồ xác định tiết diện giới hạn 36
Hình 2.10 _ | Mô hình kiểm tra cắt thủng ở trạng thái giới hạn độ 38
bên
Hình 211 | Các chu vi kiểm tra cơ bản điển hình quanh vùng 38 chát tải
Hinh 2.12 | Các chu vi kiểm tra gần lỗ mở 39 Hình 2.13 | Các chu vi tuyến kiểm tra cơ bản đối với vùng chất 39
Trang 14
tải gân biên
Hình 2 14 Bản sàn với mii cot rộng 40
Hinh 2.15 | Chu vi kiểm tra cơ bản rut ngắn 44
Hình 2 l6 | Giá trị kiến nghị đối với B 45
Hình 2.17 | Phuong pháp thời gian tương đương 33
Hinh 2.18 | Sơ đồ tính toán cat thing san khéng dam 63 Hình 3.1 | Mặt bang két cdu tang dién hinh 69
Hình 3.2 | Mat bang chia dai bản 73
Hinh 3.3 Toa d6 cáp theo trục X- ACI 318 - 2008 74 Hình 3.4 Toa độ cáp theo trục X — EC2 86 Hinh 3.5 Toạ độ cáp theo trục X— TCYN 356-2005 96
Trang 15
MO DAU
Ly do chon dé tai
Trong tiến trình hội nhập và phát triển hiện tại, việc hiểu biết tiêu chuẩn
thiết kế của các nước tiên tiến đối với những người làm công tác thiết kế và
xây dựng là rất cần thiết
Hiện nay, sàn bê tông ứng suất trước căng sau được ứng dụng ngày càng phổ biến trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp do nó có
khả năng hạn chế vết nứt, độ võng, giảm tải trọng, có hiệu quả kinh tế
Trong tiểu chuẩn TCVN 356 -2005 đã ban hành chủ yếu đề cập đến thiết
kế cấu kiện dầm bê tông ứng lực trước vì vậy đề tài : "Phân tích sàn phẳng bê
tông ứng suất căng sau theo một số tiêu chuẩn" sẽ đề cập tổng quan về trình
tự thiết kế sàn bê tông ứng suất trước căng sau
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu các quy định về vật liệu, tải trọng, nguyên lý cấu tạo đối với
sàn bê tông ứng suất trước căng sau theo một số tiêu chuẩn thiết kế
Nghiên cứu quy trình thiết kế sàn bê tông ứng suất trước căng sau theo
một số tiêu chuẩn
Phân tích, đánh giá kết quả tính toán theo tiêu chuẩn
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
San phang liên tục ƯST không bám dính, căng sau Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu về mặt lý thuyết
Trang 16
Ý nghĩa khoa học giới thiệu một cách nhìn tổng quan về nguyên tắc cầu tạo, qui trình tính toán sàn phẳng bê tông ứng suất trước căng sau theo một số
tiêu chuẩn
Ý nghĩa thực tiễn giúp cho các kĩ sư thiết kế so sánh lựa chọn phương
pháp tính toán đơn giản, thuận tiện khi thiết kế
Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm các phần:
Chuơng 1 Tổng quan việc thiết kế và ứng dụng sàn bê tông ứng suất trước trong xây dựng
Chuơng 2 Phân tích sàn phẳng liên tục bê tông ứng suất, căng sau theo một
số tiêu chuẩn thiết kế
Chuơng 3 Các ví dụ tính toán Kết luận và kiến nghị
Trang 17THONG BAO
Đê xem được phân chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện — Trường Đại học Kiên trúc Hà Nội
Địa chỉ: T.13 — Nhà H — Truong Dai hoc Kiến trúc Hà Nội
Đc: Km 10 — Nguyên Trai — Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau(2)emaIl.com
Trang 18
113
KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ
A Kết luận
1 Cường độ bê tông giữa các tiêu chuẩn là có sự khác nhau
+ Theo TCXDVN 356-2005 kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được thiết kế
dựa vào cấp độ bền kí hiệu là B Cấp độ bền là giá trị trung bình thống kê của
cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo
không dưới 95%, xác định trên mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn
(150mmxI50mmx150mm) được chế tao dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và
thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày
+ Theo tiêu chuẩn Eurocode 2 kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được thiết
kế dựa vào cấp độ bền kí hiệu là C Ví dụ C30/C37 trong đó 30 là cường độ
chịu nén đặc trưng của mẫu trụ tuổi 28 ngày (f,= 30MPa), 37 là cường độ chịu
nén đặc trưng của mẫu lập phương tuổi 28 ngày (f¿„y= 37MPa) với xác suất đảm bảo không dưới 95%
+ Theo ACI 318-2008 két cấu bê tông và bê tông cốt thép được thiết kế dựa vào cường độ chịu nén đặc trưng f) của mau trụ tuổi 2§ ngày với xác suất đảm bảo là 99 %
2 Tổ hợp cơ bản 1 bao gồm TT và HT của 3 tiêu chuẩn là khác nhau tính theo
Eurocode 2 là lớn nhất rồi đến ACI 318-2008 và nhỏ nhất là TCVN 356-2005
3 Khả năng chịu cắt thủng
+ Chu vi toi han theo ACI 318-2008 và TCVN 356-2005 là như nhau + Khả năng chịu cắt thủng theo TCXDVN 356-2005 > ACI 318-2008 >
Trang 19
114
+ Trong quá trình tính toán thì kiểm tra khả năng chịu cắt thủng tính theo ACI 318-2008 va TCXDVN 356-2005 đơn giản hơn tính theo Eurocode 2
4 Việc xác định các tôn hao ứng suất là rất quan trọng qua đó tìm ra các biện pháp để giảm các tốn hao đó Tổng tồn hao ứng suất theo ba tiêu chuẩn gần bằng nhau và chiếm khoảng 30% ứng suất ban đầu, công thức xác định tổn hao do ma sát của ba tiêu chuân có dạng giống nhau và giá trị chênh nhau không nhiều Việc xác định tổn hao ứng suất theo Eurocode 2 là phức tạp hơn ACI 318-2008 va TCXDVN 356-2005
5 Số lượng cáp theo từng dải được xác định dựa vào tải trọng cân bằng và ứng suất hiệu quả lên số lượng cáp theo các tiêu chuẩn là cơ bản gần giống
nhau
6 Điều kiện ứng suất trong bê tông ở giai đoạn chế tạo và giai đoạn sử dụng Tiêu chuân ACI 318-2008 và Eurocode 2 cho phép lớn hơn TCXDVN 356-
2005
7 Khả năng chịu uốn theo tiêu chuẩn Eurocode 2 và TCXDVN 356-2005 có
dạng giống nhau và khác so với tiêu chuẩn ACI 318-2008 Tính khả năng chịu uốn theo TCXDVN 356-2005 là lớn nhất sau đó đến ACI 318-2008 và
nhỏ nhất là Eurocode 2
8 Kha nang chịu cắt theo tiêu chuân TCXDVN 356-2005 > ACI 318-2008 >
Eurocode 2
9 Dựa vào quá trình phân tích trên ta thấy khi tính sàn theo tiêu chuẩn ACI 318-2008 va tinh theo TCXDVN 356-2005 là đơn giản hơn và đảm bảo an toàn hơn so với Eurocode 2 Do vậy khi tính sản ứng lực trước hoàn toàn có
Trang 20
115
B Kiến nghị
1 Nước ta cần có các cơ quan chuyên môn chuyên nghiên cứu về bê tông ứng suất trước nói chung và sàn bê tông ứng suất trước nói riêng, phải có các nghiên cứu thực nghiệm về cáp, từ biến, co ngót bê tông, ở các vùng đặc
trưng khác nhau nhằm xác định được các thông số cơ bản để phục vụ cho việc
thiết kế
2 Cần tiền hành tổng kết việc tính toán và thi công các công trình có sử dụng
kết cấu sàn bê tông ứng suất trước, để có số liệu là cơ sở cho việc hoàn thiện
Trang 21
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1 Vũ Mạnh Linh (2011), Thiét kế sàn không dâm bê tông cốt thép ứng lực
trước căng sau theo tiêu chuẩn Eurocode 2, Luận văn thạc sĩ kĩ thuật, Trường
Đại học Kiến trúc Hà Nội
2 Cao Tuấn Hải (2004) 7ính toán tổn hao ứng suất trong kết cấu bê tông
ứng lực trước, Luận văn thạc sĩ kĩ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
3 Nguyễn xuân Cương (2005), Quy trình thi công kết cấu sàn bê tông ứng
lực trước căng sau cho nhà cao tang, Luan van thac si ki thuat, Truong Dai học Kiến trúc Hà Nội
4 Lê Thanh Huấn, Nguyễn Hữu Việt, Nguyễn Tất Tâm (2010), Kế cấu bê
tông ứng lực trước căng sau trong nhà nhiều tầng Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội
5 Lê Thanh Huấn (2012), Ảnh hưởng của ứng lực trước trong vùng đẩu cột kết cấu sàn phẳng không dâm bê tông cốt thép, Tạp trí xây dựng, Hà Nội 6 Phan Quang Minh (2010), Sàn phẳng bê tông ứng lực trước căng sau, Nhà
xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội
7 Nguyễn Trung Hoà (2011) Kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Hoa
Kỳ Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội
§ Nguyễn Trung Hoà (2006), Dịch và chú thích tiêu chuẩn Châu Âu EUROCODE EN 1992-1-1, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội
9, Tiêu chuẩn Xây Dựng Việt Nam (1995), TCVN 2737-1995, Tai trong va
tác động — Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội
10 Tiêu chuẩn Xây Dựng Việt Nam (2005), 7CXDVN 356:2005 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông Cốt Thép - Tiêu Chuẩn Thiết Kế, Nhà xuất bản Xây Dựng,
Trang 22
Tiếng Anh
11.Eurocode 2 (2004), Design of concrete structures — Part 1-1: General rules and rules for buiding, Approved by CEN
12 ACI 318 (2008), Building code requirements for structural concrete and Commentary, Approved by ACI committee 318
13 Arthur H.Nilson, David Darwin, Charles W Dolan (2004), Design of
Trang 23
PHỤ LỤC