Nghiên cứu ứng xử của sàn rỗng vượt nhịp lớn bằng phương pháp phần tử hữu hạn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƢƠNG PHƢƠNG KHANH NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA SÀN RỖNG VƢỢT NHỊP LỚN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trìnhdân dụng cơng nghiệp Mã số: 85 80 201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN QUANG TÙNG Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Dƣơng Phƣơng Khanh MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Bố cục đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU SÀN PHẲNG TRONG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG …5 1.1 Khái niệm vai trị sàn phẳng cơng trình xây dựng 1.1.1 Khái niệm sàn phẳng BTCT 1.1.2 Vai trị sàn phẳng BTCT cơng trình xây dựng 1.2 Xu hƣớng sử dụng loại sàn phẳng 1.2.1 Giới thiệu Sàn phẳng Bê tông cốt thép ULT (sàn nấm) 1.2.2 Giới thiệu Sàn hộp U-Boot Beton 1.3 Giới thiệu Sàn bóng BubbleDeck 11 1.3.1 Nguồn gốc khái niệm 11 1.3.2 Đặc điểm 11 1.3.3 Ƣu nhƣợc điểm hệ sàn BubbleDeck 13 1.4 Đặc tính kỹ thuật cơng nghệ thi cơng sàn BubbleDeck 14 1.4.1 Đặc tính kỹ thuật 14 1.4.2 Quy trình tóm tắt thi công sàn BubbleDeck 18 1.5 Kết luận chƣơng 26 CHƢƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN CỦA SÀN BUBBLEDECK 27 2.1 Tổng quan lý thuyết tính tốn sàn BubbleDeck 27 2.1.1 Đặc tính tiết diện BubbleDeck 27 2.1.2 Đặc tính tiết diện không nứt 27 2.1.3 Đặc tính tiết diện nứt 28 2.1.4 Phân tích kết cấu 28 2.2 Tính toán sàn Bubbledeck theo Tiêu chuẩn EC2 29 2.2.1 Cơ sở tính tốn theo Eurocode 29 2.2.2 Quan niệm tính tốn sàn BubbleDeck [7] 31 2.2.3 Các phƣơng pháp xác định nội lực sàn 32 2.2.4 Tính tốn khả chịu uốn sàn theo EC2 33 2.2.5 Cắt thủng sàn theo EC2 34 2.3 Phân tích ứng xử sàn BubbleDeck phƣơng pháp phần tử hữu hạn 40 2.3.1 Giới thiệu phần mềm Etabs 41 2.3.2 Sử dụng phần mềm Etabs 2017 để mô sàn BubbleDeck 41 2.3.3 Các bƣớc mô sàn Bubbledeck Etabs 45 2.4 Kết luận chƣơng 52 CHƢƠNG MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA SÀN BUBBLEDECK 53 3.1 Phân tích ứng xử sàn BubbleDeck phần mềm Etabs 53 3.1.1 Số liệu đầu vào 53 3.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng bề dày chiều dài nhịp sàn BubbleDeck 54 3.2 So sánh khả chịu lực phƣơng án sàn BubbleDeck phƣơng án sàn phẳng có dầm bẹt cơng trình thực tế 68 3.2.1 Giới thiệu cơng trình: 68 3.2.2 Xuất giá nội lực sàn 68 3.2.3 Thiết lập mơ hình phần mềm Etabs 69 3.2.4 Kết so sánh, phân tích nội lực 02 phƣơng án sàn 80 3.3 Kết luận Chƣơng 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC 85 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 TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA SÀN RỖNG VƢỢT NHỊP LỚN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Học viên: Dƣơng Phƣơng Khanh - Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 85 80 201 Khóa: K35 - TrV Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Sàn BubbleDeck phƣơng án sàn rỗng nhẹ đáp ứng đƣợc khả vƣợt nhịp tạo tính linh hoạt cao thiết kế giảm thời gian thi cơng cơng trình xây dựng Ngoài ra, việc ứng dụng sàn rỗng thiết kế cơng trình giúp giảm nhẹ trọng lƣợng cơng trình, qua hạn chế tác động tải trọng gió động động đất Nhằm làm rõ khả vƣợt nhịp ứng xử sàn BubbleDeck Trong Luận văn, Tác giả tiến hành khảo sát chiều dày sàn thích hợp với kích thƣớc nhịp cơng trình, qua đề xuất chiều dày hợp lý cho cơng trình vƣợt nhịp lớn Trên sở chọn đƣợc chiều dày sàn rỗng hợp lý, tiếp tục so sánh phân tích ứng xử sàn BubbleDeck với sàn phẳng dầm bẹt cơng trình thực tế phƣơng pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm Etabs phiên 2017 để mô Cách thức mô sàn thực theo mơ hình khai báo dạng nhiều lớp (Layered) điều chỉnh số thông số cần thiết để giải đƣợc độ cứng trọng lƣợng thực tế sàn Bubbledeck khai báo Từ khóa – Sàn BubbleDeck; Phần tử hữu hạn; trọng lượng bé; vượt nhịp lớn; Etabs phiên 2017 Topic: STUDYING BEHAVIOR OF HOLLOW SLAB CROSSING LARGE SPAN USING FINITE ELEMENT METHODS Abstract - Bubble deck slab is one of methods that uses slightly hollow floor in order to meet the ability of crossing span; to create design flexibility; and to reduce implement time in building construction nowadays Applying the hollow slab in the design of structure contribute to reduce the weight of the building, thereby limiting the impact of dynamic wind loads and earthquakes and also significantly reduce the cost of the foundation of the building To elaborate about the ability of crossing span and behavior of bubble deck slab; in this thesis, the authors realize a survey of the slab thickness appropriate to the slab span, thereby proposing a reasonable thickness for the large span slab Based on thickness appropriate of the slab and analyze behavior of bubble deck slab to solid slab with beams in reality construction using finite element methods modeling in Etabs software version 2017 The way to model two kinds of slabs will carry out in layered shells and then adjust parameter if necessary to solve the hardness and weight in reality of Bubble deck slab when modeling Key words – BubbleDeck slab; finite element method, lightweigh; Layered shells; large span; Etabs version 2017 TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT  THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU  Chữ la tinh viết hoa A Diện tích tiết diện ngang Ac As As,min Diện tích tiết diện ngang bê tơng Diện tích tiết diện ngang cốt thép Diện tích tiết diện ngang tối thiểu cốt thép Asw Diện tích tiết diện tối thiểu cốt thép chịu cắt Ec Môđun đàn hồi tiếp tuyến bê tông Es EI Giá trị mơ đun đàn hồi tính tốn cốt thép Độ cứng uốn F Gk I Tác động Tác động thƣờng xun đặc trƣng Mơ men qn tính tiết diện L M N Chiều dài Mô men uốn Lực dọc Med Qk Giá trị tính tốn nội lực mô men uốn Tác động thay đổi đặc trƣng V Ved Lực cắt Giá trị tính tốn lực cắt  Chữ la tinh thường b Chiều rộng tiết diện d Đƣờng kính, chiều cao f Độ võng fa Diện tích cốt thép fcd fck ft ftk fy fyd fyk h Cƣờng độ chịu nén tính tốn bê tông Cƣờng độ chịu nén đặc trƣng mẫu trụ bê tông 28 ngày tuổi Cƣờng độ chịu kéo cốt thép Cƣờng độ chịu kéo đặc trƣng cốt thép Cƣờng độ chảy dẻo cốt thép Cƣờng độ chảy dẻo tính tốn cốt thép Cƣờng độ chảy dẻo đặc trƣng cốt thép Chiều cao k l Hệ số Chiều dài, nhịp u vEd vRd,c Chu vi tiết diện ngang Ứng suất cắt lớn Giá trị tính tốn khả chịu cắt thủng sàn khơng có cốt thép chịu cắt vRd,cs Giá trị tính tốn khả chịu cắt thủng sàn có cốt thép chịu vRd,max cắt Giá trị tính tốn khả chịu cắt thủng lớn sàn dọc theo tiết diện kiểm tra xét  Chữ Hy lạp thường α Góc β Hệ số γ Hệ số riêng, khối lƣợng riêng γc Hệ số riêng cho bê tông γF γG γQ Hệ số riêng cho tác động Hệ số riêng cho tác động thƣờng xuyên Hệ số riêng cho tác động thay đổi ρ σc Hàm lƣợng cốt thép dọc Ứng suất nén bê tơng Ø Đƣờng kính cốt thép  THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM  Chữ la tinh viết hoa L Chiều dài nhịp M Mô men F Tổng tải trọng tác dụng Fa Diện tích cốt thép V Thể tích Rb Rbt Rs Rcs Cƣờng độ chịu nén bê tông Cƣờng độ chịu kéo bê tông Cƣờng độ chịu nén cốt thép Cƣờng độ chịu kéo cốt thép  Chữ la tinh viết thường a Lớp bê tông bảo vệ Chu vi trung bình mặt đâm thủng c hb Kích thƣớc mũ cột Chiều dày sàn ho l k Chiều dày hữu ích đầu cột Chiều dài Hệ số q Tải trọng toàn phần p Hoạt tải tác dụng g Tĩnh tải tác dụng  Chữ Hy lạp thường γ Hệ số, khối lƣợng riêng  CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BTCT Bê tông cốt thép BD BubbleDeck EC Eurocode TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TTGH TTGH Trạng thái giới hạn Trạng thái giới hạn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1: Bảng so sánh số tiêu chí sàn BD sàn đặc [9] .16 Bảng 1-2: So sánh khả chịu cắt sàn BubbleDeck sàn đặc [9] 17 Bảng 1-3: Khả chịu lửa phụ thuộc bề dày sàn 18 Bảng 2-1: Hệ số riêng với tải trọng tính theo TTGH thứ [3] 29 Bảng 2-2: Hệ số riêng tải trọng tính theo trạng thái giới hạn thứ hai [4] 30 Bảng 2-3 Giá trị α6 [2] .31 Bảng 2-4: Phân chia đơn giản mô men uốn cho sàn phẳng [2] 32 Bảng 2-5: Thông số miền đàn hồi bê tông 44 Bảng 3-1: Bảng kết khảo sát sàn BubbleDeck 230mm 55 Bảng 3-2: Bảng kết khảo sát sàn BubbleDeck 280mm 57 Bảng 3-3: Bảng kết khảo sát sàn BubbleDeck 340mm 59 Bảng 3-4: Bảng kết khảo sát sàn BubbleDeck 390mm 61 Bảng 3-5: Bảng kết khảo sát sàn BubbleDeck 450 mm 64 Bảng 3-6: Bảng thống kê kết khảo sát nhịp đáp ứng theo bề dày sàn BD .66 Bảng 3-7: Bảng nội lực sàn Bubbledeck tƣơng ứng theo chiều dày sàn .70 Bảng 3-8: Khối lƣợng thép sàn BubbleDeck 280mm 73 Bảng 3-9: Khối lƣợng thép sàn BubbleDeck 230 mm 74 Bảng 3-10: Khối lƣợng thép sàn BubbleDeck 340 mm 74 Bảng 3-11: Bảng kết nội lực sàn phẳng dầm bẹt 76 Bảng 3-12: Bảng thống kê thép sàn phẳng dầm bẹt 79 Bảng 3-13: Bảng kết so sánh độ võng, nội lực khối lƣợng sàn BubbleDeck so với sàn phẳng dầm bẹt .80 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Sàn bóng BubbleDeck Hình 2: Sàn hộp U-Boot Beton .1 Hình 3: Chung cƣ 249A Thụy Khuê Hà Nội Hình 4: Tịa nhà CDC Hà Nội Hình 1-1: Mơ hình sàn phẳng không dầm .5 Hình 1-2:Văn phịng số 63 Lý Thái Tổ Hình 1-3:Trung tâm kiện tiệc cƣới Adora Center – Hồ Chí Minh Hình 1-4: Cao ốc Văn phòng E-Town .7 Hình 1-5: Tháp đơi Vincom Hình 1-6: Mơ hình sàn nấm .8 Hình 1-7: Cơng trình Thƣ viện Điện tử Bách khoa Hà Nội Hình 1-8: Cơng trình tịa nhà cơng ty Đầu tƣ phát triển hạ tầng thị - HNội Hình 1-9: Hệ sàn U – Boot Beton Hình 1-10: Chung cƣ GLORY PALACE thành phố Vinh .11 Hình 1-11: Cao ốc văn phịng Châu Tuấn - Hà Tĩnh 11 Hình 1-12: Hình ảnh cấu tạo sàn BubbleDeck 12 Hình 1-13: Khả chịu momen sàn BubbleDeck theo chiều dày 15 Hình 1-14: So sánh khả chịu cắt sàn BubbleDeck 17 Hình 1-15: Lắp dựng hệ giáo chống, xà gồ, cầu phong 19 Hình 1-16: Ghép ván khuôn sàn BubbleDeck .19 Hình 1-17: Cấu kiện đƣợc chế tạo sẵn nhà xƣởng 20 Hình 1-18: Cấu kiện đƣợc lắp ghép cơng trƣờng .20 Hình 1-19: Lắp đặt cốt thép mũ cột .21 Hình 1-20: Đổ bê tơng sàn 22 Hình 1-21: Đầm làm phẳng mặt bê tông 22 Hình 1-22: Tháo dỡ hệ chống đỡ, ván khn sàn 23 Hình 1-23: Lắp dựng hệ cột chống tạm thời 23 Hình 1-24: Ghép cấu kiện BubbleDeck bán toàn khối đúc sẵn 24 Hình 1-25: Ghép cốt thép liên kết 24 89 Phụ lục 11: Độ võng sàn BubbleDeck 280 Phụ lục 12: Nội lực dải theo phƣơng Y sàn BubbleDeck 280 90 Phụ lục 13: Nội lực dải theo phƣơng X sàn BubbleDeck 280 Phụ lục 14: Độ võng sàn BubbleDeck 340 91 Phụ lục 15: Nội lực dải theo phƣơng Y sàn BubbleDeck 340 Phụ lục 16: Nội lực dải theo phƣơng X sàn BubbleDeck 340 92 Phụ lục 17: Độ võng sàn phẳng dầm bẹt Phụ lục 18: Nội lực dải theo phƣơng Y sàn phẳng dầm bẹt 93 Phụ lục 19: Nội lực dải theo phƣơng X sàn phẳng dầm bẹt ... cứu Ứng xử sàn BubbleDeck (độ võng, nội lực, khối lƣợng) Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp mô ứng xử kết cấu phƣơng pháp phần tử hữu hạn: Nghiên cứu tổng quan phƣơng án sàn bê... tầng bê tơng cốt thép Do đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng xử sàn rỗng vượt nhịp lớn phương pháp phần tử hữu hạn? ?? có ý nghĩa khoa học nhƣ thực tiễn cao, giúp hiểu rõ ứng xử tổng qt cơng trình cao tầng bê... SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA SÀN RỖNG VƢỢT NHỊP LỚN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Học viên: