Tính toán kết cấu dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn việt nam và thí nghiệm kiểm chứng

i TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 20113 - 2014 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT" NĂM 2014 TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG Thuộc nhóm ngành khoa học kỹ thuật Công nghệ ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 20113 - 2014 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT" NĂM 2014 TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN KẾT CẤU DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG Thuộc nhóm ngành khoa học kỹ thuật Cơng nghệ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hằng Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: D11XD01 – Khoa Xây Dựng Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Kỹ Thuât Xây Dựng Người hướng dẫn: TS Nguyễn Huỳnh Tấn Tài iii UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Tính tốn kết cấu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam thí nghiệm kiểm chứng - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hằng - Lớp: D11XD01 Khoa: Xây Dựng Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: TS Nguyễn Huỳnh Tấn Tài Mục tiêu đề tài: - Kiểm chứng lý thuyết tính tốn kết cấu BTCT học môn Kết cấu BTCT Cấu kiện - Giúp sinh viên am hiểu kết cấu BTCT, biết phân biệt dạng phá hoại dẻo, giòn kết cấu BTCT - Giúp sinh viên tự tin thiết kế kết cấu BTCT Tính sáng tạo: Tìm phương pháp tính tốn dầm BTCT đơn giản xác Kết nghiên cứu: -Tính tốn, bố trí cốt thép cho dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 2012 - Thực tập công tác gia công cốt thép, ván khuôn đổ bê tơng - Ba mẫu dầm dầm BTCT kích thước 200x300x3000 5574- Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Ứng dụn g vào việc dạy học môn Kết cấu bê tông - Cấu kiện Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) iv Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ tên) Ngày tháng Người hướng dẫn (ký, họ tên) năm v UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Họ tên: Ảnh 4x6 NGUYỄN THỊ HẰNG Sinh ngày: 10 tháng 02 năm 1993 Nơi sinh: DakLak Lớp: D11XD01 Khóa: 2011 – 2015 Khoa: Xây Dựng Địa liên hệ: Xã Dray Sap – huyện Krông Ana – Tỉnh DakLak Điện thoại: 01658 935 047 Email: nhang182@yahoo.com.vn II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP : * Năm thứ 1: Ngành học: Kỹ thuật xây dựng Khoa: xây dựng Kết xếp loại học tập: Sơ lược thành tích: Đạt thủ khoa đầu vào kì thi tuyển sinh đại hoc năm 2011 Tham gia chương trình đoàn khoa tổ chức * Năm thứ 2: Ngành học: Kỹ thuật xây dựng Khoa: xây dựng Kết xếp loại học tập: Sơ lược thành tích: Đạt giải nhì thi nghiên cứu khoa học cấp trường Tham gia thi Olimpic tốn học tồn quốc Tham gia chương trình đồn khoa tổ chức Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ tên) Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) vi TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA XÂY DỰNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Thủ Dầu Một, ngày 15 tháng 04 năm 2014 Kính gửi: Ban tổ chức Giải thưởng “Tài khoa học trẻ Đại học Thủ Dầu Một” Tên là : Nguyễn Thị Hằng Sinh ngày 10 tháng 02 năm 1993 Bùi Quang Huy Sinh ngày 08 tháng 12 năm 1993 Nguyễn Trọng Nghĩa Sinh ngày 01 tháng 01 năm 1992 Trịnh Chí Thành Sinh ngày 23 tháng 06 năm 1993 Sinh viên năm thứ : /Tổng số năm đào tạo : Lớp, khoa : D11XD01 – Xây Dựng Ngành học: Kỹ Thuật Xây Dựng Thông tin cá nhân sinh viên chịu trách nhiệm chính: Địa liên hệ : Dray Sáp – Krông Ana - DakLak Số điện thoại : 01658 935 047 Địa email: nhang182@yahoo.com.vn Chúng làm đơn kính đề nghị Ban tổ chức cho gửi đề tài nghiên cứu khoa học để tham gia xét Giải thưởng “Tài khoa học trẻ Đại học Thủ Dầu Một” năm 2014 Tên đề tài: Tính tốn kết cấu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam thí nghiệm kiểm chứng Chúng tơi xin cam đoan đề tài thực hướng dẫn TS Nguyễn Huỳnh Tấn Tài; đề tài chưa trao giải thưởng khác thời điểm nộp hồ sơ luận văn, đồ án tốt nghiệp Nếu sai, xin chịu trách nhiệm trước khoa Nhà trường Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ tên) Người làm đơn (Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài ký ghi rõ họ tên) vii MỤC LỤC MỤC LỤC vii PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài: Mục tiêu đề tài: Phương pháp nghiên cứu: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: CƠ SỞ LÍ THUYẾT: .2 1.1 Tính chất lí đặc trưng cốt liệu chất kết dính: 1.2 Tính cốt thép cho dầm bê tơng: .7 1.3 Cốt dọc( CII) 1.4 Tính tải trọng dầm chịu được: 1.5 Tính tốn cốt đai (CI) QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM: 10 2.1 Dụng cụ thí nghiêm: 10 2.2 Quy trình thí nghiệm 10 2.3 Kết đạt 14 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ KIẾN NGHỊ: 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO .14 UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Năm học 2013 - 2014 Tên đề tài: Tính tốn kết cấu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam thí nghiệm kiểm chứng PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Đề tài phục vụ cho việc kiểm chứng lý thuyết tính toán kết cấu BTCT mà sinh viên học môn Kết cấu BTCT - Cấu kiện Mục tiêu đề tài: - Kiểm chứng lý thuyết tính tốn kết cấu BTCT học mơn Kết cấu BTCT - Cấu kiện - Giúp sinh viên am hiểu kết cấu BTCT, biết phân biệt dạng phá hoại dẻo, giòn kết cấu BTCT - Giúp sinh viên tự tin thiết kế kết cấu BTCT Phương pháp nghiên cứu: Thu thập tài liệu có liên quan Thực nghiệm kiểm chứng Đưa kết luận ứng dụng vào thực tế Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Kết cấu BTCT - Phương pháp tính tốn kết cấu BTCT theo phương pháp trạng thái giới hạn theo tiêu chuẩn Việt Nam hành TCVN 5574-2013 2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÍ THUYẾT: 1.1 Tính chất lí đặc trưng cốt liệu chất kết dính: + Thiết kế cấp phối bê tơng : -Tính chất bê tơng : Hai đặc trưng quan trọng bê tông cường độ tính dẻo hỗn hợp bê tơng + Cường độ bê tông Cường độ bê tông đặc trưng bê tông, phản ánh khả chịu lực Trong kết cấu xây dựng, bê tơng làm việc trạng thái khác nhau : nén, uốn, trượt… Trong bê tơng làm việc trạng thái chịu nén tốt nhất, 1  cịn khả chịu kéo bê tơng kém, 15 10 khả chịu nén Thí nghiệm xác định cường độ nén bê tơng người ta đúc viên mẫu chuẩn hình lập phương cạnh 15 cm, đúc viên mẫu có dạng kích thước khác Kích thước cạnh nhỏ viên tùy theo cỡ hạt lớn cốt liệu dùng để chế tạo bê tông quy định Bảng 6 : Cỡ hạt lớn cốt liệu 10 20 40 70 100 Kích thước cạnh nhỏ viên mẫu (cạnh mẫu hình lập phương, cạnh thiếtdiện mẫu lăng trụ,đường kính mẫu trụ) 100 150 200 300 Khi tiến hành thí nghiệm cường độ nén viên mẫu khác viên mẫu chuẫn ta phải chuyển cường độ viên mẫu chuẩn Cường độ nén viên mẫu chuẩn xác định theo cơng thức : Rn K P F Trong đó : - P : tải trọng phá hoại mẫu, kG (daN) F : Diện tích chịu lực nén viên mẫu, cm2 3 - K : Hệ số chuyển đổi kết thử nén mẫu bê tơng kích thước khác viên chuẩn cường độ viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x 150mm Giá trị K lấy theo bảng sau : Bảng 7 : Hình dáng kích thước mẫu, mm Mẫu lập phương 100x100x100 150x150x150 200x200x200 300x300x300 Mẫu trụ (dxh) 71,4x143 100x200 150x300 200x400 Hệ số chuyển đổi 0,91 1,00 1,05 1,10 1,16 1,20 1,24 Khi nén mẫu thử nửa dầm giá trị hệ số chuyển lấy mẫu hình lập phương diện tích chịu nén Cường độ bê tơng tăng theo tuổi thọ nó : q trình rắn cường độ bê tơng khơng ngừng tăng lên Từ đến 14 ngày đầu cường độ phát triển nhanh, sau 28 ngày chậm dần tăng đến vài năm, gần theo quy luật logarit : Rn lg  n  R28 lg 28 ; với 3 ho = h-agối = 300-50 = 250 mm Do tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế:  m  R 0, 439 Cơng thức tính tốn: m  M ;  1   2 m b Rb b.h02 As  m   b b.Rb h0 A ;  %  s 100% Rs b.h0 M 43, 75.106  0, 412   R b Rb b.h02 1.8,5.200.(250)  1   2 m 1   2.0, 412 0,58   b.Rb h0 0,58.1.200.8,5.250 As  b  880,35  mm  Rs 280 Chọn 3ø14, 2ø16 có As=864 (mm2)  %    max  ASChon 864  100% 1, 728% b.h0 200.250 0, 05%  R b Rb 1.8,5 100% 0,58 100% 1, 76% Rs 280   max 0, 05 1, 728 1, 76 1.4 Tính tải trọng dầm chịu được: R A 280.864    S SChon  0, 57  R 0, 65 b Rbbh0 1.8,5.200.250   m  (1  0,5 ) 0,53(1  0,5.0,53) 0, 41  M   m b Rb b.h02 0, 41.1.8, 5.200.250 43,56.106 MPa 43,56 KNm P 4. M  4.43,56  69, 696kN 7(Tan) L 1.5 Tính tốn cốt đai (CI) Lưc cắt lớn gối: Q 35  kN  Kiểm tra điều kiện tính tốn: Qmax  b (1   f   n )b Rbt bh0 0, (1   0) 1, 0, 75 103 0, 0, 25 22,5kN  Q  Qmax => Bêtơng khơng đủ chịu cắt, cần phải tính cốt đai chịu lực cắt Chọn cốt đai d6 (Asw= 28,27mm2), số nhánh cốt đai n = - Khoảng cách cốt đai tính tốn: stt   b    f  b Rbt bh02  Rsw n d sw   Q2 175 2  62      10, 75 200 250 stt  605,88  mm  350002 - Khoảng cách cốt đai lớn nhất: smax 1,5    f  b Rbt bh02  Q 1,5    10, 75 200 2502 stt  401, 78  mm  35000 - Khoảng cách cấu tạo cốt đai: cho dầm h< 450mm  Cốt đai gần gối: Sct min  h / 2;150  min  300 / 2;150  150  mm   h 300 100  mm    sct  3  500mm  Cốt đai đặt nhịp: - Chọn bước cốt đai nhỏ điều kiện trên, ta chọn ø6a150 khoảng ¼ nhịp dầm tính từ gối cốt đai ø6a100 cho đoạn nhịp dầm - Kiểm tra: Q 0,3 w1 b1 Rbbh0  Es 21104  9,13 Eb 23 103 w  Asw 28, 27 100  0, 0942 bsc 200 150  w 1  5w 1  9,13 0, 0942 5,302  b1 1  0, 01b Rb 1  0,0118,5 0,915  Q 0,3 5,302 0,915 8,5 200 250 618894,56  daN  61889, 456  kN  mãn) Vậy không cần tính cốt xiên Bản vẽ bố trí thép: Hình Mặt mặt cắt dầm (Thỏa 10 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM: 2.1 Dụng cụ thí nghiêm: • Cân kỹ thuật sai số 10g • Bay, giá xúc, thau trộn • Thước kim loại • Máy nén mẫu • Máy trộn bê tơng • Ván khn đóng cơp pha • Các dụng cụ thí nghiệm khác 2.2 Quy trình thí nghiệm 2.2.1 Thí nghiệm kéo thép để xác định cường độ cốt thép Do phịng thí nghiệm Khoa chưa có máy kéo thép nên đặc trưng lý thép lấy từ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT TCVN 5574-2012 2.2.2 Thí nghiệm nén bê tông để xác định Mác bê tông Số liệu lấy từ kết nghiên cứu đề tài “Sử dụng loại cốt khác để thiết kế cấp phối bê tơng.” [1] Kết thí nghiệm đo cường độ mẫu bê tông Mác 200 đá Dmax=200 Bảng 11:kết đo cường độ bê tông Mác 200 đá Dmax=200 Thời gian nắn (ngày) cường độ bê tông D200 234,7 239,5 15 242 257 2.2.3 Đúc dầm BTCT phịng thí nghiệm - Gia cơng cốt thép, neo thép bố trí thép theo vẽ 11 Hình Bố trí thép dầm - Tiến hành lắp cốp pha bố trí cốt thép vào cốp pha 12 Hình Cốp pha dầm BTCT - Cân đo khối lượng cốt liệu - Trộn vữa bêtông: - Đúc dầm bê tông cốt thép + Ghép cốp pha đưa cốt thép vào cốp pha + Khi hỗn hợp có độ cứng 20s độ sụt 3-5 cm: đổ hỗn hợp vào khuôn cốp pha lắp ghép + Ghi lại thông số mẫu dán lên bề mặt mẫu + Dưỡng hộ dầm bêtông cốt thép điều kiện nhiệt độ 27±2°C, độ ẩm > 95% ngày thử mẫu Hình Ba mẫu dầm dầm BTCT kích thước 200x300x3000 2.2.4 Chế tạo thí nghiệm uốn ba điểm 13 Hình Bộ thí nghiệm uốn điểm Do khó khăn kinh phí nên thí nghiệm uốn ba điểm chưa triển khai tiến độ 2.3 Kết đạt - Tính tốn, bố trí cốt thép cho dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5574-2012 - Thực tập công tác gia công cốt thép, ván khuôn đổ bê tông - Ba mẫu dầm dầm BTCT kích thước 200x300x3000 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ KIẾN NGHỊ: Phần lớn mục tiêu đặt đề tài hồn thành Đó việc vận dụng phương pháp tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn TCVN 55742012 vào kết cấu dầm Các tính tốn bao gồm tính tốn tiết diện thẳng (chịu uốn) tiết diện nghiêng (chịu uốn + cắt) Mục tiêu thí nghiệm kiểm chứng chưa hồn thành trọn vẹn Nhóm tác giả dừng lại bước thiết kế thí nghiệm uốn ba điểm cho kết cấu dầm BTCT mà chưa triễn khai thực tế khó khăn kinh phí Nhóm tác giả kiến nghị Khoa nhà trường tiếp tục hỗ trợ kính phí để nhóm hồn thành cơng việc để đề tài nhóm kết thúc cách trọn vẹn Các cơng việc - Triễn khai thực tế thiết kế thí nghiệm uốn ba điểm 14 - Thí nghiệm khả chịu lực ba dầm BTCT đúc để kiểm chứng lý thuyết tính tốn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Huy Chính, Thiết kế thành phần bê tơng, NXB XÂY DỰNG, năm 2010 [2] Nguyễn Thị Hằng, Sử dụng loại cốt liệu khác để thiết kế cấp phối bê tông, đề tài nghiên cứu sinh viên cấp trường năm 2012-2013 [3] TCVN 5574-2012, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế [4] GS TSKH Phùng Văn Lự, Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB GIÁO DỤC, năm 2009 [5] Th.s Phan Thế Vinh – Th.s Trần Hữu Bằng, Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB xây dựng, năm 2009 [6] Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB XÂY DỰNG, năm 2011 [7] Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 3118 : 1993 [8] Một số tài liệu khác ... TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG Thuộc nhóm ngành khoa học kỹ thuật Công nghệ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hằng Nam, Nữ: Nữ... Tên đề tài: Tính tốn kết cấu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam thí nghiệm kiểm chứng PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Đề tài phục vụ cho việc kiểm chứng lý thuyết tính tốn kết cấu BTCT mà sinh... bê tông - Ba mẫu dầm dầm BTCT kích thước 200x300x3000 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ KIẾN NGHỊ: Phần lớn mục tiêu đặt đề tài hoàn thành Đó việc vận dụng phương pháp tính tốn kết cấu bê tông cốt thép theo