tóm tắt luận văn thạc sĩ Lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột

Lý do chọn đề tài Kết cấu bê tông ứng lực trước sàn phẳng bê tông ứng lực trước có những ưu điểm vượt trội như: khả năng vượt nhịp có thể lên đến trên 10m, giảm được giá thành xây dựng,

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 1: GS.TS PHAN QUANG MINH

Phản biện 2: TS PHẠM THANH TÙNG

Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Thạc

sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 10 tháng 01 năm

2015

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Kết cấu bê tông ứng lực trước (sàn phẳng bê tông ứng lực trước) có những ưu điểm vượt trội như: khả năng vượt nhịp có thể lên đến trên 10m, giảm được giá thành xây dựng, giảm thời gian thi công, giảm chiều cao công trình do đó có thể nâng được số tầng… Tuy nhiên, khi công trình sử dụng nhịp lớn thì chiều dày sàn sẽ tăng lên, số lượng cáp cũng như lượng cốt thép cấu tạo cần phải bố trí nhiều để hạn chế độ võng và chống chọc thủng ngay tại đầu cột, đồng thời sẽ làm tăng khối lượng công trình xuống móng dẫn đến chi phí xây dựng tăng cao

Do đó cần phải nghiên cứu lựa chọn giải pháp sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột hợp lý để khắc phục những hạn chế này

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu tính toán, lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột (sàn nấm)

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

i t n n hi n c u: Sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp ví dụ tính toán b ng số để xác định giá trị hợp lý bề dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột

5 Cấu trúc của luận văn

Nội dung luận văn gồm 3 chương:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về sàn bê tông ứng lực trước

Chương 2: Các phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước

Chương 3: Ví dụ tính toán

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC Ở VIỆT NAM

1.3 NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Cung cấp giải pháp cho không gian kết cấu nhịp lớn

Giảm giá thành xây dựng

Giảm thời gian thi công

Giảm chiều cao của tầng, do đó có thể nâng được số tầng cho các cao ốc

1.4 ỨNG DỤNG SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CÓ MŨ CỘT TRÊN

Ứng dụng sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột trên thế giới Với lịch sử phát triển lâu đời, kết cấu ứng lực trước mà đặc biệt là kết cấu sàn ứng lực trước có mũ cột đã được thi công tại rất nhiều công trình trên toàn thế giới như:

a) The Marriott Surf Club, Aruba

b) Chun c cao tầng Northpoint, Pattaya, ThaiLand

Hình 1.7 Các công trình ng dụng sàn bê tông ng lực tr ớc có mũ

cột trên thế giới

Ứng dụng sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột ở Việt Nam

Ở Việt Nam, tuy công nghệ ứng lực trước mới được áp dụng trong khoảng vài chục năm trở lại đây nhưng cũng đã có những công trình tầm cỡ đã sử dụng sàn ứng lực trước mà đặc biệt là sàn ứng lực trước có mũ cột

a) Trụ Sở Báo N ời Lao ộn 9 tần , TP HCM: tổn diện tích sàn:

b) Khu Th ơn Mại Và Biệt Thự The Head Quarters, TP HCM: tổng

200mm Hình 1.8 Các công trình ng dụng sàn bê tông ng lực tr ớc có mũ

cột ở Việt Nam

1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thông qua các nội dung nghiên cứu ở Chương 1, có thể thấy

r ng bê tông ứng lực trước nói chung và sàn bê tông ứng lực trước có

mũ cột nói riêng đã được ứng dụng rộng rải trên toàn thế giới và ở Việt Nam Sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột là giải pháp thích hợp cho kết cấu nhà cao tầng như chung cư, khách sạn hay các công trình nhịp lớn như hội trường, trung tâm thương mại…

Chương 2 sẽ nghiên cứu về phương pháp thiết kế sàn phẳng bê tông ứng lực trước có mũ cột

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG ỨNG

LỰC TRƯỚC 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

2.2 CÁC QUAN NIỆM PHÂN TÍCH KẾT CẤU BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

2.5 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG CẮT CỦA SÀN

Khả năng chịu cắt của bản xung quanh cột được coi là đảm bảo nếu giá trị ứng suất cắt tổng không vượt quá cường độ chịu cắt quy ước:

là hệ số, lấy b ng giá trị nhỏ nhất từ hai giá trị 0.292 và

f là giá trị trung bình của ứng suất nén hiệu quả của ƯLT

gây ra theo hai phương, fpc theo mỗi phương không nhỏ hơn 0.9

MPa và không lớn hơn 3.5 MPa

'

c

f lấy không hơn 35 MPa

Vp là thành phần thẳng đứng của lực nén trước hiệu quả đi

qua tiết diện cắt nguy hiểm Trong trường hợp cáp ƯLT được bố trí

đều trên suốt bề rộng sàn, đại lượng Vp thường được bỏ qua vì lý do

an toàn

b0 là chu vi của tiết diện tính toán quy ước

là hệ số giảm độ bền chống cắt, 0.75

2.6 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG SÀN

Độ võng của sàn bao gồm độ võng ngắn hạn do tác dụng của

tải trọng ngắn hạn và độ võng dài hạn do tác dụng của tải trọng dài

Độ võng do tải trọng dài hạn gây ra được tính toán b ng cách

nhân độ võng ngắn hạn do tải trọng này gây ra với hệ số từ biến Cc

(1 50 )

c

C (2.3) Trong đó:

là hệ số phụ thuộc vào thời gian tác dụng của tải trọng và

được cho trong bảng 2.6

ρ là hàm lượng cốt thép chịu nén

2.6.3 Độ võng tổng cộng

t e Cc e s, us (2.4) Trong đó:

e là độ võng ngắn hạn do toàn bộ tải trọng dài hạn gây ra

Tải trọng dài hạn là các tải trọng: tĩnh tải, một phần hoạt tải và ứng

lực trước

e s, us là độ võng ngắn hạn do tải trọng dài hạn gây ra

2.7 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC

TRƯỚC CÓ MŨ CỘT

2.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Để tính toán nội lực của sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột

có 3 phương pháp tính toán là phương pháp trực tiếp, phương pháp

khung tương đương và phương pháp phần tử hữu hạn Trong đó, với

sự phát triển của khoa học máy tính thì phương pháp phần tử hữu

hạn được ứng dụng rộng rãi và cho kết quả chính xác hơn cả

Phương pháp phần tử hữu hạn mô hình hóa được sự làm việc của kết

cấu trong thực tế, đặc biệt là các kết cấu siêu tĩnh phức tạp Thiết kế

sàn theo phương pháp PTHH giúp cho người kỹ sư dễ dàng tính toán

khả năng chịu cắt và độ võng của sàn hay sự thay đổi của các giá trị

trên khi ta thay đổi các thông số đầu vào Phương pháp PTHH kết

hợp với phương pháp tính toán theo cân b ng tải trọng giúp cho việc

thiết kế sàn trở nên đơn giản và đạt được kết quả tin cậy

Trong chương 3 sẽ trình bày ứng dụng phần mềm SAFE để

tính toán lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ

cột

CHƯƠNG 3

VÍ DỤ TÍNH TOÁN 3.1 CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Cho hệ sàn ứng lực trước có mũ cột như hình vẽ:

1860 MPa, giới hạn chảy fpy = 1690 MPa Mô đun đàn hồi của thép:

Eps = 2.105 MPa Chọn ứng suất căng trước: fpi = 0.7fpu = 1395 MPa

Thép thường có cường độ: fy = 400 MPa

S1 Ð1

c1=500 d/2

Hình 3.9 Mặt cắt tới hạn của cột biên

Ứng suất cắt do sàn gây ra được tính theo công thức:

105.491 0.381 0.190 170.263

1321.21 / 0.75 0.3985 0.75 0.017

Trường hợp nhịp 8m:

Bản 3.2 Tổn h p kết quả đ i với chiều dày sàn 0.18m

14.231/16 667

13.512/16 667

14.930/16 667

14.009/16 667

13.443/16 667

14.740/16 667

13.886/16 667 13.235/16 667

Bản 3.3 Tổn h p kết quả đ i với chiều dày sàn 0.2m

11.006/16 667

11.924/16.

667

11.272/16 667 10.875/16.

667

Từ kết quả số liệu bảng 3.2 và 3.3, ta vẽ được biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của mũ cột đối với chiều dày sàn:

Hình 3.12 Quan hệ giữa diện tích bản mũ cột và độ võng

Hình 3.13 Quan hệ iữa diện tích bản mũ cột và lực cắt (cột bi n)

Hình 3.14 Quan hệ giữa diện tích bản mũ cột và lực cắt (cột giữa)

18.887/18 750

18.372/18 750

19.770/18 750

18.663/18 750

17.935/18 750

19.583/18 750

18.509/18 750 17.849/18 750

Bản 3.5 Tổn h p kết quả đ i với chiều dày sàn 0.22m

15.895/18 750

15.394/18 750

16.396/18 750

15.610/18 750

15.113/18 750

16.096/18 750

15.324/18 750 14.917/18 750

Từ kết quả số liệu bảng 3.4 và 3.5, ta vẽ được biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của mũ cột đối với chiều dày sàn:

Hình 3.15 Quan hệ iữa diện tích bản mũ cột và độ võn

Hình 3.16 Quan hệ iữa diện tích bản mũ cột và lực cắt (cột bi n)

Hình 3.17 Quan hệ iữa diện tích bản mũ cột và lực cắt (cột iữa)

b ng là 0.7TLBT

 Lực cắt của sàn nhịp 8m, bề dày sàn 0.18m trong trường hợp

mũ cột có kích thước 1mx1mx0.08m lớn hơn 1.449 lần so với trường hợp mũ cột có kích thước 1.6mx1.6mx0.08m khi tải trọng cân b ng

 Lực cắt của sàn nhịp 9m, bề dày sàn 0.2m, kích thước mũ cột

là 1mx1mx0.08m trong trường hợp tải trọng cân b ng là 0.7TLBT lớn hơn 1.008 lần so với trường hợp tải trọng cân b ng là 0.8TLBT

 Số lượng cáp của sàn nhịp 9m, bề dày sàn 0.2m, kích thước

mũ cột là 1mx1mx0.08m trong trường hợp tải trọng cân b ng là 0.8TLBT lớn hơn 1.114 lần so với trường hợp tải trọng cân b ng là 0.7TLBT

- Đối với những nhịp sàn thông dụng 8-9m, để giá trị độ võng

và lực cắt xấp xỉ giá trị cho phép ta nên lựa chọn:

+ Nhịp 8m: ta nên lựa chọn chiều dày sàn là 0.18m (1/45L) với kích thước mũ cột là 1mx1m và tải trọng cân b ng là 0.7TLBT + Nhịp 9m: ta nên lựa chọn chiều dày sàn là 0.2m (1/45L) với kích thước mũ cột là 1.6mx1.6m và tải trọng cân b ng là 0.8TLBT

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

- Sàn bê tông ƯLT có mũ cột là giải pháp phù hợp cho kết cấu nhà cao tầng và các công trình cần không gian nhịp lớn, đáp ứng được những yêu cầu khắt khe về độ võng và khả năng chống chọc thủng ở đầu cột

- Đối với những nhịp sàn thông dụng 8-9m, để giá trị độ võng

và lực cắt xấp xỉ giá trị cho phép ta nên lựa chọn:

+ Nhịp 8m: ta nên lựa chọn chiều dày sàn là 0.18m (1/45L) với kích thước mũ cột là 1mx1m và tải trọng cân b ng là 0.7TLBT + Nhịp 9m: ta nên lựa chọn chiều dày sàn là 0.2m (1/45L) với kích thước mũ cột là 1.6mx1.6m và tải trọng cân b ng là 0.8TLBT

2 Kiến nghị

- Hiện nay, việc thiết kế, xây dựng các công trình cao tầng là nhu cầu cần thiết ở nước ta Trong đó, giải pháp sàn bê tông ứng lực trước đặc biệt là sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột đang được quan tâm do có nhiều ưu điểm nổi bật Cho nên, các kỹ sư thiết kế cần cân nhắc lựa chọn hợp lý chiều dày sàn trong tính toán thiết kế sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột nh m đạt được hiệu quả cao nhất về

khả năng chịu lực và kinh tế của sàn phẳng

- Cần lập bảng tính toán so sánh cho các trường hợp thay đổi

nhiều tham số kích thước của bề dày sàn và mũ cột với các giá trị tải trọng cân b ng cho các nhịp tính toán khác nhau để làm cơ sở ban đầu cho người thiết kế lựa chọn