NGHIÊN cứu sử DỤNG vật LIỆU CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG ở VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM Mã số: CTB-2012-03-10 SẢN PHẨM DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO & TẤM BÊ TÔNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM

Mã số: CTB-2012-03-10

SẢN PHẨM DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO &

TẤM BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO DÙNG CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PGS.TS PHẠM HỮU HANH NGƯỜI THỰC HIỆN : ThS NGUYỄN CÔNG THẮNG ThS LƯU VĂN SÁNG

Hà nội, tháng 3/2014

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM

Mã số: CTB-2012-03-10

SẢN PHẨM DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO &

TẤM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO DÙNG CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG

Viện (Trung tâm) Phòng Thí nghiệm và NCVL Chủ nhiệm đề tài

Phạm Hữu Hanh

Cán bộ thực hiện

Nguyễn Công Thắng Lưu Văn Sáng

1 Chế tạo mẫu thử dạng dầm

Từ kết quả sơ bộ trên đề tài đă tiến hành đúc cấu kiện dầm và dạng tấm: Từ các kết

quả nghiên được nêu trong Bảng 1.1 chế tạo cấu kiện dạng dầm và dạng tấm Mặt cắt dầm được thể hiện trong Hình 1.1

Bảng 1 1 Cấp phối hợp lý dùng đúc mẫu thử trong phòng thí nghiệm

Loại vật liệu Đơn vị CP hợp lý M80 CP hợp lý M60-C

Kết cấu dầm Kết cấu tấm

Hình 1.1 Mặt cắt dầm bê tông cốt thép trong phòng thí nghiệm

Hỗn hợp bê tông đồng đều có độ đồng nhất cao HHBT không bị phân tầng, tách nước Trong quá trình trộn cần chú ý nên trộn hỗn hợp cát, đá với 1 lượng dùng nước trước

để tạo độ ẩm bão hòa bề mặt cốt liệu phát huy tối đa tính chất của phụ gia hóa dẻo Quá trình thi công chế tạo dầm trong điều kiện phòng thí nghiệm cần liên tục, tránh gián đoạn làm kết cấu bị phân thành nhiều lớp Kết quả thí nghiệm hỗn hợp bê tông tại phòng thí nghiệm: Bê tông M60-C có độ chảy D = 660 mm, bê tông M80 có độ chảy D= 680 mm Sau khi tháo khuôn phải dưỡng hộ kết cấu cẩn thận đảm bảo kết cấu không bị nứt nẻ.v.v

Dầm và tấm đã đúc xong được thể hiện trong Hình 1 1 và Hình 1.2

Hình 1 1 Dầm bê tông chất lượng cao M80

Hình 1 2 Mẫu dạng tấm sau khi chế tạo

Kết quả thí nghiệm tại phòng thí nghiệm:

Bê tông cấu kiện dầm M80: Cường độ nén Rn= 88,2 MPa

Bê tông cho cấu kiện dạng tấm M60: Rn= 64,6 MPa

Sau khi bảo dưỡng mẫu, tiến hành khoan mẫu để đánh giá chất lượng bê tông trên kết cấu

Quá trình khoan mẫu bê tông trong phòng thí nghiệm được thể hiện trong Hình 1.3

5

Dò cốt thép trước khi khoan mẫu Bắt vít nở vào dầm

Khoan mẫu

Hình 1.3 Quá trình khoan mẫu bê tông trên cấu kiện dầm

Kết quả khoan mẫu cho thấy sự phân bố cốt liệu trong dầm rất đồng đều, hàm lượng bọt khí trong mẫu lớn Điều này có thể khắc phục bằng cách sử dụng các thiết bị rung như đầm dùi khi thi công dầm Tiến hành thí nghiệm cường độ nén của mẫu khoan, cường độ mẫu Rn= 85.3 MPa Như vậy cường độ nén của bê tông tại cấu kiện tương đương với cường độ của mẫu đúc tại phòng thí nghiệm

Quá trình thí nghiệm uốn dầm được thể hiện trong Hình 1.4

Hình 1 4 Quá trình thí nghiệm uốn dầm

Pmax uốn =2,5T Tính toán moment phá hủy theo các sơ đồ và công thức dưới đây

7

Biểu đồ biến

dạng

Ứng suất dạng Parabol-chữ nhật

Ứng suất dạng chữ nhật tương đương

Mặt cắt phân tích tiết diện BTCT chịu uốn ở Trạng Thái

Giới Hạn (TTGH)

A sσst = 0.8 b y u f bu

M u = A sσst z = A sσst (d-0.4 y u )

 d = M u / A sσst + 0.4 y u = M u / A sσst + A sσst / 2 b f bu

σst : ứng suất chảy của

thép

A s : Diện tích cốt thép chịu uốn

M u : Moment phá hủy

b : bề rộng dầm

h : chiều cao dầm

f bu : ứng suất nén của bê tông

Kết luận: Kết quả thí nghiệm moment phá hủy có thể đạt được giá trị cao bằng

175.000 daNcm đáp ứng được khả năng chịu lực cho nhà siêu cao tầng

2 Chế tạo sản phẩm dạng tấm sử dụng bê tông chất lượng siêu cao

Các thông số đầu vào

Tấm sàn có kích thước 1m x 3m x 45mm

Vật liệu:

+ Thép C2, đường kính 6 mm, thép dọc a150, thép ngang a200

+ Bê tông chất lượng siêu cao UHPC (Kí hiệu: BSC120):

D=2500 kG/m3; Rn=1200 daN/cm2; Rb = 1020 daN/cm2; Rk = 200 daN/cm2;

Modul đàn hồi E=const=3GPa (theo kết quả thí nghiệm mẫu uốn 10cm x 10cm x 40cm)

Các cấp tải thí nghiệm

C0: không có tải ngoài

C1: 200kg/m2 vùng giữa tấm

C2: 200kg/m2 trên toàn tấm

C3: 400kg/m2 vùng giữa tấm, 200kg/m2 vùng còn lại (đến cấp C3, cho giảm tải về cấp C2, C1 và C0, sau đó tăng lên cấp C4)

C4: 400kg/m2 trên toàn tấm

C5: 500kg/m2 trên toàn tấm

C6: 600kg/m2 trên toàn tấm

C7: 700kg/m2 trên toàn tấm

C8: 800kg/m2 trên toàn tấm

9

Thí nghiệm được thể hiện như trong các hình dưới đây:

C0

C1

C2

C4

C5

C6

11

C8

Nhận xét:

+ Ở cấp tải đến C2 (200kg/m2), kết quả thí nghiệm và tính toán xấp xỉ bằng nhau, điều

đó chứng tỏ tại giai đoạn này vật liệu làm việc trong vùng đàn hồi, và modul đàn hồi giả thiết 3 GPa là hợp lý

+ Ở cấp tải tiếp theo C4 (400 kg/m2), độ võng đo thực tế bắt đầu lớn hơn nhiều so với tính toán, chứng tỏ modul đàn hồi thực tế bị suy giảm, vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn dẻo Độ võng thực tế 19.10 mm, tương đương 1/150 của nhịp

+ Trong giai đoạn tăng giảm tải C3=>C2’=>C1’=>C0’=>C1’’=>C2’’=>C3’’ ta có thể phân tích và tính được biến dạng đàn hồi cũng như biến dạng dư của bê tông như sau: Biến dạng đàn hồi bằng hiệu của độ võng C3 và C0’ (16.28-9.34=6.94 mm); Biến dạng dư là độ võng tuyệt đối của C0’ (9.34 mm)

+ Ở các cấp tải C5, C6, C7: sai khác độ võng giữa tính toán lý thuyết và thí nghiệm là khá ổn định, điều đó chứng tỏ thềm chảy gần như nằm ngang và vật liệu trong giai đoạn chảy dẻo

+ Ở cấp tải C8 bị phá hoại, tuy nhiên vết nứt lớn nằm ở ¼ nhịp, cón vết nứt thứ 2 nằm

ở giữa nhịp, điều đó chứng tỏ bê tông chưa được thi công đều, nên gây ra hiện tượng cục bộ nằm ngoài vùng ứng suất max

Kết luận

+ Với thí nghiệm tấm mỏng bằng UHPC cho kết quả vượt trội về uốn so với bê tông thông dụng

+ Đến mức tải 400 kg/m2 tấm mỏng UHPC (dày 45mm với nhịp 3m) đạt độ võng cho phép trong BTCT (1/150 nhịp) Nếu dùng bê tông cốt thép thường, thì ở cấp tải này muốn đạt độ võng cho phép, tấm sàn cần dày 80mm và có thép nhiều hơn

+ Tuy nhiên, vẫn chưa tận dụng được hết khả năng chịu nén rất cao của UHPC

+ UHPC có miền đàn hồi dài hơn và rõ rệt hơn bê tông thường (bê tông thường nói chung chỉ có miền đàn hồi-dẻo)

+ Modul đàn hồi của UHPC cũng giảm nhanh trong trường làm việc uốn, ngoài miền đàn hồi Thí nghiệm tiếp theo với UHPC có ngày tuổi cao hơn sẽ cho phép đánh giá độ suy giảm cũng như đường cong phát triển, biến đổi của thông số này theo thời gian +Việc thi công đổ tấm không đều gây hiện tượng nứt, phá hoại cục bộ, cần được khắc phục để kết quả thí nghiệm chính xác hơn

13